JP5098712B2 - Locking device - Google Patents
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Description
本発明は、鍵駆動装置に関する。 The present invention relates to a lock driving device.
アコースティックピアノ等の自然鍵盤楽器は、例えば押鍵に伴って回動するハンマーが弦を打つことにより生の音が発生するように構成されている。この種の自然鍵盤楽器には鍵とハンマーとの間に所謂アクション機構が設けられており、演奏者はこのアクション機構によって鍵から独特の反力(鍵制動力)を受けるようになっている。すなわち、自然鍵盤楽器においては、アクション機構を設けることにより、これに特有の鍵のタッチ感が得られるようになっている。
一方、電子キーボードのように電子音を発生する従来の電子鍵盤楽器には、鍵を初期位置に復帰させるスプリングや錘部材等の機械的な機構が設けられており、押鍵の際にスプリングや錘部材の復帰力に抗して鍵を操作するようになっている。このため、電子鍵盤楽器における鍵のタッチ感が、自然鍵盤楽器におけるタッチ感とは大きく異なってくる。
A natural keyboard instrument such as an acoustic piano is configured such that a live sound is generated when a hammer that rotates with a key press strikes a string. This type of natural keyboard instrument is provided with a so-called action mechanism between the key and the hammer, and the player receives a unique reaction force (key braking force) from the key by this action mechanism. That is, in a natural keyboard instrument, by providing an action mechanism, a unique key touch feeling can be obtained.
On the other hand, a conventional electronic keyboard instrument that generates an electronic sound, such as an electronic keyboard, is provided with a mechanical mechanism such as a spring or a weight member that returns the key to the initial position. The key is operated against the return force of the weight member. For this reason, the touch feeling of the key in an electronic keyboard musical instrument differs greatly from the touch feeling in a natural keyboard musical instrument.
従来では、この電子鍵盤楽器でも自然鍵盤楽器と同様のタッチ感が得られるように、鍵を駆動して押鍵に対する反力を変化させるための鍵駆動装置やこれを制御する制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。そして、鍵駆動装置としては、例えばソレノイドが用いられている。
このような構成においては、例えば特許文献2に示すように、上記反力を変化させることができるようにソレノイドを構成するプランジャが鍵に連結されている。ここで、支点を中心に揺動する鍵は、複数の部材(中間部材や軸等)からなる摺動機構を介して、直線運動するソレノイドのプランジャに連結されている。すなわち、摺動機構が揺動する鍵と直線運動するプランジャとの連結部分に生じるずれを吸収している。
In such a configuration, as shown in Patent Document 2, for example, a plunger constituting a solenoid is connected to a key so that the reaction force can be changed. Here, a key that swings around a fulcrum is connected to a plunger of a solenoid that moves linearly through a sliding mechanism that includes a plurality of members (such as intermediate members and shafts). That is, the shift generated in the connecting portion between the key that the sliding mechanism swings and the plunger that moves linearly is absorbed.
しかしながら、特許文献2に記載のように、プランジャと鍵とが複数の部材からなる摺動機構を介して連結されている場合には、これら複数の部材間にがたつきが生じるため、制御装置による鍵駆動装置の制御が困難となり、押鍵時における鍵のタッチ感に不自然さが残ってしまうという問題がある。 However, as described in Patent Document 2, when the plunger and the key are connected via a sliding mechanism including a plurality of members, rattling occurs between the plurality of members. This makes it difficult to control the key driving device, and unnaturalness remains in the touch feeling of the key when the key is pressed.
本発明は、上記事情を鑑み、鍵のタッチ感を改善することができる鍵駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a key driving device capable of improving the touch feeling of a key.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の鍵駆動装置は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、前記鍵の揺動に連動して円弧運動するプランジャと、前記フレームに固定されて前記プランジャを挿通させる略筒状の電磁石とを備えるソレノイドからなり、該プランジャが、その円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成され、少なくとも前記円弧運動の方向をなす前記プランジャの長手方向の一端が、磁性体からなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the key drive device of the present invention is a key drive device that drives a key supported so as to be swingable with respect to the frame, and includes a plunger that moves in an arc in conjunction with the swing of the key, and the frame. A solenoid having a substantially cylindrical electromagnet that is fixed and inserted through the plunger. The plunger is formed in an arc shape extending along the direction of the arc motion, and at least the direction of the arc motion of the plunger is One end in the longitudinal direction is made of a magnetic material.
また、本発明の鍵駆動装置は、前記鍵に連結されて前記鍵の揺動に連動するように揺動可能に支持され、かつ、自重により前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する錘部材を備え、前記プランジャが、該錘部材の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記錘部材に一体的に固定されていることを特徴とする。
なお、鍵に連結される錘部材は、鍵を他方の揺動方向に揺動させるように手動で押鍵する際に、その自重により押鍵動作の反力を発生する役割を果たすものである。
Further, the key driving device of the present invention is connected to the key and supported so as to be able to swing so as to interlock with the swing of the key, and biases the key in one swinging direction by its own weight. A weight member is provided, and the plunger is formed in an arc shape centering on a fulcrum shaft of swinging of the weight member, and the other end is integrally fixed to the weight member.
The weight member connected to the key plays a role of generating a reaction force of the key pressing operation by its own weight when the key is manually pressed to swing the key in the other swinging direction. .
