JP2007264556A

JP2007264556A - 鍵駆動装置及び鍵盤楽器

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Publication number: JP2007264556A
Application number: JP2006093193A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Yamashita; 正芳山下
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP5023536B2

Abstract

【課題】鍵盤楽器の鍵を駆動する鍵駆動装置において、小型化や軽量化を図ることができると共に省電力で鍵を駆動できるようにする。
【解決手段】フレームに対して揺動可能に支持された鍵７を駆動する鍵駆動装置１であって、鍵７をその揺動方向の一方に付勢する付勢手段１３を備え、付勢手段１３が、鍵７の揺動に連動してフレームに対して揺動し、自重で鍵７を一方の揺動方向に付勢する棒状の磁性体９からなり、略Ｕ字状に形成された鉄心１７と鉄心１７に巻回されたコイル１９とから構成された電磁石１１を、コイル１９に電流が流れている状態で鍵７を他方の揺動方向に揺動させるように磁性体９を磁力で吸引する位置に配し、磁性体９が鍵７の他方の揺動方向にあわせて揺動可能な状態で、鉄心１７の一端部２３が磁性体９に接触し、鉄心１７の他端部２５が磁性体９との間に隙間を介して対向配置されることを特徴とする鍵駆動装置１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鍵駆動装置及び鍵盤楽器に関する。

従来の電子キーボードやアコースティックピアノ等の鍵盤楽器には、各鍵を個々に駆動する鍵駆動装置を設けたものがある（例えば、特許文献１，２参照。）。この種の鍵盤楽器では、楽曲を構成する一連の楽音に対応する演奏情報に応じて鍵駆動装置により各鍵を駆動できるようになっている。
従来の鍵駆動装置では、特許文献１のようにソレノイドを用いたものや、特許文献２のようにステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして使用している。したがって、上記演奏情報に応じてソレノイドやステッピングモータ等に駆動電圧や駆動信号を供給することで、各鍵が駆動されることになる。
特開昭５９−３７５９４号公報特開２００４−２９４７６９号公報

しかしながら、上記従来の鍵駆動装置では、ソレノイドやステッピングモータとギア機構とを組み合わせたものをアクチュエータとして用いているため、鍵駆動装置自体が大型化すると共に重量が重くなるという不具合が生じる。この不具合は、特に携行性が重要視される電子キーボードに適用することができないという問題がある。
また、従来の鍵駆動装置では上述したアクチュエータを用いているため、鍵を駆動しはじめる鍵駆動の初期段階において十分な駆動力を得るためには大きな消費電力が必要になるという不具合も生じる。この不具合は、特に電池仕様の電子キーボードに適用することが困難になるという問題がある。

本発明は、上記事情を鑑み、小型化や軽量化を図ることができると共に省電力で鍵を駆動することができる鍵駆動装置、及び、これを備える鍵盤楽器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する付勢手段と、前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して揺動する磁性体と、略Ｕ字状に形成された鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されて、前記コイルに電流が流れている状態で前記鍵を他方の揺動方向に揺動させるように前記磁性体を磁力で吸引する電磁石とを備え、前記磁性体が前記鍵の前記他方の揺動方向にあわせて揺動可能な状態で、前記鉄心の一端部が前記磁性体に接触し、前記鉄心の他端部が前記磁性体との間に隙間を介して対向配置されることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

また、請求項２に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する付勢手段を備え、該付勢手段が、前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して揺動し、自重で前記鍵を前記一方の揺動方向に付勢する棒状の磁性体からなり、略Ｕ字状に形成された鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成された電磁石を、前記コイルに電流が流れている状態で前記鍵を他方の揺動方向に揺動させるように前記磁性体を磁力で吸引する位置に配し、前記磁性体が前記鍵の前記他方の揺動方向にあわせて揺動可能な状態で、前記鉄心の一端部が前記磁性体に接触し、前記鉄心の他端部が前記磁性体との間に隙間を介して対向配置されることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

これらの発明に係る鍵駆動装置によれば、コイルに電流が流れていない状態においては、鍵が付勢手段によって付勢された初期位置に配置されている。この状態からコイルに電流を流した際には、磁性体が磁力によって鉄心の一端部に吸引されて揺動し、この磁性体の揺動によって鍵が付勢手段の付勢力に抗って他方の揺動方向に揺動することになる。
ここで、上述のようにコイルに電流を流した際には、磁性体が鉄心の一端部に接触しているため、磁性体が電磁石によって磁化され、鉄心の他端部に対向する磁性体が鉄心の他端部の磁極とは反対の磁極となる。すなわち、この状態においては、鉄心の他端部と磁性体との間の磁束密度が、鉄心と磁性体とを離間して配置する場合と比較して大きくなる。したがって、電磁石のコイルに流す電流を小さくしても、鍵を他方の揺動方向に揺動させるように磁性体を吸引するための磁力を大きくすることができ、鍵の初期位置において鍵を駆動する初期駆動力を十分に得ることができる。

