JPH02222995A - モジュール型の反動キーボード及びモジューラアクチュエータ - Google Patents

モジュール型の反動キーボード及びモジューラアクチュエータ

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JPH02222995A
JPH02222995A JP1265299A JP26529989A JPH02222995A JP H02222995 A JPH02222995 A JP H02222995A JP 1265299 A JP1265299 A JP 1265299A JP 26529989 A JP26529989 A JP 26529989A JP H02222995 A JPH02222995 A JP H02222995A
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coil
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key
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の背景） 本発明は、電子楽器に装備するキーボードとフラット・
タイプ・モジュラ−・アクチュエーターの組立に関する
ものである。
電子楽器の場合、電子技術そのものに関しては多くの進
歩が見られている。音楽の観点からみると、機器は多く
の機能を実行することができる。
なぜなら、さまざまなプログラムを制御プロセッサーに
入力できるからである。しかし、キーボードを装備した
電子機器の機械的な部分は依然としてかなり初歩的な構
造となっており、いろいろな点で柔軟性に欠けている。
通常、キーボードの選択した箇所であるタイプのキーと
別のタイプのキーとの交換ができない（たとえば、ピア
ノ・キーとジョイスティック、ホワイト・キーとブラッ
ク・キーなど）。キーボードを構成するキーのセットは
あらかじめ決められており、新しいキーボードを購入し
ない限りユーザーはキーの数を増やすことができない。
（発明の要約） 上に述べた状況を鑑みて、本発明の最初の目的は、従来
の技術によるキーボードよりも製造と使用においてより
高い柔軟性を可能にするキーボードを電子楽器に装備す
ることである。この目的を実現するために、本発明はモ
ジュラ−・キーボードを提供する。
本発明の別の目的は、キーが連動タイプであるような機
器、つまりそれらのキーが、ユーザーの入力操作に対し
てそのキーに伝える機能のタイプに従って選択されたフ
ィードバックを出力するような機器を提供することであ
る。
このフィードバックを得るために、各キーのモジュール
をモーター・ユニットと接続する必要がある。本発明が
克服しなければならなかった先入観の１つに、たとえば
ピアノ・キーに割り当てられた空間で適正なパワーと十
分なフラットネスを持つモーター・ユニットの実現は、
技術的な観点または経済的な観点あるいはその両方の観
点から不可能であるという見方があった。実際、従来の
ピアノ・オクターブ（１２個のキー）を検討してみると
、その長さは１６５ｍｍである。つまり、各キーと関連
する機械的な要素の幅は１３．７５ｎｏｎを超えてはな
らないわけである。完璧なモジュラ−・システムを実現
するた′めには、各モーター・ユニットはこの幅を超え
ないようにするのが望ましい。そうしないと、モーター
・ユニットを互いにシフトしなければならなくなり、そ
うすればもはやシステムはモジュラ−・タイプのシステ
ムでなくなる。
このようなわけで、本発明の別の目的は他のモーターと
共にモジュール式に組み立てることができる特殊なフラ
ット・タイプ・リニア・モーターを提供することである
。本発明で得られるこのモーター、つまりモジュラ−・
アクチュエーターは、もちろん、楽器の一部であるキー
ボードのアプリケーション以外のアプリケーションにも
使用することができる。たとえば、ロボット工学の分野
に使用することができる。この点において、本発明の別
の目的は、異なるキーを接続する手段を提供することで
ある。つまり、複雑な動きを可能にし、グリップ機構を
得ることである。
これらのまた他の目的を達成するために、本発明は当該
キーの独特の知覚をユーザーに送るようにするキーを装
備した連動型モジュラ−・キーボードを提供する。この
