1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63

這標題似乎有點聳動,因為眾所周知的Spring Drive是Seiko在2004推出的產品,怎地在1970就有Spring Drive!
Seiko Spring Drive是以石英晶體穩定的震盪輸出去控制機械的運轉來達成機械結構的精準特性,其實這原理早在1970年代的Timex Q系列就已用上了,但在那個年代以線圈推動雙極(或六極,但我還沒看過有四極的)磁鐵的步進小馬達因價格太高未被採用,並且當時已經有了以電磁式擺輪加上以鈕扣電池替代發條做為動力的機芯,雖然有效的減少等時性誤差,只是它大致還是屬於機械錶的運作,難以達到精確的地步,因此Timex Q-Quartz就在機芯裡加入49152Hz石英震盪並除頻至6Hz用以控制21600bph擺輪(3Hz,6bps)使得標稱”月”誤差能控制至15秒,而這已是現今一般石英機芯的規格了(另兩家同類型產品為Record-Golay的u-Quartz和前蘇聯的Luch 3055 Electro Quartz) 。
這是此錶的正面外觀和機芯:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
(下圖借自網路):
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
以鑷子從箭頭處同時”撐開”才能取出龍芯。
四個圓圈是面盤的固定點,用拗彎方式卡住機芯主板,面盤材質是鋁,如果多拗幾次這幾個點勢必折斷,因此在拆下指針及面盤之後就先將這四個點用尖嘴鉗全部整直,後續的組裝改用快乾AB膠黏住,有要再拆卸的話只要將AB膠剃除就好。
拆下指針及面盤:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
因星期盤沒設計鎖固的點只是依定位點”放置”上去而已,這在組裝過程遭遇莫大挫折(容後敘述):
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
正面零件不多(其實兩邊零件都不多) :
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
翻面之後:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
陶瓷基板上只有2顆電容,1個IC,石英晶體(基板下方)再加一個可變電阻,且金屬板上赫然發現TAIWAN字樣!
卸下基板:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
從此面先卸下日期盤定位彈簧及跳日彈簧:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
拆下導磁金屬板之後就可看到附著在擺輪上的線圈:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
拆掉上夾板可看到整個非圓形的擺輪全貌:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
游絲末端是以叉銷固定在上夾板,因此要先拿下叉銷才能加以分離。
取下擺輪後可看到將控制訊號導通到線圈的電極簧片:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
移除電池正電極彈片(經由游絲供給線圈的正電源):
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
先與主板分開,翻回正面:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
再翻回來移除夾板可看到整個傳動機構:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
這是龍芯及還夾在前端的彈片:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
由此可知必須從箭頭所指處往外撐開才能拿出龍芯;
移除負電極片模組(含線圈的電極簧片):
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
此處可看到銹斑髒汙,其實在負電極片模組同一位置也有部分銅綠。此錶在還沒進行拆解之前先試運轉一天,發現耗電超過1mA,有異狀!測量線圈電阻值還有2.2KΩ應該是正常值,基板電路動作也正常;拆解至此才知道是這些電解質殘留物所引起的漏電,經由酸洗加上輕刮排除掉這些髒汙回復正常值。
拆掉擒縱機構及秒輪,沒拆跨輪:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
清洗之後開始反序組裝,先前提到在組裝星期盤及日期盤時遭遇困難,不是星期盤定位問題而是日期盤的定位彈簧一直有彈力存在,在放置面板時只要稍有震動就全部跳開,後來想到的解決辦法是先不裝日期盤的定位簧片,在固定好錶面盤之後再安裝此彈片如此才解決問題。
下圖是所找到相關的技術資料:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
內文說明游絲處是調整擺幅,可變電阻才是調整走時快慢;因為這機芯是以石英晶體來控制擺輪的週期,與其說是”控制”倒不如說是在做”同步”,其動作就像是鎖相迴路(PLL),擺輪如果偏慢則稍微助推一下,但如果偏快就擋一擋讓它稍慢下來,其控制訊號如下:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
在必要時多了個脈衝做為”助推”擺輪的額外動力,所謂擺幅調整,就是起因於此,在實際做調整時也驗證此現象;但以測錶程式測試時發現它還是有個適用範圍存在,因為游絲的彈性係數k值及有效長度主要決定了擺動週期,此最佳同步點還是落在擺輪自由擺動是處於21600bph的時候,範圍不是很大但夠用了,實際觀測時在這值的附近可以很快獲得控制且相當穩定,然而如果超過太多就沒轍了。
在基板上還有2顆電容,一顆24pF另一顆沒拆下來量因此不知其容量;這兩顆電容可微調石英的震盪頻率讓它準確於49152Hz,一般是以半可變電容做微調,在此則是使用可變電阻與電容串聯,經由電阻值影響電容的有效作用從而改變石英的震盪頻率。
組裝完蓋上後蓋之後因錶內雜散電容的影響使得震盪頻率偏低走時偏慢,隨後將那顆24pF電容改為15pF。
試帶結果還有個大問題:走時有時會突然慢好幾秒且不是定值,研判是擺輪與軸承的間隙太大使得在運作時有晃動的現象,評估軸承的情況要從上夾板的寶石座下手;在縮短兩顆寶石軸承的相對距離之後使得擺輪能穩定的擺動,目前的日誤差已達+0.2S;解決不定時慢秒的現象,且本來就沒所謂的六方位誤差(因為被同步了)此時已大致整理完成,隨後清潔外殼、換掉已變硬的防水膠圈、略微打磨壓克力防風(刮痕不多)並加貼一層膠膜做保護,最後將指針的黑漆洗掉改塗上夜光漆及加點各時標的夜光,最後成品如下:
1970年代的Spring Drive:Timex Q-Quartz M63
看起來還是有模有樣的,錶帶規格是19mm,以18mm黑色矽膠帶湊合著用,平均消耗電流來到40uA,LR44鹼性電池或許可撐到一年,日期可瞬跳但星期則沒有,秒針是每秒3小步也就是一般機械表的情況。
雖然TIMEX又重新推出Q系列產品但那已是純石英錶的跳秒動作,已不像這50年前的所謂”高科技”產品那麼好玩!
yang4 wrote:
這標題似乎有點聳動,(恕刪)

