(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンにコイルが巻かれてなるソレノイド内にプランジャが進退自在に嵌挿され、演奏データに基づく駆動電流がコイルに供給されると前記プランジャが進出して押鍵操作を行う鍵駆動ユニットと、
前記プランジャの一端からこのプランジャと略同軸的に延出して固定された棒状の磁石をコイルが巻かれたボビン内に進退自在に収容してなり、プランジャとともに挙動する前記磁石によって前記コイルに誘起される電圧の変位に基づき、プランジャの動作速度を検出する速度センサとを備えた鍵盤楽器の自動演奏装置において、
前記鍵駆動ユニット側のボビンと前記速度センサ側のボビンとが分割成形され、かつ互いに着脱可能に直接合体されていることを特徴とする鍵盤楽器の自動演奏装置。
【請求項２】
ボビンにコイルが巻かれてなるソレノイド内にプランジャが進退自在に嵌挿され、演奏データに基づく駆動電流がコイルに供給されると前記プランジャが進出して押鍵操作を行う鍵駆動ユニットと、
前記プランジャの一端からこのプランジャと略同軸的に延出して固定された棒状の磁石をコイルが巻かれたボビン内に進退自在に収容してなり、プランジャとともに挙動する前記磁石によって前記コイルに誘起される電圧の変位に基づき、プランジャの動作速度を検出する速度センサとを備えた鍵盤楽器の自動演奏装置において、
前記鍵駆動ユニット側のボビンと前記速度センサ側のボビンとが、互いに同軸的に配置された状態で一体に成形されていることを特徴とする鍵盤楽器の自動演奏装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイドとプランジャとの組み合わせからなるソレノイドユニットにより、所定の演奏データに基づいて押鍵操作を行う鍵盤楽器の自動演奏装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍵盤を自動的に操作して無人演奏するいわゆる自動演奏ピアノが、近年多く市販されている。この自動演奏ピアノは、一般に、１つ１つの鍵の奥側の回動端部の下方に上記ソレノイドユニットが対向配置されており、フロッピディスク等の記録媒体に記録させた演奏データに基づく駆動電流がソレノイドユニットに供給され、プランジャが鍵の回動端部を突き上げることで押鍵操作する構成となっている。
【０００３】
ところで、自動演奏を演奏データに基づき正確に行わせるためには、プランジャの速度を高精度に制御する必要があり、それを実施する手段として、プランジャの動作速度を検出し、その検出値に応じてプランジャの動作速度を適正にフィードバック制御することが行われている。
【０００４】
従来、プランジャの速度を検出するにあたっては、磁気型速度センサが用いられている。これは、プランジャの端部から同軸的に延設された非磁性体（ステンレス鋼またはアルミニウムの丸棒など）に固定された棒（円柱）状の磁石をコイル内で往復動するように設け、磁石によってコイルに誘起される電圧の変位から磁石すなわちプランジャの速度を検出するものである。
【０００５】
プランジャ駆動用のソレノイドは、ボビンにコイルが巻かれた公知の構成であり、速度センサ側のコイルもボビンに巻かれている。従来、これら両ボビンは別体とされ、プランジャ駆動側のボビンに対し、速度センサ側のボビンを、周辺の外装材等を軸受けとして同軸的に配置し、かつ支持していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、プランジャ駆動側のボビンに対して速度センサ側のボビンを軸受けで支持しても、高い精度で同軸度を達成するには困難であった。特に、双方のボビンすなわちコイルが近接していると、プランジャ駆動側のコイルで発生する磁束が、速度センサ側のコイルに影響し、速度センサのＳＮ比が悪化して検出精度が低下するので、両者はなるべく離間させた方がよく、それだけ同軸度の累積誤差が増大してしまう。