JP4380335B2 - Key operation detection device - Google Patents
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本発明は、電子楽器の鍵盤装置に設けられ、鍵操作を楽音制御に反映させるために鍵の押鍵力に応じた鍵操作を検出する鍵操作検出装置に関する。 The present invention relates to a key operation detection device that is provided in a keyboard device of an electronic musical instrument and detects a key operation according to a key pressing force in order to reflect the key operation in musical tone control.
従来、このような鍵操作検出装置を用いた鍵盤装置として、例えば、特開2003−29756号公報に開示されたものがある。この従来の鍵盤装置では、鍵(30)の押鍵ストローク後に鍵(30)をさらに下方に押下したとき、下方への力を下限ストッパホルダ(51)を介して板状部材(50)に伝え、この板状部材(50)を下方に撓ませて、この下限ストッパホルダ(51)の変位量をセンサ(55)により検出する。そして、このセンサ(55)による検出信号を、例えば、音色、音量、ピッチ、リバーブ、パン、ビブラート等に反映させて楽音を制御するようにしている。
ここで、鍵の押鍵ストローク後に例えば鍵盤全体を押下するような感覚で、強い鍵操作力で押下する場合があり、上記板状部材(弾性部材)にはかなりの弾性強度を必要としている。このため、上記のような鍵操作力による板状部材の変位量(下限ストッパホルダの変位量)すなわちセンサに与える変位量は僅かな量にしかならず、センサ検出信号の分解能を充分にとることができないという問題がある。 Here, there is a case where the key is pressed with a strong key operation force as if, for example, the entire keyboard is pressed after a key pressing stroke, and the plate-like member (elastic member) requires a considerable elastic strength. For this reason, the displacement amount of the plate-like member (displacement amount of the lower limit stopper holder) due to the key operation force as described above, that is, the displacement amount applied to the sensor is only a small amount, and the sensor detection signal cannot be sufficiently resolved. There is a problem.
また、板状部材の変位量は、この板状部材の演奏者側先端部に近くなるほど大きくなるが、このような先端部近傍にセンサを設けるのは構造上困難であり、センサを鍵盤装置の内部に設ける必要がある。しかし、センサを板状部材の基端部(固定部側端部)に近い方に設けるとなると、センサに与えられる変位量はさらに小さくなってしまう。このため、センサの取り付け位置に制限を受け、設計自由度が低いという問題がある。 Further, the displacement of the plate-like member increases as it approaches the player-side tip of the plate-like member. However, it is difficult to provide a sensor near the tip of the plate-like member. It is necessary to provide it inside. However, if the sensor is provided closer to the base end portion (fixed portion side end portion) of the plate-like member, the amount of displacement given to the sensor is further reduced. For this reason, there is a problem that the mounting position of the sensor is limited and the degree of freedom in design is low.
ここで、後述本発明と上記従来の技術とを比較するために、従来の構造と上記各変位量の関係を原理的に図示すると例えば図5のようになる。図5において、弾性部材A(板状部材)は端部が固定部B(例えば鍵フレーム)に固定され、センサCは弾性部材Aの所定位置である作用点Dに接触している。弾性部材Aの固定部側端部は基端部Eであり、弾性部材Aの上記基端部Eと反対側の端部は押鍵ストローク後に鍵から操作力[W]を受ける荷重点Fとなっている。また、基端部Eから荷重点Fまでの距離を[L1 ]、基端部Eから作用点Dまでの距離を[L2 ]とする。 Here, in order to compare the present invention, which will be described later, with the conventional technique described above, the relationship between the conventional structure and each of the displacement amounts is illustrated in principle as shown in FIG. In FIG. 5, the elastic member A (plate-like member) has an end fixed to a fixing portion B (for example, a key frame), and the sensor C is in contact with an action point D that is a predetermined position of the elastic member A. The end of the elastic member A on the fixed part side is a base end E, and the end of the elastic member A opposite to the base end E is a load point F that receives an operation force [W] from the key after a key pressing stroke. It has become. Also, the distance from the base end E to the load point F is [L1], and the distance from the base end E to the action point D is [L2].
