八音琴音片自动加工方法及设备与流程

本发明涉及八音琴音片的加工方法和设备。

背景技术：

八音琴中的音片是指八音琴的发音部件，也称音叉、音板等。在制造音片时，为了保证音片音键发出正确的音，需要加工音片上各个音键，调整音键振动时的音波频率。常规的加工方式是人工操作：工人一只手拿电动磨头，另一只手拿拨片，通过拨片拨动音键判断音键频差，再用电动磨头进行磨削，磨削后再次测频磨削直至这键合格。重复之上的流程直至音片所有音键都合格。人工加工磨削操作需要操作者具备较好操作技能，劳动强度大，操作时安全隐患大。现有电解方法对八音琴音片进行调频，其方法是将音片放置在电解液中进行电解，通过电蚀方法，使之改变音片的质量，这种方式也存在一些缺陷：电解调频时电解头固定不动，只能对音片根部进行电解，当音片根部电解过量时无法电解音片头部材料来调频；另外还不能实现实时调频、测频。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种八音琴音片自动加工方法，使其能够精确确定音片的磨削量，从而提高音片的合格率。

本发明还相应地提供了一种八音琴音片自动加工设备，能够自动地进行音片的生产。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

八音琴音片自动加工方法，其包括：

1）将根据音片形状要求加工出的音片料的各个音键由测频机构进行自动测频，

2）根据音片料各个音键的测出频率和所需频率间的差值确定音片各个音键需减少的量，由磨削机构对音键进行磨削，并通过声纳控制器确定音片各个音键的磨削开始位置，

3）音片音键磨削需减少的量后再进行测频，若频率合格则得到合格的音键，若不合格，则继续步骤2）、3）磨削至合格，或步骤2）、3）多次循环后最终为不合格产品。

上述步骤2）具体包括：步骤1，确定音片的磨削量；步骤2，将旋转的砂轮与音片需要磨削的部位靠近；步骤3，采用声纳传感器检测确定砂轮与音片是否接触；步骤4，音片与砂轮接触后，按确定的磨削量完成音片的磨削。

更具体地，上述步骤2）包括：步骤1，将音片的磨削量输入控制器；步骤2，采用控制器控制磨削机构或音片夹持机构，将旋转的砂轮与音片需要磨削的部位靠近；步骤3，声纳传感器检测音片与砂轮是否接触；如果音片与砂轮未接触，继续控制磨削机构移动砂轮，或者控制音片夹持机构移动音片，直到音片与砂轮接触；步骤4，音片与砂轮接触后，控制器依据设定的磨削量通过磨削机构控制砂轮移动，或通过音片夹持机构移动音片，移动过程中砂轮磨削音片，直至完成步骤1中设定的磨削量。

相应地提供一种八音琴音片自动加工设备，其包括夹持转移机构、测频机构、磨削机构、控制系统；夹持转移机构将音片移送到测频机构检测音键的振动频率，并将频率信号发送至控制系统，由控制系统确定需磨削的量，控制系统再控制夹持转移机构将音片移送到磨削机构磨削音片，磨削机构还带有声纳传感器，声纳传感器检测、判断音键与磨削机构是否接触，声纳传感器检测到音键与磨削机构接触后发送信号至控制系统开始计量磨削量，磨削至控制控制系统确定的磨削量为止，再由控制系统控制夹持转移机构将音片移送到测频机构检测音键的振动频率，判断音片是否合格。

更好地，上述磨削机构包括砂轮、砂轮驱动器、水平移动机构和垂直移动机构，砂轮驱动器带动砂轮旋转，水平移动机构和垂直移动机构分别水平移动和垂直移动砂轮驱动器，这样可以方便移动和调整砂轮位置，精确确定砂轮移动距离。

更具体地，上述砂轮驱动器为马达，水平移动机构为水平电缸，垂直移动机构为竖直电缸，砂轮固定于马达的转轴，马达固定于马达座，马达座固定于竖直电缸的升降杆，竖直电缸固定于水平电缸的移动板上，控制器控制马达的转动和水平电缸、垂直电缸的动作。

更好地，磨削装置还包括上顶机构，上顶机构包括上顶块、上顶块驱动机构，音片位于上顶块与砂轮之间，上顶块驱动机构驱动上顶块顶住或离开音片，控制器控制上顶块驱动机构的动作。

