乐器用木质构件及其制造方法、响板制造系统及方法

专利名称：乐器用木质构件及其制造方法、响板制造系统及方法
技术领域：
本发明涉及在例如钢琴上使用的例如键、键架或槌杆的乐器用木质构件和木质构件的制造方法以及用于制造在例如钢琴、小提琴或吉他等声学乐器上使用的木质响板的响板制造系统和方法。
背景技术：
传统上，已经知道例如在日本专利No. 3562517中公开的乐器用木质构件(以下简单地称为“木质构件”)和木质构件的制造方法。根据该木质构件的制造方法，将未加工或·加工的作为用于木质构件的加工件的木质加工件(以下简单地称为“木质加工件”)放置在充满温度为120至200° C和压力为O. 2至I. 6Mpa的高压蒸气的高压釜中I至60分钟，由此制造木质构件。通过高压蒸气处理，木质加工件具有被改变的性质，并被赋予深色调，由此得到只有经过高压蒸气处理才具有的独特质地和深刻感受，并缩短涂覆工艺。以上所述的制造方法也适用于响板制造方法。在这种情况下，通过高压蒸气处理，作为用于响板的加工件的响板加工件具有被改变的性质。其结果是，实现了响板加工件的杨氏模量的增加，损耗角正切的减少，密度的减少等，且响板的声学转换效率增加，由此响板得到良好的振动特性即声学特性。一般而言，木质构件容易发生例如开裂的损伤，其由外周部分的细微裂纹因拉伸应力扩大而导致。同时，在传统的木质构件的情况下，木质加工件仅通过高压蒸气处理具有被改变的性质，并因此不能防止上述因素对木质构件的损伤。因此，损伤的发生有可能不利地影响乐器的操作或其外观。此外，在以上描述的响板制造方法中，仅在预先确定的时间期间将响板加工件放置在预先确定的温度和预先确定的压力下的高压蒸气内，仅能执行响板加工件的整体温度的调整，不能以精细的方式控制响板加工件的实际温度。出于该原因，不能将响板加工件的实际温度控制成适当的温度，并因此不能得到具有被加热精确地改变的性质的响板加工件。另外，内应变容易保持在制造的响板中，这使得响板的内摩擦相对较高。因此，存在内摩擦降低响板的声学特性的担忧。

发明内容
本发明的第一目的在于提供一种乐器用木质构件，其能够防止例如开裂的损伤的发生，从而保证乐器顺利和稳定的操作，并长期维持其良好的外观，并提供一种制造木质构件的方法。本发明的第二目的在于提供一种响板制造系统，其能够精确地制造具有通过加热改变得到的理想的性质的响板。
本发明的第三目的在于提供一种响板制造系统和方法，其能够提高响板的声学特性。为达成上述第一目的，在本发明的第一方面，提供了ー种乐器用木质构件，其中，通过预先经受加热处理、冷却处理和调湿处理，木质构件具有至少保持在外周部分的压缩内应力。该乐器用木质构件预先经受加热处理、冷却处理和调湿处理。加热处理増加形成木质构件的纤维素的结晶化程度，其导致杨氏模量的増加，平衡含水量的降低和吸湿性的下降。因而，通过其变得干燥和潮湿导致木质构件的膨胀/收缩的程度(以下称为“膨胀/收缩率”)减小，其能够提闻木质构件的尺寸稳定性。木质构件预先通过经受加热处理而处于全干状态，进而经受冷却处理，井随后经受调湿处理，使得其具有适应于使用环境的含水量。调湿时，水分从木质构件的表面进入木质构件，但不均匀地分散在木质构件内。这导致木质构件内发生含水量梯度，且膨胀率随含水量梯度变化，使得压缩内应カ至少保持在木质构件的外周部分。该压缩内应カ防止木质 构件的外周部分的细微裂纹因拉伸应カ而扩大，从而使木质构件内的开裂难以发生。結果，木质构件不仅能够比传统木质构件更加可靠地保证顺利和稳定的操作，而且能够长期維持乐器的良好外观，其也有利于乐器的维护成本的減少。为达成上述第一目的，在本发明的第二方面，提供了ー种制造乐器用木质构件的方法，包括在预先确定的温度下加热作为用于木质构件的加工件的木质加工件的加热步骤、冷却被加热的木质加工件的冷却步骤、和执行被冷却的木质加工件的调湿使得压缩内应カ至少产生在木质加工件的外周部分的调湿步骤。根据该木质构件制造方法，首先，作为用于木质构件的加工件的木质加工件被加热。如上所述，这导致木质构件的膨胀/收缩率的降低，并因此抑制木质构件的尺寸变化。结果，其能够提高木质构件的制造成品率从而減少制造成本。此外，通过加热处理而全干的木质加工件被冷却，且然后全干的木质加工件被调湿使得其具有适应于使用环境的含水量。此时，水分从木质加工件的表面进入木质加工件，但不均匀地分散在木质加工件内。这导致木质加工件内发生含水量梯度，且膨胀率随含水量梯度变化，使得压缩内应カ至少产生在木质加工件的外周部分。