JP2864544B2

JP2864544B2 - 鍵盤装置

Info

Publication number: JP2864544B2
Application number: JP1202678A
Authority: JP
Inventors: 孝道増渕
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH0365989A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子ピアノ、電子オルガンなどの電子楽器
に適用するのに好適な鍵盤装置に係り、特に、その押鍵
時の質量感・タッチ感の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電子楽器の鍵盤装置においては、押鍵動作に
よりキースイッチを開閉すればよいので、演奏者は、こ
の鍵を回動させるのに必要な力と、このキースイッチを
開成させるのに必要な力との合計した力を付与すれば、
楽音を発生させることができる。

これに対し、自然楽器であるピアノにおいては、押鍵
動作によりハンマを駆動して、このハンマにより打弦す
ることにより楽音を発生する必要があるため、電子楽器
と比較して押鍵動作に質量感が伴なっている。したがっ
て、ピアノを演奏する際には、指先に独特のピアノタッ
チと称する感触が付与されることになる。

ところで、前述した電子楽器においても、近年、ピア
ノにより発生される楽音に近似した楽音を発生できるよ
うになり、このため電子楽器の鍵盤装置にも、前述した
ピアノタッチが求められるようになってきている。

このような点に鑑み、押鍵時に十分な質量感が得られ
るようにした電子楽器用の鍵盤装置が従来から知られて
いる。

まず、特開昭59−133591号公報記載の鍵盤装置（第１
従来技術）は、押鍵時に質量感を得るため各鍵の先端部
内に金属製の錘りを取付けたものである。

また、特開昭63−128397号公報記載の鍵盤装置（第２
従来技術）は、各鍵の基端部に形成した円弧状の凹部を
円柱状のピンに係合して各鍵を回動自在に支持するとと
もに、押鍵動作に連動して動くハンマの移動距離を拡大
して質量感を得るようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した第１従来技術は、錘りにより
単純に鍵の質量を大きくしただけなので、質量感は得ら
れるものの、鍵盤装置自体の質量が大きくなり移動が困
難になってしまった。

一方、前述した第２従来技術は、第１従来技術と同様
ピアノタッチを得ることはできるが、板ばねのみで移動
体を復帰させ、それに連動して鍵を復帰させるようにし
ているため、鍵の復帰が遅く、したがって、早めのトリ
ル演奏を行なうことができない。

ところで、ピアノタッチを得るための必要不可欠の要
素として押鍵時における指への反力と鍵のストロークを
縦軸、横軸にとった場合の押鍵および離鍵におけるヒス
テリシスがあるが、前記第２従来技術は、ヒステリシス
を前述した鍵の基端部の凹部とピンとの摩擦係合により
形成しているため、押鍵回数が10万回のオーダーになる
とヒステリシスの各鍵間におけるばらつきが生じ、演奏
がしにくくなってしまう。

本発明は、前述した従来のものにおける問題点を克服
し、実際の質量を小さくしたにもかかわらず、みかけ上
大きな質量感を得ることができ、しかも押鍵回数を増し
てもヒステリシスのばらつきを生じさせないことにより
長期にわたりピアノタッチを安定的に可能とし、しかも
離鍵を早くして早めのトリル演奏を行なうことができる
鍵盤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〕

前述した目的を達成するため請求項第１項の鍵盤装置
は、支点によりそれぞれ回動自在に支持された白鍵およ
び黒鍵からなる複数の鍵と、前記鍵を非操作状態に復帰
習性を与える鍵復帰手段と、前記鍵の前方部下方に回動
自在に支持されたハンマと、前記ハンマが前記鍵の押鍵
操作に従い回動することによって、前記ハンマの摺動面
が摺動自在に当接するハンマ受け部とからなり、前記各
白鍵に枢着されている複数のハンマをそれぞれ鍵の後方
に回動するとともに、前記各黒鍵に枢着されている複数
のハンマをそれぞれ鍵の前方に回動することを特徴とし
ている。

また、請求項第２項の鍵盤装置は、請求項第１項のも
のにおいて、前記ハンマの一部の摺動面および前記ハン
マ受け部の摺動面の少なくとも一方に曲率が急激に変化
する部位を形成したことを特徴としている。

