1、機械表一些結構方面的知識擒縱器完全解析精準計時的核心】自從鐘表發明以來，工匠們為了追求能更精密的計時而在擒縱器上下了相 當大的功夫從事改良，歷經了幾個世紀的演進，到了 18 世紀中葉，出現了一種 分離式擒縱結構設計。當時，一位名叫 Thomes Mudge 的制表師為了改良早期 擒縱結構中擒縱輪的輪齒與擺輪的零件之間過多摩擦的問題，而將擺輪與整個 擒縱結構脫離出來，這樣的基本設計再經過改良就成了今天最廣泛被使用的杠桿式擒縱(leverescapeme nt),也就是俗稱的馬式擒縱。在機械腕表的機芯中，擒縱系統主要是負責制造正確的頻率使腕表能夠正確走時；同 時,擒縱結構的精密與否也牽涉到計時精準

2、度,就好比電腦中負責分配管制所 有資源與資料的運算的中央處理器 CPU般精密而重要。在象征頂級制表工藝的日內瓦十二法則中就有七項法則是規范擒縱器 的制造,其重要性自然不言而喻。以下我們將就擒縱系統的組成構造及運作原 理作一概括性的分析。杠桿式擒縱結構主要是由擒縱輪、擒縱叉、擺輪和游絲 等部分組成。在整個機械運作的順序上,發條釋放的能量在經過中心輪、第 三、四輪的減速之后,傳動到擒縱輪與擒縱叉產生推力驅動擺輪,再由擺輪上 游絲的反作用彈力造成擺輪規律的往返運動,并控制擒縱輪及其之前輪系的運 轉以達到調速的目地。因此在整個運作的機制中,擒縱結構所扮演的正是最重 要頻率提供的功能,對于計時精準度的影

3、響當然也最大。【談腕表的上鏈與定位撥針機制文】腕表表冠部分的功能一般來說分為兩個部分,第一部分是將動能傳遞進入 機芯發條內的上鏈機制,另一部分則是連接到時針輪與分針輪的定位撥針機 制。這個機制的運作主要是依據杠桿原理,由龍芯帶動押鳥、鼓車回返臂等一 連串連桿帶動鼓車移動,使表冠得以在上鏈機制與定位撥針機制之間互相切 換,進而操控該項功能。當表冠切換為上鏈功能時,此機制即連結至我們在上 一期所討論發條機制,此時轉動表冠即可為發條上鏈；而切換至定位撥針功能 時,鼓車連動小鐵車及日里車,此時轉動表冠即可驅動時針輪與分針輪運轉以 調校時間。對于多數的使用者來說,上鏈與定位撥針可以說是最常使用到的功 能

4、,理解其運作原理之后將會有助于我們更正確地操作這些功能。我們除了詳細地介紹這個部分的幾個重要零件之外，并分別針對上鏈及定位撥針功能兩個 部分的運作過程作詳細解說。【源源不絕的動力供輸深入剖析機械機芯的發條結構】在鐘表結構中，提供動力的發條機構其核心地位完全不亞于擒縱系統，由 于發條結構自古以來鮮少有過重大的改變，同時又牽涉到深奧的材料科學，因 此重要性經常被人所忽略。前二期的鐘表教室中，我們已經將鐘表機芯的擒縱 系統做過一般性的介紹，這一次，我們將針對鐘表機芯的動力結構 發條，從 結構及運作兩方面來進行探討。早期的人們發現當韌性強化的金屬受到適當外 力發生形變時，會同時產生一個反作用力來恢復原

5、狀的現象，于是將淬過火的 鋼簧加以卷曲，利用其恢復原狀的力量帶動其它機件的運轉，這就是在電力還 未發明之前，大多數小型機械所使用的動力來源，也就是我們所熟悉的發條。 除了利用電力作為動力來源的石英機芯，以及極少數的特殊設計之外，鐘表的 機芯都是采用發條作為動力來源。最早期的鋼質發條不僅容易生銹或因施力過 大而斷裂，同時也容易因為長期使用產生金屬彈性疲乏，而造成簧力不足導致 動力供輸不均的問題，這也就是當初機械腕表最為人所詬病之處。尤其當在人 們愈來愈倚賴腕表提供時間的訊息時，若是每天都會使用的腕表無法提供正確 的時間資訊，甚至是故障連連時，所造成的不便也由此可知了。在那個時代， 所有機械表所發

