DE68907853T2

DE68907853T2 - Modulare retroaktive Tastatur und modularer flacher Hebelarm.

Info

Publication number: DE68907853T2
Application number: DE89420385T
Authority: DE
Inventors: Claude Cadoz; Jean-Loup Florens; Leszek Lisowski
Original assignee: MINISTERE de la CULTURE de la
Current assignee: MINISTERE de la CULTURE de la
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2009-10-11
Also published as: ES2044194T3; JPH02222995A; US5107262A; JP2730216B2; FR2638010A1; FR2638010B1; EP0365441B1; DE68907853D1; EP0365441A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der elektronischen Tasteninstrumente und die Ausbildung einer Anordnung von flachen modularen Aktuatoren.
Bei elektronischen Musikinstrumenten hat man zahlreiche Fortschritte hinsichtlich der elektronischen Ausbildung selbst gemacht, und ein voriiegendes Instrument kann vom musikalischen Gesichtspunkt aus zahlreiche Funktionen dank verschiedener Programme erfüllen, die man in einen Befehlsprozessor eingeben kann. Gleichwohl blieb jedoch der mechanische Teil der elektronischen Tasteninstrumente relativ einfach. Hier mangelt es an Flexibilität in zahlreichen Aspekten:
- Auf der einen Seite ist es generell nicht möglich, an einem beliebigen Ort der Tastatur eine Tastenart durch eine andere zu ersetzen (z.B. eine Pianotaste durch einen Joy Stick, d.h. einen Befehlsstift, eine weiße Taste durch eine schwarze Taste etc.);
- auf der anderen Seite ist die Anordnung der Tasten, die die Tastatur bildet, von vorneherein festgelegt, und es ist für einen Anwender nicht möglich, die Anzahl der Tasten zu vergrößern, ohne eine neue komplette Tastatur zu kaufen.
Daher ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Tastatur eines elektronischen Musikinstrumentes anzugeben, die in der Herstellung und der Anwendung flexibler als Tastaturen gemaß dem Stand der Technik ist.
Hierfür wird mit der Erfindung eine modulare Tastatur vorgeschlagen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Instrument anzugeben, in dem die Tasten retroaktiv sind, d.h. daß sie den Aktionen eines Benutzers eine natürliche gewählte Reaktion entgegensetzen, die man sich entsprechend des Tastenanschlages wünscht.
Um diese Retroaktivität zu erhalten, die an sich bekannt ist, z.B. aus dem Dokument IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 31, Nr. 2, Juli 1988, Armonk, USA, Seiten 78 bis 80 "Keys with position and force feedback", muß üblicherweise jedem Tastenmodul eine Motoreinheit zugeordnet werden. Eines der Vorurteile, das mit der Erfindung überwunden werden mußte, liegt in der Tatsache, daß die Realisierung eines Motorteils, der geeignete Leistung hat und ausreichend flach ist, um in dem vorhandenen Raum z.B. einer Pianotaste aufgenommen zu werden, ein unüberwindliches technisches und auch wirtschaftliches Hindernis schien. Wenn man tatsächlich eine Oktave eines klassischen Pianos mit 12 Tasten betrachtet, nimmt diese eine Breite von 165 Millimetern ein, d.h., daß die jeder Taste zugeordnete Mechanik eine Breite von 13,75 Millimetern nicht überschreiten darf. Um ein vollständig modulares System zu realisieren, ist es wünschenswert, daß kein Motor diese Breite überschreitet. Wenn dieses der Fall wäre, dann müßten die einzelnen Motoren gegeneinander verschoben werden, was nach sich zöge, daß das System nicht mehr perfekt modulartig wäre.