压缩内应カ防止木质加エ件的外周部分的细微裂纹因拉伸应カ而扩大，从而使木质加工件内的开裂难以发生。结果，木质构件比通过传统方法制造的木质构件不容易损伤，并因此能够保证乐器的顺利和稳定的操作以及维持其良好的外观。优选的是，调湿步骤包括干燥冷却的木质加工件使得木质加工件的含水量达到平衡的干燥步骤。根据该优选实施例，通过干燥被冷却的木质加工件，木质加工件吸收空气中的水分，由此木质加工件的含水量达到平衡。这使得水分的吸收和释放在木质构件内难以发生，并因此能够进一歩抑制因其变得干燥或潮湿而导致的木质构件的尺寸变化和变形。为达成上述第二目的，在本发明的第三方面，提供了一种响板制造系统，用于制造在声学乐器中使用并通过振动产生乐音的木质响板，包括用于执行预备调湿以调整作为用于响板的加工件的木质响板加エ件的湿度的预备调湿机构、用于容纳被预备调湿的响板加エ件的加热室、以面向容纳在加热室内的响板加工件的相应的前侧和背侧的方式设置在加热室内用于加热响板加工件的第一加热器和第二加热器、用于检测响板加工件的相应的前侧温度和背侧温度的第一温度传感器和第二温度传感器和用于控制第一加热器和第二加热器使得响板加工件的被检测的前侧温度和背侧温度分别成为第一预先确定的温度和第二预先确定的温度的控制机构。根据该响板制造系统，在加热室内通过第一加热器和第二加热器加热被预备调湿的响板加工件。该加热处理增加了形成响板加工件的纤维素的结晶化程度，其导致杨氏模量的增加，平衡含水量的减少和吸湿性的降低。这能够使响板加工件的膨胀/收缩率减少，使得能够提高响板加工件的尺寸稳定性。此外，根据以上所述的响板制造系统，响板加工件的前侧和背侧温度通过相应的 第一温度传感器和第二温度传感器检测，且通过控制机构控制第一加热器和第二加热器使得被检测的前侧和背侧温度分别成为第一预先确定的温度和第二预先确定的温度。因而，能够相互独立地以精细的方式控制实际的前侧和背侧温度，使得它们成为相应的第一和第 二预先确定的温度，并因此能够精确地制造具有通过加热处理改变得到的理想的性质的响板。优选的是，响板制造系统还包括用于冷却被加热的响板加工件的冷却机构和用于执行被冷却机构冷却的响板加工件的调湿使得压缩内应力至少保持在响板加工件的外周部分的调湿机构。根据该优选实施例，被加热和全干的响板加工件通过冷却机构冷却，并随后经受调湿。在该调湿处理中，水分从响板加工件的表面进入响板加工件，但不均匀地分散在响板加工件内。这导致响板加工件内发生含水量梯度，且膨胀率随含水量梯度变化，使得压缩内应力至少保持在响板加工件的外周部分。该压缩内应力防止响板加工件的外周部分的细微裂纹因拉伸应力而扩大，并能够使响板内的开裂难以发生。结果，响板能够比传统响板更加良好地维持声学特性，这使其能够保证乐器的良好的音质和音量。此外，由于响板难以开裂，所以能够减少更换和修理响板所需的维护成本。优选的是，第一预先确定的温度和第二预先确定的温度彼此不同。根据该优选实施例，通过将响板加工件前侧和背侧温度加热成彼此不同的各自的温度，能够使响板加工件的前侧和背侧周围部分之间的纤维素的结晶化程度不同，从而使其吸湿性和膨胀/收缩率根据它们之间的纤维素的结晶化程度的不同而不同。其结果是，例如，当通过接合多个响板加工件制造声学钢琴响板时，通过将第一预先确定的温度设定为较小值，能够容易地和稳定地形成所谓的“凸拱”，即响板的前表面的凸起的弯曲，琴马安装在其上。为达成上述第三目的，在本发明的第四方面，提供一种响板制造系统，用于制造在声学乐器中使用并通过振动产生乐音的木质响板，包括用于执行作为用于响板的加工件的木质响板加工件的调湿使得响板加工件具有预先确定的含水量的调湿机构、用于在预先确定的温度下加热响板加工件的加热机构和用于振动响板加工件的加振机构。根据该响板制造系统，通过加热机构加热作为用于响板的加工件的响板加工件。该加热处理增加了形成响板加工件的纤维素的结晶化程度。具体而言，结晶纤维素的比例增加，非结晶纤维素或半纤维素相对减少，其导致平衡含水量的减少和吸湿性的降低。这导致响板加工件的膨胀/收缩率的减小，使得能够提高响板加工件的尺寸稳定性。
