4-4 擒纵系统

擒纵系统是由擒纵机构和振动机构两部分组成,其中擒纵机构由擒纵叉(pallet-lever)和擒纵轮(escapement wheel)所组成,振动机构则以游丝(hairspring)与摆轮(balance wheel)为主体。当擒纵叉受到秒针轮拨动,会跟着勾动擒纵叉,进而推动摆轮旋转。摆轮开始旋转后,便会带动游丝收缩与伸展。而游丝每一次伸展与收缩都将再带动摆轮摆动,而此频率也将再经由擒纵轮回传至传动轮系。其作用是将来自传动轮系的动力切割为稳定的频率,是钟表机芯中专门负责控制走时精准度的核心组件。


本篇相关辞典
Amplitude / Amplitude 摆幅

指游丝张缩让摆轮摆动的角度。测量的是静止时的位置到游丝延伸到极限时,摆轮摆动的角度。
Anchor escapement / échappement à ancre 锚形擒纵器

约1657年由英国人Robert Hooke所发明,因其擒纵叉状似船锚而得名。与当时常用的的冠轮擒纵器不同,其作用在于让时钟之钟摆只在很短的圆弧上摆荡,藉以维持固定的频率。这种附有锚形擒纵器与长摆的长型座钟,每星期的误差不超过几秒钟。

图说:锚形擒纵器,因其擒纵叉状似船锚而得名。
Auxiliary compensation / compensation auxilaire 辅助性补偿

将额外的补偿装置加入双金属的摆轮中以减少中间温度误差。常用在航海天文台时计中。
Balance / Balance-wheel / Balance 摆轮

或称平衡摆轮,会往复摆动,中央以轴臂作为支撑的轮。摆轮与螺旋状游丝连动,接受来自擒纵叉的动力后,摆动进而造成游丝缩张,主要作用是控制主发条动力释放的速率。

图说:摆轮,控制能量释放的速率。
Balance roller / Rouleau de balance 游盘

盘状零件,接收来自于擒纵叉的推动力,进而带动摆轮转动。

图说:游盘,接收来自擒纵叉的动力。
Balance-cock / Balance la bite 摆轮夹板

又称为摆轮桥板(balance bridge),作用是固定整组擒纵系统。为了让摆轮运转可以显露出来,形状与一般夹板颇为不同。

图说:摆轮夹板,固定整组擒纵系统。
Balancier spiral binôme / Balancier spiral binôme 摆轮游丝同质装置

为了让摆轮与游丝更紧密结合,GREUBEL FORSEY首开先例以同一种物料来制作以上两枚零件。这种物料不受温度变化与磁力影响,提高震荡的稳定性。

图说:GREUBEL FORSEY首开先例以同一种物料制作摆轮及游丝。
Breguet balance-spring / Breguet balance-spring 宝玑式游丝

十八世纪的制表师大规模尝试制造各种游丝,包括螺旋形、圆锥形,和球体形游丝以便让摆轮能有等时性的振幅。其中以1795年由宝玑所发明的上绕式游丝(overcoil hairspring)最为人所熟知。其设计是将圆柱形直筒式游丝,改良成游丝末端向上并往内弯曲的双层游丝,最大优点是让游丝有更多膨胀和收缩空间。而由于游丝末端向上往内弯曲,较接近轴心的位置,让轴心的受力点均匀,提高等时性。

图说:宝玑式游丝,末端向上并往内弯为其特点。
Chinese duplex escapement / Échappement double chinois 中国双联式擒纵

又称为蟹爪轮,是具有双重锁定的齿牙之双联式擒纵器,每一次入石和出石都需要两次完整的平衡振动。装配此种双联式擒纵的表会逐秒跳动。

图说:中国双联式擒纵,又称为蟹爪轮。
Club-toothed lever escapement / Échappement à roué denté 具棍棒形齿的马式擒纵

有些擒纵轮具有特殊设计以增加“推动冲力的平面”。这种一端较粗大的棍棒型齿设计在马式擒纵轮齿的尖端。此类擒纵又称为瑞士马式擒纵(Swiss lever escapement)。

