JP3761424B2 - 打鈴装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、発音体を叩打することにより発音させる打鈴装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のからくり時計等の打鈴装置では、たとえば、発音体をハンマーで実際に実打ちすることにより発音させる打鈴装置が知られている。
【0003】
たとえば、従来の打鈴装置では、ソレノイドにハンマーが回動自在に取り付けられており、ソレノイドに所望の電圧や所望のパルス幅のパルスを印加することで、ソレノイドが回転しハンマーを発音体に実打ちさせ発音させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の打鈴装置では、ソレノイドに供給される電圧やパルス幅の調節を行うだけでは、発音体から発音される音の強弱の差が少なく、メリハリがないという問題があった。
【0005】
そして、たとえば、ソレノイドに供給される電圧と発音体により発音される音量が比例しないために、またソレノイドに供給されるパルス幅と発音体により発音される音量が比例しないために、たとえば、複数の発音体および打鈴装置を設けた場合には、打鈴装置それぞれについて、発音体が所望の音量で発音するように、あらかじめソレノイドに印加する電圧およびパルス幅を決定しておく必要があるという問題があった。
【0006】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、強弱が明確に表現できる打鈴装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、一部が回転軸に軸支されたアームと、前記アームを取り付けた回転軸を中心として前記アームの一端側に取り付けられた発音体に衝突させるためのヘッドと、前記アームを前記回転軸を中心として回転させるソレノイドとを含み、非動作時に前記ヘッドの自重と前記アームを付勢する付勢手段による回転モーメントが釣り合う基準位置と異なる位置に、駆動信号に応じて移動開始位置が調整されるヘッド部と、前記ヘッドの移動範囲に配置され、衝突する前記ヘッドの移動距離に応じた音量で発音する発音体と、音楽データを記憶する記憶部と、前記音楽データに応じて前記ヘッドの移動開始位置を前記基準位置または前記基準位置と異なる位置に調節し、前記駆動信号を前記ヘッド部に出力して前記発音体が発する音量を調節する駆動部とを有し、前記駆動部は、前記音楽データに含まれるメロディの音符の強さデータの強度が弱いと判別した場合には、前記基準位置を前記移動開始位置として、前記発音体に前記ヘッドを衝突させる駆動信号を出力し、前記音楽データに含まれるメロディの音符の強さデータの強度が強いと判別した場合には、前記音楽データを基に前記発音体に発音させる時間より所望の時間だけ前に、前記ヘッドの基準位置よりも前記発音体から遠ざけた位置を移動開始位置として前記ヘッドを移動させてから、前記発音体に前記ヘッドを衝突させる駆動信号を前記ソレノイドに出力する。
【0010】
また、好適には、前記ソレノイドに前記駆動信号を印加しない場合に、前記アームを前記基準位置に位置させて、前記アームの他端側が基準位置となるような方向に付勢する付勢手段を有する。
【0012】
本発明によれば、たとえば、発音体を実打ちするヘッドと、ヘッドの移動範囲に配置され、衝突するヘッドの移動距離に応じた音量で発音する発音体が形成されている。
アームには取付け軸を中心としてアームの一端側にヘッドが形成されている。ソレノイドには、アームの一部が回動自在に軸支されており、制御信号に応じて回転可能である。
アームは、付勢手段によりヘッドが基準位置に位置するように付勢されている。
【0013】
たとえば、毎正時になると記憶部に記憶されているメロディーデータが駆動部に供給される。メロディデータは、楽音としてメロディの音程および音の強さのデータを有している。
【0014】
駆動部では、発音体にメロディを発音させる時間よりも、所望の時間だけ前に所望の強さのデータに応じた駆動信号がソレノイドに供給される。
