腕表

拆解機械表 環環相扣 一擒一縱 抓緊分秒

1. 現時坊間的腕表可分為兩大類：機械表（mechanical watch）和石英表（quartz watch）。不少人誤會「機械一定要用電」，其實「機械」一詞的最基本意思是指工具裝置，例如用上槓桿和滑輪組合的單車就是一種機械，相比人類自古以來一直用的機械工具，電力只是19世紀末才被應用的「新事物」。
2. 機械表內部不牽涉任何電力，動力來源來自上發條（即俗語的上鏈）時儲起能量，再經由特別設計的零件控制能量釋放，推動表盤指針移動；石英表則跟腕表用指針還是跳字顯示時間無關，重點是它靠電子集成電路運作，需要用電池，簡單來說就是一個微型電子儀器（electronics）。
3. 一般機械機芯均由表冠、發條盒、傳動系統、擒縱系統、擺輪游絲5個接連的部分組成。機芯主要分為手動上鏈（manual）及自動上鏈（automatic）兩種，兩者同樣靠發條儲存的能量為動力，帶動齒輪和指針轉動，分別在於其動力來源。瑞士高級製表基金會亞洲區主席陳楷遜（Carson）解釋，手動上鏈機芯需要由人手轉動表冠（crown，即平時腕表3點位「把的」）為發條上鏈。而自動上鏈機芯則是在機芯內加了有相當重量的金屬擺陀（rotor），當腕表戴在手上移動時，擺陀便會轉動，同時為發條上鏈。
4. 不少人誤解手動上鏈才是機械表，自動上鏈是電子表，但其實兩種都是機械表。就像我們踩單車時可以將動能變成電能令單車燈發光，擺陀將我們的手腕動作變成腕表的發條動力。
5. 當表冠或金屬擺陀上鏈，能量便會儲存在發條盒。發條盒跟由一連串不同轉速的齒輪組成的傳動系統相連，部分齒輪的上方連接表盤的指針，轉動速度不同的齒輪便相應指示小時、分鐘、秒。
6. 但問題是我們怎樣控制齒輪的速度準確呢？想像一下小時候玩的回力車，我們會先將車向後拉（上發條）然後放手，車便會一下子全速衝向前直至無鏈。腕表機芯其實也是一樣，如果不加以控制的話，所有能量會一下子釋放出來，上面的指針便會亂轉。擒縱系統的功能便是控制能量釋放的速度（亦即齒輪轉動的速度）。
7. 擒縱系統是控制齒輪動作的機關，一面跟傳動系統相連，另一面則連結擺輪游絲。因為發條盒、傳動系統、擒縱系統、擺輪游絲環環相扣，只要能控制擺輪游絲的轉動頻率，便能調節傳動齒輪的轉速，令腕表準備顯示時間。
8. 不懂機械表的人看到腕表機芯，總會以為不斷轉動的擺輪游絲是腕表的能量所在，其實它是控制能量和轉速的狀置，這是一般人最大的誤解！但它的確是一枚腕表是否準確的最重要部分。

機械表運作原理

(1) 表冠、發條盒、傳動系統

表冠負責上鏈，發條盒儲存能量並連接傳動系統。傳動系統是一組緊密相連、不同轉速的齒輪，控制時分秒針轉動

分鐘輪
發條盒連接二輪（分鐘輪）每小時轉動一圈，上方連接表盤上的分針

小時輪
小時輪由二輪另外連結，當分針輪每轉一圈，小時輪便轉動30度，於是表盤上相連的指針便會每12小時轉動一圈，顯示小時

秒輪
二輪連接的三輪（又稱過渡輪），在將動力傳到四輪或其他輪的同時，也改變齒輪的齒數比例和旋轉方向。四輪即為秒輪，每分鐘走一圈，上方連接秒針

擒縱輪

擒縱叉

(2) 擒縱系統控制齒輪的速度主要包括：

擒縱輪（escape wheel）、擒縱叉（escapement lever）

◆擒縱輪連接位於傳動系統末端的秒輪，擒縱輪又跟T字形的擒縱叉的兩端接觸

◆「擒」代表控制着秒輪不讓它猛烈轉動，「縱」代表秒輪可以有限度轉動

◆擒縱叉就像在擒縱輪外圍的兩隻爪，當擒縱輪轉動時，會撥開其中一隻爪，令擒縱叉向左或右移動一格，但另一隻爪會隨即卡住擒縱輪的輪齒，將它煞停，所以每一次擒縱輪和擒縱叉的移動幅度也一樣

