JP6182041B2 - 振動板およびオルゴール - Google Patents

Description

本発明は、振動弁にウエイトが固定された振動板、および当該振動板を備えたオルゴールに関するものである。

オルゴールでは、良質で音量の豊かな低音域が要求される場合があるが、振動弁には、長さや幅に制限があるため、かかる要求に対応できない場合がある。そこで、振動弁にウエイトを固定して振動板の質量を増大させることがあり、このような場合、ニッパー等によってウエイトの一部を切削することにより、調律を行う。このため、ウエイトには、硬度が低くて比重の大きな鉛製のものが用いられている。

環境問題の観点から鉛の使用が制限、禁止される機運があり、将来は、鉛製のウエイトが使用不能になることは明白である。そこで、鉛製のウエイトに代えて、他の金属材料によってウエイトを構成することが検討されているが、比重が大きくて、切削による調律が容易な金属材料は未だ見いだせていない。

一方、鉛製のウエイトに代えて、タングステンを配合した６ナイロンからなるウエイトを用いることが提案されており、かかる複合材料は、比重が１０〜１３であり、ニッパー等による切削も可能である（特許文献１参照）。

特開２００２−１１６７５３号公報

しかしながら、上記の複合材料は、金属材料に比して価格が極めて高いという問題点がある。例えば、上記の複合材料は、鉛に比して価格が約１００倍であり、銅に比して価格が約２０倍である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、切削等による調律が容易で、かつ、タングステンを配合した６ナイロンからなる複合材料でウエイト全体を構成した場合よりコストを低減することのできる振動板、および当該振動板を用いたオルゴールを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る振動板は、音階に対応する複数の振動弁と、該複数の振動弁のうち、少なくとも一部の振動弁に固定されたウエイトと、を有し、前記ウエイトは、前記振動弁に固定された第１ウエイト部と、該第１ウエイト部の前記振動弁とは反対側の面に固定され、前記第１ウエイト部を構成する第１金属材料より硬度が低い第２金属材料からなる第２ウエイト部と、を備えていることを特徴とする。

本発明において、ウエイトは、振動弁に固定された第１ウエイト部と、第１ウエイト部に固定された第２ウエイト部とを備えており、第２ウエイト部を構成する第２金属材料は、第１ウエイト部を構成する第１金属材料より硬度が低い。このため、第２ウエイト部に対する切削による調律が容易である。このように本発明では、ウエイトを第１ウエイト部と第２ウエイト部との積層構造としているので、第２ウエイト部については、切削による調律が容易であることを条件に金属材料を選定すればよい。従って、第１ウエイト部および第２ウエイト部を比較的安価な金属材料で構成することができる。それ故、高価な複合材料でウエイト全体を構成した場合に比して、ウエイトのコストを低減することができる。

本発明において、前記振動弁を構成する材料および前記第１金属材料は、前記第２金属材料より融点が高く、前記第１ウエイト部は、前記振動弁にハンダにより接合されていることが好ましい。かかる構成によれば、振動弁を構成する材料および第１金属材料の融点が高いので、高温ハンダによって強固に接合することができる。

本発明において、前記第２ウエイト部は、前記第１ウエイト部にハンダにより接合されている構成を採用することができる。この場合でも、振動弁を構成する材料および第１金属材料の融点が高いので、第２ウエイト部を第１ウエイト部にハンダにより接合する際、振動弁や第１ウエイト部が溶融する等の不具合が発生しない。

本発明において、前記第２ウエイト部は、前記第２金属材料を溶融させて前記第１ウエイト部上で固化させてなる構成を採用してもよい。

本発明において、前記第１金属材料は、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデンまたは鉄を主成分とし、前記第２金属材料は、錫またはビスマスを主成分とする構成を採用することができる。本発明において、例えば「ニッケルを主成分とする」における、「主成分とする」とは、所定の金属と不可避金属のみから金属材料、および所定の金属の合金材料の双方を含む意味である。

本発明において、前記第１金属材料は、前記第２金属材料より比重が大であることが好ましい。かかる構成によれば、十分な質量を有するウエイトを構成することができる。例えば、前記第１金属材料は、ニッケル、銅、モリブデンまたは鉄を主成分とし、前記第２金属材料は、錫を主成分とする構成を採用することができる。

