JPH10198348A - 往復型アクチュエータの可動部材の検出装置およびこれを用いた自動演奏鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】往復型アクチュエータの往復型アクチュエータ
を短小化することができ、かつ可動部材が傾いたりその
軸線を中心として回動したりしても、検出精度を良好に
維持する。 【解決手段】グランドピアノのペダル動作をシミュレー
トするソレノイドユニット２２において、プランジャ２
４のソレノイド２５から突き出した両方の部分に従動部
材４５の腕部４７，４８を固定する。そして、腕部４
７，４８の間の長尺部４６にグレースケール５０を取り
付け、ソレノイドユニット２２のハウジング２６に固定
したフォトインタラプタ５２でグレースケール５０を検
出する。グレースケール５０は、プランジャ２４の往復
軸線を中心とした仮想円柱Ｃの接平面にほぼ合致するよ
うに向けておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、往復型アクチュエ
ータの可動部材の変位または速度を検出する装置および
これを用いた自動演奏鍵盤楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動演奏可能な鍵盤楽器におい
て、実際の演奏者のペダル操作に対応する動作を自動的
に往復型アクチュエータで実行する場合には、この往復
型アクチュエータの可動部材の変位または速度を検出す
る。そして、この検出結果に基づいて、可動部材（プラ
ンジャ）の動作が実際の演奏時のペダル操作と同様にな
るようにフィードバック制御する。

【０００３】図１は、従来の自動演奏ピアノに用いられ
ているソレノイドユニットのプランジャの検出装置を示
す。同図に示すように、ソレノイドユニット１は、ボビ
ンにコアが巻回されてなるソレノイド２に、円柱状のプ
ランジャ３を上下に移動可能に挿入することにより構成
されている。ソレノイド２は、その磁路を兼ねたハウジ
ング４に収容されており、ハウジング４は固定部５に固
定されている。ソレノイド２のボビンの上下の外面に
は、プランジャ３の上下の往復移動を案内する軸受６，
７が取り付けられている。

【０００４】ソレノイド２から突出したプランジャ３の
上部には、平板状のグレースケール８が取り付けられた
ホルダー９が固定されている。グレースケール８は、プ
ランジャ３の往復軸線を含む平面に合致するように向け
られている。グレースケール８は、透明材料からなり、
黒で着色され、その黒色の濃淡が上下方向に沿って階級
的に変化するようになされている。このグレースケール
８は、固定されたフォトインタラプタ１０により検出さ
れるようになっている。

【０００５】なお、ホルダー９には、往復軸線方向に沿
って延在する突条１１が形成されている。固定部５に
は、凹溝が形成されたガイド１２が固定されており、こ
の凹溝に突条１１が摺動可能に嵌合されている。これに
より、プランジャ３は、その軸線を中心に回動するのが
規制されている。

【０００６】この構成の下、ソレノイド２のコイルの通
電状態を変更すると、プランジャ３は上下方向に移動
し、プランジャ３に従動するグレースケール８の濃淡の
変化がフォトインタラプタ１０により検出される。そし
て、フォトインタラプタ１０の出力信号に基づいて、プ
ランジャ３の変位または速度がフィードバック制御され
る。

【０００７】図２は、従来のプランジャの検出装置の他
の例を示す。同図においては、ハウジング４の下部の外
面に取り付けられた軸受７にリニアポテンショメータ１
３が固定されている。一方、ソレノイド２から突出した
プランジャ３の下部には、スライダ１４が固定されてお
り、このリニアポテンショメータ１３が、リニアポテン
ショメータ１３の抵抗体１５に接触させられている。そ
して、プランジャ３の上下動にスライダ１４が従動する
ときの、抵抗体１５の抵抗の変化が、プランジャ３の変
位として検出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１および図
２に示す構造においては、ソレノイド２から突出したプ
ランジャ３の上部または下部において、プランジャ３の
検出を行うようにしているため、プランジャ３の長さを
その分大きくしなければならない。この長さは、少なく
ともプランジャ３のストローク分は必要である。また、
プランジャ３が傾く場合には、軸受６，７のいずれか、
または両者の間のどこかを中心とするが、検出の位置
が、プランジャ３の軸線方向においてソレノイド２から
離れているため、プランジャ３が傾くと、検出されるグ
レースケール８またはスライダ１４が大きく変位し、検
出精度に直接悪影響を及ぼす。

【０００９】しかも、図１の構造では、グレースケール
８は、プランジャ３の往復軸線を含む平面に合致するよ
うに向けられているため、もし、プランジャ３がその軸
線を中心にして回動すると、フォトインタラプタ１０の
発光部とグレースケール８との距離が大幅に変化してし
まう。適切に設定されたこの距離が変動すると、光の回
折現象を引き起こすため、グレースケール８を挟んで発
光部の反対にあるフォトインタラプタ１０の受光部によ
る検出精度の低下をもたらす。すなわち、グレースケー
ル８の本来の濃淡を検出することができなくなり、検出
結果にはきわめて大きな誤差があることになる。図１に
示すように突条１１およびガイド１２により、プランジ
ャ３の回動の規制は、一応行われているが、完全に回動
を規制するのは不可能であるし、突条１１およびガイド
１２の相互の摩擦などにより、長期間の使用により回動
するおそれが大きくなる。