なお、請求項２に記載の鍵駆動装置のように、付勢手段を磁性体により構成した場合には、重力による磁性体の揺動に基づいて、鍵が一方の揺動方向に付勢されることになる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の鍵駆動装置において、前記鉄心の一端部が、前記磁性体の揺動中心となる支点から離れて位置する前記磁性体の端部に配置され、前記鉄心の他端部が、前記支点と前記端部との間に位置する前記磁性体の中途部に対向配置されることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。

この発明に係る鍵駆動装置によれば、鉄心の他端部が磁性体の端部よりも支点に近い位置に配置されるため、鉄心の他端部と磁性体との隙間を小さくしても磁性体の揺動範囲を大きくすることができる。したがって、磁性体の揺動に連動する鍵の揺動範囲を拡大することが可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置において、前記鉄心の中途部を支点として前記電磁石が前記フレームに対して揺動可能であることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。
この発明に係る鍵駆動装置によれば、コイルに電流を流した状態において磁性体が磁力によって鉄心の他端部に吸引される際に、電磁石が磁性体と共に揺動することで、磁性体が鉄心の一端部に接触した状態を確実に保持しながら、磁性体を鉄心の他端部に近づける方向に揺動させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置において、前記電磁石が、前記フレームに固定され、前記鉄心の一端部に、前記磁性体と接触する接触面が形成され、該接触面が、前記鍵の他方の揺動方向に連動する前記磁性体の揺動方向に延びていることを特徴とする鍵駆動装置を提案している。
この発明に係る鍵駆動装置によれば、コイルに電流を流した状態において、鉄心の他端部と磁性体とが磁力によって吸引される際に、鉄心の一端部と接触する磁性体の接触部分が接触面上を移動することで、磁性体が鉄心の一端部に接触した状態を確実に保持しながら、磁性体を鉄心の他端部に近づける方向に揺動させることができる。

請求項６に係る発明は、フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、各鍵を駆動する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の鍵駆動装置と、自動演奏用の楽曲データを発生する演奏情報発生装置と、前記楽曲データに基づいて選択された前記鍵に対応する前記電磁石のコイルに電流を流す鍵駆動制御装置とを備えることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。

この発明に係る鍵盤楽器によれば、楽曲データに対応付けて鍵盤楽器の各鍵を揺動させることができる。したがって、各鍵の動きにより手指で押さえるべき鍵を鍵盤楽器の演奏者に報知することができるため、楽曲データに応じた各鍵の動きを手指で直接感じ取ることが可能となる。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の鍵盤楽器において、前記楽曲データに基づいて前記鍵の駆動に同期するように楽音を発生する発音手段を備えることを特徴とする鍵盤楽器を提案している。

請求項１及び請求項２に係る発明によれば、電磁石のコイルに流す電流を小さくしても、磁性体を鉄心の他端部に吸引する磁力を大きくすることができるため、省電力でも十分な初期駆動力を得ることができる。
また、１つの電磁石及び磁性体のみによって鍵駆動装置が構成されるため、従来のように、ソレノイドや、ステッピングモータとギア機構とを組み合わせたもので鍵駆動装置を構成する場合と比較して、鍵駆動装置の小型化、軽量化を容易に図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、磁性体に付勢手段としての役割を持たせることで、鍵駆動装置の構成部品点数を削減して、その製造コストの削減も図ることができる。

請求項３に係る発明によれば、磁性体の揺動範囲を大きくすることができるため、磁性体の揺動に連動する鍵の揺動範囲を拡大することが可能となる。

請求項４及び請求項５に係る発明によれば、磁性体を鉄心の他端部に近づける方向に揺動させる際に、磁性体が鉄心の一端部に接触した状態を確実に保持できるため、上記揺動の際に、鉄心の他端部と磁性体との間の磁束密度が減少することを確実に防止できる。

請求項６に係る発明によれば、楽曲データに応じた各鍵の動きを実際に鍵を押す手指で直接感じ取ることができるため、鍵盤楽器の練習を効率よく行うことが可能となる。

請求項７に係る発明によれば、楽曲データに基づく鍵の駆動に同期させて楽曲データの楽音を発音手段から発生させることで、省電力で鍵盤楽器の自動演奏を行うことが可能となる。