本発明を適用したオルゴールは、本発明を適用した振動板と、前記振動弁を弾くピンを外周面に備えたドラムと、を有している。

本発明において、ウエイトは、振動弁に固定された第１ウエイト部と、第１ウエイト部に固定された第２ウエイト部とを備えており、第２ウエイト部を構成する第２金属材料は、第１ウエイト部を構成する第１金属材料より硬度が低い。このため、第２ウエイト部に対する切削による調律が容易である。このように本発明では、ウエイトを第１ウエイト部と第２ウエイト部との積層構造としているので、第２ウエイト部については、切削による調律が容易であることを条件に金属材料を選定すればよい。従って、第１ウエイト部および第２ウエイト部を比較的安価な金属材料で構成することができる。それ故、高価な複合材料でウエイト全体を構成した場合に比して、ウエイトのコストを低減することができる。

本発明を適用した振動板の説明図である。 本発明を適用した振動板の製造方法１を示す説明図である。 本発明を適用した振動板の製造方法２を示す説明図である。 本発明を適用した振動板の製造方法３を示す説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

（振動板およびオルゴールの基本構成）
図１は、本発明を適用した振動板の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、振動板の斜視図、および振動板を用いたオルゴールの説明図である。

図１（ａ）に示すように、振動板１は、音階に対応させて配列した複数の振動弁２０を備えた金属板２と、振動弁２０のうち低音域に配列された各振動弁２１の先端部に固定されたウエイト３とを有しており、振動弁２０のうち高音域に配列された各振動弁２２にはウエイト３が設けられていない。ここで、振動弁２０は、金属板２の端部を所定の幅寸法および所定の長さ寸法に切断した細幅の板状部からなり、低音側に対応する振動弁２０から高音側に対応する振動弁２０に向かって長さ寸法が短くなっている。但し、いずれの振動弁２０も幅寸法および厚さ寸法は一定である。かかる振動弁２０（金属板２）は、鉄系金属からなる。ウエイト３は、振動弁２０の質量を高める機能を担っており、調律の際、ニッパー等を用いた切削によってウエイト３の一部を除去し、振動弁２０の質量を調節する。本形態において、ウエイト３は、振動弁２０が配列している方向からみたとき三角形の板状部であり、低音側に対応する振動弁２０から高音側に対応する振動弁２０に向かって高さ寸法（金属板２に対して垂直な方向の寸法）および長さ寸法（振動弁２２が延在している方向の寸法）が小さくなっている。なお、金属板２には、振動板１をねじ１１０（図１（ｂ）参照）により固定するための穴２９が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、振動板１は、オルゴール１００で使用される際、ウエイト３を下向きにして、ねじ１１０によってフレーム１２０に固定される。また、オルゴール１００では、振動板１と隣り合う位置にドラム１３０が配置されており、ドラム１３０の外周面には振動弁２０を弾く複数のピン１３１が設けられている。従って、ドラム１３０を回転させれば、所定の振動弁２０が弾かれるので、楽曲が演奏される。

（ウエイト３の構成）
再び図１（ａ）において、本形態において、ウエイト３は、振動弁２０の一方面に固定された第１ウエイト部３１と、第１ウエイト部３１の振動弁２０側とは反対側の面に固定された第２ウエイト部３２とを備えている。

ここで、第２ウエイト部３２は、ニッパー等を用いた切削が可能であることが求められることから、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料としては、第１ウエイト部３１を構成する第１金属材料より硬度が低い材料が用いられている。

本形態では、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料として、各種金属材料のうち、ビッカース硬度が２０Ｈｖ以下の金属材料が用いられている。例えば、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料としては、錫を主成分とする金属材料、あるいはビスマスを主成分とする金属材料が用いられている。

また、本形態では、第１ウエイト部３１を鉄系金属からなる振動弁２０にハンダにより接合するという観点から、第１金属材料（第１ウエイト部３１）には、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料より融点が高い金属材料が用いられている。例えば、第１ウエイト部３１を構成する第１金属材料としては、ニッケルを主成分とする金属材料、銅を主成分とする金属材料、亜鉛を主成分とする金属材料、モリブデンを主成分とする金属材料、あるいは鉄を主成分とする金属材料が用いられている。このため、振動弁２０を構成する材料および第１金属材料は、第２金属材料より融点が高い。本形態において、振動弁２０を構成する材料および第１金属材料の融点は、４００℃以上である。従って、第１ウエイト部３１を振動弁２０に鉛フリーの高温ハンダによって強固に接合することができる。

