JP3912415B2 - Spring mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、バネの反発力を利用したバネ機構に関し、特に取り付けるべき場所にスペース上の制限がある場合でも取り付け可能なバネ機構に関する。 The present invention relates to a spring mechanism that uses the repulsive force of a spring, and more particularly, to a spring mechanism that can be attached even when the place to be attached is limited in space.
バネの反発力を利用したバネ機構として、たとえばコイルバネや直線上の板バネを用いたものは、従来からよく用いられている。 As a spring mechanism using the repulsive force of a spring, for example, a mechanism using a coil spring or a straight leaf spring has been often used.
しかし、上記従来のバネ機構のうち前者のもの、すなわちコイルバネを用いたものは、設計者の意図する反発力を精度よく生じさせることは難しく、また、使用期間が長くなるに従って変形が進み、さらに、使用時におけるバネの作用軸を安定させることが難しかった。 However, the former one of the conventional spring mechanisms, that is, the one using a coil spring, is difficult to accurately generate the repulsive force intended by the designer, and the deformation progresses as the period of use becomes longer. It was difficult to stabilize the operating axis of the spring during use.
また、上記従来のバネ機構のうち後者のもの、すなわち直線上の板バネを用いたものは、設計者の意図する特性を持たせるようにした場合、取り付け位置を考慮しなければならないほど大きなものになってしまうことがあり、特に取り付けるべき場所にスペース上の制限がある場合には、簡単に取り付けることができなかった。 The latter of the above conventional spring mechanisms, that is, those using a straight leaf spring, are so large that the mounting position must be taken into account when the characteristics intended by the designer are provided. In particular, when there is a space limitation in the place to be installed, it could not be easily installed.
本発明は、この点に着目してなされたものであり、設計者の意図する特性を持たせつつ、スペース制限のある場所にも取り付けることが可能なバネ機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and it is an object of the present invention to provide a spring mechanism that can be attached to a place where space is limited while having the characteristics intended by the designer.
上記目的を達成するため、請求項1に記載のバネ機構は、平面状板バネを屈曲させて形成した、両翼部板バネからなるV字状の板バネを有するバネ機構であって、前記両翼部板バネのうち一方の翼部板バネの外側面の一部に、当該V字状の板バネを鍵盤フレームに固定するための第1の支持部が設けられ、前記両翼部板バネのうち他方の翼部板バネの外側面の一部に、鍵の後部を支持するための第2の支持部が設けられ、前記第2の支持部に支持された鍵を操作することにより形成される撓み区間の初期に前記他方の翼部板バネの外側面の一部に接する接線と、前記撓み区間の終期に該外側面の一部に接する接線との交点である仮想回動中心が、前記他方の翼部板バネの外側面上前記鍵の後部が取り付けられた位置からV字状に屈曲された位置までの距離より遠くに配置されるようにし、前記鍵が操作されることにより、該鍵は前記仮想回動中心を中心にして回動することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the spring mechanism according to claim 1 is a spring mechanism having a V-shaped leaf spring formed by bending a planar leaf spring and comprising both blade leaf springs. A first support part for fixing the V-shaped leaf spring to the keyboard frame is provided on a part of the outer surface of one of the blade springs of the blade springs. A second support portion for supporting the rear portion of the key is provided on a part of the outer surface of the other wing plate spring, and is formed by operating the key supported by the second support portion. An imaginary rotation center that is an intersection of a tangent that is in contact with a part of the outer surface of the other blade blade spring at the beginning of the bending section and a tangent that is in contact with a part of the outer surface at the end of the bending section is A position bent in a V shape from the position where the rear part of the key is attached on the outer surface of the other wing leaf spring So as to be positioned farther than the distance to the, by said key is operated, the key is characterized in that rotates about the virtual rotation center.
好ましくは、前記両翼部板バネの各外側面の一部は、当該V字状の板バネの屈曲部より開口部に近い位置に設けられていることを特徴とする。 Preferably, a part of each outer surface of the blade blade springs is provided at a position closer to the opening than the bent portion of the V-shaped leaf spring.