yang4大太讚了!!! 我也很想要入手Timex M63機芯的老錶(正是為了它"MIT"的血統),但又很怕自己沒有電子的基礎會搞砸...

yang4大的這篇讓我有了一個完美的教程,也讓我離收齊心目中的"老4T"更近了一步(目前已收了Telux, Titus, Titoni),我一直認為這4T裡面最困難的就是Timex,因為Timex的老錶(尤其是機械錶)因cost-down結構太過精簡很難拆裝(基本上是拋棄式的設計),看過老外的影片花了兩天才把主橋板裝回...

Timex這批"類Spring Drive"機芯早年由台灣代工,面盤上印著"Taiwan",大概是全世界唯一一款錶面上有寫台灣的腕錶,這也正是我"老4T"收藏的主要目標物之一! yang4大的這顆Timex真是我心中的夢幻錶啊!
---Grusfaux yui Chu, 2007--- *嗯... 小弟既不姓俞也不姓朱,而世上也沒有鶴頸蛙這種生物
俞氏鶴頸蛙
還在物色中~ 其實美國二手timex又多又便宜,可惜不是運費太貴就是不寄台灣... 心目中有兩個目標: 米老鼠機械錶(人生第一支錶)和面盤有印台灣的任一款
nokia7650st3
SD機芯的運作跟這個不一樣吧,這個比較像精工的ELNIX系統,也是1970年代就發展的技術,比較像是石英跟機械一個過渡銜接的系統,沒兩年就停產了。
真厲害
看起來很精密,還能拆跟組回去
yang4
Timex機械錶算是比較粗壯的(準確度較差),印象中是極少數能帶著打排球還能存活著的產品
yang4 wrote:
這標題似乎有點聳動,(恕刪)

石英錶可以做的蠻準的
看了這上世紀的骨董錶
發現內部構造真的很精細
很有歷史痕跡
時代真的進步了
如今機械工藝又更精密了
謝謝分享~讓小弟我大開眼界阿!
精細的手工藝術品
適合好好的保存
omygodbid
此類表歸類為電子擺輪表,簡稱電擺。
swaylone
[謝謝指教]
樓主的分享讓人大開眼界
經典的古董錶
如此精密還能拆裝自如
佩服!
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