6、生的使用問題之中，可以說超過三成都來自發條。在充分享受過石英表所帶來的精準與便利之后，人們開始懷念起由發條帶 動一件件細小零件的機械表。當機械表頂著技藝結晶的光環重現世人面前，尤 其是各大表廠開始在各種復雜功能上大做文章的同時，影響機械性能甚鉅的發 條動力穩定與持久成為重要的課題。過去為人所詬病的發條問題，隨著材料科 學的進步一一解決，不僅在斷裂或是生銹等發條使用壽命的問題上都獲得改 善，而且動力供輸的時間與品質也有所提升，因此表廠也能夠將更多心力擺在 其它創新功能的研發上。以下我們將從發條機制的機械結構及運作原理兩方面 來進行探討。【發條機制的運作原理】當上鏈時，主發條盒停止不動，而受上鏈機

7、制驅動的大卷車轉動軸心，帶 動固定在軸心的發條內端將發條沿逆時針方向向內卷緊；而當機芯在運轉時，大卷車停止不動，而固定在發條盒內壁的發條外端在釋放動力中的發條帶動之 下，將發條盒以及一番車沿順時針方向轉動，驅動以下的走時輪系。在上滿鏈 的情況之下，機芯輪系的減速力量會阻止發條從連接在發條盒內壁的外端松 開，同時大卷車則從發條盒軸心阻止發條由內端松開。當大卷車沿逆時針方向 為發條上鏈時，止逆子藉由與大卷車嚙合的動作阻止大卷車逆轉（順時針）， 使發條不至松開。當大卷車受表冠帶動向逆時針方向轉動上鏈時，帶動止逆子 的齒脫離大卷車向順時針移動，同時止逆彈簧會給予止逆子一個持續的回位反 向力；如圖所示，

8、當上鏈動作停止時，在止逆彈簧的反作用力作用下迫使止逆 子自動回位，使止逆子的大小 2 齒與大卷車完全嚙合，以防止發條逆轉松開以 維持發條滿鏈的狀態。【發條機制的機械結構】發條的結構主要分為：發條（Mai nspri ng）、主發條盒（一番車，Mai nspring Barrel）、發條軸心（Arbor），以及具防止齒輪倒轉的大卷車（止逆 棘輪，Ratchet）、止逆子（Click）與止逆彈簧（ClickSpri ng。其中收納發條的 主發條盒也是走時輪系的第一枚齒輪，所以又稱為一番車（MainWheel），與大卷車連接在同一軸心上，而收納在主發條盒內的發條兩端分別固定在軸心與發 條盒內壁，止逆

9、子則在止逆彈簧推動下與大卷車互相嚙合。當我們做進一步拆 解時，只要將軸心的固定螺絲旋開，即可將主發條盒與大卷車分開，再進一步 將主發條盒上的發條盒蓋板撬開，就可以看到隱藏在里面的發條了。從整個機 芯排列來看，發條機構正介于上鏈機構與走時輪系的中間 ：大卷車與上鏈系統 的小卷車互相連接以傳遞上鏈的力量，而一番車則是與走時輪系中的中間輪（二番車，Center Wheel）相連接以傳遞發條釋出的動力至整個機芯。換句話 說，發條機構的作用正是將所輸入的力量儲存在發條中，并且轉化成機械能傳 輸至齒輪系及擒縱系統。【腕表勃動的心臟擺輪游絲大解析】承接上一期的擒縱器討論，這次我們要進一步探討擺輪與游絲的結構

10、，首 先我們從腕表機芯機械運作的歷程來看擺輪與游絲在這其中所扮演的角色 ：發 條釋放能量的動力傳輸至擒縱系統驅動游絲擺輪進行簡諧運動，產生一反作用 力達到減速的目的。在整個運作的程序上擒縱系統擔任控制速度（煞車）使指 針與輪系等時前進的工作，其中擺輪與游絲的簡諧運動頻率正式提供擒縱系統運作的基準，其重要性不言而喻，同時也由于構造精密度極高，堪稱腕表機芯 中最重要的機構。【Bala nce-spri ng游絲】（又稱擺輪游絲）游絲是一種相當細的螺旋形彈簧，大約比人發細34倍，總重量約2mg,卻可耐受600g的張力，韌性相當強。由于涉及深奧的材料科學、精密度極高， 目前世界上較為知名、品質較好的游

11、絲供應商只有瑞士的NIVAROX以及日本的精工。游絲的內端固定在擺輪的軸心，外端則固定在擺輪夾板上，當擺輪受到 驅動時固定在擺輪內的游絲則會因為彈性而均勻地收縮及舒張，同時帶動擺輪 來回擺動。如前所述，擺輪受到驅動力量使游絲受力壓縮、舒張，帶動擺輪順 時針或逆時針旋轉，這樣的旋轉周期會直接影響到腕表走時的準確度。理論 上，完成旋轉周期的時間愈短，也就是頻率越高，準確度就越高。而決定擺輪 的慣性力矩以及擺輪的振幅周期的正是游絲的活動長度，拉長游絲會使擺輪慣 性力矩變大，擺動的角度也越大，擺頻自然慢下來，反之縮短游絲則會使擺輪 加速。目前常用來表示擺動頻率的方式大約有：每小時的擺動次數，記為次/小

