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工藝解碼/從航海鐘到矽時代!Free-Sprung Balance無卡度游絲擺輪的後來居上

記者|鏡週刊

 Patek Philippe的搭載的 Cal. 30‑255 PS 手上鍊機芯配備 Gyromax 擺輪與矽游絲,具備 65 小時動力儲存,展現了現代無卡度游絲擺輪的穩定性與實用性。

Patek Philippe的搭載的 Cal. 30‑255 PS 手上鍊機芯配備 Gyromax 擺輪與矽游絲,具備 65 小時動力儲存,展現了現代無卡度游絲擺輪的穩定性與實用性。

Patek Philippe Calatrava 6196P-001 鉑金腕錶

Patek Philippe Calatrava 6196P-001 鉑金腕錶

古典工藝的延續與轉化

要理解無卡度游絲擺輪為何具備長期優勢,先得回顧其歷史根源。無卡度游絲擺輪的設計理念源自十九世紀精密製錶工藝,尤其可見於航海天文鐘中。早期製錶師已察覺到游絲受限於夾針式調速機構時,其對稱性與重心將遭到破壞,進而影響走時精度。因此,高精度需求的時計傾向採用無卡度游絲擺輪調速結構,透過改變物理慣性改變振頻,而非干預游絲。

無卡度游絲擺輪的設計源自航海天文鐘(Marine Chronometer)。

無卡度游絲擺輪的設計源自航海天文鐘(Marine Chronometer)。

無卡度游絲擺輪的設計源自航海天文鐘(Marine Chronometer)。

無卡度游絲擺輪的設計源自航海天文鐘(Marine Chronometer)。

在這類系統中,任一砝碼的重量、角度與位置,都可能左右擺輪的整體平衡與重心配置。即使在現代,配備無卡度游絲擺輪的高階機芯仍多需由人工進行最終微調,以確保動態平衡與等時性表現。

Patek Philippe 在 1949 與 1951 年取得 Gyromax 擺輪相關專利,並於 1952 年正式導入量產,藉由旋轉C形砝碼角度改變質量重心位置與轉動慣性。

Patek Philippe 在 1949 與 1951 年取得 Gyromax 擺輪相關專利,並於 1952 年正式導入量產,藉由旋轉C形砝碼角度改變質量重心位置與轉動慣性。

Gyromax式擺輪透過移動砝碼改變慣性矩,實現無卡度精準調速。

Gyromax式擺輪透過移動砝碼改變慣性矩,實現無卡度精準調速。

慣性配重調速的核心邏輯

在了解這項結構的歷史與工藝價值之後,進一步深入其運作邏輯,便能看出無卡度游絲擺輪的設計精妙所在。無卡度游絲擺輪之所以具備顯著優勢,在於其調速行為並不干擾游絲的自然收縮。擺輪配重的位置決定了擺動的慣性,進而影響其週期長短。

無卡度游絲擺輪具可調砝碼之擺輪設計,透過改變配重半徑精準微調走時。

無卡度游絲擺輪的慣性調整,通常透過旋轉擺輪上的C形砝碼(或螺絲)來改變質量重心分佈。以C形砝碼為例,當缺口朝內時,質量重心偏向擺輪外緣,轉動慣性增加,擺盪速度變慢;缺口朝外則讓質量重心靠近中心軸,慣性減小,擺盪速度變快。這種以旋轉角度調節慣性的方式,相較於夾針式調速器更能維持游絲幾何的完整性,但也對擺輪平衡性與對稱性提出更高要求。

Rolex 自 1959 年起採用 Microstella 擺輪設計,將四枚螺絲內嵌於擺輪輪圈,調整後可精密設定擺輪速度,並維持高度抗衝擊性。

Rolex 自 1959 年起採用 Microstella 擺輪設計,將四枚螺絲內嵌於擺輪輪圈,調整後可精密設定擺輪速度,並維持高度抗衝擊性。

兩組 Microstella 螺絲對應不同調整精度,提供 ±1 至 ±2 秒/日差微調能力。

兩組 Microstella 螺絲對應不同調整精度,提供 ±1 至 ±2 秒/日差微調能力。

Rolex Microstella 調整示意,透過專用工具精細微調擺輪震盪頻率。

Rolex Microstella 調整示意,透過專用工具精細微調擺輪震盪頻率。

無卡度游絲擺輪原先多見於高階製錶領域,之後則逐漸推廣至中階等級。Patek Philippe 在 1949 與 1951 年取得 Gyromax 擺輪相關專利,並於 1952 年正式導入量產,藉由旋轉C形砝碼角度改變質量重心位置與轉動慣性。現行版本多為內嵌於擺輪臂設計,減少空氣阻力並提升穩定性;Rolex 自 1959 年起採用 Microstella 擺輪設計,將四枚螺絲內嵌於擺輪輪圈,調整後可精密設定擺輪速度,並維持高度抗衝擊性;另一個推動無卡度游絲擺輪技術普及的關鍵例子來自 Omega,自 1999 年起推出首款搭載無卡度游絲擺輪、與Co-Axial同軸擒縱的 Calibre 2500 機芯,奠定其後一系列 Master Chronometer 認證錶款的機芯基礎,如 Calibre 8900等。現行 Master Chronometer 系列多為雙砝碼結構,具備調整幅度細緻、擺輪穩定性高等特色,並與矽游絲共同構成穩定的調速核心。

