JPH0458290A - 鍵盤楽器のハンマー動作検出装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動ピアノ等の鍵盤楽器における演奏状態の
検出や記録、あるいは、制御に好適に用いられるハンマ
ー動作検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、自動ピアノ等の鍵盤楽器においては、演奏状態の
検出や記録あるいは演奏の再生制御等のために、ハンマ
ー動作を検出することが行われており、その検出手段と
して、例えば、第７図に示す方法が挙げられている。

この技術は鍵盤楽器としてのグランドピアノ１の鍵２の
駆動制御に適用されたもので、ハンマー３が取り付けら
れているハンマーシャンク４の拭動面内で、前記ハンマ
ーシャンク４の上方に一対のフォトインタラプタ５を設
ける一方、前記ハンマーシャンク４にシャッター６を取
り付ケ、ハンマーシャンク４の揺動時における前記シャ
ッター６による前記一対のフォトインタラプタ５の遮蔽
時期の時間的なずれに基づいて、前記ハンマー３の速度
を検出し、該ハンマー速度から、打弦速度を推定するよ
うにしている。

そして、この打弦速度に基づき打弦時刻や打弦強度等を
算出することにより、ハンマー３の動作状態を検出する
ようにしている。

一方、前記フォトインタラプタ５の検出信号は、該フォ
トインタラプタ５に接続されている光ファイバー７によ
り、別途設けられているコントローラー（図示略）へ出
力される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような従来の技術においては、次のよう
な不具合を有している。

シャッター６をハンマーシャンク４に取り付ける際に、
該ハンマーシャンク４へ取り付は孔を穿設するなどの加
工を必要とし、シャッター６のハンマーシャンク４への
取り付は作業と相俟って、組立性が悪い。

また、前述のグランドピアノ１においては、前記ハンマ
ー２やハンマーシャンク４　’４ヲ含ムアクシコン機構
８を調整する場合においては、その都度、アクション機
構８をグランドピアノ１の外部へ引き出す必要があるが
、前記アクション機構８の前部上方には、弦９を支持す
るフレーム１０に連設したピン板１１が、アクション機
構８に対して極めて狭い間隔て配設されている。

ここで、前述したように、アクション機構８の上部にフ
ォトインクラブタ５や光ファイバー７を組み込むと、こ
れらと前記ピン板１１との隙間がさらに狭められること
となり、アクション機構８の脱着操作時において、ピン
板１１との干渉による損傷を発生させるおそれがある。

この不具合を解消するための方法としては、アクション
機構８の装着位置を例えば数ミ＋）程度下げる方法、あ
るいは、ハンマーウッド１２に対するハンマーシャンク
４の取り付は孔位置を数ミリ下げる方法、さらには、棚
板１３を０．５〜１ミリ程度薄くする方法等が考えられ
る。

しかしながら、このような方法によっても、鍵２のタッ
チが微妙に変化することとなり好ましくない。

さらに、光ファイバー７を配線するものであるから、高
い組立精度が要求され、この点からも組立性が悪化し、
かつ、生産工数の増加を招くことが想定される。

したがって、従来においてはこれらの不具合への対処が
要望されており、本発明はこのような従来において残さ
れている課題を解決せんとするものである。

し課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の課題を有効に解決し得る鍵盤楽器のハ
ンマー動作検出装置を提供せんとするもので、鍵盤楽器
のハンマーと連動する／’ｔンマーンヤンクの少なくと
も変位を含む動作を、前記ハンマーシャンクからの反射
光に基づいて検出する動作検出手段と、前記ハンマーシ
ャンクを回動自在に支持するシャンクレールに取り付け
られて、前記動作検出手段を、前記ノ・ンマーシャンク
よりも上方で、かつ、前記ハンマーにより打撃される弦
を支持するフレームに連設したピン板よりも下方に保持
する固定部材とを備えていることを特徴とする特徴とす
る。

［作用コ 本発明に係わる鍵盤楽器のハンマー動作検出装置によれ
ば、ハンマーと連動するハンマーシャンクからの反射光
により、動作検出手段において前記ハンマーシャンクと
の距離を連続的に検出でき、これによって、ハンマーの
変位が経時的に検出される。

また、該変位情報に基づきハンマー速度、加速度、ある
いは、打弦時刻等の他の動作情報がリアルタイムに検出
される。

また、前記動作検出手段が光を用いた距離検出動作によ
りハンマーの変位を検出するものであるから、動作検出
手段自体の厚みが抑制される。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例について、第１図ないし第３図
に基づき説明する。

