陀飛輪（鐘表調速裝置）

陀飛輪（鐘表調速裝置）

陀飛輪 （鐘表調速裝置） 次瀏覽 | 2022.05.06 08:42:04 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 陀飛輪鐘表調速裝置

陀飛輪是瑞士鐘表大師路易·寶璣先生在1795年發明的一種鐘表調速裝置。法文Tourbillon（故又稱特比龍），有“漩渦”之意，是指裝有“旋轉擒縱調速機構”的機械表，陀飛輪機構，是為了校正地心引力對鐘表機件造成的誤差。陀飛輪表代表了機械表制造工藝中的最高水平，整個擒縱調速機構組合在一起并且能夠轉動，以一定的速度不斷的旋轉，使其把地心引力對機械表中“擒縱系統”的影響減至最低程度，提高走時精度。由于其獨特的運行方式，已經把鐘表的動感藝術美發揮到登峰造極的地步，歷來被譽為“表中之王”。

陀飛輪的發明者寶璣大師這樣詮釋它：我的這項發明可以抵消擺輪處于不同位置的地球引力產生的誤差……。通俗地講，陀飛輪能有效補償擺輪的重力作用、游絲的偏心運動、游絲的方位角等產生的位置誤差。這種裝置的特點，是擺輪游絲和擒縱系統在運行的同時，還能夠一起作出360度旋轉，最大限度地減少了地球引力所導致的位置誤差，從而提高計時精準度。

中文名

陀飛輪

外文名

Tourbillon

別名

特比龍

發明時間

1795年

寶璣時代早期作品

寶璣的早期陀飛輪表中大部分都搭載寶璣在1795年自己發明的擒縱——紅寶石工字輪，人稱為“天然的”（natural)擒縱。

迄今已知的寶璣4分鐘陀飛輪一共有7枚。除了前文提過的No.1188(公元1808年出售給西班牙親王）外，還有也是1808年售出的No.1297搭載Robin式擒縱，1815年搭載恒力擒縱（Echappement a force constante)的No.2483,以及1823年售出的搭載Peto crosss—detent擒縱的No.2555，另外還有兩枚都是搭載自己發明的擒縱，其中No.2483出售的日期未曾有記錄，另一枚No.1176是1809年售出給波蘭貴族Potoki伯爵，這一筆交易是透過沙俄圣彼得堡的Moreau先生達成的，當時售價是4600法郎。

調速原理

寶璣的陀飛輪調速器原理如下：

如果把擒縱輪、杠桿（Lever,即馬仔）和擺輪及游絲全部置于一載臺（carriage)，而載臺的小齒瓣受第三輪（the third wheel)驅動，使載臺旋轉。置于擺輪（balance)上方的第四輪被固定（the fixed fourth wheel)且與載臺軸桿（carriage shift)同心。擒縱輪的小齒瓣（escape-wheel pinion)與第四輪互相咬合。

因此當載臺旋轉時，擒縱輪的小齒瓣繞著被固定的第四輪轉動，如此一來造成小齒瓣的旋轉并以正常的方式操縱了擒縱輪和擺輪(附圖：陀飛輪原理）。

整個上述構造被稱為陀飛輪框架（cage),這些元件一起做恒定地轉（rotate constantly),以穩定的速率—1分鐘、4分鐘甚至6分鐘—轉完一整圈，那么不論表在哪一個垂直位置，此一陀飛輪調速器都以完全相同的的時間轉動一圈，這么一來，因地心引力的位置不同，一位置產生的誤差將被另一位置所產生的相等大小之誤差所抵消。事實上，陀飛輪并不能消除位置誤差，只是將誤差平均化，但是盡管處于垂直的位置，陀飛輪的載臺周期是恒定的。

寶璣在1775年便已提出這個構想，一直到近6年后才制造出來，并于法蘭西共和歷（大革命時期的歷法）花月（Floreal，共和歷的第8月）24日—相當于公元1801年4月14日—寫了一封信給當時的內政部部長，說明他發明了陀飛輪調速器，并請求給予他10年的專利。1801年6月26日，他接到專利許可證書。

后寶璣時代

寶璣開啟了陀飛輪懷表的時代，自那個時候起迄今已有兩百年之久，這一段時間，仍有不少的制表師把這個領域當作時計界的圣母峰（Mount Everest)時時有人去挑戰它，包括近代不少制表師（例如旅居香港的矯大羽）。

在寶璣發明陀飛輪的99年后，丹麥出生的Bahne Bonnikn(1859-1935)發明了一種類似的系統稱為卡羅素（karusl),而于1892年獲得專利（專利號：21421）。

三金橋陀飛輪

十九世紀初的陀飛輪表純粹是功能取向，與Breguet創制陀飛輪的初衷一樣，只是為了讓垂直放置在口袋里的懷表走得更加精準，因此在框架及夾板設計上并不是特別注重美觀，也很少與其他復雜功能共同制作在同一只表中，不像報時、萬年歷等其他復雜功能經常會出現在所謂的大復雜功能表里。此外，由于陀飛輪正處于啟蒙階段，能夠制作此結構的制表師很有限，所以當時的陀飛輪產品相當罕見，能夠流傳到今天的更屬鳳毛麟角。

在1850年以后，瑞士出現了繼Breguet大師之后，最有名的兩位陀飛輪表制表師--Jean-Francois Bautte和Constant Girard。他們的作品極有特色，在保證陀飛輪本身功能特性的前提下，不但使得陀飛輪框架形式更加美觀，而且重視外觀的雕琢打磨。Constant Girard大師最有名的作品是一系列提供給芝柏三金橋機芯的陀飛輪結構，這系列作品堪稱陀飛輪史上的一次重大變革，它不但結合了富有邏輯性的橋板以及機械結構，又有賞心悅目的藝術性格。

