二問打簧表

文 / 馬濤 天王電子（深圳）有限公司

打簧表，能夠通過機械發(fā)聲結(jié)構(gòu)指示時間的表。一般，通過按壓表殼上的按鈕或撥動表殼上的撥桿，使打簧表通過敲擊發(fā)聲來指示“時”、“刻”、“分”等時間信息。

打簧表，也叫問表，“隨時可問時刻，一撥即發(fā)鐘聲若干響，屢問不爽”。

1 打簧表的分類

為了清楚的介紹二問打簧表，首先對打簧表進行簡單的分類。

一般來講，按照打簧敲擊的方式和分辨率等可分為5種類型：

（1）問刻打簧表：報小時和刻（15分鐘）。采用低音報小時，高低組合音報刻。

（2）半刻打簧表：報小時、刻和半刻（7.5分鐘）。采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報半刻。

（3）五分鐘打簧表：一種結(jié)構(gòu)報小時、5分鐘。采用低音報小時，高音報5分鐘。另一種結(jié)構(gòu)報小時、刻和5分鐘。采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報5分鐘。

（4）問分打簧表：一種結(jié)構(gòu)報小時、刻和分。采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報分。另一種為十進制結(jié)構(gòu)，報小時、10分和分。

（5）自鳴表：自動報小時和刻的打簧表。

有些打簧表有更多的音錘，能夠敲擊出更多的音調(diào)，組合成悅耳動聽的樂音報時，這種打簧表稱之為鐘樂打簧表。

此外，還有十分鐘打簧表，其原理與問刻打簧表相同。

在這些問表中，問刻打簧表和問分打簧表比較常見，其他打簧表比較罕見。

按照結(jié)構(gòu)成熟度進行劃分，可分為早期打簧表和現(xiàn)代打簧表。受早期制造工藝和理論水平的制約，早期問刻打簧表采用鏈條進行傳動，后逐步采用齒輪傳動。隨著制造工藝和設(shè)計理論的成熟，逐漸形成了現(xiàn)代打簧表。二者的基本原理是相同的，但是傳動方式、打簧敲擊啟動機構(gòu)、夾板布局、啟動方式等都有大的改變。

按照齒條式打簧結(jié)構(gòu)原理，打簧表可以分為以下幾種形式：

（1）二問打簧表：能夠問取兩種時間信息并敲擊兩種音調(diào)（或音調(diào)組合）的打簧表。包括問刻打簧表、十分鐘打簧表和五分鐘打簧表等。其中，問刻打簧表采用低音報小時，高低組合音報刻；十分鐘打簧表采用低音報小時，高低組合音報十分鐘；五分鐘打簧表采用低音報小時，高音報5分鐘。

（2）簡化的二問打簧表：主要特征是省略了打簧敲擊啟動機構(gòu)，這會導(dǎo)致錯誤的打簧音。所以這是一種低端的打簧表。其另一個特征是一個打簧齒條可同時報時和報刻。簡化的二問打簧表一般指簡化的問刻打簧表。

（3）改進的二問打簧表：通過在普通二問打簧表的基礎(chǔ)上進行小的改動就可以得到半刻打簧表和五分鐘打簧表。其中，半刻打簧表采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報半刻；五分鐘打簧表采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報五分鐘。改進后的半刻打簧表和五分鐘打簧表問取時間的精度成倍提高，但是結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。

（4）Stogden二問打簧表：為半刻打簧表。一種結(jié)構(gòu)與簡化的二問打簧表結(jié)構(gòu)相似，一個疊加的打簧齒條同時報時和報刻，但新的指針機構(gòu)、半刻敲擊等結(jié)構(gòu)完全與其他打簧表不同。另一種結(jié)構(gòu)是Breguet半刻打簧表，最明顯的特征是只有一個音錘。

（5）三問打簧表：包括問分打簧表的兩種結(jié)構(gòu)。

（6）自鳴表：自動報小時和刻的打簧表。

本文所介紹的二問打簧表包括：（常規(guī)）二問打簧表、簡化的二問打簧表、改進的二問打簧表。

2 （常規(guī)）二問打簧表

（常規(guī)）二問打簧表包括問刻打簧表、十分鐘打簧表和五分鐘打簧表等。不同形式的二問打簧表（更確切地說是任何打簧表）的主要結(jié)構(gòu)基本是相同的，只有問取時間和敲擊時間的結(jié)構(gòu)有些許區(qū)別。

