一种多功能钢琴调音器

1.本发明涉及钢琴调音技术领域，特别是涉及一种多功能钢琴调音器。


背景技术：

2.琴的音律是靠琴弦的张紧度来保证音准的，由于琴弦长期处于张紧状态，在演奏时琴弦还会产生振动，因此琴弦会产生应力蠕变，从而导致音调发生变化。一般的钢琴每年都需要调弦一到两次，目前在对钢琴进行调音时会先将固定铁夹板附近的螺钉进行松动，随后再对走音的弦进行调整，而调整时需要使用套筒对琴弦调节螺钉进行松弛或紧固，从而达到调音的目的。但是，琴弦调节螺钉一般是外六角螺钉，它的角度是不固定的，常规的套筒操作时是无法以任意角度卡入调节螺钉的，必须对准角度再进行卡入，调节起来非常费劲，而且琴弦排列一般都很密集紧凑，导致普通调音器的固定支撑较为困难，不易对准操作等，进而导致调音速度比较慢，调整过程较为麻烦，非常不便，且精度也不会很高，调音师水平、手法甚至心情等因素都很容易影响到调音工作的质量。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种多功能钢琴调音器，它便于套筒以任意角度卡入调节螺钉，无需人工旋转调音，调音便捷且效率高，调音过程稳固且精度高。
4.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
5.一种多功能钢琴调音器，它包括外壳体、第一驱动装置、夹紧机构、第二驱动装置、压紧机构以及调向机构，所述外壳体包括上壳体、下壳体以及连接在上壳体与下壳体之间的柱状手柄；
6.所述第一驱动装置安装在上壳体内，用于驱动夹紧机构夹紧与松开；
7.所述夹紧机构转动安装在上壳体一侧，适于旋转调整夹紧的方位并用于夹紧钢琴面板；
8.所述第二驱动装置安装在柱状手柄内，用于驱动调向机构转动；
9.所述压紧机构安装在下壳体上，适于压紧抵持住调向机构并使调向机构与第二驱动装置形成传动，以及适于松开调向机构并使调向机构与第二驱动装置脱离传动；
10.所述调向机构活动穿接在下壳体上且一端活动穿接在压紧机构内，所述调向机构还与第二驱动装置之间离合传接配合，所述调向机构适于旋转调正卡入的角度以及用于松紧琴弦调节螺钉进行调音。
11.进一步，所述第一驱动装置包括设置在上壳体内的电动推杆，所述电动推杆输出端与夹紧机构转动连接，所述电动推杆收缩时能够带动夹紧机构完成夹紧。
12.进一步，所述夹紧机构包括旋转圆盘、两个夹爪、联动环以及两个连杆，所述旋转圆盘转动连接在上壳体一侧，所述夹爪由外向内限位穿接在旋转圆盘上且夹爪内端转动连接在旋转圆盘内，所述联动环转动安装在电动推杆的输出端上，所述连杆两端分别转动连
接在联动环一侧与夹爪内侧上；
13.所述电动推杆收缩时能够带动联动环向靠近电动推杆的方向横移，进而通过两个连杆拉动两个夹爪完成合拢夹紧，所述旋转圆盘和两个夹爪在夹紧钢琴面板时能够一体旋转调正夹紧的方位。
14.进一步，所述调向机构包括位于下壳体外的套筒，活动穿接在下壳体内且一端连接在套筒上并另一端活动穿接于压紧机构内的中心轴杆，以及固设于中心轴杆中部并位于下壳体内的第一卡齿；
15.所述第一卡齿与第二驱动装置之间离合传接配合，所述第一卡齿与第二驱动装置之间还设置有第一弹簧；
16.推压所述压紧机构能够推抵中心轴杆横移，并使第一卡齿与第二驱动装置卡合形成传动，再次推压所述压紧机构能够松开对中心轴杆的推抵，且第一卡齿在第一弹簧的回弹下能够与第二驱动装置脱离传动。
17.进一步，所述第二驱动装置包括设置在柱状手柄内的步进电机，设置在步进电机输出端并位于下壳体内的第一斜齿轮，转动安装在下壳体内壁上且套于中心轴杆外侧并与第一斜齿轮相啮合的第二斜齿轮，以及固设在第二斜齿轮靠近第一卡齿一侧且活动套于中心轴杆外侧的第二卡齿；
18.所述第二卡齿与第一卡齿相适配且离合卡接配合，所述第一弹簧位于第一卡齿和第二卡齿之间，所述中心轴杆受到推抵时能够压缩第一弹簧并使第一卡齿与第二卡齿卡合。
