專利名稱：具有機(jī)械輔助關(guān)閉音孔的襯墊的管樂器及采用的協(xié)助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成有音孔的管樂器，這些音孔用加襯罩(padded cup)/加襯鍵(padded key)關(guān)閉，更具體地說，涉及借助協(xié)助系統(tǒng)演奏的管樂器以及可以和管樂器結(jié)合的協(xié)助系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
薩克斯管和單簧管是管樂器的典型例子，兩者分別裝配有音鍵機(jī)構(gòu)，用于關(guān)閉和打開形成于薩克斯管主體及單簧管主體上的音孔。演奏者通過吹口向主體內(nèi)吹氣，并通過用加襯罩/加襯鍵有選擇地關(guān)閉和打開音孔以改變音調(diào)。如果演奏者輕輕加力于加襯罩/加襯鍵上，音孔就會被加襯罩/加襯鍵不完全關(guān)閉，并且空氣會通過音孔管(chimney)和襯墊之間的間隙而泄漏。泄漏的空氣使得音色不穩(wěn)，并且演奏者也會覺察到泄漏空氣的噪音。演奏者在演奏時要關(guān)閉和打開音孔，以得到清晰的音色。然而，演奏者手指上的負(fù)荷不小。加襯罩/加襯鍵借助復(fù)位彈簧回到它們的打開位置，并且加襯罩/加襯鍵通過音鍵桿的轉(zhuǎn)動在打開位置和關(guān)閉位置之間擺動。這意味著演奏者要克服復(fù)位彈簧的彈力以及音鍵桿(rods)和音鍵柱(posts)之間的摩擦力才能壓下音鍵。上低音薩克斯管具有大的加襯罩/加襯罩，因此復(fù)位彈簧的彈力要大于次中音薩克斯管的復(fù)位彈簧的彈力。在演奏者演奏快節(jié)奏的樂章時，他們使音孔在打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間快速改變，并且覺得負(fù)荷(即復(fù)位彈簧的彈力以及音鍵桿和音鍵柱之間的摩擦力)重。由于這一原因，兒童、殘疾人和老年演奏者都覺得裝有音鍵機(jī)構(gòu)的管樂器不易于演奏。
日本專利申請公開No.平6-222752中披露了一種自動演奏系統(tǒng)。這篇日本專利申請公開中披露的現(xiàn)有技術(shù)的自動演奏系統(tǒng)與鍵盤樂器相結(jié)合。然而，日本專利申請公開No.2004-177828中披露了一種用于管樂器的自動演奏系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)的自動演奏系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、空氣閥、人工口、閥作動器和控制單元。使閥作動器與連接到管樂器內(nèi)的閥門上的手指音鈕/音鍵相關(guān)聯(lián)。壓縮空氣通過空氣閥被供應(yīng)至人工嘴唇，而人工嘴唇引起管樂器內(nèi)的氣柱振動?？諝饬饔煽諝忾y控制，借助各閥作動器使各閥門在打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間改變。根據(jù)樂器數(shù)字界面(MIDI)協(xié)議表示的一套音樂數(shù)據(jù)代碼被供應(yīng)至控制單元?？刂茊卧治鲈撘魳窋?shù)據(jù)代碼，并在合適的時間激活閥作動器，從而通過管樂器的閥門改變音調(diào)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的自動演奏系統(tǒng)不是為了幫助兒童、殘疾人和老人。換句話說，是用自動演奏系統(tǒng)代替真人演奏者演奏管樂器，而不是真人演奏者借助現(xiàn)有技術(shù)的自動演奏系統(tǒng)演奏。這樣，日本專利申請公開中披露的現(xiàn)有技術(shù)的自動演奏系統(tǒng)不可能讓兒童、殘疾人和老人用手演奏管樂器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的重要目的在于提供一種裝配有音鍵機(jī)構(gòu)的管樂器，真人演奏者用手指在該音鍵機(jī)構(gòu)上彈奏，以便借助協(xié)助系統(tǒng)關(guān)閉和打開音孔。
本發(fā)明的主要目的還在于提供與原聲管樂器結(jié)合在一起的協(xié)助系統(tǒng)，它有助于真人演奏者用手指在原聲管樂器的音鍵機(jī)構(gòu)上彈奏。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出用機(jī)械的方法幫助真人演奏者用手指在管樂器的音鍵機(jī)構(gòu)上演奏。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種通過氣柱振動發(fā)音的管樂器，它包括原聲管樂器和協(xié)助系統(tǒng)。該原聲管樂器包括管體和音鍵機(jī)構(gòu)。管體上形成有音孔，以便改變其中限定的氣柱的長度。音鍵機(jī)構(gòu)具有加襯音孔蓋，這些音孔蓋對真人演奏者的手指動作做出響應(yīng)，從而關(guān)閉和打開音孔，協(xié)助系統(tǒng)與原聲管樂器結(jié)合在一起，且它包括傳感器、作動器和控制單元，傳感器生成代表指法的檢測信號；作動器位于管體上，與加襯音孔蓋相關(guān)聯(lián)，并對驅(qū)動信號做出響應(yīng)，從而使音孔被加襯音孔蓋關(guān)閉和打開；控制單元被連接到傳感器和作動器上，并根據(jù)檢測信號確定將要被加襯音孔蓋關(guān)閉和打開的某些音孔，且將驅(qū)動信號供應(yīng)到與該某些音孔相關(guān)的作動器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種與原聲管樂器結(jié)合在一起的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述原聲管樂器具有形成有音孔的管體和用于關(guān)閉和打開音孔的音鍵機(jī)構(gòu)，而所述協(xié)助系統(tǒng)包括傳感器、作動器和控制單元，傳感器生成代表真人演奏者在音鍵機(jī)構(gòu)上的指法的檢測信號；作動器位于管體上，與音鍵機(jī)構(gòu)的加襯音孔蓋相關(guān)聯(lián)，并對驅(qū)動信號做出響應(yīng)，從而使音孔被加襯音孔蓋關(guān)閉和打開；控制單元被連接到傳感器和作動器上，并根據(jù)檢測信號確定將要被加襯音孔蓋關(guān)閉和打開的某些音孔，且將驅(qū)動信號供應(yīng)到與該某些音孔相關(guān)的作動器。


通過下面的介紹并結(jié)合附圖可以更清楚地理解所述管樂器及協(xié)助系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在各附圖中圖1是示意性的透視圖，展示了本發(fā)明的管樂器，圖2是示意性的橫截面圖，展示了結(jié)合入所述管樂器中的管體及音鍵機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，圖3是示意圖，展示了被音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖4A是側(cè)視圖，展示了黏著到音鍵上的壓敏墊，圖4B是前視圖，展示了所述的壓敏墊和音鍵，圖5是時間圖，展示了協(xié)助系統(tǒng)的性狀，圖6A是側(cè)視圖，展示了夾在根據(jù)本發(fā)明的另一種管樂器的音鍵和推進(jìn)器之間的壓敏墊，圖6B是前視圖，展示了所述的壓敏墊、推進(jìn)器和音鍵，圖7A是側(cè)視圖，展示了根據(jù)本發(fā)明的又一種管樂器中的音鍵傳感器，圖7B是前視圖，展示了所述的音鍵傳感器和音鍵，圖8A是側(cè)視圖，展示了根據(jù)本發(fā)明的再一種管樂器中的音鍵傳感器，圖8B是前視圖，展示了所述的音鍵傳感器和音鍵，圖9A是側(cè)視圖，展示了根據(jù)本發(fā)明的又一種管樂器中的音鍵傳感器，圖9B是前視圖，展示了所述的音鍵傳感器和音鍵，圖10A是側(cè)視圖，展示了根據(jù)本發(fā)明的再一種管樂器中的音鍵傳感器，圖10B是前視圖，展示了所述的音鍵傳感器和音鍵，圖11A是側(cè)視圖，展示了根據(jù)本發(fā)明的又一種管樂器中的音鍵傳感器，圖11B是前視圖，展示了所述的音鍵傳感器和音鍵，
