專利名稱：一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及技術(shù)領(lǐng)域?yàn)闃?lè)器類，具體說(shuō)涉及一種鋼琴琴鍵自動(dòng)演奏裝置，特別是
通過(guò)電磁鐵驅(qū)動(dòng)鋼琴琴鍵自動(dòng)彈奏的裝置。
背景技術(shù)：
鋼琴是一種昂貴、精密的聲學(xué)儀器，穩(wěn)定性和恒溫恒濕要求高，鍵盤一般由88個(gè) 琴鍵組成，單個(gè)琴鍵中部存在一個(gè)定位支點(diǎn)，當(dāng)人手彈奏琴鍵前端時(shí)，琴鍵的尾端被翹起。 由單片機(jī)構(gòu)成的控制電路驅(qū)動(dòng)電磁鐵鐵芯向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，頂起琴鍵尾端，琴鍵的前端向下運(yùn) 動(dòng)，則琴鍵模擬了手指彈奏時(shí)的動(dòng)作，具有這種功能的鋼琴通常稱為自動(dòng)演奏鋼琴。由于鋼 琴鍵盤琴鍵排列密集，限制了電磁鐵的外形尺寸，而體積小的電磁鐵功率低、力度弱。因此， 電磁鐵的選用直接關(guān)系到自動(dòng)演奏的聲學(xué)效果和實(shí)用性。 目前自動(dòng)演奏鋼琴中電磁鐵的安裝方式可以歸納為三類一類為單列式，另二類 為垂直雙列式和平面雙列式。單列式排列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電磁鐵的寬度不得大于琴鍵尾部寬 度(縫隙)，體積受到限制，鐵芯太小，為增強(qiáng)功率，用特殊強(qiáng)磁材料方案制成的成本高，而 且排列成一行的鋼琴中板頂桿孔密度高，造成中板變形，甚至斷裂的隱患。垂直雙列式將 電磁鐵的安裝布局成上下兩列，提高了電磁鐵體積，功率增強(qiáng)，缺點(diǎn)是上下列電磁鐵頂桿長(zhǎng) 度不同，互換性差；排列成一行的中板頂桿孔密度高，也有造成中板變形，甚至斷裂的隱患； 而且上下列電磁鐵聯(lián)成一體后，垂直尺寸長(zhǎng)，影響視覺(jué)，有的將中板鋸割出條形槽的，電磁 鐵可以插進(jìn)中板內(nèi)，視覺(jué)雖改善了 ，但橫貫中板的條形槽對(duì)鋼琴結(jié)構(gòu)的破壞性更強(qiáng)，更易造 成中板變形，甚至斷裂。日本雅馬哈公司設(shè)有平面雙列式排列電磁鐵的琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，體積 矮小扁薄，正好安裝于定制的雅馬哈鋼琴鍵盤與中板的夾層間，但對(duì)于其它廠家生產(chǎn)的鋼 琴來(lái)說(shuō)，該裝置仍然太高，必須開(kāi)挖中板或?qū)⑶冁I部分鋸薄，以彌補(bǔ)空間不足，對(duì)鋼琴的破 壞性太強(qiáng)；該方案的磁通量偏小，必須提高電壓增強(qiáng)功率；另一不足是鍵盤與中板的夾層 空間狹小，空氣不易對(duì)流，散熱差，而熱膨脹容易引發(fā)木制料件的變形、開(kāi)裂，影響鋼琴的穩(wěn) 定性，高溫也容易使電路元器件老化，甚至損壞。國(guó)內(nèi)有的單位采用圓柱體電磁鐵，平面雙 列鋸齒狀排列的琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，受結(jié)構(gòu)局限，也必須將約4厘米厚的鋼琴中板鋸出橫貫左 右1米以上的條形槽，對(duì)鋼琴穩(wěn)定性和整體性影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目地是提供一種改進(jìn)的電磁鐵驅(qū)動(dòng)鋼琴琴鍵自動(dòng)彈奏的裝置，特別是對(duì) 鋼琴結(jié)構(gòu)影響小，無(wú)須破壞鋼琴中板，且成本低，生產(chǎn)安裝簡(jiǎn)便，通用性強(qiáng)，電磁鐵的功率余 量大，容易散熱。 