テンプ（英:balance wheel,balance）とは螺旋状のねじりゼンマイによって中心位置に戻されながら、回転する錘付き歯車である。これが脱進機を動かすことによって時計は正確な時間を刻むことが出来る。テンプは共振によって特定の振動数で運動する調和振動子になっている。

現代に至るまで機械式時計の中枢部として一般的に使用されている部品で近代になってクオーツ時計が登場するまで全ての携帯できる時計に必須の部品であった。
概要

1980年代まで、テンプはクロノメーター、銀行の金庫の時間ロック、軍需品の時限装置、目覚まし時計、キッチンタイマー、ストップウォッチなど広く使用されていた技術だったが、クォーツ技術がこれらの用途を引き継ぎ、現在残っている主な用途は高給機械式時計である。

21世紀の時計のテンプは通常、ベリリウム、銅、鉄の低熱膨張合金であるグリュシデュール製で、スプリングはニヴァロックスなどの低熱弾性係数合金である。[1] 2つの合金がマッチングされているため、残留温度応答が相殺され、温度誤差がさらに小さくなる。空気抵抗を減らすためにホイールは滑らかで、ピボットは精密なジュエルベアリングで支えられている。旧式のバランス・ホイールは、リムの周囲に錘のネジを使用してポイズ（バランス）を調整していたが、現代のホイールは、工場でコンピューター・ポイズド加工が施され、レーザーでリムに正確なピットを焼き付けてバランスをとっている。[2] テンプは1回のスイングで約1.5回転する。ひげゼンマイが通る細いスリットが先端にあるレバーである。このレバーによって、スリットの後ろにあるゼンマイの部分が固定される。レバーを動かすと、スリットがヒゲゼンマイを上下にスライドさせ、有効長が変わる事でテンプの共振振動数が変わる。調速機はゼンマイの働きを妨げるため、クロノメーターや一部の精密時計には、ジャイロマックスのような調速機のない「フリースプラング」テンプが採用されている。[1] そのレートはテンプのリムにあるウェイトネジで調整される。

テンプの振動数は、伝統的に1時間あたりのビートを意味するBPH(Beats Per Hour)で測定されるが、ビート/秒やHzも使用される。1拍の長さは、テンプを1回転させ、テンプの向きを反転させる間である。精密な腕時計のテンプは動き回る影響を受けにくくするために速いビートで設計されている。[3] 目覚まし時計やキッチンタイマーは毎秒4拍（14,400BPH）であることが多い。1970年代以前に製造された時計は通常、毎秒5拍（18,000 BPH）が一般的だが、現代の時計は毎秒6拍（21,600 BPH）、毎秒8拍（28,800 BPH）、毎秒10拍（36,000 BPH）である。オーデマ・ピゲは現在、毎秒12拍（43,200 BPH）という非常に高いテンプ振動数の時計を製造している。[4] 第二次世界大戦中、エルジンは毎秒40ビート（144,000 BPH）で作動する非常に精密なストップウォッチを製造して「ジッターバグ」というニックネームを得た。[5]

腕時計に使われるテンプの精度は、1日の誤差数秒程度である。最も精度の高いテンプ式機械時計は、マリンクロノメーターと呼ばれるもので、天測航行用の船舶に搭載され、経度を決定するための正確な時刻情報源として使用されていた。第二次世界大戦までには、1日0.1秒の精度を達成していた。[6]
振動の周期

テンプの振動周期 T（秒）は、1 サイクル（2拍動）に必要な時間で、ホイールの慣性モーメント I（キログラム・ メートル2 ）とヒゲゼンマイの硬さ（ばね定数）κ（ニュートン・メートル／ラジアン）によって決まる。 T = 2 π I κ {\displaystyle T=2\pi {\sqrt {\frac {I}{\kappa }}}\,}
歴史おそらく現存する最も古いテンプの絵はジョバンニ・デ・ドンディの天文時計（1364年、イタリア、パドヴァ製）。ヒゲゼンマイ（王冠の形、上部）は2秒のビートを持っていた。1364年に出版された彼の1364年の論文Il Tractatus Astariiからのイラスト

テンプは14世紀のヨーロッパで最初の機械式時計とともに登場したが、いつ、どこで最初に使われたのかは正確にはわかっていない。これは、フォリオと呼ばれる初期の慣性計時装置を改良したもので、中央で回転するまっすぐな棒の両端に錘がついており、前後に振動する。フォリオの錘は、時計の速度を調整するために、棒をスライドさせることができた。北欧の最初の時計はフォリオを使用し、南欧の時計はテンプを使用した。[7] 最初はブラケット・クロックやランタン・クロックとして、そして1500年以降は最初の大型時計として、時計が小型化されるにつれて、フォリオットの代わりにテンプが使われるようになった。[8] テンプの重量の多くが軸から離れたリムにかかるため、テンプは同じ大きさのフォリオよりも大きな慣性モーメントを持ち、より正確に時間を刻むことができた。また、空気抵抗が少なく、温度変化による熱膨張の誤差を部分的に補正する形状でもあった。[9]
ヒゲゼンマイの追加18世紀のフランス製時計に使われていた初期のヒゲゼンマイ付きテンプ

初期のテンプはもう一つの重要な要素であるヒゲゼンマイを欠いていたため、精度が低かった。初期のヒゲゼンマイは、ガンギ車の歯と接触していたアオリ旗が歯の先端をすり抜け（「エスケープ」）、脱進機の作用が逆転して歯車が反対方向に押し戻されるまで、脱進機によって一方向に押されていました。このような「慣性」車では、加速度は駆動力に比例する。ヒゲゼンマイのない時計では、駆動力は歯車を加速させる力と、減速させ逆転させる力の両方を提供する。駆動力が増加すれば、加速と減速の両方が増加し、その結果、歯車はより速く前後に押されることになる。このため、計時は脱進機によって加えられる力に強く依存することになる。時計では、主ゼンマイから与えられる駆動力は、時計の歯車列を通して脱進機に加えられ、主ゼンマイが巻き戻されるにつれて、時計が動いている間に減少していった。駆動力を均等化する何らかの手段がなければ、ゼンマイが巻き上げられる間の走行時間中にゼンマイの巻上げ力が低下し、時計の速度が低下してしまう。そのため、ヒゲゼンマイ以前の時計には、脱進機に到達するゼンマイの力を均等化するためのヒューズ（場合によってはスタックヒューズ）が必要とされ、最小限の精度しか達成できなかったのです。[10] このような装置があっても、ヒゲゼンマイ以前の時計は非常に不正確だった。

ヒゲゼンマイのアイデアは、車輪の回転を制限するために追加された弾力性のある豚毛の縁石が、その精度を向上させるという観察から着想を得た。[11][12] ロバート・フックが1658年に初めてテンプに金属バネを応用し、ジャン・ド・オートフィーユとクリスティアン・ホイヘンスが1674年に現在の渦巻き型に改良した。[9] [13] ゼンマイを追加することで、ヒゲゼンマイは現代の時計の基本である調和振動子となった。つまり、歯車は自然な共振周波数または「ビート」で振動し、摩擦や駆動力の変化による振動速度の変化に抵抗する。