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャが、前記鍵の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記鍵に一体的に固定されていることを特徴とする。 Further, in the key drive device of the present invention, the plunger is formed in an arc shape centering on a fulcrum shaft of the key swing, and the other end is integrally fixed to the key. And
これらの発明に係る鍵駆動装置によれば、電磁石に電流を流した際にこの電磁石の磁力がプランジャの一端に作用することでプランジャが円弧運動することになるため、鍵を駆動することができる。ここで、プランジャは鍵や錘部材の揺動に即した円弧形状に形成されているため、プランジャを鍵や錘部材に一体的に固定しても、プランジャを筒状の電磁石の内側に挿通させることができる。
また、手動で押鍵する際にも、円弧形状のプランジャが鍵の揺動に連動して円弧運動するため、上述と同様に、プランジャを鍵や錘部材に一体的に固定しても、プランジャを筒状の電磁石の内側に挿通させることができる。
According to the key driving device according to these inventions, when a current is passed through the electromagnet, the magnetic force of the electromagnet acts on one end of the plunger so that the plunger moves in a circular arc, so that the key can be driven. . Here, since the plunger is formed in an arc shape corresponding to the swing of the key or weight member, the plunger is inserted inside the cylindrical electromagnet even if the plunger is integrally fixed to the key or weight member. be able to.
In addition, when manually pressing the key, the arc-shaped plunger moves in an arc in conjunction with the swing of the key. Therefore, as described above, even if the plunger is fixed to the key or weight member integrally, the plunger Can be inserted inside the cylindrical electromagnet.
なお、前記プランジャが前記鍵に一体的に固定されている場合には、前記鍵に連結されて前記鍵の揺動に連動するように揺動可能に支持され、かつ、自重により前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する錘部材を備え、前記プランジャが、その自重によって前記鍵をその揺動方向の他方に付勢する質量体として構成されていてもよい。
このように構成した場合には、プランジャが錘部材に対するカウンターウェイトとして機能すると共に、これら錘部材及びプランジャの自重によって鍵及び錘部材を含めた系全体の慣性モーメントが増大するため、別個の錘を鍵に固定することなく、手動で押鍵する際の動的な質量感、及び、弾き応え感を向上させることができる。
When the plunger is integrally fixed to the key, the plunger is connected to the key so as to be swingable so as to be interlocked with the swing of the key, and the key is held by its own weight. A weight member that biases one side in the swing direction may be provided, and the plunger may be configured as a mass body that biases the key toward the other in the swing direction by its own weight.
In this case, the plunger functions as a counterweight for the weight member, and the weight of the weight member and the plunger increases the moment of inertia of the entire system including the key and the weight member. Without being fixed to the key, it is possible to improve a dynamic mass feeling and a feeling of playing when the key is manually depressed.
また、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャの一端が、他の部分の径寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。
この場合には、プランジャ全体を磁性体により形成したとしても、電磁石の磁力がプランジャの一端に最も大きく作用するため、電磁石の磁力によりプランジャを確実に円弧運動させることができる。そして、プランジャ全体を磁性体で形成することで、プランジャの製造が容易となるため、鍵駆動装置の製造効率の向上、及び、製造コストの削減を図ることができる。
なお、鍵に固定されたプランジャを質量体として機能させる場合には、前述のように径寸法大きく形成することで、プランジャの重さを効果的に増加させることもできる。
Moreover, the key drive device of the present invention is characterized in that one end of the plunger is formed larger than the diameter of the other part.
In this case, even if the whole plunger is made of a magnetic material, the magnetic force of the electromagnet acts most on one end of the plunger, so that the plunger can be reliably moved in an arc by the magnetic force of the electromagnet. Since the plunger is easily manufactured by forming the whole plunger from a magnetic material, the manufacturing efficiency of the key driving device can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
In addition, when making the plunger fixed to the key function as a mass body, the weight of a plunger can also be effectively increased by forming it as a diameter dimension large as mentioned above.
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャが、その長手方向に直交する前記電磁石の断面の中心よりも前記円弧形状の外周側に寄せて配されていることを特徴とする。
電磁石がプランジャと同様の円弧形状をなすようにコイル線を多数回巻いて構成されている場合には、電磁石のうち円弧形状の内周側と外周側とでコイル線の密集度が異なるため、前記内周側における電磁石の磁界の強さが前記外周側における磁界の強さよりも強くなる。
ここで、上述のようにプランジャを配置することで、プランジャの円弧運動の方向に交差する方向に関してプランジャの一端に作用する磁界の強さを略均等とすることができる、すなわち、前記交差方向に関してプランジャの一端に作用する電磁石の磁力を低く抑えることができる。このため、小さい電力でもプランジャを効率よく駆動することが可能となり、また、鍵の駆動制御を容易に行うことができる。
Furthermore, the key drive device of the present invention is characterized in that the plunger is arranged closer to the outer peripheral side of the arc shape than the center of the cross section of the electromagnet perpendicular to the longitudinal direction.
When the electromagnet is configured by winding the coil wire many times so as to form the same arc shape as the plunger, the density of the coil wire is different between the inner circumference side and the outer circumference side of the arc shape of the electromagnet, The strength of the magnetic field of the electromagnet on the inner peripheral side is stronger than the strength of the magnetic field on the outer peripheral side.