此外，响板加工件具有通过加热处理改变得到的性质，使得能够实现杨氏模量的増加、内摩擦的減少和密度的減少。这增加了响板的声学转换效率，从而能够得到声学特性良好的响板。此外，根据该响板制造系统，通过加振机构使响板加工件振动，由此响板加工件的分子取向稳定，并消除响板加工件内保持的内应变。結果，能够减少响板加工件内的内摩擦，使得能够制造比传统响板在声学特性上更加良好的响板。为达成上述第三目的，在本发明的第五方面，提供了一种制造在声学乐器中使用并通过振动产生乐音的木质响板的方法，包括执行作为用于响板的加工件的木质响板加工件的调湿使得响板加工件具有预先确定的含水量的调湿步骤、在预先确定的温度下加热被调湿的响板加工件的加热步骤和对被加热的响板加工件施加振动的加振步骤。根据该响板制造方法，首先在调湿步骤中，作为用于响板的加工件的响板加工件被调湿使得响板加工件具有预先确定的含水量。该调湿处理能够比使响板加工件自然干燥的情况更加有效地和更快地调整响板加工件使得其具有理想的含水量。·然后，加热步骤中，在预先确定的温度下加热被调湿的响板加工件。其结果是，如上所述，因其变得干燥和潮湿而导致的响板加工件的膨胀/收缩的率减小，由此抑制响板加工件的尺寸变化。这能够提高响板加工件的制造成品率从而减少制造成本。最后，加振步骤中，使被加热的响板加工件振动，由此响板加工件的分子取向稳定，其消除即使在执行加热处理之后仍然保持在响板加工件内的内应变。结果，能够减少响板加工件内的内摩擦，使得能够制造在声学特性上比传统响板更良好的响板。在以下结合附图的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征以及优点将变得更加清楚。


图I为应用本发明的第一实施例的三角钢琴键的立体图；图2A为白键的纵截面图；图2B为黑键的纵截面图；图3为显示键的制造エ艺的流程的图；图4为木质加工件的立体图；图5为加热装置的示意图；图6为有助于解释加热装置的控制的图；图7为图6中出现的控制器所执行的加热控制エ艺的流程图；图8为显示多个木质加工件并排接合的状态的平面图；图9为显示白键罩等被粘接到并排接合的木质加工件上的状态的平面图；图10为显示并排接合且粘接有白键罩及其类似物的木质加工件被锯开的状态的视图；图11为应用本发明的第二实施例的三角钢琴响板的平面图；图12为沿图11中的A-A线截取的截面图；图13为显示响板制造エ艺的流程的图；图14为响板加工件的立体图15为显示多个响板加工件被并排接合的状态的平面图；图16为从并排接合的响板加工件切下的响板的平面图；图17为用于解释响棒安装工艺的平面图；图18为显示应用本发明的第三实施例的响板制造工艺的流程的图；以及图19为加振装置的示意图。
具体实施例方式现在将结合显示本发明的优选实施例的附图对本发明进行详细描述。图I显示了应用本发明的第一实施例的三角钢琴的键I。键I由白键Ia和黑键Ib构成。如图2A所
示，白键Ia包括作为木质构件的键本体2a和安装在键本体2a的上表面的前部的白键罩3a。此外，如图2B所示，黑键Ib包括键本体2b和安装在键本体2b的上表面的前部的黑键罩3b ο白键Ia的键本体2a和黑键Ib的键本体2b (以下各总称为“键本体2”)由云杉或类似物的实心平纹理木材形成。键本体2的截面为矩形，并沿前后方向延伸。形成有平衡导轨销孔4a的中座板4沿前后方向粘接在键本体2的中部。此外，导杆座板5粘接在中座板4的后边的部分，导杆螺钉(未显示)螺接在导杆座板5上，且倒退制止器座板6粘接在键本体2的后端，倒退制止器(未显示)安装在倒退制止器座板6上。白键罩3a由醋酸纤维素树脂或类似物形成，并具有L形的侧截面形状(见图2A)。黑键罩3b由例如酚醛树脂的合成树脂形成。黑键罩3b沿前后方向延伸，并具有向下开口的中空形状(见图2B)。接着，将详细描述以上述方式构造而成的键I的制造方法。图3显示了键的制造工艺的整个流程。首先，步骤1(图3中以简略形式显示为SI，随后的步骤也以简略形式显示)中，作为用于各键本体2的加工件的多个木质加工件11均被预备调湿(预备调湿步骤)。如图4所示，各木质加工件11形成为具有例如长度L为500mm、宽度W为50至150mm以及厚度T为25mm的标准尺寸的长尺状。用于木质加工件11的该预备调湿以如下方式执行将例如云杉的原木切成板,将板放入预备调湿室(未显示)内，并在预先确定的温度(例如50至100° C)和预先确定的湿度(30%至90%)的条件下强制性地对它们进行干燥。其结果是，将木质加工件11调整为具有预先确定的含水量(例如8%)。然后，步骤2中，通过图5和图6中显示的加热装置21对在步骤I中被预备调湿的木质加工件11进行加热(加热步骤)。加热装置21由平的盒状的加热室22、在加热室22内水平地延伸并载置有木质加工件11的织带23、用于加热木质加工件11的多个第一加热器24a和多个第二加热器24b、用于分别检测各木质加工件11的前侧温度Tl和背侧温度T2的第一温度传感器25a和第二温度传感器25b、以及用于控制第一加热器24a和第二加热器24b的控制器26构成。第一加热器24a和第二加热器24b分别以与织带23隔开的方式纵向等间隔地布置在织带23的上方和下方。各第一加热器24a和第二加热器24b由例如通过接通和断开操作的远红外线加热器构成。
