CN101937672B - 键盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种键盘装置，包括：键(20)，被支撑以围绕键枢轴点(12)进行枢转运动；质量构件(30)，用于以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的演奏操作；传送构件(46)，与所述键和所述质量构件两者相邻设置，以从所述键和所述质量构件中的一个向另一个传送负荷；电磁致动器(40)，用于通过固定线圈(41)将所述传送构件朝向所述键和所述质量构件中的至少一个驱动。不仅通过从质量构件向键施加的负荷，而且通过致动器的负荷控制，可实现良好的键触感。因此，可以采用简单的构造和简便的控制如实地再现近似于在例如声学钢琴的自然键盘乐器中的键触感的键触感。

Description

键盘装置

技术领域

本发明一般涉及一种设置在电子键盘乐器等中的键盘装置，尤其涉及一种设置有用于控制键的操作感和行为的力觉控制和操作控制功能的键盘装置。

背景技术

诸如产生原音(raw tone)的声学钢琴之类的自然键盘乐器的键盘单元构造为通过响应于键的按压而枢转的音锤敲击弦来产生乐音。在这些键盘单元中，在每个键与对应的音锤之间均设置有包括起重件(jack)和摇杆(wippen)的动作机构。这种动作机构允许从键向演奏者的手指施加特有的反作用力。因此，在自然键盘乐器的键盘单元中，可获得键盘乐器的键触感特性或者键盘乐器特有的键触感特性。

另一方面，除了别的以外，产生电子音调的电子键盘乐器的键盘单元包括用于将按压的键返回至初始位置的弹簧和质量构件(伪音锤(pseudohammer))，并且这些键盘单元通过由弹簧和质量构件提供的反作用力来模拟自然键盘乐器的键触感。然而，在响应于键的按压产生电子音调的电子键盘乐器中，并未提供实际敲击弦以产生电子音调的机构，因此不存在如自然键盘乐器中的复杂的动作机构。因此，电子键盘乐器的键盘单元不能够如实地再现通过自然键盘乐器的动作机构所提供的键触感，因此，严格地讲，由电子键盘乐器提供的键触感不同于由自然键盘乐器所提供的键触感。

因此，在电子键盘乐器领域中，已提出了键驱动和控制设备(力觉控制装置)，用于响应于键的按压改变反作用力，从而实现近似于由自然键盘乐器所提供的键行为和键触感。例如，在日本专利No.2956180(以下称为“专利文献1”)中公开的键盘单元包括用于驱动键的致动器(螺线管)和用于控制该致动器的控制装置。因此，在专利文献1中公开的键盘单元可通过适当地调整键触感来模拟自然键盘乐器的演奏感。

此外，在日本专利No.3644136(以下称为“专利文献2”)中公开的键盘装置中，通常通过分别作用在键按压和键释放方向上的弹簧，在键按压和键释放两个方向上偏置键，从而键在其静止位置处平衡。通过双向致动器来驱动键，从而所公开的键盘装置可实现对键按压的力觉控制和自动演奏。

此外，在日本专利申请公报No.2005-195619(以下称为“专利文献3”)中公开的键盘装置包括质量构件，其模拟声学钢琴的音锤构件，并且给予质量构件的惯性负荷作为对应键的操作的反作用力。公开的键盘装置具有力觉控制功能，其中通过致动器(螺线管)产生其他必要的粘性、弹性和摩擦负荷等。专利文献3中公开的键盘装置可通过质量构件和致动器之间的协作生成近似于声学钢琴的键触感。

利用专利文献1中公开的键盘单元(其中键的行为仅由螺线管来控制)，难以高精度地复制或再现声学钢琴的键触感。此外，专利文献2中公开的键盘装置包括键偏置弹簧，该键偏置弹簧作为用于控制键行为的主要元件。然而，在通过弹簧控制键的行为的情况下，即使通过致动器的驱动来执行键的辅助力觉控制，专利文献2中公开的键盘装置也不能够如实地再现诸如声学钢琴之类的自然键盘乐器的键行为的惯性质量感特性。反之，特别地，在声学钢琴中，键的运动必须在键按压的开始处逆着弦敲击音锤的静负荷而开始，所以对于专利文献2中的键盘装置而言，难以在声学钢琴的键按压的开始处适当地再现操作感。此外，即使采用以与键的运动连动的关系产生惯性力的质量构件来代替专利文献2中公开的键盘装置中设置的弹簧，由于质量构件与致动器分开设置，并且由于质量构件和致动器在操作系统方面不同，所以通过致动器的驱动适当地控制从质量构件向键施加的负荷的可能性也将受到限制。因此，必须进一步改进键盘装置，以生成更加近似于自然键盘乐器的键触感的键触感，并且允许采用键的平滑运动来自动演奏。

此外，在专利文献3中公开的键盘装置中，致动器与键相邻设置，以直接将反作用力给予至键。此外，尽管质量构件也与键相邻设置，以与键的运动连动，但是质量构件不与致动器相邻；即，质量构件和致动器彼此分开设置。因此，质量构件和致动器具有不同的操作系统，从而通过致动器的驱动来适当控制从质量构件向键施加的负荷存在限制。

另外，在包括键和以与键连动的关系操作的质量构件的公知键盘装置中，在键与质量构件之间的驱动力传送路径中，在键或质量构件与插入到其间的另一组件部分之间传送驱动力。通常，在力传送路径中，键或质量构件和其他组件部分执行相互不同的运动，例如枢转运动和线性运动。在这种情况下，为了通过力觉控制实现更加自然的操作感，必须做出设置，从而在仍旧保证键或质量构件和其他组件部分之间的连动运动的同时，对于键或质量构件和其他组件部分之间的相对运动产生适当的摩擦力。因为，由在声学钢琴中设置的动作机构所实现的键触感是通过彼此相对运动同时在其中含有适当的摩擦力的不同操作组件部分(例如旋转辊(spin roller)、钻杆和音锤)生成的，因而需要在键盘装置中尽可能如实地再现键触感。

此外，在专利文献1和2中公开的键盘装置构造为通过控制将反作用力给予至键的致动器的驱动来模拟声学钢琴的键触感。然而，在包括复杂动作机构的自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中，在键按压和键释放操作的每一次操作期间会产生特有的键触感，其中反作用力的强度响应于变化的键位置(即，键按压量)、键速度等不时地改变。为了如实地再现自然键盘乐器的这种键触感，需要对传统公知的键盘装置中执行的致动器的驱动控制做出进一步改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改进的键盘装置，其构造简单，并且可通过力觉控制实现极度近似于自然键盘乐器的键触感的生成，以及通过平滑的键运动进行自动演奏。

本发明的另一目的在于提供一种改进的键盘装置，其在保证执行相互不同的运动的键或质量构件和其他组件部分之间的连动操作的同时，通过产生抵抗键或质量构件与插入到其间的另一组件部分之间的相对运动的适当的摩擦力来生成近似于自然键盘乐器的键触感的键触感。

本发明的再一目的在于提供一种改进的键盘装置，其可通过基于致动器的驱动控制的力觉控制生成更加近似于自然键盘乐器的键触感的键触感。

根据本发明的第一方案，提供一种改进的键盘装置，包括：键，被支撑以围绕键枢轴点进行枢转运动；质量构件，以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的演奏操作；传送构件，与所述键和所述质量构件两者相邻设置，以从所述键和所述质量构件中的一个向所述键和所述质量构件中的另一个传送负荷；电磁致动器，包括固定线圈，并通过所述线圈将所述传送构件朝向所述键和所述质量构件中的至少一个驱动；以及控制部，通过所述电磁致动器控制对所述传送构件的驱动。

本发明的键盘装置包括以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的演奏操作的质量构件，作为用于控制键行为的主要元件。采用这种质量构件，本发明可如实地再现自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键行为的惯性质量感特性。当逆着对应音锤的静负荷开始键的按压而开始键的运动时，本发明还可适当地再现在声学钢琴的键按压的开始处的操作感。此外，本发明的键盘装置包括：传送构件，与所述键和所述质量构件两者相邻设置，以从所述键和所述质量构件中的一个向所述键和所述质量构件中的另一个传送负荷；以及电磁致动器，用于通过所述线圈将所述传送构件朝向所述键和所述质量构件中的至少一个驱动。通过该电磁致动器，本发明的键盘装置可适当地调节从质量构件给予至键的负荷(反作用力)，从而本发明可容易地实现极度近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键触感的键触感。

此外，在将键触感给予至演奏者的演奏操作时，本发明的设置有用于将惯性负荷给予至键操作的质量构件的键盘装置可仅通过质量构件的动作而提供近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中的键触感的键触感。因此，与传统公知的键盘装置在力觉控制中执行的负荷控制相比，电磁致动器的负荷控制可以相对简单。即使采用这样简化的负荷控制，本发明的键盘装置也可适当地再现极度良好的键触感。因此，使用简单的构造和简便的控制，本发明的键盘装置可如实地再现近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中的键触感的键触感。

另外，通过控制电磁致动器的驱动，本发明的键盘装置可调节从质量构件给予至键的按压操作的反作用力以及由质量构件作用在键上的负荷两者。由此，本发明可通过调节由质量构件作用在键上的负荷实现对键按压操作的力觉控制，以及基于在键按压和释放方向上作用于键上的力的调节实现涉及键的自动操作的自动演奏。

此外，在本发明的键盘装置中，由电磁致动器驱动的传送构件位于键与质量构件之间，并且将由电磁致动器产生的驱动力给予至键和质量构件中的至少一个。因此，可在作用于键上的质量构件和电磁致动器之间共享同一操作系统，从而可通过电磁致动器适当地控制由质量构件作用于键上的负荷，以及可在键上适当地执行力觉控制和驱动控制。

所述质量构件可包括质量部和臂部，所述臂部在所述键上方的区域内支撑所述质量部进行角运动；以及所述传送构件可以设置为与所述键的、相对于所述键枢轴点(即，从所述键枢轴点的角度观察)位于所述键的键按压部的相对侧上的一部分相邻，且与所述质量构件的臂部相邻。或者，所述质量构件可包括质量部和臂部，所述臂部在所述键下方的区域内支撑所述质量部进行角运动；以及所述传送构件可以设置为与所述键的、相对于所述键枢轴点位于所述键的键按压部的同一侧上的一部分相邻，且与所述质量构件的臂部相邻。这种构造等同于用本发明的传送构件和电磁致动器代替在声学钢琴的动作机构中的键与音锤之间设置的摇杆组件(wippen assembly)这一构造。因此，通过执行摇杆组件功能的传送构件和电磁致动器，本发明的键盘装置可通过最小的必要结构设置和控制实现极度近似于声学钢琴的键触感的键触感。此外，本发明的键盘装置可以执行涉及键的自动操作的自动演奏。

本发明的键盘装置还可以包括操作检测部，其检测所述传送构件、所述键和所述质量构件中的至少一个的操作。所述控制部基于所述操作检测部的检测结果来控制由所述电磁致动器产生的驱动力。因为可基于传送构件、键和质量构件的实际运动或操作对键执行力觉控制，所以本发明可实现键的良好操作感。

根据本发明第一方案的上述键盘装置可生成极度近似于自然键盘乐器中的键触感的键触感，并允许通过键的自动操作实现自动演奏。

根据本发明的第二方案，提供一种改进的键盘装置，包括：键，被支撑以围绕键枢轴点进行枢转运动；质量构件，以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的演奏操作；以及传送构件，与所述键和所述质量构件两者相邻设置，以从所述键和所述质量构件中的一个向所述键和所述质量构件中的另一个传送负荷。在所述质量构件和所述传送构件保持为彼此相邻的相邻区域内，所述质量构件和所述传送构件通过固定至所述质量构件和所述传送构件中的一个的磁体以及固定至所述质量构件和所述传送构件中的另一个并能被所述磁体吸引的吸引构件可分开地彼此连接。吸引构件可以是能被该磁体、另一磁体等吸引的金属构件。

利用以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的演奏操作的质量构件，本发明可如实地再现近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键行为的惯性质量感特性。当逆着对应音锤的静负荷开始键的按压而开始键的运动时，本发明还可适当地再现在声学钢琴的键按压的开始处的操作感。

