JP4887644B2 - 可動部材 - Google Patents

Description

本発明は、演奏感覚を向上させる鍵盤装置の可動部材に関する。

従来から、ピアノ等の鍵盤装置が備える可動部材、例えば、鍵盤を構成する各鍵には、重さを調節するために、鉛等の材料からなる重りが取り付けられている。この重りは、例えば、低音側の鍵は重く、高音側の鍵は軽くなるようにして取り付けられており、これによって、演奏者が鍵盤装置を演奏する際のタッチ感が向上する。このような鍵の中に、鍵本体に、左右両側面に貫通する取付穴を設け、その取付穴内に重りを取り付けて構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この鍵本体に取り付けられる重りは、全体形状が略円柱状に形成され、その外周面に複数の突部と凹部とが軸方向に沿って交互に配置された段部が形成されて構成されている。また、その段部は、それぞれが、一方の面が軸方向に対して傾斜した環状の面に形成され、他方の面が軸方向に対して直交する環状の面に形成された２つの環状の面で構成されている。

そして、鍵本体に形成される取付穴の内部の空間部の形状は、重りの形状に合わせて円柱状に形成され、その直径は重りの突部の稜線部分の直径よりもやや小さくなるように設定されている。このため、重りを段部の傾斜面側から取付穴内に圧入すると、重りは突部の他方の軸方向に直交する面によって取付穴から抜け止めされて、鍵本体から脱落することを防止される。
特開２００３−１５０１４８号公報

しかしながら、前述した従来の鍵では、重りを取付穴内に圧入する際に、突部の稜線近傍部分が取付穴の内周面を抉るようにして重りが取付穴内に入っていく。このため、重りが取付穴内の所定部分に圧入されたときには、取付穴の内周面における重りの突部が通過した部分の直径が大きくなっている。このようにして重りが取り付けられた鍵に、長期間にわたって振動や外力が加わった場合には、重りと取付穴の内周面部との係合が緩んでしまうことがある。この結果、重りががたついたり異音を発生したりするという問題が生じることがある。

本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、重りを取付穴に確実に固定することのできる可動部材を提供することである。

前述した目的を達成するため、本発明に係る可動部材の構成上の特徴は、取付穴が形成された木材からなり、取付穴に周面を面接触させた状態で重りが取り付けられた鍵盤装置の可動部材であって、重りが剛体からなり、その周面に、ピッチが２ｍｍ以下に設定された谷部と突出部とからなる溝部を挿入方向に沿って７段以上形成するとともに、溝部の各突出部における挿入方向に沿った面を曲面に形成し、溝部の深さを０．２ｍｍ以上に設定するとともに、溝部を重りにおける挿入方向の長さ１０ｍｍに対して、１０段以上形成し、取付穴の直径が、重りの外径よりも、０．２ｍｍ以上で１ｍｍ以下小さく設定されていることにある。

前述のように構成した本発明に係る可動部材では、重りを弾性変形しない剛体で構成して、その周面に、重りを取付穴に挿入する際の挿入方向に略直交する方向に向いた溝部を形成するとともに、その溝部の各突出部における挿入方向に沿った面を曲面に形成している。このため、重りを取付穴に圧入するときに、各突出部が、取付穴の内周面を抉ることなく、取付穴を挿入方向に直交する方向に広げるように変形させながら重りが取付穴に挿入される。そして、重りが取付穴に挿入されたのちには、一旦変形した取付穴の内周面における溝部に対向する部分が弾性回復して、溝部の谷部内に入り込むようになり、この取付穴の内周面と溝部との係合によって重りは取付穴内に固定される。

また、溝部は、ピッチが２ｍｍ以下に設定されるとともに、挿入方向に沿った７段以上のもので構成されている。この数値は、実験により得られた結果から求めたもので、このように設定することにより、重りと可動部材との結合力がより強固になる。この場合、溝部の突出部と取付穴の内周面との間に生じる摩擦力と、溝部の谷部における突出部側部分と、取付穴の内周面における弾性回復した部分との間に生じる機械的結合力とによって、重りは取付穴に強固に固定される。なお、７段以上の溝部とは、挿入方向に沿った溝部の段部が７段以上の意味で、溝部は７個以上の複数個のもので構成してもよいし、連続した１個のもので構成してもよい。

また、可動部材に設けられる取付穴の形状は、種々の形状にすることができるが、圧入時に重りが取付穴の周面にくい込むことができるように、重りの圧入部分の最大直径よりもやや小さい直径に設定された部分を備えた穴部で構成する。さらに、重りを構成する材料としては、種々のものを用いることができるが、従来から使用されている鉛は、人体や自然環境に対して有害であり、かつ将来枯渇が懸念されている材料であるため、使用しないことが好ましい。したがって、鉛以外の比重の大きな材料を使用することが好ましく、例えば、鉄、銅、黄銅、タングステン、焼結金属、金属と合成樹脂とを混合した複合材料等を用いることが好ましい。また、溝部の深さを０．２ｍｍ以上に設定するとともに、溝部を重りにおける挿入方向の長さ１０ｍｍに対して、１０段以上形成したため、重りをさらに強固に可動部材に固定することができる。

