JP6094785B1 - インシュレーター - Google Patents
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Abstract
Description
そして、ピアノという楽器は、その発明された17世紀以来、重量物であるピアノ本体を床面に直接設置して演奏されるという点で現在に至るまで変化はない。
また、グランド型のピアノであっても、一般家庭に設置できる比較的小型のものでは、建屋の制約も重なり、豊かな響きが得られず演奏者等の不満となる場合も多い。
第一平面に当接する下部構造部材、屈曲させた板材からなり一端が下部構造部材に取り付けられた片持バネ部材、片持バネ部材の他端にその上端が取り付けられた第一ワイヤ、その上面に振動発生物体が載置され、第一ワイヤの下端に取り付けられて片持バネ部材および第一ワイヤを介して下部構造部材から吊り下げられた上部構造部材、および上部構造部材と下部構造部材とを水平方向に連結し、上部構造部材と下部構造部材のそれぞれの中央位置に設定された荷重点を軸中心とする周方向に互いに等間隔で放射状に配置された3本以上の第二ワイヤを備えるものである。
また、振動発生物体から発生する、周波数が比較的低い振動エネルギー成分のそれぞれ、垂直方向成分に対しては片持バネ部材の弾性により抑制するように機能し、水平方向成分に対しては、第二ワイヤのいずれかに働く張力により抑制するように機能するので、周波数が比較的低い振動エネルギー成分による振動発生物体自体の振動が抑制される。
図1は、この発明の実施の形態1によるインシュレーター1をピアノに適用した状態を示す図で、ここでは、ピアノの脚柱2の下端がよく分かるよう、その外形を破線で示している。
図1は、いわゆるグランド型のピアノ100に適用したもので、通常3本の脚柱2のそれぞれに各1個のインシュレーター1が計3個使用される。
更に、この弦の振動は駒という部品を通して響板に伝わり、この響板が振動を増幅していわゆるピアノの音として周りの聴き手に感知されるわけである。
この第一振動エネルギー成分は、直接または反響板4を経て聴き手に達するとともに、その一部は、ピアノのフレーム5および脚柱2を経て床面に至る。
従って、従来のように、数百kgの重量を有するピアノを床面に直に設置する場合は、この第一振動エネルギー成分もその一部が床に吸収されてしまうことになる。
上述した、演奏者による鍵盤3およびペダル6の操作は、それぞれその本来の目的のために行うものであるが、同時に、ピアノをある方向に揺れ動かそうとする振動成分を引き起こす。
インシュレーター1は、大きくは、上部構造部材7および下部構造部材8、更には、図2では破線での図示も省略し後段の図で説明する片持バネ部材9、第一ワイヤ10および第二ワイヤ11から構成されている。
図3は、上部構造部材7の背面図、図4は、下部構造部材8の上面図である。
なお、図3に示すように、下段部材13には、支柱15を挿通させるための挿通孔20を設けている。
更に、上段部材12中央の荷重点Gを軸中心とする円周上の互いに等間隔の位置に、後述する片持バネ部材9および第一ワイヤ10を収納するように下方に開口する第二凹部19を3個形成している。
図5は、1本の第一ワイヤ10に係る吊り構造部分を示し、従って、1個のインシュレーター1には、この吊り構造が3個設けられている。同図(a)は、その上面図、同図(b)はその側面図である。
この例では、同図(b)に示すように、このバネ台座16には、自体を曲げ加工することで、補強壁21および片持バネ部材9の一部を構成するU字状部22を一体に形成している。
U字状部22とL字状部23とで片持バネ部材9を構成し、上部構造部材7の下段部材13そして第一ワイヤ10を介して加わるピアノ100の荷重をスパンdの片持バネで支えるものである。
そして、この片持バネ部材9の弾性により既述した第二振動エネルギー成分、即ち、演奏者による鍵盤3およびペダル6の操作に伴う、人間の可聴周波数の下限値未満の周波数の振動エネルギーの垂直方向成分を抑制するわけである。
第二ワイヤ11は、上述した第二振動エネルギー成分の水平方向成分を抑制するため上部構造部材7と下部構造部材8とを水平方向に連結するものである。
即ち、一部にゴム材を用いて連結するもの、薄いアルミ板を用いて連結するもの、また、一部に間隙を介して連結するもの等を、それぞれ寸法形状を変化させて試作、ピアノとしての音響と演奏者の操作による違和感を検証した。しかし、両者の要求を満足するものは得られなかった。
第二ワイヤ11の取り付け位置は、必ずしも図6に示した構成に限られるものではないが、種々の実験結果から以下の条件を満たす必要があることが判明している。