【0015】
具体的には、駆動部では、発音体にメロディを発音させる時間よりも、たとえば、ソレノイドに駆動信号が入力されてから実際にヘッドが発音体を実打ちするまでの時間だけ前に、所望の音の強さのデータに応じた駆動信号がソレノイドに供給される。
【0016】
駆動部では、楽音の強度が小さい場合には、ヘッドを基準位置から発音体に衝突させる駆動信号が印加される。たとえば、ヘッドが基準位置から発音体に近づく方向を正の方向とし、その方向に回転するのを正回転とすると、正回転させる駆動信号がソレノイドに印加される。
【0017】
そして、ソレノイドでは、入力された駆動信号に応じて、ソレノイドの回転軸に回動自在に形成されているヘッドを、基準位置から発音体に衝突させる。
そして、ヘッドにより衝突された発音体では、その移動距離に応じた音の大きさで、後述する強打されて発音される場合よりも小さな音量で発音される。
【0018】
また、駆動部では、入力された楽音の強度が大きい場合には、ヘッドを基準位置よりも発音体から遠ざけた位置にセットする駆動信号がソレノイドに印加される。たとえば、ヘッドが発音体から遠ざかる方向を逆の方向とし、その方向に回転するのを逆回転とすると、逆回転させる駆動信号がソレノイドに印加される。
【0019】
ソレノイドでは、入力された駆動信号に応じて逆回転され、ヘッドが所定の強打移動開始位置にセットされる。
そして、駆動部では、ヘッドを上述の所定の強打移動開始位置から、発音体に強打させるために、正回転させる駆動信号がソレノイドに供給される。
【0020】
また、ソレノイドでは、入力された駆動信号に応じて正回転し、ヘッドが発音体に衝突される。
そして、ヘッドにより衝突された発音体では、その移動距離に応じた音の大きさで、たとえば、前述した小さな音量よりも大きな音量で発音される。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る打鈴装置の一実施の形態を示す正面図、図2は本発明に係る打鈴装置の一実施の形態を示す側面図である。
【0022】
本実施の形態の打鈴装置1は、図1に示すように、発音体としてのフラットベル11およびヘッド部12を有する。
【0023】
打鈴装置1は、たとえば、ヘッド部12が側壁13に取り付けられている。
フラットベル11は、ヘッド部12の下部に、固定ネジ112により図示しない取付台に固定されている。
また、フラットベル11は、ハンマーヘッド122の回転軌跡上に配置され、また、フラットベル11の開放端と固定ネジ112の中央部が、ハンマーヘッド122の衝突位置となるように配置されている。
【0024】
フラットベル11は、ハンマーヘッド122の衝突移動距離に応じた音量で、固有の音色を発生し、ハンマーヘッド122の衝突により固有の振動数で振動する。
また、フラットベル11は、図示しないが複数形成されており、ヘッド部12がそれぞれ配置されている。
【0025】
ヘッド部12は、アーム121、ハンマーヘッド122、コイルバネ123、ストッパー124、回転軸125、およびソレノイド126を有する。
ヘッド部12は、フラットベル11より上部に形成されている。
【0026】
アーム121は、棒状の形状を有し、その一部が回転軸125で軸支され、回転軸125に対して直交するように回動自在に取り付けられている。
アーム121の一端には、ハンマーヘッド122が形成され、固定ネジ122cにより固定されている。
アーム121の他端には、コイルバネ123の一端が取り付けられている。そのコイルバネ123の他端は、ストッパー124に取り付けられている。
また、アーム121は、アーム121の回転面内に、フラットベル11の中心線が位置するように配置されている。
【0027】
ハンマーヘッド122は、フラットベル11に衝突する側が扇状に広がった形状を有し、たとえば、アーム121の一端に設けられ、そのアーム121の一端部が、ハンマーヘッド122の貫通孔122aを貫挿された状態で、ハンマーヘッド122の貫挿孔122bに、固定ネジ122cが挿入され、固定ネジ122cの先端部がアーム121の一端部に当接して締結するように螺合される。