12、時（或vph）;每秒鐘擺輪游絲往返一個周期的頻率，記為Hz;或是每秒鐘的擺動次數，也就是日本表常用的振動。現代一般的腕表振頻有 ： 18,000次/ 小時（ 2.5Hz， 5振動）、 19,800次/小時（ 2.75Hz，5.5振動）、 21,600次/小時（ 3Hz， 6振動）、 28,800次/小時（ 4Hz， 8振 動）、 36,000次/小時（ 5Hz， 10振動） ，一般來說振頻越高，就表示這只腕表 越精準。【Bala nce-whee I擺輪】（又稱平衡擺輪）擺輪受力驅動后，由內部螺旋狀游絲控制作往返擺動，擺動的幅度大約在 270320之間。擺輪運轉的平均與否直接影響走時的準確，而

13、擺輪擺動是否平均則與擺輪 質地是否均勻以及擺輪的真圓度有關。在銅鈹鎳合金材質發明以前，許多古董 表（ 1950 年以前）使用雙合金溫差自動補償擺輪來調節因溫差所造成游絲 有效長度改變而產生誤差的問題，這種擺輪通常外圈是黃銅材質、內圈為鋼 材，當溫度變化發生熱脹冷縮的情況時，利用外圈金屬膨脹系數大于內圈的物 理特性自動調節溫度對游絲所造成的誤差；此外，在擺輪外環鑲上螺絲來增減 擺輪的重量，也可以用來調節擺輪的平衡，改善在不同方位時間走快或走慢的 問題。現代的腕表機芯一般都是采環形擺輪（也就是俗稱的光擺），此外 較高級的擺輪上還設有可供微調擺動速度的補償砝碼（如百達翡麗）或補償螺 絲（如勞力士 ）

14、。以擺輪材質來看，銅鈹鎳合金材質制成的游絲比一般非合 金制成的擺輪穩定性較高、比重均勻，擺動則較為平均。天文臺等級的環形擺 輪通常是采用穩定性較高、比重較均勻的銅鈹鎳合金材質，不僅因為溫差而造 成的變形量較小，質地也比較均勻。擺輪上的軸臂數也是影響溫差變形量的因 素之一，常見的有2臂，還有3臂或4臂的，一般來說臂數愈高，所構成的輪 弧也就愈接近理論上的真圓，同時受溫差影響而變形的誤差也較小，擺動也較 為平均。【游絲的調校】影響腕表準確性的因素非常多，通常師傅在處理這一類的問題時，首先會 將手表用測表機測試，然后根據測表機上所顯示的軌跡，來判斷問題的所在。 一般比較常遇到誤差在5分鐘以內的走時過

15、快或過慢問題，可以透過調整游絲 的有效長度來達到調整的目的。理論上，若是走時過快，可以將游絲的有效長 度放長以增加擺輪游絲回轉的時間來達到減速的目的；相反的，若是走時太 慢，則是以縮短游絲有效長度的方式來縮短擺輪游絲的回轉時間達到加速的目 的。在校正的時候應該取正、反、3、6、9、12等方位的綜合平均值，才能將表 調校至最精準的程度。整個調速系統的基本構造，是由擺輪夾板上快慢針前端 的游絲夾，或微調快慢的螺絲所組成。游絲頭被固定在擺輪夾板上，移動快慢 針上的梢釘以控制游絲的有效長度。而調校的方式除了有常見的快慢針調節、 偏心螺絲調整之外，還有較高級的鵝頸式微調。【擺輪的調校】相較于游絲擺輪部分的調校，調校擺輪的困難度就要高出許多，通常需要 由極具經驗的鐘表師傅以手工仔細調整。如前述，擺輪質地的均勻以及擺輪的 真圓度影響擺輪擺動平均與走時準確，因此擺輪調校的重點也在于此：使擺輪每一個部分的重量一致以避免方位差的產生。一般來說腕表機芯在出廠時都已 經過嚴密的測試，像是擺輪這種會嚴重影響精確度的零件在出廠前都會經過仔 細的調校以確保品質，因此一般在正常情況之下是不需要靠調校擺輪來調整時 間的。只有在人為因素導致擺輪精度嚴重受損，或是更換游絲、車芯時，才需 要將擺輪重新調校。另外像百達翡麗