Aus diesem Grunde ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen speziellen Linearmotor vorzusehen, der mit anderen Motoren in moduler Art zusammengesetzt werden kann Dieser Motor bzw. dieses Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung kann wohlbemerkt auch zu anderen Anwendungen als bei einem Tastenmusikinstrument verwendet werden und könnte z.B. im Bereich der Robotik eingesetzt werden; in diesem Rahmen könnte man auch die Kupplungen der Tasten verwenden, um komplexe Bewegungen, so z.B. Greife und Haltebewegungen für einen Manipulator, zu schaffen.
Um diese sowie weitere Aufgaben zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine modulare retroaktive Tastatur mit Tasten vor, die es erlauben, dem Benutzer ein für die Taste charakteristisches Anschlaggefühl zurückzusenden, wobei jede Taste ein Element eines flachen autonomen Parallelepipedmodules ist, das einen Motor, einen Positionssensor und Einrichtungen zur elektrischen Verbindung aufnimmt, wobei jedes Modul Einrichtungen aufweist, um es mit dem benachbarten Modul zu verbinden und wobei die Tasten an eine zentrale Bearbeitungseinheit angeschlossen sind, um ihnen die gewünschte Antwort durch Einschalten des Motors zu geben und um die Signale des Sensors zu behandeln.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erhält jedes Modul eine bewegliche Platte oder einen beweglichen Arm, der für alle Tasten gleich ausgestaltet ist, wobei diese Platte Einrichtungen aufweist, um darauf auswechselbar Aufsätze zu befestigen, die das Aussehen, die Form und Dimension der Tasten des jeweiligen Instrumentes haben.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfindung eine Anordnung von linearen flachen Aktuatormodulen vor. Jedes Modul enthält hierbei: Eine bewegliche Flachspule, die auf Schienen befestigt ist, die ihr eine Bewegung in ihrer Ebene in einer bestimmten Richtung gestatten, Einrichtungen zur Stromversorgung der Spule, zu beiden Seiten der Spule und im wesentlichen parallel zu dieser je eine flache Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Spule, wobei dieses Feld in einer ersten Hälfte der von der Spule in Ruhestellung eingenommenen Fläche eine erste Richtung und in der zweiten Hälfte die entgegengesetzte Richtung aufweist, und Abstandshalter, um einen konstanten Abstand zwischen den Einrichtunger zum Anlegen des Magnetfeldes einzuhalten. In dieser Anordnung ist eine einzige Einrichtung zum Anlegen des Magnetfeldes zwischen zwei Spulen vorhanden und Abschlußeinrichtungen umgeben die äußeren Einrichtungen zum Anlegen des Magnetfeldes.
Cemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Einrichtungen zum Anlegen eines Magnetfeldes Permanentmagnete in Form von Plättchen, die in jeder Halbfläche entgegengesetzt orientiert sind. Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Einrichtungen zum Anlegen des Magnetfeldes Flachspulen, die in jeder Halbfläche entgegengesetzt orientiert sind.
Gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Anordnung identische Trägerchassis, die mit Abstandshaltern zu den benachbarten Chassis ausgerüstet sind, wobei jedes Chassis Befestigungseinrichtungen aufweist, um eine Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes, Führungsstangen für eine benachbarte flache bewegliche Spule und einen Positionssensor dieser Spule zu tragen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 eine Tastatur gemäß der vorliegenden Erfindung aus modularen Tasten;
Fig. 2 die Möglichkeit, mit jeder Taste verschiedene Funktionen zu verbinden;
