JP5176107B2 - ハンマー動作検出装置及び鍵盤楽器 - Google Patents

Description

この発明は、鍵盤楽器に関する。特に、鍵盤楽器のハンマーの動作を検出するハンマー動作検出装置に関する。

一般的なグランドピアノの構成の概要を説明する。グランドピアノは、図９に示すように、床面と平行に支持される棚板１６と、この棚板１６の周縁に所定の高さを維持してめぐらされ、前方（鍵が配置される方向）に開放面を形成する側板１７と、この側板１７の互いに対向する面の上側の相互に差し渡されたピン板２８と、このピン板２８と側板１７とによって囲まれる平面に実装されるフレーム８と、このフレーム８とピン板２８の上に設けられたチューニングピン９と、このチューニングピン９と図示していないこまピンとにより両端が固定され、所望の音高の音を発生する弦１０とを備える。

特許文献１に記載された自動グランドピアノにおいては、図１０に示すように、棚板１６と側板１７とピン板２８とによって囲われる空洞６に、自動グランドピアノ用の鍵盤メカユニット２０が配置される。鍵盤メカユニット２０は、棚板１６の上に配置される基台２１と、この基台２１の上に各弦１０に対応して設けられた鍵１９と、この鍵１９の押鍵によって動かされるレペティション装置７と、このレペティション装置７により力を受けて動くハンマーシャンク１１と、このハンマーシャンク１１の回動遊端に取り付けられ、弦１０を叩いて音を発生させるハンマー１４と、ハンマーシャンク１１をハンマーシャンクフレンジを介して回動自在に支持するハンマーレール２５と、このハンマーレール２５を基台２１に固定するブラケット２６とを含む。

鍵盤メカユニット２０は、ピアノの演奏時には図１０に示す位置にあるが、調律時には空洞６から引き出されて、鍵１９の歯並びやレペティション装置７の調整等が行われる。
図１０に例示する自動グランドピアノにおいて、演奏状態の検出並びに記録、及び、演奏の再生制御等のために、ハンマー動作検出装置によりハンマーの動作を検出することが行われている。図１０の例ではハンマー動作検出装置は、フォトインタラプタ１、センサ保持機構２及びシャッター３を含む。

以下、このハンマー動作検出装置を詳細に説明する。ハンマー１４が取り付けられたハンマーシャンク１１の揺動面内で、ハンマーシャンク１１の上方に一対のフォトインタラプタ１を設ける。フォトインタラプタ１は、センサ保持機構２により保持される。
一方、ハンマーシャンク１１が打鍵等により揺動すると、シャッター３が一対のフォトインタラプタ１を遮るように、シャッター３をハンマーシャンク１１に取り付ける。
シャッター３が一対のフォトインタラプタ１のそれぞれを遮る時間を計測する。そして、その時間のずれに基づいて、ハンマー１４の速度を検出し、そのハンマー１４の速度から打弦速度を推定する。この打弦速度に基づき打弦時刻や打弦強度等を算出することにより、ハンマー１４の動作状態を検出していた。

なお、調律等のために鍵盤メカユニット２０を鍵盤楽器の内部から出し入れするときに、換言すれば鍵盤メカユニット２０を図１０の紙面に対して左右方向に移動させるときに、ハンマー動作検出装置がピン板２８にぶつからないようにするために、ハンマー動作検出装置はピン板２８の下面よりも下に設けられていた。
特許第２８８４７２９号公報

ハンマー動作検出装置を、ピン板の下面よりも下であり、かつ、ハンマーシャンクよりも上という狭い空間に配置させるためには、ハンマー動作検出装置を薄くする必要がありその形状が限定されるという問題があった。
この発明は、上記問題に鑑み、形状の自由度を増したハンマー動作検出装置及びそのハンマー動作検出装置が取り付けられた鍵盤楽器を提供することを目的とする。

この発明によるハンマー動作検出装置は、弦とハンマーシャンクとの間に配置される回動軸と、回動軸の周面から一方向に突出され、回動軸の第一の回動位置においてハンマーシャンクの先端に設けられたハンマーが弦を叩くのを阻止し、回動軸の第二の回動位置においてハンマーが弦を叩くのを阻止しない消音バーと、ハンマーの動作状態を検出するセンサが取り付けられたセンサ基板と、鍵盤楽器への取り付け時に回動可能であり、回動軸及びセンサ基板を支持する回動アームと、ハンマーレールに取り付けられ、回動アームを固定する回動アーム固定具と、を備える。

