樂器用木質(zhì)構(gòu)件及其制造方法、響板制造系統(tǒng)及方法
【專利說明】樂器用木質(zhì)構(gòu)件及其制造方法、響板制造系統(tǒng)及方法
[0001]本申請(qǐng)是2009年10月30日提交的、名稱為“樂器用木質(zhì)構(gòu)件及其制造方法、響板制造系統(tǒng)及方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?00910208865.6的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及在例如鋼琴上使用的例如鍵、鍵架或槌桿的樂器用木質(zhì)構(gòu)件和木質(zhì)構(gòu)件的制造方法以及用于制造在例如鋼琴、小提琴或吉他等聲學(xué)樂器上使用的木質(zhì)響板的響板制造系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，已經(jīng)知道例如在日本專利N0.3562517中公開的樂器用木質(zhì)構(gòu)件(以下簡(jiǎn)單地稱為“木質(zhì)構(gòu)件”)和木質(zhì)構(gòu)件的制造方法。根據(jù)該木質(zhì)構(gòu)件的制造方法，將未加工或加工的作為用于木質(zhì)構(gòu)件的加工件的木質(zhì)加工件(以下簡(jiǎn)單地稱為“木質(zhì)加工件”)放置在充滿溫度為120至200°C和壓力為0.2至1.6Mpa的高壓蒸氣的高壓釜中I至60分鐘，由此制造木質(zhì)構(gòu)件。通過高壓蒸氣處理，木質(zhì)加工件具有被改變的性質(zhì)，并被賦予深色調(diào)，由此得到只有經(jīng)過高壓蒸氣處理才具有的獨(dú)特質(zhì)地和深刻感受，并縮短涂覆工藝。
[0004]以上所述的制造方法也適用于響板制造方法。在這種情況下，通過高壓蒸氣處理，作為用于響板的加工件的響板加工件具有被改變的性質(zhì)。其結(jié)果是，實(shí)現(xiàn)了響板加工件的楊氏模量的增加，損耗角正切的減少，密度的減少等，且響板的聲學(xué)轉(zhuǎn)換效率增加，由此響板得到良好的振動(dòng)特性即聲學(xué)特性。
[0005]一般而言，木質(zhì)構(gòu)件容易發(fā)生例如開裂的損傷，其由外周部分的細(xì)微裂紋因拉伸應(yīng)力擴(kuò)大而導(dǎo)致。同時(shí)，在傳統(tǒng)的木質(zhì)構(gòu)件的情況下，木質(zhì)加工件僅通過高壓蒸氣處理具有被改變的性質(zhì)，并因此不能防止上述因素對(duì)木質(zhì)構(gòu)件的損傷。因此，損傷的發(fā)生有可能不利地影響樂器的操作或其外觀。
[0006]此外，在以上描述的響板制造方法中，僅在預(yù)先確定的時(shí)間期間將響板加工件放置在預(yù)先確定的溫度和預(yù)先確定的壓力下的高壓蒸氣內(nèi)，僅能執(zhí)行響板加工件的整體溫度的調(diào)整，不能以精細(xì)的方式控制響板加工件的實(shí)際溫度。出于該原因，不能將響板加工件的實(shí)際溫度控制成適當(dāng)?shù)臏囟?，并因此不能得到具有被加熱精確地改變的性質(zhì)的響板加工件。另外，內(nèi)應(yīng)變?nèi)菀妆３衷谥圃斓捻懓逯?，這使得響板的內(nèi)摩擦相對(duì)較高。因此，存在內(nèi)摩擦降低響板的聲學(xué)特性的擔(dān)憂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一目的在于提供一種樂器用木質(zhì)構(gòu)件，其能夠防止例如開裂的損傷的發(fā)生，從而保證樂器順利和穩(wěn)定的操作，并長(zhǎng)期維持其良好的外觀，并提供一種制造木質(zhì)構(gòu)件的方法。
[0008]本發(fā)明的第二目的在于提供一種響板制造系統(tǒng)，其能夠精確地制造具有通過加熱改變得到的理想的性質(zhì)的響板。
[0009]本發(fā)明的第三目的在于提供一種響板制造系統(tǒng)和方法，其能夠提高響板的聲學(xué)特性。
[0010]為達(dá)成上述第一目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種樂器用木質(zhì)構(gòu)件，其中，通過預(yù)先經(jīng)受加熱處理、冷卻處理和調(diào)濕處理，木質(zhì)構(gòu)件具有至少保持在外周部分的壓縮內(nèi)應(yīng)力。
[0011]該樂器用木質(zhì)構(gòu)件預(yù)先經(jīng)受加熱處理、冷卻處理和調(diào)濕處理。加熱處理增加形成木質(zhì)構(gòu)件的纖維素的結(jié)晶化程度，其導(dǎo)致楊氏模量的增加，平衡含水量的降低和吸濕性的下降。因而，通過其變得干燥和潮濕導(dǎo)致木質(zhì)構(gòu)件的膨脹/收縮的程度(以下稱為“膨脹/收縮率”)減小，其能夠提高木質(zhì)構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性。
