專利名稱：一種機械式八音琴的制作方法
技術領域：
本發明涉及八音琴玩具，更具體地說，涉及一種可自動演奏多首樂曲的八音琴。
背景技術：
在各種工藝品、禮品、玩具之中，通常會用八音琴來產生音樂。現有的八音琴一般是采用發條或小型電動機輸出動力來驅動其琴鼓轉動，使琴鼓上的固定凸齒撥動琴片上對應的琴鍵振動而發出音樂聲。這種八音琴有以下兩個缺點其一，雖然不同琴鼓上可按不同的方式設置凸齒，但對同一個琴鼓來說，其凸齒的設置是固定不變的，所以每一個八音琴只能演奏一首曲子；其二，因為琴鼓轉動周期約為15～20秒鐘，它所演奏出的曲子只能是每隔一段時間重復一遍，通常只能演奏出一首曲子中的某一片斷，而不是整首樂曲。
在“盤式八音盒裝置”專利(專利號為97125707.8)中公開了一種八音琴，其中將帶凸齒的撥音琴鼓分為多個獨立的撥音齒輪，每個撥音齒輪對應琴片上的一個琴鍵，這種八音琴是靠帶凸點的硬質圓盤直接拉動撥音齒輪轉動，從而使撥音齒輪撥動琴鍵發音的。雖然可通過更換帶凸點的硬質圓盤來實現演奏多首樂曲之功能，但由于撥音齒輪是由帶凸點的硬質圓盤直接驅動的，硬質圓盤的每一個凸點也應該每次帶動撥音齒輪轉動一個齒距，對應每一個音符，帶凸點的硬質圓盤所需的行程較大，從而導致整個八音琴存在體積大、成本高、樂曲存儲量較小、使用不方便等缺點。如果用普通的打孔樂曲帶來代替上述帶凸點的硬質圓盤，同樣存在上述缺點。
發明內容
針對現有八音琴的上述缺陷，本發明要解決撥音齒輪是由打孔樂曲帶或帶凸點的硬質圓盤直接驅動時所存在的體積大、成本高、樂曲存儲量較小、使用不方便等問題，提供一種體積小、成本低、樂曲存儲量更大、使用更為方便的機械式八音琴。
本發明的技術方案在于，構造一種機械式八音琴，包括支座，裝在所述支座上的由多個琴鍵組成的琴片，以及與所述琴片上的各個琴鍵一一對應的多個撥音齒輪；所述各個撥音齒輪為相同的圓環結構且套在同一個齒輪定位軸上，每一個所述撥音齒輪的外圓周上按相同間隔設有多個用于撥動對應的琴鍵使之振動發音的凸齒；其中還包括可根據所需演奏的樂曲信息，每次帶動相應的撥音齒輪轉動一個小角度的第一驅動裝置；以及可帶動任一個已在所述第一驅動裝置的作用下轉動了一個小角度的撥音齒輪每次轉動一個凸齒間距、從而使該撥音齒輪上的凸齒撥動對應的琴鍵振動發音的第二驅動裝置。
在本發明的第一種優選方案中，所述第一驅動裝置中采用一個可繞其固定軸轉動的硬質圓盤，所述圓盤的表面由內到外按半徑大小分為多道軌跡，每一道軌跡對應一個撥音齒輪，在各道軌跡內設有與樂曲信息相應的凸點；所述齒輪定位軸沿圓盤的半徑方向設置，所述撥音齒輪上的凸齒垂直于所述圓盤表面時，兩者之間有一個微小間隙，且該間隙小于所述圓盤上凸點的高度；所述圓盤轉動時，其表面的凸點可撥動對應的撥音齒輪上的凸齒，從而帶動該撥音齒輪轉動一個小角度。
在本發明的第二種優選方案中，所述第一驅動裝置包括與所述撥音齒輪一一對應的多根啟動杠桿，所述各根啟動杠桿的中部裝在同一根杠桿軸上，每一根啟動杠桿的前端裝有一個用于推動相應的撥音齒輪上的凸齒使之轉動一個小角度的啟動彈片，后端裝有一個彎折伸出端，并裝有一個可推/拉所述啟動杠桿從而使所述啟動彈片推動相應撥音齒輪的彈簧；還包括沿其伸展方向設有多排小孔的打孔樂曲帶，所述打孔樂曲帶上的每一排小孔對應一個啟動杠桿，每一個小孔對應樂曲信息中的一個音；所述打孔樂曲帶位于啟動杠桿的彎折伸出端的下方，當所述打孔樂曲帶移動到使其某一小孔位于相應啟動杠桿的彎折伸出端的正下方時，所述彎折伸出端在所述彈簧的作用下插入該小孔，從而使其前端的啟動彈片朝相反方向運動，推動對應的撥音齒輪上的凸齒，并帶動該撥音齒輪轉動一個小角度。