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下用非磁性不易互感、導(dǎo)熱性好易散熱、剛性良好的 鋁合金板，加工成有數(shù)行斷續(xù)的腰形槽的長(zhǎng)方形安裝板，用金屬轉(zhuǎn)接角連接到鋼琴中板的 下面?？蚣苁诫姶盆F用螺栓通過(guò)腰型槽固定在安裝板的兩面，呈鋸齒狀排列成同向兩行，電 磁鐵的位置可左右調(diào)整；同一面上相鄰電磁鐵間的空隙中插入螺栓，緊固安裝板另一面上的一個(gè)電磁鐵。電磁鐵頂桿穿過(guò)中板上的通孔，使頂桿套接近或觸及琴鍵尾部下方。更換 尺寸稍有差異的頂桿緩沖帽，可以微調(diào)電磁鐵桿體的總高度尺寸。電磁鐵驅(qū)動(dòng)時(shí)，線圈內(nèi)鐵 芯帶動(dòng)頂桿及頂桿套向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)琴鍵尾部抬起。電磁鐵下方安裝板正、反面各連接有加 強(qiáng)筋作用的直角托板，托板水平面貼減震的消音墊，托舉住垂直的、失去電流激勵(lì)的電磁鐵 鐵芯。 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，設(shè)計(jì)一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，包括緩沖帽、頂桿、 框架電磁鐵、安裝板、轉(zhuǎn)接角、鋼琴琴鍵和電路板，轉(zhuǎn)接角并且連接鋼琴中板的下面，其特征 是垂直的框架電磁鐵鋸齒狀分布排列分別連接在垂直的安裝板前、后面，每個(gè)框架電磁鐵 的頂桿穿過(guò)鋼琴中板相互獨(dú)立的頂桿孔，在中板上面的頂端部位插接緩沖帽，安裝板上部 設(shè)有一行斷續(xù)的腰形槽穿過(guò)螺釘將多個(gè)轉(zhuǎn)接角分別連接在安裝板的前、后面，安裝板的上 部和下部之間設(shè)有幾行等間距斷續(xù)的腰形槽，穿過(guò)螺釘將框架電磁鐵分別連接在安裝板的 前、后面；安裝板下部的前、后面分別連接前托板和后托板，前托板和后托板與安裝板垂直 的一邊上面分別粘貼有消音墊；前托板和后托板的下面分別連接轉(zhuǎn)接柱，每個(gè)轉(zhuǎn)接柱的另 一端同電路板連接；安裝板與前托板或后托板的連接是獨(dú)立的二者連接；前托板和后托板 的形狀和規(guī)格為相同形狀和相同尺寸；每個(gè)鋼琴琴鍵對(duì)應(yīng)鋼琴中板上的一個(gè)頂桿孔，所有 頂桿孔分成若干單元，各單元頂桿孔鋸齒狀交替排列成兩行；每個(gè)框架電磁鐵與安裝板連 接的一組螺釘頭部處于安裝板的兩面，安裝板每個(gè)面上螺釘組與框架電磁鐵交替排列；長(zhǎng) 方形的金屬導(dǎo)熱非磁性安裝板設(shè)有四至五行斷續(xù)的腰形槽，各行腰形槽的斷點(diǎn)互相錯(cuò)開(kāi)； 安裝板上允許每個(gè)框架電磁鐵與安裝板連接的螺釘孔或槽至少有兩處。 根據(jù)鋼琴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼琴鍵盤一般按音域?qū)⑶冁I分成數(shù)個(gè)單元，各廠家分法不 盡相同。因此，整套電磁鐵驅(qū)動(dòng)鋼琴琴鍵自動(dòng)彈奏的裝置也分成相應(yīng)的單元。不同廠家牌 號(hào)、規(guī)格的鋼琴每個(gè)單元都采用按同一種規(guī)格尺寸制造的安裝板和托板，使用時(shí)按單元的 長(zhǎng)度尺寸切割。采用尺寸不同的轉(zhuǎn)接角，可以上提或下移安裝板及電磁鐵，使本裝置適用于 任何廠家牌號(hào)、規(guī)格的鋼琴。 安裝板上斷續(xù)的腰形槽被加工成中斷處行間相互錯(cuò)開(kāi)，不在同一垂直線上，則每 個(gè)電磁鐵最多只有一個(gè)固定用螺紋孔被遮擋；安裝板上三行斷續(xù)的腰形槽對(duì)應(yīng)電磁鐵框架 上三個(gè)排成一列的固定用螺紋孔，則至少有二個(gè)螺紋孔可以有效固定電磁鐵。如此，錯(cuò)開(kāi)的 腰形槽斷點(diǎn)既使安裝板保持鋼性強(qiáng)度，又不至于因?yàn)閿帱c(diǎn)而影響電磁體的固定。電磁鐵下 方安裝板正、反兩面各連接有于其垂直的托板，既可托舉電磁鐵鐵芯，也強(qiáng)化了安裝板的抗 彎強(qiáng)度。安裝板上最上一行斷續(xù)的腰形槽作連接轉(zhuǎn)接角之用，腰形槽可使轉(zhuǎn)接角的固定位 置靈活調(diào)整。該結(jié)構(gòu)的安裝板及托板制造、切割、攜帶和安裝都很方便，成本也低。