此外，在该键盘装置中，质量构件和传送构件彼此相邻的部分通过磁体的吸引力彼此接合，磁体和吸引力构件相对于彼此运动同时彼此摩擦。因此，允许质量构件和传送构件在保持彼此接触的同时相对于彼此相对自由地运动。即使在质量构件和传送构件执行不同运动(例如，线性运动和枢转运动)时，质量构件和传送构件也可以彼此连动的关系可靠地操作。此外，利用磁体的吸引力彼此接合的质量构件和传送构件的相邻部分，本发明的键盘装置可采用简单的机构实现如下构造：允许质量构件和传送构件在键和质量构件操作时在保持彼此接触的同时相对于彼此运动。

在质量构件和传送构件彼此相邻的部分中，在相对于彼此运动的磁体和吸引构件之间的磁力会产生一定摩擦力。这样，本发明的键盘装置可适当地再现由在声学钢琴的动作机构中产生的摩擦引起的键的特定操作感。因此，本发明的键盘装置还可以实现在起重件杆提高旋转辊并且滑动以脱离声学钢琴的动作机构时键的操作感；以及实现类似于在声学钢琴的动作机构中音锤与停止件构件相邻之后回弹检测操作(即“返回检测操作”)的操作感(“所谓的伪返回检测操作”感)。此外，与质量构件和传送构件仅保持为彼此相邻而二者之间没有吸引力的情况相比，采用通过磁性吸引力彼此接合的质量构件和传送构件，可稳定地并且可靠地实现质量构件与传送构件之间的力传送。因此，本发明的键盘装置可更加如实地再现声学钢琴的操作感。此外，在键返回至其初始位置时，通过彼此磁性接合的质量构件和传送构件，质量构件可通过键快速地返回至其初始位置。因此，可快速地实现使能通过键的操作产生下一音调的状态，从而允许快音(quick passage)的演奏。

在一实施例中，所述磁体和所述吸引构件中的一个响应于所述质量构件或所述传送构件的运动有角度地运动；而所述磁体和所述吸引构件中的另一个响应于所述传送构件或所述质量构件的运动线性运动；并且所述磁体和所述吸引构件响应于所述质量构件和所述传送构件的运动沿着彼此的表面滑动。因此，在线性运动的磁体或吸引构件和有角度地运动的吸引构件或磁体彼此接合的区域中，允许质量构件和传送构件在保持彼此接触的同时相对于彼此相对自由地滑动地运动。因此，本发明的键盘装置在保证质量构件和传送构件之间的连动关系的同时，允许在伴有质量构件与传送构件之间的适当摩擦力(静态和动态摩擦力)的情况下在质量构件与传送构件之间进行相对运动，其结果是可实现改进的键的行为和操作感。

此外，在本发明的键盘装置中，紧靠所述吸引构件的磁体的表面和紧靠所述磁体的吸引构件的表面中的至少一个形成为弯曲形状。因此，本发明的键盘装置允许伴随适当摩擦力地在质量构件和传送构件之间进行相对滑动运动，其结果是可实现改进的键的行为和操作感。

优选地，键盘装置还包括：电磁致动器，将由此产生的驱动力给予至所述键和所述质量构件；和控制部，控制所述电磁致动器的驱动力的产生。所述电磁致动器可以是包括驱动源的电磁致动器，所述驱动源朝向所述键和所述质量构件中的至少一个驱动所述传送构件。因为从质量构件给予至键的负荷(反作用力)可由电磁致动器适当地控制，从而本发明可容易地实现极度近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中的键触感的键触感。

根据本发明第二方案的上述键盘装置可以在保证键或质量构件以及其他组件部分之间的连动操作的同时，通过在键或质量构件与插入到其间的另一组件部分之间产生适当的摩擦力并且执行不同于键或质量构件的运动，从而生成近似于自然键盘乐器中的键触感的键触感。

根据本发明的第三方案，提供一种改进的键盘装置，其包括：键，被支撑以围绕键枢轴点进行枢转运动；质量构件，以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的按压或释放操作；双向驱动致动器，将由此产生的驱动力给予至所述键，从而控制给予至所述键的按压或释放操作的力觉；控制部，控制由所述致动器产生的驱动力；以及键操作信息获取部，获取关于所述键在键按压或释放方向上的位置和运动的信息。所述控制部基于由所述键操作信息获取部获取的关于所述键的位置和运动的信息来确定给予至所述键的驱动力的指令值，以及，所述致动器选择性地产生在用以增加从所述质量构件给予至所述键的按压或释放操作的反作用力的方向上作用的驱动力以及在用以减少从所述质量构件给予至所述键的按压操作的反作用力的方向上作用的驱动力中的任一个，作为与由所述控制部确定的指令值对应的驱动力。

在本发明的键盘乐器中，所述控制部基于由所述键操作信息获取部获取的关于所述键的位置和运动的信息来确定给予至所述键的驱动力的指令值，从而，所述致动器选择性地产生在用以增加从所述质量构件给予至所述键的按压或释放操作的反作用力的方向上作用的驱动力以及在用以减少从所述质量构件给予至所述键的按压操作的反作用力的方向上作用的驱动力中的任一个，作为与所确定的指令值对应的驱动力。采用这种通过致动器的驱动对键执行的力觉控制，本发明的键盘装置可适当地实时调节响应于演奏操作所发生的键触感。因此，本发明的键盘装置可如实地再现在响应于包括复杂动作机构的自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中的演奏操作所发生的键触感。

即，在被设计为通过产生辅助驱动力的电磁致动器模拟自然键盘乐器的键触感的本发明的键盘装置中，仅基于由键、质量构件等组成的机械结构而施加给键按压操作的反作用力(即，当电磁致动器不产生驱动力时的反作用力)将大大不同于在自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中产生的反作用力。因此，与施加到自然键盘乐器中的被按压的键的惯性负荷相比，在从所述键响应于按压操作开始运动的时间到达到预定键按压量的时间的所述键按压的初始阶段，从质量构件等的机械结构向键施加的惯性负荷将取得较大值。然而，迄今为止还不存在具有如下致动器的键盘装置：所述致动器产生在用以减少从所述质量构件给予至所述键的反作用力的方向上作用的驱动力，因此，不可能适当地校正在键按压的初始阶段发生的并且倾向于比自然键盘乐器中的键触感更重的键触感。

为了实现键触感的适当校正，可设想：使用电磁致动器在提升或增加质量构件的反作用力的方向上起作用，使得质量构件的重量相当轻，并进行用于弥补(cover)大部分驱动力的设置。然而，为了给予驱动力以使得采用这种配置来最大化质量构件的反作用力，电磁致动器必须产生极大的输出，在这种情况下，需要向电磁致动器提供过分大的电力。因此，可用于键盘装置中的音调控制的电力可能不足，通过键盘装置产生的音调可能不期望地失真，并且键盘装置中的必要控制可能不期望地变得不足。此外，因为键的宽度以及用于电磁致动器的可用安装空间有限，所以对于增加电磁致动器的输出存在限制。

相比而言，在本发明的键盘装置中，双向驱动的电磁致动器不仅给予在用以提升或增加从质量构件给予至键的操作的反作用力的方向上作用的驱动力，而且还给予在用以减少从质量构件给予至键的操作的反作用力的方向上作用的驱动力，因而本发明的键盘装置可在键按压的初始阶段有效地校正本发明的键盘装置与自然键盘乐器之间的键触感的差别。此外，本发明的键盘装置可实现优良的键驱动效率。

即，本发明的键盘装置可设置为，在从所述键响应于按压操作开始运动的时间到达到预定键按压量的时间的所述键按压的初始阶段，所述致动器产生在用以减少从所述质量构件给予至所述键的按压操作的反作用力的方向上作用的驱动力。

根据本发明的第三方案的上述键盘装置可通过基于致动器的驱动控制对键执行的力觉控制，来生成更加近似于自然键盘乐器中的键触感的键触感。

以下将描述本发明的实施例，但是应理解，本发明不限于所述的实施例，并且在不脱离基本原理的情况下可以对本发明进行各种修改。因此，本发明的范围完全由所附权利要求书确定。

附图说明

为了更好地理解本发明的目的和其他特征，以下将参照附图更详细地描述其优选实施例，其中：

图1是示出设置有本发明的键盘装置的实施例的电子键盘乐器的示例性一般设置的框图；

图2是本发明的键盘装置的第一实施例的示意性侧视图，其特别地示出多个键中的一个和围绕该键的其他组件部分；

图3是示出电磁致动器和围绕该致动器的其他组件部分的详细构造的部分放大侧视图；

图4A和图4B是键和质量构件的说明性视图，其中图4A示出键处于非按压位置的状态，而图4B示出键处于按压位置的状态；

图5是示出包括驱动控制电路的键盘装置的一般构造的框图；

图6是示出力觉给予表的示例性配置的视图；

图7A至图7D是示出在执行了力觉控制的情况下键的位移(按压量)与反作用力(负荷)之间的关系的曲线图；

图8是示出本发明的键盘装置的第二实施例的构造的视图；

图9是示出本发明的键盘装置的第三实施例的构造的视图；

图10是本发明的键盘装置的第四实施例的示意性侧视图，其特别地示出键和围绕键的其他组件部分；

图11是示出电磁致动器和围绕该致动器的其他组件部分的详细构造的部分放大侧视图；

图12A和图12B是键和质量构件的行为的说明性视图，其中图12A示出键处于非按压位置的状态，而图12B示出键处于按压位置的状态；

图13是示出本发明的键盘装置的第五实施例的构造的部分放大视图；

图14是示出本发明的键盘装置的第六实施例的构造的部分放大视图；

图15是示出键盘装置的第七实施例的构造的视图；

图16是示出键盘装置的第八实施例的构造的视图；

图17是示出在键盘装置的第九实施例中应用的力觉给予表的示例性配置的视图；

图18是示出声学钢琴的动作机构的视图；

图19是示出对声学钢琴中的操作的反作用力(静态反作用力)的特性的曲线图；

图20A和图20B是示出力觉给予表的具体内容的视图，其中图20A示出键按压指令值表，而图20B示出键释放指令值表；

图21A和图21B是示出基于指令值表的反作用力曲线(profile)的曲线图，其中图21A示出键按压反作用力曲线，而图21B示出键释放反作用力曲线；

图22是示出响应于键的速度的反作用力曲线的示例性分布的曲线图；

图23是示出对键按压/释放操作执行的力觉控制的示例性操作顺序的流程图；以及

图24A和图24B是示出键的位移(按压量)与从键向按压键的演奏者的手指所施加的反作用力之间的关系的曲线图，其中图24A示出在按压键时的反作用力的分布，而图24B示出在释放键时的反作用力的分布。

具体实施方式

图1是示出设置有本发明的键盘装置的实施例的电子键盘乐器的示例性一般设置的概括框图。图1中所示的电子键盘乐器1包括：具有多个键20的键盘装置10(或100或101)、踏板装置152和主控制部50，其中，所述主控制部50用于控制包括键盘装置10和踏板装置152的整个电子键盘乐器1。各个组件，例如键盘装置10(或100或101)、踏板装置152和主控制部分50，通过总线151互连。

[第一实施例]

首先，将参照图2至图9来描述根据本发明第一方案的第一至第三实施例。

图2是键盘装置10的第一实施例的示意性侧视图，其特别地示出多个键20中的一个和围绕该键20的其他组件部分。图3是示出稍后描述的电磁致动器(驱动力给予部)40和围绕该致动器40的其他组件部分的详细构造的部分放大侧视图。此外，图4是键盘装置10的行为的说明性视图，其中图4A示出键20处于非按压位置的状态，而图4B示出键20处于按压位置的状态。键盘装置10包括：平板状的框架11，其形成电子键盘乐器1的一部分；键20和质量构件(即，伪音锤)30，均被可枢转地支撑在框架11上；以及多个电磁致动器40，均设置在对应的键与质量构件30之间。以下，电子键盘乐器1的相对侧(对应于各个键20的相对纵向端)中位于更接近演奏者的一侧将被称为“前”，而与上述一侧相对设置的、电子键盘乐器1的相对侧的另一侧将被称为“后”。应注意，图2仅示出在键盘装置10中彼此平行设置的多个键20中的一个键和围绕这一个键20的其他组件部分。此外，尽管图2中所示的键20是白键，但是以下描述也适应于黑键20。此外，尽管没有特别示出，但是键盘装置10还包括开关触点机构，所述开关触点机构用于将键20的动作或运动转换成电输出，从而可产生与键20的运动对应的音调。