在本發明的第三種優選方案中，用打孔樂曲轉盤來代替第二種方案中的打孔樂曲帶，所述打孔樂曲轉盤的表面由內到外按半徑大小分為多道軌跡，每一道軌跡對應一個撥音齒輪，在各道軌跡內設有與樂曲信息相應的小孔，每一個小孔對應樂曲信息中的一個音符；所述各個啟動杠桿的彎折伸出端沿打孔樂曲轉盤的半徑方向并排設置于其上方，當所述打孔樂曲轉盤轉動到使其某一小孔位于相應啟動杠桿的彎折伸出端的正下方時，所述彎折伸出端在所述彈簧的作用下插入該小孔，從而使其前端的啟動彈片朝相反方向運動，推動對應的撥音齒輪上的凸齒，并帶動該撥音齒輪轉動一個小角度。
在本發明的上述方案中，所述第二驅動裝置可以采用一個大摩擦圓柱，所述大摩擦圓柱與所述齒輪定位軸平行，并與各個撥音齒輪的相鄰兩凸齒之間的圓環表面有微小間隙，所述間隙小于所述凸齒的高度；啟動八音琴后，大摩擦圓柱持續轉動，當某一撥音齒輪在第一驅動裝置的作用下轉動了一個小角度后，將由該大摩擦圓柱帶動其轉動一個齒距。
所述第二驅動裝置還可以采用兩個小摩擦圓柱，此時每一個所述撥音齒輪的內圓面上設有與所述凸齒一一對應的圓弧槽；所述齒輪定位軸的圓周表面基本對稱地設有兩個缺口，所述兩個缺口的位置可同時與所述撥音齒輪內圓面上的兩個圓弧槽正對；所述兩個小摩擦圓柱分別裝在所述齒輪定位軸的其中一個缺口內，并分別有一部分從所述缺口突出于齒輪定位軸的圓周表面，其突出部分小于各個撥音齒輪的圓弧槽的深度并可與各個撥音齒輪內圓面的其它位置摩擦接觸。啟動八音琴后，兩個小摩擦圓柱持續轉動，當某一撥音齒輪在第一驅動裝置的作用下轉動了一個小角度后，將由這兩個小摩擦圓柱帶動其轉動一個齒距。
本發明中，可采用手搖旋柄、發條、或者微電機作為動力源，在帶動所述打孔樂曲帶沿其伸展方向移動、帶動硬質圓盤轉動、或帶動打孔樂曲轉盤轉動的同時，還帶動所述大摩擦圓柱或兩個小摩擦圓柱轉動。
通過本發明的方案，可使打孔樂曲帶、打孔樂曲轉盤或硬質圓盤不再直接驅動撥音齒輪，將直接驅動變成了間接驅動，對應每一個音符，打孔樂曲帶、打孔樂曲轉盤或帶凸點的硬質圓盤所需的行程大大減小，從而可在同樣的打孔樂曲帶、打孔樂曲轉盤或硬質圓盤上存儲更多首樂曲；并使整個八音琴體積減小、使用起來也非常方便。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是本發明優選實施例一中八音琴的機械部分的原理圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本發明優選實施例二中八音琴的機械部分的原理圖；圖4是圖3的俯視圖；圖5是圖3的A-A剖視圖，其中只畫出了齒輪定位軸及其內部零件；圖6是從圖3中取出的一個撥音齒輪的示意圖；圖7是本發明優選實施例三中八音琴的機械部分的原理圖；圖8是圖7的俯視圖；圖9是本發明優選實施例四中八音琴的機械部分的原理圖；圖10是圖9的俯視圖；在上述附圖中各零部件的標號如下1是底座，2是琴片，3是琴片固定螺絲，4是撥音齒輪，5是撥音齒輪定位軸，6是大摩擦圓柱，7是大摩擦圓柱軸，8是小摩擦圓