钢琴弦槌自动钻孔机、多角度钢琴弦槌自动钻孔机和钢琴弦槌自动钻孔系统

摘要

本发明涉及一种钢琴弦槌自动钻孔机，包括：用钻头在工件上钻孔的钻孔机构，它还包括：使工件在直线送料方向上移动的送料机构、将钻孔前的工件依次送入送料机构的进料机构、将钻孔后的工件依次送出送料机构的出料机构、钻孔时将工件夹紧的夹紧机构和机架；沿着送料方向，送料机构、进料机构、出料机构、夹紧机构和钻孔机构依次设置在机架上；钻头位于夹紧机构的上方；进料机构的进料方向以及出料机构的出料方向与送料方向垂直。还涉及多角度钢琴弦槌自动钻孔机以及由两种机械组成的系统，具有结构简单，有效提高加工质量和加工效率，可批量自动化生产的优点，适用于钢琴弦槌加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢琴弦槌的钻孔技术，具体的说，涉及一种钢琴弦槌自动 钻孔机、多角度钢琴弦槌自动钻孔机和钢琴弦槌自动钻孔系统。

背景技术

钢琴弦槌是敲击琴弦发音的零件。弦槌的质量直接影响到钢琴声学品质的 优劣。而弦槌木芯和弦槌柄之间的夹角精度直接决定了钢琴击弦点精度，一旦 弦槌不能击打理想的击弦点，钢琴的音质将受到很大的影响。弦槌木芯和弦槌 柄之间的夹角精度与弦槌木芯上钻的孔有重要的联系，所以弦槌钻孔的加工是 钢琴击弦机生产的重要工序。

每台钢琴有88个弦槌，分为低音弦槌，中音弦槌，高音弦槌。对于高音弦 槌，孔是直孔；对于低音弦槌，孔的角度偏向弦槌木芯的一侧，为固定角度； 对于中音弦槌，孔的角度偏向弦槌木芯的另一侧，大小呈阶梯变化，对应多个 角度数值。

现有的弦槌钻孔方法是：将工件放置在预先制定的模具中用手压紧，使得 工件与钻头成不同的夹角，手动调节钻头向下进给，从而加工出工件上不同角 度的孔。采用这种方法，具有如下缺点：1.需要每种角度对应准备一个模具； 2.压紧工件靠人手，劳动强度大；3.放置工件、压紧工件、拿出工件、更换模 具和钻头进给全靠手工操作，效率低下；4.工件尺寸较小，压紧工件加工时， 钻头容易伤到手，需要工人具有很强的操作技能，才能保证安全和高效的生产； 5.废品率高。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是：提供一种结构 简单、钻孔质量高且可批量单角度自动钻孔的钢琴弦槌自动钻孔机。

本发明的第二个目的是：提供一种结构简单、钻孔质量高且可批量多角度 自动钻孔的多角度钢琴弦槌自动钻孔机。

本发明的第三个目的是：提供一种有效提高工作效率、可加工整台钢琴所 有弦槌的钢琴弦槌自动钻孔系统。

为了达到第一个目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢琴弦槌自动钻孔机，包括：用钻头在工件上钻孔的钻孔机构，它还 包括：使工件在直线送料方向上移动的送料机构、将钻孔前的工件依次送入送 料机构的进料机构、将钻孔后的工件依次送出送料机构的出料机构、钻孔时将 工件夹紧的夹紧机构和机架；沿着送料方向，送料机构、进料机构、出料机构、 夹紧机构和钻孔机构依次设置在机架上；钻头位于夹紧机构的上方；进料机构 的进料方向以及出料机构的出料方向与送料方向垂直。

采用这种结构后，工件经进料机构进入送料机构，送料机构将工件输送至 夹紧机构的位置，夹紧机构将工件夹紧，供钻孔机构加工；加工完成后，夹紧 机构松开，送料机构将工件输送至出料机构，在出料机构的作用下，工件离开 送料机构；送料机构回到初始位置，进行下一次的钻孔加工。只需将工件放入 进料机构，即可自动钻孔，无需具备专业或特殊操作技能，劳动强度低，工作 效率高，加工质量高，废品率低，实现自动化生产。