键20在其纵向中间位置(即，在键20的前-后方向的中间位置)处被支撑，以围绕框架11的键支点或键枢轴点12进行竖向枢转运动。更具体地，键20被支撑在支撑销12b上，该支撑销12b从平衡轨12a向上突出，该平衡轨12a在框架11上横跨键20(即，在键设置方向上)水平地延伸。响应于演奏者在键按压部20c上的按压操作，键20可以其前端区域20a和后端区域20b能沿上-下方向围绕键枢轴点12有角度地运动的方式竖向枢转。此外，在键20的前端区域20a下方从框架11向上突出一前销13，并且该前销13的上端插入到键20的前端区域20a的底侧。因此，前销13起到防止竖向枢转的键20的前端区域20a横向摆动的作用。

在键20的后端区域20b下方设置上键枢转运动限制停止件(以下为“上键限制停止件”)21，而在键20的前端区域20a下方设置下键枢转运动限制停止件(以下为“下键限制停止件”)22。上键限制停止件21和下键限制停止件22均包括减震材料，例如毛毡，其固定地连接至框架11的上表面。当键20处于图4A中所示的非按压位置时，上键限制停止件21紧靠键20的后端区域20b的下表面，从而限制处于非按压位置的键20沿图2的逆时针方向枢转运动。类似地，当键20处于图4B中所示的按压位置时，下键限制停止件22紧靠键20的前端区域20a的下表面，从而限制处于按压位置的键20沿图2的顺时针方向枢转运动。

此外，在框架11的位于键枢轴点12后方的一部分上设置用于支撑质量构件30的柱状支撑部14。更具体地，在框架11上预定的多个键中每一个键上设置一个这种支撑部14，该支撑部14从相邻的键20之间向上突出。支撑部14包括彼此以预定的水平间隔设置的前壁和后壁14a和14b。前壁和后壁14a和14b均在键20上方竖直地向上突出。

由支撑部14支撑的多个质量构件30以与键20一一对应的关系设置，并且均位于对应的键20的正上方且位于对应的键枢轴点12的后方。质量构件30包括：直线杆状的柄部(或臂部)32，其从设置在支撑部14的前壁14a上端的质量构件支点或枢轴点31向后延伸；和质量部(即，重量件)33，其具有预定质量并设置在柄部32的顶端。柄部32被支撑以围绕枢轴点31进行竖向枢转运动；更具体地，柄部32可在正交于键20长度的垂直平面内枢转。质量部33形成为沿着柄部32的枢转方向延伸的杆状。即，质量构件30可以质量部33通过用作枢轴臂的柄部32在键20的后端区域20b上方的区域中沿上-下方向有角度地运动的方式围绕质量构件枢轴点31枢转。

在支撑部14的后壁14b上设置有：上质量构件的枢转运动限制停止件(以下为“上质量构件限制停止件”)34，用于限制质量构件30沿图2的顺时针方向枢转运动；以及下质量构件的枢转运动限制停止件(以下为“下质量构件限制停止件”)35，用于限制质量构件30沿图2的逆时针方向枢转运动。下质量构件限制停止件35紧靠有角度地运动至下限位置的质量构件30的柄部32，而上质量构件限制停止件34紧靠有角度地运动至上限位置的质量构件30的柄部32。利用这些下质量构件限制停止件35和上质量构件限制停止件34，质量构件30可在如图4A所示的柄部32从质量构件枢轴点31向后且向下延伸的下限位置以及如图4B所示的柄部32从质量构件枢轴点31向后且基本水平延伸的上限位置之间枢转。质量构件30通过稍后描述的传送构件46以与键20的运动连动的关系运动，从而该质量构件30与电磁致动器40协力将反作用力给予至键20的演奏操作。

用于将预定驱动力给予至键20和质量构件30的电磁致动器40设置在位于键枢轴点12后方的键20的上表面部分与质量构件30的柄部32之间。在该实施例中，电磁致动器40是双向驱动的致动器，其包括：固定线圈部41，包括两个固定螺线管线圈，即，凸起线圈(projecting coil)41a和回缩线圈(retracting coil)41b，设置为彼此竖向同轴排列；和单个插塞42，可竖向滑动地插入到凸起线圈41a和回缩线圈41b中。此外，轭40a和40b分别围绕(即包围)凸起线圈41a和回缩线圈41b的外表面设置。

上述轭40a和40b中的每一个的后侧面均通过平板15固定至支撑部14的后壁14b的前表面。因此，凸起线圈41a和回缩线圈41b固定至作为固定组件部分的支撑部14和框架11。插塞42包括：柱状铁磁质形式的本体部42a，其可在凸起线圈41a和回缩线圈41b的内部沿上-下方向往复滑动；第一杆42b，其连接至本体部42a的上端；以及第二杆42c，其连接至本体部42a的下端。本体部42a、第一杆42b和第二杆42c设置为彼此竖直轴向排列。用于在上面安装稍后描述的位置传感器(操作检测部)47的平板构件43固定至第一杆42b的上端。作为重量相对较轻的构件的板构件43包括：固定至第一杆42b的上端的水平本体部43a，以及从水平本体部43a的前端竖直向下延伸的前壁部43b；因此，板构件43具有基本“L”的截面形状。水平本体部43a的上表面固定有具有水平上表面的支撑构件44。在与支撑构件44相对的柄部32的下表面上安装筒状辊36。该筒状辊36具有在键设置方向上延伸的水平轴，并且其下表面部分位于支撑构件44的上表面上。此外，具有减震和滑动功能的帽状盖构件45固定至第二杆42c的下端，并且其下端位于与盖构件45相对的螺钉25上。

上述插塞42(包括本体部42a、第一杆42b和第二杆42c)、板构件43和支撑构件44一起构成传送构件46，用于从键20和质量构件30中的一个向键20和质量构件30中的另一个传送负荷(即，由于枢转运动由质量或惯性负荷引起的负荷)。传送构件46通过由于质量构件30的自重而引起的负荷而保持夹在质量构件30与键20之间。

电磁致动器40可通过提供有驱动电流的凸起线圈41a和回缩线圈41b在两个方向上驱动传送构件46(即，插塞42)。即，在回缩线圈41b提供有驱动电流时，传送构件46向下运动；因此，从传送构件46向键20的位于键枢轴点12后方的一部分给予向下负荷，从而在键释放方向上作用于键20的负荷增加。另一方面，在凸起线圈41a提供有驱动电流时，插塞42向上运动；因此，向下作用于键20的位于键枢轴点12后方的一部分的负荷减少，从而在键释放方向上作用于键20的负荷减少。

即，键20通常通过由传送构件46向其施加的负荷(即，由质量构件30的质量产生的负荷)在键释放方向上偏置。在来自质量构件30的负荷由于电磁致动器40的驱动力而减少时，使得键20沿键按压方向枢转。在这种情况下，当键20没有被按压时，在键释放方向上从质量构件30施加的负荷大于在键按压方向上由键20的自重施加的偏置力，因此，由于键按压方向上的偏置力被抵消，因而键20保持在键释放位置。然后，当来自质量构件30的负荷通过电磁致动器40的驱动力而减少时，在键按压方向上由键20的自重产生的偏置力变得逐渐大于在键释放方向上来自质量构件30的负荷，从而键20沿键按压方向枢转。

当键20和质量构件30围绕各自的枢轴点12和31枢转时，传送构件46(插塞42)在凸起线圈41a和回缩线圈41b的内部沿其轴向线性运动。因此，在键20、质量构件30和传送构件46彼此一体地运动时，在传送构件46的上端(即，支撑构件44的上表面)和质量构件30的辊36保持为彼此相邻的第一相邻区域48内，竖向线性运动的传送构件46的上端在辊36的外表面上并沿着辊36的外表面滑动，其中辊36响应于质量构件30的竖向枢转运动有角度地运动。类似地，在传送构件46的下端和键20的螺钉25保持相邻的第二相邻区域49内，线性竖向运动的传送构件46的下端在螺钉25的上表面上并沿着螺钉25的上表面滑动，其中螺钉25响应于键20的枢转运动有角度地运动。

此外，在键盘装置10的该实施例中，由于如下原因，传送构件46可以其可根据键20或质量构件30的操作从键20或质量构件30脱离的方式与键20或质量构件30保持相邻。即，传送构件46通常与键20和质量构件30一体运动，其相对端(即，上端和下端)保持为与键20和质量构件30相邻。但是，当用很大的按压力快速地按压键20或者以极快的速度按压或释放键20时，以及如果传送构件46中产生的加速度与键20或质量构件30中产生的加速度彼此不同时，传送构件46有时可能会瞬间从键20或质量构件30脱离。然而，传送构件46不一定必须从键20或质量构件30脱离，传送构件46可以不脱离地耦接至(例如，通过铰链接合)键20或质量构件30，只要能够将驱动力从传送构件46传送至键20或质量构件30即可。

此外，在键盘装置10中设置有位置传感器(操作检测部)47，用于检测传送构件46(插塞42)的位置。如图3所示，位置传感器47包括：光接收部47a，设置在轭40a和40b的前表面上；和反射表面47b，设置在板构件43的前壁部分43b的与光接收部47a相对的位置上。即，位置传感器47是反射型传感器，其构造为使得光接收部47a从反射表面47b接收反射光。反射表面47b以来自反射表面47b的不同竖向位置的反射光量持续改变的方式来构造。因此，传送构件46的位置可基于来自光接收部47a的输出信号来识别。

只要位置传感器47可检测到传送构件46(插塞42)的位置，它可以是除了上述反射型之外的任何其他类型，例如另一光学类型或非光学类型。或者，位置传感器47可由位置检测开关等代替。此外，尽管该实施例在上文描述了包括位置传感器47作为用于检测传送构件46的操作的操作检测部的一个实例，但是除了位置传感器47之外，实施例可包括速度传感器或加速度传感器，用于检测传送构件46的操作速率或速度或加速度、或其组合。

此外，键盘装置10的该实施例构造为检测传送构件46的操作(位移、速度等)，并且基于传送构件46的操作的检测对电磁致动器40执行驱动控制。此外，键盘装置10的该实施例可包括操作检测部，用于检测键20或质量构件30的操作(位置、速度、加速度等)，并且基于键20或质量构件30的操作的检测对电磁致动器40执行驱动控制。在替代方式中，键盘装置10的该实施例可包括一个或多个操作检测部，用于检测传送构件46、键20和质量构件30中至少一个的操作，从而多个操作检测部中的任何一个均可用于对电子致动器40进行驱动控制，而剩余的操作检测部可用于对电子音调产生器进行音调产生控制。当然，可以使用一个操作检测部对电子致动器40进行驱动控制以及对电子音调产生器进行音调产生控制。

如上所述，键盘装置10的该实施例包括：质量构件30，被设置为在键20上方的区域内进行枢转运动；以及电磁致动器40和传送构件46，被设置在键20与质量构件30之间，用于将所产生的驱动力给予至键20和质量构件30。电磁致动器40和传送构件46设置在键20的相对于键枢轴点12(即，从键枢轴点12的角度观察)位于键按压部20c的相对侧上的一部分之间。此外，电磁致动器40是可被致动以在两个方向(即，朝向质量构件30的方向和朝向键20的方向)上驱动传送构件46的单个设备。

以下描述图1中所示的主控制部50。主控制部50包括：CPU 51、ROM52、RAM 53和闪速存储器(EEPROM)54。定时器55连接至CPU 51。CPU51控制包括键盘装置10的整个电子键盘乐器1。ROM 52和闪速存储器54内不仅存储有要由CPU 51执行的控制程序以及各种表数据，而且还存储有稍后描述的力觉给予表80和自动演奏数据85。RAM 53临时存储各种信息，例如演奏数据和文本数据、各种标志、缓冲数据和算术运算的结果。定时器55计算各种时间，例如用于定时器中断处理的信号中断定时的时间。

键盘装置10的该实施例还包括：设置操作部61、显示装置63、声音输出部65、外部存储设备66、HDD 67、通信接口68、MIDI接口69等。外部设备71可连接至通信接口68，且MIDI设备72可连接至MIDI接口69。此外，通信接口68允许通过通信网络73(例如，因特网)与外部服务器装置74通信。设置操作部61包括可由演奏者操作以输入设置操作信息的各种开关(未示出)，并且响应于任何开关的操作所产生的信号被提供至CPU 51。提供外部存储设备66和HDD 67用于存储各种应用程序，包括上述控制程序和各种音乐作品数据。显示装置63通过显示控制电路62连接至总线51，声音输出部65通过音调产生器电路64连接至总线51。

