JP2015138142A - 加振器の取付構造 - Google Patents

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健太 大西
加藤 忠晴
Tadaharu Kato
忠晴 加藤
浩之 村上
Hiroyuki Murakami
浩之 村上
高橋 裕史
Yasushi Takahashi
裕史 高橋
祥也 松尾
Yoshiya Matsuo
祥也 松尾
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Shinji Sumino
慎二 澄野
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Abstract

【課題】長期に亘って雑音の発生を抑えると共に加振の精度を高める。【解決手段】加振器は、磁路形成部、振動体及び連結体からなる。駆動信号が入力されると磁路形成部により電磁係合部が励振されて振動体がZ軸方向に振動する。振動体と連結体とは、ボールジョイント構造でなる第1の関節部J1における屈曲によって相対的に傾斜可能に連結される。バネ61の弾性によって、バネ61のテーパ面61aが球状部92を上方に付勢し、上側部材72のテーパ面72aに対して球状部92を常に押し付けている。これにより、押し側駆動部UAにより押し側被駆動部ubが押し方向に常に付勢されると共に、引き側駆動部DAにより引き側被駆動部dbが引き方向に常に付勢され、ガタツキが生じない。【選択図】図6

Description

本発明は、オーディオ信号によって動作して被加振体を加振することで発音させる加振器の取付構造に関する。
従来、鍵盤楽器等の装置において、オーディオ信号によって加振器が動作して被加振体を加振することで被加振体から発音させるものが知られている。例えば、鍵盤楽器において、直支柱に対して支持部材を介して加振器を固定すると共に、オーディオ信号に応じた電流をコイルに入力することで振動する可動体(振動体)を、被加振体である響板に接続する。振動体の振動が響板に伝達され、響板の振動が音響となる。
下記特許文献1には、鍵盤楽器における加振器の具体的な取付構造が示されている。この構造においては、磁石及びコア等でなる磁路形成部に対して、棒状のハンマとして構成される振動体を電磁的に係合させ、コイルに電流を流すと振動体がその軸線方向に往復動作することで振動する。一方、響板に固定したフランジ部に、振動体の先端部が接着固定される。
特公表04−500735号公報
しかしながら、響板等の被加振体は、温度や湿度の影響による経年変化によって寸法変化や変形が生じ得る。特に、振動体の振動方向に垂直な水平方向に被加振体、ひいてはフランジ部が変位すると、振動体の先端部もフランジ部と一緒に水平変位することになる。その変位量がある程度大きくなると、振動体と磁路形成部とが物理的に干渉したり電磁的係合が不適切となったりして振動体がうまく動作せず、振動伝達、ひいては発音が適切になされなくなるおそれがある。すなわち、被加振体に対する加振器の加振機能が維持されなくなるという問題がある。
響板等の被加振体が水平方向にある程度変位したとしても振動体の振動が被加振体に伝達されるようにするために、被加振体と振動体とを、被加振体の変位を許容し得るジョイント等の許容機構を介して連結することを本出願人は考えた。例えば、被加振体と振動体とを上記許容機構で連結するか、あるいはそのような機構を有する複数の部材で連結したとする。しかしその場合、許容機構自体に垂直方向のガタツキがあると、振動伝達がうまく行われず正確な加振機能が発揮されないだけでなく、雑音が発生するという問題が生じる。ガタツキは、製造段階で当初から生じることもあり得るが、長期使用による摩耗や変形等によって経年変化として生じることもあり得る。
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、長期に亘って雑音の発生を抑えると共に加振の精度を高めることができる加振器の取付構造を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の請求項1の加振器の取付構造は、オーディオ信号によって動作し、被加振体を所定方向に押し引きして加振することで発音させる加振器の取付構造であって、固定支持部に対して固定状態とされ、磁路を形成する磁路形成部と、前記磁路形成部に電磁的に係合する電磁係合部を有し、オーディオ信号に基づく駆動信号が入力されると前記磁路形成部により前記電磁係合部が励振されて前記所定方向に振動する振動体と、を有し、接続する2つの部材の軸心同士を自身の屈曲によって相対的に傾斜させる関節部を、少なくとも1つ用いて、前記被加振体の一部または該被加振体に対し固定されている被加振側固定部と前記振動体とを連結し、前記振動体の振動が前記関節部を介して前記被加振体に伝達されるように構成され、前記関節部において前記固定支持部の側に接続される第1の部材には、前記所定方向のうち前記被加振体を押し方向に駆動するための押し側駆動部と前記所定方向のうち前記被加振体を引き方向に駆動するための引き側駆動部とが設けられ、前記関節部において前記被加振体の側に接続される第2の部材には、前記押し側駆動部によって押し方向に駆動される押し側被駆動部と前記引き側駆動部によって引き方向に駆動される引き側被駆動部とが設けられ、前記押し側駆動部により前記押し側被駆動部が押し方向に常に付勢されるための付勢力と、前記引き側駆動部により前記引き側被駆動部が引き方向に常に付勢されるための付勢力とを付与する付勢手段を有することを特徴とする。
なお、上記括弧内の符号は例示である。
本発明の請求項1によれば、長期に亘って雑音の発生を抑えると共に加振の精度を高めることができる。
請求項2、6によれば、被加振体に、加振方向と交わる方向に寸法変化が生じても、磁路形成部と電磁係合部との電磁的な係合を維持し、適切な加振機能を長期に亘って維持することができる。
請求項3によれば、加振方向に垂直なあらゆる方向への被加振体の寸法変化に対応することができる。