Fig. 3 in sehr schematischer Weise einen modularen Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4A und 4B Aufsichten auf ein Modul eines Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische und vereinfachte perspektivische Ansicht zweier Module eines Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Aktuatormoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 schematisch die Matrixanordnung von Aktuatormodulen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Verbindungsart von unterschiedlichen Tasten mit einem Arm, dessen Ende sich in einer Ebene bewegen kann; und
Fig. 9 die Anordnung von zwei Armen gemäß Fig. 8, die einen Manipulator bilden.
In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform einer Tastatur gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Tastatur umfaßt individuelle Module 1, wobei jedes Modul einen Aktionsarm bzw. eine Aktionsplatte 2 aufweist. Im Inneren dem Moduls sind
- ein Positionsdetektor für die Taste und
- ein Motor oder Aktuator angeordnet, der es erlaubt, als Funktion der detektierten Aktion auf die Taste eine Widerstandskraft und gegebenenfalls eine Gegenkraft zu liefern, die von einem zentralen Prozessor bestimmt wird, dem von jeder Taste die Anzeige der Position empfängt und einen Befehl für den Motor liefert.
Darüberhinaus ist jedem Modul eine elektronische Karte zugeordnet, die Einrichtungen zur Vorverarbeitung der Signale des Detektors und Verstärkungseinrichtungen für die Befehlssignale enthält, die durch den zentralen Prozessor zurückgesendet werden.
Nach einem Merkmal der Erfindung können diese Module miteinander auf einfache Art verbunden werden, z.B. durch Schnappverschlüsse oder durch eine Verbindung mit Steckern und Riegeln.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können, wie in Fig. 2 dargestellt, dann, wenn die Tastatur als Tastatur eines Musikinstruments verwendet wird, die Platten oder Arme 2 mit Aufsätzen ausgerüstet werden, deren Aussehen den klassischen Tasten eines Musikinstrumentes entspricht, so z.B. mit einer schwarzen Taste 4 oder einer weißen Taste 6, oder aber mit einem Joy Stick 8.
Die modulare Tastatur gemäß der vorliegenden Erfindung hat den doppelten Vorteil, daß sie eine beliebige Anzahl von Tasten aufweisen kann, und darüberhinaus kann jede Taste mit einer unterschiedlichen Funktion ausgerüstet werden, vorausgesetzt, daß das zugeordnete Programm in dem zentralen Prozessor modifiziert wird, um die Reaktionen zu erhalten, die diesem Tastentyp zugeordnet sind.
Darüberhinaus ist es, wie in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 gezeigt, möglich, mehrere Tasten miteinander zu koppeln, um diese gleichzeitig zu betätigen und dadurch z.B. eine Funktion analog einem Bogen zu schaffen.
In Fig. 3 ist in extrem schematischer und vereinfachter Art ein Beispiel eines geeigneten Motors zur Realisierung von Aktuatormodulen gezeigt, die z.B. in einer Tastatur entsprechend Fig. 1 verwendet werden können. Dieser Motor weist feste und flache Einrichtungen zum Erzeugen eines magnetischen Feldes auf, die im folgenden Polarisationselemente genannt werden, zwischen denen in ihrei Ebene bewegliche Spulen angeordnet sind. Die beweglichen Spulen empfangen einen bestimmten Strom von einem zentralen Prozessor.
Jedes Polarisationselement ist unterteilt in zwei Hälften in einer vertikalen Ebene, wie dieses die Fig. 4A und 4B zeigen, um in jeder dieser beiden Hälften Felder entgegengesetzter Richtung anzulegen.
Fig. 4A zeigt den Fall, wo jedes Polarisationselement in seiner linken Hälfte eine Magnetplatte 10, deren Fläche mit dem Nordpol sichtbar ist, und in seiner rechten Hälfte eine Magnetplatte 11 aufweist, dessen Fläche mit dem Südpol sichtbar ist.
