(57)【要約】【課題】多様な作業要件を持つ調律工程を容易にして演奏者の調律条件決定を支援する太鼓の調律装置を提供する。【解決手段】太鼓の胴に張られた膜の張力を測定する張力測定手段と、上記膜の張力を変動させる張力変動手段と、上記張力測定手段で測定された張力に基づいて張力変動手段を駆動して膜の張力を制御する制御手段とを備え、膜面における膜の張力を測定する測定ポイントを上記胴の周方向において同一間隔で複数配置し、上記胴の周方向に同一間隔で配置された複数の測定ポイントにおける膜の張力に基づいて上記張力変動手段を駆動して膜の張力を変動させるよう制御する。【選択図】図６
2010061107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太鼓の胴に張られた膜の張力を測定する張力測定手段と、
上記膜の張力を変動させる張力変動手段と、
上記張力測定手段で測定された張力に基づいて張力変動手段を駆動して膜の張力を制御する制御手段とを備え、
上記張力変動手段は、膜に対して与える張力を変動させるための駆動力が作用する変動箇所が、上記胴の周方向において複数配置され、
上記張力測定手段は、膜面における膜の張力を測定する測定ポイントが上記変動箇所に対応するように上記胴の周方向において複数配置され、
上記制御手段は、上記胴の周方向に配置された複数の測定ポイントにおける膜の張力に基づいて上記張力変動手段を駆動して膜の張力を変動させるよう制御することを特徴とする太鼓の調律装置。
【請求項２】
上記制御手段は、胴の対称軸を挟んで対面する一対の測定ポイントを一組として膜の張力を測定するように制御する請求項１記載の太鼓の調律装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記各測定ポイントにおいて測定された膜の張力に基づいて、その測定ポイントに対応する変動箇所において膜に与える張力を変動させるよう制御する請求項１または２記載の太鼓の調律装置。
【請求項４】
上記張力測定手段は、測定ポイントの膜を所定圧力で押圧する圧子を備え、
上記制御手段は、上記圧子を膜に対して押圧する測定可能状態と、上記圧子を膜から離間させる非測定状態とを切り換えるよう制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の太鼓の調律装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打楽器である太鼓に属する『ドラム』の調律に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔本発明の装着対象であるドラムの定義と構造説明〕
一般的なドラムの斜視外観を図１に、断面を図２に示す。ドラムは木材、金属、または樹脂材料などから単独あるいは組み合わせて層形成される円筒形のシェル１を持つ。シェル１の両端（打面と裏面）には樹脂、あるいは皮革などの薄膜状のドラムヘッド２をあてがい、ドラムヘッド２にフープ３と呼ぶリング状の部品を押し付けることで張力を与え、ドラムヘッド２を叩いた際に発生するドラムヘッド２の振動がシェル１との共鳴を伴い音を発生させる。フープ３には複数の穴が設けてあり、これをテンションボルト４が貫通している。また、シェル１にはラグ５と呼ばれるテンションボルト４の受け部品が固定ボルト６で装着されており、テンションボルト４の締め具合によりフープ３がラグ５に近づいたり（Ａ２方向）、ラグ５から離れたり（Ｂ２方向）する。この時、ドラムヘッド枠７も同様の動きを伴うため、結果としてドラムヘッド２におけるテンションに強弱（ＡあるいはＢ方向）が発生する。ドラムは通常、打面、裏面にドラムヘッド２を有しており、テンション調整の方法は同じである。また、一つのドラムは両面で計１２〜２４本程度のテンションボルト４を有している。
【０００３】
〔ドラム調律の現実説明〕
ドラムの調律は共鳴、音程、音色がその『状態』を決定付ける３要素であり、それらを奏者の希望に近づけるべく行われる調整作業である。調律の３要素と『関係部位』、および設計段階で影響を決定付ける『設計要素』、調整段階で影響を決定付ける『調整要素』をまとめた関連体系を図３に示す。
【０００４】
■設計要素−共鳴、音程、音色
共鳴はシェル１、ドラムヘッド２及びフープ３の振動が大きく影響を与える。このため、楽器メーカでは共鳴に適したシェル材質やシェル厚など材料レベルでの選定から始まり、シェル振動を阻害させないようにシェル１との接触面積が小さなラグ５を採用し、更にはドラムをスタンドに固定するためのフォルダーにもシェル１との接触面積が小さな機構を採用するなど、シェル共鳴を重視した様々な工夫を製品設計段階で施している。
【０００５】
一方、ドラムヘッド２も音の発生根源として共鳴に直接影響を与える。このため楽器メーカは複層、厚み違い、表面処理などの違いを有するドラムヘッド２を開発供給している。そのため製品によりテンション可変レンジが違い、綿密度差により同一テンションでの共鳴度合いに違いが出るように、幅広い製品が供給される。
【０００６】
さらに、フープ３はドラムヘッド２やシェル１についで共鳴に影響を与える第３のパーツである。楽器メーカは材質、厚み、形状など独自の設計を行い、複数製品の選択肢を提供している。
【０００７】
音程に関して楽器メーカはシェル材料や口径、深さといった形状について複数の製品を供給する。また、ドラムヘッド２についても各種口径別に材質、厚み、表面処理などに違いがある複数製品を供給するので、選択する製品によりテンション可変レンジが違い、綿密度差により同一テンションでの発音程差が発生する。一般的にドラム容積（口径面積と深さの積となる）が大きいものは低い音域、小さいものは高い音域の音を発生させる。
【０００８】
最後に音色であるが、共鳴、音程が調整完了した楽器に対する最終調整として倍音カットを行うミュート機能を設計段階でドラムに組み込んだ製品がある。通常ミュート機能は調律時に強度を可変できるような設計構造になっている。また、響き線を裏面ドラムヘッド２に押し付けて音の立ち上がりを際立たせる機構を持つスネアドラムという種類のドラムも設計開発されている。この種のドラムは通常、響き線のテンションとドラムヘッド２への押圧が可変できるような設計構造となっている。
【０００９】
以上が調律状態を決定付ける３要素、共鳴、音程、音色に関し、楽器メーカが製品設計段階で実施している技術概要である。
【００１０】
■調整要素−共鳴、音程、音色
次に奏者が行う調律について説明を行う。ドラムの調律は弦楽器や鍵盤楽器のように一義的な発音音程が目標となるわけではない。例えば音程を高めるといった場合、打音の音程が安定的に高まるわけでなく、複雑な倍音を含む音が、より高く感じるようになる状態を言う。調律に一義的な目標がない分、自由度が高く、奏者は好みの音を探すのに試行錯誤を繰り返す。
【００１１】
奏者は楽器メーカが提供するドラムおよび関連部品を選択入手し、打音が希望する『音程』『共鳴』、さらには『音色』になるよう調整を行う。音程と共鳴はテンションボルト４の締緩にてドラムヘッド２のテンションを調整する過程で同時に調整される。通常ドラムヘッド２面の全域で偏りのないテンションを与えることで、打撃時にドラムヘッド２がストレスなく振動するとされる。このため調律過程では各テンションボルト４から一定距離の打面を軽くたたいて音程を確かめ、各打点での音程を同等に合わせることでテンションの偏りを避けながら、好みの音程になるようテンションボルト４の締緩具合を調整する。ドラムヘッド２のテンションを高めると高音に、低めると低音になるので、音程はこの原理に従って希望の状態となるよう調整する。
【００１２】
ただし張力調整については、実はより細やかな調整が必要なことも追記しておかねばならない。ドラムヘッド２の張力を均一にするという基本ルールは既に述べたが、実際には演奏者はより複雑な手法で調律を行う場合がある。例えば調律の際に演奏者は、打面と裏面のドラムヘッド２に仕様の異なる製品を選択したり『打面サイドと裏面サイドの意図的な張力差』を作ったり、響き線を持つスネアドラムでは『響き線に接するドラムヘッドエリアでの意図的な張力差』を作ったりすることは一般に実行される調律手法である。
【００１３】
次に音色調整で一般的な手法であるミュートと響き線についての説明を行う。
【００１４】
ミュートとは、音程・共鳴の調整が完了した後、柔らかい布、紙などの材料をドラムヘッド２に貼り付け、ドラムヘッド２を弱く押さえて発生する倍音音量を小さくすることである。ミュートは一方で共鳴を阻害することにもなるため、使用される材料の使用量、使用位置は奏者の好みにより細かに調整される。ミュート機能を内蔵するドラムの場合は、ドラムヘッド２への押し付け強度を回転ダイヤル等で調整できる。
【００１５】