[0012]木質(zhì)構(gòu)件預(yù)先通過經(jīng)受加熱處理而處于全干狀態(tài)，進(jìn)而經(jīng)受冷卻處理，并隨后經(jīng)受調(diào)濕處理，使得其具有適應(yīng)于使用環(huán)境的含水量。調(diào)濕時(shí)，水分從木質(zhì)構(gòu)件的表面進(jìn)入木質(zhì)構(gòu)件，但不均勻地分散在木質(zhì)構(gòu)件內(nèi)。這導(dǎo)致木質(zhì)構(gòu)件內(nèi)發(fā)生含水量梯度，且膨脹率隨含水量梯度變化，使得壓縮內(nèi)應(yīng)力至少保持在木質(zhì)構(gòu)件的外周部分。該壓縮內(nèi)應(yīng)力防止木質(zhì)構(gòu)件的外周部分的細(xì)微裂紋因拉伸應(yīng)力而擴(kuò)大，從而使木質(zhì)構(gòu)件內(nèi)的開裂難以發(fā)生。結(jié)果，木質(zhì)構(gòu)件不僅能夠比傳統(tǒng)木質(zhì)構(gòu)件更加可靠地保證順利和穩(wěn)定的操作，而且能夠長(zhǎng)期維持樂器的良好外觀，其也有利于樂器的維護(hù)成本的減少。
[0013]為達(dá)成上述第一目的，在本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造樂器用木質(zhì)構(gòu)件的方法，包括在預(yù)先確定的溫度下加熱作為用于木質(zhì)構(gòu)件的加工件的木質(zhì)加工件的加熱步驟、冷卻被加熱的木質(zhì)加工件的冷卻步驟、和執(zhí)行被冷卻的木質(zhì)加工件的調(diào)濕使得壓縮內(nèi)應(yīng)力至少產(chǎn)生在木質(zhì)加工件的外周部分的調(diào)濕步驟。
[0014]根據(jù)該木質(zhì)構(gòu)件制造方法，首先，作為用于木質(zhì)構(gòu)件的加工件的木質(zhì)加工件被加熱。如上所述，這導(dǎo)致木質(zhì)構(gòu)件的膨脹/收縮率的降低，并因此抑制木質(zhì)構(gòu)件的尺寸變化。結(jié)果，其能夠提高木質(zhì)構(gòu)件的制造成品率從而減少制造成本。
[0015]此外，通過加熱處理而全干的木質(zhì)加工件被冷卻，且然后全干的木質(zhì)加工件被調(diào)濕使得其具有適應(yīng)于使用環(huán)境的含水量。此時(shí)，水分從木質(zhì)加工件的表面進(jìn)入木質(zhì)加工件，但不均勻地分散在木質(zhì)加工件內(nèi)。這導(dǎo)致木質(zhì)加工件內(nèi)發(fā)生含水量梯度，且膨脹率隨含水量梯度變化，使得壓縮內(nèi)應(yīng)力至少產(chǎn)生在木質(zhì)加工件的外周部分。壓縮內(nèi)應(yīng)力防止木質(zhì)加工件的外周部分的細(xì)微裂紋因拉伸應(yīng)力而擴(kuò)大，從而使木質(zhì)加工件內(nèi)的開裂難以發(fā)生。結(jié)果，木質(zhì)構(gòu)件比通過傳統(tǒng)方法制造的木質(zhì)構(gòu)件不容易損傷，并因此能夠保證樂器的順利和穩(wěn)定的操作以及維持其良好的外觀。
[0016]優(yōu)選的是，調(diào)濕步驟包括干燥冷卻的木質(zhì)加工件使得木質(zhì)加工件的含水量達(dá)到平衡的干燥步驟。
[0017]根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，通過干燥被冷卻的木質(zhì)加工件，木質(zhì)加工件吸收空氣中的水分，由此木質(zhì)加工件的含水量達(dá)到平衡。這使得水分的吸收和釋放在木質(zhì)構(gòu)件內(nèi)難以發(fā)生，并因此能夠進(jìn)一步抑制因其變得干燥或潮濕而導(dǎo)致的木質(zhì)構(gòu)件的尺寸變化和變形。
[0018]為達(dá)成上述第二目的，在本發(fā)明的第三方面，提供了一種響板制造系統(tǒng)，用于制造在聲學(xué)樂器中使用并通過振動(dòng)產(chǎn)生樂音的木質(zhì)響板，包括用于執(zhí)行預(yù)備調(diào)濕以調(diào)整作為用于響板的加工件的木質(zhì)響板加工件的濕度的預(yù)備調(diào)濕機(jī)構(gòu)、用于容納被預(yù)備調(diào)濕的響板加工件的加熱室、以面向容納在加熱室內(nèi)的響板加工件的相應(yīng)的前側(cè)和背側(cè)的方式設(shè)置在加熱室內(nèi)用于加熱響板加工件的第一加熱器和第二加熱器、用于檢測(cè)響板加工件的相應(yīng)的前側(cè)溫度和背側(cè)溫度的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器和用于控制第一加熱器和第二加熱器使得響板加工件的被檢測(cè)的前側(cè)溫度和背側(cè)溫度分別成為第一預(yù)先確定的溫度和第二預(yù)先確定的溫度的控制機(jī)構(gòu)。
