Đồng hồ Mechanical là gì? Phân biệt cơ học và thạch anh?

Bộ máy đồng hồ cơ là một trong những cỗ máy phức tạp và hấp dẫn nhất trong thế giới cỗ máy thời gian. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá đồng hồ Mechanical là gì, lịch sử, các bộ phận và sự khác biệt cơ học so với thạch anh (Quartz).

MỤC LỤC › Đồng hồ Mechanical là gì? Lịch sử của chuyển động cơ học › 2 loại đồng hồ Mechanical phổ biến 1. Lên cót thủ công (Manual Movement) 2. Lên cót tự động (Automatic Movement) › Đồng hồ cơ tự động hay lên cót bằng tay, loại nào tốt hơn? › Khám phá bên trong bộ máy cơ học (mechanical) 1. Bộ tích lũy năng lượng cơ khí- Dây cót (main spring) 2. Phân chia và truyền động- Hệ thống bánh răng (gear chain) 3. Phân chia thời gian – Cơ cấu hồi (Escapement) 4. Cơ cấu điều chỉnh – Bánh lắc (balance wheel) và dây tóc (hairspring) › Sự khác biệt giữa chuyển động cơ học (Mechanical) và thạch anh (Quartz)

Đồng hồ Mechanical là gì? Lịch sử của chuyển động cơ học

Thuật ngữ mechanical trên đồng hồ hay còn gọi là đồng hồ mechanical – đồng hồ cơ (giải đáp chi tiết cho bộ máy cơ), hoạt động hoàn toàn dựa trên các chuyển động cơ học mà không cần đến nguồn năng lượng từ pin. Đây là một tác phẩm cơ khí tinh xảo, kết hợp hàng trăm chi tiết nhỏ tạo nên một hệ thống vận hành cực kỳ chính xác. Trái tim của cỗ máy cơ học chính là dây cót, nơi tích trữ năng lượng và truyền đến các bánh răng, giúp kim chuyển động.

Hàng trăm chi tiết cầu kỳ, phức tạp được lắp gắp khéo léo tạo thành một cơ chế tuyệt vời nhờ bàn tay của nghệ nhân chế tác

Thế nhưng, bạn có biết chúng có mặt trên thế giới từ khi nào?

Những chiếc đầu tiên có từ thế kỷ 14 tại Châu Âu, bởi một thợ chế tác người Thụy Sỹ tên là Abraham-Louis Perrelet, được tạo ra như một cách để xem giờ mà không cần dựa vào vị trí của Mặt Trời. Đây là thời điểm sơ khai của nghệ thuật tạo tác phụ kiện đeo tay, các thiết kế ban đầu khá thô sơ nhưng mang tính đột phá trong việc đo lường thời gian.

Sang thế kỷ 16, một bước tiến lớn đã được đánh dấu bằng sự ra đời của bộ hồi (escapement) – cơ chế then chốt kiểm soát chuyển động của bánh răng và cải thiện độ chính xác.

Vào thế kỷ 18 – 19, các bộ máy tiếp tục được cải tiến, bao gồm việc phát triển các cơ chế phức tạp như tourbillon nhằm giảm thiểu trọng lực đến độ chính xác. Đến thế kỷ 20, ngành công nghiệp đồng hồ cơ đã đạt đỉnh cao với những thiết kế mỏng, tinh xảo và bền bỉ. Được xem như kiệt tác cơ khí, phản ánh sự khéo léo và tâm huyết của nghệ nhân chế tác.

2 loại đồng hồ Mechanical phổ biến

1. Lên cót thủ công (Manual Movement)

Đồng hồ lên cót thủ công, hay còn gọi là “chuyển động lên dây cót bằng tay” nhờ vào năng lượng từ dây cót, được nạp bằng cách vặn núm chỉnh giờ. Có thể nói đây là loại chuyển động truyền thống nhất, lâu đời nhất. Chúng có màn trình diễn chuyển động tuyệt đẹp, thường nhìn thấy qua phía sau vỏ.

Cách thức hoạt động: Xoay núm điều chỉnh (crown) nhiều lần để lên dây cót chính (mainspring) và dự trữ năng lượng. Dây cót chính từ từ tháo ra và giải phóng năng lượng thông qua hệ thống bánh răng (gear train), bộ hồi (escapement) và bánh lắc, truyền năng lượng để xoay kim và các chức năng phức tạp khác. Thời gian lên cót sẽ từ 24 giờ đến 72 giờ hoặc hơn, tùy thuộc vào bộ máy.