19.进一步，所述压紧机构包括安装在下壳体内壁上的外筒，设置在外筒靠近第一卡齿一端的第四轴承，活动卡接在外筒内部且活动穿过下壳体侧壁的推压杆，以及设置在外筒内部的第二弹簧；
20.所述中心轴杆一端穿接于第四轴承内并伸入外筒内，所述第二弹簧位于中心轴杆端部与推压杆端部之间；
21.按压所述推压杆能够压缩第二弹簧并推抵中心轴杆横移，且推压杆在第二弹簧的作用下能够与外筒内壁卡死进而形成抵持；再次按压所述推压杆能够松开第二弹簧对中心轴杆的推抵。
22.进一步，所述外筒内壁上开设有两个对称的v形滑轨槽以及两个对称的弧形滑轨槽，所述弧形滑轨槽两端分别连通两个v形滑轨槽端部，且两个v形滑轨槽和两个弧形滑轨槽构成一个连通的闭合滑槽；
23.所述推压杆位于外筒内的侧壁上对称设置有两个滑动卡柱，且两个所述滑动卡柱滑动卡接于闭合滑槽内。
24.进一步，所述联动环通过第一轴承与电动推杆的输出端转动连接，所述旋转圆盘通过双层滚筒轴承与上壳体一侧转动连接。
25.进一步，所述第二斜齿轮通过第二轴承转动安装在下壳体内壁上，所述中心轴杆活动穿接于第二轴承内，所述第二卡齿内圈还设置有第三轴承，所述中心轴杆活动穿接于第三轴承内。
26.进一步，所述外壳体内设置有频谱分析模块、单片机以及存储数据的芯片，所述上壳体侧壁上具有控制面板，所述下壳体内设置有麦克风和扬声器；
27.所述芯片能够录入标准音频数据，所述麦克风能够在按动琴键时进行收音，并将所收录的声音导入由单片机控制的频谱分析模块分析，所述频谱分析模块能够将所收录的声音与标准音频进行对比判断，若正确则通过扬声器提示无需调音，若不正确则频谱分析模块会根据计算结果中基频的频率与理论频率的差值来计算旋转角度，并通过扬声器发出语音提示。
28.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
29.1.本发明相较于常规的套筒，可以将调向机构的套筒以任意角度卡入琴弦调节螺钉，然后用夹紧机构夹紧钢琴面板，再通过压紧机构压紧抵持住调向机构并使调向机构与第二驱动装置形成传动，进而只需驱动调向机构旋转微小的角度即可调正套筒卡入的角度，大大节省了对准的时间，最后再通过第二驱动装置驱使调向机构旋转进行调音操作，整个过程不仅减少了人工操作，尤其是无需手动旋转套筒，大大提高了调音的便捷性以及效率，而且避免了人手操作误差大的问题，进而保证了调音的精度。
30.2.本发明通过夹紧机构夹紧钢琴上面板以及通过调向机构的套筒卡入琴弦调节螺钉，并利用压紧机构形成抵持压紧，使整体调音结构为任意调节螺钉都能提供一个稳固的支持结构，让调音时更加稳固、稳定，不易出现偏差，进一步提高了调音精度。
31.3.本发明的夹紧机构设计成旋转安装在上壳体一侧，可以实现夹爪的全方位旋转，加上调向机构与下壳体也是可旋转的，便于灵活选取夹紧位置。另外，在套筒卡入琴弦调节螺钉定位一个支点后，由于夹紧机构的可旋转设计，使得两夹爪在夹紧时能够自适应旋转调正夹紧方位，最后平稳地夹紧钢琴面板，大大提高了整体结构的使用灵活性和便捷性。
32.4.本发明通过第二驱动装置与调向机构之间的离合传接配合加上第一弹簧的设计，通过压紧机构自身第一弹簧、推压杆、滑动卡柱以及v形滑轨槽、弧形滑轨槽之间的结构设计，使得首次按压推压杆时能够卡死并对调向机构形成推抵，进而使第二驱动装置与调向机构传动的同时也能更加稳固地进行调音；同时调音完毕后再次按压推压杆时能够松开推抵，而调向机构在第一弹簧的回弹作用下也能让套筒从卡入状态下退出，进而方便拆卸取下，前后操作省时又省力，简化了调音过程。
33.5.本发明可以通过便捷的方式提供准确、快速的调音手段，降低了调音师的门槛，甚至普通人也可以胜任调音工作。
附图说明
34.图1为本发明的整体结构示意图；
35.图2为本发明的另一侧视角结构示意图；