本発明の一実施の形態に係る加振器の取付構造が適用されるピアノの外観を示す斜視図である。 グランドピアノの内部構造を示す断面図である。 加振器の取り付け位置を説明するための響板の裏面図である。 加振器が響板に接続された状態を示す製品の出荷時(図(a))、経年変化を経た時点の側面図(図(b))である。 磁路形成部及び電磁係合部の構成を示す縦断面図である。 第1の関節部の一例を示す縦断面図(図(a))、上側部材の裏面図(図(b))、第1の関節部の変形例(図(c))、上側部材の変形例(図(d)、(e))を示す図である。 変形例1、2、3の第1の関節部の縦断面図である。 変形例4、5、6、7の第1の関節部の縦断面図である。 変形例8、9、10の第1の関節部の縦断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る加振器の取付構造が適用されるピアノの外観を示す斜視図である。
本実施の形態では、オーディオ信号によって動作して被加振体を加振することで発音させる加振器の取付構造が適用される装置や楽器として、鍵盤楽器であるグランドピアノ1を例示する。被加振体として響板7を例示する。ただし、これらの例示に限定されるものではなく、オーディオ信号に基づく駆動信号で加振器が駆動され、それによって被加振体が振動して音響が発生する構成であればよい。
グランドピアノ1は、その前面に演奏者によって演奏操作がなされる鍵2が複数配列された鍵盤、およびペダル3を有する。また、グランドピアノ1は、前面部分に操作パネル13を有する制御装置10、および譜面台部分に設けられたタッチパネル60を有する。ユーザの指示は、操作パネル13およびタッチパネル60が操作されることにより、制御装置10に対して入力可能になっている。なお、操作パネル13及びタッチパネル60に代えて、他のユーザインターフェイスを用いてユーザの指示を制御装置10に入力してもよい。
図2は、グランドピアノ1の内部構造を示す断面図である。
この図においては、各鍵2に対応して設けられている構成については1つの鍵2に着目して示し、他の鍵2に対応して設けられている部分については記載を省略している。各鍵2の後端側(演奏するユーザから見て鍵2の奥側)の下部には、ソレノイドを用いて鍵2を駆動する鍵駆動部30が設けられている。
鍵駆動部30は、制御装置10からの制御信号に応じて、対応するソレノイドを駆動してプランジャを上昇させることにより、ユーザが押鍵したときと同様な状態を再現する一方、プランジャを下降させることにより、ユーザが離鍵したときと同様な状態を再現する。
弦5及びハンマ4は、各鍵2に対応して設けられる。鍵2が押下されるとアクション機構(図示略)を介してハンマ4が回動し、各鍵2に対応する弦5を打撃する。ダンパ8は、鍵2の押下量、およびペダル3のうちダンパペダルの踏込量に応じて変位し、弦5と非接触状態または接触状態となる。ストッパ40は、制御装置10において打弦阻止モードが設定されているときに動作し、各ハンマ4の下からの打撃を受け止めてハンマ4による弦5への打撃を阻止する部材である。
鍵センサ22は、各鍵2に対応して各鍵2の下部に設けられ、対応する鍵2の挙動に応じた検出信号を制御装置10に出力する。ハンマセンサ24は、ハンマ4に対応して設けられ、対応するハンマ4の挙動に応じた検出信号を制御装置10に出力する。ペダルセンサ23は、各ペダル3に対応して設けられ、対応するペダル3の挙動に応じた検出信号を制御装置10に出力する。
図示はしないが、制御装置10は、CPU、ROM、RAM、通信インターフェイス等を備える。ROMに記憶された制御プログラムをCPUが実行することで、制御装置10による各種の制御が実現される。
響板7は、木材で形成された板状の部材である。響板7には、響棒75および駒6が配設される。駒6には、張架される弦5の一部が係止される。従って、駒6を介して響板7の振動が各弦5に伝達されるとともに、各弦5の振動が駒6を介して響板7に伝達される。
また、加振器50が、直支柱9に接続された支持部55によって支持されて、間接的に響板7に接続されている。支持部55はアルミ素材等の金属で形成される。直支柱9はフレームとともに弦5の張力を支える部材であり、グランドピアノ1の一部である。
図3は、加振器50の取り付け位置を説明するための響板7の裏面図である。
加振器50は、響板7に接続され、響板7に配設された複数の響棒75の間に配置されている。図3においては同じ構成の加振器50が複数(例えば2つ)、響板7に接続されているが、1つであってもよい。加振器50は、駒6に極力近い位置に配置され、本実施の形態では響板7を挟んで駒6の反対側に配置される。以下、グランドピアノ1の演奏者側から見て左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向(所定方向)とする。X−Y方向が水平方向である。
図4(a)、(b)は、支持部55に固定された加振器50が響板7に接続された状態を示す側面図である。図4(a)は製品の出荷時、図4(b)は、経年変化を経た時点の状態をそれぞれ示している。
加振器50は、ボイスコイル型のアクチュエータであり、大別して磁路形成部52、振動体200及び連結体Rからなる。磁路形成部52は、支持部55を介して直支柱9に固定状態とされている。振動体200は、磁路形成部52に電磁的に係合する電磁係合部EMと電磁係合部EMから上方に突設された棒状部91とを有する。磁路形成部52にオーディオ信号に基づく駆動信号が入力されると、磁路形成部52により電磁係合部EMが励振されてZ軸方向に振動する。
本実施の形態では、接続する2つの部材の軸心同士を自身の屈曲によって相対的に傾斜させる関節部Jを用いて、響板7と振動体200が連結されている。本実施の形態では、関節部Jとして、第1の関節部J1及び第2の関節部J2の2つが用いられている。
連結体Rは棒状部101を有する。連結体Rは、響板7と振動体200との間に介在し、振動体200の振動を響板7に伝達する。響板7にはポインタ部材111及びチャック部材112を有する第2の関節部J2が配設される。
製品出荷時においては、連結体Rの棒状部101の軸心C2が磁路形成部52の軸心C1と同心となるように、ダンパ53によって電磁係合部EMの水平方向(X−Y方向)の位置決めがされている。製品出荷時においてはまた、ポインタ部材111の軸心C3と棒状部101の軸心C2とが同心となっている。軸心C1、C3はいずれも、加振方向であるZ軸方向の軸線(Z軸)と平行である。磁路形成部52の詳細は後述する。
