WO2024083737A1 - Vorrichtung und verfahren zum steuern von tasteneinheiten - Google Patents

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WO2024083737A1
WO2024083737A1 PCT/EP2023/078666 EP2023078666W WO2024083737A1 WO 2024083737 A1 WO2024083737 A1 WO 2024083737A1 EP 2023078666 W EP2023078666 W EP 2023078666W WO 2024083737 A1 WO2024083737 A1 WO 2024083737A1
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WO
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key
key units
actuation
unit
braking
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078666
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Haag
Stefan Battlogg
Original Assignee
Inventus Engineering Gmbh
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Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/002—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders comprising a medium with electrically or magnetically controlled internal friction, e.g. electrorheological fluid, magnetic powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/02—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
    • G10H1/04—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation
    • G10H1/053—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only
    • G10H1/055—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by switches with variable impedance elements
    • G10H1/0555—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos by additional modulation during execution only by switches with variable impedance elements using magnetic or electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/32—Constructional details
    • G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
    • G10H1/344—Structural association with individual keys
    • G10H1/346—Keys with an arrangement for simulating the feeling of a piano key, e.g. using counterweights, springs, cams

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for controlling key units.
  • a device can be designed, for example, as a musical instrument component or musical instrument or also as an operating device or, for example, a keyboard for a computer or a computer with an integrated keyboard or the like.
  • a device comprises a plurality of adjacently arranged key units which serve to generate signals or sounds.
  • the key units are, for example, received on a common support body.
  • the key units are typically movable between at least two positions and generate at least one signal at least when moving from the first position to the second position (directly or indirectly).
  • a device comprises at least one control device and a memory unit and an input unit on which at least a plurality of key units are accommodated for generating signals.
  • the key units can each be moved (at least) between at least two positions over an actuation path.
  • the key units trigger at least one signal at least when moving from the first position to the second position.
  • At least one (electrically) controllable braking device is assigned to at least some key units in order to brake a movement of the key units (in particular individually) in a controlled manner.
  • the control device is set up and designed to specify an actuation sequence of key units. Depending on the actuation sequence, a braking effect of at least one of the key units can be set (in particular with the control device).
  • the device according to the invention has many advantages.
  • a significant advantage of the device according to the invention is that the control device can be used to predetermine an actuation sequence of the key units and that a particular (individual) control of the braking effect of the key units is generated accordingly. This makes it easier for the user to operate such a device.
  • the device is designed as a musical instrument, for example, or forms a musical instrument component of a musical instrument, the sequence of a piece of music can be specified and the user of the device or the player can feel the respective braking effect when pressing the key units.
  • the user receives direct feedback as to whether he is currently pressing the correct key unit or an incorrect key unit.
  • the operator receives direct feedback as to whether he is using the keyboard correctly or is pressing the key units in the wrong order or at the wrong time.
  • control device is designed and constructed to set an individual braking effect (direct or indirect) on the key units depending on the actuation sequence.
  • an actuation sequence can be or represent, for example, a keyboard sequence or a piece of music or a game sequence, for example of a computer game. Accordingly, in a keyboard sequence, the sequence of characters can represent a meaningful text or a specific or random sequence of characters.
  • the next key unit to be pressed becomes the current key unit, depending on the sequence of operations. It is also possible, however, for the control to take place in a bar, whereby the "current key unit” is then the key unit that is currently being used in the sequence of operations. This is independent of whether the previous key unit was pressed correctly or at all. For example, in a piece of music, a note can be skipped that was accidentally pressed. was omitted. The user can then continue at the current correct point and, for example, take care of the omitted note on the next run.
  • the braking device comprises at least two braking components that can be moved relative to one another, between which an electrically controllable braking effect can be set.
  • a braking effect can represent or comprise a braking force or can also represent or comprise a braking torque. Accordingly, the braking effect can also comprise a braking force and a braking torque.
  • the controllable braking device can work in different ways.
  • an engine brake or a magnetic, hydraulic or pneumatic brake can be provided.
  • a spring force can be generated or overcome via electrical activation, which brings two friction linings into contact with each other or separates them from each other.
  • the braking device comprises at least one magnetorheological medium and can be subjected to a controllable magnetic field from at least one magnetic field generating device in order to set an electrically controllable braking effect.
  • the braking effect can also be varied and/or controlled in particular in terms of time.
  • At least one braking device comprises at least one braking gap section which is (at least partially) equipped with the magnetorheological medium. It is preferred that the braking gap section is curved around a pivot axis of the braking device. It is also possible for the braking gap section to completely surround the pivot axis.
  • the control device is designed and constructed to set a freely adjustable course of the braking effect over the actuation path.
  • actuating path refers to both a path section to be covered and an angular movement or an angular section. This means that the term “actuating path” refers to both a linear movement and a “rotary movement” or a “swivel movement”.
  • the strength of the braking and the course of the braking effect are preferably variable and/or individually adjustable. This results in a braking effect that is variable over the actuation path.
  • the control device is designed and configured to apply a braking effect that is variable over the actuation path to a button unit.
  • control device is set up and designed to set a braking effect profile over the actuation path for a key unit that is currently being actuated and to set a different braking effect profile for another key unit.
  • the key unit that is currently being actuated feels different when actuated than at least one other key unit. This allows the user to feel directly and immediately whether he is pressing the correct key unit.
  • two or more key units to be current key units at the same time or slightly offset in time. For example, when playing a chord or generating special characters on a keyboard.
  • the A key unit that is to be actuated can have a first curve and a key unit that is not to be actuated can have a second curve.
  • a key unit can be assigned a rectangular curve or a ripple with alternating strengths of the braking effect, while another key unit is assigned an increasing or decreasing braking effect.
  • Other curves in a zigzag or a sinusoidal curve or the like are also possible.
  • the "braking effect” can also be understood as an "average" value over the travel path or a minimum or a maximum.
  • the resistance of the key unit currently being operated is not lower, but higher than that of other key units that are not currently being operated. This also makes it possible to distinguish between key units that are currently being operated and key units that are not currently being operated.
  • the control device is preferably designed and set up to apply a lower braking effect to a key unit that is currently to be actuated due to the actuation sequence and to apply a greater braking effect to at least one other key unit (that is not currently to be actuated). It is conceivable that the key units arranged (directly or indirectly) in the vicinity of the key unit to be actuated are subjected to a different braking effect than the key unit currently to be actuated. In this respect, it is preferred that the control device is designed and set up to apply a different braking effect (and in particular a greater braking effect) to key units that are arranged immediately adjacent to or at a certain distance around a key unit that is currently to be actuated due to the actuation sequence.
  • key units close to the key unit currently being operated may be subjected to a (different) braking effect, while key units further away remain unaffected.
  • the (one or two) key units adjacent to the current key unit in each direction may be subjected to a different braking effect than the current key unit. This can help to reduce energy consumption.
  • At least some or all key units can be illuminated in a controlled manner using at least one lighting device.
  • an external lighting device can be provided which serves to selectively illuminate at least some or all key units.
  • At least some key units or almost all or all key units each comprise at least one (own and separate) lighting unit.
  • a lighting unit can in particular be integrated in at least some key units.
  • Integrated or internal lighting units enable simple and reliable signaling of the next or current key unit. This also visually indicates to the user which key unit is to be pressed next.
  • the key unit that follows can be illuminated in a different color rhythm and/or color tone.
  • At least one display is included.
  • a display can, for example, show an image of the plurality of key units.
  • the control device is then preferably set up and designed to visually highlight the key units according to the actuation sequence. This can be done in addition to or instead of illuminating the key units to be actuated.
  • a display can also be designed as a virtual reality display or one can be included in addition. It is also possible for a display to be designed on glasses. The glasses and/or the display can be designed to be partially transparent. A key unit can be selectively highlighted using such a display according to the sequence of operations.
  • the control device is then particularly set up and designed to highlight the area of the display that is aligned with the next or currently operated key unit.
  • control device is set up and designed to detect an actuation of a key unit using the sensor device. This can be done using a sensor device that is assigned to a key unit. However, it is also possible for a camera, for example, to detect a movement of the actuation of the key units. In this case, a separate sensor device on the key units may be dispensed with.
  • a plurality of sensor devices are provided for the plurality of key units in order to detect an individual actuation of the key units. It is also possible that only one common sensor device is provided for 2 or 3 separate key units if a (regularly) reliable assignment of the actuation or the sensor signal to a key unit is possible.
  • control device is set up and designed to detect time intervals between the actuation of key units and to store them in the memory unit in order to enable direct and/or later evaluation. It is also possible that not only the time intervals of the actuation are recorded and are stored, but also that a temporal progression of the actuation of the (current) key units is stored in the memory unit. For example, an evaluation can be carried out directly via the times of the signals from the sensor device or the key units and/or via measured values from the sensor device.
  • the method according to the invention is carried out in particular using a device, the device comprising at least one control device and a memory unit and an input unit. At least a large number of key units for generating signals are preferably accommodated on the input unit. At least one electrically controllable braking device is preferably assigned to at least some key units. The key units can each be moved between at least two positions and trigger at least one signal when moving from the first position to the second position. An actuation sequence of key units is specified and a (particularly individual) braking effect of at least one of the key units is controlled depending on the actuation sequence. Such control is carried out in particular by means of the control device.
  • the control device sets at least one (particularly individual) braking effect of the key unit currently to be actuated depending on the actuation sequence.
  • a braking effect of the key unit (constant for the actuation period) is set. It is also possible to control the braking effect of the key unit over time.
  • the method according to the invention also has many advantages.
  • the method makes it considerably easier to learn how to operate and operate such devices.
  • an actuation sequence of key units is specified and depending on the actuation sequence, the controllable braking device in order to specifically control a braking of at least one of the key units.
  • a key unit is braked differently and in particular more strongly than a key unit that is currently to be actuated (according to the actuation sequence).
  • all key units are braked differently and in particular more strongly (or weaker) than a key unit currently to be actuated according to the actuation sequence.
  • a key unit that is currently being operated is illuminated.
  • the lighting can be provided by a central lighting system or by lighting integrated into the respective key units.
  • measured values are stored in the storage unit via the actuation.
  • the recording can be carried out via separate sensor devices.
  • measured values from the actuation of the key units are compared with specified values from the actuation sequence.
  • the measured value can be, for example, the correct actuation of a key.
  • This can be a quasi-digital value, for example on a computer keyboard.
  • the correct or the wrong key unit can be actuated.