キーボードの各キーは、モーター、位置検出器および電
気的接続機構から成る独立型フラット／平行六面体モジ
ュラ−の構成要素であり、各モジュールは、隣接のモジ
ュールに固定するための機構を持っており、キーは（モ
ーターに基づいて動作することにより所望の応答をキー
に伝えたり、検出器の信号を処理するための）中央処理
装置（ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　）に接続
されている。
本発明の実施例では、すべてキーの各モジュールは可動
プレートつまり同一のアームを備えており、このプレー
トは、交換可能な取付は具をそこに固定するための機構
を備えており、そのプレートの外観、形およびサイズは
、オリジナルのまたは従来のタイプの一定の楽器のもの
と一致している。
別の側面として、本発明はフラット・タイプ・モジュラ
−・アクチュエーター・モジュールＡＳＳＹ（アセンブ
リ）を提供する。各モジュールは以下から構成されてい
る＝（１）一定の方向に従ってコイルがそのプレーン内
をスライドできるようにするスライディング・レール上
に取り付けられた可動フラット・コイル、（２）コイル
に電流を供給するための機構、（３）そのコイルの各サ
イドとほぼ平行をなし、コイルのプレーンと直角に磁界
をあてるためのフラット・タイプ機構（静止しているコ
イルが占める表面の各半分の部分の磁界の方向が互いに
逆になっている）、および（４）磁界をあてる機構の間
の一定のギャップを維持するための間隔機構。このＡＳ
ＳＹでは、磁界をあてるための機構が２つのつイル間に
１つあるだけであり、クローズ機構は磁界をあてるため
の機構の端を囲んでいる。
本発明の実施例では、磁界をあてるための機構はプレー
ト形の永久磁石で、この磁石は表面の各半分の部分の磁
界の方向が互いに逆になっている。
本発明の実施例では、磁界をあてるための機構はフラッ
ト・タイプコイルで、表面の各半分の部分の磁界の方向
が互いに逆になっている。
本発明の実施例では、当該ＡＳＳＹは以下から構成され
ている：自身を隣接のフレームとは間隔を置いて配置す
るための機構を備えた同一サポート・フレーム−各フレ
ームは以下を装備するための固定装置を備えている：　
（１）　１ｉｆｔ界をあてるための機構、（２）隣接フ
ラットとモジエール・コイルのための案内ロッド、およ
び（３）当該コイルの位置検出器。
（実施例） 第１図は、本発明に従っているキーボードの構造を示し
ている。このキーボードは個別のモジュール１から構成
されている。各モジュールはアクチュエート・アームま
たはプレート２を有している。モジュールの内部には、
以下のものが含まれている：（１）キー位置検出器、お
よび（２）モーター・ユニットまたはアクチュエーター
−各キーから位置情報を受は取り、モーターに指示を与
える中央処理装置が決める抵抗力そしておそらくは戻し
力を、キーで検出したアクションの関数として与えるよ
うにする。
各モジュールには、さらに、検出器の信号の前処理を行
なう機構および中央処理装置に送り返す制御信号を増幅
するための機構を含んでいる電子カードが接続されてい
る。
本発明の特性の１つとして、これらのモジュールは、簡
単な方法で、たとえばロッドやクランピングを用いてロ
ックしたりあるいは固定したりすることにより相互接続
することができる。
第２図に示されているような本発明の１側面として、キ
ーボードを楽器用に設計する場合、プレートやアーム２
に、従来の楽器のキー、たとえばブラック・キー４、ホ
ワイト・キー６またはジョイスティッ゛り８のようにロ
ック用取付は具を装備することができる。
このため、本発明に従っているモジュラ−・キーボード
では、任意の数のキーを使用でき、さらには、各キーに
異なる機能を割り当てることができる。ただし、この場
合、中央処理装置内の関連プログラムは、そのタイプの
キーに対応する反応を得るために正しく調整されていな
ければならない。また、第８図と第９図との関連で後述
するように、複数のキーを関連付け、同時に起動して楽
器の弓（ｂｏｗ）と類似の機能をつ（りだすことができ
る。
第３図は、第１図に示しているようなキーボードで使用
できるモジュラ−・アクチエエータ−を実現するのに適
しているモーターのたいへん簡単な図である。このモー
ターは、磁界を生成するための固定フラット・タイプ機