圖12A是示意性的橫截面圖，展示了再一種管樂器中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖12B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖13A是示意性的橫截面圖，展示了又一種管樂器中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖13B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖14A是示意性的橫截面圖，展示了再一種管樂器中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖14B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖15A是示意性的橫截面圖，展示了又一種管樂器中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖15B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖16A是示意性的橫截面圖，展示了再一種管樂器中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖16B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖17是示意性的橫截面圖，展示了又一種管樂器中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖18A是示意性的橫截面圖，展示了圖12A和12B中所示的管樂器的改進(jìn)型中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖18B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔，圖19A是示意性的橫截面圖，展示了圖12A和12B中所示的管樂器的另一種改進(jìn)型中的音鍵機(jī)構(gòu)和作動器的結(jié)構(gòu)，圖19B是示意圖，展示了被所述音鍵機(jī)構(gòu)的加襯罩/加襯鍵關(guān)閉的音孔。
具體實(shí)施例方式
體現(xiàn)本發(fā)明的管樂器通過氣柱振動發(fā)音。該管樂器包括原聲管樂器和協(xié)助系統(tǒng)。真人演奏者借助或者不借助協(xié)助系統(tǒng)在原聲管樂器上演奏樂曲。
管樂器包括管體和音鍵機(jī)構(gòu)。管體上形成有音孔，從而改變限定在管體中的氣柱的長度，而音鍵機(jī)構(gòu)位于管體上。音鍵機(jī)構(gòu)具有加襯音孔蓋，這些音孔蓋對真人演奏者的手指動作做出響應(yīng)，從而關(guān)閉和打開音孔。
協(xié)助系統(tǒng)包括傳感器、作動器和控制單元，且傳感器和作動器被連接到控制單元上。傳感器生成代表手指動作的檢測信號，而作動器位于管體上，與加襯音孔蓋相關(guān)聯(lián)。作動器對驅(qū)動信號做出響應(yīng)，從而使音孔被加襯音孔蓋關(guān)閉和打開?？刂茊卧鶕?jù)檢測信號確定將要被加襯音孔蓋關(guān)閉和打開的某些音孔，并將驅(qū)動信號供應(yīng)到與該某些音孔相關(guān)的作動器。
即使真人演奏者是兒童、殘疾人或老年演奏者，真人演奏者也只需要發(fā)力，使傳感器將檢測信號改變到作用電位即可。作動器與演奏者一起施力于加襯音孔蓋上，因此真人演奏者覺得音鍵機(jī)構(gòu)輕得足以用手指在它上面上快速演奏快節(jié)奏的樂章。這樣，該協(xié)助系統(tǒng)有助于真人演奏者用手指在音鍵機(jī)構(gòu)上演奏樂曲。
第一實(shí)施方式首先參照附圖的圖1和2，體現(xiàn)本發(fā)明的管樂器主要包括薩克斯管10和協(xié)助系統(tǒng)24。真人演奏者借助或者不借助協(xié)助系統(tǒng)24在薩克斯管10上演奏樂曲。當(dāng)真人演奏者完全不借助協(xié)助系統(tǒng)24在薩克斯管10上演奏樂曲時，他或她向薩克斯管10內(nèi)吹氣，從而引起氣柱振動，并且通過指法改變氣柱的長度，從而改變音調(diào)。真人演奏者加力于薩克斯管10上，從而依靠自己改變氣柱的長度，而協(xié)助系統(tǒng)10不幫助真人演奏者改變氣柱的長度。
另一方面，當(dāng)真人演奏者借助協(xié)助系統(tǒng)24在薩克斯管10演奏樂曲時，他或她也向薩克斯管內(nèi)吹氣，并且通過指法改變音調(diào)。當(dāng)真人演奏者改變音調(diào)時，不但真人演奏者而且協(xié)助系統(tǒng)24也施力于薩克斯管10上，以改變氣柱的長度。由于這一原因，真人演奏者覺得他或她手指上的負(fù)載輕了。
薩克斯管10分為管體10a和音鍵機(jī)構(gòu)16。管體10a包括上翻的喇叭口11、吹口12a、頸部12b和圓錐形金屬管12c，并且形成有若干音孔11A。各音孔11A的直徑不等，但都有合適的直徑值，從而以預(yù)定的音調(diào)發(fā)音。各音孔管11B從管體10a的外表面伸出，并限定出各音孔11A的周邊。氣柱被限定在管體10a內(nèi)，并且可以振動以發(fā)聲。
盡管附圖中沒有顯示，但吹口12a中裝配有一個簧片，并且頸部12b被連接到吹口12a上。圓錐形金屬管12c的一端被連接到頸部12b上，而其另一端具有上翻的喇叭口11。演奏者口含吹口12a，并向吹口12a中吹氣。然后，氣柱振動而發(fā)聲。
音鍵機(jī)構(gòu)16被裝配到管體10a上，而且音鍵機(jī)構(gòu)16包括加襯罩/加襯鍵14、供真人演奏者壓下的觸摸音鈕/音鍵15和聯(lián)動裝置16a。各加襯罩/加襯鍵14以及其它音鍵與各音孔11A相關(guān)聯(lián)，并且各加襯罩/加襯鍵14以及其它音鍵比相關(guān)的音孔11A寬。聯(lián)動裝置16a具有與觸摸音鈕/音鍵15相連的聯(lián)動子裝置19、與加襯罩14/加襯鍵相連的其它聯(lián)動子裝置20、以及復(fù)位彈簧(未示)。各聯(lián)動子裝置19和20可以繞各軸16b的軸線轉(zhuǎn)動，并且各聯(lián)動子裝置19彼此之間保持局部接觸。各復(fù)位彈簧(未示)總是將聯(lián)動裝置16a推向使加襯罩/加襯鍵14與音孔管11B隔開的方向。
當(dāng)演奏者沿箭頭A1所示的方向克服復(fù)位彈簧(未示)的彈力壓下觸摸音鈕/音鍵15時，聯(lián)動子裝置19使聯(lián)動子裝置20沿箭頭A2所示的方向轉(zhuǎn)動，并如圖3所示，使得聯(lián)動子裝置20用加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉音孔11A。另一方面，當(dāng)演奏者松開觸摸音鈕/音鍵15時，復(fù)位彈簧(未示)使聯(lián)動子裝置20沿與箭頭A2相反的方向轉(zhuǎn)動，并使聯(lián)動子裝置19沿與箭頭A1相反的方向轉(zhuǎn)動。結(jié)果，音孔11A被打開，并且觸摸音鈕/音鍵15回到如圖2所示的靜止位置。
協(xié)助系統(tǒng)24包括壓敏墊23、作動器24a和控制單元25。各壓敏墊23被黏著到供真人演奏者的拇指和其它手指壓下的各觸摸音鈕/音鍵15以及其它音鍵上，并且被連接到控制單元25上。使各作動器24a與各聯(lián)動子裝置20相關(guān)聯(lián)，并且各作動器24a也被連接到控制單元25上。
每塊壓敏墊23有一個內(nèi)壓敏片和一個外保護(hù)片。這些壓敏墊23被黏著到各觸摸音鈕/音鍵15的外表面上，這些外表面另一面的內(nèi)表面與圓錐形金屬管12c相對，并且如圖4A和4B所示，導(dǎo)線23a被連接到壓敏墊23和控制單元25之間。
當(dāng)演奏者加力于保護(hù)片上時，力使該壓敏片變形，而壓敏片改變電阻，進(jìn)而改變電流。這樣，壓敏墊23就對演奏者的指法做出響應(yīng)，生成檢測信號S1，并且將檢測信號S1供應(yīng)到控制單元25。
各作動器24a由上翻的喇叭口11通過各撐條26支撐。如圖2和3所示，各撐條26被黏著到上翻的喇叭口11上。每個作動器24a包括超聲馬達(dá)24A和臂狀物24C，超聲馬達(dá)24A帶有輸出軸24B。超聲馬達(dá)24A由來自控制單元25的驅(qū)動信號S2激發(fā)，并根據(jù)驅(qū)動信號S2，使輸出軸24B沿圖2和3中的順時針或逆時針方向轉(zhuǎn)動。如果從超聲馬達(dá)24A去除驅(qū)動信號S2，可阻止輸出軸25B進(jìn)一步轉(zhuǎn)動。臂狀物24C的一端被緊固到輸出軸24B上，而復(fù)位彈簧(未示)使相關(guān)的加襯罩/加襯鍵14與臂狀物24C的另一端保持接觸。
