CN101937673A - 键盘装置 - Google Patents

Abstract

一种键盘装置，包括：键(20)，被支持为用于围绕键枢轴点(12)进行枢转运动；质量元件(30)，以与所述键的运动互锁的关系对所述键的演奏操作施加反作用力；以及电磁致动器(40)，被设置在所述键与所述质量元件之间，用于向所述键和所述质量元件施加驱动力；将所述传送元件可拆卸地与所述键和所述质量元件邻接设置，从而所述传送元件能够根据所述键和所述质量元件的操作条件而与所述键和所述质量元件中的任一个分离。因此，通过从质量元件向键施加的反作用力与从致动器向键施加的驱动力之间的协作，该装置能对键的按压操作进行力觉控制，以及进行涉及键的自动操作的自动演奏。

Description

键盘装置

技术领域

本发明一般地涉及设置在电子键盘乐器等中的键盘装置，并且更具体地涉及这样的键盘装置，其设置有用于控制键的操作感觉和行为的力觉(forcesense)控制和操作控制功能。

背景技术

自然(natural)键盘乐器(例如生成原音的声学钢琴)的键盘单元被构成为通过使音锤(其响应于键的按压而枢转)敲击琴弦来生成乐音(tone)。在这些键盘单元中，在每个键与对应的音锤之间设置有动作机构(包括起重件(jack)和摇杆(wippen))。这样的动作机构允许从键向演奏人员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(或其特有的)键触感特征。

另一方面，除了包括其他元件之外，生成电子乐音的电子键盘乐器的键盘单元还包括弹簧和质量元件(伪音锤)，用于使被按压的键返回至初始位置，并且这些键盘单元通过由弹簧和质量元件提供的反作用力来模拟自然键盘乐器的键触感。然而，在响应于键的按压生成电子乐音的电子键盘乐器中，并未提供实际敲击琴弦以生成电子乐音的机构，因此不存在如自然键盘乐器中那样的复杂动作机构。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，已经提出了键驱动和控制器件(力觉控制装置)，用于响应于键的按压改变反作用力，以期实现类似于由自然键盘乐器所提供的键的行为和键触感。例如，在日本专利No.2956180(以下称为“专利文献1”)中公开了一种键单元，其包括用于驱动键的致动器(螺线管)和用于控制致动器的控制装置。因此，专利文献1中公开的键盘单元可通过适当调整键触感来模拟自然键盘乐器的演奏感觉。

此外，在日本专利申请特开公开号No.2005-195619(以下称为“专利文献2”)中公开了一种键盘装置，其包括质量元件，其模拟声学钢琴的音锤元件，并且施加质量元件的惯性负载，作为与键的操作对应的反作用力。所公开的键盘装置也具有力觉控制功能，其中通过致动器(螺线管)产生其他必要的粘滞、弹性、和摩擦负载等。专利文献2中公开的键盘装置可通过质量元件与致动器之间的协作而生成(creat)类似于声学钢琴的键触感。

此外，在日本专利No.3644136(以下称为“专利文献3”)中公开的键盘装置中，通过分别作用于键按压和键释放方向上的弹簧，沿键按压和键释放两个方向正常地偏置(normally bias)键，从而使得所述键在其静止位置(rest position)得以平衡。通过双向致动器来驱动键，从而所公开的键盘装置可实现针对键按压操作的力觉控制和自动演奏。

通过专利文献1中公开的键单元(其中由螺线管单独控制键的行为)，难以高精度地复制或再现声学钢琴的键触感。此外，在专利文献2中公开的键盘装置中，致动器被配置为与键邻接，以直接向键施加反作用力。此外，尽管质量元件也被配置为与键邻接，从而以与键的运动互锁的关系来进行操作，但是该键并不与致动器邻接；即，质量元件和致动器被配置在分离的位置。因此，这些分离配置的质量元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地控制从质量元件向键施加的负载就会受到限制。

此外，在包括键和质量元件(该质量元件的操作与键盘形成互锁关系)的已知的键盘装置中，沿着键与质量元件之间的驱动力传送路径，在键和质量元件和插入其间的另一组件之间传送驱动力。在这种情形下，这样配置键和质量元件以及其他组件，以使它们通常进行互不相同的运动(例如枢转运动和线性运动)。因此，为了通过针对键的力觉控制实现更加自然的操作感觉，必须确保各个组件(包括键和质量元件)的平滑运动或操作，以及在组件之间的平滑的驱动力传送。

此外，专利文献3中公开的键盘装置包括键偏置弹簧，作为用于控制键的行为的主元件。然而，在由弹簧控制键的行为的情形下，即使键的辅助力觉控制是通过致动器的驱动来进行的，专利文献3中公开的键盘装置还是不能够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觉特征。而且，特别地，在声学钢琴中，键的运动必须在抵御(against)琴弦敲击音锤的静态负载而开始按下该键时开始，对于专利文献3中公开的键盘装置而言，很难在声学钢琴上的键开始被按下时适当地再现操作感觉。此外，即使将专利文献3中公开的键盘装置中提供的弹簧替代为质量元件(该质量元件产生与键的运动呈互锁关系的惯性力)，但是通过致动器的驱动适当地控制从质量元件向键施加的负载的可能性仍会受到限制，因为质量元件被设置为与致动器分离，并且还因为质量元件的操作系统和致动器的操作系统有异。因此，有必要对键盘装置作进一步改进，以生成更类似于自然键盘乐器的键触感，并容许通过键的平滑运动实现自动演奏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种改进的键盘装置，其结构简单，并且可通过在组件(例如键和质量元件)之间实现平滑的驱动力传送来实现类似于自然键盘乐器的键触感的生成。

本发明的另一目的在于提供一种改进的键盘装置，其结构简单，并且可通过力觉控制来实现非常类似于自然键盘乐器的键触感的生成，以及通过键的平滑运动来实现自动演奏。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种改进的键盘装置，包括：键，被支持为用于围绕键枢轴点进行枢转运动；质量元件，以与所述键的运动互锁的关系对所述键的演奏操作施加反作用力；驱动力施加部，被设置在所述键与所述质量元件之间，用于向所述键和所述质量元件施加由此产生的驱动力；以及控制部，控制由所述驱动力施加部对所述驱动力的产生。所述驱动力施加部是致动器，该致动器包括：传送元件，其与所述键和所述质量元件这两者邻接设置，以从所述键和所述质量元件中的一个向所述键和所述质量元件中的另一个传送负载；以及驱动源，其朝向所述键和所述质量元件至少之一驱动所述传送元件；以及将所述传送元件可拆卸地与所述键和所述质量元件邻接设置，从而所述传送元件能够根据所述键和所述质量元件的操作条件而与所述键和所述质量元件中的任一个分离。如此处所述，可拆卸地邻接指的是下面这样的设置。即，将传送元件始终保持为与键和质量元件邻接，同时键和质量元件处在它们的静止位置。但是，针对在键和质量元件运动期间将键或质量元件和传送元件彼此分离的方向，一旦力沿着此方向作用在键与传送元件之间或作用在质量元件与传送元件之间，可拆卸地邻接就允许传送元件从键或质量元件分离或拆卸。

本发明的键盘装置包括传送元件，其设置为与键和质量元件这两者邻接，以从所述键和所述质量元件中的一个向所述键和所述质量元件中的另一个传送负载；以及驱动源，其驱动所述传送元件以作用于所述键和所述质量元件至少之一，以及所述驱动力施加部位于键与质量元件之间，用于向键和质量元件这两者施加由此产成的驱动力。这样，可在质量元件(其作用于键上)与驱动力施加部之间共享相同的操作系统(即可将质量元件的操作系统与驱动力施加部的操作系统构成为单个共用操作系统)。因此，从所述键和所述质量元件中的一个向另一个作用的负载可通过驱动力施加部得到适当的控制，从而本发明可适当地执行针对键的力觉控制和驱动控制。

