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當代擒縱機制大集合全解

INFLUX引想力工作室由專業機械腕錶評論家Laura Lan藍思晴創辦,從事精品、鐘錶、文化領域的專業顧問、講座、文章與創意方案。

當代擒縱機制大集合全解

擒縱的驅動效率直接影響著機芯性能,百年來始終是機械製表的研發核心項目,這十多年來隨著科技的精進與硅材質的普及,各式新設計的擒縱也迅速出現運用在現代腕錶中。

擒縱裝置在機芯中主要負責分割時間能量分配的工作,介於傳動輪系與調速機制之間,搭配律時系統一同作動,整體的優劣左右了機芯運作的效能與精準度,也因此被認為是機芯的心臟。

擒縱裝置的功能

擒縱裝置通常包括了擒縱輪、擺輪、中介輪或提供規律擒縱動作的零件,而擒縱器就像是一開一關控制水流的水龍頭,主要有兩個作用:1. 避免發條盒的能量一次耗盡。2. 會將能量傳送到最主要的律時結構:擺輪,以調節每次能量開啟與關閉的間隔時間。擒縱器的一擒一縱讓鐘錶正確地計算時間,鐘錶的時、分和秒針則是依照擒縱器的振頻,以精準的節奏運行。

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擒縱結構是一枚機芯最關鍵的核心裝置

市面可見的擒縱種類

擒縱的種類從古至今誕生過數百上千不同種類的樣式,大部分只停留在原型階段便消失了,也有幾個因其性能優異至今仍有品牌將其改良沿用,而在現代腕錶中可見到的擒縱裝置可分做以下幾種:

一:瑞士槓桿擒縱Swiss Lever Escapement

瑞士槓桿擒縱是目前市面上機械錶中使用最廣泛的擒縱裝置,也是揭開現代機械鐘錶真正序幕的擒縱結構。瑞士槓桿擒縱包括了擒縱輪、具有兩個衝擊石的擒縱叉(又稱為馬仔)、衝擊滾碟與插梢,再搭配平衡擺輪與遊絲,一連串的作動達到穩定均等輸送動力以規律時間的目的。

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瑞士槓桿擒縱的運作圖

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擒縱輪

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擒縱叉

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調速系統(平衡擺輪與擺輪遊絲)

新式槓桿擒縱

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勞力士Chronergy擒縱

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百達翡麗的Pulsomax擒縱

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雅典DIAMonSIL鑽石硅晶體擒縱

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精工MEMS擒縱

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Romain Gauthier改良了瑞士槓桿擒縱的擒縱叉外型

瑞士槓桿擒縱並不完美,既有其優點也有需要克服的缺點。優點有:間接衝擊可減少擒縱對擺輪周期運動的影響、可控制擒縱叉作動角度且不易鬆脫、動能傳遞至擒縱便可自動啟動。而瑞士槓桿擒縱較大的缺點就是必須依賴潤滑油才能順暢運行,且作動過程零件的摩擦也造成動能大量耗損。近年來許多錶廠針對瑞士槓桿擒縱進行改良,拜科技進步與硅材質廣泛運用之賜,市面上多了許多改良的新擒縱設計,如勞力士的Chronergy擒縱、百達翡麗以硅材質製成的Pulsomax擒縱等。

二:自然擒縱Natural Escapement

自然擒縱裝置最早是由寶璣大師於1789年所發明,其特點是實現擒縱無需潤滑油的美夢。自然擒縱擁有兩個擒縱輪與兩個互相咬合的棘輪,只需要一個動力來源,擒縱叉控制擒縱輪左右一擒一縱,兩個擒縱輪直接衝擊滾碟上的兩個衝擊石,兩邊的擒縱輪互相牽制因此可使平衡擺輪自由無設限地擺動,而不必擔心擺盪過度。但由於製造過程更為繁複,且成效不彰,最終不得不被寶璣大師捨棄。

