JP5104019B2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

本発明は、自動演奏ピアノのように自動演奏データなどによって鍵盤の鍵を駆動するようにした電子鍵盤楽器に関する。

従来、アコースティックピアノにおいて、予め記録された演奏情報（ピアノロール、あるいはＭＩＤＩデータ等）に基づいて鍵をソレノイド等のアクチュエータで駆動し、連動するハンマーが駆動されることによって打弦され、自動演奏を行うものがあり、例えば特開平１１−１８４４６０号公報（特許文献１）に開示されている。

一方、電子音源を備えた電子楽器において、演奏データ（ＭＩＤＩデータ）を外部（シーケンサ）より入力、あるいは外部媒体に記憶された演奏データを内部メモリにいったん記憶もしくは読み出して、その演奏データに基づいて電子音源を鳴らして自動演奏を行うものが広く知られている。

このような電子楽器では、アコースティックピアノのように鍵を駆動しなくても自動演奏可能であるが、昨今、電子楽器（例えば電子ピアノ）においても演奏を聴く楽しみだけではなく、見て楽しむという観点から音源の発音に合わせて鍵を駆動させたいという要望がある。このように電子楽器において鍵を駆動するようにしたものが、例えば特開２００１−１８４０５４号公報（特許文献２）、特開２００５−５５５４１号公報（特許文献３）に開示されている。
特開平１１−１８４４６０号公報 特開２００１−１８４０５４号公報 特開２００５−５５５４１号公報

特許文献１及び２のものでは、鍵を駆動するソレノイドユニット等を鍵の揺動支点よりも後部に配置するようにしている。このうち、特許文献１のアコースティックピアノでは、そもそもピアノの構造上、鍵の略中央部にある筬中のバランスピンを鍵の揺動支点とするようになっているので、この揺動支点より奥行き方向にはソレノイドユニットを配置する場所はある。しかしながら、特許文献２の電子ピアノにおいては、鍵の揺動支点の後部に鍵からアームを延設し、その後端部をソレノイド等で駆動するようにしている。このため、楽器本体の奥行きが必要となり大型化し、電子ピアノの利点の一つであるコンパクト性が薄れるという問題がある。

これに対して、特許文献３のものでは、鍵下に備えられた質量体をその下からアクチュエータ（ソレノイド及びプランジャ）で駆動するようにしているので、楽器本体の奥行きが大型化するという問題は解消される。しかしながら、アクチュエータと楽器本体の底板とが干渉するという問題がある。特許文献１のようにアコースティックピアノの場合には棚板が十分厚いため、アクチュエータを配置する場合、棚板に貫通穴（開口部）を設けずに座繰りのみで対応することができる。しかし、アコースティックピアノほどの底板の厚さを必要としない電子楽器については、全鍵盤幅に渡って、アクチュエータを取り付ける為の開口部を底板に設ける必要がある。しかしながら、鍵盤装置を配置する底板は、鍵盤装置の保持及び演奏時の押鍵により掛かる負荷を受ける部分であり、上記の開口部は底板ひいては楽器本体の堅牢性という点で問題を生じる。

本発明は、自動演奏ピアノのように演奏情報に基づいて鍵を駆動するようにした電子鍵盤楽器において、鍵を駆動するための駆動ユニットを底板を貫通する開口部に配置しながら、棚板及び楽器本体を堅牢にすることを課題とする。

請求項１の電子鍵盤楽器は、鍵盤装置の鍵揺動支点より前方位置に駆動ユニットを設けて、この駆動ユニットの駆動手段により質量体（ハンマーアクション機構）を回動して鍵を非押鍵状態から押鍵状態まで変化させる。駆動ユニットを上下複数に分割して構成された下部ヨークと上部ヨークで構成するとともに、下部ヨークを、駆動手段を収容する凸部（例えば断面「コ」字状の曲げ部）と、この凸部と一体にされたにフランジ部とで構成する。そして、駆動ユニットを、底板の開口部に対して下部ヨークのフランジ部を鍵盤装置側から該開口部の前後の縁に当接させて底板に固定し、ヨークの凸部の二次断面モーメントを大きくした。

請求項２の電子鍵盤楽器は、請求項１において、駆動ユニットの下部ヨークにおける凸部の高さ（フランジ部から凸部端部までの長さ）により、該凸部内に配置された駆動手段と質量体との上下位置関係を規定するようにした。