此外，在本发明的键盘装置中，如上所述，将所述传送元件可拆卸地与所述键和所述质量元件邻接设置，从而所述传送元件能够根据所述键和所述质量元件的操作条件而与所述键和所述质量元件中的任一个分离或拆卸。通常，键和质量元件和传送元件被提供为执行不同的运动，即枢转运动和线性运动。因此，在这种情形下，滑动运动必须发生在键和质量元件和传送元件彼此邻接的区域中。因此，如果键和质量元件与传送元件是像传统已知的键盘装置那样在邻接区域不可拆卸地彼此连接，则由于法向力(normal force)和摩擦区域等的增大将可能发生较大的绑定力，而这将妨碍键和质量元件的平滑运动。因此，在本发明的键盘装置中，是以这样的方式将所述传送元件设置为可拆卸地与所述键和所述质量元件邻接的，所述方式为能够根据所述键和所述质量元件的操作条件而使所述传送元件能够与所述键和所述质量元件中的任一个分离或拆卸，这样就能防止在临近区域中出现不必要的绑定力。结果，本发明的键盘装置可实现键和质量元件的平滑运动，因此实现具有良好响应性的力觉控制。

如果键和质量元件与传送元件在邻接区域中彼此不可拆卸地连接，则键和质量元件与传送元件彼此始终整体地运动，这等同于传送元件的惯性质量增加了与键和质量元件的惯性质量对应的量的情形。因此，当通过驱动力施加部驱动传送元件时，传送元件的运动将仅具有较差的响应性。为了提高操作响应性，驱动力施加部需要增加驱动能量(例如增加驱动电压)。然而，本发明的键盘装置中的传送元件被配置为与键和质量元件这两者可拆卸地邻接，从而传送元件能够依据键和质量元件的操作条件从键和质量元件中的任一个拆卸，所以本发明的键盘装置可防止传送元件的惯性质量的增加。因此，当传送元件被驱动力施加部驱动时，不仅可确保传送元件的良好的操作响应性，而且还节省了用于驱动传送元件的必要能量。

此外，在本发明的键盘装置中，可将所述质量元件设置为用于在所述键上方的区域中进行枢转运动，以及可将所述传送元件与所述键的一部分邻接设置并与所述质量元件邻接设置，其中所述键的一部分位于所述键的键按压部相对于键枢轴点(即从此角度来看)的相反侧。这样的结构等同于用本发明的驱动力施加部和传送元件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结构。因此，通过执行声学钢琴的摇杆组件的功能的驱动力施加部和传送元件，本发明的键盘装置能够以最少的必要结构设置和控制实现非常类似于声学钢琴的键触感。此外，本发明的键盘装置还能够执行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，所述驱动力施加部可以是电磁致动器，该电磁致动器包括作为驱动源的线圈，以及作为由所述线圈驱动的传送元件的活塞。因此，本发明的键盘装置能够对传送元件执行适当的驱动控制，同时实现驱动力施加部的简化和尺寸的缩小。结果，本发明可通过调节从质量元件向键的按压操作施加的反作用力来执行适当的力觉控制。

此外，本发明的键盘装置还可包括一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；以及所述控制部可基于操作检测部的检测结果来控制将由驱动力施加部产生的驱动力。因为能够基于传送元件、键和质量元件的实际操作而对键进行力觉控制，本发明能够实现键的良好操作感觉。

此外，在本发明的键盘装置中，传送元件可在键与质量元件之间进行线性运动，并且可以这样设置在传送元件与键之间的以及在传送元件与质量元件之间的邻接角度，使得传送元件响应于键和质量元件的运动而进行的相对于键和质量元件的接触-滑动运动的量得以最小化。当质量元件和键运动时，这样的设置可最小化针对在传送元件与质量元件和键之间的滑动运动以及针对在传送元件与质量元件和键彼此邻接的邻接区域中的运动的影响，从而允许质量元件和键的平滑运动。结果，本发明能够生成更类似于自然键盘乐器(例如声学钢琴)的键触感。

根据本发明第一方面的上述键盘装置可通过在组件(例如键和质量元件)之间实现平滑的驱动力传送(甚至是通过简单的结构)来生成类似于自然键盘乐器的键触感。

根据本发明的第二方面，提供一种改进的键盘装置，其包括：键，被支持用于围绕键枢轴点进行枢转运动；质量元件，沿键释放方向正常地偏置所述键，从而以与所述键的运动互锁的关系对所述键的演奏操作施加反作用力；驱动力施加部，被设置为用于向所述键和所述质量元件施加由此产生的驱动力；以及控制部，控制由所述驱动力施加部对所述驱动力的产生。在通过所述驱动力施加部向所述键施加驱动力来减少从所述质量元件向所述键施加的反作用力时，所述键沿键按压方向能够进行枢转。当已对所述键进行按压操作时，通过从所述质量元件向所述键施加的反作用力与从所述驱动力施加部向所述键施加的驱动力之间的协作，进行力觉控制。进而，即使没有对所述键进行按压操作，通过从所述质量元件向所述键施加的反作用力与从所述驱动力施加部向所述键施加的驱动力之间的协作，也允许所述键的自动操作。应注意，键按压方向指的是通过演奏人员的按压操作将键从非按压位置(或初始位置)按压下去的方向，而键释放方向指的是被按压的键返回至非按压位置的方向。

本发明的键盘装置不仅包括质量元件，其还包括驱动力施加部，其中所述质量元件沿键释放方向正常偏置所述键，从而以与所述件的运动互锁的关系给键的演奏操作施加反作用力，而所述驱动力施加部被配置为用于向键施加由此产生的驱动力。通过提供质量元件，与配置有弹簧的传统已知的键盘装置相比，本发明的键盘装置能够更如实地再现自然键盘乐器(例如声学钢琴)中的键行为的惯性质量感觉特征。此外，本发明的键盘装置还可在声学钢琴的键开始被按压时(其中键的运动必须抵御对应的音锤的静态负载而开始)适当地再现操作感觉。此外，本发明的键盘装置还能够通过从质量元件向键施加的反作用力与从驱动力施加部施加的驱动力之间的协作而进行针对键的按压操作的力觉控制和键的自动操作这两者。即，通过质量元件的反作用力以及由驱动力施加部向键施加的驱动力两者，可通过驱动力施加部的驱动力调节从质量元件沿键释放方向作用于键上的反作用力的强度。这样，本发明能够实现针对键的按压操作的力觉控制，因而实现非常类似于自然键盘乐器的键触感的生成，以及实现具有键的自动操作的自动演奏。

此外，在没有按压键时，从质量元件沿键释放方向施加的负载大于由键的自重沿键按压方向施加的偏置力，因此键被保持在键释放位置。因此，可构成这样的设置，在来自质量元件的负载(反作用力)因驱动力施加部的驱动力而减少时，使得键沿键按压方向枢转，从而由键的自重沿键按压方向施加的偏置力大于从质量元件沿键释放方向施加的负载。这样，即使当驱动力施加部的驱动力相对较小时，本发明的键盘装置也能够实现键的适当行为，同时允许驱动力施加部的简化和尺寸缩减。

此外，本发明的键盘装置还可包括传送元件，其与所述键和所述质量元件这两者邻接设置，以从所述键和所述质量元件中的一个向所述键和所述质量元件中的另一个传送负载；以及所述驱动力施加部是双向驱动致动器，其驱动所述传送元件以移动所述键和所述质量元件这两者。这样，即使驱动力施加部的结构简单，也可在键和质量元件和驱动力施加部之间共享相同的操作系统(即可将键和质量元件的操作系统与驱动力施加部的操作系统构成为单个共用操作系统)。因此，能够适当地控制从键和质量元件中的一个作用于另一个的负载，从而本发明能够适当地执行针对键的力觉控制和行为控制。