  • the actuation speed or the volume of a played note or the like can be analyzed.
  • measured values from different operating processes are compared with one another and at least one analysis value is determined and stored. For example, when writing a text or playing a piece of music, a comparison can be made with a previous process. In this way, an improvement or change over time can also be recorded and documented.
  • the method is carried out using a previously described device.
  • the method can be used in particular to learn or improve the operation of the device. It is also possible to practice operating or playing with the device.
  • a particularly preferred method is used to learn how to operate a previously described device.
  • an actuation sequence of key units is predetermined or can be set.
  • at least one braking device is controlled and thus a braking effect (braking or braking intensity or braking force) of at least one of the key units is set in a time-controlled manner.
  • the applicant reserves the right to assert a claim to a storage medium containing a program with the process steps.
  • Fig. 1a-c show various embodiments of devices according to the invention as musical instrument components
  • Fig. ld-e various embodiments of inventive Devices comprising a keyboard
  • FIG. 2a, b highly schematic representations of devices according to the invention
  • Fig. 3a-c a perspective view and two sectional views of a braking device for a device according to the invention
  • Fig. 4 is a schematic overview of a device according to the invention.
  • Fig. 5a-b different courses of the braking effect over the actuation travel.
  • Figures la, lb and lc show three different embodiments of musical instrument components 100b according to the invention as devices 100.
  • Figure la shows a grand piano 101 as a musical instrument or musical instrument component 100b.
  • the grand piano 101 has a keyboard (input unit 10) with a plurality of key units 11, which are here accommodated together on a support body 10a.
  • the grand piano has a resonance body 105. When the key units 11 are actuated, tones 16 are output as signals 14.
  • Figure lb shows a piano 102 as a musical instrument component 100b, on which key units 11 on a keyboard are provided as an input unit 10.
  • the key units 11 are also held here on a common support body 10a.
  • a resonance body 105 is also provided.
  • pedals that can be operated as required to change the sound properties.
  • Figure lc shows a keyboard 103 or a music keyboard, which also has a plurality of key units 11, which are arranged here in two levels.
  • the respective key units 11 are movable on a support body 10a and here pivotably mounted.
  • a control device 20 (and optionally an electronic control unit 50) can be mounted on the base body 10a or a housing, which are provided for controlling the magnetorheological braking devices and for further processing the signals generated.
  • Selector switches 25 for setting a desired characteristic or for switching on or off are also provided.
  • a display 29 can be used for control. Either the signal 14 or the sound signal 17 generated by the control device 20 can be output and forwarded at a connection 22.
  • one (or in particular each) key unit 11 can be illuminated from the inside (or also from the outside if necessary), so that the user immediately recognizes the key unit 11 to be actuated now and, if necessary, subsequently.
  • Figure 1d shows a workstation with a table on which a computer with a control device 20 and a screen as a display 80 as well as a keyboard 104 are shown.
  • a virtual reality display (VR display) 81 and glasses 82 with an integrated (e.g. partially transparent) display 80 are shown on the table.
  • the control device 20 or the computer comprises a storage unit 60 in which the program for the process sequence is stored.
  • a (central) lighting device 45 and a camera 47 can be seen at the top of the display 80.
  • the lighting device 45 can be used for selective illumination of the individual key units 11 of the input unit 10. This visually indicates to the user which key unit is to be pressed next or currently.
  • the camera 47 can be used to record the key units 11 that are being operated. This can be done by recording which key unit 11 the user's finger is resting on. However, it is particularly preferred that the camera 47 and an image analysis are used to record the movement of the user's fingers when the key units 11 are operated, and that the measured values are then assigned and recorded.
  • Figure 1e shows a schematic top view of a keyboard 104, which can be used together with a computer or separately.
  • the keyboard 104 can also form a device 100 or a device 100a.
  • the keyboard 104 has a plurality of key units 11, which can be equipped here all or individually with a lighting unit 46 shown in dashed lines.
  • a key unit 11 can be illuminated here from the inside or, if necessary, from the outside via the lighting unit 46, so that the user can immediately recognize the key unit 11 to be operated.
  • a key unit 11a that is currently to be operated or is to be operated next is shown, which is surrounded on the left and right by key units 11b, 11c.
  • Key units lld border on the top and two key units Ile border on the bottom of the current key unit 11a.
  • the key units 11b to Ile form the key units arranged immediately adjacent to each other.
  • the current key unit 11a is provided with an individually adjusted braking effect via the associated braking device 1 (see Figures 2a, b and 3a-3c). is set or controlled in the adjacent key units 11b to 11e. This is preferably carried out accordingly in other embodiments and, for example, also in the embodiment according to Fig. lc.
  • the neighboring key units 11b to 11e are regularly provided with a greater braking effect (braking force and/or braking torque), while the key unit 11a is subjected to a lesser braking effect.
  • the exact course of the braking effect over the respective actuation path and/or over time depends on the individual case.
  • the key unit currently to be actuated can be subjected to both a stronger and a weaker braking effect.
  • FIG 2a shows a possible embodiment of a key unit 11 on a musical instrument component 100b or device 100, which is shown very schematically and only partially, in a schematic section.
  • the key unit 11 is held on a base body or support body 10a.
  • the key unit 11 is held here so that it can pivot about an axis la on the magnetorheological braking device 1.
  • the key unit 11 is held here in an end region so that it can pivot about the pivot axis la.
  • the first position 12, which is a rest position or starting position, is shown in solid lines.
  • a pivoted second position 13 is shown in dashed lines.
  • a return device 40 which here comprises a spring device 42 that is designed as a spiral spring.
  • the spiral spring of the spring device 42 is compressed so that after the key unit 11 is released, it is automatically returned to the first position 12.
  • a sensor device 21 with a first sensor component 21a and a second sensor component 21b are used to detect a measurement for a position of the key unit 11. By evaluating the current position of the key unit 11 and the speed of movement and the rate of change of the acceleration, a signal 14 can be determined directly if necessary. In addition, the strength of the braking or the strength of the brake 1 is set via the current position of the key 11.
  • the magnetorheological braking device 1 here comprises an inner, fixed braking component 2 and an outer braking component 3 which can be pivoted relative thereto, which is arranged to be pivotable about the pivot axis 1a and which is connected to the key unit 11.
  • the key unit it is also possible for the key unit to be fastened to a pivotable inner braking component 2 which is pivotably mounted on the fixed, outer braking component 3.
  • FIG. 2b shows a schematic cross-section through part of a keyboard 104 or the like, whereby three adjacent key units 11 can be seen at least in part on the device 100.
  • Each key unit 11 is assigned a braking device 1, each of which has a pivot axis la.
  • the course of the pivot axis la is aligned transversely and in particular perpendicularly to the direction of actuation of the key unit 11.
  • the actuation is transmitted to a toothing 32 on the braking device 1 via the teeth 31 on an extension of the key unit 11.
  • This converts the linear movement of the key unit 11 into a rotary or swivel movement on the braking device 1.
  • the necessary restoring force is provided by a schematically drawn restoring device 40, which generates a mechanical, magnetic or other restoring force.
  • the key units 11 are mounted on a common support body 10a. As an example, the key unit 11 shown on the right is designed as the current key unit 11a and is shown schematically here in the pressed state.
  • Figures 3a, 3b and 3c show a preferred embodiment of the magnetorheological braking device 1.
  • Figure 3a shows a schematic perspective view.
  • the inner braking component 2 and the outer braking component 3 are shown here.
  • the two braking components 2, 3 are mounted so that they can pivot relative to one another.
  • Figure 3b shows a longitudinal section.
  • the inner brake component 2 here can, for example, be designed to be stationary.
  • cables for the power supply (not shown) and cables to any sensors that may be present can be passed through.
  • the inner brake component also forms the core 26, around which the electrical coil unit 24 is wound in a circumferential groove or the like.
  • the magnetic field generating device 9 here comprises the electrical coil unit 24 and the core 26 and can optionally also comprise a permanent magnet which, for example, provides a basic torque even when there is no current.
  • the magnetic field of the permanent magnet (not shown here) can then be either strengthened or weakened by supplying current to the electrical coil unit 24 in order to generate a time-dependent or path-dependent magnetic field and thus braking torque.
  • Figure 3b shows the course of a magnetic field 8 which passes approximately radially through the brake gap sections 5 and 6 of the brake gap 4 adjacent to the electrical coil unit 24.
  • a (variable) braking torque is generated in the braking gap sections 5 and 6, which depends on the strength of the magnetic field.
  • the braking gap 4 which is part of a receiving space, is at least partially filled with a magnetorheological medium, so that the braking gap sections 5 and 6 each contain magnetorheological particles which are influenced by the magnetic field 8.
  • the brake component 3 which here radially surrounds the brake component 2, comprises a housing with a front part 3a, an outer part 3b and a rear part 3c.
  • the outer part 3b and the core 26 consist of a material with good magnetic conductivity, so that an effective magnetic field 8 can be generated.
  • the other parts 3a, 3c preferably consist of a material with a (significantly) lower magnetic conductivity than the outer part 3b (preferably a factor of >10).
  • At least one rotary bearing 15 can be provided or formed between the two brake components 2 and 3. It is also possible that no separate bearing is provided, but rather the magnetorheological braking device 1 provides a rotary bearing 15.
  • Figure 3c shows a cross-section through the magnetorheological braking device according to Figure 3b, where the structure of the brake gap section 5a can be seen.
  • the inner brake component 2 has an outwardly projecting star contour or toothing in the area of the brake gap section 5, while the outer brake component 3 has a cylindrical inner wall. This results in a gap height 5a that is variable over the circumference between the two brake components 2, 3. with periodically alternating minimum gap heights 5b and maximum gap heights 5c.
  • the two brake components 2, 3 are each formed uniformly in the axial gap direction 5d over the brake gap section 5 or 6.
  • the brake gap section 5 or 6 each has a variable gap height 5a, the variation of which amounts to up to 1%, 2% or 5% of the diameter of the brake gap section 5. Larger and smaller gap heights are also possible.
  • the brake gap preferably contains magnetorheological particles whose particle diameter is considerably smaller than the minimum gap height.
  • the maximum particle diameter of the magnetorheological particles 7a is preferably smaller than 1/5 or 1/10 or 1/100 of the minimum gap height 5b.
  • other dimensions of the magnetorheological particles 7a are also possible.