2.1 問刻打簧表

圖1為問刻打簧表機心，通過按壓或滑動表殼上的按鈕或撥桿，給打簧原動系的發(fā)條上條。上條結(jié)束的瞬間，問時零件和問刻零件被釋放并讀取打簧表的當(dāng)前時間。之后松開打簧表的按鈕或撥桿后，打簧發(fā)條在調(diào)速系的控制下逐漸釋放力矩，報時報刻結(jié)構(gòu)帶動打簧表的音錘敲擊音簧，進行報時與報刻。人們根據(jù)敲擊聲來確定當(dāng)前的時間。

圖1 滑動式問刻打簧表

問刻打簧表可以報小時和刻（15分鐘）兩種時間信息。

2.2 十分鐘打簧表

圖2為十分鐘打簧表，相較于問刻打簧表，十分鐘凸輪取代刻凸輪，問十分鐘報十分鐘齒條取代問刻報刻齒條，其余結(jié)構(gòu)除部分參數(shù)外均完全相同。

圖2 十分鐘打簧表

十分鐘凸輪臺階數(shù)為6，分別代表0分、10分、20分、30分、40分和50分臺階，問十分鐘報十分鐘齒條尖齒數(shù)為5，滑過相應(yīng)數(shù)量的棘爪，敲擊相應(yīng)數(shù)量的音簧。例如，7點22分進行打簧，我們會聽到7個低音——“當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)”，然后聽到2個高低組合音——“叮當(dāng)、叮當(dāng)”。

2.3 五分鐘打簧表

五分鐘打簧表的分辨率達到5min，例如，7點45分進行打簧，我們會聽到7個低音——“當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)、當(dāng)”，然后聽到9個高音——“叮、叮、叮、叮、叮、叮、叮、叮、?！?。

隨著打簧精度的提高，蝸形凸輪臺階數(shù)和齒條尖齒數(shù)均增加，由于打簧條軸的有效轉(zhuǎn)動角度小于360度，時凸輪的臺階高度又不能太小，所以只能適當(dāng)減小蝸形凸輪臺階之間的高度，同時減小齒條齒尖之間的夾角來進行設(shè)計。減小后的問五分鐘報五分鐘齒條的齒尖夾角角度相對較小，已經(jīng)不足以在如此小的轉(zhuǎn)角內(nèi)識別兩個敲擊音，造成的結(jié)果就是，只能使用一個棘爪用來敲擊高音，如圖3所示。

圖3 五分鐘打簧表

2.4 早期二問打簧表

雖然早在十八世紀(jì)已經(jīng)使用齒輪進行上條，但是那時由于齒輪難于加工，且不能很好的嚙合，所以才普遍采用了當(dāng)時相對較好的鏈條給打簧原動系上條。但是鏈條可靠性差，很容易被拉變形和損壞，注定被歷史淘汰。

隨著制造工藝和設(shè)計理論的成熟，逐漸采用齒輪給打簧原動系上條。

除去基礎(chǔ)機心功能的改進，比如擒縱機構(gòu)的改進、夾板布局的變化等，鏈條式問刻打簧表與早期齒輪式問刻打簧表相比，差別僅僅是齒輪傳動取代鏈條傳動。

早期二問打簧表的敲擊啟動結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代二問打簧表區(qū)別較大。圖4為早期二問打簧表敲擊啟動結(jié)構(gòu)的示意圖。從圖中我們可以看出：

圖4 早期二問打簧表的敲擊啟動結(jié)構(gòu)

（1）上條輪臂7既包含齒輪也包含問時臂，二者一起運動；

（2）星形輪29和時凸輪31通過螺釘1共同連接在敲擊啟動桿40-0上，并可繞該螺釘軸轉(zhuǎn)動，而敲擊啟動桿40-0上又通過另一個螺釘2固定有敲擊啟動簧40-1；

（3）敲擊啟動簧40-1抵壓在穿過敲擊啟動桿40-0的圓孔h、固定在夾板上的敲擊啟動銷8上，使敲擊啟動銷8停留在圓孔h的右側(cè)（在初始狀態(tài)下，敲擊啟動簧40-1和圓孔h的右側(cè)共同擠壓敲擊啟動銷8）；

（4）相比于現(xiàn)代問刻打簧表的問刻報刻齒條，早期二問打簧表的問刻報刻齒條33多出一個臂D，形狀也很有特色，臂D與敲擊啟動桿40-0的臂C相互抵接。

因為敲擊啟動桿40-0會在問時的時候轉(zhuǎn)動一個附加的角度，帶動時凸輪31的轉(zhuǎn)過一定的角度，可能導(dǎo)致問時、報時錯誤。為此，附加轉(zhuǎn)動角度很小。