請求項1に記載の発明によれば、平面状板バネを屈曲させて形成した、両翼部板バネからなるV字状の板バネを有するバネ機構であって、前記両翼部板バネのうち一方の翼部板バネの外側面の一部に、当該V字状の板バネを鍵盤フレームに固定するための第1の支持部が設けられ、前記両翼部板バネのうち他方の翼部板バネの外側面の一部に、鍵の後部を支持するための第2の支持部が設けられ、前記第2の支持部に支持された鍵を操作することにより形成される撓み区間の初期に前記他方の翼部板バネの外側面の一部に接する接線と、前記撓み区間の終期に該外側面の一部に接する接線との交点である仮想回動中心が、前記他方の翼部板バネの外側面上前記鍵の後部が取り付けられた位置からV字状に屈曲された位置までの距離より遠くに配置されるようにし、前記鍵が操作されることにより、該鍵は前記仮想回動中心を中心にして回動するので、設計者の意図する特性を持たせつつ、スペース制限のある場所にも取り付けることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a spring mechanism having a V-shaped leaf spring formed by bending a planar leaf spring and formed of both blade leaf springs, one of the blade blade springs. A first support portion for fixing the V-shaped leaf spring to the keyboard frame is provided on a part of the outer surface of the blade blade spring of the other blade spring, and the other blade spring of the blade blade springs. A second support part for supporting the rear part of the key is provided on a part of the outer surface of the key, and at the initial stage of the bending section formed by operating the key supported by the second support part. A virtual rotation center that is an intersection of a tangent line that contacts a part of the outer surface of the other wing plate spring and a tangent line that contacts a part of the outer surface at the end of the bending section is the other wing plate spring. The distance from the position where the rear part of the key is attached to the position bent in a V shape So as to be location, by which the key is operated, since the key is rotated around the said virtual rotation center, while providing the intended properties of the designer, in places of space limitations It can be attached.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図3は、それぞれ、本発明の第1の実施の形態に係るバネ機構を適用した電子ピアノ用鍵盤装置の平面図、右側面図および左側面図である。以下、鍵盤装置の演奏者側を前方、その反対側を後方という。 1 to 3 are a plan view, a right side view, and a left side view, respectively, of a keyboard device for an electronic piano to which a spring mechanism according to a first embodiment of the present invention is applied. Hereinafter, the player side of the keyboard device is referred to as the front side, and the opposite side is referred to as the rear side.
同図に示すように、本実施の形態の鍵盤装置は、鍵全体が、鍵盤フレーム100に支持され、鍵盤フレーム100は、棚板101に支持されている。鍵40は、白鍵および黒鍵からなっており、各鍵は、鍵盤フレーム100の中央よりやや後方で間口方向に延びる支持部41により、該支持部41との接触点付近の回動中心R40の回りに上下方向に回動可能に支持されている。鍵40の下側では、質量体50が鍵盤フレーム100により支持されている。この質量体50は、全体として前後方向にほぼ水平に延びており、鍵盤フレーム100の前寄りの位置に立設された支持片102およびこれを受け入れる凹部51により、該支持片102の先端部を回動中心R50として回動する。
As shown in the figure, in the keyboard device of the present embodiment, the entire key is supported by the
