(57)【要約】 【課題】  響板の音響特性を向上させることができる響板の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】  本発明による響板の製造装置は、響板１の素材となる木質の響板材２を所定の含水率に調湿する調湿手段と、響板材２を所定の温度で加熱する加熱手段１１と、響板材２に振動を加える加振手段２１と、を備える。また、本発明による響板の製造方法は、響板１の素材となる木質の響板材２を、所定の含水率に調湿する調湿工程と、調湿された響板材２を、所定の温度で加熱する加熱工程と、加熱された響板材２に振動を加える加振工程と、を備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アコースティックな楽器に用いられ、振動することにより楽音を発生させる木質の響板を製造する響板の製造装置であって、
前記響板の素材となる木質の響板材を所定の含水率に調湿する調湿手段と、
当該響板材を所定の温度で加熱する加熱手段と、
当該響板材に振動を加える加振手段と、
を備えることを特徴とする響板の製造装置。
【請求項２】
アコースティックな楽器に用いられ、振動することにより楽音を発生させる木質の響板の製造方法であって、
前記響板の素材となる木質の響板材を、所定の含水率に調湿する調湿工程と、
当該調湿された響板材を、所定の温度で加熱する加熱工程と、
当該加熱された響板材に振動を加える加振工程と、
を備えることを特徴とする響板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピアノや、バイオリン、ギターなどのアコースティックな楽器に用いられる響板の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、響板の製造方法として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この製造方法では、未加工や成形加工後の、響板の素材となる木質の響板材を、温度１２０〜２００℃、圧力０.２〜１.６ＭＰａの高圧水蒸気が満たされたオートクレーブ内に、１〜６０分間、放置することによって響板材が製造される。そのような高圧水蒸気処理によって、響板材が改質される結果、響板材のヤング率の増大や、内部摩擦の低下、密度の低下などが達成され、それにより、響板の音響変換効率が増大することによって、音響特性に優れた響板を得るようにしている。
【０００３】
しかし、上記の従来の製造方法では、木質の響板材が単純に高圧水蒸気処理されるだけなので、製造された響板材に内部ひずみが残存しやすく、そのため、響板材の内部摩擦が、比較的、高くなる。その結果、この内部摩擦によって、響板の音響特性が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、響板の音響特性を向上させることができる響板の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５６２５１７号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、アコースティックな楽器に用いられ、振動することにより楽音を発生させる木質の響板を製造する響板の製造装置であって、響板の素材となる木質の響板材を所定の含水率に調湿する調湿手段と、響板材を所定の温度で加熱する加熱手段と、響板材に振動を加える加振手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この響板の製造装置によれば、響板の素材となる響板材が、加熱手段によって加熱される。この加熱処理により、響板材を構成するセルロースの結晶化度が増大する。具体的には、結晶性セルロースの割合が増大し、非晶質セルロースやヘミセルロースの割合が相対的に減少することによって、平衡含水率が低下し、吸湿性が低下する。これにより、響板材の乾湿による膨張・収縮の度合い（以下「膨張収縮率」という）が減少し、その結果、響板の寸法安定性を向上させることができる。
【０００８】
また、この加熱処理により、響板材が改質される結果、響板材のヤング率の増大や、内部摩擦の低下、密度の低下などが達成され、それにより、響板の音響変換効率が増大することによって、音響特性に優れた響板を得ることができる。
【０００９】
また、この製造装置によれば、響板材は、加振手段によって加振される。この加振により、響板材の分子配列の安定化が図られるとともに、響板材に残存する内部ひずみが除去され、その結果、響板材の内部摩擦を減少させることができるため、従来の響板と比較してさらに音響特性に優れた響板を製造することができる。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、請求項２に係る発明は、アコースティックな楽器に用いられ、振動することにより楽音を発生させる木質の響板の製造方法であって、響板の素材となる木質の響板材を、所定の含水率に調湿する調湿工程と、調湿された響板材を、所定の温度で加熱する加熱工程と、加熱された響板材に振動を加える加振工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この製造方法によれば、まず、調湿工程において、響板の素材となる響板材を、所定の含水率になるように調湿する。これにより、響板材を、自然乾燥した場合よりも、短時間で効率良く、所望の含水率に調整することができる。