Wie Fig. 4B zeigt, könnte aus bekannten Gründen und aus Gründen der Kosten für Magnete, jede Platte in mehrere Elementarplatten unterteilt sein, z.B. in Teile 10-1 und 10-2 für die linke Hälfte und 11-1 und 11-2 für die rechte Hälfte.
Im einzelnen zeigt Fig. 3 drei Polarisationselemente 14, 16 und 18 in Form von Platten und drei Flachspulen 20, 22 und 24. Darüberhinaus ist links von dem Polarisationselement 14, das sich am Rand eines Modulensembles befindet, eine Abschlußplatte 26 für das magnetische Feld vorgesehen, z.B. eine Platte aus Weicheisen. Um somit z.B. eine Anordnung von zwei Modulen gemäß der vorliegenden Erfindung aufzubauen, setzt man nacheinander eine erste Abschlußplatte 26, ein Polarisationselement 14, dann aufeinanderfolgende Ensembles entsprechend einem jeden Modul mit einer beweglichen Flachspule 20 und einem festen Polarisationselement 16 und dann eine zweite bewegliche Spule 22 mit ihrem Polarisationselement 18 zusammen. Um ein Ensemble mit nur zwei Modulen zu realisieren, könnte man, anstatt eine neue Spule 24 hinter das Polarisationselement 18 zu plazieren, wie dieses dargestellt ist, hinter dieses Element 18 eine Abschlußplatte für die Feldlinien ähnlich der Platte 26 plazieren.
Die Anordnung gemäß Fig. 3 zeigt, daß mit Ausnahme an den Rändern es für die Hinzufügung eines Modules zu einem existierenden Ensemble genügt, ein weiteres Ensemble mit einem Polarisationselement und einer Spule hinzuzufügen. Auf diese Weise, wie später gezeigt wird, sieht die vorliegende Erfindung Elementarmodule vor, die auf einem festen Chassis Verbindungseinrichtungen für benachbarte Chassis, einen Träger für ein Polarisationselement und eine bewegliche Spule aufweisen.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht ein bißchen detaillierter als Fig. 3, jedoch immer noch sehr schematisch, ein Ensemble aus zwei Polarisationselementen 16 und 18 und zwei beweglichen Spulen 22 und 24. Jede bewegliche Spule ist an einem Gleitschuh 30 bzw. 3l befestigt, die jeweils auf Führungsstangen 32 bzw. 33 gleiten, wobei wie später gezeigt wird, diese Führungsstangen Bestandteil eines Chassis sind, das ein Polarisationselement benachbart zu der Spule trägt. Zudem ist an jeder Spule eine Transformationsanordnung zur Transformation einer translatorischen Bewegung in eine rotatorische Bewegung befestigt, welche einen ersten, mit der Spule verbundenen Arm 34 aufweist, der sich von vorne nach hinten und von hinten nach vorne entsprechend dem Richtungssinn des in der Spule fließenden Stromes bewegt sowie einen zweiten Arm 35 aufweist, der um eine Achse 36 geschwenkt werden kann, die ebenfalls fest mit dem Chassis für das Polarisationselement der zugeordneten Spule verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem angelenkten Arm 35 und dem hin und her schwenkenden Arm 34 erfolgt durch ein klassisches Verbindungssystem, das schematisch durch ein Kreisbogenelement 38 dargestellt ist. Der Arm 35 ist mit einem dritten Arm 37 verbunden, der sich demnach in Rotation um die Achse 36 bewegt. Dieser dritte Arm 37 entspricht der oben erwähnten Aktuatorplatte bzw. dem Aktuatorarm des betrachteten Moduls. Die Dimensionen der verschiedenen Elemente des Transformationssystems für die Transformation der translatorischen in eine rotatorische Bewegung sind in Beziehung mit dem möglichen Auslenkweg der Spule längs der Führungsstangen z.B. so gewählt, daß man eine rotatorische Auslenkung um 10º in bezug auf eine Ruheposition erreicht. Auf den Arm oder die Platte 37 kann man noch beliebige Aufsätze aufstecken oder sonstwie befestigen.