Here, by arranging the plunger as described above, the strength of the magnetic field acting on one end of the plunger can be made substantially equal with respect to the direction intersecting the direction of the arc motion of the plunger, that is, with respect to the intersecting direction. The magnetic force of the electromagnet acting on one end of the plunger can be kept low. For this reason, the plunger can be efficiently driven even with a small electric power, and the drive control of the key can be easily performed.
また、本発明の鍵駆動装置は、前記電磁石が前記プランジャの長手方向に沿って2つ並べて配されていることを特徴とする。
この構成の場合には、プランジャの一端がこれら2つの電磁石の間に配されている状態において、通電する電磁石を選択的に切り替えることで、プランジャの一端が鉄等の単なる磁性体であっても、プランジャの移動方向(駆動方向)を容易に切り替えることができる。したがって、鍵を押鍵方向と同一方向及び逆方向の両方に駆動することができる。例えば、押鍵動作に際しては、鍵を駆動して鍵の反力を選択的に増加・減少させることが可能となる。
Moreover, the key drive device of the present invention is characterized in that two electromagnets are arranged side by side along the longitudinal direction of the plunger.
In the case of this configuration, even if one end of the plunger is a simple magnetic material such as iron by selectively switching the energizing electromagnet in a state where the one end of the plunger is arranged between these two electromagnets. The moving direction (driving direction) of the plunger can be easily switched. Therefore, the key can be driven both in the same direction as the key pressing direction and in the opposite direction. For example, in the key pressing operation, the key can be driven to selectively increase / decrease the key reaction force.
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記プランジャの一端が、前記長手方向の両端に磁極を形成した永久磁石からなることを特徴とする。
この場合には、同一の電磁石に通電する電流の方向を切り替えるだけで、永久磁石を選択的に吸引・反発させることができるため、プランジャの駆動方向を容易に切り替えることができる。したがって、鍵を押鍵方向と同一方向及び逆方向の両方に駆動することができる。
Furthermore, the key drive device of the present invention is characterized in that one end of the plunger is formed of a permanent magnet having magnetic poles formed at both ends in the longitudinal direction.
In this case, the driving direction of the plunger can be easily switched because the permanent magnet can be selectively attracted and repelled only by switching the direction of the current applied to the same electromagnet. Therefore, the key can be driven both in the same direction as the key pressing direction and in the opposite direction.
また、本発明の鍵駆動装置は、磁性体からなり、前記電磁石の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨークを備えることを特徴とする。
この場合には、電磁石に電流を流した際に、その周囲に生じる磁界を安定させることができるため、電磁石に流す電流が小さくても、プランジャの一端を駆動する駆動力を十分に得ることができる。すなわち、省電力で鍵を駆動することが可能となる。
The key driving device of the present invention is characterized by comprising a yoke made of a magnetic material and formed in a substantially cylindrical shape so as to cover the outer peripheral side of the electromagnet.
In this case, when a current is passed through the electromagnet, the magnetic field generated around the electromagnet can be stabilized, so that a sufficient driving force for driving one end of the plunger can be obtained even if the current passed through the electromagnet is small. it can. That is, the key can be driven with power saving.
さらに、本発明の鍵駆動装置は、前記円弧形状の外周側における前記ヨークの肉厚寸法が、前記円弧形状の内周側における前記ヨークの肉厚寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。
この場合には、電磁石がプランジャと同様の円弧形状をなすようにコイル線を多数回巻いて構成されていても、円弧形状の内周側と外周側とで電磁石の磁界の強さを略均等とすることができる。このため、プランジャがその移動方向に直交する電磁石の断面の中心に配されていても、プランジャの移動方向に交差する方向に関してプランジャの一端に作用する磁界の強さを略均等とすることができる。したがって、小さい電力でもプランジャを効率よく駆動することが可能となり、また、鍵の駆動制御を容易に行うことができる。
Furthermore, the key driving device of the present invention is characterized in that the thickness of the yoke on the outer peripheral side of the arc shape is formed larger than the thickness of the yoke on the inner peripheral side of the arc shape. To do.
In this case, even if the electromagnet is configured by winding the coil wire many times so as to form an arc shape similar to that of the plunger, the magnetic field strength of the electromagnet is approximately equal on the inner circumference side and the outer circumference side of the arc shape. It can be. For this reason, even if the plunger is arranged at the center of the cross section of the electromagnet perpendicular to the moving direction, the strength of the magnetic field acting on one end of the plunger can be made substantially equal in the direction intersecting the moving direction of the plunger. . Therefore, the plunger can be efficiently driven even with a small electric power, and the key drive control can be easily performed.
本発明によれば、プランジャを鍵や錘部材に一体的に固定しても鍵を駆動することができるため、鍵や錘部材とプランジャとの間のがたつきを防止して押鍵時における鍵のタッチ感の改善を図ることが可能となる。 According to the present invention, since the key can be driven even if the plunger is integrally fixed to the key or the weight member, it is possible to prevent rattling between the key or the weight member and the plunger during the key depression. It becomes possible to improve the touch feeling of the key.