假定超聲馬達(dá)24A使輸出軸24B沿圖2中的逆時針方向轉(zhuǎn)動。臂狀物24C將加襯罩/加襯鍵14壓向音孔管11B，并使音孔11A被加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉。聯(lián)動子裝置20沿箭頭A2所示的方向轉(zhuǎn)動引起聯(lián)動子裝置19沿箭頭A1所示的方向轉(zhuǎn)動。
另一方面，當(dāng)超聲馬達(dá)24A使輸出軸24B沿圖3中的順時針方向轉(zhuǎn)動時，臂狀物24C沿與箭頭A2所示的方向相反的方向轉(zhuǎn)動，并且復(fù)位彈簧(未示)導(dǎo)致加襯罩/加襯鍵14離開音孔管11B。聯(lián)動子裝置20沿與箭頭A2所示的方向相反的方向轉(zhuǎn)動引起聯(lián)動子裝置19沿與箭頭A1所示的方向相反的方向轉(zhuǎn)動。
控制單元25包括信號輸入電路25A、電源及電流驅(qū)動電路25B、邏輯電路25C和配電盤25D。信號輸入電路25A與邏輯電路25C相連，而邏輯電路25C與電源及電流驅(qū)動電路25B中的電流驅(qū)動電路相連。電源及電流驅(qū)動電路25B中的電源通過配電盤25D與邏輯電路25C和信號輸入電路25A相連。電源開關(guān)位于配電盤25D上，電能從電源及電流驅(qū)動電路25B中的電源通過電源開關(guān)供應(yīng)到邏輯電路25C和信號輸入電路25A。在這種情況下，電能由電池提供，而控制單元25被安裝到圓錐形金屬管12c上。
所有的檢測信號S1都被并行輸入到信號輸入電路25A，并且在信號輸入電路25A中進(jìn)行放大和波形整形。在放大和波形整形之后，檢測信號S1被供應(yīng)到邏輯電路25C。處于某一作用電平的檢測信號S1的組合可表示將要被加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉的音孔11A。邏輯電路25C根據(jù)檢測信號S1的組合確定將要被激發(fā)的作動器24a，并將表示將要被激發(fā)的作動器24a的控制信號供應(yīng)到電源及電流驅(qū)動電路25B中的電流驅(qū)動電路。
電源及電流驅(qū)動電路25B中的電流驅(qū)動電路對控制信號做出響應(yīng)，以便將驅(qū)動信號S2供應(yīng)至與將要被關(guān)閉的音孔11A上的加襯罩/加襯鍵14相關(guān)的作動器。
假定真人演奏者借助協(xié)助系統(tǒng)24在管樂器上演奏樂曲。打開電源開關(guān)，電能被供應(yīng)到邏輯電路25C、信號輸入電路25A以及電源及電流驅(qū)動電路25B中的電流驅(qū)動電路。
他或她向吹口12a中吹氣，并且通過音鍵機(jī)構(gòu)16a有選擇地關(guān)閉和打開音孔11A，從而更改音調(diào)。假定真人演奏者壓下圖2中所示的音鍵15。壓敏墊23減小了它的電阻，但增加了檢測信號S1的電位。當(dāng)電阻減小到低于圖5所示的閾值S1時，檢測信號S1就變得能起作用，并且信號輸入電路25A處的檢測信號S1從先前的組合變成其它組合。然后，邏輯電路25C根據(jù)新的組合確定將要被關(guān)閉的音孔11B。圖2中所示的音孔11B將被加襯罩14關(guān)閉。
邏輯電路25C將表示圖2中所示的作動器24a的控制信號變至作用電平。然后，電源及電流驅(qū)動電路25B中的電流驅(qū)動電路對控制信號做出響應(yīng)，把將要供應(yīng)至圖2中所示的作動器24a的驅(qū)動信號S2變至作用電平。有了驅(qū)動信號S2，超聲馬達(dá)24A驅(qū)動輸入軸24B沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，并且使聯(lián)動子裝置20克服復(fù)位彈簧(未示)的彈力，沿箭頭A2所示的方向轉(zhuǎn)動。
如圖5所示，當(dāng)從“OFF”變到“ON”時，聯(lián)動子裝置20加力于加襯罩14上，并且如圖3所示，使得音孔11A被加襯罩14關(guān)閉。當(dāng)加襯罩14與音孔管11B接觸時，驅(qū)動信號S2就變到無效電平，并且加襯罩14上的力被取消。由于超聲馬達(dá)24A限制輸出軸24B沿順時針方向轉(zhuǎn)動，因此只要真人演奏者持續(xù)壓住壓敏墊23，超聲馬達(dá)24A就使音孔11A保持關(guān)閉。結(jié)果，真人演奏者就以所需的音調(diào)發(fā)音。
當(dāng)真人演奏者希望樂音恢復(fù)到先前的音調(diào)時，他或她使手指離開壓敏墊23。壓敏墊23的電阻增加，超過閾值S2。然后，檢測信號S1使電位變到無效電平，并且邏輯電路25C將這一改變告知先前的組合。表示作動器24a的控制信號從作用電平變到無效電平，而電源及電流驅(qū)動電路25B中的相關(guān)的電流驅(qū)動電路將驅(qū)動信號S2變?yōu)槿鐖D5所示的表示沿相反方向轉(zhuǎn)動的其它作用電平。
超聲馬達(dá)24A使輸出軸24B沿圖3中的順時針方向轉(zhuǎn)動，并使聯(lián)動子裝置20沿與箭頭A2所示的方向相反的方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)加襯罩14到達(dá)靜止位置時，驅(qū)動信號S2恢復(fù)到圖5中所示的無效電平，并且超聲馬達(dá)24A保持輸出軸24B和聯(lián)動子裝置20不進(jìn)一步轉(zhuǎn)動。結(jié)果，管樂器以先前的音調(diào)發(fā)音。
如果真人演奏者不希望借助協(xié)助系統(tǒng)24，他或她可關(guān)掉電源開關(guān)，用與標(biāo)準(zhǔn)的次中音薩克斯管相似的方式演奏該薩克斯管。
通過上述說明不難理解，控制單元25對表示真人演奏者指法的檢測信號S1做出響應(yīng)，促成作動器24a有選擇地激發(fā)。借助協(xié)助系統(tǒng)24，通過輕輕壓下壓敏墊23，真人演奏者可以改變音調(diào)。根據(jù)本發(fā)明的協(xié)助系統(tǒng)24允許兒童、殘疾人和老年演奏者享受在本發(fā)明的管樂器上演奏。盡管協(xié)助系統(tǒng)24不能在薩克斯管上演奏任何樂曲，但兒童、殘疾人和老年演奏者會重視協(xié)助系統(tǒng)24在演奏時的輔助作用。
下面介紹本發(fā)明的其它實(shí)施方式。第二到第七實(shí)施方式包括代替壓敏墊23的其它類型的檢測器或傳感器，第八到第十二實(shí)施方式包括代替超聲馬達(dá)24A的其它類型的作動器。
第二實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖6A和6B，體現(xiàn)本發(fā)明的另一種管樂器也主要包括薩克斯管一類的原聲管樂器10A和協(xié)助系統(tǒng)24A。除了觸摸音鈕/音鍵15A之外，原聲管樂器10A與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10A的其它部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。每個觸摸音鈕/音鍵15A上形成有小突起15a，小突起15a有一個圓形頭部。下面結(jié)合并入?yún)f(xié)助系統(tǒng)24A中的傳感器詳細(xì)介紹小突起15a。
除了傳感器之外，協(xié)助系統(tǒng)24A與協(xié)助系統(tǒng)24類似。由于這一原因，將集中介紹傳感器，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個傳感器都與觸摸音鈕/音鍵15A中的一個相關(guān)聯(lián)，并由推進(jìn)器28和壓敏片29組合而成。推進(jìn)器28的輪廓與音鍵15A的前端部相似，并且形成有一個凹穴。小突起的圓形頭部被容納在推進(jìn)器28的凹穴內(nèi)，并且凹穴和圓形頭部共同形成一個鉸接部。由于這一原因，推進(jìn)器28繞小突起15a的圓形頭部轉(zhuǎn)動。
壓敏片29被黏著到音鍵15A的前端部上，從而位于音鍵15A的前端部和推進(jìn)器28之間。當(dāng)演奏者把推進(jìn)器28旋向音鍵15A時，使得推進(jìn)器28與壓敏片29的整個表面接觸，并且均勻施力于整個表面上。
體現(xiàn)第二實(shí)施方式的管樂器實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，即使真人演奏者把力量都集中在推進(jìn)器28的一個小區(qū)域上，壓敏片29的整個表面也將受到推進(jìn)器28的均勻壓力，并且壓敏片29的電阻也被改變，這與力量所施加的區(qū)域無關(guān)。
