JP2010085986A - 弦楽器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 積層造形法によって造形した共鳴箱部と、当該共鳴箱部から突き出すネック部と、を含み、当該共鳴箱部の所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせてある。部分的な材料定数の異なりによって、その楽器の振動特性を変化させ、もって、演奏者の好みや演奏目的等に応じることの弦楽器を提供する。
【選択図】図5
Description
請求項1記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項1の弦楽器」という)は、積層造形法によって造形した共鳴箱部と、当該共鳴箱部から突き出すネック部と、を含む弦楽器である。ここで、当該共鳴箱部の三次元所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する三次元隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせてある。ここで、材料定数とは、たとえば、弾性スチフネス定数、密度のことをいい、これらは単独でも複合でもよい。積層造形法によって造形する共鳴箱部は、これを同造形法によって一体造形する場合と、同造形法によって造形した別々の部材を後発的に接着(接合)等する場合のいずれでもよい。ここでいう「三次元所望領域」と「三次元隣接領域」とは、それぞれ広さと厚さ(深さ)を含めた領域のことをいう。以下これらを「所望領域」、「隣接領域」と略記する場合もある。
請求項2記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項2の弦楽器」という)には、請求項1の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記共鳴箱部が、表板部と、裏板部と、当該表板部と当該裏板部との間に位置する横板部と、を含めて構成してある。前記所望領域は、当該表板部若しくは当該裏板部に少なくとも設けてある。所望領域は、これをネック部に併せて設けてもよい。
請求項3記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項3の弦楽器」という)には、請求項1又は2の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部が、前記積層造形法により前記共鳴箱部と一体に造形してある。
請求項4記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項4の弦楽器」という)には、請求項1又は2の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部が、前記積層造形法により前記共鳴箱部と別体に造形してあり、かつ、前記共鳴箱部との間に形成した組合せ部を介して前記共鳴箱部に取り付けてある。
請求項5記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項5の弦楽器」という)には、請求項1乃至4何れかの弦楽器の作製に用いる積層造形法は、合成樹脂粉末を(主原料とし)光照射(たとえば、レーザー光照射)により焼結させるものであるのが一般的である。合成樹脂粉末に金属粉末若しくはそれ以外の粉末を混入させたもの、金属粉末等を排除する趣旨ではない。
請求項6記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項6の弦楽器」という)には、請求項5の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、を含めて構成してあり、当該密閉空間部内には、未焼結合成樹脂粉末を残存させてある。
請求項7記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項7の弦楽器」という)には、請求項5の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、を含めて構成してあり、当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた未焼結合成樹脂粉末を排出するための排出孔を少なくとも1個設けてあり、未焼結合性樹脂粉末を排出した後の当該排出孔は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖してある。
請求項9記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項9の弦楽器」という)には、請求項8の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、を含めて構成してあり、当該密閉空間部内には、当該外形輪郭部と固化造形する際に当該固化造形をサポートするために当該外形輪郭部と並行して固化造形したサポートを残存させてある。
