Tìm hiểu về Compliant Mechanism trong kỹ thuật cơ khí đồng hồ

Compliant Mechanism được sử dụng nhiều trong ngành robot, y tế hoặc hàng không vũ trụ từ khoảng 50 năm nay. Tuy nhiên, sự phát triển của nó trong chế tạo đồng hồ thì còn khá mới mẻ.

Compliant Mechanism là gì?

Compliant Mechanism là cơ chế truyền động dẻo không khớp nối. Đây là cơ chế hoạt động thông qua biến dạng đàn hồi, sử dụng tính chất đàn hồi của vật chất để tác động đến chuyển động của các thành phần cơ học. Compliant Mechanism nguyên khối, nhỏ gọn và chính xác này sẽ thay thế một số bộ phận lắp ráp cơ học. Sự lược bỏ các khớp nối cơ học giúp loại bỏ sự tiếp xúc, giơ rão, ma sát, mài mòn, bôi trơn hoặc phân tán (lực).

Compliant Mechanism đã được sử dụng từ nhiều thập kỷ trước trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, đặc biệt là robot, y tế hay hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, việc áp dụng nó trong chế tạo đồng hồ còn khá mới. Nhận ra tiềm năng đáng kinh ngạc, nhiều nhà sản xuất đã bắt đầu sử dụng Compliant Mechanism để tăng độ hiệu suất của đồng hồ. Trong tương lai, nó có thể là một đồng minh tuyệt vời trong việc nâng cao chất lượng.

Khái niệm cơ chế truyền động dẻo không khớp nối là một cuộc cách mạng và mở đường cho một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong chế tạo đồng hồ: ứng dụng của nó vào chế tạo đồng hồ vẫn còn ở giai đoạn sơ khai.

Compliant Mechanism trong Patek Philippe

Được giới thiệu tại Baselworld 2017, Patek Philippe Travel Time Ref. 5650G kết hợp một số cải tiến, bao gồm cơ chế tuân thủ được sử dụng để đặt múi giờ thứ hai của đồng hồ, có thể nhìn thấy qua một lỗ trên mặt số. Cung cấp hiệu suất và độ chính xác được cải thiện đồng thời giảm độ phức tạp tổng thể, cơ chế cài đặt mới bao gồm 12 phần so với cơ chế thông thường gồm 37 phần. Các điểm trục ảo đặc biệt thú vị.

Cơ chế cài đặt mới này được chế tạo hoàn toàn từ thép thông thường, được sản xuất bằng máy phay CNC thông thường (điều này thực sự ấn tượng với hình dạng 3D cực kỳ phức tạp của nó – LIGA và DRIE không thể tránh khỏi!) và được hoàn thiện thủ công tuân thủ các tiêu chuẩn của Con dấu Patek Philippe.

Khi thành lập dự án Nghiên cứu Cao cấp Patek Philippe vào đầu những năm 2000, thương hiệu đã khởi động một chương trình đổi mới tiên phong nhằm làm phong phú thêm các hoạt động phát triển truyền thống bằng nghiên cứu trong các lĩnh vực “vật liệu mới”, “công nghệ sản xuất mới” và “khái niệm mới”. cơ bản”. 

Trong bối cảnh này, Patek Philippe hợp tác chặt chẽ với phòng thí nghiệm nghiên cứu CSEM và Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) điều hành các viện nghiên cứu vi cơ và điện tử hàng đầu toàn cầu ở Neuchatel. Patek Philippe đã tài trợ cho chiếc ghế do Giáo sư Simon Henein, Trưởng phòng INSTANT-LAB, của Viện công nghệ vi mô ở Neuchatel đảm nhiệm.

Compliant Mechanism trong Zenith Defy Lab

Một trong những bước phát triển nổi bật nhất trong năm của thương hiệu là việc nghiên cứu Zenith Defy Lab. Nó dựa trên việc áp dụng các cơ chế tuân thủ để thiết kế một bộ tạo dao động mang tính cách mạng, một giải pháp thay thế cho bộ cân bằng lò xo vốn là cơ sở thời gian độc quyền cho đồng hồ cơ trong hơn 2 thế kỷ. 

