专利名称：一种机械式八音琴的制作方法
技术领域：
本发明涉及八音琴玩具，更具体地说，涉及一种可自动演奏多首乐曲的八音琴。
背景技术：
在各种工艺品、礼品、玩具之中，通常会用八音琴来产生音乐。现有的八音琴一般是采用发条或小型电动机输出动力来驱动其琴鼓转动，使琴鼓上的固定凸齿拨动琴片上对应的琴键振动而发出音乐声。这种八音琴有以下两个缺点其一，虽然不同琴鼓上可按不同的方式设置凸齿，但对同一个琴鼓来说，其凸齿的设置是固定不变的，所以每一个八音琴只能演奏一首曲子；其二，因为琴鼓转动周期约为15～20秒钟，它所演奏出的曲子只能是每隔一段时间重复一遍，通常只能演奏出一首曲子中的某一片断，而不是整首乐曲。
在“盘式八音盒装置”专利(专利号为97125707.8)中公开了一种八音琴，其中将带凸齿的拨音琴鼓分为多个独立的拨音齿轮，每个拨音齿轮对应琴片上的一个琴键，这种八音琴是靠带凸点的硬质圆盘直接拉动拨音齿轮转动，从而使拨音齿轮拨动琴键发音的。虽然可通过更换带凸点的硬质圆盘来实现演奏多首乐曲之功能，但由于拨音齿轮是由带凸点的硬质圆盘直接驱动的，硬质圆盘的每一个凸点也应该每次带动拨音齿轮转动一个齿距，对应每一个音符，带凸点的硬质圆盘所需的行程较大，从而导致整个八音琴存在体积大、成本高、乐曲存储量较小、使用不方便等缺点。如果用普通的打孔乐曲带来代替上述带凸点的硬质圆盘，同样存在上述缺点。
发明内容
针对现有八音琴的上述缺陷，本发明要解决拨音齿轮是由打孔乐曲带或带凸点的硬质圆盘直接驱动时所存在的体积大、成本高、乐曲存储量较小、使用不方便等问题，提供一种体积小、成本低、乐曲存储量更大、使用更为方便的机械式八音琴。
本发明的技术方案在于，构造一种机械式八音琴，包括支座，装在所述支座上的由多个琴键组成的琴片，以及与所述琴片上的各个琴键一一对应的多个拨音齿轮；所述各个拨音齿轮为相同的圆环结构且套在同一个齿轮定位轴上，每一个所述拨音齿轮的外圆周上按相同间隔设有多个用于拨动对应的琴键使之振动发音的凸齿；其中还包括可根据所需演奏的乐曲信息，每次带动相应的拨音齿轮转动一个小角度的第一驱动装置；以及可带动任一个已在所述第一驱动装置的作用下转动了一个小角度的拨音齿轮每次转动一个凸齿间距、从而使该拨音齿轮上的凸齿拨动对应的琴键振动发音的第二驱动装置。
在本发明的第一种优选方案中，所述第一驱动装置中采用一个可绕其固定轴转动的硬质圆盘，所述圆盘的表面由内到外按半径大小分为多道轨迹，每一道轨迹对应一个拨音齿轮，在各道轨迹内设有与乐曲信息相应的凸点；所述齿轮定位轴沿圆盘的半径方向设置，所述拨音齿轮上的凸齿垂直于所述圆盘表面时，两者之间有一个微小间隙，且该间隙小于所述圆盘上凸点的高度；所述圆盘转动时，其表面的凸点可拨动对应的拨音齿轮上的凸齿，从而带动该拨音齿轮转动一个小角度。
在本发明的第二种优选方案中，所述第一驱动装置包括与所述拨音齿轮一一对应的多根启动杠杆，所述各根启动杠杆的中部装在同一根杠杆轴上，每一根启动杠杆的前端装有一个用于推动相应的拨音齿轮上的凸齿使之转动一个小角度的启动弹片，后端装有一个弯折伸出端，并装有一个可推/拉所述启动杠杆从而使所述启动弹片推动相应拨音齿轮的弹簧；还包括沿其伸展方向设有多排小孔的打孔乐曲带，所述打孔乐曲带上的每一排小孔对应一个启动杠杆，每一个小孔对应乐曲信息中的一个音；所述打孔乐曲带位于启动杠杆的弯折伸出端的下方，当所述打孔乐曲带移动到使其某一小孔位于相应启动杠杆的弯折伸出端的正下方时，所述弯折伸出端在所述弹簧的作用下插入该小孔，从而使其前端的启动弹片朝相反方向运动，推动对应的拨音齿轮上的凸齿，并带动该拨音齿轮转动一个小角度。
