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擒縱器

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擺鐘內普遍使用的錨式擒縱（英語：Anchor escapement）
現代機械腕錶內使用的槓桿式擒縱（英語：Lever escapement）

擒縱器是使用於鐘錶機械的零件。

歷史

擒縱機構最早由希臘的拜占廷人斐羅所發明，當時用於機械式盥洗台的一部分[1]。

用於鐘錶機械的擒縱機制最早是由唐代（618年-907年）比丘僧暨朝廷天文學家、數學家、工程師──一行禪師（683年-727年）開發，以供其一如張衡（78年-139年）所發明的水力推動渾象儀運轉，並且這種機構也可於後來張思訓（活躍於10世紀晚期）與蘇頌（1020年-1101年）所作渾儀/儀象台上找到。[2][3][4][5]

一行禪師的擒縱機構讓每隔一刻擊鼓，每隔一時辰撞鐘，其本身就是撞鐘的一種。[6][7]不像現代擒縱機構採用懸吊震盪擺臂以停留/釋放這機構里小型旋轉齒輪上的鈎子，中國古代早期的擒縱機構利用重力與水力來達成目的。[8]

在蘇頌的儀象台中，初始時樞輪（它在機構的里扮演的角色一如齒輪）被左、右天鎖抵住輪輻，整個樞輪無法轉動[9]；由平水壺經導管流出的水注入樞輪上的受水壺中；[10]受水壺中無水時，受水壺被托在壺底的格叉架住，所以能接受注水；當注入壺中的水到一定重量，格叉就托不住受水壺，開始下降；[10]格叉下降，受水壺也隨之下降，裝在壺側的鐵撥牙就向下擊開關舌；關舌拉動聯在其上的天條，天條再拉下天衡（槓桿）的天權端；天衡天關端隨之抬起，帶動天關，打開左天鎖；左天鎖打開，則樞輪被允許在受水壺中水的重力作用下轉過一輻；接着，因壺側的鐵撥牙已滑過關舌，天條鬆弛，天衡在左天鎖、天關及天衡左側杆的重力作用下，左端下落，抵住樞輪上的下一個輻板，使樞輪不能繼續轉動[11]；同時，天衡右端抬起，並經天條拉起關舌，等候下一次撥擊。右天鎖的作用是防止樞輪因突然被左天鎖抵住而產生的反彈。受水壺在撥過關舌後，其中的水便落入下方的退水壺中。[12][10]

應當指出的是，古人發明之流體驅動、間些性工作擒縱機制與後來西方中世紀晚期機械鐘里的真正擒縱機構「僅在名稱上達到共識」；而該中世紀擒縱機構利用砝碼取代水力以產生源源不斷但平穩的節拍。[13][14][15]

參考註釋

  1. ^ Lewis (2000b), 343–369 (356f.)
  2. ^ Needham (1986), Volume 4, Part 2, 89, 445–456, 473–475.
  3. ^ Fry (2001), 10.
  4. ^ Bodde (1991), 140.
  5. ^ Day & McNeil (1996), 781, 786–787.
  6. ^ 見《唐會要》卷四十二渾儀圖，原文：「九年。太史頻奏日蝕。不效。詔改新曆。沙門一行奏曰今欲創歷立元。……又詔一行與梁令瓚。及諸術士。更造渾天儀。鑄銅為之。若圓天之象。上具列宿赤道。及周天度數。注水激輪。令其自轉。一日一夜。天轉一周。又別置二輪。絡在天外。綴以日月。令得運行。每天西轉一匝。日東行一度。月行十三度十九分度之七。凡二十九轉有餘。而日月會。三百六十五轉。而日行匝。仍置木櫃。以為地平。令儀半在地上。半在地下。晦明朔望。遲速有準。又立二木人。於平地之上。前置鐘鼓。以候辰刻。每一刻。作自然擊鼓。每一辰。則自然撞鐘。……」
  7. ^ Needham (1986), Volume 4, Part 2, 473–474.
  8. ^ Needham (1986), Volume 4, Part 2, 460–462.
  9. ^ 見《新儀象法要》「天衡」節，原文：「左右天鎖各一，……東西相對，以拒樞輪之輻。」「運動儀象制度」節，原文：「左右天鎖二，分置東、西天柱間樑上，所以持正樞輪也。」又「儀象運水法」節在敘述了受水壺水實--天衡起（參見下下條注文）後記載：「天衡起，發動天衡關（即天關）；左天鎖開，即放樞輪一輻過」；「樞輪一輻過，則左天鎖及天關關；……」因而，受水壺開始受水至帶動天衡之前，左天鎖處於關閉狀態，即抵住樞輪輪輻，所謂「持正樞輪」，以待受水壺水實。
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Needham (1986), Volume 4, Part 2, 460.
  11. ^ 見《新儀象法要》卷下「儀象運水法」節，原文：「……天池水南出渴烏，注入平水壺：由渴烏西注，入樞輪受水壺。受水壺之東與鐵樞衡格叉相對，格叉以距受水壺。壺虛，即為格叉所格，所以能受水；水實，即格叉不能勝壺，故格叉落；格叉落，即壺側鐵撥擊開天衡關舌，掣動天條；天條動，則天衡起發動天衡關；左天鎖開，即放樞輪一輻過」；「樞輪一輻過，則左天鎖及天關關，……關、鎖再拒次輻（「輻」原誤作「壺」）」。
  12. ^ 見《新儀象法要》卷下「儀象運水法」節，原文：「關、鎖再拒次輻，（則）激輪右回，故以右天鎖拒之，使不能西也。每受水一壺過，水落入退水壺，……」
  13. ^ 胡維佳. 《新仪象法要》中的“擒纵机构”和星图制法辨正. 北京: 中國科學院自然科學史研究所. （原始內容存檔於2007-06-27）. 
  14. ^ David Landes: 「Revolution in Time: Clocks and the Making of the Modern World」, rev. and enlarged edition, Harvard University Press, Cambridge 2000, ISBN 0674002822, p.18f.
  15. ^ Ricardo Duchesne: 「Asia First?」, The Journal of the Historical Society, Vol. 6, No. 1 (March 2006), pp. 69-91 (77f.)
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