2. Lên cót tự động (Automatic Movement)

Đồng hồ lên dây cót tự động hay còn gọi là đồng hồ Automatic, cơ chế sử dụng rotor (một khối kim loại nửa hình tròn) để tự động nạp năng lượng cho dây cót khi cổ tay người đeo chuyển động.

Cải tiến bộ máy lên cót tự động hiện đại và tiện dụng

Cách thức hoạt động: Tương tự như chuyển động thủ công, bổ sung thêm chi tiết rotor quay tự do. Khi cổ tay người đeo chuyển động, rotor xoay quanh trục, trọng lượng của rotor tạo ra mô-men xoắn, truyền năng lượng qua hệ thống bánh răng để căng dây cót chính. Rotor thường được làm bằng kim loại nặng như tungsten hoặc vàng, để tăng hiệu quả thu năng lượng. Nếu bạn không đeo thường xuyên, nó sẽ ngừng chạy và cần được lên cót thủ công hoặc đặt vào hộp xoay đồng hồ (watch winder).

Hiện nay, thị trường xuất hiện nhiều mẫu đồng hồ hiện đại tích hợp cả hai cơ chế lên dây cót tự động và thủ công, mang lại sự tiện lợi tối đa cho người dùng, khi vừa có thể tận dụng chuyển động tự nhiên của cổ tay để nạp năng lượng, vừa có thể chủ động lên dây cót bằng tay trong những trường hợp không đeo thường xuyên. Tham khảo cách lên cót đồng hồ cơ chuẩn nhất tại video sau.

Đồng hồ cơ tự động hay lên cót bằng tay, loại nào tốt hơn?

Cả hai loại đồng hồ cơ học là tự động (Automatic Movement) và lên cót bằng tay (Manual Movement) đều có những ưu và nhược điểm riêng. Để trả lời câu hỏi loại nào tốt hơn, cùng đánh giá chi tiết dưới đây:

• Lên cót tự động (Automatic Movement)

Mang lại sự tiện lợi, chỉ cần đeo thường xuyên cơ chế sẽ tự nạp năng lượng, bạn không cần phải lên cót bằng tay và có thể duy trì hoạt động trong nhiều thập kỷ. Thông thường, chúng sẽ được tích hợp cơ chế chống sốc như Incabloc hoặc KIF… nhằm bảo vệ bộ chuyển động khỏi va đập. Ngoài ra, một vài mẫu tích hợp tính năng bổ sung như lịch ngày, giờ GMT, chronograph hoặc thậm chí lịch vạn niên, mở rộng khả năng sử dụng mà không làm giảm tính cơ học như Rolex GMT-Master, Omega Speedmaster Moonwatch, Patek Philippe Perpetual Calendar…

• Lên dây cót thủ công (Manual Movement)

Thiết kế mỏng hơn do không cần thêm rotor và bộ phận hỗ trợ tự động hóa, chỉ dày khoảng 8-10mm, sẽ vừa vặn hơn, đẹp hơn và phù hợp với thiết kế Dress Watch thanh lịch, cao cấp. Chúng được các nhà sưu tập đánh giá cao và săn đón vì giá trị cổ điển thông qua việc tự “đánh thức” bộ máy hoạt động. Vẻ ngoài tối giản, gắn liền với một thời khởi đầu của ngành đồng hồ cơ học. Ngoài ra, giá thành rẻ hơn khi so sánh trong cùng một phân khúc vì cơ chế đơn giản, không đòi hỏi nhiều chi phí.

Khám phá bên trong bộ máy cơ học (mechanical)

Bộ máy cơ học là một hệ thống phức tạp nhưng tinh xảo, kết hợp nhiều thành phần để đảm bảo đồng hồ hoạt động chính xác.

1. Bộ tích lũy năng lượng cơ khí – Dây cót (main spring)

Đầu tiên là Dây cót – nguồn năng lượng chính của đồng hồ mechanical, cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Vật liệu dùng làm dây cót là thép hoặc hợp kim Nivaflex, gần đây còn sử dụng carbon và silicon để gia tăng độ bền, có khả năng đàn hồi cao, được cuộn trong hộp cót theo cấu trúc lò xo, chiều dài 20-30cm.

