【表态课堂】闲话摆轮

  • 作者: Reverie 2015-11-25
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很多次说过选表的原则:首先,这表的外观要好看;其次,这表的机芯要好看。关于机芯好看这事儿,什么完美的打磨之类的就不再说了,大家也看得多了。有一个我从来没提过,但却是我评价一个机芯极重要的标准——就是它的摆轮。

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Reverie(新浪微博:@Silent-Reverie

旅居香港,对钟表制造技术捻熟于胸,挑选钟表极度严苛的收藏家。对朗格情有独钟,活跃于中国各个朗格论坛,毒害无数朗格爱好者。


█ 没有无缘无故的爱,也没有无缘无故的恨。


很多次说过选表的原则:首先,这表的外观要好看;其次,这表的机芯要好看。关于机芯好看这事儿,什么完美的打磨之类的就不再说了,大家也看得多了。有一个我从来没提过,但却是我评价一个机芯极重要的标准——就是它的摆轮。摆轮的美,我简单归纳就是两点:一、够大;二、螺钉。下面啰嗦的这些东西,为了描述方便,没有采用编年体。


和之前说朗格3/4夹板的论调一样,大螺钉摆实际上是落后的设计,是怀表时代材料和加工能力都有限的时候不得不采用的一种妥协的设计方式。但是作为表的传统元素,被很多表友所喜爱,于我而言甚至是必须元素。摆轮在调校过程中有几件事情需要考虑,其中很重要的一点就是平衡,不管是动平衡还是静平衡。在加工能力有限的年代,想把一个小小的摆轮做到完美的平衡是非常困难的事情。而把摆轮做大,相对更容易实现比较精确的加工。道理很简单,就是加工的误差是恒定的,做大做小都是那么大。相对大尺寸摆轮而言,这个误差所占的比例就小一些,自然影响也就小一些。尽管相对误差已经被最小化,还是无法解决平衡问题。简单而有效的解决方案就是在摆轮的周围增加多组螺钉,通过成对的调节这些螺钉来实现摆轮平衡的调整。

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大螺钉摆


另外一件重要的事情就是消除温度变化对摆轮的影响。最初的摆轮是采用单一材料的金属(比如黄铜),在受热的时候会膨胀,在受冷的时候会收缩,这是再自然不过的事情。膨胀导致整个摆轮的重量向远离中心的方向移动,直接后果就是摆轮的转动惯量变大,表的走时会变慢。遇冷时候反之。后来聪明的工程师用双金属片来代替单一金属材料(比如外圈黄铜内圈不锈钢),利用两种金属不同的热膨胀系数来控制摆轮在温度变化时的转动惯量的变化,这种摆轮被称为补偿摆轮。这个时期的摆轮有个特点,就是摆轮外圈会有两个缺口。原理上很简单,大家应该都对这个实验都有印象:铜片和钢片固定在一起之后,受热的时候,这个双金属片会朝膨胀系数低的一面弯曲,也就是弯向钢的一面。同理,双金属摆轮受热的时候,摆轮会外圈整体向外扩张,同时由于双金属膨胀程度不同而使摆轮向内侧弯曲,把一部分重量推向摆轮中心。这样一加一减,实现了尽量维持转动惯量不变。高级的怀表机芯上,除了通常可以见到的方位误差校正标识之外,通常都会有补偿冷热的标识。在腕表上,这种摆轮已经很少见到,想一睹芳容,请找身边有IWC Mark X的土豪朋友。


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IWC万国表 Mark X


随着材料的进步,受温度影响小的材料开始被用来做摆轮,这个时期的摆轮又回归单一金属(合金也当它是单一金属吧)的形式,外圈也不再需要缺口,只剩下螺钉。而这种摆轮,就是我最喜欢的样式。通常,摆轮上会有16颗螺钉(14~22颗螺钉的也不算少见)。朗格大量使用18颗螺钉或者16颗螺钉的摆轮。下面就不再细分20颗、18颗或者16颗,都以16颗为例。这16颗螺钉分为8对,8对不等间距的分布在摆轮上,调整的时候是成对的调整。其中6对是用来调整摆轮的平衡,材料通常是黄铜;剩下两对,用来调节游丝摆轮的振荡频率,通常这两对螺钉是用黄金。因为金的密度高,可以有效的改变转动惯量。


