（苏）B.H.∏ИПyЬIрOB著  张遐龄 译

怀表和手表应用自由锚式擒纵机构的历史

在现代的怀表和手表中，应用最多的是托马斯•缪支于公元1754年发明的自由锚式擒纵机构，它的基础是非自由锚式擒纵机构。缪支的学生格奥尔格•格拉哈姆将它用于摆钟。自由锚式擒纵机构按其精度来说仅次于天文钟式擒纵机构，是在非自由双联式擒纵机构基础上发明的。天文钟式擒纵机构和双联式擒纵机构一样，在摆轮一次全振动过程中只传冲一次；对于自由锚式擒纵机构，在摆轮向一个方向或另一个方向振动时，冲量不是直接传递的，象在圆柱式和双联式擒纵机构那样，而是借助擒纵叉，象格拉哈姆非自由式擒纵机构在摆钟里那样。

在摆轮表中应用擒纵叉来传递冲量，是缪支在精密计时中重要的发明。这个发明开辟了克服在此之前的困难，即使擒纵机构从仅适用于有限摆幅工作的摆钟可以应用到摆幅较大的摆轮表里。缪支从这个困难中走出来的办法是，在叉子和摆轮之间引入的传递，只是在传冲时发生，在摆轮通过附加弧时，摆轮和擒纵机构之间没有任何联系。这是格拉哈姆擒纵机构和缪支自由锚式擒纵机构在结构之间的本质区别。在摆钟里，擒纵叉和摆在同一轴上完成自己的振动，而且是在同一角度下，这一点在自由锚式擒纵机构中是不能达到的，因为擒纵叉和摆轮彼此处于分开的位置。圆盘钉和擒纵叉——锚式擒纵机构的两个携带（一个携带一个）部分——在一起运动时组成两个相交的弧。锚式擒纵机构这两个部分的联系。只是当他们处于每一个画出的圆弧彼此相交的区域内时才发生。脱出这个交点的运动，摆轮处于和擒纵机构其余部分没有任何联系的状态，完成自己的振动完全是自由的，尽是在返回运动过程中又瞬时与擒纵叉发生联系，也得到冲量。带有锚式擒纵机构的摆轮，向每一边都可以转动一周，是带有圆柱式擒纵机构的摆轮的两倍。由此产生了这个擒纵机构的名字 detached  lever  escapement ——自由锚式擒纵机构。

在缪支之前，曾若干次尝试解决这个问题，但都不成功。然而，从历史的观点应该指出，为此目前的应用了扇形锚式擒纵机构，这个机构是从卡钳给摆轮传递运动。在锚式卡钳转角不大的情况下，这个机构在很大程度上可以增加摆轮转动角度。

扇形锚式擒纵机构  公元1722年，法国奥尔良的物理学家和力学家、天主教修道院院长多特费（Дотфей）公布了这个擒纵机构的说明，在这个擒纵机构里，摆轮轴上有一齿轮，与擒纵叉同轴的扇齿轮啮和。这个擒纵机构（图1）在这个关系上是有趣的，即它与在此之前应用的传统类型的擒纵装置有着本质上的区别。在卡瓦6上边伸出的杠杠5，一端是有齿啮合的扇形齿轮3.扇齿轮与齿轮2啮合，它与摆轴组成一体。擒纵轮8传冲给卡瓦，经杠杠5——扇齿轮，作用在摆轮上，引起摆轮1的振动。杠杠5的另一端，以平衡重块7的形式同样超出卡瓦的范围。在夹板上的两个限位钉4限制杠杠的运动，是扇齿轮在转动是不能与摆轮轴的齿轴脱开。处于通过齿轴与扇齿轮连续联系的摆轮，自然不能有只有振动，甚至在附加弧也是这样，由于扇齿轮与齿轴的啮合，任何外界的碰撞和震动都布可能起破坏作用，这样保护装置和牵引也就失去了必要性。

