Compliant Mechanism Là Gì? Cơ Chế Áp Dụng Trong Chế Tạo Đồng Hồ

Compliant Mechanism đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ trong các lĩnh vực hoặc ngành công nghiệp khác nhau. Đặc biệt, robot, y tế hoặc hàng không vũ trụ đã sử dụng các cơ chế như vậy trong khoảng 50 năm nay. Tuy nhiên, sự tăng trưởng nhanh chóng trong các ứng dụng của họ trong chế tạo đồng hồ là khá mới.

Compliant Mechanism là gì

Trong kỹ thuật cơ khí, các Cơ chế Tuân thủ (Compliant Mechanism) (cấu trúc nguyên khối (monolithic) hoặc không khớp (joint-less structure) là các cơ chế linh hoạt chuyển một lực đầu vào hoặc chuyển lực sang một điểm khác 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. Những thành phần nguyên khối, nhỏ gọn và chính xác này thay thế một số bộ phận lắp ráp cơ học. Sự vắng mặt của khớp nối cơ học giúp loại bỏ sự tiếp xúc, giơ rão, ma sát, mài mòn, bôi trơn hoặc phân tán (lực).

Compliant Mechanism là cơ chế truyền động dẻo không khớp nối

Compliant Mechanism đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ trong các lĩnh vực hoặc ngành công nghiệp khác nhau. Đặc biệt, robot, y tế hoặc hàng không vũ trụ đã sử dụng các cơ chế như vậy trong khoảng 50 năm nay. Tuy nhiên, sự tăng trưởng nhanh chóng trong các ứng dụng của họ trong chế tạo đồng hồ là khá mới. Bằng cách nào đó, các nhà sản xuất đồng hồ đã sử dụng rất ít uốn cong cho đến gần đây. Nhưng họ đã nhận ra tiềm năng đáng kinh ngạc ở đó.

Compliant Mechanism cung cấp các lợi thế không thể chối cãi, về độ tin cậy và hiệu suất và do đó, nó có thể là một đồng minh tuyệt vời trong việc nâng cao chất lượng. Khái niệm cơ chế linh hoạt 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

Giới thiệu tại Baselworld 2017, Patek Philippe Travel Time Ref. 5650G mang đến một số đổi mới, bao gồm cơ cấu Compliant Mechanism được sử dụng để đặt múi giờ thứ hai của đồng hồ, cơ chế này lộ ra trên mặt số. Cung cấp hiệu suất và độ chính xác được cải thiện trong khi giảm độ phức tạp tổng thể, cơ chế cài đặt mới bao gồm 12 phần so với phần 37 cho cơ chế thông thường.

Chiếc đồng hồ Patek Philippe Travel Time Ref. 5650G

Cơ chế chỉnh giờ mới này được chế tạo hoàn toàn từ thép thông thường, được sản xuất bằng phương pháp phay thông thường với máy CNC (thực sự ấn tượng với hình học 3D cực phức tạp của nó). Và hoàn thiện theo tiêu chuẩn của Patek Philippe Seal.

Cơ chế chỉnh giờ mới này được chế tạo từ thép thông thường và được hoàn thiện bằng tay theo tiêu chuẩn 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 làm phong phú các hoạt động phát triển truyền thống với nghiên cứu trong các lĩnh vực của “vật liệu mới”, “các công nghệ sản xuất mới” và “các nguyên tắc cơ bản mới”.

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 cơ điện tử và điện tử hàng đầu toàn cầu ở Neuchatel. Patek Philippe đã tài trợ cho vị trí của Giáo sư Simon Henein, Trưởng phòng INSTANT-LAB, thuộc Viện công nghệ vi mô ở Neuchatel.

Compliant Mechanism trong Zenith Defy Lab

Một trong những phát triển nổi bật nhất trong năm 2017, Zenith Defy Lab, dựa trên việc áp dụng Compliant Mechanism để thiết kế một bộ dao động mang tính cách mạng, một sự thay thế cho cơ chế cân bằng lò xo, vốn là cơ chế đã dùng cho đồng hồ cơ trong hơn 2 thế kỷ. Zenith đã thay thế 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, không có bánh xe cân bằng, không có dây tóc đồng hồ. Nó được làm bằng silicon đơn tinh thể phủ một lớp oxit silic (được sản xuất với CSEM). Nhóm nghiên cứu R&D của Bộ phận Đồng hồ từ LVMH của Guy Sémon hợp tác với Đại học Delft ở Hà Lan thiết kế nên bộ phận này.

Bộ máy ZO342 trong chiếc đồng hồ Zenith Defy Lab

Bộ máy ZO342 kết hợp tần số cao (15Hz hoặc 108.000 rung động mỗi giờ) với biên độ thấp (+/- 6 độ so với 300 độ đối với bánh xe cân bằng). Zenith thông báo tốc độ chính xác đến 0,3 giây mỗi ngày!

Compliant Mechanism trong Parmigiani Fleurier Tonda Chronor – Rattrapante clamp

Parmigiani Fleurier Tonda Chronor Anniversaire là một 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 (column whell).

Kẹp rattrapante linh hoạt của Parmigiani Fleurier Chronor

Các phần bưởng và cầu máy được làm bằng vàng và tất cả các thành phần được hoàn thiện bằng tay tỉ mỉ. Tuy nhiên, nó có một bộ nối dọc hiện đại và chạy ở mức 36.000 rung động mỗi giờ. Một chi tiết ít được biết đến, kẹp rattrapante của nó (kẹp là bộ phận dừng và kích hoạt bộ rattrapante chronograph) là một bộ phận nguyên khối linh hoạt cho phép tăng cường hoạt động và độ chính xác. Các bộ phận linh hoạt được sử dụng trong nhiều trường hợp từ lò xo truyền thống đến các phát triển sáng tạo như bộ thoát Senfine.

Compliant Mechanism trong IsoSpring – Máy đo thời gian liên tục

Đồng hồ đeo tay và để bàn cơ khí dựa trên sự thoát. Mặc dù tiến bộ kỹ thuật, các bộ thoát có hiệu quả cơ học thấp. Việc chuyển động của chúng 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 Compliant Mechanism, không có chuyển động rời rạc của đồng hồ truyền thống. Vấn đề của bộ thoát được giải quyết bằng cách loại bỏ nó.

Dự án IsoSpring của INSTANT-LAB (EPFL)

Lấy cảm hứng từ nguyên tắc lý thuyết được phát hiện bởi Isaac Newton, khái niệm đáng chú ý này dựa trên các tính chất đàn hồi của vật chất để sử dụng bộ dao động liên tục, đơn hướng 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 hình ảnh từ một hành động quăng hòn đá bằng dây da. Nếu bạn thay dây da bằng dây thun, đá sẽ di chuyển theo hình elip với chu kỳ không đổi để có thể sử dụng để đo chính xác thời gian. Sau khi tạo ra đồng hồ, các bước tiếp theo cho nhóm INSTANT-LAB sẽ là giảm kích thước phát minh của họ để làm cho nó có thể đeo được.

Compliant Mechanism là một trong những cơ chế tinh tế và phức tạp trong chế tác đồng hồ. Nhưng bạn đã từng nghe về họa tiết Côtes de Genève chưa? Hãy khám phá ngay Côtes de Genève là gì để hiểu thêm về một kiệt tác trên mặt số đồng hồ nhé!