この発明の鍵盤楽器は、上記ハンマー動作検出装置を備える。

ハンマー動作検出装置の一部又は全部がピン板の下面よりも上に配置されていたとしても、回動アームを回動させることにより、ハンマー動作検出装置をピン板にぶつけることなく、鍵盤メカユニットを出し入れすることができる。したがって、ハンマー動作検出装置の形状の自由度が増す。

以下、図面を参照して、この発明の一実施例について説明する。対応する部分には同じ符号を付けて重複説明を略する。
この発明によるハンマー動作検出装置は、鍵盤楽器の消音装置の一部品である回動アーム２３に、ハンマーの動作状態を検出するセンサを取り付けたものである。したがって、まず、図１を参照して、鍵盤楽器の消音装置の仕組みについて説明する。

［鍵盤楽器の消音装置］
弦１０とハンマーシャンク１１の間の空間に回動軸１２が配置され、回動軸１２の周面から一方向に消音バー１３が突出している。回動軸１２は、回動アーム２３によって回動自在に支持されており、図示していない回動機構により回動される。回動アーム２３と回動アーム２３を固定する回動アーム固定具２４の構造については後述する。消音バー１３は回動軸１２の回動に伴い第一の回動位置と第二の回動位置の間で移動する。図１において、実線で示した消音バー１３の位置が、回動軸１２が第一の回動位置に位置する状態であり、一点鎖線で示した消音バー１３の位置が、回動軸１２が第二の回動位置に位置する状態である。

消音バー１３が第一の回動位置に位置する場合（この場合を「消音モード」とする。）、押鍵によってハンマーシャンク１１は跳ね上るが、ハンマーシャンク１１の先端に設けられたハンマー１４が弦１０を叩く前にハンマーシャンク１１が消音バー１３に当たる。したがって、この場合、ハンマー１４が弦１０を叩くことはないため、弦１０から音は発生しない。図１に、消音バー１３との衝突時におけるハンマーシャンク１１及びハンマー１４を二点鎖線で示す。なお、消音バー１３の先端には緩衝材１５が取り付けられ、この緩衝材１５はハンマーシャンク１１と消音バー１３との衝突により発生する衝突音を緩和する。また、消音モードにおいては、後述するこの発明によるハンマー動作検出装置が、ハンマー１４の動作を検出して、その動作に応じた音を電子的に発生させる。

一方、消音バー１３が第二の回動位置に位置する場合（この場合を「アコースティックモード」とする。）、押鍵によってハンマーシャンク１１は跳ね上るが、ハンマーシャンク１１が消音バー１３に当たることはない。したがって、この場合、鍵盤楽器の消音装置が取り付けられていない場合と同様に、ハンマーシャンク１１の先端に設けられたハンマー１４は弦１０を叩き、これにより弦１０から音が発生する。
鍵盤楽器の演奏者は、回動軸１２の回動位置を切り替える手段により、消音モードとアコースティックモードとを自由に選択することができる。

次に、図１から３を参照して、回動軸１２を支持し、鍵盤楽器の消音装置の取り付け時に回動可能な回動アーム２３と、ピアノに取り付けられ、回動アーム２３を固定する回動アーム固定具２４とを説明する。
まず、回動アーム固定具２４について説明する。回動アーム固定具２４（図２参照）は、互いに対向する二枚の平板部と、これらの平板部を連結する連結部２４ｂとから構成され、この例では、一枚の金属板をコ字型に折り曲げることにより形成されている。
平板部に形成された切欠２４ａをハンマーレール２５に引っ掛け、連結部２４ｂに形成された第一のねじ穴２４ｄに螺合されたアーム固定具取付ねじ３３の先端をハンマーレール２５に突き当てることにより、回動アーム固定具２４とハンマーレール２５が固定される。また、回動アーム固定具取付ねじ３３は、ねじ緩止ナット３４と連結部２４ｂのダブルナット効果によって固定されてその緩みが防止される。