【００１０】さらに、図２の構造では、プランジャ３が
傾くと、リニアポテンショメータ１３の抵抗体１５とス
ライダ１４の摩耗を増大させ、その耐久性を著しく低下
させる。これを防止しようとして、リニアポテンショメ
ータ１３の内部でプランジャ３の傾きを矯正する措置を
施すことも考えられたが、現在のところ、このような措
置を施すと、検出精度の低下を招く結果に帰している。

【００１１】以上の不利益は、例示したような自動演奏
鍵盤楽器のペダル操作に疑似した動作を行わせるソレノ
イドユニット１のプランジャ３では、特に防止するのが
要望されている。これは、プランジャ３の変位または速
度は、検出装置の検出結果に基づいてフィードバック制
御されるため、検出精度が低下すると、プランジャ３が
所望のように移動しなくなり、聴く者に違和感を与えか
ねないからである。

【００１２】また、この用途に用いられるソレノイドユ
ニット１のプランジャ３では、特に以上の不利益も大き
い。これは、通常の自動演奏鍵盤楽器では、自動演奏時
に、あたかもペダルの動作に伴って、音の強弱や音の響
きの継続の調整が行われているように見せるため、プラ
ンジャ３の往復移動にペダルが連動するようになされて
いるからである。すなわち、プランジャ３が直進するの
に対して、ペダルは回動するから、両者を連動させるに
は、プランジャ３には、ねじれ力や軸線方向に傾斜した
張力または圧縮力が加わり、これらの力がプランジャ３
の回動や傾斜を引き起こすからである。

【００１３】本発明は上記の事情を考慮してなされたも
のであり、往復型アクチュエータを短小化することがで
き、かつ可動部材が傾いたり、その軸線を中心として回
動したりしても、検出精度を良好に維持することが可能
な往復型アクチュエータの可動部材の検出装置およびこ
れを用いた自動演奏鍵盤楽器を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る往復型アクチュエータの可動部材の検
出装置は、往復型アクチュエータの駆動手段で往復させ
られるとともに、上記駆動手段から往復方向の両端が突
出した可動部材と、上記可動部材の上記駆動手段から突
出した両方の部分にそれぞれ固定された二つの腕部と、
上記往復方向に沿って延在し上記二つの腕部に固定され
た長尺部とを有しており、上記可動部材の移動に伴い従
動する従動部材と、上記長尺部における上記腕部同士の
間の部分の変位または速度を検出する検出手段とを備え
ることを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、可動部材の駆動手段から
突出した両方の部分にそれぞれ固定された二つの腕部の
間の部分の変位または速度を検出手段で検出するように
した。従って、検出する部分は、可動部材の往復方向に
おいて、駆動手段の範囲に対応する位置にすることがで
きる。換言すれば、検出する部分のために往復型アクチ
ュエータを長くする必要がなく、往復型アクチュエータ
を短小化することが可能である。また、上記のように、
もし可動部材が傾斜する場合は、その支点は駆動手段の
範囲内にある。しかし、本発明の構成によれば、検出手
段により検出される部分は、可動部材の往復方向におい
て、駆動手段の範囲に対応した位置にすることが可能で
ある。可動部材が傾斜したときには、一方の腕部が変位
するが、他方の腕部も逆方向に変位し、両方の腕部の変
位の相殺により、両者の間にある検出部分の変位は、き
わめて少なくなる。従って、可動部材が傾斜しても、検
出精度を良好に維持することが可能である。

【００１６】上記構成において、上記検出手段は、上記
可動部材の往復軸線を中心とした円柱の接平面にほぼ合
致する平面状の被検出部と、上記被検出部との相対移動
またはその速度を検出する検出部とを有しており、上記
長尺部における上記腕部同士の間の部分に、上記被検出
部および検出部のいずれか一方が固定され、上記従動部
材から離間した位置に、上記被検出部および検出部のい
ずれか他方が固定されていると好ましい。

【００１７】この構成によれば、平面状の被検出部が、
可動部材の往復軸線を中心とした円柱の接平面にほぼ合
致している。従って、被検出部が上記長尺部における腕
部同士の間の部分に固定されていれば、可動部材がその
往復軸線を中心にして回動しても、光学式検出部と被検
出部との距離は、ほとんど変動することがなく、検出精
度を良好に維持することが可能である。なお、逆に検出
部が、上記長尺部における腕部同士の間の部分に固定さ
れている場合にも同様である。

【００１８】また、本発明に係る検出装置は、往復型ア
クチュエータの駆動手段で往復させられる可動部材と、
上記可動部材に固定されて上記可動部材の移動に伴い従
動する従動部材と、上記従動部材の変位または速度を検
出する検出手段とを備え、上記検出手段は、上記可動部
材の往復軸線を中心とした円柱の接平面にほぼ合致する
平面状の被検出部と、上記被検出部との相対移動または
その速度を検出する検出部とを有しており、上記従動部
材に、上記被検出部および検出部のいずれか一方が固定
され、上記従動部材から離間した位置に、上記被検出部
および検出部のいずれか他方が固定されているものであ
ってもよい。