在本发明的第三种优选方案中，用打孔乐曲转盘来代替第二种方案中的打孔乐曲带，所述打孔乐曲转盘的表面由内到外按半径大小分为多道轨迹，每一道轨迹对应一个拨音齿轮，在各道轨迹内设有与乐曲信息相应的小孔，每一个小孔对应乐曲信息中的一个音符；所述各个启动杠杆的弯折伸出端沿打孔乐曲转盘的半径方向并排设置于其上方，当所述打孔乐曲转盘转动到使其某一小孔位于相应启动杠杆的弯折伸出端的正下方时，所述弯折伸出端在所述弹簧的作用下插入该小孔，从而使其前端的启动弹片朝相反方向运动，推动对应的拨音齿轮上的凸齿，并带动该拨音齿轮转动一个小角度。
在本发明的上述方案中，所述第二驱动装置可以采用一个大摩擦圆柱，所述大摩擦圆柱与所述齿轮定位轴平行，并与各个拨音齿轮的相邻两凸齿之间的圆环表面有微小间隙，所述间隙小于所述凸齿的高度；启动八音琴后，大摩擦圆柱持续转动，当某一拨音齿轮在第一驱动装置的作用下转动了一个小角度后，将由该大摩擦圆柱带动其转动一个齿距。
所述第二驱动装置还可以采用两个小摩擦圆柱，此时每一个所述拨音齿轮的内圆面上设有与所述凸齿一一对应的圆弧槽；所述齿轮定位轴的圆周表面基本对称地设有两个缺口，所述两个缺口的位置可同时与所述拨音齿轮内圆面上的两个圆弧槽正对；所述两个小摩擦圆柱分别装在所述齿轮定位轴的其中一个缺口内，并分别有一部分从所述缺口突出于齿轮定位轴的圆周表面，其突出部分小于各个拨音齿轮的圆弧槽的深度并可与各个拨音齿轮内圆面的其它位置摩擦接触。启动八音琴后，两个小摩擦圆柱持续转动，当某一拨音齿轮在第一驱动装置的作用下转动了一个小角度后，将由这两个小摩擦圆柱带动其转动一个齿距。
本发明中，可采用手摇旋柄、发条、或者微电机作为动力源，在带动所述打孔乐曲带沿其伸展方向移动、带动硬质圆盘转动、或带动打孔乐曲转盘转动的同时，还带动所述大摩擦圆柱或两个小摩擦圆柱转动。
通过本发明的方案，可使打孔乐曲带、打孔乐曲转盘或硬质圆盘不再直接驱动拨音齿轮，将直接驱动变成了间接驱动，对应每一个音符，打孔乐曲带、打孔乐曲转盘或带凸点的硬质圆盘所需的行程大大减小，从而可在同样的打孔乐曲带、打孔乐曲转盘或硬质圆盘上存储更多首乐曲；并使整个八音琴体积减小、使用起来也非常方便。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明优选实施例一中八音琴的机械部分的原理图；图2是图1的俯视图；图3是本发明优选实施例二中八音琴的机械部分的原理图；图4是图3的俯视图；图5是图3的A-A剖视图，其中只画出了齿轮定位轴及其内部零件；图6是从图3中取出的一个拨音齿轮的示意图；图7是本发明优选实施例三中八音琴的机械部分的原理图；图8是图7的俯视图；图9是本发明优选实施例四中八音琴的机械部分的原理图；图10是图9的俯视图；在上述附图中各零部件的标号如下1是底座，2是琴片，3是琴片固定螺丝，4是拨音齿轮，5是拨音齿轮定位轴，6是大摩擦圆柱，7是大摩擦圆柱轴，8是小摩擦圆柱，9是小摩擦圆柱轴，10是中心轴，11是中心齿轮，12是边