專利名稱：平臺式鋼琴音板的用料加工拼接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼琴制造技術領域，尤其是平臺式鋼琴音板的用料加工拼接方法。
目前，鋼琴音板加工技術有兩種一是云杉原木徑切后的木條拼接的，謂之實木音板。一種是用較差的云杉切片或其替代料做成膠合板的芯板，表面再復以云杉徑切的薄皮的復合音板?！朵撉僬{(diào)律與有關技術》(P84-87、P91-102、P162-163、P197、P201，威廉·布雷特·懷特著，王可茂譯，1992年1月人民音樂出版社)；《鋼琴知識問答》(P34-37、P40-41、P107、P140-153、P307-310，馬偉著，1992年10月，中國文聯(lián)出版公司)；《音樂物理學導論》(P4-5、P143-147、，唐林、張永德、陶純孝著，1991年12月中國科學技術大學出版社)；《鋼琴的調(diào)律及維修》(P8，張琨著，1986年8月第2版、1991年6月第五次印刷，人民音樂出版社)；《中小學音樂教育》中的《怎樣識別鋼琴質(zhì)量》(P18，林時楊著)；《森林利用學》(P131，北京林業(yè)大學主編，中國林業(yè)出版社)。在這些文獻中，對兩種音板均作了較為詳盡的介紹。其中的實木音板的效果較好，層疊膠合板式音板主要是為節(jié)省共振材及立式鋼琴而加工的。傳統(tǒng)的實木音板要求用寬窄大致相同(約10cm)的徑切板，年輪間隔在3mm以內(nèi)。而這樣的要求，從材料的利用上講，并不科學。主要存在以下問題1、木材利用率低(30％以內(nèi))，而能用于制作音板的共振材資源越來越少。2、音板的調(diào)整工作強度大，效率低。3、試驗性強，此塊與彼塊音板的調(diào)整再現(xiàn)性差，工藝可靠性低，批產(chǎn)品質(zhì)量難以在高水平上穩(wěn)定。4、音板的效率低，即便用最好的共振材，也不能得到最佳的共鳴質(zhì)量，等于部分的浪費了優(yōu)良的共振材。 5、難以得到均衡的頻率響應，為使均衡性改善，便降低了能夠得到的最大程度的共鳴，并使靈敏度降低，以致對很弱的弦振動不易產(chǎn)生共振，致使鋼琴的性能、藝術表現(xiàn)力受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種可充分利用共振材資源、增加音板效率、可得到均衡頻率響應、增加鋼琴藝術表現(xiàn)力、音板調(diào)整工作強度小、工藝可靠性高的平臺式鋼琴音板用料加工拼接方法。
用料與拼接的原理1、聲波在固體介質(zhì)中的波速在一定溫度下是一個常數(shù)，不同頻率的聲波在不同密度的固體介質(zhì)中其波長不同。因波長不同，波在介質(zhì)中的傳導特性也不同。鋼琴的最低音，按司徒加特音高標準，其頻率是27．5Hz，在云杉中的波長設為5000m/s27.5HZ/S]]>，鋼琴最高音的頻率是4186．009Hz，其波長設為5000m/s4186.09HZ/S]]>兩音的波長比是152；2、低音本身沒有方向性，繞彎性強；3、大型平臺式鋼琴的高音部的音板面積很小，形狀為梯形，中、低音部分的音板面積很大，形狀為類橢圓形。從它們的振動頻率、振動區(qū)域、木材的吸聲性來說不要求高音部的音板與低音部的音板用同一個標準的材料；4、因樹木生長過程中，組成其纖維的管狀細胞及樹脂道有順向連接性。其內(nèi)在輸送養(yǎng)料和氣體的順逆親和性是自然規(guī)律，是不能改變的。氣干材仍保持其順逆親和性。約占木材總體積7％的木射線的管胞，除有薄壁、厚壁之分外，也有與占90％左右的軸向管胞相同的因生長時間的先后而形的順序性。當木材干燥至含水率低于其纖維飽和點以下時，管胞就逐漸變成了一個個微中空管，而音板的振動和共振便是建立在這些有順逆親和性的微中空管的振動上。5、鋼琴的小槌敲擊琴弦時，間接的敲擊了音板。音板受迫振動時，有其自身的振動，同時還與弦的振動產(chǎn)生共振，且為倍頻振動。從下列式子 中可知，共振的極大值與頻率有關，在鋼琴音板的振動中要避免尖銳共振，又要使其共振達到一較高值的情形下，可有三個解決方法①增加音板局部厚度；②改變音板的密度；③改變音板的形制以改善其剛性。
又因音板振動中，頻率達到基頻的四倍時，會出現(xiàn)零點。在零點以下時，有較寬的頻率范圍。為使零點上移則音板的厚度需改變或增加密度。
已知不同波長即不同頻率的聲波在音板中的波速不同、波形也不同，其不同導致音板對不同頻率有不同的響應和不同的音色。音板的固有振動頻率因敲擊音板的方式不同及剛性、密度、尺寸的不同而不同?？捎孟旅孢@個式了表示fmn≈0.45hEρ(1-σ2)·(m2a2+n2b2)]]>(矩形)fmn=βn2·3.14152·Kl2·Eρ;K=h12]]>(圓形)
因鋼琴的敲擊方式是固定的，面積尺寸對一臺琴來說是固定的，可變量只有厚度和密度及剛性。而調(diào)整厚度和剛性的方法繁瑣、工作強度大、試驗性強。用改變密度的方法就可使調(diào)整音板厚薄的工作量減少且有較強的重現(xiàn)性，而剛性即肋木的拱度、根數(shù)則不必再進行改動。