以下、図1から図6を参照しながら、本発明の一実施形態に係る鍵駆動装置について説明する。
図1に示すように、鍵駆動装置1によって駆動される鍵3は、電子ピアノ等の鍵盤装置の筐体を構成するフレーム(不図示)に複数並べて配置されるものであり、その長手方向の後端3b側を支点軸F1としてフレームに対して上下に揺動できるように支持されている。
鍵駆動装置1は、各鍵3に対応して一つずつ設けられるものであり、鍵3の下方側に配置されると共にフレームに対して揺動可能に取り付けられた略棒状の揺動レバー(錘部材)5と、これら鍵3及び揺動レバー5を駆動するソレノイド7とを備えている。
Hereinafter, a lock driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, a plurality of
The
揺動レバー5は、その長手方向が鍵3の前後方向となるように配置されており、その中途部を支点軸F2として揺動できるようにフレームに支持されている。そして、揺動レバー5は、その前端5aが鍵3の前端3aに連結されているため、鍵3の揺動に連動して支点軸F2を中心に揺動することになる。
ここで、揺動レバー5の重心は上記支点軸F2よりも後端5b側にずれているため、揺動レバー5の自重によって鍵3が揺動方向の一方(A方向)に付勢されることになる。すなわち、揺動レバー5は錘としての役割を果たしており、これによってグランドピアノ等の自然鍵盤楽器に似たタッチ感を鍵3に持たせることができる。
The
Here, since the center of gravity of the
なお、揺動レバー5の後端5bの下方側には、フレームに固定されて鍵3や揺動レバー5のA方向への揺動を規制する規制部材11が配置されており、揺動レバー5は自重によってこの規制部材11に当接することになる。そして、この当接状態においては、鍵3が静止した初期位置に配されることになる。また、揺動レバー5の後端5bが規制部材11に当接した状態から他方の揺動方向(B方向)に揺動した位置にも、フレームに固定されて鍵3や揺動レバー5のB方向への揺動を規制する規制部材13が配置されている。そして、図2に示すように、揺動レバーがこの規制部材13に当接した状態においては、鍵3がB方向に押し切られた位置(以下、押し切り位置と呼ぶ。)に配されることになる。
以上のように、これら2つの規制部材11,13によって鍵3や揺動レバー5の揺動範囲が規定されている。
A regulating
As described above, the rocking ranges of the
ソレノイド7は、鍵3及び揺動レバー5をA方向及びB方向に駆動するものであり、揺動レバー5に固定されると共に円弧形状に形成された略棒状のプランジャ15と、フレームに固定されてプランジャ15を挿通させる略筒状の電磁石17,19とを備えている。
プランジャ15は、揺動レバー5のうち支点軸F2よりも後端5b側の部分に一体的に固定されている。そして、プランジャ15は、この揺動レバー5からB方向に突出して、揺動レバー5の支点軸F2を中心とした円弧形状をなしている。すなわち、プランジャ15は、揺動レバー5を揺動させた際には、揺動レバー5の揺動に連動してその支点軸F2を中心に円弧運動し、プランジャ15の長手方向はこの円弧運動の方向に一致することになる。
The
The
ここで、揺動レバー5とプランジャ15の長手方向の基端(他端)15aとの固定は、例えば、ネジ留め、接着剤、溶接、ロウ付け、嵌め合いによって行われるとしてもよいし、揺動レバー5及びプランジャ15の基端15aに相互に螺合するねじ山を形成してねじ込むとしても構わない。また、揺動レバー5及びプランジャ15が同一の材料によって形成されている場合には、例えば、揺動レバー5及びプランジャ15を一体成形するとしてもよい。
そして、プランジャ15はその先端(一端)15bを除いた部分が非磁性体からなり、前記先端15bのみが鉄等の磁性体によって形成されている。また、プランジャ15の径寸法は、その長手方向にわたって略同一となっている。
Here, the rocking
The portion of the
電磁石17,19は、揺動レバー5の揺動に伴うプランジャ15の円弧運動の方向(移動方向)に沿って2つ並べて配されている。各電磁石17,19は、揺動レバー5の支点軸F2を中心とした円弧形状に形成されてプランジャ15を挿通させる略筒状のボビン21と、ボビン21の外周に巻回されたコイル線23,25によって構成されている。そして、この実施形態においては、図3に示すように、プランジャ15がその長手方向に直交するボビン21の断面の中心L1に略一致するように配されている。また、図示例においては、2つの電磁石17,19が同一のボビン21を共有しているが、例えば個別のボビンを備えるとしてもよい。
Two
そして、前述したプランジャ15の先端15bは、鍵3及び揺動レバー5の揺動に応じて、これら2つの電磁石17,19の間で移動するようになっている。すなわち、図1に示すように、鍵3及び揺動レバー5が初期位置に配されている状態においては、プランジャ15の先端15bが揺動レバー5から離れて位置する第1の電磁石17の近傍に配されるようになっている。また、図2に示すように、鍵3及び揺動レバー5が押し切り位置に配されている状態においては、プランジャ15の先端15bが、第1の電磁石17よりも揺動レバー5の近くに位置する第2の電磁石19の近傍に配されるようになっている。
そして、プランジャ15の先端15bは磁性体により形成されているため、例えば第1の電磁石17に電流を流した際には、鍵3及び揺動レバー5がA方向に駆動されることになる。また、例えば第2の電磁石19に電流を流した際には、鍵3及び揺動レバー5がB方向に駆動されることになる。なお、鍵3の駆動力は、各電磁石17,19に流す電流の大きさに応じて変化する。
The
Since the
また、鍵駆動装置1には、上述した構成のほかに、図4に示すように、前記2つの電磁石17,19への通電を制御して各鍵3の駆動制御を行う制御手段31も設けられている。制御手段31は、演奏者が手指で押鍵する手動演奏に際して鍵3を駆動制御するものであり、特に、グランドピアノ等の自然鍵盤楽器における鍵のタッチ感に近づけるための駆動制御を目的として構成されている。
この制御手段31は、鍵3の揺動位置を検出する位置センサ33、鍵3の揺動速度を検出する速度センサ35、鍵3の揺動加速度を検出する加速度センサ37を備えている。
In addition to the configuration described above, the
The control means 31 includes a
また、制御手段31は、増幅回路41、A/D変換器43、演算回路45、D/A変換器47及びドライバー49を備えており、この構成によって位置センサ33、速度センサ35及び加速度センサ37において検出された鍵3の動作状態に基づいて鍵3を駆動する制御が行われる。
