JP7243475B2 - 加振装置、楽器 - Google Patents

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Description

本発明は、被加振体を加振する加振装置、およびその加振装置を備えた楽器に関する。
従来、被加振体を加振する加振装置が知られている。加振装置は、加振器、アクチュエータ、エキサイタまたはトランスデューサと呼ばれることもある。加振装置は、例えば、オーディオ信号によって動作し、楽器などが有する響板等の被加振体を加振することで音響を生じさせる。特許文献1は、加振装置を設けた楽器を開示している。特許文献1では、ギターの裏板の内側に加振装置が設けられている。特許文献1では、裏板の響棒に専用のブラケットが固定され、このブラケットに加振装置が保持されている。
特開2017-129694号公報
一般に、加振装置は、磁路空間を形成する磁路形成部を含むと共に、磁路空間に挿入されるボイスコイルを含む。磁路形成部とボイスコイルとの間隔は、加振性能の観点からは狭い方が好ましい。ところが、楽器に対するユーザの動作(たたく、揺らす)などにより加振装置が外力を受けると、磁路形成部とボイスコイルとが接触するおそれがある。両者が接触すると、加振性能へ影響を与え、良好な音響の発生を妨げるという問題がある。一方、両者の接触を避けるために互いの間隔を広くし過ぎると、上述のように加振性能が低下するという問題がある。
本発明の一つの目的は、外力に起因する加振性能への影響を抑制することができる加振装置、楽器を提供することである。
本発明の一形態によれば、第1ユニットと、被加振体に固定された状態において、入力信号に応じて前記第1ユニットに対して相対的に振動することで前記被加振体を加振する第2ユニットと、前記第1ユニットと前記第2ユニットとを接続したダンパと、前記第1ユニットに設けられ、前記第2ユニットの振動方向において、前記第2ユニットの前記被加振体に対する固定位置から遠ざかる側へ突出した突出部と、前記被加振体に固定された状態において、前記振動方向に直交する方向への前記突出部の変位を規制する規制部と、を有する、加振装置が提供される。
本発明の一形態によれば、外力に起因する加振性能への影響を抑制することができる。
加振装置を備える楽器の平面図である。 裏板の内側部分を示す図である。 加振装置の模式的な断面図である。 第1ユニットの揺動時における各所の変位を示す模式図である。 第2の実施の形態に係る加振装置の断面図である。 変形例の規制部を、突出部の先端側から見た模式図である。 規制部と突出部とが係合する部分の模式図である。 規制部と突出部とが係合する部分の模式図である。 カホンの斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る加振装置を備える楽器の平面図である。本楽器として、ギター100を例示する。ギター100は、いわゆるアコースティックギターである。ギター100は、ボディ110と、ボディ110に連結されたネック113と、ネック113の先端に取り付けられたヘッド115とを備えている。ギター100は、6本の弦125を有する。各弦125は、ヘッド115と、ボディ110の表板31に取り付けられたブリッジ139との間に張られている。表板31には、ボディ110の内部空間で共鳴した音を外部に放音するサウンドホール143が形成されている。また、側板35には、外部音源と接続するための入力部47が設けられている。ボディ110内において、側板35には、増幅部49が設けられている。
図2は、ボディ110の裏板33の内側部分を示す図である。図1、図2に示すように、ボディ110は、表板31と、裏板33と、側板35とを有する中空箱型の共鳴箱として構成されている。図2に示すように、裏板33の内側面33aには、剥ぎ止め53と、4つの響棒55A,55B,55C,55Dとが取り付けられている。剥ぎ止め53及び響棒55A~55Dは、例えば、内側面33aに対して接着によって所定の位置に固定されている。4つの響棒55A~55Dの各々は、所定の間隔を保って内側面33a上に設けられている。
裏板33の内側面33aには、加振装置60が取り付けられている。加振装置60は、剥ぎ止め53及び響棒55A~55Dを避けた位置に配置されている。加振装置60は、加振部40と規制部50とを有する。入力部47から入力された音響信号(入力信号)は、増幅部49によって増幅され、音響ケーブル105を介して、加振装置60の加振部40に入力される。