【００１９】この構成によれば、平面状の被検出部が、
可動部材の往復軸線を中心とした円柱の接平面にほぼ合
致している。従って、被検出部が可動部材に固定された
従動部材固定されていれば、可動部材がその往復軸線を
中心にして回動しても、平面状の被検出部に対し光を照
射する検出部と被検出部との距離は、ほとんど変動する
ことがなく、検出精度を良好に維持することが可能であ
る。なお、逆に検出部が、可動部材に固定されている場
合にも同様である。

【００２０】また、本発明に係る自動演奏鍵盤楽器は、
手動演奏時に演奏者に操作されるペダルと、上記ペダル
で作動される作動機構と、自動演奏時に上記作動機構を
作動させる可動部材を有する往復型アクチュエータと、
上記のいずれかに記載の可動部材の検出装置とを備える
ことを特徴とする。

【００２１】この自動演奏鍵盤楽器では、可動部材の検
出精度を良好に維持することにより、可動部材の制御も
所望のように行うことが可能であり、聴く者に違和感を
与えるのを防止することが可能である。

【００２２】さらに、上記往復型アクチュエータの上記
可動部材が、上記ペダルに連結されている場合には、特
に上記の効果を良好に達成することが可能である。上記
のように、可動部材が直進するのに対して、ペダルは回
動するから、両者が連結されている場合には、可動部材
に、ねじれ力や軸線方向に傾斜した張力または圧縮力が
加わり、これらの力が可動部材の回動や傾斜を引き起こ
すからである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 １．第１実施形態 （１） ソレノイドユニットなどの構成 図３および図４は、本発明の実施形態に係る往復型アク
チュエータの可動部材の検出装置を示す。この検出装置
は、自動演奏可能な鍵盤楽器、具体的にはグランドピア
ノのペダル操作に疑似した動作を行わせるソレノイドユ
ニット（往復型アクチュエータ）２１，２２のプランジ
ャ（可動部材）２３，２４の高さ方向の変位を検出する
ために用いられる。

【００２４】ソレノイドユニット２１，２２は、それぞ
れ、グランドピアノのラウドペダルおよびシフトペダル
の操作に対応する動作を行うものであり、図４（Ｂ）に
示すようにボビンにコアが巻回されてなるソレノイド
（駆動手段）２５と、ソレノイド２５のボビンにほぼ上
下に移動可能に挿入された円柱状のプランジャ２３，２
４により構成されている。

【００２５】ソレノイドユニット２１，２２のソレノイ
ド２５は、軟磁性体で形成された磁路を兼ねるハウジン
グ２６に収容されており、ハウジング２６は、固定板２
７に固定されている。固定板２７は、グランドピアノの
ペダル柱２８の背面に取り付けられている。

【００２６】この固定板２７の上部には、図３に示すよ
うに支持リング２９が取り付けられている。そして、支
持リング２９には、ソステヌートの突上げロッド３１が
挿通させられている。

【００２７】さて、固定板２７の下方には、ペダルアセ
ンブリ３２が配置されており、このペダルアセンブリ３
２には、図中の左方から右方に、ラウドペダル３３、ソ
ステヌートペダル３４、シフトペダル３５が配設されて
いる。図３は、グランドピアノの背面側を示しており、
これらのペダル３３〜３５は、周知のように、グランド
ピアノの正面側において、演奏者に踏み下げられること
により、揺動するようになっている。

【００２８】ラウドペダル３３には、突上げロッド３６
の下端が連結され、この突上げロッド３６の上端は、自
在継手３７を介して、ソレノイドユニット２１のプラン
ジャ２３の下端に連結されている。このプランジャ２３
は、ソレノイド２５を収容したハウジング２６よりも上
下両方の方向に突出している。

【００２９】このようにして、ラウドペダル３３とプラ
ンジャ２３が連結されていることにより、演奏者がラウ
ドペダル３３を踏み下げると、突上げロッド３６が突き
上げられ、プランジャ２３も突き上げられるようになっ
ている。一方、自動演奏時には、ソレノイドユニット２
１のソレノイド２５が励磁されることによりプランジャ
２３が上昇すると、これに持ち上げられて、ラウドペダ
ル３３が揺動する。プランジャ２３の上端には、キャプ
スタンスクリュー３８が取り付けられており、プランジ
ャ２３が上昇すると、このキャプスタンスクリュー３８
によりダンパアクション機構（作動機構）が駆動され、
全ての弦に対応するダンパが弦から離れ、演奏者が離鍵
した後でも打弦音が伸びるようになっているとともに、
いずれの鍵に対応する弦が打弦されても大きな音が発生
するようになっている。

【００３０】また、ソステヌートペダル３４には、突上
げロッド３１が連結されており、手動演奏時に演奏者が
ソステヌートペダル３４を踏み下げると、突上げロッド
３１が突き上げられるようになっている。突上げロッド
３１の上端にも、キャプスタンスクリュー３９が取り付
けられており、突上げロッド３１が突き上げられると、
キャプスタンスクリュー３９により、ソステヌートのア
クション機構が駆動され、その駆動の直前に打弦した弦
に対応するダンパが弦から離れて、演奏者が離鍵した後
も、打弦音を伸ばすようになっている。このピアノで
は、ソステヌートのためにはソレノイドユニットが設け
られていないが、このためにもソレノイドユニットを設
けてもよく、そのソレノイドユニットのプランジャの動
作の制御のために後述する検出装置を用いることも可能
である。