柱，9是小摩擦圓柱軸，10是中心軸，11是中心齒輪，12是邊齒輪，13是啟動杠桿，14是啟動彈片，15是桿杠彈簧，16是桿杠軸，17是墊塊，18是彈簧座，19是打孔樂曲帶，20是打孔樂曲帶卷盤，21是打孔樂曲帶卷盤軸，22是打孔樂曲帶上的小孔，23是帶凸點的硬質圓盤，24是硬質圓盤的轉軸，25是撥音齒輪的凸齒，26是撥音齒輪內部的圓弧槽，27是小摩擦圓柱和中心軸的軸套，28是硬質圓盤上的凸點，29是打孔樂曲轉盤上的小孔，30是動力機構，31是打孔樂曲轉盤，32是打孔樂曲轉盤的轉軸。
具體實施例方式
實施例一本發明的優選實施例一如圖1和圖2所示，其中的琴片具有十八個琴鍵。
從圖1中可以看出，其中的大摩擦圓柱6與撥音齒輪的定位軸5平行，并與各個撥音齒輪4的相鄰兩凸齒之間的圓環表面有一個微小的間隙，不會與圓環面直接接觸，但該間隙又小于凸齒的高度。
從圖1中可以看出，每一個撥音齒輪4的左下側對應設有一根啟動杠桿13，所有啟動杠桿都裝在同一根杠桿軸16上，啟動杠桿13的前端是啟動彈片14，后端是傾斜向左下方向的彎折伸出端；在彎折伸出端的上方是彈簧座18，彈簧15裝在兩者之間，其向下的彈力使啟動杠桿13的彎折伸出端有一個向下的趨勢。在彎折伸出端的尖部下方是墊塊，其表面設有凹槽，當啟動杠桿13的彎折伸出端被彈簧向下推時，可插入到該凹槽中，從而使啟動杠桿13前端的啟動彈片14被向上抬起。
從圖2中可以看出，打孔樂曲帶19上設有多排小孔22，每一排小孔對應一個啟動杠桿，每一個小孔對應樂曲信息中的一個音符。
本實施例中，由啟動杠桿13、啟動彈片14、桿杠彈簧15、墊塊17、彈簧座18、打孔樂曲帶19等構成第一驅動裝置；大摩擦圓柱6則構成第二驅動裝置；并由同一動力機構30來驅動大摩擦圓柱6和打孔樂曲帶的卷盤20，使兩者分別繞其轉軸7和21轉動。
以圖1中所示的琴鍵為例，當樂曲中不需要該琴鍵發音時，打孔樂曲帶19上與該琴鍵對應的位置沒有打孔，啟動杠桿13的彎折伸出端被打孔樂曲帶19抬起，啟動彈片14未發揮作用，相應的撥音齒輪4保持不動，大摩擦圓柱6也就維持其逆時針空轉狀態。
當樂曲中需要該琴鍵發音時，打孔樂曲帶19上與該琴鍵對應的位置會有一個小孔，如圖中箭頭方向所示，當打孔樂曲帶19運動到位于啟動杠桿的彎折伸出端的下方時，彎折伸出端在彈簧15的作用下插入該小孔，陷入墊塊17表面的凹槽中，從而使啟動杠桿前端的啟動彈片14向上移動，推動對應的撥音齒輪4上的凸齒，使之順時針轉動一個小角度(這個小角度可以是相鄰兩個凸齒之間夾角的10分之1，例如當相鄰兩個凸齒之間的夾角為30度時，則每次轉動3度即可)。隨著打孔樂曲帶19繼續向左移動，啟動杠桿13的彎折伸出端將再次被打孔樂曲帶19抬起而回復到原位，做好下一次發音的準備。
從圖1中可以看出，當撥音齒輪4在啟動彈片14的作用下順時針轉動一個小角度后，位于大摩擦圓柱6左側上部的那一個凸齒將向下轉動并與大摩擦圓柱6的表面接觸，兩者之間產生摩擦，使撥音齒輪4將在摩擦力的作用下進一步轉動；當轉過一個齒距后，相應的凸齒由大摩擦圓柱6的左側下部轉出，撥音齒輪4與大摩擦圓柱6之間的摩擦力消失。
可見，當撥音齒輪先轉動一個小角度后，將由大摩擦圓柱6帶動其轉動一個齒距，此時撥音齒輪4左側的凸齒將撥動相應的琴鍵發出一次音。打孔樂曲帶19上的有一個小孔，相應的琴鍵就發一次音。
