帕瑪強(qiáng)尼SENFINE概念機(jī)芯

    試想一下：用之不竭的動(dòng)力存儲(chǔ)，永不停歇的機(jī)械腕表。再試想一下：只用一年上弦數(shù)次而非每周上弦多次的腕表，其自行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長以月而非小時(shí)計(jì)算。最后，再想象一場革新：一場擊碎制表業(yè)種種禁忌，永久改變看似不可侵犯的級(jí)次的革新?，F(xiàn)在，您應(yīng)該對帕瑪強(qiáng)尼在品牌成立20周年前夕，于2016年日內(nèi)瓦高級(jí)鐘表展 (SIHH) 啟動(dòng)的最新項(xiàng)目略知一二了 — SENFINE。

    它的名稱在世界語中意為“永恒”，其動(dòng)力來自傳統(tǒng)的能量源，但其調(diào)速機(jī)構(gòu)的自主運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長是史無前例的。目前該項(xiàng)目仍處于研發(fā)階段，今天帕瑪強(qiáng)尼已為大家打開了其研發(fā)機(jī)構(gòu)的大門，揭示Senfine的非凡歷程，并有條不紊地朝一場革命邁近。

目標(biāo)：超凡動(dòng)力儲(chǔ)存

    在制表業(yè)，動(dòng)力儲(chǔ)存方面的競爭并不新鮮，然而到目前為止仍然沒有任何大的變革出現(xiàn)。一直以來，所有注意力都放在了提升能量供給上，即增加發(fā)條盒的尺寸或數(shù)量，這就類似將汽車的油箱擴(kuò)容一倍后，其行駛里程也能增加一倍。

    而等式的另外一端，即機(jī)芯的能耗方面目前依然沒有取得任何成果，因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械調(diào)速機(jī)構(gòu)的能耗已無壓縮空間。摩擦力是能耗的主要因素，首先會(huì)影響振蕩器，振蕩器的每次振動(dòng)都會(huì)消耗能量；然后是擒縱機(jī)構(gòu)，擒縱每次與平衡擺輪接觸時(shí)都會(huì)產(chǎn)生磨擦力；最后是擒縱叉，伴隨著擒縱叉與擒縱輪的每次嚙合與分離，都會(huì)產(chǎn)生能量損耗。能耗的第二個(gè)因素是擒縱運(yùn)行時(shí)自然產(chǎn)生的碰撞，擒縱叉、擒縱輪和平衡擺輪之間的互動(dòng)產(chǎn)生的碰撞會(huì)嚴(yán)重消耗動(dòng)力儲(chǔ)存。

    在傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)速機(jī)構(gòu)上，想要減少摩擦和碰撞是不可能的。如果不顛覆傳統(tǒng)制表不可撼動(dòng)的基本原理，不對腕表的調(diào)速機(jī)構(gòu)進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì)和全新構(gòu)思，就不可能實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。而Senfine的核心發(fā)明正是徹底摒棄了傳統(tǒng)調(diào)速機(jī)構(gòu)中固有的能耗因素，取而代之一種零摩擦的柔性關(guān)節(jié)系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)無需更改任何動(dòng)力部件，包括腕表的發(fā)條盒。這一機(jī)械構(gòu)造要解決的是目前仍看似不可改變的能耗等式的后半部分 — 機(jī)芯的能耗因素。

項(xiàng)目起源

    Senfine的核心理念和發(fā)明基礎(chǔ)來自一位名叫皮埃爾·杰納昆德 (Pierre Genequand) 的日內(nèi)瓦工程師，他曾是瑞士電子與微技術(shù)中心 (CSEM) 的員工。這位杰出的科學(xué)家專注于研究如何將柔性關(guān)節(jié)的無摩擦特性運(yùn)用于空間工程技術(shù)。在職業(yè)生涯結(jié)束之際，已在這一領(lǐng)域研究了若干年的皮埃爾·杰納昆德堅(jiān)信：這項(xiàng)技術(shù)將給制表業(yè)帶來巨大潛力。2004年退休后，他把全部時(shí)間用于發(fā)展這一理念。第一階段是一個(gè)20:1的木質(zhì)模型，這是他在廚房角落使用線軸和臨時(shí)砝碼制成的。在向前雇主展示了這一發(fā)明之后，他的前雇主便開始尋找能夠?qū)⑦@一理念化為現(xiàn)實(shí)的制造廠。