第三實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖7A和7B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10B和協(xié)助系統(tǒng)24B。原聲管樂器10B與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10B的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了傳感器和控制單元25BB之外，協(xié)助系統(tǒng)24B與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹傳感器和控制單元25BB，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個傳感器都與觸摸音鈕/音鍵15B中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一個磁性標(biāo)尺(scale)32A和一個磁性傳感器頭32B組合而成。磁性標(biāo)尺32A被黏著到管樂器的音鍵15B的前端部，并且可以與音鍵15B一起移動。另一方面，磁性傳感器頭32B與磁性標(biāo)尺32A相對，并且相對管體10a是靜止的。在該例中，磁性傳感器頭32B由管體10a支撐。若干個位置數(shù)據(jù)被磁性寫入到磁性標(biāo)尺32A上，并且磁性傳感器頭32B將這些位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成脈沖串表達(dá)數(shù)字碼或檢測信號SB1。這樣，磁性傳感器頭32B就能對磁性標(biāo)尺32A上的這些位置數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
控制單元25BB具有數(shù)據(jù)處理能力，并且定期提取這些位置數(shù)據(jù)。這些位置數(shù)據(jù)被存儲在控制單元25BB的存儲器內(nèi)，并被分析，以便了解音鍵15B是否有移動以及向哪個方向移動?？刂茊卧?5BB根據(jù)分析準(zhǔn)備驅(qū)動信號，并將驅(qū)動信號供應(yīng)至作動器。
協(xié)助系統(tǒng)24B也實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，控制單元25BB還可以通過數(shù)據(jù)處理能力更精確地確定音鍵15B的移動，從而更精確地控制作動器。
第四實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖8A和8B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10C和協(xié)助系統(tǒng)24C。原聲管樂器10C與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10C的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了音鍵傳感器和控制單元25CC之外，協(xié)助系統(tǒng)24C與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹音鍵傳感器和控制單元25CC，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個音鍵傳感器都與觸摸音鈕/音鍵15C中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一塊永磁體33A和一個電磁拾取器33B組合而成。這塊永磁體33A被黏著到音鍵15C的前端上，并且可以與音鍵15C一起移動。另一方面，電磁拾取器33B相對管體10a是靜止的，因此電磁拾取器33B將這塊永磁體33A的速度轉(zhuǎn)換成代表速度電流值的檢測信號SC2。
控制單元25CC具有與控制單元25BB相似的數(shù)據(jù)處理能力，并且定期提取由檢測信號SC1代表的若干個速度數(shù)據(jù)。這些速度數(shù)據(jù)被存儲在控制單元25CC中的存儲器內(nèi)，并被分析，以便了解音鍵15C是否被移動以及從靜止位置移動多遠(yuǎn)。音鍵15C的行程通過對這些速度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分確定。當(dāng)音鍵行程等于靜止位置和音孔管11B之間的距離時，控制單元25CC斷電，并改變代表音鍵移動方向的標(biāo)識?？刂茊卧?5CC根據(jù)分析準(zhǔn)備驅(qū)動信號SC2，并將驅(qū)動信號SC2供應(yīng)至作動器。
協(xié)助系統(tǒng)24C也實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，控制單元25CC還可以通過數(shù)據(jù)處理能力更精確地確定音鈕/音鍵15C的移動，從而更精確地控制作動器。
第五實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖9A和9B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10D和協(xié)助系統(tǒng)24D。原聲管樂器10D與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10D的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了音鍵傳感器和控制單元25DD之外，協(xié)助系統(tǒng)24D與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹音鍵傳感器和控制單元25DD，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個音鍵傳感器都與觸摸音鈕/音鍵15D中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一個加速度傳感器34實(shí)現(xiàn)。在該例中，用三軸壓電加速度傳感器作加速度傳感器34，并且檢測加速度，將其作為施加在壓電元件上的力。來自每個加速度傳感器的代表加速度的檢測信號SD1被供應(yīng)到控制單元25DD。
控制單元25DD具有數(shù)據(jù)處理能力。檢測信號SD1上所攜帶的若干個加速度數(shù)據(jù)被存儲在控制單元25DD的內(nèi)存儲器內(nèi)，并且控制單元25DD通過對這些加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分，確定音鍵位置和音鈕位置。一個標(biāo)識用于表示加速度的方向，且一個內(nèi)部寄存器被指定給該標(biāo)識?？刂茊卧?5DD根據(jù)音鈕/音鍵移動的方向準(zhǔn)備驅(qū)動信號S2，并將該驅(qū)動信號S2供應(yīng)至作動器24a。
協(xié)助系統(tǒng)24D也實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，控制單元25DD還可以通過數(shù)據(jù)處理更精確地確定音鈕/音鍵15D的移動，從而更精確地控制作動器。
第六實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖10A和10B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10E和協(xié)助系統(tǒng)24E。原聲管樂器10E與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10E的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了音鍵傳感器和控制單元25EE之外，協(xié)助系統(tǒng)24E與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹音鍵傳感器和控制單元25EE，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個音鍵傳感器都與觸摸音鈕/音鍵15E中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一個應(yīng)變傳感器35實(shí)現(xiàn)。在該例中，用應(yīng)變計作應(yīng)變傳感器35，并將其黏著到觸摸音鈕/音鍵15E的凸起部分上。代表凸起部分中的應(yīng)變的檢測信號SE1從每個應(yīng)變傳感器35供應(yīng)到控制單元25EE。