图5是示出键盘装置10的一般构造的框图，该键盘装置10包括用于控制键20的驱动的驱动控制电路。如图5所示，键盘装置10的驱动控制电路包括：主控制部50；以及控制驱动器58和PWM开关电路59，其用于根据控制部50给出的指令向致动器40的凸起线圈41a或回缩线圈41b输出驱动PWM(脉宽调制)信号。以如图1所示方式构成的主控制部50包括ROM 52，其中存储有力觉给予表80和自动演奏数据85。将由位置传感器47检测的插塞42的位置信息提供至控制驱动器58和PWM开关电路59。然后，控制驱动器58和PWM开关电路59基于控制部50给出的控制信号向致动器40的凸起线圈41a或回缩线圈41b提供驱动电流。

图6是示出在ROM 52中存储的力觉给予表80的示例性配置的视图。力觉给予表80是包含由电磁致动器40产生的驱动力模式的表。此外，力觉给予表80包括键按压表81和键释放表82。这些键按压表81和键释放表82分别包括反作用力模式表81a和82a以及指令值表81b和82b。反作用力模式表81a和82a是用于参照与表示位置传感器47的检测值(或基于检测值计算的速度和加速度的值)的信号对应的输出值的表。此外，指令值表81b和82b是用于参照使得控制驱动器58和PWM开关电路59产生上述输出值的指令值的表。

下文描述以上述方式构成的键盘装置10的行为。当键20上没有作用键按压力时，键20保持在如图4A所示的非按压位置，其中键20的后端区域20b的下表面保持为紧靠上键限制停止件21，并且位于前端区域20a的键按压部20c保持在其最上部的位置，这是因为在键按压方向上由键枢轴点12之前和之后的质量(自重)之间的平衡所产生的偏置力与通过传送构件46从质量构件30向键20施加的负荷之间的强度关系的缘故。此时，质量构件30的柄部32处于紧靠下质量构件限制停止件35的其下限位置。一旦按压了处于非按压位置的键20，键20就会在键按压方向上围绕键枢轴点12枢转，同时通过传送构件46上推质量构件30。这样，键20沿图4A的顺时针方向枢转，直到前端区域20a的下表面紧靠下键限制停止件22为止，从而键20取得如图4B所示的按压位置。当键20处于按压位置时，通过传送构件46被键20上推的质量构件30的柄部32就处于紧靠上质量构件限制停止件34的其上限位置。然后，一旦去除了对键20的键按压力，就会通过传送构件46从由于其自重沿图4B的逆时针方向枢转的质量构件30施加负荷至键20，从而使得键20由于施加的负荷和自重平衡二者而返回至非按压位置。

在键20使用质量构件30的惯性负荷运动时，通过借助于电磁致动器40在两个方向上驱动传送构件46，该实施例可辅助或减少从质量构件30向键20施加的偏置力。因此，通过控制电磁致动器40的驱动的主控制部50，该实施例可对将要给予至键按压操作的反作用力执行力觉控制。

下文更详细描述对键按压操作的力觉控制。为了复制或再现基于声学钢琴的动作机构的操作通过手指感受的特定键触感(阻力觉)，键盘装置10的该实施例构造为：在电子键盘乐器1的演奏期间，通过由电磁致动器40驱动插塞42，将与声学钢琴的键触感对应的反作用力特性给予至键20。上述反作用力特性响应于键20的改变位置不时地改变。因此，在上述力觉控制中，基于由位置传感器47检测的传送构件46的位置信息给予驱动力。即，首先，向主控制部50输出由位置传感器47产生的检测数据。然后，主控制部50基于位置传感器47的检测数据和ROM 52中存储的力觉给予表80参照插塞42的位置信息向控制驱动器58和PWM开关电路59发出指令。然后，控制驱动器58和PWM开关电路59基于来自主控制部50的指令向凸起线圈41a或回缩线圈41b提供驱动电流。因此，通过驱动凸起线圈41a或回缩线圈41b，将驱动力给予至传送构件46，使得朝向质量构件30或键20驱动传送构件46。尽管上面已经描述了关于参照力觉给予表80确定由电磁致动器40提供的驱动力的情况的该实施例，但是也可以基于由位置传感器47检测的传送构件46的位置信息通过算术运算来确定由电磁致动器40提供的这种驱动力。

图7A至图7D是示出在通过电磁致动器40执行了力觉控制的情况下，键20的位移(按压量)与从键20向按压键20的演奏者手指施加的反作用力之间的关系的曲线图，其中，图7A和图7B示出当相对慢地按压和释放键20时的反作用力的分布，而图7C和图7D示出当相对快地按压和释放键20时的反作用力的分布。

通过对键盘装置10的该实施例中的键20执行的力觉控制，从键20向按压键20的演奏者手指施加的反作用力是由作用于键20上的质量构件30的质量或惯性负荷所引起的反作用力L1以及由电磁致动器40给予至键20的反作用力L2二者之和(见图7A至图7D的单点虚线)。向演奏者手指施加的反作用力的分布是质量构件30的反作用力F1与由电磁致动器40给予的反作用力L2之间协作的结果，因此可以说是声学钢琴中的反作用力的分布的再现。

下文更详细描述对键20的操作的反作用力的分布。首先，描述当键20被相对慢地按压时图7A的反作用力的分布。在这种情况下，向按压键20的演奏者手指施加的反作用力展示出在与零键按压量对应的初始值(零负荷)处开始并且包括4个区域A、B、C和D的变化的分布。

图7A中的区域A表示当键20和质量构件30在键20的按压的初始阶段开始从它们的静止状态被抬起时由静负荷所引起的反作用力分布。在键20的按压的初始阶段，插塞42还没有被电磁致动器40驱动，而仅有来自质量构件30的反作用力作用于键20上。尽管这个区域A是由处于其静止状态的键20和质量构件30的静负荷所引起的，但是由于键和对应音锤的抬起，类似的分布同样出现在在声学钢琴的键按压的初始阶段处的反作用力特性中。图7A中的区域B表示当通过电磁致动器40开始插塞42的驱动时的反作用力分布，并且在这个区域B中，当通过动作机构由键开始抬起制音器(damper)时，复制或再现向声学钢琴中的键施加的反作用力。

图7A中的区域C表示由电磁致动器40的驱动所生成的反作用力分布，其中反作用力呈现出比区域B中略小的增加量。在这个区域C中，复制或再现在键的按压期间通过动作机构的各种组件的操作给予至声学钢琴中的键的反作用力(所谓的“动作弹性负荷”)。此外，区域D表示反作用力的山状分布，其涉及通过致动器40的驱动生成的反作用力的快速且较大的增加和降低。在这个区域D中，再现通过将起重件从音锤辊(hammer roller)的接合中脱离向声学钢琴中的键施加的负荷的快速改变。应注意，在区域D之后的区域中，从质量构件30向键20施加的反作用力L1再次快速地增加；这种快速增加是由于质量构件30从上质量构件限制停止件34接收的或键20从下键限制停止件22接收的反作用力的缘故。

此外，除了不存在与图7A的区域D中的起重件接合/脱离负荷对应的反作用力改变以外，响应于图7B中所示的键20的相对慢的释放操作的反作用力分布一般类似于图7A中所示的反作用力分布。在这种情况下，同样，再现响应于声学钢琴中的键的按压操作的反作用力分布。此外，响应于图7C中所示的键20的相对快的按压的反作用力分布是山状分布，其包含在键按压的初始阶段处由质量构件30引起的反作用力L1的快速和较大增加和减少。这是因为当键20和质量构件30从它们的静止状态快速地运动时产生了很大的静负荷。通过键20的相对快的按压，几乎不会出现与声学钢琴中的起重件脱离负荷对应的反作用力变化。上述反作用力分布一般类似于在声学钢琴的实际键操作中出现的反作用力分布。通过键20的相对快的按压，如图7D所示，从质量构件30施加的反作用力F1在较小值保持基本恒定，并且由电磁致动器40再现通过返回至各个组件各自初始位置的动作机构的各个组件在声学钢琴中引起的反作用力，作为反作用力L2。因此，图7D中的反作用力呈现与响应于图7B中所示的键20的相对慢的释放操作的反作用力分布近似的分布。

因此，通过键盘装置10的该实施例，可通过质量构件30的反作用力L1以及电磁致动器40所生成的反作用力L2的结合来如实地再现响应于在包括复杂动作机构的声学钢琴中的键按压向演奏者手指施加的反作用力的分布。

此外，键盘装置10的该实施例可通过与向键20施加的反作用力的方向(在这种情况下为向下方向)相反的方向(在这种情况下为向上方向)驱动传送构件46的电磁致动器40来减少在键释放方向上作用于键20的力。因此，当演奏者没有对保持在非按压位置的键20执行操作时，键20通过向上驱动传送构件46的电磁致动器40在键按压方向上利用其自重枢转。利用这个动作，即使没有演奏者的键按压操作，键盘装置10也可以自动运动键20。因此，电子键盘乐器1可执行涉及键20的自动(即，非人为)操作的自动演奏。

在这种自动演奏中，基于在ROM 52中存储的自动演奏数据85，从主控制部50向控制驱动器58和PWM交换电路59发出关于自动演奏的指令。基于所述指令，控制驱动器58和PWM交换电路59向凸起线圈41a提供驱动电流。因此，传送构件46通过凸起线圈41a的驱动向上(即，朝向质量构件30)运动，从而键20枢转至按压的位置。一旦终止向凸起线圈41a提供驱动电流，则插塞42通过来自质量构件30的负荷向下(朝向键20)运动。因此，在键释放方向上从插塞42向键20施加负荷，从而键20枢转至释放位置。基于自动演奏数据根据键20的操作信息，以预定定时(timing)执行键20的这种运动，从而键20可执行符合预定的演奏音调的动作。

尽管未特别示出，但是可提供停止件机构，其用于将质量构件30保持在紧靠上质量构件限制停止件34的上限位置。因此，当电磁致动器40驱动传送构件46以实现键20的自动(非人为)操作时，质量构件30仍可通过停止件机构保持在上限位置。这样可防止质量构件30的负荷被施加到传送构件46，因此可用最小的力来驱动传送构件46。由此，该实施例可有效地削减自动演奏所需的电力。

如上所述，键盘装置10的该实施例包括：以与键20的运动连动的关系将反作用力给予至键20的演奏操作的质量构件30，作为用于执行键20的操作控制的主要组件。这样，键盘装置10的该实施例可如实地复制或再现自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的惯性质量感特性或者自然键盘乐器(例如，声学钢琴)特有的惯性质量感特性。键盘装置10的该实施例还可适当地再现当逆着对应的音锤的静负荷开始键的运动时在声学钢琴中的键的按压开始处的操作感。基于此，键盘装置10包括：传送构件46，其紧靠键20和质量构件30两者，以从键20和质量构件30中的一个向另一个传送负荷；和电磁致动器40，其借助固定线圈41(即，41a和41b)朝向键20和质量构件30中的至少任一个驱动传送构件46。采用这种传送构件46和电磁致动器40，可以适当地调节从质量构件30给予至键20的负荷(反作用力)，从而键盘装置10可容易地实现极度近似于自然键盘乐器的键触感的键触感。

此外，因为键盘装置10的该实施例包括质量构件30，其将惯性负荷给予至键20，以将键触感给予至演奏者对键20的按压操作，所以键盘装置10可提供近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键触感的键触感。因此，相比于由传统公知的键盘装置在力觉控制中执行的负荷控制，键盘装置10中由电磁致动器40执行的负荷控制可以是相对简单的控制，并且本发明的键盘装置10还可提供自然键盘乐器的键触感的极度优良的再现。因此，键盘装置10的该实施例可如实地实现近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键触感的键触感。

此外，通过控制电磁致动器40的驱动，键盘装置10的该实施例可调节从质量构件30给予至键20的按压操作的反作用力以及从质量构件30作用于键20上的负荷二者。因此，键盘装置10的该实施例可通过调节从质量构件30作用于键20的负荷来实现对键按压操作的力觉控制，以及通过调节(增加或者减少)在键按压和释放方向上作用于键20的力来实现键20的自动操作。