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Roger Dubius(罗杰杜彼)版Lemania 2310


随着加工水平的进一步提高,摆轮的平衡在生产中可以得到很好的控制,用螺钉来调整平衡的做法已经不再有迫切的需求。连因为登月而声名远播的Omega Speedmaster(欧米茄超霸)也放弃原本在Cal.321机芯上使用的螺钉摆,转为Cal.1861使用的光摆。光摆也差不多就是从这个时期开始慢慢流行起来,不过主要使用在售价相对不高的表款上。

 

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Omega Speedmaster(欧米茄超霸)Cal.1863机芯


对于传统的螺钉摆轮,高端一些的表款依然沿用,比如Patek Philippe(百达翡丽),但是在形式上已经有了新的发展。Patek Philippe研发了使用偏心砝码来调整摆轮惯量的专利产品Gyromax®。在这项专利中,Patek Philippe声称使用砝码的Gyromax®可以有效地减少因为风阻而带来的能量损失。这一点是千真万确的,螺钉摆暴露在摆轮外圈的螺钉虽然可以有效地调节摆频,同时也带来了不可忽视的风阻,从而引起较大的能量损失,甚至引起机芯的走时不稳定。在使用砝码之后,因为砝码在摆轮转动的方向上相对扁平,在摆轮高频振荡中可以有效地减少风阻带来的能量损失,从而有利于提高摆轮的摆幅,这对手表的走时精度大有益处。

 

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百达翡丽CH29-535PS机芯


在减小风阻这事儿上,还有几家都做过不同的尝试。机芯牛厂JLC(Jaeger LeCoultre,积家)在大部分现代机芯上使用螺钉摆,螺钉依旧分布在摆轮的外侧,但数量从16颗降低到4颗,取消了调整平衡的12颗螺钉,摆轮的大小也变得非常小。小摆轮一方面减少了能量的需求,增长机芯走时时间,一方面也直接减小了摆轮转动时螺钉上的线速度,从而减少能量损失。在同一集团的IWC,新款机芯上也开始使用这种摆轮,相信是由JLC供应。Breguet也做了类似的尝试,与JLC一样,首先是只保留调频螺钉,其次是把螺钉埋在摆轮外圈的凹陷处。Grossmann也对摆轮做了有趣的处理,与Breguet类似只是外圈的凹陷位从4个变成两个,每个位置的螺钉则变成了3个,两大一小。Rolex(劳力士)也采用4颗螺钉的设计,但是螺钉的安装方向发生了变化,不再安装在摆轮的外面,而是朝内。这样做的好处是降低了摆轮转动中螺钉的线速度,可以减少风阻。采取了类似Rolex做法的还有OMEGA。这些取消平衡螺钉的做法,都归功于摆轮加工精度的提高,使得对平衡螺钉的依靠降到最低以致取消。

 

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Jaeger LeCoultre(积家)Cal.896,4螺钉摆轮

 

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Breguet(宝玑)埋在外圈内的4螺钉摆轮

 

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Grossmann三分钟陀飞轮,带有停秒功能

 

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Rolex至于摆轮内的调整螺钉

 

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Omega Si14置于摆轮内的4螺钉摆轮


罗嗦到这里,应该把市面上常见的几种摆轮都覆盖到了:传统16螺钉的螺钉摆、砝码摆、光摆。另外还有采用螺钉和砝码相结合的方式的摆轮,螺钉的数量通常少于16个。IWC著名的Cal.9828机芯就是使用了这样的摆轮,但是这里使用的砝码就真的只是砝码,而不是偏心砝码,螺钉的数量是14个。在Cal.98200上, IWC使用了偏心砝码和螺钉嫁接的摆轮,作为Revolution 10th Anniversary纪念款。同样的设计也用在了IWC Jones的Cal.98290上。更吸引表友眼球的同类设计,应该是Philippe Dufour(菲利普杜佛)的Simplicity了吧,采用的是10个螺钉配偏心砝码的设计。

 