また、本発明に係る可動部材の他の構成上の特徴は、７段以上形成された溝部が、重りの周面に沿って螺旋状に形成された１本の溝部で構成されていることにある。これによると、重りを回転させながら取付穴に取り付けることができるため、取付穴の内周面部を傷付けることをさらに確実に防止できる。

また、本発明に係る可動部材のさらに他の構成上の特徴は、可動部材が、鍵盤を構成する鍵であることにある。これによると、押鍵する際のタッチ感に差を生じさせて鍵盤装置の演奏感覚を向上させることができる。なお、本発明に係る可動部材としては、鍵の外、ダンパーレバーのように演奏の際に移動する部材がある。

以下、本発明の一実施形態に係る可動部材の重りを図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る可動部材としての鍵１０を示しており、この鍵１０は、鍵本体１１と２個の重り１２とで構成されている。鍵本体１１は、木材を略四角棒状に形成して構成されており、図示の手前寄りの部分（鍵盤装置に組み付けた際に、演奏者側になる部分）に両側面に貫通する取付穴１１ａ，１１ｂが前後に間隔を保って形成されている。そして、この取付穴１１ａ，１１ｂ内に、それぞれ重り１２が取り付けられている。

取付穴１１ａ，１１ｂは、それぞれ円形の穴部を鍵本体１１の一方の側面から他方の側面にかけて真っ直ぐに延ばした形状に形成されており、同じ形状で同じ大きさに設定されている。そして、取付穴１１ａ，１１ｂの中心軸は、それぞれ鍵本体１１の長手方向に直交した状態で、互いに平行して水平方向に延びるように設定されている。また、重り１２は、図２に示したように形成されている。

この重り１２は、略円柱状の剛性を有する鉄からなっており、図２（ｂ）の状態での上端面と周面とが交差する周縁部にテーパ部１３ａが形成され、周面と下端面とが交差する周縁部にテーパ部１３ｂが形成されている。そして、重り１２の周面におけるテーパ部１３ａ，１３ｂ間に複数の溝部１４が、重り１２の軸方向に沿って形成されている。この溝部１４における重り１２の軸方向に沿った断面形状は、図３に示したように、外部に向って突出した半円状の突出部１４ａと、内部に向かって窪んだ半円状の谷部１４ｂとが交互に形成された波状に形成されている。

また、この重り１２は、溝部１４のピッチが０．６４ｍｍにそれぞれ設定されている。また、突出部１４ａと谷部１４ｂの断面における半円状部分の半径はそれぞれ０．１６ｍｍに設定され、突出部１４ａの稜線部と谷部１４ｂの谷線部との間の長さ（溝部１４の深さ）は０．３２ｍｍに設定されている。そして、溝部１４は、１６段形成されている。また、鍵本体１１に形成された取付穴１１ａ，１１ｂの直径は、それぞれ重り１２の直径よりも０．３ｍｍ小さく設定されている。なお、この重り１２の直径と取付穴１１ａ，１１ｂの直径との差は１ｍｍ以下に設定することが好ましく、重り１２の谷部１４ｂの谷線部の直径は、取付穴１１ａ，１１ｂの直径よりも小さく設定することが好ましい。

この重り１２を鍵本体１１の取付穴、例えば、取付穴１１ａに取り付ける場合には、重り１２を取付穴１１ａ内に圧入して、図４および図５に示した状態にする。この場合、重り１２の一方の端面部を取付穴１１ａの開口内に押し当て、ポンチ等を備えたプレス装置（図示せず）を用いて、重り１２の他方の端面部に衝撃を加えることによって重り１２を取付穴１１ａ内に圧入する。この際、取付穴１１ａの内周面部における重り１２が通過する部分は、溝部１４の突出部１４ａによって広げられ、その部分に拡張穴部１５が形成される。

この場合、突出部１４ａの表面が滑らかな曲面に形成されているため、取付穴１１ａの内周面部は突出部１４ａによって抉られたり、傷付けられたりすることなく変形する（図６参照）。そして、重り１２が取付穴１１ａ内における所定位置に挿入されると、図７に示したように、取付穴１１ａの内周面部における溝部１４の谷部１４ｂに対向する部分は、弾性回復して谷部１４ｂ内に突出する。その突出する部分は、係合突部１６となって、谷部１４ｂにおける両側の突出部１４ａ側部分（突出部１４ａと谷部１４ｂとの境界部近傍部分）と係合する。