齿轮，13是启动杠杆，14是启动弹片，15是杆杠弹簧，16是杆杠轴，17是垫块，18是弹簧座，19是打孔乐曲带，20是打孔乐曲带卷盘，21是打孔乐曲带卷盘轴，22是打孔乐曲带上的小孔，23是带凸点的硬质圆盘，24是硬质圆盘的转轴，25是拨音齿轮的凸齿，26是拨音齿轮内部的圆弧槽，27是小摩擦圆柱和中心轴的轴套，28是硬质圆盘上的凸点，29是打孔乐曲转盘上的小孔，30是动力机构，31是打孔乐曲转盘，32是打孔乐曲转盘的转轴。
具体实施例方式
实施例一本发明的优选实施例一如图1和图2所示，其中的琴片具有十八个琴键。
从图1中可以看出，其中的大摩擦圆柱6与拨音齿轮的定位轴5平行，并与各个拨音齿轮4的相邻两凸齿之间的圆环表面有一个微小的间隙，不会与圆环面直接接触，但该间隙又小于凸齿的高度。
从图1中可以看出，每一个拨音齿轮4的左下侧对应设有一根启动杠杆13，所有启动杠杆都装在同一根杠杆轴16上，启动杠杆13的前端是启动弹片14，后端是倾斜向左下方向的弯折伸出端；在弯折伸出端的上方是弹簧座18，弹簧15装在两者之间，其向下的弹力使启动杠杆13的弯折伸出端有一个向下的趋势。在弯折伸出端的尖部下方是垫块，其表面设有凹槽，当启动杠杆13的弯折伸出端被弹簧向下推时，可插入到该凹槽中，从而使启动杠杆13前端的启动弹片14被向上抬起。
从图2中可以看出，打孔乐曲带19上设有多排小孔22，每一排小孔对应一个启动杠杆，每一个小孔对应乐曲信息中的一个音符。
本实施例中，由启动杠杆13、启动弹片14、杆杠弹簧15、垫块17、弹簧座18、打孔乐曲带19等构成第一驱动装置；大摩擦圆柱6则构成第二驱动装置；并由同一动力机构30来驱动大摩擦圆柱6和打孔乐曲带的卷盘20，使两者分别绕其转轴7和21转动。
以图1中所示的琴键为例，当乐曲中不需要该琴键发音时，打孔乐曲带19上与该琴键对应的位置没有打孔，启动杠杆13的弯折伸出端被打孔乐曲带19抬起，启动弹片14未发挥作用，相应的拨音齿轮4保持不动，大摩擦圆柱6也就维持其逆时针空转状态。
当乐曲中需要该琴键发音时，打孔乐曲带19上与该琴键对应的位置会有一个小孔，如图中箭头方向所示，当打孔乐曲带19运动到位于启动杠杆的弯折伸出端的下方时，弯折伸出端在弹簧15的作用下插入该小孔，陷入垫块17表面的凹槽中，从而使启动杠杆前端的启动弹片14向上移动，推动对应的拨音齿轮4上的凸齿，使之顺时针转动一个小角度(这个小角度可以是相邻两个凸齿之间夹角的10分之1，例如当相邻两个凸齿之间的夹角为30度时，则每次转动3度即可)。随着打孔乐曲带19继续向左移动，启动杠杆13的弯折伸出端将再次被打孔乐曲带19抬起而回复到原位，做好下一次发音的准备。
从图1中可以看出，当拨音齿轮4在启动弹片14的作用下顺时针转动一个小角度后，位于大摩擦圆柱6左侧上部的那一个凸齿将向下转动并与大摩擦圆柱6的表面接触，两者之间产生摩擦，使拨音齿轮4将在摩擦力的作用下进一步转动；当转过一个齿距后，相应的凸齿由大摩擦圆柱6的左侧下部转出，拨音齿轮4与大摩擦圆柱6之间的摩擦力消失。
可见，当拨音齿轮先转动一个小角度后，将由大摩擦圆柱6带动其转动一个齿距，此时拨音齿轮4左侧的凸齿将拨动相应的琴键发出一次音。打孔乐曲带19上的有一个小孔，相应的琴键就发一次音。