  • the magnetorheological particles 7a are surrounded by a filling medium 7b, which can be a gas, so that dry magnetorheological particles 7a are present in the brake gap 5 or 6.
  • a filling medium 7b which can be a gas, so that dry magnetorheological particles 7a are present in the brake gap 5 or 6.
  • an oil or another fluid to be used as a carrier medium.
  • the electrical coil unit 24 is controlled.
  • the strength of the braking effect can be increased or decreased considerably within a few milliseconds.
  • FIG. 4 shows a highly schematic diagram, with the control device 20 shown in dashed lines in the upper part, which comprises, for example, a control unit 50 and a storage unit 60.
  • the control device 20 includes a comparison device 51.
  • An actuation sequence 70 for example in the form of a keyboard sequence 71 or as a piece of music 72 or as a game sequence 73, for example of a computer game, is entered into an input 22a of the control device 20 and stored in the memory unit 60. stored.
  • Analysis data 76 can be output via the output 22b and displayed, for example, on the screen or the display 80 in order to also allow a visually simple analysis.
  • a key unit 11a to be actuated is specified, to which a braking device 1 is assigned.
  • the desired braking effect is set or timed on the key unit 11a and a correspondingly different one is set or timed on all the others or on the surrounding key units 11b to 11e.
  • a sensor device 21 detects the actuation of the key unit and returns this to the control device 20, where a comparison is carried out in the comparison device 51. The result of this is included in the analysis data 76.
  • Figure 5a shows various set or predetermined curves 106 of the braking effect 112 over the actuation path 111.
  • the respective curves 106 can be set individually and depend, for example, on the device 100a or the musical instrument 100b.
  • the actuation force over the path or the swivel angle for different musical instruments is, for example, different.
  • Curve 106b shows the force curve of a harpsichord
  • curve 107 the force curve of a concert grand piano 101
  • curve 109 the force curve of a music keyboard.
  • Curve 107 shows the force curve at a first lower speed of the key unit 11.
  • a harpsichord on the other hand, "plucks" the strings with a spring. This means that a greater force must be applied at the beginning to pull the spring past or over the string. As soon as the string has been plucked by the spring, the force decreases almost completely, so that the rest of the way the key unit is moved without force. Here, too, the course can be adjusted accordingly.
  • a music keyboard or a keyboard 104 usually has only one spring as a return element and key units (usually made of plastic) that have little mass and thus little inertia. Therefore, the force required to move the key is determined by the spring characteristic of the return spring device, which can also be simulated.
  • the different curves show 106 possible force curves for different input units or musical instruments.
  • the key unit 11a to be actuated can also depend on the type and intensity of a note to be played.
  • the curve 107 can represent the force curve of a reference curve, while curve 108 shows the curve, for example, when the key is struck too hard.
  • the force curve is set differently.
  • the force curve 109 can be set as the current force curve 106a, while for an adjacent key unit 11b a different force curve 106b is set that requires considerably higher actuation forces, so that the user receives immediate feedback.
  • Figure 5b shows, purely by way of example, a force curve 110 when a keyboard 104 is operated.
  • Two curves 106a and 106b are also shown, with curve 106a representing, for example, a current curve of the key unit 11a that is currently being operated, while curve 106b is intended for a key unit 11 that is not currently being operated. It is immediately apparent that, at least at the start of the operation, the braking effect for a key unit 11a that is currently being operated is considerably lower than the braking effect for a different curve 106b for a key unit that is not currently being operated. Therefore, the user can immediately tell when operating whether he has operated the correct key unit or not.
  • the setting of the braking effect curves can also be made depending on the type of device present or simulated.
  • the key unit currently being played can be simulated with a force curve that corresponds to a real instrument.
  • a correspondingly different curve 106b can be selected. If the If a piece of music is played completely correctly, the player doesn't notice anything. If the wrong key unit is played, the player immediately realizes that he is not playing correctly due to the changed braking effect.
  • the invention can be used in various devices and in the context of various methods. For example, it is possible that only certain key units of a device 100 can be pressed, depending on where one is in the song or in a text or in an actuation sequence 70 to be entered. It is possible to combine such a learning program with virtual reality, for example. The user can then see directly via VR glasses or glasses with a built-in display which key unit he should press or play next. Additional visual aids can also be attached to the key units or the key units can be illuminated accordingly. For example, LEDs can be integrated that light up when the respective key unit is currently to be pressed.
  • the key units can be individually adjusted to a different degree of hardness or stiffness for each finger. For example, the When operating with a little finger, less force may be necessary or useful than when operating with a thumb or index finger. Accordingly, a distinction can be made between the left and right hand, even for different users.
  • the actuation force or the actuation moment of the key units can then be set according to the fingering of a song or depending on the distance from a starting position "asdf" or "hj kl" of the fingers on a complete computer keyboard.
  • additional sensor devices such as a camera with image recognition or the like, it can be determined which finger is pressing a key unit.

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Abstract

Vorrichtung (100) und Verfahren, wobei die Vorrichtung (100) eine Steuereinrichtung (20) und eine Speichereinheit (60) und eine Eingabeeinheit (10) umfasst. An der Eingabeeinheit (10) ist eine Vielzahl von Tasteneinheiten (11) zum Erzeugen von Signalen (14) aufgenommen. Die Tasteneinheiten (11) sind jeweils zwischen wenigstens zwei Stellungen (12, 13) bewegbar und lösen beim Bewegen aus der ersten Stellung (12) in die zweite Stellung (13) ein Signal (14) aus. Den Tasteneinheiten (11) ist eine elektrisch steuerbare Bremsvorrichtung (1) zugeordnet, um eine Bewegung der Tasteneinheiten (11) gesteuert zu bremsen. Die Bremsvorrichtung (1) umfasst zwei relativ zueinander bewegbare Bremskomponenten (2, 3), zwischen denen eine elektrisch steuerbare Bremswirkung einstellbar ist. Die Steuereinrichtung (20) ist dazu eingerichtet und ausgebildet ist, eine Betätigungsfolge (70) von Tasteneinheiten (11) vorzugeben und abhängig von der Betätigungsfolge (70) eine Bremswirkung für wenigstens eine Tasteneinheit (11) einzustellen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Steuern von Tasteneinheiten
Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern von Tasteneinheiten . Dabei kann eine solche Vorrichtung bei spiel swei se al s Musikinstrumentkomponente oder Musikinstrument oder auch al s Bedieneinrichtung oder zum Bei spiel Tastatur für einen Computer oder Computer mit integrierter Tastatur oder dergleichen ausgebildet sein . Typi scherwei se umfas st eine derartige Vorrichtung eine Mehrzahl benachbart angeordneter Tasteneinheiten, die zum Erzeugen von Signalen oder Tönen dienen . Die Tasteneinheiten sind zum Beispiel an einem gemeinsamen Tragkörper aufgenommen . Die Tasteneinheiten sind dabei typisch zwi schen wenigstens zwei Stellungen bewegbar und erzeugen wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung in die zweite Stellung ( unmittelbar oder mittelbar ) wenigstens ein Signal .
Es sind verschiedenste Musikinstrumente , Spielecontroller , Computer und Tastaturen für Computer bekannt geworden, die in entsprechender Weise über eine Mehrzahl oder Viel zahl von Tasteneinheiten verfügen . Geübte Benutzer können auf Musikinstrumenten zur eigenen Freude und zur Freude anderer Musikstücke spielen und für Computerbenutzer i st die Eingabe kürzerer oder auch längerer Texte einfach und schnell möglich . Nachteilig i st aber , das s das Bedienen von Tastaturen für Computer und erst recht das Spielen von Musikinstrumenten einige Übung erfordert . Jedenfall s , wenn die Eingabe von Texten schnell und fehlerfrei oder das Musikerlebni s beim Spielen von Instrumenten angenehm sein soll .
Es i st deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, womit das Bedienen von Tastaturen für zum Bei spiel Computer oder von anderen Bedieneinrichtungen oder das Spielen von Musikstücken auf Musikinstrumenten unterstützt wird und insbesondere einfacher erlernbar i st .
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche . Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Aus führungsbei spiele .
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfas st wenigstens eine Steuereinrichtung und eine Speichereinheit und eine Eingabeeinheit , an der wenigstens eine Viel zahl von Tasteneinheiten zum Erzeugen von Signalen aufgenommen ist . Die Tasteneinheiten sind dabei j eweil s (wenigstens ) zwi schen wenigstens zwei Stellungen über einen Betätigungsweg bewegbar . Die Tasteneinheiten lösen wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung in die zweite Stellung wenigstens ein Signal aus . Wenigstens einigen Tasteneinheiten i st wenigstens eine ( elektri sch ) steuerbare Bremsvorrichtung zugeordnet , um eine Bewegung der Tasteneinheiten ( insbesondere individuell ) gesteuert zu bremsen . Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet und ausgebildet , eine Betätigungsfolge von Tasteneinheiten vorzugeben . Abhängig von der Betätigungsfolge i st eine Bremswirkung wenigstens einer der Tasteneinheiten ( insbesondere mit der Steuereinrichtung ) einstellbar .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat viele Vorteile . Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass mit der Steuereinrichtung eine Betätigungsfolge der Tasteneinheiten vorgegeben werden kann, und, das s in entsprechender Art und Weise eine insbesondere ( individuelle ) Steuerung der Bremswirkung der Tasteneinheiten dementsprechend erzeugt wird . Dadurch wird es dem Benutzer erleichtert , eine derartige Vorrichtung zu bedienen . Ist die Vorrichtung beispielsweise als Musikinstrument ausgebildet oder bildet eine Musikinstrumentkomponente eines Musikinstruments, so kann der Ablauf eines Musikstücks vorgegeben werden und der Benutzer der Vorrichtung bzw. der Spieler kann beim Betätigen der Tasteneinheiten die jeweilige Bremswirkung fühlen. Der Benutzer bekommt direkt eine Rückkopplung, ob er die aktuell richtige Tasteneinheit oder eine falsche Tasteneinheit bedient. Das gleiche gilt beim Eingeben von Texten oder anderen Zeichen mittels beispielsweise einer Tastatur in einen Computer. Auch in diesem Fall erhält der Bediener direkt eine Rückkopplung darüber, ob er die Tastatur richtig bedient oder die Tasteneinheiten in einer falschen Reihenfolge oder zum falschen Zeitpunkt betätigt.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet, abhängig von der Betätigungsfolge eine individuelle Bremswirkung (mittelbar oder unmittelbar) an den Tasteneinheiten einzustellen .