此外，在本发明的键盘装置中，可将所述质量元件设置为用于在所述键上方的区域中进行枢转运动，以及可将所述传送元件与所述键的一部分邻接设置并与所述质量元件邻接设置，其中所述键的一部分位于所述键的键按压部相对于所述键枢轴点的相反侧。这样的结构等同于用本发明的驱动力施加部和传送元件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结构。因此，通过执行声学钢琴的摇杆组件的功能的驱动力施加部和传送元件，本发明的键盘装置能够以最少的必要结构设置和控制实现非常类似于声学钢琴的键触感。此外，本发明的键盘装置还能够执行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，在所述键的自动操作期间，当所述键沿所述键释放方向进行枢转时，除了对所述键施加来自所述质量元件的反作用力之外，还对其施加由所述驱动力施加部产生并沿所述键释放方向作用的驱动力。这样，本发明的键盘装置能够提高操作响应性，从而改善键的操作表现和提高自动演奏的质量。

此外，在本发明的键盘装置中，可通过由所述驱动力施加部施加的驱动力执行所述键的自动操作，其中基于存储于存储部中的自动演奏数据来控制所述驱动力施加部施加驱动力；以及在所述键的自动操作期间，可通过沿键按压方向和键释放方向这两个方向作用的驱动力来控制所述键沿所述键按压方向和所述键释放方向的操作速率，其中所述驱动力由所述驱动力施加部基于所述自动演奏数据而施加给所述键。通过这样的设置，基于自动演奏数据沿两个方向控制驱动力施加部，从而可将响应于按压/释放操作的键的运动速率调整为期望速率。结果，本发明的键盘装置能够直观地(visually)再现快速和慢速的键按压和键释放操作，并提高自动演奏的质量。

本发明的键盘装置还可包括一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；以及所述控制部基于所述操作检测部的检测结果来控制将由所述驱动力施加部产生的驱动力。通过这样的设置，可基于传送元件、键和质量元件的实际操作而进行针对键的力觉控制，因此本发明能够实现键的良好操作感觉。

根据本发明的第二方面的上述键盘装置能够以简单结构实现力觉控制，从而实现非常类似于自然键盘乐器中的键触感的生成，以及实现具有键的自动操作的自动演奏。

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，并且可以对本发明进行各种改进而不脱离其基本原理。因此，本发明的保护范围由所附权利要求唯一地确定。

附图说明

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

图1是方框图，示出配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常规设置；

图2是本发明的键盘装置的第一实施例的示意性侧视图，其具体示出一个键和围绕该键的其他组件；

图3是局部放大侧视图，示出电磁致动器和围绕该致动器的其他组件的具体结构；

图4A和图4B是键和质量元件的示意性图解，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是示出键盘装置的常规结构的方框图，该键盘装置包括驱动控制电路；

图6是示出力觉施加表的示例性配置的视图；

图7A至图7D是示出在已执行了力觉控制的情形下在键的位移(按压量)与反作用力(负载)之间的关系的视图；

图8是示出本发明的键盘装置的第二实施例的结构的视图；

图9是示出本发明的键盘装置的第三实施例的结构的视图；

图10是本发明的键盘装置的第四实施例的示意性侧视图；以及

图11是本发明的键盘装置的第五实施例的示意性侧视图。

具体实施方式

图1是方框图，示出配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常规设置。图1中所示的电子键盘乐器1包括键盘装置10(或100或101)，其具有多个键20、踏板器件152和主控制部50，后者用于控制包括键盘装置10和踏板器件152的整个电子键盘乐器1。各个组件(例如键盘装置10、踏板器件152和主控制部50)经由总线151互连。

[第一实施例]

首先，将参照图2至图10来描述第一至第四实施例，它们作为采用本发明的第一和第二方面共同的新颖设置的实施例。

图2是键盘装置10的第一实施例的示意性侧视图，其具体示出一个键20和围绕该键20的其他组件。图3是局部放大侧视图，示出将在稍后描述的电磁致动器(驱动力施加部)40和围绕该致动器40的其他组件的具体结构。此外，图4是键盘装置10的行为的示意性图解，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，其形成为电子键盘乐器1的一部分；每个键20和每个质量元件(即伪音锤)30均被可枢转地支持在框架11上；并且每个电磁致动器40均被设置在对应的键与质量元件30之间。以下，对于电子键盘乐器1的两个相对侧(对应于各个键20的相对纵向端)而言，位于更接近于演奏人员的那一侧将称为“前”，而与这一侧相对的电子键盘乐器1的两个相对侧的另一侧将称为“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之一和围绕该键20的其他组件。此外，尽管图2中所示的键20是白色键，但是以下的描述也适用于黑色键20。此外，尽管没有具体示出，但是键盘装置10还包括例如开关触点机构和音量检测部等其他机构，从而能够生成与键20的运动对应的乐音，其中该开关触点机构用于将键20的动作或运动转换成电输出。

键20被支持在其纵向中间位置(即位于键20的前-后方向的中间位置)处，用于围绕框架11的键支点或键枢轴点12进行垂直枢转运动。更具体而言，键20被支持在支持销12b上，其从在框架11上横跨键20而水平延伸(即沿着键排列方向)的平衡轨12a向上凸起。键20可响应于演奏人员对键按压部20c的按压操作而围绕支持销12b垂直枢转，其枢转方式为键20的前端区域20a和后端区域20b可围绕键枢轴点12沿上-下方向有角度地运动。此外，前销13设置在键20的前端区域20下方，从框架11向上凸起，并且将其上端插入到键20的前端区域20a的底部中。因此，前销13用于防止正进行垂直枢转运动的键20的前端区域20a的横向摆动。

上部键的枢转运动限制停止件(以下称为“上部键限制停止件”)21被设置在键20的后端区域20b下方，而下部键的枢转运动限制停止件(以下称为“下部键限制停止件”)22被设置在键20的前端区域20a下方。上部键限制停止件21和下部键限制停止件22的每一个均包括减震材料，所述减震材料例如是被固定附连至框架11的上表面的毛毡。当键20处在图4A中所示的非按压位置时，上部键限制停止件21邻接键20的后端区域20b的下表面，从而限制处在非按压位置的键20沿图2的逆时针方向的枢转运动。类似地，当键20处在图4B中所示的按压位置时，下部键限制停止件22邻接键20的前端区域20a的下表面，从而限制处在按压位置的键20沿图2的顺时针方向的枢转运动。

此外，用于支持质量元件30的杆状支持部14被设置在位于键枢轴点12后方的部分框架11上。更具体而言，每隔预定的多个键就在框架11上设置一个这样的支持部14，并且所述支持部14从邻接的键20之间向上凸出。支持部14包括彼此以预定的水平间隔设置的前壁14a和后壁14b。前壁14a和后壁14b的每一个均在键20上方垂直向上凸起。

由支持部14支持的多个质量元件30被设置为与键20逐个对应的关系，并且每个质量元件30均位于对应的键20的正上方和对应的键枢轴点12的后方。质量元件30包括：线性杆状的柄部(或臂部)32，其从设置在支持部14的前壁14a的上端的质量元件支点或枢轴点31向后延伸；以及质量部(即重量)33，具有预定质量并被设置在柄部32的末端。柄部32被支持，以用于围绕枢轴点31进行垂直枢转运动；更具体而言，柄部32可在正交于(orthogonal)键20的长度的垂直面中枢转。质量部33形成为杆状，沿着柄部32的枢转方向延伸。即，质量元件30可围绕质量部枢轴点31枢转，其枢转方式为质量部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。