軸心C1と軸心C2とが第1の関節部J1における屈曲によって相対的に傾斜可能となるように振動体200と連結体Rとが連結される。軸心C2と軸心C3とが第2の関節部J2における屈曲によって相対的に傾斜可能となるように連結体Rと響板7とが連結されている。
関節部J1、J2の詳細構成は後述するが、いずれもボールジョイント構造となっている。棒状部101の下端部である連結体Rの一端部101aが第1の関節部J1に固定され、棒状部91の上端部である球状部92が第1の関節部J1で回転自在になっている。連結体Rの棒状部101の他端部101bの上端にある球状部102が第2の関節部J2で回転自在になっている。
連結体Rは、第1の関節部J1の第1の支点P1を回転支点として、Z軸に垂直な任意の軸を中心に回転することができる。従って、連結体Rは、第1の関節部J1における屈曲によって、Z軸でもある振動体200の軸心C1に対して傾斜可能である。連結体Rはまた、第2の関節部J2の第2の支点P2を回転支点として、Z軸に垂直な任意の軸を中心に回転することができる。従って、連結体Rは、第2の関節部J2における屈曲によって、Z軸に対して傾斜可能である。第1の関節部J1、第2の関節部J2における屈曲を生じさせる運動は、いずれも、実質的には回動である。
ところで、磁路形成部52と電磁係合部EMとの電磁的な係合が適切であるためには、連結体Rの軸心C2と磁路形成部52の軸心C1とは同心であることが最適である。ところが、響板7に、経年変化等によって寸法変化や変形が生じると、連結体Rが接続された箇所、すなわち、響板7に固定されたポインタ部材111も一緒に水平変位し得ることになる。ダンパ53が電磁係合部EMの水平方向の相対的な位置を規制しきれない程度に仮にポインタ部材111が水平変位すると、電磁係合部EMと磁路形成部52との位置関係が不適切になり得る。すると、振動体200が適切に振動しなくなるおそれがある。
そこで、響板7が水平方向に経年変位を生じても、磁路形成部52に対する電磁係合部EMの水平方向の相対的な位置が変わらないようにするための吸収機構が必要となる。無限の変位に対処するのは無理であるが、経年変化による変位量は想定できるため、その範囲(所定範囲)内での変位を吸収できればよい。
このような課題があることは、製品使用初期段階では認識されにくいものである。しかも、水平方向に関しては寸法変化を吸収しつつ、Z軸方向に関しては振動伝達機能を維持するような機構を考えなくてはならず、それには新規な発想が必要となる。本実施の形態では、少なくとも2つの関節部J1、J2を響板7及び振動体200間に設けた。
すなわち、水平方向において響板7の連結体Rが接続される部分が所定範囲内(例えば、変位量D内)で変位したとき、関節部J1、J2における屈曲によって、直支柱9に対して相対的に第2の関節部J2が水平方向に変位することで連結体Rが傾斜するようにする。その際、振動体200に水平方向の変位や傾斜を生じさせることがない。従って、長期に亘って、振動体200は、水平方向に変位することなく、傾くこともないので、磁路形成部52に対する球状部92の水平方向の相対的な位置も不変となる。それにより、磁路形成部52と電磁係合部EMとの電磁的な係合が適切に維持され且つ振動体200の振動の響板7への良好な伝達機能が維持されるようにした。
さらに、図4(a)に示すように、電磁係合部EMの下端位置から第1の関節部J1の位置(支点P1の位置で定義する)までの、Z軸方向における振動体200の長さをL1とする。一方、第1の関節部J1から第2の関節部J2の位置(支点P2の位置で定義する)までの長さをL2とする。長さL1は長さL2より短い。
長さL1が長さL2より短いことで、棒状部91を特別に太くしなくても曲げ剛性が高まり、振動体200がZ軸に対して傾きにくくなるので、振動伝達時における駆動力によって球状部92ないし第1の関節部J1の位置が水平方向に一時的に変位することが回避される。これによっても、磁路形成部52と電磁係合部EMとの適切な電磁係合の維持に寄与する。
図5は、磁路形成部52及び電磁係合部EMの構成を示す縦断面図である。振動体200の電磁係合部EMは、キャップ512、ボビン511、ボイスコイル513を有している。棒状部91の下端部にキャップ512が固定され、キャップ512の下半部に、環状のボビン511が嵌合固定されている。ボイスコイル513は、ボビン511に外周面に巻き付けられた導線で構成され、磁路形成部52が形成する磁場内において、流れる電流を振動に変える。
磁路形成部52は、トッププレート521、磁石522及びヨーク523を有し、これらが上側から順に配設されている。電磁係合部EMは、ダンパ53によって、磁路形成部52に対して接触することなくZ軸方向に変位可能に支持される。ダンパ53は、繊維等で円盤状に形成され、円盤状の部分が蛇腹状に波立たせた形状をしている。ダンパ53の外周側の端部がトッププレート521の上面に取り付けられ、内周側の端部が電磁係合部EMのボビン511に取り付けられている。
磁路形成部52は、例えば、ヨーク523が支持部55にネジ等で固定されることで、直支柱9に対して固定状態とされている。従って支持部55は、固定部である直支柱9に対して磁路形成部52を取り付ける役割を果たす。
トッププレート521は、例えば、軟鉄等の軟磁性材料でなり、中心に穴のあいた円盤状に形成される。ヨーク523は、例えば、軟鉄等の軟磁性材料でなり、円盤状の円盤部523Eと、円盤部523Eよりも外径が小さい円柱状の円柱部523Fとを、双方の軸心を一致させて一体とした形状に形成される。円柱部523Fの外径は、トッププレート521の内径よりも小さい。磁石522は、ドーナツ型の永久磁石であり、その内径はトッププレート521の内径よりも大きい。ボビン511の内径に円柱部523Fが遊嵌されている。