なお、請求項１において、底板の開口部は、鍵並び方向の略全長に渡って形成された横長の開口でもよいし、各駆動手段の各々に対応する複数の穴でもよい。

また、請求項１において、駆動ユニットは、前後のフランジ部がそれぞれ質量体の回動支点の前後の位置で底板に対して固定されているものでもよい。また、駆動ユニットは、鍵盤装置を底板に固定する鍵フレームの前端底板当接部と後端底板当接部との中間位置に取り付けたものでもよい。

また、請求項１において、駆動ユニットの駆動手段は、質量体の回動支点から質量体の自由端までの中間位置よりも回動支点寄りの位置を駆動するのが好適である。

また、請求項１において、駆動ユニットの駆動手段を、前記質量体の回動支点近傍にて鍵盤装置全体で前後２列の配置とするとともに、隣接する鍵に対応する駆動手段を列を異ならせて配設するようにしてもよい。すなわち、隣接する白鍵と黒鍵ではそれぞれの駆動手段は前後の異なる列になるが、質量体の回動支点から近い駆動手段の駆動ストロークを遠い駆動手段の駆動ストロークより小さくすることで、白鍵と黒鍵の押離鍵に対応する質量体の回動動作を同様にすることができる。すなわち、駆動手段は、前後の２列において、前列のほうが後列に比べて駆動ストロークを小さく、かつ、下端部の突出量を小さくして設けたものでもよい。

請求項１の電子鍵盤楽器によれば、質量体（ハンマーアクション機構）及び鍵を駆動する駆動ユニットを底板に配設する構想として、駆動ユニットを、底板の開口部に対して下部ヨークのフランジ部を鍵盤装置側から該開口部の前後の縁に当接させて底板に固定し、ヨークの凸部の二次断面モーメントを大きくしたので、駆動ユニット自体により底板及び楽器本体が堅牢になる。また、駆動ユニットをそのヨーク自体で固定するので部品点数を少なくできる。

請求項２の電子鍵盤楽器によれば、請求項１の効果に加えて、凸部を形成するときの曲げ加工等により、駆動手段と質量体との上下位置関係を容易に設定することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は実施形態の電子鍵盤楽器の要部側断面図、図２は同電子鍵盤楽器における駆動ユニットの拡大側断面図、図３は同電子鍵盤楽器の外観側面図、図４は同電子鍵盤楽器の底面図である。なお、図面において断面を示す斜線（ハッチング）は適宜省略してある。図１及び図３において図面の左側が演奏者側、図１及び図３の図面に直角な方向が鍵並び方向である。以下、この電子楽器及び鍵盤装置において、演奏時の演奏者側を「前」その反対側を「後」とする。

この電子鍵盤楽器は電子ピアノであり、図３及び図４に示すように、楽器本体１００は、棚板に相当する水平な底板１０、底板１０上に配設された鍵盤装置１、鍵盤装置１の側部を覆う側板２０、鍵盤装置１の前部に配置された口棒３０等を備えている。また、楽器本体１００の側板２０の前端部には、楽器本体１００を支持する前方脚４０が取り付けられている。

楽器本体１００の後部側には、左右のスピーカを収納し保持する左右一対のスピーカボックス５０，５０（図４）が設けられ、このスピーカボックス５０，５０の間にはペダル装置や電源回路等を収納するフロントボックス６０が設けられている。そして、このスピーカボックス５０，５０とフロントボックス６０は後方脚を構成している。また、楽器本体１００の後部側の上部には上記後方脚の幅とほぼ同幅を有するリアパネル７０が設けられるとともに、スピーカボックス５０，５０及びリアパネル７０の両端には、リアパネル７０の上端までの高さを有するサイドリアパネル８０，８０が設けられている。フロントボックス６０の下部前方には、ペダル装置のペダル９０が演奏者側に露出されている。

図１に示すように、鍵盤装置１は鍵フレーム１１によって底板１０上に固定されており、鍵盤装置１は、この鍵フレーム１１の後部の支持部１１１に係合された多数の鍵１２を備えている。なお、鍵フレーム１１は底板１０に対して前方脚部１１Ａ、後方脚部１１Ｂ及び補助脚部１１Ｃにより固定されている。この鍵１２は鍵並び方向に併設されており、それぞれが支持部１１１の鍵揺動支点Ｏ１を中心に上下方向に揺動可能に支持されている。また、鍵１２には鍵下に延びる作用部１２１が形成されている。

