揭開腕上極品的運行原理

地心引力導致誤差

在制表工藝中一直都存在這樣一個問題，就是地心引力對擺輪游絲的影響會隨著表所放置的位置不同而有差異。也就是說，原本的擒縱機構是固定的，當表擱置位置變化的時候，擒縱機構不變，造成了擒縱各部分零件受力不同而產生了誤差。這一誤差出現之后，很難校正過來。

寶璣的陀飛輪原理就是當鐘表在垂直位置時能夠補償地心引力的作用。將擒縱機構放在一個框架之內，使框架圍繞軸心也就是擺輪的軸心做360°不停地旋轉。這樣一來，當擒縱機構360°不停地旋轉起來的時候，會將零件的方位誤差綜合起來，互相抵消，從而將誤差減到最低。目前陀飛輪一般是1分鐘轉360°，也是最理想的旋轉速度。

陀飛輪構造

陀飛輪的創意在于，將擒縱機構放在一個框架（Carriage）之內，也就是把擒縱輪、杠桿（1ever，即馬仔）和擺輪及游絲全部放置在一個載臺（carriage）上，在第三輪（therhird wheel）的驅動下，載臺的小齒瓣受力使載臺旋轉。此時，置于擺輪（balance）上方的第四輪被固定（the fixed fourth wheel）且與載臺軸桿（carriageshaft）同心。從而，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，擒縱輪的小齒瓣就會繞著被固定的第四輪轉動。如此一來，小齒瓣的旋轉就以正常的方式操縱了擒縱輪和擺輪。整個上述構造就稱為陀飛輪框架（cage），這些零件一起做恒定旋轉（rotateconstant, V），以穩定的速率（1分鐘、4分鐘甚至6分鐘）轉完一整圈。

陀飛輪運行

無論表處在哪一個垂直的位置，這一陀飛輪調速器都會以完全相同的時間轉動一圈，這樣，因為地心引力的位置不同，某一個位置所產生的誤差就會被另外一個位置所產生的相等大小的誤差所抵消。也就是說，事實上，陀飛輪并不能在某種程度上消除位置誤差，但能將誤差平均化，這樣便可以使鐘表走動時十分準確。盡管處于垂直的位置，陀飛輪的載臺周期是恒定的。

寶璣最初的構想就是制造1分鐘旋轉一圈的陀飛輪，這個點子的巧妙之處就是合理利用面盤上的小秒針顯示盤。他直接把指示秒針的零件搭載在陀飛輪載臺的樞軸上，這個軸桿是1分鐘轉一圈的。所以前述的被固定的第四輪就是這個小秒針輪。

雖然這種構想很有創意，但實際操作起來煞費腦筋，最重要的一點就是框架、擺輪及擒縱組合在一起后的重量必須要非常輕，不能超過0.25克。過重，則來自擺輪振蕩的壓力將會造成搭載陀飛輪軸桿的樞軸（pivot）磨損。此外，這一設計必須非常堅固，并且一定要能夠產生時間的誤差，而不是使誤差消失，如此才能使誤差最終被平均化。這對于陀飛輪制表師來說絕對是一個不小的挑戰。

寶璣在1795年便已提出制作一分鐘陀飛輪的構想，直到6年后才制造出來，并于1801年4月14日給當時的內政部部長寫了一封信，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。21世紀的陀飛輪腕表幾乎都是一分鐘陀飛輪，而在寶璣的時代，能制作陀飛輪的人為數不多。