进料机构包括：进料槽、进料槽座、进料推块、压紧机构和止料机构；进 料槽通过进料槽座安装于机架上，并与送料方向位于同一高度；工件的厚度方 向、进料槽的长度方向与进料方向一致；多个工件沿着厚度方向叠置于进料槽 中；进料推块通过压紧机构向进料槽的出口方向压紧工件；止料机构包括：止 料气缸，以及由止料气缸驱动的上压块；止料气缸进或退时，上压块压紧或离 开位于进料槽的出口的工件。

采用这种结构后，工件在厚度方向上在进料槽中叠置，在压紧机构的作用 下，工件被推至进料槽的出口，进而进入送料机构；在止料机构的作用下，上 压块压着位于进料槽的出口的工件上端，保证一次只有一个工件进入送料机构。 结构简单，进料可靠。由于工件侧向竖立于进料槽中，工件的下部不是平面， 为了让工件放稳以及让工件的待钻孔面朝向上方，进料槽中设有阶梯位，工件 的一端位于阶梯位上时，工件的待钻孔面朝向上方适应位置。

压紧机构包括：拉线、定滑轮、动滑轮和重锤；拉线的一端接进料推块后， 向进料槽的出口方向延伸一段，再绕过定滑轮向下延伸，再绕过动滑轮向上延 伸，另一端与机架相对固定；重锤固定在动滑轮上。

采用这种结构后，通过重锤的重量将拉线拉紧，进而将进料推块向进料槽 的出口方向牵拉，使得进料推块推出工件。结构简单，进料可靠。

送料机构包括：具有双行程的送料气缸、送料气缸座、导轨、导向滑块、 上方设有用于放置工件的槽位的送料座；送料气缸通过送料气缸座固定在机架 上；送料气缸的浮动接头与送料座固定；送料座通过导向滑块在导轨上往复运 动；当送料气缸退时，槽位正对进料机构；当送料气缸位于第一行程位置时， 槽位正对夹紧机构；当送料气缸位于第二行程位置时，槽位正对出料机构。

采用这种结构后，送料气缸沿着直线导轨来回输送工件。工件在初始位置 送出第一行程位置，被夹紧机构夹紧进行钻孔加工；加工完成后，送料气缸缩 回，将工件送至第二行程位置出料；出料后送料座回到初始位置，待进料机构 送入新的工件至送料座的槽位内，进行下一轮的钻孔加工。结构简单，送料可 靠，定位准确，且可精确控制送料气缸的停留、伸缩的时间。槽位也包含一阶 梯位，工件的一端位于阶梯位上时，工件的待钻孔面朝向上方适应的位置。

送料机构还包括：压头、圆柱销、圆柱压缩弹簧和顶杆；压头通过圆柱销 固定在送料座上，包括水平部分和竖直部分，圆柱压缩弹簧位于竖直部分与送 料座之间；顶杆位于送料气缸座上；当送料气缸退时，顶杆顶住垂直部分，圆 柱压缩弹簧压缩，压头绕圆柱销旋转，水平部分的端部离开工件；当送料气缸 进时，垂直部分离开顶杆，圆柱压缩弹簧复位，压头绕圆柱销反转，水平部分 的端部压紧工件。

采用这种结构后，压头的垂直部分通过圆柱销固定在送料座朝向送料气缸 座的一侧，水平部分位于送料座的上方，压头绕圆柱销在送料座上旋转。这种 结构可对工件在槽位内实现预定位，且可实现自动夹紧。结构简单，操作方便， 夹紧可靠。

出料机构包括：出料气缸、出料气缸座、出料推板、出料槽和出料杆；出 料气缸通过出料气缸座固定在机架上；出料杆固定在出料推板远离出料气缸的 一侧；出料气缸在送料方向的一侧驱动出料推板沿着出料方向往复运动；出料 槽位于送料方向的另一侧且正对出料推板，出料槽的高度与送料方向相应；出 料气缸进时，出料杆将工件移至出料槽。

采用这种结构后，控制出料气缸伸缩，即可完成出料动作。工件在出料槽 中排列，每出一次料，工件外移一个工件的厚度位置，待出料槽中的工件积累 到一定数量时，再整批取出，间隔较长的时间才需要人工操作一次。结构简单， 节约人力，操作方便。

