JP5573114B2 - Performance controller drive unit - Google Patents

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    • G10H1/00Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/32Constructional details
    • G10H1/34Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
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Description

本発明は、鍵などの演奏操作子を駆動するソレノイドなどの駆動手段を備えた駆動装置に関し、詳細には、可動部材の位置を検出する位置検出手段を備えた駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device provided with a drive means such as a solenoid for driving a performance operator such as a key, and more particularly to a drive device provided with a position detection means for detecting the position of a movable member.

アコースティックピアノなど生音を発生する自然鍵盤楽器の鍵盤ユニットは、押鍵により回動するハンマが打弦して発音するように構成されており、鍵とハンマの間には、ジャックやウィッペンを有してなるアクション機構が設けられている。このアクション機構によって、演奏者の指に鍵から独特の反力が掛かるようになっており、自然鍵盤楽器の鍵盤ユニットでは、各楽器に特有の鍵タッチ感が得られる。   The keyboard unit of a natural keyboard instrument that produces live sounds, such as an acoustic piano, is configured so that a hammer that rotates when a key is pressed produces a string, and a jack or wippen is provided between the key and the hammer. An action mechanism is provided. By this action mechanism, a unique reaction force is applied from the key to the performer's finger, and the keyboard unit of the natural keyboard instrument provides a key touch feeling peculiar to each instrument.

一方、電子音を発生する電子鍵盤楽器の鍵盤ユニットは、押鍵時に鍵を初期位置に復帰させるスプリングや質量体(擬似ハンマ)などを備えており、それらの反力によって自然鍵盤楽器の鍵タッチ感を模擬している。しかしながら、電子鍵盤楽器は、押鍵により電子音を発生させる装置であり、実際に打弦して発音する機構を有しないので、自然鍵盤楽器のような複雑なアクション機構がない。そのため、自然鍵盤楽器のアクション機構で生じる鍵タッチ感を忠実には再現しきれず、電子鍵盤楽器の鍵タッチ感は、厳密には自然鍵盤楽器の鍵タッチ感とは異なるものとなっている。   On the other hand, the keyboard unit of an electronic keyboard instrument that generates an electronic sound is equipped with a spring and a mass body (pseudo hammer) that return the key to its initial position when the key is pressed. Simulates the feeling. However, an electronic keyboard instrument is a device that generates an electronic sound by pressing a key, and does not have a mechanism for actually striking a string to produce sound, and therefore does not have a complicated action mechanism like a natural keyboard instrument. Therefore, the key touch feeling generated by the action mechanism of the natural keyboard instrument cannot be faithfully reproduced, and the key touch feeling of the electronic keyboard instrument is strictly different from the key touch feeling of the natural keyboard instrument.

そこで、電子鍵盤楽器では、自然鍵盤楽器に近い鍵動作あるいは鍵タッチ感を得ることを目的として、押鍵に対する反力を変化させる鍵駆動装置や制御装置(力覚制御手段)が提案されている。この一例として、特許文献1に記載の鍵盤ユニットは、鍵を駆動するためのアクチュエータ(ソレノイド)と、該アクチュエータを制御する制御手段とを備えており、これらによって鍵タッチ感を任意に調節して自然鍵盤楽器の演奏感覚を模擬するようになっている。そして、この場合、ソレノイドのプランジャの位置(変位)情報を検出するための位置検出手段を備えることで、当該位置検出手段の検出信号に基づいてソレノイドを駆動制御し、鍵の駆動力あるいは反力の制御を行うようになっている。   Therefore, for electronic keyboard instruments, a key driving device and a control device (force control means) that change the reaction force against the key press have been proposed for the purpose of obtaining a key motion or key touch feeling similar to a natural keyboard instrument. . As an example of this, the keyboard unit described in Patent Document 1 includes an actuator (solenoid) for driving a key, and a control means for controlling the actuator, thereby arbitrarily adjusting the key touch feeling. It is designed to simulate the performance of natural keyboard instruments. In this case, by providing position detection means for detecting position (displacement) information of the plunger of the solenoid, the solenoid is driven and controlled based on the detection signal of the position detection means, and the driving force or reaction force of the key is controlled. Control is to be performed.

このような位置検出手段の具体例として、特許文献2に記載の鍵盤装置は、ソレノイドのプランジャの位置を検出するための反射型の光センサを備えている。すなわち、特許文献2に記載の鍵盤装置は、プランジャの移動方向に並行して光反射特性が漸増若しくは漸減変化する特性を示すように色調を変化させた濃淡パターンと、当該濃淡パターンの色調の変化に応じた光の反射量の変化によってプランジャの移動を検出する光反射型センサとからなる位置センサ部を備えている。   As a specific example of such position detection means, the keyboard device described in Patent Document 2 includes a reflective optical sensor for detecting the position of the plunger of the solenoid. That is, the keyboard device described in Patent Document 2 has a tone pattern in which the color tone is changed so as to exhibit a characteristic in which the light reflection characteristics gradually increase or decrease in parallel with the movement direction of the plunger, and a change in the tone of the tone pattern. A position sensor unit including a light reflection type sensor that detects the movement of the plunger by a change in the amount of reflected light according to the above.

特許2956180号公報Japanese Patent No. 2956180 特開2005−195619号公報JP 2005-195619 A

ところで、往復動するプランジャを備えたアクチュエータでは、プランジャのスムーズな動作を確保するために、プランジャとそれを支持する軸受との間に若干の隙間(クリアランス)を設けることが必要である。特に、コイルを挟んでプランジャの両端に配置された軸受同士の間隔が長くなるほど、プランジャの傾きを許容するために、プランジャと軸受との隙間の寸法を大きく設定する必要がある。ところが、この隙間を設けていることにより、プランジャの動作に僅かではあるがガタが生じるおそれがある。そうすると、当該ガタの影響で位置センサの反射光にぶれが生じるなどして、安定したプランジャの位置検出が行えず、位置検出精度の向上を図ることができないという問題があった。   By the way, in an actuator provided with a reciprocating plunger, it is necessary to provide a slight gap (clearance) between the plunger and a bearing supporting the plunger in order to ensure a smooth operation of the plunger. In particular, the gap between the plunger and the bearing needs to be set larger in order to allow the plunger to tilt as the distance between the bearings arranged at both ends of the plunger increases with the coil interposed therebetween. However, by providing this gap, there is a possibility that a slight backlash may occur in the operation of the plunger. Then, there is a problem in that the position of the reflected light from the position sensor is shaken due to the backlash, so that the position of the plunger cannot be stably detected and the position detection accuracy cannot be improved.

なお、プランジャの位置を検出する位置検出手段としては、上記のような反射型の光センサ以外にも、光学式デジタルセンサや、差動トランス型センサ、磁気スケール型センサなどもある。しかしながら、光学式デジタルセンサは、構造が複雑であるために機構が大型であり、大きな取付スペースが必要である。差動トランス型センサは、励磁などの回路、検出コイルが必要であり、それらを含めると高価になる。磁気スケール型センサは、ソレノイドからの漏れ磁場がノイズとなり検出精度が落ちるため、ソレノイドのプランジャの位置検出にはあまり適していない。   As the position detecting means for detecting the position of the plunger, there are an optical digital sensor, a differential transformer type sensor, a magnetic scale type sensor and the like in addition to the reflection type optical sensor as described above. However, since the optical digital sensor has a complicated structure, the mechanism is large and a large installation space is required. The differential transformer type sensor requires a circuit such as excitation and a detection coil, and it is expensive to include them. The magnetic scale type sensor is not suitable for detecting the position of the solenoid plunger because the leakage magnetic field from the solenoid becomes noise and the detection accuracy is lowered.

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単かつ安価な構成でありながら、可動部材の位置検出精度の向上を図ることができる位置検出手段を備えた演奏操作子の駆動装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a performance operator provided with a position detection means capable of improving the position detection accuracy of the movable member while having a simple and inexpensive configuration. It is in providing the drive device of.

上記課題を解決するため、本発明にかかる演奏操作子の駆動装置は、演奏操作子(20)に駆動力を付与するための可動部材(46)と、可動部材(46)を軸方向に往復動可能かつ軸周りに回転可能に支持するガイド部(43)と、可動部材(46)に設けた当接部(48a)が固定側に設けた被当接部(48b)に当接することで可動部材(46)の回転が規制される回転規制部(48)と、可動部材(46)を駆動するための駆動源(41)と、可動部材(46)の位置を検出するための位置検出手段(47)と、を備え、位置検出手段(47)は、可動部材(46)側に設けた移動電極(112)を有する移動子(110)と、固定側に設けた誘導電極(103)及び電位検出電極(104)を有する固定子(101)とを備え、固定子(101)の誘導電極(103)に電圧を印加し、静電誘導により移動電極(112)に発生した電位分布を電位検出電極(104)で検出することによって固定子(101)に対する移動子(110)の位置を検出する構成のいわゆる静電型エンコーダであり、位置検出手段(47)の移動子(110)は、板状で面の撓みに対する弾力性を有し、一端が自由端となるように可動部材(46)に取り付けられており、移動子(110)が撓んだ状態で固定子(101)に当接していることで、可動部材(46)に回転方向の付勢力が生じており、当該付勢力によって回転規制部(48)の当接部(48a)が被当接部(48b)に当接していることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a driving device for a performance operator according to the present invention includes a movable member (46) for applying a driving force to the performance operator (20), and a movable member (46) reciprocating in the axial direction. The guide part (43) that is supported so as to be movable and rotatable about the axis, and the contact part (48a) provided on the movable member (46) abut on the contacted part (48b) provided on the fixed side. A rotation restricting portion (48) for restricting the rotation of the movable member (46), a drive source (41) for driving the movable member (46), and a position detection for detecting the position of the movable member (46). The position detection means (47) includes a moving element (110) having a moving electrode (112) provided on the movable member (46) side, and an induction electrode (103) provided on the fixed side. And a stator (101) having a potential detection electrode (104). A voltage is applied to the induction electrode (103) of the child (101), and the potential distribution generated in the moving electrode (112) by electrostatic induction is detected by the potential detection electrode (104), thereby moving the movable element relative to the stator (101). (110) is a so-called electrostatic encoder configured to detect the position, and the moving element (110) of the position detecting means (47) is plate-like and has elasticity against surface deflection, and one end is a free end. The movable member (46) is attached to the movable member (46) so that the movable member (110) is in contact with the stator (101) in a bent state. The contact portion (48a) of the rotation restricting portion (48) is in contact with the contacted portion (48b) by the biasing force.

