陀飛輪(鐘錶調速裝置):源流,寶璣時代,早期作品,調速原理,後寶璣時代,三金橋陀飛

陀飛輪是瑞士鐘錶大師路易·寶璣先生在1795年發明的一種鐘錶調速裝置。法文Tourbillon（故又稱特比龍），有“漩渦”之意，源自法國數學家笛卡爾用來形容行星繞太陽公轉的名詞，運用到鐘錶界代指裝有“旋轉擒縱調速機構”的機械錶，陀飛輪機構，是為了校正地心引力對鐘錶機件造成的誤差。

陀飛輪表代表了機械錶製造工藝中的最高水平，整個擒縱調速機構組合在一起並且能夠轉動，以一定的速度不斷的旋轉，使其把地心引力對機械錶中“擒縱系統”的影響減至最低程度，提高走時精度。由於其獨特的運行方式，已經把鐘錶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”。

基本介紹

中文名：陀飛輪
外文名：Tourbillon
別名：特比龍
發明時間：1795年

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源流

寶璣先生（Abraham Louis Breguet）當年發明陀飛輪擒縱機構，是為了通過陀飛輪框架的旋轉來抵消地心引力對鐘錶擒縱系統中的機件造成的誤差。

普通的機械錶，由於擒縱系統中的遊絲會受到鬆緊度、金屬疲勞的影響，擺輪擺動的規律也會受到地心引力的影響，所以誤差較大。陀飛輪擒縱調速裝置在克服上述一系列影響中起到相當大的作用。特別是當年的懷表時代，這種旋轉擒縱機構對於鐘錶的走時精準性有很大的提升。雖然如今的手錶要面臨更多的位置變化，陀飛輪調校精準性的能力有所減弱，不過，陀飛輪仍然作為頂級制表工藝，被大多數喜愛機械制表的表迷所追捧。

陀飛輪的創意在於，將鐘錶核心的擒縱機構放在一個框架（Carriage）之內，使框架圍繞軸心——也就是擺輪的軸心規律性地做360度旋轉。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，從而最大程度地降低誤差。目前，大多數陀飛輪是1分鐘轉一圈（360度），也是業內公認的理想旋轉速度。

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rubycylinder)，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年搭載恆力擒縱（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聖彼得堡的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、槓桿（Lever,即馬仔）和擺輪及遊絲全部置於一載台（carriage)，而載台的小齒瓣受第三輪（the third wheel)驅動，使載台旋轉。置於擺輪（balance)上方的第四輪被固定（the fixed fourth wheel)且與載台軸桿（carriage shift)同心。擒縱輪的小齒瓣（escape-wheel pinion)與第四輪互相咬合。

因此當載台旋轉時，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並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),這些元件一起做恆定地轉（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，陀飛輪並不能消除位置誤差，只是將誤差平均化，但是儘管處於垂直的位置，陀飛輪的載台周期是恆定的。

寶璣在1775年便已提出這個構想，一直到近6年後才製造出來，並於法蘭西共和曆（大革命時期的曆法）花月（Floreal，共和曆的第8月）24日—相當於公元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，並請求給予他10年的專利。1801年6月26日，他接到專利許可證書。

後寶璣時代

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聖母峰（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年後，丹麥出生的Bahne Bonniksen(1859-1935)發明了一種類似的系統稱為卡羅素（karussel),而於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創製陀飛輪的初衷一樣，只是為了讓垂直放置在口袋裡的懷表走得更加精準，因此在框架及夾板設計上並不是特別注重美觀，也很少與其他複雜功能共同製作在同一隻表中，不像報時、萬年曆等其他複雜功能經常會出現在所謂的大複雜功能表里。此外，由於陀飛輪正處於啟蒙階段，能夠製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年以後，瑞士出現了繼Breguet大師之後，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。

第一隻三金橋

第一隻三金橋陀飛輪表誕生於大約1860年，刻有“Girard-Perregaux”的玫瑰金天文懷表。表殼上鐫刻有“JJG”圖案。白色琺瑯錶盤。機芯採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）納沙泰爾天文台頒發的一等獎。

最有名的三金橋陀飛輪是一隻暱稱為“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，這隻陀飛輪曾在瑞士納沙泰爾天文台接受了數月的測試並取得了非凡的成績，它被天文台授予“Bulletin Marche”證書。埃斯米拉達陀飛輪曾在代理商Hauser和Zivy經營的墨西哥奢侈品專賣店託管了一頓時間，並以該店名稱命名，之後，它成了墨西哥總統Porfirio Diaz(1830-1915)在位期間的私人財產。這隻天文懷表於1960年代後期從這位總統的長孫那裡購回，現在已經成為GP芝柏表博物館的標識藏品。

海鷗陀飛輪

由於陀飛輪手錶複雜而精密的製作工藝，再加上這種奢侈品的高關稅，導致了進口陀飛輪手錶在國內市場價格奇高，這也使得陀飛輪這種經典表款很難在國內普及開來。因此天津海鷗手錶集團公司擔起了國內自主研發並普及陀飛輪技術的重任。