別の音色調整である響き線を有するスネアドラムと呼ばれるドラムがある。響き線は通常金属で波線形状をしておりドラムヘッド２裏面に接するよう装着される。ドラムヘッド２を打撃した際、ドラム音に響き線とドラムヘッド２の接触音が兆畳され、音の立ち上がりがより明瞭になる。響き線を使った音色調整は材質、太さ、本数などの設計段階で行われる特徴付けを考慮し製品選択した上で、奏者が響き線のテンションとドラムヘッド２への押圧を調整することで希望の音色を追求する。
【００１６】
以上、ドラム調律について記述したが、両面のドラムヘッド２張力調整の部分は初心者はもちろんある程度経験を積んだ者にとってもこれら一連の作業は勘と経験に頼る部分が多く、難しく且つ時間のかかる作業である。このような背景より、特許文献１や特許文献２に開示されているように、ドラムヘッド２の張力を測定・制御し調律する技術が考案されている。
【００１７】
特許文献１のアイディアでは、ドラムヘッドに貼り付けられたセンサーでドラムヘッドの伸張度合いを測定、制御ボードにて物理量を指定し、ラグ内に取り付けられたテンションボルト駆動機構を制御することでドラムヘッドのテンションをあらかじめメモリーした複数の状態から選び再現することができる。
【００１８】
特許文献２のアイディアでは、従来のテンションボルトによるフープの駆動に代えドラム内部に張り巡らされた流体加圧システムによりフープを稼動させる仕組みでドラムヘッドのテンションを調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−９００５８
【特許文献２】特表平１１−５０８３７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献１の仕組みによれば、奏者は事前にメモリーされた複数のテンション条件の中から、どれかを選択し、容易に再現できるものの、ある条件で事前にメモリーされたテンション状態が必ずしも奏者が求める音とは限らない。ドラムの調律は弦楽器や鍵盤楽器のように一義的な発音音程が目標となるわけではないことは既に述べたとおりである。
【００２１】
また、ヘッドに貼り付けられたセンサーにより、打撃時のドラムヘッドの振動は阻害されてしまう。また、ラグ内部に装着されたチューニング機構部品によってシェルの振動も阻害されてしまう。そもそもドラムヘッドは音源そのものであり、最も音への影響が大きい部位であるため、前述のミュート調整時などでは面積1センチ平方ほどの小片テープによっても音の変化が現れるほどである。技術面でも打撃される部材に貼り付けられたセンサーの耐衝撃性や耐久性、保守性についての問題発生が予想される。
【００２２】
さらに、上記特許文献１では、ドラムヘッドにおけるテンション測定箇所は１箇所であるうえその位置も明らかでなく、測定位置によっては奏者が求める音との間に乖離が生じ、なかなか求める音質が得られないおそれもある。しかも、上記特許文献１では、単にドラムヘッドの張力を全体に上げ下げする調整を行うのみであり、例えば、対面する一対のテンションボルトを組にして行う精度の高い調整や、各テンションボルトの締め具合に緩急を設定する特殊な調整等を行うことはできない。
【００２３】
特許文献２の仕組みによれば、容易にドラムヘッドの張力を変化させることはできるものの、大掛かりな流体システムをドラムシェル内に取り付け設置することで、シェルの共鳴空間が減少したり、シェル振動が阻害されてしまう。
【００２４】
個々ドラムの鳴りはヘッドとシェルの共鳴がその音色を決定する大きな要因である。ドラムそのものは単純な構造であり、その共鳴を阻害しては、最適な（心地よい）音を得ることはできない。共鳴を最大化するため各楽器メーカは前述したように、ドラム各パーツについて様々な工夫を行っている。従って特許文献１、２の手段ではドラムヘッドのテンションコントロールは容易になるものの、そもそも楽器本来持つ共鳴、あるいは奏者が最大の共鳴を求める場合、それを満足させることは構造的に困難となる。また、両案は機構を組み込んだ楽器を前提としており、すでに多数存在する従来の楽器の調律には汎用的に応用できない。
【００２５】
更に、張力設定の多様な要件（前述した打面と裏面の張力差、響き線領域の張力差）について、特許文献１のアイディアには仕様記述そのものがなく、特許文献２のアイディアでは各張力調整ポイントのレバー取り付け位置を変更することで３段階の張力変化を作ることはできるものの、３段階では調整フレキシビリティーと言う点では制約があり、また、裏面含む全張力調整ポイントにつきこの機構そのものを調整変更すること自体容易ではない。
【００２６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、ドラムが本来持つ音の特性を阻害することなく、多様な作業要件を持つ調律工程のテンション調整を容易にし、演奏者が調律条件決定することを支援する仕組みである太鼓の調律装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明は、太鼓の胴に張られた膜の張力を測定する張力測定手段と、
上記膜の張力を変動させる張力変動手段と、
上記張力測定手段で測定された張力に基づいて張力変動手段を駆動して膜の張力を制御する制御手段とを備え、
上記張力変動手段は、膜に対して与える張力を変動させるための駆動力が作用する変動箇所が、上記胴の周方向において複数配置され、
上記張力測定手段は、膜面における膜の張力を測定する測定ポイントが上記変動箇所に対応するように上記胴の周方向において複数配置され、
上記制御手段は、上記胴の周方向に配置された複数の測定ポイントにおける膜の張力に基づいて上記張力変動手段を駆動して膜の張力を変動させるよう制御することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２８】
すなわち、本発明は、膜に対して与える張力を変動させるための駆動力が作用する変動箇所が上記胴の周方向において複数配置され、膜面における膜の張力を測定する測定ポイントが上記変動箇所に対応するように上記胴の周方向において複数配置され、上記胴の周方向に配置された複数の測定ポイントにおける膜の張力に基づいて上記張力変動手段を駆動して膜の張力を変動させる。このように、複数の測定ポイントの張力に基づいて膜の張力を変動させるため、従来品が不可能だった奏者が求める音質を追求できる。また、従来のように、大掛かりな流体システムをドラムシェル内に取り付ける必要もなく、シェルの共鳴空間が減少したりシェル振動が阻害されたるするおそれもない。しかも、すでに存在する楽器に取り付けることで、汎用的に応用可能である。また、測定ポイントが複数あるため、膜の多様な張力分布を測定把握することができる。例えば、響き線領域とその他の領域の張力状態を区別したり、一箇所の測定ポイントとその他の測定ポイントとの張力が異なることを測定することが可能となったりする。そして、その情報を張力調整制御に使うことにより、多様な張力設定が可能となる。
【００２９】
本発明において、上記制御手段は、胴の対称軸を挟んで対面する一対の測定ポイントを一組として膜の張力を測定するように制御する場合には、単に膜の張力を全体に上げ下げする調整を行うだけでなく、対面する一対のテンションボルトを組にして行う微妙な調整が可能となる。これにより、膜の多様な張力分布を測定把握することができ、例えば、響き線領域に張力差を設ける等の多様な張力設定が可能となる。
【００３０】
本発明において、上記制御手段は、上記各測定ポイントにおいて測定された膜の張力に基づいて、その測定ポイントに対応する変動箇所において膜に与える張力を変動させるよう制御する場合には、単に膜の張力を全体に上げ下げする調整を行うだけでなく、例えば、各変動箇所の張力のかけ具合に緩急を設定するような特殊な調整が可能となる。これにより、例えば、響き線領域に張力差を設けたり、周方向において膜の張力に不規則な緩急を設定する等の多様な張力設定が可能となる。
【００３１】
本発明において、上記張力測定手段は、測定ポイントの膜を所定圧力で押圧する圧子を備え、上記制御手段は、上記圧子を膜に対して押圧する測定可能状態と、上記圧子を膜から離間させる非測定状態とを切り換えるよう制御する場合には、調律の際には、圧子を膜に対して直接接触させて押圧した測定可能状態で、膜を圧子で直接押すことにより膜の張力を直接測定し、より正確な張力測定が可能である一方、演奏の際には圧子を膜から離間させた非測定状態とすることにより、振動や共鳴を阻害しない音質での演奏を可能とする。
【００３２】
このように、本発明によれば、楽器が本来持つ音の特性を阻害することなく、多様な作業要件を持つ調律工程を容易にし、演奏者が調律条件決定することを支援することができる。また、調律後は関連機構を楽器よりとりはずすことで、最適に調律された状態の楽器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の取り付け対象となる打楽器である太鼓に属する一般的な『ドラム』の斜視外観図である。
