JP2884729B2

JP2884729B2 - 鍵盤楽器のハンマー動作検出装置

Info

Publication number: JP2884729B2
Application number: JP2170591A
Authority: JP
Inventors: 潔河村; 繁村松
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH0458290A; US5194685A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、自動ピアノ等の鍵盤楽器における演奏状態
の検出や記録、あるいは、制御に好適に用いられるハン
マー動作検出装置に関するものである。

［従来の技術］従来、自動ピアノ等の鍵盤楽器において、演奏状態の
検出や記録あるいは演奏の再生制御等のために、ハンマ
ー動作を検出することが行われており、その検出手段と
しえ、例えば、第７図に示す方法が挙げられている。

この技術は鍵盤楽器としてのグランドピアノ１の鍵２
の駆動制御に適用されたもので、ハンマー３が取り付け
られているハンマーシャンク４の搖動面内で、前記ハン
マーシャンク４の上方に一対のフォトインタラプタ５を
設ける一方、前記ハンマーシャンク４にシャッター６を
取り付け、ハンマーシャンク４の揺動時における前記シ
ャッター６による前記一対のフォトインタラプタ５の遮
蔽時期を時間的なずれに基づいて、前記ハンマー３の速
度を検出し、該ハンマー速度から、打弦速度を推定する
ようにしている。

そして、この打弦速度に基づき打弦時刻や打弦強度等
を算出することにより、ハンマー３の動作状態を検出す
るようにしている。

一方、前記フォトインタラプタ５の検出信号は、該フ
ォトインタラプタ５に接続されている光ファイバー７に
より、別途設けられているコントローラー（図示略）へ
出力される。

［発明が解決しようとする課題］ところで、このような従来の技術においては、次のよ
うな不具合を有している。

シャッター６をハンマーシャンク４に取り付ける際
に、該ハンマーシャンク４へ取り付け孔を穿設するなど
の加工を必要とし、シャッター６のハンマーシャンク４
への取り付け作業と相俟って、組立性が悪い。

また、前述のグランドピアノ１においては、前記ハン
マー２やハンマーシャンク４等を含むアクション機構８
を調整する場合においては、その都度、アクション機構
８をグランドピアノ１の外部へ引き出す必要があるが、
前記アクション機構８の前部上方には、弦９を支持する
フレーム10に連設したピン板11が、アクション機構８に
対して極めて狭い間隔で配設されている。

ここで、前述したように、アクション機構８の上部に
フォトインタラプタ５や光ファイバー７を組み込むと、
これらと前記ピン板11との隙間がさらに狭められること
となり、アクション機構８の脱着操作時において、ピン
板11との干渉による損傷を発生させるおそれがある。

この不具合を解消するための方法としては、アクショ
ン機構８の装着位置を例えば数ミリ程度下げる方法、あ
るいは、ハンマーウッド12に対するハンマーシャンク４
の取り付け孔位置を数ミリ下げる方法、さらには、棚板
13を0.5〜１ミリ程度薄くする方法等が考えられる。

しかしながら、このような方法によっても、鍵２のタ
ッチが微妙に変化することとなり好ましくない。

さらに、光ファイバー７を配線するものであるから、
高い組立精度が要求され、この点からも組立性が悪化
し、かつ、生産工数の増加を招くことが想定される。

したがって、従来においてはこれらの不具合への対処
が要望されており、本発明はこのような従来において残
されている課題を解決せんとするものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、前述の課題を有効に解決し得る鍵盤楽器の
ハンマー動作検出装置を提供せんとするもので、鍵盤楽
器のハンマーと連動するハンマーシャンクの少なくとも
変位を含む動作を、前記ハンマーシャンクからの反射光
に基づいて検出する動作検出手段と、前記ハンマーシャ
ンクを回動自在に支持するシャンクレールに取り付けら
れて、前記動作検出手段を、前記ハンマーシャンクより
も上方で、かつ、前記ハンマーにより打撃される弦を支
持するフレームに連設したピン板よりも下方に保持する
固定部材とを備えていることを特徴とする特徴とする。

［作用］本発明に係わる鍵盤楽器のハンマー動作検出装置によ
れば、ハンマーと連動するハンマーシャンクからの反射
光により、動作検出手段において前記ハンマーシャンク
との距離を連続的に検出でき、これによって、ハンマー
の変位が経時的に検出される。