控制單元25EE具有數(shù)據(jù)處理能力。檢測信號SE1上所攜帶的若干個應(yīng)變數(shù)據(jù)被存儲在控制單元25EE的內(nèi)存儲器內(nèi)，并且檢測應(yīng)變，將其看作施加在凸起部分上的力?？刂茊卧?5EE根據(jù)應(yīng)變的變化確定音鍵移動/音鈕移動。一個標(biāo)識用于表示變形的方向，且一個內(nèi)部寄存器被指定給該標(biāo)識?？刂茊卧?5EE通過分析準(zhǔn)備驅(qū)動信號S2，并將該驅(qū)動信號S2供應(yīng)至作動器24a。
協(xié)助系統(tǒng)24E也實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，控制單元25EE還可以通過數(shù)據(jù)處理更精確地確定音鈕/音鍵15E的移動，從而更精確地控制作動器。
第七實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖11A和11B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10F和協(xié)助系統(tǒng)24F。原聲管樂器10F與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10F的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了音鍵傳感器36和控制單元25FF之外，協(xié)助系統(tǒng)24F與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹音鍵傳感器36和控制單元25FF，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個音鍵傳感器36都與觸摸音鈕/音鍵15F中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一個磁彈性元件36A和一個線圈36B組合而成。磁彈性元件36A被安裝到聯(lián)動子裝置19和聯(lián)動子裝置20之間的軸16b上，并且被線圈36B包圍。
代表施加在軸16a上的扭矩的檢測信號SF1從每個磁彈性元件35被供應(yīng)到控制單元25FF。
控制單元25FF具有數(shù)據(jù)處理能力。檢測信號SF1上所攜帶的若干個扭矩數(shù)據(jù)被存儲在控制單元25FF的內(nèi)存儲器內(nèi)，并由控制單元25FF分析?？刂茊卧?5FF根據(jù)扭矩的變化確定音鍵移動/音鈕移動。一個標(biāo)識用于表示軸16b的轉(zhuǎn)動方向，且一個內(nèi)部寄存器被指定給該標(biāo)識?？刂茊卧?5FF通過分析準(zhǔn)備驅(qū)動信號S2，并將該驅(qū)動信號S2供應(yīng)至作動器24a。
協(xié)助系統(tǒng)24F也實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。此外，控制單元25FF還可以通過數(shù)據(jù)處理更精確地確定音鈕/音鍵15F的移動，從而更精確地控制作動器。
第八實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖12A和12B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10G和協(xié)助系統(tǒng)24G。原聲管樂器10G與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10G的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了作動器之外，協(xié)助系統(tǒng)24G與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹作動器，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個作動器都與觸摸音鈕/音鍵15中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一個螺線管操縱的作動器38實(shí)現(xiàn)。螺線管操縱的音鍵作動器包括螺線管38A和插棒式鐵心。螺線管38A由管體10a支撐，并且被電連接到電源及電流驅(qū)動電路25B上。當(dāng)螺線管38A受驅(qū)動信號SG2激發(fā)時，在插棒式鐵心38B的周圍產(chǎn)生磁場，插棒式鐵心38B如箭頭A3所示從螺線管38A伸出。聯(lián)動子系統(tǒng)20克服與軸16b相關(guān)的復(fù)位彈簧(未示)的彈力轉(zhuǎn)動，并使加襯罩/加襯鍵14與音孔管11B接觸。結(jié)果，如圖12B所示，音孔11A由加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉。
另一方面，當(dāng)從螺線管38A上去除驅(qū)動信號SG2時，復(fù)位彈簧(未示)使聯(lián)動子系統(tǒng)20沿與箭頭A3相反的方向轉(zhuǎn)動，且導(dǎo)致插棒式鐵心38B縮回到螺線管38A內(nèi)。這樣，作動器38就允許音孔11A如圖12A所示被打開。
協(xié)助系統(tǒng)24G實(shí)現(xiàn)了第一實(shí)施方式的所有優(yōu)點(diǎn)。
第九實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖13A和13B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10H和協(xié)助系統(tǒng)24H。原聲管樂器10H與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10H的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了作動器系統(tǒng)39和控制單元25H之外，協(xié)助系統(tǒng)24H與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹作動器系統(tǒng)39和控制單元25H，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
作動器系統(tǒng)39包括氣動作動器40、高壓空氣源44、高壓空氣管線45/47、排氣管46/48和電磁閥45A/46A/47A/48A。高壓空氣源44由空氣泵、電動馬達(dá)、儲氣罐和壓力控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)?？諝獗脼榭諝庠鰤?，而高壓空氣被儲存在儲氣罐內(nèi)。壓力控制系統(tǒng)監(jiān)測儲氣罐內(nèi)的空氣壓力。當(dāng)空氣壓力超過控制范圍的上限時，控制單元25H斷開空氣泵的電源。另一方面，當(dāng)空氣壓力減小到低于控制范圍的下限時，控制單元25H給電動馬達(dá)通電，且電動馬達(dá)驅(qū)動空氣泵轉(zhuǎn)動，從而為儲氣罐內(nèi)的空氣增壓。這樣，高壓空氣源44就總是為向各目標(biāo)供應(yīng)高壓空氣做好準(zhǔn)備。
高壓空氣源44通過高壓空氣管線45被連接到氣動作動器40的腔室S1上，并且通過高壓空氣管線47被連接到氣動作動器40的腔室S2上。電磁作動器45A和47A位于高壓空氣管線45/47的空氣通道內(nèi)，并且受控制單元25H控制。排氣管46被連接到腔室S1上，而排氣管48被連接到腔室S2上。電磁閥46A和48A位于排氣管46/48的空氣通道內(nèi)，并且受控制單元25H控制。
每個氣動作動器40都與觸摸音鈕/音鍵15中的一個相關(guān)聯(lián)，并由氣缸40a和活塞43實(shí)現(xiàn)。腔室S1和S2被限定在氣缸40a內(nèi)活塞43的兩側(cè)。