これら支持片102の先端部および凹部51の係合状態を保持するために、S字状バネ42の一端部が質量体50における凹部51の背面側に設けられた凹部52を押圧している。この凹部52は、質量体50の厚さ方向に一定幅を有したリブで形成され、凹部52内における該リブの幅方向中央部に薄板部が鉛直に延びている。該凹部52に係合するS字状バネ42の端部は中央にスリットを有した二股になっており、そのスリットに前記薄板部を挿入させて係合している。
In order to maintain the engagement state between the tip of the
S字状バネ42の中間部は鍵盤フレーム100上部の前後方向ほぼ中央のバネ通し孔103の縁部を押圧して接しており、S字状バネ42の他端部は、鍵後方下部のバネ受け部43を押圧するように構成されている。これにより、S字状バネ42は、凹部52の位置で、質量体50を支持片102の先端部に押しつけるとともに質量体50における回動中心R50より後方部分を押し下げるように作用している。
The middle part of the S-
質量体50は、前端部が鍵40の垂下片44の下端部に接しており、鍵40の押鍵により該鍵と連動して回動する。質量体50の前端下方付近には、スイッチ基板60が鍵盤フレーム100により支持され、該スイッチ基板60上にはドーム型のゴムで形成された鍵スイッチ61が固定されている。質量体50の前部下面には、この鍵スイッチ61に対応する位置で下方に延びる一対の脚部を備えたスイッチ駆動部53が設けられている。これらスイッチ駆動部53、スイッチ基板60および鍵スイッチ61は、鍵スイッチ61内の2つの接点距離の相違による押鍵時の導通開始時間差を利用して押鍵速度を感知する押鍵スイッチを構成している。
The front end portion of the
質量体50は、鍵盤フレーム100の後方部まで延び、休止位置(非押鍵状態)において、鍵盤フレーム100上に固定されたフェルト製ストッパ部材104により、後端部付近を支持されている。鍵40が押鍵されたとき、質量体50は、図2,3に実線で示す休止位置から一点鎖線で示す押鍵位置に移動する。鍵盤フレーム100における鍵40の直ぐ後方には、ストッパ部材105が保持されており、押鍵位置に至った質量体50をストップさせる役割を果たす。このストッパ部材105は、緩衝用フェルト105aを保護シート105bで覆い、質量体50の後端部の当接部54が、保護シート105bを介して緩衝用フェルト105aを押圧するようにされている。緩衝用フェルト105aは、質量体50後端部の衝突に対する緩衝作用と、奏者の手指に対する確実な停止感とを与えるように、通常は堅さの異なるフェルトを重ねて構成される。質量体50は、前部から回動中心R50付近までをプラスチック製とされ、その後部から金属棒が延びるように形成されており、後方へ長く延びた金属棒の質量により、押鍵時の慣性抵抗を生じさせる。
The
鍵盤フレーム100の後部には、センサ装置70が装着されている。このセンサ装置70は、全体的には、2本の張設部材を鍵盤の両端で支持した構造となっている。2本の張設部材中、一方の張設部材71は、センシング用のものであり、ストッパ部材105の緩衝用フェルト105aと保護シート105bとの間に保持されて鍵盤装置の間口方向に延びている。他方の張設部材72は、外乱要因によるセンシング用張設部材71の感度低下を防止するために設けられた補償用のものである。この補償用張設部材72は、質量体50に接しないように、ストッパ部材105から僅かに離れた位置で、センシング用張設部材71と平行に延びている。
A
鍵盤列の左端外側には、鍵盤フレーム100に支持された張設部70Aが設けられている。張設部70Aは、鍵盤フレーム100に固定された保持部材73と、該保持部材73に取り付けられた張設用板バネ74とを備えている。この板バネ74は、保持部材73から後方に延びた後、折り返されてV字状をなし、その自由端に小溝が形成され、センシング用張設部材71および補償用張設部材72の各一端部を引っ張るように支持している。
A
鍵盤列の右端外側には、鍵盤フレーム100に支持された検出部80が設けられている。検出部80には、検出用回路基板81から検出用板バネ82が延びた構造を有している。検出用板バネ82は、板バネの形態をなし、基端部を検出用回路基板81にネジ88,88で固定され、先端部は小溝が形成されてセンシング用張設部材71の端部を引っ張るように支持している。検出用板バネ82の基端部寄りには歪みセンサ83が貼着されている。この例では、歪みセンサ83は、ピエゾ素子を用いて構成されている。検出用回路基板81には、歪みセンサ83からの出力信号を検出する回路(図示せず)およびその微調整のための調整素子84が設けられている。また、鍵盤列右側における補償用張設部材72の端部は、鍵盤フレーム100に固定的に支持されている。
A
センサ装置70においては、さらに以下のような設定がなされている。張設用板バネ74は、検出用板バネ82よりバネ力を強くされている。また、補償用張設部材72は、センシング用張設部材71より引張り剛性を高くされている。すなわち、補償用張設部材72は、右端を鍵盤フレーム100に固定的に支持され、左端を張設用板バネ74により引っ張られて、所定の延び状態となる。これに対し、センシング用張設部材71は、図1において左端の位置が補償用張設部材72とともに張設用板バネ74を共同保持部として保持される。さらにその右端は検出用板バネ82を撓ませるように該検出用板バネ82の自由端に保持される。したがって、補償用張設部材72を引っ張った状態で左端の位置を安定にするために、張設用板バネ74のバネ力を強くし、検出用板バネ82が大きく撓まないように、補償用張設部材72の引っ張り剛性が高くされる。
In the