此外，在键盘装置10中，由电磁致动器40驱动的传送构件46位于键20与质量构件30之间，并且由电磁致动器40产生的驱动力可以给予至键20和质量构件30两者。因此，可以在都可操作地与键20耦接的质量构件30和电磁致动器40之间共享相同的操作系统，从而从质量构件30作用于键20的负荷可适当地由电磁致动器40控制，因此可对键20适当地执行力觉控制和驱动控制。

此外，在键盘装置10中，质量构件30包括柄部(臂部)32，用于支撑在键20上方的区域内进行枢转运动的质量部33，且传送构件46保持为与所述键的、相对于所述键枢轴点12(即，从键枢轴点12的角度观察)位于键按压部20c的相对侧的一部分相邻，且与所述质量构件30的臂部32相邻。这种构造等同于用本发明的传送构件46和电磁致动器40代替设置在声学钢琴的动作机构中的键与音锤之间的摇杆组件的构造。因此，通过执行声学钢琴的摇杆组件的功能的传送构件46和电磁致动器40，键盘装置10的该实施例可以最小的必要结构设置和控制实现极度近似于声学钢琴的键触感的键触感。此外，键盘装置10的该实施例可执行涉及键20的自动操作的自动演奏。

此外，设置在键盘装置10中的键20是在构造和操作上类似于声学钢琴的键的组件部分，并且质量构件30是在构造和操作上类似于声学钢琴的音锤的组件部分。使用类似于声学钢琴的键和音锤的这种组件部分，键盘装置10允许键20的静负荷和动负荷近似于声学钢琴的静负荷和动负荷。

此外，在键盘装置10中，质量构件30可枢转地被支撑在键20上方，并且电磁致动器40和传送构件46设置在键20的、相对于键枢轴点12(即，从键枢轴点12的角度观察)位于键按压部20c的相对侧的一部分与质量构件30之间。这种构造等同于用电磁致动器40和传送构件46代替设置在声学钢琴的动作机构中的键与音锤之间的摇杆组件的构造。因此，通过执行声学钢琴的摇杆组件的功能的电磁致动器40和传送构件46，键盘装置10的该实施例可以最小的必要结构设置和控制实现极度近似于声学钢琴的键触感的键触感。此外，键盘装置10的该实施例可执行涉及键20的自动操作的自动演奏。

然而，键20和质量构件30不需要必须构造为类似于声学钢琴的键和质量构件。在键20和质量构件30构造为与声学钢琴的键和质量构件不同的情况下，可通过借助于电磁致动器40控制给予至键20和质量构件30的驱动力来补偿(cover)键20对键触感的影响。

[第二实施例]

接下来，将给出关于本发明的键盘装置的第二实施例的描述。与第一实施例的元件类似的元件通过与在第一实施例所使用的附图标记相同的附图标记来指示，并且在这里将不再描述以避免不必要的重复。即，在以下描述中没有描述的元件类似于第一实施例中的元件；对于第三和以后的实施例也如此。

图8是示出键盘装置10-2的第二实施例的构造的视图，其包括单向驱动的电磁致动器40-2，代替设置在键盘装置10的第一实施例中的双向驱动的电磁致动器40。在其他结构方面，键盘装置10-2的第二实施例类似于键盘装置10的第一实施例。更具体地，单向驱动的电磁致动器40-2包括单线圈41和设置在线圈41内的插塞42，并且其构造为通过线圈41的驱动仅在向下方向(即，朝向键20)上使插塞42运动。此外，尽管未特别示出，但是键盘装置10-2的第二实施例中的驱动控制电路具有用于控制具有单线圈41的电磁致动器40-2的驱动操作的构造。

通过朝向键20向下驱动传送构件46的电磁致动器40-2，基于作用于键20的质量构件30的质量或惯性负荷的反作用力以及由致动器40给予至键20的反作用力的结合变为向执行键20的按压操作的演奏者手指所施加的反作用力。因此，键盘装置10-2的第二实施例可生成与由第一实施例所生成的、图7中反作用力分布类似的反作用力分布，并且可对键20的演奏操作执行力觉控制。

相比于第一实施例，设置有单向驱动的电磁致动器40-2的键盘装置10-2的第二实施例可在构造上简化，并且可以便于电磁致动器40-2的驱动控制。因此，键盘装置10-2的第二实施例适于应用于构造更简单的电子键盘乐器和廉价的电子键盘乐器。

[第三实施例]

接下来，将给出关于本发明的键盘装置的第三实施例的描述。图9是示出键盘装置10-3的第三实施例的构造的视图。在键盘装置10-3的第三实施例中，键20与质量构件30之间的竖向位置关系与键盘装置10的第一实施例中的竖向位置关系相反，因此，键20和质量构件30之间的电磁致动器40的方位与键盘装置10的第一实施例中的方位相反。同样，键20、质量构件30和电磁致动器40的各个操作方向均与键盘装置10的第一实施例中的操作方向相反。

即，在键盘装置10-3的第三实施例中，质量构件30设置在键20下方，电磁致动器40和传送构件46设置在键20的下表面与质量构件30之间。在传送构件46中，向上延伸的第二杆42c的上端保持与键20的位于键枢轴点12前方(即，相对于键枢轴点12位于键按压部20c同一侧上)的下表面部分相邻，并且固定至向下延伸的第一杆42b的支撑构件44的下端保持与相对于质量构件枢轴点31沿与质量构件33相反的方向延伸的柄部32的上表面部分相邻。

而键盘装置的第一实施例中的键20、电磁致动器40和传送构件46以及质量构件30在相对于键枢轴点12(即，从键枢轴点12的角度观察)位于键按压部20c的相对侧(后侧)的一侧上依所述顺序从下至上排列，键盘装置10-3的第三实施例中的键20、电磁致动器40和传送构件46以及质量构件30在与键按压部20c相同的前侧上依所述顺序从上至下排列。即，在键盘装置10-3的第三实施例中，质量构件30包括柄部(臂部)32，其支撑在键30的区域下方进行枢转运动的质量部33，并且传送构件46保持为与臂部32的、相对于键枢轴点12(即，从键枢轴点12的角度观察)位于键按压部20c的同一侧上的一部分相邻。

在键盘装置10-3的第三实施例中，同样，当没有执行键20的按压操作时，键20保持在非按压位置，其中键20的后端区域20b的下表面保持紧靠上键限制停止件21，如图9所示，这是因为键枢轴点12之前和之后的自重之间的平衡以及通过传送构件46从质量构件30向键20施加的负荷两者的缘故。此时，质量构件30处于紧靠下质量构件限制停止件35的其下限位置。一旦按压了处于非按压位置的键20，键20就围绕键支撑位置12枢转，同时通过传送构件46下推质量构件30的柄部32。这样，键20枢转至前端区域20a的下表面紧靠下键限制停止件22的按压位置。通过插塞42由键20下推而枢转的质量构件30保持在紧靠上质量构件限制停止件34的其上限位置，同时键20位于按压位置。然后，一旦去除了对键20的键按压力，就会通过传送构件46从质量构件30向键20施加负荷，从而键20由于施加的负荷和自重平衡而返回至非按压位置。

尽管以上描述了根据本发明第一方案的实施例，但是本发明不应理解为限制于所述实施例，而可以在所附权利要求书和说明书以及附图中所阐述的技术思想的范围内进行各种修改。例如，在键盘装置10和10-2的第一和第二实施例中安装在柄部32上的辊36可用任何其他适合的构件来代替，只要代替构件可相对于传送构件46执行适当的减震功能和滑动功能即可。作为实例，辊36可以是支承构件，其包括具有球面的接触部分。或者，传送构件46可直接紧靠键20，而省略辊36。

此外，以上描述了根据本发明第一方案的实施例应用于具有电子音调产生器的电子键盘乐器1，其中该音调产生器响应于任何一个键20的操作产生音调。因此，在这些所描述的实施例中，每个质量构件30仅具有如下功能：仅将惯性质量给予至键20，以生成近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键触感的键触感；即，每个上述实施例中的质量构件30都不具有实际敲击弦以产生音调的功能。然而，本发明的键盘装置不限于这种描述的构造，质量构件30可具有如声学钢琴的音锤构件一样实际敲击弦以产生音调的功能，在这种情况下，可省掉响应于键的操作用于产生电子音调的机构。

[第四实施例]

将参照图10至图16描述根据本发明第二方案的第四至第八实施例。应注意，图5至图7的力觉控制也通过上述方式应用于第四至第八实施例。

图10是键盘装置110的第四实施例的示意性侧视图，其特别地示出多个键20中的一个和围绕该键20的其他组件部分。图11是示出电磁致动器40和围绕该致动器40的其他组件部分的详细构造的部分放大侧视图。此外，图12A和图12B是图10中所示的键盘装置110的行为的说明性视图，其中图12A示出键20处于非按压位置的状态，而图12B示出键20处于按压位置的状态。

在图10中，与图2的键盘装置10的第一实施例类似的元件通过与在第一实施例所使用的附图标记相同的附图标记来指示，并且在这里将不再描述以避免不必要的重复。图10的键盘装置110与图2的键盘装置10不同之处在于，在键盘装置110中，由磁性金属制成的支承件(bearing)361设置在相邻区域48中的柄部32上，以被设置在支撑构件44的上表面上的永久磁体37吸引；而在图2的键盘装置10中，设置在质量构件30的柄部32上的辊36在相邻区域48中保持为与支撑构件44的上表面相邻。在其他结构方面，键盘装置110的第四实施例基本类似于键盘装置10的第一实施例。

参照图11，具有水平表面的支撑构件44固定至板构件43的本体部43a的上表面，并且磁体(永久磁体)37固定至支撑构件44的水平表面。磁体37是以基本平板状形成的小尺寸构件。由可被磁体37吸引的磁性物质制成的支承件(被吸引构件)361固定在柄部32的与支撑构件44相对的一部分上。支承件361是由金属材料制成的基本球状的小尺寸构件，并固定至柄部32的下表面。支承件361通过磁性吸引力保持连接至磁体37。

期望地，支承件361与磁体37之间的磁性吸引力具有以下强度。即，期望地，磁性吸引力的强度为使得，当键20和质量构件30处于正常操作状态时，支承件361和磁体37保持在第一相邻区域48中连接在一起，从而传送构件46可与质量构件30一体地操作，同时保持紧靠质量构件30，以及当用很大的按压力极快地按压键，或以极快的速度按压或释放键时，如果传送构件46中产生的加速度与质量构件30中产生的加速度的方向不同，则支承件361和磁体37可瞬时彼此分开。

上述插塞42(包括本体部42a、第一杆42b和第二杆42c)、板构件43、支撑构件44和磁体37一起构成传送构件46，用于从键20和质量构件30的任一个向另一个传送负荷(即，通过枢转运动产生的质量或惯性负荷引起的负荷)。传送构件46由于质量构件30的自重而保持为被夹在质量构件30与键20之间。如上所述，电磁致动器40可通过提供有驱动电流的凸起线圈41a和回缩线圈41b在两个方向上驱动传送构件46(更具体地，插塞42)。键20通常通过经由传送构件46从质量构件30向其施加的负荷(即，由质量构件30的质量产生的负荷)沿键释放方向偏置，从而在来自于质量构件30的负荷通过电磁致动器40的驱动力减少时，使得键20沿键按压方向枢转。

当键20和质量构件30围绕各自的枢轴点12和31竖向枢转时，传送构件46(插塞42)在凸起线圈41a和回缩线圈41b的内部沿其轴向线性运动。因此，在键20、质量构件30和传送构件46彼此一体地运动时，响应于传送构件46的动作而竖向运动的磁体37在第一相邻区域48中在支承件361上并沿着该支承件361滑动，其中该支承件361响应于质量构件30的竖向枢转运动而有角度地运动，且在所述第一相邻区域48中设置在传送构件46上的磁体37和设置在质量构件30上的支承件361通常保持彼此相邻。

应注意，参照与第一实施例相关的图5至图7D的上述力觉控制也以上述方式应用于第四实施例。

即，键盘装置110的第四实施例包括：质量构件30，用于以与键20的运动连动的关系将反作用力给予至键20的演奏操作。因此，键盘装置110的第四实施例可如实地再现自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的惯性质量感特性，或者自然键盘乐器(例如，声学钢琴)特有的惯性质量感特性。此外，键盘装置110的第四实施例还能适当地再现在声学钢琴中的键的按压开始处的操作感，其中在声学钢琴中，键的运动逆着对应的音锤的静负荷而开始。