以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器について説明する。本実施形態の鍵盤楽器は、その筐体を構成するフレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて構成されるものであり、図１に示すように、鍵盤の鍵を個々に駆動する鍵駆動装置１、自動演奏用の楽曲データを出力する演奏情報発生装置３、及び、楽曲データに基づいて選択された鍵を駆動するように鍵駆動装置１を制御する鍵駆動制御装置５を備えている。なお、楽曲データは鍵盤楽器において演奏可能な楽曲の情報であり、例えばＭＩＤＩ形式のものがある。

演奏情報発生装置３は、鍵盤楽器に内蔵されるＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置（不図示）や各種記憶媒体（不図示）から楽曲データを読み出すと共に、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するものである。なお、この楽曲データには、楽曲の速度に応じて各楽音を発音するタイミングの情報（以下、発音タイミング情報と呼ぶ。）、楽曲の各楽音のノート（音高）の情報（以下、ノート情報と呼ぶ。）やその他の情報が含まれている。また、演奏情報発生装置３から楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力するタイミングは、上述した発音タイミング情報に基づいて行われる。

図２に示すように、鍵盤楽器の各鍵７は、その後端７ｂ側を支点としてフレーム（不図示）に対して揺動できるようになっている。鍵駆動装置１は、鍵盤楽器の各鍵７に対応して１つずつ設けられるものであり、磁力によって鍵７を駆動するように構成されている。この鍵駆動装置１は、鍵７の下方側に配置されると共にフレームに対して揺動可能に取り付けられた揺動レバー（磁性体）９及び揺動レバー９の後端（端部）９ｂ側に配置された電磁石１１とを備えている。

揺動レバー９は、鉄等の磁性体により形成されており、その長手方向が鍵７の前後方向となるように配置されており、その中途部を支点Ｆ１として揺動できるようにフレームに支持されている。この揺動レバー９は、その前端９ａが鍵７の前端７ａ側に係合しているため、鍵７の揺動に連動して支点Ｆ１を中心に揺動することになる。なお、揺動レバー９の重心は上記支点Ｆ１よりも後端９ｂ側にずれているため、揺動レバー９の自重によって鍵７が揺動方向の一方（Ａ方向）に付勢されることになる。すなわち、揺動レバー９は、鍵７をＡ方向に付勢する付勢手段１３を構成している。また、揺動レバー９は錘としての役割を果たしているため、アコースティックピアノに似た打鍵感覚を鍵７に持たせることができる。
なお、揺動レバー９の後端９ｂには、フレームに固定されてＡ方向への揺動を規制する規制部材１５が配置されており、揺動レバー９はその自重によって規制部材１５に当接することになる。この状態においては、鍵７が静止した初期位置に配されることになる。

電磁石１１は、略Ｕ字状に形成された鉄心１７とその周りに巻回されたコイル１９とにより構成されており、コイル１９に電流が流れている状態で鍵７をＡ方向とは逆の揺動方向（Ｂ方向）に揺動させるように揺動レバー９を磁力で吸引する位置に配されている。すなわち、電磁石１１は、支点Ｆ１よりも揺動レバー９の後端９ｂ側の位置、かつ、揺動レバー９がＢ方向に揺動した際に電磁石１１に近づく位置に配されている。
鉄心１７は、揺動レバー９の長手方向に延びる鉄心本体２１と、鉄心本体２１の両端から揺動レバー９に向けて突出する２つの突出部２３，２５とを備えている。

鉄心本体２１には上述したコイル１９が巻回されている。ここで、コイル１９は電源２７に電気接続されており、スイッチ２９により電源２７からコイル１９への通電が切り換えられるようになっている。
鉄心１７を構成する第１の突出部（一端部）２３は、揺動レバー９の後端９ｂに対向して配置されており、第２の突出部（他端部）２５は、揺動レバー９の支点Ｆ１と後端９ｂとの間に位置する揺動レバー９の中途部に対向して配置されている。また、揺動レバー９に対向する各突出部２３，２５の先端面２３ａ，２５ａは、揺動レバー９の長手方向に沿って平行に形成されている。