図３に、一般的なグランドピアノに鍵盤楽器の消音装置を取り付けて上から見たときの状態を示す。図３に示すように、複数のハンマーシャンク１１及び複数のハンマー１４がハンマーレール２５の延伸方向に配列されているが、互いに隣接するハンマーシャンク１１の間に、ハンマーレール２５を固定するためのブラケット２６が設置される少し広めの空間ｓが空いている場所が数箇所ある。回動アーム固定具２４は、これらの空間ｓ及びハンマーレール２５の両端にそれぞれ設置される。具体的には、回動アーム固定具２４は、ハンマーレール２５を基台２１に固定するブラケット２６とぶつからないようにするために、回動アーム固定具２４の２枚の平板部の間にブラケット２６が位置するように、ハンマーレール２５に取り付けられる。

再度、図１，図２を参照して説明をする。回動アーム２３のピアノの奥側（図１では紙面に対して右側）に位置する後方突出部２３ａの先端に回動軸１２が回動自在に支持される。回動アーム２３の中央突出部２３ｂには、回動支持軸２３ｃが回動アーム２３の面に対して垂直に突出して設けられている。回動支持軸２３ｃは、その外周にねじが切られており、テーパブッシュ２９と、回動アーム固定具２４に形成された皿穴２４ｃとに挿入されて、軸固定ナット３６により、回動アーム２３が回動アーム固定具２４に対して回動自在となるように締結される。テーパブッシュ２９には、円周の一部を切断するように溝が形成されると共に軸方向に沿って傾斜部を設けられている。換言すれば、テーパブッシュ２９は、略円錐台形であり軸方向の断面がｃ字型である。テーパブッシュ２９は、皿穴２４ｃに押し当てられるように取り付けられ、軸固定ナット３６の締結によって回動支持軸２３ｃを締め付けるように構成される。テーパブッシュ２９は、ポリアセタール等の樹脂や真鍮等の金属で形成される。

また、回動アーム２３と回動アーム固定具２４の互いに対向する面にポリアセタール等の樹脂からなる緩衝材４０（図２参照）が設けられる場合もある。
回動アーム固定具２４の連結部２４ｂに形成された第二のねじ穴２４ｄ’（図２参照）には雌ねじが切られている。微調整金具固定ねじ３５は、微調整金具３０の穴３０ｂに挿入され、第二のねじ穴２４ｄ’に螺合される。これにより、微調整金具３０は、回動アーム固定具２４に固定される。

この例では、微調整金具３０’は、両端が異なる側に折り曲げられており、断面が略ｓ字型（又は略逆ｓ字型）になっている（図２参照）。このため、折り曲げられた一方の縁を、連結部２４ｂの下面に係合させることにより、微調整金具固定ねじ３５をねじ穴２４ｄ’に螺合するときに生じ得る微調整金具３０’の回転を防ぐことができる。なお、微調整金具と記載しているが、微調整金具３０’を、金属以外の樹脂等の材料により形成してもよい。

この場合、ねじ穴２４ｄ’に雌ねじを切る代わりに、微調整金具固定ねじ３５としてセルフタップねじを使って自ら締結相手（ねじ穴２４ｄ’）の下穴にねじを切りながら締結してもよい。回動アーム２３の前方突出部２３ｄには折曲部２３ｅが形成され、その折曲部２３ｅにはねじ２３ｆが突出して設けられている。ねじ２３ｆは、微調整金具３０の裏側に位置する高さ決めナット３１に螺合されて、微調整金具３０に形成された長穴３０ａに挿入される。回動アーム２３は、自重、回動軸１２及び消音バー１３の重みにより、回動支持軸２３ｃを中心として、図６の紙面における時計回りに回動しようとする。しかし、ねじ２３ｆに螺合された高さ決めナット３１が微調整金具３０に当たり、回動アーム２３の回動が阻止される。

この構成により、高さ決めナット３１のねじ２３ｆへの取り付け位置を変えると、回動アーム２３の回動阻止位置を変えることが可能となり、その結果として回動軸１２及び消音バー１３の高さ方向の位置を調整することが可能となる。
消音バー１３の位置が決まったら、微調整金具３０の表裏を、高さ決めナット３１及び微調整金具の表側に位置する微調整固定ナット３２で挟みつけて固定する。これにより、回動アーム２３及び消音バー１３の位置が固定される。
ねじ２３ｆ、微調整金具３０、高さ決めナット３１、微調整固定ナット３２及び微調整金具固定ねじ３５からなる消音バー支持位置微調手段は、このように回動軸１２及び消音バー１３の位置を微調整する機能を有する。

