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JP3736090B2 - Automatic playing device for keyboard instruments - Google Patents
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Description

【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うためには、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、プランジャの速度を検出し、その検出値に応じてプランジャの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】
【発明が解決しようとする課題】
この磁気型速度センサにおいては、コイルが十分な長さであればあるほど、速度に比例する電圧が誘起されて高品位な速度信号を得ることができるといった利点がある。ところが、プランジャを駆動するソレノイドユニットと速度センサ側のコイルとが近接していると、双方の磁気ノイズが影響し合い、速度センサのSN比が悪化する。SN比を良好とするためには、プランジャ駆動側のソレノイドユニットと速度センサ側のコイルとの間の距離を十分にとればよいのだが、こうすると、自ずと前述のようなプランジャと棒状の磁石との間の距離も十分とり、両者の間に非磁性体を介在させなければならないと考えられていた。
また、センサにおいては、内部磁気変化/外乱磁気変化の比が、SN比と比例関係にあることから、センサコイルはできるだけ細く、かつセンサコイルの内周面と棒状の磁石との間隔が小さいほど、検出精度が向上することが多くの実験結果から確認された。しかしながら、プランジャと棒状の磁石との間の非磁性体を大幅に延長するとそれに伴って軸ずれが生じるおそれがあり、それを考慮するとコイル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、非磁性体を長くするということは、装置自体の大型化および構成の複雑化を招いてコスト的にも不利となり、その上、ピアノに実装するには不適当であった。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、鍵駆動用ソレノイドユニットのプランジャの動作速度を磁気型速度センサで検出するにあたり、良好なSN比が得られ、かつ小型で簡単な構成をもってコスト低減も実現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。
【0007】
【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、棚板に回動自在に並設されて鍵盤を構成する複数の鍵と、これら鍵に対向配置され、所定の演奏データに基づいて押鍵操作を行う鍵駆動ユニットと、この鍵駆動ユニット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であって、
前記鍵駆動ユニットは、ソレノイドと、このソレノイドに進退自在に嵌挿され、ソレノイドに駆動電流が供給されると進出して実際に押鍵動作を行うプランジャとを備え、
前記速度センサは、前記鍵駆動ユニットの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と、この磁石を進退自在に収容し、前記プランジャとともに挙動する前記磁石によって自身に電圧が誘起されるコイルとを備え、
前記鍵駆動ユニットの前記ソレノイドと、前記速度センサの前記コイルとの間に、鍵駆動ユニットと速度センサとからそれぞれ漏洩する磁束を両方ともに遮蔽する遮蔽部を設けたことを特徴としている。
この構成によれば、鍵駆動ユニットにおける駆動側ソレノイドおよびプランジャとにより発生する磁気が比較的強い場合でも、その磁気漏洩は遮蔽部で遮蔽され速度センサのコイルへの磁気影響が抑えられる。このため、速度センサのSN比が良好となり、プランジャ速度の検出値が高い精度で得られる。
また、間に遮蔽部が介在するものの、従来よりは鍵駆動ユニットと速度センサとの距離を大幅に縮めることが可能なので、装置のコンパクト化並びにこれに伴うコスト低減が図られる。
【0008】
また、請求項2に記載の発明は、上記構成において、前記速度センサの前記コイルを覆って速度センサから漏洩する磁束を遮蔽する速度センサ側遮蔽部を設けている。
この構成により、鍵駆動ユニットの磁界あるいはその他の外乱的な磁界が速度センサ側遮蔽部により遮蔽されるので、速度センサに対する磁気影響の抑制効果がさらに促進し、プランジャ速度の検出値の精度向上が図られる。
【0009】
さらに、請求項3に記載の発明は、上記構成において、前記鍵駆動ユニットの前記プランジャと、前記速度センサの前記磁石とを直結している。
これにより、プランジャの動作時の磁石のがたつきが防止される。また、鍵駆動用のプランジャと速度センサの磁石との同軸度を向上することが可能であり、速度センサ側のコイル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できる。従って、さらに速度センサの検出精度を向上させることができる。
【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(速度センサ側遮蔽部)15が形成されている。なお、各遮蔽部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に存する大径部22と、この大径部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に存する小径部23とが分割可能に合体されたものである。小径部23は、その上端鍔部24に形成された弾性係合爪25が、大径部22の下端部に形成された係合孔26に弾性的に着脱可能に、かつ同軸的に係合されている。