本発明にかかる演奏操作子の駆動装置によれば、上記構成を採用したことにより、駆動装置の構造を複雑化させずに、位置検出手段による位置検出精度を効果的に向上させることができる。すなわち、可動部材の位置を検出する位置検出手段として、小型かつ薄型で位置検出性能に優れた静電型エンコーダを用いたことで、簡単かつ安価な構成でありながら、可動部材の位置検出精度を向上させることができる。また、静電型エンコーダでは、移動子に配線を接続する必要がないので、移動子を取り付けた可動部材の動きが阻害されずに済み、駆動手段のスムーズな動作を確保できるようになる。
また、この位置検出手段は、面の撓みに対する弾力性を有する板状の移動子を備え、該移動子を撓ませた状態で固定子に対して押し当てた構成なので、移動子の電極面と固定子の電極面とを確実に接触させることができ、静電型エンコーダによる可動部材の位置検出精度をさらに向上させることができる。
そのうえで、弾力性を有する板状の移動子が撓んだ状態で固定子に当接していることで、可動部材に回転方向の付勢力が生じており、当該付勢力によって、回転規制部の当接部が被当接部に当接して可動部材の回転が規制されるようにした。これにより、ガイド部でガイドされて軸方向に往復動する可動部材の動作にガタが生じることを効果的に抑制できる。したがって、可動部材のガタに起因する位置検出精度の低下を防ぐことができる。
以上によって、簡単かつ安価な構成でありながら、可動部材の位置検出精度の向上を図ることができる。
According to the driving device for a performance operator according to the present invention, by adopting the above configuration, it is possible to effectively improve the position detection accuracy by the position detecting means without complicating the structure of the driving device. That is, as a position detection means for detecting the position of the movable member, a small and thin electrostatic encoder with excellent position detection performance is used, so that the position detection accuracy of the movable member can be improved with a simple and inexpensive configuration. Can be improved. Further, in the electrostatic encoder, since there is no need to connect a wiring to the moving element, the movement of the movable member to which the moving element is attached is not hindered, and the smooth operation of the driving means can be ensured.
Further, the position detection means includes a plate-like moving element having elasticity against the bending of the surface, and is configured to press the moving element against the stator in a bent state. The electrode surface of the stator can be reliably contacted, and the position detection accuracy of the movable member by the electrostatic encoder can be further improved.
In addition, since the elastic plate-like moving element is in contact with the stator in a bent state, an urging force in the rotational direction is generated on the movable member, and the urging force is applied to the rotation restricting portion. The contact portion is in contact with the contacted portion so that the rotation of the movable member is restricted. Thereby, it is possible to effectively prevent the play of the movable member that is guided by the guide portion and reciprocates in the axial direction. Therefore, it is possible to prevent a decrease in position detection accuracy due to the play of the movable member.
As described above, the position detection accuracy of the movable member can be improved with a simple and inexpensive configuration.

また、本発明にかかる演奏操作子の駆動装置は、上記構成に加えて、移動子(110)の電極面(112)を固定子(101)の電極面(104)に対して付勢する付勢部材(37)をさらに備えるとよい。これによれば、付勢部材の付勢によって、移動子の電極面を固定子の電極面に対して均一に当接させることができるので、電極面のクリアランスを安定させることができ、位置検出手段の位置検出精度をさらに向上させることができる。   In addition to the above-described configuration, the driving device for a performance operator according to the present invention biases the electrode surface (112) of the mover (110) against the electrode surface (104) of the stator (101). It is good to further provide a urging member (37). According to this, since the electrode surface of the mover can be brought into uniform contact with the electrode surface of the stator by the urging of the urging member, the clearance of the electrode surface can be stabilized and the position detection can be performed. The position detection accuracy of the means can be further improved.

また、本発明にかかる演奏操作子の駆動装置は、他の態様として、演奏操作子(20)に駆動力を付与するための可動部材(46)と、可動部材(46)を軸方向に往復動可能かつ軸周りに回転可能に支持するガイド部(43)と、可動部材(46)に設けた当接部(48a)が固定側に設けた被当接部(48b)に当接することで可動部材(46)の回転が規制される回転規制部(48)と、可動部材(46)を駆動するための駆動源(41)と、可動部材(46)の位置を検出するための位置検出手段(47)と、を備え、位置検出手段(47)は、可動部材(46)側に設けた移動電極(112)を有する移動子(110)と、固定側に設けた誘導電極(103)及び電位検出電極(104)を有する固定子(101)とを備え、固定子(101)の誘導電極(103)に電圧を印加し、静電誘導により移動電極(112)に発生した電位分布を電位検出電極(104)で検出することによって固定子(101)に対する移動子(110)の位置を検出する構成であり、位置検出手段(46)の移動子(110)は、一端が自由端となるように可動部材(46)に取り付けられた板状の部材からなり、移動子(110)の電極面を固定子(101)の電極面に対して押圧した状態で付勢する付勢部材(37)を備え、移動子(110)が固定子(101)に対して付勢部材(37)で付勢されていることで、当該付勢部材(37)の付勢力によって回転規制部(48)の当接部(48a)が被当接部(48b)に当接して可動部材(46)の回転が規制されていることを特徴とする。
In another aspect of the drive device for a performance operator according to the present invention, the movable member (46) for applying a driving force to the performance operator (20) and the movable member (46) reciprocate in the axial direction. The guide part (43) that is supported so as to be movable and rotatable about the axis, and the contact part (48a) provided on the movable member (46) abut on the contacted part (48b) provided on the fixed side. A rotation restricting portion (48) for restricting the rotation of the movable member (46), a drive source (41) for driving the movable member (46), and a position detection for detecting the position of the movable member (46). The position detection means (47) includes a moving element (110) having a moving electrode (112) provided on the movable member (46) side, and an induction electrode (103) provided on the fixed side. And a stator (101) having a potential detection electrode (104) A voltage is applied to the induction electrode (103) of (101), and the potential distribution generated in the movement electrode (112) by electrostatic induction is detected by the potential detection electrode (104), whereby the mover ( 110), and the moving element (110) of the position detecting means (46) is composed of a plate-like member attached to the movable member (46) so that one end is a free end. There is provided a biasing member (37) that biases the electrode surface of the child (110) against the electrode surface of the stator (101), and the mover (110) is attached to the stator (101). By being urged by the urging member (37), the abutting portion (48a) of the rotation restricting portion (48) abuts on the abutted portion (48b) by the urging force of the urging member (37) . The rotation of the movable member (46) is restricted. To.

この構成によれば、先に示した別構成の駆動装置と同様、位置検出手段に静電型エンコーダを用いたことで、簡単かつ安価な構成でありながら、可動部材の位置検出精度を効果的に向上させることができる。それに加えて、移動子の電極面を固定子の電極面に対して押圧した状態で付勢する付勢部材を備えたことで、移動子の電極面と固定子の電極面を均一に接触させることができるので、電極面のクリアランスを安定させることができ、位置検出手段の検出精度をさらに向上させることができる。さらに、付勢部材による移動子への付勢力で、回転規制部の当接部が被当接部に当接して可動部材の回転が規制されるようにしたことで、ガイド部でガイドされて軸方向に往復動する可動部材の動作にガタが生じることを効果的に抑制できる。したがって、可動部材のガタに起因する位置検出精度の低下を防ぐことができる。
以上によって、簡単かつ安価な構成でありながら、可動部材の位置検出精度の向上を図ることができる。
なお、ここでの括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
According to this configuration, the electrostatic position encoder is used as the position detection unit, as in the drive device having another configuration described above, so that the position detection accuracy of the movable member can be effectively achieved while the configuration is simple and inexpensive. Can be improved. In addition, by providing an urging member that urges the electrode surface of the mover against the electrode surface of the stator, the electrode surface of the mover and the electrode surface of the stator are uniformly contacted. Therefore, the clearance of the electrode surface can be stabilized, and the detection accuracy of the position detection means can be further improved. Furthermore, the biasing force applied to the moving element by the biasing member causes the contact portion of the rotation restricting portion to contact the contacted portion and restricts the rotation of the movable member. It is possible to effectively suppress the play of the movable member that reciprocates in the axial direction. Therefore, it is possible to prevent a decrease in position detection accuracy due to the play of the movable member.
As described above, the position detection accuracy of the movable member can be improved with a simple and inexpensive configuration.
In addition, the code | symbol in parenthesis here has shown the code | symbol of the corresponding component of embodiment mentioned later as an example of this invention.

本発明にかかる演奏操作子の駆動装置によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、位置検出手段による可動子の位置検出精度を効果的に向上させることが可能となる。   According to the drive device for a performance operator according to the present invention, it is possible to effectively improve the position detection accuracy of the mover by the position detection means, while having a simple and inexpensive configuration.

本発明の第1実施形態にかかる鍵の駆動装置を備えた電子鍵盤楽器の全体の機能構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the overall functional configuration of an electronic keyboard instrument including a key driving device according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態にかかる鍵の駆動装置を示す図であり、鍵及びその周辺の構成部品を示す概略側面図である。It is a figure which shows the drive device of the key concerning 1st Embodiment, and is a schematic side view which shows the key and its surrounding component part. (a)は、駆動装置を示す部分側面図で、(b)は、位置センサの概略平面図である。(A) is a partial side view which shows a drive device, (b) is a schematic plan view of a position sensor. (a)は、静電型エンコーダの構成例を示す斜視図であり、(b)は、固定子を示す図、(c)は、移動子を示す図である。(A) is a perspective view which shows the structural example of an electrostatic encoder, (b) is a figure which shows a stator, (c) is a figure which shows a moving element. 移動子の位置に応じてベクトルの位相角が変化する様子を説明するための図で、(a)は、移動子がd=0の位置にある場合、(b)は、移動子が電位検出電極のピッチの距離d=Psだけ右方向に移動した場合を示す。FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining how the phase angle of a vector changes according to the position of a moving element. FIG. 5A shows a case where the moving element is at a position of d = 0, and FIG. A case where the electrode pitch is moved rightward by a distance d = Ps is shown. 鍵及び質量体の動作を説明するための図で、(a)は、鍵が非押鍵位置にある状態、(b)は、鍵が押鍵位置にある状態を示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of a key and a mass body, (a) is a state which has a key in a non-key-pressing position, (b) is a figure which shows the state in which a key is in a key-pressing position. 本発明の第2実施形態にかかる駆動装置を示す図で、(a)は、駆動装置を示す部分側面図、(b)は、位置センサの概略平面図である。It is a figure which shows the drive device concerning 2nd Embodiment of this invention, (a) is a partial side view which shows a drive device, (b) is a schematic plan view of a position sensor. 本発明の第3実施形態にかかる駆動装置を示す図で、(a)は、駆動装置を示す部分側面図、(b)は、位置センサの概略平面図である。It is a figure which shows the drive device concerning 3rd Embodiment of this invention, (a) is a partial side view which shows a drive device, (b) is a schematic plan view of a position sensor. 本発明の第4実施形態にかかる駆動装置を備えた鍵盤装置を示す図であり、鍵及びその周辺の構成部品を示す概略側面図である。It is a figure which shows the keyboard apparatus provided with the drive device concerning 4th Embodiment of this invention, and is a schematic side view which shows the key and its peripheral component part.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態にかかる鍵(演奏操作子)の駆動装置を備えた電子鍵盤楽器の全体の機能構成を示すブロック図である。同図に示す電子鍵盤楽器1は、鍵20及び該鍵20を駆動するための駆動装置40を有する鍵盤装置10と、ペダル装置52と、鍵盤装置10やペダル装置52を含む電子鍵盤楽器1の全体を制御するための主制御部50とを備えている。鍵盤装置10とペダル装置52及び主制御部50など電子鍵盤楽器1の各部は、バス51を介して互いに接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall functional configuration of an electronic keyboard instrument provided with a drive device for keys (performance operators) according to the first embodiment of the present invention. The electronic keyboard instrument 1 shown in FIG. 1 includes a keyboard device 10 having a key 20 and a drive device 40 for driving the key 20, a pedal device 52, and the electronic keyboard instrument 1 including the keyboard device 10 and the pedal device 52. And a main control unit 50 for controlling the whole. Each part of the electronic keyboard instrument 1 such as the keyboard device 10, the pedal device 52, and the main control unit 50 is connected to each other via a bus 51.