構（以後、極性化要素と呼ぶ）を備えている。これらの
間にはプレーン内で並進運動を行なう可動コイルが配置
されている。可動コイルには、中央処理装置が決める電
流が流れる。
各極性化要素は、垂直に半分に分割される（第４Ａ図と
第４Ｂ図を参照）。この分割は、半々の部分に磁力の方
向が正反対な磁界をあてるために行なうのである。
第４Ａ図に示しているように、各極性化要素の左側は磁
石プレート１０（Ｎ極）、右側は磁石ブレーｈｌｌ（Ｓ
極）である。
第４Ｂ図に示しているように、磁石の便宜とコストの点
から、各プレートをいくつかの基本プレートに分けるこ
とができる。たとえば、左側の１０−ｉと１０−２、右
側の１１−１と１１−２の場合のように。
もっと具体的にいうと、第３図は、３つのプレート・タ
イプ極性化要素１４．１６および１８、ならびに３つの
フラット・タイプ・コイル２０．２２および２４を示し
ている。モジュールのセットの端にある極性化要素１４
の左側には、磁界をクローズするためのプレート２６（
たとえば、軟鉄プレート）が配置されている。このよう
にして、たとえば本発明に従った２つのモジュールのＡ
ＳＳＹを構成する場合、先ずクローズ・プレート２６、
次いで極性化要素１４、この後で可動フラット・コイル
２０と安定極性化要素１４から成る一番目のモジュール
、そして可動コイル２２と極性化要素１８から成る二番
目のモジュールの順に組み立ててい（。図に示しである
ように極性化要素Ｉ８の後ろに新たにコイル２４を配置
するのではなく、上記の２つのモジュールから構成され
るセットを機能させるためには、プレート２６と類似し
ている、磁力線を遮断するプレートを要素１８の後ろに
置く。
第３図のＡＳＳＹは、端のプレートの場合は別にして、
モジュールを既存のセットを追加するためには、極性化
要素とコイルから成るセットを加えるだけでよいという
ことを示している。
したがって、後でわかるように、本発明は、自身を隣接
のフレームと接続するための機構を備えた固定フレーム
、極性化要素および可動コイルから構成される基本モジ
エールを提供する。
第５図は、第３図よりも多少詳しい透視図であり、２つ
の極性化要素１６と１８および可動コイル２２と２４の
セットを非常に具体的に示している。各可動コイルは、
案内ロッド３２と３３の沿ってスライドするスライディ
ング・レール３０と３１に接続されている。後でわかる
ように、これらのロッドはコイルに隣接する極性化要素
を移動させるフレームの一部である。さらに各コイルに
は、並進運動を回転運動に変えるためのユニットがつい
ている。このユニットは、コイルに流れる電流の方向に
従って前後または左右に動（（コイルの一部である）一
番目のアーム３４と当該コイルに関係する極性化要素の
固定フレームの一部でもある軸３６で調整される二番目
のアームとから構成されている。調整アーム３５と往復
運動を行なうアーム３４との間の接続は、環状要素３８
が示しているような従来の接続システムによって行なわ
れる。アーム３５は軸３６を中心に回転する三番目のア
ーム３７に堅く接続されている。この三番目のアーム３
７は、当該モジュールの上述した駆動プレートまたはア
ームに対応している。並進運動を回転運動に変えるシス
テムのさまざまな要素のサイズは、案内ロッドに沿って
なされるコイルの移動の値との関連において、静止位置
に関して１０の回転が得られるように選択される。選択
した取付は具を別の方法で留めたり固定したりすること
ができるのはアームとプレート３７においてである。
もちろん、並進運動を回転運動に変える他の機構も使用
できる。他のアプリケーションの場合、可動コイルの並
進運動を直接利用することができる。
第６図は、フレームにコイルと極性化要素を取り付けて
基本モジュールを実現した代表的な正面図である。
コイルを４０、そのアクセス・ターミナルを４１と４２
で示している。
極性化要素は、プレート４３（Ｎ極）とプレート４４（
Ｓ極）から構成されている。この構成により、コイルを
縦に分けた半々で正反対の磁界が生成される。
第５図では、コイルの並進運動を回転運動に変えるシス
テム（３４〜３８）が示されている。
フレーム５０は背面がほぼ平らであり、極性化プレート
４３と４４を強制的に収容したりブロックしたりするた
めの機構を備えている。このフレームは、スライディン