また、突出部１４ａの稜線部およびその近傍部分は、弾性回復しようとする取付穴１１ａの周面部と圧接し、その部分に大きな摩擦力が発生する。この摩擦力と、係合突部１６と谷部１４ｂにおける両突出部１４ａ側部分との係合力とによって、重り１２は鍵本体１１に強固に固定される。

このように、本実施形態では、重り１２を剛性を有する鉄で構成して、その周面に、突出部１４ａと谷部１４ｂからなる複数の溝部１４を形成している。そして、各突出部１４ａの挿入方向に沿った表面を滑らかな曲面に形成している。このため、重り１２を取付穴１１ａ，１１ｂに圧入するときには、突出部１４ａが、取付穴１１ａ，１１ｂの内周面部を抉ったり傷つけたりすることなく、重り１２が取付穴１１ａ，１１ｂに挿入される。

そして、重り１２が取付穴１１ａ，１１ｂ内の所定の位置に挿入されたのちには、取付穴１１ａ，１１ｂの内周面部における溝部１４の谷部１４ｂに対向する部分が弾性回復して、谷部１４ｂ内に入り込む。そして、このときに取付穴１１ａ，１１ｂの内周面に形成される係合突部１６と谷部１４ｂにおける両突出部１４ａ側部分との係合力および溝部１４の突出部１４ａと、取付穴１１ａ，１１ｂの内周面との摩擦力よって、重り１２は取付穴１１ａ，１１ｂに強固に固定される。

つぎに、溝部１４が９個形成された重りと、溝部１４が１３個形成された重りを実施例とし、溝部が形成されてない重りを比較例として、各重りを鍵本体に取り付けたときの各重りに対する鍵本体の保持力を比較するテストを行った。その結果を図８に示した。この場合の各重りの全体形状、大きさおよび溝部１４の形状、大きさはそれぞれ同一に設定し、溝部１４の間隔を変えることにより溝部１４の数を変更した。

また、図８の各重りに対する保持力は、基準値（温度３５℃において、湿度２０％〜９５％の範囲内で押鍵操作されても確実に抜けないだけの摩擦力の大きさ）に対する比で示した。これによると、溝部のない比較例の重りから溝部１４を増加していくと、溝部１４の数が１５近くになるまでは、溝部１４の数に略比例して保持力も増加していくことが分かる。そして、実施例による重りに対しては、ともに充分な保持力が生じることが分かり、溝部１４の数が７以下の場合には、重りに充分が保持力がかからないことが分かる。

つぎに、図９（ａ）に示した重り１２ａのように、溝部１４が、軸方向における一方側に集中して８個形成された場合に生じる重り１２ａに対する保持力と、図９（ｂ）に示した重り１２ｂのように、溝部１４が、軸方向に所定間隔を保って満遍なく８個形成された場合に生じる重り１２ｂに対する保持力とを比較した。なお、図９では、重り１２ｂの溝部１４の幅を、説明の便宜上重り１２ａの溝部１４の幅よりも広く示しているが、両溝部１４，１４のピッチは等しく設定した。この結果、重り１２ｂに掛かる保持力が、重り１２ａに掛かる保持力よりもやや大きかったが、重り１２ａに掛かる保持力も充分な値であった。

さらに、図１０（ａ）に示したように、溝部１７が、幅の小さな突出部１７ａと幅の大きな谷部１７ｂとで構成された重り１８aに対して生じる保持力と、図１０（ｂ）に示したように、溝部１９が、幅の大きな突出部１９ａと幅の小さな谷部１９ｂとで構成された重り１８bに対して生じる保持力とを比較した。この場合、溝部１７における突出部１７ａと谷部１７ｂとの幅の比は、３：７とし、溝部１９における突出部１９ａと谷部１９ｂとの幅の比は７：３とした。

なお、この幅の比率は、突出部１７ａの稜線部と谷部１７ｂの谷線部との中間点および突出部１９ａの稜線部と谷部１９ｂの谷線部との中間点をそれぞれ境界部として求めた。この結果、重り１８bに対して生じる保持力の方が、重り１８aに対して生じる保持力よりも大であった。また、このテストから溝部１７における突出部１７ａの幅は、溝部１７全体の幅の３０％程度が最小限度であり、溝部１７における突出部１７ａの幅は、これ以上に設定する必要があることが分かった。また、谷部１９ｂの幅は略１ｍｍが最大限度であり谷部１９ｂの幅はこれ以下に設定する必要があることが分かった。