此外，在键盘装置110的第四实施例中，质量构件30和传送构件46通过固定至质量构件30的支承件361与固定至传送构件46的磁体37之间的磁性吸引力在第一相邻区域48中可分开地彼此连接。如上所述，因为质量构件30和传送构件46通过磁体的磁性吸引力可分开地彼此连接，所以在质量构件30和传送构件46的操作期间，磁体37和支承件361在彼此摩擦的同时运动。因此，在质量构件30和传送构件46的操作期间，允许质量构件30和传送构件46相对于彼此相对自由地运动，同时保持彼此接触。因此，在键盘装置110中，可确保质量构件30与传送构件46之间的连动操作关系，从而允许质量构件30和传送构件46执行不同(即，枢转和线性)的运动。此外，由于质量构件30和传送构件46通过由磁体37提供的磁性吸引力彼此连接，所以键盘装置110的第四实施例可采用简单的机构实现如下构造：其中在质量构件30操作时，允许质量构件30和传送构件46相对于彼此相对自由地运动，同时保持彼此接触。

此外，在质量构件30和传送构件46保持彼此相邻的第一相邻区域48中，通过其间的磁力产生一定摩擦力。因此，键盘装置110可适当地复制或再现从声学钢琴的动作机构中产生的摩擦得到的键操作感。因此，键盘装置110还可实现与在声学钢琴的动作机构中的音锤与停止件构件相邻之后的回弹检测操作(即“返回检测操作”)近似的操作感；即，键盘装置110可实现所谓的伪返回检测操作感。

此外，利用通过磁性吸引力彼此连接的质量构件30和传送构件46，可稳定并可靠地实现质量构件30与传送构件46之间的力传送。因此，键盘装置110可更如实地再现声学钢琴的操作感。此外，由于质量构件30和传送构件46彼此磁性连接，因而在键20返回至其初始位置时，质量构件30可通过键20快速地返回至其初始位置。因此，可快速实现使能通过键20产生下一音调的状态，从而允许快音的演奏。

此外，以如下方式构成键盘装置110的第四实施例：固定至质量构件30的支承件361响应于质量构件30的枢转运动有角度地运动，同时固定至传送构件46的磁体37响应于传送构件46的竖向运动而线性运动，并且支承件361和磁体37在他们磁性接合的部分相对于彼此滑动。因此，允许支承件361和磁体37以相对高的自由度相对于彼此滑动地运动，同时保持在他们各自的相邻部分的磁性连接状态。这样，键盘装置110的第四实施例允许通过适当的摩擦力(静态和动态摩擦力)在质量构件30与传送构件46之间进行相对运动，同时确保质量构件30与传送构件46之间的连动操作关系，其结果是可实现改进的键20的行为和操作感。

此外，在键盘装置110的第四实施例中，支承件361的紧靠磁体37的表面是球形弯曲表面，从而支承件361和磁体37的表面通过适当摩擦力相对于彼此滑动。因此，键盘装置110可进一步实现改进的键20的行为和操作感。

[第五实施例]

接下来，给出关于本发明的键盘装置的第五实施例的描述。在关于第五实施例的以下描述和相关附图中，与上述第一至第四实施例类似的元件通过与在第一至第四实施例中所使用的附图标记相同的附图标记来指示，并且在这里将不再描述以避免不必要的重复。即，在以下说明中没有描述的元件类似于第一实施例中的元件；对于第六和以后的实施例也如此。

类似于关于第四实施例的图11，图13是示出本发明的键盘装置110-2的第五实施例的构造的部分放大视图，其特别地示出电磁致动器和围绕该电磁致动器的其他组件部分的详细构造。在图13中所示的键盘装置110-2中，磁体37固定至质量构件30，而支承件361固定至传送构件46。即，支承件361固定至支撑构件44的上表面，而磁体37固定至质量构件30的柄部32。在这个键盘装置110-2中，同样，传送构件46和质量构件30通常通过在第一相邻区域48中磁体37和支承件361之间的磁力而保持彼此连接。磁体37和支承件361的形状类似于图11中所示的形状。尽管未特别示出，磁体(吸引构件)37和支承件361的形状可互相改变。或者，磁体可固定至质量构件30和传送构件46两者，从而质量构件30和传送构件46的彼此相邻部分通过两个磁体的相互吸引力而彼此连接。

[第六实施例]

接下来，给出关于本发明的键盘装置的第六实施例的描述。图14是示出本发明的键盘装置的第六实施例110-3的构造的部分放大视图。键盘装置110-3的第六实施例包括单向驱动的电磁致动器40-3，代替设置在键盘装置110的第四实施例中的双向驱动的电磁致动器40。在其他构造方面，键盘装置110-3的第六实施例类似于键盘装置110的第四实施例。即，单向驱动的电磁致动器40-3包括单线圈41和设置在线圈41内部的插塞42，并且其构造为通过线圈41的驱动仅沿向下方向(即，朝向键20)使插塞42运动。此外，尽管未示出，在键盘装置110-3的第六实施例中的驱动控制电路具有用于控制具有单个线圈41的电磁致动器40-3的驱动操作的构造。

通过朝向键20向下驱动传送构件46的电磁致动器40-3，作用于键20上的质量构件30的质量或惯性负荷的反作用力以及由致动器40-3给予至键20的反作用力的结合变为向执行键20的按压操作的演奏者手指所施加的反作用力。因此，键盘装置110-3的第六实施例可生成与第一实施例所生成的、图7A-图7D中的反作用力分布类似的反作用力分布，并且可对键20的演奏操作执行力觉控制。

设置有单向驱动的电磁致动器40-3的键盘装置110-3的第六实施例可简化构造，并且可以便于驱动控制。因此，键盘装置110-3的第六实施例适于应用于构造更简单的电子键盘乐器和廉价的电子键盘乐器。

[第七实施例]

接下来，将给出关于本发明的键盘装置的第七实施例的描述。图15是示出键盘装置的110-4第七实施例的构造的视图。在键盘装置110-4的第七实施例中，键20与质量构件30之间的竖向位置关系与键盘装置110的第四实施例中的竖向位置关系相反，因此，键20与质量构件30之间的电磁致动器40的方位与键盘装置110的第四实施例中的方位相反。同样，键20、质量构件30和电磁致动器40的各自操作方向与键盘装置110的第四实施例中的操作方向相反。

即，在键盘装置110-4的第七实施例中，质量构件30设置在键20下方，且电磁致动器40和传送构件46设置在键20的下表面与质量构件30之间。在传送构件46中，向上延伸的第二杆42c的上端保持与键20的位于键枢轴点12前方(即，位于与键按压部20c相同的一侧上)的下表面部分相邻，并且固定至向下延伸的第一杆42b的支撑构件44的下端保持与相对于质量构件枢轴点31沿与质量构件33相反的方向延伸的柄部32的上表面部分相邻。

而键盘装置110的第四实施例中的键20、电磁致动器40和传送构件46以及质量构件30在相对于键枢轴点12(即，从键枢轴点12的角度观察)与键按压部20c相对的一侧(后侧)上依所述顺序从下至上排列，在键盘装置110-4的第七实施例中的键20、电磁致动器40和传送构件46以及质量构件30在与键按压部20c的相同的一侧上(即，在前侧上)依所述顺序从上至下排列。

在键盘装置的第七实施例110-4中，同样，当没有执行键20的按压操作时，键20保持在非按压位置，其中键20的后端区域20b的下表面保持紧靠上键限制停止件21，如图15所示，这是因为键枢轴点12之前和之后的自重之间的平衡以及通过传送构件46从传送构件46向键20施加的负荷两者的缘故。此时，质量构件30位于紧靠下质量构件限制停止件35的其下限位置。一旦按压了位于非按压位置的键20，键20就围绕键枢轴点12枢转，同时通过传送构件46下推质量构件30的柄部32。这样，键20枢转至前端区域20a的下表面紧靠下键限制停止件22的按压位置。只要键20处于按压的位置，通过插塞42由键20下推而枢转的质量构件30就保持在紧靠上质量构件限制停止件34的其上限位置。因而，一旦去除了对键20的键按压力，就通过传送构件46从质量构件30向键20施加负荷，从而键20由于施加的负荷和自重平衡两者而返回至非按压位置。

[第八实施例]

接下来，给出关于本发明的键盘装置的第八实施例的描述。图16是示出本发明的键盘装置110-5的第八实施例的构造的视图。在键盘装置110的第四实施例中设置的质量构件30仅具有将惯性力给予至键20的功能，而不具有实际敲击弦的功能，在键盘装置110-5的第八实施例中设置的音锤(质量构件)90具有实际敲击弦以产生如声学钢琴中的音调的功能。即，音锤90在构造上类似于声学钢琴中设置的音锤，并且其包括：从音锤枢轴点91延伸的直杆状的柄部92，其设置在支撑部14的前壁14a的上端；和弦敲击部93，设置在柄部92的顶端并具有预定质量。柄部92被支撑以围绕音锤枢轴点91进行枢转运动；更具体地，柄部32在与键20长度正交的垂直平面内是可枢转的。音锤90可通过用作枢轴臂的柄部32在键20的后端区域上方沿上-下方向围绕音锤枢轴点91有角度地运动。

用于限制音锤90的枢转运动的下音锤限制停止件95设置于支撑部14的后壁14b上。下音锤限制停止件95与已枢转至其下限位置的音锤90的柄部92相邻。通过已枢转至其上限位置的弦-敲击部93来敲击弦96。键盘装置110-5还包括：制音器97，用于抑制弦96的振动；制音杆(damper wire)98，用于竖向运动制音器97；制音块(damper block)99等。一旦制音块99通过已枢转至按压位置的键20的后端抬起，则制音器97通过制音杆98远离弦96抬起。

在键盘装置110-5中，同样，音锤90通过传送构件46以与键20连动的关系操作，所述传送构件46通过磁体37和支承件361可操作地连接至音锤90。因此，音锤90与电磁致动器40相结合地将反作用力给予至键20的演奏操作。此外，在键盘装置110-5中，通过响应于键20的按压操作，音锤90敲击弦96来产生音调。这样，键盘装置110-5例如可省掉用于响应于键20的按压操作产生音调的特定的电子音调产生器等。尽管未特别示出，键盘装置110-5可包括用于将键20保持在非按压位置的停止件机构，从而在由电磁致动器40驱动传送构件46时，键20可保持在非按压位置。因此，通过仅驱动音锤90而不向键20施加负荷，键盘装置110-5可仅基于弦96的敲击执行音调产生。因此，键盘装置110-5的第八实施例可通过降低的能量和增加的效率执行仅包括涉及没有键20的操作的演奏音调的自动演奏。

此外，在键盘装置110-5的第八实施例中，其中音锤90和传送构件46通过磁体37的吸引力可操作地彼此连接，即使不存在与声学钢琴的返回检测构件对应的组件部分，也能够防止音锤90在紧靠下音锤限制停止件95时反弹。即，利用通过磁体37的吸引力可操作地彼此连接的音锤90和传送构件46，键盘装置110-5的第八实施例可实现与声学钢琴的动作机构中由紧接地位于紧靠停止件的音锤之后的返回检测构件执行的返回检测操作近似的操作感(所谓的伪返回检测操作)。因此，键盘装置110-5的第八实施例甚至能够在省略与声学钢琴的返回检测构件对应的组件部分时更加如实地再现声学钢琴的操作感，并而简化了键盘装置110-5的构造。

尽管以上描述了根据本发明第二方案的实施例，但是本发明不应理解为限制于所述实施例，而可以在所附权利要求书和说明书以及附图中所阐述的技术思想的范围内进行各种修改。例如，在键盘装置中设置的磁体和吸引构件的形状等可如期望地修改，而不限于以上所示和所述。

[第九实施例]

接下来，将参照图17至图23描述根据本发明第三方面的第九实施例。应注意，第九实施例特别地涉及一种新颖的力觉控制方案，并且图2至图5以及图10至图16中所示的键盘装置的任一构造均可适当地应用于第九实施例。以下，假设在第九实施例中采用图2至图5中所示的第一实施例的上述键盘装置构造，来描述第九实施例。