この構成で、操作力[W]の作用による荷重点Fの下方への変位を[V1 ]、作用点Dの下方への変位を[V2 ]とすると、材料力学でも知られているように、変位[V2 ]は次式(1)のように表せる。 In this configuration, when the downward displacement of the load point F due to the action of the operating force [W] is [V1] and the downward displacement of the action point D is [V2], as known in material mechanics, The displacement [V2] can be expressed as the following equation (1).
したがって、L2 =(1/2)×L1 であるとすると、V2 =(5/16)×V1 =0.3125×V1 となり、センサCに与えられる変位[V2 ]は荷重点Fの変位[V1 ]の3分の1以下となる。 Therefore, if L2 = (1/2) × L1, then V2 = (5/16) × V1 = 0.3125 × V1, and the displacement [V2] applied to the sensor C is the displacement [V1] of the load point F. ] Of 1/3 or less.
本発明は、鍵操作力を検出して楽音に反映させるような鍵操作検出装置において、上記のようなセンサに与えられる変位が大きくなるように改良し、センサの検出分解能を向上させるとともに、センサの取り付け位置を自由に設定でき設計自由度を高めることを課題とする。 The present invention provides a key operation detection device that detects a key operation force and reflects it in a musical tone so as to increase the displacement given to the sensor as described above, thereby improving the detection resolution of the sensor, It is an object to be able to freely set the mounting position of and increase the degree of design freedom.
請求項1の鍵操作検出装置の構成作用を図1に基づいて説明する。図1において、鍵操作力[W]にて変位する第1弾性部材Aは端部が固定部Bに固定され、被検出第2弾性部材AAは端部が支持部材BBに固定されている。第1弾性部材Aの鍵操作力[W]を受ける位置である荷重点Fを基準として被検出第2弾性部材AAの基端部EEが第1弾性部材Aの基端部Eより遠くに設けられている。また、被検出第2弾性部材AAはその鍵操作力[W]を受ける位置である荷重点FFが第1弾性部材Aの鍵操作力[W]を受けて変位する位置(荷重点F)の近傍であって、被検出第2弾性部材AAと第1弾性部材Aは該変位する位置(荷重点F,FF)で互いに連動する。
The operation of the key operation detection device according to
センサCが被検出第2弾性部材AAの作用点DDに接触している。第1弾性部材Aの基端部Eから荷重点Fまでの距離を[L1 ]、該基端部Eから作用点DDまでの距離を[L2 ]、被検出第2弾性部材AAの基端部EEから荷重点FFまでの距離を[L3 ]とすると、被検出第2弾性部材AAの基端部EEから作用点DDまでの距離は(L3 −L1 +L2 )となる。 The sensor C is in contact with the action point DD of the second elastic member AA to be detected. The distance from the base end E of the first elastic member A to the load point F is [L1], the distance from the base end E to the action point DD is [L2], and the base end of the second elastic member AA to be detected. If the distance from the EE to the load point FF is [L3], the distance from the base end EE of the second elastic member AA to be detected to the action point DD is (L3 -L1 + L2).
この構成で、操作力[W]の作用による荷重点F,FFの下方への変位を[V1 ]、作用点DDの下方への変位を[V3 ]とすると、前掲の式(1)における[V1 ,V2 ,L1 ,L2 ]と同様な関係が、図1に示した上記[V1 ,V3 ,L3 ,(L3 −L1 +L2 )]にも適用できるので、変位[V3 ]は次式(2)のように表せる。 In this configuration, when the downward displacement of the load points F and FF due to the action of the operating force [W] is [V1] and the downward displacement of the action point DD is [V3], [ Since the same relationship as V1, V2, L1, L2] can be applied to the above [V1, V3, L3, (L3−L1 + L2)] shown in FIG. 1, the displacement [V3] is expressed by the following equation (2). It can be expressed as
したがって、図5の場合と同条件とするためL2 =(1/2)×L1 とし、また、仮にL3 =2×L1 とすると、V3 =(81/124)×V1 =0.65×V1 となる。すなわち、図5と比較して、荷重点Fに対するセンサCの位置、及び荷重点Fの変位(あるいは第1弾性部材Aのバネ定数)を変えずに、センサCによる検出変位量を0.65/0.3125=2.08倍にできる。この作用は、L3 >L1 であること、すなわち、荷重点Fを基準として被検出第2弾性部材AAの基端部EEが第1弾性部材Aの基端部Eより遠くに設けられていることによる。 Therefore, in order to make the same conditions as in FIG. 5, if L2 = (1/2) × L1, and if L3 = 2 × L1, then V3 = (81/124) × V1 = 0.65 × V1 Become. That is, compared with FIG. 5, the displacement detected by the sensor C is 0.65 without changing the position of the sensor C with respect to the load point F and the displacement of the load point F (or the spring constant of the first elastic member A). /0.3125=2.08 times. This action is such that L3> L1, that is, the base end EE of the second elastic member AA to be detected is provided farther from the base end E of the first elastic member A with respect to the load point F. by.