In allen Ausgestaltungen kann eine Betätigungsfolge beispielsweise eine Tastaturabfolge oder ein Musikstück oder ein Spielablauf beispielsweise eines Computerspiels sein oder darstellen. Demzufolge kann bei einer Tastaturabfolge die Folge der Zeichen einen sinnvollen Text oder aber auch eine bestimmte oder zufällige Zeichenabfolge darstellen.
Grundsätzlich wird nach der Betätigung der aktuellen Tasteneinheit abhängig von der Betätigungsfolge die nächste zu betätigende Tasteneinheit die dann aktuelle Tasteneinheit. Möglich ist es aber auch, dass die Steuerung in einem Takt erfolgt, wobei die „aktuelle Tasteneinheit" dann jeweils die Tasteneinheit ist, die im Zeitablauf aktuell gerade dran ist. Das ist dann unabhängig davon, ob die Tasteneinheit davor korrekt oder überhaupt betätigt wurde. So kann beispielsweise bei einem Musikstück eine Note übersprungen werden, die versehentlich ausgelassen wurde. Der Benutzer kann dann an der aktuell richtigen Stelle weitermachen und sich beim nächsten Durchlauf beispielsweise um die ausgelassene Note kümmern.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Bremsvorrichtung wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Bremskomponenten, zwischen denen eine elektrisch steuerbare Bremswirkung einstellbar ist. Eine solche Bremswirkung kann eine Bremskraft darstellen oder umfassen oder kann auch ein Bremsmoment darstellen oder umfassen. Entsprechend kann die Bremswirkung auch eine Bremskraft und ein Bremsmoment umfassen.
Die steuerbare Bremsvorrichtung kann auf unterschiedliche Art und Weise arbeiten. Beispielsweise kann eine Motorbremse oder eine magnetische, hydraulische oder pneumatische Bremse vorgesehen sein. Möglich ist es auch, dass über eine elektrische Aktivierung eine Federkraft erzeugt oder überwunden wird, womit zwei Reibbeläge in Kontakt miteinander gebracht oder voneinander getrennt werden.
Vorzugsweise umfasst die Bremsvorrichtung wenigstens ein magnetorheologisches Medium und ist mit einem steuerbaren Magnetfeld wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung beaufschlagbar, um eine elektrisch steuerbare Bremswirkung einzustellen. Die Bremswirkung kann insbesondere auch in zeitlicher Hinsicht variiert und/oder gesteuert werden.
In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst wenigstens eine Bremsvorrichtung wenigstens einen Bremsspaltabschnitt, der mit dem magnetorheologischen Medium (wenigstens teilweise) ausgerüstet ist. Es ist bevorzugt, dass der Bremsspaltabschnitt um eine Schwenkachse der Bremsvorrichtung gekrümmt ausgebildet ist. Möglich ist es auch, dass der Bremsspaltabschnitt die Schwenkachse vollständig umgibt. In bevorzugten Weiterbildungen ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet, einen frei einstellbaren Verlauf der Bremswirkung über den Betätigungsweg einzustellen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „Betätigungsweg" sowohl ein zurückzulegender Wegabschnitt als auch eine Winkelbewegung bzw. ein Winkelabschnitt zu verstehen ist. Das bedeutet, dass unter dem Begriff „Betätigungsweg" sowohl eine Linearbewegung als auch eine „Drehbewegung" oder eine „Schwenkbewegung" verstanden wird.
In allen Ausgestaltungen sind eine Stärke der Bremsung und der Verlauf der Bremswirkung vorzugsweise variabel und/oder individuell unterschiedlich einstellbar. Es ergibt sich eine über dem Betätigungsweg variable Bremswirkung. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, eine Tasteneinheit mit einer über dem Betätigungsweg variablen Bremswirkung zu beaufschlagen.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet ist, bei einer aktuell zu betätigenden Tasteneinheit einen Verlauf der Bremswirkung über den Betätigungsweg einzustellen und bei einer anderen Tasteneinheit einen davon abweichenden anderen Verlauf der Bremswirkung einzustellen. Das bedeutet, dass die aktuell zu betätigende Tasteneinheit sich bei der Betätigung anders anfühlt als wenigstens eine andere Tasteneinheit. Darüber kann der Benutzer direkt und unmittelbar fühlen, ob er die richtige Tasteneinheit gerade betätigt. Möglich ist es auch, dass zwei oder mehr Tasteneinheiten gleichzeitig oder leicht zeitversetzt aktuelle Tasteneinheiten sind. Z. B. beim Spielen eines Akkords oder beim Erzeugen von Sonderzeichen auf einer Tastatur.
Unterschiedliche Tasteneinheiten können einen unterschiedlichen
Verlauf der Bremswirkung (Bremskraft, Bremsmoment) über den
Verfahrweg bzw. Betätigungsweg haben. So kann zum Beispiel die zu betätigende Tasteneinheit einen ersten Verlauf und eine nicht zu betätigende Tasteneinheit einen zweiten Verlauf aufweisen . Möglich i st es zum Beispiel , das s einer Tasteneinheit ein Rechteckverlauf oder ein Rippel mit sich abwechselnden Stärken der Bremswirkung zugeordnet wird, während einer anderen Tasteneinheit ein zunehmender oder abnehmender Verlauf der Bremswirkung zugeordnet wird . Möglich sind auch andere Verläufe im Zick- Zack oder ein sinus förmiger Verlauf oder dergleichen mehr . Unter der „Bremswirkung" kann auch eine „durchschnittliche" Größe über den Verfahrweg oder ein Minimum oder ein Maximum verstanden werden .
In allen Ausgestaltungen ist es auch möglich, das s der Widerstand bei der aktuell zu betätigenden Tasteneinheit nicht geringer , sondern größer i st al s bei anderen Tasteneinheiten, die aktuell gerade nicht zu betätigen sind . Auch auf diese Art und Weise wird eine Unterscheidung von aktuell zu betätigenden Tasteneinheiten und aktuell nicht zu betätigenden Tasteneinheiten ermöglicht .
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet , eine aufgrund der Betätigungs folge aktuell zu betätigende Tasteneinheit mit einer geringeren Bremswirkung zu beauf schlagen und wenigstens eine andere ( aktuell nicht zu betätigende ) Tasteneinheit mit einer größeren Bremswirkung zu beauf schlagen . Denkbar i st es dabei , das s die ( unmittelbar oder gegebenenfall s mittelbar ) in der Umgebung der zu betätigenden Tasteneinheit angeordneten Tasteneinheiten mit einer anderen Bremswirkung beaufschlagt werden al s die aktuell zu betätigende Tasteneinheit . Insofern i st es bevorzugt , das s die Steuereinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet i st , Tasteneinheiten mit einem anderen Verlauf der Bremswirkung (und insbesondere mit einer größeren Bremswirkung ) zu beaufschlagen, die unmittelbar benachbart neben oder in einem bestimmten Abstand um eine Tasteneinheit herum angeordnet sind, die aufgrund der Betätigungs folge aktuell zu betätigen i st . So kann es beispielsweise sein, dass nur Tasteneinheiten in der Nähe der aktuell zu betätigenden Tasteneinheit mit einer (unterschiedlichen) Bremswirkung beaufschlagt werden, während weiter entfernte Tasteneinheiten unbeeinflusst bleiben. Beispielsweise können die sich in jede Richtung anschließenden (ein oder zwei) Tasteneinheiten benachbart zu der aktuellen Tasteneinheit mit einer anderen Bremswirkung beaufschlagt werden als die aktuelle Tasteneinheit. Das kann dazu beitragen, den Energieverbrauch zu verringern.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens einige oder alle Tasteneinheiten mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung gesteuert beleuchtbar sind. Beispielsweise kann eine externe Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein, die zur selektiven Beleuchtung wenigstens einiger oder aller Tasteneinheiten dient.
Es ist besonders bevorzugt, dass wenigstens einige Tasteneinheiten oder nahezu alle oder alle Tasteneinheiten jeweils wenigstens eine (eigene und separate) Beleuchtungseinheit umfassen. Eine solche Beleuchtungseinheit kann insbesondere in wenigstens einigen Tasteneinheiten integriert sein. Durch integrierte bzw. interne Beleuchtungseinheiten ist eine einfache und zuverlässige Signalisierung der nächsten bzw. der aktuellen Tasteneinheit möglich. Dadurch wird der Benutzer auch optisch darauf hingewiesen, welche Tasteneinheit als Nächstes zu betätigen ist. Die danach folgende Tasteneinheit kann in einem anderen Farbrhythmus und/oder Farbton beleuchtet werden.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Display umfasst ist. Ein derartiges Display kann beispielsweise ein Abbild der Vielzahl von Tasteneinheiten darstellen. Die Steuereinrichtung ist dann vorzugsweise dazu eingerichtet und ausgebildet, die Tasteneinheiten gemäß der Betätigungsfolge optisch hervorzuheben. Das kann zusätzlich oder anstelle einer Beleuchtung der zu betätigenden Tasteneinheiten erfolgen. Ein Display kann auch als Virtual-Reality-Display ausgebildet sein oder es kann ein solches zusätzlich umfasst sein. Möglich ist es auch, dass ein Display an einer Brille ausgebildet ist. Die Brille und/oder das Display kann teiltransparent ausgebildet sein. Über ein derartiges Display kann eine Tasteneinheit selektiv gemäß der Betätigungsfolge optisch hervorgehoben werden. Die Steuereinrichtung ist dann insbesondere dazu eingerichtet und ausgebildet, den Bereich des Displays entsprechend hervorzuheben, der auf die nächste bzw. aktuell zu betätigende Tasteneinheit ausgerichtet ist.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet ist, mit der Sensoreinrichtung eine Betätigung einer Tasteneinheit zu erfassen. Das kann über eine Sensoreinrichtung erfolgen, die einer Tasteneinheit zugeordnet ist. Möglich ist es aber auch, dass beispielsweise eine Kamera eine Bewegung der Betätigung der Tasteneinheiten erfasst. Dann kann gegebenenfalls auf eine jeweils separate Sensoreinrichtung an den Tasteneinheiten verzichtet werden.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Sensoreinrichtungen für die Vielzahl von Tasteneinheiten vorgesehen, um eine individuelle Betätigung der Tasteneinheiten zu erfassen. Dabei ist es auch möglich, dass für jeweils 2 oder 3 separate Tasteneinheiten nur eine gemeinsame Sensoreinrichtung vorgesehen ist, wenn eine (regelmäßig) sichere Zuordnung der Betätigung bzw. des Sensorsignals zu einer Tasteneinheit möglich ist.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Zeitabstände der Betätigung von Tasteneinheiten zu detektieren und in der Speichereinheit abzulegen, um eine direkte und/oder spätere Auswertung zu ermöglichen. Möglich ist es auch, dass nicht nur die Zeitabstände der Betätigung an sich erfasst und gespeichert werden, sondern dass auch ein zeitlicher Verlauf der Betätigung der (jeweils) aktuellen Tasteneinheiten in der Speichereinheit abgelegt wird. Eine Auswertung kann beispielsweise direkt über die Zeitpunkte der Signale der Sensoreinrichtung bzw. der Tasteneinheiten und/oder über Messwerte der Sensoreinrichtung erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Steuereinrichtung und eine Speichereinheit und eine Eingabeeinheit umfasst. An der Eingabeeinheit ist vorzugsweise wenigstens eine Vielzahl von Tasteneinheiten zum Erzeugen von Signalen aufgenommen. Vorzugsweise ist wenigstens einigen Tasteneinheiten wenigstens eine elektrisch steuerbare Bremsvorrichtung zugeordnet. Die Tasteneinheiten sind jeweils zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar und lösen wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung in die zweite Stellung wenigstens ein Signal aus. Dabei wird eine Betätigungsfolge von Tasteneinheiten vorgegeben und abhängig von der Betätigungsfolge wird eine (insbesondere individuelle) Bremswirkung wenigstens einer der Tasteneinheiten gesteuert. Eine solche Steuerung erfolgt insbesondere mittels der Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung stellt abhängig von der Betätigungsfolge wenigstens eine (insbesondere individuelle) Bremswirkung der aktuell zu betätigenden Tasteneinheit ein. In einem einfachen Fall wird eine (für den Betätigungszeitraum konstante) Bremswirkung der Tasteneinheit eingestellt. Möglich ist auch eine zeitliche Steuerung der Bremswirkung der Tasteneinheit.
