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我的十年陀飛輪研發歷程
 
來源:《鐘表》2014年第5期 | 時間:2014-10-31  | 作者:本刊特約撰稿人 曹維峰




作者自述:

我今年36歲,高級工程師,天津大學儀器儀表專業碩士研究生,為天津市“131”創新型人才工程第一層次人選。2003年7月我入職天津海鷗表業集團有限公司技術中心,從事機械手表機心研發工作11年。現任高檔機心創作二室主任,現工作于博士后工作站。主要研發方向是高檔復雜陀飛輪機心與新材料的應用等課題的研究。設計研發的產品獲得了國家發明專利5項、實用新型專利8項。申請了3項PCT國際專利,其中1項于今年陸續獲得了日本和德國專利局的授權。

我把自己從2003年進入海鷗表廠到2013年,整十年的時間分為了三個階段:

1. 從2003年到2004年的學習階段;

2. 從2005年到2008年的成長階段;

3. 從2009年到2013年的成熟階段。


學習階段

我的本科專業是自動化,學過的機械知識十分有限。但我自小就很喜歡機械,特別是我的母親就是海鷗表廠的老員工,耳濡目染讓我對表有了很深的印象。2003年7月1日黨的生日那天(感覺很有紀念意義),我進入海鷗表廠。而后,我被安排進入前方車間實習體驗。這對于要成為一名研發技術人員來說深入生產一線是一門必修課,通過一線的學習可以了解到機械表機心的每一個零件都是怎么做出來的,最后怎么組裝成為一枚合格的機心。下到一線的時間不是很長,但這確讓我在日后從事機心研發過程中,有意識的走進車間多學習,多見識,特別是跟有技術功底的老師傅們取經。

實習結束后,我正式進入技術中心開始從事產品研發工作。我很榮幸地跟隨我的師傅——現任技術中心副總工程師、天津市勞動模范、享受國務院特殊津貼的專家周文霞學習機械表機心的研發設計。周工畢業于天津大學計時專業,業務能力相當突出。同時,有好幾位雖然退休多年,但是對產品研發還富有一腔熱情的老一輩高級工程師,教授了我非常富足的專業機心設計理論知識和零部件的制造經驗。每一位前輩就好像寶庫一樣蘊藏了讓我受之不盡的財富,而我對他們充滿了敬仰之情。他們給予我的不只是知識和經驗,還有更為重要的那份做技術的執著與堅持精神,為了自己的理念奮斗的態度,更讓我感覺受益匪淺。

在這個階段,我基本上都是以學習為主,學習包括兩個方面自學和跟師傅們學習。我深感對機械表的理解很膚淺,所以找來了大學機械專業相關的書籍惡補基礎知識,來彌補自己的知識儲備。配合師傅做機心設計項目,雖然都是其中的某一個部分,但是點點滴滴的積累都是自己要學習的。遇到了想不明白的,就去請教那些老師傅們,設計方面的請教設計研發前輩,加工方面的請教資深的技師。



我接觸到的第一款陀飛輪產品是海鷗ST8001


成長階段

經過近兩年的工作實踐,尤其是在周工與各位前輩的指導下,我對機心的設計流程和技巧基本掌握。2005年初,我在師傅的授意下,開始獨立做設計任務。雖然給我的這些項目不需要多么復雜的設計,但是再簡單也需要完整的設計流程。我想這是磨礪自己的必經之路,不能因為簡單而懈怠,不能好高騖遠,必須要腳踏實地,這是我始終要堅持的。



我設計的第一款海鷗陀飛輪產品ST8003



我設計的第二款海鷗陀飛輪產品ST8006

從2005年下半年開始,我參與了海鷗核心技術陀飛輪的換代產品——同軸式陀飛輪的研發工作。這次是我首次全面接觸陀飛輪技術的研發,雖然當時只是負責圖紙的繪制,但是出于個人對技術的熱衷和強烈的求知欲,我把陀飛輪從理論的計算到項目方案的確認,完整的研發過程都熟悉了一遍。



我參與設計的海鷗陀飛輪產品ST8260

到了2006年,我又參與了海鷗雙陀飛輪產品的研發,這是海鷗首次研發復雜款陀飛輪產品,其難度比較大。前后做了三次樣品試制,直到2007年才成功做出來成品。2008年,海鷗在瑞士巴塞爾國際鐘表展上推出了雙陀飛輪機械表受到了廣泛的好評。只是這次展會出現了一次危機,瑞士制表大師對海鷗雙陀飛輪的核心技術提出了專利質疑,認為有侵權的嫌疑。經過裁判委員會的專家仔細核對,最終得出未侵權的結論,海鷗贏得了這次具有歷史意義的訴訟。



我參與設計的海鷗陀飛輪產品ST8080

而后,我經歷了三次充實自己的學習機會:

1. 2008年4月到2010年10月,我在天津大學攻讀碩士學位,專業是儀器儀表工程,最終以一篇題為“陀飛輪機械表的分析與改進”畢業論文完成了學業。近兩年的學習歷程為我打下了堅實的理論基礎,讓我學到了很多當今前沿的科技知識;

2. 2008年7月至8月,我參加了由西安輕工業鐘表研究所的老師們為海鷗的全體技術人員進行了手表知識的培訓。通過這次非常系統的培訓,我把手表基礎理論、材料、標準等內容都熟悉了一遍;