    皮埃爾·杰納昆德的優(yōu)勢一方面在于他的科學(xué)造詣，另一方面卻得益于自己從來沒有當(dāng)過制表師這一事實(shí)。在制表業(yè)內(nèi)，傳統(tǒng)調(diào)速機(jī)構(gòu)被罩以神圣的光環(huán)，制表師們絕不會(huì)打破禁忌，絕不會(huì)在它的基本原理上動(dòng)任何修改的心思。但對于皮埃爾·杰納昆德而言，他完全不清楚還有這些條條框框的存在，因而他能夠擺脫這些常規(guī)的束縛，從相反的角度思考問題，將航空航天技術(shù)運(yùn)用于制表業(yè)，打破傳統(tǒng)調(diào)速機(jī)構(gòu)在制表業(yè)的神圣地位。當(dāng)然，如果沒有制表廠的參與，他的想法也只能停留在概念層面。帕瑪強(qiáng)尼的機(jī)芯部門Vaucher Manufacture Fleurier響應(yīng)了CSEM的召喚，對這一發(fā)明的巨大潛力充滿期待，相信它能夠在腕表中化為現(xiàn)實(shí)。

    在2016年日內(nèi)瓦國際高級(jí)鐘表展前夕，我們發(fā)布了這一宏大項(xiàng)目的進(jìn)程，以及項(xiàng)目所促成的科學(xué)界與制表業(yè)之間意義非凡的融合。

SENFINE的研發(fā)

SENFINE概念機(jī)芯的原理

    下面是皮埃爾·杰納昆德此項(xiàng)發(fā)明的基本原理，該發(fā)明已被轉(zhuǎn)換成能夠提供數(shù)周動(dòng)力儲(chǔ)存的腕表調(diào)速機(jī)構(gòu)：

    -調(diào)速機(jī)構(gòu)的所有部件均采用擁有航空航天技術(shù)的引導(dǎo)件和結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的摩擦力可忽略不計(jì)。

    -對硅材質(zhì)有著獨(dú)特運(yùn)用，加工到微米級(jí)別后應(yīng)用于組件之中。硅的彈性、耐用性以及低密度和低摩擦系數(shù)促成了出色的機(jī)械屬性。

    -一體式振蕩器將擺輪、游絲和擒縱叉的功能集成在一起，并通過一個(gè)共同的連接點(diǎn)連接。

    -恒定接觸蚱蜢式擒縱輪。

SENFINE振蕩器

    Senfine調(diào)速機(jī)構(gòu)由柔性引導(dǎo)件組成，振幅為16度。這一振幅限制是該發(fā)明的基礎(chǔ)，因?yàn)樗涯Σ烈鸬哪芰肯南拗圃谧畹退?。這與傳統(tǒng)調(diào)速機(jī)構(gòu)上平衡擺輪的300度旋轉(zhuǎn)形成了鮮明的對比。

    Senfine振蕩器上的擒縱叉通過一個(gè)共同的連接點(diǎn)與平衡擺輪連接。這一平衡擺輪是一個(gè)圓形部件，在其中央有兩塊交叉但不接觸的柔性片。在振蕩過程中，這兩個(gè)柔性片作為回位彈簧代替了傳統(tǒng)平衡擺輪上的游絲。

    這種硅材質(zhì)的單片結(jié)構(gòu)將平衡擺輪、游絲和擒縱叉融于一體，也就是說，再也無需傳統(tǒng)調(diào)速機(jī)構(gòu)上的樞軸或旋轉(zhuǎn)發(fā)條軸。Senfine調(diào)速機(jī)構(gòu)“懸浮”在機(jī)芯里，在擒縱叉的帶領(lǐng)下, 振蕩在虛擬軸上, 沒有任何摩擦點(diǎn)，摩擦系數(shù)可以忽略不計(jì)。

蚱蜢式擒縱機(jī)構(gòu)

    在傳統(tǒng)的制表業(yè)中，能量是從發(fā)條盒通過擒縱機(jī)構(gòu)提供給振蕩器的。擒縱是保持和計(jì)算調(diào)速機(jī)構(gòu)振蕩的關(guān)鍵部件。而Senfine機(jī)芯內(nèi)的擒縱根據(jù)恒定接觸式蚱蜢式擒縱的具體特性進(jìn)行了調(diào)整。

    在這一設(shè)計(jì)中，擒縱叉上的兩顆柔性刀片與擒縱發(fā)生互動(dòng)，隨著與擒縱輪的嚙合與分離存儲(chǔ)和釋放它們的柔性變形能量，減少了摩擦干擾，使擒縱的能耗與Senfine振蕩器的能耗相當(dāng)。

