[ 腕表之傢 ]
[ 腕表之傢 鐘表技術 ] 很久沒有在這個專欄發表技術文章瞭，最近利用一些業餘時間把 2017 年各品牌推出的陀飛輪腕表都復習瞭一遍，發現陀飛輪技術的發展實在是很快。尤其是出自獨立制表品牌的陀飛輪非常有創新性，激發瞭我撰寫文章的欲望。由於 2017 年新款陀飛輪比較多，所以我將這篇文章分為兩次發表，本次是上篇。為瞭適合初學者，我在文章開始先將下陀飛輪的基本概念和結構類型。然後，為大傢介紹四款品牌陀飛輪的外觀和機芯設計特征。
基本概念
法國制表大師阿伯拉罕 • 路易 • 寶璣肖像
在以懷表為常用計時工具的十九世紀，由於長時間被豎向放置，其內部的計時核心——調速機構會受到地球引力的影響，產生位置誤差，直接影響懷表的走時精度。法國制表大師阿伯拉罕 • 路易 • 寶璣打破瞭傳統的計時原則，創造出瞭旋轉擒縱調速機構 - 陀飛輪（Tourbillon），其設計思路是將原先固定不動的調速機構放置於可以旋轉的框架內，這樣不同方位的位置誤差自相抵消，使得帶有陀飛輪裝置的懷表走得更精準。
1801 年申請專利時在申請書裡所附的陀飛輪裝置圖
"Tourbillon" 這個詞匯有 " 漩渦 " 之意，源自法國數學傢笛卡兒用來形容行星繞太陽公轉的名詞，而知名哲學傢、百科全書編纂者達朗貝爾（d'Alembert）則更進一步把它解釋為重物圍著單一軸心運轉之意，故譯文 " 陀飛輪 " 是音譯與意譯相結合的產物。
現代寶璣式陀飛輪正視圖與剖視圖
結構類型
根據陀飛輪結構的不同，將其劃分為六大類：經典陀飛輪、飛行陀飛輪、卡羅素、行星陀飛輪、雙陀飛輪和多軸陀飛輪。
1. 經典陀飛輪的技術特征—帶有陀飛輪上支撐支架，形成瞭上下支撐的結構控制方式，屬於最常規的陀飛輪構造；
2. 飛行陀飛輪的技術特征—取消瞭陀飛輪上支撐支架，使得陀飛輪可以完全顯露出來，更好地欣賞旋轉之美。下支撐一般會采用滾珠軸承控制方式；
3. 卡羅素的技術特征—屬於陀飛輪的特殊表現形式，設計的思路與陀飛輪是相通的，將調速系統設置於可以旋轉的支架上，目的是盡可能減小由於重力造成的位置誤差。
4. 行星陀飛輪的技術特征—陀飛輪整體框架被放置於可以旋轉的轉盤上，通過齒輪輪系的配比，由陀飛輪控制轉盤以每 1 小時或者每 12 小時旋轉一周的速度轉動，相當於分輪或者時輪。
5. 雙陀飛輪的技術特征—兩個陀飛輪通過差動輪系連接在一起，原動系將能量由差動輪系平均分配給兩個陀飛輪，同時兩個陀飛輪的轉動速度由差動輪系平均後控制時間顯示系統。
6. 多軸陀飛輪的技術特征—陀飛輪被立體化設計，目前具備瞭雙軸或者三軸的結構方式，其目的是將調速系統的運動軌跡變得更復雜，已達到更有效果的抵消重力的影響。
萬國停擺飛行陀飛輪
萬國推出的達文西陀飛輪腕表除瞭包含有飛行陀飛輪，同時配以計時功能以及逆跳日期，此款陀飛輪腕表搭載瞭全新的 89900 型自制機芯。
外觀設計特征
1. 達文西陀飛輪逆跳計時腕表采用紅金表殼與金色按鈕，可移動式表耳搭載瞭 18K 紅金折疊式表扣，深棕色鱷魚皮表帶能夠貼服於手腕。
2. 此款腕表的直徑為 44 毫米， 厚度 17 毫米，在鍍銀表盤上 12 點位為計時功能，6 點位為飛行陀飛輪，9 點位為逆跳日歷功能。