図3は、加振装置60の模式的な断面図である。加振部40は、第1ユニット10および第2ユニット20を有する。第1ユニット10と第2ユニット20とは、相対的に、振動方向であるF1方向に変位可能である。第2ユニット20は、キャップ部24、環状のボビン21、ボイスコイル22を有している。キャップ部24にボビン21が固定されている。ボイスコイル22は、ボビン21の外周面に巻き付けられた導線で構成されている。キャップ部24の先細形状の先端が、固定位置P1において、裏板33の内側面33aに対して接着等によって固定されている。
第1ユニット10は、磁路形成部11および突出部16を有する。磁路形成部11は、プレート14、磁石13およびヨーク12を有し、これらが順に重ねて配置されている。ヨーク12の対向部12aはボイスコイル22と近接対向している。ヨーク12のフランジ部12bと第1ユニット10のボビン21とは、ダンパ23によって接続されている。ダンパ23は、繊維等で円盤状に形成され、円盤状の部分が蛇腹状に波立たせた形状をしている。ダンパ23による接続によって、ボイスコイル22およびボビン21が磁路形成部11に対して接触することなく、第2ユニット20がF1方向に変位可能に第1ユニット10に支持される。
ボイスコイル22は、磁路形成部11が形成する磁路空間に挿入されており、自身に流れる電流を振動に変える。すなわち、音響信号に応じた電流がボイスコイル22に入力されると、第2ユニット20は、第1ユニット10に対して相対的に、F1方向に振動する。第2ユニット20は、振動することにより裏板33を加振する。裏板33の振動は音響放射に変換される。
突出部16は、F1方向において、固定位置P1から遠ざかる側(図3の下方)へ突出した棒部材である。突出部16は、ヨーク12に固定されている。突出部16は、例えば樹脂等で構成される。なお、突出部16はヨーク12と一体に形成されてもよい。突出部16の断面の外郭形状は円形である。また、突出部16には穴16bが形成されている。すなわち、突出部16は中空の丸棒である。突出部16が延びる方向はF1方向と平行である。突出部16はヨーク12と一体に変位する。
ボイスコイル22とヨーク12の対向部12aとの間の間隔であるギャップCaは非常に小さい。これは高い加振性能を発揮させるためである。加振部40が振動する際、理想的には、第2ユニット20と第1ユニット10とは、相対的に、F1方向に垂直な方向へ変位しないのが望ましい。ところが、加振部40は、F1方向に垂直な方向の成分を含む外力を受ける場合がある。この外力は、重力を含む加速度である。
例えば、演奏時のギター100の姿勢によっては、F1方向が鉛直方向(重力方向)と一致しない。また、ギター100に対してユーザが、たたく、揺らす等の動作をすることにより、加振部40が外力を受ける場合もある。このような外力を加振部40が受けると、第1ユニット10が揺動支点C1を中心として回転変位する。すなわち、第1ユニット10は、揺動支点C1を中心にF1方向と交差する方向に揺動する。加振部40の振動中に外力が加わると、第1ユニット10が揺動するので、ボイスコイル22と対向部12aとが接触するおそれがある。そこで、第1ユニット10の回転変位ないし揺動変位を抑制するために、規制部50が設けられている。
なお、揺動支点C1の位置は、ダンパ23によるフランジ部12bとボビン21との接続条件等によって定まる。例えば、第1ユニット10の中心軸線上における、F1方向におけるダンパ23とボビン21との接続位置が、揺動支点C1となる。以下、加振部40が非振動状態で且つF1方向に垂直な方向の成分を含む外力を受けていない状態を、「初期状態」と呼称する。ギャップCaの設計値は、初期状態における値として定められている。なお、初期状態において突出部16の軸心は第1ユニット10の中心軸線と一致している。