【0015】
上部磁気遮蔽部13内におけるボビン20の大径部22には、上下に形成された鍔部30aにより上側ボビン部30が形成され、その胴部30bにはコイル31が巻かれ、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。
【0016】
ボビン20の大径部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にわたって大径部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。
【0017】
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。
【0018】
さて、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の小径部23内に挿入されており、磁石棒50と小径部23の内周面との間には、僅かな隙間が確保されている。下部磁気遮蔽部15内におけるボビン20の小径部23には、上下に形成された鍔部60aにより下側ボビン部60が形成され、その胴部60bにはコイル61が巻かれている。このコイル61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。
【0019】
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、図示しない上記制御手段が、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。
【0020】
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が適正にフィードバック制御される。
【0021】
図3は鍵駆動ユニット3およびこれに連結された速度センサ62の等価回路を示し、図5は図3に対応した模式図である。これらの図において、ループAは上部磁気遮蔽部13が磁路をなすことにより導かれる磁気ループ、ループBは上記の中間磁気遮蔽部14が磁路をなすことにより導かれる磁気ループである。また、ループCは下部磁気遮蔽部13が磁路をなすことにより導かれる磁気ループである。
【0022】
また、鍵駆動ユニット3による自動演奏中において、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側、さらには下部磁気遮蔽部15側に漏れ出る。すなわち、鍵駆動ユニット3のソレノイド32で発生した磁界は、ループAだけではなく、ループAに並列した磁気ループDおよび磁気ループEを形成する。これらの磁気ループのうち、磁気ループEは速度センサ62に対するノイズの理由となる。
【0023】
しかし、ループA,D,Eのおのおのを通過する磁束数を比較すると、ループAの磁束数が、ループDの磁束数よりもはるかに大きく、ループDの磁束数は、ループEの磁束数よりもはるかに大きい。シールドカバー11においては、上部磁気遮蔽部13、中間磁気遮蔽部14、下部磁気遮蔽部15が磁気的に接続されており、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からである。つまり、ループAが上部磁気遮蔽部13を通過し、ループDが上部磁気遮蔽部13と中間磁気遮蔽部14による磁路を通過することにより、ループEの磁束が大幅に弱められ、ほとんどが遮蔽される。
【0024】
図4は、速度センサ62の速度検出原理を示す。図4において磁石棒50が発生する磁束を二点鎖線で模式的に示す。鍵駆動ユニット3のソレノイド32へ駆動電流が供給されて、プランジャ40がこれと一体の磁石棒50とともに、速度v(m/s)で動作すると、コイル61には、式1で与えられるように、vに比例した電圧Vs(Volt)が誘起される。
Vs=α・v・(dΦ/dt)・N (式1)
ここで、αは比例定数である。Φは磁石棒50が発生した磁束のうちコイル61と錯交する磁束数である。dΦ/dtは磁石棒50の動作に伴う磁束数Φの変化率である。Nはコイル61の巻数である。この誘起電圧Vsが、本来、コイル61で検出されるべき値である。
【0025】
しかし、速度センサ62には、磁石棒50が発生する磁束だけではなく、鍵駆動ユニット3のソレノイド32で発生した磁界による磁束(図3および図5に磁気ループEで示す)も影響を与える。これが上述したノイズの理由である。ノイズ電圧Vn(Volt)は式2で与えられる。
Vn=β・(dΦ’/dt)・N (式2)
ここで、βは比例定数である。Φ’はソレノイド32が発生した磁束のうちコイル61と錯交する磁束数である。dΦ’/dtはプランジャ40の動作に伴う磁束数Φ’の変化率である。
【0026】
かかるループEで示す磁束によるノイズは、上記の遮蔽効果により、極めて低減される。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はほぼ磁気的に独立しており、相互に磁気ノイズを与え合うことが極めて少ない。さらに、下部磁気遮蔽部15は、鍵駆動ユニット3から漏洩する磁束以外にも外乱的な磁束を遮蔽するので、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、プランジャ40の動作速度の検出精度が向上する。
【0027】