〔作用〕

前述した構成からなる請求項第１項の鍵盤装置によれ
ば、押鍵によりハンマはその重心を鍵の長手方向に移動
しつつ摺動面に沿って摩擦力に抗しながら摺動すること
になる。また、押鍵開始時点で摺動面に垂直に働く力
と、押鍵終了時に摺動面に垂直に働く力との差から、前
記力が変化し、これにより指が受ける反力を押鍵につれ
て次第に小さくしてピアノタッチを得ることができる。
さらに、鍵の内測のスペースを有効利用して白鍵のハン
マと黒鍵のハンマとを移動時に相互に干渉することなく
収納することができる。

また、請求項第２項の鍵盤装置によれば、請求項第１
項の作用のほか、ピアノの押鍵時の抜けるようなタッチ
感を強調することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

第１図は本発明に係る鍵盤装置の縦断面図であり、図
において左側に演奏者が位置するようになっている。

第１図において符号１は鍵盤装置のフレームであり、
このフレーム１は、鍵盤装置の前端から後端に至るよう
に形成されており、このフレーム１には、種々の位置に
補強用のリブ2,2…が張設されている。

前記フレーム１の前端には、第２図にも示すように、
後述する鍵３のうち複数の白鍵3A,3A…の整列方向に延
在する白鍵受け部４が形成されており、この白鍵受け部
４上には厚肉のフェルト布５が張設されている。また、
この白鍵け部４の後端には、押鍵時に各白鍵3Aを案内す
る複数本のガイドロッド6,6…が各白鍵3Aに対応するよ
うに立設されている。前記白鍵受け部４より多少後方の
フレーム１には、白鍵受け部４より多少高い位置に白鍵
3Aの整列方向に延在するハンマ受け部７が形成されてお
り、このハンマ受け部７上には厚肉のフェルト布８が張
設されている。前記ハンマ受け部７より後方のフレーム
１には、ハンマ受け部７より低い位置に前記鍵３のうち
複数の黒鍵3B,3B…の整列方向に延在する黒鍵受け部９
が形成されており、この黒鍵受け部９上には厚肉のフェ
ルト布10が張設されている。また、このフェルト布10が
後端には、押鍵時に各黒鍵3Bを案内する複数本のガイド
ロッド11,11…が各黒鍵3Bに対応するように立設されて
いる。

前記ガイドロッド11の前後方向の中間部には高位に位
置する板部12が形成されており、この板部12には、各鍵
３に対応し、押鍵状態に応じて異なる２種類の信号を出
力するための１対のキースイッチ13A,13Bが鍵の長手方
向に間隔を隔てて配設されている。前記各キースイッチ
13A,13Bの下方近傍には、前記フレーム１に支持された
プリント基板14が配設されており、このプリント基板14
と前記フレーム１との間にはゴム板15が挟持されてい
る。このゴム板15には、各鍵３に対応して上方に突出す
る複数対のゴム製の円筒体16A,16Bが一体に突設されて
おり、各円筒体16は各鍵３の下部に突設された各１対の
アクチュエータ17A,17Bに対向するように配設されてい
る。前記各円筒体16は、大径部18の上方に小径部19が連
設されて構成されており、また、各円筒体16内には前記
プリント基板14に固定されている一種のタクトスイッチ
（図示せず）の上部が収納されている。そして、各鍵３
を押し下げることによりアクチュエータ17A,17Bが下降
し、タクトスイッチのプランジャが下降されて対応する
回路が開成されるようになっている。

前記各円筒体16のうち各鍵３の手前側に位置している
円筒体16Aは、自由状態において鍵３の対応するアクチ
ュエータ17Aとほとんど当接するように位置決めされて
おり、鍵３の押鍵により小径部19が大径部18に押し込ま
れるようにして大きく撓み、弾性力を貯えるようになっ
ている。なお、押鍵のストロークがある程度まで達し、
撓みが大きくなると、座屈を生じてそれ以上圧縮応力が
増大しないことになる。また、前記アクチュエータ17A
の下端には、円筒体16Aとの位置ずれを防止するために
小径部19内に嵌入している突起（図示せず）が突設され
ている。一方、各鍵３の後側に位置している円筒体16B
は、自由状態において鍵３の対応するアクチュエータ17
Bと大きく離間しており、鍵３の押鍵の最後に多少撓む
のみとされている。

