[修表在線表文化]在之前的文章中，我們已經對于跳秒的概念做了多方面詳盡的描述，本次，我們所要呈現的，是跳秒最為神秘，也是最為重要的部分——跳秒的內在源動力。我們試圖通過盡可能細致的內容，來揭示機械機芯是如何通過結構間的相互配合實現跳秒的。
盡管跳秒的外在表現形式是如此的相同，均體現為一秒一跳，但是在實現方式上，不同的品牌和腕表卻是天差地別。在這里，我們將不同的機制按照特定的規(guī)律進行歸類，并在每個類別中為大家詳細解讀，便于大家快速理解跳秒這個復雜的結構。（注：類別名稱和部分結構名稱，為避免晦澀難懂，均作了簡易化的命名）
相信很多表友都聽說過“恒定動力”這個詞，往往帶有“恒定動力”結構的，就代表了高級復雜?！昂愣▌恿Α钡膶崿F也有多種方式，而最為常見的，就是“游絲牽掣”，也就是說把能量儲存在一根額外的游絲中，等達到設定的量時，再釋放，這就容易實現每次擒縱系統(tǒng)接收或者釋放的能量是恒定的。恒定動力跳秒，其實就是在擒縱系統(tǒng)分配完能量之后，單獨用一根游絲將這些能量儲存起來，然后一起釋放給輪系，這樣就實現了跳秒。簡單來說，所有跳秒腕表，如果跳秒機制中存在游絲，那么都可以認為是恒定動力原理。
Chezard應該是最早將跳秒機制在腕表機芯中實現的機芯廠，可惜的是該廠于上世紀60年代就已經關閉，但它最重要的兩代跳秒機芯（115/116/117、7400/7402），卻深深影響著這項功能在之后一段時間的發(fā)展。Chezard 115和Chezard 116為同機制跳秒機芯，曾被大量的品牌所使用，包括Doxa、Werba、Moser、Candino等。
在Chezard 116的跳秒機制中，最為核心的就是圖中標示的1/2/3/4這四個結構。這里面有幾個特殊的結構，一個是擒縱輪行星輪1，這個行星輪是固定在底部的擒縱輪上的，另一個是槳形輪2，它有六片“槳”，每一片“槳”下方都有一根銷釘。此外，恒定動力游絲4內側末梢連接著中心軸，這根中心軸就是底部秒輪的軸，也就是說恒定動力游絲4的一端連接著秒輪，另一端使用和發(fā)條連接發(fā)條盒壁一樣的方式連接著獨立秒輪3。槳形輪2的底部中心軸齒嚙合著獨立秒輪3。
在機芯正常運轉過程中，發(fā)條能量通過輪系直接輸出給獨立秒輪3下方的秒輪，該秒輪和擒縱輪直接相連，給擒縱擺輪游絲系統(tǒng)提供能量。當秒輪逆時針轉動時，配合游絲擺輪系統(tǒng)的能量分割，驅使擒縱輪順時針轉動，因而擒縱輪上方的行星輪便會順時針勻速轉動，此時依靠銷釘，行星輪的齒就會卡住一格槳形輪的槳片使其緩慢移動。而由于槳形輪并不能快速轉動，因而獨立秒輪3也就相對固定了，但秒輪卻一直在轉動，所以恒定動力游絲4便會不斷積蓄能量。
當行星輪1走過一定角度之后，銷釘就會脫離行星輪的控制，此時槳形輪、獨立秒輪都得到瞬間的自由，恒定動力游絲4迅速釋放能量，使得獨立秒輪3快速轉動，槳形輪同時迅速轉動，當轉過一格的空隙后，下一片“槳”的銷釘就會再次被行星輪卡住，這樣就實現了一格的瞬跳。之后獨立秒輪3便會將這一格弧度的能量通過過輪傳遞給秒針輪5，實現指針跳動一格。所以這里的關鍵，只需要控制槳形輪轉動一格是1秒，也就是說擒縱輪上的行星輪轉過一格是1秒，那么通過擒縱輪的半徑及齒數和行星輪的半徑及齒數比例控制得當，即可。
地球物理天文臺系列腕表，是積家今年的重點產品，之前就已經有，但今年增加了“真秒”和世界時功能，頗受關注。為此，積家特別研發(fā)了770跳秒機芯，這款機芯目前為止并沒有詳細的機制解說，唯一能看到的，就是它的專利擺輪和略帶神秘的獨立跳秒結構。
