工字轮系最早的基本观念是来自Thomas Tompion。他早在西元1695年已有此观念，但是他的发明并未达到实用阶段。擒纵轮齿是在轮面上，而摆轮轴的作用部份呈切断圆柱状，看起来像是小型"金属槽"。此"金属凹槽"有个生动的名称--大型擒纵轮，在其排列上摆轮的摆动并未比惯常的纺锤表更好。Thomas Tompion的学生George Graham于西元1720年改进此大型擒纵轮系，因些能够契合整个钟表工业的用途。他将擒纵轮的三角形齿轮放在轮面上的短颈上，并在圆筒上增加一个马口，如此虽会使圆柱变弱，但却可增加摆轮的摆动。
      原则上，工字轮系只是一种静止式齿轮，并经由Graham更改为Graham擒纵轮系，因而以他的名字命名。首先是三角齿笔直的外齿缘(施压表面)，约在西元1776年A.Clumming建议将它改为曲线形，藉以使压力能更持久且更平均。Jodin已在他之前作过类似建议，但是对于个别角度关系却大有争议，直到18世纪末期，才获得比较平等条件的赞同。即使工字轮系未被承认为是纺锤擒纵轮系的杰出改良，但仍获得有才华表匠的青睐，他能够打造出工字轮系。
      本来，最早的工字轮系是用铜制成而且相当厚且大。圆柱本身由铜管组成，两端用塞子密封含有轴承，上端部份是大而轻的转轮，在其下方是两个马口。Urban Juergensen可能是第一位承认钢制工字轮的优点--不会像铜制工字轮一样生锈，但是圆柱仍有一项问题，那就是残油的增加。Breguet利用红宝与蓝宝圆柱作了数次实验，都呈现不错的品质，它们的形状虽然有些不平凡，他将圆柱Z作用部份放在摆轴L下方并只用一薄杆S连接安装摆轮的圆柱上部，如此摆根的摆动距离能够增加一些。Perrelet和Redier则采用另一途径，他们也制作了石圆柱，但是却用红宝或蓝宝取代一般钢圆柱的作用部份。这种构造非常复杂的圆柱分成几个部份制成，必须牵涉到宝石切割匠的工作，而且昂贵的制造价只允许限量制作。