請求項2の鍵操作検出装置の構成作用を図2に基づいて説明する。図2において、鍵操作力[W]にて変位する弾性部材Aは端部が固定部Bに固定され、被検出部材Gは端部が支点部Hに支持されている。弾性部材Aの鍵操作力[W]を受ける位置である荷重点Fを基準として被検出部材Gの基端部である支点部Hが弾性部材Aの基端部Eより遠くに設けられている。また、被検出部材Gはその鍵操作力[W]を受ける位置である荷重点FFが弾性部材Aの鍵操作力[W]を受けて変位する位置(荷重点F)の近傍であって、被検出部材Gは該変位する位置(荷重点F,FF)で互いに連動して、被検出部材Gが支点部Hを中心として回動する。
The operation of the key operation detection device according to
センサCが被検出部材Gの作用点DDに接触している。弾性部材Aの基端部Eから荷重点Fまでの距離を[L1 ]、該基端部Eから作用点DDまでの距離を[L2 ]、被検出部材Gの支点部Hから荷重点FFまでの距離を[L4 ]とする。 The sensor C is in contact with the action point DD of the detected member G. The distance from the base end E of the elastic member A to the load point F [L1], the distance from the base end E to the action point DD [L2], from the fulcrum H of the detected member G to the load point FF Is the distance [L4].
この構成で、操作力[W]の作用による荷重点F,FFの下方への変位を[V1 ]、作用点DDの下方への変位を[V4 ]とすると、比例関係から、変位[V4 ]は次式(3)のように表せる。 In this configuration, when the downward displacement of the load points F and FF due to the operation of the operating force [W] is [V1] and the downward displacement of the action point DD is [V4], the displacement [V4] is proportionally related. Can be expressed as the following equation (3).
したがって、図5の場合と同条件とするためL2 =(1/2)×L1 とし、また、仮にL4 =2×L1 とすると、V4 =(3/4)×V1 =0.75×V1 となる。すなわち、図5と比較して、荷重点Fに対するセンサCの位置、及び荷重点Fの変位(あるいは第1弾性部材Aのバネ定数)を変えずに、センサCによる検出変位量を0.65/0.3125=2.4倍にできる。この作用は、L4 >L1 であること、すなわち、荷重点Fを基準として被検出部材Gの支点部Hが弾性部材Aの基端部Eより遠くに設けられていることによる。 Therefore, in order to make the same conditions as in FIG. 5, if L2 = (1/2) × L1, and if L4 = 2 × L1, then V4 = (3/4) × V1 = 0.75 × V1 Become. That is, compared with FIG. 5, the displacement detected by the sensor C is 0.65 without changing the position of the sensor C with respect to the load point F and the displacement of the load point F (or the spring constant of the first elastic member A). /0.3125=2.4 times. This action is due to L4> L1, that is, the fulcrum part H of the member G to be detected is provided farther from the base end E of the elastic member A with the load point F as a reference.
