4-4 擒縱系統

擒縱系統是由擒縱機構和振動機構兩部分組成,其中擒縱機構由擒縱叉(pallet-lever)和擒縱輪(escapement wheel)所組成,振動機構則以遊絲(hairspring)與擺輪(balance wheel)為主體。當擒縱叉受到秒針輪撥動,會跟著勾動擒縱叉,進而推動擺輪旋轉。擺輪開始旋轉後,便會帶動遊絲收縮與伸展。而遊絲每一次伸展與收縮都將再帶動擺輪擺動,而此頻率也將再經由擒縱輪回傳至傳動輪系。其作用是將來自傳動輪系的動力切割為穩定的頻率,是鐘錶機芯中專門負責控制走時精准度的核心組件。


本篇相關辭典
Amplitude 擺幅

指游絲張縮讓擺輪擺動的角度。測量的是靜止時的位置到遊絲延伸到極限時,擺輪擺動的角度。
Anchor escapement 錨形擒縱器

約1657年由英國人Robert Hooke所發明,因其擒縱叉狀似船錨而得名。與當時常用的的冠輪擒縱器不同,其作用在於讓時鐘之鐘擺只在很短的圓弧上擺蕩,藉以維持固定的頻率。這種附有錨形擒縱器與長擺的長型座鐘,每星期的誤差不超過幾秒鐘。

圖說:錨形擒縱器,因其擒縱叉狀似船錨而得名。
Auxiliary compensation 輔助性補償

將額外的補償裝置加入雙金屬的擺輪中以減少中間溫度誤差。常用在航海天文台時計中。
Balance / Balance-wheel 擺輪

或稱平衡擺輪,會往復擺動,中央以軸臂作為支撐的輪。擺輪與螺旋狀遊絲連動,接受來自擒縱叉的動力後,擺動進而造成遊絲縮張,主要作用是控制主發條動力釋放的速率。

圖說:擺輪,控制能量釋放的速率。
Balance roller 游盤

盤狀零件,接收來自於擒縱叉的推動力,進而帶動擺輪轉動。

圖說:游盤,接收來自擒縱叉的動力。
Balance-cock 擺輪夾板

又稱為擺輪橋板(balance bridge),作用是固定整組擒縱系統。為了讓擺輪運轉可以顯露出來,形狀與一般夾板頗為不同。

圖說:擺輪夾板,固定整組擒縱系統。
Balancier spiral binôme 擺輪游絲同質裝置

為了讓擺輪與游絲更緊密結合,GREUBEL FORSEY首開先例以同一種物料來製作以上兩枚零件。這種物料不受溫度變化與磁力影響,提高震盪的穩定性。

圖說:GREUBEL FORSEY首開先例以同一種物料製作擺輪及游絲。
Breguet balance-spring 寶璣式游絲

十八世紀的製錶師大規模嘗試製造各種游絲,包括螺旋形、圓錐形,和球體形游絲以便讓擺輪能有等時性的振幅。其中以1795年由寶璣所發明的上繞式游絲(overcoil hairspring)最為人所熟知。其設計是將圓柱形直筒式游絲,改良成游絲末端向上並往內彎曲的雙層游絲,最大優點是讓游絲有更多膨脹和收縮空間。而由於游絲末端向上往內彎曲,較接近軸心的位置,讓軸心的受力點均勻,提高等時性。

圖說:寶璣式游絲,末端向上並往內彎為其特點。
Chinese duplex escapement 中國雙聯式擒縱

又稱為蟹爪輪,是具有雙重鎖定的齒牙之雙聯式擒縱器,每一次入石和出石都需要兩次完整的平衡振動。裝配此種雙聯式擒縱的表會逐秒跳動。

圖說:中國雙聯式擒縱,又稱為蟹爪輪。
Club-toothed lever escapement 具棍棒型齒的馬式擒縱

有些擒縱輪具有特殊設計以增加「推動衝力的平面」。這種一端較粗大的棍棒型齒設計在馬式擒縱輪齒的尖端。此類擒縱又稱為瑞士馬式擒縱(Swiss lever escapement)。