【図２】本発明の取り付け対象となる打楽器である太鼓に属する一般的な『ドラム』の断面図である。
【図３】調律状態の３要素と関係部位、および設計要素、調整要素をまとめた体系図である。
【図４】本発明のテンション駆動機構を装着したドラムの断面図である。
【図５】本発明のテンション測定機構を装着したドラムの断面図である。
【図６】テンション機構フレームを装着したドラムの打面サイドから見た図である。
【図７】本発明のシステムの電気制御機能構成ブロック図である。
【図８】ドラム打面サイドに対するドライブモータ群のモータとテンションセンサ群のロードセルの物理的な配置対応図である。
【図９】ドラム裏面サイドに対するドライブモータ群のモータとテンションセンサ群のロードセルの物理的な配置対応図である。
【図１０】テンション表示部に表示されたテンション関係値設定例とドラム打面および裏面関連部位の物理配置である。
【図１１】モード１：全テンション測定点のテンション関係設定のフローである。
【図１２Ａ】モード２：張力初期設定（打面サイド）フローである。
【図１２Ｂ】モード２：張力初期設定（裏面サイド）フローである。
【図１３Ａ】モード３：ドラムヘッドのテンション強弱調整（打面サイド）フローである。
【図１３Ｂ】モード３：ドラムヘッドのテンション強弱調整（裏面サイド）フローである。
【図１４】テンション測定機構の第２例を示す図である。
【図１５Ａ】モード２：張力初期設定（打面サイド）フローの第２例である。
【図１５Ｂ】モード２：張力初期設定（裏面サイド）フローの第２例である。
【図１６Ａ】モード３：ドラムヘッドのテンション強弱調整（打面サイド）フローの第２例である。
【図１６Ｂ】モード３：ドラムヘッドのテンション強弱調整（裏面サイド）フローの第２例である。
【図１７Ａ】モード４：ドラムヘッドのテンションライン制御（打面サイド）フローである。
【図１７Ｂ】モード４：ドラムヘッドのテンションライン制御（裏面サイド）フローである。
【図１８】テンション測定機構の第３例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を詳しく説明する。以下の説明では、本発明が適用される太鼓としてドラムを使用した例を説明する。しかしながら、本発明は、胴や枠の片面もしくは両面に皮等の膜を張った打楽器としての太鼓であれば、ドラム以外の小太鼓、大太鼓、ティンパニをはじめ、西洋式や東洋式を問わず各種の太鼓に適用できる趣旨である。
【００３５】
■テンション駆動機構
本発明に係るテンション駆動機構を装着したドラムの断面図を図４に示す。
【００３６】
各部品名称は、テンションボルトギア１１、テンションドライブギア１２、フレキシブルケーブル１３、ドライブモータ１４、ギアフレーム１５である。破線で囲った部分は部品１１と１２の部分をドラムヘッド２側より見下ろす垂直上部から見たものであり、それぞれ１１ｂ、１２ｂとして対応させて表示している。
【００３７】
なお、装着対象であるドラムの各部品名称は、すでに図１および図２に示したとおり、ドラムシェル１、ドラムヘッド２、フープ３、テンションボルト４、ラグ５、ラグ固定ボルト６、ドラムヘッド枠７であり、同様の部分には同じ符号を付して説明を省略している。すなわち、ドラムシェル１は本発明の胴の一例であり、ドラムヘッド２は本発明の胴に張られた膜の一例である。
【００３８】
ドライブモータ１４からの回転駆動力は、フレキシブルケーブル１３を介してテンションドライブギア１２に伝わる。また、テンションドライブギア１２の回転はテンションボルトギア１１に伝わり、テンションボルト４の締緩を発生させる。各ギアの回転方向Ａ３あるいはＢ３と、フープ３の動きＡ２あるいはＢ２は対応しており、結果としてドラムヘッド２のテンションの強弱ＡあるいはＢを発生させる。
【００３９】
テンションボルトギア１１はテンションボルト４頭にかぶせる構造、あるいはテンションギア頭を持つテンションボルト４を使用することで、一般的なドラムに対して本機構にて駆動伝達を行う機能を付加することが可能となる。テンション駆動機構は１つのドラムに対し、表裏両ドラムヘッド２の全テンションボルト４部分に装着し、同時制御することができる。
【００４０】
テンションドライブギア１２とテンションボルトギア１１はギアフレーム１５内で固定・ギア結合されており、ギアフレーム１５を調律対象楽器のフープ３にネジ類で固定することで、脱着可能な構造をとる。また、テンション駆動機構は調律過程における試打の為に、ドラムヘッド２上の空間を開放すべくリム高を超えない構造とした。
【００４１】
なお、図示した例では、テンションボルト４に対してテンションボルトギア１１を接続してテンションドライブギア１２で加減速を行ない、テンションドライブギア１２とドライブモータ１４をフレキシブルケーブル１３で連結する構造としたが、テンションボルト４とテンションボルトギア１１をフレキシブルケーブル１３で連結し、ドライブモータ１４を直結したテンションドライブギア１２で加減速を行なうようにすることもできる。ドライブモータ１４の回転力から駆動に必要なトルクを得てテンションボルト４に伝達できれば各種の構造を採用することができる。
【００４２】
この例では、テンションボルト４のねじ回転によってドラムヘッド２の張力を変動させるようにしたものであり、上記テンションボルト１１、フープ３、ドラムヘッド枠７、ラグ５、ドライブモータ１４、フレキシブルケーブル１３、ギアフレーム１５、テンションドライブギア１２、テンションボルトギア１１等を含むテンション駆動機構は、膜の張力を変動させる本発明の張力変動手段として機能するものである。本発明の張力変動手段として機能しうる構造は、上述したものに限定するものではなく、胴や枠に張った膜の張力を変動させうる構造であれば、各種の構造を採用しうる趣旨である。
【００４３】
■テンション測定機構
本発明のテンション測定機構を装着したドラムの断面図を図５に示す。
【００４４】
装着対象であるドラムの各部品名称は図２での説明と同様である。装着するテンション測定機構の各部品名称はウエイト２０、テンションアーム２１、テンションフレーム２２、ロードセル２３、リリースマグネット２４、リリースソレノイド２５、テンションアーム支点２６である。この機構は、各テンションボルト４に対応させ、各テンションボルト４に近い位置に装着することができる。また、テンションフレーム２２を調律対象楽器のフープ３にネジ等で固定することで、脱着可能な構造をとる。    
【００４５】
■測定機能状態
ウエイト２０はドラムヘッド２に接触しつつこれを押して、ドラムヘッド２のテンションによって発生する応力がテンションアーム２１に伝達され、テンションアーム支点２６を軸にテンションアーム２１が上下し、結果として圧力センサーであるロードセル２３への圧力に強弱が発生する。ロードセル２３はかかる微細な圧力変化により抵抗値が変わるので、通電状態においては電気信号量を増減させる。結果これをドラムヘッド２のテンションの状態を示す物理量データとして測定することが可能となる。
【００４６】
ドラムヘッド２のテンションが高くなるとドラムヘッド２から応力Ｃがウエイト２０に作用する。テンションアーム２１はウエイト２０と一体化されているためＡ方向に持ち上げられ、ロードセル２３への圧力はＡ２方向に減じることになる。逆にドラムヘッド２のテンションが低くなるとドラムヘッド２からウエイト２０への応力Ｃが弱まる。テンションアーム２１はウエイト２０と一体化されているためＢ方向に押し下げられ、ロードセル２３への圧力はＢ２方向に増加することになる。
【００４７】
すなわち、上記ウエイト２０、テンションアーム２１、テンションフレーム２２、ロードセル２３、リリースマグネット２４、リリースソレノイド２５、テンションアーム支点２６等を含むテンション測定機構は、太鼓の胴に張られた膜の張力を測定する本発明の張力測定手段として機能する。なお、この例では、ウェイト２０により一定加重でドラムヘッド２を押したときに発生する反発力を加重として電気信号として検知し測定してドラムヘッド２の張力を測定するようにしている。本発明の張力測定手段としては、原理や構造のものに限定するものではなく、胴や枠に張った膜の張力を測定しうるものであれば、各種の原理や構造のものを採用しうる趣旨である。
【００４８】
■非接触状態
リリースソレノイド２５に通電し、リリースマグネット２４を引き寄せることでテンションアーム２１を浮揚させ、結果としてドラムヘッド２とウエイト２０とを物理的非接触状態にする。リリースソレノイド２５に通電するとＤ方向の磁力がリリースマグネット２４に加わるのでリリースマグネット２４がＡ２方向に動き、テンションアーム２１はＡ方向に動くことになる。テンションアーム２１に一体となったウエイト２０もＡ方向に持ち上げられる結果、ウエイト２０とドラムヘッド２が非接触状態を作る。リリースソレノイド２５の通電を停止すると磁力Ｄは消滅し、ウエイト２０の重みでテンションアーム２１はＢ方向に下がるため、ウエイト２０とドラムヘッド２は再び接触状態となる。