また、該変位情報に基づきハンマー速度、加速度、あ
るいは、打弦時刻等の他の動作情報がリアルタイムに検
出される。

また、前記動作検出手段が光を用いた距離検出動作に
よりハンマーの変位を検出するものであるから、動作検
出手段自体の厚みが抑制される。

［実施例］以下、本発明の一実施例について、第１図ないし第３
図に基づき説明する。

第１図ないし第２図に示す本実施例が適用された鍵盤
楽器はグランドピアノ20であって、棚板21と、該棚板21
の上面に揺動自在に装着された複数の（図においては１
つのみ示した）鍵22と、該鍵22の後端部上方に配設され
たアクション機構23と、前記鍵22の後端部下方に配設さ
れて、該鍵22の揺動をなすソレノイド24と、前記アクシ
ョン機構23の上方に配設された弦25と、該弦25を支持す
るフレーム26と、該フレーム26の下面に連設されたピン
板27と、前記弦25に対応して配設されたダンパー28、お
よび、前記アクション機構23によって揺動させられるハ
ンマー29と、該ハンマー29の少なくとも変位を検出する
ハンマー動作検出手段30とを備えている。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前記棚板
21の上面には、前記鍵22の配列方向に沿って所定間隔を
おいて複数のアクションブラケット31が取り付けられて
おり、これらのアクションブラケット31の下部後方に
は、第１図に示すように、サポートレール32が架け渡さ
れて、該サポートレール32に前記アクション機構23が取
り付けられている。

また、前記アクションブラケット31の上部前方には、
シャンクレール33が架け渡されており、該シャンクレー
ル33には、ハンマーシャンクフレンジ34がハンマーシャ
ンクフレンジスクリューS1によって固着されていいる。

該ハンマーシャンクフレンジ34には、ハンマーシャン
ク35が回動自在に装着され、該ハンマーシャンク35の後
端に前記ハンマー29が固着され、また、ハンマーシャン
ク35の回動中心近傍の下面に、前記アクション機構23を
構成するレペティションレバー36が、ハンマーローラー
37を介して当接させられている。

また、前記ハンマーシャンク35とハンマーシャンクフ
レンジ34と連結部には、ハンマーシャンクフレンジ34を
上下に貫通してレペティションレギュレーティングスク
リューS2が設けられている。

一方、前記弦25の上方には、第１図に示すように、ダ
ンパー26が配設され、前記鍵22の揺動動作や、図示せぬ
ペダルによって上下動させられることにより、前記弦25
に接触および離間させられるようになっている。

さらに、前記サポートレール32には、上方へ向かって
固定ボルト38が固着されており、該固定ボルト38の上端
部には、前記ハンマーシャンク35の上方に延在させられ
た第１の固定フレーム39が固定され、また、前記シャン
クレール33には、同様に前記ハンマーシャンク35の上方
に延在させられるとともに、前記第１の固定フレーム39
との間に所定間隔をおいて対峙させられた第２の固定フ
レーム40が、ボルト41によって固定されている。

そして、これらの両固定フレーム39・40との間に、前
記ハンマー動作検出手段30が取り付けられている。

該ハンマー動作検出手段30は、前記両固定フレーム39
・40間を覆うようにして両固定フレーム39・40に固着さ
れたプリント基板42と、第２図に示すように、該プリン
ト基板42に、前記ハンマーシャンク35と対向して穿設さ
れた貫通孔42a内に挿入され、かつ、該プリント基板42
に固定されることにより、前記ハンマーシャンク35の上
面に対向配置された光反射型の距離センサー43と、前記
貫通孔42aの近傍に穿設された他の貫通孔42b内に挿入さ
れ、かつ、プリント基板42に固定されたLSI44と、前記
プリント基板42の上面に固定された抵抗等のチップ状の
電子部品45とによって構成されており、前記プリント基
板42を介して、別途設けられているコントローラー（図
示略）へ電気的に接続されている。

そして、前記ハンマー動作検出手段30は、その再上部
（図示例では電子部品45の上端面）と、前記ハンマーシ
ャンクフレンジ34の上面34aの延長線との距離Ｔが、前
記レペティションレギュレーティングスクリューS2の上
方への突出端と前記ハンマーシャンクフレンジ34の上面
34aとの距離Ｌと同等かあるいは該距離Ｌよりも小さく
なるように、かつ、ハンマーシャンク35が最上昇位置ま
で回動させられた際に、該ハンマーシャンク35の上面35
aと前記センサー43との距離Ｓが所定値となるように、
各構成部材の形状ならびに取り付け位置が設定されてい
る。