第一温度传感器25a和第二温度传感器25b直接安装在各木质加工件11的相应的前侧和背侧的中部。各第一温度传感器25a和第二温度传感器25b由例如热电偶构成，并检测前侧温度Tl和背侧温度T2中的ー个相关联的温度以将指示感应到的温度的电信号输出至控制器26。控制器26由包括CPU、R0M、RAM和输入输出电路的微型计算机构成。如图6所示，控制器26根据从相应的第一温度传感器25a和第二温度传感器25b输出的前侧温度Tl和背侧温度T2来控制第一加热器24a和第二加热器24b，如下文所述。加热步骤中，多个木质加工件11(图5中仅显示其中ー个)布置在织带23上，使得各木质加工件11沿第一加热器24a和第二加热器24b的布置方向延伸，并在加热室22被关闭后，在预先确定的时间期间内通过第一加热器24a和第二加热器24b对木质加工件11进行加热。预先确定的时间期间通常设定为例如30分钟至30小时的范围内，在本实施例中，将其设定为25小吋。 图7为由控制器26所执行的用于控制第一加热器24a和第二加热器24b执行的加热的加热控制エ艺的流程图。本エ艺以预先确定的时间间隔(例如O. Is)重复实施。本エ艺中，首先，在步骤11至14中控制第一加热器24a。步骤Sll中，确定由第一温度传感器25a检测的前侧温度Tl是否低于通过从第一预先确定的温度TREFl减去相当于滞后量的预先确定的值AT(例如2。)而得到的温度(TREF1-AT)。若该步骤的问题的答案为肯定的(“是”)，则使第一加热器24a工作(即接通)(步骤12)，之后エ艺前进至步骤15。另ー方面，若步骤11的问题的答案为否定的(“否”)，则在步骤13确定前侧温度Tl是否高于通过将预先确定的值AT与第一预先确定的温度TREFl相加得到的温度(TREF1+AT)。若该步骤的问题的答案为肯定的(“是”)，则使第一加热器24a停止(即断开)(步骤14)，之后エ艺前进至步骤15。若步骤13的问题的答案为否定的(“否”)，则エ艺直接前进至步骤15。以上述方式控制第一加热器24a，由此将由第一温度传感器25a检测的前侧温度Tl控制为第一预先确定的温度TREFl。此外，若前侧温度Tl在(TREFl-AT) ^ Tl ^ (TREF1+AT)的范围内(步骤13为”否”)，则在本エ艺开始之前的各第一加热器24a的接通/断开状态被保持，由此防止第一加热器24a的频繁的接通/断开切換。然后，在步骤15和步骤16至18中控制第二加热器24b。步骤15中，确定由第二温度传感器25b检测的背侧温度T2是否低于通过从第二预先确定的温度TREF2(例如105至200° C)减去预先确定的值AT得到的温度(TREF2-AT)。若该步骤的问题的答案为肯定的(“是”)，则使第二加热器24b工作(步骤16)，随后本エ艺结束。另ー方面，若步骤15的问题的答案为否定的(“否”)，则在步骤17中确定背侧温度T2是否高于通过将预先确定值的△ T与第二预先确定的温度TREF2相加得到的温度(TREF2+AT)。若该步骤的问题的答案为肯定的(“是”)，则使第二加热器24b停止(步骤18)，随后本エ艺结束。若步骤17的问题的答案为否定的(“否”)，则エ艺立即结束。
以上述方式控制第二加热器24b，由此将由第二温度传感器25b检测的背侧温度T2控制为第二预先确定的温度TREF2。此外，若背侧温度T2在(TREF2- AT) ^ T2 ^ (TREF2+ Λ T)的范围内(步骤17为”否”)，则在本エ艺开始之前的各第二加热器24b的接通/断开状态被保持，由此防止第二加热器24b的频繁的接通/断开切換。再次參照图3，步骤3中，被加热的木质加工件11被放入冷却室(未显示)，以便在预先确定的温度(例如20° C)和预先确定的湿度(例如50%)的条件下迅速将其冷却(冷却步骤)。在执行冷却步骤之前，木质加工件11因加热处理的执行而处于含水量为0%的所谓全干状态。