框架電磁鐵呈鋸齒狀排列成兩行，同樣電流產(chǎn)生的推力，作用在前行或后行的聲 音大小會(huì)不一致，由程序控制電路向聲音輕(力臂短)的一行電磁鐵補(bǔ)償電流，使前后兩行 電磁鐵作用在相應(yīng)的琴鍵時(shí)力矩平衡。與單行排列相比，鋸齒狀兩行排列既可使電磁鐵的 選用優(yōu)化，選擇更大的體積功率；又可分散鋼琴中板上密集成一行的頂桿孔，保持中板的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度，降低因開(kāi)孔對(duì)中板的影響。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)牢固，使用可靠、制造方便，對(duì)鋼琴結(jié)構(gòu)影 響小，無(wú)須破壞鋼琴中板，且成本低，生產(chǎn)安裝簡(jiǎn)便，通用性強(qiáng)，電磁鐵的功率余量大，容易 散熱。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明的安裝板正向局部示意圖。
圖2為本發(fā)明的安裝板俯視示意圖。 圖3為本發(fā)明的側(cè)視剖面示意圖。 圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的側(cè)視剖面示意圖。 指定圖3為摘要附圖 圖中1.緩沖帽，2.頂桿，3.轉(zhuǎn)接角，4.螺釘，5.螺釘，6.轉(zhuǎn)接角，7.框架電磁鐵， 8.螺釘，9.框架電磁鐵，IO.螺釘，ll.安裝板，12.鐵芯，13.螺釘，14.前托板，15.消音墊， 16.螺釘，17.消音墊，18.后托板，19.自攻螺釘，20.轉(zhuǎn)接柱，21.電路板，22.自攻螺釘， 23.自攻螺釘，24.中板，25.銷釘，26.琴鍵，27.卡簧，28.緩沖圈。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利做進(jìn)一步說(shuō)明，這種裝置的制造技術(shù)對(duì)本專業(yè)的人來(lái)說(shuō)是 非常清楚的。 在圖1中，安裝板(11)上加工成四行斷續(xù)的腰形槽，各行間的斷點(diǎn)互相錯(cuò)開(kāi)。螺 釘(4)從正面穿過(guò)安裝板(11)最上一行的腰形槽將轉(zhuǎn)接角(3)連接在安裝板(11)背面， 螺釘(5)從背面穿過(guò)安裝板(11)最上一行的腰形槽將轉(zhuǎn)接角(6)連接在安裝板(11)正 面；轉(zhuǎn)接角在相鄰的兩個(gè)電磁鐵頂桿間可適當(dāng)左右調(diào)整。安裝板(11)下面三行斷續(xù)的腰形 槽用來(lái)安裝電磁鐵，螺釘(8)和螺釘(10)分別穿過(guò)腰形槽將框架電磁鐵(7)連接在安裝板 (11)的背面，框架最上的一個(gè)安裝螺紋孔被腰形槽斷點(diǎn)遮擋，只有兩個(gè)螺紋孔可以固定框 架電磁鐵(7)?？蚣茈姶盆F(9)垂直被連接在安裝板(11)的正面。由于電磁鐵工作在振動(dòng) 環(huán)境，為提高可靠性，也可將安裝板多加工一行斷續(xù)的腰形槽，使同每個(gè)電磁鐵連接的螺釘 增加一個(gè)。 安裝板(11)正面的下部連接前托板(14)，前托板(14)呈長(zhǎng)條角鐵狀，水平面上方 粘貼一條消音墊(17)，另一垂直面連接安裝板(ll)，螺釘(13)是連接用的緊固件之一。螺 釘(16)是連接安裝板(11)背面托板用的螺釘之一，前托板(14)設(shè)有一比螺釘(16)頭部 直徑大的孔，使安裝板(11)背面的托板連接不必受前托板(14)連接與否的影響。電磁鐵 鐵芯(12)失去電流激勵(lì)后被前托板(14)托舉，消音墊(17)用以消除鐵芯下墜撞擊前托板 (14)的聲音，框架電磁鐵(7)的頂桿(2)頂端套有緩沖帽(1)起同樣的降噪聲作用。