假定真人演奏者沿箭頭A4所示的方向壓下觸摸音鈕/音鍵15。壓力傳感器23將檢測信號S1變至作用電平，并且控制單元25H注意到演奏者在管樂器10H上的指法。控制單元25H確定將要用加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉的音孔11A。接著，控制單元25H將表示打開狀態(tài)的控制信號SH2供應(yīng)給電磁閥45A和48A，并將表示關(guān)閉狀態(tài)的閥門控制信號供應(yīng)給電磁閥47A和46A。接著，用高壓空氣充填腔室S1，使另一個腔室S2通大氣。結(jié)果，活塞43從氣缸40a伸出，并將加襯罩/加襯鍵14壓到音孔管11B上。樂音就以新的音調(diào)發(fā)出。當(dāng)演奏者保持音鍵被壓下時，控制單元25H使所有的電磁閥45A、46A、47A和48A關(guān)閉，因此，啟動作動器40可保持活塞43將加襯罩/加襯鍵14壓到音孔管11B上。
當(dāng)真人演奏者松開觸摸音鈕/音鍵15時，壓力傳感器23將檢測信號S1變?yōu)闊o效電平，且控制單元25H將電磁閥47A和46A打開，并將其它電磁閥45A和48A關(guān)閉。活塞43縮回到氣缸40a內(nèi)，并且復(fù)位彈簧允許加襯罩/加襯鍵14離開音孔管11B。樂音就以先前的音調(diào)發(fā)出?？刂茊卧?5H保持所有的電磁閥45A、46A、47A和48A關(guān)閉。
這樣，協(xié)助系統(tǒng)24H實(shí)現(xiàn)了協(xié)助系統(tǒng)24的所有優(yōu)點(diǎn)。
第十實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖14A和14B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10J和協(xié)助系統(tǒng)24J。原聲管樂器10J與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10J的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了作動器50之外，協(xié)助系統(tǒng)24J與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹這些作動器，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個作動器50都與觸摸音鈕/音鍵15中的一個相關(guān)聯(lián)，并由縮放儀(pantograph)50A和一片電促動聚合物(EAP)組合而成。EAP片被用作聚合物作動器50B，并且其兩端被連接到縮放儀50A的上連桿和下連桿之間的接頭處。聚合物作動器50B被連接到托架50C上，后者接下來被連接到管體10a上。
當(dāng)真人演奏者壓下觸摸音鈕/音鍵15時，壓力傳感器23將檢測信號S1變至作用電平，并且控制單元25H將表示伸長的驅(qū)動信號SJ2供應(yīng)到聚合物作動器50B。有了驅(qū)動信號SJ2，EAP片被伸長，并使縮放儀50A拉動聯(lián)動子裝置20。結(jié)果，使得加襯罩/加襯鍵14與音孔管11B接觸，因此如圖14B所示，音孔11A被加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉。
另一方面，當(dāng)真人演奏者松開觸摸音鈕/音鍵15時，檢測信號S1衰減至無效電平S1，且控制單元25H將表示收縮的驅(qū)動信號供應(yīng)到聚合物作動器50B。EAP片收縮，且縮放儀50A推動加襯罩/加襯鍵14。結(jié)果，加襯罩/加襯鍵14離開音孔管11B，因此，音孔11A被打開。
這樣，協(xié)助系統(tǒng)24J實(shí)現(xiàn)了協(xié)助系統(tǒng)24的所有優(yōu)點(diǎn)。
第十一實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖15A和15B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10K和協(xié)助系統(tǒng)24K。原聲管樂器10K與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10K的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了作動器51之外，協(xié)助系統(tǒng)24K與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹這些作動器，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個作動器51都與觸摸音鈕/音鍵15中的一個相關(guān)聯(lián)，并由一對形狀記憶合金片51實(shí)現(xiàn)。這些形狀記憶合金片51的特定的一端被分別連接到聯(lián)動子裝置20的上部或下部，且它們的另一端被連接到幾個與管體10a相連的合適的托架上，并且控制單元25K將驅(qū)動信號SK2供應(yīng)到這些形狀記憶合金片51。
當(dāng)真人演奏者壓下觸摸音鈕/音鍵15時，壓力傳感器23將檢測信號S1變至作用電平，然后控制單元25K將表示新形狀的驅(qū)動信號SK2供應(yīng)到這些形狀記憶合金片51。有了驅(qū)動信號SK2，這些形狀記憶合金片51就對加襯罩/加襯鍵14施壓，并使加襯罩/加襯鍵14與音孔管11B接觸，因此如圖15B所示，音孔11A被加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉。
另一方面，當(dāng)真人演奏者松開觸摸音鈕/音鍵15時，檢測信號S1衰減至無效電平，且控制單元25K將表示先前形狀的驅(qū)動信號SK2供應(yīng)到這些形狀記憶合金片51。這些形狀記憶合金片51允許加襯罩/加襯鍵14離開音孔管11B，結(jié)果，音孔11A被打開。
這樣，協(xié)助系統(tǒng)24K實(shí)現(xiàn)了協(xié)助系統(tǒng)24的所有優(yōu)點(diǎn)。
第十二實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖16A和16B，體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器也主要包括原聲管樂器10L和協(xié)助系統(tǒng)24L。原聲管樂器10L與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10L的各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
除了作動器52之外，協(xié)助系統(tǒng)24L與協(xié)助系統(tǒng)24相似。由于這一原因，將集中介紹作動器52，并且為避免重復(fù)，對其它系統(tǒng)元件下面不做進(jìn)一步介紹。
每個作動器52都與觸摸音鈕/音鍵15中的一個相關(guān)聯(lián)，并由雙晶片壓電元件52實(shí)現(xiàn)。雙晶片壓電元件52的一端被連接到聯(lián)動子裝置20上，而其另一端被連接到一個與管體10a相連的合適的托架(未示)上，并且控制單元25L將驅(qū)動信號SL2供應(yīng)到雙晶片壓電元件52。
當(dāng)真人演奏者壓下觸摸音鈕/音鍵15時，壓力傳感器23將檢測信號S1變至作用電平，并且控制單元25H將表示彎曲的驅(qū)動信號SL2供應(yīng)到雙晶片壓電元件52。有了驅(qū)動信號SL2，雙晶片壓電元件52將加襯罩/加襯鍵14壓到音孔管11B上，并使加襯罩/加襯鍵14與音孔管11B接觸，因此如圖16B所示，音孔11A被加襯罩/加襯鍵14關(guān)閉。
另一方面，當(dāng)真人演奏者松開觸摸音鈕/音鍵15時，檢測信號S1衰減至無效電平，且控制單元25L將表示恢復(fù)的驅(qū)動信號供應(yīng)到雙晶片壓電元件52。雙晶片壓電元件52允許加襯罩/加襯鍵14離開音孔管11B，結(jié)果，音孔11A被打開。
這樣，協(xié)助系統(tǒng)24L實(shí)現(xiàn)了協(xié)助系統(tǒng)24的所有優(yōu)點(diǎn)。
第十三實(shí)施方式轉(zhuǎn)到附圖的圖17，這是體現(xiàn)本發(fā)明的又一種管樂器。這種管樂器主要包括原聲管樂器10M和協(xié)助系統(tǒng)24M。除了音鍵機(jī)構(gòu)16M之外，原聲管樂器10M與薩克斯管10相似，且原聲管樂器10M的其它各部件用表示薩克斯管10的相應(yīng)部件的附圖標(biāo)記表示，為簡便起見，對此不再詳細(xì)說明。