夹紧机构包括侧压机构和上压机构；侧压机构包括：压缩弹簧，侧压板， 侧压气缸和侧压气缸座；侧压气缸通过侧压气缸座固定在机架上；侧压气缸进 时，通过压缩弹簧推动侧压板从侧向夹紧工件；侧压气缸退时，侧压板离开工 件；上压机构包括：上压气缸、上压气缸座、转动压臂、支承杆和上压头；上 压气缸通过上压气缸座固定在机架上；转动压臂的中部与支承杆转动式连接， 支承杆固定在机架上；转动压臂的一端下方安装有上压头，另一端与上压气缸 的浮动接头转动式连接；上压气缸进时，转动压臂在支承杆上旋转，上压头向 下，压紧工件的上方。

采用这种结构后，当工件一侧已被送料机构的零部件顶住，例如是送料座 上凸起的台阶，工件的另一侧通过侧压机构定位，上方通过上压机构定位，可 保证工件的可靠定位。当工件一侧没有零部件将之顶住，可在工件的两侧设置 侧压机构在侧向定位，上方通过上压机构定位。定位后，工件夹紧可靠，在钻 孔过程中不会发生移位，保证钻孔位置精确，钻孔质量高。结构简单，夹紧可 靠。

钻孔机构包括气动钻和钻孔机构支架；气动钻通过钻孔机构支架安装在机 架上；气动钻进时，钻头正对工件。

采用气动钻后，不仅能实现钻头的旋转钻孔动作，同时还能实现钻头的进 退动作，结构简单，操作方便。气动钻为市面上可买到的部件。改变气动钻在 钻孔机构支架上的安装角度，即可在工件上钻不同角度的孔。但是安装后，气 动钻只能形成固定的角度，适于大批量固定角度钻孔。

为了达到第二个目的，本发明采用如下技术方案：

一种多角度钢琴弦槌自动钻孔机，其特征在于：它的结构同权利要求1至7 中任一项所述的钢琴弦槌自动钻孔机；钻孔机构包括：垫块、水平滑动机构、 轴承座、转台滑动机构和气动钻；水平滑动机构包括：伺服电机、滚珠丝杆和 移动面板，伺服电机带动滚珠丝杆转动进而带动移动面板沿着送料方向两侧移 动；转台滑动机构的转轴位于轴承座中，转台滑动机构相对于轴承座转动；气 动钻通过转台滑动机构安装于轴承座上，轴承座通过水平滑动机构安装于垫块 上，垫块安装于机架上。

采用这种结构后，水平滑动机构可使气动钻沿着送料方向的两侧(即进料 方向)来回平移；转台滑动机构可使气动钻绕轴承座旋转。只需在设备运行前， 预设参数，调节气动钻的侧向位置和钻孔角度，即可实现多种角度的钻孔。一 台设备即可加工不同角度的工件，结构简单，操作方便。

为了达到第三个目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢琴弦槌自动钻孔系统，其特征在于：包括：用于加工低音弦槌的第 一钢琴弦槌自动钻孔机、用于加工高音弦槌的第二钢琴弦槌自动钻孔机、用于 加工中音弦槌的多角度钢琴弦槌自动钻孔机；第一钢琴弦槌自动钻孔机和第二 钢琴弦槌自动钻孔机的结构同钢琴弦槌自动钻孔机；多角度钢琴弦槌自动钻孔 机的结构同前述多角度钢琴弦槌自动钻孔机；第二钢琴弦槌自动钻孔机的气动 钻沿着竖直方向布置，第一钢琴弦槌自动钻孔机的气动钻与竖直方向具有偏向 一侧的固定夹角，多角度钢琴弦槌自动钻孔机的气动钻与竖直方向具有偏向另 一侧的可变夹角。