また、ハンマーヘッド122は、フラットベル11の開放端と固定ネジ112の中央部が、ハンマーヘッド122の衝突位置となるように、アーム121の一端に配置されている。
【0028】
コイルバネ123は、コイル状の形状を有し、その一端がアーム121の一端に取付けられており、また、その他端がストッパー124に取り付けられている。
【0029】
ストッパー124は、T字型の形状を有し、ソレノイド126の側面に矩形状の形状を有する矩形台124a上に形成され、ストッパー124の一端にはコイルバネ123が取り付けられている。
【0030】
回転軸125は、円筒状の形状を有し、ソレノイド回転軸126aの同心円上に形成され、アーム121が取り付けられている。
回転軸125は、たとえば、偏平(たとえばDカット)形状に形成されているソレノイド回転軸126aの先端部が回転軸125の一端側に形成された第1の挿入孔125aに挿入された状態で、第1の固定ネジ125bの先端部がソレノイド回転軸126aの偏平部に当接して締結するように螺合される。
【0031】
ソレノイド126は、回転ソレノイドであり、側壁13に取り付けられている。
ソレノイド126には、アーム121を有する回転軸125が形成され、そのアーム121の一端に形成されているハンマーヘッド122の回転軌跡により形成される面が、フラットベル11の中心軸に垂直になるように設置されている。
【0032】
ソレノイド126は、後述する正逆打鈴駆動回路部24から出力された駆動信号S24に応じて回転軸を中心にアーム121を正または逆方向に回転させる。
ここで、ハンマーヘッド122が図1に示すように、ハンマーヘッド122が基準位置(A)から位置(C)に移動するような回転を正回転とし、逆にハンマーヘッド122が基準位置(A)から位置(B)に移動する回転を逆方向とする。
ソレノイド126に駆動信号が印加されていない状態では、アーム121の一端に取り付けられたコイルバネ123と、ハンマーヘッド122の自重によりハンマーヘッド122が基準位置(A)になるようにバランスが取られている。
ソレノイド126は、基準位置(A)から逆回転させる駆動電圧が入力されると、ハンマーヘッド122の自重に逆らう力でハンマーヘッド122を位置(B)まで移動させる。
【0033】
次に、本発明に係る打鈴装置1の制御系について、図3を参照して説明する。
制御系20は、打鈴スタート信号発生部21、音楽データ収納部22、打鈴制御回路23、および正逆打鈴駆動回路部24を有する。
【0034】
打鈴スタート信号発生部21は、たとえば、毎正時や、所定の時間や、図示しないモニタスイッチがオンされた場合に、打鈴スタート信号S21を打鈴制御回路23に出力する。
【0035】
音楽データ収納部22には、打鈴装置1に演奏させる音楽データDMが、所定のアドレスDAに格納されている。
音楽データDMは、たとえば、MIDI(Music InstrumentDigital Interface)規格に準拠し、メロディの音符毎に音程データ、音の強さデータ、および時間データを有する。
【0036】
音程データは、メロディの音符の音程を示すデータを有する。
音の強さデータは、メロディの音符の強度が強いかまたは弱いかのデータを有する。
時間データは、メロディの音符の発音時間を示すデータを有する。
【0037】
打鈴制御回路23は、打鈴スタート信号発生部21により打鈴スタート信号S21が入力されると、音楽データ収納部22に記憶されている音楽データDMのアドレスDAを指定して、音楽データDMを読み取る。
そして、打鈴制御回路23は、その音楽データDMに含まれる音の強さデータに応じて制御信号S23を正逆打鈴駆動回路部24に出力する。
その際に、打鈴制御回路23は、音楽データDMに記憶されている時間データよりも、打鈴装置1が動作して実際に発音体を発音させる時間だけ早く、たとえば、数10ms(ミリ秒)だけ早く、制御信号S23を正逆打鈴駆動回路部24に供給する。
【0038】