更具体地，上述上顶块驱动机构为上顶气缸。

更好地，上述夹持转移机构包括拖板、拖板驱动部件、夹紧压板、压板驱动部件、立柱、音片座、下料推板、推板驱动部件；压板驱动部件、立柱、音片座、推板驱动部件固定于拖板，拖板驱动部件驱动拖板平移；夹紧压板的中段与竖直立柱的上端通过转轴活动连接，夹紧压板的一端由压板驱动部件带动升降，夹紧压板的另一端带有压头，夹紧压板一端升降带动压头上抬或下压，压头的正下方设置音片座，音片座上方设置下料推板，下料推板位于压头的侧下方，推板驱动部件带动下料推板在音片座上方平移。

更好地，测频机构包括驱动器、激振轴，驱动器可驱动激振轴旋转，还包括多个拨片、多个阻尼片，多个阻尼片为结构相同的圆环体，拨片的本体为圆环体，拨片本体外圆上带有突出的拨齿，紧邻拨齿的拨片本体外圆上开有缺口，每个拨片上的缺口都在拨齿的同一侧，拨片本体外径与阻尼片外径相同，拨片和阻尼片间隔地安装于激振轴，拨片本体、阻尼片、激振轴同轴，安装后多个拨片上的拨齿、缺口沿圆周相互错开。

更好地，每个阻尼片外圆、每个拨片本体外圆上都开有轴向凹槽，轴向凹槽形成轴向相通的通槽。

更好地，加工设备还包括上料结构，上料机构包括料仓、移位气缸、移位推板、移位导轨、上料气缸、上料推板、上料导轨；料仓的下部左右两侧开口，移位推板由移位气缸驱动在移位导轨内滑动，向右滑动时移位推板上的推片伸入料仓左侧开口将料仓内的音片从料仓右侧开口推出，音片被推入上料导轨，上料推板由上料气缸驱动将上料导轨内的音片推出至夹持转移机构的音片座。

更好地，上料导轨的侧壁内装置磁铁，磁铁正对料仓右侧开口。

更好地，加工设备还包括分选机构，分选机构包括筒体、摇杆、分选气缸、摆板，筒体上下两端开口，其中下端分为左右两个通道，分选气缸驱动摇杆与筒体内的摆板联动，摆板摆动打开左侧或右侧通道；夹持转移机构可将音片送入筒体上口。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、通过磨削机构对音片进行磨削，并通过声纳传感器检测、判断砂轮与音片是否接触，其能够精确控制音片的减少量，从而确保加工后音片频率的合格率。2、设置夹持转移机构、测频机构、磨削机构，并通过控制器对夹持转移机构、测频机构、磨削机构这些机构进行控制，能够实现音片的实时测频、磨削，从而能够自动、高效地加工音片。3、采用本发明的上料机构可实现自动送料，每次输送的音片方向、位置固定，为后续工序的操作提供方便。4、采用本发明的磨削装置能够灵活调整砂轮的位置，从而可以磨削音片音键的头部或根部来增减音片音键的频率，以更好地满足制备合格音片的需要。5、采用本发明的测频机构，由于激振轴上间隔地安装多个拨片、阻尼片，每个拨片上的拨齿、缺口相互错开，激振轴旋转一周拨片上的拨齿可依次击打多个音键，而阻尼片外圆、拨片外圆接触其余未被击打的音键的头部，避免未被击打的音键振动，防止噪音干扰正在被击打的音键，提高了测试被击打音键的测频精度。6、本发明从上料到出合格料完全由控制系统控制下完成全过程，其自动化程度高。

附图说明

图1是八音琴音片的结构示意图。

图2本发明实施例的整体结构示意图。

图3是图2的另一观察方向的结构示意图。

图4是本发明实施例的上料机构的结构示意图。

图5是图4的另一观察方向的结构示意图。

图6是图5的局部结构俯视图。

图7是本发明实施例的夹持转移机构的结构示意图。

图8是图7的另一观察方向的结构示意图。

图9是本发明实施例的测频机构的结构示意图。

图10是图9中的局部结构示意图。

图11是图10中的其中两个拨片的结构示意图。

图12是图10中阻尼片和拨片的结构示意图。

图13是使用状态下中测频机构的局部结构示意图。

图14是本发明实施例的磨削机构结构示意图。

图15是本发明实施例的上顶机构的结构示意图。

图16是本发明实施例的分选机构的结构示意图。

图17是图16的另一观察方向的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图、实施例对本发明进一步说明。