また、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料（錫を主成分とする金属材料、あるいはビスマスを主成分とする金属材料）は、融点が３００℃以下である。従って、本形態では、第１ウエイト部３１に第２ウエイト部３２を積層する際、低融点ハンダを用いることができ、それ故、第１ウエイト部３１に第２ウエイト部３２を低融点ハンダにより接合する際、第１ウエイト部３１や、振動弁２０が溶融するという不具合が発生しない。

また、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料（錫を主成分とする金属材料、あるいはビスマスを主成分とする金属材料）の融点が低いことから、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料を溶融した状態で第１ウエイト部３１の上に載せ、その後、第１ウエイト部３１の上で第２金属材料を固化させて、第２ウエイト部３２を形成するという方法を採用することもできる。

（製造方法１）
図２は、本発明を適用した振動板１の製造方法１を示す説明図である。本形態の振動板１を製造するにあたっては、まず、図２（ａ）に示すように、複数の振動弁２０を備えた金属板２を製造した後、図２（ｂ）に示すように、振動弁２０のうち低音域に配列された各振動弁２１の先端部に対して、第１ウエイト部３１を構成するための三角錐台形状の第１金属ブロック３１０を鉛フリーの高温ハンダ（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系）を用いて接合する。第１金属ブロック３１０は、振動弁２０毎に分割されていないブロック状であり、ニッケルを主成分とする金属材料、銅を主成分とする金属材料、亜鉛を主成分とする金属材料、モリブデンを主成分とする金属材料、あるいは鉄を主成分とする金属材料からなる。

次に、図２（ｃ）に示すように、第１金属ブロック３１０の振動弁２０側とは反対側の面に、第２ウエイト部３２を構成する三角錐形状の第２金属ブロック３２０を鉛フリーの低温ハンダ（Ｓｎ−Ｂｉ系）を用いて接合する。第２金属ブロック３２０は、振動弁２０毎に分割されていないブロック状であり、錫を主成分とする金属材料、あるいはビスマスを主成分とする金属材料からなる。なお、溶融した第２金属材料を第１ウエイト部３１の上で固化させて、第２ウエイト部３２を形成してもよい。

次に、図１（ａ）に示すように、カッターによって第１金属ブロック３１０および第２金属ブロック３２０を各振動弁２０毎に分割する。その結果、複数の振動弁２０の各々に独立したウエイト３が設けられ、かかるウエイト３は、第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２との積層構造を有している。

次に、調律工程では、低音域に配列された各振動弁２１毎の振動特性を評価し、必要に応じて、第２ウエイト部３２をニッパー等で切削し、振動弁２１毎にウエイト３の質量を調節する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の振動板１において、ウエイト３は、振動弁２０に固定された第１ウエイト部３１と、第１ウエイト部３１に固定された第２ウエイト部３２とを備えており、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料は、第１ウエイト部３１を構成する第１金属材料より硬度が低い。このため、第２ウエイト部３２に対する切削による調律が容易である。このように本形態では、ウエイト３を第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２との積層構造としているので、第２ウエイト部３２については、切削による調律が容易であることを条件に金属材料を選定すればよい。従って、第１ウエイト部３１および第２ウエイト部３２を比較的安価な金属材料で構成することができる。それ故、高価な複合材料でウエイト３全体を構成した場合に比して、ウエイト３のコストを低減することができる。

また、本形態において、第１ウエイト部３１を構成する第１金属材料は、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデンまたは鉄を主成分とし、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料は、錫またはビスマスを主成分としている。このため、振動弁２０を構成する鉄系金属材料および第１金属材料は、第２金属材料より融点が高いので、第１ウエイト部３１を振動弁２０に高温ハンダによって強固に接合することができる。また、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料の融点が低いので、第２ウエイト部３２を第１ウエイト部３１にハンダにより接合する際、低温ハンダを用いることができる。このため、第２ウエイト部３２を第１ウエイト部３１にハンダにより接合する際、振動弁２０や第１ウエイト部３１が溶融する等の不具合が発生しない。また、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料の融点が低いので、第２金属材料を溶融させて第１ウエイト部３１上で固化させて第２ウエイト部３２を構成することもできる。

また、上記の材料の組み合わせのうち、第１ウエイト部３１を構成する第１金属材料については、ニッケル、銅、モリブデンまたは鉄を主成分とし、第２ウエイト部３２を構成する第２金属材料については、錫を主成分としている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、第１金属材料は、第２金属材料より比重が大きいので、十分な質量を有するウエイト３を構成することができる。