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IWC万国表5441 Cal.9828的螺钉加砝码摆轮

 

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IWC万国表Cal.98200的螺钉加偏心砝码摆轮

 

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IWC万国表Cal.98290的螺钉加偏心砝码摆轮

 

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Dufour Simplicity采用螺钉加偏心砝码摆轮


在使用新材料上,Patek Philippe也一直处于研究的前沿。Advance Research研发的Silinvar®,使用硅作为摆轮的骨架,而用金作为惯性材料。使用硅骨和金结合的方式,一方面减轻了摆轮的整体重量,另一方面把摆轮的重量集中在改变惯量更有效的外沿。De Bethune在这方面更是创意不断,采用一整片硅作为摆轮的内幅,没有任何镂空,外部采用一整圈的PT(铂金)。这样的摆轮,在空气动力学上是完美的,在目前所有摆轮里面一定是风阻最小的。

 

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Patek Philippe研发的Silinvar®

 

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De Bethune DB28独一无二的摆轮设计


在众多摆轮形式中,我喜欢的并不是技术高超的,也不是性能最佳的,而是技术上相对落后的16螺钉的螺钉摆。究其原因,我也不敢说是尊重传统,只能说是视觉上螺钉摆的动感更强,尤其是装在低频表上的大摆轮,配合游丝的一收一放,俨然就是律动的心跳。我相信很多表友也有这样的感觉,只是之前没有这么强烈。在听我罗嗦完之后,可能会进一步缩小自己买表的范围,这是省钱的好方法。


既然说开摆轮,难免要说说游丝摆轮系统的调校方式。不管是螺钉摆,还是砝码摆,还是两者嫁接品,共同点就是给游丝摆轮系统提供一定范围的摆频调节。 以Lange(朗格)为例,单个螺钉的最大调节能力是120s,以21,600BPH的摆频来算,就是可以调节40BPH的样子。4个螺钉,差不多就是160BPH,算是不小的调节范围。但是真正在手表几个方位的调校过程中,调节螺钉来改变摆频是不容易的事情。螺钉在摆轮的水平方向,而在安装到机芯中之后,是很难用螺丝刀去改变螺钉的位置的。

 

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Rolex用来调整摆轮螺钉的MicroStella Key


Rolex(劳力士)因为螺钉朝向的优势,可以使用特别的工具对摆轮螺钉进行调整。其它厂家是怎么调节螺钉的呢?一般来讲,大家都用的是比较简易的方式,大概也是怀表时代沿用至今的方法,那就是在把游丝摆轮系统装到机芯之前,基本完成振荡频率匹配的调校,在装入机芯之后,通过调节快慢针来实现微调。这种调节方式就是大家口中的有卡度调校,它的特点就是在游丝的末端,除了固定游丝的外桩之外,还有一个快慢夹,在它沿着游丝滑动的时候,游丝的有效振荡长度发生变化,从而改变系统的振荡频率。

 

17.jpgLange的螺钉摆在安装到机芯之前的调整


各家调节快慢针的方式大同小异,其中以鹅颈式和蜗牛式最受表友喜爱。鹅颈调节快慢针的做法,在很多表里都有使用,比如Lange,比如早期的IWC。而使用蜗牛调节的,怀表里面比较多,来到腕表时代近乎绝迹。最近法国独立制表人Pascal Coyon的作品中,使用了蜗牛式调节,算是精彩之作。Delaloye也有类似的结构,不过和Pascal Coyon相比,显得黯淡无光。以上所说的这些,不管采用哪种快慢针调节方式,都属于有卡度调节的范畴。

 

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Lange的鹅颈式快慢针调整

 

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Pascal Coyon的蜗牛式快慢针调整


另外一种调节方式就是与有快慢夹的有卡度调节相对应的——无卡度调节。它的特点就是游丝内端和摆轴固定,外端与外桩固定,没有快慢夹的存在。这种振荡系统被称为free sprung,比较形象的说明游丝不受快慢夹的约束自由振荡。这种调校方式是现代高级制表多采用的方式,比如前面提到的4螺钉的JLC,采用Gyromax®的Patek Philippe等。