本實施例中，由于打孔樂曲帶19不是直接驅動撥音齒輪，只是起一個微小的啟動作用，然后再由第二級驅動裝置來完成后續驅動工作，對應于每一個音符，打孔樂曲帶所需的行程大大減小，從而可在同樣的孔打孔樂曲帶上存儲更多首樂曲；并使整個八音琴體積減小、使用起來也非常方便。
本實施例中的動力機構30可以用手搖旋柄、發條、或者微電機作為其動力源。
實施例二本發明的優選實施例二如圖3、4、5和圖6所示。
從圖中可以看出，其中的第一驅動裝置與實施例一相同，第二驅動裝置則換成了兩個小摩擦圓柱8，并由同一動力機構30來驅動兩個小摩擦圓柱8和打孔樂曲帶的卷盤20，使它們分別繞其轉軸9和21轉動。其中動力機構30的轉速被調至適當速度后通過中心軸10驅動中心齒輪11，再通過二個邊齒輪12帶動兩個小摩擦圓柱8在圖3中沿順時針方向保持恒定轉速轉動。
以圖3中所示的琴鍵為例，當樂曲中不需要該琴鍵發音時，啟動彈片14未發揮作用，相應的撥音齒輪4保持不動，小摩擦圓柱8的突出部分處于撥音齒輪4的圓弧槽26內，而撥音齒輪14的圓弧槽26的深度略大于小摩擦圓柱8的突出高度，因此小摩擦圓柱8與撥音齒輪14的圓弧槽26的弧面之間沒有直接接觸，小摩擦圓柱8無法將其轉矩傳遞給撥音齒輪4，將維持其順時針空轉狀態。
當樂曲中需要該琴鍵發音時，如前所述，撥音齒輪4將在啟動彈片14的作用下順時針轉動一個小角度，此時使撥音齒輪4內部的圓弧槽與小摩擦圓柱8錯開，而撥音齒輪4內部的非圓弧槽部分將與轉動著的小摩擦圓柱8接觸，兩者之間的接觸應力和摩擦力將迅速增大，撥音齒輪4在小摩擦圓柱8的驅動下克服相應的琴鍵6的阻力，最終撥動相應的琴鍵發出一次音。發音完畢后，小摩擦圓柱8又將進入撥音齒輪的下一個圓弧槽26內，維持其順時針空轉狀態，準備下一次發音。
實施例三本發明的優選實施例三如圖7和圖8所示。
從圖中可以看出，其中的第二驅動裝置與實施例二相同，第一驅動裝置則換成了帶凸點28的硬質圓盤23，并由同一動力機構30來驅動個小摩擦圓柱8和硬質圓盤23，使它們分別繞其轉軸9和24轉動。
其中，硬質圓盤23的表面由內到外按半徑大小分為多道軌跡，每一道軌跡對應一個撥音齒輪，在各道軌跡內設有與樂曲信息相應的凸點，每個凸點對應一個音符；撥音齒輪的定位軸5沿硬質圓盤23的半徑方向設置。如圖7所示。當撥音齒輪4上的某一凸齒垂直于硬質圓盤23表面時，兩者之間有一個微小間隙，且該間隙小于硬質圓盤23上凸點的高度。
以圖7中所示的琴鍵為例，當樂曲中不需要該琴鍵發音時，硬質圓盤23表面無凸點，撥音齒輪4保持不動，小摩擦圓柱8維持其順時針空轉狀態。
當樂曲中需要該琴鍵發音時，硬質圓盤23的相應位置設有一個凸點，撥音齒輪4將在該凸點的作用下順時針轉動一個小角度，從而使撥音齒輪4在小摩擦圓柱8的驅動下克服相應的琴鍵6的阻力，最終撥動相應的琴鍵發出一次音。發音完畢后，小摩擦圓柱8又將進入撥音齒輪的下一個圓弧槽26內，維持其順時針空轉狀態，準備下一次發音。
實施例四本發明的優選實施例四如圖9和圖10所示。
從圖中可以看出，其中的第二驅動裝置與實施例二相同，第一驅動裝置中的打孔樂曲帶19則換成了打孔樂曲轉盤31。并由同一動力機構30來驅動大摩擦圓柱6和打孔樂曲轉盤31，使它們分別繞其轉軸7和32轉動。
打孔樂曲轉盤31的表面由內到外按半徑大小分為多道軌跡，每一道軌跡對應一個撥音齒輪，在各道軌跡內設有與樂曲信息相應的小孔29，每一個小孔對應樂曲信息中的一個音符。