Selbstverständlich können auch andere Transformationseinrichtungen für die Transformation einer translatorischen in eine rotatorische Bewegung verwendet werden und man könnte für andere Anwendungen ebenfalls versuchen, direkt die translatorische Bewegung der beweglichen Spule zu verwenden.
Fig. 6 stellt in einer Ansicht ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Spule und eines Magnetelements dar, die auf ein Chassis montiert sind und damit ein Elementarmodul bilden.
Die Spule ist durch das Bezugszeichen 40, ihre Anschlüsse durch die Bezugszeichen 41 und 42 gekennzeichnet.
Das Polarisationselement umfaßt eine Platte 43, dessen Nordpolfläche sichtbar ist, und eine Platte 44, dessen Südpolfläche sichtbar ist, um entgegengerichtete Felder in den beiden vertikalen Hälften der Spule zu erzeugen.
Wie im Fall der Fig. 5 ist wiederum ein Transformationssystem für die Transformation einer translatorischen Bewegung der Spule in eine rotatorische Bewegung dargestellt und durch die gleichen Bezugszeichen 34 bis 38 gekennzeichnet.
Das Chassis 50 hat eine hintere ebene Fläche und umfaßt Einrichtungen, um die Magnetplatten 43 und 44 zu plazieren und gegebenenfalls mit einiger Kraft auch zu fixieren. Das Chassis umfaßt Einrichtungen 51, 52, 53 und 54 zum Befestigen der Führungsstangen 32 bzw. 33, auf denen die bewegliche Spule unter Zwischenschaltung der Leiter 30 bzw. 31 gleitet.
In der oberen Partie des Chassis ist ein Widerstandsband 60 angeordnet, dessen Ränder mit Anschlüssen 61 und 62 versehen sind. Auf diesem Widerstandsband kann ein Kurzschlußleiter 64, der mit dem Leiter 31 verbunden ist, derart gleiten, daß der Widerstand zwischen den Anschlüssen 61 und 62 in bezug zu der Position der beweglichen Spule steht.
Andererseits sind Anschläge mit Vorsprüngen vorgesehen, um einen bestimmten Abstand in bezug zu der hinteren Fläche des benachbarten Chassis sicherzustellen. Hier sind vier seitliche Anschläge 71 bis 74 und ein zentraler Anschlag 75 dargestellt. Bevorzugt weisr die ebene hintere Fläche der Chassis 50 Nuten auf, die in Zusammenarbeit mit den Anschlägen 71 bis 75 dazu dienen, zwei aneinander anschließende Chassis gegenseitig zu positionieren. Mehrere Chassis werden durch die magnetische Anziehung sozusagen natürlich miteinander "verleimt". Es ist jedoch insgesamt vorzuziehen, Passagen für Befestigungsstangen oder Befestigungsbolzen vorzusehen.
Damit das Ensemble der Aktuatormodule wie in den Fig. 3, 5 und 6 dargestellt zufriedenstellend funktioniert, ist es jedem Fachmann klar, daß das durch eine bewegliche Spule erzeugte Feld keinen Einfluß auf die benachbarte Spule haben darf. Das wird dann der Fall sein, wenn man darauf achtet, daß das maximale durch eine Spule durch den internen Stromfluß erzeugte Feld den etwa 10-ten Teil des Feldes nicht überschreitet, das durch die Polarisationselemente erzeugt wird.
Zurückkommend auf die Fig. 3 wird noch angemerkt, daß ein Polarisationselement für zwei Spulen dient, die es umgeben. Dieses ermöglicht es, einen flachen und speziell kompakten Motor zu erhalten.
Die oben erwähnten Voraussetzungen (Länge von 13,75 Millimetern pro Modul für eine Pianotastatur) konnten in einem Prototypen gemäß der Erfindung eingehalten werden, wobei herkömmliche Teile verwendet wurden, wie Flachspulen mit einer Dicke im Bereich von 6 Millimetern, wobei diese Spulen sich in einem Rechteck von 60 Millimeter mal 120 Millimeter unterbringen lassen, und Polarisationselemente, die aus Magnetplatten aus seltenen Erden mit einer Dicke von 6 Millimeter bestehen, was einen Luftspalt auf beiden Seiten jeder Spule von weniger als 1 Millimeter erlaubt (1,75/2 Millimeter). Bisher wurden nur lineare modulare Anordnungen von Aktuatorplatten dargestellt. Andere Arten von Anordnungen sind ebenfalls möglich.