【００４９】
すなわち、本実施形態では、上記ウェイト２０が測定ポイントの膜を所定圧力で押圧する本発明の圧子として機能する。また、ドラムヘッド２の膜面においてウェイト２０が押圧するポイントが、ドラムヘッド２の張力を測定する測定ポイントとして機能する。そして、後述する制御手段は、リリースソレノイド２５への通電を制御し、上記圧子を膜に対して押圧する測定可能状態である上記測定機能状態と、上記圧子を膜から離間させる非測定状態である上記非接触状態とを切り換えるよう制御する。
【００５０】
テンション測定機構とテンション駆動機構は、テンション機構フレーム５０によって一体部品化されており、ギアフレーム１５はフープ３にネジ類で固定することで、脱着可能な構造をとる。これは同時にフープ３に対する取り付け位置の自由度を高めることになり、試打に必要な空間をドラムヘッド２上に開放することを容易にする。
【００５１】
図６にテンション機構フレーム５０を装着したドラムの打面サイドから見た図を示す。
【００５２】
テンション測定機構とテンション駆動機構が組み込まれたテンション機構フレーム５０は、シェル１の周に沿って、周方向において同一間隔で複数配置されている。すなわち、上記張力測定手段は、膜面における膜の張力を測定する測定ポイントが上記胴の周方向において同一間隔で複数配置されている。また、上記張力変動手段は、膜に対して与える張力を変動させるための駆動力が作用する変動箇所が、上記測定ポイントに対応するように上記胴の周方向において同一間隔で複数配置されている。すなわち、この例では、上記テンションボルト４の存在する箇所が本発明の変動箇所として機能している。
【００５３】
この例では、８本のテンションボルト４の数に合わせて８つのテンション機構フレーム５０が設けられている。すなわち、上記測定ポイントが胴の周方向において複数箇所この例では偶数箇所配置され、同様に、上記変動箇所も胴の周方向において複数箇所この例では偶数箇所配置されている。
【００５４】
装着されたテンション機構フレーム５０と装着されたテンション機構フレーム５０の間や測定ポイントに囲まれたドラムヘッド２の中央寄りの領域が試打を可能にする空間であり、通常のドラム奏者が使用するであろう試打エリアを網掛けで図中に示した。図ではテンション機構フレーム５０を打面サイドにのみ取り付けたところを示しているが、裏面サイドにも同様に取り付けてテンションの測定とテンションの駆動を行うことができる。
【００５５】
上記テンション測定機構では、テンションアーム支点２６を軸にテンションアーム２１が上下し、ロードセル２３への圧力に強弱が発生する。ロードセル２３は圧力変化により抵抗値を変化させて電気信号量を増減させるので、これをドラムヘッド２のテンションの物理量として測定することが可能となる。一方、リリースソレノイド２５でリリースマグネット２４を引き寄せてテンションアーム２１を浮揚させ、ドラムヘッド２と測定部位を非接触状態にすることが可能である。
【００５６】
図１４は、テンション測定機構の第２例を示す。
【００５７】
装着対象であるドラムの各部品名称は図２の説明と同様であり、また、大部分の機構パーツは図５の実施形態の構成と同様であるので、説明は省略する。この例では、上述した各構成に対して新たな構成としてスプリング２７、ラッチ機構２８、ラッチ軸２９が追加されている。
【００５８】
テンション測定機構としての基本機能は図５での実施形態と同様であるが、上記追加部品により追加される作用について説明する。
【００５９】
＜測定機能状態での作用＞
ロードセル２３とテンションアーム２１の突起部をスプリング２７を介して接続している。
【００６０】
図５の実施例では、テンションアーム２１、ロードセル２３、ウエイト２０、リリースマグネット２４、リリースソレノイド２５等の位置関係によっては、ドラムヘッド２の張力が一定以上強くなったときにテンション測定が困難になる場合がある。すなわち、テンションアーム２１が、ドラムヘッド２の張力が強まることでウエイト２０が増加する反発力を受けて図中矢印Ａ方向へ一定以上の距離を移動し、ロードセル２３とテンションアーム２１の突起部との離間距離が所定距離以上に大きくなった場合、それ以上テンションアーム２１が動いてもテンション測定ができなくなるおそれがある。
【００６１】
反対に、テンションアーム２１、ロードセル２３、ウエイト２０、リリースマグネット２４、リリースソレノイド２５等の位置関係によっては、ドラムヘッド２の張力が一定以上弱くなったときにテンション測定が困難になる場合がある。すなわち、テンションアーム２１が、ドラムヘッド２の張力が弱まることでウエイト２０が減少する反発力を受けて図中矢印Ｂ方向へ一定以上の距離を移動し、ロードセル２３とテンションアーム２１の突起部とが接触してしまった場合、それ以上のテンション測定ができなくなるおそれがある。
【００６２】
この図１４の実施例では、ロードセル２３とテンションアーム２１がスプリング２７を介して連結されているため、ドラムヘッド２の張力が一定以上強くなって、テンションアーム２１が更にＡ方向に動いた場合でも、その反発力がロードセル２３に有効に伝達され、テンション測定ができなくなる事態に陥らない。
【００６３】
また、ロードセル２３とテンションアーム２１がスプリング２７を介して連結されているため、テンションアーム２１の可動幅を考慮して、ロードセル２３とテンションアーム２１の突起部との距離が必要な距離関係を保つ位置関係に部品を取り付ければ、ドラムヘッド２の張力が一定以上弱くなっても、前述したようなテンション測定ができない状態に陥る領域を狭くできる。
【００６４】
つまり、ロードセル２３とテンションアーム２１をスプリング２７を介して連結することにより、より広い範囲のテンションアーム２１の動きに追従し、より広いレンジで反発力を測定することが出来るようになるわけである。この例ではスプリング２７を使用したが、ゴム類をふくめその他弾性体の利用も同様に有効である。
【００６５】
＜非接触状態での作用＞
リリースソレノイド２５に通電し、リリースマグネット２４を引き寄せることでテンションアーム２１のウエイト２０側を浮揚させ、結果としてドラムヘッド２とウエイト２０とを物理的非接触状態にする原理・機能は同様である。
【００６６】
この例では、フレーム２２にラッチ機構２８が固定され、そのラッチ軸２９がテンションアーム２１と接続されている。上記ラッチ機構２８は、ラッチ軸２９を１回押し下げると押し下げた高さのところでラッチ軸２９が一旦ロックされて停止し、その状態からさらにラッチ軸２９を押し下げるとラッチ軸２９のロックが解除され、ラッチ軸２９は上方に飛び出したところで停止する。
【００６７】
これにより、上述した非接触状態に移行する際、テンションアーム２１の回動でラッチ軸２９が図中矢印Ｄ方向へ押し込まれる。押しこまれることでラッチ軸２９はラッチ機構２８により一旦ロックされる。ロック後は、リリースソレノイド２５への通電を止めてもテンションアーム２１をそのままの位置で維持させることができる。したがって、リリースマグネット２４を引き寄せる力を消失させても、ドラムヘッド２とウエイト２０とは物理的に非接触の状態、すなわちテンション測定機構は非接触状態が保持される。
【００６８】
リリースソレノイド２５への通電を再度行うと、ラッチ軸２９は再び図中矢印Ｄ方向へ押し込まれるので、ラッチ機構２８のロックが解除され、再びラッチ軸２９が飛び出す。したがって、ロック解除後は、リリースソレノイド２５への通電を止めて、リリースマグネット２４を引き寄せる力を消失させると、テンションアーム２１につながって持ち上げられていたウエイト２０がその重みで図中矢印Ｂ方向へ下がる。これにより、ドラムヘッド２とウエイト２０が物理的に接触している状態、すなわちテンション測定機構は測定機能状態となる。
【００６９】
このように、ラッチ機能を組み入れることにより、リリースソレノイド２５への短時間通電さえ実行すれば常時通電することなく、測定機構を測定機能状態あるいは非接触状態のいずれかの状態で保持することが可能となり、それは機構の省電力化、小型化、長寿命化などのメリットをもたらす。
【００７０】
■電気制御
次に、テンション駆動機構とテンション測定機構をコントロールする電気的制御について記述する。
【００７１】
図７は電気制御機能構成ブロック図である。
【００７２】
図の右側にはテンション駆動機構関連の機能が図示されている。ドラムの打面側に設けられた構成を打面グループとし、裏面側に設けられた構成を裏面グループとしてわけて図示している。
【００７３】
ドラムに装着する複数のテンション駆動機構に接続されたドライブモータ群１７０（構成するモータは打面グループの１７１ａ〜１７８ａ、裏面グループの１７１ｂ〜１７８ｂ）とそれらを駆動するためのドライブモータＩ／Ｆ１５０（構成するＩ／Ｆ（インターフェース）は打面グループの１５１ａ〜１５８ａ、裏面グループの１５１ｂ〜１５８ｂ）である。