本实施例中，由于打孔乐曲带19不是直接驱动拨音齿轮，只是起一个微小的启动作用，然后再由第二级驱动装置来完成后续驱动工作，对应于每一个音符，打孔乐曲带所需的行程大大减小，从而可在同样的孔打孔乐曲带上存储更多首乐曲；并使整个八音琴体积减小、使用起来也非常方便。
本实施例中的动力机构30可以用手摇旋柄、发条、或者微电机作为其动力源。
实施例二本发明的优选实施例二如图3、4、5和图6所示。
从图中可以看出，其中的第一驱动装置与实施例一相同，第二驱动装置则换成了两个小摩擦圆柱8，并由同一动力机构30来驱动两个小摩擦圆柱8和打孔乐曲带的卷盘20，使它们分别绕其转轴9和21转动。其中动力机构30的转速被调至适当速度后通过中心轴10驱动中心齿轮11，再通过二个边齿轮12带动两个小摩擦圆柱8在图3中沿顺时针方向保持恒定转速转动。
以图3中所示的琴键为例，当乐曲中不需要该琴键发音时，启动弹片14未发挥作用，相应的拨音齿轮4保持不动，小摩擦圆柱8的突出部分处于拨音齿轮4的圆弧槽26内，而拨音齿轮14的圆弧槽26的深度略大于小摩擦圆柱8的突出高度，因此小摩擦圆柱8与拨音齿轮14的圆弧槽26的弧面之间没有直接接触，小摩擦圆柱8无法将其转矩传递给拨音齿轮4，将维持其顺时针空转状态。
当乐曲中需要该琴键发音时，如前所述，拨音齿轮4将在启动弹片14的作用下顺时针转动一个小角度，此时使拨音齿轮4内部的圆弧槽与小摩擦圆柱8错开，而拨音齿轮4内部的非圆弧槽部分将与转动着的小摩擦圆柱8接触，两者之间的接触应力和摩擦力将迅速增大，拨音齿轮4在小摩擦圆柱8的驱动下克服相应的琴键6的阻力，最终拨动相应的琴键发出一次音。发音完毕后，小摩擦圆柱8又将进入拨音齿轮的下一个圆弧槽26内，维持其顺时针空转状态，准备下一次发音。
实施例三本发明的优选实施例三如图7和图8所示。
从图中可以看出，其中的第二驱动装置与实施例二相同，第一驱动装置则换成了带凸点28的硬质圆盘23，并由同一动力机构30来驱动个小摩擦圆柱8和硬质圆盘23，使它们分别绕其转轴9和24转动。
其中，硬质圆盘23的表面由内到外按半径大小分为多道轨迹，每一道轨迹对应一个拨音齿轮，在各道轨迹内设有与乐曲信息相应的凸点，每个凸点对应一个音符；拨音齿轮的定位轴5沿硬质圆盘23的半径方向设置。如图7所示。当拨音齿轮4上的某一凸齿垂直于硬质圆盘23表面时，两者之间有一个微小间隙，且该间隙小于硬质圆盘23上凸点的高度。
以图7中所示的琴键为例，当乐曲中不需要该琴键发音时，硬质圆盘23表面无凸点，拨音齿轮4保持不动，小摩擦圆柱8维持其顺时针空转状态。
当乐曲中需要该琴键发音时，硬质圆盘23的相应位置设有一个凸点，拨音齿轮4将在该凸点的作用下顺时针转动一个小角度，从而使拨音齿轮4在小摩擦圆柱8的驱动下克服相应的琴键6的阻力，最终拨动相应的琴键发出一次音。发音完毕后，小摩擦圆柱8又将进入拨音齿轮的下一个圆弧槽26内，维持其顺时针空转状态，准备下一次发音。
实施例四本发明的优选实施例四如图9和图10所示。
从图中可以看出，其中的第二驱动装置与实施例二相同，第一驱动装置中的打孔乐曲带19则换成了打孔乐曲转盘31。并由同一动力机构30来驱动大摩擦圆柱6和打孔乐曲转盘31，使它们分别绕其转轴7和32转动。
打孔乐曲转盘31的表面由内到外按半径大小分为多道轨迹，每一道轨迹对应一个拨音齿轮，在各道轨迹内设有与乐曲信息相应的小孔29，每一个小孔对应乐曲信息中的一个音符。