在圖2中，垂直的電磁鐵呈鋸齒狀排列成兩行；框架電磁鐵(7)位于安裝板(11) 的背面，下方設(shè)有貼消音墊(17)的后托板(18);框架電磁鐵(9)位于安裝板(11)的正面， 下方設(shè)有粘貼消音墊(15)的前托板(14)。 實(shí)施例1展示了一種轉(zhuǎn)接柱安裝驅(qū)動(dòng)電路板的優(yōu)化方案。圖3中，轉(zhuǎn)接柱(20) — 端設(shè)有孔，自攻螺釘(19)將轉(zhuǎn)接柱(20)和后托板(18)連接；轉(zhuǎn)接柱(20)另一端設(shè)有彈性 卡扣，可以卡入電路板(21)的孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接。 為防止裝配時(shí)誤用過(guò)長(zhǎng)的螺釘旋入電磁鐵線圈中造成損害，優(yōu)化的實(shí)施方案中， 除轉(zhuǎn)接角連接中板的自功螺釘外，安裝板連接前、后托板和轉(zhuǎn)接角的螺釘長(zhǎng)度相同，約為二塊安裝板的厚度，而電磁鐵框架厚度，轉(zhuǎn)接角厚度，前、后托板厚度和安裝板的厚度選擇相 同或相近的尺寸，也可方便加工裝配。圖3中，螺釘(13)將前托板(14)和安裝板(11)連 接，不能將后托板(18) —起連接。螺釘(13)尾部對(duì)應(yīng)后托板(18)設(shè)有一大于螺釘(13) 直徑的孔，既可防止螺釘過(guò)長(zhǎng)排斥，又可使安裝板(11)正面的前托板(14)連接不必受后托 板(18)連接與否的影響。 在實(shí)施例1中，安裝板(11)的正面和背面各有若干個(gè)轉(zhuǎn)接角，轉(zhuǎn)接角的位置和電 磁鐵頂桿的位置錯(cuò)開(kāi)；轉(zhuǎn)接角(3)位于安裝板(11)的背面，其連接安裝板(11)的螺釘頭部 位于安裝板(11)的正面；轉(zhuǎn)接角(6)位于安裝板(11)的正面，其連接安裝板(11)的螺釘 (5)頭部位于安裝板(11)的背面。 裝置處于鋼琴中板(24)下面的空闊處，頂桿(2)穿過(guò)中板(24)上的頂桿孔驅(qū)動(dòng) 琴鍵(26)。轉(zhuǎn)接角(3)通過(guò)自攻螺釘(22)和鋼琴中板(24)連接，轉(zhuǎn)接角(6)通過(guò)自攻螺 釘(23)和中板(24)連接。靜態(tài)時(shí)，框架電磁鐵(7)的頂桿(2)上部的緩沖帽(1)的頂面 和琴鍵(26)的底面齊平。銷釘(25)起琴鍵(26)的支點(diǎn)定位作用，當(dāng)電流激勵(lì)框架電磁鐵 (7)時(shí)，鐵芯(12)被向上驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)插入鐵芯(12)并緊配合的頂桿(2)和緩沖帽(1) 一起 運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)琴鍵(26)的端部抬起。 圖4實(shí)施例2中，取消了前、后托板和消音墊，改用頂桿開(kāi)槽加卡簧(27)控制頂桿 鐵芯下墜；為避免卡簧撞擊電磁鐵框架的金屬聲，頂桿中套緩沖圈(28)。
實(shí)施例1和實(shí)施例2裝配時(shí)，應(yīng)在鋼琴琴鍵尾部下方的中板鉆頂桿孔，孔徑通常為 頂桿直徑的1至2倍，不大于琴鍵尾部寬度，每個(gè)琴鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)頂桿孔，孔的中心線盡量處 于琴鍵尾部橫向?qū)挾鹊闹行?，相?yīng)圖2中框架電磁鐵的鋸齒狀排列成兩行，頂桿孔也交替 排列成鋸齒狀兩行，行中心間距=垂直的電磁鐵框架兩外立面的間距+安裝板厚度。
權(quán)利要求