主制御部50は、CPU51、ROM52、RAM53、フラッシュメモリ(EEPROM)54を備えている。また、CPU51にはタイマ55が接続されている。CPU51は、鍵盤装置10を含む電子鍵盤楽器1全体の制御を司る。ROM52やフラッシュメモリ54には、CPU51が実行する制御プログラムや各種テーブルデータのほか、後述する力覚付与テーブル80が記憶されている。RAM53は、演奏データ、テキストデータなどの各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算処理結果などを一時的に記憶する。タイマ55は、タイマ割り込み処理における割り込み時間などの各種時間を計時する。   The main control unit 50 includes a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, and a flash memory (EEPROM) 54. A timer 55 is connected to the CPU 51. The CPU 51 controls the entire electronic keyboard instrument 1 including the keyboard device 10. In addition to the control program executed by the CPU 51 and various table data, the ROM 52 and the flash memory 54 store a force sense imparting table 80 described later. The RAM 53 temporarily stores various input information such as performance data and text data, various flags, buffer data, and arithmetic processing results. The timer 55 measures various times such as an interrupt time in the timer interrupt process.

また、電子鍵盤楽器1には、主制御部50のほか、設定操作部61、表示装置63、音声出力部65、外部記憶装置66、HDD67、通信インターフェイス68、MIDIインターフェイス69などが設けられている。通信インターフェイス68には、外部装置71を接続でき、MIDIインターフェイス69には、MIDI機器72を接続できる。また、通信インターフェイス68は、インターネットなどの通信ネットワーク73を介して外部のサーバ装置74との間で通信を行えるようになっている。設定操作部61には、演奏者が設定操作情報を入力するために用いる不図示の各種スイッチなどが含まれ、スイッチの操作による信号がCPU51に供給されるようになっている。外部記憶装置66やHDD67は、上記の制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データなどを記憶するものである。表示装置63は、表示制御回路62を介してバス51に接続されており、音声出力部65は、音源回路64を介してバス51に接続されている。   In addition to the main control unit 50, the electronic keyboard instrument 1 includes a setting operation unit 61, a display device 63, an audio output unit 65, an external storage device 66, an HDD 67, a communication interface 68, a MIDI interface 69, and the like. . An external device 71 can be connected to the communication interface 68, and a MIDI device 72 can be connected to the MIDI interface 69. The communication interface 68 can communicate with an external server device 74 via a communication network 73 such as the Internet. The setting operation unit 61 includes various switches (not shown) used by the performer to input setting operation information, and a signal generated by the operation of the switch is supplied to the CPU 51. The external storage device 66 and the HDD 67 store various application programs including the above control program, various music data, and the like. The display device 63 is connected to the bus 51 via the display control circuit 62, and the audio output unit 65 is connected to the bus 51 via the sound source circuit 64.

図2及び図3は、鍵盤装置10を示す図で、図2は、鍵20及びその周辺の概略側面図、図3は、駆動装置40及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大側面図である。鍵盤装置10は、電子鍵盤楽器1の一部である平板状のフレーム11と、それぞれがフレーム11に対して回動可能に支持された鍵20及び質量体(擬似ハンマ)30と、鍵20と質量体30の間に設置した電磁アクチュエータからなる駆動装置40とを備えて構成されている。なお、以下の説明では、鍵20の長手方向における両側のうち、電子鍵盤楽器1の演奏者の側を手前あるいは前といい、その反対側を奥あるいは後という。なお、図2では、鍵盤装置10が備える並設された複数の鍵20のうち、1個の鍵20及びその周辺の構成部品を示している。また、同図では、鍵20が白鍵である場合を示しているが、黒鍵の場合も同様の構成になっている。なお、図示は省略するが、鍵盤装置10には、鍵20の動作に応じた楽音を発生させるように、鍵20の動作を電気的な出力に変換するためのスイッチ接点機構も設けられている。   2 and 3 are diagrams showing the keyboard device 10, FIG. 2 is a schematic side view of the key 20 and its surroundings, and FIG. 3 is a partially enlarged side view showing a detailed configuration of the driving device 40 and its surroundings. . The keyboard device 10 includes a flat frame 11 that is a part of the electronic keyboard instrument 1, a key 20 and a mass body (pseudo hammer) 30 that are rotatably supported with respect to the frame 11, And a drive device 40 composed of an electromagnetic actuator installed between the mass bodies 30. In the following description, of the two sides of the key 20 in the longitudinal direction, the player side of the electronic keyboard instrument 1 is referred to as the front or the front, and the opposite side is referred to as the back or the rear. In FIG. 2, one key 20 and its peripheral components are shown among the plurality of keys 20 provided in parallel in the keyboard device 10. Moreover, although the case where the key 20 is a white key is shown in the same figure, the configuration is the same in the case of a black key. Although not shown, the keyboard device 10 is also provided with a switch contact mechanism for converting the operation of the key 20 into an electrical output so as to generate a musical sound according to the operation of the key 20. .

鍵20は、前後方向の中間の位置がフレーム11上の鍵支点12に支持されている。鍵支点12は、フレーム11上で鍵20の配列方向に沿って延びるバランスレール12aの上に立設した支点ピン12bを備えており、鍵20は、支点ピン12bに支持されている。鍵20は、前端20a及び後端20bが鍵支点12を中心に上下方向へ回動可能であり、演奏者による押鍵部20cへの押鍵操作に応じて回動するようになっている。また、鍵20の前端20aの下方には、フロントピン13が立設されている。フロントピン13は、その上端が鍵20の裏面側に挿入されており、回動する鍵20の前端20aの横方向の振れを規制するものである。   The key 20 is supported by a key fulcrum 12 on the frame 11 at an intermediate position in the front-rear direction. The key fulcrum 12 includes a fulcrum pin 12b erected on a balance rail 12a extending along the arrangement direction of the key 20 on the frame 11, and the key 20 is supported by the fulcrum pin 12b. The front end 20a and the rear end 20b of the key 20 can be rotated in the vertical direction about the key fulcrum 12, and are rotated in response to a key pressing operation to the key pressing portion 20c by the performer. Further, a front pin 13 is erected below the front end 20 a of the key 20. The front pin 13 has an upper end inserted into the back side of the key 20 and restricts lateral deflection of the front end 20a of the rotating key 20.

鍵20の後端20bの下方には、鍵上限ストッパー21が設置されており、前端20aの下方には、鍵下限ストッパー22が設置されている。鍵上限ストッパー21及び鍵下限ストッパー22は、いずれもフレーム11の上面に固定されたフェルトなどの緩衝材を備えて構成されている。鍵上限ストッパー21は、非押鍵位置(図6(a)参照)にある鍵20の後端20bの下面に当接し、鍵20の回動を非押鍵位置で規制する。一方、鍵下限ストッパー22は、押鍵位置(図6(b)参照)にある鍵20の前端20aの下面に当接し、鍵20の回動を押鍵位置で規制する。   A key upper limit stopper 21 is installed below the rear end 20b of the key 20, and a key lower limit stopper 22 is installed below the front end 20a. Each of the key upper limit stopper 21 and the key lower limit stopper 22 includes a cushioning material such as felt fixed to the upper surface of the frame 11. The key upper limit stopper 21 contacts the lower surface of the rear end 20b of the key 20 at the non-key-pressing position (see FIG. 6A), and restricts the rotation of the key 20 at the non-key-pressing position. On the other hand, the key lower limit stopper 22 contacts the lower surface of the front end 20a of the key 20 at the key pressing position (see FIG. 6B), and restricts the rotation of the key 20 at the key pressing position.

また、鍵支点12より後方のフレーム11上には、質量体30を支持するための柱状の支持部14が設けられている。支持部14は、フレーム11上で隣接する鍵20の間から、複数鍵域ごとに1つの割合で各鍵20の真上に張り出している。この支持部14は、所定間隔で前後に配置された前壁14aと後壁14bを備えている。前壁14aと後壁14bは、いずれも垂直に立設されて、鍵20よりも高い位置まで延びている。   A columnar support portion 14 for supporting the mass body 30 is provided on the frame 11 behind the key fulcrum 12. The support unit 14 protrudes from between adjacent keys 20 on the frame 11 directly above each key 20 at a rate of one for each of a plurality of key ranges. The support portion 14 includes a front wall 14a and a rear wall 14b that are arranged forward and backward at a predetermined interval. Both the front wall 14 a and the rear wall 14 b are vertically erected and extend to a position higher than the key 20.

支持部14に支持された質量体30は、各鍵20に対応して設置されており、鍵支点12よりも後側の真上位置に設置されている。質量体30は、支持部14の前壁14aの上端に設けた質量体支点31から後方に延びる直線棒状のシャンク部32と、該シャンク部32の先端に取り付けた所定の質量を有する質量部(錘)33とを備えて構成されている。シャンク部32は、質量体支点31に回動自在に支持されており、鍵20の長手方向に沿う垂直面内で上下に回動するようになっている。質量部33は、シャンク部32の先端においてその回動方向に沿って延びる棒状に形成されている。この質量体30は、質量体支点31を中心にシャンク部32を腕として質量部33が鍵20の後端近傍の上方で上下方向に回動するようになっている。   The mass body 30 supported by the support portion 14 is installed corresponding to each key 20, and is installed at a position directly above the key fulcrum 12. The mass body 30 includes a straight bar-shaped shank portion 32 extending rearward from a mass body fulcrum 31 provided at the upper end of the front wall 14a of the support portion 14, and a mass portion having a predetermined mass attached to the tip of the shank portion 32 ( Weight) 33. The shank portion 32 is rotatably supported by the mass body fulcrum 31, and is rotated up and down within a vertical plane along the longitudinal direction of the key 20. The mass portion 33 is formed in a rod shape extending along the rotation direction at the tip of the shank portion 32. The mass body 30 is configured such that the mass portion 33 rotates in the vertical direction above the vicinity of the rear end of the key 20 with the shank portion 32 as an arm around the mass body fulcrum 31.

支持部14の後壁14bには、質量体30の回動を規制するための質量体上限ストッパー34及び質量体下限ストッパー35が設けられている。質量体下限ストッパー35は、下限位置に回動した質量体30のシャンク部32を当接させるものであり、質量体上限ストッパー34は、上限位置に回動した質量体30のシャンク部32を当接させるものである。これら質量体下限ストッパー35及び質量体上限ストッパー34によって、質量体30は、シャンク部32が質量体支点31から後側の斜め下方向に延びる下限位置(図6(a)参照)と、シャンク部32が質量体支点31から後側の略水平方向に延びる上限位置(図6(b)参照)との間で回動するように規制される。質量体30は、後述するプランジャ46を介して鍵20の動作に連動するようになっており、駆動装置40との協働によって、鍵20にその演奏操作に対する反力を与えるものである。   A mass body upper limit stopper 34 and a mass body lower limit stopper 35 for restricting the rotation of the mass body 30 are provided on the rear wall 14 b of the support portion 14. The mass body lower limit stopper 35 contacts the shank portion 32 of the mass body 30 rotated to the lower limit position, and the mass body upper limit stopper 34 contacts the shank portion 32 of the mass body 30 rotated to the upper limit position. It is something to touch. By these mass body lower limit stopper 35 and mass body upper limit stopper 34, the mass body 30 has a lower limit position (see FIG. 6A) in which the shank portion 32 extends obliquely downward on the rear side from the mass body fulcrum 31, and the shank portion. 32 is controlled to rotate between the mass body fulcrum 31 and an upper limit position (see FIG. 6B) extending in the substantially horizontal direction on the rear side. The mass body 30 is interlocked with the operation of the key 20 via a plunger 46 described later, and gives the key 20 a reaction force to the performance operation in cooperation with the driving device 40.