Dây cót chính và các bộ phận liên quan. Nguồn: Animagraffs

Dây cót chính nằm bên trong thùng lò xo chính có răng cưa để ngăn lò xo bị bung ra. Ở giữa là bánh răng gắn cùng cụm chốt, đảm bảo bánh răng quay theo một hướng, ngăn lò xo chính bị bung ra.

Dây cót càng dài, khả năng trữ cót càng lớn. Dây cót dài giúp cho năng lượng giải phóng đồng đều hơn và kéo dài quá trình vận hành, tránh tình trạng mất năng lượng quá nhanh.

2. Phân chia và truyền động- Hệ thống bánh răng (gear chain)

Hệ thống bánh răng trong bộ máy đồng hồ mechanical là “xương sống” điều phối năng lượng. Nằm cạnh lò xo chính, chúng là một loạt các liên kết với nhau để điều khiển kim và chức năng khác trong bộ máy.

Hệ thống từng bánh răng và vị trí chúng nằm trong đồng hồ. Nguồn: Animagraffs

Bánh răng được làm từ hợp kim thép, đồng, bề mặt mạ vàng hoặc xử lý chống ăn mòn, gia công với dung sai cực kỳ nhỏ, thường chỉ vài phần triệu milimet, đảm bảo hệ thống hoạt động mượt mà mà không bị mài mòn nhanh chóng.

Bánh răng trung tâm được truyền động trực tiếp bởi thùng lò xo chính, quay hết 1 vòng trong 1 giờ, cung cấp năng lượng cho kim phút.

Bánh răng thứ ba tiếp giáp bánh răng trung tâm và thứ tư, quay 1 vòng trong 1 phút, cung cấp năng lượng cho kim giây. Mỗi bánh răng chạy từ trục trung tâm sẽ có ổ trục chân kính, để giảm ma sát và hao mòn theo thời gian.

Bánh răng cuối cùng là bánh răng hồi (escape wheel): Phối hợp với cơ cấu hồi (escapement) để phân chia thời gian thành các xung nhịp chính xác. Đây là chiếc bánh răng đặc biệt và phức tạp nhất trong bộ máy, làm từ vật liệu thép cứng hơn, có thể chịu mức độ rung chấn 21.600 lần/ giờ tương đương 518.000 lần/ngày đêm.

3. Phân chia thời gian – Cơ cấu hồi (Escapement)

Vị trí chúng nằm ở cuối bộ bánh răng và là bộ phận tinh tế nhất trong bất kỳ chuyển động nào. Có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ dây cót thành các xung nhịp ổn định, ngăn không cho giải phóng toàn bộ năng lượng cùng một lúc. Cơ cấu hồi (escapement) hoạt động phối hợp với bánh răng hồi (escape wheel) và bánh lắc (balance wheel), tạo nên “trái tim” của chuyển động cơ học.

Cơ cấu hồi làm từ vật liệu chống mài mòn như hợp kim thép không gỉ, ruby tổng hợp hoặc silicon để giảm ma sát. Tần số dao động thường từ 2.5Hz đến 5Hz (18,000 – 36,000 dao động/ giờ).

Cách cơ cấu hồi hoạt động cùng bánh lắc. Nguồn: Animagraffs

Cơ cấu hồi hoạt động như sau: 

• Lực từ lò xo chính truyền qua bánh răng đến bánh răng hồi, làm nó quay và tác động vào càng pallet.
• Càng pallet đẩy bánh lắc (balance) và sự dao động của bánh răng được điều chỉnh bởi dây tóc (hairspring)
• Khi bánh lắc (balance) quay lại, nó nhả bánh răng hồi trong một khoảnh khắc ngắn, giữ nó ở đúng vị trí.
• Cơ cấu hồi (escapement) giới hạn sự quay tự do của bánh răng hồi, tạo ra tiếng “tách” đặc trưng.
• Cơ cấu hồi (escapement) sử dụng chân kính để giảm ma sát và có cơ chế hấp thụ sốc để bảo vệ chúng khỏi va chạm.

4. Cơ cấu điều chỉnh – Bánh lắc (balance wheel) và dây tóc (hairspring)

Bánh lắc và dây tóc là linh hồn của đồng hồ mechanical. Chúng làm việc cùng nhau để tạo ra nhịp đập chính xác và đều đặn.