然后，步骤4中，将冷却的木质加工件11放入干燥室(未显示)以便在预先确定的温度(例如20° C)和预先确定的湿度(例如60%)的条件下对其进行干燥(干燥步骤)。通过该干燥处理,各木质加工件11在干燥室内吸收水分，由此木质加工件11的含水量达到平衡状态。但是，从各木质加工件11的表面进入各木质加工件11的水分是不均匀地分散·在木质加工件11内的。这导致各木质加工件11内产生含水量梯度，使得各木质加工件11的外周部分因吸收水分而膨胀，而除外周部分之外的木质加工件11的内侧部分基本保持为全干状态，因此内侧部分仍然处于收缩状态。其结果是，因该两部分之间的膨胀差异，夕卜周部分的膨胀被内侧部分约束，使得压缩内应カ保持在外周部分，而拉伸内应カ保持在内侧部分。然后，步骤5中，干燥的木质加工件11被装配(装配步骤)。具体而言，将木质加エ件11并排接合(见图8)，随后将白键罩3a和黑键罩3b粘接在并排接合的木质加工件11的预先确定的部分上，该预先确定的部分对应于整个钢琴的相应的键本体2a的前部，并将用于整个钢琴的帯状的中座板4A、帯状的导杆座板5A和帯状的倒退制止器座板6A粘接在并排接合的木质加工件11的相应的部分上，这些部分在白键罩3a和黑键罩3b的后侧(见图9)。应当注意，对应于一个八度的各组白键罩3a作为ー个成形単元形成。最后，步骤6中，利用锯开机(未显示)将以上述方式装配的木质加工件11切成条状，如图10所示(切割步骤)。因而，键1(图I中仅示出其中ー个)加工完成。从以上描述清楚的是，根据本实施例，由于如上文所述对作为用于键I的加工件的木质加工件11进行加热，所以形成木质加工件11的纤维素的结晶化程度増加，这能够使木质加工件11的膨胀/收缩率减小，从而抑制因干燥和潮湿导致的各键本体2的尺寸变化和变形。其结果是，不仅能够稳定地維持各键I的触摸感，而且能够防止因相邻的键之间的接触而产生的噪音。此外，由于各自的键本体2的尺寸变化被抑制，所以能够提高键I的制造成品率，从而能够减少制造成本。另外，在加热木质加工件11时，相互独立地控制第一加热器24a和第二加热器24b，使得检测的前侧温度Tl和背侧温度T2分别成为第一预先确定的温度TREFl和第二预先确定的温度TREF2。这能够以精细的方式控制各木质加工件11的前侧温度Tl和背侧温度T2。因此，能够精确地制造具有通过加热处理改变得到的理想的性质的木质加工件11。而且，由于加热的木质加工件11被冷却和被调湿，所以保持在木质加工件11的外周部分的压缩内应カ防止木质加工件11的外周部分的细微裂纹因拉伸应カ而扩大，从而使键本体2的开裂难以发生。结果，与传统的键相比，键I不仅能更可靠地保证顺利和稳定的操作，而且能更长时间地维持良好的外观。这对降低维护成本有利。此外，冷却各木质加工件11后对其进行干燥，由此使木质加工件11的含水量达到平衡。这使得木质加工件11难以吸收或释放水分，从而能够进一步抑制因其变得干燥和潮湿导致的键本体2的尺寸变化和变形。应当注意，尽管本实施例中通过在加热处理后迅速执行冷却和调湿使压缩内应力和拉伸内应力分别保持在各木质加工件11的外周部分和内侧部分,但是也可执行处理使得压缩内应力保持在各木质加工件11的所有部分。接着，将给出根据本发明的第二实施例的用于制造三角钢琴响板的响板制造系统的描述。图11显示了通过本发明的应用制造的三角钢琴响板。如图11所示，响板101由将多个木质响板加工件102并排接合而形成，并在平面视图上具有与三角钢琴相同的形状。响板101具有安装在其下表面的多个响棒103，并具有沿响棒103的长度形成于上侧或前侧的凸拱，如图12所示。此外，未显示的长琴马和短琴马安装在响板101的上表面，且弦在与长琴马和短琴马接合的状态下张紧。伴随着琴键的按压，弦受到击打，由此产生的弦的振动经由长琴马和短琴马传递至响板101，由此响板101产生钢琴音。根据第二实施例的响板制造系统包括用于加热响板加工件102的加热装置21、用于预备调整各响板加工件102的湿度的预备调湿装置(未显示)以及用于冷却响板加工件102的冷却装置(未显示)。除处理对象是响板加工件之外，本实施例中的加热装置21在配置上与第一实施例的加热装置相同，并因此省略其描述，且用相同的标号来表示对应的构成部分。接下来，将给出利用响板制造系统制造响板101的方法的描述。图13显示了响板制造工艺的整个流程。首先，步骤101中，多个响板加工件102被预备调湿(预备调湿步骤)。