在支持部14的后壁14b上设置有：上部质量元件的枢转运动限制停止件(以下称为“上部质量元件限制停止件”)34，用于限制质量元件30沿图2的顺时针方向的枢转运动；以及下部质量元件的枢转运动限制停止件(以下称为“下部质量元件限制停止件”)35，用于限制质量元件30沿图2的逆时针方向的枢转运动。下部质量元件限制停止件35邻接有角度地移动至下限位置的质量元件30的柄部32，而上部质量元件限制停止件34邻接有角度地移动至上限位置的质量元件30的柄部32。通过所述下部质量元件限制停止件35和上部质量元件限制停止件34，质量元件30可在如图4A所示柄部32从质量元件枢轴点31向后和向下延伸的下限位置与在如图4B所示柄部32从质量元件枢轴点31向后和基本水平延伸的上限位置之间枢转。质量元件30经由传送元件46(稍后述及)以与键20的运动互锁的关系进行运动，从而与电磁致动器40相结合而向键20的演奏操作施加反作用力。

用于向键20和质量元件30施加预定驱动力的电磁致动器(驱动力施加部)40被设置在位于键枢轴点12后方的键20的上表面部分与质量元件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，包括：固定线圈部41，含有两个固定螺线管线圈(即前凸线圈41a和回缩线圈41b)，被设置为彼此垂直同轴排列；以及单个活塞42，可垂直滑动地插入在前凸线圈41a和回缩线圈41b内。此外，轭40a和40b分别围绕(即包围)前凸线圈41a和回缩线圈41b的外周而设置。

每个上述的轭40a和40b经由平板15在其后表面处固定至支持部14的后壁14b的前表面。因此，前凸线圈41a和回缩线圈41b被固定至作为固定组件的支持部14和框架11。活塞42包括：主体部分42a，其例如由铁磁物质形成为圆柱状，在前凸线圈41a和回缩线圈41b内沿上-下方向可往复滑动；第一杆42b，连接至主体部分42a的上端；以及第二杆42c，连接至主体部分42a的下端。主体部分42a、第一杆42b和第二杆42c被设置为彼此垂直轴向排列。平板元件43用于在其上安装稍后述及的位置传感器(操作检测部)47，该平板元件43被固定至第一杆42b的上端。平板元件43是相对轻的重量元件，其包括：固定至第一杆42b的上端的水平主体部分43a，以及从水平主体部分43a的前端垂直向下延伸的前壁部分43b；因此，平板元件43具有基本呈“L”形的剖面形状。具有水平上表面的支持元件44被固定至水平主体部分43a的上表面。圆柱辊36被安装在与支持元件44相对的柄部32的下表面上。圆柱辊36具有沿键排列方向延伸的水平轴，并在其下表面部分位于支持元件44的上表面上。此外，具有减震和滑动功能的帽状盖元件45被固定至第二杆42c的下端，并在其下端位于与盖元件45相对的螺钉25上。

上述的活塞42(包括主体部分42a、第一杆42b和第二杆42c)、平板元件43和支持元件44一起构成传送元件46，用于从键20和质量元件30中的一个向键20和质量元件30中的另一个传送负载(即由于枢转运动由质量或惯性负载引起的负载)。传送元件46通过缘于质量元件30的自重的负载而被保持为夹在质量元件30与键20之间。

电磁致动器40能够通过提供有驱动电流的前凸线圈41a和回缩线圈41b沿两个方向驱动传送元件46(即活塞42)。即，当给回缩线圈41b提供驱动电流时，传送元件46向下运动；因此，从传送元件46向位于键枢轴点12后方的部分键20施加向下负载，从而沿键释放方向作用于键20的负载得以增加。另一方面，当给前凸线圈41a提供驱动电流时，活塞46向上运动；因此，向下作用于位于键枢轴点12后方的部分键20的负载得以减少，从而沿键释放方向作用于键20的负载得以减少。

即，键20通过经由传送元件46向其施加的负载(即由质量元件30的质量引起的负载)沿键释放方向被正常偏置。当来自质量元件30的负载(反作用力)因电磁致动器40的驱动力而减少时，使得键20沿键按压方向枢转。在这种情形下，当键20没有被按压时，从质量元件30沿键释放方向施加的负载大于由键20的自重沿键按压方向施加的偏置力，因此，键20通过沿键按压方向抵消的偏置力被保持在键释放位置。然后，当来自质量元件30的负载因电磁致动器40的驱动力而减少时，键20的自重沿键释放方向的偏置力逐渐变得大于来自质量元件30的沿键释放方向的负载，从而键20沿键释放方向枢转。

当键20和质量元件30围绕各自的枢轴点12和31枢转时，传送元件46(活塞42)在前凸线圈41a和回缩线圈41b内沿其轴向进行线性移动。因此，当键20、质量元件30和传送元件46彼此整体运动时，在第一邻接区域48中，垂直线性运动的传送元件46的上端在辊36的外周表面上并沿着其滑动，其中辊36响应于质量元件30的垂直枢转运动而有角度地运动，在所述第一邻接区域48中传送元件46的上端(即支持元件44的上表面)和质量元件30的辊36被保持为彼此邻接。类似地，在传送元件46的下端与键20的螺钉25保持邻接的第二邻接区域49中，线性垂直运动的传送元件46的下端在螺钉25的上表面上并沿着其滑动，螺钉25响应于键20的枢转运动而有角度地运动。

如上所述，键20和质量元件30和传送元件46进行不同的运动，例如枢转运动和线性运动。因此，在键20和质量元件30和传送元件46彼此邻接的第一和第二邻接区域48和49中，必然在键20和质量元件30运动时发生滑动运动。因此，如果质量元件30和键20和传送元件46不可拆卸地在第一和第二邻接区域48和49中彼此连接，如传统已知的键盘装置那样，则由于法向力和摩擦区域等(这些将成为破坏键和质量元件30的平滑运动的因素)的增加，将出现较大的绑定力。

因此，在键盘装置10的该实施例中，传送元件46被保持为以这样的方式与键20或质量元件30邻接，其方式为，由于以下原因，传送元件46能够根据键20或质量元件30的操作条件而从键20或质量元件30分离或拆卸。即，传送元件46与键20和质量元件30整体进行法向运动(normally move)，其相对端(即上端和下端)被保持为与键20和质量元件30邻接。但是，当通过大的按压力快速按压键20或以极快速度按压或释放键20时，以及如果在传送元件46中产生的加速度与键20或质量元件30中产生的加速度彼此不同时，上述可拆卸地邻接就会允许传送元件46有时能从键20或质量元件30分离。因为传送元件46以这样的方式保持与键20和质量元件30可拆卸地邻接，其方式为能够根据上述的键20和质量元件30的操作条件而将传送元件46从键20和质量元件30中的任一个分离或拆卸，从而能防止在第一和第二邻接区域48和49中出现的不必要的绑定力。结果，键盘装置10的该实施例能够实现键20和质量元件30的平滑运动，并因此实现具有良好响应性的力觉控制。

如果传送元件46通过链接耦合而与第一和第二邻接区域48中的键20和质量元件30不可拆卸地连接，则键20和质量元件30和传送元件46彼此始终整体地运动，这等同于传送元件46的惯性质量已经增加了与键20和质量元件30的惯性质量对应的量的情形。因此，当通过电磁致动器40驱动传送元件46时，传送元件46的运动将仅具有不良的响应性。为了增强传送元件46的操作响应性，电磁致动器40需要增加驱动能量(例如增加驱动电压)。然而，键盘装置10的该实施例中的传送元件46被配置为与键20和质量元件30这两者可拆卸地邻接，从而传送元件46能够根据键20和质量元件30的操作条件从键20和质量元件30中的任一个分离或拆卸，因此该键盘装置10可防止传送元件46的惯性质量的增加。因此，当传送元件46被电磁致动器46驱动时，不仅能确保传送元件46的良好操作响应性，而且还节省了用于驱动传送元件46的必要能量。