【００３１】シフトペダル３５には、突上げロッド４０
の下端が連結され、この突上げロッド４０の上端は、自
在継手４１を介して、ソレノイドユニット２２のプラン
ジャ２４の下端に連結されている。このプランジャ２４
も、ソレノイド２５を収容したハウジング２６よりも上
下両方の方向に突出している。

【００３２】このようにして、シフトペダル３５とプラ
ンジャ２４が連結されていることにより、手動演奏時に
演奏者がシフトペダル３５を踏み下げると、突上げロッ
ド４０が突き上げられ、プランジャ２４も突き上げられ
るようになっている。一方、自動演奏時には、ソレノイ
ドユニット２２のソレノイド２５が励磁されることによ
りプランジャ２３が上昇すると、これに持ち上げられ
て、シフトペダル３５が揺動する。プランジャ２４の上
端にも、キャプスタンスクリュー４２が取り付けられて
おり、プランジャ２４が上昇すると、このキャプスタン
スクリュー４２により、シフト機構（作動機構）が駆動
されて、鍵盤機構が鍵の並び方向に移動し、打弦時に発
生する音が弱まるようになっている。

【００３３】さて、上述したように、ソレノイドユニッ
ト２１，２２のプランジャ２３，２４は、ソレノイド２
５を収容したハウジング２６から突出している。図４
（Ｂ）に示すように、ソレノイド２５のボビンの上下の
外面には、それぞれ軸受４３，４４が固定されており、
これらの軸受４３，４４にプランジャ２３，２４が案内
されることによって、プランジャ２３，２４の傾きの発
生が可能な限り抑制されるようになっている。また、図
示は省略するが、プランジャ２３，２４がその軸線を中
心にして回動するのを可能な限り抑制するように、回り
止めガイドが設けられている。

【００３４】（２） プランジャの検出装置の構成 以下、これらのプランジャ２３，２４の検出装置につい
て説明する。ここでは、説明の簡略のため、ソレノイド
ユニット２２のプランジャ２４の検出装置について述べ
るが、ソレノイドユニット２１のプランジャ２３の検出
装置も同様の構成である。

【００３５】さて、プランジャ２４には、プランジャ２
４の往復移動に伴って従動するように、ほぼコ字形の従
動部材４５が取り付けられている。従動部材４５は、プ
ランジャ２４の往復軸線方向に沿って延在させられた長
尺部４６と、長尺部４６の上下の端部から垂直に延出し
た二つの腕部４７，４８とから一体に構成されている。
上記のように、ソレノイド２５は軟磁性体からなるハウ
ジング２６に収容されているため、ソレノイド２５の発
生する磁束がハウジング２６から漏れるのが最小限にな
っているが、磁束の影響を受けないように、従動部材４
５は、非磁性体から形成されていると好ましい。

【００３６】この従動部材４５の上方の腕部４７は、ハ
ウジング２６から突出したプランジャ２４の上方の部分
に固定されており、下方の腕部４８は、ハウジング２６
から突出したプランジャ２４の下方の部分に固定されて
いる。ここで、図４（Ａ）に示すように、腕部４７の長
尺部４６から離れた端部は、側方に向けて曲折されてお
り、ここには、ほぼＣ字状の挟持部４９が形成されてい
る。具体的には、挟持部４９の内側には、ほぼ円形の孔
部が形成されており、挟持部４９の側壁の一部が開口さ
せられていることにより、この開口を通じて、孔部には
プランジャ２４が嵌入されるようになっている。そし
て、弾性により挟持部４９は、プランジャ２４を挟持す
るようになっている。また、この弾性を利用して、必要
なときには、挟持部４９からプランジャ２４を取り外す
ことも可能になっている。なお、下方の腕部４８も、同
様に挟持部４９によりプランジャ２４に固定されてい
る。

【００３７】ただし、腕部４７，４８をプランジャ２４
に固定する方式は、上記には限らず、例えばネジで行っ
てもよいし、接着剤により行ってもよい。ソレノイドユ
ニット２２などの分解修理のためには、ネジまたは図示
の方式のように、腕部４７，４８をプランジャ２４から
着脱自在にするのが好ましい。また、組立の簡便さや従
動部材４５の軽量化のためには、他の取付用の部品を用
いずに、図示のように挟持部４９にプランジャ２４を嵌
入する方式が最も好ましい。

【００３８】図３および図４（Ｂ）に示す状態は、ソレ
ノイドユニット２２のソレノイド２５は励磁されておら
ず、プランジャ２４は最も下方に位置しており、下方の
腕部４８は、プランジャ２４のストローク分よりも下方
の軸受４４から離間した位置に取り付けられている。こ
れにより、プランジャ２４の上昇時に、腕部４８が軸受
４４に当接して、その動きを阻害したり、腕部４８また
は軸受４４が破損したりするのが防止されている。

【００３９】さて、このようにして、プランジャ２４の
往復移動に従動するようになされた従動部材４５の長尺
部４６には、非検出部である矩形平板状のグレースケー
ル５０が取り付けられている。グレースケール５０は、
透明材料からなり、黒で着色され、その黒色の濃淡が上
下方向に沿って黒色から透明まで階級的に変化するよう
になされている。ここで、図４（Ａ）に示すように、グ
レースケール５０は、プランジャ２４の往復軸線を中心
とした仮想的な円柱Ｃの側面の接平面に合致するように
向けられている。従って、従動部材４５が往復軸線を中
心として回動しても、常に、グレースケール５０は円柱
Ｃの側面上に位置することになる。