グ・レール３０と３１により可動コイルがスライドする
際にサポートする案内ロッド３２と３３を固定するため
の機構５１．５２．５３および５４から構成される。
フレームの上部には、抵抗性ストライブ６０（端がアク
セス・ターミナル６０と６２の一部になっている）も示
されている。この抵抗性ストライブ上を短絡ワイパー（
ｓｈｏｒｔｉｎｇ　ｗｉｐｅｒ）をスライドさせて、タ
ーミナル６１と６２間の抵抗が可動コイルの位置を表わ
すようにすることができる。
他方、隣接フレームの背面の一定のギャップを維持する
ための突起接合部品が提供される。４つの側面接合部品
７１〜７４と中央接合部品７５が示されている。フレー
ム５０のほぼ平らな背面は、隣接し合う２つのフレーム
を位置決めするように設計された（接合部７１〜７５と
共に使用される）ノツチをなるべ（持っていたほうがよ
い。いくつかのフレームは、磁気吸引の影響で自然に「
固定される」（ｓｔｉｃｋｅｄ　）。しかし、ロッドま
たはボルトを固定するための箇所（ｐａｓｓａｇｅ　）
を用意したほうがよい。
熟練技術者にはよく理解できるように、第３図、第５図
および第６図で示しであるような（セットとなっている
）アクチュエーター・モジュールが首尾良（動作するた
めには、可動コイルが生成した磁界が隣接コイルに影響
を与えないようにすることが肝要である。このことは、
電流がコイルを流れたときに生成される最大磁界が、極
性化要素が生成する磁界の約１７１０を超えない場合に
あてはまる。
第３図をもう一度参照すると、極性化要素がそれを囲む
２本のコイルに関与していることがわかる。この構造に
より、特にコンパクトでフラットなモーターを得ること
ができる。
上に述べた要件（ピアノ・キーボードの幅１３．７５ｍ
ｍ　）は、幅が約６ｍｍのフラット・タイプ・コイルを
含んでいる従来の構成要素を使うことにより本発明に従
った実験装置で簡単に満たされている。これらのコイル
は、１３ＱＸ　１２０ｎｏｎの長方形におさまっており
、極性化要素は、幅が６＋ｎ＋ｎの希土類磁石プレート
により構成されている。このため、各コイルの両サイド
のエア・ギャップは１ｍｍよりも狭い間隔になっている
（　１．７５／２ｍ＋ｎ）。
上で、フラット・タイプ・モジュラ−・アクチュエータ
ーのライン型ＡＳＳＹについて述べた。他のタイプのＡ
ＳＳＹも可能である。
第７図は、マトリックスＡＳＳＹの例を示している。こ
のＡＳＳＹは、４行（ｉ　＝１〜４）と４列（ｊ＝１〜
４）で配置されているフラット・タイプ磁石Ａｉｊから
構成されている。各列の磁石はすべて同じ磁化の方向（
矢印方向）を持ち、隣接２列の磁石の磁化の方向は反対
である。前に述べたように、コイルＢは、隣接する行の
磁石の集まりである極性化要素の磁界の影響を受けられ
るように配置される。しかし、ここで注意することは、
極性化要素に関゛するコンセットは上述したリニアＡＳ
ＳＹの場合のように一定ではないという点である。図か
られかるように、コイルＢｌｌ　、Ｂ１２　、Ｂ２１お
よびＢ２２に対して、極性化要素は列１と２および列３
と４で対応しているが、コイル３１に対して、列２と３
で対応している。これにより、設計上の柔軟性が増し、
アクチュエーターの配列の密度が濃くなり、特定のニー
ズを満たすことが可能になる。
第７図は、さらに、磁界のクローズ・プレート８１〜８
４も示している。また、プレート８１の両方は磁路によ
って接続されているのがわかる。もちろん、本発明では
、さまざまなバリアントや修正が可能である。たとえば
、極性化要素を永久磁石でつくるかわりにｄ、　ｃ、電
流が流れる鉄芯フラット・コイルでつくることができる
。この場合、アクチュエーターに対して追加調整機構が
必要になる。
このような構造にすれば、すべての極性化要素のｄ、　
ｃ、磁界を修正することにより同じ条件を適用すること
ができる。
他方、直線状の列またはマトリックス形態に従って配置
した上述のＡＳＳＹの他に、他の配置も可能である。た
とえば、線形ＡＳＳＹは、その形状をほんの少し変えた
後でリング形ＡＳＳＹとすることができる。したがって
、磁界をクローズするための部品が必要でな（なる。同
様に、マトリックスＡＳＳＹは同心円形ＡＳＳＹとする
ことができる。
また、本発明に従っているモジュラ−・アクチュエータ
ーについては、キーボードへの適用の箇所で述べている