Fig. 7 zeigt schematisch ein Beispiel einer Matrixanordnung. Diese Anordnung wird aus flachen Magneten Aij (vom Rand gesehen) gebildet, die in vier Reihen (I = 1 ....4) und vier Spalten (j = 1 .... 4) angeordnet sind. Alle Magneten einer Spalte haben den gleichen Magnetisierungssinn (symbolisiert durch einen Pfeil) und die Magneten von zwei benachbarten Spalten haben entgegengesetzte Magnetisierung. Spulen B sind so angeordnet, um wie oben das Feld der Polarisationselemente aufzunehmen, die die Magnete der benachbarten Reihen umfassen. Man bemerkt jedoch, daß hier die Aufteilung der Polarisationselemente nicht wie in dem oben beschriebenen Fall linearer Anordnungen festgelegt ist. Während, wie Fig. 7 zeigt, für die Spulen B11, B12, B21, B22 die Polarisationselemente den Magneten in den Spalten 1 und 2 zugehörig sind und die Magnete der Spalten 3 und 4 im Gegensatz hierzu der Spule B31 zugehörig sind, sind die Polarisationselemente den Magneten der Spalten 2 und 3 zugehörig. Dieses erhöht die Flexibilität des Konzepts und erlaubt sehr dichte Anordnungen von Aktuatoren, die sich an spezielle Anforderungen gut anpassen.
Fig. 7 stellt ebenfalls in schematischer Art Abschlußplatten 81 bis 84 für das Magnetfeld dar, wobei klar ist, daß die beiden Platten 81 über einen Magnetweg miteinander verbunden sind.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung für vielfältige Varianten und Modifikationen geeignet.
Zum Beispiel könnten die Polarisationselemente anstatt der Permanentmagnete Flachspulen mit einem Eisenkern aufweisen, die mit Gleichstrom versorgt werden, was eine zusätzliche Regeleinrichtung für die Aktuatoren bildet, die es erlaubt, eine gleiche Bedingung dadurch zu erreichen, daß das kontinuierliche Feld aller Polarisationselemente modifiziert wird.
Auf der anderen Seite könnten außer den oben beschriebenen Anordnungen in linearer oder in Matrixordnung andere Anordnungen verwendet werden. Zum Beispiel könnte die lineare Anordnung mit nur leichten Änderungen in der Form eine Anordnung in Ringform sein. Es wäre dann überflüssig, Abschlußstücke für das magnetische Feld vorzusehen. Ebenso könnte die Matrixanordnung als eine Anordnung aus konzentrischen Ringen aufgebaut sein.
Bisher wurde der modulare Aktuator gemäß der vorliegenden Erfindung und seine Anwendung in Zusammenhang mit einer Tastatur beschrieben. In diesem Fall dient der Aktuator wesentlich dazu, eine Reaktionskraft auf eine Aktion auf eine Tastaturtaste zu liefern. Eine andere Anwendung dieses Aktuators bestünde darin, ihn wie einen Motor arbeiten zu lassen, z.B. im Rahmen von Robotik-Anwendungen, wo man oft versucht, eine große Anzahl von Aktuatoren in einem kleinen Volumen anzuordnen.
Unter anderen verschiedenen möglichen Varianten der Erfindung können folgende aufgeführt werden:
- Die beweglichen Spulen könnten Eisenstreifen enthalten, die zwischen die Windungen des zu einer Flachspule gewickelten Kupferbandes eingeschoben werden, mit dem Ziel, die Verbrauchscharakteristik als Funktion der gelieferten Leistung zu optimieren;
- verschiedene Arten von Positionssensoren, z.B. Widerstandssensoren, optische oder induktive Sensoren könnten verwendet werden;
- die Auslenkung einer Spule könnte dazu verwendet werden, unter Zwischenschaltung eines mit dieser Spule verbundenen und an einen multipolaren Kommutator angeschlossenen Kontaktes, um eine Sequenzaktion mehrerer Spulen eines gegebenen Ensembles hervorzurufen;
