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文■Joseph
承接上一期的擒纵器讨论，这次我们要进一步探讨摆轮与游丝的结构，首先我们从腕表机芯机械运作的历程来看摆轮与游丝在这其中所扮演的角色∶发条释放能量的动力传输至擒纵系统驱动游丝摆轮进行简谐运动，产生一反作用力达到减速的目的。在整个运作的程序上擒纵系统担任控制速度（煞车）使指针与轮系等时前进的工作，其中摆轮与游丝的简谐运动频率正式提供擒纵系统运作的基准，其重要性不言而喻，同时也由於构造精密度极高，堪称腕【Balance-spring 游丝】（又称摆轮游丝）
游丝是一种相当细的螺旋形弹簧，大约比人发细3～4倍，总重量约2mg，却可耐受600g的张力，韧性相当强。由於涉及深奥的材料科学、精密度极高，目前世界上较为知名、品质较好的游丝供应商只有瑞士的NIVAROX以及日本的精工。游丝的内端固定在摆轮的轴心，外端则固定在摆轮夹板上，当摆轮受到驱动时固定在摆轮内的游丝则会因为弹性而均匀地收缩及舒张，同时带动摆轮来回摆动。
如前所述，摆轮受到驱动力量使游丝受力压缩、舒张，带动摆轮顺时针或逆时针旋转，这样的旋转周期会直接影响到腕表走时的准确度。理论上，完成旋转周期的时间愈短，也就是频率越高，准确度就越高。而决定摆轮的惯性力矩以及摆轮的振幅周期的正是游丝的活动长度，拉长游丝会使摆轮惯性力矩变大，摆动的角度也越大，摆频自然慢下来，反之缩短游丝则会使摆轮加速。
目前常用来表示摆动频率的方式大约有∶每小时的摆动次数，记为 次/小时（或vph）；每秒钟摆轮游丝往返一个周期的频率，记为 Hz＂；或是每秒钟的摆动次数，也就是日本表常用的 振动＂。现代一般的腕表振频有∶18,000次/小时（2.5Hz，5振动）、19,800次/小时（2.75Hz，5.5振动）、21,600次/小时（3Hz，6振动）、28,800次/小时（4Hz，8振动）、36,000次/小时（5Hz，10振动），一般来说振频越高，就表示这只腕表越精准。
【Balance-wheel 摆轮】（又称平衡摆轮）
摆轮受力驱动後，由内部螺旋状游丝控制作往返摆动，摆动的幅度大约在270°～320°之间。摆轮运转的平均与否直接影响走时的准确，而摆轮摆动是否平均则与摆轮质地是否均匀以及摆轮的真圆度有关。
在铜铍镍合金材质发明以前，许多古董表（1950年以前）使用「双合金温差自动补偿摆轮」来调节因温差所造成游丝有效长度改变而产生误差的问题，这种摆轮通常外圈是黄铜材质、内圈为钢材，当温度变化发生热胀冷缩的情况时，利用外圈金属膨胀系数大於内圈的物理特性自动调节温度对游丝所造成的误差；此外，在摆轮外环镶上螺丝来增减摆轮的重量，也可以用来调节摆轮的平衡，改善在不同方位时间走快或走慢的问题。
现代的腕表机芯一般都是采环形摆轮（也就是俗称的「光摆」），此外较高级的摆轮上还设有可供微调摆动速度的补偿砝码（如百达翡丽）或补偿螺丝（如劳力士）。以摆轮材质来看，铜铍镍合金材质制成的游丝比一般非合金制成的摆轮稳定性较高、比重均匀，摆动则较为平均。天文台等级的环形摆轮通常是采用稳定性较高、比重较均匀的铜铍镍合金材质，不仅因为温差而造成的变形量较小，质地也比较均匀。摆轮上的轴臂数也是影响温差变形量的因素之一，常见的有2臂，还有3臂或4臂的，一般来说臂数愈高，所构成的轮弧也就愈接近理论上的真圆，同时受温差影响而变形的误差也较小，摆动也较为平均。
【游丝的调校】
影响腕表准确性的因素非常多，通常师傅在处理这一类的问题时，首先会将手表用测表机测试，然後根据测表机上所显示的轨迹，来判断问题的所在。
一般比较常遇到误差在5分钟以内的走时过快或过慢问题，可以透过调整游丝的有效长度来达到调整的目的。理论上，若是走时过快，可以将游丝的有效长度放长以增加摆轮游丝回转的时间来达到减速的目的；相反的，若是走时太慢，则是以缩短游丝有效长度的方式来缩短摆轮游丝的回转时间达到加速的目的。在校正的时候应该取正、反、3、6、9、12等方位的综合平均值，才能将表调校至最精准的程度。
整个调速系统的基本构造，是由摆轮夹板上快慢针前端的游丝夹，或微调快慢的螺丝所组成。游丝头被固定在摆轮夹板上，移动快慢针上的梢钉以控制游丝的有效长度。而调校的方式除了有常见的快慢针调节、偏心螺丝调整之外，还有较高级的鹅颈式微调。
【摆轮的调校】
相较於游丝摆轮部分的调校，调校摆轮的困难度就要高出许多，通常需要由极具经验的钟表师傅以手工仔细调整。如前述，摆轮质地的均匀以及摆轮的真圆度影响摆轮摆动平均与走时准确，因此摆轮调校的重点也在於此∶使摆轮每一个部分的重量一致以避免方位差的产生。一般来说腕表机芯在出厂时都已经过严密的测试，像是摆轮这种会严重影响精确度的零件在出厂前都会经过仔细的调校以确保品质，因此一般在正常情况之下是不需要靠调校摆轮来调整时间的。只有在人为因素导致摆轮精度严重受损，或是更换游丝、车芯时，才需要将摆轮重新调校。另外像百达翡丽、劳力士等没有快慢针设计，只能靠调校摆轮上的砝码或螺丝来调时。
除了环形摆轮（光摆）之外，其他可供调校的摆轮上一定都有呈对称排列的螺丝或砝码，这些螺丝或砝码就是调整点。调校原理依照简谐运动的理论，力矩越大则摆动周期越大，而频率就会降低。所以在调校砝码摆轮时将砝码的缺口调向摆轮圆心，或调整补偿螺丝摆轮时将螺丝向圆心外调整都会使力矩加大、频率降低，就能将走时调慢；相反的在调校砝码摆轮时将砝码的缺口调离摆轮圆心，或调整补偿螺丝摆轮时将螺丝向圆心内调整都会使力矩降低、提高频率，使走时加快。 |
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