但是根據現有的機制圖，它的兩個核心結構1和2與Chezard 115的機制十分相似，但卻不盡相同。770機芯結構2的位置更靠近表盤中心，它是獨立于秒輪的跳秒結構。同時使用了一根桿簧代替了槳形輪，從而達到跳秒的目的。這套機制的秒輪很特別，它中心軸的上下兩側都有齒輪，連接著兩套走時輪系，一組用以正常走時，一組用來跳秒，發(fā)條同時給兩組輪系提供能量。
這是恒定動力跳秒機構目前最為有趣的一種，已經相當復雜，不過比起萬國的恒定動力陀飛輪跳秒機制還是要遜色一些。這個恒定動力跳秒系統(tǒng)，靈感源自于F.P.Journe著名的Souverain陀飛輪，Souverain陀飛輪本身便是恒定動力系統(tǒng)，而獨立制表師Andreas Strehler從中汲取了諸多元素，創(chuàng)造了一個類似于陀飛輪的恒定動力跳秒機制。那么，這個機制是如何實現跳秒的呢？
這個結構外觀上看還是很容易和陀飛輪混淆的，因為Andreas Strehler為了好看，很“無恥”的取消了秒針，還把里頭指示秒的結構做成了星輪，再加上寶石銷，很容易以為這個是擒縱輪，再加上里頭還有一圈帶末端曲線的游絲。
這是它整體的跳秒結構，從剛開始的表款布局可以看到，這個結構就是擺輪游絲系統(tǒng)的“隔壁老王”，中間直接就是擒縱輪。先介紹下名稱：1指的是游絲，下端和秒輪4直接相連，上端和指示器2相連，指示器2中藍色部分為框架，和游絲樁通過兩個螺絲固定；3是固定的寶石銷桿，一端連著一顆紅寶石，一端固定在秒輪4的軸上。
首先，當秒輪4接收到發(fā)條傳遞過來的能量并順時針轉動時，與之同步的游絲1開始積蓄能量，寶石銷桿3此時跟隨著秒輪4一同轉動，由于寶石銷桿3的末端紅寶石銷尚未脫離行星輪，因此指示器2并未能轉動。
其次，隨著秒輪4的轉動，寶石銷桿3也在轉動，游絲1在不斷積蓄能量，直到3末端的紅寶石銷脫離行星輪時，此時指示器2獲得了自由，由于游絲1的下端相對固定，游絲的能量只能通過上端連接的自由指示器2來釋放，此時指示器2瞬時轉動。行星輪沿著秒盤框架上的齒輪快速轉動，行星輪的下一個齒轉動一格，剛好又被紅寶石銷卡住。
這樣就完成了一個周期，之后周而復始。由于其間游絲積蓄的能量較大，因而當指示器2跳動以及行星輪轉動時，很難看清它的細微動作。
在這個系統(tǒng)中，發(fā)條傳遞給秒輪的能量，一部分傳遞給了擒縱輪以補償擺輪擺動過程中能量的損失，一部分被儲存在了跳秒游絲中，以備指示器“跳動”使用，因而實際上兩者共用的是一組能量。由于能量消耗巨大，因此機芯配備了兩個發(fā)條盒。這種結構劣勢其實比較明顯，因為能量共用，容易導致控制精準走時的擒縱系統(tǒng)能量不均，跳秒結構容易影響到擺輪游絲系統(tǒng)的精度，而且過程中損失的能量也較多。
和之前介紹的這種模式不同，擒縱制動跳秒結構，是通過機芯內部擒縱制動的方法實現跳秒，這里也有一些不同的機制，其中最著名的當屬獨立擒縱跳秒機制。獨立擒縱跳秒指的是跳秒的機制獨立于原先的走時系統(tǒng)，非常重要的衡量標志，就是能量傳輸是相互獨立，意味著跳秒機制不會影響到正常的走時精度，不會分薄走時發(fā)條的能量。這里最典型的代表就是Gr?nefeld的One Herz腕表。
Gr?nefeld最早推出One Herz腕表應該是在2010年，當時名叫One Herz 1912，自此開啟了Gr?nefeld品牌的跳秒時代，并且設立了首個專門以跳秒為特色的大系列——One Herz。而在諸多跳秒腕表中，之所以這樣一個極為小眾的品牌，能夠憑借One Herz名聲大噪，不是因為它設立了單獨的系列，而是它的結構堪稱跳秒機制中的典范。
