音樂盒機芯大解密

音樂盒機芯原來是幾百年機械工程+金屬工藝的智慧結晶!

以下影片是美國伊利諾大學的工程大師 Bill Hammack,為您詳解其內部元件的巧思與原理,
酷鳩科技幫您詳細翻譯成中文字幕,讓我們一起從音樂盒學到機械運作的力與美喔!

沒時間看完影片的人可以快速瀏覽以下影片截圖,就知道用到哪些關鍵元件,才能讓人上緊發條就可以自動演奏音樂的音樂盒機芯了!

音樂盒前身是需槌子敲擊的鐘

經過數百年的機械工藝技術演進,最後才設計出如下圖音梳片(comb)+滾筒(cylinder或drum)的結構:

音梳片促使19世紀音樂盒工藝蓬勃發展

現在讓我們來看看最常見的18音標準款音樂盒機芯,裡面的零件有多少機械工程師與工匠的巧思。小巧卻能控制音色準度的關鍵零件是音梳片,市面上最常看到的傳統音樂盒機芯有18音,每個音梳齒代表一個音。音梳背面都有加鉛塊,長齒加重比短齒多。長齒負責在敲擊時發出低音而短齒發出高音,為了讓它們被滾筒上的撞針凸點勾動時能把聲波傳得更遠才特別加重處理。

18齒代表18音階

如果不在音梳背面做加重處理的話,只用長短齒來做整組音階,就會需要原本長度的1.4倍才能做出一樣的音域範圍。

其實,為了讓每首歌曲大家最熟悉的副歌段落能在音梳片的音域範圍內呈現,不同歌曲的音梳片背面加重的程度不同喔! 雖然肉眼看不出來明顯差異,但是把一首歌的音梳片安裝在另外一首歌的音樂滾筒旁,會演奏出怪怪的音樂。

2曲目的音梳片重量差距無法肉眼辨識

加重音梳片的設計優點是方便根據不同曲目音階,來決定減去其背後固定重的鉛塊讓音色變高,或者滴上固定重量的鉛讓該齒發出低一點的音色。因此這個設計可以更方便工廠量產不同樂曲的音梳片。

旋轉發條後,會帶動哪些零件一起轉動?

1. 發條接在一個旋轉桿上,上面有一個特殊六角棘型輪。

音樂盒發條與旋轉桿連接處

2.旋轉桿跟一個長條鋼片勾在一起,鋼片被緊密地捲在機芯殼內,這條鋼片約40公分長。

旋轉桿的凸點與發條接合處

3. 上緊發條時,旋轉桿上的六角棘型輪會跟它外圈的塑膠齒輪不會一起轉動,因為中間有四個活動爪子會幫忙減掉作用力。但是當發條鬆了之後,這個六角棘型輪會帶動塑膠齒輪一起轉動。

六角棘型齒輪和大塑膠齒輪內部吻合

4. 當上圖的黑色素膠齒輪開始轉動後,才能帶動後續的倍力齒輪組,最後才轉動有凸點音樂旋律的滾筒。轉速倍率=齒輪比=大齒輪齒數除以小齒輪齒數。

第一層齒輪帶動第二層齒輪共轉

5. 下圖呈現音樂盒內一連串的大小齒輪如何把使用者旋轉一圈發條給的動力,轉變成讓音樂滾筒轉動2400圈的動能!

最早啟動齒輪轉一圈可以讓止速筏轉2400圈

6. 可是這個設計會產生音樂轉速過快的問題,於是下圖利用空氣阻力幫忙減速的"止速筏"就成為關鍵零件了!

止速筏剛啟動時轉速快速上升

止速筏必須跟發條一起啟動,並且讓它透過倍力齒輪組的幫忙很快加速到每分鐘轉3000圈,才會達到夠強的空起阻力幫忙控制音樂滾筒不要轉動太快。

音樂盒機芯原理的巧妙應用

自音梳片的誕生,音樂盒的工藝在19世紀開始蓬勃發展,還有人設計了下圖這款雙筒+雙音梳片的設計:

兩組滾筒與兩片音梳片來演奏複雜和弦

此外,為了讓音樂盒能更方便換曲撥放,還有發明了唱盤打洞譜曲的音樂機芯。

唱盤式機芯讓體積變小價格變低

音樂盒的音樂需要共振體讓它變響亮!

如果你把音樂盒機芯拿在耳邊聽會覺得很小聲,如果你把它的底座金屬板平靠在中空的共振箱或者桌面,就會讓音樂變得很響亮喔!

如果你把音樂機芯轉動發條後,讓其底座輕靠在門牙上,會感受到音樂在你頭骨內共振喔!

如果你把音樂盒機芯靠在牙齒上

看了這麼多有趣的音樂盒機芯常識與演進歷史,是不是對它的發聲原理更了解了呢? 酷鳩科技致力於讓現代人重新愛上音樂盒,因為它傳承了精密機械工程師的智慧與工匠的手藝。

現代人喜歡的生活與工作時喜歡聽很多歌曲,我們希望音樂盒也能陪伴大家一起工作與生活,所以致力於讓它變得更好操作換曲撥放,來隨著您的心情與回憶點播自己或家人想聽的音樂,一起享受天倫之樂。因此,我們也改造了傳統音樂盒機芯,讓它可以一機演奏多曲,不必替換唱盤或者音梳片,就可以透過手機APP來遙控它敲擊出您想聽的旋律。

MuroBox開放募資期間的主圖2

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