在一台钢琴中，由于低音弦槌，高音弦槌数量所占的比例大，且分别有自 己固定的角度，而中音弦槌角度大小呈阶梯变化。因此配备一台专用于加工低 音弦槌的第一钢琴弦槌自动钻孔机、一台专用于加工高音弦槌的第二钢琴弦槌 自动钻孔机，完成高、低音弦槌孔的加工。再配合一台加工中音弦槌的多角度 钢琴弦槌自动钻孔机，完成其余中音弦槌的加工。这种组合方式比单独用多角 度钢琴弦槌自动钻孔机加工88个弦槌加工效率高，省略了调整低音、高音弦槌 加工角度的时间，且可三台设备同时加工。

总的说来，本发明具有如下优点：结构简单，有效提高加工质量和加工效 率，可批量自动化生产。

附图说明

图1是多角度钢琴弦槌自动钻孔机的主视图。

图2是图1的左视图(未示出钻孔机构部分组件)。

图3是图1的俯视图(未示出钻孔机构部分组件)。

图4是图2中的进料机构。

图5是进料机构的横截面的结构示意图。

图6是图1中送料机构的主视图。

图7是图6的俯视图。

图8是图6的左视图。

图9是图1中出料机构和侧压机构的俯视图。

图10是图2中出料机构和止料机构的左视图。

图11是图2中上压机构的结构示意图。

图12是水平滑动机构的主视图。

图13是钢琴弦槌自动钻孔机的钻孔机构的主视图。

图14是钢琴弦槌自动钻孔机的钻孔机构的左视图。

图15是钢琴弦槌自动钻孔机和多角度钢琴弦槌自动钻孔机的流程图。

图16是钢琴弦槌的主视图。

图17是图16的剖视图，为低音弦槌。

图18是图16的剖视图，为中音弦槌。

图19是图16的剖视图，为高音弦槌。

下面是附图中的标号和对应的名称：

  1   工件   2   送料机构   3   进料机构   4   出料机构   5   夹紧机构   6   机架   7   钻孔机构   8   进料槽   9   进料槽座   10   进料推块   11   止料气缸   12   上压块   13   拉线   14   定滑轮   15   动滑轮   16   重锤   17   送料气缸   18   送料气缸座   19   导轨   20   导向滑块   21   送料座   22   槽位   23   送料气缸的浮动接头   24   压头   25   圆柱销   26   圆柱压缩弹簧   27   顶杆   28   水平部分   29   垂直部分   30   出料气缸   31   出料气缸座   32   出料推板   33   出料槽   34   出料杆   35   侧压板   36   侧压气缸   37   侧压气缸座   38   上压气缸   39   上压气缸座

  40   转动压臂   41   支承杆   42   上压头   43   上压气缸的浮动接头   44   气动钻   45   钻孔机构支架   46   垫块   47   水平滑动机构   48   轴承座   49   转台滑动机构   50   伺服电机   51   滚珠丝杆   52   移动面板   53   压缩弹簧

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

图1至图3所示为多角度钢琴弦槌自动钻孔机，包括：送料机构2、进料机 构3、出料机构4、夹紧机构5、机架6和钻孔机构7。沿着送料机构2的直线 送料方向，送料机构2、进料机构3、出料机构4、夹紧机构5和钻孔机构7依 次设置在机架6上。

图6至图8所示的送料机构2包括：送料气缸17、送料气缸座18、导轨19、 导向滑块20、送料座21、压头24、圆柱销25、圆柱压缩弹簧26和顶杆27。其 中送料座21上设有放置工件1的槽位22，槽位22内设有阶梯位，当工件1放 置在槽位22中时，阶梯位承托工件1，使得工件1的被钻孔面向上。送料气缸 17通过送料气缸座18安装于机架6上。送料气缸的浮动接头23与送料座21相 接，送料座21的下方设有导向滑块20，通过导向滑块20，送料座21沿着直线 铺设的导轨19被送料气缸座18驱动往复运动。送料气缸17具有双行程，送料 气缸17退时，送料座21正对进料机构3；送料气缸17位于第一行程位置时， 送料座21正对夹紧机构5；送料气缸17位于第二行程位置时，送料座21正对 出料机构4。送料座21朝向送料气缸17的一侧通过圆柱销25接有压头24，压 头24包括水平部分28和垂直部分29，垂直部分29与送料座21之间设有圆柱 压缩弹簧26。顶杆27设于送料气缸座18朝向送料座21的面上。当送料气缸 17进时，垂直部分29离开顶杆27，在圆柱压缩弹簧26的作用下，压头24顺 时针旋转，水平部分28的端部将工件1预定位夹紧于槽位22中。当送料气缸 17退时，压头24在顶杆27的作用下逆时针旋动，圆柱压缩弹簧26压缩，水平 部分28的端部向上顶起，待新的工件1置入后再依照上一步骤将其夹紧。