鍵１２の下方には、「質量体」としてのハンマー構造体１３が配設されており、このハンマー構造体１３は、前後方向に延びる質量棒１３１と該質量棒１３１の端部を保持する作動部１３２とで構成されている。作動部１３２の凹部１３２ａが鍵フレーム１１に形成された支持部１１２に係合することにより、このハンマー構造体１３は回動支点Ｏ２を軸として回動自在に支持されている。作動部１３２の先端には上下に二股に分かれた連結片１３２ｂが形成されており、鍵１２の作用部１２１の下端に形成された連結板１２１ａが、この連結片１３２ｂに連結されている。そして、鍵１２の押鍵時にその作用部１２１がハンマー構造体１３の作動部１３２を押し下げ、ハンマー構造体１３は回動支点Ｏ２を回動中心として図において反時計回りに回動する。また、離鍵時には、質量棒１３１の自重により図において時計回りに回動し、このハンマー構造体１３の回動に連動して鍵１２が復帰する。なお、鍵フレーム１１には、後方下端部と後方上端部とにフェルト等のストッパ１４，１５が取り付けられており、このストッパ１４，１５によりハンマー構造体１３の回動範囲が規制される。また、鍵フレーム１１の前方側には、鍵１２の押離鍵に対応してハンマー構造体１３によりオン／オフする鍵スイッチ１６が配設されている。

底板１０は木材（ＭＤＦ）で形成されており、この底板１０において、ハンマー構造体１３の質量棒１３１と作動部１３２との接続部分の下方には開口部１０ａが形成されている。図４に示すように、この開口部１０ａは鍵盤装置１の鍵並び方向の略全長（全鍵の下方部分）に渡って横長の穴として開口されている。そして、この開口部１０ａ内には駆動ユニット２が配設されている。また、駆動ユニット２の後方において、底板１０の裏面には駆動ユニット用基板３が取り付けられている。

図２に示すように、駆動ユニット２は、鍵並び方向に長尺で樋状の下部ヨーク２１と、同様に長尺で逆さ樋状の上部ヨーク２２を有し、下部ヨーク２１内に上部ヨーク２２を嵌合してユニットの外装ケースを構成している。この下部ヨーク２１と上部ヨーク２２は金属製の磁性体である。下部ヨーク２１は、その前後にそれぞれフランジ部２１１，２１２を有するとともに、このフランジ部２１１，２１２の間に該フランジ部２１１，２１２と一体に形成された断面「コ」の凸部２１３を有している。駆動ユニット２は、下部ヨーク２１のフランジ部２１１，２１２を鍵盤装置１側から開口部１０ａの前後の縁に当接して、ネジＮ１，Ｎ１によりネジ止めすることにより、底板１０に取り付けられている。なお、前側のフランジ部２１１には鍵フレーム１１の補助脚部１１Ｃの下端を挿入する透孔２１１ａが形成されるとともに、この透孔２１１ａ内に図示しな弾性部材等の緩衝材が配設されている。これにより、補助脚部１１Ｃは鍵盤装置１における押鍵時の強度を保つとともに、この補助脚部１１Ｃと底板１０との間のメカ雑音の発生が防止される。

また、駆動ユニット２は、ソレノイドユニット２３_F ，２３_R と「駆動手段」としてのプランジャ２４_F ，２４_R を備えている。この符号の添字「Ｆ」は「前側」（front ）の部材を、「Ｒ」は「後側」（rear）部材を示しており、以下の説明において「前側」と「後側」を区別しない（特定しない）場合など添え字は適宜省略する。ソレノイドユニット２３は、非磁性体である樹脂製のボビン２３１のにコイル２３２を巻き付けたものであり、プランジャ２４はこのボビン２３１内に配設されている。そして、ソレノイドユニット２３は、下側一部を下部ヨーク２１から突出させた状態で、コイル部分を上部ヨーク２２内にして、該下部ヨーク２１と上部ヨーク２２に取り付けられている。なお、プランジャ２４の上端には弾性部材からなるクッション２４１が取り付けられている。

底板１０の下には、開口１０ａと、上記駆動ユニット２及び駆動ユニット用基板３を覆うように駆動部カバー４が取り付けられている。駆動部カバー４は、前側に傾斜面４１を有し、鍵並び方向に長尺の樋状の形状となっている。また、駆動部カバー４は前後にフランジ部４２，４３を有し、このフランジ部４２，４３を底板１０の裏面に当接してネジによりネジ止めして、底板１０に取り付けられている。