36.图3为本发明第一驱动装置和夹紧机构的结构示意图；
37.图4为图3中结构的内侧视角图；
38.图5为图3中结构的局部示意图；
39.图6为图3中结构的剖面示意图；
40.图7为本发明第二驱动装置、压紧机构和调向机构的结构示意图；
41.图8为图7中结构的剖面示意图；
42.图9为本发明第二驱动装置的结构示意图；
43.图10为本发明压紧机构和调向机构的结构示意图；
44.图11为本发明推压杆的结构示意图；
45.图12为本发明外筒的剖面结构图；
46.图13为本发明外筒内部滑槽的示意图；
47.图14为本发明的使用状态图；
48.图15为图14中a部的结构放大示意图；
49.其中，11.上壳体；12.柱状手柄；13.下壳体；2.第一驱动装置；20.电动推杆；21.第一轴承；3.夹紧机构；30.旋转圆盘；300.双层滚筒轴承；31.夹爪；32.联动环；33.连杆；4.第二驱动装置；40.步进电机；41.第一斜齿轮；42.第二斜齿轮；420.第二轴承；43.第二卡齿；430.第三轴承；5.压紧机构；50.外筒；500.v形滑轨槽；501.弧形滑轨槽；51.第四轴承；52.推压杆；520.滑动卡柱；53.第二弹簧；6.调向机构；60.套筒；61.中心轴杆；62.第一卡齿；63.第一弹簧；7.控制面板；8.钢琴本体；80.上面板；81.琴弦调节螺钉。
具体实施方式
50.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
51.如图1-15所示，在本实施例中，提供一种多功能钢琴调音器，它主要由外壳体、第一驱动装置2、夹紧机构3、第二驱动装置4、压紧机构5以及调向机构6组成。其中外壳体具体分为上壳体11、下壳体13以及连接在上壳体11与下壳体13之间的柱状手柄12。第一驱动装置2安装在上壳体11内并与夹紧机构3连接，夹紧机构3外部通过双层滚筒轴承300转动安装在上壳体11一侧，第二驱动装置4安装在柱状手柄12内，压紧机构5贯穿安装在下壳体13侧壁上，调向机构6活动穿接在下壳体13上且一端活动穿接在压紧机构5内，调向机构6还与第二驱动装置4之间离合传接配合。各部件在整体结构中的作用如下：第一驱动装置2用于驱动夹紧机构3夹紧与松开；夹紧机构3可以旋转调整夹紧的方位，以及在第一驱动装置2的驱使下用来夹紧钢琴面板；第二驱动装置4用于驱动调向机构6转动；压紧机构5能够压紧抵持住调向机构6，同时在压紧状态下能够使调向机构6与第二驱动装置4形成传动，另外压紧机构5松开时能够使调向机构6与第二驱动装置4脱离传动；调向机构6在第二驱动装置4的驱使下能够旋转调正卡入的角度，以及正常旋转时能够松紧琴弦调节螺钉进行调音。
52.具体地，本实施例中的第一驱动装置2为设置在上壳体11内的电动推杆20，电动推杆20输出端与夹紧机构3转动连接，电动推杆20收缩时能够带动夹紧机构3完成夹紧。而夹紧机构3具体由旋转圆盘30、两个夹爪31、联动环32以及两个连杆33组成，其中旋转圆盘30通过双层滚筒轴承300转动连接在上壳体11一侧，即旋转圆盘30和上壳体11分别连接在双层滚筒轴承300的两层转环上；每个夹爪31由外向内限位穿接在旋转圆盘30上且夹爪31内端转动连接在旋转圆盘30内，旋转圆盘30转动时可带着夹爪31一起转动；联动环32通过第一轴承21转动安装在电动推杆20的输出端上；两个连杆33一端分别转动连接在联动环32两侧，两个连杆33另一端分别转动连接在两个夹爪31内侧上。当需要夹紧钢琴面板时，由电动推杆20输出端收缩带动联动环32向靠近电动推杆20的方向横移，进而通过两个连杆33拉动两个夹爪31完成合拢夹紧即可。另外，旋转圆盘30和两个夹爪31在夹紧钢琴面板时能够一体旋转调正夹紧的方位。通过上述设计，本实施例可以实现夹爪31的全方位旋转，加上调向