鍵20及び質量体30に所定の駆動力を付与するための駆動装置40は、鍵支点12より後側の鍵20の上面と、質量体30のシャンク部32との間に設置されている。本実施形態の駆動装置40は、双方向駆動型の電磁アクチュエータで、図3に示すように、上下に同軸状に並べて設置した往動コイル41a及び復動コイル41bからなるコイル(駆動源)41と、該コイル41が巻回された円筒状のボビン(ガイド部)43の内周側に設置されたプランジャ(可動部材)46とを備えて構成されている。プランジャ46は、ボビン43によって上下動可能かつ回転可能にガイドされている。また、往動コイル41a及び復動コイル41bの外周には、それらを囲むヨーク49a,49bが設置されている。   A driving device 40 for applying a predetermined driving force to the key 20 and the mass body 30 is installed between the upper surface of the key 20 on the rear side of the key fulcrum 12 and the shank portion 32 of the mass body 30. The drive device 40 of the present embodiment is a bidirectional drive type electromagnetic actuator, and as shown in FIG. 3, a coil (drive source) 41 composed of a forward coil 41a and a backward coil 41b arranged side by side coaxially in the vertical direction. And a plunger (movable member) 46 installed on the inner peripheral side of a cylindrical bobbin (guide portion) 43 around which the coil 41 is wound. The plunger 46 is guided by the bobbin 43 so as to be vertically movable and rotatable. Further, yokes 49a and 49b are provided on the outer circumferences of the forward coil 41a and the backward coil 41b.

ヨーク49a,49bは、その後側面が平板状のプレート15を介して支持部14の後壁14bの前面に固定されている。したがって、往動コイル41a及び復動コイル41bは、固定側である支持部14及びフレーム11に固定されている。一方、プランジャ46は、ボビン43の内周面で上下方向に摺動(往復動)自在に設置された柱状の強磁性体からなる胴部42aと、胴部42aの上端に連結した棒状の第1ロッド42b及び下端に連結した第2ロッド42cとを備える。第1ロッド42bの上端には、水平面状の上面を有する円柱状の台部材44が取り付けられている。一方、第2ロッド42cの下端には、緩衝及び摺動作用を有するキャップ状のカバー部材45が取り付けられている。そして、胴部42aと第1ロッド42b及び第2ロッド42cの軸芯は、垂直方向に向かって一直線状に配列されている。   The yokes 49a and 49b are fixed to the front surface of the rear wall 14b of the support portion 14 via the plate 15 whose rear side surface is a flat plate. Therefore, the forward coil 41a and the backward coil 41b are fixed to the support portion 14 and the frame 11 on the fixed side. On the other hand, the plunger 46 has a barrel portion 42a made of a columnar ferromagnetic body that is slidable (reciprocating) in the vertical direction on the inner peripheral surface of the bobbin 43, and a rod-shaped first portion connected to the upper end of the barrel portion 42a. 1 rod 42b and the 2nd rod 42c connected with the lower end. A columnar base member 44 having a horizontal upper surface is attached to the upper end of the first rod 42b. On the other hand, a cap-shaped cover member 45 having a buffering and sliding action is attached to the lower end of the second rod 42c. And the axial center of the trunk | drum 42a, the 1st rod 42b, and the 2nd rod 42c is arranged in the straight line shape toward the perpendicular direction.

質量体30のシャンク部32には、円筒状のローラ36が取り付けられている。ローラ36は、軸方向が鍵20の配列方向に沿う水平向きで、下側面(円筒面)が台部材44の上面に載置されている。一方、プランジャ46の第2ロッド42cの下端のカバー部材45は、対向する鍵20の上面に設けたスクリュー(ネジ)25の上に載置されている。したがって、プランジャ46は、質量体30の自重による負荷で、質量体30と鍵20の間に挟まれた状態で配置されている。   A cylindrical roller 36 is attached to the shank portion 32 of the mass body 30. The roller 36 has an axial direction horizontally oriented along the arrangement direction of the keys 20, and a lower side surface (cylindrical surface) is placed on the upper surface of the base member 44. On the other hand, the cover member 45 at the lower end of the second rod 42 c of the plunger 46 is placed on a screw 25 provided on the upper surface of the opposing key 20. Therefore, the plunger 46 is disposed in a state of being sandwiched between the mass body 30 and the key 20 by a load due to the weight of the mass body 30.

駆動装置40では、往動コイル41a及び復動コイル41bに駆動電流が供給されることで、プランジャ46を軸方向に沿って双方向へ駆動するようになっている。すなわち、復動コイル41bに駆動電流が供給されると、プランジャ46は下側へ移動する。これにより、プランジャ46から鍵20の鍵支点12よりも後側に対して下向きの荷重が付与されるので、鍵20の離鍵方向へかかる荷重が増加する。一方、往動コイル41aに駆動電流が供給されると、プランジャ46は上側へ移動する。これにより、プランジャ46から鍵20の鍵支点12よりも後側に対して下向きにかかる荷重が軽減されるので、鍵20の離鍵方向へかかる荷重が減少する。   The drive device 40 is configured to drive the plunger 46 in both directions along the axial direction by supplying a drive current to the forward coil 41a and the backward coil 41b. That is, when a drive current is supplied to the return coil 41b, the plunger 46 moves downward. As a result, a downward load is applied from the plunger 46 to the rear side of the key fulcrum 12 of the key 20, so that the load applied in the key release direction of the key 20 increases. On the other hand, when a drive current is supplied to the forward movement coil 41a, the plunger 46 moves upward. Thereby, since the load applied downward from the plunger 46 to the rear side of the key fulcrum 12 of the key 20 is reduced, the load applied in the key release direction of the key 20 is reduced.

そして、駆動装置40には、プランジャ46の位置を検出するための位置センサ(位置検出手段)47が設置されている。位置センサ47は、図3に示すように、プランジャ46に取り付けられた板状の移動子110と、移動子110を面接触させるようにコイル41側(固定側)に設置された板状の固定子101とを備え、固定子101の誘導電極103(図4参照)に電圧を印加し、静電誘導により移動子110の移動電極112(図4参照)に発生した電位分布を固定子101の電位検出電極104(図4参照)で検出することによって、移動子110の位置を検出する静電型エンコーダである。   The drive device 40 is provided with a position sensor (position detection means) 47 for detecting the position of the plunger 46. As shown in FIG. 3, the position sensor 47 is a plate-shaped moving element 110 attached to the plunger 46 and a plate-shaped fixed element installed on the coil 41 side (fixed side) so as to bring the moving element 110 into surface contact. A voltage is applied to the induction electrode 103 (see FIG. 4) of the stator 101, and the potential distribution generated on the movement electrode 112 (see FIG. 4) of the mover 110 by electrostatic induction is applied to the stator 101. This is an electrostatic encoder that detects the position of the mover 110 by detecting it with the potential detection electrode 104 (see FIG. 4).

静電型エンコーダの原理及び構成について説明する。なお、静電型エンコーダの基本原理及び詳細な構成については、特開2005−221472号公報に開示されている。図4(a)は、静電型エンコーダの構成例を示す図で、図4(b)は、静電型エンコーダが備える固定子101を示す図、図4(c)は、移動子110を示す図である。静電型エンコーダは、固定子101と、該固定子101に対して面接触状態で往復動が可能な移動子110とからなるセンサ部と、それ以外の電気回路からなる周辺回路とに分けられる。そして、交流発信器121の出力をアンプ122で適当な大きさに増幅し、固定子101の端子Uと端子Vに搬送波の差動出力として印加する。そして、固定子101の端子Aと端子Cに得られる信号を差動アンプ123aで受け、また、端子Bと端子Dに得られる信号を差動アンプ123bで受け、後段の乗算器124a,124bとローパスフィルタ125a,125bとからなる同期検波回路で搬送波成分を取り除き、2つのベースバンド信号からなる複素数成分「REAL」と「IMAG」を抽出する。これらの2つの差動アンプ123a,123bと乗算器124a,124b及びローパスフィルタ125a,125bは、全体でベクトル生成回路120を構成する。そして、位相分割回路126で逓倍処理を行い、移動距離に対応したA相パルスとB相パルスとの2つのインクリメント信号を出力する。   The principle and configuration of the electrostatic encoder will be described. The basic principle and detailed configuration of the electrostatic encoder are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-221472. 4A is a diagram illustrating a configuration example of an electrostatic encoder, FIG. 4B is a diagram illustrating a stator 101 provided in the electrostatic encoder, and FIG. 4C is a diagram illustrating a movable element 110. FIG. The electrostatic encoder is divided into a sensor unit including a stator 101, a mover 110 capable of reciprocating in a surface contact state with the stator 101, and a peripheral circuit including other electric circuits. . Then, the output of the AC transmitter 121 is amplified to an appropriate size by the amplifier 122 and applied to the terminals U and V of the stator 101 as a differential output of the carrier wave. The signals obtained at the terminals A and C of the stator 101 are received by the differential amplifier 123a, and the signals obtained at the terminals B and D are received by the differential amplifier 123b, and the subsequent multipliers 124a and 124b A carrier wave component is removed by a synchronous detection circuit including low-pass filters 125a and 125b, and complex number components “REAL” and “IMAG” including two baseband signals are extracted. These two differential amplifiers 123a and 123b, multipliers 124a and 124b, and low-pass filters 125a and 125b constitute a vector generation circuit 120 as a whole. Then, the phase division circuit 126 performs a multiplication process, and outputs two increment signals of an A-phase pulse and a B-phase pulse corresponding to the moving distance.

図4(b)に示す固定子101は、絶縁体102の中に組み込まれた誘導電極103a,103bと電位検出電極104とを備えている。そして、搬送波を入力する端子Uは、誘導電極103aに接続され、もう一方の端子Vは、誘導電極103bに接続されている。このような固定子101は、一般的に電子機器に用いられているプリント基板やフレキシブルプリント基板で製作できる。   A stator 101 shown in FIG. 4B includes induction electrodes 103 a and 103 b and a potential detection electrode 104 incorporated in an insulator 102. A terminal U for inputting a carrier wave is connected to the induction electrode 103a, and the other terminal V is connected to the induction electrode 103b. Such a stator 101 can be manufactured using a printed circuit board or a flexible printed circuit board that is generally used in electronic devices.

図4(c)に示す移動子110は、固定子101の面に当接するように設置されている。移動子110は、絶縁体111の中に電極面112の一対の櫛歯状電極112a,112bが交差指状に相対配置され、櫛歯状電極112a,112bの基部は、固定子101の誘導電極103a,103bに重なるように配置されている。移動子110には、外部との接続が一切なくても、固定子101の誘導電極103a,103bを径由して、静電誘導による電気エネルギーが供給される。このため、本実施形態のように、被測定物であるプランジャ46に移動子110を取り付ければ、信号線の引き回しなどの制約無しにプランジャ46を自由に移動させることができ、プランジャ46のスムーズな動作を確保できるようになる。   The moving element 110 shown in FIG. 4C is installed so as to contact the surface of the stator 101. The mover 110 has a pair of comb-like electrodes 112 a and 112 b on the electrode surface 112 disposed in an insulator 111 in a crossed finger shape, and the bases of the comb-like electrodes 112 a and 112 b serve as induction electrodes of the stator 101. 103a and 103b are arranged so as to overlap. The moving element 110 is supplied with electric energy by electrostatic induction via the induction electrodes 103a and 103b of the stator 101 without any connection to the outside. Therefore, as in this embodiment, if the mover 110 is attached to the plunger 46 that is the object to be measured, the plunger 46 can be freely moved without restrictions such as routing of the signal line, and the plunger 46 can be smoothly moved. The operation can be secured.