以上の構成により、駆動ユニット用基板３からソレノイドユニット２３のコイル２３２に通電がなされると、下部ヨーク２１、上部ヨーク２２及びプランジャ２４を通る磁路が形成され、プランジャ２４が上部ヨーク２２からさらに上部に突出する。これにより、プランジャ２４のクッション２４１がハンマー構造体１３の作動部１３２または質量棒１３１を押し上げて、ハンマー構造体１３は図１において反時計回りに回動し、鍵１２が引き下げられて押鍵されたと同様な状態になる。なお、前側のプランジャ２４_F は作動部１３２を駆動し、後側のプランジャ２４_R は質量棒１３１を駆動する。一方、コイル２３２への通電が遮断されると、前記磁路が消失してハンマー構造体１３の自重により図１において時計回りに回動し、鍵１２が押し上げられて離鍵されたと同様な状態になる。

このように、プランジャ２４_F ，２４_R は、ハンマー構造体１３のの回動支点Ｏ２から、自由端Ｆまでの中間位置よりも回動支点Ｏ２寄りの位置を駆動するようになっている。また、隣接する２つのハンマー構造体１３を同じ角度回動するために、後側のプランジャ２４_R よりも前側のプランジャ２４_F の方がストロークが小さくて済む。このため、図２に示すように、前側のボビン２３１_F 及びプランジャ２４_F は、後側のボビン２３１_R 及びプランジャ２４_R よりも短くなっている。また、同様の理由で、プランジャ２４_F ，２４_R はハンマー構造体１３のの回動支点Ｏ２に近いほど、そのストロークとサイズを小さくすることができる。

すなわち、プランジャ２４_F ，２４_R 及びソレノイドユニット２３_F ，２３_R がハンマー構造体１３の回動支点Ｏ２に近い位置（近傍）に配置されている分、プランジャ２４_F ，２４_R 及びボビン２３１_F ，２３１_R の高さを小さくすることができ、底板１０から下に突出する部分を小さくすることができ、演奏者がペダル操作等をするときに足の動作の邪魔にならない。また、駆動部カバー４は、前側のボビン２３１_F の高さが小さくなっていることにより、その傾斜面４１を、ボビン２３１_F 及びプランジャ２４_F の前後方向において端部に掛かるまで延長されている。このように傾斜面４１が底板１０の後方に向けて延長されているので、さらに演奏者の邪魔にならない。

ここで、前側のソレノイドユニット２３_F と後側のソレノイドユニット２３_R は互いに隣接する鍵に対応して配設されている。すなわち、図５(A) に示すように、ソレノイドユニット２３_F と、ソレノイドユニット２３_R は鍵並び方向にそれぞれ前後の列をなし、隣接する鍵に対応するもの同士で前後の異なる列に配置されている。したがって、ソレノイドユニット２３_F ，２３_R の径Ｄを鍵のピッチｐよりも大きくすることができる。これに対して、図５(B) のようにソレノイドユニット２３′を１列に配置すると、このソレノイドユニット２３′の径ｄは鍵のピッチｐより大きくすることは不可能である。

一方、プランジャ２４をハンマー構造体１３の回動支点Ｏ２に近づけるほど強い駆動が必要となるが、上記のように隣接する鍵に対応するソレノイドユニット２３_F ，２３_R 同士で前後の異なる列に配置して、ソレノイドユニット２３の径Ｄを大きくすることができるので、プランジャ２４による駆動力を容易に強くすることができ、プランジャ２４を回動支点Ｏ２にできるだけ近づけることができる。したがって、底板１０から下に突出する量を少なくすることができる。

また、図３に示したように、駆動ユニット２を覆う駆動部カバー４は、その最下部ＡＡの位置がペダル９０の付け根部９０Ａより水平方向で１７０ｍｍ以内（もしくは鍵１２の先端より１００ｍｍ以上）となるように設定されている。これにより、演奏者が足でペダル操作をするとき、この駆動部カバー４が邪魔にならない適正な設定となっている。