トッププレート521、磁石522及びヨーク523は、各々の軸心が一致し、それが磁路形成部52の軸心C1となっている。このような配置により、図5(c)に破線の矢印で示した磁路が形成される。トッププレート521と円柱部523Fとに挟まれた空間である磁路空間525内にボイスコイル513が位置するように電磁係合部EMが配置される。その際、上述のように、連結体Rの軸心C2が磁路形成部52の軸心C1と同心となるように、ダンパ53によって電磁係合部EMの水平方向(X−Y方向)の位置決めがされている。従って、棒状部91はZ軸方向に平行に延設される。
加振器50には、制御装置10から、オーディオ信号に基づく駆動信号が入力される。例えば、不図示の記憶部に記憶されたオーディオデータが制御装置10により読み出され、それに基づいて駆動信号が生成される。あるいは、演奏操作に応じて響板7を振動させる場合は、鍵センサ22、ペダルセンサ23、ハンマセンサ24によって鍵2、ペダル3及びハンマ4の挙動をそれぞれ検出することで演奏者の演奏操作を検出し、それらの検出結果に基づいて、制御装置10が演奏情報を生成する。そしてその演奏情報に基づいて制御装置10が音響信号を生成する。この音響信号が加工や増幅の処理をされて、加振器50に駆動信号として出力される。
駆動信号がボイスコイル513に入力されると、ボイスコイル513は、磁路空間525における磁力を受けて、入力される駆動信号が示す波形に応じたZ軸方向の駆動力をボビン511が受ける。従って、磁路形成部52により電磁係合部EMが励振されて、電磁係合部EMを含む振動体200がZ軸方向に振動する。振動体200がZ軸方向に振動すると、その振動は連結体Rによって響板7に伝達され、響板7が加振される。響板7の振動は空気中に放音され、音響となる。
次に、関節部Jの構成を説明する。上述のように、関節部Jは、接続する2つの部材の軸心同士を自身の屈曲によって相対的に傾斜させる。ここで、関節部Jにおいて、直支柱9の側に接続される部材を「第1の部材」、響板7の側に接続される部材を「第2の部材」と呼称する。第1の関節部J1においては、棒状部91が第1の部材、連結体Rの棒状部101が第2の部材となる。第2の関節部J2においては、連結体Rの棒状部101が第1の部材、響板7ないしポインタ部材111が第2の部材となる。いずれの関節部Jについても同じ構成を適用できるので、以下では、代表して第1の関節部J1の構成を説明する。
図6(a)は、第1の関節部J1の一例を示す縦断面図である。なお、図6を含め、関節部Jを説明する以降の図は模式図であるので、外観や縮尺は図4に示したものと異なる場合があるが、関節部Jの外形的形状に制約はない。第1の関節部J1には、上側部材72及びバネ61を有するボールジョイント構造が採用される。図6(b)は、上側部材72の裏面図である。上側部材72は、連結体Rの棒状部101の一端部101aに固定される。上側部材72の下側にカバー49が固定され、バネ61が覆われている。
上側部材72には、上側に円錐状に窪んだ凹部が形成され、この凹部の内面が、テーパ面72aとなっている。バネ61は、金属等で構成される環状で略板状の弾性部材である。上側部材72の水平な下面72bに、バネ61の半径方向における外側半部が固着され、バネ61の内側半部と上側部材72のテーパ面72aとの間に、棒状部91の球状部92が介装されている。バネ61の内側半部の上面はテーパ面61aとなっている。バネ61の弾性によって、バネ61のテーパ面61aが球状部92を上方に付勢し、上側部材72のテーパ面72aに対して球状部92を常に押し付けている。
球状部92は、上側部材72のテーパ面72aに対して、環状の接線44で当接する(図6(b))。同様に、球状部92は、バネ61のテーパ面61aに対して環状の接線で当接する(図示せず)。上側部材72のテーパ面72aが、押し側被駆動部ubとなる。球状部92のうち押し側被駆動部ubと当接する部分が押し側駆動部UAとなる。一方、バネ61のテーパ面61aが引き側被駆動部dbとなる。球状部92のうち引き側被駆動部dbと当接する部分が引き側駆動部DAとなる。すなわち、第1の支点P1を回転支点として球状部92を回転可能に上下方向から挟み込む機構となっている(挟持機構)。
すなわち、振動体200が上下に振動するとき、上方に押す力と下方に引く力とを、第1の部材である棒状部91が、第2の部材である棒状部101に対して伝達する必要がある。振動体200が上昇するのに伴い押し側駆動部UAによって押し方向(上方向)に駆動されるのが押し側被駆動部ubである。振動体200が下降するのに伴い引き側駆動部DAによって引き方向(下方向)に駆動されるのが引き側被駆動部dbである。
振動体200の上下振動による棒状部91の押し引き動作の際に、上下方向のガタツキがあると、振動伝達がうまく行われず正確な加振機能が発揮されないだけでなく、雑音が発生するおそれがある。そこでその対策として、本実施の形態では、押し側駆動部UAにより押し側被駆動部ubが押し方向に常に付勢されるための付勢力と、引き側駆動部DAにより引き側被駆動部dbが引き方向に常に付勢されるための付勢力とを付与する「付勢手段」を設けた。
本実施の形態では、主としてバネ61が付勢手段として機能する。実質的には、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとが常に当接すると共に、引き側駆動部DAと引き側被駆動部dbとが常に当接するように、バネ61が球状部92を上方に押圧する構成を採用している。
上側部材72のテーパ面に球状部92が当接することで、球状部92のZ軸方向の位置が規制される。これと同様に、第2の関節部J2においては、ポインタ部材111のテーパ面に球状部102が当接することで、球状部102のZ軸方向の位置が規制される。
響板7の変位に伴ってポインタ部材111が水平方向の成分を含む方向(加振方向とは異なる方向、ないし、加振方向と交わる方向)に変位した場合、それに応じて球状部102が第2の関節部J2内でZ軸に垂直な軸(例えば、X軸やY軸)を中心に回転することができる。それにより、第2の支点P2を中心として連結体RがZ軸に対して無理なく傾斜することが許容される。
響板7の変位に伴って連結体Rが傾斜した場合、それに応じて、第1の関節部J1では、球状部92に対して相対的に、テーパ面72a、61aがZ軸に垂直な軸(例えば、X軸やY軸)を中心に回転することができる。それにより、第1の支点P1を中心として相対的に連結体RがZ軸に対して無理なく傾斜することが許容される。