各個啟動杠桿的彎折伸出端沿打孔樂曲轉盤31的半徑方向并排設置于其上方，當打孔樂曲轉盤31轉動到使其某一小孔位于相應啟動杠桿的彎折伸出端的正下方時，彎折伸出端在彈簧15的作用下插入該小孔，從而使啟動杠桿前端的啟動彈片14向上移動，推動對應的撥音齒輪4上的凸齒，使之順時針轉動一個小角度。
當撥音齒輪先轉動一個小角度后，將由大摩擦圓柱6帶動其轉動一個齒距，此時撥音齒輪4左側的凸齒將撥動相應的琴鍵發出一次音。
權利要求
1.一種機械式八音琴，包括支座，裝在所述支座上的由多個琴鍵組成的琴片，以及與所述琴片上的各個琴鍵一一對應的多個撥音齒輪；所述各個撥音齒輪為相同的圓環結構且套在同一個齒輪定位軸上，每一個所述撥音齒輪的外圓周上按相同間隔設有多個用于撥動對應的琴鍵使之振動發音的凸齒；其特征在于，還包括可根據所需演奏的樂曲信息，每次帶動相應的撥音齒輪轉動一個小角度的第一驅動裝置；以及可帶動任一個已在所述第一驅動裝置的作用下轉動了一個小角度的撥音齒輪每次轉動一個凸齒間距、從而使該撥音齒輪上的凸齒撥動對應的琴鍵振動發音的第二驅動裝置。
2.根據權利要求1所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第一驅動裝置包括一個可繞其固定軸轉動的硬質圓盤，所述圓盤的表面由內到外按半徑大小分為多道軌跡，每一道軌跡對應一個撥音齒輪，在各道軌跡內設有與樂曲信息相應的凸點；所述齒輪定位軸沿圓盤的半徑方向設置，所述撥音齒輪上的凸齒垂直于所述圓盤表面時，兩者之間有一個微小間隙，且該間隙小于所述圓盤上凸點的高度；所述圓盤轉動時，其表面的凸點可撥動對應的撥音齒輪上的凸齒，從而帶動該撥音齒輪轉動一個小角度。
3.根據權利要求2所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第一驅動裝置還包括可帶動所述硬質圓盤轉動的動力機構，所述動力機構可以用手搖旋柄、發條、或者微電機作為其動力源。
4.根據權利要求1所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第一驅動裝置包括與所述撥音齒輪一一對應的多根啟動杠桿，所述各根啟動杠桿的中部裝在同一根杠桿軸上，每一根啟動杠桿的前端裝有一個用于推動相應的撥音齒輪上的凸齒使之轉動一個小角度的啟動彈片，后端裝有一個彎折伸出端，并裝有一個可推/拉所述啟動杠桿從而使所述啟動彈片推動相應撥音齒輪的彈簧；還包括沿其伸展方向設有多排小孔的打孔樂曲帶，所述打孔樂曲帶上的每一排小孔對應一個啟動杠桿，每一個小孔對應樂曲信息中的一個音；所述打孔樂曲帶位于啟動杠桿的彎折伸出端的下方，當所述打孔樂曲帶移動到使其某一小孔位于相應啟動杠桿的彎折伸出端的正下方時，所述彎折伸出端在所述彈簧的作用下插入該小孔，從而使其前端的啟動彈片朝相反方向運動，推動對應的撥音齒輪上的凸齒，并帶動該撥音齒輪轉動一個小角度。
5.根據權利要求4所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第一驅動裝置還包括帶動所述打孔樂曲帶沿其伸展方向移動的動力機構，所述動力機構可以用手搖旋柄、發條、或者微電機作為其動力源。