3 簡化的二問打簧表

由于打簧表結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且價格昂貴，簡化的二問打簧表就應(yīng)運而生了，主要是問刻打簧表，其主要有三個特征：

第一，省略了打簧敲擊啟動結(jié)構(gòu)，這會導(dǎo)致錯誤的打簧敲擊音。

第二，只有一個齒條，兼具報時與報刻的功能，相應(yīng)的，棘爪也只有兩個。

第三，其他打簧表的問刻報刻齒條有兩個功能：計數(shù)和打簧，在簡化的二問打簧表中，問刻報刻齒條被刻計數(shù)件代替，只有計數(shù)功能。

刻計數(shù)件的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：手形和尖齒形。二者的結(jié)構(gòu)原理有些許差異。

3.1 簡化的二問打簧表（手形）

圖5為簡化的二問打簧表（手形）的主要結(jié)構(gòu)，打簧輪11和打簧齒條27共同與打簧條軸榫接，且打簧齒條27置于打簧輪11上部。打簧齒條27有三組尖齒組，分別為C、 C、 C，其中尖齒組C有12個尖齒，用于報時，尖齒組C和 C各有3個尖齒，用于報刻。打簧齒條27上安裝安全簧71、銷1和銷4，而安全簧71的桿簧端抵壓銷1，另一端安裝的銷2抵壓在打簧齒條27的側(cè)壁上，其板部分安裝在銷4上并可以繞銷4轉(zhuǎn)動?？逃嫈?shù)件33為手形，有4個梳狀齒和1個問刻臂B，相當(dāng)于人手的五指結(jié)構(gòu)。4個梳狀齒的部分置于打簧齒條27下部、上條輪臂7的上部，問刻臂B用于問取刻數(shù)，另一端由螺釘1限位?？逃嫈?shù)件33樞接在時凸輪軸（圖中未畫出）上，問刻簧36抵接在其上的銷3上。銷2置于梳狀齒的一個槽中，從而建立刻信息與打簧齒條27的關(guān)系。其余結(jié)構(gòu)參考其他打簧表。

圖5 簡化的二問打簧表（手形）主要結(jié)構(gòu)

3.2 簡化的二問打簧表（尖齒形）

圖6為簡化的二問打簧表（尖齒形）主要結(jié)構(gòu)，刻計數(shù)件33-1為尖齒形。簡化的二問打簧表（尖齒形）的主體結(jié)構(gòu)同簡化的二問打簧表（手形）。打簧輪11和打簧齒條27共同與打簧條軸榫接，且打簧齒條27置于打簧輪11上部。打簧齒條27有三組尖齒組，分別為C、 C、 C，其中尖齒組C有12個尖齒，用于報時，尖齒組C和 C各有3個尖齒，用于報刻。打簧齒條27上安裝有銷1?？逃嫈?shù)件33-1通過螺釘1安裝在問刻桿33-0上，并可繞螺釘1轉(zhuǎn)動特定角度?？逃嫈?shù)件33-1有4個尖齒（或齒槽），某個時刻會有一個尖齒被打簧齒條27上的銷1撥動，從而建立打簧齒條27與刻計數(shù)件33-1的聯(lián)系。問刻桿33-0繞軸O轉(zhuǎn)動，一端為問刻臂B，另一端有1個被銷3限位的限位臂D。問刻桿33-0和刻凸輪38用于問刻，置于星形輪29和時凸輪31的上部?？逃嫈?shù)件33-1被問刻桿33-0上的刻計數(shù)件定位簧71撥動?？逃嫈?shù)件定位簧71通過螺釘2和銷4安裝在問刻桿33-0上，彈簧端抵壓在刻計數(shù)件33-1的凸起位置，起到復(fù)位刻計數(shù)件33-1的作用。問刻桿33-0的問刻功能是通過問刻簧36實現(xiàn)的。問刻簧36安裝在機心夾板上，彈簧端抵壓在刻計數(shù)件定位簧71的固定座上，從而帶動問刻桿33-0逆時針轉(zhuǎn)動并進行問刻。其余結(jié)構(gòu)同其他打簧表。

圖6 簡化的二問打簧表（尖齒形）主要結(jié)構(gòu)

4 改進的二問打簧表

在二問打簧表一節(jié)中，問刻打簧表的原理很容易的應(yīng)用于十分鐘打簧表和五分鐘打簧表之中。同時，也可以很容易的應(yīng)用到半刻打簧表中。

相較于問刻打簧表，把刻凸輪設(shè)計成有8個臺階的半刻蝸形凸輪，把問刻齒條設(shè)計為有7個尖齒（可以是一組尖齒，也可以是兩組尖齒）的問半刻報半刻齒條，其余結(jié)構(gòu)完全相同，就可以得到半刻打簧表。報時之后，就會聽到0 ～ 7個半刻敲擊聲。

