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影响机芯快慢的重要机制 调速装置-惯性微调摆轮

机芯上的调速装置,主要可分为两大类,除了先前我们所介绍的快慢针之外,另外就是惯性微调摆轮。快慢针主要是透过控制游丝的收放长度,来调整摆轮转动的速度;而惯性微调摆轮无法调整游丝的收放长度,只能透过调整摆轮上的螺丝或砝码,来改变摆轮的重量或直径,进而加快或减慢摆轮转动的速度。而后者表厂也常以无卡度游丝摆轮或自由收放式游丝摆轮(Free Sprung-balance)来称呼之;由于没有游丝夹干扰游丝的整体运作,因此准确度的表现更为优异。这项装置最早约出现在1772 年,JohnArnold 依循着Pierre Le Roy 所发表的理论,推出一款双合金温差补偿摆轮,摆轮上具有两颗微调螺丝与两个补偿螺丝,透过转动微调螺丝,即可改变摆轮转动的力矩,就如同改变摆轮直径,转动的速度自然也会改变。

但是由于当时科技并不发达,惯性微调摆轮的调校与制作,不仅难度高而且成本也非常昂贵,因此使得快慢针成为后来最主要的调速装置,只有高精密度的航海天文鐘,才会使用惯性微调摆轮。一般的怀表,除非时间的误差值极大,已经无法透过快慢针来调整,才会调整摆轮上的微调螺丝与补偿螺丝。另外,增加或减少补偿螺丝的重量,往往是最后一道方法,因为补偿螺丝的改变常会使摆轮的姿势差(方位差)改变,因此是非常少使用的调整速度方法。其方法为:在补偿螺丝上加装垫片、更换较重或较轻的螺丝,藉以改变摆轮的转速,达成调整快慢的功能。

 

▲採用微调螺丝摆轮的航海天文鐘

传统的航海天文台鐘,没有快慢针的设计,因此需调整两侧螺丝才能调整快慢。当螺丝朝外转动,使得摆轮直径变长,力矩加大速度也就变慢;相反的,当螺丝朝内转动,使得摆轮直径变短,力矩减短所以速度就变快。

 

Gyromax 砝码摆轮

目前惯性微调摆轮主要分为两大类型,分别採用砝码与螺丝这两种微调工具,接下来我们将分两个小单元来介绍。百达翡丽首先在1949 年推出的Gyromax 砝码摆轮,这项设计于1953 年获得相关的两项专利,此后Gyromax 砝码摆轮就成为百达翡丽最着名的特色。

在这款砝码摆轮上,约有六至八个如同C 字状的砝码,固定于摆轮外环的凹槽上,但是可使用工具转动砝码方向,调整摆轮的走时速度。因为透过砝码缺口较轻而另一边较重的设计,转动砝码方向也就等于改变摆轮旋转时的直径,进而调整摆轮的惯性,所以可控制摆轮旋转的速度。但是在调整时间快慢时,需要同时转整两个砝码,而且调整角度也必须相同,以避免产生方位差。

百达翡丽推出Gyromax 摆轮至今也已经超过60个年头,其摆轮造型经过多次改变,最近一次的改变是在新推出的324 机芯上,採用四臂横樑与四颗砝码的摆轮设计,也是未来百达翡丽的表款上所使用的新式摆轮。时至今日,这类型的砝码摆轮有许多其他表厂使用,例如爱彼表在自制的3090 与3120 系列机芯上,皆採用Gyromax 砝码摆轮;另外如朗格与萧邦表也都採用相同的摆轮设计,虽然造型并不完全相同,但是原理则是完全一致的。

 

▲百达翡丽Gyromax砝码摆轮

当砝码缺口朝外摆放时,也就代表砝码的重量朝内移动,因此摆轮速度会变快;反之,则会使摆轮速度变慢。

 

▲萧邦Variner® 砝码摆轮

与Gyromax 砝码摆轮相当类似的结构,是萧邦在2005 年首次推出,但是砝码隐藏于摆轮中的设计,可减低风阻。

 

微调螺丝摆轮的演变

在百达翡丽推出Gyromax 砝码摆轮之后,劳力士也在1965 年左右,发表无快慢针微调装置的1560 自动机芯。与砝码摆轮不同之处在于,劳力士所推出的Microstella 微调螺丝摆轮,与一般的螺丝摆轮结构相同,唯一改变的地方在于使用四颗对称的微调螺丝,可透过专用工具调整,因此并不如砝码摆轮那样显眼。为了方便调整,劳力士特别将微调螺丝制作成八角星型,所以不需将机芯取出,就可以直接进行微调。

由于Microstella 摆轮的精准特性,因此劳力士在1978年推出的3035 机芯上,同样採用此项装置,但是厂方将其它的14 颗补偿螺丝取消,只保留四颗微调螺丝,以减低摆轮运作时的风阻。尔后,新一代的3100 系列机芯,更在摆轮内侧设置四个内桩,然后把微调螺丝穿过锁上,可提供更加坚固的微调机制(如右图)。由于微调螺丝摆轮的设计,不会破坏游丝的曲线与整体运作,因此其它表厂也纷纷跟进。

在1999 年的瑞士表展中,欧米茄新推出的2500 同轴擒纵机芯上,使用无卡度游丝与微调螺丝摆轮,但摆轮上仅有两颗微调螺丝,算是相当精简的设计。此后,在欧米茄旗下的同轴机芯都採用这项装置,在微调快慢时更为精确。另一个改採微调螺丝摆轮设计的表厂就是积家,在2004 年积家推出最新的975 自制机芯,摆轮外圈具有四颗微调螺丝,透过专用工具可微调快慢;之后厂方在改良版的889/2 机芯与新款的750 系列机芯上,也都运用这项装置,所以在短短的几年之间,积家就全面更换机芯的调速装置,速度也是相当之快。另外其它表厂也逐步採用此项装置,我们将在下面的图表中,简单介绍不同类型的惯性微调摆轮给读者参考。

 

使用惯性微调摆轮的其他品牌

▲PANERAI

沛纳海在2005 年推出的第一枚自制机芯P.2002,採用微调螺丝摆轮设计,摆轮上方共有四颗螺丝。

▲IWC

新款的51000 系列机芯,取消快慢针设计,改用四颗螺丝调整快慢,但是摆轮上另有两枚砝码。

▲OMEGA
8500 系列机芯,使用改良版的微调螺丝摆轮,共四颗的六角星型螺丝设计,微调快慢更为方便。
 
▲BREGUET

目前宝璣旗下的表款,已经逐渐改用这款微调螺丝摆轮,共有四颗微调螺丝,辨识度相当高。

▲JAEGER-LECOULTRE

积家使用结构较为简单的双臂微调螺丝摆轮,上面同样也有四颗微调螺丝。

▲HUBLOT
首度推出自制机芯的HUBLOT,使用四臂微调螺丝摆轮,共有八颗微调螺丝,视觉效果相当壮观。