- zwei oder mehrere bewegliche Spulen der gleichen Anordnung könnten mechanisch und/oder elektrisch miteinander gekoppelt werden.
Nach einer Variante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere Tasten einander zuzuordnen, um durch einen einzigen Befehl die Tätigkeit von mehreren Tasten einer Tastatur auszulösen, oder damit umgekehrt die Tätigkeit der Motoren mehrerer Tasten eine Bewegung in mehreren Freiheitsgraden produziert.
Ein Beispiel einer solchen Zuordnung ist schematisch in Fig. 8 gezeigt. Man sieht in einer Ansicht vom Rand aus die Enden der Tasten 80, die den Enden der Arme oder Platten entsprechen, die in den Fig. 5 und 6 mit dem Bezugszeichen 37 und in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet sind. In diesem speziellen Falle sind zwei Tasten 80-1 und 80-2 über einen Arm 82 miteinander verbunden. Ein Ende des Armes 82 ist schwenkbar an einer Achse 84 angelenkt, die mit der Taste 80- 2 verbunden ist und diese senkrecht zur Zeichenebene verlängert. Das andere Ende des Armes 82 ist an der Taste 80- 1 mit einer Transformationsanordnung 86 verbunden (analog dem-Anordnung 38 in Fig. 5) zur Transformation einer geradlinigen Bewegung in eine Kreisbewegung. Diese Anordnung 86 kann eine Platte 87 umfassen, die an der Taste 80-1 auf der gegen die Taste 80-2 gewandten Seite befestigt ist. Ein Bogenarm 88, der aus einem Ausschnitt eines Zylinders mit der Achse 84 gebildet ist, liegt an der Platte 87 an. In herkömmlicher Art kann die Platte an dem Zylinder 88 über ein Kabel befestigt sein, das an dem oberen und unteren Rand der Platte 87 befestigt ist und eine Schleife um den Bogenarm 9 bildet, wodurch man ein Abrollen des Bodenarmes auf der Platte 87 ohne Gleiten und Reibung erreicht.
Betrachtet man einen Schaft 90, der an dem Arm 82 befestigt ist, so könnte sein Ende 92 in einer Ebene im Inneren einer Kontur 94 verschoben werden, um die Tasten 80-1 und 80-2 zu verschieben oder im Gegensatz hierzu durch die Tasten bewegt werden. Im Falle, daß der Schaft die Tasten betätigt, könnte er dazu verwendet werden, um das Verhalten eines Joy Sticks mit zwei Freiheitsgraden zu simulieren. Es wird angemerkt, daß eine Bewegung mit zwei Freiheitsgraden eine vereinfachte Darstellung der Bewegung eines Violinbogens entspricht
Fig. 9 stellt sehr schematisch die Verbindung von zwei Anordnungen gemäß Fig. 8 für die Enden der Tasten 80-1 und 80-2 einerseits und 80-3 und 80-4 andererseits dar.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Absätze und Bogenteile in den einzelnen Ensemblen so angeordnet sind, daß sie nicht miteinander in Kontakt geraten. Mit dem Bezugszeichen 100 ist das Ende des Schaftes der ersten Anordnung und mit 101 das Ende des Schaftes der zweiten Anordnung bezeichnet. Man sieht, daß mit diesen Schaften Greifbewegungen ausgeführt werden können, die das Ergreifen von Objekten erlauben.
Man könnte gleichfalls komplexe Verschiebungen bewirken, indem mit den Enden 100 und 101 ein Schaft über Bogenarme und Gleiter verbunden wird.
Ein Fachmann wird bemerken, daß andere Vorgehen verwendet werden können, um zwei Tasten einander zuzuordnen, z.B. mit Hilfe eines Teleskoparmes, der an dem Rand jeder Taste schwenkbar angelenkt ist oder mit zwei Armen, die miteinander über ein Schwenkgelenk verbunden sind und jeweils ein Ende an einer Taste angelenkt haben Man könnte selbstverständlich auch Verbindungen von mehr als zwei Tasten vorsehen.