規制部50の外観形状は問わないが、例えば加振部40を覆う箱形に形成される。規制部50は、樹脂等の軽量の材料で一体に形成される。なお、規制部50は、複数の別体の部材を結合することで一体に構成されてもよい。規制部50は、固定位置P2において、裏板33の内側面33aに対して接着等によって固定されている。規制部50には、貫通穴である規制穴51が形成されている。突出部16は規制穴51を貫通し、突出部16の先端部16aは固定位置P1から遠ざかる側へ規制穴51から突出している。規制穴51は、突出部16の先端部16aの近傍の周囲を囲む円形の囲み部である。突出部16の外径は一様であり、突出部16の外径よりも規制穴51の内径の方が大きい。従って、初期状態時において、規制穴51は、突出部16に接触しない状態で突出部16を囲んでいる。なお、第1ユニット10が振動したときに、突出部16が規制穴51の無い位置まで引っ込むことがない程度に、突出部16の先端部16aは規制穴51に挿入されていればよく、規制穴51から突出していることは必須でない。
なお、作業者は、加振部40と規制部50を裏板33に固定する際、規制穴51の中心位置と突出部16の軸心位置とを一致させるように、加振部40および規制部50を裏板33に固定する。
F1方向に垂直な方向への突出部16の変位を抑制すれば、第1ユニット10の揺動変位も抑制できる。突出部16の先端部16aは、ヨーク12よりも揺動支点C1から離れているので、第1ユニット10の揺動時における、F1方向に垂直な方向への変位量が大きい。すなわち、ヨーク12よりも突出部16の先端部16aの方が、変位量が拡大されている。従って、突出部16の先端部16aの変位を規制穴51で規制することで、第1ユニット10の揺動変位の規制量の設計が容易となる。このことを、図4で説明する。
図4は、第1ユニット10の揺動時における各所の変位を示す模式図である。図3、図4に示すように、F1方向における揺動支点C1からボイスコイル22までの距離をDaとする。F1方向における揺動支点C1から規制穴51までの距離をDbとする。なお、距離Daを特定する際のボイスコイル22の位置は、第1ユニット10の揺動時に対向部12aとボイスコイル22とが最も近づく位置とする。また、距離Dbを特定する際の規制穴51の位置は、第1ユニット10の揺動時に規制穴51と突出部16とが最も近づく位置とする。また、初期状態における、規制穴51と突出部16との最小の間隔をCbとする。
第1ユニット10の揺動時にボイスコイル22と対向部12aとが接触しないようにするためには、ギャップCaがゼロとなる事態が生じないようにすればよい。そのために、(Ca/Da)>(Cb/Db)という関係が成立するように、各値が設計されている。このような設計によって、規制部50は、第1ユニット10が突出部16と一体に揺動する際、磁路形成部11における対向部12aとボイスコイル22とを接触させない範囲内に、突出部16の変位を規制することができる。
本実施の形態によれば、F1方向(振動方向)において固定位置P1から遠ざかる側へ突出するように、第1ユニット10に突出部16が設けられる。また、F1方向(振動方向)に直交する方向への突出部16の変位を規制する規制部50が設けられる。突出部16の変位が規制されることで、第1ユニット10が揺動する際、対向部12aとボイスコイル22との接触を回避できるので、加振部40を保護できると共に、外力に起因する加振装置60の加振性能への影響を抑制することができる。
特に、(Ca/Da)>(Cb/Db)という関係が成立するので、磁路形成部11とボイスコイル22との接触を確実に回避することができる。ギャップCaを小さい値に設計可能となるので、加振性能を高めることができる。
また、規制部50の規制穴51は、突出部16の特に先端部16aを囲み、先端部16aと当たることで突出部16の変位を規制する。従って、第1ユニット10の揺動変位の規制量の設計を容易にすることができる。
また、突出部16の断面の外郭形状は円形であり、且つ、規制穴51は円形であるので、F1方向に垂直な全方向に関し、突出部16の変位量を均等にすることができる。従って、規制穴51を不要に大きく形成することなく、効果的に突出部16の変位を規制することができる。
また、F1方向に垂直な外力を受けない状態では、第1ユニット10が振動しても突出部16は規制穴51と接触しないので、第1ユニット10の振動を妨げることがない。従って、加振性能に与える影響を少なくすることができる。
また、突出部16は中空であるので、第1ユニット10の慣性モーメントの増加を抑制でき、加振性能に与える影響を少なくすることができる。なお、突出部16が中空であることは必須でない。
