JP2672378B2 - オルゴールのピックアップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオルゴールのピックアップ装置に関するもの
で、オルゴールの鳴奏振動により忠実に電気信号に変換
するものである。

〔従来の技術〕

従来のオルゴールの鳴奏機構は、第６図に示すように
シリンダー１の矢印方向に回転させることにより、該シ
リンダーの外周に突起として形成したピン２が振動板３
の先端を弾くことにより、該振動板３の振動がオルゴー
ルのフレーム４に伝達され、さらに共鳴板５を振動させ
音に変換するようになっていた。

以上のような従来のオルゴールの鳴奏音は、オルゴー
ル固有の音色を持っており色々な音源として利用され親
しまれてきたが、その用途によってはいくつかの欠点が
あった。

その主なものは次の３点である。

外部環境に合わせて音量調節をすることができな
い。

共鳴板の大きさを小さくすることができない。

（音量が小さくなってしまうため） オルゴールの寿命が短い。

（約６千回の鳴奏回数） 上記欠点の内容について説明すると については、オルゴールの設置される環境が静かな
所とうるさい所、昼間と夜、人による音量感覚の相違
等、音量調節についての要望があるが、従来のオルゴー
ルは機械的に一定音を発するのみで任意に音量調節はで
きなかった。

については、用途によってオルゴール全体を小型に
したいと言う要望があるが、共鳴板部分を小さくできな
いと言う欠点があった。その理由は振動を効率よく音に
変換し、ある一定以上の音量を確保するためには、空気
振動に変換するための共鳴板面積をある程度必要とする
からである。

については、使用回数の多い用途においてオルゴー
ルの寿命が足らないと言う欠点があった。

オルゴールの寿命を決定する主な要素として振動板の
折れがある。オルゴールの鳴奏音をできるだけ大きくし
たいと言う要望により、振動板は材料の応力限界ぎりぎ
りで使用するため労力により折れてしまう問題があっ
た。一般的なオルゴールの寿命補償は25時間連続駆動し
た場合の振動板の折れ不良率が合格品質水準（AQL）で
6.5％程度である。上記25時間を鳴奏回数に換算すると
約６千回になる。例えば時計への利用を考えた場合、毎
時一回づつ鳴奏させたとすると１年で8760回になり、前
記６千回は約８か月の寿命となり、時計としての最低寿
命５〜６年を満足できない状態にあった。

以上のような従来のオルゴールを持つ欠点はオルゴー
ルの鳴奏振動を電気信号として取出し、アンプにより増
幅してスピーカーを鳴らす事によって次のように解決す
ることができる。

の欠点はアンプの増幅率を変えることによって音量
を自由に変えることができ、 の欠点は共鳴板をスピーカーに代替できることによ
って小型化ができ、 の欠点は振動板の撓み量を小さくし最大応力を小さ
くすることによって解決できる。その結果として音量は
小さくなるが、前記アンプの増幅率を変えることによっ
てカバーすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のようにオルゴールに電気的なピックアップ装置
を付加することによって、従来のオルゴールの欠点は改
善できるが、オルゴール音のピックアップ音質に問題が
あり、それが実用に至らない大きな原因であった。

一例として、楽器に使用されているピックアップ例を
オルゴールに適用してみると第７図に示すようになる。
オルゴールのフレーム４の底面に圧電素子６を接着し、
フレーム４の振動を電気信号として検出するものである
が、この方法ではオルゴール音は忠実に再現されず、例
えば音質としては高音側にかたより、振動板の弾き雑音
が強調され、低温側の響きがなくなる傾向にあり、いわ
ゆる悪い音としてしか聞こえず実用レベルまでには至ら
なかった。

そこで本発明は圧電素子を用いてオルゴールの鳴奏振
動をピックアップする装置において、フレームの揺動振
動に相当する振動をも忠実にピックアップする、音質の
よいオルゴールのピックアップ装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためにオルゴールのフレ
ームに振動板を固定するために設けた台座の側面に圧電
素子を貼付することを特徴としている。

〔作用〕

第８図に示すようにシリンダー上のピンによって弾か
れた振動板３の振動は、震源点3aから台座４′を経てフ
レーム４へと直接物質内を伝波してゆく振動と（振動成
分としては縦波21、横波22、表示弾性波23である）、フ
レームの絶対位置が変位するフレーム４の揺動振動を誘
発する。

ここで前述の第７図の例で示すごとくフレーム４の底
面に圧電素子６を貼付した場合は上記二つの振動成分の
内でフレーム４の揺動振動は検出できない。その理由は
フレーム４と圧電素子６は共に一体となって揺動振動を
するため圧電素子６に揺動による応力が生じないためで
ある。オルゴールの音質および発音量はその振巾の大き
さから上記揺動振動がその主役を担っているため、第７
図の例のごとくフレーム４内の直接伝導による振動の検
出のみでは忠実なオルゴール音の再現にはならない。