机构6与下壳体13也是可旋转的，便于灵活选取夹紧位置。在调向机构6卡入琴弦调节螺钉定位一个支点后，由于夹紧机构3的可旋转设计，使得两夹爪31在夹紧时能够自适应旋转调正夹紧方位，最后平稳地夹紧钢琴面板，大大提高了整体结构的使用灵活性和便捷性。
53.具体地，本实施例中的调向机构6主要由套筒60、中心轴杆61以及第一卡齿62组成。套筒60位于下壳体13外，中心轴杆61一端连接在套筒60上，中心轴杆61中部活动穿接在下壳体13侧壁上，中心轴杆61另一端活动穿接于压紧机构5内，第一卡齿62固设于中心轴杆61中部并位于下壳体13内。同时，第一卡齿62与第二驱动装置4之间离合传接配合，在第一卡齿62与第二驱动装置4之间还设置有第一弹簧63。
54.具体地，本实施例中的第二驱动装置4主要由步进电机40、第一斜齿轮41、第二斜齿轮42以及第二卡齿43组成。步进电机40设置在柱状手柄12内，第一斜齿轮41设置在步进电机40输出端并位于下壳体13内，第二斜齿轮42通过第二轴承420转动安装在下壳体13内壁上，且中心轴杆61活动穿接于第二轴承420内，第二斜齿轮42与第一斜齿轮41相啮合，第二卡齿43固设在第二斜齿轮42靠近第一卡齿62的一侧，且第二卡齿43活动套于中心轴杆61外侧，具体在第二卡齿43内圈还设置有第三轴承430，而中心轴杆61活动穿接于第三轴承430内。同时，第二卡齿43与第一卡齿62相适配且离合卡接配合，第一弹簧63位于第一卡齿62和第二卡齿43之间，在中心轴杆61受到推抵时能够压缩第一弹簧63并使第一卡齿62与第二卡齿43卡合。具体地说，当使用压紧机构5进行首次推压时，压紧机构5能够推抵中心轴杆61向套筒60方向横移，在中心轴杆61的带动作用下会使第一卡齿62与第二卡齿43卡合形成传动，而此时第一弹簧63是处于压缩状态的；当再次推压压紧机构5时，可以松开对中心轴杆61的推抵，且第一卡齿62在第一弹簧63的回弹下能够与第二卡齿43脱离传动，同时中心轴杆61在第一弹簧63的回弹下也能够回位使套筒60退出卡入状态。
55.参考图14、图15的状态，本实施例在实际使用时，先将调向机构6的套筒60以任意角度初步卡入琴弦调节螺钉81；然后通过电动推杆20驱使夹紧机构3的两个夹爪31夹紧钢琴本体8的上面板80；再通过压紧机构5压紧抵持住调向机构6的中心轴杆61，中心轴杆61向套筒60方向横移一方面使套筒60完全卡入琴弦调节螺钉81，另一方面使第一卡齿62与第二卡齿43卡合形成传动，即调向机构6与第二驱动装置4形成传动；接着通过步进电机40驱动第一斜齿轮41转动，进而带动第二斜齿轮42以及第二卡齿43转动，通过传动配合再带动第一卡齿62、中心轴杆61以及套筒60转动，刚开始只需要控制轻微旋转把套筒60卡入的角度调正即可；最后调正后再正式开始控制套筒60转动进行调音。调音的方式可采用手指不停地按键进行比对，也可以将录制好的标准音频进行直接播放比对，因为调音旋转的角度都很小，一点点触发步进电机40转动进行微调即可完成，相较于以前手动旋转套筒60要方便省力很多。本实施例相较于常规的套筒60，可以实现套筒60以任意角度卡入琴弦调节螺钉81，大大节省了对准的时间，通过步进电机40驱使套筒60旋转进行调音操作，整个过程不仅减少了人工操作，尤其是无需手动旋转套筒60，大大提高了调音的便捷性以及效率，而且避免了人手操作误差大的问题，进而保证了调音的精度。
56.具体地，为了实现上述压紧机构5按压抵持以及按压松开的功能，本实施例中的压紧机构5包含外筒50、第四轴承51、推压杆52以及第二弹簧53。其中外筒50安装在下壳体13内壁上，第四轴承51设置在外筒50靠近第一卡齿62的一端上，推压杆52活动穿过下壳体13侧壁，且推压杆52以一种类似圆珠笔按压端结构的方式活动卡接在外筒50内部。第二弹簧