Zenith đã thay thế khoảng 30 bộ phận của bộ điều chỉnh tiêu chuẩn bằng một bộ phận duy nhất. Bộ tạo dao động nguyên khối của nó cũng tích hợp mỏ neo của bộ thoát. Nó được làm bằng silicon đơn tinh thể được phủ một lớp oxit silic (được sản xuất bằng CSEM). Thiết kế của nó, tại nhóm nghiên cứu của Viện Nghiên cứu và Phát triển Bộ phận Đồng hồ LVMH của Guy Sémon, có sự tham gia của Đại học Delft ở Hà Lan.

Sự phát triển này thực sự đáng chú ý. Bộ máy ZO 342 kết hợp tần số cao (15Hz hoặc 108.000 rung động mỗi giờ) với biên độ thấp (+/- 6 độ so với 300 đối với bánh xe cân bằng). Zenith công bố tốc độ hàng ngày chính xác đến 0,3 giây mỗi ngày!

Compliant Mechanism trong Parmigiani Fleurier Tonda Chrono

Parmigiani Fleurier Tonda Chrono Anniversaire là một chiếc đồng hồ bấm giờ đáng chú ý và là một ví dụ tuyệt vời về cách chế tạo đồng hồ truyền thống cao cấp có thể tích hợp các giải pháp hiện đại. Đồng hồ bấm giờ chia giây này thể hiện sự tôn trọng của thương hiệu đối với các tiêu chuẩn đầy tham vọng nhất của truyền thống Haute Horlogerie. 

Nó là một cấu trúc tích hợp đầy đủ với lệnh bánh xe cột. Tấm chuyển động và cầu nối được làm bằng vàng và tất cả các bộ phận đều được hoàn thiện thủ công tỉ mỉ. Tuy nhiên, nó có một bộ ly hợp dọc hiện đại và nó có tốc độ 36.000 dao động mỗi giờ. Một chi tiết ít được biết đến, kẹp rattrapante của nó (kẹp là bộ phận đóng và mở để dừng và giải phóng bánh xe rattrapante) là một bộ phận nguyên khối linh hoạt cho phép nâng cao độ chính xác và hoạt động.

Compliant Mechanism trong IsoSpring

Đồng hồ đeo tay và để bàn cơ khí hoạt động dựa vào bộ thoát. Mặc dù có những tiến bộ kỹ thuật, nhưng hiệu suất của bộ thoát cơ học vẫn thấp. Chuyển động dừng và đi của họ gây lãng phí năng lượng. Dự án IsoSpring của INSTANT-LAB (EPFL) đã tạo ra một cơ sở thời gian mới, được điều khiển liên tục bởi các cơ chế tuân thủ, không có chuyển động rời rạc của đồng hồ truyền thống. Vấn đề bộ thoát được giải quyết bằng cách loại bỏ nó.

Lấy cảm hứng từ lý thuyết nguyên lý do Isaac Newton khám phá, khái niệm đáng chú ý này dựa trên các đặc tính đàn hồi của vật chất để sử dụng bộ dao động liên tục, một chiều với khoảng thời gian không đổi. Nói về cơ chế này với các hướng dẫn linh hoạt để kiểm soát việc sử dụng năng lượng, INSTANT-LAB (Simon Henein, Ilan Vardi và nhóm của họ) sử dụng phép ẩn dụ về ‘một chiếc địu cổ trong đó bạn sử dụng dây đeo bằng da để làm cho viên đá quay theo hình tròn. 

Nếu bạn thay dây đeo bằng một sợi dây thun, lúc này viên đá sẽ chuyển động theo hình elip với chu kỳ không đổi nên có thể dùng nó để đo thời gian một cách chính xác’. Sau khi tạo ra đồng hồ, các bước tiếp theo của nhóm INSTANT-LAB sẽ là giảm kích thước phát minh của họ để làm cho nó có thể đeo được.

Bài viết trên đã giới thiệu cho anh chị em biết về Compliant Mechanism. Hãy thường xuyên theo dõi Viện Đồng Hồ để cập nhật những tin tức bổ ích khác nhé.