さらに、この鍵駆動装置1には、メモリ部51及び操作部53が設けられており、メモリ部51には、鍵駆動装置1を備える鍵盤装置や自然鍵盤楽器において手指で鍵3を押鍵操作した際のプロファイルデータが記憶されており、このプロファイルデータは、鍵3が初期位置から押し切り位置に至るまでのストロークと押鍵時に手指にかかる反力との関係として表されている(図6参照)。
The control means 31 includes an
Further, the
なお、鍵盤装置のプロファイルデータ(図6における符号C)については、鍵駆動装置1によって鍵3を駆動しない場合のものがメモリ部51に記憶されている。また、自然鍵盤楽器のプロファイルデータ(図6における符号D)については、複数種類の自然鍵盤楽器のものがメモリ部51に記憶されている。さらに、これらプロファイルデータは、押鍵操作の速度に対応付けて多数記憶されている。
また、操作部53は、例えば演奏者が前述した複数種類の自然鍵盤楽器の中から所定の自然鍵盤楽器のプロファイルデータを選択したり、選択した自然鍵盤楽器のプロファイルデータにおける反力の強弱等を変更する操作をするものであり、この操作部53において入力したデータはメモリ部51に記憶されるようになっている。
なお、自然鍵盤楽器のプロファイルデータの選択とは、鍵3のタッチ感のパターンを選択することを示している。また、自然鍵盤楽器のプロファイルデータにおける反力の強弱等の変更とは、例えばグランドピアノにおけるアクション機構のハンマーローラーがレバーを乗り越える際に発生するクリック感の強弱を変更すること等を示している。
Note that the profile data of the keyboard device (reference numeral C in FIG. 6) is stored in the
Further, the
Note that the selection of the profile data of the natural keyboard instrument means that the touch feeling pattern of the
以上のように構成された鍵盤装置において、鍵3を手指で押下操作する場合には、図6に示すように、予め操作部53において、タッチ感パターンを選択したり、自然鍵盤楽器のプロファイルデータにおける反力の強弱を変更する等して各種データを入力しておく(ステップS1)。
そして、例えば、図1に示す初期位置から図2に示すように押し切り位置まで鍵3を押下操作すると、鍵3及び揺動レバー5がB方向に揺動してその後端5bが持ち上げられ、その慣性による操作反力が指に伝えられる。
In the keyboard device configured as described above, when the
Then, for example, when the
また、この際には、図5に示すように、位置センサ33、速度センサ35及び加速度センサ37から鍵3の揺動位置、揺動速度及び揺動加速度を示すセンサ信号が増幅回路41に出力されて(ステップS2)、この増幅回路41において増幅される(ステップS3)。そして、増幅されたセンサ信号は、A/D変換器43においてデジタル化されて演算回路45に入力される(ステップS4)。
ここで、演算回路45は、前記センサ信号に含まれる鍵3の揺動速度に応じた鍵盤装置のプロファイルデータC及び自然鍵盤楽器のプロファイルデータD(図6参照)をメモリ部51から読み出し(ステップS5)、また、操作部53において入力された各種データも同様に読み出す(ステップS6)。そして、演算回路45は、前記各種データに基づいて自然鍵盤楽器のプロファイルデータDを補正する。
At this time, as shown in FIG. 5, sensor signals indicating the rocking position, rocking speed and rocking acceleration of the key 3 are output from the
Here, the
さらに、図6に示すように、前述した2つのプロファイルデータC,Dの間に反力の差分E,Fがある場合には、鍵盤装置におけるプロファイルデータCが自然鍵盤楽器のプロファイルデータDに近づくように、演算回路45が、2つのコイル線23,25のいずれか一方に電流を流すための指令信号を作成する。なお、この指令信号には、選択されたコイル線23,25に流す電流の大きさも含まれている。
具体的には、例えば鍵盤装置におけるプロファイルデータCの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータDの反力値よりも低い場合(図示例における符号Eの場合)に、演算回路45は、鍵盤装置のプロファイルデータCの反力値を上げるために、第1のコイル線23に電流を流して鍵3をA方向に駆動する(鍵3に反力を付与する)指令信号を作成する。そして、演算回路45は、プロファイルデータCの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータDの反力値に略一致するように、第1のコイル線23に流す電流の大きさも演算する。
Furthermore, as shown in FIG. 6, when there is a reaction force difference E, F between the two profile data C, D described above, the profile data C in the keyboard device approaches the profile data D of the natural keyboard instrument. As described above, the
Specifically, for example, when the reaction force value of the profile data C in the keyboard device is lower than the reaction force value of the profile data D of the natural keyboard instrument (in the case of symbol E in the illustrated example), the
また、例えば鍵盤装置におけるプロファイルデータCの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータDの反力値よりも高い場合(図示例における符号Fの場合)には、演算回路45が、鍵盤装置のプロファイルデータCの反力値を下げるために、第2のコイル線25に電流を流して鍵3をB方向に駆動する(鍵3にアシスト力を付与する)指令信号を作成する。そして、演算回路45は、プロファイルデータCの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータDの反力値に略一致するように、第2のコイル線25に流す電流の大きさも演算する。