具体的には、打鈴制御回路23は、たとえば、メロディの音符の強さデータの強度が強いと判別した場合には、強打させる制御信号S23を正逆打鈴駆動回路部24に供給し、メロディの音符の強さデータの強度が弱いと判別した場合には、弱打させる制御信号S23を正逆打鈴駆動回路部24に供給する。
【0039】
図4は、楽音が強い場合に、正逆打鈴駆動回路部24から出力される駆動信号と、実際の音符の時間の関係の一例を示す図である。
図5は、楽音が弱い場合に、正逆打鈴駆動回路部24から出力される駆動信号と、実際の音符の時間の関係の一例を示す図である。
【0040】
正逆打鈴駆動回路部24は、打鈴制御回路23により入力された制御信号S23に応じて駆動信号S24を生成し、ソレノイド126に供給する。
そして、ハンマーヘッド122は、ソレノイド126の動作に応じた衝突速度で、フラットベル11に衝突する。
【0041】
具体的には、正逆打鈴駆動回路部24は、打鈴制御回路23により強打させる制御信号S23が入力された場合には、図4(a),(b),(d)に示すように、たとえば、実際のメロディの音符の時間よりも数10ms(ミリ秒)早く、ソレノイド126を逆回転方向に動作させる電圧をソレノイド126に供給する。そして、図4(c)に示すように所望のタイミングでソレノイド126に正回転駆動させる電圧を供給する。
【0042】
また、正逆打鈴駆動回路部24は、打鈴制御回路23により弱打させる制御信号S23が入力された場合には、図5(a),(b),(d)に示すように、たとえば、ソレノイド126を逆回転方向に動作させる電圧を供給しないで、図5(c)に示すように、所望のタイミングで、ソレノイド126に正回転駆動させる電圧を供給する。
【0043】
図6は、本発明に係る打鈴装置1の本実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
上記構成による打鈴装置1の動作を、図6のフローチャート、ならびに、図1,4,5を参照しながら説明する。
【0044】
打鈴装置1の非動作時、および駆動信号S24がソレノイド126に印加されていない時には、ソレノイド126に取り付けられたアーム121の一端に形成されたハンマーヘッド122の自重による回転モーメントと、アーム121の他端に取り付けられたコイルバネ123の力による回転モーメントの釣り合いにより、図1に示すように、ハンマーヘッド122が基準位置(A)に保持されている。
【0045】
そして、たとえば、毎正時や、所定の時間になった場合や、図示しないモニタスイッチがオンされた場合に、打鈴スタート信号発生部21では、打鈴スタート信号S21が出力される(ST1)。
【0046】
そして、打鈴制御回路23では、打鈴スタート信号発生部21により打鈴スタート信号S21が入力されると、音楽データ収納部22に音楽データDMのアドレスDAが設定され、音楽データ収納部22からアドレスDAに格納されている音楽データDMが読み出される(ST2)。
【0047】
そして、打鈴制御回路23では、読みだされた音楽データDMに含まれる音の強さデータが音符毎に、強度が強いか弱いかの判別が行われる(ST3)。
【0048】
ステップST3において、メロディの音符の強さデータの強度が強いと判別された場合には、打鈴制御回路23では、音楽データDMに記憶されている時間データよりも、たとえば、数10ms(ミリ秒)だけ早く、強打させる制御信号S23が正逆打鈴駆動回路部24に供給される。そして、ステップST4の処理に進む。
【0049】
また、ステップST3において、メロディの音符の強さデータの強度が弱いと判別された場合には、打鈴制御回路23では、音楽データDMに記憶されている時間データよりも、たとえば、数10ms(ミリ秒)だけ早く、弱打させる制御信号S23が正逆打鈴駆動回路部24に供給される。そして、ステップST5の処理に進む。
【0050】
ステップST4では、正逆打鈴駆動回路部24では、打鈴制御回路23により強打させる制御信号S23が入力されると、駆動信号S24がソレノイド126に供給される。
【0051】
具体的には、まず、正逆打鈴駆動回路部24では、図4(a),(b),(d)に示すように、実際のメロディの音符の時間よりも数10ms(ミリ秒)早く打鈴制御回路23により強打させる制御信号S23が入力されると、ソレノイド126を逆回転方向に動作させる電圧がソレノイド126に供給される。
