一篇文章 讀懂腕錶調速機構

[腕錶之家 鐘錶技術] 調速機構（Regulating Organ）是最重要的機芯元件之一，它定義了腕錶的運行速度。正因如此，需得謹慎地控制這個速度，以便獲得儘可能精準的腕錶。調速機構可以呈現多種形式，可以應用不同材質，自製錶行業始興就是創新試驗田。總的來說，它是腕錶的關鍵元件。

腕錶的調速機構以擺輪（Balance Wheel）和遊絲（Hairspring）為代表。擺輪和擒縱機構協調運作，擒縱機構推動擺輪，反之，受到擺輪的約束。擺輪的振蕩調節時間的流動，對腕錶的精準性至關重要。擺輪每擺動一次，齒輪系前進一定距離。它的作用，類似於時鐘鐘擺的作用。鐘擺無法直接移植，所以就需要符合腕錶規格及功能的裝置來替代。

腕錶機芯的工作原理，擺輪和遊絲構成調速機構。

纖薄的盤繞遊絲，確保擺輪以恆定的頻率來回擺動。遊絲中心部分固定在擺輪樞軸上，外圍與擺輪夾板相連。每次振蕩的持續時間取決於遊絲彈性、有效長度和擺輪慣性。因此，可以通過調整遊絲的有效長度（遊絲越短，速度越快）或改變擺輪的慣性，對機芯及腕錶的運行速度進行調校。

萬寶龍Minerva 13.21機芯，擺輪振頻18,000次/小時（2.5赫茲），遊絲具有菲利普斯末端曲線。螺絲擺輪，直徑11.40毫米，慣性矩26mg/cm2 。

材質

現代擺輪通常由Glucidur製成，這是一種鈹青銅、低熱膨脹合金。Glucidur合金硬度大、抗性好、且不受磁場干擾。

而遊絲通常由鐵鎳合金，如Nivarox製成，其彈性幾乎不受溫度的影響。Nivarox是Nicht Variabel Oxydfest（不可變，不氧化）的縮寫，這種合金與瑞典諾貝爾獎得主查爾斯·埃杜德·紀堯姆發明的Invar合金（FeNi36%）屬於同類。長期以來，Nivarox-Far是瑞士製表行業繞不開的遊絲及整合零件（擒縱/調速）供應商。如今雖有多家公司生產遊絲，但斯沃琪集團旗下的Nivarox-Far仍是許多機芯製造商的重要供應商。

這些現代合金的出現，使複雜的補償擺輪基本退出歷史舞台。通常，溫度的變化會改變遊絲的尺寸、彈性、以及擺輪的直徑，這也是導致腕錶失準的一個主要原因。一些偉大的製表師反向出發，創意設計出巧妙結構，一定程度上抵消了溫度變化的影響。

一枚紀堯姆補償擺輪，安裝在陀飛輪上，搭配棘爪式擒縱機構。擺輪輪輞為雙金屬（外圈黃銅，內圈鎳鉻恆彈性鋼），有斷口。遊絲具備寶璣式末端上繞曲線。

近年來，一些製表師已經開始應用硅材質製造遊絲，以提高擒縱機構和振蕩器的性能。硅是一種有趣的材質，具備許多優異性能——輕盈、抗磁、柔韌、熱穩定、幾乎無需潤滑、可以精密加工（藉助深反應離子刻蝕或LIGA-X射線光刻技術）。雅典表是第一個引入硅遊絲（Freak腕錶）的製表品牌，勞力士、百達翡麗和斯沃琪集團紛紛跟進，並與納沙泰爾的瑞士電子學與微電子科技研究中心（CSEM）攜手合作。也有其他高科技材質，已經用於遊絲製造，例如熱膨脹係數極低的Zerodur?複合材料（用於卡地亞概念腕錶遊絲的製造）。

百達翡麗Spiromax遊絲，Silinvar材質，問世於2006年。

不同類型的遊絲

遊絲的形狀和銜接自然決定了它的伸展收縮方式。絕大多數機芯都配備螺旋狀平遊絲，但遊絲也可能呈現其他形狀。寶璣上繞遊絲，末端向內彎曲並連接在擺輪樞軸附近，旨在實現等時性（具有恆定周期，無論振幅），使遊絲勻稱地「呼吸」。