音片7的结构如图1所示，片状音片7的头部均匀并列分布多根平行的音键71，所有音键71的头部平齐，音键71之间留有间隙。

八音琴音片自动加工方法，其包括以下步骤：

1）将根据音片形状要求加工出的音片料的各个音键由测频机构进行自动测频，

2）根据音片料各个音键的测出频率和所需频率间的差值确定音片各个音键需减少的量，由磨削机构对音键进行磨削，并通过声纳控制器确定音片各个音键的磨削开始位置，

3）音片音键磨削需减少的量后再进行测频，若频率合格则得到合格的音键，若不合格，则继续步骤2）、3）磨削至合格，或步骤2）、3）多次循环后最终为不合格产品。

上述步骤2）包括：步骤1，将音片的磨削量输入控制器；步骤2，采用控制器控制磨削机构或音片夹持机构，将旋转的砂轮与音片需要磨削的部位靠近；步骤3，声纳传感器检测音片与砂轮是否接触；如果音片与砂轮未接触，继续控制磨削机构移动砂轮，或者控制音片夹持机构移动音片，直到音片与砂轮接触；步骤4，音片与砂轮接触后，控制器依据设定的磨削量通过磨削机构控制砂轮移动，或通过音片夹持机构移动音片，移动过程中砂轮磨削音片，直至完成步骤1中设定的磨削量。

如图2、图3所示八音琴音片自动加工设备，所述包括上料机构1、夹持转移机构2、测频机构3、磨削机构4（包括上顶机构5）、分选机构6（为了便于观察，图示中分选机构6适当下移）、控制系统。该设备用于磨削加工八音琴音片的音键，通过磨削加工改变音键的质量，以调整音键振动时的频率。

上料机构1的结构如图4、图5、图6所示，上料机构1包括移位气缸11、移位推板12、移位导轨13、料仓14、上料气缸17、上料推板16、上料导轨15、磁铁18，这些部件都设置在台架上。料仓14为竖直设置的方形筒状，内部用于上下叠放音片7。料仓14的底部左右两侧开口，其中左侧开口与移位导轨13接通，导轨13内设置可滑动的移位推板12，移位推板12的右侧底部带有推片，移位推板12的左侧与移位气缸11的伸缩杆连接，移位推板12在移位气缸11的驱动下可在移位导轨13内左右滑动，向右滑动后，移位推板12右侧的推片可从料仓14左侧的开口伸入料仓14，将最下层的音片7推挤出料仓14右侧的开口，并进一步将音片7推挤进入上料导轨15内。上料导轨15内的后部设置可滑动的上料推板16，上料推板16的后部与上料气缸17的伸缩杆连接，上料推板16在上料气缸17的驱动下可在上料导轨内前后滑动，向前滑动将上料导轨15内的音片7向前推移。上料导轨15的侧壁内安装磁铁18，磁铁18正对料仓14右侧开口。

显然，上述料仓、导轨、推板的尺寸根据音片的尺寸设定。料仓底部左右开口的高度大于音片的厚度但小于两个音片的厚度，开口的宽度略大于音片的宽度，推板、导轨的尺寸也应根据音片的尺寸、料仓的尺寸而设定，这些属于本领域的公知常识，不再赘述。

需要上料时，料仓14内装填音片7，音片7上下堆叠放置，并且音片7的音键71都朝右，即音片头部朝右。之后启动移位气缸11驱动移位推板12的推片将底层音片7推挤进入上料导轨15内，由于磁铁18的磁力作用，音片7的头部紧贴导轨的右侧边，起到定位音片7的作用。再启动上料气缸17驱动上料推板16向前推挤音片7使之向前移动，进入夹持转移机构。