從結構圖中，我們很容易就可以發(fā)現，其中它是由兩條能量傳輸鏈的，其中以制動叉4為分界點。即便少了6-5-4這條能量鏈，正常走時依然可以依靠7-2-1繼續(xù)下去，也就是說，在這款機芯中，跳秒是額外附加的功能，甚至可以單獨摘掉。這就是它如此被看好的最大特點，當然，這個結構并不是品牌首創(chuàng)，其實它衍生自17世紀的Anchor擒縱系統(tǒng)（即鐘里面的錨式擒縱），而獨立的能量鏈設想在懷表時期也已經有先例。
那么這個結構，又是如何實現跳秒的呢？其實原理很簡單，最核心的組件就是2和3，當1分割完能量后，秒輪2開始按照擒縱輪1的頻率轉動，而秒輪軸輪3和秒輪2是完全同步的，因而秒輪軸輪3也在規(guī)律性轉動，而正是秒輪2和秒輪軸輪3齒數之間的比例控制，正好使得秒輪3轉過一格是1秒。機芯頻率為21600vph，頻率為3hz，秒輪2/秒輪軸輪3約為3/1。那么接下來就簡單了，通過4叉瓦的跳秒擒縱叉4將此頻率直接傳遞給獨立秒輪5就行了。隨后，跳秒輪5就會每秒鐘跳動一格。
勞力士于1954年發(fā)布Ture-Beat以來，雖然并未獲得多么矚目的成績，但是由于產量稀少，又是勞力士有記錄的唯一一個跳秒款型，所以如今在拍賣會上也很有人氣。
勞力士的Cal.1040機芯，同樣為獨立擒縱跳秒結構，但簡陋了不少，它沒有獨立的能量供應鏈，只是簡單的在原先的秒針輪上進行了改裝，增加了一個用于控制秒針跳著走的擒縱器。如果所示，秒針輪1的上面增加了一個輪2，輪2通過杠簧3和凸銷4來帶動。凸銷4固定在輪1上，并且凸銷和輪2的鏤空圓形空間有一定的活動空間。
具體是，當輪1逆時針轉動時，由于擒縱叉5的牽制，輪2無法移動，所以杠簧3就會隨著凸銷4的移動而彎曲形成彈性勢能。當凸銷4從上端移動到圓形孔下端時，通過內部機制使擒縱叉5放開牽制，輪2得以往前推進，而精確的控制使得擒縱叉5快速的復位，再次牽制住輪2，實現輪2的瞬跳和瞬停。輪2直接連接秒針，就實現了跳秒。但這種情況缺點頗為明顯，以至于損壞之后幾乎就算報廢，難以修復，所以勞力士后期便停止了這款機芯的生產。
在如今最為常見的跳秒機制中，除了上面提到過的恒定動力跳秒機制之外，便是棘爪式跳秒，這也是著名的頂級小眾品牌Arnold & Son亞諾表常用的結構之一。在文章開頭，我們講過Chezard有兩代最重要的跳秒機芯，一個是Chezard 115/116，一個是Chezard 7400/7402，其中后者就是棘爪式跳秒結構，而且也是目前跳秒機制中用的最多的結構，沛納海唯一跳秒腕表PAM 080采用的就是以Chezard 7400（7402為其帶日歷版）為原型的跳秒機芯。
繼Chezard 115系列跳秒機芯之后，Chezard機芯廠之后再次研發(fā)了一款與115系列完全不同的跳秒機制——7400系列。更為重要的是，7400機芯相比115機芯結構要簡單的多，而且效果同樣出色，因此在推出之后，便被很多品牌采用，之后的風頭更是蓋過了115系列機芯。這套機芯故障率低，成本也低，實際上只是在115機芯的基板上把關鍵的跳秒結構換了，底部的主傳動輪系并未發(fā)生明顯變化。
2001年，沛納海曾發(fā)布過一款18K白金腕表，編號PAM 080，表殼尺寸42毫米，內部搭載Chezard 7400手動上鏈機芯，限量160只，這好像也是沛納海唯一一款跳秒腕表。