[0019]根據(jù)該響板制造系統(tǒng)，在加熱室內(nèi)通過第一加熱器和第二加熱器加熱被預(yù)備調(diào)濕的響板加工件。該加熱處理增加了形成響板加工件的纖維素的結(jié)晶化程度，其導(dǎo)致楊氏模量的增加，平衡含水量的減少和吸濕性的降低。這能夠使響板加工件的膨脹/收縮率減少，使得能夠提高響板加工件的尺寸穩(wěn)定性。
[0020]此外，根據(jù)以上所述的響板制造系統(tǒng)，響板加工件的前側(cè)和背側(cè)溫度通過相應(yīng)的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器檢測(cè)，且通過控制機(jī)構(gòu)控制第一加熱器和第二加熱器使得被檢測(cè)的前側(cè)和背側(cè)溫度分別成為第一預(yù)先確定的溫度和第二預(yù)先確定的溫度。因而，能夠相互獨(dú)立地以精細(xì)的方式控制實(shí)際的前側(cè)和背側(cè)溫度，使得它們成為相應(yīng)的第一和第二預(yù)先確定的溫度，并因此能夠精確地制造具有通過加熱處理改變得到的理想的性質(zhì)的響板。
[0021]優(yōu)選的是，響板制造系統(tǒng)還包括用于冷卻被加熱的響板加工件的冷卻機(jī)構(gòu)和用于執(zhí)行被冷卻機(jī)構(gòu)冷卻的響板加工件的調(diào)濕使得壓縮內(nèi)應(yīng)力至少保持在響板加工件的外周部分的調(diào)濕機(jī)構(gòu)。
[0022]根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，被加熱和全干的響板加工件通過冷卻機(jī)構(gòu)冷卻，并隨后經(jīng)受調(diào)濕。在該調(diào)濕處理中，水分從響板加工件的表面進(jìn)入響板加工件，但不均勻地分散在響板加工件內(nèi)。這導(dǎo)致響板加工件內(nèi)發(fā)生含水量梯度，且膨脹率隨含水量梯度變化，使得壓縮內(nèi)應(yīng)力至少保持在響板加工件的外周部分。該壓縮內(nèi)應(yīng)力防止響板加工件的外周部分的細(xì)微裂紋因拉伸應(yīng)力而擴(kuò)大，并能夠使響板內(nèi)的開裂難以發(fā)生。結(jié)果，響板能夠比傳統(tǒng)響板更加良好地維持聲學(xué)特性，這使其能夠保證樂器的良好的音質(zhì)和音量。此外，由于響板難以開裂，所以能夠減少更換和修理響板所需的維護(hù)成本。
[0023]優(yōu)選的是，第一預(yù)先確定的溫度和第二預(yù)先確定的溫度彼此不同。
[0024]根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，通過將響板加工件前側(cè)和背側(cè)溫度加熱成彼此不同的各自的溫度，能夠使響板加工件的前側(cè)和背側(cè)周圍部分之間的纖維素的結(jié)晶化程度不同，從而使其吸濕性和膨脹/收縮率根據(jù)它們之間的纖維素的結(jié)晶化程度的不同而不同。其結(jié)果是，例如，當(dāng)通過接合多個(gè)響板加工件制造聲學(xué)鋼琴響板時(shí)，通過將第一預(yù)先確定的溫度設(shè)定為較小值，能夠容易地和穩(wěn)定地形成所謂的“凸拱”，即響板的前表面的凸起的彎曲，琴馬安裝在其上。
[0025]為達(dá)成上述第三目的，在本發(fā)明的第四方面，提供一種響板制造系統(tǒng)，用于制造在聲學(xué)樂器中使用并通過振動(dòng)產(chǎn)生樂音的木質(zhì)響板，包括用于執(zhí)行作為用于響板的加工件的木質(zhì)響板加工件的調(diào)濕使得響板加工件具有預(yù)先確定的含水量的調(diào)濕機(jī)構(gòu)、用于在預(yù)先確定的溫度下加熱響板加工件的加熱機(jī)構(gòu)和用于振動(dòng)響板加工件的加振機(jī)構(gòu)。
[0026]根據(jù)該響板制造系統(tǒng)，通過加熱機(jī)構(gòu)加熱作為用于響板的加工件的響板加工件。該加熱處理增加了形成響板加工件的纖維素的結(jié)晶化程度。具體而言，結(jié)晶纖維素的比例增加，非結(jié)晶纖維素或半纖維素相對(duì)減少，其導(dǎo)致平衡含水量的減少和吸濕性的降低。這導(dǎo)致響板加工件的膨脹/收縮率的減小，使得能夠提高響板加工件的尺寸穩(wěn)定性。
[0027]此外，響板加工件具有通過加熱處理改變得到的性質(zhì)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)楊氏