2008至2014年

    這六年可能是Senfine開發(fā)過程中最艱難的時(shí)期。帕瑪強(qiáng)尼從頭學(xué)起，首先要熟悉這一發(fā)明，學(xué)習(xí)術(shù)語，研究每一處細(xì)節(jié)并了解其所蘊(yùn)含的基礎(chǔ)物理理論。制表師們沉浸在航空航天世界中，當(dāng)他們做好準(zhǔn)備工作后，便開始一步一步實(shí)施這個(gè)項(xiàng)目，努力使這項(xiàng)發(fā)明在腕表中化為現(xiàn)實(shí) — 解決繞不開的微型化問題和組裝方面的挑戰(zhàn)。他們告訴科學(xué)家制表業(yè)的限制，尤其強(qiáng)調(diào)了任何可能違背理論的實(shí)例。比如，在項(xiàng)目一開始，CSEM工程師們非常高興他們的原型可以承受20G的加速度 (相當(dāng)于火箭起飛時(shí)的加速度)。然而，在普通佩戴環(huán)境中，腕表需要承受的加速度卻高達(dá)500至5000G — 如此數(shù)量級(jí)是CSEM在建模期間始料未及的。這一生動(dòng)對話中所拋出的挑戰(zhàn)被逐一解決，慢慢地縮小了理論與實(shí)踐之間的差距，使Senfine變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

    2014年，帕瑪強(qiáng)尼制表中心發(fā)布了這款調(diào)速機(jī)構(gòu)的全尺寸原型。當(dāng)用于傳統(tǒng)機(jī)芯，這款調(diào)速機(jī)構(gòu)提供了長達(dá)45天的動(dòng)力儲(chǔ)存，而這僅僅是嶄露頭角而已。等到開發(fā)完成時(shí)，其最終動(dòng)力儲(chǔ)存能力還要高得多。

2015年

    在研發(fā)方面，2015年的重點(diǎn)是降低Senfine對碰撞的敏感性。由于其振幅極小 (16度) 并且處于沒有任何物理接觸的懸浮狀態(tài)，即使是最輕微的碰撞也會(huì)對調(diào)速機(jī)構(gòu)的運(yùn)行產(chǎn)生很大影響。

    這項(xiàng)工作從所有碰撞因素的實(shí)際特性入手。頻繁出現(xiàn)的一種情況是，理論預(yù)測系統(tǒng)能夠承受碰撞并且通過模擬確認(rèn)了這一點(diǎn)，但實(shí)際情況卻完全不是這樣，虛擬或模擬佩戴和實(shí)際佩戴之間存在差異。通過總結(jié)每種碰撞和阻礙因素的特點(diǎn)，工程師們找到了如何減輕和釋放每種阻礙因素影響力的解決方案。為了進(jìn)一步鞏固這一勝利，制表師們決定讓機(jī)芯的頻率達(dá)到16赫茲 (115,200振次/小時(shí))。這一超高頻率的作用是減少碰撞對調(diào)速機(jī)構(gòu)的影響，確保運(yùn)行的穩(wěn)定。

    2015年還重點(diǎn)研究了擒縱調(diào)校程序。在傳統(tǒng)機(jī)芯中，調(diào)校是一種有固定規(guī)律的程序，因?yàn)樗且粋€(gè)完全分離和獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。而在Senfine中，擒縱與擒縱叉恒定接觸，集成在一體式振蕩器中。若要調(diào)校擒縱，必須發(fā)明一種裝置，將所有調(diào)校部件的校準(zhǔn)功能集成于一體。目前這種裝置的開發(fā)工作已告完成，正在生產(chǎn)中。

2016年

    2016年的重點(diǎn)將放在熱力學(xué)條件上。這將包括確保Senfine符合COSC (瑞士官方天文臺(tái)檢測機(jī)構(gòu)) 標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定：在任何溫度條件下，機(jī)芯內(nèi)8到38度之間的擺動(dòng)務(wù)必保持恒定的等時(shí)性。硅材質(zhì)對溫度變化的反應(yīng)十分復(fù)雜。目前已驗(yàn)證了一項(xiàng)理論解決方案，很快將加以運(yùn)用。

    Senfine項(xiàng)目的生產(chǎn)流程和工具也將在2016年確定。除了Senfine系統(tǒng)本身，制表師/建造師們還正在創(chuàng)建整個(gè)產(chǎn)品環(huán)境。需要發(fā)明調(diào)校裝置，而且目前也沒有測量工具。比如，由于Senfine不會(huì)像傳統(tǒng)機(jī)芯那樣發(fā)出嘀嗒聲，該如何評估它的運(yùn)行？這是一個(gè)亟待探索的全新領(lǐng)域。但伴隨著挑戰(zhàn)而來的還有探奇的欣喜，尤其是即將到來的革命。一旦這些問題得到解決并且確定好外部參數(shù)，帕瑪強(qiáng)尼制表廠就能確定Senfine的動(dòng)力儲(chǔ)存的長度潛力。其動(dòng)力儲(chǔ)存將以月為單位計(jì)算，這將為機(jī)械制表行業(yè)帶來永久的變革。

    帕瑪強(qiáng)尼制表中心期盼著一年后能夠看到我們在這段偉大的征途中邁出新的一步。