また、速度センサの磁石とコイル内周面すなわちボビン内周面とは、接触せず、かつ間隔が小さければ小さいほど検出精度が向上するものである。しかしながら、ボビンの同軸度が低下することを考慮すると、ボビン内径をある程度大きくすることを余儀なくされ、結果的に検出精度の低下を招くことになる。また、軸受けを必要とすることに起因する構造の複雑化、大型化や、組立・分解が煩雑であることにより修理しにくいという欠点もあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、鍵駆動側のコイルのボビンに対する速度センサ側のコイルのボビンの同軸度を高精度に設定でき、それに伴って速度センサの検出精度を大幅に向上させることのできる鍵盤楽器の自動演奏装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、請求項１に記載の発明は、ボビンにコイルが巻かれてなるソレノイド内にプランジャが進退自在に嵌挿され、演奏データに基づく駆動電流がコイルに供給されると前記プランジャが進出して押鍵操作を行う鍵駆動ユニットと、
前記プランジャの一端からこのプランジャと略同軸的に延出して固定された棒状の磁石をコイルが巻かれたボビン内に進退自在に収容してなり、プランジャとともに挙動する前記磁石によって前記コイルに誘起される電圧の変位に基づき、プランジャの動作速度を検出する速度センサとを備えた鍵盤楽器の自動演奏装置において、
前記鍵駆動ユニット側のボビンと前記速度センサ側のボビンとが分割成形され、かつ互いに着脱可能に直接合体されていることを特徴としている。
この構成によれば、鍵駆動用のプランジャに速度センサの磁石を直結し、かつ、このプランジャの軸受けとなる鍵駆動ユニットのボビンに速度センサのボビンを直結したので、プランジャと速度センサの磁石の同軸度が向上するとともに、ボビン同士の同軸度も向上する。このように高精度の同軸度が得られることによって、速度センサ側のボビンの内径を小さくして磁石との間隔を極力小さくすることが可能となり、良好なＳＮ比が得られて速度センサの検出精度が大幅に向上する。しかも、上記の高い精度の同軸的配置を達成するのに、両方のボビン以外の軸受け等の別部材を必要としない。また、両ボビンの分解・組立が容易に行え、修理性の向上が図られるとともに、たとえ同軸度にずれが生じても、両ボビンの位置を調整して同軸度を適正に修正することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、ボビンにコイルが巻かれてなるソレノイド内にプランジャが進退自在に嵌挿され、演奏データに基づく駆動電流がコイルに供給されると前記プランジャが進出して押鍵操作を行う鍵駆動ユニットと、
前記プランジャの一端からこのプランジャと略同軸的に延出して固定された棒状の磁石をコイルが巻かれたボビン内に進退自在に収容してなり、プランジャとともに挙動する前記磁石によって前記コイルに誘起される電圧の変位に基づき、プランジャの動作速度を検出する速度センサとを備えた鍵盤楽器の自動演奏装置において、
前記鍵駆動ユニット側のボビンと前記速度センサ側のボビンとが、互いに同軸的に配置された状態で一体に成形されていることを特徴としている。
この構成においても、上記と同様の理由により、高精度の同軸度が得られることによって、良好なＳＮ比が得られて速度センサの検出精度が大幅に向上する。しかも、上記の高い精度の同軸的配置を達成するのに、特別な部材を必要としない。さらに、両ボビンが一体に成形されていることにより、両ボビンの同軸度が長期的に保持されるとともに、動作時のがたつきが全く生じず、より高性能な自動演奏装置が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
Ａ．一実施形態の構成