（別の製造方法）
図３は、本発明を適用した振動板１の製造方法２を示す説明図である。図３に示す製造方法では、まず、図３（ａ）に示すように、複数の振動弁２０を備えた金属板２を製造する一方、第１ウエイト部３１を構成する第１金属ブロック３１０の一方面に、第２ウエイト部３２を構成する第２金属ブロック３２０を低温ハンダ等を用いて接合し、積層体３００を形成する。その際、溶融した第２金属材料を第１ウエイト部３１上で固化させて第２ウエイト部３２を構成し、積層体３００を得てもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１金属ブロック３１０において第２金属ブロック３２０が接合されている側とは反対側の面を、振動弁２０のうち低音域に配列された各振動弁２１の先端部に対して固定する。その際、金属粉が充填された接着剤のように弾性変形しない接着剤や、低温ハンダ等を用いる。

次に、図１（ａ）に示すように、カッターによって第１金属ブロック３１０および第２金属ブロック３２０を各振動弁２０毎に分割する。その結果、複数の振動弁２０の各々に独立したウエイト３が設けられ、かかるウエイト３は、第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２との積層構造を有している。

次に、調律工程では、振動弁２０毎の振動特性を評価し、必要に応じて、第２ウエイト部３２をニッパー等で切削し、振動弁２０毎にウエイト３の質量を調節する。

（さらに別の製造方法）
図４は、本発明を適用した振動板１の製造方法３を示す説明図である。図２および図３に示す製造方法では、複数の振動弁２０を備えた金属板２に対して第１金属ブロック３１０および第２金属ブロック３２０を固定したが、図４に示すように、複数の振動弁２０が形成されていない金属板２に対して第１金属ブロック３１０および第２金属ブロック３２０を固定してもよい。この場合、図１（ａ）に示すように、カッターによって金属板２を切断して振動弁２０を形成すると同時に、カッターによって第１金属ブロック３１０および第２金属ブロック３２０を切断して振動弁２０毎にウエイト３を形成する。

（他の実施の形態）
上記実施の形態において、ウエイト３は、第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２との２層構造であったが、少なくとも第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２とを有していればよい。例えば、第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２との間にさらに別のウエイト（あるいは接合用の部材）が存在する構成や、第１ウエイト部３１と第２ウエイト部３２との積層構造が複数積層された構成等、ウエイト３が２層以上のウエイト部からなる構成を採用してもよい。

１ 振動板
２ 金属板
３ ウエイト
２０ 振動弁
３１ 第１ウエイト部
３２ 第２ウエイト部
１００ オルゴール
１３０ ドラム
１３１ ピン
３００ 積層体
３１０ 第１金属ブロック
３２０ 第２金属ブロック

Claims (8)

1. 音階に対応する複数の振動弁と、
   該複数の振動弁のうち、少なくとも一部の振動弁に固定されたウエイトと、
   を有し、
   前記ウエイトは、前記振動弁に固定された第１ウエイト部と、該第１ウエイト部の前記振動弁とは反対側の面に固定され、前記第１ウエイト部を構成する第１金属材料より硬度が低い第２金属材料からなる第２ウエイト部と、を備えていることを特徴とする振動板。
2. 前記振動弁を構成する材料および前記第１金属材料は、前記第２金属材料より融点が高く、
   前記第１ウエイト部は、前記振動弁にハンダにより接合されていることを特徴とする請求項１に記載の振動板。
3. 前記第２ウエイト部は、前記第１ウエイト部にハンダにより接合されていることを特徴とする請求項２に記載の振動板。
4. 前記第２ウエイト部は、前記第２金属材料を溶融させて前記第１ウエイト部上で固化させてなることを特徴とする請求項２に記載の振動板。
5. 前記第１金属材料は、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデンまたは鉄を主成分とし、
   前記第２金属材料は、錫またはビスマスを主成分とすることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の振動板。
6. 前記第１金属材料は、前記第２金属材料より比重が大であることを特徴とする特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の振動板。
7. 前記第１金属材料は、ニッケル、銅、モリブデンまたは鉄を主成分とし、
   前記第２金属材料は、錫を主成分とすることを特徴とする請求項６に記載の振動板。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の振動板と、前記振動弁を弾くピンを外周面に備えたドラムと、を有することを特徴とするオルゴール。