Auch das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Mit dem Verfahren wird das Bedienen und Betätigen von solchen Vorrichtungen erheblich leichter erlernbar.
Insbesondere wird eine Betätigungsfolge von Tasteneinheiten vorgegeben und abhängig von der Betätigungsfolge wird die steuerbare Bremsvorrichtung gesteuert, um eine Abbremsung wenigstens einer der Tasteneinheiten gezielt zu steuern.
In vorteilhaften Weiterbildungen wird eine Tasteneinheit anders und insbesondere stärker gebremst als eine aktuell (gemäß der Betätigungsfolge) zu betätigende Tasteneinheit.
Vorzugsweise werden alle Tasteneinheiten anders und insbesondere stärker (oder auch schwächer) gebremst als eine aktuell gemäß der Betätigungsfolge zu betätigende Tasteneinheit.
In vorteilhaften Ausgestaltungen wird eine aktuell zu betätigende Tasteneinheit beleuchtet. Die Beleuchtung kann über eine zentrale Beleuchtung oder eine in die jeweiligen Tasteneinheiten integrierte Beleuchtung erfolgen.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass Messwerte über die Betätigung in der Speichereinheit gespeichert werden. Das Erfassen kann über separate Sensoreinrichtungen erfolgen. Möglich ist es aber auch, dass der Zeitpunkt der Signale unmittelbar oder mittelbar erfasst wird.
In bevorzugten Weiterbildungen werden Messwerte über die Betätigung der Tasteneinheiten mit Vorgabewerten aus der Betätigungsfolge verglichen. Das ist ein bevorzugter Aspekt der Kontrolle. Der Messwert kann in einem einfachen Fall zum Beispiel die korrekte Betätigung einer Taste sein. Das kann ein quasi digitaler Wert sein, beispielsweise bei einer Computertastatur. So kann die korrekte oder die falsche Tasteneinheit betätigt werden. Es ist aber auch möglich, aus einem Verlauf der Betätigung über den Betätigungsweg oder den Betätigungswinkel Rückschlüsse zu ziehen. Beispielsweise kann die Betätigungsgeschwindigkeit oder die Lautstärke einer gespielten Note oder dergleichen analysiert werden. In vorteilhaften Ausgestaltungen werden Mes swerte verschiedener Bedienvorgänge miteinander verglichen und es wird wenigstens ein Analysewert ermittelt und gespeichert . Beispiel swei se kann beim Schreiben eines Textes oder beim Spielen eines Musikstücks ein Vergleich zu einem vorhergehenden Ablauf gezogen werden . So kann auch eine zeitliche Verbesserung oder Veränderung erfas st und dokumentiert werden .
Insbesondere wird das Verfahren unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung durchgeführt . Das Verfahren kann insbesondere zum Erlernen oder Verbes sern der Bedienung der Vorrichtung dienen . Möglich i st es auch, das Bedienen oder Spielen der Vorrichtung zu üben .
Ein besonders bevorzugtes Verfahren dient zum Erlernen der Bedienung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung . Dabei wird eine Betätigungs folge von Tasteneinheiten vorgegeben oder ist einstellbar . Abhängig von der Betätigungs folge wird wenigstens eine Bremsvorrichtung gesteuert und damit eine Bremswirkung (Abbremsung oder Bremsintensität oder Brems stärke ) wenigstens einer der Tasteneinheiten zeitlich gesteuert eingestellt .
Die Anmelderin behält sich vor, einen Anspruch auf ein Speichermedium auszurichten, welches ein Programm mit den Verfahrensschritten enthält .
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den Ausführungsbei spielen beschrieben, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden .
Darin zeigen :
Fig . la-c verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen als Musikinstrumentkomponenten;
Fig . ld-e verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die eine Tastatur umfassen;
Fig. 2a, b stark schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen ;
Fig. 3a-c eine perspektivische Ansicht und zwei Schnittansichten einer Bremsvorrichtung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 4 eine schematische Übersicht über eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und
Fig. 5a-b verschiedene Verläufe der Bremswirkung über den Betätigungsweg .
Figuren la, lb sowie lc zeigen drei verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Musikinstrumentkomponenten 100b als Vorrichtungen 100. Dabei zeigt Figur la einen Konzertflügel 101 als Musikinstrument bzw. Musikinstrumentkomponente 100b. Der Konzertflügel 101 weist eine Klaviatur (Eingabeeinheit 10) mit einer Vielzahl von Tasteneinheiten 11 auf, die an einem Tragkörper 10a hier gemeinsam aufgenommen sind. Der Konzertflügel verfügt über einen Resonanzkörper 105. Beim Betätigen der Tasteneinheiten 11 werden Töne 16 als Signale 14 ausgegeben.
Figur lb zeigt hier ein Klavier 102 als Musikinstrumentkomponente 100b, an dem wiederum Tasteneinheiten 11 an einer Klaviatur als Eingabeeinheit 10 vorgesehen sind. Die Tasteneinheiten 11 werden auch hier an einem gemeinsamen Tragkörper 10a auf genommen. Es ist ebenfalls ein Resonanzkörper 105 vorgesehen. Nicht eingezeichnet sind in Figuren la und lb Pedale, die bei Bedarf betätigt werden können, um die Klangeigenschaften zu verändern.
Figur lc zeigt eine Klaviatur 103 bzw. ein Musik-Keyboard, welches ebenfalls eine Vielzahl von Tasteneinheiten 11 aufweist, die hier in zwei Ebenen angeordnet sind. Die jeweiligen Tasteneinheiten 11 sind an einem Tragkörper 10a beweglich und hier schwenkbeweglich aufgenommen. An dem Grundkörper 10a bzw. einem Gehäuse kann eine Steuereinrichtung 20 (und gegebenenfalls eine elektronische Steuereinheit 50) auf genommen sein, die zur Steuerung der magnetorheologischen Bremsvorrichtungen und zur Weiterverarbeitung der erzeugten Signale vorgesehen sind.
Wahlschalter 25 zur Einstellung einer gewünschten Charakteristik oder zum Ein- oder Ausschalten sind ebenfalls vorgesehen. Zur Kontrolle kann eine Anzeige 29 dienen. An einem Anschluss 22 kann entweder das Signal 14 oder das mittels der Steuereinrichtung 20 erzeugte Tonsignal 17 ausgegeben und weitergeleitet werden.
Über in die Tasteneinheiten 11 integrierte Beleuchtungseinheiten 46 (es sind nur einige Beleuchtungseinheiten schematisch eingezeichnet) kann eine (oder insbesondere jede) Tasteneinheit 11 hier von innen (oder aber auch gegebenenfalls von außen) beleuchtet werden, sodass der Benutzer die jetzt und gegebenenfalls anschließend zu betätigende Tasteneinheit 11 unmittelbar erkennt.
Über die im Inneren des Gehäuses angeordneten magnetorheologischen Bremsvorrichtungen 1 (vergleiche Figur 2) kann die Charakteristik beim Betätigen der Tasteneinheiten 11 gezielt und individuell für jede Taste eingestellt und verändert werden. Figur ld zeigt einen Arbeitsplatz mit einem Tisch, auf dem ein Computer mit einer Steuerungseinrichtung 20 und einem Bildschirm als Display 80 sowie einer Tastatur 104 abgebildet ist. Zusätzlich sind auf dem Tisch noch ein Virtual-Reality-Display (VR-Display) 81 und eine Brille 82 mit einem darin integrierten (z. B. teiltransparenten) Display 80 abgebildet.
Die Steuereinrichtung 20 bzw. der Computer umfasst eine Speichereinheit 60, in der das Programm für den Verfahrensablauf abgelegt ist. Hier sind oben auf dem Display 80 eine (zentrale) Beleuchtungseinrichtung 45 und einer Kamera 47 zu erkennen. Die Beleuchtungseinrichtung 45 kann zur selektiven Beleuchtung der einzelnen Tasteneinheiten 11 der Eingabeeinheit 10 dienen. Dadurch wird der Benutzer optisch darauf hingewiesen, welche Tasteneinheit als Nächstes bzw. aktuell zu betätigen ist.
Über die Kamera 47 kann eine Erfassung der jeweils betätigten Tasteneinheiten 11 erfolgen. Das kann darüber erfolgen, dass erfasst wird, auf welcher Tasteneinheit 11 der Finger des Benutzers liegt. Es ist aber besonders bevorzugt, dass mit der Kamera 47 und einer Bildanalyse die Bewegung der Finger des Benutzers beim Betätigen der Tasteneinheiten 11 erfasst werden und darüber dann eine Zuordnung und Erfassung der Messwerte erfolgt .