【００４０】また、ソレノイド２５を収容したハウジン
グ２６の外側面には、台座５１を介してフォトインタラ
プタ５２が固定されている。フォトインタラプタ５２
は、公知のように発光部と受光部を備え、両者の間に物
体が侵入したときの光のエネルギの変動を検出可能にな
っている。図４（Ａ）に示すように、フォトインタラプ
タ５２の溝の内部には、グレースケール５０が配置され
ており、その両側に、上記発光部および受光部が配置さ
れている。グレースケール５０は、波高部および受光部
を結ぶ線に対して直交するようになされている。

【００４１】図４（Ｂ）において、線Ｌは発光部および
受光部の配置された高さを示す。この高さは、ソレノイ
ド２５のほぼ中央の高さであって、上下の軸受４３，４
４のほぼ中間の高さでもある。

【００４２】フォトインタラプタ５２の発光部は、平板
状のグレースケール５０に対して光を照射し、受光部は
グレースケール５０を透過した光を受光し、受光エネル
ギに応じた検出信号を出力するようになっている。従っ
て、受光信号はグレースケール５０の濃淡、すなわち往
復移動するプランジャ２４の高さ方向の変位を示すもの
となっている。

【００４３】受光部で出力される信号は、アナログ信号
のまま、制御処理装置に供給され、この信号に基づいて
制御処理装置では、ソレノイド２５に電力を供給する駆
動電力供給部を制御する。この実施形態では、制御処理
装置は、検出信号の変動の時間的変化（プランジャ２４
の速度に対応する）に基づいて、プランジャ２４の速度
をフィードバック制御するべく、ソレノイド２５の電圧
を制御する。これらの制御処理装置および駆動電力供給
部の図示は省略する。

【００４４】（３） 実施形態による効果 以上の実施形態では、自動演奏時に、シフト用のソレノ
イドユニット２２のソレノイド２５のコイルに通電する
と、プランジャ２４が上昇して、キャプスタンスクリュ
ー４２がシフト機構を駆動し、打弦時に発生する音が弱
まる。また、ラウド用のソレノイドユニット２１のソレ
ノイド２５のコイルに通電すると、プランジャ２３が上
昇して、キャプスタンスクリュー３８がダンパアクショ
ン機構を駆動し、打弦時に大きな音を発生させる。ソレ
ノイド２５の非通電時には、プランジャ２３，２４は、
図示の初期位置に戻る。ここで、プランジャ２３，２４
の上昇速度は、ソレノイド２５に供給する電圧により定
まる。

【００４５】プランジャ２３，２４の上昇時には、上記
のように、グレースケール５０の濃淡がフォトインタラ
プタ５２により検出され、フォトインタラプタ５２の検
出信号の変化に基づいて制御処理装置は、ソレノイド２
５の電圧をフィードバック制御し、これによりプランジ
ャ２４の速度が制御される。

【００４６】さて、図示のソレノイドユニット２１，２
２においては、プランジャ２３，２４は、それぞれ上下
二つの軸受４３，４４によって案内されるようになって
おり、これによりプランジャ２３，２４が本来の向きか
ら傾斜するのが可能な限り規制されている。しかし、プ
ランジャ２３，２４の傾斜を完全に防止することは不可
能である上、長期間の使用により、摩擦や軸受４３，４
４の固定のゆるみなどが発生して、傾斜するおそれはま
すます増加する。

【００４７】しかも、図３に示すように、プランジャ２
３，２４には、それぞれ自在継手３７，４１などを介し
て、ラウドペダル３３またはシフトペダル３５が連結さ
れている。これは、プランジャ２３，２４の移動にペダ
ル３３，３５を連動させることにより、あたかもペダル
の動作に伴って、音の強弱や音の響きの継続の調整が行
われているように見せるためであるが、プランジャ２
３，２４が直進するのに対して、ペダル３３，３５は回
動するから、プランジャ２３，２４には、ねじれ力や軸
線方向に傾斜した張力または圧縮力が加わる。このう
ち、傾斜した張力や圧縮力は、プランジャ２３，２４の
傾斜を引き起こす要因となる。

【００４８】図５は、プランジャ２３，２４が傾斜した
状態を誇張して示す。プランジャ２３，２４が傾斜する
場合には、その支点は、プランジャ２３，２４が挿通さ
れたソレノイド２５の高さの範囲内にある。従って、プ
ランジャ２３，２４の往復方向、すなわちほぼ高さ方向
において、検出位置がソレノイド２５の範囲からはずれ
ると、グレースケール５０は、フォトインタラプタ５２
の発光部と受光部との適正距離の位置からはずれてしま
い、光の回折現象を引き起こすため、グレースケール８
の本来の濃淡を検出できなくなり、受光部での検出精度
の低下を招く。