【００７４】
図の左側にはテンション測定機構関連の機能が図示されている。ドラムに装着する複数のテンション測定機構のテンションセンサ群１６０（構成するロードセルは打面グループの１６１ａ〜１６８ａ、裏面グループの１６１ｂ〜１６８ｂ）、ならびに複数のテンション測定機構テンションウェイト２０とドラムヘッド２の接触または非接触状態を切り替えるためのリリースソレノイド群１８０（構成するソレノイドは打面グループの１８１ａ〜１８８ａ、裏面グループの１８１ｂ〜１８８ｂ）との電気信号の受け渡しを行うテンションセンサ＆ソレノイドＩ／Ｆ１４０（構成するテンションセンサ＆ソレノイドＩ／Ｆは打面グループの１４１ａ〜１４８ａ、裏面グループの１４１ｂ〜１４８ｂ）である。
【００７５】
図の中央には全体のシステム制御を行う制御部１００、複数の操作用スイッチを備えた操作部１２０および制御部１００へ電気信号を伝達する操作部Ｉ／Ｆ１１０、テンションを示す数値を表示する表示部１３０および制御部１００からの電気信号を伝達する表示部Ｉ／Ｆ１９０で構成されたシステム部を表示している。なお、各部が必要な電力を供給する電源は制御部１００内の電源１０４である。
【００７６】
ここで、上記制御部１００は、上記張力測定手段としてのテンション測定機構で測定された張力に基づいて張力変動手段としてのテンション駆動機構を駆動して膜の張力を制御する本発明の制御手段として機能する。
【００７７】
図７に示したように、テンション駆動機構とテンション測定機構は打面サイドと裏面サイドにグルーピングされており、ここでは両面１６本（片面８本）のテンションボルト４を持つドラムを制御する事例として説明する。ただし、一般的なドラムは既に記述したように両面１２〜２４本のテンションボルト４を有しており、本発明のシステム設計はテンション駆動数とテンション測定数を１ドラムあたり２４箇所以上に対応できる仕様とする。すなわち、本発明は、上述したテンションの変動箇所やテンションの測定ポイントの数はここで述べたものに限定するものではなく、８以下でも８以上でもよい。
【００７８】
打面サイドにおいては８本のテンションボルトを有しているためテンション駆動機構とテンション測定機構は８つの制御系列（ａ１〜ａ８）を持つ。
【００７９】
テンション駆動機構はドライブモータ１７０とドライブモータＩ／Ｆ１５０が対となって構成されており、ａ１系列の場合はドライブモータ１７１ａとドライブモータＩ／Ｆ１５１ａが対となって１系列の部位を構成し、ａ２系列の場合はドライブモータ１７２ａとドライブモータＩ／Ｆ１５２ａがが対となって１系列の部位を構成する。以下、ａ２系列〜ａ８系列まで同様である。
【００８０】
一方、テンション測定機構はテンションセンサ１６０とリリースソレノイド１８０とテンションセンサ＆ソレノイドＩ／Ｆ１４０が１グループとなって構成されており、ａ１系列の場合はロードセル１６１ａ、ソレノイド１８１ａとテンションセンサ＆ソレノイドＩ／Ｆ１４１ａが１グループとなって１系列の部位を構成し、ａ２系列の場合はロードセル１６２ａ、ソレノイド１８２ａとテンションセンサ＆ソレノイドＩ／Ｆ１４２ａが１グループとなって１系列の部位を構成する。以下、ａ２系列〜ａ８系列まで同様である。
【００８１】
ａ１系列のロードセル１６１ａの場合はテンション測定機構によりドラムヘッド２の張力に応じた圧力を示す信号Ｓａ１を制御部１００に伝達する。ドライブモータＩ／Ｆ１５１ａは制御部１００に接続されており、テンション駆動機構にあるドライブモータ１７１ａを、制御部１００からの出力信号によって駆動させる。また、ソレノイド１８１ａは制御部１００からの出力信号によってｏｎ／ｏｆｆ制御される。
【００８２】
打面サイドａ１系列を例に説明を行ったがａ２〜ａ８系列については同様のロジックで理解可能であるため、説明は省略する。また裏面サイドにおいても８本のテンションボルトを有しているためテンション駆動機構とテンション測定機構は８つの制御系列(ｂ１〜ｂ８)を持つが、同じく同様のロジックにて理解可能であるため、説明は省略する。
【００８３】
図８はドラム打面サイドの測定ポイントａａ１からａａ８に対するドライブモータ群のモータ１７１ａ〜１７８ａ、テンションセンサ群のロードセル１６１ａ〜１６８ａの物理的な配置対応図である。また、図９はドラム裏面サイドに対するドライブモータ群のモータ１７１ｂ〜１７８ｂ、テンションセンサ群のロードセル１６１ｂ〜１６８ｂの物理的な配置対応図である。これまでに示した図４のテンション駆動機構、図５のテンション測定機構、図７の電気制御機能構成ブロックと合わせることでシステム全体の物理的関連、電気的関連および各系列の構成要素関連を理解することが可能となる。
【００８４】
すなわち、打面サイドにおいて、一つの系列に属する一つの測定ポイントおよび一つのテンションボルト４に対応して、一つの系列のテンション測定機構とテンション駆動機構が設けられ、裏面サイドにおいても同様に一つの系列に属する一つの測定ポイントおよび一つのテンションボルト４に対応して、一つの系列のテンション測定機構とテンション駆動機構が設けられている。この例では、８つのテンションボルト４を有していることから、打面サイドに８系列のテンション測定機構とテンション駆動機構が設けられてそれぞれ打面グループを構成し、裏面サイドにも８系列のテンション測定機構とテンション駆動機構が設けられてそれぞれ裏面グループを構成している。
【００８５】
そして、上述したように、打面サイドにおいて、ａ１系列のテンション測定機構とａ１系列のテンション駆動機構が制御部１００によって連動されて機能する。すなわち、ａ１系列のテンション測定機構で測定された張力データは、制御部１００に送られ、その張力データに基づいてａ１系列のテンション駆動機構が駆動され、そのテンション測定機構とテンション駆動機構が対応するテンションボルト４を駆動してドラムヘッド２のテンションを変動させる。このとき、ドラムヘッド２のうちａ１系列のテンション駆動機構に近い領域のテンションが最も大きく変動する。以下、ａ２系列〜ａ８系列もそれぞれ同様であり、制御部１００は、同じ系列のテンション測定機構とテンション駆動機構が制御部１００を介して連動させ、テンション測定機構で測定された張力データが対応するテンション駆動機構に送られ、その張力データに基づいてテンション駆動機構によりドラムヘッド２のテンションを変動させる。
【００８６】
このように、上記制御手段である制御部１００は、上記胴（シェル１）の周方向に同一間隔で配置された複数の測定ポイントにおける膜（ドラムヘッド２）の張力に基づいて上記張力変動手段を駆動して膜（ドラムヘッド２）の張力を変動させるよう制御する。また、上記制御手段である制御部１００は、上記各測定ポイントにおいて測定された膜（ドラムヘッド２）の張力に基づいて、その測定ポイントに対応する変動箇所において膜（ドラムヘッド２）に与える張力を変動させるよう制御する。
【００８７】
このとき、ａ１〜ａ８の各系列のテンション測定機構とテンション駆動機構は、同じ系列のテンション測定機構とテンション駆動機構が制御部１００を介して連動し、各系列のテンション測定機構とテンション駆動機構同士は独立して制御を行うことができる。    
【００８８】
操作部１２０は，操作部Ｉ／Ｆ１１０を介して制御部１００に接続されており、キーの操作は制御部１００に感知される。操作部１２０にある複数の操作キーには次のような機能割り当てがなされている。
１：ｓｗｐｗ１２１：システム電源ｏｎ／ｏｆｆ用  
２：ｓｗｍｄ１２２：動作モード設定用
３：ｓｗｕｐ＿ａ１２３：数値の増設定用１
４：ｓｗｄｗ＿ａ１２４：数値の減設定用１
５：ｓｗｕｐ_ｂ１２５：数値の増設定用２
６：ｓｗｄｗ＿ｂ１２６：数値の減設定用2
７：ｓｗｆｎ_１  １２７：確定など都度割り当て用１
８：ｓｗｆｎ＿２  １２８：確定など都度割り当て用２
【００８９】
表示部１３０は表示部Ｉ／Ｆ１９０を介して制御部１００に接続されている。表示部はシステム動作モード１〜４を示すモード表示部ｍｄ１３１と、打面サイドのテンション測定点ａａ１〜ａａ８と裏面サイドａｂ１〜ａｂ８のテンション状態を数値表示する張力値表示部１３２がある。なお、システム電源がＯＮ状態の場合、モード表示部ｍｄ１３１にモードが表示され、ＯＦＦ状態においては何も表示はない。
【００９０】
制御部１００はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｅｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、電源１０４から機能構成されている。
【００９１】