图17是示出在第九实施例中采用的力觉给予表80的示例性配置的视图。尽管力觉给予表80可以是与图6中所示相同的表，但是图17中所示的力觉给予表80包括驱动力模式表81a’和82a’，来代替反作用力模式表81a和82a。即，图17中所示的力觉给予表80包括键按压表81和键释放表82，键按压表81和键释放表82中的每个均包括包含待产生的驱动力模式的驱动力模式表81a’或82a’以及包含用于产生驱动力的指令值的指令值表81b和82b。

现在，在详细描述对键20的力觉控制之前，将概述声学钢琴的动作机构的行为。图18是声学钢琴的动作机构100的外部概况。在图18所示的动作机构100中，一旦按压键102，则动作件104开始通过绞盘(capstan)103抬起。然后，通过键102的后端开始上推制音器105。在已抬起动作件104之后，起重件106提高音锤辊107，从而音锤108开始朝向弦109枢转。然后，在进一步按压键102时，起重件106进一步提高音锤辊107，随后与音锤辊107分离(脱离)，从而音锤108敲击弦109。在已敲击弦109之后，由于来自弦109的反作用力和音锤108的自重，音锤108下落。然后，一旦释放了对键102的按压力以进入键释放行程(stroke)，键102的后端逐渐按压制音器105，并随后从制音器105分离，之后键102返回至其静止位置。以上述方式，完成动作机构的一系列动作。

图19是示出在键102被完全按压之后被温和地按压并且返回至其初始位置(静止位置)的情况下的反作用力(静态反作用力)的特性的曲线图。在图19中，水平轴代表键按压量，而垂直轴代表对键的负荷(反作用力)。应注意，这里没有给出关于在制音器105通过按压的制音踏板(未示出)处于抬起位置时(即，在没有向键102施加制音器105的反作用力时)所产生的静态反作用力的考虑。

在键按压行程中，如图19的曲线图中的单点虚线所示，紧接在键102的按压开始之后的点A是增加键102、动作件104的静态负荷的位置，点B是增加制音器105的负荷的位置。点C是开始施加由于动作机构100的各个部分的摩擦力等产生的动作负荷的位置，点D是起重件106开始从音锤辊107脱离的位置，以及点F是起重件106完全从音锤辊107脱离的位置。弦敲击点位于点E与点F之间的预定位置，例如点E。在键按压处于中间强度水平或更大量的情况下，反作用力在音锤108枢转以敲击弦109的点F处突然降低，然后由于键102紧靠键床，所以一旦键102到达端位置，就产生很大的反作用力。

在键释放行程中，如图19的虚线所示，键102通过点H(在此处，给予在起重件106返回至其初始位置(即，返回起重件负荷)时所产生的负荷)、点I(在此处，施加由于动作机构100的各个部分的摩擦力等产生的动作负荷)、点J(在此处，施加制音器105的负荷)和点K(在此处，增加键102、动作件104等的静负荷)返回至初始位置。在上述方式中，声学钢琴的键102向演奏者手指施加反作用力，由于动作机构100的动作以及动作机构100的各个组件部分的自重的缘故，使得该反作用力根据键10的不同位置进行各种改变。

键盘装置10的该实施例(其可通过图2至图5所示的方式构成)被设置为，在演奏电子键盘乐器1期间由通过电磁致动器40驱动插塞42给予与声学钢琴的键触感对应的反作用力特性，从而基于动作机构100的行为再现作为声学钢琴的特性并由演奏者手指感觉的键触感(阻力觉)。反作用力特性根据键20沿键按压或释放方向的不同位置和速度不时地改变。因此，在执行上述力觉控制时，基于位置传感器47的检测值根据键20的位置信息将驱动力给予至致动器40。

即，从位置传感器47向主控制部50输出检测数据，如图5所示。主控制部50参照在ROM 52中存储的力觉给予表80向控制驱动器58和PWM开关电路59发出指令。基于来自于主控制部50的指令，控制驱动器58和PWM开关电路59向致动器40的凸起线圈41a或回缩线圈41b提供驱动电流。这样，通过驱动凸起线圈41a或回缩线圈41b，向传送构件46给出用于朝向质量构件30或键20驱动传送构件46的驱动力。

图20A和图20B示出在图17或图6中所示的力觉给予表80中包括的指令值表81b和82b的具体内容。更具体地，图20A是键按压表81的指令值表81b的说明性表，而图20B是键释放表82的指令值表82b的说明性表。此外，图21A和图21B是示出基于指令值表81b和82b的反作用力曲线的曲线图。更具体地，图21A示出基于指令值表81b的键按压反作用力曲线，而图21B示出基于指令值表82b的键释放反作用力曲线。在图21A和图21B的曲线图中，水平轴代表键按压量(即，键20从非按压位置开始的运动量)，而垂直轴代表从电磁致动器40作用于键20的总负荷值。此外，图22是示出响应于键20的按压量和速度的反作用力曲线的示例性分布的曲线图，其中X轴代表键20的按压量(位置)，Y轴代表键20的速度，Z轴代表由电磁致动器40产生的总负荷值。在图21和图22的每个曲线图中，如果由电磁致动器40产生的总负荷值为正值，则意味着驱动力作用在用于提升或增加从质量构件30给予至键20的按压操作的反作用力(即，与键操作相反的反作用力)的方向上。另一方面，如果由电磁致动器40产生的总负荷值为负值，则意味着驱动力作用在用于降低从质量构件30给予至键20的按压操作的反作用力(即，驱动力辅助键的操作)的方向上。

下文详细描述图20A和图20B的指令值表81b和82b以及基于指令值表81b和82b产生的图21A和图21B的反作用力曲线。首先，给出关于图20A的指令值表81b和图21A的键按压反作用力曲线的描述。响应于键20的按压从电磁致动器40给予至键20的负荷包括四种负荷：在紧接键20的按压开始之后的初始键按压阶段处以及之后所给予的第一键按压负荷P1；在键20的按压的中途连续给予的第二和第三键按压负荷P2和P3；以及在接近键20的按压结束时开始给予的第四键按压负荷P4。因此，在键按压期间从电磁致动器40给予至键20的负荷是上述四种键按压负荷的某些的总和，他们根据按压的键20的不同位置产生。下文描述四种键按压负荷。

第一键按压负荷P1是用于再现在键102的按压初始阶段根据设置有图18的动作机构100的声学钢琴的反作用力特性将键102和音锤108从他们的静止位置抬起所需要的静负荷的负荷；这是用于调整待从质量构件30给予的惯性力的负荷。更具体地，第一键按压负荷P1的指令值是不取决于键按压速度的恒定值。在所示实例中，在第一键按压负荷P1的开始位置的键按压量为“0.5mm”，并且第一键按压负荷P1的指令值为“-0.2N”。即，在所示实例中，第一键按压负荷P1的指令值为负值。因此，在从开始第一键按压负荷P1的给予的键按压量“0.5mm”的位置到开始第二键按压负荷P2的给予的键按压量“3.0mm”的位置的区域中，电磁致动器40在用于减少从质量构件30给予至键20的反作用力的方向(即，给予协助键20的操作的驱动力)上给予驱动力。

因为键盘装置10的该实施例中用于驱动键20的机械结构大大不同于声学钢琴的动作机构100，所以没有产生驱动力时的反作用力(即，仅基于键20、质量构件30等的机械结构逆着键按压/释放操作的反作用力)不同于声学钢琴中的反作用力。因此，在当键20响应于按压操作开始运动时的按压开始时间到达到预定键按压量的时间的键按压的初始阶段，从质量构件30等施加的惯性负荷的值大于声学钢琴中的惯性负荷的值。因此，在键盘装置10的该实施例中，在键按压的初始阶段，根据第一键按压负荷P1在用以减少从质量构件30给予至键20的反作用力的方向上给予驱动力，从而可用较少的力来操作键20；这样，该实施例可校正键盘装置10与自然键盘乐器之间的键触感的差别。

第二键按压负荷P2是当在声学钢琴中通过动作机构100开始由键102抬起制音器105时用于再现向键102施加的负荷的负荷。在所示实例中，第二键按压负荷P2的指令值是不依赖于键按压速度的恒定值，第二键按压负荷P2的开始位置的键按压量为“3.0mm”，并且第二键按压负荷P2的指令值为“+0.5N”。

第三键按压负荷P3是通过在键102的按压中途操作的动作机构100的各个组件部分再现向键102施加的负荷的负荷。在所示实例中，第三键按压负荷P3的指令值是不依赖于键按压速度的恒定值，第三键按压负荷P3的开始位置处的键按压量为“5.2mm”，并且第三键按压负荷P3的指令值为“+0.3N”。

第四键按压负荷P4是用于再现向键102施加的负荷的突然改变的负荷，这是由在声学钢琴的动作机构100中起重件106从音锤辊107脱离引起的。第四键按压负荷P4具有取决于键按压速度的反作用力分布。在图21A的特定实例中，第四键按压负荷P4具有涉及反作用力的快速和很大增加和减少的山状分布。在所示实例中，在第四键按压负荷P4的开始处的键按压量为“6mm”，第四键按压负荷P4的指令值为“+0.9N”，并且最大总负荷值为“1.5N”。通过上述内容的键按压指令值表81b，可产生图21A的键按压反作用力曲线。

接下来，给出关于图20B中所示的键释放指令值表82b和图22B的键释放反作用力曲线的说明。响应于键20的释放从电磁致动器40给予至键20的负荷包括四种负荷：从键20的释放开始到结束所给予的第一键释放负荷P5；以及第二、第三和第四键释放负荷P6、P7和P8，它们的给予在键20的释放中途顺序地结束。因此，在键释放期间从电磁致动器40给予至键20的负荷也是上述四种键释放负荷的某些的总和，他们根据释放的键20的不同位置产生。下文描述四种键释放负荷。

第一键释放负荷P5是用于在键释放期间调整向键20施加的静负荷的负荷。在第一键释放负荷P5的结束位置处的键按压量为“0mm”，以及第一键释放负荷P5的指令值为“0N”。即，在所示实例中，在键释放期间实质上不给予用于调整静负荷的负荷，从而向键20施加的反作用力仅由接近于键释放结束的质量构件30的负荷构成(或由其弥补(cover))。第二键释放负荷P6是通过抬起声学钢琴的制音器105来再现向键102施加的负荷的负荷。在所示实例中，在第二键释放负荷P6的结束位置处的键按压量为“3.0mm”，并且第二键释放负荷P6的指令值为“0.5N”。第三键释放负荷P7是在键102的释放期间再现通过动作机构100向键102施加负荷的负荷。在所示实例中，在第三键释放负荷P7的结束位置处的键按压量为“5.2mm”，并且第三键释放负荷P7的指令值为“0.3N”。

第四键释放负荷P8是电子键盘乐器1独有的并且对于将键20返回至初始位置而言是必须的负荷；即，第四键释放负荷P8在声学钢琴的动作机构100中产生的多种负荷之中。第四键释放负荷P8具有取决于键释放速度的反作用力分布。在所示实例中，在第四键释放负荷P8的结束位置的键按压量为“1mm”，并且第四键释放负荷P8的最大指令值为“1N”。

应理解，图20A和图20B的指令值表81b和82b以及图21A和图21B的反作用力曲线仅是示例性实例。在实践中，如图22所示，根据定义与键20的各个速度值对应的指令值，产生多个不同种类的键按压反作用力曲线以及多个不同种类的键释放反作用力曲线。即，当键20的速度在正值范围内时，意味着键20沿键按压方向运动，从而如图22的曲线图所示，产生与键20的速度的速度值(绝对值)对应的多个种类的键按压反作用力曲线。另一方面，当键20的速度在负值范围内时，意味着键20沿键释放方向运动，从而如图22的曲线图所示，产生与键20的速度的速度值(绝对值)对应的多个种类的键释放反作用力曲线。此外，在指令值表81b和82b中包含的具体指令值仅是示例性实例，这些值依据各种因素(例如，键20和质量构件30的质量)而不同。