For example, when the reaction force value of the profile data C in the keyboard device is higher than the reaction force value of the profile data D of the natural keyboard instrument (in the case of symbol F in the illustrated example), the
そして、以上のように演算された指令信号は、図5に示すように、演算回路45からD/A変換器47に出力されると共にD/A変換器47においてアナログ化されて(ステップS7)、ドライバー49に入力される。そして、指令信号はドライバー49においてコイル線23,25に流す電流に変換され(ステップS8)、この電流がドライバー49から指定されたコイル線23,25に流される(ステップS9)。
これによって、プランジャ15が指定された方向に駆動されることになり(ステップS10)、自然鍵盤楽器に極めて近い鍵3のタッチ感が付与されることになる。なお、ステップS10の終了後には、演算回路45が位置センサ33からのセンサ信号に基づいて、押鍵動作が終了したか否かを判断する(ステップS11)。そして、鍵3が初期位置に復帰していないと判断された場合には、ステップS2の処理が行われることになり、鍵3が初期位置に復帰したと判断された場合には、鍵3の駆動制御が終了する。
The command signal calculated as described above is output from the
As a result, the
上述したように、この実施形態に係る鍵駆動装置1によれば、電磁石17,19のコイル線23,25に電流を流した際には、電磁石17,19の磁力がプランジャ15の先端15bに作用することでプランジャ15が円弧運動することになるため、鍵3を駆動することができる。ここで、プランジャ15は揺動レバー5の揺動に即した円弧形状に形成されているため、プランジャ15を揺動レバー5に一体的に固定しても、プランジャ15を筒状の電磁石17,19を構成するボビン21の内側に挿通させることができる。
また、手動で押鍵する際にも、円弧形状のプランジャ15が鍵3の揺動に連動して円弧運動するため、上述と同様に、プランジャ15を揺動レバー5に一体的に固定しても、プランジャ15を筒状のボビン21の内側に挿通させることができる。
以上のことから、この鍵駆動装置1によれば、揺動レバー5とプランジャ15との間のがたつきを防止して押鍵時における鍵3のタッチ感の改善を図ることができる。
As described above, according to the
Also, when the key is manually depressed, the arc-shaped
From the above, according to the
さらに、2つの電磁石17,19をプランジャ15の円弧運動の方向に沿って配列することで、プランジャ15の先端15bが2つの電磁石17,19の間に配されている状態で、通電する電磁石17,19のコイル線23,25を選択的に切り替えることで、プランジャ15の先端15bが鉄等の単なる磁性体であっても、プランジャ15の駆動方向を用意に切り替えることができる。したがって、鍵3を押鍵方向と同一方向(B方向)及び逆方向(A方向)の両方に駆動することができる。すなわち、上述したように、押鍵動作に際して、鍵3を駆動して鍵3の反力を選択的に増加・減少させることが可能となる。
Furthermore, by arranging the two
なお、上記実施形態において、ソレノイド7はプランジャ15及び2つの電磁石17,19を備えるとしたが、例えば図7に示すように、これらの構成に加えて、鉄等の磁性体からなり、2つの電磁石17,19の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨーク63を備えるとしてもよい。
この構成の場合には、各電磁石17,19のコイル線23,25に電流を流した際に、その周囲に生じる磁界を安定させることができるため、コイル線23,25に流す電流が小さくても、プランジャ15の先端15bを駆動する駆動力を十分に得ることができ、省電力で鍵3を駆動することが可能となる。そして、この構成のソレノイド61の場合には、上記実施形態のソレノイド7と比較してコイル線23,25に流す電流を半分から1/3程度まで減少させることができる。
なお、上記構成においては、ヨーク63が2つの電磁石17,19の両方を覆うように1つだけ形成されているが、これに限ることはなく、例えば各電磁石17,19を個別に覆うように2つ形成されるとしても構わない。
In the above embodiment, the
In the case of this configuration, when a current is passed through the
In the above configuration, only one
また、上記実施形態においては、プランジャ15がその長手方向に直交するボビン21の断面の中心L1に略一致するように配されるとしたが、例えば図8に示すように、プランジャ15がボビン21の中心L1よりも円弧形状の外周側に寄せて配されることがより好ましい。
これは、各電磁石17,19がプランジャ15と同様の円弧形状をなすようにコイル線23,25を多数回巻いて構成されている場合には、各電磁石17,19のうち円弧形状の内周側と外周側とでコイル線23,25の密集度が異なるため、前記内周側における電磁石17,19の磁界の強さが前記外周側における磁界の強さよりも強くなるが、上述のようにプランジャ15を配置することで、プランジャ15の円弧運動の方向に交差する方向に関してプランジャ15の先端15bに作用する磁界の強さを略均等とすることができるためである。すなわち、上述のようにプランジャ15を配置した場合には、前記交差方向に関してプランジャ15の先端15bに作用する電磁石17,19の磁力を低く抑えることができる。したがって、上記構成の場合には、小さい電力でもプランジャ15を効率よく駆動することが可能となり、また、鍵3の駆動制御を容易に行うことができる。
Further, in the above embodiment, the
In the case where the
なお、上述した効果を奏する他の構成としては、例えば図9に示すように、各電磁石17,19の外周側に磁性体からなる略筒状のヨーク65を設けると共に、円弧形状の外周側におけるヨーク65の肉厚寸法t1を内周側におけるヨーク65の肉厚寸法t2よりも大きく形成することが挙げられる。