图4、图5和图10所示的进料机构3包括：进料槽8、进料槽座9、进料推 块10、压紧机构和止料机构。进料槽8通过进料槽座9固定在机架6上。进料 槽8内设有阶梯位，当工件1置于进料槽8时，阶梯位可使工件1的被钻孔面 朝向上方。进料推块10在压紧机构的作用下，将沿着厚度方向在进料槽8内叠 置的工件1推向进料槽8的出口，进入送料机构2的槽位22中。压紧机构包括： 拉线13、定滑轮14、动滑轮15和重锤16。拉线13固定在进料推块10的下方， 向着进料槽8的出口方向延伸一段后，绕过定滑轮14向下延伸，绕过动滑轮15 后向上延伸，另一端固定在机架6上，动滑轮15接重锤16，在重锤16的作用 下，动滑轮15有向下运动的趋势，拉紧拉线13，使得进料推块10有着压紧工 件1的趋势。止料机构11包括：止料气缸11以及由止料气缸11驱动上下往复 运动的上压块。止料气缸11位于进料槽8的出口处，从上方压紧位于末端的工 件1，阻止工件1进入送料机构2，保证一次只进一个工件1。进料方向与送料 方向垂直。

图9至图10所示的出料机构4包括：出料气缸30、出料气缸座31、出料 推板32、出料槽33和出料杆34。出料气缸30通过出料气缸座31固定在机架6 上，且位于送料方向的一侧，出料气缸30驱动出料推板32沿着出料方向往复 运动，出料推板32远离出料气缸30的一侧设有出料杆34，出料杆34将工件1 从送料座21推至出料槽33中，每出一次料，工件1即外移一个厚度位置，工 件1在出料槽33内排列紧密。出料槽33的结构可与进料槽8相同，可设置出 料挡板(相当于进料推块10)，出料挡板也可接有压紧机构，将工件1向出料槽 33的入口压紧。出料方向与送料方向垂直。

图9和图11所示的夹紧机构包括：侧压机构和上压机构。侧压机构包括： 压缩弹簧53、侧压板35、侧压气缸36和侧压气缸座37。侧压气缸36通过侧压 气缸座37固定在机架6上，侧压气缸36通过压缩弹簧53传递压力，驱动侧压 板35从侧向夹紧工件1。当送料座21上设有顶住工件1另一侧的凸起的零部件 时，可在一侧使用侧压机构；当另一侧没有顶住工件1的部件时，可两侧均设 置侧压机构。上压机构包括：上压气缸38、上压气缸座39、转动压臂40、支承 杆41和上压头42。上压气缸38通过上压气缸座39固定在机架6上，转动压臂 40的中间段与支承杆41的上方转动式连接，如通过转轴连接或圆柱销连接。转 动压臂40的一端下方设有上压头42，另一端下方与上压气缸的浮动接头43转 动式连接，如通过Y型双肘节接头和肘节接头销子配合连接。当上压气缸38退 时，转动压臂40的右侧下移，转动压臂40在支承杆41上旋转，转动压臂40 的左侧带动上压头42上移，松开工件1；当上压气缸38进时，转动压臂40的 右侧上移，转动压臂40在支承杆41上旋转，转动压臂40的左侧带动上压头42 下移，从上方夹紧工件1。工件1被夹紧后，即可开始钻孔加工。

图1、图3和图12所示的钻孔机构7包括：气动钻44、垫块46、水平滑动 机构47、轴承座48和转台滑动机构49。水平滑动机构47包括：伺服电机50、 滚珠丝杆51和移动面板52，伺服电机50驱动滚珠丝杆51来回转动，从而驱动 移动面板52左右平移，进而带动移动面板52上的机构平移。气动钻44具有进 给和钻孔功能。气动钻44安装在转台滑动机构49上，转台滑动机构49的转轴 安装于轴承座48内进而转台滑动机构49可带动气动钻44与轴承座48相对转 动，从而调整气动钻44的钻头的方向。转台滑动机构49固定在移动面板52上， 水平滑动机构47通过垫块46固定在机架6上。转台滑动机构49可同时具有侧 向位置的微调功能。