第１図ないし第２図に示す本実施例が適用された鍵盤楽
器はグランドピアノ２ｏであって、棚板２１と、該棚板
２１の上面に揺動自在に装着された複数の（図において
は１つのみ示した）鍵２２と、該鍵２２の後端部上方に
配設されたアクション機構２３と、前記鍵２２の後端部
下方に配設されて、該鍵２２の揺動をなすソレノイド２
４と、前記アクション機構２３の上方に配設された弦２
５と、該弦２５を支持するフレーム２６と、該フレーム
２６の下面に連設されたピン板２７と、前記弦２５に対
応して配設されたダンパー２８、および、前記アク７ヨ
ン機構２３によって揺動させられるハンマー２９と、該
ハンマー２９の少なくとも変位を検出するハンマー動作
検出手段３０とを備えている。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前記棚板２
１の上面には、前記鍵２２の配列方向に沿って所定間隔
をおいて複数のアクションブラケット３１が取り付けら
れており、これらのアクションブラケット３１の下部後
方には、第１図に示すように、サポートレール３２が架
は渡されて、該サポートレール３２に前記アクション機
構２３が取り付けられている。

また、前記アクションブラケット３１の上部前方には、
シャンクレール３３が架は渡されており、該シャンクレ
ール３３には、ハンマーシャンフッレンジ３４がハンン
マーシャンクフレンジスクリ、　−Ｓｔによって固着さ
れていいる。

該ハンマーシャンフッレンジ３４には、ハンマーシャン
ク３５が回動自在に装着され、該ノ・ンマーシャンク３
５の後端に前記ハンマー２９が固着され、また、ハンマ
ーシャンク３５の回動中心近傍の下面に、前記アクショ
ン機構２３を構成するレベティションレバ−３６が、ハ
ンマーローラー３７を介して当接させられている。

また、前記ハンマーシャンク３５とハンマーシャンフッ
レンジ３４との連結部には、ハンマーシャンフッレンジ
３４を上下に貫通してレベテイションレギュレーティン
グスクリａ−５２が設けられている。

一方、前記弦２５の上方には、第１図に示すように、ダ
ンパー２６が配設され、前記鍵２２の揺動動作や、図示
せぬペダルによって上下動させられることにより、前記
弦２５に接触および離間させられるようになっている。

さらに、前記サポートレール３２には、上方へ向かって
固定ボルト３８が固着されており、該固定ボルト３８の
上端部には、前記ハンマーシャンク３５の上方に延在さ
せられた第１の固定フレーム３９が固定され、また、前
記シャンクレール３３には、同様に前記ハンマーシャン
ク３５の上方に延在させられるとともに、前記第１の固
定フレーム３９との間に所定間隔をおいて対峙させられ
た第２の固定フレーム４０が、ボルト４１によって固定
されている。

そして、これらの両固定フレーム３９・４０との間に、
前記ハンマー動作検出手段３０が取り付けられている。

該ハンマー動作検出手段３０は、前記両固定フレーム３
９・４０間を覆うようにして両固定フレーム３９・４０
に固着されたプリント基板４２と、第２図に示すように
、該プリント基板４２に、前記ハンマーシャンク３５と
対向して穿設された貫通孔４２ａ内に挿入され、かつ、
該プリント基板４２に固定されることにより、前記ハン
マーシャンク３５の上面に対向配置された光反射型の距
離センサー４３と、前記貫通孔４２ａの近傍に穿設され
た他の貫通孔４２ｂ内に挿入され、かつ、プリント基板
４２に固定されたＬＳ１４４と、前記プリント基板４２
の上面に固定された抵抗等のチップ状の電子部品４５と
によって構成されており、前記プリント基板４２を介し
て、別途設けられているコントローラー（図示時）へ電
気的に接続されている。

そして、前記ハンマー動作検出手段′ＡＯは、その再上
部（図示例では電子部品４５の上端面）と、前記ハンマ
ーシャンフッレンジ３４の上面３４ａの延長線との距離
Ｔが、前記レペティションレギュレーティングスクリュ
ー８２の上方への突出端と前記ハンマーシャンフッレン
ジ３４の上面３４ａとの距離りと同等かあるいは該距離
りよりも小さくなるように、かつ、ハンマーシャンク３
５が最上昇位置まで回動させられた際に、該ハンマーシ
ャンク３５の上面３５ａと前記センサー４３との距離Ｓ
が所定値となるように、各構成部材の形状ならびに取り
付は位置が設定されている。