各个启动杠杆的弯折伸出端沿打孔乐曲转盘31的半径方向并排设置于其上方，当打孔乐曲转盘31转动到使其某一小孔位于相应启动杠杆的弯折伸出端的正下方时，弯折伸出端在弹簧15的作用下插入该小孔，从而使启动杠杆前端的启动弹片14向上移动，推动对应的拨音齿轮4上的凸齿，使之顺时针转动一个小角度。
当拨音齿轮先转动一个小角度后，将由大摩擦圆柱6带动其转动一个齿距，此时拨音齿轮4左侧的凸齿将拨动相应的琴键发出一次音。
权利要求
1.一种机械式八音琴，包括支座，装在所述支座上的由多个琴键组成的琴片，以及与所述琴片上的各个琴键一一对应的多个拨音齿轮；所述各个拨音齿轮为相同的圆环结构且套在同一个齿轮定位轴上，每一个所述拨音齿轮的外圆周上按相同间隔设有多个用于拨动对应的琴键使之振动发音的凸齿；其特征在于，还包括可根据所需演奏的乐曲信息，每次带动相应的拨音齿轮转动一个小角度的第一驱动装置；以及可带动任一个已在所述第一驱动装置的作用下转动了一个小角度的拨音齿轮每次转动一个凸齿间距、从而使该拨音齿轮上的凸齿拨动对应的琴键振动发音的第二驱动装置。
2.根据权利要求1所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第一驱动装置包括一个可绕其固定轴转动的硬质圆盘，所述圆盘的表面由内到外按半径大小分为多道轨迹，每一道轨迹对应一个拨音齿轮，在各道轨迹内设有与乐曲信息相应的凸点；所述齿轮定位轴沿圆盘的半径方向设置，所述拨音齿轮上的凸齿垂直于所述圆盘表面时，两者之间有一个微小间隙，且该间隙小于所述圆盘上凸点的高度；所述圆盘转动时，其表面的凸点可拨动对应的拨音齿轮上的凸齿，从而带动该拨音齿轮转动一个小角度。
3.根据权利要求2所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第一驱动装置还包括可带动所述硬质圆盘转动的动力机构，所述动力机构可以用手摇旋柄、发条、或者微电机作为其动力源。
4.根据权利要求1所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第一驱动装置包括与所述拨音齿轮一一对应的多根启动杠杆，所述各根启动杠杆的中部装在同一根杠杆轴上，每一根启动杠杆的前端装有一个用于推动相应的拨音齿轮上的凸齿使之转动一个小角度的启动弹片，后端装有一个弯折伸出端，并装有一个可推/拉所述启动杠杆从而使所述启动弹片推动相应拨音齿轮的弹簧；还包括沿其伸展方向设有多排小孔的打孔乐曲带，所述打孔乐曲带上的每一排小孔对应一个启动杠杆，每一个小孔对应乐曲信息中的一个音；所述打孔乐曲带位于启动杠杆的弯折伸出端的下方，当所述打孔乐曲带移动到使其某一小孔位于相应启动杠杆的弯折伸出端的正下方时，所述弯折伸出端在所述弹簧的作用下插入该小孔，从而使其前端的启动弹片朝相反方向运动，推动对应的拨音齿轮上的凸齿，并带动该拨音齿轮转动一个小角度。
5.根据权利要求4所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第一驱动装置还包括带动所述打孔乐曲带沿其伸展方向移动的动力机构，所述动力机构可以用手摇旋柄、发条、或者微电机作为其动力源。