OMEGA 新世代Co-Axial 擒縱採用Si14 擺輪與矽游絲構成的無卡度游絲擺輪,兼具高效率、抗磁與穩定走時表現。

OMEGA 新世代Co-Axial 擒縱採用Si14 擺輪與矽游絲構成的無卡度游絲擺輪,兼具高效率、抗磁與穩定走時表現。

無卡度游絲擺輪相對簡化的結構亦利於模組化設計,因此除了廣泛應用於高級製錶領域外,亦常見於具備陀飛輪等進階功能的錶款之中,成為當今高性能機芯的重要基礎技術之一。

無卡度游絲擺輪相對簡化的結構亦利於模組化設計,因此除了廣泛應用於高級製錶領域外,亦常見於具備陀飛輪等進階功能的錶款之中,成為當今高性能機芯的重要基礎技術之一。

這些設計共同特色在於:游絲固定、無夾持;所有調速行為皆由擺輪本體控制,使整體結構更穩定且抗干擾性強。雖然此類調整需高度專業操作,但相對簡化的結構亦利於模組化設計,因此除了廣泛應用於高級製錶領域外,亦常見於具備陀飛輪等進階功能的錶款之中,成為當今高性能機芯的重要基礎技術之一。

進入新材料時代後,無卡度游絲擺輪與矽游絲的結合更顯自然。

當代應用與材料推進

順著設計邏輯演進,進入新材料時代後,無卡度游絲擺輪與矽游絲的結合更顯自然。隨著矽游絲在21世紀初期逐步普及,無卡度游絲擺輪的應用層級已從高端製錶延伸至中階、甚至入門機芯平台。矽游絲具備高度抗磁、免潤滑、抗溫差與形變記憶力特性,使其成為當代製錶的重要材料。然而,因其結構多為一體成型並內建終端曲線,不適合與夾針式調速器結合,因此自然與無卡度游絲擺輪配合使用。

Powermatic 80 / H-10 系列機芯,配備 Nivachron 游絲與內建配重的無卡度游絲擺輪結構。

Powermatic 80 / H-10 系列機芯,配備 Nivachron 游絲與內建配重的無卡度游絲擺輪結構。

Powermatic 80 / H-10 系列機芯,配備 Nivachron 游絲與內建配重的無卡度游絲擺輪結構。

Powermatic 80 / H-10 系列機芯,配備 Nivachron 游絲與內建配重的無卡度游絲擺輪結構。

 Powermatic 80 Silicium則導入矽游絲,以提升抗磁性、等時性與走時穩定度,為入門市場注入高端製錶技術。

Powermatic 80 Silicium則導入矽游絲,以提升抗磁性、等時性與走時穩定度,為入門市場注入高端製錶技術。

Swatch Group 旗下品牌如 Tissot、Mido 等,其 Powermatic 80 / H‑10 機芯多採無卡度游絲擺輪結構。標準版搭配 Nivachron 抗磁合金游絲,而高階版本如 Powermatic 80 Silicium則導入矽游絲,以提升抗磁性、等時性與走時穩定度,為入門市場注入高端製錶技術。

Citizen Cal. 0200 採用矽游絲與砝碼擺輪配置,並經歷為期 17 天的內部溫差與多方位測試,將日差精度控制在 −3 至 +5 秒範圍內,技術水準對標瑞士 C.O.S.C. 與 METAS 認證標準。

Citizen Cal. 0200 採用矽游絲與砝碼擺輪配置,並經歷為期 17 天的內部溫差與多方位測試,將日差精度控制在 −3 至 +5 秒範圍內,技術水準對標瑞士 C.O.S.C. 與 METAS 認證標準。

Citizen Cal. 0200 採用矽游絲與砝碼擺輪配置,並經歷為期 17 天的內部溫差與多方位測試,將日差精度控制在 −3 至 +5 秒範圍內,技術水準對標瑞士 C.O.S.C. 與 METAS 認證標準。

Citizen Cal. 0200 採用矽游絲與砝碼擺輪配置,並經歷為期 17 天的內部溫差與多方位測試,將日差精度控制在 −3 至 +5 秒範圍內,技術水準對標瑞士 C.O.S.C. 與 METAS 認證標準。

日系Citizen 的 Cal. 0200 也結合矽游絲與無卡度游絲擺輪結構,並透過 17 日的內部方位與溫度測試流程,將日差控制在 −3 至 +5 秒之間,達到對標瑞士 C.O.S.C. 與 METAS 標準的高精度水準。雖未申請瑞士官方認證,但其內部標準與測試強度展現了日系製錶在高精度機械機芯領域的技術企圖。

這些應用顯示,無卡度游絲擺輪已從高端工藝象徵,逐步進化為製錶產業中可量產、模組化與標準化的穩定平台。其結構與矽游絲的高相容性,使之成為今日機芯設計的重要基礎,提升走時精準度與抗磁表現,也使裝配與維修流程更為清晰可控,成為現代製錶效率與品質管理的關鍵一環。

GRAND SEIKO的高階機芯也開始採用無卡度游絲擺輪設計,搭配四臂內嵌調校螺絲,並配合專為其慣性特性設計的改良式寶璣雙層游絲。

穩定的節奏來自預設的平衡邏輯

隨著設計與材料技術的演進,無卡度游絲擺輪的核心價值也更為凸顯:其所帶來的走時穩定性,是整體機芯效能的關鍵依據。夾針式調速器因外部可動構件多,在長期佩戴或經歷撞擊後易產生微移位;無卡度游絲擺輪則於出廠階段完成精準配重,砝碼固定位置不易改變,使得整體振盪節奏可維持長期一致。

此外,無卡度游絲擺輪有助於降低姿態誤差(Positional Variance),並使機芯更容易通過 C.O.S.C.、METAS 等走時認證標準。對品牌而言,這種穩定的預設條件,能大幅降低後續調整與維修所需工時,提升整體生產品質控制效率。另外,無卡度游絲擺輪也象徵機械錶製程邏輯從「後期調整」轉向「前期平衡設定」的進化路線。提升走時表現外,亦強化了機芯整體對環境變化的適應力。

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更新時間 2025.06.21 06:00

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