このように、L2 をL1 に近づけることでセンサによる検出変位量は拡大できるが実装の制約等でセンサの取付位置の移動が困難な場合に、請求項1及び請求項2の発明は有効である。また、第1弾性体のバネ定数を下げる(すなわち柔らかくする)こででもセンサによる検出変位量は拡大できるが、応答速度が落ちる等の性能の制約の理由でバネ定数の変更が困難な場合にも、請求項1及び請求項2の発明は有効である。
As described above, the amount of displacement detected by the sensor can be increased by bringing L2 closer to L1, but the invention of
なお、図1の構成において、被検出第2弾性部材AAの荷重点FFは、第1弾性部材Aの鍵操作力[W]を受けて変位する位置(荷重点F)と一致しているのが好ましく、また、図2の構成において、被検出部材Gの荷重点FFは、弾性部材Aの鍵操作力[W]を受けて変位する位置(荷重点F)と一致しているのが好ましい。しかし、これらの互いの位置は僅かにずれた位置でもよい。すなわち請求項1及び請求項2における「近傍」とは一致している点をも含んでいる。
In the configuration of FIG. 1, the load point FF of the second elastic member AA to be detected coincides with the position (load point F) that is displaced by receiving the key operation force [W] of the first elastic member A. Further, in the configuration of FIG. 2, it is preferable that the load point FF of the member G to be detected coincides with a position (load point F) that is displaced by receiving the key operation force [W] of the elastic member A. . However, these positions may be slightly shifted from each other. That is, the term “neighboring” in
請求項1または請求項2の鍵操作検出装置によれば、鍵操作力を検出して楽音に反映させるような鍵操作検出装置において、センサに与えられる変位が大きくなり、センサの検出分解能が向上するとともに、センサの取り付け位置を自由に設定でき設計自由度を高めることができる。
According to the key operation detection device of
以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、この明細書において、鍵盤装置(電子楽器)の「上下左右」を指す場合、演奏時の演奏者側(鍵盤側)から見た正立状態の「上下左右」とする。また、「前後方向(あるいは手前と奥)」を指す場合、演奏者側を「前、手前」、背面側を「後、奥」とする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In this specification, when referring to “up / down / left / right” of a keyboard device (electronic musical instrument), it means “up / down / left / right” in an upright state as viewed from the player side (keyboard side) at the time of performance. Also, when referring to the “front-rear direction (or front and back)”, the performer side is “front, front” and the back side is “back, back”.
図3は本発明の実施形態の鍵操作検出装置を適用した電子楽器の鍵盤装置の断面図、図4は同鍵盤装置の裏側から見た一部斜視図であり、図3は図4のA−A矢視断面図である。この鍵盤装置は電子オルガン用の鍵盤装置であり、実施形態の鍵操作検出装置10により鍵の押離鍵方向(上下方向)の押鍵力を検出するとともに、図示しないセンサにより鍵並び方向の押鍵力を検出して、音色、音量、ピッチ、リバーブ、パン、ビブラート等をの楽音制御を行えるようにしたものである。なお、図3及び図4の鍵操作検出装置10は、鍵盤の右側部分に構成されたものを図示しているが、鍵盤の左側にも同様に(左右対称に)構成されており、これにより、センサによる押離鍵方向の押鍵操作の検出精度を向上させている。
3 is a cross-sectional view of a keyboard device of an electronic musical instrument to which the key operation detection device of the embodiment of the present invention is applied, FIG. 4 is a partial perspective view seen from the back side of the keyboard device, and FIG. It is -A arrow sectional drawing. This keyboard device is a keyboard device for an electronic organ. The key