そして、図示しない外部電源によって、固定子101の誘導電極103aには、プラスが印加されており、誘導電極103bには、マイナスが印加されている。このとき、静電誘導の原理により、移動子110が有する一方の櫛歯状電極112aの基部には、マイナスの真電荷が誘起され、櫛歯状電極112aの櫛歯端には、プラスの真電荷が誘起される。また、他方の櫛歯状電極112bの基部には、プラスの真電荷が誘起され、櫛歯端にはマイナスの真電荷が誘起される。そして、2つの櫛歯状電極112a,112bの櫛歯端が対峙する中央付近では、電極同士が絶縁されて距離も近いことから、プラスとマイナスの電荷がお互いに引き合い、櫛歯表面にはある程度均一した密度で真電荷が分布する。このように、上述した静電誘導と交差指状に相対配置された2つの櫛歯状電極112a,112bによって、電極中央部付近では、プラスとマイナスの真電荷が交互に分布する交番電位分布が形成される。   Then, a plus is applied to the induction electrode 103a of the stator 101 and a minus is applied to the induction electrode 103b by an external power source (not shown). At this time, due to the principle of electrostatic induction, a negative true charge is induced at the base of one comb-like electrode 112a of the movable element 110, and a positive true charge is generated at the comb-teeth end of the comb-like electrode 112a. A charge is induced. Further, a positive true charge is induced at the base of the other comb-shaped electrode 112b, and a negative true charge is induced at the end of the comb tooth. In the vicinity of the center where the comb teeth ends of the two comb-shaped electrodes 112a and 112b face each other, the electrodes are insulated and close to each other, so that positive and negative charges are attracted to each other, and the comb teeth surface has a certain amount. True charge is distributed at a uniform density. As described above, the alternating potential distribution in which positive and negative true charges are alternately distributed in the vicinity of the central portion of the electrode by the two comb-like electrodes 112a and 112b disposed in a crossed finger shape relative to the electrostatic induction described above. It is formed.

図5(a)及び(b)は、移動子110の位置に応じて電位検出電極104で検出された電圧を成分としたベクトルが変化する様子を説明する図である。なお、実際には、図4(a)に示す交流発信器121から発生する搬送波信号を用いて駆動するため、時間的な変化を考慮する必要があるが、ここでは、分かり易くするために、搬送波信号を一瞬の時間で切り出した状態、即ち時間変化の無い直流信号で説明する。   FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining how a vector whose component is a voltage detected by the potential detection electrode 104 changes according to the position of the mover 110. Actually, since it is driven using a carrier wave signal generated from the AC transmitter 121 shown in FIG. 4A, it is necessary to consider a temporal change, but here, for the sake of easy understanding, A state in which the carrier wave signal is cut out in an instant, that is, a direct-current signal without time change will be described.

図5(a)は、移動子110がd=0の位置にある場合を示している。電位検出電極104は4相電極配置となっており、0度位相の電極が端子Aに、90度位相の電極が端子Bに、180度位相の電極が端子Cに、270度位相の電極が端子Dにそれぞれ結線されている。固定子101の誘導電極103a,103bに外部から電圧を印加すると、静電誘導によって、移動子110の櫛歯電極112a,112bに「−−」,「++」,「−−」,「++」の真電荷が発生し、交番電位分布151ができる。すると、この交番電位分布151の影響を受けて、固定子101の電位検出電極104には「+」,「0」,「−」,「0」の電荷が繰り替えし誘起され、端子Aには+、端子Bにはゼロ、端子Cには−、端子Dにはゼロの電圧が発生する。すると、差動アンプ123aにはプラスの電圧が発生し、差動アンプ123bの出力はゼロとなる。この差動アンプ123aの出力を複素数の実数成分「REAL」、差動アンプ123bの出力を複素数の虚数成分「IMAG」として複素数空間で表すと、「REAL」成分のみのベクトルが得られる。   FIG. 5A shows a case where the mover 110 is at the position of d = 0. The potential detection electrode 104 has a four-phase electrode arrangement. An electrode having a 0 degree phase is connected to the terminal A, an electrode having a 90 degree phase is connected to the terminal B, an electrode having a 180 degree phase is connected to the terminal C, and an electrode having a 270 degree phase is provided. Each is connected to a terminal D. When an external voltage is applied to the induction electrodes 103a and 103b of the stator 101, "-", "++", "-", and "++" are applied to the comb-tooth electrodes 112a and 112b of the movable element 110 by electrostatic induction. True charge is generated, and an alternating potential distribution 151 is formed. Then, under the influence of this alternating potential distribution 151, “+”, “0”, “−”, “0” charges are repeatedly induced in the potential detection electrode 104 of the stator 101, and the terminal A is induced. A voltage of +, zero is generated at the terminal B, − is generated at the terminal C, and zero is generated at the terminal D. Then, a positive voltage is generated in the differential amplifier 123a, and the output of the differential amplifier 123b becomes zero. If the output of the differential amplifier 123a is represented in complex space as a complex real component “REAL” and the output of the differential amplifier 123b is represented as a complex imaginary component “IMAG”, a vector having only the “REAL” component is obtained.

図5(b)は、移動子110が電位検出電極104のピッチの距離d=Psだけ右方向に移動した場合を示しており、このときには、電位検出電極104には「0」,「+」,「0」,「−」の電荷が繰り返し誘起され、端子Aにはゼロ、端子Bには+、端子Cにはゼロ、端子Dには−の電圧がそれぞれ発生する。すると、差動アンプ123aの出力はゼロ、差動アンプ123bの出力にはプラスの電圧が発生し、複素数空間では「IMAG」成分のみのベクトルが得られる。   FIG. 5B shows a case where the mover 110 has moved to the right by the pitch distance d = Ps of the potential detection electrode 104. At this time, the potential detection electrode 104 has “0” and “+”. , “0”, and “−” are repeatedly induced, and a zero voltage is generated at the terminal A, a positive voltage is generated at the terminal B, a zero voltage is generated at the terminal C, and a negative voltage is generated at the terminal D. Then, the output of the differential amplifier 123a is zero, and a positive voltage is generated at the output of the differential amplifier 123b. In the complex space, a vector having only the “IMAG” component is obtained.

このようにして、移動子110の位置に応じて、複素数空間でのベクトル角が変化する。移動子110が丁度、電位検出電極104のピッチPs間隔で移動する毎に、ベクトルが90度づつ回転していき、移動距離d=4Psでまた元に戻る。従って、複素数空間でのベクトル角を検出することで、移動子110がどの位置にあるかが検出できる。また、ピッチ以下の移動、例えば移動距離がd=Ps/8とすれば、そのベクトルの位相変化量は11.25度となり、微細な移動変化量もベクトル位相に正確に反映される。   In this way, the vector angle in the complex space changes according to the position of the mover 110. Each time the mover 110 moves at the pitch Ps interval of the potential detection electrode 104, the vector rotates by 90 degrees and returns to the original position at the moving distance d = 4Ps. Therefore, by detecting the vector angle in the complex space, it is possible to detect where the moving element 110 is. If the movement is less than the pitch, for example, if the movement distance is d = Ps / 8, the phase change amount of the vector is 11.25 degrees, and the fine movement change amount is accurately reflected in the vector phase.

上記構成の静電型エンコーダでは、図5(a)及び(b)から分かるように、移動子110の櫛歯状電極112a,112bに発生する交番電位分布151を固定子101に複数配置された電位検出電極104で検出するため、櫛歯状電極112a,112bと電位検出電極104とが必ずしも完全に平行になっていなくても所望の電圧が検出される。このため、固定子101と移動子110との位置決めは概略的で良く、厳密な位置合わせは不要である。なお、固定子101と移動子110とは、必ずしも当接している必要は無く、信号が検出できる範囲であれば、多少離れていても良い。   In the electrostatic encoder having the above configuration, as shown in FIGS. 5A and 5B, a plurality of alternating potential distributions 151 generated in the comb-like electrodes 112a and 112b of the mover 110 are arranged in the stator 101. Since detection is performed by the potential detection electrode 104, a desired voltage is detected even if the comb-shaped electrodes 112a and 112b and the potential detection electrode 104 are not necessarily in parallel. For this reason, the positioning of the stator 101 and the mover 110 may be approximate, and strict alignment is not necessary. Note that the stator 101 and the mover 110 do not necessarily need to be in contact with each other, and may be slightly separated as long as a signal can be detected.

そして、本実施形態の位置センサ47では、図3に示すように、移動子110は、合成樹脂材などからなる可撓性を有する薄板状の部材である。この移動子110は、面の撓みに対する弾力性(面が撓んだときに元の平面状に戻ろうとする復帰力)を有している。この移動子110は、外形が略長方形状で、その一方の側辺が台部材44の側面に固定されており、対向する他方の側辺が自由端になっている。そして、面が撓んだ状態で、自由端側の面が固定子101の面に対して押圧状態で当接している。これにより、移動子110の電極面(櫛歯状電極)112が固定子101の電極面(電位検出電極)104に対して押圧された状態で当接しており、プランジャ46の軸方向への往復動に伴い、移動子110の電極面112と固定子101の電極面104とが摺接するようになっている。   In the position sensor 47 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the mover 110 is a flexible thin plate member made of a synthetic resin material or the like. The moving element 110 has elasticity against the bending of the surface (returning force to return to the original flat shape when the surface is bent). The moving element 110 has a substantially rectangular outer shape, one side of which is fixed to the side surface of the base member 44, and the other opposite side is a free end. The surface on the free end side is in contact with the surface of the stator 101 in a pressed state with the surface being bent. Thereby, the electrode surface (comb-like electrode) 112 of the mover 110 is in contact with the electrode surface (potential detection electrode) 104 of the stator 101 in a pressed state, and the plunger 46 reciprocates in the axial direction. Along with the movement, the electrode surface 112 of the moving element 110 and the electrode surface 104 of the stator 101 come into sliding contact.

また、プランジャ46には、軸周りの回転(自転)を規制するための回転規制部48が設けられている。回転規制部48は、プランジャ46における台部材44の側面に設けた小突起状の当接部48aと、固定側であるコイル41の上面(プランジャ46の周囲の上面)に設けた柱状の被当接部48bとを備えており、ボビン(ガイド部)43によってガイドされているプランジャ46の当接部48aが被当接部48bに当接することで、プランジャ46の回転が規制されるようになっている。また、当接部48aを挟んで被当接部48bと反対側の位置には、被当接部48cが設置されている。この被当接部48cは、被当接部48bと同様の柱状に形成されていて、被当接部48bに当接している当接部48aに対して若干の間隔を有して配置されている。なお、図3(a)では、被当接部48cの図示を省略している。   Further, the plunger 46 is provided with a rotation restricting portion 48 for restricting rotation (autorotation) around the axis. The rotation restricting portion 48 includes a small protrusion-like contact portion 48a provided on the side surface of the base member 44 in the plunger 46 and a columnar contact provided on the upper surface of the coil 41 on the fixed side (the upper surface around the plunger 46). The contact portion 48b of the plunger 46 guided by the bobbin (guide portion) 43 comes into contact with the contacted portion 48b, whereby the rotation of the plunger 46 is regulated. ing. Further, a contacted portion 48c is provided at a position opposite to the contacted portion 48b with the contact portion 48a interposed therebetween. The abutted portion 48c is formed in a columnar shape similar to the abutted portion 48b, and is arranged with a slight gap with respect to the abutting portion 48a abutting on the abutted portion 48b. Yes. In addition, illustration of the to-be-contacted part 48c is abbreviate | omitted in Fig.3 (a).

