r>[0039]控弦模块是完成自动控弦的核心模块，由控弦基座、锁弦模块和基锁连接件组成，控弦基座安装在琴轨模块上并可在其上滑动，锁弦模块通过基锁连接件安装在控弦基座上。锁弦模块由锁弦滑轨、锁弦驱动和锁弦机构组成，锁弦滑轨连接基锁连接件，锁弦驱动驱动锁弦机构沿锁弦滑轨滑动，锁弦机构在锁紧琴弦时与琴弦接触并使琴弦在接触点相对琴体静止进而改变琴弦振动部分的长度。锁弦机构与琴弦一一对应，锁弦机构的滑动方向与琴弦平行，各琴弦所对应的锁弦机构在与弦枕不同距离的位置上锁紧琴弦，从而实现调节各弦的弦长以改变弦音的功能。本发明颠覆传统多数弦乐器的音品板与琴颈的结构，以琴轨模块和控弦模块实现控弦。
[0040]琴身模块与琴轨模块连接，琴箱模块安装在琴身模块的一侧，可以放大琴音改善音色。琴身模块或琴箱模块上安装有固定和定位琴弦的尾柱和弦桥，弦桥可以更换。
[0041]琴弦张紧于紧弦装置和尾柱之间，并由弦枕和弦桥定位，通过更换不同形状的弦枕和弦桥可以改变琴弦在空间中的相对位置，从而可以创造出具有不同琴弦数目的以及可弹拨或弓拉的多种弦乐器。但是，琴弦之间始终保持平行，以保持与锁弦机构的滑动方向一致。
[0042]以下结合具体实施实例，对弦琴的各部分结构组成、功能特征和可能的变形改进作详细说明。
[0043]琴头模块。
[0044]传统的紧弦装置(如弦钮等)成熟可靠有效，在此不作说明。需要说明的是，琴头模块上安装有可更换的弦枕。图2为琴头模块的一个实施实例的示意图，其中101为琴头主体，其上有琴弦张紧装置103，102为可更换的弦枕，其上开有小凹槽，用来固定琴弦的位置，104为琴头模块、琴轨模块的对接安装面。
[0045]琴轨模块。
[0046]琴轨模块，主要由琴轨模块导轨和琴轨模块驱动构成，以完成支撑琴体的功能、承载控弦模块的功能和定位控弦模块的功能。在实现以上三种功能前提下，琴轨模块的结构形式可以千变万化。可以设计成一根主梁，也可以设计成多根梁组合；形状可直可弯甚至不规则；轨道形式也可千变万化；可以通过机械标记、丝杆、齿轮齿条、同步带、直线电机等原理实现对控弦模块的定位。图3为琴轨模块的2种实施实例:A图所示为单梁两侧凹槽直线电机驱动的琴轨模块，琴轨模块导轨和琴轨模块驱动集成在一起，211为导轨结构，212和213分别为琴轨模块与琴头模块和琴身模块的对接安装面；B图所示为双柱梁丝杆驱动式琴轨模块，其中221为两根支撑梁，同时作为琴轨模块导轨，222为琴轨模块驱动的丝杆，可通过伺服电机等驱动，223和224分别为琴轨模块与琴头模块和琴身模块的对接安装面。
[0047]控弦模块。
[0048]控弦模块安装在琴轨模块之上，由控弦基座、锁弦模块和二者之间的基锁连接件组成。控弦基座安装在琴轨模块导轨上，使控弦模块可在琴轨上滑动，根据琴轨模块形式的不同，采用不同的配合方式，如滑动式，滚动式和轴承式等等。锁弦模块通过基锁连接件安装在控弦基座上，锁弦模块可随控弦基座相对琴轨模块滑动。
[0049]图4为控弦模块的一个实施实例的轴侧视图。A方向视图为正视图，B方向视图为俯视图，211为琴轨模块导轨，3所示区域为控弦模块的一个实施实例，6所示区域为6根琴弦。
[0050]图5为控弦模块的一个实施实例的正视图，即图4中A方向的视图。图中211为琴轨模块导轨，31为控弦基座，安装在导轨211上并可在其上滑动，32为基锁连接件，33所示部分为锁弦模块，通过32基锁连接件与控弦基座31连接，6为琴弦。
[0051]图6为控弦模块的一个实施实例的俯视图，即图4中B方向的视图。331-336所示为6个锁弦模块，与图4中6所示的6根琴弦一一对应。
[0052]锁弦模块也是模块化结构，与琴弦一一对应。锁弦模块由锁弦滑轨、锁弦驱动和锁弦结构组成。锁弦机构可相对于锁弦滑轨在一定范围内滑动，锁弦驱动驱动锁弦机构在锁弦滑轨上滑动并控制其位置，锁弦驱动也有多种形式，如丝杆、齿轮齿条、直线电机等等。图7为锁弦模块的一种实施实例的示意图，它具有34锁弦滑轨，35锁弦驱动，36锁弦机构，61为琴弦，从锁弦机构的中心孔穿过。