圖說:具棍棒型齒的馬式擒縱,以增加推動衝力的平面。
Co-axial escapement 同軸擒縱裝置

由英國製錶師George Daniels發明,並在1999年時將此設計出售給瑞士製錶品牌歐米茄,並在碟飛同軸擒縱後開始進入量產,如今已大量使用于歐米茄旗下錶款。與傳統杠杆式擒縱不同,同軸擒縱的擒縱輪分為上下兩層,且共用一個軸心,因此稱為同軸擒縱。此設計讓擒縱輪直接衝擊擺輪,大幅降低了擒縱裝置的磨損率,因此延長保養維修時限。

圖說:同軸擒縱裝置,大量使用於歐米茄旗下錶款。
Compensation balance 補償擺輪

溫度會改變以鋼為材質的游絲之彈性。溫度過高導致擺輪減速;低溫則會讓擺輪轉速加快。因此200多年前,英國製錶師John Arnold發明截斷式雙金屬補償擺輪,降低溫度對鋼質遊絲的影響。此種擺輪邊緣由黃銅包覆在鋼上,當溫度上升時,黃銅外緣膨脹係數較高,擺輪因其環圈的截斷口向內彎曲,有效半徑縮短因而轉速加快,藉以補償游絲因溫度上升變慢的情形。當溫度下降,擺輪環圈外開,則擺輪速率趨緩。

圖說:補償擺輪,以雙金屬來克服溫差變化。
Curb pins 阻擋針

位於擺輪上的微調裝置,是兩支夾住游絲的小針,實際作用是調整游絲的長度以改變走時速率。
Cylinder escapement 工字輪式擒縱

由英國製錶師George Graham在1726年發明。有一中空圓柱體被裝置在擺輪的軸心上,這個圓柱體使得整個擒縱看來就像中文的“工”字。擒縱輪的齒銜接到此一套管的開口,早期或廉價的腕錶才有可能搭載工字輪,現今已走入歷史。

圖說:工字輪式擒縱,中空圓柱體被裝置在擺輪軸心上。
Detent escapement 衝擊式天文臺擒縱

專門用在天文台錶。該結構是由擒縱輪以衝擊方式,單方向推動擺輪。也就是說,衝擊式天文台擒縱的擒縱輪是會從鎖住再被開啟,進而釋放能量,走時也較穩定。這種設計來自於航海鐘,早期船上使用的天文台鐘,最大誤差每日僅允許在一秒內,因此都使用衝擊式天文台擒縱結構。

圖說:衝擊式天文臺擒縱,由擒縱輪以衝擊方式單方向推動擺輪。
Differential 差速器

常見於擁有兩個或兩個以上擒縱系統的腕錶中,如雙陀飛輪腕錶。此類機芯的兩套擺輪游絲、輪系運作上總會有些許差異而造成轉速不同,差速器作用就在於從轉速較快的一側吸取能量,並通過齒輪傳遞給轉速較慢的一側,維持轉速平穩。

圖說:百達翡麗用於Ref.5175大師弦音腕錶裡的差速器。
Double balancier 雙擺輪

雙擺輪是Greubel Forsey在研究陀飛輪角度後所衍伸出的又一項發明。兩組擒縱裝置各自朝不同方向,以不同角度傾斜。搭配獨家差速裝置,此裝置可將地心引力的影響最小化。

圖說:雙擺輪,GREUBEL FORSEY在研究陀飛輪所衍生出的又一項發明。
Double roller 雙層定向遊盤

指同時具有一衝擊遊盤與一安全遊盤,即具有兩個遊盤的錶。
Duplex escapement 雙聯式擒縱

指擒縱輪具有長與短兩組輪齒,一組用在鎖定,另一組用來推進擒縱叉。此設計功用在於提高走時穩定性,但必須準確計算與精細切割才能達到目的,製作相當費工,如今已相當罕見。

圖說:雙聯式擒縱,具有長短兩組輪齒,提高走時穩定性。
Elinvar 彈性不變游絲

這個字是由elasticity invariable(彈性不變化)兩個字組合而成。游絲由特殊合金做成,包括鎳、鋼、鉻、錳與鎢等成分。這種游絲的優點是在不同溫度下,彈性一樣穩定。
Escape wheel 擒縱輪