图16所示的钢琴弦槌，厚度方向为垂直于纸面的方向。待钻孔面为木芯的 左侧面。图17为低音弦槌的剖面，图18为中音弦槌的剖面，图19为高音弦槌 的剖面。

图15所示，多角度钢琴弦槌自动钻孔机工作时，将工件在厚度方向上叠置 放入进料槽中，工件在压紧机构的作用下，靠近最里面的工件被推入送料座， 光电开关感应，止料气缸进，阻止下一个工件前进；送料气缸进，工件随送料 座被送入第一行程位置；侧压气缸和上压气缸进，从三个方向夹紧工件；当钻 孔角度不变时，气动钻启动，完成钻孔，当钻孔角度改变时，按照预设的角度， 水平滑动机构移动带动气动钻左右平移调节位置，转台滑动机构转动带动气动 钻转动调节角度，调整到位后气动钻启动，完成钻孔；侧压气缸退、上压气缸 退松开工件；送料气缸将工件送至第二行程位置；出料气缸进即退，工件从送 料座推至出料槽；送料气缸退，送料座复位；止料气缸退，解除阻止，下一个 工件进入送料座，进行下一轮的循环加工。当出料槽中的工件积累到一定数量 时，人工将工件取出。

这种多角度钢琴弦槌自动钻孔机，可用于加工任意角度的弦槌孔，包括： 高音弦槌、中音弦槌和低音弦槌。只要调节气动钻44的钻头的角度和位置，即 可钻出不同角度的孔。

实施例二

本实施例中的钢琴弦槌自动钻孔机，它的钻孔机构如图13和图14所示， 包括：气动钻44和钻孔机构支架45。气动钻44通过钻孔机构支架45固定在机 架6上。钻孔机构支架45上可预留多组安装孔，气动钻44通过不同的安装孔 固定在钻孔机构支架45时，即可形成不同的钻孔角度，但是一旦安装后，每次 变换角度，需要手工拆卸安装。因此适用于大批量加工角度固定的弦槌孔，例 如：低音弦槌和高音弦槌。

图15所示，钢琴弦槌自动钻孔机工作时，只能按照钻孔角度不变的步骤行 进。本实施例未提及部分同实施例一。

实施例三

本实施例是一种钢琴弦槌自动钻孔系统，包括：一台第一钢琴弦槌自动钻 孔机，一台第二钢琴弦槌自动钻孔机和一台多角度钢琴弦槌自动钻孔机。

多角度钢琴弦槌自动钻孔机用于加工中音弦槌，结构同实施例一所述，用 于加工30个中音弦槌，在图2的视角中，钻孔方向向左，图3的视角中，进料 机构位于送料方向的上方，出料机构位于送料方向的下方。第31到36号弦槌， 孔向左倾斜16度，第37到42号弦槌，孔向左倾斜12度，第43到48号弦槌， 孔向左倾斜8度，第49到54号弦槌，孔向左倾斜4度，第55到60号弦槌， 孔向左倾斜1度。在出料机构的作用下，加工后的弦槌，还可自动依次排列。

第一钢琴弦槌自动钻孔机专用于加工低音弦槌，结构同实施例二中的琴弦 槌自动钻孔机，用于加工30个低音弦槌，在图2选取的视角中，钻孔方向向右， 在图3选取的视角中，进料机构位于送料方向的下方，出料机构位于送料方向 的上方。第1到30号弦槌，孔向右倾斜19度30分，为固定角度。

第二钢琴弦槌自动钻孔机专用于加工高音弦槌，结构同实施例二中的琴弦 槌自动钻孔机，用于加工28个高音弦槌，在图2选取的视角中，钻孔方向居中， 在图3选取的视角中，进料机构位于送料方向的下方，出料机构位于送料方向 的上方。第61到88号弦槌，孔非倾斜设置，为固定角度。

本实施例未提及部分同实施例一和实施例二。