ＲＯＭ１０２にはロードセル１６０に属する各ロードセルからの信号を基に各テンション測定ポイントにおける現状のドラムヘッド張力を算出し、操作部１２０から入力された指示に従って設定すべき状態にドラムヘッド張力を変化調整する制御プログラムが記憶されている。上記制御プログラムにより、制御部１００による上述した制御や、後述する実施形態の動作およびモード１、２、３、４での動作等を制御する。電源１０４はシステム全体の各部に必要な電力を供給する。ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０２が行う演算での変数割り当てや、モード１での全テンション測定点のテンション関係設定用の変数群割り当てなどに利用される。
【００９２】
＜実施形態の動作＞
本発明のシステムは操作キーＳＷＰＷ１２１を押すことで電源からシステム各部へ必要な電力供給がｏｎ／ｏｆｆされるので、使用前にはまず電力供給された状態＝システム起動状態とする。
【００９３】
システム起動状態において操作キーの単独操作あるいは組み合わせ操作により、次のようなシステム機能を実現する動作モードを有する。モード１、２、３、４はシステム起動状態で操作キーｓｗｍｄ１２２を押すと順に切り替わり、表示部１３０のモード表示部１３１に状態が表示される。
モード１：全テンション測定点のテンション関係設定
モード２：張力初期設定
モード３：ドラムヘッドのテンション強弱調整
モード４：ドラムヘッドのテンションライン制御
【００９４】
つぎに、モード１、２、３、４における動作についてそれぞれ説明する。
【００９５】
＜モード１：全テンション測定点のテンション関係設定＞
モード１では、各変動箇所に対応する各測定ポイントにおけるテンションの相対強度をユーザの好みとなるように設定して登録する。すなわち、各変動箇所におけるテンションが均一になるよう設定することもできるし、各変動箇所間においてテンション値が不均一となるよう設定することもできる。
【００９６】
すなわち、本システムでドラムヘッド張力を増減調整するにあたり、すべての張力測定点における目標とすべき張力の強弱関係を演奏者はあらかじめ数値によって指定することができる。システムは張力制御の際にこの目標数値と現状数値を比較参照しテンションの強弱関係を実ドラムヘッド２上に再現する。
【００９７】
ドラムヘッド２はリム上多角形の頂点位置に配置されたテンションボルト４により張力調整される。ドラムヘッド張力は複数のテンションボルト４での調整が複雑に影響するが、最終的には多角形の対角線上で対向する２つのテンションボルトを結んだ線＝テンションライン１〜４毎の張力の合成と考えることができる。（伝統的なドラム調律も実際にこの理屈ベースに行われている。）
【００９８】
したがって、上記テンション測定機構は、胴（シェル１）の対称軸この例では対称軸上に存在する中心を挟んで対面する一対の測定ポイントを一組として膜（ドラムヘッド２）の張力を測定し、テンション駆動機構は、各組の測定ポイントに対応する変動箇所を一組として膜（ドラムヘッド２）の張力を変動させることができるようになっている。
【００９９】
図８はドラムの打面サイド、図９は裏面サイドの説明図である。
【０１００】
また、テンション測定機構がドラムヘッド２と接触し張力を測定するポイントは全テンションライン１〜４において、ドラムリム寄り且つドラムヘッド２と好ましくは同心円上にあたる図中斜線で記した部分であり、打面では符号ａａ１〜ａａ８で示す部分であり、裏面では符号ａｂ１〜ａｂ８で示す部分である。なお、各測定ポイントは、中心を挟んで対面する一対の測定ポイントが中心を挟んで等距離に存在すれば、必ずしも同心円状に配置されている必要はない。
【０１０１】
図１０にテンション表示部に表示されたテンション関係値設定例を示した。
【０１０２】
テンション表示部１３０には、打面サイドの測定点（測定ポイント）ａａ１〜ａａ８、打面サイドの測定点（測定ポイント）ａｂ１〜ａｂ８のテンション関係値が表示されている。テンション表示部１３０はテンションライン１〜４と測定点（偶数番と奇数番）のマトリクスとなっており、例えば打面のテンションライン１の列にある測定点（奇数）は測定点ａａ１、測定点（偶数）は測定点ａａ２を指す。
【０１０３】
図示した例では、打面サイドでは、テンションライン１〜４全ての測定点でのテンションレベルが１００に設定され、裏面サイドでは、テンションライン１および４における測定点のテンションレベルが１００に設定され、テンションライン２および３における測定点のテンションレベルが１１０に設定されている。
【０１０４】
つぎに、すべての張力測定点で張力の相対強度を設定する手順を次に示す。本モードのフローは図１１である。
【０１０５】
システム起動状態においてｓｗｍｄを押してモード１を呼び出し（制御ステップＰＣ１）、ｓｗｆｎ＿１を押すことでモード１が選択確定される（制御ステップＰＣ２）。
【０１０６】
まず打面サイドの設定を行うが、テンションライン単位で設定を行うためｒａｍ変数Ｎを１で初期化する（制御ステップＰＣ３）。
【０１０７】
テンションライン１には測定点ａａ１とａａ２が属しており、最初にａａ１の設定を行う。張力レベルを増するにはｓｗｕｐ＿ａ、減じるには、ｓｗｄｗ＿ａの操作キーを押し数値入力する（制御ステップＰＣ１０）。この時入力された数値はテンション表示部１３０の対応する表示部に表示される。入力した数値は操作キーｓｗｆｎ＿１を押すことでｒａｍ変数の測定点ａａ１用領域に記憶される（制御ステップＰＣ１１）。
【０１０８】
次にａａ２の設定であるが、ａａ１の時と同様に張力レベルを増するにはｓｗｕｐ＿ａ、減じるには、ｓｗｄｗ＿ａの操作キーを押し数値入力する（制御ステップＰＣ１２）。入力した数値は操作キーｓｗｆｎ＿１を押すことでｒａｍ変数の測定点ａａ２用領域に記憶される（制御ステップＰＣ１３）。
【０１０９】
ここまでで、テンションライン１の２つの測定点の設定が完了したため、Ｎに１を加え（制御ステップＰＣ１４）、判定を行う。もしＮが４を超えていれば、打面側の全テンションラインの設定は完了したと判断し、ＰＣ１９に進んで裏面の設定へ制御を移す。超えていなければ、ＰＣ１０に戻って次のテンションラインの設定へ制御を移す（制御ステップＰＣ１５）。
【０１１０】
打面側の全テンションラインの設定が完了すると、次に裏面サイドの設定を行うが、設定のロジックは打面サイドと同じであるため説明を省略する。（制御ステップＰＣ１９〜ＰＣ２５）
【０１１１】
測定点の張力関係の設定例について説明を加える。張力関係は相対値となるのでたとえば測定点ｘを１００とし測定点ｙを１１０とした場合、測定点ｘでの張力ｔｘに対し測定点ｙの張力ｔｙは１０％大きい関係に設定されたことになる。すべてを同じ数値で設定した場合は、張力の差はつけない設定である。
【０１１２】
このようにして設定した各測定ポイントおよび変動箇所におけるテンションの相対強度は、上述したように、ＲＡＭ１０３に記憶されることにより登録される。
【０１１３】
＜モード２：張力初期設定＞
モード２では、張力の初期設定を行ない、いずれかの測定ポイントを基準ポイントとしてそのポイントの基準張力を設定し、当該基準ポイントでの基準張力を基準値として、その他の測定ポイントにおけるテンションの相対強度を、各測定ポイントにおけるテンション絶対値の関係が上述したモード１で登録した相対強度となるように順次設定する。
【０１１４】
システム起動状態においてｓｗｍｄを押してモード２を呼び出し、ｓｗｆｎ＿１を押すことでモード２が選択確定される。打面サイドにおけるドラムヘッドテンション制御についての説明に関係するドラムおよび本システム各部位を示したものが図８である。
【０１１５】
また、モード２の打面サイド制御フローを図１２Ａに示す。
【０１１６】
このフローは、図５に示したテンション測定機構を使用したシステムによる制御を示す例である。
【０１１７】
張力初期設定とは、測定点ａａ１でのテンションＥｔ１ａを基準テンションＳｔとし、打面サイドと裏面サイドに含まれる他全測定点のテンションを上記相対強度の関係を維持しながら基準テンションと同様に調整を行う一連の動作である。
【０１１８】
張力初期設定モードは打面サイドから設定が開始される。まずテンション測定機構のリリースソレノイド２５は通電を停止し、測定機能状態となる（制御ステップＳＴ１）。次にドラムヘッドテンションライン１の測定点ａａ１に関するテンション測定機構からの圧力信号Ｓａ１を制御部１００で計算し、その張力値Ｅｔ１ａを求め基準テンションとしてｒａｍ変数Ｓｔに格納する（制御ステップＳＴ２）。本制御フローではテンションライン１から４まで順に含まれる測定点の張力を調整するロジックなのでテンションライン変数Ｎを１で初期化する（制御ステップＳＴ３）。
【０１１９】
次に２つのフラグＴｆｌｇ１、Ｔｆｌｇ２を文字”ｎｇ”で初期化（制御ステップＳＴ４）するが、このフラグは制御の結果２つの測定点での張力がＳｔと一致したかどうかの判定に使用する。
【０１２０】