また、この寸法関係の調整は、第２図に示すように、前
記プリント基板４２と前記第２の固定フレーム４０との
間に介装されたスペーサー４６の交換によって行われる
。

マタ、例えば、スペーサーに代えて、微調整用螺子機構
により実現してもよい。

したがって、前記ハンマー動作検出手段３０は、前記ハ
ンマーシャンク３５のよりも上方で、かつ、ピン板２７
よりも下方位置に保持されている。

しかしてこのように構成された本実施例のハンマー動作
検出装置は、ハンマー動作検出手段３０を構成する距離
センサー４３として光反射型のセンサーが用いられてい
ることから、その厚みが小さく抑えられ、その上方に位
置するピン板２７との間隔が確保される。

これによって、アクション機構２３やアクションブラケ
ット３１、あるいは、棚板２１に調整用の加工を施す必
要がなくなり、アクション機構２３の脱着の作業性が良
好なものとなるばかりでなく、一定した鍵２２のタッチ
感が確保される。

シカモ、ハンマーシャンク３５への部品の取付等が不要
となり、生産性の向上が図られる。

次いで、本実施例のハンマー動作検出手段３０の作用に
ついて第３図ないし第５図を参照して説明する。

まず、ハンマー動作検出手段３０を起動すると、センサ
ー４３からハンマーシャンク３５の上面３５　ａへ向け
て光が照射されて、その反射光の受光状態が、センサー
４３とハンマーシャンク３５との距離に応じて変化し、
その受光状態に応じた電流が前記センサー４３から出力
される。

このときの、センサー４３の出力電圧と距離との関係は
、第３図のようになる。

第４図は、前記距離センサー４３によって得られた信号
の演算手段５０のブロック図で、前記距離センサー４３
から出力される距離信号Ｘを微分して速度信号Ｖ＝ｄｘ
／ｄｔを出力する微分回路５１と、該微分回路５１から
の速度信号Ｖを微分して加速度信号α−ｄＶ／　ｄｔを
出力する微分回路５２と、該微分回路５２からの出力信
号の最大値を一時保持するピークホールド回路５３とを
備え、前記微分回路５２とピークホールド回路５３との
間にはＡＮＤ回路５４が設けられている。

そして、前記微分回路５１には、前記距離センサー４３
が接続され、また、前記ＡＮＤ回路５４には０Ｎ１０Ｆ
Ｆ回路５５を介して鍵センサー５６が接続されており、
該鍵センサー５６によって鍵の操作が検出された際に、
前記ＡＮＤ回路５４へＯＮ信号を出力して、前記微分回
路５２からの信号をピークホールド回路５３へ出力する
ようになっている。

さらに、前記０Ｎ１０ＦＦ回路５５は、ピークホールド
回路５３に接続されて、鍵２２がある位置まで戻った際
に、ピークホールド回路５３にＯＦＦ信号を出力し、該
ピークホールド回路５３のホールド値をクリヤするよう
になっている。

そして、これらの微分回路５１・５２、ピークホールド
回路５３、ＡＮＤ回路５４、および、０Ｎ１０ＦＦ回路
５５は、各鍵２２毎に設けられ、それぞれのピークホー
ルド回路５３を経てマルチスキャン５７へ接続されてい
る。

該マルチスキャン５７には、Ａ／Ｄ変換器５８を介して
コントローラ５９が接続されており、該コントローラ５
９においてマルチスキャン５７から出力される信号に基
づいて各鍵２２のフレ／イド２４へ駆動信号、あるいは
、補正された駆動信号が出力されるようになっている。

そして、各鍵において、弱打、中打、強打の試打を行い
、その際の変位信号をＡ／Ｄ変換器５８においてデジタ
ル信号に変換して各鍵毎の補正テーブルを作成しておき
、前記コントローラ５９に記憶させてお（。これが、ハ
ンマー打弦強度の基準となる。

これは、予めグランドピアノ２０毎に作成してＲＯＭ化
してお（ことも可能である。

次いで、演奏が開始されると、前述のようにハンマーシ
ャンク３５の上面３５ａに対する距離センサー４３によ
る投受光操作によって、該上面３５ａの変位Ｘが検出さ
れることにより、ハンマー２９の変位Ｘが検出され、そ
の検出結果に基づき微分回路５１においてハンマーの速
度Ｖが算出され、さらに、微分回路５２において加速度
αが算出され、これらと、予め求めておいた補正テーブ
ルとの比較によりハンマー速度が算出される。