音鍵機(jī)構(gòu)16M中沒有并入任何聯(lián)動子裝置。杠桿15M被放在預(yù)定的加襯罩14M上，并且由軸16b轉(zhuǎn)動支撐。由于這一原因，真人演奏者通過壓下和松開杠桿15M改變音調(diào)。
協(xié)助系統(tǒng)24M包括傳感器23M、作動器53和控制單元25M。這些傳感器23M與壓敏墊23相同，并且分別被黏著到各杠桿15M的上表面上。當(dāng)真人演奏者壓下杠桿15M時，力被施加到傳感器23M上，并且被壓下的傳感器23M可改變檢測信號S1的電位。為所有的加襯罩14M分別提供作動器53，每個作動器53由帶輸出軸24B的超聲馬達(dá)24A及臂狀物24C組合而成。
當(dāng)真人演奏者用手指在杠桿15M上彈奏時，控制單元25M確定將要被加襯罩14M關(guān)閉的音孔11A，并且將驅(qū)動信號S2供應(yīng)到與加襯罩14M相關(guān)的作動器53。有了驅(qū)動信號S2，作動器53使加襯罩14M轉(zhuǎn)動，因此音孔11A被加襯罩14關(guān)閉。
通過上述說明不難理解，協(xié)助系統(tǒng)24、24A、24B、24C、24D、24E、24F、24G、24H、24J、24K、24L和24M有助于真人演奏者用手指在音鍵機(jī)構(gòu)16和16M上彈奏，因此真人演奏者易于在原聲管樂器10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10J、10K、10L和10M上演奏樂曲。
盡管展示和介紹的是本發(fā)明的特定的實(shí)施方式，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員不難理解只要不背離本發(fā)明的思想和范圍，就可以做出各種改變和改進(jìn)。
如圖18A和18B所示，力可以施加在觸摸音鈕/音鍵15上，并且加襯罩/加襯鍵14可以用例如圖19A和19B中所示的加速度傳感器34之類的傳感器監(jiān)測。這樣，傳感器和作動器的位置沒有對本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。
電池可以用通過電纜可以連接到墻壁插座上的變壓器代替。
控制單元25可以與薩克斯管10物理隔離。在這種情況下，傳感器23和作動器24a通過電纜被連接到控制單元25上。
次中音薩克斯管沒有對本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。本發(fā)明的協(xié)助系統(tǒng)可以與例如次高音薩克斯管、上低音薩克斯管、最高音薩克斯管、單簧管、次高音單簧管、低音單簧管、雙簧管、英國管、巴松管、長笛、短笛或低音八孔長笛結(jié)合。
控制單元25可以給電源及電流驅(qū)動電路25B發(fā)出指令，讓超聲馬達(dá)24A解除對輸出軸24B的限制。然后，復(fù)位彈簧(未示)讓聯(lián)動子裝置20沿與箭頭A2相反的方向轉(zhuǎn)動，加襯罩14回到靜止位置。
可以在半導(dǎo)體基材上制造半導(dǎo)體加速度傳感器。具體地說，在半導(dǎo)體基材上形成一個重量塊和若干桁條(beam)。在桁條中形成惠斯登電橋電路，測量加速度，將其作為施加在重量塊上的力。
氣動作動器系統(tǒng)39可以用液壓作動器系統(tǒng)代替。
第二到第七實(shí)施方式中的任何一種傳感器可以與第八到第十二實(shí)施方式中的作動器結(jié)合，并且第八到第十二實(shí)施方式中的任何一種作動器可以與第二到第七實(shí)施方式中的傳感器結(jié)合。
傳感器23M可以排列在控制板上。在這種情況下，從音鍵機(jī)構(gòu)16M中取消了杠桿15M。
超聲馬達(dá)24A可以用脈沖馬達(dá)或直流馬達(dá)代替。電能可以連續(xù)供應(yīng)給直流馬達(dá)，以保持加襯罩/加襯鍵處于關(guān)閉位置。
協(xié)助系統(tǒng)中可以加入一種以上的作動器，且協(xié)助系統(tǒng)中可以加入一種以上的傳感器。
上述實(shí)施方式中的零部件與如下的權(quán)利要求語言有關(guān)。
薩克斯管10和原聲管樂器10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10J、10K、10L和10M對應(yīng)于“原聲管樂器”，而加襯罩/加襯鍵14和14M作為“音孔蓋”。壓敏墊23、壓敏墊29和推進(jìn)器28的組合、磁性標(biāo)尺32A和磁性傳感器頭32B的組合32、永磁體塊33A和電磁拾取器33B的組合33、加速度傳感器34、應(yīng)變傳感器35以及磁彈性元件36A和線圈36B的組合36都用作“傳感器”。帶輸出軸24B的超聲馬達(dá)24A和臂狀物24C的組合、螺線管操縱的作動器38、氣動系統(tǒng)39、縮放儀50A和聚合物馬達(dá)50B的組合50、形狀記憶合金塊51和雙晶片壓電元件52都用作“作動器”。
觸摸音鈕和音鍵15以及杠桿15M用作“操縱器”。聯(lián)動子裝置19和20作為一個整體構(gòu)成“聯(lián)動裝置”。超聲馬達(dá)24A、螺線管操縱的作動器38、氣動作動器40、聚合物馬達(dá)50B、形狀記憶合金塊51和雙晶片壓電元件52用作“驅(qū)動器”，而臂狀物24C和縮放儀50A用作“轉(zhuǎn)換器”。
權(quán)利要求
1.一種管樂器，用于通過空氣柱的振動來產(chǎn)生樂音，包括原聲管樂器(10；10A；10B；10C；10D；10E；10F；10G；10H；10J；10K；10L；10M)，包括管體(10a)，形成具有音孔(11A)，以便改變限定于其中的所述空氣柱的長度，和音鍵機(jī)構(gòu)(16；16M)，具有對真人演奏者的手指動作作出響應(yīng)的音孔蓋(14；14M)，以便關(guān)閉并打開所述音孔(11A)；和協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)，與所述原聲管樂器(10；10A；10B；10C；10D；10E；10F；10G；10H；10J；10K；10L；10M)相結(jié)合，用于輔助所述真人演奏者，其特征在于所述協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)包括傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)，產(chǎn)生代表所述手指動作的檢測信號(S1；SB1；SC1；SD1；SE1；SF1)，作動器(24a；38；39；50；51；52；53)，設(shè)置在所述管體(10a)上，與所述音孔蓋(14；14M)相關(guān)聯(lián)并響應(yīng)驅(qū)動信號(S2；SG2；SH2；SJ2；SK2；SL2)，以便使所述音孔(11A)由所述音孔蓋(14；14M)關(guān)閉及打開，和控制單元(25；25BB；25CC；25DD；25EE；25FF；25G；25H；25J；25K；25L；25M)，與所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)和所述作動器(24a；38；39；50；51；52；53)相連接，在所述檢測信號(S1；SB1；SC1；SD1；SE1；SF1)的基礎(chǔ)上，確定將由所述音孔蓋(14；14M)關(guān)閉及打開的某些音孔，并向與所述某些音孔相關(guān)聯(lián)的作動器(24a；38；39；50；51；52；53)提供所述驅(qū)動信號(S2；SG2；SH2；SJ2；SK2；SL2)。
2.如權(quán)利要求1所述的管樂器，其中所述音鍵機(jī)構(gòu)(16)還包括由所述真人演奏者移動的操縱器(15)。
3.如權(quán)利要求2所述的管樂器，其中所述操縱器(15)由所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)監(jiān)測。
4.如權(quán)利要求2所述的管樂器，其中聯(lián)動機(jī)構(gòu)(19，20)設(shè)置在所述操縱器(15)和所述音孔蓋(14)之間，從而將施加到所述操縱器(15)上的力傳遞到所述音孔蓋(14)。
5.如權(quán)利要求4所述的管樂器，其中所述操縱器(15)由所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)監(jiān)測，而所述真人演奏者借助所述作動器(24a；38；39；50；51；52；53)加力于所述音孔蓋(14)上。
6.如權(quán)利要求2所述的管樂器，其中所述真人演奏者借助所述作動器(38)加力于所述操縱器(15)上。