【００４９】しかし、この実施形態では、線Ｌで示すよ
うに、検出位置は、高さ方向においてソレノイド２５の
範囲内にし、特に、ソレノイド２５の高さの中間位置に
した。このため、実線で示す本来の位置から仮想線で示
す位置にプランジャ２４が傾斜しても、グレースケール
５０は、フォトインタラプタ５２の発光部と受光部との
適正距離の位置からはほとんどずれない。これは、傾斜
により、腕部４７が変位しても、腕部４８が逆方向に変
位するため、腕部４７，４８の間にあるグレースケール
５０では、変位が相殺されるからである。従って、プラ
ンジャ２３，２４が傾斜した場合でも、フォトインタラ
プタ５２の検出精度を良好に維持することが可能であ
り、これにより、プランジャ２３，２４の速度制御も適
切に行われ、聴く者に違和感を与えるのが防止される。

【００５０】また、プランジャ２３，２４のソレノイド
２５から突出した上下の部分にそれぞれ固定された腕部
４７，４８の間の部分を検出するようにしたことによ
り、検出する位置は、プランジャ２３，２４の往復方向
において、ソレノイド２５の範囲にすることができてい
る。従って、検出位置を確保するために、プランジャ２
３，２４を長くする必要がなく、ソレノイドユニット２
１，２２を短小化することが可能である。

【００５１】ところで、上記のように、プランジャ２
３，２４には、ねじれ力も加わるため、これに起因して
プランジャ２３，２４は、軸線を中心にして回動するお
それがある。ソレノイドユニット２１，２２には、図示
しない回り止めガイドが設られており、プランジャ２
３，２４がその軸線を中心にして回動するのが可能な限
り抑制されているが、完全に回動を防止するのは、やは
り不可能である。

【００５２】しかし、この実施形態では、図４（Ａ）に
示すように、グレースケール５０は、プランジャ２３，
２４の往復軸線を中心とした仮想的な円柱Ｃの側面の接
平面に合致するように向けられている。従って、従動部
材４５が往復軸線を中心として回動しても、常に、グレ
ースケール５０は円柱Ｃの側面上に位置することにな
る。

【００５３】図６は、プランジャ２３，２４が軸線を中
心に回動した状態を誇張して示す。上記の配置のため、
プランジャ２３，２４が回動してグレースケール５０が
実線で示す本来の位置から仮想線で示す位置まで回動し
たとしても、グレースケール５０は、フォトインタラプ
タ５２の発光部および受光部との適正距離の位置にあ
る。グレースケール５０と発光部または受光部との距離
は、グレースケール５０がフォトインタラプタ５２の発
光部と受光部を結ぶ線から完全にはずれて検出不可能に
ならない限り、大きく変動することがない。従って、プ
ランジャ２３，２４が回動した場合でも、フォトインタ
ラプタ５２の検出精度を良好に維持することが可能であ
り、プランジャ２３，２４の速度制御も適切に行われ、
聴く者に違和感を与えるのが防止される。

【００５４】なお、上述のように、プランジャ２３，２
４が傾斜したり回動したりしても、被検出部が、検出部
から適正距離の位置に維持される効果は、フォトインタ
ラプタ５２の発光部および受光部の配線に支障がなけれ
ば、上記とは逆に、フォトインタラプタ５２を従動部材
４５の長尺部４６に取り付けて、グレースケール５０を
ハウジング２６またはその他の固定位置に取り付けた場
合にも達成される。また、この実施形態では、グレース
ケール５０は透明材料からなるが、これに限らず、不透
明材料から形成し、反射型の光センサでグレースケール
５０を検出するようにしてもよい。

【００５５】また、光センサを用いる場合の被検出部と
しては、グレースケール５０に限らず、平行なスリット
を多数形成した被検出板や、着色により平行線を多数設
けた被検出板などとし、被検出板においてスリットまた
は平行線をプランジャ２３，２４の往復方向に沿って平
行に並べて（後述する第２実施形態で使用する被検出板
と同様）、ディジタル処理によりスリットや平行線の検
出回数をカウントして、プランジャ２３，２４の速度制
御を行うようにしてもよい。さらに、図２に示したよう
なポテンショメータでも同様の効果を達成することが可
能である。

【００５６】さらに、上述の実施形態では、検出装置で
検出されたプランジャ２４の速度をフィードバック制御
に用いるようにしているが、上述したように、プランジ
ャ２４はペダルに連結されているため、検出装置を演奏
者によるペダルの押し下げ速度を検出する装置として用
いてもよい。つまり、この検出装置を用いて。演奏者に
よる演奏時のペダルの押し下げ速度を自動演奏のための
データとして記録して、もよい。

【００５７】２．第２実施形態 次に、図７および図８を参照して、本発明の第２実施形
態を説明する。これらの図において、第１の実施形態と
共通する構成要素には同一の符号を付けてその説明を省
略する。まず、この実施形態においては、第１の実施形
態と同様に従動部材４５がソレノイドユニット２１，２
２のプランジャ２３，２４にそれぞれ取り付けられてい
る。そして、各従動部材４５の長尺部４６には、被検出
部である矩形平板状の被検出板６０が固定されている。

【００５８】しかし、被検出板６０は、プランジャ２
３，２４の往復軸線を含む平面にほぼ合致するように向
けられている。また、被検出板６０は、第１実施形態の
グレースケール５０とは異なり、平行なスリットを等間
隔で多数形成した被検出板、または着色により平行線を
等間隔で多数設けた被検出板６０である。スリットまた
は平行線は、被検出板６０において、プランジャ２３，
２４の往復方向に沿って平行に並べられている。