又稱為五番車,用於連接傳動輪系鐘的秒針輪與擒縱系統中的振盪裝置,是控制發條動力釋放的重要齒輪。

圖說:擒縱輪,俗稱五番車,控制能量釋放的重要齒輪。
Flat balance-spring 扁平游絲

又稱平卷式游絲或單層游絲,意味著游絲捲繞在同一平面上。由荷蘭裔物理學家惠更斯(Christian Huygens)在1675年設計。

圖說:扁平游絲,意指游絲捲繞在同一平面的型態。
Free sprung 無卡度游絲

不具調節器與控制釘,亦即游絲不受調節器的影響,調速是藉調整擺輪上的螺絲來完成。
Frequency 頻率

指擺輪每秒中的震盪次數。頻率的單位是赫茲(Hz),一赫茲就是每一秒震動一次,意即每秒轉動兩次。目前常見的機械鐘錶頻率多為三赫茲至五赫茲之間,石英錶則通常可達到三萬兩千赫茲。
Glucydur balance 鈹青銅合金擺輪

在近代時計中,Glucydur擺輪已取代了雙金屬補償擺輪。Glucydur擺輪是由銅加上3%鈹與95%的鎳組成之合金。優點是非常硬且穩定、耐變形、防磁及防銹。

圖說:銅鈹鎳合金擺輪,由銅加上3%和95%鎳之合金來打造擺輪。
Gyromax balance 砝碼微調擺輪

百達翡麗1951年12月31日將開發出來的新型擺輪Gyromax balance註冊專利。這種擺輪特點是在擺輪環的邊緣有8支垂直的針,針上安置砝碼。因為砝碼上的裂縫會減少該點的重量,轉動砝碼便可改變擺輪邊緣的重量分配。

圖說:砝碼微調擺輪,為百達翡麗之專利發明,以配置砝碼來調整擺輪配重。
Hairspring stud 游絲樁

用以將游絲連接到擺輪的半夾板上的裝置。

圖說:游絲樁,將游絲連接到擺輪上的裝置。
Hairspring 擺輪游絲

或簡稱游絲,Spring原意是「彈簧」,游絲因為比頭髮細3-4倍,重量約2mg,故稱為Hairspring。游絲的內端固定於擺輪軸心,而外端固定在擺輪夾板上,通過其本身的彈性縮張讓擺輪均勻地來回擺動。其活動長度不但決定了擺輪的慣性力矩,也決定了整只腕游的振盪頻率。拉長游絲會使擺輪慢下來,縮短游絲則會使擺輪加速。常見的設計有扁平游絲與寶璣式游絲等。

圖說:擺輪遊絲,比頭髮細3-4倍的彈簧,決定了腕表的振盪頻率。
Half dead-beat escapement 半不晃擒縱器

兼具不晃擒縱器與錨形擒縱器的特點,專用於大型座鐘的擒縱器。其特點為擒縱叉與擒縱輪的衝擊角度較小,所以幾乎不會產生衝擊力。
Hardy's balance 哈迪式擺輪

由Wm.Hardy在1804年發明,專門用在航海鐘上面的一種高精密度擺輪,特點為中間溫度誤差較小。
Helical hairspring 螺旋形游絲

以螺旋形纏繞的一種游絲形態,多用在天文台錶。又稱為直桶式游絲。

圖說:螺旋形游絲可提高擺輪的穩定性。
Hertz 赫茲

振動頻率的單位。
Impulse pin 衝擊針

在擺輪游盤上的釘或寶石,呈狹長圓柱狀。可以維持擺輪的行走,又稱為紅寶石釘或游盤寶石。接受擒縱叉發出的衝擊。衝擊銷固定在游絲下面的擺輪軸上,產生維持擺動的作用。

圖說:衝擊針,接受來自於擒縱叉的衝擊。
Incastar 英加百路調速器

由英加百路廠所設計製造,不使用快慢針,而以轉動游絲頭來控制游絲長度的一種快慢機構。優點為能輕易微調游絲長度、無游絲夾間隙、無遊絲外端曲線與快慢針圓弧不一致的問題。但卻容易破壞游絲的同心圓結構,且調節誤差較大,所以不久即被市場淘汰,僅在古董錶上尚可見到此種結構。