通过如上所述与键20和质量元件30可拆卸地邻接的传送元件46，键盘装置10的该实施例能够避免前述问题，并且能实现键20的平滑运动。

此外，在键盘装置10中设置位置传感器(操作检测部)47，用于检测传送元件46(活塞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；以及反射表面47b，设置在平板元件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，其被构成为使得光接收部47a从反射表面47b接收反射光。反射表面47b的构成方式为，来自反射表面47b的不同垂直位置的反射光量持续改变。因此，传送元件46的位置可基于来自光接收部47a的输出信号而识别。

位置传感器47也可以是除了上述反射型之外的任意其他类型(例如另一光学类型或非光学类型)，只要它能检测到传送元件46(活塞42)的位置即可。或者，位置传感器47也可由位置检测开关等代替。此外，在上文中该实施例描述了包括位置传感器47作为用于检测传送元件46的操作的操作检测部的一个实例，但是除了包括位置传感器47之外，实施例还可包括速度传感器或加速度传感器，用于检测传送元件46的操作速率或速度或加速度、或其组合。

此外，键盘装置10的该实施例被构成为，检测传送元件46的操作(位移、速度等)，以及基于传送元件46的操作的检测来对电磁致动器40进行驱动控制。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和质量元件30中至少任一个的操作(位置、速度、加速度等)，以及基于键20和质量元件30中任一个的操作的检测而对电磁致动器40进行驱动控制。可选地，键盘装置10的该实施例可包括一个或多个操作检测部，用于检测传送元件46、键20和质量元件30中至少一个的操作，从而任意的操作检测部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乐音生成器进行乐音生成控制。当然，也可用一个操作检测部进行对电子致动器40的驱动控制和对电子乐音生成器的乐音生成控制这两者。

如上所述，键盘装置10的该实施例包括：质量元件30，被设置为用于在键20上方的区域中进行枢转运动；并且电磁致动器40和传送元件46被设置在键20与质量元件30之间，用于向键20和质量元件30施加所产生的驱动力。电磁致动器40和传送元件46被设置在相对于键枢轴点12(即从此角度来看)而位于键按压部20c的相反侧的一部分键20之间。此外，电磁致动器40是可被致动以沿两个方向(即朝向质量元件30的方向和朝向键20的方向)驱动传送元件46的单个器件。

以下描述图1中所示的主控制部50。主控制部50包括CPU 51、ROM 52、RAM 53和闪存(EEPROM)54。定时器55连接至CPU 51。CPU 51控制包括键盘装置10的整个电子键盘乐器1。ROM 52和闪存54不仅已在其中存储有将要由CPU 51执行的控制程序和各种表格数据，而且还存储有稍后述及的力觉施加表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计数各类时间，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、显示器件63、声音输出部65、外部存储器件66、HDD 67、通信接口68和MIDI接口69等。外部器件71可连接至通信接口68，而MIDI器件72可连接至MIDI接口69。此外，通信接口68允许经由通信网络73(例如因特网)与外部服务器装置74通信。设置操作部61包括各种开关(未示出)，其可由演奏人员操作以输入设置操作信息，以及向CPU 51提供响应于任意开关的操作所产生的信号。提供外部存储器件66和HDD 67，用于存储各种应用程序(包括上述控制程序)和各种乐曲数据。显示器件63经由显示控制电路62连接至总线51，以及声音输出部65经由乐音生成器电路64连接至总线51。

图5是示出键盘装置10的常规结构的框图，该键盘装置10包括用于对键20的驱动加以控制的驱动控制电路。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，其用于根据从控制部50给出的指令向致动器40的前凸线圈41a或回缩线圈41b输出驱动PWM(脉冲宽度调制)信号。主控制部50(以如图1所示的方式构成)包括ROM 52，其中存储有力觉施加表80和自动演奏数据85。将通过位置传感器47检测的活塞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基于从控制部50给出的控制信号向致动器40的前凸线圈41a或回缩线圈41b提供驱动电流。

图6是示出在ROM 52中存储的力觉施加表80的示例性配置的视图。该力觉施加表80是包含将由电磁致动器40产生的驱动力的模式的表。此外，力觉施加表80包括键按压表81和键释放表82。所述键按压表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是用于参照与这样的信号对应的输出值的表，其中所述信号表示位置传感器47的检测值(或基于检测值计算的速度和加速度的值)。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。

下文描述以下述方式构成的键盘装置10的行为。当没有键按压力作用于键20上时，因为由键枢轴点12之前和之后的质量(自重)之间的平衡沿键按压方向所产生的偏置力与从质量元件30经由传送元件46向键20施加的负载之间的强度关系，键20被保持在如图4A所示的非按压位置，其中键20的后端区域20b的下表面被保持为邻接于上部键限制停止件21，并且位于前端区域20a中的键按压部20c被保持在其顶部位置。此时，质量元件30的柄部32位于与下部质量元件限制停止件35邻接的其下限位置。一旦按压了处于非按压位置的键20，键20围绕键枢轴点12沿键按压方向枢转，同时经由传送元件46上推质量元件30。这样，键20沿图4A的顺时针方向枢转，直到前端区域20a的下表面邻接于下部键限制停止件22，从而键20取得如图4B所示的按压位置。当键20处在按压位置时，由键20经由传送元件46上推的质量元件30的柄部32位于与上部质量元件限制停止件34邻接的其上限位置。然后，一旦去除了对键20的键按压力，从质量元件30(由于其自重而沿图4B的逆时针方向枢转)经由传送元件46向键20施加负载，从而键20由于所施加负载和自重的平衡而返回至非按压位置。

当键20由于质量元件30的惯性负载而运动时，通过借助于电磁致动器40沿两个方向驱动传送元件46，该实施例可增援或减少从质量元件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，该实施例可基于将要施加给键按压操作的反作用力来执行力觉控制。

下文更具体地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而通过手指感受到的特定键触感(阻力感)，键盘装置10的该实施例被构成为，在电子键盘乐器1的演奏期间，通过由电磁致动器40驱动活塞42而向键20施加与声学钢琴的键触感对应的反作用力特征。上述反作用力特征响应于键20的改变位置而不时地改变。因此，在上述力觉控制中，基于由位置传感器47检测的传送元件46的位置信息来施加驱动力。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基于存储于ROM 52中的位置传感器47的检测数据和力觉施加表80参照活塞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的指令向前凸线圈41a或回缩线圈41b提供驱动电流。因此，通过驱动前凸线圈41a或回缩线圈41b，向传送元件46施加驱动力，从而朝向质量元件30或键20驱动传送元件46。前面已经描述的该实施例涉及到参照力觉施加表80确定电磁致动器40将要施加的驱动力的情形，将由电磁致动器40提供的这一驱动力可通过基于由位置传感器47检测的传送元件46的位置信息的算术运算来确定。

图7A至图7D是示出在已经由电磁致动器40执行了力觉控制的情形下，在键20的位移(按压量)与从键20向按压键20的演奏人员的手指施加的反作用力之间的关系的视图，其中图7A和图7B示出当相对慢地按压和释放了键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了键20时的反作用力的分布。

在键盘装置10的该实施例中，通过对键20进行力觉控制，从键20向按压键20的演奏人员的手指施加的反作用力是由作用于键20上的质量元件30的质量或惯性负载所引起的反作用力L1与由电磁致动器40向键20所施加的反作用力L2的总和(见图7A至图7D的单点划线)。向演奏人员的手指施加的反作用力的分布是质量元件30的反作用力F1与由电磁致动器40所施加的反作用力L2之间的协作结果，因此可以说是对声学钢琴中的反作用力的分布的再现。

下文更具体地描述对于键20的操作的反作用力的分布。首先，描述当相对慢地按压键20时图7A的反作用力的分布。在这种情形下，向按压键20的演奏人员的手指施加的反作用力展现出这样的分布：所述分布在与键按压量为0对应的初始值(0负载)处开始并且包括4个区域A、B、C和D中的改变。