また、磁石棒50は強磁性体で磁気インピーダンスが低いように思われるが、実際には内部インピーダンスが高いので、図3に示したループCに流れる磁束は小さく、このループCの磁束は鍵駆動ユニット3の動作に影響を及ぼすことはない。なお、磁石棒50の内部インピーダンスを高くする上で、磁石棒50とシールドカバー11との距離を長くとることが好ましい。
加えて、磁石棒50の内部インピーダンスが高く、またプランジャ40の進行方向と反対側に磁石棒50を配設するようにし、ループEを通過する漏洩磁束を小さくしたので、従来、強磁性体であるプランジャ40に磁石棒50を直結したのでは、使用することが不可能とされていた一般常識をくつがえすことが可能である。
【0028】
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、装置のコンパクト化並びにこれに伴うコスト低減が図られる。その上、磁石棒50をプランジャ40に直結することが可能であるから、取り付け誤差等による磁石棒50の傾きを小さくでき高い精度で同軸的配置を実現できる。このため、動作時の磁石棒50のがたつきをきわめて小さくできるとともに、コイル61が巻かれた下側ボビン部60の内周面との隙間を極小にでき、もって検出精度の大幅な向上が図られる。
【0029】
C.変更例
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。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、鍵駆動ユニットのソレノイドと、鍵駆動ユニットのプランジャの速度センサのコイルとの間に、鍵駆動ユニットと速度センサとから漏洩する磁束を両方とも遮蔽する遮蔽部を設けたので、漏洩磁束が遮蔽部で遮蔽されて速度センサのコイルへの磁気影響が抑えられ、その結果、速度センサのSN比が良好となってプランジャ速度の検出を高精度で行える。
また、速度センサのコイルを覆って速度センサから漏洩する磁束を遮蔽する速度センサ側遮蔽部を設けることにより、鍵駆動ユニットあるいはその他の外乱的な磁束が速度センサ側遮蔽部により遮蔽され、その結果、速度センサに対する磁気影響の抑制効果がさらに促進する。
さらに、鍵駆動ユニットのプランジャと、速度センサの磁石の直結により、両者の同軸度の向上と磁石のがたつきの抑制が図られる。これにより、さらに速度の検出精度の向上が可能である。
【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およびこれに連結された速度センサの等価回路である。
【図4】 本発明の一実施形態に係る速度センサの速度検出原理を示す模式図である。
【図5】 本発明の一実施形態に係る鍵駆動ユニットおよびこれに連結された速度センサの漏洩磁束を示す模式図である。
【符号の説明】
1…鍵、2…棚板、3…鍵駆動ユニット、14…中間磁気遮蔽部、15…下部磁気遮蔽部(速度センサ側遮蔽部)、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。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic performance device for a keyboard instrument in which a key pressing operation is performed based on predetermined performance data by a solenoid unit including a combination of a solenoid and a plunger.
[0002]
[Prior art]
In recent years, many so-called automatic performance pianos that perform unattended performance by automatically operating a keyboard have been commercially available. In this automatic performance piano, generally, the solenoid unit is disposed opposite to the back end of each key, and the drive current based on performance data recorded on a recording medium such as a floppy disk. Is supplied to the solenoid unit, and the plunger pushes the rotation end of the key to perform a key pressing operation.
[0003]
By the way, in order to perform automatic performance accurately based on performance data, it is necessary to control the speed of the plunger with high precision. As a means for carrying out this, the speed of the plunger is detected, and the plunger is detected according to the detected value. The speed of the sound is appropriately feedback controlled.
