機芯上的調速裝置,主要可分為兩大類,除了先前我們所介紹的快慢針之外,另外就是慣性微調擺輪。快慢針主要是透過控制游絲的收放長度,來調整擺輪轉動的速度;而慣性微調擺輪無法調整游絲的收放長度,只能透過調整擺輪上的螺絲或砝碼,來改變擺輪的重量或直徑,進而加快或減慢擺輪轉動的速度。而後者錶廠也常以無卡度游絲擺輪或自由收放式游絲擺輪(Free Sprung-balance)來稱呼之;由於沒有游絲夾干擾游絲的整體運作,因此準確度的表現更為優異。這項裝置最早約出現在1772 年,JohnArnold 依循著Pierre Le Roy 所發表的理論,推出一款雙合金溫差補償擺輪,擺輪上具有兩顆微調螺絲與兩個補償螺絲,透過轉動微調螺絲,即可改變擺輪轉動的力矩,就如同改變擺輪直徑,轉動的速度自然也會改變。
但是由於當時科技並不發達,慣性微調擺輪的調校與製作,不僅難度高而且成本也非常昂貴,因此使得快慢針成為後來最主要的調速裝置,只有高精密度的航海天文鐘,才會使用慣性微調擺輪。一般的懷錶,除非時間的誤差值極大,已經無法透過快慢針來調整,才會調整擺輪上的微調螺絲與補償螺絲。另外,增加或減少補償螺絲的重量,往往是最後一道方法,因為補償螺絲的改變常會使擺輪的姿勢差(方位差)改變,因此是非常少使用的調整速度方法。其方法為:在補償螺絲上加裝墊片、更換較重或較輕的螺絲,藉以改變擺輪的轉速,達成調整快慢的功能。
▲採用微調螺絲擺輪的航海天文鐘
傳統的航海天文台鐘,沒有快慢針的設計,因此需調整兩側螺絲才能調整快慢。當螺絲朝外轉動,使得擺輪直徑變長,力矩加大速度也就變慢;相反的,當螺絲朝內轉動,使得擺輪直徑變短,力矩減短所以速度就變快。
Gyromax 砝碼擺輪
目前慣性微調擺輪主要分為兩大類型,分別採用砝碼與螺絲這兩種微調工具,接下來我們將分兩個小單元來介紹。百達翡麗首先在1949 年推出的Gyromax 砝碼擺輪,這項設計於1953 年獲得相關的兩項專利,此後Gyromax 砝碼擺輪就成為百達翡麗最著名的特色。
在這款砝碼擺輪上,約有六至八個如同C 字狀的砝碼,固定於擺輪外環的凹槽上,但是可使用工具轉動砝碼方向,調整擺輪的走時速度。因為透過砝碼缺口較輕而另一邊較重的設計,轉動砝碼方向也就等於改變擺輪旋轉時的直徑,進而調整擺輪的慣性,所以可控制擺輪旋轉的速度。但是在調整時間快慢時,需要同時轉整兩個砝碼,而且調整角度也必須相同,以避免產生方位差。
百達翡麗推出Gyromax 擺輪至今也已經超過60個年頭,其擺輪造型經過多次改變,最近一次的改變是在新推出的324 機芯上,採用四臂橫樑與四顆砝碼的擺輪設計,也是未來百達翡麗的錶款上所使用的新式擺輪。時至今日,這類型的砝碼擺輪有許多其他錶廠使用,例如愛彼錶在自製的3090 與3120 系列機芯上,皆採用Gyromax 砝碼擺輪;另外如朗格與蕭邦錶也都採用相同的擺輪設計,雖然造型並不完全相同,但是原理則是完全一致的。
當砝碼缺口朝外擺放時,也就代表砝碼的重量朝內移動,因此擺輪速度會變快;反之,則會使擺輪速度變慢。
▲蕭邦Variner® 砝碼擺輪
與Gyromax 砝碼擺輪相當類似的結構,是蕭邦在2005 年首次推出,但是砝碼隱藏於擺輪中的設計,可減低風阻。
微調螺絲擺輪的演變
在百達翡麗推出Gyromax 砝碼擺輪之後,勞力士也在1965 年左右,發表無快慢針微調裝置的1560 自動機芯。與砝碼擺輪不同之處在於,勞力士所推出的Microstella 微調螺絲擺輪,與一般的螺絲擺輪結構相同,唯一改變的地方在於使用四顆對稱的微調螺絲,可透過專用工具調整,因此並不如砝碼擺輪那樣顯眼。為了方便調整,勞力士特別將微調螺絲製作成八角星型,所以不需將機芯取出,就可以直接進行微調。
由於Microstella 擺輪的精準特性,因此勞力士在1978年推出的3035 機芯上,同樣採用此項裝置,但是廠方將其它的14 顆補償螺絲取消,只保留四顆微調螺絲,以減低擺輪運作時的風阻。爾後,新一代的3100 系列機芯,更在擺輪內側設置四個內樁,然後把微調螺絲穿過鎖上,可提供更加堅固的微調機制(如右圖)。由於微調螺絲擺輪的設計,不會破壞游絲的曲線與整體運作,因此其它錶廠也紛紛跟進。
在1999 年的瑞士錶展中,歐米茄新推出的2500 同軸擒縱機芯上,使用無卡度游絲與微調螺絲擺輪,但擺輪上僅有兩顆微調螺絲,算是相當精簡的設計。此後,在歐米茄旗下的同軸機芯都採用這項裝置,在微調快慢時更為精確。另一個改採微調螺絲擺輪設計的錶廠就是積家,在2004 年積家推出最新的975 自製機芯,擺輪外圈具有四顆微調螺絲,透過專用工具可微調快慢;之後廠方在改良版的889/2 機芯與新款的750 系列機芯上,也都運用這項裝置,所以在短短的幾年之間,積家就全面更換機芯的調速裝置,速度也是相當之快。另外其它錶廠也逐步採用此項裝置,我們將在下面的圖表中,簡單介紹不同類型的慣性微調擺輪給讀者參考。
使用慣性微調擺輪的其他品牌
沛納海在2005 年推出的第一枚自製機芯P.2002,採用微調螺絲擺輪設計,擺輪上方共有四顆螺絲。
新款的51000 系列機芯,取消快慢針設計,改用四顆螺絲調整快慢,但是擺輪上另有兩枚砝碼。
目前寶璣旗下的錶款,已經逐漸改用這款微調螺絲擺輪,共有四顆微調螺絲,辨識度相當高。
積家使用結構較為簡單的雙臂微調螺絲擺輪,上面同樣也有四顆微調螺絲。