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自然擒縱運作圖

獨立製表師Laurent Ferrier以自然擒縱為原型,設計出了現代版的自然擒縱,為了減低零件重量Laurent Ferrier選擇以硅材質製作擒縱叉,且利用LIGA技術製作出兩個超薄的鎳合金擒縱輪,他將寶璣大師最初設計擒縱輪與棘輪同軸的擒縱輪組改良為擒縱輪直接嵌入衝擊爪,使擒縱的整體重量再減輕以解決自然擒縱的慣性問題,最終使自然擒縱得以實現。Laurent Ferrier的自然擒縱優點在於其驅動效率優秀和低誤差,同時又兼顧高安全性和再啟動性。

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Laurent Ferrier自然擒縱運作圖

自然擒縱啟發的當代擒縱

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F.P.Journe的EBHP高性能雙軸擒縱系統

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F.P.Journe的 EBHP高性能雙軸擒縱運作方式

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雅典雙向擒縱

F.P.Journe以自然擒縱為原型,改良設計出了具有高安全性與可再啟動的高性能雙軸擒縱,尤其大幅度改良了中間的擒縱叉結構。雅典也是相當早投入改良自然擒縱的品牌,曾推出過直接衝擊的雙向擒縱,而後經過改良且利用硅材質的特性,研發製造出了雅典雙向擒縱設計。

三:衝擊式天文台擒縱Detent Escapement

直接衝擊式的棘爪擒縱裝置又稱為衝擊式天文台擒縱,也是近代許多品牌嘗試改良的擒縱類型。衝擊式天文台擒縱的設計較為簡約,擒縱輪與一個細長附有遊絲彈簧及搭載小顆寶石(用以制動擒縱輪)的長軸作動,並直接接觸擺輪下的衝擊石,給予擺輪推動力。衝擊式天文台擒縱結構上零件的接觸面積少,驅動效率較槓桿擒縱要高,也不需要過度依賴潤滑油。Urban Jürgensen的UJ-P8機芯是近年首枚改良衝擊式天文台擒縱並放入腕錶的代表性作品。

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衝擊式天文台擒縱運作圖

改良式衝擊式天文台擒縱

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寶格麗於Ammiraglio del Tempo三問腕錶中搭載了衝擊式天文台擒縱

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Christophe Claret全新Angelico腕錶搭載了衝擊式天文台擒縱

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Christophe Claret另一款Maestoso腕錶同樣搭載了衝擊式天文台擒縱

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積家Ellipse Isometer擒縱

衝擊式天文台擒縱近幾年突然受到重視,除了Urban Jürgensen之外,陸續亦有不少品牌運用在特殊表款內,如寶格麗的Ammiraglio del Tempo大複雜三問腕錶與獨立品牌Christophe Claret都曾在大複雜表款中搭載了此類擒縱。而更早之前,積家甚至曾經推出過一款單臂式Ellipse Isometer擒縱,也是根據衝擊式天文台擒縱改良而來。

四:愛彼新式擒縱AP Escapement

愛彼擒縱改良自歷史中的羅賓擒縱(羅賓擒縱則是改良自棘爪擒縱),其改良目標有三:1.提高精準度,2. 性能穩定且持久,3.高效率,愛彼擒縱結合了直接衝擊擒縱結構的高效率與瑞士槓桿擒縱結構的安全穩定性的優點。愛彼設計了一個造型獨特的槓桿型擒縱叉,橫置於擒縱輪上方,上方的衝擊紅寶石僅具有鎖定和脫離擒縱輪作用,但不具有動力傳輸功能,以避免干擾擺輪的正常運作,紅寶石與擒縱輪接觸面經由結構性的改良使其接觸面積降低至0.05mm(一般擒縱平均接觸面為0.4mm左右),大幅減低因摩擦造成過渡耗能的情形,也實現了無需使用潤滑油的目標。