次に本発明による台座４′部分での検出について説明
すると、第３図に示すように、今仮に振動板３の先端が
矢印ａ方向に撓んだとすると、その振動板を固定してい
るフレーム４上の台座４′には、応力境界線７を境にし
て振動板側には矢印ｂで示す圧縮応力が生じ、その反対
側には矢印ｃで示す引張応力が生じる。その結果として
第４図に示すように台座４′の引張応力側はポアソン比
に従い凹み、一方圧縮応力側は膨らむ結果となる。これ
らの発生応力は振動板の撓み量に対応していて、振動板
に直接圧電素子を貼付して振動を検出するのとほぼ等価
に近い状態にあり、振動板の振動状態を忠実に検出でき
る間接的でかつ唯一の場所であると言うことができる。

ここで前述のフレーム４の揺動振動との対応をみる
と、フレームの揺動振動は振動板の撓み振動の反動とし
て誘発されるもので（音叉における両叉の質量が極端に
アンバランスである場合と考えることができる）、振巾
と振動の方向は相違するが、音質的には振動板の撓み振
動と同種の振動とみることができる。

以上のことから台座４′部分の側面に圧電素子を貼付
すると言うことは、前記揺動振動を直接検出することは
できないが、その震源である振動板の撓み振動を忠実に
検出しているので、結果的に揺動振動を検出するのと等
価になっている。

〔実施例〕 第１図に示すようにオルゴール全体の基板を形成する
フレーム４の一方端に振動板３を固定するための台座
４′を形成し、一方該台座と対向するフレーム４の他端
にはシリンダー１を配設し、前記台座４′に固定した振
動板３と対向させてシリンダー１上に形成したピン２で
振動板３の先端を弾けるように構成する。振動板３の取
付け位置はほぼシリンダーの回転中心の高さと一致させ
る。

一方フレーム４と台座４′は一体に構成し、亜鉛合金
等のダイキャストにより形成する。振動板３とフレーム
４との質量関係は振動板の振動がすぐに減衰しないよう
に振動板の質量に対してフレームの質量を充分大きくな
るように設計する。

以上が従来から製造されてきたオルゴールの主要部分
の構造であるが、次にその構造に対して圧電素子の適用
例を説明する。

第１図に示すように台座４′の側面に圧電素子６を接
着する。圧電素子６はチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）や
チタン酸バリウム（BaTiO₃）等のセラミック系の物、又
はポリフッ化ビニリデン（PVDF）等の高分子系の物があ
り、いづれも薄い板状の物を適用する。圧電素子６の形
状制限はないが面積に比例して検出電圧が大きくなるの
で、その点を考慮し台座の側面形状に即したものを適用
する。圧電素子６を接着する位置は第１図以外では第２
図の記号ＸおよびＹ、Ｚで示す位置があるが、記号Ｙお
よびＺで示す位置は台座の応力境界線７を越えない範囲
で左右どちらか一方を選択する必要がある。なお、台座
は中空に製作することがあり、その場合には台座の側面
内側も貼付に用いることができる。

圧電素子の接着剤としてはエポキシ樹脂系統の接着剤
が一般的である。

圧電素子からの電圧の検出は第５図に示すように圧電
素子の両面に設けた電極間に発生する電圧をアンプ８、
８′で増幅してスピーカー９を鳴らす。図中で示す10の
抵抗Ｒと11のコンデンサーＣは振動数による検出感度を
補正するためのフィルターである。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によればオルゴ
ールの鳴奏振動を忠実にしかも安価にピックアップする
ことができるようになる。

その結果ピックアップ信号を増幅してスピーカーから
オルゴール音をだせるようになり、音質の改善のみでな
く次の特徴もでてくる。

オルゴールの音量調節ができる。

共鳴板をスピーカーに代替できるので、小形化が可
能になる。

オルゴールの弁折れ寿命を数倍以上伸ばせる。

このようなことから、本発明によれば、従来のオルゴ
ールでは利用できなかった分野まで利用範囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すオルゴールの斜視図、
第２図は本発明の他の実施例を示す側面説明図、第３図
および第４図は台座部分の応力状態を示す説明図、第５
図は圧電素子からの信号の処理系統図、第６図は従来例
のオルゴールの構成を示す説明図、第７図は従来例のオ
ルゴールに圧電素子を適用した説明図、第８図はオルゴ
ールの振動状態を示す説明図である。 １……シリンダー、 ２……ピン、 ３……振動板、 ４……フレーム、 ４′……台座、 ５……共鳴板、 ６……圧電素子、 ７……応力境界線、 ８、８′……アンプ、 ９……スピーカー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オルゴールの鳴奏振動を圧電素子を用いて
   電気信号に変換するオルゴールのピックアップ装置にお
   いて、オルゴールのフレームに振動板を固定するために
   設けた台座の内外側面の少なくとも一つに圧電素子を貼
   付したことを特徴とするオルゴールのピックアップ装
   置。