棒状部101、91は例えば金属で構成される。棒状部101、91には振動伝達性が要求されるため、振動方向において剛性が高く、すなわち伝達特性が優れる点で、材質として金属を採用するのが望ましい。ポインタ部材111、上側部材72は、形状精度を良くする点で例えば樹脂で構成されるが、伝達特性や寸法変化を考慮して金属で構成してもよいし、一部を樹脂、他の一部を金属で構成してもよい。
ダンパ53は、振動体200が軸心C1と同心を維持して加振方向であるZ軸方向に変位自在に磁路形成部52を支持する役割を果たす。関節部J1、J2は、経年変化による比較的ゆっくりとした水平変位に対して追従でき、且つ、加振方向への短い周期の運動に対しては力を伝達できる程度の屈曲の硬さを有している。水平方向に対して、関節部J1、J2が屈曲に抗する力よりも、ダンパ53が振動体200を水平方向において軸心C1と同心に維持する力の方が十分に大きく設定されている。従って、響板7が経年変化により水平方向に変位すると、関節部J1、J2において屈曲が生じて連結体Rが傾斜することになるが、ダンパ53による振動体200の水平方向における保持位置は変わらない。
ダンパ53の構成については、ダンパ53は、円盤状の全方位の蛇腹の例の他、軸やボビンを中央に保持する機能を失わない範囲であれば、弾性のある樹脂で構成してもよく、また、全方位ではなく数カ所で軸やボビンを保持する構成としてもよい。
本実施の形態によれば、振動体200が振動するとき、関節部Jにおいて、付勢手段であるバネ61により、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとが常に当接し、引き側駆動部DAと引き側被駆動部dbとが常に当接するので、関節部Jにおける駆動伝達構造にガタツキが生じない。すなわち、第1の部材である棒状部91と第2の部材である棒状部101とがバネ61の付勢力によって強固に一体化されているので、振動がロスなく伝達される。従って、振動伝達が正確となるだけでなく、ビビリ音等のメカノイズが発生しにくい。特に、関節部Jに長期使用による摩耗や変形が生じても、バネ61による付勢力が常時働くので経年変化によるガタツキの発生もない。従って、長期に亘って雑音の発生を抑えると共に加振の精度を高めることができる。
本実施の形態によればまた、水平方向において連結体Rが接続される響板7の部分が所定範囲内で変位したとき、関節部J1、J2における屈曲によって、振動体200に傾斜や水平方向における変位が生じることなく第2の関節部J2が水平方向に変位することで連結体Rが傾斜するので、振動体200は水平方向の位置が変わることがない。よって、経年変化等によって響板7が加振方向に垂直な方向に寸法変化を生じたとしても、磁路形成部52と電磁係合部EMとの電磁的な係合を維持し、適切な加振機能を長期に亘って維持することができる。
なお、本実施の形態では、バネ61が球状部92を直接に押圧する構成であった。しかし、当接する部分の耐摩耗性を確保する観点からは、図6(c)に示すように、バネ61と球状部92との間に緩衝材(クッション)48を介在させるのが好ましい。緩衝材48は、バネ61と球状部92のいずれかまたは双方に設けてもよい。緩衝材48を図6(c)に例示するようにバネ61に設けた場合は、球状部92の引き側駆動部DAによって下方に駆動される引き側被駆動部dbには、環状の緩衝材48の上側を向いたテーパ面が該当することになる。
本実施の形態では、上側部材72のテーパ面72aの形状は、円錐形状の窪みの一部であったが、これに限られない。例えば、図6(d)に示すように、四角錐の4つの側面に相当する面をテーパ面(押し側被駆動部ub)とし、球状部92の押し側駆動部UAが、各々のテーパ面における当接点45で当接する構成としてもよい。あるいは、図6(e)に示すように、三角錐の3つの側面に相当する面をテーパ面(押し側被駆動部ub)とし、球状部92の押し側駆動部UAが、各々のテーパ面における当接点45で当接する構成としてもよい。
なお、テーパ面との当接によって球状部92の水平方向の位置が規制され構成であればよく、四角錐以上の多角錐の側面に相当する面をテーパ面とする構成でもよい。また、このような円錐以外の形状を基本としたテーパ面の変形例は、バネ61のテーパ面に対しても適用が可能である。
このように、球状部92とテーパ面との当接関係は、図6(b)の構成では線当たりで、図6(d)、(e)の構成では点当たりとなる。なお、ガタツキ抑制の観点からは、縦断面視によるテーパ面の形状は必ずしも平坦でなくてもよく、縦断面視で緩やかな凹曲面または凸曲面であってもよい。一方、テーパ面に当接する球状部92は略球形としたが、テーパ面に対して滑らかな駆動関係を維持できればよいので、凸曲面を有すればよく、不完全な球形であってもよい。以降の変形例にもこれらは適用できる。
以降、図7〜図9で、各種の付勢手段を採用した関節部Jの変形例を、代表して第1の関節部J1を例にとって説明する。
図7(a)、(b)、(c)は、それぞれ変形例1、2、3の第1の関節部J1の縦断面図である。
まず、変形例1(図7(a))では、上側部材72のテーパ面(押し側被駆動部ub)とは上下逆向きのテーパ面を有する下側部材71を設ける。そして、上側部材72のテーパ面(押し側被駆動部ub)と下側部材71に形成したテーパ面(引き側被駆動部db)とで、第1の支点P1を回転支点として球状部92を回転可能に上下方向から挟み込んでいる。
すなわち、まず、上側部材72の下部に、棒状部91が貫通する貫通穴を有するフランジ部72cが形成される。上側部材72の上側の肉部とフランジ部72cとの間において、ガイド軸73に沿って上下方向に移動可能に下側部材71が介在する。そして、下側部材71とフランジ部72cとの間に複数のコイルバネ62が圧縮状態で介装されることで、下側部材71が上方に常に付勢される。付勢手段であるコイルバネ62により、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとが常に当接し、引き側駆動部DAと引き側被駆動部dbとが常に当接するのでガタツキが生じない。