下文参照图23的流程图描述在该实施例中对键按压/释放操作执行的力觉控制的示例性操作顺序。首先，在步骤ST1，基于由位置传感器47的检测获取关于键20的位置数据和速度数据。应注意，可基于由传感器47检测的位置数据的改变量来计算速度数据，或者，如果在该实施例中设置单独的速度传感器，则速度数据可以是由速度传感器检测的速度数据。然后，在步骤ST2，确定所获取的速度数据是否为正值。如果在步骤ST2确定所获取的速度数据为正值(在步骤ST2确定为是)，则在步骤ST3，参考图20A中所示的键按压指令值表81b。然后，在步骤ST4、ST5、ST6和ST7，从键按压指令值表81b分别读出第一键按压负荷P1、第二键按压负荷P2、第三键按压负荷P3和第四键按压负荷P4的指令值。应注意，所有第一至第四键按压负荷P1至P4的指令值对于所获取的位置而言不是必须存在的；即，仅第一至第四键按压负荷P1至P4中的一些的指令值依据所获取的键20的位置而存在。然后，在步骤ST8，第一至第四键按压负荷P1至P4中对于所获取的位置而存在的所有或一些的指令值在一起求和，以计算总负荷值(图21A中所示的反作用力曲线的反作用力)。接下来，在步骤ST9，确定所计算的总负荷值是否为正值。如果所计算的总负荷值为正值(在步骤ST9确定为是)，则在ST10基于所计算的总负荷值来计算返回线圈(或下部螺旋管)41b的驱动量，以及在步骤ST11根据所计算的驱动量来驱动返回线圈(或下部螺旋管)41b。另一方面，如果所计算的总负荷值为负值(在步骤ST9确定为否)，则在步骤ST11根据所计算的总负荷值来计算凸起线圈(或上部螺旋管)41a的驱动量，以及在步骤ST13根据所计算的驱动量来驱动凸起线圈(或上部螺旋管)41a。

如果在步骤ST2确定所获取的速度数据为负值(在步骤ST2确定为否)，则在步骤ST14参考图20B所示的键释放指令值表82b。然后，在步骤ST15、ST16、ST17和ST18，从键释放指令值表82分别读出在键20的所获取(或检测)的位置处的第一键释放负荷P5、第二键释放负荷P6、第三键释放负荷P7和第四键释放负荷P8的指令值。然后，在步骤ST8，计算第一至第四键释放负荷P5至P8的指令值在一起的总和，以计算总负荷值(图21B中所示的反作用力曲线的反作用力)。接下来，在步骤ST9，确定总负荷值是否为正值。如果所计算的总负荷值为正值(在步骤ST9确定为是)，则在步骤ST10基于所计算的总负荷值计算返回线圈(或下部螺线管)41b的驱动量，以及在步骤ST11根据所计算的驱动量驱动返回线圈(或下部线圈)41b。另一方面，如果所计算的总负荷值为负值(在步骤ST9确定为否)，则在步骤ST11基于所计算的总负荷值计算凸起线圈(或上部螺线管)41a的驱动量，以及在步骤ST13根据所计算的驱动量驱动凸起线圈(或上部线圈)41a。

图24A和图24B是示出在以上述方式执行力觉控制的情况下键20的位移(按压量)与从键20向按压键20的演奏者手指所施加的反作用力之间的关系的视图，其中图24A示出当相对慢地按压键20时的反作用力的分布，而图24B示出当相对慢地释放键20时的反作用力的分布。通过在键盘装置10的该实施例中对键20的力觉控制，从键20向按压键20的演奏者手指所施加的反作用力是由作用于键20上的质量或惯性负荷所引起的反作用力L1以及由电磁致动器40给予至键20的反作用力L2的总和(见图24中的单点虚线)。反作用力的这个分布(图24中的单点虚线)可以认为是声学钢琴中的反作用力的分布的再现。

下文详细描述对于键20的操作的反作用力的分布。在这种情况下，向按压键20的演奏者手指所施加的反作用力展示出在与零键按压量对应的初始值(零负荷)处开始并且包括4个区域A、B、C和D中的变化的分布，这通常与图7A所示的方式相同。因为参照图7A所作出的以上描述在这里同样适用，所以这里省略区域A、B、C和D的详细描述。

在这种情况下，因为第一键按压负荷P1为负值，所以在键20的按压初始阶段由电磁致动器40给予至键20的反作用力L2为负值(见图24A)。因此，在按压初始阶段向演奏者手指施加的反作用力(单点划线)的值小于从质量构件30向键20施加的反作用力L1。即，在键盘装置10的该实施例中，在用以减少反作用力L1的方向上给予驱动力，从而可进行校正以减少由于质量构件30的惯性负荷引起的反作用力L1。这样，该实施例可有效地校正键盘装置10与自然键盘乐器之间的键触感的差别。

在图24B中所示的键20的释放时，不发生与区域D中起重件从音锤辊脱离对应的反作用力；否则，在键20的释放时的反作用力分布类似于在键20的按压时的反作用力分布。在这种情况下，同样，该实施例可再现声学钢琴中的反作用力的分布。即，如图18所示响应于包括复杂动作机构100的声学钢琴中的键的按压向演奏者手指施加的反作用力分布可通过质量构件30的反作用力L1以及由电磁致动器40引起的反作用力L2的结合如实地再现。

如上所述，根据本发明第三方案的键盘装置10的该实施例以如下方式构成：基于由位置传感器47所获取的关于键20的位置的信息以及基于位置的改变所计算的键20的速度确定借助于双向驱动的电磁致动器40给予至键20的负荷的指令值，并且电磁致动器40选择地产生在用以提升或增加从质量构件30给予至键20的按压操作的反作用力(即，逆着键操作的反作用力)的方向上作用的驱动力、以及在用以减少从质量构件30给予至键20的按压操作的反作用力(即，辅助键操作的力)的方向上作用的驱动力中的任一个，作为与所确定的指令值对应的驱动力。采用通过电磁致动器40的驱动对键20进行的力觉控制，键盘装置10的该实施例可适当地调节对于键20的演奏操作的反作用力，从而实现更加近似于自然键盘乐器的键触感的键触感。因此，键盘装置10的该实施例可如实地再现对包括复杂动作机构的自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的演奏操作的反作用力。

即，在被设计为通过产生辅助或协助驱动力的电磁致动器40模拟自然键盘乐器的键触感的键盘装置10的该实施例中，仅基于由键20、质量构件30等组成的机械结构对键按压操作的反作用力(即，当没有通过电磁致动器40产生驱动力时的反作用力)将不同于在自然键盘乐器(例如，声学钢琴)中产生的反作用力。因此，如上所述，与自然键盘乐器相比，在从键20响应于按压操作开始运动时的按压开始时间到达到预定键按压量时的时间的键20的按压初始阶段，从质量构件30向键20施加的惯性负荷(L1)将取得较大值。然而，在键盘装置10的该实施例中，提供双向驱动的电磁致动器40，用于向上(远离键20)驱动传送构件46，从而给予在用以减少从质量构件30给予至键20的按压操作的反作用力的方向上作用的驱动力(即，辅助键操作的驱动力)。因此，键盘装置10的该实施例可有效地校正键盘装置10与自然键盘乐器之间在键按压初始阶段的键触感的差别。

描述了根据本发明第三方案的键盘装置10的第九实施例应用于包括电子音调产生器(其响应于键20的操作产生音调)的电子键盘乐器1。因此，在键盘装置10的第九实施例中，质量构件30不具有实际敲击弦的功能，仅具有向键20给予惯性质量以实现近似于自然键盘乐器(例如，声学钢琴)的键触感的键触感的功能。然而，应理解，本发明的键盘装置不限于上述构造，可具有通过质量构件实际敲击弦产生音调的功能。在这种情况下，可省略响应于键的操作产生电子音调的机构。

此外，尽管在根据第一至第三方案的上述实施例中，质量构件30构造为围绕质量构件枢轴点31枢转，但是在本发明的键盘乐器中提供的质量构件30的运动不限于这种枢转运动，而可以是线性的或任何其他类型的运动。此外，键、传送构件和质量构件之间的位置关系不限于与实施例相关所示的和所述的竖向位置关系。例如，尽管没有特别示出，但键和质量构件可沿水平方向并排设置，且其间插入传送构件，从而可在水平方向上通过传送构件向质量构件传送键的运动。在这种情况下，质量构件可构造为枢转运动或线性运动。

Claims (10)

1.一种键盘装置，包括：

键，被支撑以围绕键枢轴点进行枢转运动；

质量构件，以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的演奏操作；

单个传送构件，与所述键和所述质量构件两者相邻设置，以从所述键和所述质量构件中的一个向所述键和所述质量构件中的另一个传送负荷；

电磁致动器，包括固定线圈，所述单个传送构件插入所述固定线圈中，并且所述电磁致动器通过所述线圈将所述单个传送构件朝向所述键和所述质量构件中的至少一个线性驱动；以及

控制部，通过所述电磁致动器控制对所述单个传送构件的驱动。

2.如权利要求1所述的键盘装置，其中，所述质量构件包括质量部和臂部，所述臂部在所述键上方的区域内支撑所述质量部进行角运动；以及

所述单个传送构件设置为与所述键的、相对于所述键枢轴点位于所述键的键按压部的相对侧上的一部分相邻，且与所述质量构件的臂部相邻。

3.如权利要求1所述的键盘装置，其中，所述质量构件包括质量部和臂部，所述臂部在所述键下方的区域内支撑所述质量部进行角运动；以及

所述单个传送构件设置为与所述键的、相对于所述键枢轴点位于所述键的键按压部的同一侧上的一部分相邻，且与所述质量构件的臂部相邻。

4.如权利要求1所述的键盘装置，其中，所述控制部包括力觉给予表，所述力觉给予表包含响应于所述键的按压由所述电磁致动器产生的驱动力的模式，以及响应于所述键的释放由所述电磁致动器产生的驱动力的模式；并且所述控制部响应于所述键的按压操作或释放操作参照力觉给予表，根据由所述力觉给予表提供的模式来控制所述电磁致动器。

5.如权利要求1-4中任一项所述的键盘装置，还包括：操作检测部，检测所述单个传送构件、所述键和所述质量构件中的至少一个的操作；以及

其中，所述控制部基于所述操作检测部的检测结果来控制由所述电磁致动器产生的驱动力。

6.如权利要求1所述的键盘装置，其中，在所述质量构件和所述单个传送构件保持为彼此相邻的相邻区域内，所述质量构件和所述单个传送构件通过固定至所述质量构件和所述单个传送构件中的一个的磁体以及固定至所述质量构件和所述单个传送构件中的另一个并能被所述磁体吸引的吸引构件可分开地彼此连接。

7.如权利要求6所述的键盘装置，其中，所述磁体和所述吸引构件中的一个响应于所述质量构件或所述单个传送构件的运动有角度地运动；而所述磁体和所述吸引构件中的另一个响应于所述单个传送构件或所述质量构件的运动线性运动；并且

所述磁体和所述吸引构件响应于所述质量构件和所述单个传送构件的运动沿着彼此的表面滑动。

8.如权利要求6或7所述的键盘装置，其中，紧靠所述吸引构件的磁体的表面和紧靠所述磁体的吸引构件的表面中的至少一个形成为弯曲形状。

9.一种键盘装置，包括：

键，被支撑以围绕键枢轴点进行枢转运动；

质量构件，以与所述键的运动连动的关系将反作用力给予至所述键的按压或释放操作；

双向驱动致动器，设置有单个传送构件，所述单个传送构件与所述键和所述质量构件两者相邻设置以从所述键和所述质量构件中的一个向所述键和所述质量构件中的另一个传送负荷，所述双向驱动致动器将由此产生的驱动力通过所述单个传送构件给予至所述键，从而控制给予至所述键的按压或释放操作的力觉；

控制部，控制由所述致动器产生的驱动力；以及

键操作信息获取部，获取关于所述键在键按压或释放方向上的位置和运动的信息；

其中，所述控制部基于由所述键操作信息获取部获取的关于所述键的位置和运动的信息来确定给予至所述键的驱动力的指令值，以及其中，所述致动器选择性地产生在用以增加从所述质量构件给予至所述键的按压或释放操作的反作用力的方向上作用的驱动力以及在用以减少从所述质量构件给予至所述键的按压操作的反作用力的方向上作用的驱动力中的任一个，作为与由所述控制部确定的指令值对应的驱动力。

10.如权利要求9所述的键盘装置，其中，在从所述键响应于按压操作开始运动的时刻到达到预定键按压量的时刻的所述键按压的初始阶段，所述致动器产生在用以减少从所述质量构件给予至所述键的按压操作的反作用力的方向上作用的驱动力，作为与所述指令值对应的驱动力。

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