ソレノイド126では、その逆回転させる電圧が供給されると、ソレノイド回転軸126aが逆回転し、回転軸125を逆回転させて、アーム121の一端に形成されたハンマーヘッド122を基準位置(A)から位置(B)まで移動させる。
【0052】
そして、正逆打鈴駆動回路部24では、実際のメロディの音符の時間より、ハンマーヘッド122が位置(B)から位置(C)まで移動する時間だけ前に、ソレノイド126に正回転させる電圧が供給される。
ソレノイド126では、その正回転させる電圧が供給されると、ソレノイド回転軸126aが正回転し、回転軸125を正回転させて、アーム121の一端に形成されたハンマーヘッド122を位置(B)から位置(C)に移動させ、後述する弱い衝撃よりも強い衝撃でフラットベル11に衝突させることにより、音符の時間にフラットベル11から大きい音量の固有の振動数の音が発音される。
この際、ハンマーヘッド122の位置(B)と位置(C)の高低差の位置エネルギーおよび位置(B)から位置(C)までのソレノイド126による回転エネルギーからコイルバネ123のエネルギーを引いたエネルギーが、フラットベル11の振動エネルギーに利用される。
【0053】
ステップST5では、正逆打鈴駆動回路部24では、打鈴制御回路23により弱打させる制御信号S23が入力されると、駆動信号S24がソレノイド126に供給される。
【0054】
具体的には、まず、正逆打鈴駆動回路部24では、図5(a),(b),(d)に示すように、実際のメロディの音符の時間よりも数10ms(ミリ秒)早く打鈴制御回路23により弱打させる制御信号S23が入力される。
正逆打鈴駆動回路部24では、実際のメロディの音符の時間より、ハンマーヘッド122が基準位置(A)から位置(C)まで移動する時間だけ前に、ソレノイド126に正回転させる電圧が供給される。
ソレノイド126では、その正回転させる電圧が供給されると、ソレノイド回転軸126aが正回転し、回転軸125を正回転させて、アーム121の一端に形成されたハンマーヘッド122を基準位置(A)から位置(C)に移動させ、前述した強い衝撃よりも弱い衝撃でフラットベル11に衝突させることにより、音符の時間にフラットベル11から上述した強い音量よりも小さい音量の固有の振動数の音が発音される。
この際、ハンマーヘッド122の基準位置(A)と位置(C)の高低差の位置エネルギーおよび基準位置(A)から位置(C)までのソレノイド126による回転エネルギーからコイルバネ123のエネルギーを引いたエネルギーが、フラットベル11の振動エネルギーに利用される。
【0055】
そして、打鈴制御回路23では、メロディの終わりか否かの判別が行われ(ST6)、メロディが終わりでないと判別された場合には、ステップST2の処理に戻り、メロディの終わりであると判別された場合には、一連の動作が終了される。
【0056】
以上説明したように、本実施の形態によれば、駆動信号S24に応じて、基準位置(A)を中心に移動開始位置が調整され、一部が回転自在に軸支されたアーム121と、アーム121と取り付け軸を中心としてアーム121の一端側に取り付けられたフラットベル11に衝突させるためのハンマーヘッド122と、駆動信号S24に応じてアーム121を、回転軸125を中心として回転させるソレノイド126と、ハンマーヘッド122の移動範囲に配置され、衝突するハンマーヘッド122の移動距離に応じた音量で発音するフラットベル11と、楽音を記憶する音楽データ収納部22と、楽音の強弱を判断する打鈴制御回路23と、楽音の強度が小さい場合には、基準位置(A)を移動開始位置として、フラットベル11にハンマーヘッド122を衝突させる駆動信号S24を出力し、楽音の強度が大きい場合には、楽音をフラットベル11に発音させる時間より所望の時間だけ前に、基準位置(A)よりもフラットベル11から遠ざけた位置(B)を移動開始位置としてハンマーヘッド122を移動させてから、フラットベル11にハンマーヘッド122を衝突させる駆動信号S24をソレノイド126に出力する正逆打鈴駆動回路部24と、ソレノイド126に駆動信号S24を印加しない場合に、アーム121を基準位置(A)に位置させて、アーム121の他端側が基準位置(A)となるような方向に付勢するコイルバネ123とを設けたので、フラットベル11により発音される音の音量の強弱をつけて明確に表現できる。また、それにより表現できる音域が広がる。