3. 2009年下半年到2010年上半年,我被選派參加了由天津科委組織,河北工業大學舉辦的“創新工程師培訓班”。將近一年時間的培訓,讓我學到了在世界上非常流行,在國內起步不久的“發明問題解決理論”。此理論讓我了解到原來做創新也要有理論方法做強有力的支撐。這次培訓為我日后取得了多項創新成果起到了至關重要的作用。

在這個階段,我所思考的問題是,什么是創新?如何做到創新?怎樣才可以真的突破鐘表王國瑞士的專利壁壘?我得到的答案是:首要是夯實自己的知識儲備,踏踏實實的把專業知識學好,并且再深造學習更多的本領域知識以及非本領域知識,拓寬自己的視野。


成熟階段

到了2009年,我進入了第二高檔機心創作室,作為主任帶領自己的團隊進行項目的研發工作,主要的研發方向是高檔復雜陀飛輪機心的研發與新材料的應用等課題的研究。2010年“海鷗”遷入新建成的工業園,同年我與我的團隊被調入新成立的博士后科研工作站工作。我們所承擔的重點項目中有以下幾項(這些項目的研發目的都是為了提升手表的走時精度而設定的,并且都很具有挑戰性,這是我最喜歡做的):

1. 與香港中文大學合作研發MEMS技術在機械手表中的應用。采用這項新技術制作對磁場免疫,同時幾乎不會受到溫度變化影響的硅游絲。2009年開始做這個項目,大家精誠合作,克服了眾多技術方面的難題。通過多次試驗,修正游絲的細微尺寸,此項目取得了可喜的進展。目前,搭載硅游絲的陀飛輪機械表機心處于調測階段;



海鷗硅游絲無卡度擺輪游絲系統陀飛輪

2. 研發先進的無卡度擺輪游絲系統。擺輪游絲系統相當于手表的“心臟”,而無卡度結構克服了原有有卡度結構的弊端,可以將機心的走時精度進一步提升。2009年此項目開始研發,屬于機械表的基礎研究,需要理論方面的精密計算,還需要結構的絕對合理性,稍有誤差就會導致失敗。2011年,此技術已經基本成熟被批量生產,搭載于ST8260W陀飛輪機心上,并且獲得國家實用新型專利的授權——“手表的可調節擺輪ZL200920250256.2”。截止到今年,海鷗已經推出多款搭載此先進技術的陀飛輪產品。



海鷗無卡度擺輪游絲系統陀飛輪產品ST8260W

3. 2012年研發成功了ST8550行星雙陀飛輪機械表機心。此項目于2010年開始策劃,核心技術是已經獲得國家發明專利的授權——“一種帶有既自轉又公轉的陀飛輪機械手表CN101446799B”。它的創新點是兩個陀飛輪被放在了可以旋轉的平臺上,既以每1分鐘/周的速度自轉,又在轉盤的帶動下以12小時/周的速度公轉。陀飛輪內部的調速機構運動軌跡更加復雜,又結合了雙陀飛輪平均誤差的技術優勢,讓此款手表的走時精度可以提升。此技術于2010年申請了PCT國際發明專利,2014年獲得了日本發明專利授權——專利號JP2011544767,同年又獲得了德國發明專利授權——專利號DE112009000624T5;



海鷗ST8550行星雙陀飛輪機械表機心



海鷗ST8550行星雙陀飛輪機械表效果圖

4. 2010年開始研發設計的ST8520雙軸立體陀飛輪機械表機心,于2011年完成了圖紙的繪制和審核,2012年開始樣機試制,2013年3月第一只樣機試制成功。此技術的創新點是陀飛輪實現了二維立體空間旋轉,運動軌跡變得更加復雜,可以更好的減少由于地球引力所導致的位置誤差,提高手表的走時精度。此技術于2013年獲得了國家發明專利的授權——“一種機械手表的雙軸陀飛輪機構CN102809919B”。我根據自己的設計理念為這款雙軸立體旋轉陀飛輪起了一個名字“奇翼陀飛輪1號”。



海鷗ST8520“奇翼陀飛輪1號”機械表圖

5. 2012年以雙軸陀飛輪技術為基礎,研發出ST8530三軸立體陀飛輪,于當年完成了圖紙繪制和審核。于2013年開始試制,2014年3月第一只樣機試制成功。此技術將陀飛輪的運動軌跡從二維的柱狀立體旋轉轉變為三維的球狀立體旋轉,調速系統的運動軌跡復雜度會更為提高,手表的計時精度會隨之更進一步提升。此技術于2014年申請了國家發明專利——“一種機械手表的三軸陀飛輪機構CN103412471A”。



海鷗ST8530“奇翼陀飛輪2號”


結語

作為海鷗人十年,我由淺至深地認知了機械手表的技術內涵和無盡的拓展空間,讓我從開始的無聊乏味到后來的沉醉癡迷,從本職工作到興趣愛好,深刻地體會到研究技術、傳播技藝帶給我的無盡快樂。我想既然選擇了這個行業,就要責無旁貸、義無反顧地沿著這條路堅定地走下去。我會繼續努力,奮發圖強,創造出更優秀的成果。

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