請求項10記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項10の弦楽器」という)には、請求項8の弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、を含めて構成してあり、当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた当該外形輪郭部の固化造形をサポートするためのサポートを排出するための排出孔を少なくとも1個設けてあり、当該サポートを排出した後の当該排出孔は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖してある。
請求項11記載の発明に係る弦楽器(以下、適宜「請求項11の弦楽器」という)には、請求項3乃至10何れかの弦楽器の基本構成を備えさせ、さらに、前記ネック部が、内部若しくは外部において、又は、内部及び外部において、長手方向に渡り補強部材によって補強してある。
請求項12記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項12の製造方法」という)は、積層造形法によって一体造形した共鳴箱部と、当該共鳴箱部から突き出すネック部とを含む弦楽器を製造する方法である。この方法は、三次元所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する三次元隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせながら共鳴箱部を造形する共鳴箱部造形工程と、当該共鳴箱部造形工程と並行して、若しくは、前後してネック部を製造するネック部製造工程と、共鳴箱部造形工程で造形した共鳴箱部に、ネック部を取り付けるネック部取付工程と、を含むことを特徴とする。
請求項13記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項13の製造方法」という)は、請求項12の製造方法であって、さらに、前記ネック部を、前記積層造形法によって造形することを特徴とする。
請求項14記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項14の製造方法」という)は、請求項12又は13の製造方法であって、さらに、前記積層造形法が、合成樹脂粉末を光照射により焼結させるものであり、前記材料定数の異なりを、光照射の条件変化制御によって生じさせることを特徴とする。
請求項15記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項15の製造方法」という)は、請求項14の製造方法であって、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、に分けて造形し、当該密閉空間部内には、未焼結合成樹脂粉末を残存させることを特徴とする。
請求項16記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項16の製造方法」という)は、請求項14の製造方法であって、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、に分けて造形し、当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた未焼結合成樹脂粉末を排出するための排出孔を少なくとも1個設け、未焼結合性樹脂粉末を排出した後の当該排出孔は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖することを特徴とする。
請求項15記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項17の製造方法」という)は、請求項12又は13の製造方法であって、さらに、前記積層造形法が、液液体状原材料を光照射により固化させるものであり、前記材料定数の異なりを、複数の液体状原材料の大略的な混合の割合の条件変化制御によって生じさせることを特徴とする。
請求項18記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項18の製造方法」という)は、請求項17の製造方法であって、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、に分けて造形し、当該密閉空間部内には、当該外形輪郭部と固化造形する際に当該固化造形をサポートするために当該外形輪郭部と並行して固化造形したサポートを残存させることを特徴とする。
請求項19記載の発明に係る弦楽器の製造方法(以下、適宜「請求項19の製造方法」という)は、請求項17の製造方法であって、さらに、前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、に分けて造形し、当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた当該外形輪郭部の固化造形をサポートするためのサポートを排出するための排出孔を少なくとも1個設け、当該サポートを排出した後の当該排出孔は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖することを特徴とする。
請求項20記載の発明に係る弦楽器製造装置(以下、適宜「請求項20の装置」という)は、請求項12乃至19何れか記載の弦楽器の製造方法を実施して弦楽器を製造するための装置である。
図4は、複数のレーザー照射条件を用いた接触接合法によるヴァイオリンの共鳴箱部を製造する例を示す説明図である。図4(a)は共鳴箱部の正面図を示し、図4(b)は共鳴箱部の右側面図を示す。この図4では、共鳴箱部401が示されており、この共鳴箱部401を、図1(b)を用いて説明した接触接合法を用いて一体に形成することを前提として説明する。本発明の一例として、共鳴箱部401を製造する場合、ドットハッチングしたパフリングを一体に具える表板部402bは、表1で表したレーザー照射条件Bを選択的に用いて製造し、斜線ハッチングした他の部位群402a(パフリングを一体に具える裏板部と横板部とブロックとライニングとバスバーとサドル)はレーザー照射条件Aを選択的に用いて製造し、これらを接触接合法を用いて一体化して共鳴箱部401を製造することが可能である。この場合の表板部402b全体を三次元所望領域とすれば、部位群402a全体は三次元隣接領域となる。その逆でもよい。尚、この図4では、部位群402aに含まれるバスバーとライニングと一部を除いたブロックとは、共鳴箱部401内部に隠れて配置されているので、図示されていない。この方法で製造した共鳴箱部401は、例えばレーザー照射条件Aのみを用いて表板部を含めて一体に製造した共鳴箱部と比べて、形状は大略同一でも、レーザー照射条件A,Bで製造される立体構造物の弾性スチフネス定数と密度との違いから振動特性が変化しているので、結果として楽器としての性能(音量と音質と音響)を調整されて、且つ軽量化がなされた本発明の弦楽器の共鳴箱部401となる。
図5は、複数のレーザー照射条件を用いてヴァイオリンの表板部を製造する例を示す説明図である。図5(a)は、2種類のレーザー照射条件を使用する場合の説明図である。図5(b)は、3種類のレーザー照射条件を使用する場合の説明図である。
図6は、積層造形法を用いることで製造可能な、外形輪郭部を固体化し、その内部の(密閉)空間部153aの中には原材料の粉末がそのまま残っている立体構造物の概念図である。説明を容易にするために、この図6中の直方体立体構造物150は、仮に角部151を切り取った状態のものを示しており、直方体立体構造物150内部の空間部153aを図示している。原材料の粉末を選択的に焼結する積層造形法は、製造する立体構造物の各断面を一層ずつ積み上げて所望する立体構造物を製造する手法なので、図6に示すように、薄い肉厚の外形輪郭部152は焼結によって固体化し、外形輪郭部152内部の空間部153a内に原材料の粉末153(蜂の巣状ハッチング)を密閉した状態の立体構造物を作ることが可能である。本発明では、この方法を粉末内包焼結法と呼称する。
ここで、本実施形態に係る弦楽器(ヴァイオリン)の製造方法(以下、適宜「本件製造方法」という)について説明する。ヴァイオリン1は、積層造形法によって一体造形した共鳴箱部2と、共鳴箱部2から突き出すネック部3とを含むものであることは、前述したとおりである。ここで、本件製造方法は、共鳴箱部を造形する共鳴箱部造形工程と、ネック部を製造するネック部製造工程と、共鳴箱部にネック部を取り付けるネック部取付工程の3工程によって行われる。共鳴箱部造形工程では、所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせながら共鳴箱部を造形する。ネック部製造工程では、所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせながらネック部を造形する。最後に、ネック部取付工程は、共鳴箱部造形工程で造形した共鳴箱部に、ネック部造形工程で造形したネック部を取り付ける。以下、項を改めて、本件製造方法について詳述する。
通常、従来の木製ヴァイオリンを製造する場合はネックと共鳴箱部とをニカワ等の接着剤を用いて接合する。本実施の形態5では、本発明の実施の一例として、接着剤を全く使わずにネックと共鳴箱部とを組立てて楽器本体を得る方法を説明する。図8は、積層造形法によって別体に製造したネック部と共鳴箱部とを組立てて楽器本体を得る例を示す説明図である。図8(a)は、別体に製造した本発明の楽器の共鳴箱部800とネック部801との斜視図である。図8(b)は、図8(a)中に示した共鳴箱部800とネック部801との間に形成した組合せ部806を矢視Qの方向に見た場合の詳細図である。図8(c)は、図8(a)中に示した組合せ部806を矢視Pの方向に見た場合の詳細図である。図8(d)は、共鳴箱部800とネック部801とを組立てることを説明する斜視図である。
以上で述べた本発明の実施例は、粉末を原材料としてレーザー焼結で立体構造物を形成する積層造形法を使用した場合を主な例として説明している。しかしながら、上記の積層造形法以外にも複数種類の積層造形法が存在する。これらの積層造形法を使用した場合でも本発明を実施可能である。その一例を以下に示す。