図１は、本実施形態に係るアコースティックピアノの自動演奏装置Ｐの部分を示している。図１の符号１は鍵であり、演奏者は、鍵１の、図における右側の前端部を押鍵して演奏する。鍵１は、棚板２の上に図示せぬバランスピンを介して回動自在に支持されている。このような状態で複数の鍵１は図面の表裏方向である左右方向に並設され、鍵盤が構成されている。
【００１１】
鍵１の後端部の上方には、左右方向に水平に延びる図示せぬ弦が鍵１に対応して張られている。この弦と鍵１との間に、鍵１の動作によって弦を打撃する公知のハンマアクション機構が設けられている。
【００１２】
棚板２における鍵１の後端部の下方部分には、左右方向に延びる収納孔２ａが形成されており、この収納孔２ａに、鍵１ごとに鍵駆動ユニット３を備えた自動演奏装置Ｐが収納されている。自動演奏装置Ｐは、直方体状のフレーム４に支持され、このフレーム４は、棚板２の下面にステー５ａ，５ｂを介してねじ止めされている。この状態で、鍵駆動ユニット３は、左右方向に向かって前後交互に千鳥状に配置されることにより、１つ１つの鍵１の後端部の下面に対向配置されている。
【００１３】
図２は、自動演奏装置Ｐの詳細を示しており、同図で符号１０はメインヨークである。このメインヨーク１０は断面矩形状で、後端下部の延出部１０ａがフレーム４にねじ止めされている。メインヨーク１０の下面には、断面コ字状のシールドカバー１１が開口をメインヨーク１０の下面で塞がれる状態で固定されている。このシールドカバー１１の内部には、当該内部を上下に仕切る仕切板１２が設けられている。メインヨーク１０およびシールドカバー１１内の仕切板１２により、上下にわたって都合３つの磁気遮蔽部すなわち上部磁気遮蔽部１３，中間磁気遮蔽部１４、下部磁気遮蔽部１５が形成されている。なお、各磁気遮蔽部１３，１４，１５を構成するメインヨーク１０、仕切板１２およびシールドカバー１１は、鉄等の軟磁性体でできている。
【００１４】
上部磁気遮蔽部１３、中間磁気遮蔽部１４および下部磁気遮蔽部１５にわたっては、鍵駆動ユニット３を構成する樹脂製のボビン２０が収容されている。このボビン２０は軸心が上下方向に沿った状態で、メインヨーク１０の底板部１０ａおよび仕切板１２に形成された上下の貫通孔２１ａ，２１ｂを貫通している。このボビン２０は、上部磁気遮蔽部１３から上側貫通孔２１ａを貫通して中間磁気遮蔽部１４にわたって存する駆動側ボビン２２と、この駆動側ボビン２２の下端部に係合して下側貫通孔２１ｂを貫通し下部磁気遮蔽部１５に存するセンサ側ボビン２３とが着脱可能に合体されたものである。
【００１５】
上記ボビン２０を、以下に詳述する。
まず、上側の駆動側ボビン２２は、図３に示すように、円筒状のボビン胴部３０ｂの上下の外周に鍔部３０ａが形成された上側ボビン部３０と、この上側ボビン部３０の下端から同軸的に延出形成された連結円筒部７０とを有するものである。連結円筒部７０の下端部には、一対の係合孔２６が形成されている。これら係合孔２６は横長の長方形状であり、円周二等分の位置に互いに対向して形成されている。
【００１６】
一方、下側のセンサ側ボビン２３は、図４に示すように、円筒状のボビン胴部６０ｂの上下の外周に鍔部６０ａが形成された下側ボビン部６０と、この下側ボビン部６０の上端から同軸的に延出形成された中間円筒部８０と、この中間円筒部８０の上端に一体形成された上端鍔部２４と、この上端鍔部２４の外周縁から上方に延出する連結環状部８１とを有している。連結環状部８１は下側ボビン部６０および中間円筒部８０と同軸的に形成されている。連結環状部８１は、その外径が上記駆動側ボビン２２の連結円筒部７０の内径とほぼ同じに設定され、連結円筒部７０の内側にぴったりと嵌合可能になっている。そして、連結環状部８１の円周二等分の位置には、上記駆動側ボビン２２の各係合孔２６に弾性的に係合する係合爪２５が形成されている。
【００１７】