前面提到,螺钉摆想通过调整螺钉的位置来实现调频并非易事,但是一旦把螺钉换成砝码,一切就都变得容易了。一把改锥就可以调整偏心砝码的缺口朝向,这和拧紧或者松开其它紧固螺钉没有什么不同。也因此,使用偏心砝码摆轮的机芯,通常都是无卡度调节。


对于光摆,在60年代开始使用,通常都是比较基本款式的腕表才会使用,高级腕表通常保守传统。由于光摆本身没有任何可以调节摆频的手段,凡是用在腕表里面都必然是有卡度调节。有话想说的同学请忍耐,我知道你们想说Cartier(卡地亚)的ID One和ID Two,它们确实是例外。这对游丝摆轮的加工和配对要求都无比高。我只能说,这种方式存在且仅存在于无法量产的概念表当中。

 

20.jpgCartier ID Two独有的光摆无卡度


而对于螺钉摆,想把它们和有无卡度调节归结出一个规律就不是那么容易的事情了。一般而言,传统上的螺钉摆都是配合快慢针使用的。Lange和GO(格拉苏蒂原创)至今还保留着这个传统。但是这也不是绝对,在Lange的芝麻链小三针腕表上,18螺钉摆(22钉摆版本似乎更多)配的就是无卡度调校;采用同等配置的Lange,还有新款1815小三针;Philippe Dufour的Duality也是无卡度调校;采用4螺钉小摆轮的JLC也是无卡度调节。这样的例子并不少见。

 

21.jpgLange芝麻链的螺钉摆无卡度系统


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Dufour Duality双摆轮无卡度调节


最喜欢16螺钉的螺钉摆,其次是砝码摆,最不喜欢光摆,而这些也只是从个人的审美角度来说。目前螺钉摆通常是用在比较高级的腕表中,Lange全线采用螺钉摆或者砝码摆。现代Patek Philippe几乎全线Gyromax®,而在复刻款式里面依然使用传统的16螺钉的螺钉摆。在近些年的腕表当中,光摆开始越来越多的被使用在比较高端的品牌中,比如Cartier全部是光摆,比如贵朵全部是光摆,而历史悠久的Vacheron Constantin(江诗丹顿)也开始有很多款式采用光摆。其中缘由便不得而知了,也许我眼里的高级制表和这些大牌的理念上有不同。市场是面对消费者的,而不是爱好者的。

 

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Vacheron Constantin使用光摆的Cal.1400


对于一个审美守旧的爱好者来说,坚持一个不存在的标准,这是不是盲目?█ 


 
  • 已有 18条评论
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  • 万径人踪灭
  • 2015-11-25 10:15
  • 摆轮把发条输出的能量平均化为指示时间,机芯最最重要的零件。这篇文章我必看十遍八遍。
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  • weiandi119726
  • 2015-11-25 11:42
  • 好文,技术贴,一直对摆轮一知半解,简直为我打开了新世界的大门
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  • wtttt
  • 2015-11-25 13:52
  • 详细看了一遍,想请教一下——
    “Lange芝麻链的螺钉摆无卡度系统”的那张图,我看到了鹅颈微调,为什么它是无卡度的呢?谢谢~
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  • wtttt
  • 2015-11-25 14:00
  • 难道只是调节偏摆的?
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  • 珍妮花
  • 2015-11-25 14:34
  • “无卡度游丝”以前讲得非常流利,拜读完此文才彻彻底底搞懂。
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  • 珍妮花
  • 2015-11-25 14:36
  • 嗯,我看了一遍觉得学到好多,回头想想好像又不清楚了再看一遍(以上两遍不含审稿及作者要求的更改若干次~)//@万径人踪灭 :摆轮把发条输出的能量平均化为指示时间,机芯最最重要的零件。这篇文章我必看十遍八遍。
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  • weiandi119726
  • 2015-11-25 16:37
  • 看了两遍,还是一知半解。
    顺便问一下,摆轮的大小和震荡频率有什么必然联系吗?除去美观的因素。摆轮大和小,他们的优缺点分别是什么呢?
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  • reverie
  • 2015-11-25 18:14
  • 对,调偏振。//@ :难道只是调节偏摆的?