图7A中的区域A表示当键20和质量元件30在键20的按压的初始阶段从静止状态开始抬起时由静态负载所引起的反作用力分布。在键20的按压的初始阶段，活塞42还没有由电磁致动器40驱动，并且仅有来自质量元件30的反作用力作用于键20上。尽管这个区域A是由键20和质量元件30在它们的静止状态下的静态负载所引起，但是由于键和对应的音锤的抬起，同样会出现具有在声学钢琴中键的按压的初始阶段处的反作用力特征的类似分布。图7A中的区域B表示当已经开始(由电磁致动器40)驱动活塞42时的反作用力分布，并且在这个区域B中，复制或再现当已经开始由键经由动作机构抬起阻尼器时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的驱动所引起的反作用力的分布，其中反作用力呈现出比区域B中略小的增量。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向声学钢琴中的键所施加的反作用力。此外，区域D表示反作用力的峰状分布，其涉及通过致动器40的驱动所生成的反作用力的快速和大量的增加和降低。在这个区域D中，通过从与音锤辊的适配啮合中脱离出来的起重件(jack)来再现声学钢琴中对键施加的负载的快速改变。应注意，在区域D之后的区域中，从质量元件30向键20施加的反作用力L1再次快速增加；这个快速增加是由于质量元件30从上部质量元件限制停止件34接收的或键20从下部键限制停止件22接收的反作用力而造成的。

此外，除了不存在与图7A中的区域D中的起重件脱离负载对应的反作用力改变之外，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的分布通常类似于图7B中所示的反作用力的分布。仍是在这种情形下，响应于声学钢琴中的键的按压操作的反作用力的分布得以再现。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的分布是峰状分布，其涉及在键按压的初始阶段由质量元件30引起的反作用力L1的快速和大量的增加和减少。这是因为当键20和质量元件30从它们的静止状态快速移动时所引起的静态负载较大的缘故。通过相对快地按压键20，几乎不会出现与声学钢琴中的起重件脱离负载对应的反作用力改变。上述反作用力分布通常类似于在声学钢琴的实际键操作中出现的分布。通过相对快地按压键20，如图7D所示，从质量元件30施加的反作用力F1基本上保持恒定于较小值，并且在声学钢琴中由动作机构的各个组件(这些组件正返回至其各初始位置)引起的反作用力由电磁致动器40再现为反作用力L2。因此，图7D中的反作用力呈现为与响应于图7B中所示的键20的相对慢的释放操作的反作用力的分布类似的分布。

因此，通过键盘装置10的该实施例，可通过质量元件30的反作用力L1与电磁致动器40所生成的反作用力L2的组合来如实地再现响应于在声学钢琴(其包含复杂的动作机构)中的键的按压向演奏人员的手指施加的反作用力的分布。

此外，键盘装置10的该实施例可通过电磁致动器40沿这样的方向驱动传送元件46来减少沿键释放方向作用于键20上的力，此方向是与向键20施加反作用力的方向(在这种情形下为向下方向)相对的方向(在这种情形下为向上方向)。因此，当演奏人员没有对静止于非按压位置的键20进行操作时，通过电磁致动器40向上驱动传送元件46，键20由于其自重而沿键按压方向枢转。利用这个动作，即使没有演奏人员的键按压操作，键盘装置10也可自动移动键20。结果，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发出与自动演奏相关的指令。基于所述指令，控制驱动器58和PWM交换电路59向前凸线圈41a提供驱动电流。因此，传送元件46通过前凸线圈41a向上(即朝向质量元件30)运动，从而键20枢转至按压位置。一旦供给前凸线圈41a的驱动电流终止，则活塞42通过来自质量元件30的负载向下(朝向键20)运动。因此，从活塞42沿键释放方向向键20施加负载，从而键20枢转至释放位置。基于自动演奏数据，根据键20的操作信息而在预定定时进行键20的这种运动，从而键20能够进行与预定演奏乐音一致的动作。

如上所述，键盘装置10的该实施例包括传送元件46，其被设置为邻接键20和质量元件30这两者，以从键20和质量元件30中的一个向另一个传送负载；以及电磁致动器40，其驱动传送元件46，以作用于键20和质量元件30中的至少任一个。电磁致动器40位于键20与质量元件30之间，并且能够向键20和质量元件30这两者提供由电磁致动器40产生的驱动力。因此，可在作用于键20上的质量元件30与电磁致动器40之间共享相同的操作系统(即可将质量元件30的操作系统与电磁致动器40的操作系统构成为单个共用操作系统)，从而能够由电磁致动器40适当地控制从键20和质量元件30中的一个向另一个施加的负载，并能够适当地对键20进行力觉控制和驱动控制。

此外，因为传送元件46被以这样的方式保持为与键20和质量元件30可拆卸的邻接，所述方式为其能够根据上述键20和质量元件30的操作条件从键20和质量元件30中任一个分离或拆卸，所以能够防止在传送元件46与键20和质量元件30彼此邻接的邻接区域内发生不必要的绑定力。结果，键盘装置10的该实施例能够实现键20和质量元件30的平滑运动，并因此而实现具有良好响应性的力觉控制。

此外，设置在键盘装置10中的键20是在结构和操作方面类似于声学钢琴的键的组件，并且质量元件30是在结构和操作方面类似于声学钢琴的音锤的组件。使用类似于声学钢琴的键和音锤的这种组件，键盘装置10允许键20的静态负载和动态负载类似于声学钢琴。

此外，在键盘装置10中，质量元件30被可枢转地支持在键20上方，并且电磁致动器40和传送元件46被设置在一部分键20与质量元件30之间，其中这部分键20相对于键枢轴点12(即从此角度来看)而与键按压部20c相对。这样的结构等同于用电磁致动器40和传送元件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结构。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和传送元件46，键盘装置10的该实施例能够以最少的必要结构设置和控制来实现非常类似于声学钢琴的键触感。此外，键盘装置10的该实施例可进行涉及键20的自动操作的自动演奏。

然而，不必非得将键20和质量元件30构成为类似于声学钢琴的键和质量元件。在将键20和质量元件30构成为与声学钢琴的键和质量元件不同的情形下，可通过借助于电磁致动器40控制将要施加至键20和质量元件30的驱动力来克服键20对键触感的影响。

根据本发明的第一方面，上述第一实施例的特征在于，将传送元件46配置为与键20和质量元件30可拆卸地邻接，从而传送元件46能够根据键20和质量元件30的操作条件从键20和质量元件30中的任一个分离和拆卸。然而，根据本发明的第二实施例，不必非得将传送元件46从键20或质量元件30分离或拆卸，传送元件46也可(例如通过链路耦合)而与键20或质量元件30不可拆卸地耦合，只要能够从传送元件46向键20或质量元件30传送驱动力即可。

应注意，除了终止向前凸线圈41a提供驱动电流以使得活塞42如上所述通过质量元件30的负载向下(朝向键20)运动之外，还可通过电磁致动器40(例如通过向下驱动活塞42的回缩线圈41b)沿键释放方向驱动键20，从而使得键20沿键释放方向枢转。即，当键20即将沿键释放方向枢转时，除了从质量元件30向键20施加的反作用力之外，还通过电磁致动器40向键20施加沿键释放方向的驱动力。这样，键盘装置10的该实施例可增强操作响应性，从而改善键20的操作表现和提高自动演奏的质量。

此外，为了键20的自动运动或操作，基于自动演奏数据85，通过经由电磁致动器40执行的双向驱动控制来控制键20沿按压和释放方向的操作速率。由此，基于自动演奏数据85而沿两个方向控制电磁致动器40的驱动，从而能够将响应于按压/释放操作的键20的运动速率调整为期望速率。结果，键盘装置10的该实施例能够直观地再现快速和慢速键按压和释放操作，并提高自动演奏的质量。