以上のように、任意の方向に力が働く場合を考慮し、第二ワイヤ11は、上記したように、より線で構成している。これにより、特にその端末部が、力の方向に応じて柔軟に曲がり各第二ワイヤ11が確実に張力を分担する。
また、低周波では想定可能な、横方向の振動伝達、縦方向の振動伝達という概念も適用が困難であり、発明者は、主として、人間の聴覚に頼った各種の実験結果から、特に、この第一振動エネルギー成分については、エネルギーの形で把握するのが適当との結論に至った。
先ず、第一の検証は、上記したように、上部構造部材7と下部構造部材8とを第二ワイヤ11により連結拘束した状態においても、先の特許文献1で開発した、吊り下げ構造による振り子運動の自由振動を実現し第一振動エネルギー成分を失うことなく保持し得るか否かという検証である。
本願発明者は、先の特許文献1で紹介しているように、これら音響的な特性把握は、波形分析や周波数分析といった機械的な方法では到底得られないという現実を踏まえ、感度の高い人間の聴覚を利用し、しかも、高度な客観性が得られる検証方法を開発した。
スピーカとしては、その重量がピアノの1脚当たりのそれに近いものを使用し、結果、上部構造部材7と下部構造部材8とが第二ワイヤ11により連結拘束された状態で検証した点が先に開発した検証時の条件と異なっている。
(1)再生された音を検出するセンサとしては、あくまでも人間の耳を使用し、波形分析や周波数分析といった方法では到底得られない高い検出感度を担保している。
(2)2つの互いに異なるピッチ(音の高さ=音の周波数)の音が同時に発生すると、両者の高さ(周波数)の関係で、人間の耳では、ビート(うなり)が発生したり発生しなかったりする現象が観察される。開発した方法では、一般的に言われる、例えば、音が柔らかい、固い、明るい、暗い、といった主観的な把握ではなく、上記したビートの有り無しの現象に着目し、検証の客観性を高めている。
(3)スピーカを用いた実験との比較を行う標準器として、インシュレーター1の影響が無い、高性能のヘッドフォンを使用することで比較結果の信頼性を確保している。
この第二振動エネルギー成分は、周波数が極低く、これによるピアノの動きも、ピアノのフレーム5や脚柱2に手を直接触れることでその有無を感じることが出来る。また、その垂直方向成分と水平方向成分との判別も不可能では無い。
このピアノ操作に伴う違和感はかなり明確に感知でき、前段でも紹介した、本願発明完成に至る段階で種々模索的に試作した各種方式のものの内、例えば、上部構造部材7と下部構造部材8とを薄いアルミ板で連結する方式では、この違和感は治まったが音響の響きは良くなかった。これら各種の試作方式を実施した結果、本願発明品が、音響面と違和感の面の両者で十分満足のいくものであることが検査員全員で確認された。
図7は、この発明の実施の形態2によるインシュレーター1を示す図である。実施の形態2は、インシュレーター1としては実質的に先の形態1のものと同一であるが、ピアノの脚柱2自体に組み込んだ点が異なる。換言すると、実施の形態2では、本願請求項1の第一平面を、脚柱2の、後述する上部取付部24の上面ととらえ、この上部取付部24に下部構造部材8を固定することで、インシュレーター1と脚柱2との一体化を実現している。そして、ピアノ100は、脚柱2とそれ以外の部分を指すピアノ本体101とで構成されているものとする。
以下、先の形態1と異なる点を中心に説明する。
従って、ピアノメーカーにおいて、この発明のインシュレーター1を脚柱2に組み込む形にしておけば、通例の作業手順と同様に、輸送中分離していた脚柱2を設置場所でピアノ本体101に取り付ければ、その状態でインシュレーター1が組み込まれ、設置場所内での移動も従来と全く同じ要領で処理することが出来るという利点がある。
この実施の形態2では、この上部取付部24の上面に、インシュレーター1の下部構造部材8をねじ止め等で取り付ける。そして、インシュレーター1の上部構造部材7をフレーム5内に形成された上述の取付面にねじ止めする。
Claims (7)
- 振動発生物体と第一平面との間に介在し前記振動発生物体と前記第一平面との間の振動伝達を抑制するインシュレーターであって、