。この場合、アクチュエーターの主な役割は、キーボー
ドのキーのアクションに反力を与えることである。この
アクチュエーターのもう一つの適用分野としては、実際
にモーターとして機能する適用分野、たとえば、数多く
のアクチエエータ−を小さな空間に集めることがしばし
ば試みられるようなロボット分野の適用の一環として使
用される適用分野がある。
本発明の他の可能なバリアントの例のうち以下のものを
上げることができる： 可動コイルは、供給電力の関数としての消費特性を最適
化するためにフラット・コイルとして巻いた銅製ストラ
イプのラップ間に配置した鉄製ストライプを含むことが
できる。　−さまざまなタイプの位置検出器、たとえば
電位差タイプ、光学式または誘導タイプが使用できる。
コイルの交換は、このコイルと接続され、多極スイッチ
に関連づけられ、一定のセットの何本かのコイルの一定
の逐次的アクションを引き起こすコンタクタ−により可
能になる。
−同じＡＳＳＹの２つまたは複数の可動コイルは、機械
的または／および電気的につなぐことができる。
このようなわけで、本発明のバリアントに従えば、１台
の制御装置でキーボードのいくつかのキーを起動するた
め、あるいは逆にいくつかのキーのモーターが何段階か
の自由度を持つ動きを生成するようにいくつかのキーを
関連づけることができる。
その関連づけの１例を第８図に示す。この図は、アーム
またはプレート（第５図と第６図では３７、第１図では
２）の端に対応するキー８ｏの端である。もっと具体的
にいうと、２個のキー８０−１と８０−２はアーム８２
で関連づけられている。アーム８２の一方の端は、キー
８０−２の一部である軸８２に取り付けられそこで回転
できるようになっており、前者（キー８Ｏ−２）を本図
の平面と垂直に伸ばしている。アーム８２の他端は、線
形運動を円形運動に変えるため（第５図のセット３８と
類似の）セット８６によりキー８０−１に取り付けられ
ている。このセット８６は、キー８０−１に固定したプ
レーン（ｐｌａｎｅ　）８７を含み、キー８ｏ−２の方
に向けて配置されている。軸８４を中心とするシリンダ
一部分が形成するボール８８はプレーン８７に在る。通
常、プレーン８７をプレーン８７の上下の端に固定した
ワイヤーでシリンダ一部分８８に接続して、シリンダ一
部分を中心とするループを形成することができる。これ
により、プレーン８７のシリンダ一部分８８のローリン
グでスリップや摩擦が生じることはない。
アーム８２に固定しているロッド９０を検討してみよう
。このロッドの端９２は、キー８ト１と８０−２を動か
したり、あ“るいは逆にそれらのキーにより動かされた
りする際にアウトライン９４の中を移動する。キーを起
動するのがロッドである場合、それを、２段階の自由度
を持つジョイスティックの動きをシミュレートするのに
使用することができる。また、２段階の自由度を持つ動
きは、バイオリンの弓の簡単な表現を形成することがで
きる。
第９図は、第８図で示したＡＳＳＹであるキー８０−１
／８０−２　、およびもう一つのＡＳＳＹであるキー８
０−３７８０−４の各端の関係を示している。
もちろん、カットアウト部品あるいはカーブ部品は、接
触して損傷を受けないように上記のＡＳＳＹの部品とし
て提供される。１００は最初のＡＳＳＹのロッド端を示
し、１０１は二番目のＡＳＳＹのロッド端を示している
。この構造では、クリップ運動をそれらのロッドに伝え
ることができ、それによりオブジェクトをつかみ取るこ
とができることが理解されよう。
また、ボールとみぞを使って端１００と１０１にシャフ
トを取り付ければ複雑な動きを得ることもできる。
他方、技術熟練者なら、２個のキーを関連づける場合に
他の方法を使用することができることに気づ（であろう
。たとえば、各キーの端で調整されるテレスコピック形
アームまたは調整装置で相互接続される２本のアーム（
各アームの端は１個のキーで調整される）を使用する方
法である。また、３個以上のキーを関連づけることも可
能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従っている、モジュラ−・キーから
構成されるキーボードを示している。 第２図は、さまざまな機能を各キーに割り当てることが
できるという事実を示している。 第３図は、本発明に従っているモジュラ−・アクチュエ