変形例2(図7(b))では、上側部材72と下側部材71との間に、付勢手段として複数のコイルバネ63を引っ張り状態で介装する。これにより、変形例1と同様に、上側部材72のテーパ面(押し側被駆動部ub)と下側部材71のテーパ面(引き側被駆動部db)とで球状部92を上下方向から挟み込む。
変形例3(図7(c))では、ブロック74の内部に球状部92を介在させると共に、ブロック74の内部において球状部92の上に、付勢手段として板バネ64を介装する。板バネ64の弾性によって、球状部92の上端が下方に押圧される。ブロック74に形成した上向きのテーパ面が引き側被駆動部dbとなり、引き側駆動部DAと常に当接する。球状部92の上端が押し側駆動部UAとなり、板バネ64の下面である押し側被駆動部ubと常に当接する。
図8(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ変形例4、5、6、7の第1の関節部J1の縦断面図である。
変形例4(図8(a))では、上側部材72と下側部材71との間に、付勢手段として複数のコイルバネ65を引っ張り状態で介装する。ただし、コイルバネ65は水平方向に引っ張り力を発揮するよう配設される。上側部材72に形成される円錐形状の凹部は、円錐形状の軸心がZ軸方向に対して傾斜している。図8(a)は、上側部材72のテーパ面を形成する円錐形状の凹部の軸心に沿った縦断面視となっている。下側部材71に形成されるテーパ面は平坦面であり、上側部材72に形成される円錐形状の先端の方向を向いている。
コイルバネ65の引っ張り力によって、図8(a)の左右方向において上側部材72と下側部材71とが引き合う。そのため、下側部材71のテーパ面と上側部材72のテーパ面とに球状部92が挟まれる。下側部材71のテーパ面が引き側被駆動部dbとなって、球状部92の引き側駆動部DAと点当たりで常に当接する。それと共に、上側部材72のテーパ面が押し側被駆動部ubとなって、球状部92の押し側駆動部UAと線当たりで常に当接する。
変形例5(図8(b))では、変形例4(図8(a))と同様に、第1ブロック77と第2ブロック76との間に、付勢手段として複数のコイルバネ65を、水平方向に引っ張り力を発揮するよう引っ張り状態で介装する。第1ブロック77に形成される円錐形状の凹部は、第2ブロック76に形成される円錐形状の凹部と向き合っており、それぞれの円錐形状の軸心が同心で且つZ軸方向に対して直交している。図8(b)は、第1ブロック77、第2ブロック76にそれぞれ形成される円錐形状の凹部の軸心に沿った縦断面視となっている。
コイルバネ65の引っ張り力によって、図8(b)の左右方向において第1ブロック77と第2ブロック76とが引き合う。そのため、第1ブロック77のテーパ面と第2ブロック76のテーパ面とに球状部92が水平方向から挟まれる。第1ブロック77のテーパ面と第2ブロック76のテーパ面のうち、球状部92の上半部と当接する部分が押し側被駆動部ubとなり、球状部92の下半部と当接する部分が引き側被駆動部dbとなる。球状部92の上半部のうちブロック77、76のテーパ面(押し側被駆動部ub)と当接する部分が押し側駆動部UAとなり、球状部92の下半部のうちブロック77、76のテーパ面(引き側被駆動部db)と当接する部分が引き側駆動部DAとなる。
図8(a)、図8(b)の構成によると、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとが常に当接し、引き側駆動部DAと引き側被駆動部dbとが常に当接する点では図6(a)、(c)、図7(a)〜(c)の構成と同様で、ガタツキの発生が抑制される。しかしそれだけでなく、振動体200が振動するときの押し側駆動部UA、引き側駆動部DAによる駆動力の伝達の際に、振動をコイルバネ65が直接に受けることがないという利点がある。
変形例6(図8(c))では、棒状部101の一端部101aがブロック74に固定される。ブロック74の下肉部74aに、テーパ面として引き側被駆動部dbを形成し、ブロック74の内部において引き側被駆動部dbの上に球状部92を介在させる。さらに、棒状部91に設けたフランジ部96とブロック74の下肉部74aとの間に、付勢手段としてコイルバネ66を圧縮状態で介装する。コイルバネ66の上端部にワッシャ型の取り付け材47を設ける。
コイルバネ66の圧縮力によって、取り付け材47が下肉部74aを上方に常に押圧すると共に、球状部92の下半部における引き側駆動部DAがブロック74の引き側被駆動部dbを下方に常に押圧する状態となる。
この構成では、振動体200の振動に伴い棒状部91が上方に変位するときは、フランジ部96及びコイルバネ66を介して取り付け材47によってブロック74の下肉部74aが上方に押圧駆動される。従って、取り付け材47の上面が押し側駆動部UAとなり、下肉部74aの下面が押し側被駆動部ubとなる。一方、振動体200の振動に伴い棒状部91が下方に変位するときは、球状部92の引き側駆動部DAによってブロック74の引き側被駆動部dbが下方に押圧駆動される。
この構成では特に、振動体200が上昇する際に、棒状部91からブロック74への駆動力の伝達に圧縮バネであるコイルバネ66が直接に関わることになる。そのため、コイルバネ66のバネ定数や取り付け状態は重要である。そこで、振動体200が発生させる上方への最大の駆動力によってもコイルバネ66に過大な変形を生じないようにコイルバネ66のバネ定数が大きめに設定されると共に、コイルバネ66及び取り付け材47の取り付け部分の構成もそれを考慮して頑丈に設計される。
変形例7(図8(d))では、棒状部101の一端部101aが固定された上側部材72に、図6(a)の構成と同様にテーパ面として押し側被駆動部ubが形成される。球状部92のうち押し側被駆動部ubと当接する部分が押し側駆動部UAとなる。さらに、棒状部91に設けたフランジ部96と上側部材72の下面72bとの間に、付勢手段としてコイルバネ69を引っ張り状態で介装する。コイルバネ69は棒状部91の周りに複数設ける。
コイルバネ69は、上側部材72の下面72bに固定された取り付け材46とフランジ部96の上面に固定された取り付け材43とに取り付けられて、取り付け材46と取り付け材43とに対して上下方向の引っ張り力を常に発生させている。コイルバネ69の引っ張り力によって、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとは常に押圧状態となると共に、上側部材72の下面72bは、下方に常に引っ張られている。