また、この寸法関係の調整は、第２図に示すように、
前記プリント基板42と前記第２の固定フレーム40との間
に介装されたスペーサー46の交換によって行われる。

また、例えば、スペーサーに代えて、微調整用螺子機
構により実現してもよい。

したがって、前記ハンマー動作検出手段30は、前記ハ
ンマーシャンク35のよりも上方で、かつ、ピン板27より
も下方位置に保持されている。

しかしてこのように構成された本実施例のハンマー動
作検出装置は、ハンマー動作検出手段30を構成する距離
センサー43として光反射型のセンサーが用いられている
ことから、その厚みが小さく抑えられ、その上方に位置
するピン板27との間隔が確保される。

これによって、アクション機構23やアクションブラケ
ット31、あるいは、棚板21に調整用の加工を施す必要が
なくなり、アクション機構23の脱着の作業性が良好なも
のとなるばかりでなく、一定した鍵22のタッチ感が確保
される。

しかも、ハンマーシャンク35への部品の取付等が不要
となり、生産性の向上が図られる。

次いで、本実施例のハンマー動作検出手段30の作用に
ついて第３図ないし第５図を参照して説明する。

まず、ハンマー動作検出手段30を起動すると、センサ
ー43からハンマーシャンク35の上面35aへ向けて光が照
射されて、その反射光の受光状態がセンサー43とハンマ
ーシャンク35との距離に応じて変化し、その受光状態に
応じた電流が前記センサー43から出力される。

このときの、センサー43の出力電圧と距離との関係
は、第３図のようになる。

第４図は、前記距離センサー43によって得られた信号
の演算手段50のブロック図で、前記距離センサー43から
出力される距離信号Ｘを微分して速度信号Ｖ＝dx/dtを
出力する微分回路51と、該微分回路51からの速度信号Ｖ
を微分して加速度信号α＝dV/dtを出力する微分回路52
と、該微分回路52からの出力信号の最大値を一時保持す
るピークホールド回路53とを備え、前記微分回路52とピ
ークホールド回路53との間にはAND回路54が設けられて
いる。

そして、前記微分回路51には、前記距離センサー43が
接続され、また、前記AND回路54にはON/OFF回路55を介
して鍵センサー56が接続されており、該鍵センサー56に
よって鍵の操作が検出された際に、前記AND回路54へON
信号を出力して、前記微分回路52からの信号をピークホ
ールド回路53へ出力するようになっている。

さらに、前記ON/OFF回路55は、ピークホールド回路53
に接続されて、鍵22がある位置まで戻った際に、ピーク
ホールド回路53にOFF信号を出力し、該ピークホールド
回路53のホールド値をクリヤするようになっている。

そして、これらの微分回路51・52、ピークホールド回
路53、AND回路54、および、ON/OFF回路55は、各鍵22毎
に設けられ、それぞれのピークホールド回路53を経てマ
ルチスキャン57へ接続されている。

該マルチスキャン57には、A/D変換器58を介してコン
トローラ59が接続されており、該コントローラ59におい
てマルチスキャン57から出力される信号に基づいて各鍵
22のソレノイド24へ駆動信号、あるいは、補正された駆
動信号が出力されるようになっている。

そして、各鍵において、弱打、中打、強打の試打を行
い、その際の変位信号をA/D変換器58においてデジタル
信号に変換して各鍵毎の補正テーブルを作成しておき、
前記コントローラ59に記憶させておく。これが、ハンマ
ー打弦強度の基準となる。

これは、予めグランドピアノ20毎に作成してROM化し
ておくことも可能である。

次いで、演奏が開始されると、前述のようにハンマー
シャンク35の上面35aに対する距離センサー43による投
受光操作によって、該上面35aの変位Ｘが検出されるこ
とにより、ハンマー29の変位Ｘが検出され、その検出結
果に基づき微分回路51において、ハンマーの速度Ｖが算
出され、さらに、微分回路52において加速度αが算出さ
れ、これらと、予め求めておいた補正テーブルとの比較
によりハンマー速度が算出される。