图说:具棍棒型齿的马式擒纵,以增加推动冲力的平面。
Co-axial escapement / Échappement co-axial 同轴擒纵装置

由英国制表师George Daniels发明,并在1999年时将此设计出售给瑞士制表品牌欧米茄,并在碟飞同轴擒纵后开始进入量产,如今已大量使用于欧米茄旗下表款。与传统杠杆式擒纵不同,同轴擒纵的擒纵轮分为上下两层,且共享一个轴心,因此称为同轴擒纵。此设计让擒纵轮直接冲击摆轮,大幅降低了擒纵装置的磨损率,因此延长保养维修时限。

图说:同轴擒纵装置,大量使用于欧米茄旗下表款。
Compensation balance / Balance de compensation 补偿摆轮

温度会改变以钢为材质的游丝之弹性。温度过高导致摆轮减速;低温则会让摆轮转速加快。因此200多年前,英国制表师John Arnold发明截断式双金属补偿摆轮,降低温度对钢质游丝的影响。此种摆轮边缘由黄铜包覆在钢上,当温度上升时,黄铜外缘膨胀系数较高,摆轮因其环圈的截断口向内弯曲,有效半径缩短因而转速加快,借以补偿游丝因温度上升变慢的情形。当温度下降,摆轮环圈外开,则摆轮速率趋缓。

图说:补偿摆轮,以双金属来克服温差变化。
Curb pins / Trottoir épingles 阻挡针

位于摆轮上的微调装置,是两支夹住游丝的小针,实际作用是调整游丝的长度以改变走时速率。
Cylinder escapement / Échappement cylindrique 工字轮式擒纵

由英国制表师George Graham在1726年发明。一中空圆柱体被装置在摆轮的轴心上,这个圆柱体使得整个擒纵看来就像中文的“工”字。擒纵轮的齿衔接到此一套管的开口,早期或廉价的腕表才有可能搭载工字轮,现今已走入历史。

图说:工字轮式擒纵,中空圆柱体被装置在摆轮轴心上。
Detent escapement / Échappement détent 冲击式天文台擒纵

专门用在天文台表。该结构是由擒纵轮以冲击方式单方向推动摆轮,也就是说,冲击式天文台擒纵的擒纵轮是会有个先锁住的动作再被开启,进而释放能量,如此设计的优势在于能大幅提升钟表走时稳定性。早期船上使用的天文台钟,因允许的最大误差每日仅为一秒,所以也都使用这种擒纵结构。

图说:冲击式天文台擒纵,由擒纵轮以冲击方式单方向推动摆轮。
Differential / Différentiel 差速器

常见于拥有两个或两个以上擒纵系统的腕表中,如双陀飞轮腕表。此类机芯的两套摆轮游丝、轮系运作上总会有些许差异而造成转速不同,差速器作用就在于从转速较快的一侧吸取能量,并通过齿轮传递给转速较慢的一侧,维持转速平稳。

图说:百达翡丽用于Ref.5175大师弦音腕表里的差速器。
Double balancier / Balancier doublé 双摆轮

双摆轮是Greubel Forsey在研究陀飞轮角度后所衍伸出的又一项发明。两组擒纵装置各自朝不同方向,以不同角度倾斜。搭配独家差速装置,此装置可将地心引力的影响最小化。

图说:双摆轮,GREUBEL FORSEY在研究陀飞轮所衍生出的又一项发明。
Double roller / Rouleau doublé 双层定向游盘

指同时具有一冲击游盘与一安全游盘,即具有两个游盘的表。
Duplex escapement / Échappement doublé 双联式擒纵

指擒纵轮具有长与短两组轮齿,一组用在锁定,另一组用来推进擒纵叉。此设计功用在于提高走时稳定性,但必须准确计算与精细切割才能达到目的,制作相当费工,如今已相当罕见。

图说:双联式擒纵,具有长短两组轮齿,提高走时稳定性。
Elinvar / Élinvar 弹性不变游丝

这个字是由elasticity invariable(弹性不变化)两个字组合而成。游丝由特殊合金做成,包括镍、钢、铬、锰与钨等成分。这种游丝的优点是在不同温度下,弹性一样稳定。
Escape wheel / Roue d'échappement 擒纵轮