このように構成された電磁石１１は、鉄心本体２１の中途部を支点Ｆ２としてフレームに対して揺動可能に支持されており、その揺動方向は、第１の突出部２３が揺動レバー９に近づくと共に第２の突出部２５が揺動レバー９から離れる方向（Ｄ方向）、及び、第１の突出部２３が揺動レバー９から離れると共に第２の突出部２５が揺動レバー９に近づく方向（Ｃ方向）となっている。
なお、電磁石１１の支点Ｆ２は電磁石１１の重心位置と一致しており、揺動レバー９が規制部材１５に当接すると共に電磁石１１が外力を受けていない状態においては、揺動レバー９と２つの突出部２３，２５の各先端面２３ａ，２５ａとの間にそれぞれ隙間が形成されている。また、この状態における揺動レバー９と第１の突出部２３との隙間は、揺動レバー９と第２の突出部２５との隙間よりも狭くなっている。

以上のように構成された鍵駆動装置１の動作について以下に説明する。
図２に示すように、コイル１９に電流が流れていない状態においては、揺動レバー９の自重によって揺動レバー９の後端９ｂが規制部材１５に当接して鍵７が初期位置に配される。この状態から、図３に示すように、スイッチ２９を切り換えてコイル１９に電流を流した際には、第１の突出部２３から揺動レバー９の後端９ｂに向かう磁束が生じ、電磁石１１の磁力によって揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３に吸引される。これにより、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３に接触するまで、鍵７及び揺動レバー９が付勢手段１３の付勢力に抗してＢ方向に揺動することになる。

この際、コイル１９に流す電流の大きさは、第１の突出部２３との隙間が小さい揺動レバー９の後端９ｂを第１の突出部２３で吸引できる程度の磁力を発生させる大きさとなっており、第２の突出部２５との隙間が大きい揺動レバー９の中途部を第２の突出部２５で吸引する程度の磁力を発生させる大きさとはなっていない。すなわち、上述のようにコイル１９に電流を流しても、第２の突出部２５から揺動レバー９の中途部に向かう磁束は生じるが、この磁束に基づいて揺動レバー９がＢ方向に揺動することはない。

具体的には、例えば、５．０ｍｍ角の鉄心本体２１に直径０．２１ｍｍの銅線を巻き付けてコイル１９を構成し、揺動レバー９と第１の突出部２３との間に７ｍｍの隙間を設けた状態でコイル１９に３５Ｖの電圧をかけると共に１．５Ａの電流を流した場合には、第１の突出部２３から揺動レバー９に到達する磁束密度が１０００Ｇ程度となり、この電磁石１１の磁力によって揺動レバー９と第１の突出部２３との間に０．５〜１．０Ｎ程度の吸引力が発生する。この吸引力の大きさは、電磁石１１から離間した揺動レバー９を揺動させるには十分な大きさである。
なお、揺動レバー９と第２の突出部２５との隙間は上記７ｍｍよりも大きいため、第２の突出部２５から揺動レバー９に到達する磁束密度や、揺動レバー９と第２の突出部２５との間に発生する吸引力が、上述した値よりも小さくなり、第２の突出部２５により揺動レバー９がＢ方向に揺動することはない。

以上のようにして、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３に接触した状態においては、揺動レバー９と第２の突出部２５との間に隙間が残っており、この隙間の大きさは、鍵７を初期位置に配した状態における揺動レバー９と第１の突出部２３との隙間よりも大きい。したがって、第２の突出部２５から生じる磁束だけでは、揺動レバー９を第２の突出部２５に吸引することはできない。
ただし、この状態においては、揺動レバー９が磁化されて、第２の突出部２５に対向する揺動レバー９の中途部が第２の突出部２５の磁極とは反対の磁極を持つことになる。すなわち、この状態においては、コイル１９に流す電流の大きさを変えなくても、第２の突出部２５と揺動レバー９との間の磁束密度が、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３から離間して位置している状態と比較して大きくなる。したがって、電磁石１１の磁力によって揺動レバー９の中途部が、第２の突出部２５に接触する位置まで鍵７及び揺動レバー９が付勢手段１３の付勢力に抗してさらにＢ方向に揺動する。

なお、揺動レバー９が第１の突出部２３に接触した状態で揺動レバー９がＢ方向に揺動する際には、電磁石１１も揺動レバー９と共にＣ方向に揺動するため、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３に接触した状態を保持しながら、揺動レバー９の中途部を第２の突出部２５に近づけるように揺動レバー９をＢ方向に揺動させることができる。
以上によって、図４に示すように、揺動レバー９が電磁石１１の２つの突出部２３，２５に接触した状態となる。なお、この状態においては、揺動レバー９が２つの突出部２３，２５の両方に接触して閉じた磁路が構成されるため、この状態を保持するためにコイル１９に流す電流の大きさは、揺動レバー９を揺動させるために流した電流の大きさの１／３程度とすることができる。
また、上述のように揺動レバー９が２つの突出部２３，２５に接触した状態において、コイル１９への電流の供給を止めた際には、揺動レバー９の自重によって鍵７や揺動レバー９がＡ方向に付勢されて揺動することになる。これによって、図２に示すように、鍵７が初期位置に戻ることになる。