本発明では、FEM(有限要素法)とFMBEM(高速多重極境界要素法)を含むBEM(境界要素法)とを実行する解析用コンピュータソフトウェアを搭載したコンピュータシミュレーションシステムを利用することによって、積層造形法を用いて製造されるヴァイオリン属を含めた弦楽器を効果的、且つ効率的に設計を行うことができる。
前述したように、積層造形法を使用すれば、大略同一の立体構造物が得ることが出来るので、積層造形装置に入力する立体構造物のデータと製造条件とをデータ保存用の磁気ディスクや光ディスク等の記録媒体や、フラッシュメモリーやハードディスク等の記録装置に記録保存しておけば、例えば、使用者等による不慮の落下衝撃事故等によって本発明の弦楽器を修理不能な故障をさせてしまった場合には、記録保存した立体構造物のデータと製造条件とを用いて積層造形法で新たに本発明の弦楽器を製造すれば、故障させる前の本発明の弦楽器と大略同一の新たな本発明の弦楽器を得ることが可能である。
2 共鳴箱部
3 ネック部
4 楽器本体
5 顎当て
6 テールピース
7 テールガット
8 エンドピン
9 アジャスター
10 駒
11a,11b,11c,11d 弦
12a,12b,12c,12d 糸巻き
13 魂柱
14,15 f字孔
16 表板部
17 裏板部
18a,18b,18c,18d,18e,18f 横板部
19a,19b,19c,19d,19e,19f ブロック
20 サドル
21 バスバー
22a,22b,22c,22d,22e,22f パフリング
23a,23b,23c,23d,23e,23f ライニング
50 ネック
51 指板
52 ナット
53 スクロール
54 糸箱
70,71,72 方向を定義する矢印
80a,80b 立方体ブロック
81,82 直方体ブロック
83 2つのレーザー照射条件A,Bで重複して製造された部分
100 半共鳴箱
101 表板部
102 バスバー
103 サドル
104 ネック
105 指板
106 ナット
107,108 嵌め合い面
110,111 溝
150 直方体立体構造物
151 角部
152 外形輪郭部
153 粉末
153a 空間部
180 指板
181,187a,187b,187c,187d 挿入穴(排出孔)
182 補強部材
184,185 空間部
186,186a,186b,186c,186d 閉鎖部材
188a,820 矢印
189 ネック部
190a,190b 材料粉末
200 楽器本体
401 共鳴箱部
402a 部位群
402b 表板部
511,521 表板部
511a,511b,521a,521b,521c 様々なレーザー照射条件で製造する部分
800 共鳴箱部
801 ネック部
803a,803b 凹部
804 組合せ溝
805a,805b 凸部
806 組合せ部
810 作業台
900 外形輪郭部線
901 ネックの曲がり
902 スクロールのz′方向先端部(点)
L−L′,M−M′ 断面(断面指示記号)
o 原点
P,Q 矢視(矢印)
x,y,z 軸(方向)
x′,y′,z′ 軸(方向)
L1,L2 液体状原材料
N−N′ 断面(断面指示記号)
φ,θ,ω 角度(回転配置角度)
c11,c12,c13,c33,c44,c66 弾性スチフネス定数
c´pq テンソル変換後の弾性スチフネス定数(p,q=1,2,3,4,5,6)
l1,l2,l3,m1,m2,m3,n1,n2,n3 行列表示の方向余弦の成分
[LT],[LS] 行列
Claims (20)
- 積層造形法によって造形した共鳴箱部と、
当該共鳴箱部から突き出すネック部と、を含み、
当該共鳴箱部の三次元所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する三次元隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせてある
ことを特徴とする弦楽器。 - 前記共鳴箱部が、表板部と、裏板部と、当該表板部と当該裏板部との間に位置する横板部と、を含めて構成してあり、
前記所望領域が、当該表板部若しくは当該裏板部に少なくとも設けてある
ことを特徴とする請求項1記載の弦楽器。 - 前記ネック部が、前記積層造形法により前記共鳴箱部と一体に造形してある
ことを特徴とする請求項1又は2記載の弦楽器。 - 前記ネック部が、前記積層造形法により前記共鳴箱部と別体に造形してあり、かつ、前記共鳴箱部との間に形成した組合せ部を介して前記共鳴箱部に取り付けてある
ことを特徴とする請求項1又は2記載の弦楽器。 - 前記積層造形法が、合成樹脂粉末を光照射により焼結させるものである
ことを特徴とする請求項1乃至4何れか記載の弦楽器。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、を含めて構成してあり、
当該密閉空間部内には、未焼結合成樹脂粉末を残存させてある
ことを特徴とする請求項5記載の弦楽器。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、を含めて構成してあり、