前記ゴム板15の前端縁には下方に突出する長尺の受け
部20が形成されており、各受け部20には、各鍵３に突設
されているストッパ21が上限位置において当接しうるよ
うになっている。

前記フレーム１の前部の下端にはサブフレーム22が取
付けられており、このサブフレーム22にも補強用のリブ
23が張設されている。前記サブフレーム22の前端部に
は、前記黒鍵3Bの整列方向に延在するハンマ受け部24が
形成されており、このハンマ受け部24上には厚肉のフェ
ルト布25が張設されている。

前記各鍵３の基端部には、ほぼ直立状態の板部26が一
体に形成されており、この板部26には、ほぼ鉛直方向に
延在する長さの短い板ばねが一体に突設されている。こ
の板ばね27は、各鍵３のある程度の水平方向への回動を
許容するためのものである。また、前記板ばね27の端部
には、ほぼ直立状態の板部28が一体に形成されており、
この板部28には、ほぼ水平方向に延在する長さの長い板
ばね29が一体に突設されている。この板ばね29は、各鍵
３の押鍵時の回動を許容するためのものである。さら
に、前記板ばね29の端部には、各鍵３のうちのいくつか
を接続する支持板30が一体に突設されており、複数枚の
支持板30を重複して複数本のねじ31によりフレーム１に
固定することにより各鍵３はそれぞれ板ばね29の作用に
より回動自在に支持されることになる。

前記各鍵３のうち各白鍵3Aの前端の下部には、押鍵時
に前記ガイドロッド６に沿う横断面コ次状のガイド部32
が突設されており、また、各鍵３のうち各黒鍵3Bの前端
の下部には、押鍵時に前記ガイドロッド11に沿う横断面
コ字状のガイド部33が垂設されている。なお、各白鍵3A
および黒鍵3Bの各ガイド部32,33の下端は、押鍵時フレ
ーム１の各鍵受け部4,9のフェルト布5,10上に着座しう
るようになっている。

前記白鍵受け部４より前方で各ブラケット34のガイド
部32の近傍には、横断面コ字状のブラケット34がそれぞ
れ垂設されており、各ブラケット34には、水平方向に延
在する支軸35が突設されている。そして、各支軸35に
は、鉛直面内において回動自在とされたハンマ36が支持
されている。各ハンマ36は樹脂により形成されており、
前記支軸35には、ハンマ36の重心位置から遠く離れた前
部側の一端部が枢着されている。また、各ハンマ36は、
前記ハンマ受け部７のフェルト布８に沿って摺動する膨
出したほぼ円弧状の摺動面を有しており、各摺動面は常
時フェルト布８上に着座している。

一方、前記黒鍵受け部９より後方となる各黒鍵3Bの前
端には、横断面コ字状のブラケット38がそれぞれ垂設さ
れており、各ブラケット38には、水平方向に延在する支
軸39が突設されている。そして、各支軸39には、鉛直面
内において回動自在とされたハンマ40が支持されてい
る。各ハンマ40は樹脂により形成されており、前記支軸
39には、ハンマ40の重心位置から遠く離れた後部側の一
端部が枢着されている。また、各ハンマ40は、前記ハン
マ受け部24のフェルト布25に沿って摺動する膨出したほ
ぼ円弧状の摺動面41を有しており、各摺動面41は常時フ
ェルト布25上に着座している。

ところで、押鍵時において前記各ハンマ36,40が移動
することによりその鍵３は下記の反力を受けることにな
る。

R :ハンマ36,40をレバーに支持された質量体と考えた
ときハンマ36,40がフェルト布8,25の表面から受ける反
力 m :ハンマ36,40の質量 g :重力の加速度 F :鍵３およびハンマ36,40間で働く力 μ :ハンマ36,40およびフェルト布8,25間の動摩擦係数 μR:摩擦力とすると、第３図に示すように、Ｒ＝mg＋Ｆsinθ ……（１）質量ｍが加速度ａで運動を起こすとき、運動方程式か
ら、Ｆcosθ−μＲ＝ma ……（２） P₁をハンマ36,40が鍵３に与える垂直方向力とすると、 P₁＝Ｆsinθ ……（３）となり、（１），（２），（３）式から、となる。