53设置在外筒50内部，中心轴杆61一端穿接于第四轴承51内并伸入外筒50内，而第二弹簧53位于中心轴杆61端部与推压杆52端部之间。当首次按压推压杆52时，推压杆52能够压缩第二弹簧53并推抵中心轴杆61横移，且推压杆52在第二弹簧53的作用下能够与外筒50内壁卡死进而形成抵持；再次按压推压杆52能够解除卡死状态，推压杆52会松开第二弹簧53对中心轴杆61的推抵，且推压杆52在第二弹簧53的回弹作用下退回原位，直到下次继续使用，如此两次按压一循环，可重复使用操作，运动过程和结构可参考圆珠笔按压端。
57.参考图8、11-13所示，本实施例也设计了一种类似圆珠笔按压端的结构，具体在外筒50内壁上开设有两个对称的v形滑轨槽500以及两个对称的弧形滑轨槽501，v形滑轨槽500以及弧形滑轨槽501沿着外筒50内壁开设都带有一定的弧度的，弧形滑轨槽501两端分别连通两个v形滑轨槽500端部，且两个v形滑轨槽500和两个弧形滑轨槽501构成一个连通的闭合滑槽。同时，在推压杆52位于外筒50内的侧壁上对称设置有两个滑动卡柱520，且两个滑动卡柱520滑动卡接于闭合滑槽内。初始状态是两个滑动卡柱520分别位于两个v形滑轨槽500内的尖端处，即最靠近外筒50外端口处；当首次按压推压杆52时，两个滑动卡柱520会跟随推压杆52向第二弹簧53方向滑移，实际上因为两个滑动卡柱520是对称的在推压杆52的直径上的，两个滑动卡柱520滑动卡接在闭合滑槽内时也一定是在外筒50的直径上的，因此当两个滑动卡柱520往第二弹簧53方向滑移时只能分别沿着两个v形滑轨槽500上的一道槽滑动，且这两道槽还是中心相对的两道，如此才能保证两个滑动卡柱520一直处在外筒50的直径上，并且由于v形滑轨槽500以及弧形滑轨槽501都带有一定弧度，所以两个滑动卡柱520不仅仅是在移动，而是带有旋转的滑移，最后体现出就是推压杆52一边推移时一边也在旋转。当两个滑动卡柱520都到了各自v形滑轨槽500的端部时，这时可人力辅助加一点旋转力，使两个滑动卡柱520往两个弧形滑轨槽501内偏移，与此同时手还要慢慢松开，使推压杆52能够受到第二弹簧53的回弹力稍微回移一点，即两个滑动卡柱520偏移落入两个弧形滑轨槽501内并回转，最后分别停留在两个弧形滑轨槽501的中间位置处，此处为平衡抵持点，两个滑动卡柱520暂时被卡死，这时就是推压杆52处于抵持状态了。同理，当我们再次按压一次推压杆52时，使两个滑动卡柱520先滑移到两个弧形滑轨槽501的相对端部处，然后同样人力辅助加一点旋转力，使两个滑动卡柱520往两个v形滑轨槽500内偏移，与此同时慢慢松开手，使推压杆52能够受到第二弹簧53的回弹力直接沿着v形滑轨槽500回位到初始状态，即推压杆52处于松开状态了。
58.为了方便触发步进电机40和电动推杆20，本实施例在外壳体内设置单片机，在上壳体11侧壁上设置与单片机电连接的控制面板7，控制面板7下面还设置了多个按键便于触发控制。
59.为了实现更加智能化的调音，可采用现有的频谱分析模块进行分析处理，从而更加便捷快速地调音。具体可在外壳体内设置存储数据的芯片，在下壳体13内设置麦克风和扬声器。芯片能够录入标准音频数据，麦克风能够在按动琴键时进行收音，并将所收录的声音导入由单片机控制的频谱分析模块分析，频谱分析模块能够将所收录的声音与标准音频进行对比判断，若正确则通过扬声器提示无需调音，若不正确则频谱分析模块会根据计算结果中基频的频率与理论频率的差值来计算旋转角度，并通过扬声器语音提示用户按琴键，用户按了琴键后再拾音测频率，频谱分析模块给出建议后由用户确认是否调整，调整好后继续要求用户按琴键以确认调整效果。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.以上的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。