このように、回動アーム２３は、回動支持軸２３ｃ及び微調整金具３０を介して、回動アーム固定具２４に固定される。一方、回動支持軸２３ｃに締結された軸固定ナット３６（図２参照）を緩めると共に、微調整金具３０による回動アーム２３と回動アーム固定具２４との固定を解除することにより、回動支持軸２３ｃを中心にして、回動アーム２３を回動することが可能である。これにより、鍵盤楽器の消音装置の取り付け作業及び取り外し作業が容易になるというメリットがある。

すなわち、ハンマーレール２５に鍵盤楽器の消音装置が取り付けられた状態においては、図１に示すように、ピン板２８の下面より回動アーム２３の後方突出部２３ａや消音バー１３の高さの方が高い。この状態では、鍵盤楽器の消音装置を含む鍵盤メカユニット２０をピアノの手前側に引き出す方向に移動させようとするとピン板２８と、回動アーム２３の後方突出部２３ａ又は消音バー１３とがぶつかるため、鍵盤メカユニット２０を図６の紙面における左右方向に移動することはできない。

一方、微調整金具固定ねじ３５を取り外して、図４に示すように、後方突出部２３ａを基台２７に近づく方向に回動アーム２３を回動させる。この状態では、回動アーム２３の後方突出部２３ａ、消音バー１３及びハンマー１４は、ピン板２８の下面より寸法ｃだけ低くなるので、鍵盤メカユニット２０を図４の紙面における左右方向に移動することができる。これにより、鍵盤メカユニット２０の鍵１９の高さ調整、レペティション装置７の調整作業及び鍵盤楽器の消音装置の取付作業並びに取外作業を、ピアノの外で行うことが可能となり、作業性が向上するというメリットが生まれる。

［ハンマー動作検出装置］
この発明によるハンマー動作検出装置は、上述の鍵盤楽器の消音装置の一部品である回動アーム２３に、ハンマーの動作状態を検出するセンサを取り付けたものである。以下、ハンマー動作検出装置の一実施例を、図１から図５を参照して説明する。
回動アーム２３の腕部に、折曲部２３ｇ（図２参照）が形成される。折曲部２３ｇには、雌ねじ２３ｈが切られている。
センサ基板４２には、複数のセンサ４１が取り付けられる。センサ４１は、図３に例示するようにハンマーシャンク１１ごとに設けられる。センサ４１はこの例では、透過型フォトインタラプタである。センサ基板４２には、穴４２ａが設けられており、また、必要に応じて速度検出演算用のＬＳＩ等の電子部品４４（図１参照）が搭載される。

ねじ４３は、穴４２ａに挿入され、雌ねじ２３ｈに螺合される。これにより、センサ基板４２は、回動アーム２３に固定される。
透過型フォトインタラプタであるセンサ４１は、その脚部の内側にそれぞれ発光部４１ａ及び受光部４１ｂ（図５参照）を有する。押鍵により跳ね上がるハンマーシャンク１１は、発光部４１ａから受光部４１ｂへ出射される光４６を遮る。受光部４１ｂが光４６の光量を逐次検出し、その光量のデータを用いて上記速度検出演算用のＬＳＩ又は図示していないマイクロコンピュータがその光量のデータを用いてハンマーシャンク１１及びその回動遊端に設けられたハンマー１４の運動状態を検出する。

従来、鍵盤メカユニット２０を鍵盤楽器から出し入れすることができるようにするために、ハンマー動作検出装置は、ピン板２８の下面よりも下に配置されていた。このため、ハンマー動作検出装置の形状が限定されるという問題があった。具体的には例えば、ハンマー動作検出装置を薄く構成する必要があるため使用するセンサの種類が限定されるという問題、及び、ハンマー動作検出装置の強度を確保することが難しいという問題があった。

一方、この発明においては、ハンマー動作検出装置の一部又は全部がピン板２８の下面よりも上に配置されていたとしても、回動アーム２３を図４に例示するように回動させることにより、ハンマー動作検出装置をピン板２８にぶつけることなく、鍵盤メカユニット２０を出し入れすることができる。したがって、必ずしも、ハンマー動作検出装置をピン板２８の下面よりも下に設ける必要はない。このため、ハンマー動作検出装置の形状の自由度が増す。具体的には例えば、センサ４１の選択の自由度を増すことができ、ハンマー動作検出装置の強度を確保することができる。