[0004]
Conventionally, a magnetic speed sensor is used to detect the speed of the plunger. This is provided so that a rod (column) magnet fixed to a non-magnetic material (such as a stainless steel or aluminum round bar) coaxially extending from the end of the plunger reciprocates in the coil, The speed of the magnet, that is, the plunger is detected from the displacement of the voltage induced in the coil by the magnet.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this magnetic type speed sensor, the longer the coil, the more advantageous is that a voltage proportional to the speed is induced and a high-quality speed signal can be obtained. However, when the solenoid unit that drives the plunger and the coil on the speed sensor side are close to each other, both magnetic noises affect each other, and the SN ratio of the speed sensor deteriorates. In order to improve the S / N ratio, a sufficient distance between the solenoid unit on the plunger driving side and the coil on the speed sensor side is sufficient. However, in this case, the plunger and the rod-shaped magnet as described above are naturally used. It was thought that there was a sufficient distance between the two and a non-magnetic material had to be interposed between them.
Further, in the sensor, since the ratio of the internal magnetic change / disturbance magnetic change is proportional to the SN ratio, the sensor coil is as thin as possible, and the smaller the distance between the inner peripheral surface of the sensor coil and the rod-shaped magnet, the smaller the sensor coil is. It was confirmed from many experimental results that the detection accuracy was improved. However, if the non-magnetic material between the plunger and the rod-shaped magnet is greatly extended, there is a risk that the shaft will shift, and in consideration of this, the coil inner diameter must be increased to some extent, resulting in detection accuracy. Will be reduced. In addition, lengthening the non-magnetic material causes an increase in size and complexity of the device itself, which is disadvantageous in terms of cost, and is also unsuitable for mounting on a piano.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in detecting the operation speed of the plunger of the key driving solenoid unit with the magnetic type speed sensor, a good SN ratio is obtained, and a small and simple structure is provided. An object of the present invention is to provide an automatic performance device for a keyboard instrument that can realize cost reduction.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is based on a plurality of keys which are arranged in parallel on a shelf board to constitute a keyboard, and are arranged opposite to these keys, based on predetermined performance data. An automatic performance device for a keyboard instrument comprising a key drive unit that performs a key pressing operation and a speed sensor that detects an operation speed of the key drive unit,
The key drive unit includes a solenoid and a plunger that is inserted into the solenoid so as to be movable forward and backward, and that moves forward when a drive current is supplied to the solenoid to actually perform a key pressing operation.
The speed sensor includes a rod-like magnet that extends substantially coaxially with the plunger from one end of the plunger of the key drive unit and is fixed, and the magnet that moves forward and backward, and moves with the plunger. A coil in which a voltage is induced,
A shielding portion is provided between the solenoid of the key driving unit and the coil of the speed sensor to shield both the magnetic flux leaking from the key driving unit and the speed sensor.
According to this configuration, even when the magnetism generated by the drive-side solenoid and the plunger in the key drive unit is relatively strong, the magnetic leakage is shielded by the shielding part, and the magnetic influence on the coil of the speed sensor is suppressed. For this reason, the SN ratio of the speed sensor becomes good, and the detection value of the plunger speed can be obtained with high accuracy.
In addition, although there is a shielding part between them, the distance between the key drive unit and the speed sensor can be significantly reduced as compared with the prior art, so that the apparatus can be made compact and the cost can be reduced accordingly.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the above configuration, a speed sensor side shielding portion that covers the coil of the speed sensor and shields magnetic flux leaking from the speed sensor is provided.
With this configuration, the magnetic field of the key drive unit or other disturbing magnetic field is shielded by the speed sensor side shielding portion, so that the effect of suppressing the magnetic influence on the speed sensor is further promoted, and the accuracy of the detected value of the plunger speed is improved. Figured.
[0009]
Furthermore, in the invention described in claim 3, in the above configuration, the plunger of the key driving unit and the magnet of the speed sensor are directly connected.