張設用板バネ74は、上述のように、V字状に形成されている。このように、張設用板バネ74をV字状に形成すると、この板バネ74の自由端は、仮想的に中心VR(図1,3参照)を中心に回動していることになる。すなわち、板バネ74を平面状のもので形成し、その自由端を同じ位置に形成したとすると、その固定端を仮想中心VRの位置に形成したものと等しくなる。つまり、板バネ74を平面状のもので形成すると、V字状のもので形成したときより、そのサイズが大きくなる。この結果、板バネ74を取り付ける場所にスペース上の制限がある場合には、取り付けに苦慮し、簡単に取り付けられないことになる。また、直線状の板バネでは、その固定端は2つの端部のいずれかに固定されてしまうが、V字状の板バネでは、その固定部(保持部)は端部に限らず、その中間部に形成してもよいため、この点でも、取り付け位置の自由度が増大する。
As described above, the
次に、この鍵盤装置の作動について説明する。図2,3は、押鍵前の休止状態を示している。この状態から押鍵をすると、鍵40が回動中心R40を中心として下方へ回動し、垂下片44が質量体50を押し下げる。これにより、質量体50は、回動中心R50を中心に回動し、スイッチ駆動部53は、鍵スイッチ61に向かって下降して行く。そして、質量体50のスイッチ駆動部53は、鍵スイッチ61と接し、押鍵スイッチをオンにし、発音機構を動作させて発音がなされる。この間、質量体50は、回動中心R50より後方部分を上昇させる。そして、スイッチ駆動部53が鍵スイッチ61に接した直後に質量体50の後端部の当接部54がストッパ部材105に当接し、これにより質量体50および鍵40の回動が停止される。
Next, the operation of this keyboard apparatus will be described. 2 and 3 show a pause state before key depression. When the key is pressed from this state, the key 40 rotates downward about the rotation center R40, and the hanging
センサ装置70は、次のように作用する。押鍵状態で鍵の押圧力を増減させると、質量体50の後端部の当接部54はストッパ部材105、特にその緩衝用フェルト105aの撓み量を変化させる、センシング用張設部材71は、ストッパ部材105の緩衝用フェルト105aと保護シート105bとの間に保持されている。したがって、緩衝用フェルト105aの撓み量が変化すると、その撓みに伴うセンシング用張設部材71の蛇行量も変化する。蛇行量が増加すると、センシング用張設部材71の端部間の距離は縮まり、これに伴って、検出用板バネ82の撓みが増す。したがって、歪みセンサ83の出力が増加する。この出力変化をピックアップすることにより、押鍵後の鍵への押圧力の変化を検出することができ、これに応じて音量、音質等を変化させれば、アフタタッチコントロールを行うことができる。ストッパ部材105の緩衝用フェルト105aおよび保護シート105bの撓み性を適度に選択することにより、複数の鍵が押された状態であっても、各押鍵によるストッパ部材105の撓みをセンシング用張設部材71の蛇行に反映させて、正確なアフタタッチコントロールを行うことができる。
The
ところが、センサ装置70に用いられる張設部材71は、鍵盤列の両側に跨る長いものとなっている。したがって、鍵盤装置への取り付け後の温度や湿度等の外乱要因による長さの変化も大きくなる。センシング用の張設部材の端部を鍵盤フレームに固定してしまうと、外乱要因によって、張設部材それ自身の線膨張率と鍵盤フレームそのものの膨張率とが歪みセンサの歪み量を乱してしまう。したがって、精度のよいアフタタッチコントロールのためには、これらの外乱要因への対処が必要である。
However, the
本実施の形態のセンサ装置70は、2本の張設部材を用い、補償用張設部材72に平行してセンシング用張設部材71を設けている。そして、補償用張設部材72に張設用板バネ74のバネ力を作用させて張設し、センシング用張設部材71は、張設用板バネ74上で補償用張設部材72と同一の位置に一端を支持された状態で、センシング用張設部材71自体は検出用板バネ82のバネ力を受ける。したがって、外乱要因が作用しても、その影響は、補償用張設部材72が吸収し、センシング用張設部材71への波及が防止される。すなわち、鍵盤装置への取り付け後に温度上昇による膨張熱が生じても、張設部材が延びた分だけ、張設用板バネ74による支持点が移動する。熱膨張量は、補償用張設部材72とセンシング用張設部材71と同じであるので、補償用張設部材72の伸びにより移動した張設用板バネ74の位置で一端を支持されるセンシング用張設部材71は、他端に熱膨張の影響を与えない。これの補償作用は、湿度による伸び率を揃えた補償用張設部材72とセンシング用張設部材71との間で、湿度の影響に対して同様に行われる。取り付け時の外力によって、張設部材の張設長さが変化することがある。これに対しては、補償用張設部材72の引張り剛性を高くしておくことにより、その影響を減少させることができる。
The
また、センシング用張設部材71は、鍵の操作により該鍵に対応する部位が張設方向(複数鍵の並び方向)と直角な方向に偏倚するので、該センシング用張設部材71の端部は(張力により)張設方向に移動する。この端部の移動量すなわち検出用板バネ82の撓み量は、上記鍵に対応する部位の偏倚量に比べて微少量となるので、歪みセンサ83としてピエゾ素子を用いるのに適している。すなわち、センシング用張設部材71の鍵に対応する部位の偏倚量を検出用板バネ82の微少な撓み量で検出できるので、広いダイナミックレンジが得られ、検出精度も高くなる。さらに、検出用板バネ82の撓み量が微少なので省スペースとなる。
Further, the
図4は、本発明の第2の実施の形態に係るバネ機構を適用した電子ピアノ用鍵盤装置の側面図である。 FIG. 4 is a side view of a keyboard device for an electronic piano to which a spring mechanism according to the second embodiment of the present invention is applied.