响板加工件102由云杉或类似物的实心直纹木材形成，且它们中的每一个均形成为具有例如长度L为1500mm、宽度W为100至150mm以及厚度T为Ilmm的标准尺寸的长尺状，如图14所示。用于响板加工件102的该预备调湿以如下方式执行将例如云杉的原木切成板，之后，将板放入预备调湿室(未显示)，在预先确定的温度(例如50至100° C)和预先确定的湿度(30%至90%)的条件下强制性地对它们进行干燥。其结果是，将响板加工件102调整为具有例如低于10%的预先确定的含水量。然后，步骤102中，对在步骤101中被调湿的响板加工件102进行加热(加热步骤)。该加热步骤与第一实施例中的加热步骤相同，即用于加热木质加工件的加热处理，并因此省略其描述。在随后的步骤103中，将被加热的响板加工件102放入冷却室(未显示)，在预先确定的温度(例如20° C)和预先确定的湿度(例如50%)的条件下将其迅速冷却(冷却步骤)。在执行冷却步骤之前，响板加工件102因加热处理的执行而处于含水量为0%的所谓全干状态。然后，步骤104中，被冷却的响板加工件102被调湿，使得响板加工件102具有适应于使用环境的含水量(调湿步骤)。在这种情况下，水分从各响板加工件102的表面进入各响板加工件102，但不均匀地分散在响板加工件102内。这导致在响板加工件102内发生含水量梯度，且膨胀率随含水量梯度而变化，使得响板加工件102的外周部分因水分吸收而膨胀，而除外周部分之外的响板加工件102的内侧部分保持全干状态，因此内侧部分仍然处于收缩状态。其结果是，因响板加工件102内的含水量梯度导致的两部分之间的膨胀差异，外周部分的膨胀被内侧部分约束，使得压缩内应力保持在外周部分，而拉伸内应力保持在内侧部分。然后，步骤105中，通过并排接合被冷却的响板加工件102来装配响板101 (响板装配步骤)。具体而言，在将各响板加工件102切成如图15所示的适当的长度后，并排接合响板加工件102，然后切下并排接合的响板加工件102的外周，由此将响板101切成具有与三角钢琴的外形一致的预先确定的形状，如图16所示。然后，步骤106中，将多个响棒103接合到响板101的背侧(响棒安装步骤)。各响棒103通过加工云杉或类似物的实心木材而形成，如图17所示，其在安装到响板101上·之前具有平的安装表面103a。将响棒103沿与响板101延伸的方向基本上垂直的方向(即与响板加工件102的纹理正交的方向)延伸的方式安装到响板101上。最后，步骤107中，将安装有响棒103的响板101放入加湿室(未显示)，并在预先确定的温度(例如20° C)和预先确定的湿度(例如60%)下加湿，由此使响板101的含水量增加至预先确定的值(加湿步骤)。其结果是，响板101因吸收水分而膨胀，但在响板101的背侧，膨胀受响棒103的约束，使得因前侧和背侧之间的膨胀差异而在响板101的前侧形成凸拱。图11和图12显示的响板101加工完成。从以上描述清楚的是，利用根据本实施例的响板制造系统，通过以上描述的加热处理增加了形成响板加工件102的纤维素的结晶化程度，使得能够降低因变得干燥和潮湿导致的响板加工件102的膨胀/收缩率。其结果是，能够提高响板101的尺寸稳定性。此外，在加热响板加工件102时，相互独立地控制第一加热器24a和第二加热器24b，使得被检测的前侧温度Tl和背侧温度T2分别成为第一预先确定的温度TREFl和第二预先确定的温度TREF2。这能够以精细的方式控制各响板加工件102的前侧温度Tl和背侧温度T2，使得能够精确地制造具有通过加热处理改变得到的理想的性质的响板101。另外，由于加热的响板加工件102被冷却和调湿，所以保持在响板加工件102的外周部分的压缩内应力防止响板加工件102的外周部分的细微裂纹因拉伸应力而扩大，从而使响板101难以开裂。这能够良好地维持响板101的声学特性，从而能够保证相关的三角钢琴的良好的音质和音量，并有利于降低用于响板101的更换和修理所需的维护成本。尽管在以上描述的第二实施例的加热控制工艺中，将作为各响板加工件102的前侧温度Tl的目标温度的第一预先确定的温度TREFl和作为各响板加工件102的背侧温度T2的目标温度的第二预先确定的温度TREF2设为相同温度，但是可以将第二预先确定的温度TREF2设定为比第一预先确定的温度TREFl低大约10° C的温度，以便使因其变得干燥和潮湿而导致的响板加工件102的前侧的膨胀/收缩率增加。以这种构造，当加湿响板101以形成凸拱时，能够容易地使响板101凸起，由此能够在短时间内有效地形成凸拱。而且，响板101的前侧和背侧之间的膨胀/收缩率不同，并在响板101中整体地降低了，使得即使外界空气的湿度等变化，凸拱也不易变形，能够获得稳定性良好的凸拱。
