一篇文章 读懂腕表调速机构

[修表在线表技术] 调速机构（Regulating Organ）是最重要的机芯元件之一，它定义了腕表的运行速度。正因如此，需得谨慎地控制这个速度，以便获得尽可能精准的腕表。调速机构可以呈现多种形式，可以应用不同材质，自制表行业始兴就是创新试验田。总的来说，它是腕表的关键元件。

腕表的调速机构以摆轮（Balance Wheel）和游丝（Hairspring）为代表。摆轮和擒纵机构协调运作，擒纵机构推动摆轮，反之，受到摆轮的约束。摆轮的振荡调节时间的流动，对腕表的精准性至关重要。摆轮每摆动一次，齿轮系前进一定距离。它的作用，类似于时钟钟摆的作用。钟摆无法直接移植，所以就需要符合腕表规格及功能的装置来替代。

纤薄的盘绕游丝，确保摆轮以恒定的频率来回摆动。游丝中心部分固定在摆轮枢轴上，外围与摆轮夹板相连。每次振荡的持续时间取决于游丝弹性、有效长度和摆轮惯性。因此，可以通过调整游丝的有效长度（游丝越短，速度越快）或改变摆轮的惯性，对机芯及腕表的运行速度进行调校。

万宝龙Minerva 13.21机芯，摆轮振频18，000次/小时（2.5赫兹），游丝具有菲利普斯末端曲线。螺丝摆轮，直径11.40毫米，惯性矩26mg/cm² 。

现代摆轮通常由Glucidur制成，这是一种铍青铜、低热膨胀合金。Glucidur合金硬度大、抗性好、且不受磁场干扰。

而游丝通常由铁镍合金，如Nivarox制成，其弹性几乎不受温度的影响。Nivarox是Nicht Variabel Oxydfest（不可变，不氧化）的缩写，这种合金与瑞典诺贝尔奖得主查尔斯·埃杜德·纪尧姆发明的Invar合金（FeNi36%）属于同类。长期以来，Nivarox-Far是瑞士制表行业绕不开的游丝及整合零件（擒纵/调速）供应商。如今虽有多家公司生产游丝，但斯沃琪集团旗下的Nivarox-Far仍是许多机芯制造商的重要供应商。

这些现代合金的出现，使复杂的补偿摆轮基本退出历史舞台。通常，温度的变化会改变游丝的尺寸、弹性、以及摆轮的直径，这也是导致腕表失准的一个主要原因。一些伟大的制表师反向出发，创意设计出巧妙结构，一定程度上抵消了温度变化的影响。

一枚纪尧姆补偿摆轮，安装在陀飞轮上，搭配棘爪式擒纵机构。摆轮轮辋为双金属（外圈黄铜，内圈镍铬恒弹性钢），有断口。游丝具备宝玑式末端上绕曲线。

近年来，一些制表师已经开始应用硅材质制造游丝，以提高擒纵机构和振荡器的性能。硅是一种有趣的材质，具备许多优异性能——轻盈、抗磁、柔韧、热稳定、几乎无需润滑、可以精密加工（借助深反应离子刻蚀或LIGA-X射线光刻技术）。雅典表是第一个引入硅游丝（Freak腕表）的制表品牌劳力士百达翡丽和斯沃琪集团纷纷跟进，并与纳沙泰尔的瑞士电子学与微电子科技研究中心（CSEM）携手合作。也有其他高科技材质，已经用于游丝制造，例如热膨胀系数极低的Zerodur©复合材料（用于卡地亚概念腕表游丝的制造）。

游丝的形状和衔接自然决定了它的伸展收缩方式。绝大多数机芯都配备螺旋状平游丝，但游丝也可能呈现其他形状。宝玑上绕游丝，末端向内弯曲并连接在摆轮枢轴附近，旨在实现等时性（具有恒定周期，无论振幅），使游丝匀称地“呼吸”。

同样旨在改善等时性的还有螺旋状游丝和球形游丝。这类解决方案一方面引人注目，声名斐然；另一方面制造复杂，也需要更大的空间。

如今大部分腕表配备环形摆轮，Glucidur的制造精度和物理性能允许达到优异速率。更高级的解决方案采用螺丝或砝码，用以对摆轮进行平衡或调整。

为应对“垂直整合”（特别是因为Nivarox-FAR在擒纵装置供应方面几乎拥有垄断地位），近年来多家制造商已经研发出自主摆轮，这使它们能够区分、创新和再设计。

能够影响腕表功能及速率的因素有很多，如供给摆轮的能量、振频、游丝、腕表方位、温度、磁场、润滑、以及经年累月的消耗老化等等。因此，调校腕表涉及复杂的程序。倘若聚焦关键操作，调校腕表有两种主要选择。

如上图所示，调节器（A）上有两枚向下的销钉固定游丝，调节器和螺柱（B）之间的游丝（红色部分）并不活跃。因此，可以通过滑动调节器决定游丝的有效长度及其速率。

没有调节器的被称为无卡度摆轮。游丝长度恒定，而非由调节器上的销钉固定。若想调整速率，制表师可移动摆轮上的螺丝或砝码，改变摆轮惯性，而不是在游丝长度上做文章。

制表师调校摆轮上的螺丝。螺丝可用于平衡摆轮、调整速率。为了降低速率，需反向旋松螺丝，或将摆轮上的砝码向外移动。

无卡度摆轮是一种优质解决方案，其操作更加复杂，但走时更加精准，因为规避了某些特定风险。此外，无卡度摆轮也不会受到冲击的影响，而冲击可能导致调节器的移动。

振荡器和擒纵机构受到多个因素的不利影响。新材质的应用可以抵消磁力或温度变化的负面影响。同时，腕表的精度也收到重力的影响。方位的变化会显著影响腕表的走时，特别是干扰摆轮的等时性。

1801年，阿拉伯罕-路易·宝玑设计出抵消地心引力影响的解决方案——陀飞轮，并获得专利。这种解决方案，是将摆轮、游丝和擒纵机构置于低速旋转（通常为每分钟旋转一圈）的框架内，用以平衡不同方位的误差。陀飞轮被视作宝玑先生最伟大的发明之一，能够制造如此壮观迷人的复杂功能装置，也是制表师高超技术和精湛工艺的明证。

经过200多年的发展，宝玑先生的心血结晶如今被佩戴在腕间，并呈现百花齐放之势。在陀飞轮设计制造方面，近年来制表行业取得多项创新，尤以多轴陀飞轮最为特别，这些创新将陀飞轮提升至新的高度。此外，陀飞轮腕表的成本和售价，也逐渐变得亲和近人。

除了传统摆轮和游丝，制表师们还设计出“非常规”振荡器。近年来，随着新型擒纵机构的发展和硅材质提供的性能潜力，这些振荡器已经能够达到更高的振频提高精度，或降低机芯能量消耗。其中，替代传统螺旋游丝的最新创新包括：泰格豪雅的线性振荡和片式结构（Mikrogirder腕表）、De Bethune的声学谐振器、以及帕玛强尼Senfine概念机芯的柔性片结构。在不同层次上，所有这些解决方案都旨在达到更高的振荡频率和更低的振荡幅度。（图/文 修表在线 许朝阳编译）

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