【００１２】
次に、加熱工程において、この調湿された響板材を所定の温度で加熱する。これにより、上述したように、響板材の乾湿による膨張収縮率が減少し、寸法変化が抑制される。その結果、響板の製造時の歩留まりが向上し、製造コストを削減することができる。
【００１３】
最後に、加振工程において、この加熱された響板材を加振する。これにより、響板材の分子配列の安定化が図られるとともに、加熱処理によってもなお残存する内部ひずみが除去され、その結果、響板材の内部摩擦を減少させることができるため、従来の響板と比較してさらに音響特性に優れた響板を製造することができる。                
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明を適用することによって製造されたグランドピアノの響板を示している。同図に示すように、この響板１は、複数の木製の響板材２を幅はぎ接合したものであり、グランドピアノの平面的形状と同じ形状を有している。響板１の下面には複数の響棒３が取り付けられており、響板１には、響棒３の長さ方向に沿って、図２に示すような上側に凸状のむくりが形成されている。また、図示しないが、響板１の上面には長駒および短駒が取り付けられ、これらの長駒および短駒に係合した状態で、弦が張られる。
【００１５】
この響板１は、押鍵に伴って弦が打弦され、それによって発生した弦の振動が、長駒および短駒を介して伝達されることによって振動し、ピアノ音を発生させる。
【００１６】
この響板１を製造する製造装置は、響板材２を加熱するための加熱装置１１（図３参照）や、響板材２を加振するための加振装置２１（図５参照）などを備えている。
【００１７】
図３に示すように、加熱装置１１は、平らなボックス状の加熱室１２と、加熱室１２内に水平に設けられ、響板材２が載せられるメッシュベルト１３と、響板材２を加熱する複数の第１ヒータ１４ａおよび複数の第２ヒータ１４ｂと、響板材１の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２をそれぞれ検出する第１温度センサ１５ａおよび第２温度センサ１５ｂと、第１ヒータ１４ａおよび第２ヒータ１４ｂを制御する制御装置１６を備えている。
【００１８】
複数の第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂはそれぞれ、メッシュベルト１３の上下に、それと間隔を隔てて、その長さ方向に沿って並ぶように、等間隔に配置されている。第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂは、例えばＯＮ／ＯＦＦによって作動する遠赤外線ヒータで構成されている。
【００１９】
第１および第２温度センサ１５ａ、１５ｂは、それぞれ響板材１の表面および裏面の中央に、直接、取り付けられている。第１および第２温度センサ１５ａ、１５ｂはそれぞれ、例えば熱電対で構成されており、響板材２の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２を検出し、その検出信号を制御装置１６に出力する。
【００２０】
制御装置１６は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路を備えたマイクロコンピュータで構成されている。図４に示すように、制御装置１６は、第１および第２温度センサ１５ａ、１５ｂから出力された表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２に応じて、第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂを、後述するように制御する。
【００２１】
図５に示すように、加振装置２１は、響板材２を水平に吊り下げた状態で支持するための２本のワイヤ２２、２２と、響板材２の一端部の下面に取り付けられた鉄片２３と、鉄片２３の下方に設けられ、鉄片２３を吸引するための電磁石２４と、電磁石２４の励磁・非励磁を制御する制御装置２５を備えている。
【００２２】
電磁石２４は、電力が供給されることにより、励磁状態（ＯＮ）になる。それにより、響板材２に取り付けられた鉄片２３が電磁石２４に吸引されるのに伴い、響板材２の一端部が下方に移動する。
【００２３】
また、電磁石２４は、電力の供給が停止されることにより、非励磁状態（ＯＦＦ）になる。それにより、鉄片２３が電磁石２４に吸引された状態から解放されるのに伴い、響板材２の一端部が上方に移動する。
【００２４】
したがって、電磁石２４のＯＮ／ＯＦＦを、制御装置２５によって交互に切り替えることにより、響板材２の一端部は、電磁石２４との間を上下方向に往復運動する。その結果、響板材２は、その全体に自由たわみ振動が発生することによって、加振される。
【００２５】
以下、上述した製造装置による響板１の製造方法を詳細に説明する。図６は、その工程の概略の流れを示している。
【００２６】