また、第1ユニット10は裏板33やブラケット等に固定されておらず、別部材により拘束されないので、自由に振動でき、加振性能の向上に寄与する。また、ブラケット等の専用の保持部材が不要なため、構成が簡単である。
また、突出部16の変位規制のために、規制部50は、規制穴51を有するだけでよいので、構成が簡単で安価である。しかも、加振部40の形状に合わせて規制部50を作成すればよいので、汎用性が高い。
また、第2ユニット20と規制部50とは同一の部材である裏板33に固定されている。仮に両者のいずれか一方を別の部材(例えば、表板31)に固定した場合、裏板33と別の部材との経年変化の相違から、突出部16と規制穴51とが同心でなくなるおそれがある。しかし、両者が同一部材に固定されているので、経年変化が加振性能に与える影響を少なくすることができる。
(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る加振装置60の断面図である。この加振装置60は、被加振体である裏板33に固定可能な板状またはフィルム状のシート部73と、規制部70と、を有する。第1の実施の形態では、規制部50と加振部40とが別々に裏板33に固定された。これに対し、本実施の形態では、シート部73と規制部70とが固定されて一体の加振装置60となった状態で、シート部73が裏板33に固定される。加振部40の構成は第1の実施の形態のものと同様である。
規制部70の基本形状は第1の実施の形態における規制部50と同様である。しかし、規制部70は、箱形部74とキャップ型の突部71とを有する。突部71は、規制部70の一部として箱形部74と一体に形成され、箱形部74から突出している。なお、箱形部74とは別体に構成された部材が箱形部74に固定されることで突部71が設けられてもよい。規制部70(の箱形部74)は、固定位置P4においてシート部73に対して接着等によって固定されている。また、第2ユニット20のキャップ部24の先細形状の先端が、固定位置P3において、シート部73に対して接着等によって固定されている。
突部71には、囲み部72が形成され、突部71の先端は閉じられている。従って、シート部73と規制部70とにより密閉される空間内に、加振部40が収容されている。この構成により、加振部40の防塵・防水機能が確保される。囲み部72の、穴としての形状は、規制部50の規制穴51(図3)と同じ形状である。F1方向と、F1方向に垂直な方向とにおける、囲み部72と突出部16との関係は、規制穴51と突出部16との関係と同様である。なお、第1ユニット10が振動したときに突出部16が突部71の先端と接触しないように、F1方向における両者の間隔が設定されている。
加振装置60を製造する際には、作業者は、第2ユニット20のキャップ部24をシート部73に固定し、その後、規制部70をシート部73に固定する。その際、作業者は、囲み部72の中心位置と突出部16の軸心位置とを一致させるように、規制部70を固定する。シート部73の材質は問わない、しかし、第2ユニット20の振動を裏板33へ効率よく伝達するために、シート部73は極力薄いことが望ましい。ただし、固定位置P3と固定位置P4との位置関係が変化しないように、シート部73は、しわ等が形成されにくく且つ伸縮しにくい材料および厚みであることが望ましい。
このような構成において、加振部40が振動する際、第1の実施の形態における規制穴51と同様に、囲み部72が、F1方向に垂直な方向における突出部16の先端部16aの変位を規制する。
本実施の形態によれば、加振部40を保護すると共に、外力に起因する加振装置60の加振性能への影響を抑制することに関し、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
さらに、シート部73と規制部70とにより密閉される空間内に、加振部40が収容されたので、加振部40の防塵・防水機能を実現できる。
また、シート部73を裏板33に固定すれば加振装置60を使用できる。その際、囲み部72と突出部16との位置合わせが不要であるので、作業性が高い。
なお、規制穴51を第2の実施の形態における規制部70に採用してもよい。逆に、突部71を第1の実施の形態における規制部50に採用してもよい。