又称为五番车,用于连接传动轮系钟的秒针轮与擒纵系统中的振荡装置,是控制发条动力释放的重要齿轮。

图说:擒纵轮,俗称五番车,控制能量释放的重要齿轮。
Flat balance-spring / Resort du balancier plat 扁平游丝

又称平卷式游丝或单层游丝,意味着游丝卷绕在同一平面上。由荷兰裔物理学家惠更斯(Christian Huygens)在1675年设计。

图说:扁平游丝,意指游丝卷绕在同一平面的型态。
Free sprung / Réssort libre 无卡度游丝

不具调节器与控制钉,亦即游丝不受调节器的影响,调速是藉调整摆轮上的螺丝来完成。
Frequency / Fréquence 频率

指摆轮每秒中的震荡次数。频率的单位是赫兹(Hz),一赫兹就是每一秒震动一次,意即每秒转动两次。目前常见的机械钟表频率多为三赫兹至五赫兹之间,石英表则通常可达到三万两千赫兹。
Glucydur balance / Balance à glucidur 铍青铜合金摆轮

在近代时计中,Glucydur摆轮已取代了双金属补偿摆轮。Glucydur摆轮是由铜加上3%铍与95%的镍组成之合金。优点是非常硬且稳定、耐变形、防磁及防锈。

图说:铍青铜合金摆轮,优点是非常硬且稳定、耐变形、防磁及防锈。
Gyromax balance / Balance gyromax 砝码微调摆轮

百达翡丽1951年12月31日将开发出来的新型摆轮Gyromax balance注册专利。这种摆轮特点是在摆轮环的边缘有8支垂直的针,针上安置砝码。因为砝码上的裂缝会减少该点的重量,转动砝码便可改变摆轮边缘的重量分配。

图说:砝码微调摆轮,为百达翡丽之专利发明,以配置砝码来调整摆轮配重。
Hairspring / Spiral 摆轮游丝

或简称游丝,Spring原意是“弹簧”,游丝因为比头发细3-4倍,重量约2mg,故称为Hairspring。游丝的内端固定于摆轮轴心,而外端固定在摆轮夹板上,通过其本身的弹性缩张让摆轮均匀地来回摆动。其活动长度不但决定了摆轮的惯性力矩,也决定了整只腕表的振荡频率。拉长游丝会使摆轮慢下来,缩短游丝则会使摆轮加速。常见的设计有扁平游丝与宝玑式游丝等。

图说:摆轮游丝,比头发细3-4倍的弹簧,决定了腕表的振荡频率。
Hairspring stud / Piton 游丝桩

用以将游丝连接到摆轮的半夹板上的装置。

图说:游丝桩,将游丝连接到摆轮上的装置。
Half dead-beat escapement / Échappement demi-seconde sautante 半不晃擒纵器

兼具不晃擒纵器与锚形擒纵器的特点,专用于大型座钟的擒纵器。其特点为擒纵叉与擒纵轮的冲击角度较小,所以几乎不会产生冲击力。
Hardy's balance / Hardy's balance 哈迪式摆轮

由Wm.Hardy在1804年发明,专门用在航海钟上面的一种高精密度摆轮,特点为中间温度误差较小。
Helical hairspring / Spiral hélicoïdal 螺旋形游丝

以螺旋形缠绕的一种游丝形态,多用在天文台表。又称为直桶式游丝。

图说:螺旋形游丝可提高摆轮的稳定性。
Hertz / Jertz 赫兹

振动频率的单位。
Impulse pin / impulsion nip 冲击针

在摆轮游盘上的钉或宝石,呈狭长圆柱状。可以维持摆轮的行走,又称为红宝石钉或游盘宝石。接受擒纵叉发出的冲击。冲击销固定在游丝下面的摆轮轴上,产生维持摆动的作用。

图说:冲击针,接受来自于擒纵叉的冲击。
Incastar / Incastar 英加百路调速器

由英加百路厂所设计制造,不使用快慢针,而以转动游丝头来控制游丝长度的一种快慢机构。优点为能轻易微调游丝长度、无游丝夹间隙、无游丝外端曲线与快慢针圆弧不一致的问题。但却容易破坏游丝的同心圆结构,且调节误差较大,所以不久即被市场淘汰,仅在古董表上尚可见到此种结构。

图说:Incastar,不使用快慢针,而以转动游丝头来调整长度的一种快慢机构。
Index / Index 快慢针

位于摆轮夹板上,一种网球拍形的调节器,于游丝外圈用一个类似夹子的结构来延长或缩短游丝的有效长度。通过调整游丝长度来调节摆轮消耗动力的速度,游丝越长,摆轮转得越慢。
Isoval / Isoval 回卷游丝弹簧