上述した鍵駆動装置１を備える鍵盤楽器は、図１に示すように、演奏情報発生装置３から出力された楽曲データに対応する楽音を鍵駆動装置１による鍵７の駆動に同期させて発生する発音手段３３も備えている。この発音手段３３は、各鍵７に対応する音程や種々の音色等を有する実際の波形データを記憶した音源３５と、波形データを出力する発音装置３７と、音源３５から楽曲データに対応する楽音に対応する所定の波形データを読み出すと共に、この波形データを上記楽曲データの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて制御して発音装置３７から出力させる発音制御装置３９とから構成されている。ここで発音装置３７は、例えばオーディオ機器のアンプやスピーカに相当するものである。
したがって、楽曲データの各楽音が演奏情報発生装置３から鍵駆動制御装置５及び発音制御装置３９の両方に出力された際には、上記各楽音に対応する所定の波形データが上記楽曲データの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて発音装置３７から出力されることになる。

また、この鍵盤楽器は、揺動レバー９が電磁石１１の２つの突出部２３，２５に接触する位置まで各鍵７がＢ方向に揺動したことを個々に検出する押鍵検出装置３１も備えており、この押鍵検出装置３１の検出結果は発音制御装置３９に出力されるようになっている。この場合には、発音制御装置３９が、押鍵検出装置３１の検出結果に基づいて音源３５から所定の波形データを読み出すと共に、この波形データを発音装置３７から出力させる。したがって、手指により所定の鍵７を押して揺動レバー９が２つの突出部２３，２５に接触する位置まで揺動させた場合には、押された鍵７に対応する波形データが発音装置３７から出力されることになる。
以上のように、この鍵盤楽器においては、楽曲データに基づく自動演奏、及び、演奏者による手動演奏の両方が可能となっている。

以上のように構成された鍵盤楽器において、自動演奏を行う際の動作について以下に説明する。
図５に示すように、はじめに、演奏情報発生装置３が、発音タイミング情報やノート情報等を含む楽曲データを読み込み（ステップＳ１）、楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力する（ステップＳ２）。具体的には、楽曲データの発音タイミング情報に基づいて楽曲データの各楽音を鍵駆動制御装置５に出力する。次いで、鍵駆動制御装置５が、楽曲データのノート情報に基づいて上記各楽音の音高に対応する鍵７に取り付けられた鍵駆動装置１のスイッチ２９を制御して、電磁石１１のコイル１９に電流を流す（ステップＳ３）。この際には、揺動レバー９が磁力によって電磁石１１に吸引されて、電磁石１１の２つの突出部２３，２５に接触する。これにより、上記楽音に対応する鍵７がその初期位置から付勢手段１３の付勢力に抗してＢ方向に揺動することになる。
なお、この際には、発音タイミング情報がＯＮとなっている間、すなわち楽曲データの楽音の長さに応じてコイル１９に継続的に電流を流しておく。すなわち、上記楽曲データの楽音の終了にあわせて、鍵駆動制御装置５がスイッチ２９を制御して、電源２７によるコイル１９への通電を遮断する。そして、コイル１９への通電が遮断された際には、鍵７が付勢手段１３の付勢力によってＡ方向に揺動して初期位置に戻ることになる。

そして、鍵駆動制御装置５に出力すべき楽曲データの楽音が残っているかどうかを判定し（ステップＳ４）、出力すべき楽曲データが残っていると判定された場合には、再度ステップＳ２に戻り、演奏情報発生装置３が楽曲データの次の楽音を鍵駆動制御装置５に出力する。また、ステップＳ４において、楽曲データに出力すべき楽音が残っていないと判定された場合には、楽曲データに基づく鍵７の駆動を終了する。
なお、上述した各鍵７が駆動される際には、鍵７の駆動に同期するように発音装置３７から楽曲データの楽音に対応する波形データが発音装置３７に出力される。すなわち、発音制御装置３９が、演奏情報発生装置３から出力された楽曲データの楽音に対応する波形データを音源３５から読み出し、これを演奏情報発生装置３からの発音タイミング情報、ノート情報やその他の情報に基づいて制御して発音装置３７から出力させている。

