Escape Wheel là gì? 3 loại bánh xe thoát đồng hồ phổ biến
Escape Wheel là gì?
Escape Wheel (bánh xe thoát) là một bánh xe có răng dài, thuộc một phần của bộ thoát, được điều khiển bởi hai càng nâng pallet nạm ngọc để khóa và mở khóa dựa trên biên độ dao động của bánh xe cân bằng (Balance Wheel). Số răng của bánh xe thoát định hình tần số chuyển động (số lần dao động mỗi giờ) của đồng hồ.
Escape Wheel thường được làm từ đồng thau và thép, nhưng ở một số đồng hồ cao cấp có bánh xe thoát được làm từ silicon nhẹ với khả năng chống từ trường vượt trội. Bằng kỹ thuật chế tạo tốt và vật liệu chất lượng cao, Escape Wheel có thể giúp nâng cao đáng kể hiệu suất của một chiếc đồng hồ cơ sang trọng.
Vai trò của Escape Wheel trong bộ thoát
Bánh xe thoát đóng vai trò quan trọng suốt quá trình kiểm soát sự giải phóng năng lượng từ dây cót, truyền năng lượng theo lượng quy định đến bộ dao động. Escape Wheel nằm ở vị trí cuối cùng trong bộ thoát, nó ăn khớp với các pallet của đòn bẩy, giải phóng năng lượng tới bánh xe cân bằng.
Bánh xe cân bằng sau đó sẽ lắc lư qua lại và một dây tóc sẽ điều khiển chuyển động của nó. Sự dao động này lần lượt di chuyển cần gạt tới lui, cho phép bánh xe thoát tiến lên một răng với mỗi lần xoay bánh xe cân bằng.
Nếu không có Escape Wheel, lực từ bộ truyền bánh răng sẽ bị giải phóng một cách mất kiểm soát. Trong trường hợp điều đó xảy ra, các bánh xe sẽ quay không ngừng và dây cót sẽ quay với tốc độ cao. Bộ thoát giúp kiểm soát nó và đây là lý do tại sao giây, phút và giờ đang tích tắc ở tốc độ chính xác.
Cách thức hoạt động của Escape Wheel
Escape Wheel không hoạt động độc lập mà tương tác với càng nâng pallet đến bộ cân bằng, đồng thời kết nối cùng bộ truyền bánh răng. Bánh xe thoát lấy toàn bộ nguồn năng lượng của đồng hồ thông qua dây cót và phân phối khắp đồng hồ.
Bánh xe thoát thực hiện điều này bằng cách đẩy các bánh răng của nó vào các đòn bẩy, chúng chuyển động theo chuyển động khóa và mở khóa để giải phóng năng lượng dần dần. Đây là điều mang lại cho chiếc đồng hồ âm thanh tích tắc đặc biệt.
Bánh xe thoát nhận năng lượng không được điều chỉnh từ dây cót thông qua bộ truyền bánh răng rồi truyền nó đến bánh xe cân bằng và lò xo cân bằng. Nhờ vậy, bánh xe cân bằng và lò xo cân bằng nhận được lực đẩy, sau đó cụm bộ phận này sẽ trả lại năng lượng điều chỉnh cho bánh xe thoát thông qua nĩa pallet.
Mặt khác, bánh xe cân bằng đóng vai trò là bộ dao động. Dao động của nó được điều khiển bởi một dây tóc và mỗi chuyển động của bánh xe cân bằng khiến bánh xe thoát tiến lên một răng. Sự tương tác giữa bánh xe thoát, cần gạt và bánh xe cân bằng đảm bảo hoạt động đo thời gian chính xác và đều đặn của đồng hồ cơ.
Lịch sử ra đời và phát triển của Escape Wheel
Lịch sử của bánh xe thoát gắn liền với sự phát triển của đồng hồ. Những cỗ máy thời gian cơ học đầu tiên có niên đại từ thế kỷ 14 đã sử dụng bộ thoát. Nhưng bộ thoát thô sơ này không gồm bánh xe thoát như ngày nay. Người ta dùng một cặp pallet gắn với bánh xe hình vương miện (crown wheel) để kiểm soát việc giải phóng năng lượng tới bộ dao động thời đó.
Năm 1656: Escape Wheel được giới thiệu sau khi Christiaan Huygens phát minh ra đồng hồ quả lắc với bộ thoát mỏ neo (Anchor escapement) có bánh xe thoát. Bộ thoát mỏ neo mang lại độ chính xác cao hơn so với các bộ thoát tiền nhiệm. Kể từ đây, bánh xe thoát trở thành một bộ phận tiêu chuẩn trong đồng hồ cơ và đồng hồ đeo tay sau này.