Figur le zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Tastatur 104, die gemeinsam mit einem Computer oder auch separat eingesetzt werden kann. Insofern kann die Tastatur 104 auch eine Vorrichtung 100 bzw. ein Gerät 100a bilden. Die Tastatur 104 verfügt über eine Vielzahl von Tasteneinheiten 11, die hier alle oder einzelnen jeweils mit einer gestrichelt eingezeichneten Beleuchtungseinheit 46 ausgerüstet sein können. Über die Beleuchtungseinheit 46 kann eine Tasteneinheit 11 hier von innen oder aber auch gegebenenfalls von außen beleuchtet werden, sodass der Benutzer die zu betätigende Tasteneinheit 11 unmittelbar erkennt .
Beispielhaft eingezeichnet ist eine aktuell bzw. als Nächstes zu betätigende Tasteneinheit 11a, die links und rechts von Tasteneinheiten 11b, 11c umgeben ist. Nach oben hin grenzen Tasteneinheiten lld und nach unten hin zwei Tasteneinheiten Ile an die aktuelle Tasteneinheit 11a an. Die Tasteneinheiten 11b bis Ile bilden die unmittelbar benachbart angeordneten Tasteneinheiten.
Bei der Durchführung des anmeldungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass die aktuelle Tasteneinheit 11a über die zugeordnete Bremsvorrichtung 1 (vergleiche die Figuren 2a, b und 3a-3c) mit einer individuell eingestellten Bremswirkung versehen wird, während bei den benachbarten Tasteneinheiten 11b bis Ile eine andere Bremswirkung eingestellt oder gesteuert wird. Das wird in anderen Ausführungsbeispielen und z. B. auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. lc vorzugsweise entsprechend durchgeführt .
Regelmäßig werden die benachbarten Tasteneinheiten 11b bis Ile mit einer größeren Bremswirkung (Bremskraft und/oder Bremsmoment) versehen, während die Tasteneinheit 11a mit einer geringeren Bremswirkung beaufschlagt wird. Der genaue Verlauf der Bremswirkung über den jeweiligen Betätigungsweg und/oder über die Zeit hängt vom jeweiligen Einzelfall ab. Die jeweils aktuell zu betätigende Tasteneinheit kann sowohl stärker als auch schwächer beaufschlagt werden.
Figur 2a zeigt eine mögliche Aus führungs form einer Tasteneinheit 11 an einer stark schematisch und nur zum Teil dargestellten Musikinstrumentkomponente 100b bzw. Vorrichtung 100 in einem schematischen Schnitt. Die Tasteneinheit 11 ist an einem Grundkörper oder Tragkörper 10a auf genommen. Die Tasteneinheit 11 ist hier um eine Achse la an der magnetorheologischen Bremsvorrichtung 1 schwenkbar auf genommen. Die Tasteneinheit 11 ist hier in einem Endbereich schwenkbar um die Schwenkachse la aufgenommen. Durchgezogen dargestellt ist die erste Stellung 12, die eine Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung ist. Gestrichelt eingezeichnet ist eine verschwenkte zweite Stellung 13.
Zur Rückstellung der Tasteneinheit 11 in die erste Stellung, die eine Ruheposition ist, ist eine Rückstelleinrichtung 40 vorgesehen, die hier eine Federeinrichtung 42 umfasst, die als Spiralfeder ausgeführt ist. Beim Betätigen der Tasteneinheit 11 wird die Spiralfeder der Federeinrichtung 42 komprimiert, sodass nach dem Loslassen der Tasteneinheit 11 diese automatisch in die erste Stellung 12 zurückgeführt wird. Eine Sensoreinrichtung 21 mit einer ersten Sensorkomponente 21a und einer zweiten Sensorkomponente 21b dienen zur Erfas sung eines Maßes für eine Stellung bzw . Position der Tasteneinheit 11 . Durch Auswertung der aktuellen Stellung der Tasteneinheit 11 und der Bewegungsgeschwindigkeit und der Änderungsgeschwindigkeit der Beschleunigung kann gegebenenfall s direkt schon ein Signal 14 ermittelt werden . Außerdem wird über die j eweil s aktuelle Stellung der Taste 11 die Stärke des Abbremsens bzw . die Stärke der Bremse 1 eingestellt .
Die magnetorheologi sche Bremsvorrichtung 1 umfas st hier eine innere feststehende Bremskomponente 2 und eine relativ dazu schwenkbare äußere Bremskomponente 3 , die um die Schwenkachse la schwenkbar angeordnet i st und die mit der Tasteneinheit 11 verbunden i st . Möglich i st es aber auch, das s die Tasteneinheit an einer schwenkbaren inneren Bremskomponente 2 befestigt i st , die an der feststehenden äußeren Bremskomponente 3 schwenkbar aufgenommen i st .
Figur 2b zeigt einen schemati schen Querschnitt durch einen Teil einer Tastatur 104 oder dergleichen, wobei an der Vorrichtung 100 hier drei benachbarte Tasteneinheiten 11 wenigstens zum Teil erkennbar sind . Jeder Tasteneinheit 11 i st j eweil s eine Bremsvorrichtung 1 zugeordnet , die hier j eweils über eine Schwenkachse la verfügen . Der Verlauf der Schwenkachse la i st hier quer und insbesondere senkrecht zur Betätigungsrichtung der Tasteneinheit 11 ausgerichtet .
Über die Verzahnungen 31 an einem Fortsatz der Tasteneinheit 11 wird die Betätigung auf eine Verzahnung 32 an der Bremsvorrichtung 1 übertragen . Dadurch wird die lineare Bewegung der Tasteneinheit 11 in eine Dreh- oder Schwenkbewegung an der Bremsvorrichtung 1 umgesetzt . Für die nötige Rückstellkraft sorgt hier eine schematisch eingezeichnete Rückstelleinrichtung 40 , die eine mechani sche , magneti sche oder sonstige Rückstellkraft erzeugt . Die Tasteneinheiten 11 sind an einem gemeinsamen Tragkörper 10a aufgenommen. Beispielhaft ist die rechts eingezeichnete Tasteneinheit 11 als aktuelle Tasteneinheit 11a ausgeführt und hier im gedrückten Zustand schematisch dargestellt.
In den Figuren 3a, 3b und 3c ist eine bevorzugte Ausgestaltung der magnetorheologischen Bremsvorrichtung 1 dargestellt. Dabei zeigt Figur 3a eine schematische perspektivische Darstellung. Eingezeichnet ist die hier innere Bremskomponente 2 und die äußere Bremskomponente 3. Die beiden Bremskomponenten 2, 3 sind relativ zueinander verschwenkbar auf genommen.
Figur 3b zeigt einen Längsschnitt. Die hier innere Bremskomponente 2 kann beispielsweise feststehend ausgebildet sein. Im hohl ausgebildeten Teil der inneren Bremskomponente 2 können beispielsweise Kabel für die Stromversorgung (nicht eingezeichnet) und Kabel zu gegebenenfalls vorhandenen Sensoren durchgeführt werden. Hier bildet die innere Bremskomponente auch den Kern 26 aus, um den in einer umlaufenden Nut oder dergleichen die elektrische Spuleneinheit 24 gewickelt ist.
Die Magnetfelderzeugungseinrichtung 9 umfasst hier die elektrische Spuleneinheit 24 und den Kern 26 und kann gegebenenfalls auch noch einen Permanentmagneten umfassen, der z. B. ein Grundmoment auch im stromlosen Zustand zu Verfügung stellt. Im Betrieb kann dann durch Bestromung der elektrischen Spuleneinheit 24 das Magnetfeld des hier nicht eingezeichneten Permanentmagneten entweder verstärkt oder abgeschwächt werden, um ein zeitabhängiges oder wegabhängiges Magnetfeld und somit Bremsmoment zu erzeugen.
Beispielhaft ist in Figur 3b der Verlauf eines Magnetfeldes 8 eingezeichnet, welches hier benachbart zu der elektrischen Spuleneinheit 24 jeweils etwa radial durch die Bremsspaltabschnitte 5 und 6 des Bremsspaltes 4 durchtritt. Dadurch wird in den Bremsspaltabschnitten 5 und 6 jeweils ein (variables) Bremsmoment erzeugt, welches von der Stärke des Magnetfeldes abhängt.
Der Bremsspalt 4, der Teil eines Aufnahmeraums ist, ist mit einem magnetorheologischen Medium wenigstens teilweise gefüllt, sodass sich in den Bremsspaltabschnitten 5 und 6 jeweils magnetorheologische Partikel befinden, die durch das Magnetfeld 8 beeinflusst werden.
Die Bremskomponente 3, die hier die Bremskomponente 2 radial umgibt, umfasst ein Gehäuse mit einem Vorderteil 3a, einem Außenteil 3b und einem Rückteil 3c. Insgesamt bestehen das Außenteil 3b und der Kern 26 aus einem Material mit einer guten magnetischen Leitfähigkeit, sodass ein effektives Magnetfeld 8 erzeugbar ist. Die anderen Teile 3a, 3c bestehen vorzugsweise aus einem Material mit einer (erheblich) geringeren magnetischen Leitfähigkeit als das Außenteil 3b (vorzugsweise Faktor >10) . Zwischen dem Vorderteil 3a und dem Außenteil 3b und zwischen dem Außenteil 3b und dem Rückteil 3c ist jeweils ein Dichtmittel 28, z.B. eine Gehäusedichtung aus einem Elastomer, angeordnet.
Zwischen den beiden Bremskomponenten 2 und 3 kann wenigstens ein Drehlager 15 vorgesehen oder ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass kein separates Lager vorgesehen ist, sondern die magnetorheologische Bremsvorrichtung 1 ein Drehlager 15 zu Verfügung stellt.
Figur 3c zeigt einen Querschnitt durch die magnetorheologische Bremsvorrichtung nach Figur 3b, wobei hier die Struktur des Bremsspaltabschnittes 5a erkennbar ist. Hier weist die innere Bremskomponente 2 im Bereich des Bremsspaltabschnittes 5 eine nach außen ragende Sternkontur bzw. Verzahnung auf, während die äußere Bremskomponente 3 hier eine zylindrische Innenwandung aufweist. Dadurch ergibt sich zwischen den beiden Bremskomponenten 2, 3 eine über den Umfang variable Spalthöhe 5a mit sich periodisch abwechselnden minimalen Spalthöhen 5b und maximalen Spalthöhen 5c. Hier sind die beiden Bremskomponenten 2, 3 in axialer Spaltrichtung 5d über dem Bremsspaltabschnitt 5 bzw. 6 jeweils gleichbleibend ausgebildet.