ーターを非常に具体的に示している。 第４Ａ図と第４Ｂ図は、本発明に従っているモジュラ−
・アクチュエーターが備えている磁石の上面図である。 第５図は、本発明に従っているアクチュエーターの２つ
のモジュールの透視図である。 第６図は、本発明に従っているモジュラ−・アクチュエ
ーターの正面図である。 第７図は、本発明に従っているモジュラ−・アクチュエ
ーターのマトリックス図である。 第８図は、２個の異なるキーを接続する機構を示してい
る。 第９図は、グリップ機構を構成する２つの接続機構の関
連を示している。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）以下を特徴とする、キーの知覚特性情報をユーザ
    ーに送れるようにするキーを装備した逆動型モジュラー
    ・キーボード： （ａ）各キーは、モーター、位置検出器および電気式接
    続機構から成る独立型フラット／平行六面体モジュール
    （１）の要素であり、 （ｂ）各モジュールはそれ自体を隣接のモジュールに固
    定するための機構を備えており、 （ｃ）キーは、モーターに基づいて動作することにより
    所望の応答をキーに与え、検出器信号を処理するための
    中央処理装置に接続されている。
  2. （２）各モジュールは、すべてのキーに同一の可動プレ
    ートまたはアーム（２；３７）を備え、自体を交換可能
    な取付け具に固定するための機構を備えている上記プレ
    ートは、当該キーボードのキーの外観、形状およびサイ
    ズを持つことを特徴とする請求項１記載のキーボード。
  3. （３）各モジュールが以下から構成されていることを特
    徴とするフラット・タイプ・リニア・アクチュエーター
    ・モジュールアセンブリ； （ａ）プレーン内を一定の方向にコイルがスライドでき
    るようにするスライディング・レール（３１、３２）に
    取り付けられたフラット・タイプ・可動コイル（２０、
    ２２、２４；４０）、 （ｂ）コイルに電流を供給するための機構（４１、４２
    ）、 （ｃ）そのコイルの各サイドとほぼ平行をなし、コイル
    のプレーンと直角に磁界をあてるためのフラット・タイ
    プ機構で静止しているコイルが占める表面の各半分の部
    分の磁界の方向が互いに逆になっており、 （ｄ）磁界をあてるための機構が２本のコイルの間に１
    つだけある、磁界をあてる機構の間の一定のギャップを
    維持するための間隔機構（７１〜７５）、および （ｅ）磁界をあてるための外部機構を囲むクローズ機構
    。
  4. （４）磁界をあてる機構は、隣接する２列の磁石の磁化
    の方向が正反対である小さなプレートの形をした永久磁
    石（１０、１１、；１０−１、１１−２）から構成され
    ていることを特徴とする請求項３記載のモジュールアセ
    ンブリ。
  5. （５）磁界をあてる機構は、各半分の部分の磁化の方向
    が互いに逆であるフラット・タイプ・コイルから構成さ
    れることを特徴とする請求項３記載のモジュールアセン
    ブリ。
  6. （６）（ａ）各コイルに接続されている位置検出器、 （ｂ）中央処理装置、および （ｃ）中央処理装置が処理した検出器信号に対する各コ
    イルの応答機構を制御するためのインターフェースから
    構成される、請求項３記載のモジュールアセンブリ。
  7. （７）自身を隣接のフレームと間隔を置いて配置する機
    構を備えた同一のサポート・フレームを含んでおり、各
    フレーム（５０）は以下を装備するための固定機構を備
    えていることを特徴とする請求項６記載のモジュールア
    センブリ； （ａ）磁界をあてるための機構（４３、４４）、（ｂ）
    隣接フラットと可動コイルのための案内ロッド（３２、
    ３３）、および （ｃ）当該コイルの位置検出器（６０）、
  8. （８）各モジュールはキーの一部であり、２個のキーは
    、各キーで調整され、一方のキーまたは他方のキーもし
    くはその両方のキーでで移動できるアーム（８２）で接
    続されることを特徴とする請求項３記載のモジュールア
    センブリ。
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