上述したように、この実施形態に係る鍵駆動装置１によれば、コイル１９に電流を流して揺動レバー９の後端９ｂを電磁石１１の第１の突出部２３に接触させた状態においては、第２の突出部２５と揺動レバー９との間の磁束密度が、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３から離間して位置している状態と比較して大きくなる。このため、コイル１９に流す電流を小さくしても、また、第２の突出部２５と揺動レバー９との隙間が大きくても、鍵７をＢ方向に揺動させるように揺動レバー９を吸引するための磁力を大きくすることができる。したがって、鍵７を駆動する初期駆動力を十分に得ることが可能となると共に、鍵７の揺動範囲も十分に確保することができる。
なお、この実施形態においては、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３から離間した状態で鍵７が初期位置に配されているが、揺動レバー９の後端９ｂと第１の突出部２３との隙間を小さくしておくことにより、コイル１９に流す電流を大きくしなくても、電磁石１１の磁力によって揺動レバー９の後端９ｂを第１の突出部２３に吸引する力を十分に得ることができる。
以上により、省電力でも鍵７の初期位置において鍵７を駆動する初期駆動力を十分に得ることができる。

また、１つの電磁石１１及び揺動レバー９のみによって鍵駆動装置１が構成されるため、従来のように、ソレノイドや、ステッピングモータとギア機構とを組み合わせたもので鍵駆動装置を構成する場合と比較して、鍵駆動装置１や鍵盤楽器の小型化、軽量化を容易に図ることができる。
さらに、揺動レバー９は、鍵７をＡ方向に付勢する付勢手段１３としての役割も有しているため、鍵駆動装置１の構成部品点数を削減して、その製造コスト削減も図ることができる。

また、電磁石１１をフレームに対して揺動可能に支持することで、揺動レバー９の後端９ｂを第１の突出部２３に接触させた状態で揺動レバー９をさらにＢ方向に揺動させる際に、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３に接触した状態を確実に保持することができるため、上述した揺動レバー９の後端９ｂの揺動の際に、第２の突出部２５と揺動レバー９との間の磁束密度が減少することを確実に防止できる。
さらに、第２の突出部２５は、揺動レバー９の後端９ｂよりも支点Ｆ１に近い位置に配置されるため、第２の突出部２５と揺動レバー９との隙間を小さくしても揺動レバー９及びこれに係合された鍵７の揺動範囲を大きくすることが可能となる。

また、この鍵盤楽器によれば、楽曲データに基づく鍵７の駆動に同期させて楽曲データの楽音を発音装置３７から発生させることで、省電力で鍵盤楽器の自動演奏を行うことができる。
また、楽曲データに対応づけて鍵盤楽器の各鍵７を揺動させることができるため、例えば、各鍵７の動きにより手指で押さえるべき鍵７を鍵盤楽器の演奏者に報知することができる。したがって、楽曲データに応じた各鍵７の動きを視覚だけではなく手指で直接感じ取って、楽曲の練習を効率よく行うこともできる。

なお、上記実施形態の鍵盤楽器においては、波形データが、楽曲データや押鍵検出装置３１の検出結果に基づいて発音装置３７から出力されるとしたが、これに限ることはなく、出力しないようにしても構わない。この場合には、例えば、周囲に迷惑をかけることなく楽曲の練習を行うこともできる。
また、上記実施形態の鍵駆動装置１において、付勢手段１３は、揺動レバー９により構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵７をＡ方向に付勢するように構成されていればよい。すなわち、付勢手段は、例えば、コイルばねや板バネ等の弾性部材により構成されるとしても構わない。

さらに、電磁石１１は、鉄心本体２１の中途部を支点Ｆ２としてフレームに対して揺動可能に支持されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部２３に接触した状態を保持しながら揺動レバー９をＢ方向に揺動することができるように構成されていればよい。

したがって、例えば、図６〜８に示すように、電磁石５３を構成する鉄心５５の第１の突出部（一端部）５７に揺動レバー９の後端９ｂと接触する接触面５７ａを形成して、鍵駆動装置５１が構成されるとしてもよい。ここで、接触面５７ａは、揺動レバー９の揺動方向に延びて形成されている。すなわち、揺動レバー９の後端９ｂが規制部材１５に当接する位置から、揺動レバー９の中途部が電磁石５３の第２の突出部（他端部）５９に接触する位置まで、揺動レバー９の後端９ｂを上記接触面５７ａに接触させた状態に保持することができる。なお、電磁石５３はフレームに固定されている。また、電磁石５３の第２の突出部５９は上記実施形態と同様に、揺動レバー９が規制部材１５に当接している状態において揺動レバー９の中途部との間に隙間を介して対向配置されている。

