擒纵器

机械钟表的内部构件

擒纵器，钟表机械的擒纵机制最早是由唐代（618年-907年）比丘僧暨朝廷天文学家、数学家、工程师──一行（683年-727年）开发，以供其一如张衡（78年-139年）所发明的水力推动浑象仪运转，并且这种机构也可于后来张思训（活跃于10世纪晚期）与苏颂（1020年-1101年）所作浑仪/仪象台上找到。一行的擒纵机构让每隔一刻击鼓，每隔一时辰撞钟，其本身就是撞钟的一种。不像现代擒纵机构采用悬吊震荡摆臂以停留/释放这机构里小型旋转齿轮上的钩子，中国古代早期的擒纵机构利用重力与水力来达成目的。

历史典故

在苏颂的仪象台中，初始时枢轮（它在机构的里扮演的脚色一如齿轮）被左、右天锁抵住轮辐，整个枢轮无法转动；由平水壶经导管流出的水注入枢轮上的受水壶中；受水壶中无水时，受水壶被托在壶底的格叉架住，所以能接受注水；当注入壶中的水到一定重量，格叉就托不住受水壶，开始下降；格叉下降，受水壶也随之下降，装在壶侧的铁拨牙就向下击开关舌；关舌拉动联在其上的天条，天条再拉下天衡（杠杆）的天权端；天衡天关端随之抬起，带动天关，打开左天锁；左天锁打开，则枢轮被允许在受水壶中水的重力作用下转过一辐；接着，因壶侧的铁拨牙已滑过关舌，天条松弛，天衡在左天锁、天关及天衡左侧杆的重力作用下，左端下落，抵住枢轮上的下一个辐板，使枢轮不能继续转动；同时，天衡右端抬起，并经天条拉起关舌，等候下一次拨击。右天锁的作用是防止枢轮因突然被左天锁抵住而产生的反弹。受水壶在拨过关舌后，其中的水便落入下方的退水壶中。

应当指出的是，古人发明之流体驱动、间些性工作擒纵机制与后来西方中世纪晚期机械钟里的真正擒纵机构“仅在名称上达到共识”；而该中世纪擒纵机构利用砝码取代水力以产生源源不断但平稳的节拍。

分类

擒纵机构是机械钟表中介于“传动机构”(一轮到四轮)和“调速机构”(摆轮游丝)之间的一种机械结构。擒纵从字面上很容易理解：一擒、一纵，一收、一放，就是这一收一放的 “擒纵机构”却是机械钟表的灵魂，究其原因体现为它在机械钟表中具有两个至关重要的作用：第一，擒纵机构将原动系统提供的能量定期地传递给摆轮游丝系统来维持该系统不衰减地振动；第二，擒纵机构把摆轮游丝系统的振动次数传递给指示装置来达到计量时间的目的。因此，擒纵机构的好与坏将直接影响机械手表的走时精度。

杠杆式擒纵机构

杠杆式擒纵机构主要由擒纵轮、擒纵叉和双圆盘三部分组成，它的特点是利用擒纵轮齿与擒纵叉上的叉瓦在释放与传冲的过程中将原动系统输出的能量传递给擒纵叉，同时擒纵叉口又会与圆盘钉相互作用，擒纵叉通过圆盘钉将来自擒纵轮输入的能量传递给摆轮游丝系统。通过这一系列的杠杆原理，摆轮游丝系统源源不断的得到原动系统输出的能量以维持该系统不衰减地振动，从而完成机心指示装置准确走时的使命。

“直马”擒纵叉

杠杆式擒纵机构被形象的称为“马式擒纵机构”。所谓“马”指的是擒纵叉(马仔)，也意味着这种擒纵机构的擒纵叉像匹骏马在飞奔。我们所经常见到的擒纵叉属于“直马式”，其各位置特征是：

A位置是与基板相对应的宝石轴承相配合的叉轴轴尖；B位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合的叉轴轴尖；C位置是擒纵叉，它的形状是被特别设计的，好似一个反写的“T”字，上面的位置被称作叉头用来镶嵌叉头钉G，而F是个方槽，此位置是用来与圆盘钉碰撞得到驱动力而特别设置的；D位置是近瓦，它的作用就是负责锁定与释放擒纵轮齿，同时也是与擒纵轮齿碰撞将能量传递给擒纵机构来完成整个机构的半个周期动作；E位置是出瓦，它的作用基本上与出瓦是一样的，只是此时擒纵轮齿碰撞将能量传递给擒纵机构来完成整个机构的另一个半个周期动作。

海鸥叠层式转角擒纵器

海鸥已经获得国家发明专利技术授权的 “叠层式转角擒纵机构” （参考专利号CN100587627C），利用了现有的杠杆式擒纵机构的成熟设计与制造工艺，使技术研发周期缩短，并且取得了理想的效果。其中的创新重点“叠层K型擒纵叉” 是此项技术的核心。它的设计思路是将杠杆式擒纵机构内的“直马”分解为上层的擒纵叉体与下层的叉瓦体-上层擒纵叉体镶有与圆盘钉配合的叉头钉，下层叉瓦体镶有与擒纵轮配合的进瓦和出瓦，两者通过双重准确定位控制转角角度，采用叉垫片控制轴向的尺寸。此设计的理念是通过拆分“直马”擒纵叉以叠加错层的方法，满足了可以用于经典陀飞轮结构布局的需要，特别关键的是原有杠杆式擒纵机构的功能要求保持不变。此外，从工艺加工方面来说，此设计可以实现量产的需要。

技术特征

1、圆盘钉被固定在双圆盘上，与摆轴12及摆轮、游丝组成摆轮游丝系统；

2、圆盘钉与上层擒纵叉体的叉口相配合；

3、擒纵轮与下层叉瓦体的进瓦与出瓦相配合；

4、两个限位钉一左一右被固定在基板上，与下层叉瓦体的头部两个侧壁相配合。

工作原理

如下图3所示：

第一步，擒纵轮7的一个齿压在进瓦5的锁面上。在牵引力的作用下，叉瓦体3b靠在限位钉8a上，此时双层K型擒纵叉静止不动。双圆盘1及圆盘钉2随摆轮一起，以逆时针方向向平衡位置运动。

第二步，圆盘钉2与擒纵叉体3a的叉槽右壁发生碰撞，擒纵叉体3a获得了动能。然后，圆盘钉2沿叉槽右壁开始做相对滑动动作。擒纵轮7的齿尖与进瓦5的锁面也开始做相对滑动动作。进瓦5逐渐升起，直到前棱与擒纵轮7齿尖接触为止。此过程被称作释放阶段，也就是说擒纵轮从原先被擒纵叉锁定的状态下释放出来。

第三步，擒纵轮7的齿尖沿进瓦5的冲面滑动，此动作是从擒纵轮7的齿尖与进瓦5的前棱接触开始，到擒纵轮7的齿尖与进瓦5的后棱接触为止。此过程被称作瓦传冲阶段，也就是说擒纵轮的齿尖通过与进瓦冲面的滑动配合。

第四步，进瓦5的后棱沿擒纵轮7的齿冲面相对滑动，此动作是从擒纵轮7的齿尖与进瓦5的后棱接触开始，到擒纵轮7的齿尾与进瓦5的后棱接触为止。此过程被称作齿传冲阶段，也就是说进瓦的后棱通过与擒纵轮7的齿冲面的滑动配合。

第五步，擒纵轮7齿尾与进瓦5后棱接触，完整的传冲阶段结束，此过程是通过擒纵叉体3a的叉槽左壁推动圆盘钉2完成的。此时，摆轮获得了能量逆时针向右振幅位置自由运动。