接着，将给出根据本发明的第三实施例的响板制造系统和方法的描述。根据本实施例的响板制造系统包括用于加热响板加工件102的加热装置21 (见图5和6)和用于使响板加工件102振动的加振装置121 (见图19)。除处理对象是响板加工件之外，本实施例中的加热装置21在配置上与第一实施例的加热装置相同，并因此省略其描述，且用相同的标号来表示对应的构成部分。如图19所示，加振装置121由用于将响板加工件102支撑于水平悬挂状态的两个线122和122、附接在响板加工件102的一端的下表面的铁片123、布置在铁片123下方用于吸引铁片123的电磁铁124以及用于控制电磁铁124的励磁和非励磁的控制器125构成。当供给电カ吋，电磁铁124进入励磁(接通)状态。其结果是，随着附接在响板加エ件102上的铁片123被电磁铁124吸引，响板加工件102的一端向下方移动。 当电カ供给停止吋，电磁铁124进入非励磁(断开)状态。其结果是，随着鉄片123从被电磁铁124吸引的状态释放，响板加工件102的一端向上方移动。因此，随着通过控制器125交替切換电磁铁124的接通/断开状态，响板加工件102的一端垂直地移向电磁铁124或从电磁铁124移开。其结果是，自由挠曲振动在整个响板加工件102上发生以使其振动。以下将给出利用根据本实施例的响板制造系统的来制造响板101的方法的描述。图18显示了响板制造エ艺的整个流程。首先，步骤201中，多个响板加工件102被调湿(调湿步骤)。用于响板加工件102的该调湿以如下方式执行将例如云杉的原木切成板后,将板放入调湿室(未显示)，在预先确定的温度(例如50至100° C)和预先确定的湿度(例如30%至90%)的条件下强制性地对其进行干燥。其结果是，将响板加工件102调整为具有例如低于10%(例如8%)的预先确定的含水量。然后，步骤202中，对在步骤201中被调湿的响板加工件102进行加热(加热步骤)。该加热步骤与第一实施例中的加热步骤相同，即用于加热木质加工件的加热处理，并因此省略其描述。随后的步骤203中，通过加振装置121使各加热的响板加工件102振动(加振步骤)。加振步骤中，在步骤202中被加热变成全干的响板加工件102被线122和122悬挂，然后，电磁铁124被交替地切换为接通和断开。此时切換的频率对应于响板加工件102的基本(最初的)振动。結果，导致响板加工件102的一端垂直地移向电磁铁124或从电磁铁124移开，由此自由挠曲振动在整个响板加工件102上发生以使其振动。然后，步骤204中，通过使被加振的响板加工件102并排接合来装配响板101 (响板装配步骤)。然后，步骤205中，将多个响棒103接合到响板101的背侧(响棒安装步骤)。最后，步骤206中，将安装有响棒103的响板101放入加湿室(未显示)，并在预先确定的温度(例如20° C)和预先确定的湿度(例如60%)下加湿，由此将响板101的含水量增加为预先确定的值(加湿步骤)。根据本实施例的响板制造系统和方法，与使响板加工件102自然干燥的情况相比，通过以上描述的调湿处理，能够更加有效地和更快地将响板加工件102调整成具有理想的含水量。此外，通过加热处理增加形成各响板加工件102的纤维素的结晶化程度，由此能够降低因其变得干燥和潮湿而导致的响板加工件102的膨胀/收缩率。其结果是，能够提高响板101的尺寸稳定性。另外，抑制了相应的响板加工件102的尺寸变化，由此能够提高响板101的制造成品率，从而降低制造成本。而且，在加热响板加工件102时，相互独立地控制第一加热器24a和第二加热器24b，使得被检测的前侧温度Tl和背侧温度T2分别成为第一预先确定的温度TREFl和第二预先确定的温度TREF2，由此能够以精细的方式控制各响板加工件102的前侧温度Tl和背侧温度T2，因此，能够精确地制造具有通过加热处理改变得到的理想的性质的响板加工件102。