この構成の鍵駆動装置５１において、図６に示すように、揺動レバー９が規制部材１５に当接している状態で電磁石５３のコイル１９に電流を流した際には、電磁石１１の磁力によって揺動レバー９の後端９ｂが接触面５７ａに吸引される。これにより、上述した実施形態と同様に、揺動レバー９が磁化されて、第２の突出部５９に対向する揺動レバー９の中途部が第２の突出部５９の磁極とは反対の磁極を持つことになる。すなわち、第２の突出部５９と揺動レバー９との間の磁束密度が、揺動レバー９の後端９ｂが第１の突出部５７から離間して位置している状態と比較して大きくなる。
これにより、図８に示すように、揺動レバー９の中途部が、第２の突出部５９に接触する位置まで鍵７及び揺動レバー９が付勢手段１３の付勢力に抗してＢ方向に揺動することになる。また、この揺動の際には、揺動レバー９の後端９ｂが接触面５７ａ上を移動することになる。

したがって、この鍵駆動装置５１においても、上記実施形態の場合と同様の効果を奏する。すなわち、第２の突出部５９と揺動レバー９との隙間が大きくても、電磁石５３のコイル１９に流す電流を大きくすることなく、揺動レバー９を第２の突出部５９に吸引するための磁力を十分に確保することができ、鍵７の初期位置において鍵７を駆動する初期駆動力を十分に得ることができる。
また、揺動レバー９の中途部が第２の突出部５９に吸引されて揺動レバー９がＢ方向に移動する際には、揺動レバー９の後端９ｂを接触面５７ａ上で移動させることができるため、揺動レバー９の後端９ｂと第１の突出部５７との接触を確実に保持しながら、揺動レバー９をＢ方向に揺動させることができる。したがって、この揺動の際に、第２の突出部５９と揺動レバー９との間の磁束密度が減少することを確実に防止できる。

なお、この鍵駆動装置５１においては、揺動レバー９の後端９ｂを第１の突出部５７の接触面５７ａに直接接触させるとしたが、これに限ることはなく、例えば、図９に示すように、接触面５７ａに厚さの薄い（例えば、厚さ１ｍｍ程度）非磁性部材を設けてもよい。この場合には、揺動レバー９の後端９ｂは、非磁性部材を介して接触面５７ａに配置されることになるため、第１の突出部５７に吸引されながらも容易にＡ方向及びＢ方向に移動させることができる。

また、第１の突出部５７には、１つの接触面５７ａのみが形成されることに限らず、例えば、図１０に示すように、接触面５７ａに対向して平行な対向面５７ｂが形成されるとしても構わない。ここで、接触面５７ａと対向面５７ｂとの隙間は、揺動レバー９の後端が接触面５７ａ及び対向面５７ｂの両方に接触する程度の大きさとなっている。この構成の場合には、接触面５７ａ及び対向面５７ｂによって、揺動レバー９の移動がＡ方向及びＢ方向のみに規制されるため、揺動レバー９が第１の突出部５７から離間することを確実に防止することができる。なお、この構成の場合でも、図９に示した非磁性部材を接触面５７ａ及び対向面５７ｂの両方に貼り付けても構わない。

電磁石１１，５３は揺動レバー９に対向して配置されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも鍵７を付勢する付勢手段に抗して電磁石１１，５３の吸引力によりＢ方向に揺動できる位置に配置されていればよい。すなわち、電磁石１１，５３は、例えば、鍵７の後端７ｂに対向して配置されるとしてもよい。この場合には、例えば、金属板等のような略板状の磁性体を鍵７の後端７ｂの下側に貼り付け、この磁性体に対向する位置に電磁石１１，５３を配置すればよい。
この構成の場合でも上記実施形態と同様の効果を奏する。また、鍵７をＡ方向に付勢する付勢手段をコイルばねや板バネにより構成することで、鍵７を揺動させるための別個の揺動レバー９が不要となるため、鍵駆動装置の構成を簡略化して鍵盤楽器の小型化や軽量化、及び製造コストの削減をさらに図ることもできる。

また、例えば、磁性体としての棒状部材を鍵７の後端７ｂからその長手方向に一体に形成し、この棒状部材に対向する位置に電磁石１１，５３が配置されるとしても構わない。この構成の場合には、鍵７と棒状部材との境目にこれら鍵７及び棒状部材を揺動させる支点を配置しておけばよい。また、棒状部材の重さを鍵７よりも重くしておくことで、棒状部材が鍵７をＡ方向に付勢する付勢手段として機能することになる。したがって、この構成の場合でも上記実施形態と同様の効果を奏する。