最初のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、複数の響板材２を調湿する（調湿工程）。響板材２は、スプルスなどから成る無垢の柾目板で構成されており、例えば、長さＬ＝１５００ｍｍ、幅Ｗ＝１００〜１５０ｍｍ、厚さＴ＝１１ｍｍを標準とする長尺状のものである（図７参照）。
【００２７】
この響板材２の調湿は、スプルスなどの原木を板状に切り出した後、調湿室（図示せず）に入れ、所定の温度（例えば５０〜１００℃）および湿度（例えば３０〜９０％）の条件で強制乾燥することによって行われる。その結果、響板材２は、所定の含水率（例えば８％）に調整される。
【００２８】
次に、ステップ２において、調湿した響板材２を加熱する（加熱工程）。加熱処理を行う際には、ステップ１で調湿された複数の響板材２（図５には１つのみ図示）を、それらの長さ方向が複数の第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂの並び方向に合致するように、メッシュベルト１３上に並べ、加熱室１２を閉じた後、複数の響板材２を第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂで所定時間加熱する。この所定時間は、例えば３０分〜３０時間であり、本実施形態では２５時間に設定されている。
【００２９】
図８は、第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂによる加熱を制御するために、制御装置９によって実行される加熱制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定時間（例えば０．１秒）ごとに繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１１〜１４において第１ヒータ１４ａを制御する。
【００３０】
そのステップ１１では、第１センサ１５ａで検出された表面温度Ｔ１が、第１所定温度ＴＲＥＦ１（例えば１０５〜２００℃）からヒステリシスに相当する所定値ΔＴ（例えば２°）を差し引いた温度（ＴＲＥＦ１−ΔＴ）よりも低いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第１ヒータ１４ａを作動（ＯＮ）させた（ステップ１２）後、後述するステップ１５に進む。
【００３１】
一方、ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、ステップ１３において、表面温度Ｔ１が、第１所定温度ＴＲＥＦ１に所定値ΔＴを加えた温度（ＴＲＥＦ１＋ΔＴ）よりも高いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第１ヒータ１４ａを停止（ＯＦＦ）させた（ステップ１４）後、ステップ１５に進む。
【００３２】
ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、直接、ステップ１５に進む。
【００３３】
以上のような第１ヒータ１４ａの制御により、第１温度センサ１５ａで検出された表面温度Ｔ１が、第１所定温度ＴＲＥＦ１になるように制御される。
【００３４】
また、表面温度Ｔ１が（ＴＲＥＦ１−ΔＴ）≦Ｔ１≦（ＴＲＥＦ１＋ΔＴ）の範囲にあるときには（ステップ１３：ＮＯ）、第１ヒータ１４ａの直前のＯＮ／ＯＦＦ状態が維持されることによって、第１ヒータ１４ａのＯＮ／ＯＦＦの頻繁な切替えが防止される。
【００３５】
次に、ステップ１５〜１８において、第２ヒータ１４ｂを制御する。
【００３６】
そのステップ１５では、第２センサ１５ｂで検出された裏面温度Ｔ２が、第２所定温度ＴＲＥＦ２（例えば１０５〜２００℃）から所定値ΔＴを差し引いた温度（ＴＲＥＦ２−ΔＴ）よりも低いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第２ヒータ１４ｂを作動させた（ステップ１６）後、本処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップ１５の判別結果がＮＯのときには、ステップ１７において、裏面温度Ｔ２が、第２所定温度ＴＲＥＦ２に所定値ΔＴを加えた温度（ＴＲＥＦ２＋ΔＴ）よりも高いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第２ヒータ１４ｂを停止させた（ステップ１８）後、本処理を終了する。
【００３８】
ステップ１７の判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００３９】
以上のような第２ヒータ１４ｂの制御により、第２温度センサ１５ｂで検出された裏面温度Ｔ２が、第２所定温度ＴＲＥＦ２になるように制御される。
【００４０】
また、裏面温度Ｔ２が（ＴＲＥＦ２−ΔＴ）≦Ｔ２≦（ＴＲＥＦ２＋ΔＴ）の範囲にあるときには（ステップ１７：ＮＯ）、第２ヒータ１４ｂの直前のＯＮ／ＯＦＦ状態が維持されることによって、第２ヒータ１４ｂのＯＮ／ＯＦＦの頻繁な切替えが防止される。
【００４１】
図６に戻り、ステップ３において、加熱された響板材２を、前述した加振装置２１によって加振する（加振工程）。加振処理を行う際には、ステップ２で加熱され、全乾状態になった響板材２を、ワイヤ２２、２２で吊り下げた後、電磁石２４のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。このときの周波数は、響板材２の基本（第１次）振動に対応する周波数である。