この係合爪２５は、図５（ａ）に示すように、連結環状部８１から上端鍔部２４にわたって形成された一対のスリット８２により、径方向に弾性的に揺動可能に設けられており、図５（ｂ）に示すように、その外周面側（左側）に、実際に係合孔２６に係合する凸部８３が形成されている。この凸部８３は、係合爪２５が駆動側ボビン２２における連結円筒部７０内への円滑な挿入を可能とするテーパ面８３ａと、係合孔２６からの抜けを防ぐ係合面８３ｂと、両面８３ａ，８３ｂを区切る頂部８３ｃとを有している。なお、上端鍔部２４には、前記プランジャ胴部４１の動作を円滑にするための複数の空気孔８４が形成されている。
【００１８】
上記駆動側およびセンサ側の各ボビン２２，２３は、次のようにしてボビン２０に組み立てられる。すなわち、駆動側ボビン２２の連結円筒部７０内に、センサ側ボビン２３の連結環状部８１を、係合孔２６に係合爪２５を対応させた状態から挿入する。挿入にともなって係合爪２５はそのテーパ面８３ａが連結円筒部７０の内周面を摺接することにより内側に弾性変形し、頂部８３ｃが係合孔２６内に至ると弾性復帰するとともに、凸部８３全体が係合孔２６内に係合する。これで組み立ては完了し、この組立状態において、センサ側ボビン２３の連結環状部８１は駆動側ボビン２２の連結円筒部７０の内側にぴったりと嵌合し、両ボビン２２，２３は互いに同軸的となる。また、係合爪２５を内側に曲げて係合孔２６に対する係合を解除すれば、センサ側ボビン２３を駆動側ボビン２２から抜いて容易に分割できる。
【００１９】
図２に示すように、駆動側ボビン２２の主体となる上側ボビン部３０にはコイル３１が巻かれ、これら上側ボビン部３０とコイル３１とによりソレノイド３２が構成されている。
【００２０】
駆動側ボビン２２内には、プランジャ４０が嵌挿されている。このプランジャ４０は、上部磁気遮蔽部１３から中間磁気遮蔽部１４にわたって駆動側ボビン２２内に摺動自在に嵌挿された鉄製のプランジャ胴部４１と、このプランジャ胴部４１の上端にロッド４２を介して固定され外部に突出するプランジャヘッド４３とを有している。プランジャヘッド４３の下面には、メインヨーク１０の上面に緩衝的に当接するクッション４４が固着されている。このクッション４４はフェルト等の柔軟性を有する材質が用いられ、また、プランジャヘッド４３はゴム等の弾力を有する材質でできている。このプランジャ４０および前記ソレノイド３２により、鍵駆動ユニット３が構成されている。
【００２１】
この鍵駆動ユニット３によれば、コイル３１に駆動電流が供給されて電圧が印加されると、磁界発生の作用でプランジャ４０が上動し、プランジャヘッド４３が鍵１の後端部を突き上げて押鍵し、もって自動演奏がなされる。コイル３１への駆動電流の供給は、予め記録された演奏データに基づいてなされ、それは図示せぬマイコン等の制御手段から出力される。
【００２２】
プランジャ胴部４１の下部軸心には、細い円柱状の磁石棒５０の上端部が同軸的にかしめ固定されている。この磁石棒５０は下方に延びてボビン２０の前記センサ側ボビン２３内に挿入されている。磁石棒５０とセンサ側ボビン２３の内周面との間には、僅かな隙間が確保されている。センサ側ボビン２３の下側ボビン部６０にはコイル６１が巻かれ、このコイル６１、下側ボビン部６０および磁石棒５０により、プランジャ４０の動作速度を検出する速度センサ６２が構成されている。
【００２３】
この速度センサ６２によれば、上述の如くプランジャ４０の動作で自動演奏がなされると、プランジャ４０と一体に磁石棒５０も上動し、このように磁石棒５０が動作するとコイル６１に誘起電圧が生じ、その電圧の変位から磁石棒５０すなわちプランジャ４０の動作速度が検出される。そして、この検出値に応じて鍵駆動ユニット３のコイル３１に供給する駆動電流の電圧を制御し、プランジャ４０の動作速度を適正にする、すなわちフィードバック制御する。この制御は、前記制御手段によりなされる。
【００２４】