Claims

1. Modulare retroaktive Tastatur für ein Musikinstrument, mit Tasten, die es erlauben, dem Benutzer ein für die Taste charakteristisches Anschlagsgefühl zurückzusenden, wobei jede Taste mit einem Motor verbunden ist, ein Positionssensor und Einrichtungen zur elektrischen Verbindung an eine zentrale Bearbeitungseinheit angeschlossen sind, um jeder Taste die gewünschte Ansprache durch einen Befehl über den Motor mitzuteilen und um die Signale des Sensors zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Taste ein Element eines flachen autonomen Parallelepipedmodules (1) ist, das diese Taste, den Motor, den Positionssensor, die Einrichtungen zur elektrischen Verbindung und Einrichtungen zum Befestigen mit dem Nachbarmodul enthält, und daß jedes Modul eine bewegliche Platte oder einen beweglichen Arm (2; 37) aufweist, der für alle Tasten gleich ausgestaltet ist, wobei diese Platte Einrichtungen aufweist, um darauf auswechselbar Aufsätze zu befestigen, die das Aussehen, die Form und die Dimension der Tasten des betrachteten Instrumentes haben.

2. Anordnung von linearen flachen Aktuatormodulen, in der jedes Modul enthält:

eine bewegliche Flachspule (20, 22, 24; 40), die auf Schienen (31, 32) befestigt ist, die ihr eine Bewegung in ihrer Ebene in einer bestimmten Richtung gestatten,

Einrichtungen (41, 42) zur Stromversorgung der Spule,

zu beiden Seiten der Spule und im wesentlichen parallel zu dieser je eine flache Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Spule, wobei dieses Feld in einer ersten Hälfte der von der Spule in Ruhestellung eingenommenen Fläche eine erste Richtung und in der zweiten Hälfte die entgegengesetzte Richtung aufweist, und

Abstandshalter (71 - 75), um einen konstanten Abstand zwischen den Einrichtungen zum Anlegen des Magnetfeldes einzuhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß:

eine einzige Einrichtung zum Anlegen des Magnetfeldes zwischen zwei Spulen vorhanden ist; und

schlußeinrichtungen die äußeren Einrichtungen zum Anlegen eines Magnetfeldes umgeben.

3. Anordnung von Modulen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anlegen eines Magnetfeldes Permanentmagnete (10,11; 10-1 ... 11-2) in Form von Plättchen sind, die in jeder Halbfläche entgegengesetzt orientiert sind.

4. Anordnung von Modulen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anlegen eines Magnetfeldes Flachspulen sind, die in jeder Halbfläche entgegengesetzt orientiert sind.

5. Anordnung von Modulen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

je einen Positionssensor für jede Spule;

einen zentralen Prozessor; und

Schnittstellen, um die Versorgungseinrichtungen für jede Spule in Antwort auf die von dem Prozessor bearbeiteten Signale der Sensoren anzusteuern.

6. Anordnung von Modulen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie identische Trägerchassis aufweist, die mit Abstandshaltern zu den benachbarten Chassis ausgerüstet sind, wobei jedes Chassis (50) Befestigungseinrichtungen aufweist, um

eine Einrichtung (43, 44) zum Anlegen eines Magnetfeldes,

Führungsstangen (32, 33) für eine benachbarte flache bewegliche Spule und

einen Positionssensor (60) dieser Spule zu tragen.

7. Anordnung von Modulen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule in eine Taste integriert ist und daß zwei Tasten durch einen Arm (82) miteinander verbunden sind, der an jeder Taste gelenkig angeschlossen ist und durch die eine, die andere oder durch beide Tasten bewegt werden kann.