図6~図9を用いて各種の変形例を説明する。図6は、変形例の規制部50を、突出部16の先端側から見た模式図である。規制部50は、厳密には裏板33の振動を阻害するので、極力軽量であるのがよい。そこで、規制部50を箱形でなく、4つのフレーム58(58A、58B、58C、58D)を備える形状とする。主部57に上述した規制穴51が形成されている。主部57からは4つのフレーム58が延び、4つのフレーム58がそれぞれ裏板33に固定される。このような構成により、加振装置60の加振性能を高く維持することができる。
なお、主部57とフレーム58とは一体に形成されるが、両者を別体に形成し、主部57をフレーム58が支持するように構成してもよい。また、フレーム58の数は4つに限定されず、1つ、2つ、3つ、または5つ以上でもよい。また、図6の構成は、加振部40を密閉する機能を必要としない場合は、第2の実施の形態における規制部70にも適用可能である。
図7および図8は、規制部50と突出部16とが係わり合う部分の模式図である。まず、第1の実施の形態において、図7に示すように、規制部50に、突出部16を支持する軸受け構造を設けてもよい。すなわち、図7に示す変形例では、規制穴51に軸受け部54を設けている。突出部16は、軸受け部54に支持された状態でF1方向に振動可能である。軸受け部54の構成に限定はないが、例えば、流体軸受けや玉軸受けが採用可能である。初期状態において、突出部16は軸受け部54と接触してもよいが、接触しないようにしてもよい。このような構成により、突出部16が振動する際に軸受け部54に対して接触する場合であっても、突出部16の変位が円滑となるので、振動の妨げとなることが抑制される。特に、初期状態における軸受け部54と突出部16との間隔を極力小さくすることで、突出部16の最大変位が小さくなるので、ギャップCaを小さく設計することが容易となる。
また、第1の実施の形態において、図7に示すように、規制部50に、緩衝材59を設けてもよい。すなわち、規制穴51にフェルト等の緩衝材59を設けることで、突出部16は、振動する際に緩衝材59を介して規制穴51と接触する。この構成により、突出部16と規制穴51との接触ノイズを抑制することができる。なお、図7、図8に示す変形例は、第2の実施の形態にも適用可能である。
なお、上記変形例を含め、上記各実施の形態において、突出部16の自由な振動の妨げを抑制する観点からは、突出部16には滑り性の高い素材を用いるのが望ましい。また、突出部16の規制機能を果たす観点からは、規制穴51、囲み部72の各の形状は円形に限らず、一部が欠損した欠円形状でもよい。あるいは、規制穴51、囲み部72の各形状および突出部16の断面外郭形状は、いずれも円形以外の形状であてもよい。
なお、突出部16の軸心は第1ユニット10の中心軸線と一致することは必須でない。また、突出部16は棒状であることは必須でない。また、突出部16の数は2本以上あってもよく、複数本の突出部16の少なくとも1つの変位を、規制部50、70が規制する構成としてもよい。なお、規制部50、70と第1ユニット10とが、緩いダンパで接続されてもよい。
第1ユニット10と第2ユニット20のうち、ボイスコイル22を含む側のユニット(第2ユニット20)が、裏板33と直接または間接に固定される構成が例示された。しかし、第1ユニット10および第2ユニット20のいずれか一方が磁路形成部11を含むと共に、いずれか他方がボイスコイル22を含む構成としてもよい。従って、上記各実施の形態の構成とは逆に、磁路形成部11を含む側のユニット(第1ユニット10)が、裏板33と直接または間接に固定される構成としてもよい。その場合、突出部16は、ボイスコイル22を含む側のユニット(第2ユニット20)に設けられる。
なお、第1ユニット10において、磁路形成部11には、いわゆる内磁型磁気回路が採用されたが、これに限定されない。例えば、特開2015-200828号公報等に開示されるような、いわゆる外磁型の内磁型磁気回路を採用してもよい。
なお、本発明の加振装置を用いる対象は楽器に限らず、振動させることで音響を得るものを対象にすることができる。例えば、風呂の壁の内側に加振装置を取り付けてもよい。また、本発明を楽器に適用する場合でも、適用される楽器はギター100等の弦楽器に限定されない。例えば、ピアノやチェンバロ等、響板を有する楽器に適用可能である。あるいは、弦を有しない楽器として、ティンパニの胴の内側や、図9に示すようなカホンの内側に加振装置を取り付けてもよい。