当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた未焼結合成樹脂粉末を排出するための排出孔を少なくとも1個設けてあり、
未焼結合性樹脂粉末を排出した後の当該排出孔は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖してある
ことを特徴とする請求項5記載の弦楽器。 - 前記積層造形法が、液体状原材料を光照射により固化させるものである
ことを特徴とする請求項1乃至4何れか記載の弦楽器。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、を含めて構成してあり、
当該密閉空間部内には、当該外形輪郭部を固化造形する際に当該固化造形をサポートするために当該外形輪郭部と並行して固化造形したサポートを残存させてある
ことを特徴とする請求項8記載の弦楽器。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方が、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、を含めて構成してあり、
当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた当該外形輪郭部の固化造形をサポートするためのサポートを排出するための排出孔を少なくとも1個設けてあり、
当該サポートを排出した後の当該排出孔は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖してある
ことを特徴とする請求項8記載の弦楽器。 - 前記ネック部が、内部若しくは外部において、又は、内部及び外部において、長手方向に渡り補強部材によって補強してある
ことを特徴とする請求項3乃至10何れか記載の弦楽器。 - 積層造形法によって一体造形した共鳴箱部と、当該共鳴箱部から突き出すネック部とを含む弦楽器の製造方法において、
三次元所望領域における材料定数を、当該所望領域に隣接する三次元隣接領域の材料定数と段階的若しくは連続的に異ならせながら共鳴箱部を造形する共鳴箱部造形工程と、
当該共鳴箱部造形工程と並行して、若しくは、前後してネック部を製造するネック部製造工程と、
共鳴箱部造形工程で造形した共鳴箱部に、ネック部を取り付けるネック部取付工程と、を含む
ことを特徴とする弦楽器の製造方法。 - 前記ネック部を、前記積層造形法によって造形する
ことを特徴とする請求項12記載の弦楽器の製造方法。 - 前記積層造形法が、合成樹脂粉末を光照射により焼結させるものであり、
前記材料定数の異なりを、光照射の条件変化制御によって生じさせる
ことを特徴とする請求項12又は13記載の弦楽器の製造方法。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、に分けて造形し、
当該密閉空間部内には、未焼結合成樹脂粉末を残存させる
ことを特徴とする請求項14記載の弦楽器の製造方法。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、焼結造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、に分けて造形し、
当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた未焼結合成樹脂粉末を排出するための排出孔を少なくとも1個設け、
未焼結合性樹脂粉末を排出した後の当該排出は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖する
ことを特徴とする請求項14記載の弦楽器の製造方法。 - 前記積層造形法が、液体状原材料を光照射により固化させるものであり、
前記材料定数の異なりを、複数の液体状原材料の大略的な混合の割合の条件変化制御によって生じさせる
ことを特徴とする請求項12又は13記載の弦楽器の製造方法。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に密閉された密閉空間部と、に分けて造形し、
当該密閉空間部内には、当該外形輪郭部を固化造形する際に当該固化造形をサポートするために当該外形輪郭部と並行して固化造形したサポートを残存させる
ことを特徴とする請求項17記載の弦楽器の製造方法。 - 前記ネック部と前記共鳴箱部の何れか一方若しくは双方は、固化造形した外形輪郭部と、当該外形輪郭部に包囲された空間部と、に分けて造形し、
当該外形輪郭部には、当該空間部に残存していた当該外形輪郭部の固化造形をサポートするためのサポートを排出するための排出孔を少なくとも1個設け、
当該サポートを排出した後の当該排出は、開口状態を保持、若しくは、閉鎖部材によって閉鎖する
ことを特徴とする請求項17記載の弦楽器の製造方法。 - 請求項12乃至19何れか記載の弦楽器の製造方法を実施するための弦楽器製造装置。
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