本發(fā)明的目的還可通過如下措施來實現(xiàn)一種平臺式鋼琴音板的用料加工拼接方法，將選定云杉原木橫截為根據(jù)需要長度不等的三段，然后徑切原木小頭的一段，用于音板的高音部；再徑切其他兩段原木為徑切板，分別做音板的中音部和低音部，且徑切板厚度相同，寬度逐漸增加。并記錄徑切板在原木狀態(tài)下的朝向，干燥。
將高音部的板條拼粘起來，使靠邊材的邊接靠心材的邊，同樣再拼接中音部的板條，待高中音部拼接成一體時，將兩個直角邊進行粗整邊，再拼接低音部的板條。拼接過程完畢后，再按常規(guī)步驟處理。拼接后高、中、低音部的音板朝向和大小頭方向一致，即大頭向朝鍵盤方向排列；音板的板條為同一樹干上的板條。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點1、大幅度的提高木材的利用率(可達60％以上)，可節(jié)省1／3-2／5的優(yōu)良共振材，減少對共振材資源的浪費。
2、減少調(diào)整音板厚薄的工作強度，效率可提高三倍左右。
3、工藝可靠性增強，試驗性降低，客觀評判性增強，可使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性提高。
4、容易得到均衡的頻率響應及得到無尖銳共振的最大程度的共鳴，音板的靈敏度損失可降到最小程度，使鋼琴的性能能得到明顯提高。
5、可以使用機械化或半機械化生產(chǎn)，大幅度的提高加工效率，提高質(zhì)量，降低成本，可使加工產(chǎn)品的標準化程度提高。
本發(fā)明還將結合實施例作進一步詳述平臺式鋼琴音板用料加工拼接方法，以9英尺平臺式鋼琴為例，含有下述步驟①將選好的樹齡80-120年，小頭直徑36-40cm，長于6米的，已干燥至含水率低于18％以下的云杉原木橫截為2．4米、1．9米、1．6米長度各一段。原木小頭段為第一段，(標記為Ⅰ、長2．4米以上)用帶制徑切法徑切成寬100mm以上的板條，(留出正方形心材)，年輪間距的最小處控制在2mm以內(nèi)即可，用于鋼琴音板的高音部。第二段、第三段用完全徑切法進行下料的徑切板(標記為Ⅱ、Ⅲ)則不論年輪間隔，只需將第二段的徑切板寬度尺寸適當放寬至120mm，用于音板的中音部。將第三段的徑切板用于低音部，寬度為140mm以上。所有的徑切板厚度都是10mm。這樣下料后的徑切板可綽綽有余地拼制出5塊9英尺平臺式鋼琴音板。所余的心材再次鋸解后，可用于肋木和其它部位。下好的料需記錄其朝向，并按產(chǎn)品的銷售或使用地的木材平衡含水率進行干燥。②先將高音部的(標記Ⅰ)板條拼接粘成400寬，即將四條取自原木第一段的板條拼接起來，靠邊材的邊接靠心材的邊。需注意板條取自原木的何種朝向(陰、陽面或是東西面)朝向要一致，大小頭也要一致。然后可拼接中音部分(標記Ⅱ)的六條板條(靜角不算)即取自第二段原木的板條，也要注意部位朝向和大小頭的統(tǒng)一性，大頭向均朝鍵盤方向排列，待高中音部位拼接成一體時，需將兩個直角邊進行整邊，再拼接低音部位的(標記Ⅲ)五～五條半板條，拼接完成后，即可粗光兩個表面，按傳統(tǒng)步驟進行肋木的粘接，使音板成形，并調(diào)整固有頻率至100Hz／s以下(測試音板固有頻率時，敲擊音板中第10條板條的中心點)。附圖
為本發(fā)明9英尺鋼琴音板的拼接程式圖，1-15代表徑切板小頭及拼接順序；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表板條。
權利要求
1.平臺式鋼琴音板用料加工拼接方法，其特征在于包括下述步驟①將選定的云杉原木橫截為根據(jù)需要長度不等的三段，然后徑切原木小頭的一段，用于音板的高音部；再徑切其他兩段原木為徑切板，分別做音板的中音部和高音部，且徑切板厚度相同，寬度逐漸增加。并記錄徑切板在原木狀態(tài)下的朝向，干燥。②將高音部的板條拼粘起來，使靠邊材的邊接靠心材的邊，同樣再拼接中音部的板條，待高中音部拼接成一體時，將兩個直角邊進行粗整邊，再拼接低音部的板條。
2.如權利要求1所述的平臺式鋼琴音板用料加工拼接方法，其特征在于拼接后高、中、低音部的音板朝向和大小頭方向一致，即大頭向朝鍵盤方向排列。
3.如權利要求1所述的平臺式鋼琴音板用料加工拼接方法，其特征在于用于音板的板條為同一樹干上的板條。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼琴制造技術領域,尤其是平臺式鋼琴音板的用料加工拼接方法。是將云杉原木按所需長度分段,并對徑切后板條分別對應使用在音板的高、中、低音部,并依次拼接音板高、中、低音部,且原木的朝向和板條的朝向和大小頭方向保持一致。本發(fā)明可大幅度提高木材利用率,節(jié)省共振材,減少調(diào)整音板厚薄的工作強度,效率成倍提高;工藝可靠性增強,試驗性降低;容易得到均衡的頻率響應及得到無尖銳共振的最大程度的共鳴,音板的靈敏度損失可降以最小程度,使平臺式鋼琴性能得到明顯提高。
文檔編號G10C3/02GK1291765SQ9911585
公開日2001年4月18日 申請日期1999年8月30日 優(yōu)先權日1999年8月30日
發(fā)明者王永幸 申請人:王永幸