Ｂ．一実施形態の作用
次いで、上記一実施形態に係る自動演奏装置の作用を説明する。
演奏データに基づく演奏信号が、押鍵する鍵１に対応する鍵駆動ユニット３のコイル３１に駆動電流として供給されると、プランジャ４０が上動してプランジャヘッド４３が鍵１の後端部を突き上げ、押鍵がなされる。演奏信号の停止に伴い鍵駆動ユニット３の磁界は消え、プランジャ４０は自然下動して鍵１はレスト位置に復帰する。プランジャ４０の上動速度は速度センサ６２により検出され、その検出値に応じて鍵駆動ユニット３のコイル３１に供給する駆動電流の電圧を適正にフィードバック制御する。
【００２５】
さて、この構成では、鍵駆動ユニット３のプランジャ４０と、速度センサ６２の磁石棒５０とが直結されているため、両者の同軸度を向上することができる。また、プランジャ４０の軸受けとなる駆動側ボビン２２は、速度センサ６２のセンサ側ボビン２３とが直結されているため、両者の同軸度も向上することができる。しかも、センサ側ボビン２３は、駆動側ボビン２２に係合爪２５の作用により緊密に固定されているため、両者の間のがたつきが抑えられている。
このように、プランジャ４０と磁石棒５０の同軸度および両ボビン２２，２３の同軸度が高い精度で得られ、かつ両ボビン２２，２３の間のがたつきも抑えられることによって、センサ側ボビン２３の内径を小さくして磁石棒５０との間隔を極力小さくすることが可能となり、その結果、ＳＮ比が良好となって速度センサ６２の検出精度が大幅に向上する。
【００２６】
しかも、このように高精度の同軸的配置を達成するのに、ボビン２２，２３以外の別部材は必要とされない。したがって、構造の簡素化並びに小型化、軽量化が達成でき、ひいてはコスト低減が可能となる。また、長期使用後に両ボビン２２，２３の同軸度にずれが生じた場合には、センサ側ボビン２２の取付状態を確認して位置調整したり、あるいは交換したりすることにより、同軸度を適正に修正することができる。
【００２７】
さらに、係合爪２５を脱着させるだけで両ボビン２２，２３の分解・組立ができ、しかも、例えばどちらか一方のコイル３１または６１が断線したら断線側のボビン２２または２３のみ交換すればよいので、修理も容易になる。この場合、各ボビン２２，２３の上側ボビン部３０および下側ボビン部６０にコイル３１，６１をそれぞれ巻いた後に組み立てるようにすれば、仕様の異なるそれぞれのコイル３１，６１を簡単に巻くことができ、かつ１つのボビン２０として容易に構成できる。
【００２８】
また、自動演奏中においては、鍵駆動ユニット３のソレノイド３２は強力な磁界を発生するため、上部磁気遮蔽部１３から磁束がプランジャ胴部４１を介して中間磁気遮蔽部１４に漏れ出るが、この漏洩磁束は、中間磁気遮蔽部１４によってほとんど遮蔽される。すなわち、上部磁気遮蔽部１３と中間磁気遮蔽部１４によって閉磁路が構成される。また、速度センサ６２側から生じる漏洩磁束も中間磁気遮蔽部１４によって遮蔽されるので、この漏洩磁束が鍵駆動ユニット３側へ影響を与えることがない。このように、速度センサ６２と鍵駆動ユニット３は磁気的にほぼ独立しており、相互に磁気ノイズを与え合うことがない。さらに、鍵駆動ユニット３から漏洩する磁束の他、その他の外乱的な磁束は下部磁気遮蔽部１５によって遮蔽されるので、速度センサ６２に対する磁気影響の抑制効果がさらに促進する。その結果、速度センサ６２からの誘起電圧のＳＮ比が良好になり、速度センサ６２の検出精度が向上する。
【００２９】
また、間に中間磁気遮蔽部１４が介在するものの、従来よりは鍵駆動ユニット３と速度センサ６２との距離を大幅に縮めることが可能なので、これによっても装置の小型化、軽量化が図られる。
【００３０】
なお、上記一実施形態においては、駆動側およびセンサ側の各ボビン２２，２３を係合爪２５の作用で着脱可能に組み合わせてボビン２０として構成しているが、接着テープやねじ止め等の着脱可能な他の組み立て手段を用いてもよい。ボビン２２，２３同士を着脱可能とすることにより、速度センサのコイルが断線した場合等に、速度センサを容易に交換することができる。