對于替換蝸形凸輪和齒條的設(shè)計（半刻打簧表和五分鐘打簧表），因為齒條尖齒數(shù)量多、角度小，所以很難區(qū)分各時和各刻。

因此，需要改變設(shè)計方式，減少蝸形凸輪臺階和齒條尖齒數(shù)量。

通過在常規(guī)二問打簧表的基礎(chǔ)上進行小的改動就可以得到改進的半刻打簧表和改進的五分鐘打簧表。其中，半刻打簧表采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報半刻；五分鐘打簧表采用低音報小時，高低組合音報刻，高音報五分鐘。改進后的半刻打簧表和五分鐘打簧表問取時間的精度成倍提高，但是結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜，市面上很少見到。

4.1 改進的半刻打簧表

圖7為改進后的半刻打簧表，可以認為是在問刻打簧表的基礎(chǔ)上增加零件得到的，而其他結(jié)構(gòu)均未作改動。半刻凸輪64置于刻凸輪38的上部，均與分齒軸固連，如圖8所示。半刻凸輪64有5個臺階，分別與3刻、2刻、1刻、0刻和“-1刻”相同。其中，對應(yīng)3刻和“-1刻”高度的臺階寬度為45度，對應(yīng)2刻、1刻和0刻高度的臺階寬度為90度。它有4個臺階前緣，分別與刻凸輪38上的7.5、22.5、37.5和52.5分鐘對齊。在刻凸輪38的每個臺階上，前半刻，半刻凸輪64的臺階比所在的刻凸輪38的臺階高，后半刻二者一樣高。

圖7 改進后的半刻打簧表

圖8 半刻凸輪

半刻齒條61安裝在問刻報刻齒條33的上部，如圖9所示，圍繞共同的回轉(zhuǎn)軸獨立轉(zhuǎn)動。半刻齒條61只有一個尖齒C，且只作用于高音錘。半刻齒條61與半刻凸輪64臺階接觸，問取半刻的信息。在問刻報刻齒條33上通過螺釘1安裝有半刻簧62，它的前端有兩個檔位，檔位與半刻齒條61上的定檔銷63進行配合，并能進行定位。根據(jù)問刻報刻齒條33和半刻齒條61之間的相對位移，定檔銷63停留在半刻簧62的不同檔位中，半刻齒條61的尖齒C要么與問刻報刻齒條33尖齒組C的最后一個尖齒1重合，要么停留在尖齒1的后部。當(dāng)半刻齒條61的尖齒C停留在尖齒1的后部，獨立成一個單獨的齒，就會產(chǎn)生額外的敲擊；當(dāng)尖齒C與尖齒1重合在一起，獨立的高音就不會進行敲擊。

圖9 半刻齒條

4.2 改進的五分鐘打簧表

根據(jù)改進的半刻打簧表的原理，我們很容易得到改進的五分鐘打簧表的結(jié)構(gòu)，如圖10所示。

圖10 改進的五分鐘打簧表

圖10在改進后的半刻打簧表的基礎(chǔ)上增加了零件或結(jié)構(gòu)，而其他結(jié)構(gòu)均未作改動。半刻凸輪被五分鐘凸輪替代，如圖11所示。它有12個臺階，每3個臺階一組，將每刻臺階分成3份。每組3個臺階的高度分別與該組臺階所對應(yīng)的刻臺階、下一刻臺階和再下一刻臺階的高度相同，分別編號0、1、2，亦即代表刻每刻的第0、1、2個五分鐘。

圖11 五分鐘蝸形凸輪

此時，五分鐘齒條61有一組尖齒C，共計兩個尖齒，且只作用于高音錘，如圖12所示。問刻報刻齒條33和五分鐘齒條61之間的相對運動角度增大，所以孔1和槽孔2也相應(yīng)的增大。五分鐘簧也比半刻簧增加了一個檔位。

圖12 兩個齒條的初始位置

當(dāng)五分鐘齒條61和問刻報刻齒條33與不同的蝸輪臺階接觸時，它們之間產(chǎn)生特定角度的相對轉(zhuǎn)動，定檔銷63停留在不同的檔位中，使C尖齒組有不同數(shù)量的尖齒獨立于問刻報刻齒條33的C尖齒組之后，從而產(chǎn)生不同數(shù)量的五分鐘的敲擊。

當(dāng)然，改進的五分鐘打簧表還存在其它形式。不過它們的原理基本是一致的，不再贅述。