圖說:Incastar,不使用快慢針,而以轉動遊絲頭來調整長度的一種快慢機構。
Index 快慢針

位於擺輪夾板上,一種網球拍形的調節器,於游絲外圈用一個類似夾子的結構來延長或縮短游絲的有效長度。通過調整游絲長度來調節擺輪消耗動力的速度,游絲越長,擺輪轉得越慢。
Isoval 回卷游絲彈簧

為了改善早期計時表歸零不順暢的缺點,由M.Dubois所發明,裝置在計時秒針中心的一種歸零輔助圈狀彈簧。通常以不具磁性的耐酸合金製成,但也有少數以藍鋼製作。

圖說:回卷游絲彈簧,改善早期碼錶歸零不順暢的缺點。
Lepautes escapement勒波特擒縱機構

1752年由Lepautes發明,專門用在大型座鐘上的一種擒縱器。

圖說:Lepautes式擒縱輪,專門用於大型座鐘之上。
Lever escapement 杠杆式擒縱

又稱馬式擒縱,由英國製錶師Thomas Mudge在1760年前後發明,是目前使用最廣的擒縱設計。杠杆式擒縱的結構包括擺輪、擒縱輪、以及形似船錨、兩翼有馬仔寶石的擒縱叉,以及限制擒縱叉擺動幅度的2支止動梢組成。特點在於擒縱叉配置在擺輪跟擒縱輪中間,三者軸心成一直線,因此又稱為直線型擒縱。
Meantime screws 均時螺絲

用於調節走時速率的擺輪螺絲,這種螺絲通常比擺輪的其他螺絲長。將均時螺絲旋動靠近或遠離擺輪釘,可微調擺輪的振盪頻率。

圖說:均時螺絲,調節位置可微調擺輪的振盪頻率。
Mercer balance 梅瑟式擺輪

由Thomas Mercer(1822-1900)所發明,具有二次溫度補償功能的特殊擺輪。
Micrometric regulators 微調器

一種調節器,用在包括鐵道級(railroad grade)錶在內的高級錶款上,以很精確的方式來調節快與慢。

圖說:微調器,以十分精確的方式來調節振盪頻率的快慢。
Nivarox 尼瓦洛克斯

是瑞士一間游絲與機芯零件製造廠商,隸屬於斯沃琪集團。其研發出一種低溫差係數合金,是用來製作游絲以及相機快門葉片的絕佳材料。雖然瑞士多數製錶品牌都使用Nivarox生產的游絲,但少數大廠如勞力士、F.P. JOURNE、帕瑪強尼及朗格也都有能力自行生產游絲,而與朗格同屬歷峯集團的積家,也會使用朗格的原料來製作游絲。

圖說:尼瓦洛克斯,研發出一種低溫差係數合金的游絲與零件製造廠商。
Overbanked 轉向過度

會發生在馬式擒縱的一個問題,當游盤寶石來到擒縱叉的凹槽之錯誤邊時,會導致擒縱叉的一邊停靠在限位釘的一側。如此一來,擒縱輪被鎖定,擺輪也會跟著停止動作。
Overcoiled hairspring 上繞游絲

游絲末端向上並往內彎曲的雙層游絲,亦稱為寶璣式游絲(Breguet hairspring)。最大優點是讓游絲有更多膨脹和收縮空間。而由於游絲末端向上往內彎曲,較接近軸心的位置,讓軸心的受力點均勻,提高等時性。