Chezard 7400機芯的跳秒機制，相比較Chezard 115要簡單一些，它實際上就一個核心結構，那就是中間的棘爪。這個棘爪有一根一體式的桿簧，桿簧末端通過螺釘固定在機芯夾板上。上圖機芯中，機芯表面有兩個大小一致的齒輪，中間就夾著這個帶有一個小齒輪的棘爪，棘爪直接鎖住右邊的秒輪，左邊的秒輪則在勻速的轉動，由于兩個齒輪中間的小齒輪和棘爪相連，是可移動的，這就會迫使小齒輪上移，棘爪也會上移，直到移動一個角度之后，棘爪最終脫離右邊秒輪，致使秒輪迅速轉動，也就是在棘爪脫離之時，由于棘爪桿簧的作用，將棘爪推回原位，再次鎖住右邊秒輪。
這個過程其實并不復雜，但也有它的難點，那就是如何精確控制棘爪放開的時間間隔是1秒，這就涉及到復雜的角度、力度計算。這項結構優(yōu)勢在于成本低，易維修，效果好，但缺點也很明顯，棘爪和齒輪的摩擦非常頻繁，造成能量損耗較多，而且棘爪和齒輪都容易磨損，還會產生金屬屑。
Arnold & Son 亞諾表是一個非常小眾的制表品牌，但由于它創(chuàng)意非凡，在高級制表鄰域也頗受歡迎。亞諾表對于跳秒似乎有著偏執(zhí)的追求，除了高級復雜功能和藝術性表款之外，估計跳秒腕表是品牌下最為豐富的產品了，僅僅是不同的款式就接近十款，更別提還有兩套跳秒琺瑯套表。
DSTB是其中比較有意思的一個款型，2014年為了紀念品牌誕生250周年出過一款，今年換了材質又出了一只。按照它的字面意思，應該翻譯為“偏心真秒”，它的魅力在于它將Chezard 7400的棘爪式跳秒結構放到了盤面（這一點和格拉蘇蒂的盤面雙鵝頸微調有異曲同工之趣），然后稍加改進，增加裝飾，使它變得很是撲朔迷離。
熟悉了Chezard 7400/7402型機芯的運作規(guī)律之后，亞諾的這款DSTB腕表的機制也就非常好理解了。實質上最大的不同，也僅僅在于制動簧。在Chezard 7400機芯中，制動簧和滑輪是一體的，而這里是分開的；Chezard 7400的制動簧是直的，而DSTB的制動簧是彎曲的，張力方向也是相反的。
在運轉過程中，秒輪1順時針勻速轉動，由于制動棘爪2的作用，跳輪4固定不動，使得滑輪5逆時針轉動，并被迫向下移動，使得制動簧3反向彎曲，形成回彈的張力。當制動叉向6點鐘方向移動一段距離后，寶石棘爪脫離跳輪4，跳輪4受到發(fā)條的大扭矩后瞬時轉動，而制動簧3也在同時將制動棘爪2推回原位，再次卡住跳輪4。錨形桿7在整個過程中，只起到平衡和裝飾作用，實質用處并不大。需要注意的是，制動桿6固定在制動棘爪2的下方，制動簧則壓在制動桿6上，并且制動簧3本身并不是直的，而是向內側彎曲的，所以當制動叉移動時，制動簧會有向內側回推的彈力。
在所有的跳秒機制中，有一種應該是里面最為復雜的，那就是恒定動力陀飛輪跳秒機制，目前這樣的結構并不多見，只有少數懷表和極少數腕表有。其中，2013年，萬國表推出的工程師恒定動力陀飛輪腕表（這一結構萬國表于2011年時在葡萄牙系列中已有推出），就是非常典型的恒定動力陀飛輪跳秒機制。實際上，雖然同樣為恒定動力結構，但筆者還是將之單獨于開篇所提的游絲牽掣型恒定動力結構，因為它更復雜，而且它并不是依靠額外的游絲來實現的。
然而，它和Gr?nefeld One Herz不同的是，萬國表的這套系統(tǒng)并沒有獨立開來，而是聚合在了陀飛輪之中，所以最終連接陀飛輪框架的并不是傳統(tǒng)結構中的擒縱輪，而是制動齒輪。所以盡管擒縱輪是連續(xù)轉動而非跳動的，但陀飛輪框架卻是跳著轉的，這就是萬國表恒定動力陀飛輪跳秒機制的實現原理。
總結：跳秒機制至今已幾近250年，從簡單到復雜，結構萬千，難以全部論述，這也正體現著機械科學的無限可能。是啊，機械科學的無限可能，它除了是跳秒機制的源動力，難道不也正是整個機械制表行業(yè)的源動力嗎？ （圖/文 修表在線 吳一冰）
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