JP3997938B2 - 演奏装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、発音体を振動させて発音させるオルゴール等の演奏装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オルゴール等の演奏装置は、発音体としての複数のリードをバレルドラム等の回転体に設けた突起部で順次駆動していくことで、曲を演奏するものが一般的であるが、下記特許文献１に示すように、ソレノイドコイルで駆動されるハンマで発音体を打撃して発音させるようにした演奏装置も知られている。
【０００３】
この装置では、共鳴ケースに固定される棒鈴台に、一端が固定され他端が自由端となる棒鈴を設け、棒鈴に対して直交する方向に移動自在の棒状ハンマをソレノイドコイルで駆動して、上記棒鈴をハンマで打つことで、棒鈴の振動により発音を得るようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平７−８８９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の演奏装置では、棒状ハンマで棒鈴を打撃する際の打撃エネルギの流れの良し悪しを考慮していないため、必ずしも最適な音色乃至大きな音量で発音させることができない。
【０００６】
すなわち、棒鈴台及び棒鈴等が含まれる被駆動側の系を被駆動系、棒状ハンマが含まれる駆動側の系を駆動系と称すると、上記特許文献１では、それらの両系の質量等を因子とする機械インピーダンスの設定が考慮されておらず、良好な発音を得る上で、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、共鳴部への振動伝達を良好にして豊かな音量できれいな発音を得ることができる演奏装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１の演奏装置は、共鳴部と、前記共鳴部に固定されるベース体と、前記共鳴部に固定されたベース体に一端が着脱自在に固定されると共に他端が自由端とされた少なくとも１つの発音体と、可動体を有し、該可動体を駆動して前記発音体に当接させることで、当接された発音体を発音させる発音動作手段とを有し、前記共鳴部に固定されたベース体及び前記発音体が含まれる被駆動系の機械インピーダンスと、前記可動体の機械インピーダンスとが、略一致しており、前記共鳴部に固定されたベース体は、質量が異なる複数のベース体のうち選択された１つであり、前記複数のベース体のうちいずれを選択するかによって、前記被駆動系の機械インピーダンスを変更可能であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ベース体及び発音体が含まれる被駆動系の機械インピーダンスと、可動体の機械インピーダンスとが略一致しているので、発音体の振動の共鳴部への伝達状態が最良となり、ディケイタイムが短く張りのある音が得られる。よって、共鳴部への振動伝達を良好にして豊かな音量できれいな発音を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る演奏装置の制御機構の構成を示すブロック図である。
【００１２】
本装置は、ＣＰＵ１１１に、バス１１５を通じて、第１ＲＯＭ１１２、第２ＲＯＭ１１３、メモリ１１４、ＭＩＤＩインターフェイス（ＭＩＤＩＩ／Ｆ）１１６及びドライバ１１７が接続されて構成される。ＣＰＵ１１１は、本装置全体の制御を司る。第１ＲＯＭ１１２は、不図示のプログラムＲＯＭ、データＲＯＭ及びワーキングＲＯＭで構成され、ＣＰＵ１１１が実行する制御プログラムや各種データ等を記憶する。第２ＲＯＭ１１３は、パラメータテーブル等を記憶している。メモリ１１４はＲＡＭ等で構成され、演奏データ等の各種データを記憶するほか、ＭＩＤＩＩ／Ｆ１１６から入力された演奏データも記憶することができる。ＭＩＤＩＩ／Ｆ１１６は、不図示のＭＩＤＩ機器等からの演奏データをＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）信号として入力する。ドライバ１１７は、後述する発音動作手段としてのアクチュエータＡＣＴを駆動制御する。
【００１３】