そして、位置センサ47の移動子110が撓んだ状態で固定子101に当接していることで、移動子110の弾力による反作用で、プランジャ46に回転方向の付勢力が生じている。この付勢力によって、通常は、回転規制部48の当接部48aが被当接部48bに当接して(押し当てられて)プランジャ46の回転が規制された状態になっている。また、被当接部48cを設けていることで、何らかの外乱で、図3(b)における反時計周り方向にプランジャ46を回転させる強い力が作用した場合でも、当接部48aが被当接部48cに当接することで、プランジャ46の同方向への回転が規制される。これにより、移動子110が過度に撓んで破損することを防止できるようになっている。   Since the movable element 110 of the position sensor 47 is in contact with the stator 101 in a bent state, a biasing force in the rotational direction is generated in the plunger 46 due to a reaction caused by the elastic force of the movable element 110. By this urging force, the contact portion 48a of the rotation restricting portion 48 is normally in contact with (being pressed against) the contacted portion 48b, and the rotation of the plunger 46 is restricted. Further, by providing the abutted portion 48c, even if a strong force that rotates the plunger 46 in the counterclockwise direction in FIG. By contacting the portion 48c, the rotation of the plunger 46 in the same direction is restricted. As a result, it is possible to prevent the mover 110 from being excessively bent and damaged.

次に、上記構成の鍵盤装置10の動作について説明する。図6は、鍵盤装置10の動作を説明するための図で、(a)は、鍵20が非押鍵位置にある状態を示し、(b)は、鍵20が押鍵位置にある状態を示している。鍵20は、鍵支点12の前後の質量(自重)バランスによって生じる押鍵方向への付勢力と、プランジャ46を介してかかる質量体30からの荷重との大小関係によって、押鍵力が作用していない状態では、後端20bの下面が鍵上限ストッパー21に当接し、前端20aの押鍵部20cが最上位置に上昇しており、図6(a)に示す非押鍵位置にある。このとき、質量体30は、シャンク部32が質量体下限ストッパー35に当接した下限位置にある。一方、非押鍵位置にある鍵20が押鍵操作されると、鍵20は、プランジャ46を介して質量体30を押し上げながら鍵支点12を中心に押鍵方向へ回動する。こうして、前端20aの下面が鍵下限ストッパー22に当接する位置まで回動し、図6(b)に示す押鍵位置となる。鍵20が押鍵位置のとき、プランジャ46を介して鍵20によって押し上げられた質量体30は、シャンク部32が質量体上限ストッパー34に当接する上限位置にある。そして、鍵20に対する押鍵力が解除されると、鍵20には、自重で下方へ回動する質量体30からプランジャ46を介して荷重が加わる。鍵20は、この荷重と自重バランスとの両方によって非押鍵位置へ復帰する。   Next, the operation of the keyboard apparatus 10 having the above configuration will be described. 6A and 6B are diagrams for explaining the operation of the keyboard device 10. FIG. 6A shows a state where the key 20 is in a non-key-pressed position, and FIG. 6B shows a state where the key 20 is in a key-pressed position. Show. The key 20 is subjected to a key pressing force by the magnitude relationship between the biasing force in the key pressing direction generated by the mass (self-weight) balance before and after the key fulcrum 12 and the load from the mass body 30 via the plunger 46. In the state where it is not, the lower surface of the rear end 20b is in contact with the key upper limit stopper 21, and the key pressing portion 20c of the front end 20a is raised to the uppermost position, and is in the non-key pressing position shown in FIG. At this time, the mass body 30 is in the lower limit position where the shank portion 32 contacts the mass body lower limit stopper 35. On the other hand, when the key 20 in the non-key pressing position is pressed, the key 20 rotates in the key pressing direction about the key fulcrum 12 while pushing up the mass body 30 via the plunger 46. In this way, the lower surface of the front end 20a is rotated to a position where it contacts the key lower limit stopper 22, and the key pressing position shown in FIG. 6B is obtained. When the key 20 is in the key pressing position, the mass body 30 pushed up by the key 20 via the plunger 46 is at the upper limit position where the shank portion 32 contacts the mass body upper limit stopper 34. When the key pressing force on the key 20 is released, a load is applied to the key 20 from the mass body 30 that rotates downward by its own weight through the plunger 46. The key 20 returns to the non-key-pressed position by both this load and its own weight balance.

このような質量体30の慣性質量を利用した鍵20の動作が行われる際に、駆動装置40でプランジャ46を双方向へ駆動することで、質量体30から鍵20にかかる付勢力をアシストあるいは軽減することができる。したがって、主制御部50により駆動装置40の駆動を制御することで、押鍵操作に対する反力の力覚制御を行うことができる。   When the operation of the key 20 using the inertial mass of the mass body 30 is performed, the plunger 46 is driven bidirectionally by the driving device 40 to assist the urging force applied to the key 20 from the mass body 30 or Can be reduced. Therefore, by controlling the driving of the driving device 40 by the main control unit 50, it is possible to perform force sense control of the reaction force with respect to the key pressing operation.

鍵20の駆動を制御する駆動制御回路は、図1に示すように、主制御部50と、主制御部50の指令に応じて駆動装置40に駆動用のPWM(パルス幅変調)信号を出力する制御ドライバ58を備えている。主制御部50のROM52には、駆動装置40が発生すべき駆動力のパターンを格納した鍵盤用力覚付与テーブル80が格納されている。位置センサ47によって検出された鍵20の位置情報は、主制御部50に出力されるようになっている。主制御部50からの制御信号は、制御ドライバ58に入力される。制御ドライバ58は、主制御部50からの制御信号に基づいて、駆動装置40に駆動用の信号を供給する。   As shown in FIG. 1, the drive control circuit that controls the drive of the key 20 outputs a drive PWM (pulse width modulation) signal to the drive device 40 in response to a command from the main control unit 50. A control driver 58 is provided. The ROM 52 of the main control unit 50 stores a keyboard force sense imparting table 80 in which patterns of driving force to be generated by the driving device 40 are stored. The position information of the key 20 detected by the position sensor 47 is output to the main control unit 50. A control signal from the main control unit 50 is input to the control driver 58. The control driver 58 supplies a driving signal to the driving device 40 based on a control signal from the main control unit 50.

そして、本実施形態の鍵20の駆動装置40は、プランジャ46の位置を検出する位置センサ47として、プランジャ(可動部材)46側に設けた移動電極112を有する移動子110と、固定側であるコイル41上に設けた誘導電極103及び電位検出電極104を有する固定子101とを備え、固定子101の誘導電極103に電圧を印加し、静電誘導により移動子110の移動電極112に発生した電位分布を固定子101の電位検出電極104で検出することによって、固定子101に対する移動子110の位置を検出する構成の静電式センサを採用している。このように、プランジャ46の位置を検出する位置センサ47として、小型かつ薄型で位置検出精度が良好な静電型エンコーダを用いたことで、簡単かつ安価な構成でありながら、プランジャ46の位置検出精度を効果的に向上させることができる。また、静電型エンコーダでは、移動子110側に配線を接続する必要がないので、移動子110を取り付けたプランジャ46の動きが阻害されずに済み、駆動装置40のスムーズな動作を確保できる。   The drive device 40 of the key 20 of the present embodiment is a movable element 110 having a movable electrode 112 provided on the plunger (movable member) 46 side as a position sensor 47 for detecting the position of the plunger 46, and a fixed side. And a stator 101 having an induction electrode 103 and a potential detection electrode 104 provided on the coil 41. A voltage is applied to the induction electrode 103 of the stator 101, and generated on the moving electrode 112 of the mover 110 by electrostatic induction. An electrostatic sensor configured to detect the position of the mover 110 relative to the stator 101 by detecting the potential distribution with the potential detection electrode 104 of the stator 101 is employed. As described above, the position sensor 47 for detecting the position of the plunger 46 is a small and thin electrostatic encoder with good position detection accuracy. The accuracy can be improved effectively. Further, in the electrostatic encoder, since there is no need to connect wiring to the moving element 110 side, the movement of the plunger 46 to which the moving element 110 is attached is not hindered, and the smooth operation of the driving device 40 can be ensured.

また、面の撓みに対する弾力性を有する板状の移動子110を備え、該移動子110を撓ませた状態で固定子101に対して押し当てた構成なので、移動子110の電極面112と固定子101の電極面104とを確実に接触させることができる。したがって、静電型エンコーダによるプランジャ46の位置検出精度をさらに向上させることができる。そのうえで、弾力性を有する板状の移動子110が撓んだ状態で固定子101に当接していることで、プランジャ46に回転方向の付勢力が生じており、当該付勢力によって、回転規制部48の当接部48aが被当接部48bに当接してプランジャ46の回転が規制されるようにしている。これにより、ボビン(ガイド部)43でガイドされて軸方向に往復動するプランジャ46の動作にガタが生じることを効果的に抑制できる。したがって、プランジャ46のガタに起因する位置検出精度の低下を防ぐことができる。以上によって、簡単かつ安価な構成でありながら、プランジャ46の位置検出精度の向上を図ることができる。   Further, since the plate-like moving element 110 having elasticity against the bending of the surface is provided and pressed against the stator 101 in a state where the moving element 110 is bent, it is fixed to the electrode surface 112 of the moving element 110. The electrode surface 104 of the child 101 can be reliably brought into contact. Therefore, the position detection accuracy of the plunger 46 by the electrostatic encoder can be further improved. In addition, since the elastic plate-like moving element 110 is in contact with the stator 101 in a bent state, a biasing force in the rotation direction is generated in the plunger 46, and the rotation restricting portion is generated by the biasing force. The 48 abutting portions 48 a abut against the abutted portion 48 b so that the rotation of the plunger 46 is restricted. As a result, it is possible to effectively suppress the play of the plunger 46 that is guided by the bobbin (guide portion) 43 and reciprocates in the axial direction. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in position detection accuracy due to the play of the plunger 46. As described above, it is possible to improve the position detection accuracy of the plunger 46 with a simple and inexpensive configuration.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態の説明及び対応する図面においては、第1実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第1実施形態と同じである。これらの点は、他の実施形態についても同様である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the second embodiment and the corresponding drawings, the same or corresponding components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted below. In addition, matters other than those described below are the same as those in the first embodiment. These points are the same for the other embodiments.

図7は、本発明の第2実施形態にかかる駆動装置40−2を示す図で、(a)は、駆動装置40−2の全体を示す概略側面図、(b)は、位置センサ47−2を示す概略平面図である。本実施形態の駆動装置40−2は、第1実施形態の駆動装置40の構成に加えて、移動子110の電極面112を固定子101の電極面104に対して付勢する付勢部材37を備えている。また、第1実施形態の駆動装置40が双方向駆動型の電磁アクチュエータであったのに対して、本実施形態の駆動装置40−2は単方向駆動型の電磁アクチュエータである点が異なっている。これらの点を除く他の構成は、第1実施形態の駆動装置40と同じである。   7A and 7B are diagrams showing a driving device 40-2 according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is a schematic side view showing the whole driving device 40-2, and FIG. 7B is a position sensor 47-. FIG. In addition to the configuration of the driving device 40 of the first embodiment, the driving device 40-2 of the present embodiment biases the electrode surface 112 of the movable element 110 against the electrode surface 104 of the stator 101. It has. Further, the drive device 40 of the first embodiment is a bidirectional drive type electromagnetic actuator, whereas the drive device 40-2 of the present embodiment is a unidirectional drive type electromagnetic actuator. . Except for these points, the other configuration is the same as that of the driving device 40 of the first embodiment.