3. 透過透明藍寶石表底， 佩戴者可以欣賞全新 89900 型機芯以及紅金擺陀。
機芯設計特征
1. 機芯型號 89900，振頻為每小時 28800 次，42 顆寶石軸承，68 小時動力儲備，具備自動上鏈功能。采用瞭設置四個可調節螺釘的無卡度擺輪遊絲系統。
2. 框架設計屬於此款陀飛輪的亮點—傳統的同軸陀飛輪（陀飛輪框架的旋轉軸心與擺輪的回轉的軸心重合）都會采用三點支撐方式，使用螺釘固定，此款陀飛輪的最上層夾板則是采用瞭亮點固定的一體式結構，原先的框架支撐柱被取消瞭，上下兩層夾板直接對話，通過螺釘固定。這樣的設計思應該是目前很流行的一體化設計理念。
3. 此款陀飛輪搭載瞭停擺機構，拉出表冠時兩個控制桿如同夾鉗一樣咬合擺輪外緣，擺輪受到阻力後停止轉動。調校好時間以後，推回表冠，擺輪被釋放，機芯正常運轉。
4. 由 MEMS 加工技術制作的矽材料造型奇特的擒縱機構—擒縱輪與擒縱叉，此技術的最主要優勢之一是可以不受加工限制，制作出任意形狀的零件，並且矽質擒縱叉和擒縱輪都經過瞭金剛石塗層矽的處理。這樣可以讓它們獲得堅硬的表面，具有良好的滑動性能，可以降低瞭摩擦與阻力，提升瞭動力的使用效率。
萬國停擺飛行陀飛輪腕表 IW393101
萬國停擺飛行陀飛輪腕表 IW393101 背面
MB&F" 水母 " 陀飛輪
MB&F" 水母 " 陀飛輪腕表 HM7
MB&F" 水母 " 陀飛輪腕表 HM7 機芯
MB&F 仿生 " 水母 " 設計推出的陀飛輪腕表，搭載 HM7 Aquapod 機芯—中置飛行陀飛輪被設置在同心圓垂直機芯結構的頂端，而時間的顯示從中心輪系傳遞出去，其具備瞭 " 水母 " 幾個典型的仿生特征：
1. 水母擁有徑向對稱的外形，HM7 同樣是以徑向對稱的造型設計。
2. 水母通過觸手捕獲的食物中汲取養分，HM7 是以觸手造型的自動上鏈擺陀可以獲得動力。
3. 水母的大腦中有按徑向對稱排列的神經元環路，HM7 擁有以徑向對稱環路顯示的小時及分鐘。
4. 水母頂部有傘狀或鐘狀皮褶，HM7 的中心位置矗立著飛行陀飛輪，作為調速系統控制時間的顯示。
外觀設計特征
MB&F" 水母 " 陀飛輪腕表 HM7 表盤
MB&F" 水母 " 陀飛輪腕表 HM7 表盤
1. 此款腕表單向旋轉陶瓷表圈，此表圈沒有固定在表盤上，而是像漂浮的救生圈一樣固定在腕表的外緣。此表圈的制作流程 -- 首先，使用激光在陶瓷表面蝕刻出時標及刻度；然後，在蝕刻完成的部分填入硬化鈦金；最後，拋光整個表圈，直到它煥發出明亮光彩。
2. 跟水母一樣，HM7 能在暗處發光。除瞭常夜光小時及分鐘刻度之外，機芯內部四周也同樣能煥發光芒，在夜裡照亮飛行陀飛輪。此外，觸手造型的上鏈擺陀四周也會發光，讓人能在黑暗中欣賞它的運轉姿態。
3. 采用鋁合金與鈦合金制作的球形圓盤顯示小時與分鐘，而控制它們的是大尺寸陶瓷滾珠軸承。小時與分鐘的時標及刻度通過手工塗上 S u p e r -LumiNova 夜光塗料，即使在夜裡也可以清晰可辨。
4.HM7 的表殼造型近似於一個立體的三明治，在金屬表殼圓形的外緣，由兩個凸起的半球體藍寶石水晶構成。
