文 / 馬濤 天王電子（深圳）有限公司

打簧表，能夠通過機(jī)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(jìn)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(bào)小時和刻（15分鐘）。采用低音報(bào)小時，高低組合音報(bào)刻。

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

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

（4）問分打簧表：一種結(jié)構(gòu)報(bào)小時、刻和分。采用低音報(bào)小時，高低組合音報(bào)刻，高音報(bào)分。另一種為十進(jìn)制結(jié)構(gòu)，報(bào)小時、10分和分。

（5）自鳴表：自動報(bào)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(bào)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(jìn)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(jìn)行傳動，后逐步采用齒輪傳動。隨著制造工藝和設(shè)計(jì)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(jī)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(bào)小時，高低組合音報(bào)刻；十分鐘打簧表采用低音報(bào)小時，高低組合音報(bào)十分鐘；五分鐘打簧表采用低音報(bào)小時，高音報(bào)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(jī)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(bào)時和報(bào)刻。簡化的二問打簧表一般指簡化的問刻打簧表。

（3）改進(jìn)的二問打簧表：通過在普通二問打簧表的基礎(chǔ)上進(jìn)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(bào)小時，高低組合音報(bào)刻，高音報(bào)半刻；五分鐘打簧表采用低音報(bào)小時，高低組合音報(bào)刻，高音報(bào)五分鐘。改進(jìn)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(bào)時和報(bào)刻，但新的指針機(jī)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(bào)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(jìn)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(jī)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(bào)時報(bào)刻結(jié)構(gòu)帶動打簧表的音錘敲擊音簧，進(jìn)行報(bào)時與報(bào)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(bào)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(bào)十分鐘齒條取代問刻報(bào)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(bào)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(diǎn)22分進(jìn)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(dá)到5min，例如，7點(diǎn)45分進(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)。減小后的問五分鐘報(bào)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(jìn)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(jì)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(jī)心功能的改進(jìn)，比如擒縱機(jī)構(gòu)的改進(jìn)、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(yùn)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(bào)刻齒條，早期二問打簧表的問刻報(bào)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?yàn)榍脫魡訔U40-0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(bào)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(yùn)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(bào)時與報(bào)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(bào)刻齒條有兩個功能：計(jì)數(shù)和打簧，在簡化的二問打簧表中，問刻報(bào)刻齒條被刻計(jì)數(shù)件代替，只有計(jì)數(shù)功能。

刻計(jì)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(bào)時，尖齒組C和 C各有3個尖齒，用于報(bào)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?jì)數(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?jì)數(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(jì)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(bào)時，尖齒組C和 C各有3個尖齒，用于報(bào)刻。打簧齒條27上安裝有銷1?？逃?jì)數(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。刻計(jì)數(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(jì)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。刻計(jì)數(shù)件33-1被問刻桿33-0上的刻計(jì)數(shù)件定位簧71撥動。刻計(jì)數(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(jì)數(shù)件33-1的凸起位置，起到復(fù)位刻計(jì)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(shí)現(xiàn)的。問刻簧36安裝在機(jī)心夾板上，彈簧端抵壓在刻計(jì)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(jìn)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(jìn)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(jì)成有8個臺階的半刻蝸形凸輪，把問刻齒條設(shè)計(jì)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(bào)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(bào)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(jì)（半刻打簧表和五分鐘打簧表），因?yàn)辇X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(jì)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(jìn)行小的改動就可以得到改進(jìn)的半刻打簧表和改進(jìn)的五分鐘打簧表。其中，半刻打簧表采用低音報(bào)小時，高低組合音報(bào)刻，高音報(bào)半刻；五分鐘打簧表采用低音報(bào)小時，高低組合音報(bào)刻，高音報(bào)五分鐘。改進(jìn)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(jìn)的半刻打簧表

圖7為改進(jìn)后的半刻打簧表，可以認(rèn)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(jìn)后的半刻打簧表

圖8 半刻凸輪

半刻齒條61安裝在問刻報(bào)刻齒條33的上部，如圖9所示，圍繞共同的回轉(zhuǎn)軸獨(dú)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(bào)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(jìn)行配合，并能進(jìn)行定位。根據(jù)問刻報(bào)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(bào)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(dú)立成一個單獨(dú)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(dú)立的高音就不會進(jìn)行敲擊。

圖9 半刻齒條

4.2 改進(jìn)的五分鐘打簧表

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

圖10 改進(jìn)的五分鐘打簧表

圖10在改進(jìn)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(jì)兩個尖齒，且只作用于高音錘，如圖12所示。問刻報(bào)刻齒條33和五分鐘齒條61之間的相對運(yùn)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(bào)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(dú)立于問刻報(bào)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(jìn)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。