此外，通过执行加振处理，各响板加工件102发生挠曲振动，由此使各响板加工件102的分子取向稳定，并消除保持在响板加工件102内的内应变。其结果是，能够减少响板加工件102的内摩擦，能够制造出在声学特性上比传统响板更良好的响板101。尽管在本实施例中在加热处理之后执行加振处理，但是可以颠倒其顺序。在这种情况下，同样能够通过加振处理使各响板加工件102的分子取向稳定，并消除保持在响板加工件102内的内应变，由此能够减少响板加工件102内的内摩擦，从而能够得到与上述相同的有益效果。此外，也可使用与本实施例中采用的加振装置121不同配置的加振装置作为用于使响板加工件102振动的加振机构。尽管在第三实施例的加热控制エ艺中也将作为各响板加工件102的前侧温度Tl的目标温度的第一预先确定的温度TREFl和作为各响板加工件102的背侧温度T2的目标温度的第二预先确定的温度TREF2设为相同的温度，但是可以将第二预先确定的温度TREF2设定为比第一预先确定的温度TREFl低大约10° C的温度，以便使响板加工件102的前侧的膨胀/收缩率増加。其能够得到与第二实施例提供的有益效果相同的有益效果。应当注意，本发明不限于上述第一实施例至第三实施例，而是能够以各种形式实施。例如，尽管在第一实施例和第二实施例中，通过在加热处理之后执行冷却和调湿，压缩内应カ保持在各木质加工件11和各响板加工件102的外周部分，而拉伸内应カ保持在内侧部分，但是可以执行处理使得压缩内应カ保持在各木质加工件11和各响板加工件102的所有部分。此外，尽管在第一实施例中以示例的方式将乐器用木质构件应用于三角钢琴键，但其为非限制性的，本发明能够应用于其它乐器用木质构件，例如用于三角钢琴或直立式钢琴的键架或槌杆。另外，尽管在第二实施例和第三实施例中将本发明应用于三角钢琴响板的制造，但其为非限制性的，本发明能够应用于制造其它所需乐器(例如直立式钢琴、小提琴或吉他)的响板。本领域技术人员还应当理解，以上是本发明的优选实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够作出各种改变和修改。
权利要求
1.一种响板制造系统，用于制造在声学乐器中使用并通过振动产生乐音的木质响板，包括 用于执行预备调湿以调整作为用于所述响板的加工件的木质响板加工件的湿度的预备调湿机构； 用于容纳经受了所述预备调湿的所述响板加工件的加热室； 以面向容纳于所述加热室中的所述响板加工件的相应的前侧和背侧的方式设置在所述加热室内用于加热所述响板加工件的第一加热器和第二加热器； 用于检测所述响板加工件的相应的前侧温度和背侧温度的第一温度传感器和第二温度传感器；和 用于控制所述第一加热器和所述第二加热器使得所述响板加工件的被检测的前侧温度和背侧温度分别成为第一预先确定的温度和第二预先确定的温度的控制机构。
2.根据权利要求I所述的响板制造系统，其特征在于，还包括 用于冷却所述被加热的响板加工件的冷却机构；和 用于执行被所述冷却机构冷却的所述响板加工件的调湿使得压缩内应カ至少保持在所述响板加工件的外周部分的调湿机构。
3.根据权利要求I所述的响板制造系统，其特征在于，所述第一预先确定的温度和所述第二预先确定的温度彼此不同。
4.根据权利要求2所述的响板制造系统，其特征在于，所述第一预先确定的温度和所述第二预先确定的温度彼此不同。
5.一种响板制造系统，用于制造在声学乐器中使用并通过振动产生乐音的木质响板，包括 用于执行作为用于所述响板的加工件的木质响板加工件的调湿使得所述响板加工件具有预先确定的含水量的调湿机构； 用于在预先确定的温度下加热所述响板加工件的加热机构；和 用于对所述响板加工件施加振动的加振机构。
6.一种制造在声学乐器中使用并通过振动产生乐音的木质响板的方法，包括 执行作为用于所述响板的加工件的木质响板加工件的调湿使得所述响板加工件具有预先确定的含水量的调湿步骤； 在预先确定的温度下加热经受了所述调湿的所述响板加工件的加热步骤；和 对所述被加热的响板加工件施加振动的加振步骤。
全文摘要
本发明涉及一种乐器用木质构件及其制造方法和响板的制造系统及方法。该乐器用木质构件能够防止例如开裂的损伤的发生，从而保证乐器顺利和稳定的操作并长期维持其良好的外观。通过预先经受加热处理、冷却处理和调湿处理，木质构件具有至少保持在其外周部分的压缩内应力。在预先确定的温度下加热作为用于木质构件的加工件的木质加工件，并冷却被加热的木质加工件。调湿被冷却的木质加工件使得至少在木质加工件的外周部分产生压缩内应力。
文档编号G10C9/00GK102820023SQ20121028890
公开日2012年12月12日 申请日期2009年10月30日 优先权日2008年10月31日
发明者石田宗雄, 萩原裕 申请人:株式会社河合乐器制作所