前記第一平面に当接する下部構造部材、屈曲させた板材からなり一端が前記下部構造部材に取り付けられた片持バネ部材、前記片持バネ部材の他端にその上端が取り付けられた第一ワイヤ、その上面に前記振動発生物体が載置され、前記第一ワイヤの下端に取り付けられて前記片持バネ部材および前記第一ワイヤを介して前記下部構造部材から吊り下げられた上部構造部材、および前記上部構造部材と前記下部構造部材とを水平方向に連結し、前記上部構造部材と前記下部構造部材のそれぞれの中央位置に設定された荷重点を軸中心とする周方向に互いに等間隔で放射状に配置された3本以上の第二ワイヤを備えたインシュレーター。 - 前記振動発生物体は、人間の可聴周波数の下限値以上の周波数を有する第一振動エネルギー成分と前記下限値未満の周波数を有する第二振動エネルギー成分とを発生し、
前記第一振動エネルギー成分に対しては、前記第一ワイヤの上端を支点とする振り子運動の自由振動により保持するように機能し、前記第二振動エネルギー成分の垂直方向成分に対しては前記片持バネ部材の弾性により抑制するように機能し、前記第二振動エネルギー成分の水平方向成分に対しては、前記第二ワイヤのいずれかに働く張力により抑制するように機能する請求項1記載のインシュレーター。 - 前記振動発生物体は複数の脚柱を有し、前記インシュレーターは前記脚柱毎に各1個前記振動発生物体の前記脚柱と前記第一平面である床面との間に設置されるものであって、
前記各インシュレーターにおいて、前記上部構造部材は、前記中央位置に前記脚柱の下端を収納するように上方に開口する第一凹部と前記荷重点を軸中心とする円周上の互いに等間隔の位置に前記片持バネ部材と前記第一ワイヤとを収納するように下方に開口する3個の第二凹部とを形成した上段部材および前記第二凹部毎に設けられ前記第一ワイヤの下端と結合し前記第二凹部を閉塞するように前記上段部材に取り付けられた下段部材からなり、前記下部構造部材は、前記床面に当接する底板部、前記各下段部材に対応する位置に下端が前記底板部に固定された支柱、および前記支柱の上端に固定され前記片持バネ部材の前記一端を固定するバネ台座からなり、前記片持バネ部材および前記第一ワイヤは前記各下段部材に対応して合計3組設けられ、前記第二ワイヤは、前記上部構造部材の前記第一凹部の部位と前記下部構造部材の前記支柱の部位とを連結するようにした請求項2記載のインシュレーター。 - 前記振動発生物体は、鍵盤、響板、ペダルおよび前記脚柱を備えたピアノであり、前記第一振動エネルギー成分は、演奏者による前記鍵盤と前記ペダルとの操作に伴い前記響板を経て生成され前記脚柱更には前記インシュレーターに至る音響に係る振動エネルギー成分であり、前記第二振動エネルギー成分は、前記演奏者による前記鍵盤と前記ペダルとの操作に伴い前記響板を経ることなく前記脚柱更には前記インシュレーターに至る振動エネルギー成分である請求項3記載のインシュレーター。
- 前記振動発生物体を構成する本体とその上部取付部が前記本体に着脱可能に取り付けられその下端が床面に当接する複数の脚柱とを備え、前記インシュレーターは、その上面を前記第一平面とする前記上部取付部と前記本体との間に設置されるとともに前記脚柱に一体に組み込まれるものであって、
前記各インシュレーターにおいて、前記上部構造部材は、前記荷重点を軸中心とする円周上の互いに等間隔の位置に前記片持バネ部材と前記第一ワイヤとを収納するように下方に開口する3個の第二凹部を形成し前記本体に着脱可能に取り付けられる上段部材および前記第二凹部毎に設けられ前記第一ワイヤの下端と結合し前記第二凹部を閉塞するように前記上段部材に取り付けられた下段部材からなり、前記下部構造部材は、前記脚柱の前記上部取付部に取り付けられる底板部、前記各下段部材に対応する位置に下端が前記底板部に固定された支柱、および前記支柱の上端に固定され前記片持バネ部材の前記一端を固定するバネ台座からなり、前記片持バネ部材および前記第一ワイヤは前記各下段部材に対応して合計3組設けられ、前記第二ワイヤは、前記上部構造部材の前記荷重点を軸中心とする円周上の部位と前記下部構造部材の前記支柱の部位とを連結するようにした請求項2記載のインシュレーター。 - 前記本体は、鍵盤、響板およびペダルを備えたピアノ本体であり、前記ピアノ本体と前記脚柱とでピアノを構成し、前記第一振動エネルギー成分は、演奏者による前記鍵盤と前記ペダルとの操作に伴い前記響板を経て生成され前記インシュレーターに至る音響に係る振動エネルギー成分であり、前記第二振動エネルギー成分は、前記演奏者による前記鍵盤と前記ペダルとの操作に伴い前記響板を経ることなく前記インシュレーターに至る振動エネルギー成分である請求項5記載のインシュレーター。
- 前記第一ワイヤおよび前記第二ワイヤは、それぞれ複数本の細線をより合わせたより線である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のインシュレーター。
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