［変形例］
基板固定桟４５を介して、センサ基板４２を回動アーム２３に取り付けてもよい。図６から図８にその例を示す。図６は、回動アーム２３、センサ基板４２及び基板固定桟４５の取り付け状態を重点的に示す図であるため、ハンマーシャンク１１、ハンマー１４及び消音バー１３等は省略している。
基板固定桟４５は、例えばアルミ押出形材等のセンサ基板４２よりも剛性が高い材料であり、長手方向に延伸する溝４５ｃを一方の面に有する。溝４５ｃには、雌ねじ４５ａ（図７参照）、穴４５ｂ（図８参照）が形成される。

ねじ４７で、センサ基板４２を基板固定桟４５に対して固定する。具体的には、図７に示すように、ねじ４７を、センサ基板４２に形成された穴４２ｂに挿入して、基板固定桟４５に形成された雌ねじ４５ａに螺合することにより固定を行う。図７は、図６のｘ−ｘ断面図である。
センサ基板４２が取り付けられた基板固定桟４５を、ねじ４８で回動アーム２３の折曲部２３ｇに対して固定する。具体的には、図８に示すように、ねじ４８を、基板固定桟４５に形成された穴４５ｂに挿入して、回動アーム２３の折曲部２３ｇに形成された雌ねじ２３ｈに螺合することにより固定を行う。図８は、図６のｙ−ｙ断面図である。

このように基板固定桟４５を介して、センサ基板４２を回動アーム２３に固定することにより、ハンマー動作検出装置の強度をさらに増すことができる。
上記の例では、センサ４１として透過型フォトインタラプタを用いたが、ハンマーシャンク１１及びハンマー１４の運動状態を検出するものであれば、どのようなセンサを用いてもよい。例えば、ハンマーシャンク１１が反射した光を検出する反射型フォトインタラプタを用いてもよい。
図３に示した例では、センサ４１がそれぞれ取り付けられた２つのセンサ基板４２を鍵盤楽器に取り付けているが、センサ基板４２の数は２つでなくてもよい。例えば、必要なセンサ４１のすべてを取り付けた１つのセンサ基板４２を、鍵盤楽器に取り付けてもよい。

回動アームが固定されている状態のハンマー動作検出装置の例を横から見た模式図。 この発明によるハンマー動作検出装置の例を斜めから見た模式図。 この発明によるハンマー動作検出装置が取り付けられた鍵盤楽器を上から見た模式図。 背景技術による回動アームが回動した状態のハンマー動作検出装置の例を横から見た模式図。 ハンマーの動作検出用のセンサーの事例を示す図。 基板固定桟を介して基板が回動アームに取り付けられた状態の例を示す図。 図６のｘ−ｘ断面図。 図６のｙ−ｙ断面図。 一般的なグランドピアノの概要を説明するための図。 この発明が解決しようとする課題を説明するための図。

符号の説明

７ レペティション装置
８ フレーム
９ チューニングピン
１０ 弦
１１ ハンマーシャンク
１２ 回動軸
１３ 消音バー
１４ ハンマー
２３ 回動アーム
２４ 回動アーム固定具
２５ ハンマーレール
４１ センサ
４２ センサ基板
４５ 基板固定桟

Claims (3)

1. 弦とハンマーシャンクとの間に配置される回動軸と、
   上記回動軸の周面から一方向に突出され、上記回動軸の第一の回動位置において上記ハンマーシャンクの先端に設けられたハンマーが上記弦を叩くのを阻止し、上記回動軸の第二の回動位置において上記ハンマーが上記弦を叩くのを阻止しない消音バーと、
   ハンマーの動作状態を検出するセンサが取り付けられたセンサ基板と、
   鍵盤楽器への取り付け時に回動可能であり、上記回動軸及び上記センサ基板を支持する回動アームと、
   ハンマーレールに取り付けられ、上記回動アームを固定する回動アーム固定具と、
   を備えるハンマー動作検出装置。
2. 請求項１に記載のハンマー動作検出装置において、
   上記センサ基板は、基板固定桟を介して上記回動アームに固定されている、
   ことを特徴とするハンマー動作検出装置。
3. 請求項１又は２に記載のハンマー動作検出装置を備える鍵盤楽器。

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