Der Bremsspaltabschnitt 5 bzw. 6 weist jeweils eine variable Spalthöhe 5a auf, deren Variation bis zu 1%, 2% oder 5% des Durchmessers des Bremsspaltabschnitts 5 ausmacht. Es sind auch noch größere und kleinere Spalthöhen möglich. In dem Bremsspalt sind vorzugsweise magnetorheologische Partikel enthalten, deren Partikeldurchmesser jeweils erheblich kleiner ist als die minimale Spalthöhe. Vorzugsweise ist der maximale Partikeldurchmesser der magnetorheologischen Partikel 7a kleiner als 1/5 oder 1/10 oder 1/100 der minimalen Spalthöhe 5b. Möglich sind aber auch andere Abmessungen der magnetorheologischen Partikel 7a. Die magnetorheologischen Partikel 7a sind von einem Füllmedium 7b umgeben, welches ein Gas sein kann, sodass trockene magnetorheologische Partikel 7a in dem Bremsspalt 5 bzw. 6 vorhanden sind. Möglich ist es aber auch, dass ein Öl oder ein sonstiges Fluid als Trägermedium eingesetzt wird.
Je nach gewünschter Bremswirkung wird die elektrische Spuleneinheit 24 angesteuert. Die Stärke der Bremswirkung kann innerhalb weniger Millisekunden erheblich erhöht oder verringert werden .
Figur 4 zeigt ein stark schematisches Schaubild, wobei im oberen Teil die Steuereinrichtung 20 gestrichelt eingezeichnet ist, die beispielsweise eine Steuereinheit 50 und eine Speichereinheit 60 umfasst .
In der Steuereinrichtung 20 ist eine Vergleichseinrichtung 51 umfasst. Eine Betätigungsfolge 70 beispielsweise in Form einer Tastaturabfolge 71 oder als Musikstück 72 oder als Spielablauf 73 beispielsweise eines Computerspiels wird in einen Input 22a der Steuereinrichtung 20 eingegeben und in der Speichereinheit 60 abgelegt. Über den Output 22b können Analysedaten 76 ausgegeben und beispielsweise auf dem Bildschirm oder dem Display 80 angezeigt werden, um auch eine optisch einfache Analyse zu erlauben .
Entsprechend der Betätigungsfolge 70 wird eine aktuell zu betätigende Tasteneinheit 11a vorgegeben, der jeweils eine Bremsvorrichtung 1 zugeordnet ist. Die gewünschte Bremswirkung wird an der Tasteneinheit 11a und eine entsprechend andere wird an allen anderen oder an den umgebenden Tasteneinheit 11b bis Ile eingestellt oder zeitlich gesteuert.
Eine Sensoreinrichtung 21 erfasst die Betätigung der Tasteneinheit und liefert diese an die Steuereinrichtung 20 zurück, wo in der Vergleichseinrichtung 51 ein Vergleich durchgeführt wird. Dessen Ergebnis fließt in die Analysedaten 76 ein .
Figur 5a zeigt verschiedene eingestellte bzw. vorgegebene Verläufe 106 der Bremswirkung 112 über den Betätigungsweg 111. Die jeweiligen Verläufe 106 können individuell eingestellt werden und hängen beispielsweise von dem Gerät 100a oder dem Musikinstrument 100b ab. Die Betätigungskraft über den Weg bzw. den Schwenkwinkel bei verschiedenen Musikinstrumenten ist z.B. unterschiedlich .
Beim Tastendruck einer Tasteneinheit 11 müssen verschiedene Kräfte bei verschiedenen Instrumenten aufgewendet werden, aber auch beim gleichen Instrument ist der Kraftverlauf von der Geschwindigkeit des Tastendrucks abhängig. Außerdem erfolgt eine angepasste Steuerung.
Die Kurve 106b zeigt den Kraftverlauf eines Cembalos, die Kurve 107 den Kraftverlauf eines Konzertflügels 101 und die Kurve 109 den Kraftverlauf eines Musik-Keyboards. Dabei zeigt die Kurve 107 den Kraftverlauf bei einer ersten geringeren Geschwindigkeit der Tasteneinheit 11.
Bei einem Konzertflügel muss der liegende Hammer in Richtung der Saite beschleunigt werden. Da es sich dabei um eine Drehbewegung handelt, wird die notwendige Kraft zuerst noch erhöht, bis sich der Hammer von der Mechanik löst (sog. Auslösung) und nur noch mit seinem Impuls auf die Saite schlägt. Von dem Punkt der Auslösung an, fällt der Kraftbedarf zur weiteren Bewegung ab, der Benutzer spürt (bei einem „echten" Konzertflügel - und hier simuliert) nur noch die Reibung der Mechanik, bis die Tasteneinheit am Anschlag (Endposition) auftrifft. Dort wird die Bewegung (in der Realität - und hier virtuell) durch einen Filz oder ähnliches gebremst bzw. gedämpft, so dass kein hartes Auftreffen der Tasteneinheit auftritt. Reale Klaviere (aufrecht stehende Pianos, im Gegensatz zum Flügel) haben einen etwas anderen Kraftverlauf, da der Hammer nicht liegt, sondern steht. Auch das wird auf Wunsch simuliert.
Ein Cembalo „zupft" hingegen mit einer Feder an den Saiten. Dadurch muss am Anfang eine größere Kraft aufgewendet werden, um die Feder an der Saite vorbei bzw. darüber zu ziehen. Sobald die Saite von der Feder gezupft wurde, nimmt die Kraft fast komplett ab, so dass der restliche Weg der Tasteneinheit ohne Kraft bewegt wird. Auch hier kann der Verlauf entsprechend eingestellt werden
Ein Musik-Keyboard oder eine Tastatur 104 hat nur regelmäßig eine Feder als Rückstellelement und Tasteneinheiten (meist aus Kunststoff) , die nur wenig Masse und somit wenig Trägheit haben. Deshalb ist die nötige Kraft zum Bewegen der Taste von der Federkennlinie der Rückstellfedereinrichtung vorgegeben, was auch simuliert werden kann.
Grundsätzlich zeigen die unterschiedlichen Kurven 106 mögliche Kraftverläufe für unterschiedliche Eingabeeinheiten oder Musikinstrumente. Der Kraftverlauf für eine aktuell zu betätigende Tasteneinheit 11a kann auch von der Art und der Intensität eines zu spielenden Tons abhängen . Die Kurve 107 kann den Kraftverlauf einer Referenzkurve darstellen, während Kurve 108 den Verlauf z . B . bei einem zu starken Anschlag zeigt .
Abhängig davon, ob eine „korrekte" aktuelle Tasteneinheit 11a oder eine „falsche" - nämlich z . B . eine benachbarte - Tasteneinheit 11b betätigt wird, wird der Kraftverlauf unterschiedlich eingestellt . Für eine aktuell zu bedienende Tasteneinheit 11a einer Tastatur 104 kann z . B . der Kraftverlauf 109 al s aktueller Kraftverlauf 106a eingestellt werden, während für eine benachbarte Tasteneinheit 11b ein anderer Kraftverlauf 106b eingestellt wird, der erheblich höhere Betätigungskräfte erfordert , sodas s der Benutzer eine unmittelbare Rückmeldung erhält .
Figur 5b zeigt rein bei spielhaft nochmal s einen Kraftverlauf 110 bei der Betätigung einer Tastatur 104 . Zusätzlich eingezeichnet sind zwei Verläufe 106a und 106b , wobei die Kurve 106a bei spiel swei se einen aktuellen Verlauf der aktuell zu betätigenden Tasteneinheit 11a darstellt , während der Verlauf 106b für eine aktuell nicht zu betätigende Tasteneinheit 11 vorgesehen i st . Direkt erkennbar ist , das s j edenfall s zu Beginn der Betätigung die Bremswirkung bei einer aktuell zu betätigenden Tasteneinheit 11a erheblich geringer ist al s die Bremswirkung bei einem anderen Verlauf 106b für eine aktuell nicht zu betätigende Tasteneinheit . Deshalb erkennt der Benutzer direkt bei der Betätigung, ob er die richtige Tasteneinheit betätigt hat oder nicht .
Die Einstellung der Verläufe der Bremswirkungen kann zusätzlich auch noch in Abhängigkeit davon erfolgen, welche Art von Vorrichtung vorliegt oder simuliert wird . So kann bei Musikinstrumenten die aktuell zu spielende Tasteneinheit mit einem Kraftverlauf simuliert werden, der einem realen Instrument entspricht . Für aktuell nicht zu betätigende Tasteneinheiten kann ein entsprechend anderer Verlauf 106b gewählt werden . Wird das Musikstück vollkommen korrekt gespielt, merkt der Spieler gar nichts. Spielt der die falsche Tasteneinheit, realisiert der Spieler aufgrund der geänderten Bremswirkung sofort, dass er nicht korrekt spielt.
Insgesamt kann die Erfindung bei verschiedenen Vorrichtungen und im Rahmen von verschiedenen Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass nur gewisse Tasteneinheiten einer Vorrichtung 100 gedrückt werden können, je nachdem, wo man sich im Lied oder in einem Text bzw. bei einer einzugebenden Betätigungsfolge 70 befindet. Es ist möglich, ein solches Lernprogramm zum Beispiel mit Virtual Reality zu kombinieren. Dann kann über einer VR-Brille oder über eine Brille mit eingebautem Display der Benutzer direkt sehen, welche Tasteneinheit er als Nächstes betätigen bzw. spielen soll. Es können an den Tasteneinheiten auch zusätzliche visuelle Hilfen angebracht sein bzw. die Tasteneinheiten können entsprechend beleuchtet werden. Beispielsweise können LEDs integriert sein, die leuchten, wenn die jeweilige Tasteneinheit aktuell betätigt werden soll.