5. 在表圈與表殼之間設置瞭兩個表冠 -- 左側表冠可以為機芯上鏈，右側表冠可以設定時間。
機芯設計特征
MB&F" 水母 " 陀飛輪腕表 HM7 機芯
1.HM7 機芯由 303 枚零件組成，35 顆寶石軸承，72 小時動力儲存，擺頻為 18000 次每小時。
2. 從設計角度來說這款機芯的整體佈局近似塔狀，也就是說從機芯上平面開始，陀飛輪被置頂，相應的動力傳輸輪系一層層的疊加到頂端。此外，機芯的設計目的仍然是為瞭顯示時間，那麼時間顯示輪系也需要通過嚴格的傳動比計算，直到時分顯示部分。而陀飛輪的旋轉速度是每分鐘轉動一周，這是時間顯示的控制源頭。
3. 此款中置飛行陀飛輪為同軸結構形式，最上層的夾板被制作成弧面，目的是為瞭配合球形表蒙。弧形的夾板也體現瞭立體感，對於這個品牌來說已經有瞭很多實例。
4. 機芯背面的上鏈擺陀是由一整塊實心鈦金切削而成，水母觸角樣的三維立體造型對於設計和制作來說都是很有難度的。鈦金的下方固定瞭一枚鉑金配重，這樣做是為瞭可以提升自動錘的轉動慣量，讓自動陀的上弦可以更具有效率。
D.CANDAUX 傾斜陀飛輪
D.CANDAUX 傾斜陀飛輪 1740 腕表
獨立制表師 David Candaux 推出瞭采用全新的設計理念研發的 1740 傾斜飛行陀飛輪腕表。此款腕表融入瞭非對稱美學理念，無論外觀還是機芯，所有的不對稱組合最終達成一種平衡。這種設計理念應該是從未見到過的，可以說是前無古人，當然我認為也是依托瞭現代的數控加工技術的高精度。腕表的字盤從 12 點位向 6 點位傾斜，這樣設計可以讓戴表者讀取時間的時候，被給予更開闊的視野。
外觀設計特征
D.CANDAUX 傾斜陀飛輪 1740 腕表
1. 在表盤 3 點位設置瞭時間顯示盤，指針是被手工烤藍的倒置針筒形狀。小字盤采用 18K 白金，傳統大明火手工上白釉制成。字母，刻度和數字則是采用黑色彩釉移印。
D.CANDAUX 傾斜陀飛輪 1740 腕表機芯
2. 為瞭不破壞整表設計的平衡，在腕表的 6 點位設置瞭隱藏式表冠，由 31 個零件組成，可伸縮式構造。它具備三個操作模式，分別是初始位置，調校時間，上弦。
機芯設計特征
D.CANDAUX 傾斜陀飛輪 1740 腕表機芯
1. 在表盤的 9 點位設置瞭傾斜式飛行陀飛輪，陀飛輪的框架采用鈦合金制作，被安置在一個滾柱軸承上，並且與表殼成 3 度設置。陀飛輪內的擺輪遊絲系統以 30° 傾斜設置。 這種傾斜陀飛輪與擺輪遊絲系統的設計，從理論角度來說可以更加有效的抵消地心引力帶來的影響，也就是位置誤差。
D.CANDAUX 傾斜陀飛輪 1740 腕表機芯
2. 為瞭配合隱藏式表冠的設計，機芯的輪系和夾板佈局都需要以 3 度向主夾板傾斜。每個夾板都呈 3° 傾斜於它的鄰夾板，造成瞭一個不對稱但疊加性的機芯平面。這種全新的設計方式，從機芯的外觀方面考慮可以更多更好地顯示瞭每個夾板組件的細節，擴大瞭各組件的光線反射效果。
索裡亞 ( SOLLIAT ) 紋路
3. 索裡亞 ( SOLLIAT ) 紋路是 DAVID CANDAUX 改進的一種新型的精飾條紋，其特點是紋路比較寬，不容易加工，表現出來的效果是一條寬紋裡看上去有三條細紋。
海瑞溫斯頓雙體雙軸陀飛輪