Thereby, rattling of the magnet during operation of the plunger is prevented. Further, it is possible to improve the coaxiality between the key driving plunger and the magnet of the speed sensor, and the inner diameter of the coil on the speed sensor side can be reduced to make the distance from the magnet as small as possible. Therefore, the detection accuracy of the speed sensor can be further improved.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A. Configuration of one embodiment Fig. 1 shows a portion of an automatic performance device P for an acoustic piano according to this embodiment. Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a key, and the performer performs by pressing the front end of the right side of the key 1 in the drawing. The key 1 is rotatably supported on the shelf board 2 via a balance pin (not shown). In such a state, the plurality of keys 1 are juxtaposed in the left-right direction, which is the front / back direction of the drawing, to form a keyboard.
[0011]
Above the rear end of the key 1, a string (not shown) extending horizontally in the left-right direction is stretched corresponding to the key 1. Between this string and the key 1, a known hammer action mechanism for hitting the string by the operation of the key 1 is provided.
[0012]
A storage hole 2 a extending in the left-right direction is formed in a lower portion of the rear end portion of the key 1 in the shelf plate 2, and the automatic performance device P including the key drive unit 3 for each key 1 in the storage hole 2 a. Is stored. The automatic performance device P is supported by a rectangular parallelepiped frame 4 which is screwed to the lower surface of the shelf 2 via stays 5a and 5b. In this state, the key driving units 3 are alternately arranged in a staggered manner in the front-rear direction in the left-right direction so as to be opposed to the lower surface of the rear end portion of each key 1.
[0013]
FIG. 2 shows details of the automatic performance device P, in which the reference numeral 10 denotes a main yoke. The main yoke 10 has a rectangular cross section, and an extended portion 10 a at the lower end of the rear end is screwed to the frame 4. A shield cover 11 having a U-shaped cross section is fixed to the lower surface of the main yoke 10 so that the opening is closed by the lower surface of the main yoke 10. A partition plate 12 is provided inside the shield cover 11 to partition the interior up and down. The main yoke 10 and the partition plate 12 in the shield cover 11 form three shielding parts, that is, an upper magnetic shielding part 13, an intermediate magnetic shielding part 14, and a lower magnetic shielding part (speed sensor side shielding part) 15 in the vertical direction. Yes. In addition, the main yoke 10, the partition plate 12, and the shield cover 11 which comprise each shielding part 13,14,15 are made of soft magnetic bodies, such as iron.
[0014]
A bobbin 20 constituting the key drive unit 3 is accommodated over the upper magnetic shield part 13, the intermediate magnetic shield part 14 and the lower magnetic shield part 15. The bobbin 20 passes through the upper and lower through holes 21a and 21b formed in the bottom plate portion 10a of the main yoke 10 and the partition plate 12 with the axial center along the vertical direction. The bobbin 20 passes through the upper through hole 21a from the upper magnetic shield part 13 and engages with the large diameter part 22 existing in the intermediate magnetic shield part 14 and the lower end part of the large diameter part 22 so as to engage with the lower through hole 21b. And a small-diameter portion 23 existing in the lower magnetic shielding portion 15 so as to be separable. The small-diameter portion 23 has an elastic engagement claw 25 formed on the upper end flange portion 24 that is elastically detachable and coaxially engaged with an engagement hole 26 formed in the lower end portion of the large-diameter portion 22. Has been.
[0015]
An upper bobbin portion 30 is formed on the large-diameter portion 22 of the bobbin 20 in the upper magnetic shielding portion 13 by a flange portion 30a formed vertically, and a coil 31 is wound around the trunk portion 30b. A solenoid 32 is constituted by the coil 31.
[0016]
A plunger 40 is fitted into the large diameter portion 22 of the bobbin 20. The plunger 40 includes an iron plunger barrel 41 slidably fitted into the large diameter portion 22 from the upper magnetic shield 13 to the intermediate magnetic shield 14, and a rod 42 at the upper end of the plunger barrel 41. And a plunger head 43 that protrudes to the outside. A cushion 44 is fixed to the lower surface of the plunger head 43 so as to cushionly contact the upper surface of the main yoke 10. The cushion 44 is made of a flexible material such as felt, and the plunger head 43 is made of an elastic material such as rubber. The plunger 40 and the solenoid 32 constitute a key drive unit 3.