図２は、本実施の形態に係る演奏装置の縦断面図である。図３は、本演奏装置の平面図である。本演奏装置は、図２に示すように、共鳴部としての共鳴箱１、ベースプレートＢＰＴ、発音体としての複数の棒状響体ＢＲ、カバー２及び複数のアクチュエータＡＣＴ等から構成される。共鳴箱１内には制御基板４が設けられている。図３では、カバー２の一部が切り欠かれて示されている。本装置は例えばオルゴール装置として構成され、アクチュエータＡＣＴを駆動制御して、棒状響体ＢＲを個々に打撃して振動させることで発音させるように構成される。
【００１４】
アクチュエータＡＣＴは、図３に一部を示すように、円状に２０個ずつ配設される。棒状響体ＢＲは、アクチュエータＡＣＴに対応して２０個設けられ、対応するアクチュエータＡＣＴの外側に円状に配設される。以降、個々に区別して述べるときは、連番を付し、アクチュエータＡＣＴ（１）、ＡＣＴ（２）、・・・ＡＣＴ（２０）、棒状響体ＢＲ（１）、ＢＲ（２）・・・ＢＲ（２０）のように記す。図２では、見やすくするため、各２０個のアクチュエータＡＣＴ及び棒状響体ＢＲのうち、アクチュエータＡＣＴ（１）、ＡＣＴ（１１）及び棒状響体ＢＲ（１）、ＢＲ（１１）のみ図示している。
【００１５】
図４は、ベースプレートＢＰＴに棒状響体ＢＲを固定した状態を示す外観図である。ベースプレートＢＰＴは、鋳鉄等の硬質金属で一体に形成され、中心部に共鳴箱被固定部１１を有し、その外周に厚肉でドーナツ状の響体固定部１２を有し、響体固定部１２から円形の延設板１３が延設されている。共鳴箱被固定部１１にはネジ止め用の穴１１ａが設けられる。
【００１６】
響体固定部１２の上面１２ａに、棒状響体ＢＲ（１）〜ＢＲ（２０）の各下端部ＢＲａ（１）〜ＢＲａ（２０）が固定され、各上端部ＢＲｂ（１）〜ＢＲｂ（２０）が自由端部となっている。棒状響体ＢＲの響体固定部１２への固定は、例えば、下端部ＢＲａに雄ネジ、響体固定部１２に雌ネジをそれぞれ形成し、螺合することでなされる。従って、棒状響体ＢＲはベースプレートＢＰＴに対して着脱可能に構成される。なお、棒状響体ＢＲは嵌合固着等により固定されるようにしてもよい。
【００１７】
棒状響体ＢＲは、例えば、アルマイト処理された硬質アルミニウムや焼き入れ鋼等で構成される。棒状響体ＢＲの長さは、棒状響体ＢＲ（１）が最も長く、連番に従い徐々に短くなって、棒状響体ＢＲ（２０）が最も短く設定されており、音階演奏が可能になっている。
【００１８】
ベースプレートＢＰＴは、棒状響体ＢＲの振動を、共鳴箱被固定部１１を通じて共鳴箱１に伝達させると共に、厚肉の響体固定部１２上に棒状響体ＢＲを片持ち梁のように固定することで、棒状響体ＢＲ同士の共鳴効果も得られるようになっている。
【００１９】
ベースプレートＢＰＴに全棒状響体ＢＲが固定されて成るものは、打撃駆動されて振動を発生し、その振動が共鳴箱１に伝達されるものであるので、「被駆動系」と呼称する。この「被駆動系」は、図２に示すように、共鳴箱１の中央固定部１ａに、共鳴箱被固定部１１を、その穴１１ａを介してネジ４でネジ止めすることで、共鳴箱１に固定される。
【００２０】
図５は、アクチュエータＡＣＴの構成を示す図であり、同図（ｂ）は、アクチュエータＡＣＴの縦断面図、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００２１】
図２に示すように、各アクチュエータＡＣＴは、カバー２の上部下面２ａに固着等により取り付けられ、カバー２が共鳴箱１に嵌合される。アクチュエータＡＣＴ（１）はスペーサを介さずカバー２に直接取り付けられるが、他のアクチュエータＡＣＴ（２）〜ＡＣＴ（２０）は、固着されたスペーサ２８を介して取り付けられる。アクチュエータＡＣＴ（２）〜ＡＣＴ（２０）に対応するスペーサ２８（２）〜２８（２０）の厚みは、連番に従い徐々に厚くなり、これにより、配置高さが連番に従って徐々に低くなっている。
【００２２】
棒状響体ＢＲ（１）〜ＢＲ（２０）の長さは個々に異なるため、響きのよい良好な発音がなされるための最適打撃は異なる。従って、各アクチュエータＡＣＴの配置高さは、対応する棒状響体ＢＲの長さに応じて最適な位置に設定され、その位置が、スペーサ２８の厚みによって調節される。
【００２３】
図５（ａ）に示すように、外側ヨーク２６、内側ヨーク２７は、各アクチュエータＡＣＴに共通の構成要素として設けられる。図５（ｂ）に示すように、支持部材２５、ソレノイドコイル２４、非磁性スペーサ３４、プランジャ２１、板バネ２２、２３、質量部材３２は、各アクチュエータＡＣＴ毎に設けられる。
【００２４】