Bánh lắc (balance) có tác dụng điều khiển tốc độ. Bánh lắc dao động (di chuyển qua lại) xung quanh một trục cố định gắn với dây tóc, giúp đưa càng pallet vào đúng vị trí. Mỗi lần bánh lắc xoay (phát ra tiếng tích tắc) sẽ làm xoay bánh răng và các kim sẽ di chuyển.

Bánh lắc, thường được làm từ kim loại nặng, giúp tăng độ quán tính, và tốc độ dao động của nó quyết định tốc độ chạy của đồng hồ. Bằng cách điều chỉnh độ căng của dây tóc, người thợ chế tác có thể thay đổi tốc độ này.

Bộ phận bánh lắc và dây tóc

Dây tóc (hairspring) là một dải kim loại nhỏ, mỏng, tinh xảo cuộn tròn và gắn chặt vào bánh lắc. Khi bánh lắc quay, dây tóc bị xoắn và giãn ra, tạo ra một lực đàn hồi kéo bánh lắc quay trở lại vị trí ban đầu. Chính lực đàn hồi này đã điều chỉnh và duy trì tần số dao động của bánh lắc, đảm bảo cho việc chạy chính xác.

Cấu trúc xoắn của dây tóc rất phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật chế tạo cao. Hiện nay có 4 loại dây tóc chính: 18.000 (mẫu cơ bản, có giá thành phải chăng), 21.600 (tiêu chuẩn phổ biến), 28.800 (các mẫu đồng hồ cao cấp), 36.000 (chỉ được sử dụng trong một số mẫu đồng hồ thể thao hoặc có tính năng phức tạp). Dây tóc có tần số dao động càng cao thì mức độ chính xác càng lớn.

Sự khác biệt giữa chuyển động cơ học (Mechanical) và thạch anh (Quartz)

Có vô số bộ máy khác nhau được tạo ra bằng cách sử dụng những cải tiến độc quyền. Nhưng mỗi bộ máy này đều thuộc một trong hai loại: thạch anh hoặc cơ học. Mỗi loại sở hữu những đặc trưng riêng, phù hợp với sở thích và nhu cầu của từng người dùng.

Như đã nói ở trên, đồng hồ cơ sử dụng nguồn năng lượng từ dây cót. Không cần pin, cơ chế cơ học mang lại cảm giác truyền thống và đậm chất nghệ thuật. Đây là loại chuyển động lâu đời nhất và vẫn được yêu thích bởi giới đam mê. Tuy nhiên, yêu cầu bảo dưỡng định kỳ để duy trì độ chính xác và giá thành thường cao hơn do sản xuất và lắp ráp phức tạp, cầu kỳ. Nếu bạn sỡ hữu đồng hồ cơ, theo dõi video dưới đây.

Khi bạn yêu thích sự tinh tế, lịch sử và mong muốn sở hữu một món đồ mang giá trị nghệ thuật, đồng hồ cơ học là lựa chọn hoàn hảo. Đặc biệt, là sản phẩm lý tưởng cho những người sưu tầm và coi trọng giá trị lâu dài.

Ngược lại, đồng hồ thạch anh (quartz) ra đời vào thế kỷ 20, sử dụng tinh thể thạch anh dao động để điều chỉnh thời gian. Điều này mang lại độ chính xác vượt trội (sai số chỉ khoảng ±10-15 giây/tháng) và ít phụ thuộc vào chuyển động của người đeo. Nhanh chóng trở thành lựa chọn phổ biến nhờ sự chính xác, tiện lợi, dễ bảo trì và giá cả phải chăng nhờ quy trình sản xuất đơn giản hơn. Nhưng chúng có giá trị sưu tầm thấp, tuổi thọ pin cũng hạn chế (1-3 năm). Nếu bạn đề cao sự tiện lợi, độ chính xác và chi phí hợp lý, đồng hồ thạch anh sẽ là người bạn đồng hành đáng tin cậy trong cuộc sống hàng ngày.

Xem thêm nhiều thuật ngữ bộ máy thú vị khác:

• Đồng hồ Hand winding là gì? Điểm khác biệt với Automatic
• Đồng hồ Skeleton là gì? Giải mã sức hút của đồng hồ Skeleton
• Máy đồng hồ In-house là gì? Định nghĩa, phân loại máy In-house

Huỳnh Như