In allen Ausgestaltungen ist es möglich, dass Lehrpersonen den Schülern bzw. Benutzern Stücke oder Aufgaben, die sie üben sollen, übermitteln. Die Übergabe kann über ein Speichermedium oder als Datei per Mail oder direkt über eine Netzwerkverbindung oder auch anderweitig erfolgen. Die Benutzer bzw. Schüler können diese dann über die Eingabeschnittstelle einspielen. Die Analysedaten, die sie beim Betätigen bzw. Spielen bzw. Erledigen der Aufgaben sammeln, können abgespeichert werden und zur Analyse ausgewertet oder ausgelesen werden. So kann die Lehrperson sehen, was der Benutzer bzw. Schüler geübt hat und wo noch Schwächen oder Verbesserungsmöglichkeiten vorhanden sind.
In allen Ausgestaltungen können die Tasteneinheiten für jeden Finger verschieden hart bzw. verschieden schwergängig und individuell eingestellt werden. Zum Beispiel kann bei der Betätigung mit einem kleinen Finger weniger Kraft sinnvoll oder erforderlich sein wie bei der Betätigung mit einem Daumen oder Zeigefinger . Dementsprechend kann auch zwischen der linken und der rechten Hand auch bei unterschiedlichen Benutzern unterschieden werden .
Die Betätigungskraft bzw . das Betätigungsmoment der Tasteneinheiten kann dann entsprechend dem Fingersatz eines Liedes oder in Abhängigkeit von dem Abstand von einer Ausgangslage „asdf" oder „hj kl" der Finger auf einer komplett Computer-Tastatur eingestellt werden . Über zusätzliche Sensoreinrichtungen wie zum Bei spiel eine Kamera mit einer Bilderkennung oder dergleichen kann festgestellt werden, welcher Finger eine Tasteneinheit drückt .
Bezugszeichenliste :
1 Bremsvorrichtung 28 Dichtmittel la Schwenkachse 29 Anzeige
2 erste Bremskomponente 31 Verzahnung an 11
3 zweite Bremskomponente 32 Verzahnung an 1
3a Vorderteil 40 Rückstelleinrichtung
3b Außenteil 45 Beleuchtungseinrichtung
3c Rückteil 46 Be leucht ungseinheit
4 Aufnahmeraum, Spalt 47 Kamera
5 Brems spaltabschnitt 50 Steuereinheit
5a Spalthöhe 51 Vergleichseinrichtung
5b minimale Höhe von 5 60 Spei ehe reinheit
5 c maximale Höhe 5 70 Betätigungs folge
5d axiale Spaltrichtung ( 5 ) 71 Ta statur ab folge
6 Brems spaltabschnitt 72 Musikstück
7 magnetorheologisches 73 Spielablauf Medium 76 Analysedaten
7a Partikel 80 Di splay
7b Füllmedium 81 VR-Display
8 Magnetfeld 82 Brille
9 Magnetfelderzeugungs100 Vorrichtung einrichtung 100a Gerät
10 Eingabeeinheit 100b Musikinstrument
10a Tragkörper 101 Konzertflügel
11 Tasteneinheit 102 Klavier l la- f Tasteneinheit 103 Klaviatur, Musik-Keyboard
12 erste Stellung 104 Tastatur
13 zweite Stellung 105 Resonanz körper
14 Signal 106 Verlauf der Bremswirkung
15 Drehlager 106a aktueller Verlauf
16 Ton 106b anderer Verlauf
17 Tonsignal 107 Kraftverlauf von 101
20 Steuereinrichtung 108 Kraftverlauf von 101
21 Sensoreinrichtung 109 Kraftverlauf eines Musik-
21a Sensorkomponente Keyboards
21b Sensorkomponente 110 Kraftverlauf ( Tastatur )
22 Anschlus s 111 Betätigungsweg (Weg,
22a Input Winkel )
22b Output 112 Bremswirkung ( Kraft ,
24 elektrische Spuleneinheit Moment )
25 Schalter
26 Kern
27 Dichtungseinrichtung

Claims

Ansprüche :
1. Vorrichtung (100) umfassend wenigstens eine Steuereinrichtung
(20) und eine Speichereinheit (60) und eine Eingabeeinheit
(10) , an der wenigstens eine Vielzahl von Tasteneinheiten
(11) zum Erzeugen von Signalen (14) aufgenommen ist, wobei die Tasteneinheiten (11) jeweils zwischen wenigstens zwei Stellungen (12, 13) über einen Betätigungsweg (111) bewegbar sind und wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung (12) in die zweite Stellung (13) wenigstens ein Signal (14) auslösen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einigen Tasteneinheiten (11) wenigstens eine elektrisch steuerbare Bremsvorrichtung (1) zugeordnet ist, um eine Bewegung der Tasteneinheiten (11) gesteuert zu bremsen, und dass die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, eine Betätigungsfolge (70) von Tasteneinheiten (11) vorzugeben und dass abhängig von der Betätigungsfolge eine Bremswirkung wenigstens einer der Tasteneinheiten einstellbar ist.
2. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens eine Bremsvorrichtung (1) ein magnetorheologisches Medium (7) umfasst und mit einem steuerbaren Magnetfeld (8) wenigstens einer Magnetfelderzeugungseinrichtung (9) beaufschlagbar ist, um eine elektrisch steuerbare Bremswirkung einzustellen.
3. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens eine Bremsvorrichtung (1) wenigstens einen Bremsspaltabschnitt (5, 6) umfasst, der mit dem magnetorheologischen Medium (7) ausgerüstet ist.
4. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Bremsspaltabschnitt (5, 6) um eine Schwenkachse (la) der Bremsvorrichtung (1) gekrümmt ausgebildet ist. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, einen frei einstellbaren Verlauf (106) der Bremswirkung (112) über den Betätigungsweg (111) einzustellen . Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, bei einer aktuell zu betätigenden Tasteneinheit (11a) einen Verlauf (106a) der Bremswirkung (112) über den Betätigungsweg
(111) einzustellen und bei einer anderen Tasteneinheit (11) einen davon abweichenden anderen Verlauf (106b) der Bremswirkung . Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine aufgrund der Betätigungsfolge (70) aktuell zu betätigende Tasteneinheit (11a) mit einer geringeren Bremswirkung zu beaufschlagen und wenigstens eine andere Tasteneinheit (llb-lld) mit einer größeren Bremswirkung zu beaufschlagen. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Tasteneinheiten (llb-lld) mit einem anderen Verlauf (106b) der Bremswirkung zu beaufschlagen, die benachbart zu einer Tasteneinheit (11a) angeordnet sind, die aufgrund der Betätigungsfolge (70) aktuell zu betätigen ist. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, alle Tasteneinheiten (llb-lle) mit einem anderen Verlauf (106b) der Bremswirkung zu beaufschlagen, die aufgrund der Betätigungsfolge (70) aktuell nicht zu betätigen sind . Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einige Tasteneinheiten (11) mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (45) gesteuert beleuchtbar sind . Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einige Tasteneinheiten (11) jeweils wenigstens eine Beleuchtungseinheit (46) umfassen. Vorrichtung (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (50) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, eine aufgrund der Betätigungsfolge (70) als aktuell zu betätigende Tasteneinheit (11a) zu beleuchten. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Display (80) umfasst ist. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei auf dem Display (80) ein Abbild der Vielzahl von Tasteneinheiten (11) darstellbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (50) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, die Tasteneinheiten (11) gemäß der Betätigungsfolge (70) optisch hervorzuheben. Vorrichtung (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei ein VR-Display (81) oder ein Display an einer Brille (82) ausgebildet ist und Tasteneinheiten (11) selektiv gemäß der Betätigungsfolge (70) optisch hervorhebt. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Sensoreinrichtung (21) umfasst ist. Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, mit der Sensoreinrichtung (21) eine Betätigung einer Tasteneinheit (11) zu erfassen. Vorrichtung (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Sensoreinrichtungen (21) für die Vielzahl von Tasteneinheiten (11) vorgesehen ist, um eine individuelle Betätigung der Tasteneinheiten (11) zu erfassen . Vorrichtung (100) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, mit der Sensoreinrichtung (21) eine Geschwindigkeit einer Betätigung wenigstens einer Tasteneinheit (11) zu erfassen. Vorrichtung (100) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Messwerte der Sensoreinrichtung (21) in der Speichereinheit (60) abzulegen, um eine spätere Auswertung zu ermöglichen. Vorrichtung (100) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Zeitabstände der Betätigung von Tasteneinheiten (11) zu detektieren und in der Speichereinheit (60) abzulegen, um eine spätere Auswertung zu ermöglichen . Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung (100) umfassend wenigstens eine Steuereinrichtung (20) und eine Speichereinheit (60) und eine Eingabeeinheit (10) , an der wenigstens eine Vielzahl von Tasteneinheiten (11) zum Erzeugen von Signalen (14) aufgenommen ist, wobei die Tasteneinheiten (11) jeweils zwischen wenigstens zwei Stellungen (12, 13) bewegbar sind und wenigstens beim Bewegen aus der ersten Stellung (12) in die zweite Stellung (13) wenigstens ein Signal (14) auslösen, und wobei wenigstens einigen Tasteneinheiten (11) wenigstens eine elektrisch steuerbare Bremsvorrichtung (1) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungsfolge (70) von Tasteneinheiten (11) vorgegeben wird und abhängig von der Betätigungsfolge die steuerbare Bremsvorrichtung (1) gesteuert wird, um eine Abbremsung wenigstens einer der Tasteneinheiten gezielt zu steuern . Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Tasteneinheiten (11b, 11c) anders gebremst werden, als eine aktuell zu betätigende Tasteneinheit (11a) . Verfahren (100) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Tasteneinheiten (llb-llf) gebremst werden, als eine aktuell zu betätigende Tasteneinheit (11a) . Verfahren (100) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei eine aktuell zu betätigende Tasteneinheit (11a) beleuchtet wird. Verfahren (100) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei Messwerte über die Betätigung der Tasteneinheiten (11a) gespeichert werden. Verfahren (100) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messwerte über die Betätigung der Tasteneinheiten (11a) mit Vorgabewerten aus der Betätigungsfolge (70) verglichen werden. Verfahren (100) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei Messwerte verschiedener Bedienvorgänge miteinander verglichen und ein Analysewert ermittelt und gespeichert wird. Verfahren zum Erlernen der Bedienung einer Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei eine Betätigungsfolge (70) von Tasteneinheiten (11) vorgegeben wird und wobei abhängig von der Betätigungsfolge wenigstens eine Bremsvorrichtung gesteuert und damit eine Bremswirkung wenigstens einer der Tasteneinheiten zeitlich gesteuert eingestellt wird.
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