この構成では、振動体200の振動に伴い棒状部91が上方に変位するときは、球状部92の押し側駆動部UAによって上側部材72の押し側被駆動部ubが上方に押圧駆動される。一方、振動体200の振動に伴い棒状部91が下方に変位するときは、フランジ部96、取り付け材43、コイルバネ69、取り付け材46を介して上側部材72の下面72bが下方に引張駆動される。従って、取り付け材46が引き側駆動部DAとなり、上側部材72の下面72bが引き側被駆動部dbとなる。
この構成では特に、振動体200が下降する際に、棒状部91から上側部材72への引っ張り駆動力の伝達に引張バネであるコイルバネ69が直接に関わることになる。そのため、コイルバネ69のバネ定数や取り付け構成については、図8(c)の例と同様に、振動体200が発生させる下方への最大の駆動力によってもコイルバネ69に過大な変形が生じないように設定・設計がなされる。
図9(a)、(b)、(c)は、それぞれ変形例8、9、10の第1の関節部J1の縦断面図である。
変形例8(図9(a))は、図6(a)の構成を上下反転させたものに相当する。すなわち、図6(a)の構成と対比すると、棒状部101の一端部101aには、上側部材72を固定する代わりに球状部192を設ける。さらに、棒状部91の上端部には、球状部92を設ける代わりに下側部材172を固定する。付勢手段としてバネ61に相当するバネ67を、下側部材172の上面172bに固定する。
バネ67の内側半部の下面はテーパ面(引き側駆動部DA)となっていて、バネ67の弾性によって、バネ67のテーパ面(引き側駆動部DA)が球状部192の引き側被駆動部dbと常に当接して球状部192を下方に付勢している。下側部材172に形成したテーパ面が押し側駆動部UAとなり、球状部192の下半部の押し側被駆動部ubと常に当接する。
球状部192は、バネ67のテーパ面(引き側駆動部DA)及び下側部材172のテーパ面(押し側駆動部UA)に対して相対的に、第1の支点P1を回転支点として回転可能である。従って、作用としては図6(a)の構成と同様となり、バネ67により、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとが常に当接し、引き側駆動部DAと引き側被駆動部dbとが常に当接するのでガタツキが生じない。
このように上下の構成を逆にすることは、図6(a)、(c)の構成に限定されず、既に説明した変形例、及びこれから説明する変形例に対しても適用が可能である。従って、押し側駆動部UA及び押し側被駆動部ubのいずれか一方が凸曲面を有すると共に他方がテーパ面を有し、引き側駆動部DA及び引き側被駆動部dbのいずれか一方が凸曲面を有すると共に他方がテーパ面を有する構成としてもよい。
変形例9(図9(b))では、上側部材72と下側部材71とは不図示のネジ等で固定されている。上側部材72のテーパ面(押し側被駆動部ub)と下側部材71のテーパ面(引き側被駆動部db)とで、第1の支点P1を回転支点として球状部92を回転可能に上下方向から挟み込む。
ただし、棒状部91の球状部92は、上下に分割された下側半球部93と上側半球部94とで構成される。下側半球部93と上側半球部94との間に付勢部材としてコイルバネ68が圧縮状態で介装される。コイルバネ68が圧縮状態であることから、上側部材72のテーパ面(押し側被駆動部ub)に対して上側半球部94の凸曲面である押し側駆動部UAが常に当接し、下側部材71のテーパ面(引き側被駆動部db)に対して下側半球部93の凸曲面である引き側駆動部DAが常に当接する。その結果、下側半球部93と上側半球部94の各々の外郭形状は、球状部92の対応する部分の外郭形状とほぼ同じとなる。
上側半球部94、下側半球部93のそれぞれは、少なくとも、押し側被駆動部ub、引き側被駆動部dbと当接する領域が凸曲面であればよい。
変形例10(図9(c))では、凸曲面を有する部材が、第1の部材または第2の部材の片方に限定されない構成を例示している。まず、上側部材72の下部には、下方に凸となった半球状の凸曲面部72dが形成される。一方、棒状部91の上端部には、球状部92に代えて椀状部95が形成される。椀状部95の下面は下方に凸となる凸曲面(引き側駆動部DA)である。椀状部95の上側にはテーパ面が形成され、このテーパ面が押し側駆動部UAとなる。下側部材71に形成されたテーパ面は引き側被駆動部dbとなる。
上側部材72と下側部材71との間に、付勢手段として複数のコイルバネ69を引っ張り状態で介装する。これにより、上側部材72の凸曲面部72dが押し側被駆動部ubとなって、下側部材71のテーパ面(押し側駆動部UA)と常に当接する。それと共に、下側部材71のテーパ面(引き側被駆動部db)に、椀状部95の凸曲面(引き側駆動部DA)が常に当接する。
上側部材72の凸曲面部72dの中心と椀状部95の凸曲面の中心とは、いずれも第1の支点P1に一致している。従って、凸曲面部72d及び椀状部95はいずれも、第1の支点P1を回転支点として回動可能である。
なお、押し側駆動部UAと押し側被駆動部ubとの間、引き側駆動部DAと引き側被駆動部dbとの間に緩衝材48のような部材を設けることは、いずれの実施形態ないし変形例においても適用が可能である。
なお、関節部Jを少なくとも1つ用いて、響板7の一部または響板7に対し固定されている被加振側固定部と振動体200とが連結され、振動体200の振動が関節部Jを介して響板7に伝達される構成に本発明を適用可能である。従って、関節部Jの数は1つでもよく、3つ以上でもよい。
関節部Jの数を1つとする場合は、関節部Jの位置は極力、響板7に近くするのが好ましい。さらには、棒状部101を長くし、棒状部101に可撓性を持たせるのが好ましい。このように構成しても、ダンパ53が磁路形成部52に近い位置で電磁係合部EMの水平方向の移動を規制することから、磁路形成部52に近い範囲では棒状部91の軸心とZ軸との平行がほぼ維持されるからである。