【００５９】そして、被検出板６０を検出するフォトイ
ンタラプタ６２が、ソレノイドユニット２１，２２から
離間した位置にある固定部６１（図８参照）に固定され
ている。フォトインタラプタ６２は、公知のように発光
部と受光部を備え、両者の間に物体が侵入したときの光
のエネルギの変動を検出可能になっている。図８（Ａ）
に示すように、フォトインタラプタ６２の溝の内部に
は、被検出板６０が配置されており、その両側に、上記
発光部および受光部が配置されている。被検出板６０
は、波高部および受光部を結ぶ線に対して直交するよう
になされている。図８（Ｂ）において、線Ｌは発光部お
よび受光部の配置された高さを示す。この高さは、ソレ
ノイド２５のほぼ中央の高さであって、上下の軸受４
３，４４のほぼ中間の高さでもある。

【００６０】フォトインタラプタ６２の発光部は、平板
状の被検出板６０に対して光を照射し、受光部は被検出
板６０を透過した光を受光し、受光エネルギに応じた検
出信号を出力するようになっている。従って、受光信号
は被検出板６０のスリットもしくは平行線の有無を示す
ものとなっている。

【００６１】受光部が出力した受光信号は、第１実施形
態と同様に、プランジャ２３，２４の速度制御のため
に、制御処理装置に供給される。ただし、制御処理装置
に供給される前に、受光信号は、アナログ信号からディ
ジタル信号に変換されるようになっており、制御処理装
置は、ディジタル変換された受光信号を用いて、フォト
インタラプタ６２が受光状態もしくは遮光状態にある時
間、あるいは受光状態から遮光状態もしくは遮光状態か
ら受光状態になるタイミングなどを求めることにより、
プランジャ２３，２４の速度を得る。

【００６２】さて、この実施形態では、被検出板６０
は、プランジャ２３，２４の往復軸線を含む平面にほぼ
合致しているため、プランジャ２３，２４が回動する
と、被検出板６０は、フォトインタラプタ６２の発光部
および受光部との適正距離の位置からずれてしまう。し
かしながら、上記のように、被検出板６０には、スリッ
トまたは線が設けられており、これらのスリットまたは
線を表す受光信号は、ディジタル変換されるようになっ
ているため、被検出板６０の位置の変動による検出精度
への悪影響は少ない。

【００６３】また、この実施形態では、線Ｌで示すよう
に、検出位置は、高さ方向においてソレノイド２５の範
囲内にし、特にソレノイド２５の高さの中間位置にした
ため、プランジャ２３，２４の傾斜に対しては、第１実
施形態と同様に、被検出板６０の変位が抑制されるから
（図５参照）、フォトインタラプタ６２の検出精度を良
好に維持することが可能であり、これによりプランジャ
２３，２４の速度制御も適切に行われ、聴く者に違和感
を与えるのが防止される。さらに、検出位置を確保する
ために、プランジャ２３，２４を長くする必要がなく、
ソレノイドユニット２１，２２を短小化することが可能
である。なお、ここで使用する検出手段は、フォトイン
タラプタ６２に限定されず、反射型の光センサであって
もよい。

【００６４】３．第３実施形態 上述の第１および第２実施形態では、線Ｌで示すよう
に、検出位置を高さ方向におけるソレノイド２５の範囲
内、特にソレノイド２５の高さの中間位置にしている
が、検出位置をソレノイド２５の範囲よりも上方または
下方にし、かつ、図４（Ａ）に示すように、被検出部
（上述のいずれの種類でもよい）が、プランジャ２４の
往復軸線を中心とした仮想的な円柱Ｃの側面の接平面に
合致するように向けるようにすることも考えられる。

【００６５】例えば、図１（Ｂ）に示すように、グレー
スケール５０または被検出板をプランジャ２４のソレノ
イドから上方に突出した部分に固定しながらも、被検出
板の向きは図１（Ｂ）に示すようなプランジャ２４の軸
線を含む平面上にするのではなく、図４（Ａ）に示すよ
うなプランジャ２４の往復軸線を中心とした仮想的な円
柱Ｃの側面の接平面に合致するようにするのである。こ
の場合、プランジャに固定して被検出板を保持する従動
部材は、上述の実施形態での従動部材４５のようなもの
に限られず、いかなる形状であってもよい。検出部（例
えばフォトインタラプタ）は、ソレノイド２５から離れ
た位置に固定すればよい。

【００６６】この実施形態では、プランジャ２４の傾斜
に対して検出精度を良好に維持する効果およびプランジ
ャ２４の短小化の効果は薄れるが、プランジャ２４が往
復軸線を中心として回動しても、常に、グレースケール
５０は円柱Ｃの側面上に位置することになるから、この
回動に対して検出精度を良好に維持する効果は達成され
る。

【００６７】４．他の変更例 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は
上記実施形態に限定されるのではなく、以下のように様
々な変更が可能である。 （１） 本発明は、上記のようにグランドピアノのペダ
ル動作をシミュレートする往復型アクチュエータに限ら
ず、アップライトピアノのペダル動作をシミュレートす
る往復型アクチュエータにも応用することができる。ま
た、チェンバロ、チェレスタ、オルガン等、あらゆる鍵
盤楽器のペダル動作をシミュレートする往復型アクチュ
エータにも適用することができる。

