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典藏科技：喇叭鎖的前世今生

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蕭國鴻｜國立科學工藝博物館蒐藏研究組

黃馨慧｜屏東科技大學車輛工程系

顏鴻森｜成功大學機械工程學系講座教授

鎖具的組成

就現代的觀點而言，鎖具是一種以鑰匙、轉盤、按鍵、電路或其他用具來操作的安全裝置，用以防止物品被打開或移走，兼具防護、管理，甚至裝飾功能。

鎖具的基本組成可歸納為固定裝置、障礙物及開啟裝置3個子系統。固定裝置用來連結兩個物件，使它們難以被分離或開啟。以門板為例，它的固定裝置設計在於使兩扇門板固定而無法被開闔。一般機械鎖具使用「閂」做為固定裝置，目的在固結兩物件，達到鎖閉的功效。

障礙物的作用在於辨別和阻礙錯誤的開啟裝置，兼具防止固定裝置被移動的功能。鎖具的障礙物有不少種類，西洋鎖的障礙物大多是凸塊和制栓，古中國鎖具則依類型選用木栓或彈簧片。開啟裝置是指用以克服障礙物來解放或開啟固定裝置的鑰匙、數字或密碼。

一般而言，當鎖具位於閉鎖（開鎖）的狀態時，便可開始開啟動作，這時開啟裝置應接受障礙物的判別，確認開啟裝置是否正確。若是錯誤的開啟裝置，則應重新選擇正確的開啟裝置，才能進入開啟的動作。若通過障礙物的判定，則能釋放固定裝置，使鎖具進入開鎖（閉鎖）的狀態，完成鎖具的作動。

自古以來，鎖具的設計和製作大多由專門的工匠為之，且不公開傳授相關技術，使得一般人較難認識鎖具的工藝，也因此難以追溯鎖具的發展和起源。

鎖具的發展

人類有了私有財產的觀念後，便產生了鎖具。鎖具的生成和材料、工具及文化有密切的關聯，觀察鎖具在歷代的發展和使用，可間接得知當時的工藝技術、社會文化和經濟發展情況。

穴居原始人藉由石塊和重物遮閉洞口，並發展繩結鎖以加深開啟難度，用來防風、防蟲獸、防人盜，進而防護自身安全，可說是最早、最直接的原始安全裝置。隨著材料的演進和用具的發展，安全裝置的種類和功能逐漸增加和提升。當碩重的石頭和繁雜的繩結無法滿足需求後，木材成為方便加工和移動的阻礙物，固定方式則成為木鎖設計的最大任務。在這個時期，野獸已經不是人們主要的防範對象，人類的智慧和貪婪才是彼此的敵人。

為了固定木門，鎖具有了重大的發展，從最初繁複的繩結改為粗大的木鎖。當更為精巧的木鎖問世後，金屬製的鎖具和鑰匙也在材料的發展下催化誕生。由於金屬具有延展性，比木製品更容易加工和保存，它的外形和色澤也較木製品亮眼，因此廣泛應用於各類鎖具。

近代鎖具的設計和製造引進電腦技術，應用電子電路的控制，以電磁鐵或微型電機和鎖體成為機電一體的鎖具，如按鍵式、卡片式、生物特徵式電子鎖等，使得鎖具進入一個全新的領域。

古埃及木鎖

古埃及木栓鎖的「門固」垂直固定在木門上，有一個可讓門閂通過的水平凹槽，以及數個垂直通往該凹槽上方的圓柱形孔洞，鎖栓則裝在孔洞中。門閂的外形配合門固的凹槽設計，可在槽內水平移動，以使門穩固在側柱上，另有一中空槽道方便鑰匙進出和解鎖。

鑰匙呈牙刷狀，一端有數根配合鎖栓位置和形狀的小木栓。當門閂插入門固凹槽至定位時，鎖栓會因本身的重量而下落至所對應的門閂孔洞中，使門閂無法移動，達到閉鎖的功能。開鎖時，把鑰匙經由門閂中的槽道插入至定位後，再往上滑動，並把對應的鎖栓頂離門閂，就可水平滑動門閂開鎖。

由於古埃及木栓鎖的3個子系統都以滑動方式作動，鎖具需要較大空間才能完成開鎖和閉鎖的功能。

古中國木鎖

古中國木鎖可追溯至石器時代的奴隸社會。據傳迄今最早的古中國木鎖出土於約五、六千年前的仰韶文化遺址，但是並無真品留存和正式的文獻記載。

古中國木鎖可分為閂鎖和木栓鎖兩類。閂鎖構造簡單，只能從門內開啟和關閉，組成包括門閂和門板兩部分。開啟時，僅需把門閂水平移動至開啟位置後，以旋轉方式推動門板即可。

在不斷的改進下，發展出以鑰匙自鎖體側面的鎖孔插入，進而完成開啟和關閉的木栓鎖。木栓鎖的門固有一個可讓橫木門閂通過的水平凹槽，以及兩個放置直木鎖栓的垂直凹槽，另外在側面有一中空槽道方便鑰匙進出。