海瑞溫斯頓史詩陀飛輪 Histoire de Tourbillon 8 號腕表
海瑞溫斯頓（Harry Winston）推出瞭史詩陀飛輪 Histoire de Tourbillon 8 號腕表。此款腕表配備瞭兩個被傾斜設置的雙軸陀飛輪，時間顯示被分別以小時盤和分鐘盤實現。
外觀設計特征
海瑞溫斯頓史詩陀飛輪 Histoire de Tourbillon 8 號腕表
1. 腕表外徑為 51 毫米，厚度為 17.3 毫米，表殼由白金制作，采用鏡面拋光和緞面打磨。
2. 表盤的紋理質感包括瞭噴砂處理、圓形波紋打磨及緞面飾面、彩漆部件、蜂巢圖案，以及采用獨特的雕刻技術制作的銘文。
3. 此款腕表的設計理念是軸向對稱，表盤的左側設置瞭兩個同樣的雙軸陀飛輪，而右側設置瞭兩個大小各異的錐體時分顯示盤，6 點位設置瞭凹槽滾筒形能量顯示裝置，以此作為整體的平衡感。
4. 固定小時和分鐘盤的立體表橋采用鈦合金制作，而兩個錐形的時、分顯示圓盤是以鋁合金制作。
機芯設計特征
海瑞溫斯頓史詩陀飛輪 Histoire de Tourbillon 8 號腕表機芯
1. 此款腕表搭載瞭 HW4503 機芯，其中的雙軸陀飛輪框架采用以重量輕，堅固耐用，且不受磁場影響，但加工難度極高的鈦合金制作。由 117 個零件組成，重量是 0.76 克。每個陀飛輪的外框架都是圍繞呈 30 度傾斜的軸線，每 75 秒鐘旋轉一圈。而陀飛輪的內部框架圍繞自身軸心每 45 秒鐘旋轉一圈。調速系統的擺頻是每小時 21,600 次。
2. 從設計角度來說，陀飛輪被傾斜設置好像已經成為瞭一種時尚，這種時尚的起源應該是 GF。那麼斜著身子轉的陀飛輪是否真的會比正著身子轉的陀飛輪更能夠抵消地心引力呢？這個問題估計需要經過嚴格的實驗來驗證瞭。此外，雙軸陀飛輪的內外軸旋轉速度是 60 秒左右 15 秒，如此高速的設計對於機芯的動力消耗感覺也是挺大的。當然兩個雙軸陀飛輪應該需要一組差動輪系來連接，才能獲得同等的動力，才能將速度源被平均化，再控制時間顯示系統。
3. 此款腕表搭載的 HW4503 機芯配備兩個串聯式疊加發條盒，其中一個配置瞭一般用於自動機芯的滑動發條。這樣的設置目的很明確，那就是盡可能避免由於上弦過度導致的發條斷裂。腕表的動力儲備時可連續運行 55 小時。
結語：作為一名腕表機芯的設計師，我非常欽佩寶璣制表大師，他為後人留下瞭很多寶貴的財富。這些財富有物質上的，比如陀飛輪，上繞遊絲和寶璣指針。還有精神上的，那種對腕表技術無盡的追求和遐想，特別是對於腕表的愛是所有制表師必須擁有的。隻有這樣才有可能成為一名真正的制表大師。就陀飛輪而言，它的設計初衷就是為瞭讓表走得更精準。這是每個制表師都追求的目標：雖然腕表受到固有自然規律的影響，不可能做到絕對的零誤差，但是把影響計時精度的誤差減少到最少是制表師必須要考慮的。 根據在天津海鷗表廠從事陀飛輪技術研發工作十年（2005 年 -2015 年）所積累的知識，由我編著的以陀飛輪為主題的科普性讀物 --《陀飛輪揭秘：腕表上的華爾茲》於今年 7 月份正式上市。此書可供對腕表感興趣的一般讀者和從事腕表相關工作的人員學習參考，特別是喜歡陀飛輪技術的朋友們。