この（４）式によれば、鍵３のストロークによって加
速度の係数が変化し、ピアノらしいタッチが実現する。

また、摩擦により発生する力が、あたかも質量の如き
効果を発生するので、実質的な鍵３の質量を軽くして任
意の質量感を出すことができる。

ところで、θを横軸とし、動摩擦係数μをパラメータ
としたときの（４）式における係数を縦軸で表わすと、第４図に示すようになり、いずれの
動摩擦係数においても押鍵が進行するにつれて反力P₁が
小さくなることがわかる。

一方、前記各ハンマ36,40が各鍵３の下方の空間部を
利用して各フェルト布8,25に摺動しつつ回動することに
より、 P₂:押鍵時に指が受ける反力 α：ハンマ36,40の移動時の加速度 χ：ハンマ36,40の移動距離 V₀:ハンマ36,40の初速、すなわち０ t :ハンマ36,40の移動に要した時間とすると、運動の第２法則により、 P₂＝ｍα ……（５）が成立する。また、ハンマ36,40の移動距離は、となり、V₀＝０なので、（６）式よりとなる。そこで、（７）式に（５）式の代入して整理す
ると、となる。

各鍵３の下方に空間部を形成したことによりハンマ3
6,40の移動距離χ大きくとることができ、この結果、
（８）式より鍵盤装置の重量のわりに反力P₂を大きくと
ることができる。すなわち、ハンマ36,40の質量ｍが小
さくても、移動距離χを大きくとれば、所定の反力P₂を
得ることができる。

なお、前記各ハンマ36,40には、上方に突出する厚肉
のフェルト布42,43が取付けられている。

つぎに、前述した構成からなる本実施例の作用につい
て説明する。

所望の白鍵3A,黒鍵3Bに指をかけて押し下げると、板
ばね29とキースイッチ13Aの円筒体16Aとが撓むととも
に、ハンマ36または40がハンマ受け部７または24のフェ
ルト布８または25上を支点35,39回りに回動しながら摺
動する。そして、白鍵3A,黒鍵3Bの押鍵のストロークに
よりスイッチ13Aのみあるいは両スイッチ13A,13Bが開成
され、所定の音高および音量の楽音が発生されることに
なる。

ところで、白鍵3A,黒鍵3Bを押鍵すると、押鍵してい
る各鍵３は、鍵３を支持している板ばね29の撓みによる
反力、各鍵３の一方のアクチュエータ17Aが圧接するキ
ースイッチ13Aの円筒体16Aの撓みによる反力、ならびに
ハンマ36,40の移動による反力を受けることになり、こ
の反力が指に伝達されることになる。このうち板ばね29
の撓みによる反力は押鍵のストロークに正比例し、ま
た、円筒体16Aの撓みによる反力は、前述したように途
中まで押鍵のストロークに正比例するが、このストロー
クがある程度まで達すると、円筒体16Aが座屈を起こす
ことによりその後は増大しないことになる。

さらに、ハンマ36,40の移動による反力は２つに分け
られ、そのうちの一方は、押鍵により移動するハンマ3
6,40の重心位置と押鍵位置とを結んだ線分の水平方向と
交わる角度の変化に対応して変化する前記（４）式の反
力P₁であり、他方では、押鍵により移動するハンマ36,4
0の移動距離に比例して変化する前記（８）式の反力P₂
である。このうち反力P₁は、第３図に示すように、押鍵
が進行するにつれて次第に小さくなり、また、反力P₂は
主に押鍵の加速度とそれにつれて移動する押鍵長さおよ
びハンマの移動距離に関係する。

前述したように押鍵を行なうことにより指には４種類
の反力が作用するが、このうちの前記反力P₁によりピア
ノタッチと同様の感触を得ることができる。しかも、こ
の反力P₁による感触は、第３図における動摩擦係数μと
傾斜角θの範囲とを適宜選択することにより異なる感触
を得ることができる。また、前記反力P₁と反力P₂があた
かも通常ピアノ鍵の質量のように作用するので、各鍵３
の質量を小さくしても大きな質量感を得ることができ
る。