[0053]锁弦机构也是模块化的结构，图8所示为锁弦机构一种实施实例的空弦状态时的工作原理示意图，该锁弦机构由移动滑台361，锁紧电机362，内动环363、和4个锁弦柄364-367构成。移动滑台361底部有螺纹孔，可与锁弦驱动的丝杆配合，实现锁弦机构的位置控制。移动滑台上部为圆环结构，内置一个与其配合的内动环363，该内动环在锁紧电机362驱动下可相对移动滑台旋转。内环与移动滑台的一侧的端面上，各有四个与锁弦柄364-367配合的安装柱。锁弦柄一侧有孔，与移动滑台端面上的安装柱配合，可绕其旋转，锁弦柄有长槽结构，内动环上的安装柱可在其中滑动，于是，内动环旋转可以驱动锁弦柄的摆动，锁弦柄的同时摆动实现开合进而实现锁弦和空弦的控制。图9所示为锁弦机构一种实施实例的锁弦状态时的工作原理示意图，图中锁弦柄364-367压紧琴弦61，即限制了琴弦在于锁弦柄接触的位置的振动。
[0054]基锁连接件将基座部分和锁弦机构连接在一起。根据弦枕和弦桥的形式，选择不同形状的基锁连接件，可以使锁弦机构与琴弦始终同轴，以适应不同的琴弦数目和琴弦空间相对位置。比如，选择一定形状的弦枕和弦桥，可以使琴弦在空间中的排列具有一定的弧度，这样可以使用弦弓拉响琴弦，实现如弓弦乐器一样的演奏方法。图10所示为弦桥的两种实施实例，61-66为琴弦(截面)，421为琴弦处于平面分布时的弦桥，422为琴弦在空间处于弧面分布时的弦桥。
[0055]琴身模块和琴箱模块。
[0056]琴身模块为中空结构，与琴箱的音孔对应。琴身模块或琴箱模块上安装有尾柱和可更换的弦桥。琴身结构体与琴箱也可设计成一个整体式的模块。
[0057]以上为本发明所设计的弦琴的原理、结构和组成的基本说明。
[0058]为清楚地说明本发明的结构功能，本说明只列举了有限的结构形式。但是，在本发明之原理基础上衍伸出的任何类似结构，均应视作本发明之可能情形，而包括在本发明的范围之中。使用了本发明的设计原理和思想的相似装置，应在本发明的保护范围内。比如，通过在吉他、贝斯、提琴等乐器琴颈处加装导轨，而后在导轨上布置类似本发明中的控弦模块，以实现自动按弦等。
【主权项】
1.一种模块化自动化弦乐器，由琴头模块、琴轨模块、控弦模块、琴身模块、琴箱模块以及琴弦组成，其特征是:琴头模块与琴轨模块、琴轨模块与琴身模块分别对接安装，控弦模块安装在琴轨模块上，琴箱模块安装在琴身模块上，琴头模块上安装有可更换的弦枕，琴身模块或琴箱模块上安装有可更换的弦桥，琴弦张紧于弦枕和弦桥之间，控弦模块由控弦基座、锁弦模块和基锁连接件组成，控弦基座安装在琴轨模块上并可在其上滑动，锁弦模块通过基锁连接件安装在控弦基座上，锁弦模块由锁弦滑轨、锁弦驱动和锁弦机构组成，锁弦滑轨连接基锁连接件，锁弦驱动驱动锁弦机构沿锁弦滑轨滑动，锁弦机构在锁紧琴弦时与琴弦接触并使琴弦在接触点相对琴体静止进而改变琴弦振动部分的长度。2.根据权利要求1所述的模块化自动化弦乐器，其特征是:琴轨模块由琴轨模块导轨和琴轨模块驱动构成，琴轨模块驱动驱动控弦模块在琴轨模块导轨上滑动并控制其位置。3.根据权利要求1所述的模块化自动化弦乐器，其特征是:琴弦在空间的位置和分布由弦枕和弦桥的形状决定，各琴弦在三维空间始终相互平行。4.根据权利要求1所述的模块化自动化弦乐器，其特征是:锁弦动作单元在锁紧琴弦时仍可在锁弦驱动或琴轨模块驱动的驱动下相对琴弦滑动，并可在琴弦振动时改变琴弦振动部分的长度。5.根据权利要求1所述的模块化自动化弦乐器，其特征是:琴身模块与琴箱模块可以设计成一个整体式的模块。
【专利摘要】本发明创造了一种新型的模块化自动化弦乐器，由琴头模块、琴轨模块、控弦模块、琴身模块、琴箱模块以及琴弦组成，以机械结构的锁紧动作代替演奏者以手指按压琴弦，来改变琴弦的音高，同时，可以在琴弦振动时改变琴弦振动部分的长度，实现滑弦、揉弦等高级指法，使弦乐器演奏的控弦完全自动化，此外，通过模块化地组合即可创造或模拟出不同的弦乐器，使弦乐器通用化。
【IPC分类】G10D3/14, G10D3/12
【公开号】CN105513575
【申请号】CN201410547942
【发明人】徐杰
【申请人】徐杰
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年10月16日