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鐘表
鐘表（watch and clock）

鐘和表的統稱。鐘和表都是計量和指示時間的精密儀器。

鐘和表通常是以內機的大小來區別的。按國際慣例，機心直徑超過50毫米、厚度超過12毫米的為鐘；直徑37～50毫米、厚度4～6毫米者，稱為懷表；直徑37毫米以下為手表；直徑不大于20毫米或機心面積不大于314平方毫米的，稱為女表。手表是人類所發明的最小、最堅固、最精密的機械之一。

現代鐘表的原動力有機械力和電力兩種。機械鐘表是一種用重錘或彈簧的釋放能量為動力，推動一系列齒輪運轉，借擒縱調速器調節輪系轉速，以指針指示時刻和計量時間的計時器。

鐘表的發展

公元1300年以前，人類主要是利用天文現象和流動物質的連續運動來計時。例如，日晷是利用日影的方位計時；漏壺和沙漏是利用水流和沙流的流量計時。

東漢張衡制造漏水轉渾天儀，用齒輪系統把渾象和計時漏壺聯結起來，漏壺滴水推動渾象均勻地旋轉，一天剛好轉一周，這是最早出現的機械鐘。北宋元祜三年(1088)蘇頌和韓公廉等創制水運儀象臺，已運用了擒縱機構。

1350年，意大利的丹蒂制造出第一臺結構簡單的機械打點塔鐘，日差為15～30分鐘,指示機構只有時針；1500～1510年，德國的亨萊思首先用鋼發條代替重錘，創造了用冕狀輪擒縱機構的小型機械鐘；1582年前后，意大利的伽利略發明了重力擺；1657年，荷蘭的惠更斯把重力擺引入機械鐘，創立了擺鐘。

1660年英國的胡克發明游絲，并用后退式擒縱機構代替了冕狀輪擒縱機構；1673年，惠更斯又將擺輪游絲組成的調速器應用在可攜帶的鐘表上；1675年，英國的克萊門特用叉瓦裝置制成最簡單的錨式擒縱機構，這種機構一直沿用在簡便擺錘式掛鐘中。

1695年，英國的湯姆平發明工字輪擒縱機構；1715年，英國的格雷厄姆又發明了靜止式擒縱機構，彌補了后退式擒縱機構的不足，為發展精密機械鐘表打下了基礎；1765年，英國的馬奇發明自由錨式擒縱機構，即現代叉瓦式擒縱機構的前身；1728～1759年，英國的哈里森制造出高精度的標準航海鐘；1775～1780年，英國的阿諾德創造出精密表用擒縱機構。

18～19世紀，鐘表制造業已逐步實現工業化生產，并達到相當高的水平。20世紀，隨著電子工業的迅速發展，電池驅動鐘、交流電鐘、電機械表、指針式石英電子鐘表、數字式石英電子鐘表相繼問世，鐘表的日差已小于0.5秒，鐘表進入了微電子技術與精密機械相結合的石英化新時期。

鐘表的種類

鐘表的應用范圍很廣，品種甚多，可按振動原理、結構和用途特點分類。按振動原理可分為利用頻率較低的機械振動的鐘表，如擺鐘、擺輪鐘等；利用頻率較高的電磁振蕩和石英振蕩的鐘表，如同步電鐘、石英鐘表等；按結構特點可分為機械式的，如機械鬧鐘、自動、日歷、雙歷、打簧等機械手表；電機械式的，如電擺鐘、電擺輪鐘表等；電子式的，如擺輪電子鐘表、音叉電子鐘表、指針式和數字顯示式石英電子鐘表 等。

機械鐘表有多種結構形式，但其工作原理基本相同，都是由原動系、傳動系、擒縱調速器、指針系和上條撥針系等部分組成。

機械鐘表利用發條作為動力的原動系 ，經過一組齒輪組成的傳動系來推動擒縱調速器工作；再由擒縱調速器反過來控制傳動系的轉速；傳動系在推動擒縱調速器的同時還帶動指針機構，傳動系的轉速受控于擒縱調速器，所以指針能按一定的規律在表盤上指示時刻 ；上條撥針系是上緊發條或撥動指針的機件。

此外，還有一些附加機構，可增加鐘表的功能，如自動上條機構、日歷(雙歷)機構、鬧時裝置、月相指示和測量時段機構等。

原動系是儲存和傳遞工作能量的機構，通常由條盒輪、條盒蓋、條軸、發條和發條外鉤組成。發條在自由狀態時是一個螺旋形或 S形的彈簧，它的內端有一個小孔，套在條軸的鉤上。它的外端通過發條外鉤，鉤在條盒輪的內壁上。上條時，通過上條撥針系使條軸旋轉將發條卷緊在條軸上。發條的彈性作用使條盒輪轉動，從而驅動傳動系。

傳動系是將原動系的能量傳至擒縱調速器的一組傳動齒輪，它是由二輪(中心輪)、三輪(過輪)、四輪(秒輪)和擒縱輪齒軸組成，其中 輪片是主動齒輪，齒軸是從動齒輪。鐘表傳動系的齒形絕大部分是根據理論擺線的原理，經過修正而制作的修正擺線齒形。

擒縱調速器是由擒縱機構和振動系統兩部分組成，它依靠振動系統的周期性震動，使擒縱機構保持精確和規律性的間歇運動，從而取得調速作用。叉瓦式擒縱機構是應用最廣的一種擒縱機構。它由擒縱輪、擒縱叉、雙圓盤和限位釘等組成。它的作用是把原動系的能量傳遞給振動系統，以便維持振動系統作等幅振動，并把振動系統的振動次數傳遞給指示機構，達到計量時間的目的。