なお、各鍵３に加えている指の力を抜くと、キースイ
ッチ13Aの円筒体16Aおよび板ばね29の弾性により各鍵３
は小さな質量体であるハンマの慣性に抗し急速に元の状
態に復帰することになるため、トリル演奏を安定的に行
なうことができる。

前述した本実施例によれば、押鍵時にピアノタッチと
同様の感触を得ることができるし、また、鍵３およびハ
ンマ36,40の質量を小さくして全体の軽量化をはかって
も十分な質量感・タッチ感を得ることができる。さらに
は、軽量化により鍵盤強度を強くできるし、また、楽器
全体の重量も軽くできるため、落下テスト等の各種テス
トに対しても余裕が生じる。

本発明は、前述した実施例に限定されるものではな
く、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、ハンマが摺動する摺動面としては、前述した
実施例における水平方向の平面状のハンマ受け部7,24に
限定されるものではなく、所望の質量感を得るために種
々の形状に形成することができる。

第５図は被摺動面の第１実施例を示すものであり、被
摺動面46は水平方向の平面と、この平面に連通する上方
に突出した突状面（曲面）とにより構成されている。ま
た、第６図は被摺動面の第２実施例を示すものであり、
被摺動面47は水平面に対し傾斜している傾斜面とされて
いる。なお、特に第５図の突状面を移動体たるハンマ36
（40）でが通過する際には、抜けるようなタッチ感（ク
リック感）を得ることができる。また、被摺動面46では
なくハンマ36（40）に、曲率が急激に変化する突状面を
形成してもよい。

さらに、第７図に示すように、移動体たるハンマ36
（40）自体を摺動面に摺動させず、ハンマ36（40）の両
側に幅を狭くした１対の摺動面48,48（一方のみ図示）
を形成しておき、ハンマ36（40）に突設したピン49を各
摺動面48にあたかも線接触のように沿わせるようにして
もよい。

また、移動体たるハンマ36（40）の重心位置には、第
８図に示すように、摺動面50上の上方に位置せしめても
よいし、第９図に示すように、摺動面50の下方に位置せ
しめてもよい。なお、第８図よりも第９図の実施例のほ
うがP₂が増加するのは式（８）から明らかであろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、実際の質量を小
さくしたにもかかわらず、みかけ上大きな質量感を得る
ことができ、しかも押鍵回数を増してもヒステリシスの
ばらつきを生じさせないことにより長期にわたりピアノ
タッチを安定的に可能とし、しかも離鍵を早くして早め
のトリル演奏を行うことができるし、さらには、鍵の内
側のスペースを有効利用して白鍵のハンマの黒鍵のハン
マとを移動時に相互に干渉することなく収納することが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る鍵盤装置の実施例を示す縦断面側
面図、第２図は第１図のフレームの平面図、第３図は鍵
の反力を示す説明図、第４図は押鍵による反力の係数の
変化を示すグラフ、第５図，第６図，第７図，第８図お
よび第９図はそれぞれ変形例を示す説明図である。１……フレーム、３……鍵、3A……白鍵、3B……黒鍵、
４……白鍵受け部、5,8,25……フェルト布、7,24……ハ
ンマ受け部、９……黒鍵受け部、13A,13B……スイッ
チ、16A,16B……円筒体、22……サブフレーム、27,29…
…板ばね、36,40……ハンマ、37,41……摺動面。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】支点によりそれぞれ回動自在に支持された
白鍵および黒鍵からなる複数の鍵と、前記鍵を非操作状態に復帰習性を与える鍵復帰手段と、前記鍵の前方部下方に回動自在に支持されたハンマと、前記ハンマが前記鍵の押鍵操作に従い回動することによ
って、前記ハンマの摺動面が摺動自在に当接するハンマ
受け部とからなり、前記各白鍵に枢着されている複数のハンマをそれぞれ鍵
の後方に回動するとともに、前記各黒鍵に枢着されてい
る複数のハンマをそれぞれ鍵の前方に回動することを特
徴とする鍵鍵盤装置。
【請求項２】前記ハンマの一部の摺動面および前記ハン
マ受け部の摺動面の少なくとも一方に曲率が急激に変化
する部位を形成したことを特徴とする請求項第１項記載
の鍵盤装置。