公元1791年，彼得•里维尔德（Пиверланд）在英国利物浦获得了扇形锚式擒纵机构专利权。用这种擒纵机构制造了许多机芯，称之为“齿轮和梳子”或“梳形锚”。

一些人认为，现在的锚式擒纵机构，可能是扇形擒纵机构演变的结果：将扇形齿轮上的齿，只留下两个，其余的都去掉；齿轴上的齿，只留下一个，其余的也都去掉。但是这种想法是完全错误的，这可能是图2所示的擒纵机构引起的。约在公元1814年爱的瓦尔德•马西（公元1770年-1852年）在英国获得的这个擒纵机构的专利权。在这个擒纵机构中，摆轮的行程是用直角形杠杠一端的开口来限制的，它与超出圆盘周围的唯一的一个齿啮合。圆盘固定在摆轴上，通过圆盘给摆轮传递冲量。
托马斯•缪支完成的第一个自由锚式擒纵机构（图3），应用在他1754年给国王格奥尔格三世的夫人沙尔洛塔（Шарлотта）制造的表里。这只表现保存在温德卓尔斯基（Виндзорский）城堡里。

钢制的擒纵轮有20个齿，按外形和齿形，它和格拉哈姆摆钟里擒纵机构的一样。用蓝宝石制造的卡瓦2，包含着擒纵轮周围上的4½ 个齿，在相应调整卡瓦臂之一后，将其灌入支承中。杠杠2安装在卡瓦轴上，组成卡瓦进，出的直线延续，使它处于比卡瓦更低的水平上。在另一端有平衡重块4.两个贵重的宝石5和6，镶入支承中，进行相应的调整，组成分支。宝石安装在不同的高度上，使每一个都可能与连接在一起的两个凸轮（7和8）之一作用。凸轮代替或者完成双圆盘的功能。双圆盘在装有自由锚式擒纵机构的现代表中得到广泛传播。弯臂形的保险箱9，牢牢的固定在卡瓦上，与装在摆轴上的小圆盘10作用。

当摆轮旋转时，凸轮之一与自己的宝石接触，推动杠杠，断开擒纵机构，另一分支的第二个宝石立即与另外一个凸轮接触，这个凸轮给摆轮传递冲量。这样的循环重复着，开始一个凸轮完成断开擒纵机构的功能，另一个凸轮给摆轮传递冲量，然后他们和宝石的功能变为相反。

缪支不仅是第一个锚式擒纵机构的发明者，此外，他的一系列思想在那是都是新的，但得到广泛的应用，仅仅是现在，例如，他的关于双圆盘的保险作用，用贵重宝石制造整体卡瓦，再镶入支承等思想。虽然缪支本人只制造了两只带有这样擒纵机构的怀表，但是从他的发明中引出的所有现代自由擒纵机构，几乎已在所有怀表和手表中都用。缪支正确的认为，他所发明的擒纵机构，在制造和应用上都是过于困难的，也没有试图寻找传播自己发明的可能性。

在所有应用在怀表的擒纵机构中，自由锚式擒纵机构毫无疑问的占有第一位，但在制造中需要异常的精确。如果说，装有不完善的圆柱式擒纵机构的表，勉勉强强还能够完成自己的用途，但装有不完善锚式擒纵机构的表，是不能用的。因此，在怀表应用锚式擒纵机构，需要钟表生产工艺发展到相当高的水平。。在锚式擒纵机构出现的初期，由于缺少这个必须条件，所以在很长时间里推迟了它的广泛应用，自然也就在很长时间里未能按其优点来正确评价它。那时，中标企业的装备不是很完善的，工人也不具备应有的技艺来保证需要的精度。此外，在锚式擒纵机构的早期结构中，有些很关键的技术不能加工，这在很大程度上推迟了它的传播。在该结构中也没有应用牵引——在怀表和手表中能使锚式擒纵机构正确工作非常必要的条件。