为了改善早期计时表归零不顺畅的缺点,由M.Dubois所发明,装置在计时秒针中心的一种归零辅助圈状弹簧。通常以不具磁性的耐酸合金制成,但也有少数以蓝钢制作。

图说:回卷游丝弹簧,改善早期秒表归零不顺畅的缺点。
Lepautes's escapement lepautes / Échappement de Lepaute

1752年由Lepautes发明,专门用在大型座钟上的一种擒纵器。

图说:Lepautes式擒纵轮,专门用于大型座钟之上。
Lever escapement / Échappement 杠杆式擒纵

又称马式擒纵,由英国制表师Thomas Mudge在1760年前后发明,是目前使用最广的擒纵设计。杠杆式擒纵的结构包括摆轮、擒纵轮、以及形似船锚、两翼有马仔宝石的擒纵叉,以及限制擒纵叉摆动幅度的2支止动梢组成。特点在于擒纵叉配置在摆轮跟擒纵轮中间,三者轴心成一直线,因此又称为直线型擒纵。
Meantime screws / En attendant lesvis 均时螺丝

用于调节走时速率的摆轮螺丝,这种螺丝通常比摆轮的其他螺丝长。将均时螺丝旋动靠近或远离摆轮钉,可微调摆轮的振荡频率。

图说:均时螺丝,调节位置可微调摆轮的振荡频率。
Mercer balance 梅瑟式摆轮

由Thomas Mercer(1822-1900)所发明,具有二次温度补偿功能的特殊摆轮。
Micrometric regulators / Régulateur micrométrique 微调器

一种调节器,用在包括铁道级(railroad grade)表在内的高级表款上,以很精确的方式来调节快与慢。

图说:微调器,以十分精确的方式来调节振荡频率的快慢。
Nivarox / Nivarox 尼瓦洛克斯

是瑞士一间游丝与机芯零件制造厂商,隶属于斯沃琪集团。其研发出一种低温差系数合金,是用来制作游丝以及相机快门叶片的绝佳材料。

图说:尼瓦洛克斯,研发出一种低温差系数合金的游丝与零件制造厂商。
Overbanked / Surcharger 转向过度

会发生在马式擒纵的一个问题,当游盘宝石来到擒纵叉的凹槽之错误边时,会导致擒纵叉的一边停靠在限位钉的一侧。如此一来,擒纵轮被锁定,摆轮也会跟着停止动作。
Overcoiled hairspring / Spiral de Breguet 上绕游丝

游丝末端向上并往内弯曲的双层游丝,亦称为宝玑式游丝(Breguet hairspring)。最大优点是让游丝有更多膨胀和收缩空间。而由于游丝末端向上往内弯曲,较接近轴心的位置,所以可让轴心的受力点均匀,从而提高等时性。

图说:上绕游丝,优点是让游丝有更多膨胀和收缩的空间。
Pallet-lever / Ancre-lèvre 擒纵叉

又称马仔。由黄铜或钢制造的棘爪形杠杆,主要作用在于将动力由传动轮系传送至摆轮,维持摆轮振荡,并将摆轮和游丝振荡之频率回馈至传动轮系。

图说:一般瑞士杠杆式擒纵所使用的擒纵叉,因为形状像小时候玩的Y字形木马形状,故俗称为“马仔”。
Parachrom / Parachrom 劳力士专利游丝

由劳力士所研发,以独有的铌、锆和氧合金等高度稳定的顺磁性合金制成,由于其中不含金属,而且本身硬度较大,不但不受磁场影响,抗震能力更大幅提升。此外,在耐温方面表现,不易热胀冷缩。再加上宝玑游丝的末圈设计,精确度更上一层楼。

图说:Parachrom专利游丝,由劳力士所研发,以高度稳定的多种顺磁性合金所制成。
Philippe curve / Courbes philippe 菲利浦曲线

在游丝末端弯折出另一道弧线,并将之延伸以游丝桩固定于摆轮夹板上。目的是让游丝有更多空间可以收放,并让轴心的受力点均匀,提高等时性。

图说:菲利浦曲线,在游丝末端弯折出另一道弧线,有更多空间可供收放。
Pin-pallet escapement / Échappement à ancre à cheville 钉- 擒纵叉擒纵