すなわち、駆動装置40−2が備える付勢部材37は、フェルトあるいは不織布などで構成されたシート状の部材である。この付勢部材37は、コイル41の上端面に立設した支柱37aの後側面に取り付けられており、固定子101の前面に当接する移動子110を手前側から固定子101に向けて押圧した状態で設置されている。   That is, the urging member 37 included in the driving device 40-2 is a sheet-like member made of felt or nonwoven fabric. The urging member 37 is attached to the rear side surface of the support column 37 a erected on the upper end surface of the coil 41, and presses the mover 110 that contacts the front surface of the stator 101 toward the stator 101 from the front side. It is installed in a state.

また、駆動装置40−2は、単一のコイル41の駆動でプランジャ46を下方(鍵20側)にのみ移動させるようになっている。したがって、図示は省略するが、本実施形態の鍵盤装置10−2が備える駆動制御回路は、単一のコイル41を備えた駆動装置40−2の駆動を制御するために必要な構成を備えている。   Further, the driving device 40-2 moves the plunger 46 only downward (key 20 side) by driving a single coil 41. Therefore, although not shown, the drive control circuit included in the keyboard device 10-2 of the present embodiment has a configuration necessary for controlling the drive of the drive device 40-2 including the single coil 41. Yes.

本実施形態の駆動装置40−2では、付勢部材37による付勢で、移動子110の電極面112を固定子101の電極面104に対して均一に当接させることができるので、電極面112,104のクリアランスを安定させることができる。したがって、位置センサ47−2によるプランジャ46の位置検出精度をさらに向上させることができる。また、移動子110が固定子101と付勢部材37とで挟まれた状態で移動するので、プランジャ46の動作がさらに安定し、その点においても位置検出精度が向上する。   In the driving device 40-2 according to the present embodiment, the electrode surface 112 of the moving element 110 can be uniformly brought into contact with the electrode surface 104 of the stator 101 by urging by the urging member 37. The clearances 112 and 104 can be stabilized. Therefore, the position detection accuracy of the plunger 46 by the position sensor 47-2 can be further improved. Further, since the mover 110 moves while being sandwiched between the stator 101 and the urging member 37, the operation of the plunger 46 is further stabilized, and the position detection accuracy is also improved in this respect.

〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図8は、本発明の第3実施形態にかかる駆動装置40−3を示す図で、(a)は、駆動装置40−3の全体を示す概略側面図、(b)は、駆動装置40−3が備える位置センサ47−3の概略平面図である。なお、図8(a)では、質量体30のシャンク部32や鍵20など、駆動装置40−3に隣接する他の部材の図示は省略している。本実施形態の駆動装置40−3は、一端が自由端となるようにプランジャ46に取り付けられた板状の移動子110が撓んでいない状態で固定子101に当接している。そのうえで、移動子110の電極面112を固定子101の電極面104に対して付勢する付勢部材37が設けられている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIGS. 8A and 8B are diagrams showing a drive device 40-3 according to the third embodiment of the present invention, in which FIG. 8A is a schematic side view showing the entire drive device 40-3, and FIG. 8B is a drive device 40-. 3 is a schematic plan view of a position sensor 47-3 included in FIG. In FIG. 8A, illustration of other members adjacent to the driving device 40-3 such as the shank portion 32 and the key 20 of the mass body 30 is omitted. The drive device 40-3 of the present embodiment is in contact with the stator 101 in a state where the plate-like moving element 110 attached to the plunger 46 is not bent so that one end is a free end. In addition, a biasing member 37 that biases the electrode surface 112 of the mover 110 against the electrode surface 104 of the stator 101 is provided.

すなわち、台部材44の側面から突出する移動子110は、その面が平面状になっている。そして、付勢部材37による付勢で、固定子101の電極面104に対して移動子110の電極面112が押し当てられた状態になっている。付勢部材37は、第2実施形態と同様の構成である。したがって、本実施形態では、移動子110は、必ずしも可撓性及び弾力性を有していなくてもよく、硬質の材料からなる平板状部材であってもよい。そして、移動子110が付勢部材37で固定子101に付勢されていることで、回転規制部48の当接部48aが被当接部48bに当接してプランジャ46の回転が規制された状態になっている。   That is, the movable element 110 protruding from the side surface of the base member 44 has a flat surface. The electrode surface 112 of the mover 110 is pressed against the electrode surface 104 of the stator 101 by the urging by the urging member 37. The urging member 37 has the same configuration as in the second embodiment. Therefore, in this embodiment, the mover 110 does not necessarily have flexibility and elasticity, and may be a flat plate member made of a hard material. The moving member 110 is urged against the stator 101 by the urging member 37, so that the abutting portion 48a of the rotation restricting portion 48 abuts on the abutted portion 48b and the rotation of the plunger 46 is restricted. It is in a state.

また、第1実施形態の駆動装置40では、プランジャ46の往復動が筒状のボビン43でガイドされていたのに対して、本実施形態の駆動装置40−3は、ボビン43に代えて、プランジャ46をコイル41の上方及び下方でガイドする第1軸受38a及び第2軸受38bを備えている。第1軸受38aは、プランジャ46の第1ロッド42bの上端近傍の外周を支持するように設置されており、第2軸受38bは、プランジャ46の第2ロッド42cの下端近傍の外周を支持するように設置されている。そして、第1軸受38a及び第2軸受38bは、プランジャ46のスムーズな動作を確保するために、第1ロッド42b及び第2ロッド42cの外周に対して若干の隙間(クリアランス)A,A’を有している。   In the driving device 40 of the first embodiment, the reciprocating motion of the plunger 46 is guided by the cylindrical bobbin 43, whereas the driving device 40-3 of the present embodiment is replaced with the bobbin 43. A first bearing 38 a and a second bearing 38 b for guiding the plunger 46 above and below the coil 41 are provided. The first bearing 38a is installed so as to support the outer periphery of the plunger 46 near the upper end of the first rod 42b, and the second bearing 38b supports the outer periphery of the plunger 46 near the lower end of the second rod 42c. Is installed. The first bearing 38a and the second bearing 38b are provided with slight gaps (clearances) A and A ′ with respect to the outer circumferences of the first rod 42b and the second rod 42c in order to ensure a smooth operation of the plunger 46. Have.

鍵盤装置10では、詳細な図示は省略するが、駆動装置40−3を鍵20の横幅のスペースに収容するために、隣接する鍵20を駆動する駆動装置40−3を上下に互い違いにずらして配列することが行われる。この場合、コイル41を挟んでプランジャ46の両端に配置された第1軸受38aと第2軸受38bの間隔は、コイル41を上下に2個並べた分の寸法を少なくとも確保しなければならないため、当該間隔が大きくなってしまう。そして、第1軸受38aと第2軸受38bの間隔が長くなるほど、プランジャ46の傾きに対する動作を許容するために、第1軸受38a及び第2軸受38bにおけるクリアランスA,A’の寸法を大きく設定する必要がある。ところが、クリアランスA,A’を大きく設定することで、プランジャ46の動作にガタが生じ易くなるという問題がある。   In the keyboard device 10, although detailed illustration is omitted, in order to accommodate the driving device 40-3 in the lateral space of the key 20, the driving device 40-3 that drives the adjacent key 20 is shifted alternately up and down. Arrangement is done. In this case, since the interval between the first bearing 38a and the second bearing 38b disposed at both ends of the plunger 46 with the coil 41 interposed therebetween must ensure at least the size of the two coils 41 arranged vertically, The said space | interval will become large. Then, as the distance between the first bearing 38a and the second bearing 38b becomes longer, the dimensions of the clearances A and A ′ in the first bearing 38a and the second bearing 38b are set larger in order to allow the operation with respect to the inclination of the plunger 46. There is a need. However, when the clearances A and A 'are set to be large, there is a problem that the plunger 46 is likely to be loose.

これに対して、本実施形態の駆動装置40−3では、位置センサ47−3の移動子110が付勢部材37で付勢されていることで、当該付勢力によって回転規制部48の当接48aが被当接部48bに当接してプランジャ46の回転及びガタつきが規制されるようにしている。したがって、第1軸受38a及び第2軸受38bの隙間A,A’の寸法が大きくても、第1軸受38a及び第2軸受38bでガイドされて軸方向に往復動するプランジャ46のスムーズな動作を確保できる。したがって、プランジャ46のガタに起因する位置センサ47の検出精度の低下を防ぐことができる。   On the other hand, in the drive device 40-3 of the present embodiment, the moving element 110 of the position sensor 47-3 is urged by the urging member 37, so that the rotation restricting portion 48 is abutted by the urging force. 48a abuts against the abutted portion 48b so that the rotation and backlash of the plunger 46 are restricted. Accordingly, even when the gaps A and A ′ between the first bearing 38a and the second bearing 38b are large, the plunger 46 that is guided by the first bearing 38a and the second bearing 38b and reciprocates in the axial direction can be operated smoothly. It can be secured. Therefore, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy of the position sensor 47 due to the play of the plunger 46.

また、本実施形態の駆動装置40−3でも、付勢部材37によって、移動子110の電極面112を固定子101の電極面104に対して均一に当接させることができるので、電極面112,104のクリアランスを安定させることができ、位置センサ47−3による位置検出精度の向上を図ることができる。なお、本実施形態の駆動装置40−3では、撓んでいない平板状の移動子110−3を備えた位置センサ47−3を設置した場合を説明したが、これに代えて、撓んだ状態で設置した移動子110を備えた第1実施形態の位置センサ47、又は第2実施形態の位置センサ47−2を設置することも可能である。   Also in the driving device 40-3 of this embodiment, the electrode surface 112 of the mover 110 can be uniformly brought into contact with the electrode surface 104 of the stator 101 by the biasing member 37. 104 can be stabilized, and the position detection accuracy by the position sensor 47-3 can be improved. In addition, in the drive device 40-3 of this embodiment, although the case where the position sensor 47-3 provided with the flat-shaped moving element 110-3 which was not bent was demonstrated, it replaced with this and the state bent It is also possible to install the position sensor 47 of the first embodiment provided with the mover 110 installed in step 1 or the position sensor 47-2 of the second embodiment.

〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図9は、第4実施形態にかかる鍵盤装置10−4の構成を概念的に示す図である。本実施形態の鍵盤装置10−4は、第1実施形態の鍵盤装置10と比較して、鍵20と質量体30の配置の上下関係が逆転しており、それに伴い、鍵20と質量体30の間に設置した駆動装置40−4もその向きが上下逆転している。また、鍵20、質量体30、駆動装置40−4それぞれの動作の方向も第1実施形態に対して逆になっている。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram conceptually showing the configuration of the keyboard apparatus 10-4 according to the fourth embodiment. Compared with the keyboard device 10 of the first embodiment, the keyboard device 10-4 of the present embodiment has a reverse relationship in the arrangement of the key 20 and the mass body 30, and accordingly, the key 20 and the mass body 30. The direction of the driving device 40-4 installed between the two is also reversed upside down. Moreover, the direction of operation | movement of each of the key 20, the mass body 30, and the drive device 40-4 is also reverse with respect to 1st Embodiment.