“海鷗表”的機械腕錶製造業已經具有50年的歷史，長期產業資源的積累，優勢正在逐步顯現出來；順應國際先鋒產品的製造水平和滿足市場需要的能力，尤其具有自主智慧財產權的產品和與國際手錶產業接軌的生產技術，更增強了其核心競爭力。經過了一年的努力，其具有自主智慧財產權的‘陀飛輪’表，結束了長期以來被瑞士手錶集團技術壟斷的局面，並以技術水平最高、設計與投產時間最短、附加值最高，創下了中國手錶史上的三個之最。同時也以大氣精美的外觀設計贏得了廣大手錶愛好者的追捧。

做為二十世紀末結婚必備的“三大件”之一，手錶這一具有標誌性意義的輕工業產品，在當下，被天津海鷗手錶集團公司賦予了更新的含義，其生產的“陀飛輪”表正在成為新時期高端消費人群、愛表人士的禮品、收藏品，在“海鷗表”大力普及的影響下，一股“陀飛輪”在中國逐漸蔓延開來。

中國陀飛輪淵源

1995年，繼矯大羽後，許耀南領導一個技術小組在北京手錶廠研究所完成了第一隻中國大陸陀飛輪樣表，擺輪被設計成了一隻飛燕形狀，被命名為“中華靈燕”。許耀南由此被譽為“中國陀飛輪之父”。

工作原理

陀飛輪的原理就是當鐘錶在垂直位置時補償地心引力的作用。

換句話說，當一隻鐘錶處於垂直位置時，由於來自地心引力的作用，它的調節控制器，即是其擺輪、遊絲和擒縱器，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。這樣便可以使鐘錶走動時十分準確，並能夠互補誤差。

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——相當於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製作！

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 (Deutsche Uhrmacheerschule的技術部門主任）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，為的是讓陀飛輪儘可能地扁一些（as flat as possible).這一種自由立式框架（free-standing cage)是Albert Helwing發明的目的。

Albert Helwing回憶他的發明時說：框架的重量僅700mg，沒有人相信它足夠有力。因此我在框架的一側也系了一條，重量是250毫克。這樣，在通往Deutsche Uhrmacheerschule的入口廳展示箱內，我懸掛了這個浮動陀飛輪裝置，這一掛就是4個星期，所有的批評言論通通沉寂下來······

陀飛輪表的創意在於，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

陀飛輪手錶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發明並製成的。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製造成功沒有“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年於香港的“天儀軒”首創發明並且親手製造成功。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”，而且奇蹟般地把“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，並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。在飛輪表製造歷史中，矯大羽首次選用藍寶石玻璃替代了原本用金屬製造的“擺輪夾板”，之前此部件是附屬於“飛輪旋轉框架”中的。由於此表運轉時顯得更加神秘莫測，故在國際上也被稱為“矯氏神奇陀飛輪”（Kiu’s Mystery Tourbillon）和“中國陀飛輪”（Chinese Tourbillon）。

維修保養

陀飛輪的結構一向很神秘，也都被名表拿來宣傳，能研發出有特色的陀飛輪表，也是表現出它的技術能力，證明是一家了不起的表廠。陀飛輪是相當精密的結構，在懷表流行的年代，有能力獨立製作出來陀飛輪懷表的大師，受到世人的尊敬，因為在那個年代，加工母機沒有現在的精密，所有的零件都要依靠手工，以傳統的制表工具，將零件一個一個地製造出來，當然每一個零件的尺寸都要相當精密，才能讓這陀飛輪正常並準確地運轉。就因為製作難度高，所有能製作出陀飛輪懷表的人，就稱得上鐘錶大師。　自從寶璣Breguet大師於1790年發明陀飛輪這種具有抵抗地心引力所造成的誤差之陀飛輪裝置，一直到1950年，在這160年的歲月里，全世界出現了具有陀飛輪裝置的懷表及手錶，數量不多，大約只有600隻，但卻有不少的經典名作。

近代陀飛輪被大量製造，種類花樣也越來越多，價格也高低不齊，有太多品牌投入生產，但往後的保養問題就很頭疼，尤其是這種陀飛輪裝置的手錶，幾乎瑞士所有品牌都要求送回原廠維修，就技術上而言，回瑞士原廠保養是最正確的，因為具有陀飛輪裝置的表都相當精密，未經充分完整訓練的技師，的確無法勝任。送回瑞士維修，最大的問題是時間較長，大約3至6個月，保養費、運費，還有維修保養費，加起來也很可觀。

如果真要維修，不但要細心，也要注意機板及及陀飛輪組件，要維持原狀，不可刮傷。螺絲刀要磨到與螺絲帽的溝槽相符，鬆開螺絲時才不會讓螺絲受傷。如果要夾出零件，最好是鑷子與零件的平面成90°，才不至於使小零件的表面受傷。組裝回去時，儘量使用柳條撥弄零件歸位。油不可點得太多，微調快慢針也要特別小心，否則容易讓陀飛輪的組件受損。

事實上，陀飛輪注重它的設計，獨特的設計，獨一無二，更能突顯出它的價值。打磨工藝也是最費時的工序，它不但令人感到美觀，更是吸引人目光的焦點。　理論上是陀飛輪的準確性要比一般表來的準，但現在工具母機的精密度提高，加上製造技術的提升，一般的名表都相當準，不比陀飛輪的差，所以陀飛輪的工藝價值、觀賞把玩的樂趣，及品牌代表的身份地位遠勝過它的實用性。

陀飛輪(鐘錶調速裝置)