【００６８】（２） 上記の実施形態では、ペダルと作
動機構との間にソレノイドユニット２１，２２のプラン
ジャ２３，２４が介在させられており、プランジャ２
３，２４がペダルに連結されているが、これ以外の位置
に、プランジャ２３，２４を配置して、プランジャ２
３，２４で作動機構を駆動するようにしてもよい。この
場合、プランジャ２３，２４は、ペダルに連結しなくて
もよい。また、プランジャ２３，２４の往復軸線が例え
ば水平になるように、ソレノイドユニット２１，２２を
配置してもよい。

【００６９】（３） 本発明は、往復型アクチュエータ
の可動部材を検出するのであれば、ソレノイドユニット
のプランジャに限らず、油圧式または空気圧式のシリン
ダの検出にも応用することが可能である。ただし、制御
の追従性の観点からは、ソレノイドユニットのように、
電磁駆動するアクチュエータに用いるのが好適である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
往復型アクチュエータを短小化することができる。ま
た、往復型アクチュエータの可動部材が傾いたりその軸
線を中心として回動したりしても、検出精度を良好に維
持することが可能である。従って、鍵盤楽器のペダル動
作をシミュレートする往復型アクチュエータの可動部材
の検出に適用することにより、可動部材の制御も良好に
行うことが可能であり、聴く者に違和感を与えるのを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の往復型アクチュエータの可動部材の検
出装置の一例を示す図であって、（Ａ）はその平面図、
（Ｂ）は側面図である。

【図２】 従来の往復型アクチュエータの可動部材の検
出装置の他の例を示す側面図である。

【図３】 本発明の第１実施形態に係る往復型アクチュ
エータの可動部材の検出装置を示す正面図である。

【図４】 第１実施形態に係る検出装置を示す図であっ
て、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図５】 第１実施形態に係る往復型アクチュエータが
傾斜したときを誇張して示す側面図である。

【図６】 第１実施形態に係る往復型アクチュエータの
可動部材がその往復軸線を中心に回動したときを誇張し
て示す平面図である。

【図７】 本発明の第２実施形態に係る往復型アクチュ
エータの可動部材の検出装置を示す正面図である。

【図８】 第２実施形態に係る検出装置を示す図であっ
て、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

２１，２２…ソレノイドユニット（往復型アクチュエー
タ）、２３，２４…プランジャ（可動部材）、２５…ソ
レノイド（駆動手段）、２６…ハウジング、２７…固定
板、３２…ペダルアセンブリ、３３…ラウドペダル、３
４…ソステヌートペダル、３５…シフトペダル、４３，
４４…軸受、４５…従動部材、４６…長尺部、４７，４
８…腕部、４９…挟持部、５０…グレースケール（被検
出部）、５２…フォトインタラプタ（検出部）、６０…
被検出板（被検出部）、６２…フォトインタラプタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復型アクチュエータの駆動手段で往復
   させられるとともに、上記駆動手段から往復方向の両端
   が突出した可動部材と、 上記可動部材の上記駆動手段から突出した両方の部分に
   それぞれ固定された二つの腕部と、上記往復方向に沿っ
   て延在し上記二つの腕部に固定された長尺部とを有して
   おり、上記可動部材の移動に伴い従動する従動部材と、 上記長尺部における上記腕部同士の間の部分の変位また
   は速度を検出する検出手段とを備えることを特徴とする
   往復型アクチュエータの可動部材の検出装置。
2. 【請求項２】 上記検出手段は、上記可動部材の往復軸
   線を中心とした円柱の接平面にほぼ合致する平面状の被
   検出部と、 上記被検出部との相対移動またはその速度を検出する検
   出部とを有しており、上記長尺部における上記腕部同士
   の間の部分に、上記被検出部および検出部のいずれか一
   方が固定され、 上記従動部材から離間した位置に、上記被検出部および
   検出部のいずれか他方が固定されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の往復型アクチュエータの可動部材の
   検出装置。
3. 【請求項３】 往復型アクチュエータの駆動手段で往復
   させられる可動部材と、 上記可動部材に固定されて上記可動部材の移動に伴い従
   動する従動部材と、 上記従動部材の変位または速度を検出する検出手段とを
   備え、 上記検出手段は、上記可動部材の往復軸線を中心とした
   円柱の接平面にほぼ合致する平面状の被検出部と、上記
   被検出部との相対移動またはその速度を検出する検出部
   とを有しており、 上記従動部材に、上記被検出部および検出部のいずれか
   一方が固定され、 上記従動部材から離間した位置に、上記被検出部および
   検出部のいずれか他方が固定されていることを特徴とす
   る往復型アクチュエータの可動部材の検出装置。
4. 【請求項４】 手動演奏時に演奏者に操作されるペダル
   と、 上記ペダルで作動される作動機構と、 自動演奏時に上記作動機構を作動させる可動部材を有す
   る往復型アクチュエータと、 請求項１ないし３のいずれかに記載の可動部材の検出装
   置とを備えることを特徴とする自動演奏鍵盤楽器。
5. 【請求項５】 上記往復型アクチュエータの上記可動部
   材は、上記ペダルに連結されていることを特徴とする請
   求項４に記載の自動演奏鍵盤楽器。