振動系統主要由擺輪、擺軸、游絲、活動外樁環、快慢針等組成。游絲的內外端分別固定在擺軸和擺夾板上；擺輪受外力偏離其平衡位置開始擺動時，游絲便被扭轉而產生位能，稱為恢復力矩。擒縱機構完成前述兩動作的過程 ，振動系在游絲位能作用下，進行反方向擺動而完成另半個振動周期，這就是機械鐘表在運轉時擒縱調速器不斷和重復循環工作的原理。

上條撥針系的作用是上條和撥針。它由柄頭、柄軸、 立輪、離合輪、離合桿、離合桿簧、拉檔、壓簧、撥針輪、跨輪、時輪、分輪、大鋼輪、小鋼輪、棘爪、棘爪簧等組成。

上條和撥針都是通過柄頭部件來實現的。上條時，立輪和離合輪處于嚙合狀態，當轉動柄頭時，離合輪帶動立輪，立輪又經小鋼輪和大鋼輪，使條軸卷緊發條。棘爪則阻止大鋼輪逆轉。撥針時，拉出柄頭，拉檔在拉檔軸上旋轉并推動離合桿，使離合輪與立輪脫開，與撥針輪嚙合。此時轉動柄頭便撥針輪通過跨輪帶動時輪和分輪，達到校正時針和分針的目的。

鐘表要求走時準確，穩定可靠。但一些內部因素和外界環境條件都會影響鐘表的走時精度。內部因素包括各組成系統的結構設計、工作性能、選用材料、加工工藝和裝配質量等。例如，發條力矩的穩定性，傳動系工作的平穩性，擒縱調速器的準確性等都影響走時精度。

外界環境條件包括溫度、磁場、濕度、氣壓、震動、碰撞、使用位置等。例如，溫度變化會引起鐘表內潤滑油和擺輪游絲性能的變化，從而引起走時性能的變化；環境的磁場強度大于60奧斯特時，會引起部分零件磁化而走慢；濕度大會引起部分零件氧化和腐蝕 等等。
鐘表的起源

古代人生活簡單，除了飲食漁獵制造工具之外別無所事，所以日出而作，日落而息，用不著爭取時間。進而人類群居有了交易的時候，也不過是‘日中為市，交易而退’。后來人事漸繁，尤其是農業興起后，人類逐漸體會時間的重要性。時間觀念隨著人類文明程度而有所不同，從早期的“立竿見影”到用圭表或日晷來測度時間，到要求準確時間的測度，而發明了“漏刻”到了后期發明水鐘（water clock），以滴水增加重量推動軸桿或使齒輪運轉，十一世紀正式才有機械鐘，機械鐘是以重錘代水為動力推動齒輪運轉的鐘。

表的發明傳說為十六世紀紐倫堡（德國北部工業首府）的鎖匠所制作出和雞蛋一樣大小，因此有“紐倫堡蛋”之稱，此表零件自身即含有動力，完全是用手工作成的，隨制隨改進，所以制造出來的每件都是不相同的樣式。
瑞士鐘表

瑞士號稱“鐘表王國”，它的鐘表業獨霸全球達二個半世紀之久，至今仍坐穩了世界同行的頭把椅。

瑞士的鐘表業起源於以日內瓦為中心的法、瑞邊境侏儒山脈山谷與盆地間的小村與城鎮之中，早在15世紀日內瓦的珠寶匠以及金匠便開始制造鐘表。1601年1月20日，日內瓦當局正式批準成立了世界上第一個鐘表行業公會，當時的日內瓦大約只有三百多鐘表技工，年產鐘表約五千只，到了18世紀中，大批的鐘表匠聚集到日內瓦，他們往往在臨街的底樓開店招攬顧客，在頂樓的安靜處制造和修理鐘表，到了19世紀中，日內瓦不僅成了全瑞士的鐘表制造中心，而且還成為全歐洲同行們的領袖。

日內瓦依靠鐘表興旺發達的經驗，啟發了侏儒山脈深處的農夫、牧民，他們也開始造起了齒輪、彈簧、發條。當地一些青年不惜花費十年甚至數十年的時間去日內瓦等城市學習，再返回家鄉開設自己的手工作坊，他們互相分工合作，立志造出世界上質量最好的零件，裝配出最復雜、精密的鐘表，

瑞士鐘表業真正面臨嚴重挑戰發生在19世紀至20世紀之交，隨著工業革命的深入，美國人發明的標準化大規模生產風靡全球似乎只有美式的那種大工廠才能賺到足夠的利潤，并生存下去，但瑞士鐘表小作坊最終還是找到了適應現代工業社會的生存方式，它是通過機芯、表帶、表殼等專業零件公司的統一設計和大批量的生產，從而使鐘表昂貴的價值降到一般消費者能的承受的地步，再加上那些技藝高超的工匠以及風格獨特的小型鐘表廠，把買來的零件自行加工改裝，訂制成特別的零件，這樣瑞士鐘表業就能和那些名表和諧地共存，而一向以大批量生產而來勢洶洶的美國產手表，因為缺乏各個檔次價位產品的支撐，在第二次世界大戰以后的市場上變得無影無縱 。
參考資料：