[0017]
According to this key drive unit 3, when a drive current is supplied to the coil 31 and a voltage is applied, the plunger 40 is moved up by the action of the magnetic field, and the plunger head 43 pushes up the rear end of the key 1. A key is pressed and an automatic performance is made. The drive current is supplied to the coil 31 based on pre-recorded performance data, which is output from control means such as a microcomputer (not shown).
[0018]
Now, an upper end portion of a thin cylindrical magnet bar 50 is coaxially caulked and fixed to the lower axis of the plunger barrel 41. The magnet bar 50 extends downward and is inserted into the small diameter part 23 of the bobbin 20, and a slight gap is secured between the magnet bar 50 and the inner peripheral surface of the small diameter part 23. A lower bobbin portion 60 is formed on the small diameter portion 23 of the bobbin 20 in the lower magnetic shielding portion 15 by a flange portion 60a formed vertically, and a coil 61 is wound around the body portion 60b. The coil 61 and the magnet bar 50 constitute a speed sensor 62 that detects the operating speed of the plunger 40.
[0019]
According to this speed sensor 62, when an automatic performance is performed by the operation of the plunger 40 as described above, the magnet bar 50 is also moved up integrally with the plunger 40. When the magnet bar 50 is operated in this way, an induced voltage is applied to the coil 61. And the operating speed of the magnet bar 50, that is, the plunger 40 is detected from the displacement of the voltage. Then, according to the detected value, the control means (not shown) controls the voltage of the drive current supplied to the coil 31 of the key drive unit 3 to make the operation speed of the plunger 40 appropriate, that is, feedback control.
[0020]
B. Action <br/> then one embodiment, the operation of the automatic performance apparatus according to the embodiment.
When a performance signal based on the performance data is supplied as a drive current to the coil 31 of the key drive unit 3 corresponding to the key to be depressed, the plunger 40 moves upward and the plunger head 43 pushes up the rear end of the key 1, A key is pressed. As the performance signal stops, the magnetic field of the key drive unit 3 disappears, the plunger 40 moves naturally, and the key 1 returns to the rest position. The upward movement speed of the plunger 40 is detected by the speed sensor 62, and the voltage of the drive current supplied to the coil 31 of the key drive unit 3 is appropriately feedback controlled according to the detected value.
[0021]
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the key drive unit 3 and the speed sensor 62 connected thereto, and FIG. 5 is a schematic diagram corresponding to FIG. In these drawings, loop A is a magnetic loop guided by the upper magnetic shield 13 forming a magnetic path, and loop B is a magnetic loop guided by the intermediate magnetic shield 14 forming a magnetic path. Loop C is a magnetic loop that is guided when the lower magnetic shield 13 forms a magnetic path.
[0022]
Further, during the automatic performance by the key drive unit 3, the solenoid 32 of the key drive unit 3 generates a strong magnetic field, so that the magnetic flux from the upper magnetic shield 13 through the plunger body 41, Furthermore, it leaks out to the lower magnetic shielding part 15 side. That is, the magnetic field generated by the solenoid 32 of the key drive unit 3 forms not only the loop A but also the magnetic loop D and the magnetic loop E in parallel with the loop A. Of these magnetic loops, the magnetic loop E is a cause of noise for the speed sensor 62.
[0023]
However, comparing the number of magnetic fluxes passing through each of the loops A, D, and E, the number of magnetic fluxes in the loop A is much larger than the number of magnetic fluxes in the loop D, and the number of magnetic fluxes in the loop D is larger than the number of magnetic fluxes in the loop E. Is much bigger. In the shield cover 11, the upper magnetic shield part 13, the intermediate magnetic shield part 14, and the lower magnetic shield part 15 are magnetically connected, and the upper magnetic shield part 13 and the intermediate magnetic shield part 14 constitute a closed magnetic circuit. Because. That is, when the loop A passes through the upper magnetic shield part 13 and the loop D passes through the magnetic path formed by the upper magnetic shield part 13 and the intermediate magnetic shield part 14, the magnetic flux of the loop E is greatly weakened, and almost all is shielded. Is done.