図9は、カホン200の斜視図である。カホン200の本体201は、空気抜け穴203を有する。加振装置60は、例えば、本体201の打面202の裏側に設けられる。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
10 第1ユニット、 16 突出部、 20 第2ユニット、 23 ダンパ、 33 裏板、 40 加振部、 50、70 規制部、 60 加振装置、 72 囲み部

Claims (12)

  1. 第1ユニットと、
    被加振体に固定された状態において、入力信号に応じて前記第1ユニットに対して相対的に振動することで前記被加振体を加振する第2ユニットと、
    前記第1ユニットと前記第2ユニットとを接続したダンパと、
    前記第1ユニットに設けられ、前記第2ユニットの振動方向において、前記第2ユニットの前記被加振体に対する固定位置から遠ざかる側へ突出した突出部と、
    前記被加振体に固定された状態において、前記振動方向に直交する方向への前記突出部の変位を規制する規制部と、を有する、加振装置。
  2. 前記第1ユニットおよび前記第2ユニットのいずれか一方は磁路空間を形成する磁路形成部を含むと共に、前記第1ユニットおよび前記第2ユニットのいずれか他方は前記磁路空間に挿入されるボイスコイルを含み、
    前記規制部は、前記磁路形成部と前記ボイスコイルとが接触しない範囲内に、前記突出部の変位を規制する、請求項1に記載の加振装置。
  3. 前記規制部は、前記突出部の周囲を囲む囲み部を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の加振装置。
  4. 前記規制部は前記突出部の周囲を囲む囲み部を含み、
    前記第1ユニットが前記突出部と一体に前記振動方向と交差する方向に揺動する際の揺動支点からの、前記振動方向における前記ボイスコイルまでの距離をDaとし、
    前記振動方向における、前記揺動支点からの、前記囲み部までの距離をDbとし、
    前記加振装置が非振動状態で且つ前記振動方向に垂直な方向の成分を含む外力を受けていない状態時における前記磁路形成部と前記ボイスコイルとの間隔をCaとし、
    前記加振装置が非振動状態で且つ前記振動方向に垂直な方向の成分を含む外力を受けていない状態時における、前記囲み部と前記突出部との間隔をCbとしたとき、
    (Ca/Da)>(Cb/Db)
    という関係が成立する、請求項2に記載の加振装置。
  5. 前記被加振体に固定可能な板状またはフィルム状のシート部を有し、
    前記第2ユニットおよび前記規制部は前記シート部に固定されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の加振装置。
  6. 前記シート部と前記規制部とにより密閉される空間内に、前記第1ユニットおよび前記第2ユニットが収容されている、請求項5に記載の加振装置。
  7. 前記規制部は、前記突出部の先端部と当たることで前記突出部の変位を規制する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の加振装置。
  8. 前記加振装置が非振動状態で且つ前記振動方向に垂直な方向の成分を含む外力を受けていない状態時においては、前記突出部は前記規制部と接触しない、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の加振装置。
  9. 前記規制部は、前記突出部を支持する軸受け構造を有し、
    前記突出部は前記軸受け構造に支持された状態で前記振動方向に振動可能である、請求項1または2に記載の加振装置。
  10. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の加振装置と、
    前記被加振体と、を有し、
    前記第2ユニットおよび前記規制部は前記被加振体に固定されている、楽器。
  11. 請求項5または6に記載の加振装置と、
    前記被加振体と、を有し、
    前記シート部は前記被加振体に固定されている、楽器。
  12. 前記加振装置が非振動状態で且つ前記振動方向に垂直な方向の成分を含む外力を受けていない状態時においては、前記突出部は前記規制部と接触しない、請求項10または11に記載の楽器。

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