これらの検出ならびに算出された信号の関係を第５図
に示す。

この図において、打弦の瞬間が、Ｈで示す時刻、すな
わち、変位Ｘが最大となる時刻であり、また、速度Ｖが
正から負に変わる時刻であり、さらに、加速度αが最大
となる時刻である。

一方、加速度αを測定するときには、鍵センサー56か
らのON信号によってAND回路54が開かれ、ピークホール
ド53において加速度αの最大値がホールドされる。

各鍵の最大値は、マルチスキャン57においてスキャン
されてA/D変換器58においてデジタル変化されたのちに
コントローラ59へ出力される。

また、ピークホールド53におけるホールドは、鍵セン
サ56からのOFF信号、もしくは、鍵22がハンマーストッ
プ位置まで戻った際の信号によって、その鍵に対応する
ピークホールド53のホールドが消去される。

このようなハンマー動作検出操作に際して、同一面内
で相互に接近離間する光反射型の距離センサー43とハン
マーシャンク35との相対的な位置関係の変化を直接測定
して、ハンマー29の変位を検出するものであるから、ア
ナログ量として変位を測定することができる。

したがって、細かな変化が検出可能となって、検出精
度の向上が図られる。

なお、前記実施例において示した各構成部材の諸形状
や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更
可能である。

例えば、第６図に示すように、プリント基板42を演奏
者側へ延長して設けることもできる。

このような構成とすることにより、前記プリント基板
42の延長部分に大型の回路部品を装着することができ
る。

また、プリント基板42に代えて金属基板を用い、第２
の固定フレーム40と一体化することもできる。

これにより、回路から発生するノイズあるいは外部か
らのノイズへ有効に対応することが可能となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係わる鍵盤楽器のハン
マー動作検出装置は、鍵盤楽器のハンマーと連動するハ
ンマーシャンクの少なくとも変位を含む動作を、前記ハ
ンマーシャンクからの反射光に基づいて検出する動作検
出手段と、前記ハンマーシャンクを回動自在に支持する
シャンクレールに取り付けられて、前記動作検出手段
を、前記ハンマーシャンクよりも上方で、かつ、前記ハ
ンマーにより打撃される弦を支持するフレームに連設し
たピン板よりも下方に保持する固定部材とを備えている
ことを特徴とする特徴とするもので、次のような優れた
効果を奏する。

光を用いた距離検出動作によりハンマーの変位を検出
するものであるから、動作検出手段自体の厚みを抑制し
て、ハンマー近傍に配設される鍵盤楽器の他の構成部材
との間隔を確保すること、すなわち、実装性を向上させ
ることができる。

この結果、ハンマーや該ハンマーに連設されているア
クション機構の脱着時において、これらと前記他の構成
部材との干渉を防止してその損傷を防止することができ
る。

光を用いたハンマーの変位検出であるから、ハンマー
の動作をアナログ量として測定することができ、これに
よって細かな変化が検出可能となって、検出精度を向上
させることができる。

また、ハンマーシャンクに特別な加工を施すことなく
動作検出手段を組み込むことができ、実装性の向上が図
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は一実施例が適用されたグランドピアノの要部の
縦断面測面図、第２図は要部の縦断面測面図、第３図は
距離センサーの出力特性の説明図、第４図は演算手段の
構成を説明するためのブロック図、第５図はハンマーの
変位と速度および加速度との関係を示す説明図、第６図
は本発明の他の実施例を示す縦断面側面図、第７図は従
来の一構造例を示す縦断面側面図である。 20…グランドピアノ（鍵盤楽器）、22…鍵、25…弦、26
…フレーム、27…ピン板、29…ハンマー、30…ハンマー
動作検出手段、35…ハンマーシャンク、43…距離センサ
ー。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鍵盤楽器のハンマーと連動するハンマーシ
ャンクの少なくとも変位を含む動作を、前記ハンマーシ
ャンクからの反射光に基づいて検出する動作検出手段
と、前記ハンマーシャンクを回動自在に支持するシャンクレ
ールに取り付けられて、前記動作検出手段を、前記ハン
マーシャンクよりも上方で、かつ、前記ハンマーにより
打撃される弦を支持するフレームに連設したピン板より
も下方に保持する固定部材と、を備えていることを特徴とする鍵盤楽器のハンマー動作
検出装置。