6.根據權利要求1所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第一驅動裝置包括與所述撥音齒輪一一對應的多根啟動杠桿，所述各根啟動杠桿的中部裝在同一根杠桿軸上，每一根啟動杠桿的前端裝有一個用于推動相應的撥音齒輪上的凸齒使之轉動一個小角度的啟動彈片，后端裝有一個彎折伸出端，并裝有一個可推/拉所述杠桿從而使所述啟動彈片推動相應撥音齒輪的彈簧；還包括一個可繞其固定軸轉動的打孔樂曲轉盤，所述打孔樂曲轉盤的表面由內到外按半徑大小分為多道軌跡，每一道軌跡對應一個撥音齒輪，在各道軌跡內設有與樂曲信息相應的小孔，每一個小孔對應樂曲信息中的一個音符；所述各個啟動杠桿的彎折伸出端沿打孔樂曲轉盤的半徑方向并排設置于其上方，當所述打孔樂曲轉盤轉動到使其某一小孔位于相應啟動杠桿的彎折伸出端的正下方時，所述彎折伸出端在所述彈簧的作用下插入該小孔，從而使其前端的啟動彈片朝相反方向運動，推動對應的撥音齒輪上的凸齒，并帶動該撥音齒輪轉動一個小角度。
7.根據權利要求6所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第一驅動裝置還包括帶動所述打孔樂曲轉盤轉動的動力機構，所述動力機構可以用手搖旋柄、發條、或者微電機作為其動力源。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的機械式八音琴，其特征在于，所述第二驅動裝置包括一個大摩擦圓柱，所述大摩擦圓柱由所述第一驅動裝置中的動力機構帶動其轉動；所述大摩擦圓柱與所述齒輪定位軸平行，并與各個撥音齒輪的相鄰兩凸齒之間的圓環表面有微小間隙，所述間隙小于所述凸齒的高度。
9.根據權利要求1-7中任一項所述的機械式八音琴，其特征在于，每一個所述撥音齒輪的內圓面上設有與所述凸齒一一對應的圓弧槽；所述齒輪定位軸的圓周表面基本對稱地設有兩個缺口，所述兩個缺口的位置可同時與所述撥音齒輪內圓面上的兩個圓弧槽正對；所述第二驅動裝置包括兩個小摩擦圓柱，所述兩個小摩擦圓柱由所述第一驅動裝置中的動力機構帶動其轉動；所述兩個小摩擦圓柱分別裝在所述齒輪定位軸的其中一個缺口內，并分別有一部分從所述缺口突出于齒輪定位軸的圓周表面，其突出部分小于各個撥音齒輪的圓弧槽的深度并可與各個撥音齒輪內圓面的其它位置摩擦接觸。
全文摘要
本發明涉及一種機械式八音琴，包括支座，裝在支座上的由多個琴鍵組成的琴片，以及與各個琴鍵一一對應的多個撥音齒輪；每一個撥音齒輪的外圓周上按相同間隔設有多個用于撥動對應的琴鍵使之振動發音的凸齒；還包括可根據所需演奏的樂曲信息，每次帶動相應的撥音齒輪轉動一個小角度的第一驅動裝置，以及可帶動任一個已被啟動的撥音齒輪每次轉動一個凸齒間距、從而使該撥音齒輪上的凸齒撥動對應的琴鍵振動發音的第二驅動裝置。通過本發明的方案，可使打孔樂曲帶、打孔樂曲轉盤或硬質圓盤不再直接驅動撥音齒輪，從而可大大減小每一個音符所占的空間，在同樣的孔打孔樂曲帶、打孔樂曲轉盤或硬質圓盤上存儲更多首樂曲。
文檔編號G10F1/00GK1527277SQ0311389
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月6日 優先權日2003年3月6日
發明者周健, 周 健 申請人:周健, 周 健