夹持转移机构2的结构如图7、图8所示，夹持转移机构包括电缸21、拖板25、夹紧压板23、夹紧气缸22、下料气缸24、音片座26、下料推板27、立柱29。

电缸21作为拖板25的驱动部件，驱动拖板25平移。拖板25为载物平台，上面固定夹紧气缸22、下料气缸24、音片座26、立柱29。

夹紧气缸22作为驱动夹紧压板23一端升降的驱动部件，夹紧气缸22的底部固定于拖板25，上部的伸缩杆顶端与夹紧压板23的一端活动连接。

夹紧压板23为长条状，其中一端与夹紧气缸22的伸缩杆顶端活动连接：夹紧压板23的端部开有竖向槽，竖向槽的侧边开有横向滑槽210，横向滑槽内插入连杆211，连杆211可在横向滑槽210内前后滑移；夹紧气缸伸缩杆212上下设置，上端连接连杆211。夹紧气缸伸缩杆212上下运动可带动夹紧压板23的一端升降，升降过程中连杆211在横向滑槽210内前后滑移，由于夹紧压板23端部升降过程中存在弧度，设置横向滑槽210可防止夹紧压板端部升降造成的夹紧气缸伸缩杆21前后摇动。

夹紧压板23的另一端带有压头，夹紧压板23的中段通过转轴与一根竖直立柱29的顶端连接，立柱29的下端固定于拖板25的上面。夹紧气缸22伸缩杆上下运动带动夹紧压板23的一端升降，立柱29顶端与夹紧压板中段的转轴相对于支撑点，夹紧压板23的一端升降带动另一端的压头下压或上翘。

音片座26固定在拖板25上面，并且音片座26的上平面位于夹紧压板压头的正下方，音片座26的上平面作为放置音片7的平台，为了保证放置音片7的位置一致，音片座7的其中一个侧边上设置凸出音片座上平面的限位条213，每次放置音片7后，音片7的侧边紧贴限位条213，也就是限位条213作为放置音片7侧边的基准。

为了便于拆装、挪动立柱29及音片座26，在拖板25上采用螺钉固定支架214，支架214上开有安装孔，立柱29下部可以插入安装孔内，由安装孔固定立柱29的下端，立柱29的下部也可设置外径大于安装孔的轴肩，利用轴肩限制立柱29的安装高度。音片座26也固定于支架214上，以便同时移动立柱29和音片座26。

下料推板27为平板状，下料推板27位于音片座26的上方并且在夹紧压板压头的侧下方，如图8所示。

下料气缸24作为下料推板27的驱动部件，下料气缸24固定在拖板25的上平面，下料气缸24的伸缩杆水平设置，伸缩杆前端与下料推板27固定连接，启动下料气缸24可以驱动下料推板27在音片座26的上平面向前推移，推动音片7。

夹持转移机构2工作过程：移位电缸21驱动电缸拖板25平移，使音片座26贴近上料机构1的上料导轨15的端面，音片7被上料推板16推上音片座26。启动夹紧气缸22顶起夹紧压板23的一端，而夹紧压板23的另一端压头下压夹紧音片7的尾部，而音键71所在的头部悬空。移位电缸21驱动移位拖板25平移将音片7送到磨削机构的加工工位或测频工位，加工或测频结束后，移位拖板25移动到分选机构6的上方，夹紧气缸22缩回伸缩杆212使夹紧气缸23另一端的压头抬起松开音片7。下料气缸24驱动下料推板27将音片7从音片座26上拨掉进入分选机构。

测频机构3的结构如图9、图10所示，测频机构包括电机31、传动皮带32、激振轴33、测频传感器34、阻尼片35、拨片。电机31可通过传动皮带32驱动激振轴33旋转，测频传感器34用于检测音键71振动时的频率。

拨片的本体为圆环体，拨片本体外圆上带有突出的拨齿，其中第一拨片36的结构如图11所示，其第一拨片本体上突伸出第一拨片拨齿361，第一拨片本体的外圆上开有第一拨片缺口362、第一拨片凹槽363，缺口、凹槽底部弧线的半径小于拨片本体的半径。第一拨片凹槽363在第一拨片拨齿361的逆时针一侧。第一拨片缺口362紧邻第一拨片拨齿361的顺时针一侧，所谓紧邻也就是指缺口和拨齿之间不存在本体外圆的圆弧，这样拨齿击打音键后，拨片逆时针旋转后音键随即进入缺口空间内，不会因存在本体外圆圆弧而摩擦音键。