【００３１】
また、特に両ボビン２２，２３を着脱する必要がない場合は、接着剤によって固着させてもよい。さらに、両ボビン２２，２３を分割成形せずに一体成形してもよい。ただし、一体成形する場合は通常射出成形法が採られ、この場合、高精度の成形用金型の製作を要するので成形が困難になりがちである。したがって、同軸度の調整が可能な分割成形の方が実用的ではあるが、一体成形品の場合は、一旦同軸度が得られるとそれが長期的に保持されるとともに、動作時のがたつきが全く生じず、より高性能な自動演奏装置が得られる。
【００３２】
なお、上記の実施形態は、アコースティックピアノに本発明を適用したものであるが、これに限らず、鍵盤を有するものであれば、いかなる楽器にも本発明を適用可能であり、例えば、チェンバロ、オルガン等の自然楽器、あるいは電子的に楽音を発生する電子鍵盤楽器等に適用してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、鍵駆動用のプランジャに速度センサの磁石を直結し、かつ鍵駆動ユニット側および速度センサ側の双方のボビンを直結したので、直結した部材間の同軸度が向上する。これによって、速度センサ側のボビンの内径を小さくして磁石との間隔を極力小さくすることが可能となり、良好なＳＮ比が得られて速度センサの検出精度が大幅に向上する。しかも、上記の同軸的配置を、ボビン以外の軸受け等の別部材を要せずに達成することができるため、構造の簡素化並びに小型化が図られる。また、両ボビンの分解・組立が容易に行え、修理性の向上が図られる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明によれば、鍵駆動用のプランジャに速度センサの磁石を直結し、かつ鍵駆動ユニット側および速度センサ側の双方のボビンを一体に成形したので、鍵駆動用のプランジャと速度センサの磁石との同軸度の向上、ならびに鍵駆動ユニット側および速度センサ側の双方のボビンの同軸度の向上が図られ、これによって速度センサの検出精度が大幅に向上する。しかも、上記の同軸的配置を、ボビン以外の軸受け等の別部材を要せずに達成することができるため、構造の簡素化並びに小型化が図られる。また、双方のボビンを一体に成形したことにより、両ボビンの同軸度が長期的に保持されるとともに、動作時のがたつきが全く生じず、より高性能な自動演奏装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る自動演奏装置がピアノに組み込まれた状態を示す側面図である。
【図２】  本発明の一実施形態に係る自動演奏装置の断面図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係る鍵駆動ユニットのボビンを構成する駆動側ボビンの、（ａ）断面図、（ｂ）側面図、（ｃ）下面図である。
【図４】  本発明の一実施形態に係る速度センサのボビンを構成するセンサ側ボビンの、（ａ）上面図、（ｂ）一部断面側面図、（ｃ）断面図である。
【図５】  （ａ）図４（ｃ）のＡーＡ線矢視図、（ｂ）図４（ｃ）のＢ部拡大図である。
【符号の説明】
１…鍵、３…鍵駆動ユニット、２０…ボビン、２２…駆動側ボビン、２３…センサ側ボビン、３１…鍵駆動ユニットのコイル、３２…ソレノイド、４０…プランジャ、５０…磁石棒、６１…速度センサのコイル、６２…速度センサ、Ｐ…自動演奏装置。
【図１】
0003736002.tif 000002
【図２】
0003736002.tif 000003
【図３】
0003736002.tif 000004
【図４】
0003736002.tif 000005
【図５】
0003736002.tif 000006