なお、本発明が適用される関節部Jは、ボールジョイントと呼称される構成に限定されない。すなわち、接続する2つの部材の軸心同士を自身の屈曲によって相対的に傾斜させる構成、すなわち、屈曲によって連結対象を相対的に傾斜可能にできる構成であればよく、屈曲の態様も回動に限定されない。
なお、2つ以上の関節部Jの各々について別々の構成を採用してもよい。
なお、被加振体として響板7を例示したが、これに限られず、屋根や側板等の、寸法変化を生じる部材を被加振体とする場合にも本発明を適用可能である。被加振体が寸法変化しない部材である場合であっても、加振器を支持する部材が加振方向とは異なる(交わる)方向に寸法変化や変形を生じることで、相対的に被加振体が変位する場合には本発明を適用可能である。
なお、本発明の適用対象としてピアノを示したが、グランドピアノでもアップライトピアノでもよい。また、ピアノに限られず、種々のアコースティック楽器で加振器を有するもの、あるいは電子楽器で加振器を有するもの、あるいはスピーカに適用してもよい。これらの場合、強制的に振動させることが可能な被加振体を有するものであればよい。被加振体における可動体との連結位置と加振器の支持位置が、寸法変化等によって加振方向とは異なる方向にずれを生じるものであれば、本発明の適用対象となる。
なお、適用対象については、アコースティック楽器及び電子楽器の被加振体としては、響板が好ましい。また、スピーカの被加振体としては、木製の振動板が好ましい。
なお、自動演奏機能を実現するための鍵駆動部30や消音機能を実現するためのストッパ40を設けることは必須でない。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
7 響板(被加振体)、 9 直支柱(固定支持部)、 50 加振器、 52 磁路形成部、 61、64、67 バネ(付勢手段)、 62、63、65、66、68、69 コイルバネ(付勢手段)、 91 棒状部(第1の部材)、 101 棒状部(第2の部材)、 92、102、192 球状部、 111 ポインタ部材(被加振側固定部)、 200 振動体、 J 関節部、 R 連結体、 EM 電磁係合部、 UA 押し側駆動部、 ub 押し側被駆動部、 DA 引き側駆動部、 db 引き側被駆動部

Claims (7)

  1. オーディオ信号によって動作し、被加振体を所定方向に押し引きして加振することで発音させる加振器の取付構造であって、
    固定支持部に対して固定状態とされ、磁路を形成する磁路形成部と、
    前記磁路形成部に電磁的に係合する電磁係合部を有し、オーディオ信号に基づく駆動信号が入力されると前記磁路形成部により前記電磁係合部が励振されて前記所定方向に振動する振動体と、を有し、
    接続する2つの部材の軸心同士を自身の屈曲によって相対的に傾斜させる関節部を、少なくとも1つ用いて、前記被加振体の一部または該被加振体に対し固定されている被加振側固定部と前記振動体とを連結し、前記振動体の振動が前記関節部を介して前記被加振体に伝達されるように構成され、
    前記関節部において前記固定支持部の側に接続される第1の部材には、前記所定方向のうち前記被加振体を押し方向に駆動するための押し側駆動部と前記所定方向のうち前記被加振体を引き方向に駆動するための引き側駆動部とが設けられ、
    前記関節部において前記被加振体の側に接続される第2の部材には、前記押し側駆動部によって押し方向に駆動される押し側被駆動部と前記引き側駆動部によって引き方向に駆動される引き側被駆動部とが設けられ、
    前記押し側駆動部により前記押し側被駆動部が押し方向に常に付勢されるための付勢力と、前記引き側駆動部により前記引き側被駆動部が引き方向に常に付勢されるための付勢力とを付与する付勢手段を有することを特徴とする加振器の取付構造。
  2. 前記所定方向と交わる方向において前記固定支持部に対して相対的に前記被加振体の一部または前記被加振側固定部が所定範囲内で変位したとしても、前記関節部における屈曲によって、前記磁路形成部と前記電磁係合部との電磁的な係合が維持され且つ前記振動体の振動の前記被加振体への伝達機能が維持されることを特徴とする請求項1記載の加振器の取付構造。
  3. 前記関節部における屈曲によって、前記第1の部材と前記第2の部材とは、相対的に、前記所定方向と交わる任意の方向に傾斜可能であることを特徴とする請求項1または2記載の加振器の取付構造。
  4. 前記押し側駆動部及び前記押し側被駆動部のいずれか一方が凸曲面を有し、前記押し側駆動部及び前記押し側被駆動部のいずれか他方がテーパ面を有し、前記引き側駆動部及び前記引き側被駆動部のいずれか一方が凸曲面を有し、前記引き側駆動部及び前記引き側被駆動部のいずれか他方がテーパ面を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の加振器の取付構造。
  5. 前記関節部は、前記第1の部材及び前記第2の部材のいずれか一方に設けられる略球形の球状部と、前記第1の部材及び前記第2の部材のいずれか他方に設けられ、前記球状部に当接するテーパ面を有し、前記球状部を回転可能に前記付勢手段による付勢力によって挟み込む挟持機構とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の加振器の取付構造。
  6. 前記被加振体の一部または前記被加振側固定部と、前記振動体との間に介在し、前記振動体の振動を前記被加振体に伝達するための連結体を有し、
    前記関節部には、前記連結体が前記所定方向の軸線に対して傾斜可能なように、前記連結体の一端部を前記振動体に連結する第1の関節部と、前記連結体が前記所定方向の軸線に対して傾斜可能なように、前記連結体の他端部を前記被加振体の一部または前記被加振側固定部に連結する第2の関節部とが含まれることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の加振器の取付構造。
  7. 前記被加振体は、楽器の響板であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の加振器の取付構造。
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