図５（ｂ）に示すように、支持部材２５は、その下部２５ａが、外側ヨーク２６及び内側ヨーク２７にネジ３１で固定されている。ソレノイドコイル２４は、外側ヨーク２６及び内側ヨーク２７間において巻装され、ソレノイドコイル２４内にプランジャ２１が内挿される。プランジャ２１は、同図（ｂ）の左右方向、すなわち、本装置の中心方向（以下、「内周方向」と称する）及び外周方向に往復運動可能に構成されている。
【００２５】
板バネ２２、２３は、薄い金属板等で構成され、その各上部がそれぞれネジ２９、３０にて支持部材２５に固定される。中実鉄心であるプランジャ２１の内周方向には、非磁性スペーサ３４が設けられ、板バネ２３の下部を挟んで、ネジ３５を螺合することで、プランジャ２１に対して板バネ２３の下部及び非磁性スペーサ３４が固定状態とされる。さらに、板バネ２２の下部が、質量部材３２と共にネジ３３でプランジャ２１に固定されて、プランジャ２１が非磁性スペーサ３４及び質量部材３２と共に板バネ２２、２３によって保持された状態になっている。板バネ２２、２３は、プランジャ２１を、図５（ｂ）に示す初期位置に戻すように付勢力を発生させる。例えば、ソレノイドコイル２４に駆動電流（パルス）が供給されてプランジャ２１が内周方向に移動したとき、板バネ２２、２３はプランジャ２１を外周方向に付勢する。駆動電流遮断後、板バネ２２、２３の付勢力によってプランジャ２１が初期位置に復帰する。
【００２６】
各アクチュエータＡＣＴは同様に構成され、各棒状響体ＢＲは、長さ以外は同様に構成される。
【００２７】
ここで、プランジャ２１に質量部材３２等が固定されて成るものは、一体の可動体となって移動動作して棒状響体ＢＲに当接し、棒状響体ＢＲを打撃駆動して振動させるものであるので、上記「被駆動系」に対して、「駆動系」と呼称する。そして、上記「被駆動系」の機械インピーダンスと「駆動系」の機械インピーダンスとが、略一致するように構成される。これにより、棒状響体ＢＲから共鳴箱１への振動伝達効率が良好になる。
【００２８】
機械インピーダンスの因子には各種あるが、本実施の形態では、主として質量の設定によって両機械インピーダンスをほぼ一致させる。具体的には、ベースプレートＢＰＴの質量を十分な値に設定した上で、質量部材３２の質量調節により「駆動系」の慣性質量を適当値に設定することで、一致を実現することができる。厳密には、ネジ３３、非磁性スペーサ３４、ネジ３５や板バネ２２、２３の一部もプランジャ２１と共に移動するので、可動体の一部とみなすことができる。すなわち、「駆動系」には、ネジ３３、非磁性スペーサ３４、ネジ３５の質量や、板バネ２２、２３のバネ定数も関与するので、これらも合わせて「駆動系」の機械インピーダンスを設定するのが望ましい。
【００２９】
かかる構成において、ＣＰＵ１１１は、ＭＩＤＩＩ／Ｆ１１６から入力する等によってメモリ１１４に記憶されている演奏データに基づいて、不図示の駆動テーブルを用いて、パルス幅変調（ＰＷＭ）により、その音高信号に対応したアクチュエータＡＣＴに対して駆動（パルス）電流を送るよう制御する。駆動電流を受けたアクチュエータＡＣＴでは、プランジャ２１が質量部材３２と共に往復動作する。プランジャ２１が内周方向に突出動作すると、棒状響体ＢＲを打撃、すなわち、棒状響体ＢＲに当接し、これにより棒状響体ＢＲが振動する。棒状響体ＢＲの振動は、ベースプレートＢＰＴの共鳴箱被固定部１１から共鳴箱１の中央固定部１ａを通じて共鳴箱１に伝達され、大きな音響が得られる。
【００３０】
本実施の形態によれば、「被駆動系」と「駆動系」の両機械インピーダンスを略一致させたので、棒状響体ＢＲの振動の共鳴箱１への伝達状態が最良となり、ディケイタイムが短く張りのある音が得られ、豊かな音量できれいな発音を得ることができる。
【００３１】
また、棒状響体ＢＲをベースプレートＢＰＴに対して着脱可能に構成したので、例えば、ベースプレートＢＰＴを、別途容易した質量の異なるベースプレートＢＰＴに取り替えることで、「被駆動系」の機械インピーダンスを容易に変更可能である。しかも、質量部材３２についても、プランジャ２１にネジ３３で固定され、着脱可能であるので、「駆動系」の機械インピーダンスを容易に変更可能である。従って、良好な音響を得るための機械インピーダンスの調節が容易であり、事後的な音響の変更も容易である。
【００３２】
しかも、構成が簡単で、コスト上昇も少なく装置の大型化も抑制されている。また、打撃動作を電磁的に行うので、演奏データに基づく楽曲演奏が容易に実現される。また、各棒状響体ＢＲを正確に調律すれば、電磁的に制御可能なアコースティック音源としても活用することができる。