すなわち、本実施形態の鍵盤装置10−4では、鍵20の下側に質量体30が設置されており、鍵20の下面と質量体30との間に駆動装置40−4及びプランジャ46が配置されている。プランジャ46は、上方に延びる第2ロッド42cの上端が鍵支点12よりも前側の鍵20の下面に当接しており、下方に延びる第1ロッド42bに固定された台部材44の下端が、質量体支点31に対して質量部33とは反対側に延伸するシャンク部32の上面に当接している。なお、駆動装置40−4及び位置センサ47−4の構成は、上下が逆転している点を除けば、第1実施形態の駆動装置40及び位置センサ47と同じである。   That is, in the keyboard device 10-4 of the present embodiment, the mass body 30 is installed below the key 20, and the driving device 40-4 and the plunger 46 are disposed between the lower surface of the key 20 and the mass body 30. Has been. In the plunger 46, the upper end of the second rod 42c extending upward is in contact with the lower surface of the key 20 on the front side of the key fulcrum 12, and the lower end of the base member 44 fixed to the first rod 42b extending downward is the mass. The body fulcrum 31 is in contact with the upper surface of the shank part 32 extending to the opposite side of the mass part 33. The configurations of the drive device 40-4 and the position sensor 47-4 are the same as those of the drive device 40 and the position sensor 47 of the first embodiment except that the top and bottom are reversed.

本実施形態の鍵盤装置10−4においても、鍵20は、鍵支点12の前後の自重バランスと、プランジャ46を介してかかる質量体30からの荷重との両方によって、押鍵操作がされてない状態では、図9に示すように、後端20bの下面が鍵上限ストッパー21に当接した非押鍵位置にある。このとき、質量体30は、質量体下限ストッパー35に当接した下限位置にある。そして、押鍵操作が行われると、鍵20は、プランジャ46を介して質量体30のシャンク部32を押し下げながら回動する。こうして、鍵20は、前端20aの下面が鍵下限ストッパー22に当接する押鍵位置になる。プランジャ46を介して鍵20により押し下げられることで回動した質量体30は、鍵20が押鍵位置のとき、質量体上限ストッパー34に当接して上限位置になる。一方、鍵20を押し下げている押鍵力が解除されると、鍵20には、回動する質量体30からプランジャ46を介して荷重が加わる。鍵20は、この荷重と自重バランスとの両方で非押鍵位置へ復帰する。   Also in the keyboard device 10-4 of the present embodiment, the key 20 is not pressed by both the weight balance before and after the key fulcrum 12 and the load from the mass body 30 via the plunger 46. In the state, as shown in FIG. 9, the lower surface of the rear end 20 b is in a non-key-pressing position where it abuts against the key upper limit stopper 21. At this time, the mass body 30 is in the lower limit position in contact with the mass body lower limit stopper 35. When the key pressing operation is performed, the key 20 rotates while pushing down the shank portion 32 of the mass body 30 via the plunger 46. Thus, the key 20 becomes a key pressing position where the lower surface of the front end 20a abuts against the key lower limit stopper 22. The mass body 30 rotated by being pushed down by the key 20 via the plunger 46 comes into contact with the mass body upper limit stopper 34 and reaches the upper limit position when the key 20 is in the key depression position. On the other hand, when the key pressing force that pushes down the key 20 is released, a load is applied to the key 20 from the rotating mass body 30 via the plunger 46. The key 20 returns to the non-key-pressed position with both this load and its own weight balance.

本実施形態の駆動装置40−4でも、プランジャ46の位置を検出する位置センサ47に移動子110と固定子101を備えた静電型エンコーダを用いたことで、簡単かつ安価な構成でありながら、プランジャ46の位置検出精度を向上させることができる。また、位置センサ47は、移動子110を撓ませた状態で固定子101に押し当てた構成なので、移動子110の電極面112と固定子101の電極面104とを確実に接触させることができ、位置センサ47によるプランジャ46の位置検出精度をさらに向上させることができる。また、プランジャ46のガタつきも抑えることができる。   Even in the driving device 40-4 according to the present embodiment, the electrostatic sensor including the mover 110 and the stator 101 is used as the position sensor 47 that detects the position of the plunger 46, so that the configuration is simple and inexpensive. The position detection accuracy of the plunger 46 can be improved. In addition, since the position sensor 47 is configured to be pressed against the stator 101 with the mover 110 being bent, the electrode surface 112 of the mover 110 and the electrode surface 104 of the stator 101 can be reliably brought into contact with each other. Further, the position detection accuracy of the plunger 46 by the position sensor 47 can be further improved. Further, rattling of the plunger 46 can be suppressed.

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。たとえば、上記各実施形態では、駆動装置40〜40−4で駆動される演奏操作子が鍵20である場合を示したが、本発明にかかる駆動装置によって駆動される演奏操作子は、鍵には限らず、それ以外の演奏操作子、例えばペダルなどであってもよい。また、本発明にかかる位置センサは、駆動装置が備える軸方向に往復動可能かつ軸周りに回転可能に支持された可動部材の位置を検出するものであれば、プランジャ以外の部材の位置を検出するものであってもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. For example, in each of the above embodiments, the case where the performance operator driven by the driving devices 40 to 40-4 is the key 20 is shown. However, the performance operator driven by the driving device according to the present invention is the key. However, other performance operators such as a pedal may be used. In addition, the position sensor according to the present invention detects the position of a member other than the plunger as long as it detects the position of a movable member supported so as to be able to reciprocate in the axial direction of the driving device and to be rotatable about the axis. You may do.

1 電子鍵盤楽器
10 鍵盤装置
20 鍵
30 質量体
38a 第1軸受(ガイド部)
38b 第2軸受(ガイド部)
40 駆動装置
41 コイル(駆動源)
41a 往動コイル
41b 復動コイル
43 ボビン(ガイド部)
46 プランジャ(可動部材)
47 位置センサ(位置検出手段)
48 回転規制部
48a 当接部
48b被当接部
50 主制御部
52 ペダル装置
101 固定子
103(103a,103b) 誘導電極
104 電位検出電極(電極面)
110 移動子
112(112a,112b) 櫛歯状電極(移動電極,電極面)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic keyboard instrument 10 Keyboard apparatus 20 Key 30 Mass body 38a 1st bearing (guide part)
38b Second bearing (guide part)
40 Drive device 41 Coil (drive source)
41a Forward coil 41b Reverse coil 43 Bobbin (guide part)
46 Plunger (movable member)
47 Position sensor (position detection means)
48 Rotation restriction part 48a Contact part 48b Contacted part 50 Main control part 52 Pedal device 101 Stator 103 (103a, 103b) Induction electrode 104 Potential detection electrode (electrode surface)
110 Mover 112 (112a, 112b) Comb-like electrode (moving electrode, electrode surface)

Claims (3)

演奏操作子に駆動力を付与するための可動部材と、
前記可動部材を軸方向に往復動可能かつ軸周りに回転可能に支持するガイド部と、
前記可動部材に設けた当接部が固定側に設けた被当接部に当接することで前記可動部材の回転が規制される回転規制部と、
前記可動部材を駆動するための駆動源と、
前記可動部材の位置を検出するための位置検出手段と、を備え、
前記位置検出手段は、前記可動部材側に設けた移動電極を有する移動子と、固定側に設けた誘導電極及び電位検出電極を有する固定子とを備え、前記固定子の誘導電極に電圧を印加し、静電誘導により前記移動電極に発生した電位分布を前記電位検出電極で検出することによって前記固定子に対する前記移動子の位置を検出する構成であり、
前記位置検出手段の前記移動子は、板状で面の撓みに対する弾力性を有し、一端が自由端となるように前記可動部材に取り付けられており、
前記移動子が撓んだ状態で前記固定子に当接していることで、前記可動部材に回転方向の付勢力が生じており、当該付勢力によって前記回転規制部の前記当接部が前記被当接部に当接している
ことを特徴とする演奏操作子の駆動装置。
A movable member for applying a driving force to the performance operator;
A guide portion that supports the movable member so as to be capable of reciprocating in the axial direction and rotatable about the axis;
A rotation restricting portion that restricts the rotation of the movable member by abutting a contact portion provided on the movable member with a contacted portion provided on the fixed side;
A drive source for driving the movable member;
Position detecting means for detecting the position of the movable member,
The position detecting means includes a moving element having a moving electrode provided on the movable member side, and a stator having an induction electrode and a potential detecting electrode provided on the fixed side, and applies a voltage to the induction electrode of the stator. And detecting the position of the moving element relative to the stator by detecting the potential distribution generated in the moving electrode by electrostatic induction with the potential detecting electrode,
The moving element of the position detecting means is plate-like and has elasticity against surface deflection, and is attached to the movable member so that one end is a free end,
Since the movable element is in contact with the stator in a bent state, an urging force in the rotational direction is generated on the movable member, and the urging force causes the abutting portion of the rotation restricting portion to be in the covered state. A drive device for a performance operator, which is in contact with a contact portion.
前記移動子の電極面を前記固定子の電極面に対して付勢する付勢部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の演奏操作子の駆動装置。
2. The drive device for a performance operator according to claim 1, further comprising a biasing member that biases the electrode surface of the movable element against the electrode surface of the stator.
演奏操作子に駆動力を付与するための可動部材と、
前記可動部材を軸方向に往復動可能かつ軸周りに回転可能に支持するガイド部と、
前記可動部材に設けた当接部が固定側に設けた被当接部に当接することで前記可動部材の回転が規制される回転規制部と、
前記可動部材を駆動するための駆動源と、
前記可動部材の位置を検出するための位置検出手段と、を備え、
前記位置検出手段は、前記可動部材側に設けた移動電極を有する移動子と、固定側に設けた誘導電極及び電位検出電極を有する固定子とを備え、前記固定子の誘導電極に電圧を印加し、静電誘導により前記移動電極に発生した電位分布を前記電位検出電極で検出することによって前記固定子に対する前記移動子の位置を検出する構成であり、
前記位置検出手段の前記移動子は、一端が自由端となるように前記可動部材に取り付けられた板状の部材からなり、
前記移動子の電極面を前記固定子の電極面に対して付勢する付勢部材を備え、
前記移動子が前記固定子に対して前記付勢部材で付勢されていることで、当該付勢部材の付勢力によって前記回転規制部の前記当接部が前記被当接部に当接している
ことを特徴とする演奏操作子の駆動装置。
A movable member for applying a driving force to the performance operator;
A guide portion that supports the movable member so as to be capable of reciprocating in the axial direction and rotatable about the axis;
A rotation restricting portion that restricts the rotation of the movable member by abutting a contact portion provided on the movable member with a contacted portion provided on the fixed side;
A drive source for driving the movable member;
Position detecting means for detecting the position of the movable member,
The position detecting means includes a moving element having a moving electrode provided on the movable member side, and a stator having an induction electrode and a potential detecting electrode provided on the fixed side, and applies a voltage to the induction electrode of the stator. And detecting the position of the moving element relative to the stator by detecting the potential distribution generated in the moving electrode by electrostatic induction with the potential detecting electrode,
The moving element of the position detecting means is composed of a plate-like member attached to the movable member so that one end is a free end,
An urging member for urging the electrode surface of the movable element against the electrode surface of the stator;
Since the moving element is urged by the urging member with respect to the stator, the abutting portion of the rotation restricting portion abuts on the abutted portion by the urging force of the urging member . A drive device for a performance operator, characterized in that:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0750204Y2 (en) * 1989-11-29 1995-11-15 株式会社精工舎 Inkjet head cleaning device
JPH10198348A (en) * 1997-01-14 1998-07-31 Yamaha Corp Detecting device for movable member of reciprocation type actuator and automatic playing type keyboard instrument using the same
JP2005221472A (en) * 2004-02-09 2005-08-18 Olympus Corp Electrostatic encoder and electrostatic displacement measuring method
JP2009098582A (en) * 2007-10-19 2009-05-07 Yamaha Corp Drive unit

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