第一只三金橋

第一只三金橋陀飛輪表誕生于大約1860年，刻有“Girard-Perregaux”的玫瑰金天文懷表。表殼上鐫刻有“JJG”圖案。白色琺瑯表盤。機芯采用三個平行的鎳板橋和陀飛輪擒縱機構，該表獲得了由（瑞士）納沙泰爾天文臺頒發的一等獎。

最有名的三金橋陀飛輪是一只昵稱為“La Esmeralda”埃斯米拉達雙蓋式玫瑰金三金橋陀飛輪懷表，在1889年的巴黎世界博覽會上贏得了金獎，世博會召開前，這只陀飛輪曾在瑞士納沙泰爾天文臺接受了數月的測試并取得了非凡的成績，它被天文臺予“Bulletin Marche”證書。埃斯米拉達陀飛輪曾在代理商Haur和Zivy經營的墨西哥奢侈品專賣店托管了一頓時間，并以該店名稱命名，之后，它成了墨西哥總統Porfirio Diaz(1830-1915)在位期間的私人財產。這只天文懷表于1960年代后期從這位總統的長孫那里購回，現在已經成為GP芝柏表博物館的標識藏品。

中國陀飛輪淵源

1995年，繼矯大羽后，許耀南領導一個技術小組在北京手表廠研究所完成了第一只中國大陸陀飛輪樣表，擺輪被設計成了一只飛燕形狀，被命名為“中華靈燕”。許耀南由此被譽為“中國陀飛輪之父”。[2]

工作原理陀飛輪工作原理結構圖

陀飛輪的原理就是當鐘表在垂直位置時補償地心引力的作用。

換句話說，當一只鐘表處于垂直位置時，由于來自地心引力的作用，它的調節控制器，即是其擺輪、游絲和擒縱器，會在每一下擺動時發生難以覺察的快慢變化。

如果把調節控制器裝設在一個每分鐘轉動一周的“籠框”上，即可獲得一系列的垂直位置。這樣便可以使鐘表走動時十分準確，并能夠互補誤差。

這個原理看來十分簡單，但實施起來卻是另外一回事。原因之一便是“籠框”和陀飛輪的重量不能超過0.3克或0.013盎司——相當于一片天鵝羽毛的重量或兩片鸚鵡羽毛的重量。另一原因是，它由72個精細組件組成，而其中大部分為手工制作！

寶璣的陀飛輪原理與技術持續了一百多年，一直沒有重大的變化，直到1920年代，德國的Albert Helwing 發明“浮動陀飛輪”（flying tourbillon,或稱為“飛行陀飛輪”），它是一種沒有支架（bridge)陀飛輪，為的是讓陀飛輪盡可能地扁一些。這一種自由立式框架是Albert Helwing發明的目的。

陀飛輪表的創意在于，將擒縱機構放在一個框架（Carriage）之內，使框架圍繞軸心也就是擺輪的軸心做360度不停的旋轉。這樣，原本的擒縱機構是固定的，因而當表擱置位置變化的時候，擒縱機構不變，造成了擒縱零件受力不同而產生了誤差；當擒縱機構360度不停的旋轉起來的時候，會將零件的方位誤差綜合起來，互相抵消，從而消滅誤差。目前陀飛輪一般是1分鐘轉360度，也是最理想的旋轉速度。

技術分類

陀飛輪手表經過時間和技術的改進和革新主要可以分為以下三代：

1、第一代陀飛輪表（即第一種結構—Tourbillon）是在1795年由瑞士制表大師 Abraham-Louis Breguet發明并制成的。其飛輪結構必須由“飛輪旋轉框架”（Tourbillon’s Carriage）和“飛輪固定支架”（Tourbillon’s Bridge）不可或缺的兩部分基本構件組成。在此組合中，“擺輪夾板”（Balance’s Bridge）必須隨飛輪一起旋轉。按照不同的組合方式，第一代飛輪表可以分為兩類：同軸式（即擺輪的中心和飛輪的中心在同一軸心上）；偏心式（亦稱非同 軸式，即擺輪的中心和飛輪的中心不在同一軸心上）。

2、第二代飛行陀飛輪表（即第二種結構—Flying Tourbillon）是在1927年，德國制表大師Alferd Helwig制造成功沒有“飛輪固定支架”的陀飛輪懷表，提高了此種表運轉時的神秘感和動態藝術美。在此組合中“擺輪夾板”仍須隨飛輪一起旋轉，此第二代飛輪表同樣有同軸式和偏心式兩種類別。

3、第三代神奇陀飛輪表（即第三種結構—Mystery Tourbillon）則由東方的鐘表大師—中國人矯大羽（Kiu Tai Yu）在1993年于香港的“天儀軒”首創發明并且親手制造成功。它不但和第二代飛行陀飛輪表一樣都取消了“飛輪固定支架”，而且奇跡般地把“飛輪旋轉框架”也一同取消了（在第一代和第二代飛輪表中，此構件都是必不可少的）。另外，在這個全新的結構中還把第一代和第二代飛輪表中必須隨飛輪一起旋轉的“擺輪夾板”改變為不隨飛輪一起轉動，首次大大減輕了飛輪重量達一半以上，并且可以加大擺輪的直徑以增強計時的穩定性，同時又提高了動感藝術表現的水平。

參考資料