この構成の場合には、各電磁石17,19がプランジャ15と同様の円弧形状をなすようにコイル線23,25を多数回巻いて構成されていても、円弧形状の内周側と外周側とで各電磁石17,19の磁界の強さを略均等とすることができる。このため、例えばプランジャ15がその長手方向に直交するボビン21の断面の中心L1に配されていても、プランジャ15の長手方向に交差する方向に関してプランジャ15の先端15bに作用する磁界の強さを略均等とすることができる。したがって、上述したように、小さい電力でもプランジャ15を効率よく駆動することが可能となり、また、鍵3の駆動制御を容易に行うことができる。
In addition, as another structure which produces the effect mentioned above, for example, as shown in FIG. 9, while providing the substantially
In the case of this configuration, even if each of the
また、プランジャ15の径寸法はその長手方向にわたって略同一であるとしたが、例えば図10,11に示すように、プランジャ15の先端15bが他の部分の径寸法よりも大きくなるように形成されるとしても構わない。
この場合には、プランジャ15全体を磁性体により形成したとしても、各電磁石17,19の磁力がプランジャ15の先端15bに最も作用するため、電磁石17,19の磁力によりプランジャ15を確実に駆動することができる。そして、プランジャ15全体を磁性体で形成することで、打抜き加工や鍛造加工等によりプランジャ15を容易に製造することができ、鍵駆動装置や鍵盤装置の製造効率の向上、及び、製造コストの削減を図ることができる。
また、プランジャ15全体を磁性体により形成した場合には、例えば揺動レバー5のうち支点軸F2よりも後端5b側の部分を鉄等の磁性体によって形成することで、プランジャ15と揺動レバー5の後端5bの部分とを一体成形することが可能となり、これらを容易に製造することができる。
Further, although the diameter dimension of the
In this case, even if the
Further, when the
また、上述した全てのソレノイド7,61は、いずれも2つの電磁石17,19を備えるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵3をA方向及びB方向の両方に駆動できるように構成されていればよい。
したがって、例えば図12に示すように、ソレノイド71は、上記実施形態と同様のボビン21及びボビン21の外周に巻回されたコイル線24からなる1つの電磁石18と、円弧形状に形成されてボビン21の内側に挿通させるプランジャ16とを備えて構成されるとしても構わない。そして、この構成においては、プランジャ16の先端16bが、その長手方向の両端に磁極を形成した永久磁石からなる。
Moreover, although all the
Therefore, for example, as shown in FIG. 12, the
この場合には、電磁石18のコイル線24に通電する電流の方向を切り替えるだけで、永久磁石からなるプランジャ16の先端16bを選択的に吸引・反発させることができるため、プランジャ16の駆動方向を容易に切り替えることができる。したがって、この構成の場合でも、鍵3をA方向及びB方向の両方に駆動することができる。
なお、この構成のソレノイド71を上記実施形態の制御手段で駆動制御する場合には、鍵盤装置及び自然鍵盤楽器のプロファイルデータC,Dの間に存在する反力の差分E,F(図6参照)を少なくするように、演算回路45がコイル線24に流す電流の方向及び電流の大きさを含む指令信号を作成し、ドライバー49が指令信号に応じてコイル線24に所定方向の電流を流せばよい。
In this case, the
When the
例えば、図示例のようにプランジャ16が配されている状態において、鍵盤装置のプロファイルデータCの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータDの反力値よりも低い場合(図示例における符号Eの場合)には、プランジャ16を電磁石18の磁力で反発させるように、コイル線24に第1の方向の電流を流せばよい。また、例えば、鍵盤装置のプロファイルデータCの反力値が自然鍵盤楽器のプロファイルデータDの反力値よりも高い場合(図示例における符号Fの場合)には、プランジャ16を電磁石18の磁力で吸引するように、コイル線24に第1の方向とは逆の第2の方向の電流を流せばよい。
また、1つの電磁石18のみを備えた構成の場合でも、例えば図13に示すように、鉄等の磁性体からなり、電磁石18のコイル線24の外周側を覆うように略筒状に形成されたヨーク67を設けることで、図12に示したソレノイド71と比較してコイル線24に流す電流を半分から1/3程度まで減少させることができる。
For example, in the state where the
Even in the case of a configuration including only one
また、ソレノイド7,61,71を構成するプランジャ15,16の基端15aは、揺動レバー5に固定されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵3の揺動に連動して円弧運動するように配置されると共にこの円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成されていればよい。
すなわち、例えば図14に示すように、プランジャ15の基端15aは鍵3の前端3aに一体的に固定されるとしてもよい。この場合、プランジャ15やボビン21は鍵3の支点軸F1を中心とした円弧形状に形成すればよく、また、電磁石17,19はこのプランジャ15を挿通させる位置に配されていればよい。さらに、鍵3とプランジャ15の基端15aとの固定は、上記実施形態と同様に、例えば、ネジ留め、接着剤、溶接、ロウ付け、嵌め合いによって行われるとすればよい。
この構成の場合でも、プランジャ15が鍵3の揺動に即した円弧形状に形成されているため、上述のようにプランジャ15を鍵3に一体的に固定しても、ボビン21の内側に挿通させることができる。したがって、揺動レバー5とプランジャ15との間のがたつきを防止して押鍵時における鍵3のタッチ感の改善を図ることができる。
In addition, the base ends 15a of the
That is, for example, as shown in FIG. 14, the
Even in this configuration, since the