如上所述，键盘装置10的该实施例不仅包括质量元件30，而且还包括电磁致动器40，其中该质量元件30沿释放方向正常偏置所述键20，从而向键20的演奏操作施加反作用力，而电磁致动器40能够向键20施加驱动力。通过提供质量元件30，与配置有弹簧的传统已知的键盘装置相比，键盘装置10的该实施例可更如实地再现自然键盘乐器(例如声学钢琴)中的键行为的惯性质量感觉特征。此外，键盘装置10的该实施例还能够在声学钢琴中的键按压开始时(其中抵御与音锤对应的静态负载而开始键的运动)适当地再现操作感觉。

[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。与第一实施例类似的组件通过与第一实施例使用的相同的附图标记来表示，并且将不再在此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；对于第三和后继实施例也是如此。

图8是示出键盘装置10-2的第二实施例的结构的视图，其包括单向驱动的电磁致动器40-2，用于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，键盘装置的第二实施例10-2类似于键盘装置10的第一实施例。更具体而言，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内的活塞42，并且其被构成为通过线圈41的驱动仅沿向下方向(即朝向键20)移动活塞42。此外，虽然未具体示出，在键盘装置10-2的第二实施例中的驱动控制电路具有用于控制含有单线圈41的电磁致动器40-2的驱动操作的结构。

通过电磁致动器40-2朝向键20向下驱动传送元件46，基于作用于键20上的质量元件30的质量或惯性负载的反作用力与由致动器40施加至键20的反作用力的组合就变成向进行键20的按压操作的演奏人员的手指所施加的反作用力。因此，键盘装置10-2的第二实施例能够生成与图7中第一实施例生成的类似的反作用力的分布，并且能够对键20的演奏操作进行力觉控制。

相比于第一实施例，键盘装置10-2的第二实施例(其配置有单向驱动的电磁致动器40-2)可在结构上得以简化，并且能够方便电磁致动器40-2的驱动控制。因此，键盘装置10-2的第二实施例适用于结构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是示出键盘装置的第三实施例10-3的结构的视图。键盘装置10的第一实施例中的电磁致动器40的配置方式为将前凸线圈41a、回缩线圈41b和活塞42的各个轴沿垂直方向定向，而键盘装置10-3的第三实施例中的电磁致动器40-3的配置方式为使得前凸线圈41a、回缩线圈41b和活塞42的各个轴相对于垂直方向略微倾斜。在其他结构方面，键盘装置10-3的第三实施例类似于键盘装置10的第一实施例。

具体而言，使得支持电磁致动器40-3的支持部14的后壁14b沿前-后方向相对于垂直方向倾斜预定角度θ，从而后壁14b的上侧位于后壁14b的下侧之后。因此，固定至后壁14b的前表面的前凸线圈41a和回缩线圈41b的轴和插入在线圈14a和14b内的活塞42沿前-后方向倾斜相同的预定角度θ。因此，传送元件46在第一邻接区域48中邻接于质量元件30的辊36的第一邻接角度以及键20在第二邻接区域49中邻接于螺钉25的第二邻接角度不同于键盘装置10的第一实施例。更具体而言，对键盘装置10-3的第三实施例中的这些邻接角度进行这样的设置，以最小化在沿着倾斜轴方向线性运动的传送元件46的上端(支持元件44的上表面)与垂直枢转的质量元件30的辊36之间的接触-滑动运动的量，以及最小化在线性运动的传送元件46的下端与垂直枢转的键20的螺钉25之间的接触-滑动运动的量。

即，在键盘装置10-3的第三实施例中，对在传送元件46与键之间的邻接角度和在传送元件46与质量元件30之间的邻接角度进行设置，以最小化传送元件46相对于键20和质量元件30的接触-滑动运动的量。由此，由于在质量元件39和键20运动时的滑动运动，就能够最小化在第一和第二邻接区域48和49中产生的摩擦力，从而允许键20和质量元件30平滑运动。结果，键盘装置10-3的第三实施例能够生成更类似于自然键盘乐器(例如声学钢琴)的键触感。

[第四实施例]

接下来，将给出关于本发明的键盘装置的第四实施例的描述。图10是示出键盘装置10-4的第四实施例的结构的视图。在键盘装置10-4的第四实施例中，键20与质量元件30之间的垂直位置关系与键盘装置10的第一实施例相反，因此，设置在键20与质量元件30之间的电磁致动器40的方位与键盘装置10的第一实施例相反。同样，键20、质量元件30和电磁致动器40的各自的操作方向也与键盘装置10的第一实施例相反。

即，在键盘装置的第三实施例10-3中，质量元件30设置在键20下方，电磁致动器40和传送元件46设置在键20的下表面与质量元件30之间。在传送元件46中，向上延伸的第二杆42c的上端被保持邻接于位于键枢轴点12前方的键20(即，位于键按压部20c相对于键枢轴点12的同一侧)的下表面部分，以及被固定至向下延伸的第一杆42b的支持元件44的下端被保持邻接于沿与质量元件33相对于质量元件枢轴点31的相反方向延伸的柄部32的上表面部分。

而在键盘装置10的第一实施例中，键20、电磁致动器40和传送元件46在与键按压部20c相对于键枢轴点12(即从此角度来看)的相反的一侧(后侧)按照前述顺序从下至上排列，在键盘装置10-4的第四实施例中，键20、电磁致动器40和传送元件46、以及质量元件30在与键按压部20c相对于键枢轴点12(即从此角度来看)相同的一侧按照前述顺序从上至下排列。

在键盘装置的第四实施例10-4中，同样，当没有进行键20的按压操作时，如图10所示，因为键枢轴点12之前和之后的质量(自重)之间的平衡以及从质量元件30经由传送元件46向键20施加的负载这两者，键20被保持在非按压位置，其中键20的后端区域20b的下表面被保持为邻接于上部键限制停止件21。此时，质量元件30处在与下部质量元件限制停止件35邻接的其下限位置。一旦按压了处在非按压位置的键20，键20围绕键枢轴点12枢转，同时经由传送元件46下推质量元件30的柄部32。这样，键20枢转至按压位置(前端区域20a的下表面在此处邻接于下部键限制停止件22)。已经枢转的质量元件30(由键20通过活塞42下推该质量元件30而枢转)被保持在与上部质量元件限制停止件34邻接的其上限位置，同时键20处在按压位置。然后，一旦移除对于键20的键按压力，从质量元件30经由传送元件46向键20施加负载，从而由于所施加的负载和自重的平衡，键20返回至非按压位置。

[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，其涉及本发明的第二方面。

图11是示出键盘装置10-5的第五实施例的结构的视图。在键盘装置10-5的第五实施例中，键20与质量元件30之间的垂直位置关系与键盘装置10的第一实施例相反。键盘装置10的第一实施例中的电磁致动器40配置在键20与质量元件30之间以直接驱动键20和质量元件30，而第五实施例的电磁致动器40被设置在质量元件30的柄部32上方以直接驱动质量元件30。因此，在键盘装置10-5的第五实施例中，电磁致动器40借助于质量元件30向键20施加驱动力。

更具体而言，活塞42通过电磁致动器40沿两个方向(即垂直向上和向下)而被驱动，该活塞42具有杆42d，该杆42d向下延伸并在其下端连接至连接部分32a，以这样的方式将该杆42d经由磁铁等配置在柄部32的上表面或侧表面上，其方式为杆42d和此后的活塞42可相对于柄部32运动。这样，活塞42和杆42d通过电磁致动器40的往复运动被作为枢转柄部32的驱动力，从而驱动质量元件30和键20。此外，尽管设置在键20与质量元件30之间的传送元件46-2被构成为以与键20和质量元件30的运动互锁的关系从键20和质量元件30中的一个向另一个施加负载，但该传送元件46-2并非通过电磁致动器40驱动(如在键盘装置10的第一实施例中那样)。应注意，不必非得将杆42d磁连接至连接部分32a，只要在连接部分32a与杆42d之间的连接允许杆42d进行垂直往复运动并允许柄部32围绕质量元件枢轴点31进行枢转运动即可；例如，尽管未具体示出，但是杆42d可经由松散地插入至连接孔中的销钉(即在销钉与连接孔边缘之间具有某些间隙)连接至连接部分32a。