【００４２】
その結果、響板材２の一端部が、電磁石２４との間を上下方向に往復運動し、響板材２全体が自由たわみ振動することによって、響板材２が加振される。
【００４３】
次に、ステップ４において、加振された複数の響板材２を幅はぎ接合することによって、響板１を組み立てる（組立工程）。具体的には、図９に示すように、響板材２の長さを適当に整えた後、複数の響板材２を幅はぎ接合するとともに、その外周部を切り取ることにより、図１０に示すような、グランドピアノの外形に合致した所定の形状の響板１が切り出される。
【００４４】
次に、ステップ５において、響板１の裏面に複数の響棒３を接合し、取り付ける（響棒取付工程）。これらの響棒３は、スプルスなどから成る無垢の木質材を加工したものであり、図１１に示すように、響板１に取り付ける前の状態では、その取付面３ａは平らになっている。また、響棒３は、響板材２の長さ方向に対してほぼ直角な方向、すなわち響板材２の木目と直交する方向に沿って延びるように響板１に取り付けられる。
【００４５】
最後に、ステップ６において、響棒３を取り付けた響板１を加湿室（図示せず）に入れ、所定の温度（例えば２０℃）および湿度（例えば６０％）で加湿し、その含水率を所定値まで上昇させる（加湿工程）。これにより、響板１が吸湿によって膨張する一方、裏面側ではその膨張が響棒３によって拘束されるため、表裏面間の膨張差によって、響板１に表面側が凸状のむくりが形成される。これにより、図１および図２に示すような響板１が完成する。
【００４６】
以上のように、本実施形態の響板の製造装置および製造方法によれば、前述した調湿処理により、響板材２を、自然乾燥した場合よりも、短時間で効率良く、所望の含水率に調整することができる
【００４７】
また、加熱処理により、響板材２を構成するセルロースの結晶化度が増大することによって、響板材２の乾湿による膨張収縮率を減少させることができ、その結果、響板１の寸法安定性を向上させることができる。
【００４８】
また、響板材２の寸法変化が抑制されることにより、響板１の製造時の歩留まりが向上し、製造コストを削減することができる。
【００４９】
また、響板材２を加熱処理する際、検出された表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２が、それぞれ第１所定温度ＴＲＥＦ１および第２所定温度ＴＲＥＦ２になるように、第１および第２ヒータ１４ａ、１４ｂを互いに独立して制御する。それにより、響板材２の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２をきめ細かく制御でき、したがって、加熱処理により改質された所望の物性を有する響板材２を、精度良く製造することができる。
【００５０】
また、加振処理により、響板材２は、自由たわみ振動が発生することにより加振され、それによって、響板材２の分子配列の安定化が図られるとともに、響板材２に残存する内部ひずみが除去される。その結果、響板材２の内部摩擦を減少させることができるため、従来の響板と比較してさらに音響特性に優れた響板１を製造することができる。
【００５１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では加熱処理の後に加振処理を行っているが、その順序を逆にしてもよい。このように、加熱処理の前に加振処理を行った場合でも、その加振処理により、響板材の分子配列の安定化が図られるとともに、響板材に残存する内部ひずみが除去され、響板材の内部摩擦を減少させることができるので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、響板材を加振する加振手段として、実施形態で示した加振装置２１に代えて、他の構成の加振装置を用いてもよい。
【００５３】
また、実施形態は、本発明をグランドピアノの響板に適用した例であるが、アップライトピアノやバイオリン、ギターなどの、任意の楽器の響板を製造するのに適用することが可能である。その他、細部の構成を本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を適用したグランドピアノの響板を示す平面図である。
【図２】図１の線Ａ―Ａ’に沿う断面図である。
【図３】加熱装置を模式的に示す図である。
【図４】加熱装置の制御関係の構成を示す図である。
【図５】加振装置を模式的に示す図である。
【図６】響板の製造工程の流れを示す図である。
【図７】響板材の斜視図である。
【図８】図４の制御装置で実行される加熱制御処理を示すフローチャートである。
【図９】複数の木質材を幅はぎ接合した状態の斜視図である。
【図１０】幅はぎ接合した複数の響板材から切り出された後の響板の平面図である。
【図１１】響棒の取付工程を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  響板
２  響板材
１１  加熱装置（加熱手段）
２１  加振装置（加振手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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