さらに、プランジャ15が、鍵3に一体的に固定されている場合には、所定の質量を有して、鍵3を他方の揺動方向(B方向)に付勢する質量体として構成されていてもよい。この場合には、プランジャ15が揺動レバー5に対するカウンターウェイトとして機能すると共に、これら揺動レバー5及びプランジャ15の自重によって鍵3及び揺動レバー5を含めた系全体の慣性モーメントが増大するため、別個の錘を鍵に固定することなく、手動で押鍵する際の動的な質量感、及び、弾き応え感を向上させることができる。なお、押鍵時の静荷重を一定に保持するためには、揺動レバー5の質量をプランジャ15の質量増加分に応じて増加させればよい。
具体的に、プランジャ15の重さを効果的に増加させるためには、例えば図10,11のように、プランジャ15の先端15bを他の部分の径寸法よりも大きく形成してもよいが、例えば図15に示すように、プランジャ15の基端15aを他の部分の径寸法よりも大きく形成してもよい。ただし、プランジャ15の先端15bの径寸法の拡大は、ボビン21の内径寸法によって制限されてしまうため、押鍵された状態でもボビン21内に挿入されないプランジャ15の基端15aの径寸法を拡大する方が、プランジャ15の重さをより効果的に増加させることができる。
Further, when the
Specifically, in order to effectively increase the weight of the
ところで、鍵3の慣性モーメントを増大させるためには、質量体をできる限り鍵3の前端3a側に寄せて設けることが効果的である。また、プランジャ15を鍵3の前端3a側に寄せて設けることは、ソレノイド7,61,71による鍵3の駆動力を小さくすることができる点でも効果的である。さらに、揺動レバー5の連結部5a等も、鍵3の前端3a部分に配置することが好ましい。このような理由から、鍵3の前端3aには鍵駆動装置の機能部品が集中して配置される傾向にあるが、プランジャ15自体を質量体として構成してプランジャ15に複数の機能を持たせることによって、鍵3の前端3a部分のスペースを有効に活用することができる。
By the way, in order to increase the moment of inertia of the
また、上記実施形態の制御手段31は、鍵3の動作状態を検出する動作検出センサとして、位置センサ33、速度センサ35、加速度センサ37の3つを備えるとしたが、少なくともこれらのうち1つを備えていればよい。すなわち、例えば位置センサ33のみが設けられている場合には、鍵3の揺動位置を微分することで鍵3の揺動速度及び加速度を算出すればよい。
In addition, the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1・・・鍵駆動装置、3・・・鍵、5・・・揺動レバー(錘部材)、7,61,71・・・ソレノイド、15,16・・・プランジャ、15a・・・基端(他端)、15b,16b・・・先端(一端)、17,18,19・・・電磁石、63,65,67・・・ヨーク、F1,F2・・・支点軸、L1・・・中心
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記鍵の揺動に連動して円弧運動するプランジャと、前記フレームに固定されて前記プランジャを挿通させる略筒状の電磁石とを備えるソレノイドからなり、
該プランジャが、その円弧運動の方向に沿って延びる円弧形状に形成され、
少なくとも前記円弧運動の方向をなす前記プランジャの長手方向の一端が、磁性体からなることを特徴とする鍵駆動装置。 A key driving device for driving a key supported to be swingable with respect to a frame,
A solenoid comprising a plunger that moves in an arc in conjunction with the rocking of the key, and a substantially cylindrical electromagnet that is fixed to the frame and through which the plunger is inserted,
The plunger is formed in an arc shape extending along the direction of the arc motion;
A key driving device characterized in that at least one end in the longitudinal direction of the plunger which forms the direction of the arc motion is made of a magnetic material.
前記プランジャが、該錘部材の揺動の支点軸を中心とした円弧形状に形成されると共に、その他端が前記錘部材に一体的に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の鍵駆動装置。 A weight member connected to the key and supported so as to be able to swing in conjunction with the swing of the key, and biasing the key in one of the swing directions by its own weight,
The said plunger is formed in the circular arc shape centering on the fulcrum axis | shaft of rocking | fluctuation of this weight member, and the other end is integrally fixed to the said weight member. Key drive device.
前記プランジャが、その自重によって前記鍵を他方の揺動方向に付勢する質量体として構成されていることを特徴とする請求項3に記載の鍵駆動装置。 A weight member connected to the key and supported so as to be able to swing in conjunction with the swing of the key, and biasing the key in one of the swing directions by its own weight,
4. The key driving device according to claim 3, wherein the plunger is configured as a mass body that urges the key in the other swinging direction by its own weight.
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