メイン制御フロー：Ｎ＝１の時には２つの測定点ａａ１、ａａ２に関するテンション測定機構からの圧力信号Ｓａ１、Ｓａ２を制御部１００で測定（制御ステップＳＴ５）、その値より張力値Ｅｔ１ａ、Ｅｔ２ａを求める（制御ステップＳＴ６）。次に、モード１でテンション関係を設定し登録した数値をもとに、基準張力Ｓｔの補正変数Ｔｍ１、Ｔｍ２をｒａｍデータを基に制御部１００にて算出する。測定点ａａ１、ａａ２の関係値はｒａｍ変数ａａ１、ａａ２に格納されており、例えば前出の設定数値例を使用するとそれぞれ１００、１００となりＴｍ１＝１、Ｔｍ２＝１となる(制御ステップＳＴ７)。
【０１２１】
第１測定点ａａ１に関し基準張力Ｓｔ×補正変数Ｔｍ１とＥｔ１ａを比較（制御ステップＳＴ８）、Ｅｔ１ａが小さい場合は設定すべき値より張力が高いため、張力を低めるようテンションボルトギア１１をＢ方向へ所定角度だけ回転させる動作を行う（制御ステップＳＴ９）。Ｅｔ１ａが大きい場合（制御ステップＳＴ１０）は設定すべき値より張力が低いため張力を高めるようテンションボルトギア１１をＡ方向へ所定角度だけ回転させる動作を行う（制御ステップＳＴ１１）。同じ場合は設定すべき値と一致しているため、フラグＴｆｌｇ１に”ｏｋ”をセットする（制御ステップＳＴ１２）。
【０１２２】
第２測定点ａａ２については制御フローに示したように第１測定点と同様のロジックでＥｔ２ａが基準張力Ｓｔ×補正変数Ｔｍ２となるようテンションギアを駆動する。比較で同じ場合はフラグＴｆｌｇ２に”ｏｋ”をセットする（制御ステップＳＴ１３〜ＳＴ１７）。
【０１２３】
そしてフラグＴｆｌｇ１とＴｆｌｇ２が同時に”ｏｋ”となったとき当該テンションラインの初期値制御を終了し（制御ステップＳＴ１８）、次のテンションラインの設定に移行すべく、テンションライン変数Ｎを１繰り上げて（制御ステップＳＴ１９）全測定点の設定を行っていく。本説明ではテンションライン４本の制御例のため変数Ｎが４を超えた時点で設定完了とみなし（制御ステップＳＴ２０）、テンション測定機構のリリースソレノイド２５への通電を行いテンション測定機構とドラムヘッド２を非接触状態にして裏面サイドの設定へ移行する。
【０１２４】
次に裏面サイドの設定が開始される。裏面サイドの設定フローを図１２Ｂに示す。このフローは打面サイドの設定フロー図１２Ａと基本ロジックは同じであるため説明記述は省略する。このフローも、図５に示したテンション測定機構を使用したシステムによる制御を示す例である。
【０１２５】
図１５Ａおよび図１５Ｂに、モード２の打面サイドおよび裏面サイドの制御フローの第２例をそれぞれ示す。
【０１２６】
この例では、ＳＴ１において、テンション測定機構を測定機能状態にするよう制御し、ＳＴ２１において、テンション測定機構を非接触状態にするよう制御する。それ以外は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示した制御と同様である。この例は、図５に示したテンション測定機構においても適用可能であり、また、図１４に示したラッチ機構２８付のテンション測定機構を使用したシステムにおいても適用可能である。
【０１２７】
以上で初期設定が完了し、テンション測定機構は非接触状態に推移しており、演奏者は調律状態確認のために試打することが出来、必要に応じて次の調律モードであるモード３に入り求める調律状態の探求に進む。
【０１２８】
＜モード３：ドラムヘッドのテンション強弱調整＞
【０１２９】
モード３は、モード２で設定した初期状態の調律状態をベースとして、全測定ポイントにおけるテンションを、相対関係を保ちながら絶対強度を一律に上げたり下げたりして調律を行うものである。
【０１３０】
システム起動状態においてｓｗｍｄを押してモード３を呼び出し、ｓｗｆｎ＿１を押すことでモード３が選択確定される。
【０１３１】
ここで操作キーｓｗｕｐ＿ａ１２３を押すと打面サイドの張力増の指示、操作キーｓｗｄｗ＿ａ１２４を押すと打面サイドの張力減の指示として制御部１００に情報伝達がされる。また、操作キーｓｗｕｐ＿ｂ１２５を押すと打面サイドの張力増の指示、操作キーｓｗｄｗ＿ｂ１２６を押すと裏面サイドの張力減の指示として制御部１００に情報伝達される。
【０１３２】
打面サイドの制御フローを図１３Ａ、裏面サイドの制御フローを図１３Ｂに示す。
【０１３３】
この制御フローは前述のモード２における初期設定フローとロジックを共通としており説明は差異部分のみとする。
【０１３４】
差異があるのは制御ステップＳＴ２’で基準張力Ｓｔを再設定する際、張力減指示の場合は最小張力調整値ｍｓを減じ、張力増指示の場合は張力調整値ｍｓを加えている部分である。なお、張力調整値はｒａｍ変数として設定し、張力調整の単位となる。それ以外は、図１２Ａおよび図１２Ｂの説明と同様であるので説明を省略する。
【０１３５】
図１６Ａおよび図１６Ｂに、モード３の打面サイドおよび裏面サイドの制御フローの第２例をそれぞれ示す。
【０１３６】
この例では、ＳＴ１において、テンション測定機構を測定機能状態にするよう制御し、ＳＴ２１において、テンション測定機構を非接触状態にするよう制御する。それ以外は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示した制御と同様である。この例は、図５に示したテンション測定機構においても適用可能であり、また、図１４に示したラッチ機構２８付のテンション測定機構を使用したシステムにおいても適用可能である。
【０１３７】
＜モード４：ドラムヘッドのテンションライン制御＞
【０１３８】
図１７Ａおよび図１７Ｂに、テンションライン制御の制御フローを示す。
【０１３９】
図１３Ａおよび図１３Ｂでは、それぞれ打面サイドおよび裏面サイドの張力変更の基本制御フローを示したが、本発明では複数のテンション測定機構と複数のテンション駆動機構を組み合わせて制御させることで、さらに高次元で特徴ある調律効果を得ることができる。すなわち、１つのテンションラインに属する２つのテンション測定機構と２つのテンション駆動機構を１対で制御する『テンションライン制御』が可能であり、モード４としてその実施例を説明する。
【０１４０】
基本的なフローは図１２Ａ、図１２Ｂでの制御フローと同様であるので同様の部分は説明を省略し、以下相違点のみ説明する。
【０１４１】
図１２Ａ、図１２Ｂでの制御フローでは、下記（ａ）から（ｄ）に示すように、まず第１のモータを駆動したあと、続いて第２のモータを回転駆動している。
（ａ１）基準テンションと第１測定ポイント張力を比較（制御ステップＳＴ８、ＳＴ１０）
（ｂ１）（ａ１）の結果に基づいて第１測定ポイントと同系列のテンション駆動機構モータを回転駆動（制御ステップＳＴ９、ＳＴ１１、ＳＴ１２）
（ｃ１）基準テンションと第２測定ポイント張力を比較（制御ステップＳＴ１３、ＳＴ１５）
（ｄ１）（ｃ１）の結果に基づいて第２測定ポイントと同系列のテンション駆動機構モータを回転駆動（制御ステップＳＴ１４、ＳＴ１６、ＳＴ１７）
【０１４２】
これに対し、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すテンションライン制御でのフローは、下記（ａ２）から（ｅ２）のように１つのテンションラインに属する第１、第２の二つのモータを同時に回転駆動するよう制御する。
（ａ２）基準テンションと第１測定ポイント張力を比較（制御ステップＳＴ８、ＳＴ１０）
（ｂ２）（ａ２）の結果に基づいて第１測定ポイントと同系列のテンション駆動機構モータの回転駆動用フラグ情報を生成（制御ステップＳＴ９、ＳＴ１１、ＳＴ１２）
（ｃ２）基準テンションと第２測定ポイント張力を比較（制御ステップＳＴ１３、ＳＴ１５）
（ｄ２）（ｃ２）の結果に基づいて第２測定ポイントと同系列のテンション駆動機構モータの回転駆動用フラグ情報を生成（制御ステップＳＴ１４、ＳＴ１６、ＳＴ１７）
（ｅ２）（ｂ２）（ｄ２）の２つのモータに関する回転駆動用フラグ情報に基づき、第１測定ポイントおよび第２測定ポイントと同系列の２つのテンション駆動機構モータを同時回転駆動（制御ステップＳＴ３０）
【０１４３】
このように、テンションライン単位（ドラムヘッド中心を挟んで対面する１対のテンション測定機構と１対のテンション駆動機構）で制御するのである。このようにすることにより、個別に制御することに比べ、相互に影響を与え合う２つのテンションポイントの張力差を小さく保ったまま張力変更が実施できる利点がある。それらの張力差を大きくして調律を行うとドラムヘッド２での張力の偏りが発生して調律の精度に悪影響を与える場合もあるが、このような仕組みを採用することによりそれを回避することが出来る。また、１つのテンションラインに属する２つのテンション測定ポイントにおいて、同じ張力に調律することは、一般的に志向される調律状態であるため、その場合に本制御は調律作業の工数を減少させることができる。
【０１４４】
この制御の応用例として、下記のように複数のテンションラインの組合せでドラムヘッド特定面（たとえば響き線エリア）の高精度調律を実施してもよい。