さらに、上記実施形態の鍵駆動装置１は、電子音を発音する発音手段３３を備える鍵盤楽器に搭載されるとしたが、これに限ることはなく、ハンマーで弦を打つグランドピアノやアップライトピアノに搭載されるとしても構わない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵の駆動及び楽音の発生を行う構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器に取り付けられた鍵駆動装置を示す概略側面図である。図２の鍵駆動装置において、電磁石のコイルに電流を流した状態を示す概略側面図である。本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、電磁石のコイルに電流を流した状態を示す概略側面図である。本発明の一実施形態に係る鍵盤楽器において、楽曲データに基づいて鍵を駆動させるフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置を示す概略側面図である。図6の鍵駆動装置において、電磁石の接触面に揺動レバーの後端を配置した状態を示す概略正面図である。図6の鍵駆動装置において、電磁石のコイルに電流を流した状態を示す概略側面図である。本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置において、電磁石の接触面に揺動レバーの後端を配置した状態を示す概略正面図である。本発明の他の実施形態に係る鍵駆動装置において、電磁石の接触面に揺動レバーの後端を配置した状態を示す概略正面図である。

符号の説明

１，５１・・・鍵駆動装置、３・・・演奏情報発生装置、５・・・鍵駆動制御装置、７・・・鍵、９・・・揺動レバー（磁性体）、９ｂ・・・後端（端部）、１１，５３・・・電磁石、１３・・・付勢手段、１７，５５・・・鉄心、１９・・・コイル、２３，５７・・・第１の突出部（一端部）、２５，５９・・・第２の突出部（他端部）、３３・・・発音手段、５７ａ・・・接触面、Ｆ１・・・支点、Ｆ２・・・支点

Claims

フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、
前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する付勢手段と、
前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して揺動する磁性体と、
略Ｕ字状に形成された鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成されて、前記コイルに電流が流れている状態で前記鍵を他方の揺動方向に揺動させるように前記磁性体を磁力で吸引する電磁石とを備え、
前記磁性体が前記鍵の前記他方の揺動方向にあわせて揺動可能な状態で、前記鉄心の一端部が前記磁性体に接触し、
前記鉄心の他端部が、前記磁性体との間に隙間を介して対向配置されることを特徴とする鍵駆動装置。
フレームに対して揺動可能に支持された鍵を駆動する鍵駆動装置であって、
前記鍵をその揺動方向の一方に付勢する付勢手段を備え、
該付勢手段が、前記鍵の揺動に連動して前記フレームに対して揺動し、自重で前記鍵を前記一方の揺動方向に付勢する棒状の磁性体からなり、
略Ｕ字状に形成された鉄心と該鉄心に巻回されたコイルとから構成された電磁石を、前記コイルに電流が流れている状態で前記鍵を他方の揺動方向に揺動させるように前記磁性体を磁力で吸引する位置に配し、
前記磁性体が前記鍵の前記他方の揺動方向にあわせて揺動可能な状態で、前記鉄心の一端部が前記磁性体に接触し、
前記鉄心の他端部が、前記磁性体との間に隙間を介して対向配置されることを特徴とする鍵駆動装置。
前記鉄心の一端部が、前記磁性体の揺動中心となる支点から離れて位置する前記磁性体の端部に配置され、
前記鉄心の他端部が、前記支点と前記端部との間に位置する前記磁性体の中途部に対向配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鍵駆動装置。
前記鉄心の中途部を支点として前記電磁石が前記フレームに対して揺動可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
前記電磁石が、前記フレームに固定され、
前記鉄心の一端部に、前記磁性体と接触する接触面が形成され、
該接触面が、前記鍵の他方の揺動方向に連動する前記磁性体の揺動方向に延びていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鍵駆動装置。
フレームに対して揺動可能に支持された鍵を複数並べて配置した鍵盤楽器であって、
各鍵を駆動する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の鍵駆動装置と、
自動演奏用の楽曲データを発生する演奏情報発生装置と、
前記楽曲データに基づいて選択された前記鍵に対応する前記電磁石のコイルに電流を流す鍵駆動制御装置とを備えることを特徴とする鍵盤楽器。
前記楽曲データに基づいて前記鍵の駆動に同期するように楽音を発生する発音手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の鍵盤楽器。