另一拨片的结构如图11所示的第二拨片37，和第一拨片36的结构类似，紧邻第二拨片拨齿371的顺时针一侧开有第二拨片缺口372。不同的是在第二拨片拨齿的逆时针一侧开有弧度更大的第二拨片凹槽373。其它拨片的结构与第一拨片36、第二拨片37的结构类似，只是拨片上的凹槽弧度、相对拨齿的位置不同，这些凹槽轴向相通。

第二拨片37上的第二拨片凹槽373所开的弧度也可与第一拨片凹槽363的相同，但凹槽373与第二拨片拨齿371之间由一段拨片本体外圆弧连接。

上述凹槽的弧度是否相同都可以实现激振的效果。

第一拨片36和第二拨片37安装在激振轴33后的简图如图11所示（两个拨片间的阻尼片省略）。第一拨片拨齿361、第一拨片缺口362与第二拨片拨齿371、第二拨片缺口372相互错开，不在同一轴向上，圆周方向上没有重叠，即将所有的拨齿、缺口投影到一个横截面上，第一个拨齿、第一个缺口、第二个拨齿、第二个缺口、第三个拨齿等依次排开。第一拨片凹槽363、第二拨片凹槽373存在重叠，即再轴向方向上相通。同理，其它拨片安装在激振轴33之后，拨齿、缺口相互错开，凹槽轴向相通。

阻尼片35的结构如图12所示，阻尼片35包括阻尼片本体351、阻尼条352。阻尼片本体351为圆环体，在其圆柱面上固定一段弧形阻尼条352，阻尼条352的宽度小于阻尼片本体351的厚度，也就是在阻尼片本体351的圆柱面上留有台阶。阻尼条352外圆的直径与拨片本体直径相同。阻尼条352的两个端头没有接触，而是留有空隙，这个空隙相对于整个阻尼片35就成为了阻尼片凹槽353。第一拨片36和阻尼片35安装后的结构如图12所示，第一拨片拨齿361突伸出阻尼条352、第一拨片本体的外圆。第一拨片缺口362相对阻尼条352、第一拨片本体外圆存在凹陷。第一拨片凹槽363与阻尼片凹槽353轴向相通，其它拨片与阻尼片间隔安装于激振轴后，所有凹槽在轴向相通，形成通槽，如图10所示。阻尼片的宽度、两个阻尼片之间的间隙宽度根据音键的宽度、两个音键之间的间隙而设计，安装后两个阻尼条之间的间隙宽度应大于一个音键11的宽度，如果小于音键11的宽度，音键会跨越该间隙并和阻尼片外圆接触，拨片拨齿击打音键时，音键受阻尼片摩擦无法自由振动。

优选的激振轴33上安装7个阻尼片、6个拨片，阻尼片和拨片间隔设置，拨片的拨齿、缺口相互错开45°，如图11所示。

下面以采用该机构激发具有18个音键的音片振动为例说明其工作过程：

初始状态，如图10所示，通槽位于激振轴的一侧，夹持转移机构2将音片7的所有音键71移动到正对通槽，音键71的头部前端在阻尼片、拨片的外圆的轮廓线上，由于音键71正对凹槽，凹槽相对拨片外圆轮廓线存在凹陷，所以此时所有的阻尼片、拨片都不接触音键，并且第1个音键对应第1片阻尼片和第2片阻尼片之间的第一拨片36，第2个、第3个音键对应第2个阻尼片，第4个音键对应第2片阻尼片和第3片阻尼片之间的第二拨片37，第5个、第6个音键正对第3片阻尼片，依次类推。