【００３３】
なお、両機械インピーダンスは、完全一致でなくてもよいが、良好な音響を得る観点からは、「被駆動系」の機械インピーダンスと「駆動系」の機械インピーダンスとの比は、「０．９：１」〜「１．１：１」の範囲内に設定されるのが望ましい。
【００３４】
なお、プランジャ２１の復帰は、専ら板バネ２２、２３の付勢力によってなされるようにしたが、プランジャ２１の一端をマグネットで構成し、ＰＷＭパルス制御において、適当なタイミングで逆パルスを加えることで復帰動作を実現するようにしてもよい。なお、本実施の形態では、棒状響体ＢＲやアクチュエータＡＣＴは円状に配列したが、これらのレイアウトは例示の態様に限定されず、直線的あるいは曲線的に配列すること等ができ、デザインの自由度が高い。
【００３５】
なお、上記不図示の駆動テーブルは、棒状響体ＢＲの長さ、太さ、材質等に応じて理想的な音量、音色となるようにＰＷＭ値が設定されるが、駆動テーブルを各種持ち替えて、プランジャ２１の往復タイミング、スピード等を制御するようにすれば、発音音色、音量の自由な制御が可能である。
【００３６】
なお、本実施の形態では、演奏データに基づくアクチュエータＡＣＴの駆動を例示したが、これに限定されず、例えば、指操作をトリガとして各アクチュエータＡＣＴが駆動されるよう構成にすれば、リアルタイムでのマニュアル演奏も可能になる。
【００３７】
なお、発音体としては、ベースプレートＢＰＴに支持され振動して発音するものであれば、棒状の響体に限定されず、板状等、各種形状を採用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、共鳴部への振動伝達を良好にして豊かな音量できれいな発音を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態に係る演奏装置の制御機構の構成を示すブロック図である。
【図２】 本演奏装置の縦断面図である。
【図３】 本演奏装置の平面図である。
【図４】 ベースプレートに棒状響体を固定した状態を示す外観図である。
【図５】 アクチュエータの構成を示す、図５（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図（図（ａ））、及びアクチュエータＡＣＴの縦断面図（図（ｂ））である。
【符号の説明】
ＢＰＴ ベースプレート（ベース体）、 ＢＲ 棒状響体（発音体）、 ＡＣＴ アクチュエータ（発音動作手段）、 １ 共鳴箱（共鳴部）、 ２１ プランジャ（可動体の一部）、 ２２、２３ 板バネ、 ２４ ソレノイドコイル、
３２ 質量部材（可動体の一部）

Claims (4)

1. 共鳴部（１）と、
   前記共鳴部に固定されるベース体（ＢＰＴ）と、
   前記共鳴部に固定されたベース体に一端が着脱自在に固定されると共に他端が自由端とされた少なくとも１つの発音体（ＢＲ）と、
   可動体を有し、該可動体を駆動して前記発音体に当接させることで、当接された発音体を発音させる発音動作手段（ＡＣＴ）とを有し、
   前記共鳴部に固定されたベース体及び前記発音体が含まれる被駆動系の機械インピーダンスと、前記可動体の機械インピーダンスとが、略一致しており、
   前記共鳴部に固定されたベース体は、質量が異なる複数のベース体のうち選択された１つであり、前記複数のベース体のうちいずれを選択するかによって、前記被駆動系の機械インピーダンスを変更可能であることを特徴とする演奏装置。
2. 前記可動体の機械インピーダンスの、前記被駆動系の機械インピーダンスに対する比は、０．９〜１．１の範囲内に設定されたことを特徴とする請求項１記載の演奏装置。
3. 前記発音動作手段は、巻装されたソレノイドコイルを有し、前記可動体は、前記ソレノイドコイル内に内挿されたプランジャと、該プランジャに取り付けられた質量部材とで成り、前記発音動作手段は、前記ソレノイドコイルに駆動電流を与えることで前記可動体を駆動することを特徴とする請求項１または２記載の演奏装置。
4. 前記発音体は、複数設けられて互いに長さが異なり、前記発音動作手段は前記各発音体毎に設けられ、前記発音動作手段の各可動体は、対応する発音体の長さに応じた位置に当接するように配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の演奏装置。

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