【0057】
また、基準位置(A)からハンマーヘッド122をフラットベル11へ衝突させた音量と、基準位置(A)から一度位置(B)に移動させてからハンマーヘッド122をフラットベル11へ衝突させた音量とで、音の強弱を設定することで、簡単に音量の設定を行うことができる。
【0058】
なお、本発明は本実施の形態に限られるものではなく、任意好適な種々の改変が可能である。たとえば、ヘッド、発音体、およびアーム等の形状および配置等は、本実施の形態に限られるものではない。
【0059】
また、本実施の形態の打鈴制御回路23および正逆打鈴駆動回路部24の機能を、たとえば単一の回路で実現してもよい。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発音体から発音される音量の強弱が明確に表現でき、音域が広がるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る打鈴装置の一実施の形態の正面図である。
【図2】本発明に係る打鈴装置の一実施の形態の側面図である。
【図3】本発明に係る打鈴装置の制御系の一実施の形態のブロック図である。
【図4】本発明に係る打鈴装置の制御系の一実施の形態の駆動信号のタイミングを示す図である。
【図5】本発明に係る打鈴装置の制御系の一実施の形態の駆動信号のタイミングを示す図である。
【図6】本発明に係る打鈴装置の一実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
11…フラットベル
12…ヘッド部
121…アーム
122…ハンマーヘッド
122a…貫通孔
122b…貫挿孔
122c…固定ネジ
123…コイルバネ
124…ストッパー
125…回転軸
126…ソレノイド
126a…ソレノイド回転軸
20…制御系
21…打鈴スタート信号発生部
22…音楽データ収納部
23…打鈴制御回路
24…正逆打鈴駆動回路部
Claims (2)
- 一部が回転軸に軸支されたアームと、前記アームを取り付けた回転軸を中心として前記アームの一端側に取り付けられた発音体に衝突させるためのヘッドと、前記アームを前記回転軸を中心として回転させるソレノイドとを含み、非動作時に前記ヘッドの自重と前記アームを付勢する付勢手段による回転モーメントが釣り合う基準位置と異なる位置に、駆動信号に応じて移動開始位置が調整されるヘッド部と、
前記ヘッドの移動範囲に配置され、衝突する前記ヘッドの移動距離に応じた音量で発音する発音体と、
音楽データを記憶する記憶部と、
前記音楽データに応じて前記ヘッドの移動開始位置を前記基準位置または前記基準位置と異なる位置に調節し、前記駆動信号を前記ヘッド部に出力して前記発音体が発する音量を調節する駆動部とを有し、
前記駆動部は、前記音楽データに含まれるメロディの音符の強さデータの強度が弱いと判別した場合には、前記基準位置を前記移動開始位置として、前記発音体に前記ヘッドを衝突させる駆動信号を出力し、前記音楽データに含まれるメロディの音符の強さデータの強度が強いと判別した場合には、前記音楽データを基に前記発音体に発音させる時間より所望の時間だけ前に、前記ヘッドの基準位置よりも前記発音体から遠ざけた位置を移動開始位置として前記ヘッドを移動させてから、前記発音体に前記ヘッドを衝突させる駆動信号を前記ソレノイドに出力する
打鈴装置。 - 前記ソレノイドに前記駆動信号を印加しない場合に、前記アームを前記基準位置に位置させて、前記アームの他端側が基準位置となるような方向に前記アームに付勢するコイルバネを有する
請求項1に記載の打鈴装置。
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