即使如键盘装置10-5的第五实施例中那样，在电磁致动器40借助于质量元件30向键20施加驱动力的情形下，电磁致动器40也能向键20施加驱动力，用于调节从质量元件30向键20施加的反作用力。因此，键盘装置10-5的第五实施例也能通过在从质量元件30向键20施加的反作用力与从电磁致动器40施加的驱动力之间的协作而对键20的按压操作和键20的自动操作进行力觉控制。即，响应于键20的按压操作，通过在从质量元件30向键20施加的反作用力与从电磁致动器40向键20施加的驱动力之间的协作而进行力觉控制。此外，即使没有对键20进行按压操作，通过在从质量元件30向键20施加的反作用力与从电磁致动器40向键20施加的驱动力之间的协作，也允许实现键的自动操作。

尽管上文描述了本发明的各个实施例，但是本发明不应理解为受到所述实施例的限制，而是可在所附权利要求及说明书和附图中阐述的技术思想范围内进行各种改进。例如，在键盘装置10和10-3的第一至第三实施例中，安装在柄部32上的辊36可用任意其他适合的元件来代替，只要代替元件被设置为与传送元件46可拆卸地邻接并且可针对传送元件46执行适当的减震和滑动功能即可。作为实例，辊36可用承载元件替换，该承载元件包含具有球面的接触部分。可选地，传送元件46也可直接邻接于键20，从而省略辊36。

此外，上面已经描述的上述各个实施例应用于具有电子乐音生成器(其响应于键20之一的操作而生成乐音)的电子键盘乐器。因此，在这些所述实施例中，每个质量元件30仅具有如下功能：仅向键20施加惯性质量，以生成类似于自然键盘乐器(例如声学钢琴)的键触感；即，在每个上述实施例中的质量元件30不具有实际敲击琴弦以生成乐音的功能。然而，本发明的键盘装置不限于这样的结构，质量元件30也可具有实际敲击琴弦(如同声学钢琴的音锤元件那样)以生成乐音的功能，在这种情形下，可省掉用于响应于键的操作而生成电子乐音的机构。

此外，在上述各个实施例中，将质量元件30构成为围绕质量枢轴点31枢转，而设置在本发明的键盘装置中的质量元件30的运动并不限于这样的枢转运动，而是还可以是线性运动或其他任意类型的运动。此外，在键、传送元件与质量元件之间的位置关系也不限于与实施例相关地示出和描述的垂直位置关系。例如，尽管没有具体示出，键和质量元件可与插入其间的传送元件沿水平方向并排设置，从而可由传送元件沿水平方向来向质量元件传送键的运动。在这种情形下，可将质量元件构成为进行枢转运动或线性运动。

Claims (15)

1.一种键盘装置，包括：

键，被支持为用于围绕键枢轴点进行枢转运动；

质量元件，以与所述键的运动互锁的关系对所述键的演奏操作施加反作用力；

驱动力施加部，被设置在所述键与所述质量元件之间，用于向所述键和所述质量元件施加由此产生的驱动力；以及

控制部，控制由所述驱动力施加部对所述驱动力的产生；

其中所述驱动力施加部是致动器，该致动器包括：传送元件，其与所述键和所述质量元件这两者邻接设置，以从所述键和所述质量元件中的一个向所述键和所述质量元件中的另一个传送负载；以及驱动源，其朝向所述键和所述质量元件至少之一驱动所述传送元件；以及

将所述传送元件可拆卸地与所述键和所述质量元件邻接设置，从而所述传送元件能够根据所述键和所述质量元件的操作条件而与所述键和所述质量元件中的任一个分离。

2.如权利要求1所述的键盘装置，其中将所述质量元件设置为用于在所述键上方的区域中进行枢转运动，以及将所述传送元件与所述键的一部分邻接设置并与所述质量元件邻接设置，其中所述键的一部分位于所述键的键按压部相对于所述键枢轴点的相反侧。

3.如权利要求1所述的键盘装置，其中所述驱动力施加部是电磁致动器，该电磁致动器包括作为驱动源的线圈，以及作为由所述线圈驱动的传送元件的活塞。

4.如权利要求2所述的键盘装置，其中所述驱动力施加部是电磁致动器，该电磁致动器包括作为驱动源的线圈，以及作为由所述线圈驱动的传送元件的活塞。

5.如权利要求2所述的键盘装置，还包括一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；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将由所述驱动力施加部产生的驱动力。

6.如权利要求3所述的键盘装置，还包括一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；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将由所述驱动力施加部产生的驱动力。

7.如权利要求1至6中任一项所述的键盘装置，其中所述传送元件在所述键与所述质量元件之间能够线性运动，以及对在所述传送元件与所述键之间的邻接角度和在所述传送元件与所述质量元件之间的邻接角度进行设置，以最小化所述传送元件响应于所述键和所述质量元件的运动而相对于所述键和所述质量元件进行的接触-滑动运动的量。

8.一种键盘装置，包括：

键，被支持用于围绕键枢轴点进行枢转运动；

质量元件，沿键释放方向偏置所述键，从而以与所述键的运动互锁的关系对所述键的演奏操作施加反作用力；

驱动力施加部，被设置为用于向所述键和所述质量元件施加由此产生的驱动力；以及

控制部，控制由所述驱动力施加部对所述驱动力的产生；

其中在通过所述驱动力施加部向所述键施加驱动力来减少从所述质量元件向所述键施加的反作用力时，所述键沿键按压方向能够进行枢转；

当已对所述键进行按压操作时，通过从所述质量元件向所述键施加的反作用力与从所述驱动力施加部向所述键施加的驱动力之间的协作，进行力觉控制；以及

即使没有对所述键进行按压操作，通过从所述质量元件向所述键施加的反作用力与从所述驱动力施加部向所述键施加的驱动力之间的协作，允许所述键的自动操作。

9.如权利要求8所述的键盘装置，还包括传送元件，其与所述键和所述质量元件这两者邻接设置，以从所述键和所述质量元件中的一个向所述键和所述质量元件中的另一个传送负载；以及

其中所述驱动力施加部是双向驱动致动器，其朝向所述键和所述质量元件这两者驱动所述传送元件。

10.如权利要求9所述的键盘装置，其中将所述质量元件设置为用于在所述键上方的区域中进行枢转运动，以及将所述传送元件与所述键的一部分邻接设置并与所述质量元件邻接设置，其中所述键的一部分位于所述键的键按压部相对于所述键枢轴点的相反侧。

11.如权利要求8至10中任一项所述的键盘装置，其中，在所述键的自动操作期间，当所述键沿所述键释放方向进行枢转时，除了对所述键施加来自所述质量元件的反作用力之外，还对其施加由所述驱动力施加部产生并沿所述键释放方向作用的驱动力。

12.如权利要求9或10所述的键盘装置，其中通过由所述驱动力施加部施加的驱动力来进行所述键的自动操作，其中基于在存储部中存储的自动演奏数据来控制所述键的自动操作；以及

在所述键的自动操作期间，通过沿键按压方向和键释放方向这两个方向作用的驱动力来控制所述键沿所述键按压方向和所述键释放方向的操作速率，其中所述驱动力由所述驱动力施加部基于所述自动演奏数据而施加给所述键。

13.如权利要求8至10中任一项所述的键盘装置，还包括：一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；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将由所述驱动力施加部产生的驱动力。

14.如权利要求11所述的键盘装置，还包括：一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；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将由所述驱动力施加部产生的驱动力。

15.如权利要求12所述的键盘装置，还包括：一个或多个操作检测部，其检测所述传送元件、所述键和所述质量元件中至少任一个的操作；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将由所述驱动力施加部产生的驱动力。

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