牵引是在公元18世纪末的发明的，在英国爱梅利（Змери）怀表中第一次出现（图4），但得到广泛传播是从公元1825年，由于法国钟表匠诺罗日•列绍（Жорож Лешо）给锚式擒纵机构的结构带来了实质性的完善。缪支锚式擒纵机构的结构（格拉哈姆型），卡瓦锁面为圆柱形的，列绍用平面代替了它，将卡瓦排成某一斜度，造成引角。因此，在表运行时，擒纵叉一会儿压向右边销钉，一会压向左边的，同事，摆轮得到振动的自由。这样就使锚式擒纵机构成为完善的，保证了广泛的传播。

缪支的发明在很长时间里没有得到应有的利用，知道伦敦著名的钟表匠格奥尔格•谢维支（Георг Севедж）和他的兄弟一起讲缪支独创的思想引向更为现代的形式——英国锚式擒纵机构的古典类型。从公元1830年起这个擒纵机构在英国的怀表中得到了广泛的应用。之后，装有这种擒纵机构的表比那时英国还在生产的、但数量不大的装有圆柱式和双联式擒纵机构的表，生产的数量大，质量也更好。

自由锚式擒纵机构装置以后的进步，大约是在公元1840年由瑞士取得的。这里出现的擒纵机构，齿端加厚了（图5）。这个擒纵机构比尖齿的英国擒纵机构更结实，还有其他一些优点。显然，在怀表第一个应用这个瑞士擒纵机构的是优秀钟表匠勃列格。现在，在精确的携带式钟表里，几乎所有自由锚式擒纵机构的齿的端部都是厚的。此外，勃列格在自己表的结构中，应用了称之为牵引的装置。

缪支的第一个自由锚式擒纵机构的双圆盘的特殊类型的，英国晚些时候的自由锚式擒纵机构，已经只有一个唯一的圆盘，现在又重新需要双圆盘，第一个应用的显然是勃列格。

公元1865年，为了大量生产便宜的怀表，罗斯科夫（Роскопф）曾应用了锁钉锚式擒纵机构，到现在还在应用。

英国自由锚式擒纵机构  这个擒纵机构之所以称之为英国的，是因为擒纵轮齿是英国式的，即尖齿，带有不大的倒角（图6）。它的基本部分：1）擒纵轮；2）锚；3）叉子；4）圆盘钉；5）保险装置。

擒纵轮有15个齿，两个齿之间的距离为24°，锚一般包含着2.5个齿，包角为2.5*24=60°.

锚和叉子用螺丝刚性固定在一起。为了平衡叉子，有一平衡重量，使锚和叉子的重心移向它们的转动轴。叉子的端部是喇叭口形，包着固定在圆盘上的圆盘钉。圆盘钉为柱形，是用宝石制成的，它给摆轮传递冲量，因此也叫冲量宝石。它还叫保险销钉，因为消除了由于叉子过到另一位置造成表偶然停摆的可能性。在英国擒纵机构中，常用简单圆盘，不是双圆盘。圆盘同保险销钉一起同样完成保险功能。将它压在轴上，在它的上边再压上一个套管，在套管上固定摆轮和游丝的开口内桩。
锚一般是由一整块钢片制成，擒纵轮齿落下和在卡瓦上滑动的地方，铣削成深槽，镶入磨抛的红宝石或蓝宝石。锚有进瓦和出瓦。

在英国擒纵机构中，本质的是冲量全部传递给锚的卡瓦。

英国锚式擒纵机构的动作由以下几部分组成：a）摆轮通过附加弧，从平衡位置向一个活另一个方向转动，当它完成只有振动时，将不与叉子联系；б）从卡瓦下释放擒纵齿轮；B）传递冲量和擒纵齿轮落在锁面上。为了可靠的持住锚，必须以卡瓦的平削面代替圆柱面，并使卡瓦与轮的半径有一个角度，一般为    12°，这就是引角。牵引的用途在于使保