[0024]
FIG. 4 shows the speed detection principle of the speed sensor 62. In FIG. 4, the magnetic flux generated by the magnet bar 50 is schematically shown by a two-dot chain line. When a drive current is supplied to the solenoid 32 of the key drive unit 3 and the plunger 40 operates at a speed v (m / s) together with the magnet bar 50 integrated with the solenoid 40, the coil 61 is given by the equation 1 below. , V is proportional to Vs (Volt).
Vs = α · v · (dΦ / dt) · N (Formula 1)
Here, α is a proportionality constant. Φ is the number of magnetic fluxes that intersect with the coil 61 among the magnetic fluxes generated by the magnet bar 50. dΦ / dt is the rate of change of the magnetic flux number Φ accompanying the operation of the magnet bar 50. N is the number of turns of the coil 61. This induced voltage Vs is originally a value that should be detected by the coil 61.
[0025]
However, not only the magnetic flux generated by the magnet bar 50 but also the magnetic flux generated by the magnetic field generated by the solenoid 32 of the key drive unit 3 (indicated by the magnetic loop E in FIGS. 3 and 5) affects the speed sensor 62. This is the reason for the noise described above. The noise voltage Vn (Volt) is given by Equation 2.
Vn = β · (dΦ ′ / dt) · N (Formula 2)
Here, β is a proportionality constant. Φ ′ is the number of magnetic fluxes that intersect with the coil 61 among the magnetic fluxes generated by the solenoid 32. dΦ ′ / dt is the rate of change of the number of magnetic fluxes Φ ′ accompanying the operation of the plunger 40.
[0026]
Noise due to the magnetic flux indicated by the loop E is extremely reduced by the shielding effect. Further, the leakage magnetic flux generated from the speed sensor 62 side is also shielded by the intermediate magnetic shielding unit 14, so that the leakage magnetic flux does not affect the key drive unit 3 side. As described above, the speed sensor 62 and the key drive unit 3 are almost magnetically independent, and extremely little magnetic noise is given to each other. Furthermore, since the lower magnetic shielding unit 15 shields a disturbing magnetic flux in addition to the magnetic flux leaking from the key drive unit 3, the effect of suppressing the magnetic influence on the speed sensor 62 is further promoted. As a result, the SN ratio of the induced voltage from the speed sensor 62 becomes good, and the detection accuracy of the operation speed of the plunger 40 is improved.
[0027]
The magnet bar 50 is a ferromagnetic material and seems to have a low magnetic impedance. However, since the internal impedance is actually high, the magnetic flux flowing through the loop C shown in FIG. 3 is small, and the magnetic flux in the loop C is key-driven. The operation of unit 3 is not affected. In order to increase the internal impedance of the magnet bar 50, it is preferable to increase the distance between the magnet bar 50 and the shield cover 11.
In addition, since the internal impedance of the magnet bar 50 is high and the magnet bar 50 is disposed on the side opposite to the traveling direction of the plunger 40, the leakage magnetic flux passing through the loop E is reduced. If the magnetic rod 50 is directly connected to a certain plunger 40, it is possible to change the common sense that was impossible to use.
[0028]
In addition, although the intermediate magnetic shielding part 14 is interposed, the distance between the key drive unit 3 and the speed sensor 62 can be significantly reduced as compared with the prior art, so that the apparatus can be made compact and the associated cost can be reduced. . In addition, since the magnet bar 50 can be directly connected to the plunger 40, the inclination of the magnet bar 50 due to an attachment error or the like can be reduced, and a coaxial arrangement can be realized with high accuracy. For this reason, the backlash of the magnetic rod 50 during operation can be extremely reduced, and the gap with the inner peripheral surface of the lower bobbin portion 60 around which the coil 61 is wound can be minimized, thereby greatly improving the detection accuracy. Figured.