圖說:上繞游絲,優點是讓游絲有更多膨脹和收縮的空間。
Pallet-lever擒縱叉

又稱馬仔。由黃銅或鋼製造的棘爪形杠杆,主要作用在於將動力由傳動輪系傳送至擺輪,維持擺輪振盪,並將擺輪和遊絲振盪之頻率回饋至傳動輪系。

圖說:一般瑞士杠杆式擒縱所使用的擒縱叉,因為形狀像小時候玩的Y字形木馬形狀,故俗稱為“馬仔”。
Philippe curve 菲利浦曲線

在游絲末端彎折出另一道弧線,並將之延伸以遊絲樁固定於擺輪夾板上。目的是讓游絲有更多空間可以收放,並讓軸心的受力點均勻,提高等時性。

圖說:菲利浦曲線,在游絲末端彎折出另一道弧線,有更多空間可供收放。
Pin-pallet escapement 釘-擒縱叉擒縱

西元1867年,Georg Friedrich Roskopf致力於製作可供窮苦大眾使用的錶。為減少成本,他採用與擒縱輪的齒嚙合的垂直釘來取代擒縱叉的馬腳寶石,因此命名釘—擒縱叉擒縱。
Precision index 精確度指標

這是一種裝置,通過移動快慢調節器(fast/slow regulator)一次一次少量增加,可以很精細地調節表的走時速率。在機械錶有多種不同的方法。從完全鵝頸式調節器(swan's neck adjuster)到更普及的以調整螺絲(adjusting screws)的方式之“Triovis”型。然而,精確度指標本身並非表示有較高的精確度,實際上,配備著普通調速器的錶也可以被調校得很精確。

圖說:精確度指標,藉由精細移動調節器來調整腕表的走時速率。
Quatuor 四擒縱

羅傑杜彼在2013年打造出「四擒縱」的RD101機芯。配置4組傾斜的擒縱裝置與5組差速器,第一個差速器由擺輪直接驅動並連結中央齒輪,另外第二、三個位於過輪上,第四個差速器連接動力儲存顯示,第五個則連接上鍊機構和雙發條盒。能夠將陀飛輪需要一分鐘才能平衡掉的方位差更快速地抵消。

圖說:羅傑杜彼的RD101機芯。配置了4組傾斜的擒縱裝置與5組差速器。
Rack & pinion lever escapement齒弧杆擒縱

又稱齒弧馬式擒縱,1722年Abbe de Huteville與1791年Peter Litherhead先後發展出來的一種擒縱。此種擒縱不使用游盤,改用帶有一排弧形齒牙的擒縱叉。這種擒縱有著磨擦力大、磨蝕快的缺點,因此並不普及。
Receiving pallet 進馬腳

是兩個擒縱叉寶石中的第一個,可與擒縱輪的齒嚙合。

圖說:進馬腳,擒縱叉寶石中的第一個,可與擒縱輪的齒耦合。
Right angle escapement 右角式擒縱

又稱為英國式擒縱,亦稱作K字型擒縱。
Roller jewel 月石

又稱游盤寶石,嵌裝在遊盤上的寶石,承受來自擒縱叉的衝擊。
Roller table 游盤

是擺輪的一部分,有游盤寶石嵌在上面。

圖說:游盤,是擺輪的一個延伸部分。
Safety roller 安全游盤

在雙層游盤式擒縱中,兩個游盤中較小的那一個。
Self-compensating balance-spring 自行補償游絲

在20世紀30年代出現,游絲由特殊合金製作,可將溫度變化對錶走時速率影響降低。

圖說:自行補償游絲,由特殊合金製作,減低溫差的影響。
Swan-neck regulator 鵝頸式微調

顧名思義,這種微調裝置狀似鵝頸,曲線之優美令人驚歎。其原理是在快慢針結構上增加一個彎圓鉤形鋼片,通過調節快慢針來調校腕表的走時精確度。鵝頸式微調蘊含了德式製錶的智慧,Glashütte Original格拉蘇蒂原創的雙鵝頸式微調更受到鐘錶行家的追捧。

圖說:鵝頸式微調,以狀似鵝頸的鋼制彈簧和微調螺絲所組成,圖為Glashütte Original格拉蘇蒂原創91機芯。
Swiss lever escapement 瑞士馬式擒縱

擒縱輪的齒是棍棒形,故又稱為具有棍棒形齒的馬式擒縱,也就是瑞士杠杆式擒縱。

圖說:瑞士馬式擒縱,棍棒形的擒縱輪齒為其最大特點。
Virgule escapement 鐮刀形擒縱

又稱丁字輪,1700年代中期使用的早期擒縱,由於具有形似鐮刀的結構故稱鐮形擒縱,又因形似中文的“丁”字,故俗稱為丁字輪。