同図において、鍵盤フレーム200は、棚板201にネジ202,203により固定されている。鍵盤フレーム200には、鍵300を押下したときに、その水平方向の動きを規制するためのガイド204が立設され、その垂直下方向の動きを規制するためのストッパ205が載置されている。
In the figure, a
鍵300と鍵盤フレーム200とは、V字状板バネ400を介して回動自在に取り付けられている。V字状板バネ400の開口部の内側対向面の所定位置には、それぞれ円筒形のボス部401,402が設けられている。ボス部401,402には、それぞれ、V字状板バネ400の開口部の外側表面に向かってネジ孔が貫通形成されている。このボス部401,402に形成されたネジ孔に、それぞれネジ403,404を螺着させることにより、鍵300と鍵盤フレーム200とが、V字状板バネ400を介して回動自在に取り付けられる。
The key 300 and the
以上のように構成された鍵盤装置において、演奏者が鍵300を最大位置まで押下すると、鍵300は、図中一点鎖線で示すように移動する。このとき、V字状板バネ400が撓むことにより、鍵300がストッパ部材205の位置まで移動するのであるが、仮想的には、鍵300は中心VR′を中心に回動していることになる。すなわち、従来の鍵の回動構造を用いた場合には、中心VR′が回動中心となるように、鍵を構成する必要があり、このように構成すると、通常、鍵の長さは、図4の鍵300の長さより長くしなければならない。このため、装置全体のサイズは、図4の鍵盤装置より大きくしなければならない。逆に、本実施の形態の鍵盤装置によれば、従来の鍵盤装置より装置全体のサイズを縮小することができる。
In the keyboard apparatus configured as described above, when the performer depresses the key 300 to the maximum position, the key 300 moves as indicated by a one-dot chain line in the figure. At this time, the key 300 is moved to the position of the
70…センサ装置,70A…張設部,71…センシング用張設部材,72…補償用張設部材,73…保持部材,74…張設用板バネ,80…検出部,81…検出用回路基板,82…検出用板バネ,83…歪みセンサ,300…鍵,200…鍵盤フレーム,400…V字状板バネ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記両翼部板バネのうち一方の翼部板バネの外側面の一部に、当該V字状の板バネを鍵盤フレームに固定するための第1の支持部が設けられ、
前記両翼部板バネのうち他方の翼部板バネの外側面の一部に、鍵の後部を支持するための第2の支持部が設けられ、
前記第2の支持部に支持された鍵を操作することにより形成される撓み区間の初期に前記他方の翼部板バネの外側面の一部に接する接線と、前記撓み区間の終期に該外側面の一部に接する接線との交点である仮想回動中心が、前記他方の翼部板バネの外側面上前記鍵の後部が取り付けられた位置からV字状に屈曲された位置までの距離より遠くに配置されるようにし、
前記鍵が操作されることにより、該鍵は前記仮想回動中心を中心にして回動する
ことを特徴とするバネ機構。 A spring mechanism having a V-shaped leaf spring composed of both wing leaf springs formed by bending a planar leaf spring,
A first support portion for fixing the V-shaped plate spring to the keyboard frame is provided on a part of the outer surface of one of the wing plate springs.
A second support part for supporting the rear part of the key is provided on a part of the outer surface of the other wing part leaf spring among the wing part leaf springs,
A tangent line in contact with a part of the outer surface of the other wing leaf spring at the initial stage of the bending section formed by operating the key supported by the second support section, and the outer section at the end of the bending section. The distance from the position where the rear of the key is attached to the position where the rear part of the key is bent on the outer side surface of the other wing leaf spring is the distance from the virtual rotation center which is the intersection with the tangent line that touches a part of the side surface To be placed further away,
Wherein by the key is operated, the spring mechanism the key, characterized in that rotates about the virtual rotation center.
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