ここで、底板１０の開口部１０ａは、鍵並び方向の略全長にわたって開口されているが、この開口部１０ａの前後の縁が、駆動ユニット２の下部ヨーク２１の前後のフランジ部２１１，２１２及び凸部２１３によって連結した状態となっているので、底板１０の剛性が保持される。また、下部ヨーク２１及び上部ヨーク２２は樋状で、それぞれが断面「コ」字状となっているので、底板１０全体の２次断面モーメントが大きくなり、底板１０及び楽器本体１００自体が堅牢になる。さらに、この実施形態では駆動部カバー４も開口部１０ａの前後の縁を連結しているので、さらに堅牢になる。

また、ソレノイドユニット２３のプランジャ２４（駆動手段）の上端とハンマー構造体１３との間隔（上下位置関係）は、図２に示す下部ヨーク２１の凸部２１３の高さｈにより設定されている。すなわち、凸部２１３の高さｈは下部ヨーク２１を形成するときの曲げ加工時に容易に設定することができるので、ソレノイドユニット２３の構造を決定した後でも、この凸部２１３の高さｈにより、プランジャ２４とハンマー構造体１３との上下位置関係を容易に設定することができる。

さらに、下部ヨーク２１はソレノイドユニット２３を底板１０に対して取り付ける取り付け部材も兼ねているので、余分な部品を必要としない。

以上の実施形態では、底板１０に長尺の開口部１０ａを形成するようにしているが、各鍵ごとのプランジャ２４に対応した複数の穴を形成するようにしてもよい。この場合、駆動ユニット２を底板１０の裏面に設置し、例えば下部ヨークによって、その複数の穴の部分を下から覆うようにして下部ヨークを底板１０に固定すればよい。

また、実施形態では、下部ヨークにフランジ部を形成するようにしているが、上部ヨークにフランジ部を形成して該フランジ部で底板１０に駆動ユニットを取り付けるようにしてもよい。

なお、底板１０は、プラスティック成形品、金属（板金、アルミ押出し材等）でも可能である。また、鍵フレーム１１と底板１０とが一体に形成されていてもよい。

また、質量体としてのハンマー構造体の復帰は自重によるものでなく、バネ等により復帰させるようにしてもよい。また、ハンマー構造体は後端側を回動支点として鍵の押鍵時にハンマー構造体の先端側（鍵先端側）が下方に揺動するようなものでもよい。この場合、駆動ユニットによりハンマー構造体を下方に揺動するように駆動する。

本発明の実施形態の電子鍵盤楽器の要部側断面図である。 同電子鍵盤楽器における駆動ユニットの拡大側断面図である。 同電子鍵盤楽器の外観側面図である。 同電子鍵盤楽器の底面図である。 実施形態におけるソレノイドユニットの配置とその径を従来のものと比較して説明する図である。

符号の説明

１…鍵盤装置、２…駆動ユニット、１０…底板、１０ａ…開口部、１２…鍵、１３…ハンマー構造体（質量体）、２１…下部ヨーク、２２…上部ヨーク、２３…ソレノイドユニット、２４…プランジャ、２１１，２１２…フランジ部、２１３…凸部、Ｏ１…鍵揺動支点、Ｏ２…回動支点

Claims (2)

1. それぞれが揺動可能に併設された複数の鍵と、該鍵に連動して回動するように各鍵に対応して併設された複数の質量体とを有する鍵盤装置を備えた電子鍵盤楽器において、
   前記鍵盤装置の鍵揺動支点より前方位置に配設され、前記質量体を駆動手段により回動して前記鍵を非押鍵状態から押鍵状態まで変化させる駆動ユニットと、前記鍵盤装置下部に配置された底板とを備え、
   前記底板には、前記駆動ユニットの駆動手段に対応する位置に開口部が形成されるとともに、該駆動ユニットの駆動手段が該開口部から前記質量体側に貫通して配置され、
   前記駆動ユニットは、上下複数に分割して構成された下部ヨークと上部ヨークを有するとともに、下部ヨークは凸部とフランジ部とを有し、該駆動ユニットは、前記底板の前記開口部に対して前記下部ヨークのフランジ部を前記鍵盤装置側から該開口部の前後の縁に当接させて該底板に固定されていることを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 請求項１に記載の電子鍵盤楽器であって、
   前記駆動ユニットの前記下部ヨークにおける前記凸部の前記フランジ部からの高さにより、該凸部内に配置された前記駆動手段と前記質量体との上下位置関係が規定されていることを特徴とする電子鍵盤楽器。

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