鍵フレーム1は、当該鍵盤装置を楽器本体に固着するための固定フレーム11と、可動フレーム12と、該固定フレーム11と可動フレーム12とを連結するヒンジ部13とで構成され、この固定フレーム11、可動フレーム12及びヒンジ部13は硬質の合成樹脂で金型により一体成型されている。ヒンジ部13は鍵並び方向の厚みが薄いリブ状に形成してそのリブを鍵並び方向に複数併設したものであり、このヒンジ部13の弾性により、可動フレーム12は固定フレーム11に対して鍵並び方向に僅かに揺動可能とされている。なお、固定フレーム11及び可動フレーム12はヒンジ部13と同様に垂直面をなす多数のリブ等により軽量で堅牢な構造になっている。
The
鍵(白鍵及び黒鍵)2は奥側の基端部2aにおいて、固定フレーム11の上部の鍵支持部11aに回動自在となるように取り付けられている。なお、図3では白鍵についてその断面が現れ黒鍵は白鍵に隠れているので、以下、主に白鍵について説明するが黒鍵についても白鍵と同様な構成になっている。固定フレーム11のバネ係止部11bと鍵2のバネ受部2bとの間には復帰用バネ21が装着される。復帰用バネ21は鍵2を上方に付勢しており、押鍵後に離鍵されると鍵2を非押鍵状態の位置に復帰させる。
The key (white key and black key) 2 is attached to the
鍵2の前寄りには2枚のストッパ当接片2cが下方に延設されている(黒鍵の場合は先端近傍)。また、可動フレーム12の先端には鍵ガイド支持部12aが該可動フレーム12と一体に形成されるとともに、この鍵ガイド支持部12aには鍵ガイド121が嵌着されており、鍵2のストッパ当接片2cが鍵ガイド121を挟むようにして上下方向に摺動可能となっている。これにより、鍵2の鍵並び方向の揺動は、鍵ガイド121によって抑制される。より正確には、鍵2を鍵並び方向に揺動させると、その力がキーガイド121を介して可動フレーム12に伝わり、可動フレーム12が固定フレーム11に対して鍵並び方向に揺動する。なお、可動フレーム12上には、キースイッチ41等を取り付けた回路基板4が配設されており、鍵2の押離鍵に応じたキーオン、キーオフ等がキースイッチ41により検出される。
Two
実施形態の鍵操作検出装置10は可動フレーム12に配設されており、この鍵操作検出装置10は可動フレーム12の鍵並び方向の揺動とは独立に、鍵の押鍵操作を検出する。可動フレーム12には裏面に延びるボス12c,12cが該可動フレーム12と一体に形成されており、このボス12c,12cの下端部には、第1弾性部材(板バネ)5と延長座金6とがネジN1,N1により伴締めして固定されている。なお、図4に示すように、第1弾性部材5,5は当該一つの鍵操作検出装置について左右一対に設けられ、各々の第1弾性部材5,5はネジN1,N1,N1,N1によりそれぞれ4箇所で固定されている。この第1弾性部材5は鋼鈑で形成され、可動フレーム12の下部で該可動フレーム12よりも前方側に突出して延設されている。
The key
第1弾性部材5の前端部には金属板を曲げ加工して形成した下限ストッパレール7がネジN2,N2,N2,N2により取り付けられている。下限ストッパレール7は鍵並び方向に長尺の部材であり、全鍵に亘ってストッパ当接片2cの下方に配置されている。また、下限ストッパレール7上に、は全鍵のストッパ当接片2cの下端2c1に対向するように長尺の下限ストッパフェルト71(図3)が接着して配設されている。
A lower
また、可動フレーム12の前端側には鍵ガイド支持部12aの付け根部に沿って鍵並び方向に延びる上限ストッパレール部122が形成されており、この上限ストッレール部122の下面には、全鍵のストッパ当接片2cの鈎部上端2c2に対向するように長尺の上限ストッパフェルト122a(図3)が接着して配設されている。
Further, an upper limit stopper rail portion 122 extending in the key arrangement direction along the base portion of the key
図4に示すように、可動フレーム12の下部に第1弾性部材5と伴に固定された延長座金6は、金属板の抜き及び曲げ加工により形成されており、この延長座金6は、第1弾性部材5,5の対向部にそれぞれ固着された一対のアーム部61,61とこのアーム部61,61の後端部を連結する連結部62とを一体形成したものである。アーム部61,61は鍵並び方向の垂直断面形状がコ字状となる形状にされており、曲げ応力に対して剛性を有している。
As shown in FIG. 4, the
この延長座金6の連結部62には、この連結部62から前方(鍵2の先端側)に延びる鋼鈑製の被検出第2弾性部材(板バネ)8がネジN3によって端部を固着されている。この被検出第2弾性部材8は第1弾性部材5,5の間隙に配置されるとともに、その前端部8aを下限ストッパレール7の水平曲げ部7aに下から当接させることにより、前端部8a側が下方に僅かに湾曲するように弾性変形されている。こにれより、この被検出第2弾性部材8の前端部8aは加減ストッパレール7(水平曲げ部7a)に常時当接されている。可動フレーム12の前方寄りの位置には位置検出センサ9が取り付けられており、この位置検出センサ9のセンシングロッド9aは、該位置検出センサ9の下部から突出してその先端を被検出第2弾性部材8に当接されている。