公元1867年,Georg Friedrich Roskopf致力于制作可供穷苦大众使用的表。为减少成本,他采用与擒纵轮的齿啮合的垂直钉来取代擒纵叉的马脚宝石,因此命名钉—擒纵叉擒纵。
Precision index / Index de précision 精确度指标

这是一种装置,通过移动快慢调节器(fast/slow regulator)一次一次少量增加,可以很精细地调节表的走时速率。在机械表有多种不同的方法。从完全鹅颈式调节器(swan's neck adjuster)到更普及的以调整螺丝(adjusting screws)的方式之“Triovis”型。然而,精确度指标本身并非表示有较高的精确度,实际上,配备着普通调速器的表也可以被调校得很精确。

图说:精确度指标,藉由精细移动调节器来调整腕表的走时速率。
Quatuor / Quatuor 四擒纵

罗杰杜彼在2013年打造出“四擒纵”的RD101机芯。配置4组倾斜的擒纵装置与5组差速器,第一个差速器由摆轮直接驱动并连结中央齿轮,另外第二、三个位于过轮上,第四个差速器连接动力储存显示,第五个则连接上弦机构和双发条盒。能够将陀飞轮需要一分钟才能平衡掉的方位差更快速地抵消。

图说:进马脚,擒纵叉宝石中的第一个,可与擒纵轮的齿耦合。
Rack & pinion lever escapement / Échappement à bouclard et pignon 齿弧杆擒纵

又称齿弧马式擒纵,1722年Abbe de Huteville与1791年Peter Litherhead先后发展出来的一种擒纵。此种擒纵不使用游盘,改用带有一排弧形齿牙的擒纵叉。这种擒纵有着磨擦力大、磨蚀快的缺点,因此并不普及。
Receiving pallet / Recul 进马脚

是两个擒纵叉宝石中的第一个,可与擒纵轮的齿啮合。

图说:进马脚,擒纵叉宝石中的第一个,可与擒纵轮的齿耦合。
Right angle escapement / Échappement d'angle droite 右角式擒纵

又称为英国式擒纵,亦称作K字型擒纵。
Roller jewel / Bijou enroulant 月石

又称游盘宝石,嵌装在游盘上的宝石,承受来自擒纵叉的冲击。
Roller table / Table enroulante 游盘

是摆轮的一部分,有游盘宝石嵌在上面。

图说:游盘,是摆轮的一个延伸部分。
Safety roller 安全游盘

在双层游盘式擒纵中,两个游盘中较小的那一个。
Self-compensating balance-spring / Spire auto Soldes-compensateurs 自行补偿游丝

在20世纪30年代出现,游丝由特殊合金制作,可将温度变化对表走时速率影响降低。

图说:自行补偿游丝,由特殊合金制作,减低温差的影响。
Silicon balance spring / La balance spire silicium 硅游丝

硅是除氧之外在大自然中最为常见的元素,在地壳成分中占比28%,通常情况下它以非金属晶体形态呈现,密度相当于钢的1/3,具有较高的硬度、抗磁与高度抗腐蚀的特点。以硅制作的擒纵叉、擒纵轮以及游丝,能够保证在无需润滑的情况下顺畅运作。单从游丝来说,硅可以制作出特别形状的游丝,同时减轻重量,从而改善手表的等时性误差。

图说:天梭宝环系列腕表的机芯上使用的便是硅游丝。
Swan-neck regulator / Cou de cygne 鹅颈式微调

微调装置的一种设计,以一个状似鹅颈的钢制弹簧和微调螺丝组成,移动微调螺丝可相当精密地调整钟表走时精确度。

图说:鹅颈式微调,以状似鹅颈的钢制弹簧和微调螺丝所组成。
Swiss lever escapement / Échappement à ancre suisse 瑞士擒纵

也称为瑞士马式擒纵或者瑞士杠杆式擒纵。其擒纵轮的齿是棍棒形,故又称为具有棍棒形齿的马式擒纵。

图说:瑞士马式擒纵,棍棒形的擒纵轮齿为其最大特点。
Virgule escapement / Échappement virgul 镰刀形擒纵

又称丁字轮,十八世纪中期使用的早期擒纵,由于具有形似镰刀的结构故称镰形擒纵,又因形似中文的“丁”字,故俗称为丁字轮。