Suốt thế kỷ 17: Thiết kế của Escape Wheel liên tục thay đổi nhằm cải thiện độ chính xác và hiệu quả của đồng hồ. Các bánh xe thoát ban đầu trong bộ thoát neo có răng tròn, lớn được làm bằng đồng thau hoặc thép. Sau đó, chúng được thay thế bằng bánh xe thoát có răng thẳng hoặc góc cạnh, giúp giảm ma sát và tăng hiệu quả hoạt động của đồng hồ.
Thế kỷ 18: Bánh xe thoát với các răng hình gậy có trong bộ thoát đòn bẩy được giới thiệu và vẫn được sử dụng rộng rãi trong các cỗ máy cơ ngày nay. Các răng hình gậy của bánh xe thoát ăn khớp với các pallet của đòn bẩy, giải phóng năng lượng tới bánh xe cân bằng một cách có kiểm soát.
Cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20: Thomas Mudge phát minh ra bộ thoát đòn bẩy của Thụy Sĩ được sản xuất theo kiểu công nghiệp hóa cho đồng hồ cao cấp. Bộ thoát này có bánh răng đòn bẩy giúp cải thiện độ chính xác và giảm chi phí sản xuất.
Cuối những năm 1960: Số lượng răng trên bánh xe thoát tăng lên và đạt tần số điều chỉnh cao hơn (lên đến 5Hz) nhờ những cải tiến về bộ thoát và hiệu suất của máy móc.
Đầu thế kỷ 21: Bánh xe thoát được tạo ra bằng quy trình quang khắc, ứng dụng chế tác đồng hồ làm từ silicon. Nhờ đó bộ phận này không còn cần đến máy cắt răng đắt tiền, trọng lượng nhẹ đạt đến mức tối đa và không có từ tính.
3 loại bánh xe thoát nổi bật và phổ biến nhất hiện nay
Mỗi loại bánh xe bộ thoát đều có thiết kế và đặc điểm riêng, tương tác với phần còn lại của bộ thoát theo một cách khác. Tùy thuộc vào loại bộ thoát, mức độ chính xác mong muốn ở đồng hồ mà người thợ đồng hồ sẽ quyết định sử dụng loại bánh xe thoát nào.
Bánh xe thoát mỏ neo (Anchor Escape Wheel)
Bánh xe thoát neo được sử dụng trong bộ thoát mỏ neo, một trong những loại bộ thoát lâu đời nhất và thường thấy ở đồng hồ cơ với đồng hồ đeo tay cấp thấp. Anchor Escape Wheel có răng tròn lớn ăn khớp với các pallet của mỏ neo. Thiết kế dạng này đơn giản và chắc chắn, nhưng nó không hiệu quả hoặc chính xác như một số thiết kế hiện đại hơn.
Bánh xe thoát đòn bẩy (Lever Escape Wheel)
Bánh xe thoát đòn bẩy được sử dụng trong bộ thoát đòn bẩy, loại thoát phổ biến nhất trong đồng hồ cơ hiện đại. Lever Escape Wheel có các răng hình gậy ăn khớp với các pallet của đòn bẩy, đem lại hiệu quả và độ chính xác tốt hơn bánh xe thoát neo, đồng thời ít bị mài mòn hơn.
Bộ thoát đòn bẩy và bánh xe thoát của nó là minh chứng cho sự phát triển không ngừng của ngành chế tạo cỗ máy cơ. Chúng thể hiện sự cải tiến đáng kể so với các thiết kế cũ, mang lại độ chính xác và độ tin cậy cao hơn.
Bánh xe thoát đồng trục (Coaxial Escape Wheel)
Bánh xe thoát đồng trục được sử dụng trong bộ thoát đồng trục, là một thiết kế tương đối mới được phát minh bởi George Daniels vào cuối thế kỷ 20. Lever Escape Wheel có thiết kế độc đáo với hai bộ răng, một dành cho pallet và một dành cho chốt xung lực. Thiết kế này làm giảm ma sát trượt, nâng cao hiệu quả và độ chính xác.
Bộ thoát đồng trục và bánh xe thoát của nó đại diện cho tính tiên tiến của chế tạo đồng hồ cơ. Chúng mang lại hiệu suất vượt trội và thường được tìm thấy trong những chiếc đồng hồ máy cơ cao cấp sang trọng.
Bánh xe thoát là minh chứng cho sự khéo léo và tính nghệ thuật trong tay nghề chế tác của người thợ đồng hồ. Qua việc hiểu định nghĩa “Escape Wheel là gì?” cũng như chức năng của nó, chúng ta có cơ sở để đánh giá cao hơn giá trị mỗi chiếc đồng hồ cơ sang trọng.