A second elastic member (plate spring) 8 made of steel and extending forward (from the distal end side of the key 2) from the connecting portion 62 is secured to the connecting portion 62 of the
以上の構成により、鍵2の非押鍵(離鍵)時には、復帰用バネ21により鍵2の前端が上がる方向に付勢され、ストッパ当接片2cの鈎部上端2c2が上限ストッパフェルト122aに当接して非押鍵状態の位置になる。また、鍵2の押鍵時には、ストッパ当接片2cの下端2c1が下限ストッパフェルト71に当接し、通常の押鍵状態となる。すなわち、このストッパ当接片2cが上限ストッパフェルト122aに当接する位置から下限ストッパフェルト71に当接する位置までが、鍵2の押鍵ストロークとなる。
With the above configuration, when the
この押鍵ストローク後に、鍵2に対して更に押下するように押圧力を加えると、ストッパ当接片2cにより下限ストッパフェルト71及び下限ストッパレール7が押し下げられ、この下限ストッパレール7の水平曲げ部7aにより被検出第2弾性部材8の前端部8aが押し下げられる。したがって、位置検出センサ9のセンシングロッド9aの位置で被検出第2弾性部材8は下に変位し、この変位量が位置検出センサ9により検出される。なお、この位置検出センサ9は被検出第2弾性部材8の上側にあり、図1のセンサCと位置が逆になっているが、このセンサ位置での被検出第2部材8の変位量を検出することは同じであり、このセンサの上下位置の違いは本質的なことではない。
When a pressing force is further applied to the key 2 after this key pressing stroke, the lower limit stopper felt 71 and the lower
ここで、この実施形態の構成と前記図1の構成(「」でくくった構成)との対応関係を説明すると、可動フレーム12が「固定部B」、延長座金6が「支持部材BB」、下限ストッパレール7の水平曲げ部7aと被検出第2部材8の前端部8aとの接点が「荷重点F,FF」にそれぞれ対応している。そして、図3に示したように、第1弾性部材5の基端部Eから荷重点Fまでの距離[L1 ]と、被検出第2弾性部材8の基端部EEから荷重点FFまでの距離[L3 ]とは、L3 >L1 の関係にあり、この実施形態においても図1と同様な作用効果が得られる。
Here, the correspondence between the configuration of this embodiment and the configuration of FIG. 1 (the configuration surrounded by “”) will be described. The
上記実施形態の被検出第2部材(板バネ)8に代えて、硬質の非弾性部材(あるいは弾性部材)で、被検出第2部材8と同程度のサイズの被検出部材を用い、この被検出部材の端部を、例えば延長座金6の連結部62の近傍を支点として支持するとともに第1弾性部材5,5の間に配設し、さらに、被検出部材が前端部が下限ストッパレール7の水平曲げ部7aに当接するように、該被検出部材を上方(図1において時計回り方向)に付勢するようにしてもよい。これにより、前記図2の構成とすることができ、請求項2と同様な作用効果を得ることができる。
Instead of the detected second member (plate spring) 8 of the above embodiment, a detected member having a size similar to that of the detected
実施形態では、第1弾性部材5の鍵操作力を受ける位置と、被検出第2弾性部材8の鍵操作力を受ける位置とは直接接触しておらず、下限ストッパレール7を介して互いに連動するようになっているが、第1弾性部材と被検出第2弾性部材との上記両位置が直接接触するような構成となっていてもよい。
In the embodiment, the position for receiving the key operation force of the first
以上の実施形態では、鍵操作検出装置を、鍵並び方向の揺動も検出する鍵盤装置に適用した例であるが、この鍵並び方向の揺動を検出しない構成の鍵盤装置にも適用できる。 In the above embodiment, the key operation detection device is applied to a keyboard device that also detects a rocking in the key arrangement direction, but can also be applied to a keyboard device that does not detect the rocking in the key arrangement direction.
2…鍵、5…第1弾性部材(A)、6…延長座金(支持部材BB)、8…被検出第2弾性部材(AA)、12…可動フレーム(固定部B)、EE…基端部
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