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愛彼擒縱運作圖

愛彼擒縱的其他運用

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RICHARD MILLE的RM 031搭載了愛彼新式擒縱系統

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愛彼新式擒縱結構

愛彼所研發的新式擒縱目前除了搭載於愛彼部分表款內,僅有RICHARD MILLE因與APRP錶廠合作而得以使用。RM將此擒縱搭載於RM 031腕錶機芯中,拜愛彼新式擒縱的高效能與高振頻特質所賜,擁有每日不到1秒差的高精準度。

五:同軸擒縱Co - Axial Escapement

同軸擒縱系統是由製表大師喬治·丹尼爾所設計,其最初的概念借鑒自寶璣大師的自然擒縱,目的是打造出結合槓桿擒縱與棘爪擒縱兩者優點的擒縱系統。同軸擒縱的特點是擁有大小不同、上下同軸的擒縱輪,並搭載了三個衝擊寶石的擒縱叉進行咬合與釋放,這個三爪擒縱叉外型與瑞士槓桿擒縱的擒縱叉相當類似。擺輪順時針擺動時,動力直接透過大擒縱輪衝擊滾碟的衝擊石,擺輪逆時針擺動時,則由小擒縱輪透過擒縱叉上中間的衝擊石傳遞至擒縱叉。同軸擒縱系統現由歐米茄獨家使用,為提高同軸擒縱的效能歐米茄幾經精進改良其結構與外觀,可說是目前市佔率第二高的擒縱系統。

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同軸擒縱運作圖

相似概念擒縱

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Paul Gerber設計搭載於Gerber 33機芯的自製擒縱

獨立製表師Paul Gerber為他的機芯Gerber 33改良研發了無須上油的Paul Gerber擒縱,其結構融合了衝擊式天文台擒縱、槓桿擒縱與George Daniels的同軸擒縱,擁有兩個同軸的擒縱輪,動力借三叉擒縱叉傳遞至擺輪(George Daniels的同軸擒縱推動力則是由擒縱輪直接傳遞至擺輪)。擒縱叉上設有三個衝擊石,藉由兩個傳統擒縱叉的衝擊石及第三個從擒縱叉軸心延伸而出的衝擊石交互進行運作。

六:新式恆定擒縱Constant Escapement

芝柏的恆定擒縱可說是近代恆定擒縱革新的里程碑,芝柏將挫曲原理運用於擒縱結構,並借新興的硅材質特性打造出一體成形、結構特異新穎的蝶型框架與遊絲片,研發了當時前所未有的恆定擒縱系統。在此擒縱系統中,擒縱叉只需些微的動作便能啟動蝶型框架內遊絲片的挫曲現象,使遊絲片兩邊可持續一上一下的作動,只要主發條可以源源不絕地提供動力,它就可以精確且恆久穩定地提供動力至擺輪。

當代擒縱機制大集合全解

芝柏恆定擒縱運作圖,外部蝶型框架與中央遊絲片為一體成形硅質零件。

相似概念擒縱

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帕瑪強尼Senfine機芯的恆定蚱蜢式擒縱

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雅典運用於InnoVision 2的雙向恆定擒縱

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雅典船錨陀飛輪腕錶所搭載的錨式恆定擺動擒縱

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真力時以硅材質打造結合擒縱與律時結構的全新震蕩結構

帕瑪強尼同樣利用硅材質的特性,在概念性Senfine機芯中研製出獨特的恆定蚱蜢式擒縱,擒縱叉上的兩個柔性片簧與擒縱輪發生互動,這一設計的目的也是為了減少摩擦與干擾。相同的概念也可見於雅典InnoVision 2腕錶機芯中的雙向恆定擒縱與雅典船錨陀飛輪腕錶(UN-178機芯)所搭載的錨式恆定擺動擒縱。真力時則更進一步以硅材質打造出擁有幾何輪廓並整合擒縱與律時結構於一體成形的圓形薄片,堪稱當今最簡化的"擒縱系統"。

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