また、図１１は、本発明の他の実施形態に係る重り２２を示している。この重り２２では、溝部２４が螺旋状に形成された１本の連続した溝部で構成されている。この重り２２のそれ以外の部分の構成については、前述した実施形態の重り１２と同一である。すなわち、溝部２４のピッチや深さ等も、溝部１４と同一に設定した。これによると、重り２２を鍵本体１１の取付穴１１ａ，１１ｂに圧入するときに、軸方向に押し込むだけでなく、軸周り方向に回転させながら挿入することもできる。これによると、さらに確実に取付穴１１ａ，１１ｂの内周面部を傷つけることを防止できる。この重り２２におけるそれ以外の作用効果については、前述した重り１２と同様である。

また、本発明の変形例として、図１２に示した形状の取付穴と重りを用いることができる。すなわち、取付穴の形状を取付穴１１ａ，１１ｂと同様円形にした場合、重りの形状（端面の形状）を、長円、半円等の一部が欠けた略円形、周面部に所定形状の凹部が形成された略円形、内部に穴部が形成された円形および各辺が円弧状に形成された略三角形等に形成することができる。また、取付穴の形状を長円形にした場合、重りの形状を、取付穴の形状と同様の長円形、四角形、円形および取付穴の長円に直交する長円形等に形成することができる。

さらに、取付穴の形状を六角形にした場合、重りの形状を六角形の対向する二辺に沿うように形成された四角形や楕円形等に形成することができる。なお、このように、取付穴の形状と重りの形状を種々の組み合わせにした場合でも、取付穴の周面と重りの周面に形成された溝部との間には、所定の面積だけ、面接触した部分が生じるようにする必要がある。これによって、重りは鍵本体に強固に固定される。

また、本発明に係る可動部材の重りは、前述した各実施形態に限るものでなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、前述した各実施形態では、重り１２等を構成する材料として鉄を用いているが、この重り１２等に使用する材料は鉄に限らず、黄銅、銅、焼結金属や、金属と合成樹脂とを所定の割合で混合した複合材料等も使用することができる。また、前述した各実施形態では、鍵本体１１等を木材で構成しているが、この鍵本体１１を構成する材料は樹脂材料でもよい。

さらに、前述した各実施形態では、取付穴１１ａ等を貫通穴としているが、これらの穴部は貫通しない底部を備えた穴部で構成することもできる。また、前述した各実施形態では、谷部１４ｂの断面形状の縁部も半円状に形成しているが、この部分の形状は、特に限定されるものでなく、どのような形状にしてもよい。また、本発明に係る可動部材は、鍵に限定するものでなく、ダンパーレバーのように鍵盤装置の操作により移動する部材も含む。さらに、本発明に係る可動部材の重りは、前述した部分以外の部分についても、本発明の技術的範囲で適宜変更して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る鍵を示した斜視図である。 図１に示した鍵が備える重りを示しており（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図２に示した重りの要部を拡大して示した断面図である。 図２に示した重りを鍵本体の取付穴に圧入した状態を示した一部切欠き側面図である。 図４の５−５断面図である。 重りを鍵本体の取付穴に圧入する状態を拡大して示した断面図である。 重りを鍵本体の取付穴に圧入したのちの状態を拡大して示した断面図である。 溝部の数と保持力との関係を示したグラフである。 溝部の分布が異なる重りを示しており、（ａ）は軸方向の一方に溝部が形成された重りの正面図、（ｂ）は軸方向に満遍なく溝部が形成された重りの正面図である。 突出部と谷部の長さが異なる重りを示しており、（ａ）は突出部が短い重りの断面図、（ｂ）は突出部が長い重りの断面図である。 本発明の他の実施形態に係る鍵に取り付けられる重りの正面図である。 取付穴の形状と重りの形状との組み合わせを示した図である。

符号の説明

１０…鍵、１１…鍵本体、１１ａ，１１ｂ…取付穴、１２，２２…重り、１４，１７，１９，２４…溝部、１４ａ，１７ａ，１９ａ…突出部、１４ｂ，１７ｂ，１９ｂ…谷部。

Claims (3)

1. 取付穴が形成された木材からなり、前記取付穴に周面を面接触させた状態で重りが取り付けられた鍵盤装置の可動部材であって、
   前記重りが剛体からなり、その周面に、ピッチが２ｍｍ以下に設定された谷部と突出部とからなる溝部を前記挿入方向に沿って７段以上形成するとともに、前記溝部の各突出部における前記挿入方向に沿った面を曲面に形成し、前記溝部の深さを０．２ｍｍ以上に設定するとともに、前記溝部を前記重りにおける挿入方向の長さ１０ｍｍに対して、１０段以上形成し、
   前記取付穴の直径が、前記重りの外径よりも、０．２ｍｍ以上で１ｍｍ以下小さく設定されていることを特徴とする可動部材。
2. 前記７段以上形成された溝部が、前記重りの周面に沿って螺旋状に形成された１本の溝部で構成されている請求項１に記載の可動部材。
3. 前記可動部材が、鍵盤を構成する鍵である請求項１または２に記載の可動部材。

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