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深度解析石英腕表五十年

发布:杭州手表维修      2017-10-26

[杭州广诚表行 钟表文化]五十多年前,一家位于纳沙泰尔的研究机构完成使命,生产出满足腕表规格的石英机芯。对于瑞士制表行业来说,这是一场革命的开端,福祸相依。

1960年宝路华Accutron音叉表的问世是一个强有力的信号,便携式计时领域即将迎来重大变革。这家美国公司以瑞士工程师Max Hetzel的创意为基础,后者当时正在为宝路华比尔分公司工作。Max Hetzel的想法是以音叉取代摆轮或摆锤,来调节机芯的速率。1866年,阿伯拉罕·路易·宝玑先生的一个孙子Louis-Clément Breguet就已试验过这个想法,他将一个25厘米高的音叉装入机械壁炉架钟。

Max Hetzel的创意成为可能,要感谢两项发明,它们对电子表的整体发展至关重要。第一个是1947年的晶体管,它也直接通向第二个决定性发明,即1958年的集成电路。这些电子元件,使由小电池驱动的便携式设备具有了现实意义。宝路华Accutron音叉表证实,电子腕表可以比最好的机械计时表精准五倍,且至少一年无需为动力烦恼。

首批Bêta 1机芯之一,外置铝壳,供纳沙泰尔天文台测试

首批Bêta 2机芯之一,外置铝壳,供纳沙泰尔天文台测试

五年研发

彼时担任瑞士钟表工业联合会主席的Gérard Bauer心生警惕,他意识到岁月静好的瑞士制表行业实则面临着危机。于是1959年,Gérard Bauer作出回应,在纳沙泰尔设立了一个新的研究机构——Centre Electronique Horloger (CEH)。联合会成员René LeCoultre招募工程师和电子专家,致力研发一种不输于宝路华Accutron的新型腕表。各种可能性都被考虑到,但宝路华严密的专利排除了音叉系统的任何变化。

实际上,自1920年代以来,石英计时器的原理就已不再是什么秘密。最初的石英钟尺寸堪比橱柜,耗电量极大。至1960年,最小的石英钟由电池驱动,尺寸如同航海天文钟。在很多人看来,想要将其缩小到腕表规格,不啻于天方夜谭。但在CEH,有人相信这种可能性,并愿意冒险朝着这个方向前进。研发团队从美国半导体公司招募,因为瑞士在这一领域没有足够多的专家。1962年,CEH决定专注石英机芯研发。

CEH花了五年时间,将每个人都认为不可能的事情变为现实。终于1967年夏天,两款不同的原型机芯开始运作。它们被称为Bêta 1和Bêta 2(搁置的音叉机芯项目被称为Alpha),二者在驱动指针的微型电机方面有所差异。那一年里,两种类型共计11枚机芯被带到附近的纳沙泰尔天文台,参加年度计时测试。当测试结果出来后,天文台台长Jacques Bonanomi简直不敢相信自己的眼睛:新型电子机芯比最精准的机械腕表计时机芯,至少还要精准十倍。

1967年8月,研发团队组装首批Bêta机芯,供纳沙泰尔天文台测试

同时,在日本

但是,这场胜利有一个苦涩的注脚。当瑞士团队反过来审视成果时,他们发现紧随Bêta 1和Bêta 2,一家日本制表品牌精工就推出了自制机芯。两支相距数千英里的团队,一直在开展类似的项目,互不了解却又几乎同时完成。由于没有对石英振荡器进行热补偿,所以精工的机芯稍逊一筹。然而,精工机芯架构更加现代,元件也更容易工业化生产。事实上,精工选择的音叉型石英晶体谐振器(可通过光刻法生产)和Lavet型步进电机至今仍是标准规范。

随之而来的危机使瑞士制表行业阵脚大乱,原因不仅在于日本机芯的轻微技术优势,更加根本的是双方对石英技术的未来持有不同态度。作为一个习惯电子产品的国家,日本人欣然接受了第一批、高价格石英腕表。他们知道,随着时间的推移,现代化生产方式和正常化供需关系,会使产品变得更加实惠。

另一方面,在瑞士,超精密石英腕表被视作独特事物,只为少数幸运儿限量生产并高价出售。此外,也没有制表品牌准备抛弃昂贵的机械腕表制造设备,代以电子机芯生产工具。再者,机械制表师也不可能一夜之间变成电子专家。

纳沙泰尔天文台鸟瞰图,用作时间参照的子午望远镜(现存于MIH)就在背景建筑中

CEH何去何从

接下来,老生常谈,已经成为历史。到1970年代末,石英危机已经让瑞士制表行业三分之一的劳动力失去工作,这种颓势直到1983年斯沃琪集团的出现才得到遏制。终于,瑞士可以在石英制表领域和日本掰一掰手腕,秘诀在于高度自动化生产,只需很少人力来操作机器。

Bêta 1和Bêta 2测试成功后,CEH开始对原型机芯进行工业化改进。最终成果是Bêta 21机芯,由参与项目的一些股东品牌应用到腕表产品中。Bêta 21机芯仅仅生产了6,000枚,且很快被欧米茄、浪琴和芝柏等品牌秘密研发的石英机芯所取代。

CEH继续存在,直到1984年成为Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM),一家独立的、非盈利的研究中心。CSEM与Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)紧密合作,后者微技术研究所的一部分就在纳沙泰尔。事实上,EPFL的研究人员和CSEM的团队共用Microcity大楼。半导体及其他电子元件制造商EM Microelectronic Marin即是CEH分拆而来。1975年成立时,它的名字是Ebauches Electroniques Marin,这家制造商现在属于斯沃琪集团。

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