7.如權(quán)利要求1所述的管樂器，其中所述協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)被所述真人演奏者激活，從而在所述的手指動作中幫助所述真人演奏者，并且所述真人演奏者能夠在不激活所述協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)而沒有所述協(xié)助系統(tǒng)的幫助下演奏樂章。
8.如權(quán)利要求1所述的管樂器，其中所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)生成代表某一物理量的檢測信號(S1；SB1；SC1；SD1；SE1；SF1)，該物理量選自由力、位置、速度、加速度、應(yīng)變和扭矩構(gòu)成的組。
9.如權(quán)利要求1所述的管樂器，其中每個所述的作動器(24a；38；39；50；51；52；53)包括驅(qū)動器(24A；38A；40，44，45，45A，46，46A，47A，48，48A；50B；51；52)，該驅(qū)動器對所述驅(qū)動信號(S2；SG2；SH2；SJ2；SK2；SL2)做出響應(yīng)，從而將所述驅(qū)動信號的電能轉(zhuǎn)換成力，施加到相關(guān)聯(lián)的一個所述音孔蓋(14；14M)上。
10.如權(quán)利要求9所述的管樂器，其中所述的每個作動器(24a；50；53)還包括轉(zhuǎn)換器(24C；50A)，該轉(zhuǎn)換器將所述驅(qū)動器(24A；50B)的輸出部(24B)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述相關(guān)聯(lián)的一個所述音孔蓋(14)的運(yùn)動。
11.如權(quán)利要求1所述的管樂器，其中所述原聲管樂器(10；10A；10B；10C；10D；10E；10F；10G；10H；10J；10K；10L；10M)選自由高音薩克斯管、次高音薩克斯管、上低音薩克斯管、最高音薩克斯管、單簧管、次高音單簧管、低音單簧管、雙簧管、英國管、巴松管、長笛、短笛和低音八孔長笛構(gòu)成的組。
12.一種協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)，與原聲管樂器(10；10A；10B；10C；10D；10E；10F；10G；10H；10J；10K；10L；10M)相結(jié)合，所述管樂器具有形成有音孔(11A)的管體(10a)和用于關(guān)閉和打開所述音孔(11A)的音鍵機(jī)構(gòu)(16；16M)，其特征在于，包括傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)，產(chǎn)生代表真人演奏者在所述音鍵機(jī)構(gòu)(16；16M)上的手指動作的檢測信號(S1；SB1；SC1；SD1；SE1；SF1)，作動器(24a；38；39；50；51；52；53)，設(shè)置在所述管體(10a)上，與所述音鍵機(jī)構(gòu)(16；16M)的音孔蓋(14；14M)相關(guān)聯(lián)，并響應(yīng)驅(qū)動信號(S2；SG2；SH2；SJ2；SK2；SL2)，以便使所述音孔(11A)由所述音孔蓋(14；14M)關(guān)閉，以及打開，和控制單元(25；25BB；25CC；25DD；25EE；25FF；25G；25H；25J；25K；25L；25M)，與所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)和所述作動器(24a；38；39；50；51；52；53)相連接，在所述檢測信號(S1；SB1；SC1；SD1；SE1；SF1)的基礎(chǔ)上，確定將由所述音孔蓋(14；14M)關(guān)閉及打開的某些音孔，并向與所述某些音孔相關(guān)聯(lián)的作動器(24a；38；39；50；51；52；53)提供所述驅(qū)動信號(S2；SG2；SH2；SJ2；SK2；SL2)。
13.如權(quán)利要求12所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述音鍵機(jī)構(gòu)(16)還包括由所述真人演奏者移動的操縱器(15)。
14.如權(quán)利要求13所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述操縱器(15)由所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)監(jiān)測。
15.如權(quán)利要求13所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中聯(lián)動機(jī)構(gòu)(19，20)設(shè)置在所述操縱器(15)和所述音孔蓋(14)之間，從而將施加到所述操縱器(15)上的力傳遞到所述音孔蓋(14)。
16.如權(quán)利要求15所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述操縱器(15)由所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)監(jiān)測，而所述真人演奏者借助所述作動器(24a；38；39；50；51；52；53)加力于所述音孔蓋(14)上。
17.如權(quán)利要求13所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述真人演奏者借助所述作動器(38)加力于所述操縱器(15)上。
18.如權(quán)利要求1所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)被所述真人演奏者激活，從而在所述的手指動作中幫助所述真人演奏者，并且所述真人演奏者能夠在不激活所述協(xié)助系統(tǒng)(24；24A；24B；24C；24D；24E；24F；24G；24H；24J；24K；24L；24M)而沒有所述協(xié)助系統(tǒng)的幫助下演奏樂章。
19.如權(quán)利要求12所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中所述傳感器(23；28，29；32；33；34；35；36)生成代表某一物理量的檢測信號(S1；SB1；SC1；SD1；SE1；SF1)，該物理量選自由力、位置、速度、加速度、應(yīng)變和扭矩構(gòu)成的組。
20.如權(quán)利要求12所述的協(xié)助系統(tǒng)，其中每個所述的作動器(24a；38；39；50；51；52；53)包括驅(qū)動器(24A；38A；40，44，45，45A，46，46A，47A，48，48A；50B；51；52)，該驅(qū)動器對所述驅(qū)動信號(S2；SG2；SH2；SJ2；SK2；SL2)做出響應(yīng)，從而將所述驅(qū)動信號的電能轉(zhuǎn)換成力，施加到相關(guān)聯(lián)的一個所述音孔蓋(14；14M)上，和轉(zhuǎn)換器(24C；50A)，該轉(zhuǎn)換器將所述驅(qū)動器(24A；50B)的輸出部(24B)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述相關(guān)聯(lián)的一個所述音孔蓋(14)的運(yùn)動。
全文摘要
一種薩克斯管(10)具有復(fù)雜的音鍵機(jī)構(gòu)(16)，用于有選擇地關(guān)閉和打開音孔(11A)，對兒童、殘疾人和老年演奏者來說，用手指在觸摸音鈕和音鍵(15)上彈奏不太容易；一個協(xié)助系統(tǒng)(24)與薩克斯管(10)結(jié)合在一起，從而在用手指彈奏方面幫助真人演奏者，該協(xié)助系統(tǒng)包括傳感器(23)、作動器(24a)和控制單元(25)；當(dāng)真人演奏者用手指在觸摸音鈕和音鍵(15)上彈奏時，傳感器(23)通知控制單元(25)被壓下的觸摸音鈕和被壓下的音鍵(15)的改變，并且控制單元(25)將驅(qū)動信號(S2)供應(yīng)到與將要被關(guān)閉的音孔相關(guān)的作動器(24a)，從而允許真人演奏者輕松而快捷地演奏樂曲。
文檔編號G10D9/00GK101046950SQ20071009211
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者澤田修一, 鈴木秀雄, 林好典, 小松昭彥, 谷口成泰, 瀧川宗一 申請人:雅馬哈株式會社