これらの検出ならびに算出された信号の関係を第５図に
示す。

この図において、打弦の瞬間か、Ｈで示す時刻、すなわ
ち、変位Ｘが最大となる時刻であり、また、速度■が正
から負に変わる時刻であり、さらに、加速度αが最大と
なる時刻である。

一方、加速度αを測定するときには、鍵センサー５６か
らのＯＮ信号によってＡＮＤ回路５４か開かれ、ピーク
ホールド５３において加速度αの最大値がホールドされ
る。

各鍵の最大値は、マルチスキャン５７においてスキャン
されてＡ／Ｄ変換器５８においてデジタル変化されたの
ちにコントローラ５９へ出力される。

また、ピークホールド５３におけるホールドは、鍵セン
サー５６からのＯＦＦ信号、もしくは、鍵２２がハンマ
ーストップ位置まで戻った際の信号によって、その鍵に
対応するピークホールド５３のホールドが消去される。

このようなハンマー動作検出操作に際して、同一面内で
相互に接近離間する光反射型の距離センサー４３とハン
マーシャンク３５との相対的な位置関係の変化を直接測
定して、ハンマー２９の変位を検出するものであるから
、アナログ量として変位を測定することができる。

したがって、細かな変化が検出可能となって、検出精度
の向上が図られる。

なお、前記実施例において示した各構成部材の語形状や
寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可
能である。

例えば、第６図に示すように、プリント基板４２を演奏
者側へ延長して設けることもできる。

このような構成とすることにより、前記プリント基板４
２の延長部分に大型の回路部品を装着することができる
。

また、プリント基板４２に代えて金属基板を用い、第２
の固定フレーム４０と一体化することもできる。

これにより、回路から発生するノイズあるいは外部から
のノイズへ有効に対応することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係わる鍵盤楽器のハンマ
ー動作検出装置は、鍵盤楽器のハンマーと連動スるハン
マーシャンクの少なくとも変位を含む動作を、前記ハン
マーシャンクからの反射光に基づいて検出する動作検出
手段と、前記ハンマーシャンクを回動自在に支持するシ
ャンクレールに取り付けられて、前記動作検出手段を、
前記ノ・ンマーシャンクよりも上方で、かつ、前記ハン
マーにより打撃される弦を支持するフレームに連設した
ピン板よりも下方に保持する固定部材とを備えているこ
とを特徴とする特徴とするもので、次のような優れた効
果を奏する。

光を用いた距離検出動作によりハンマーの変位を検出す
るものであるから、動作検出手段自体の厚みを抑制して
、ハンマー近傍に配設される鍵盤楽器の他の構成部材と
の間隔を確保すること、すなわち、実装性を向上させる
ことができる。

この結果、ハンマーや該ハンマーに連設されているアク
ション機構の脱着時において、これらと前記他の構成部
材との干渉を防止してその損傷を防止することができる
。

光を用いたハンマーの変位検出であるから、ノーンマー
の動作をアナログ量として測定することができ、これに
よって細かな変化が検出可能となって、検出精度を向上
させることができる。

また、ハンマーシャンクに特別な加工を施すことなく動
作検出手段を組み込むことができ、実装性の同上が図ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は一実施例が適用されたグランドピアノの要部の
縦断面側面図、第２図は要部の縦断面側面図、第３図は
距離センサーの出力特性の説明図、第４図は演算手段の
構成を説明するためのブロック図、第５図はノーンマー
の変位と速度および加速度との関係を示す説明図、第６
図は本発明の他の実施例を示す縦断面側面図、第７図は
従来の一橋造例を示す縦断面側面図である。 ２０・・・グランドビア／（鍵盤楽器）、２２・・・鍵
、　　　　　　　　２５・・弦、２６・・・フレーム、
２７・・・ピン板、２９・・・ハンマー ３０・・・ハンマー動作検出手段、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鍵盤楽器のハンマーと連動するハンマーシャンクの少な
   くとも変位を含む動作を、前記ハンマーシャンクからの
   反射光に基づいて検出する動作検出手段と、 前記ハンマーシャンクを回動自在に支持するシャンクレ
   ールに取り付けられて、前記動作検出手段を、前記ハン
   マーシャンクよりも上方で、かつ、前記ハンマーにより
   打撃される弦を支持するフレームに連設したピン板より
   も下方に保持する固定部材と、 を備えていることを特徴とする鍵盤楽器のハンマー動作
   検出装置。