一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，包括緩沖帽、頂桿、框架電磁鐵、安裝板、轉(zhuǎn)接角、鋼琴琴鍵和電路板，轉(zhuǎn)接角并且連接鋼琴中板的下面，其特征是垂直的框架電磁鐵鋸齒狀分布排列分別連接在垂直的安裝板前、后面，每個(gè)框架電磁鐵的頂桿穿過(guò)鋼琴中板相互獨(dú)立的頂桿孔，在中板上面的頂端部位插接緩沖帽，安裝板上部設(shè)有一行斷續(xù)的腰形槽穿過(guò)螺釘將多個(gè)轉(zhuǎn)接角分別連接在安裝板的前、后面，安裝板的上部和下部之間設(shè)有幾行等間距斷續(xù)的腰形槽，穿過(guò)螺釘將框架電磁鐵分別連接在安裝板的前、后面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是安裝板下部的 前、后面分別連接前托板和后托板，前托板和后托板與安裝板垂直的一邊上面分別粘貼有 消音墊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是前托板和后托 板的下面分別連接轉(zhuǎn)接柱，每個(gè)轉(zhuǎn)接柱的另一端同電路板連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是安裝板與前托 板或后托板的連接是獨(dú)立的二者連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是前托板和后托 板的形狀和規(guī)格為相同形狀和相同尺寸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是每個(gè)鋼琴琴鍵 對(duì)應(yīng)鋼琴中板上的一個(gè)頂桿孔，所有頂桿孔分成若干單元，各單元頂桿孔鋸齒狀交替排列 成兩行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是每個(gè)框架電磁 鐵與安裝板連接的一組螺釘頭部處于安裝板的兩面，安裝板每個(gè)面上螺釘組與框架電磁鐵 交替排列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是長(zhǎng)方形的金屬 導(dǎo)熱非磁性安裝板設(shè)有四至五行斷續(xù)的腰形槽，各行腰形槽的斷點(diǎn)互相錯(cuò)開(kāi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求7所述的一種鋼琴自動(dòng)演奏琴鍵驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是 安裝板上允許每個(gè)框架電磁鐵與安裝板連接的螺釘孔或槽至少有兩處。
全文摘要
本發(fā)明涉及技術(shù)領(lǐng)域?yàn)闃?lè)器類，具體說(shuō)涉及一種鋼琴琴鍵自動(dòng)演奏裝置，特別是通過(guò)電磁鐵驅(qū)動(dòng)鋼琴琴鍵自動(dòng)彈奏的裝置，其特征是垂直的框架電磁鐵鋸齒狀分布排列分別連接在垂直的安裝板前、后面，每個(gè)框架電磁鐵的頂桿穿過(guò)鋼琴中板相互獨(dú)立的頂桿孔，在中板上面的頂端部位插接緩沖帽，安裝板上部設(shè)有一行斷續(xù)的腰形槽穿過(guò)螺釘將多個(gè)轉(zhuǎn)接角分別連接在安裝板的前、后面，安裝板的上部和下部之間設(shè)有幾行等間距斷續(xù)的腰形槽，穿過(guò)螺釘將框架電磁鐵分別連接在安裝板的前、后面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)牢固，使用可靠、制造方便，對(duì)鋼琴結(jié)構(gòu)影響小，無(wú)須破壞鋼琴中板，且成本低，生產(chǎn)安裝簡(jiǎn)便，通用性強(qiáng)，電磁鐵的功率余量大，容易散熱。
文檔編號(hào)G10C3/12GK101702312SQ20091019827
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者馬季平 申請(qǐng)人:馬季平