門閂的外形配合水平凹槽的設計，可在其內水平移動。鑰匙也呈牙刷狀，一端有兩根配合直木位置和形狀的小木栓。閉鎖時，鎖栓會因自重而下落，卡住門閂達到閉鎖的功能。開鎖時，把鑰匙經由門固側邊的槽道插入至定位後，以旋轉方式轉動鑰匙，使其上的小木栓把所對應的直木鎖栓旋轉舉起，就可以滑動方式開啟門閂。

由於使用木鎖需要較大空間，且多固定在門上，無法移動到其他裝置，用途因此受到限制。

布拉馬鎖

西元1784年，英國約瑟夫布拉馬（Joseph Bramah）提出刻有不同深度凹槽的圓柱形鑰匙的新型鎖具。鎖體內的幾個槽溝各有可滑動的擋片，各個擋片配合鑰匙的凹槽深度刻有不同位置的缺口，這些具缺口的擋片固定在一個環形盤裡，呈現閉鎖的狀態。開啟時，把鑰匙的凹槽對準擋片插入，雖然擋片缺口位置不同，但藉由鑰匙對應凹槽的擠壓而滑動至同一平面，這時的缺口形成一環形通道並對準環形盤。因缺口對準環形盤，使得鑰匙可以轉動擋片，並以滑動方式打開門閂。

由於布拉馬懸賞重金給可以開啟布拉馬鎖的人，從此之後，鎖匠和發明家紛紛提出新的構想，使得鎖具的設計和發明進入百家爭鳴的時代。

栓銷制栓鎖

美國人萊納斯耶魯（Linus Yale）父子於1848～1861年期間，結合古埃及木栓鎖、古中國木栓鎖和英國布拉馬鎖的設計優點，發展出接近現代普遍使用的栓銷制栓鎖，又稱為「喇叭鎖」、「珠子鎖」或「彈子鎖」。

栓銷制栓鎖的機械構造原理與古埃及木栓鎖和古中國木栓鎖相似，同樣使用鎖栓防止鎖具被打開。不同之處在於採用布拉馬鎖的兩項設計，其一是利用彈簧力使兩件式鎖栓（上鎖栓和下鎖栓）確實落下；其二是鑰匙以旋轉取代滑動的開啟方式，使得所需體積大為縮小。開啟時，鑰匙插入使得上下鎖栓接觸的連線和鎖筒旋轉位置相同，藉由鑰匙旋轉轉動鎖筒開啟鎖具。

由於栓銷制栓鎖構造簡單和造形精巧，利用所研發的模子、刀具和市售的工具機大量製作，精度相同且價格便宜，因此開啟廣大的市場，成為最常見和廣泛應用的鎖具。

激發創意設計的靈感

鎖具的使用已有數千年的歷史，但根據現有的文獻資料和出土實物，無法得知最早的鎖具於何時、何地，由何人所發明。從材料發展的歷史觀點來看，鎖具可概分為繩結鎖、木鎖、金屬鎖、電子鎖等類型。目前所發現最古老的鎖具，是西元兩千多年前的古埃及木栓鎖。

自古以來，鎖具產品不斷地推陳出新，然而有些近代創作的設計理念，早已出現在古代的發明中。古埃及木栓鎖、古中國木栓鎖、英國布拉馬鎖和近代栓銷制栓鎖的構造原理大同小異，就是典型的例子。因此，認識鎖具的發展脈絡、構造和作動方式，不但可了解前人經由嘗試和改進錯誤的過程所累積的知識，也可從中激發出現代創意設計的靈感。

鎖具可以反映經濟和社會文化的發展，展現科技和工藝技術的水平，更是人類生活中不可或缺的必需品。然而，一般社會大眾對於和生活息息相關的鎖具，仍是一知半解。因此，博物館可以發揮特有的功能和角色，經由典藏具有歷史意義和代表性的文物，透過系統化的研究，以生動有趣又兼具知性和感性的展示，讓民眾了解鎖具的發展和相關知識，從而激發創造力和想像力，研究發明出更安全與實用的鎖具和鑰匙。

資料來源

《科學發展》2012年6月，474期，20 ~ 23頁

鎖具(3) 創意(9) 發明家(8) 典藏(4) 科發月刊(5210)

典藏科技：喇叭鎖的前世今生

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