（ａ３）１つのヘッド特定面に属する全てのテンションラインに属する測定ポイントと基準ポイントとの比較
（ｂ３）（ａ３）の関連する全テンション駆動機構モータの回転駆動用フラグ情報を生成
（ｃ３）（ｂ３）の全モータに関する回転駆動用フラグ情報に基づき、関連する全テンション駆動機構モータを同時回転駆動
【０１４５】
また、別の応用例として、下記のように１つのドラムヘッドに属する全てのテンションラインの組合せで高精度調律を実施してもよい。
（ａ４）１つのヘッド面に属する全てのテンションラインに属する測定ポイントと基準ポイントとの比較
（ｂ４）（ａ４）の関連する全テンション駆動機構モータの回転駆動用フラグ情報を生成
（ｃ４）（ｂ４）の関連する全モータに関する回転駆動用フラグ情報に基づき、関連する全テンション駆動機構モータを同時回転駆動
【０１４６】
以上のように、テンション測定機構からの電気信号を基に、あらかじめ設定した張力情報を参照しつつ、張力の増減を行うようテンション駆動機構を制御することで、演奏者は容易に調律条件の変更が出来、最適点を見つけることができる。調律後は楽器から本システムの関連機構を取り外すことが出来る。
【０１４７】
また、奏者は操作スイッチを押しさえすれば、本発明のシステムは基準張力値Ｓｔを増減させて打面サイド、裏面サイド全測定点の張力を事前設定した強弱関係を保ちつつ、短時間で正確に調整することが可能である。また、調整後はテンション測定機構とドラムヘッドは非接触状態となるので、楽器本来の音響特性での試打確認が出来るので、一連の作業の繰り返しにより演奏者は希望の調律状態を追求することが可能となる。希望の調律状態となった後には演奏者は楽器から本システムの関連機構を取り外し、最適に調律された状態の楽器を得ることができる。
【０１４８】
図１８は、本発明の第２実施形態に用いるテンション測定機構である。
【０１４９】
このテンション測定機構は、ウエイト２０でドラムヘッド２を押圧するのではなく、スプリング６５の付勢力でドラムヘッド２を押圧してテンションを測定するようになっている。
【０１５０】
すなわち、図において、符号６３はフープ３もしくはリムに固定されたフレーム６３であり、このフレーム６３の先端部に、上下するソレノイド軸６６を有したソレノイド６４が取り付けられている。上記ソレノイド軸６６は、スプリング６５に挿通されて下端にアーム６２が取り付けられている。アーム６２の下側には、先端近傍のスペーサ部６９を介して所定隙間をあけた状態でロードセル６１が取り付けられている。ロードセル６１はアーム６２の根元側に向かって配置され、先端下部に圧子６０が取り付けられている。圧子６０は、ソレノイド軸６６と同軸となるように配置されている。
【０１５１】
一方、上記ソレノイド６４にはラッチ軸６８を有するラッチ機構６７が付設されている。このラッチ機構６７は、ラッチ軸６８を１回押し上げると押し上げた高さのところでラッチ軸６８が一旦ロックされて停止し、その状態からさらにラッチ軸６８を押し上げるとラッチ軸６８のロックが解除され、ラッチ軸６８は下方に飛び出したところで停止する。
【０１５２】
これにより、ラッチ軸６８が下方に飛び出した状態で、ソレノイド６４の未通電状態では、スプリング６５の付勢力により、アーム６２、ロードセル６１、圧子６０が下向き付勢され、圧子６０の先端がドラムヘッド２を押圧し、テンション測定状態となる。この状態でロードセル６１に曲げ荷重が加わって、それをテンション状態を示す物理値として検知する。
【０１５３】
ソレノイド６４に１回通電が行われてソレノイド軸６６が１回引き上げられると、ラッチ軸６８を１回押し上げることとなり、押し上げた高さのところでラッチ軸６８が一旦ロックされるため、通電を停止しても、稼動部は高さ位置を保ったまま停止し、圧子６０がドラムヘッド２から離れて非測定状態となる。
【０１５４】
ソレノイド６４に２回目の通電が行われてソレノイド軸６６がさらに１回引き上げられると、ラッチ軸６８をもう１回押し上げることとなり、ラッチ軸６８のロックが解除され、スプリング６５の力でラッチ軸６８は下方に飛び出したところで停止し圧子６０がドラムヘッド２に接触して再度測定状態となる。
【０１５５】
この例では、ウエイト２０の重みではなくスプリング６５の付勢力を利用しているため、装置が軽量化し、設置の傾きや塵埃の付着等による押圧力の変動が小さく、精度と信頼性が向上する。
【０１５６】
以上本発明の実施例について記述したが、本発明はこれらの実施例だけに限定されるものではなく、本発明の狙いを逸脱しない範囲で数々の設計改変を実施しうる。また、以下のように実施形態を変形して本発明を実施してもよい。
【０１５７】
操作部１２０は手を使った操作だけでなく足踏みによる操作を可能とする前提としたフットコントローラと組み合わせてもよい。
【０１５８】
制御部はワンチップ・マイコン・システムあるいはパソコン・ベース・システムあるいは携帯電話などほかのＣＰＵを持つデバイスを利用して実現してもよい。
【０１５９】
表示部は数値のみならずグラフや記号・絵・色などの組み合わせで情報を表現してもよい。
【０１６０】
テンション表示部は初期設定、テンション増減モードにおいて全テンション測定点の物理数値を表示してもよい。この時の物理数値とは計算でもとめた張力値、ロードセルからの圧力信号値など絶対値、あるいはそれらをベースに１〜１００レベルの相対値に変換したものなど。
【０１６１】
明細書の項では一般的なドラムを例に対象となる打楽器を描写したが、本発明はこの構造の打楽器のみに応用が限定されるものではなく、平面薄膜状の発音部材（ドラムヘッド）を有し、発音部材の張力を変化させて調律する機構を有するという基本構造が類似する打楽器に対して、本発明の一部あるいは全部を応用してもよい。
【０１６２】
全テンション測定点のテンション関係設定について複数パターンをＲＡＭへ記憶しておき、必要時にＲＡＭから呼び出し再現可能な機能を付加し、演奏者の調律支援に利用できるようにしてもよい。
【０１６３】
調律過程において全テンション測定点のテンション状態について複数パターンをＲＡＭへ記憶しておき、必要時にＲＡＭからの呼び出し再現可能な機能を付加し、演奏者の調律支援に利用できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１…ドラムシェル、２…ドラムヘッド、３…フープ、４…テンションボルト、５…ラグ、６…ラグ固定ボルト、７…ドラムヘッド枠、８…響き線、
１１、１１ｂ… テンションボルトギア、１２、１２ｂ…テンションドライブギア、１３…フレキシブルケーブル、１４…ドライブモータ、１５…ギアフレーム、
２０…ウエイト、２１…テンションアーム、２２…テンションフレーム、２３…ロードセル、２４…リリースマグネット、２５…リリースソレノイド、２６…テンションアーム支点、
２７…スプリング、２８…ラッチ機構、２９…ラッチ軸、
５０…テンション機構フレーム、
６０…圧子、６１…ロードセル、６２…アーム、６３…フレーム、６４…ソレノイド、６５…スプリング、６６…ソレノイド軸、６７…ラッチ機構、６８…ラッチ軸、６９…スペーサ部、
１００…制御部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、１０４…電源、１１０…操作部Ｉ／Ｆ、
１２０…操作部、１２１…ｓｗｐｗ、１２２…ｓｗｍｄ、１２３…ｓｗｕｐ＿ａ、１２４…ｓｗｄｗ＿ａ、１２５…ｓｗｕｐ＿ｂ、１２６…ｓｗｄｗ＿ｂ、１２７…ｓｗｆｎ＿１、１２８…ｓｗｆｎ＿２、
１３０…表示部、
１３１…ｍｄ、１３２…テンション測定点別  張力値表示部  ａａ１〜ａａ８、ａｂ１〜ａｂ８、
１４０…テンションセンサ＆ソレノイドＩ／Ｆ、１４１a〜１４８ａ…打面グループＩ／Ｆ、１４１ｂ〜１４８ｂ…裏面グループＩ／Ｆ、
１５０…ドライブモータＩ／Ｆ、１５１ａ〜１５８ａ…打面グループＩ／Ｆ、１５１ｂ〜１５８ｂ…裏面グループＩ／Ｆ、
１６０…テンションセンサ群、１６１ａ〜１６８ａ…打面グループ ロードセル、１６１ｂ〜１６８ｂ…裏面グループ ロードセル、
１７０…ドライブモータ群、１７１ａ〜１７８ａ…打面グループ モータ、１７１ｂ〜１７８ｂ…裏面グループ モータ、
１８０…リリースソレノイド群、１８１ａ〜１８８ａ…打面グループ ソレノイド、１８１ｂ〜１８８ｂ…裏面グループ ソレノイド、
１９０…表示部Ｉ／Ｆ、
ａａ１〜ａａ８…打面サイド  テンション測定点、ａｂ１〜ａｂ８…裏面サイド  テンション測定点
【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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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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