6.根据权利要求1所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第一驱动装置包括与所述拨音齿轮一一对应的多根启动杠杆，所述各根启动杠杆的中部装在同一根杠杆轴上，每一根启动杠杆的前端装有一个用于推动相应的拨音齿轮上的凸齿使之转动一个小角度的启动弹片，后端装有一个弯折伸出端，并装有一个可推/拉所述杠杆从而使所述启动弹片推动相应拨音齿轮的弹簧；还包括一个可绕其固定轴转动的打孔乐曲转盘，所述打孔乐曲转盘的表面由内到外按半径大小分为多道轨迹，每一道轨迹对应一个拨音齿轮，在各道轨迹内设有与乐曲信息相应的小孔，每一个小孔对应乐曲信息中的一个音符；所述各个启动杠杆的弯折伸出端沿打孔乐曲转盘的半径方向并排设置于其上方，当所述打孔乐曲转盘转动到使其某一小孔位于相应启动杠杆的弯折伸出端的正下方时，所述弯折伸出端在所述弹簧的作用下插入该小孔，从而使其前端的启动弹片朝相反方向运动，推动对应的拨音齿轮上的凸齿，并带动该拨音齿轮转动一个小角度。
7.根据权利要求6所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第一驱动装置还包括带动所述打孔乐曲转盘转动的动力机构，所述动力机构可以用手摇旋柄、发条、或者微电机作为其动力源。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的机械式八音琴，其特征在于，所述第二驱动装置包括一个大摩擦圆柱，所述大摩擦圆柱由所述第一驱动装置中的动力机构带动其转动；所述大摩擦圆柱与所述齿轮定位轴平行，并与各个拨音齿轮的相邻两凸齿之间的圆环表面有微小间隙，所述间隙小于所述凸齿的高度。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的机械式八音琴，其特征在于，每一个所述拨音齿轮的内圆面上设有与所述凸齿一一对应的圆弧槽；所述齿轮定位轴的圆周表面基本对称地设有两个缺口，所述两个缺口的位置可同时与所述拨音齿轮内圆面上的两个圆弧槽正对；所述第二驱动装置包括两个小摩擦圆柱，所述两个小摩擦圆柱由所述第一驱动装置中的动力机构带动其转动；所述两个小摩擦圆柱分别装在所述齿轮定位轴的其中一个缺口内，并分别有一部分从所述缺口突出于齿轮定位轴的圆周表面，其突出部分小于各个拨音齿轮的圆弧槽的深度并可与各个拨音齿轮内圆面的其它位置摩擦接触。
全文摘要
本发明涉及一种机械式八音琴，包括支座，装在支座上的由多个琴键组成的琴片，以及与各个琴键一一对应的多个拨音齿轮；每一个拨音齿轮的外圆周上按相同间隔设有多个用于拨动对应的琴键使之振动发音的凸齿；还包括可根据所需演奏的乐曲信息，每次带动相应的拨音齿轮转动一个小角度的第一驱动装置，以及可带动任一个已被启动的拨音齿轮每次转动一个凸齿间距、从而使该拨音齿轮上的凸齿拨动对应的琴键振动发音的第二驱动装置。通过本发明的方案，可使打孔乐曲带、打孔乐曲转盘或硬质圆盘不再直接驱动拨音齿轮，从而可大大减小每一个音符所占的空间，在同样的孔打孔乐曲带、打孔乐曲转盘或硬质圆盘上存储更多首乐曲。
文档编号G10F1/00GK1527277SQ0311389
公开日2004年9月8日 申请日期2003年3月6日 优先权日2003年3月6日
发明者周健, 周 健 申请人:周健, 周 健