寶璣硅遊絲，具備末端上繞曲線。

積家Gyrotourbillon球形遊絲。

同樣旨在改善等時性的還有螺旋狀遊絲和球形遊絲。這類解決方案一方面引人注目，聲名斐然；另一方面製造複雜，也需要更大的空間。

不同類型的擺輪

現代擺輪的主要類型，從左至右：環形擺輪、螺絲擺輪和砝碼擺輪。

如今大部分腕錶配備環形擺輪，Glucidur的製造精度和物理性能允許達到優異速率。更高級的解決方案採用螺絲或砝碼，用以對擺輪進行平衡或調整。

McGonigle Brothers無卡度擺輪

為應對「垂直整合」（特別是因為Nivarox-FAR在擒縱裝置供應方面幾乎擁有壟斷地位），近年來多家製造商已經研發出自主擺輪，這使它們能夠區分、創新和再設計。

積家Gyrolab擺輪，不尋常的形狀旨在通過減少表面積、降低空氣阻力來提高性能。

調校腕錶

能夠影響腕錶功能及速率的因素有很多，如供給擺輪的能量、振頻、遊絲、腕錶方位、溫度、磁場、潤滑、以及經年累月的消耗老化等等。因此，調校腕錶涉及複雜的程序。倘若聚焦關鍵操作，調校腕錶有兩種主要選擇。

如上圖所示，調節器（A）上有兩枚向下的銷釘固定遊絲，調節器和螺柱（B）之間的遊絲（紅色部分）並不活躍。因此，可以通過滑動調節器決定遊絲的有效長度及其速率。

沒有調節器的被稱為無卡度擺輪。遊絲長度恆定，而非由調節器上的銷釘固定。若想調整速率，製表師可移動擺輪上的螺絲或砝碼，改變擺輪慣性，而不是在遊絲長度上做文章。

製表師調校擺輪上的螺絲。螺絲可用於平衡擺輪、調整速率。為了降低速率，需反向旋松螺絲，或將擺輪上的砝碼向外移動。

無卡度擺輪是一種優質解決方案，其操作更加複雜，但走時更加精準，因為規避了某些特定風險。此外，無卡度擺輪也不會受到衝擊的影響，而衝擊可能導致調節器的移動。

抵抗重力，陀飛輪

振蕩器和擒縱機構受到多個因素的不利影響。新材質的應用可以抵消磁力或溫度變化的負面影響。同時，腕錶的精度也收到重力的影響。方位的變化會顯著影響腕錶的走時，特別是干擾擺輪的等時性。

Gronefeld陀飛輪機芯

1801年，阿拉伯罕-路易·寶璣設計出抵消地心引力影響的解決方案——陀飛輪，並獲得專利。這種解決方案，是將擺輪、遊絲和擒縱機構置於低速旋轉（通常為每分鐘旋轉一圈）的框架內，用以平衡不同方位的誤差。陀飛輪被視作寶璣先生最偉大的發明之一，能夠製造如此壯觀迷人的複雜功能裝置，也是製表師高超技術和精湛工藝的明證。

經過200多年的發展，寶璣先生的心血結晶如今被佩戴在腕間，並呈現百花齊放之勢。在陀飛輪設計製造方面，近年來製表行業取得多項創新，尤以多軸陀飛輪最為特別，這些創新將陀飛輪提升至新的高度。此外，陀飛輪腕錶的成本和售價，也逐漸變得親和近人。

「非常規」振蕩器

帕瑪強尼Senfine概念機芯的「非常規」振蕩器，以兩個交叉的柔性片調校擒縱機構。

除了傳統擺輪和遊絲，製表師們還設計出「非常規」振蕩器。近年來，隨著新型擒縱機構的發展和硅材質提供的性能潛力，這些振蕩器已經能夠達到更高的振頻提高精度，或降低機芯能量消耗。其中，替代傳統螺旋遊絲的最新創新包括：泰格豪雅的線性振蕩和片式結構（Mikrogirder腕錶）、De Bethune的聲學諧振器、以及帕瑪強尼Senfine概念機芯的柔性片結構。在不同層次上，所有這些解決方案都旨在達到更高的振蕩頻率和更低的振蕩幅度。（圖/文 腕錶之家 許朝陽編譯）