启动电机31驱动激振轴33逆时针旋转，旋转过一定角度第一拨片36上的第一拨片拨齿361击打第1个音键，此时，其它音键与阻尼片35、其它拨片的外圆接触而不会发生振动。击打后，由于紧邻第一拨片拨齿361的顺时针一侧带有第一拨片缺口362，第1个音键将在第一拨片缺口362中振动，此时的状态如图13所示，而测频传感器34检测振动频率；激振轴33再旋转，第一拨片36的外圆接触第1个音键，第1个音键停止振动；激振轴33继续旋转，第二拨片37上的第二拨齿371击打第4个音键，被击打后的第4个音键在第二拨片缺口372中振动，测频传感器34检测第4个音键的频率；激振轴33继续旋转，第二拨片37的外圆接触第4个音键，第4个音键停止振动；激振轴33继续旋转，第三、第四、第五、第六拨片依次击打第7个、第10个、第13个、第16个音键，并依次测频，激振轴33旋转一周，完成6个音键的拨动、测频过程。旋转一周后激振轴33回到初始位置，之后整个音片1由夹持转移机构2带动，使音片音键相对激振轴33移位，改变音键与阻尼片、拨片的对应关系，检测第2、第5、第37、第11、第14、第17个音键；激振轴33旋转一周回到初始位置，再移动音片，检测第3、第6、第9、第12、第15、第18个音键，至此完成了所有音键的测频。

磨削机构4的结构如图14所示，磨削机构4包括竖直电缸41、马达座42、砂轮43、马达44、水平电缸45。砂轮43固定于马达44的转轴，马达44通过马达座42固定竖直电缸41的升降杆上，竖直电缸41固定于水平电缸45的移动板上，这样砂轮43在马达44的带动下旋转，通过竖直电缸41、水平电缸45调整砂轮的位置，以控制砂轮磨削音键的位置、深度。

磨削机构还包括上顶机构5，结构如图15所示，上顶机构5包括上顶块51、上顶块固定座52、上顶气缸54，上顶块51固定于上顶块固定座52，上顶块固定座52固定于上顶气缸54的伸缩杆上，上顶块51位于砂轮43的正下方，当夹持转移机构2将音片7移动到砂轮43下方后，上顶气缸54驱动上顶块51上移用于向上顶住音片7，相当于给音片7悬空部分更好地支撑，防止音片的音键因砂轮磨削时受挤压而变形。

声纳传感器53检测旋转砂轮43是否接触音片，声纳传感器53可固定在上顶机构中上顶块固定座上，如图15所示，该位置靠近砂轮、音片，便于检查音片发出的声波。

当然，声纳传感器也可固定在磨削机构的其它部件上，只要可检测到音片与砂轮接触即可。

分选机构6的结构如图16、图17所示，分选机构6包括筒体61、摇杆62、分选气缸63、摆板64。分选气缸63连接摇杆62,摇杆62与筒体61内的摆板64联动，筒体上下两端开口，其中下端分为左右两个开口通道，摆板64摆向左侧时打开右侧的通道，摆向右侧时左侧的通道。

显然，上料机构1的上料导轨15、夹持转移机构的音片座26、测频机构3的测频工位、磨削机构4的磨削工位、分选机构6的筒体61上口的位置应对正，以保证夹持转移机构2能将音片在这些机构间移送音片。

自动加工设备的工作过程，将音片7上下叠加的方式装入上料机构1的音片料仓14，控制系统控制上料机构1将音片推入夹持转移机构2的音片座26，夹紧压板23夹紧音片的尾部，依靠移位电缸21驱动拖板25平移，将音片的音键移到正对测频机构3的激振轴33的通槽，控制系统启动电机31驱动激振轴33旋转，测频传感器34检测每个音键的频率并传输给控制系统，控制系统根据合格音键的频率要求而确定需要磨削的量，控制系统尔后控制夹持转移机构2将音片7送到磨削机构4的砂轮43的下方，启动砂轮43，依靠竖直电缸41、水平电缸45调整砂轮43的位置使之与音键接触，同时启动上顶机构5的上顶气缸54，上顶块51顶紧音片的音键，通过声纳传感器53检测砂轮43与音片是否接触，如没有接触则继续将砂轮43靠近音键71，声纳传感器53检测到砂轮43与音片接触后将信号发送给控制系统，控制系统开始计量磨削量；至磨削到确定量后，夹持转移机构2将音片移到测频机构3再测频，判断是否合格，然后通过夹持转移机构2将音片移动到分选机构6的合格筒体61的上方，夹紧压板23松开音片7，启动下料气缸24驱动下料推板27将音片7推落进入筒体61，根据需要启动分选气缸63驱动摆板64，打开筒体61下方的左侧通道或右侧通道，使音片进入相应的合格或不合格产品通道。