[0029]
C. Modified example The above embodiment is an example in which the present invention is applied to an acoustic piano. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to any musical instrument as long as it has a keyboard. For example, the present invention may be applied to natural musical instruments such as harpsichords and organs, or electronic keyboard musical instruments that generate musical sounds electronically.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, the shield for shielding both the magnetic flux leaking from the key drive unit and the speed sensor is provided between the solenoid of the key drive unit and the coil of the speed sensor of the plunger of the key drive unit. The leakage magnetic flux is shielded by the shielding part, so that the magnetic influence on the coil of the speed sensor is suppressed. As a result, the SN ratio of the speed sensor becomes good and the plunger speed can be detected with high accuracy.
In addition, by providing a speed sensor side shield that covers the speed sensor coil and shields the magnetic flux leaking from the speed sensor, the key drive unit or other disturbing magnetic flux is shielded by the speed sensor side shield. Further, the effect of suppressing the magnetic influence on the speed sensor is further promoted.
Furthermore, the direct connection between the plunger of the key drive unit and the magnet of the speed sensor can improve the coaxiality of both and suppress the rattling of the magnet. Thereby, the speed detection accuracy can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a state in which an automatic performance device according to an embodiment of the present invention is incorporated in a piano.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an automatic performance device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit of a lock driving unit and a speed sensor connected thereto according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a speed detection principle of a speed sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a leakage magnetic flux of a lock driving unit and a speed sensor connected thereto according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Key, 2 ... Shelf board, 3 ... Key drive unit, 14 ... Intermediate magnetic shielding part, 15 ... Lower magnetic shielding part (speed sensor side shielding part), 32 ... Solenoid, 40 ... Plunger,
50: Magnet bar, 61: Coil of speed sensor, 62: Speed sensor, P: Automatic performance device.

Claims (3)

棚板に回動自在に並設されて鍵盤を構成する複数の鍵と、
これら鍵に対向配置され、所定の演奏データに基づいて押鍵操作を行う鍵駆動ユニットと、
この鍵駆動ユニット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であって、
前記鍵駆動ユニットは、ソレノイドと、このソレノイドに進退自在に嵌挿され、ソレノイドに駆動電流が供給されると進出して実際に押鍵動作を行うプランジャとを備え、
前記速度センサは、前記鍵駆動ユニットの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と、この磁石を進退自在に収容し、前記プランジャとともに挙動する前記磁石によって自身に電圧が誘起されるコイルとを備え、
前記鍵駆動ユニットの前記ソレノイドと、前記速度センサの前記コイルとの間に、鍵駆動ユニットと速度センサとからそれぞれ漏洩する磁束を両方とも遮蔽する遮蔽部が設けられていることを特徴とする鍵盤楽器の自動演奏装置。
A plurality of keys that are rotatably arranged on the shelf plate and constitute a keyboard;
A key driving unit that is arranged opposite to these keys and performs a key pressing operation based on predetermined performance data;
An automatic performance device for a keyboard instrument comprising a speed sensor for detecting the operation speed of the key drive unit,
The key drive unit includes a solenoid and a plunger that is inserted into the solenoid so as to be movable forward and backward, and that moves forward when a drive current is supplied to the solenoid to actually perform a key pressing operation.
The speed sensor includes a rod-like magnet that extends substantially coaxially with the plunger from one end of the plunger of the key drive unit and is fixed, and the magnet that moves forward and backward, and moves with the plunger. A coil in which a voltage is induced,
A keyboard having a shielding portion for shielding both magnetic flux leaking from the key driving unit and the speed sensor between the solenoid of the key driving unit and the coil of the speed sensor. Automatic performance device for musical instruments.
前記速度センサの前記コイルを覆って速度センサから漏洩する磁束を遮蔽する速度センサ側遮蔽部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の鍵盤楽器の自動演奏装置。The automatic performance device for a keyboard instrument according to claim 1, further comprising a speed sensor side shielding portion that covers the coil of the speed sensor and shields magnetic flux leaking from the speed sensor. 前記鍵駆動ユニットの前記プランジャと、前記速度センサの前記磁石とを直結したことを特徴とする請求項1または2に記載の鍵盤楽器の自動演奏装置。The keyboard musical instrument automatic performance device according to claim 1 or 2, wherein the plunger of the key drive unit and the magnet of the speed sensor are directly connected.
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