擺輪游絲

(3) 擺輪游絲◆ 位於擒縱叉的另一端

◆ 要明白擺輪游絲的原理，可以想像酒樓的圓枱轉盤，如果你用力轉它，它只會向同一個方向轉，然後慢慢停下；但如果加一條彈弓連接轉盤和枱面呢？當轉盤轉到某個位置，彈弓便會將轉盤拉回來，反方向轉動

◆擺輪游絲下方有一粒紅寶石（衝擊銷，impulse pin），連接擒縱叉的另一端。當擺輪游絲逆時針轉動時（圖五，圖A），衝擊銷會帶動擒縱叉向右移動，擒縱叉原本固定擒縱輪的左爪會鬆開，讓擒縱輪可順時針轉動，但擒縱叉的右爪會隨即扣住擒縱輪（圖五，圖B），把它煞停。當擺輪游絲被拉回來、變成順時針轉動時，整個過程會相反地重演，擒縱叉的右爪鬆開，擒縱輪可順時針轉動，然後被擒縱叉的左爪煞停

◆整個擒縱過程在腕表中不斷重複，令傳動系統的齒輪和指針能夠按照特定的速度轉動，顯示時間。而這個擒、縱過程，也是「滴答滴答」聲的由來

減少磨蝕——紅寶石在機芯內有抗磨蝕的作用，較高級的腕表更會在其外圍加上黃金套筒。

小知識：

(1) 機芯愈多紅寶石愈馨香？
每枚機芯動輒有過百枚零件，看機芯規格時，很多時也會提及有多少「石」（jewel）。這個『石』指的是紅寶石，作用其實是『啤令』（bearing，軸承），腕表界未使用紅寶石前，機芯的擒縱結構、擺陀及傳動系統中的齒輪旋轉軸，均是直接與夾板連接，當機芯運作時，這些會轉動的零件會和金屬夾板摩擦，造成磨損。
後來製表師發現將堅硬的紅寶石放在這些位置，加上小量潤滑油，能夠降低摩擦，後來成為業界規範，直到1950年代開始改用人工紅寶石，很多機芯底部也會寫明有幾多jewels，其實是歷史遺留的習慣。以前腕表用真紅寶石，由於紅寶石有一定價值，腕表的關稅便由機芯有多少顆石來決定，所以每個機芯會寫明有多少石；現在已無實際需要。

(2) 天敵：磁力撞擊
機械腕表是否準確取決於擺輪游絲，大部分擺輪游絲也是由金屬製成，因而磁力是最大敵人，應盡量避免將腕表放在重磁的環境。
自動上鏈表盒，表盒會轉動是因為有摩打，摩打背後其實是磁力推動。腕表另一樣最怕的是撞擊，因為可能令齒輪軸心折斷，也有機會令潤滑油走位，黏在擺輪游絲上，影響它的轉動速度，令腕表不準。

(3) 石英表運作 靠晶體律動
石英的化學成分是二氧化矽，其實和沙粒相同，不過前者是原子排列整齊的晶體，沙粒則較為混亂且含大量雜質。石英晶體是一種壓電物料，受壓時表面會產生電壓，而在它的表面接上電壓時，晶體形狀也會有輕微的改變。當石英晶體接觸穩定的電壓，晶體形狀會按特定規律變動（可以想像晶體在微微震動），經過電子技術，能將這個震動放大，推動指針，這就是石英表的基本原理。
所以當電池接近無電時，電壓不穩，晶體的震動變得不規律，指針便會愈走愈慢直至停止。大家追捧機械表，但石英也是很厲害的課題，石英表精準度可以高到1年只有10秒誤差﹗