專利名稱：鍵致動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍵致動裝置。要求申請日為2007年3月23日的日本專利第2007 — 077042號申請的 優(yōu)先權，該申請的內容通過參考合并在此。
背景技術：
通常，諸如聲學鋼琴之類的自然鍵盤樂器具有這樣的構造，其中例如當 按壓鍵時通過可轉動的音錘敲擊琴弦(string)來產(chǎn)生自然音效。這種自然鍵 盤樂器在鍵和音錘之間具有動作機構。該動作機構通過鍵向演奏者施加特殊 的反作用力(鍵的制動力)。換句話說，由于自然鍵盤樂器具有動作機構， 因而這種樂器具備特有的鍵觸感。另一方面，傳統(tǒng)的諸如產(chǎn)生電子聲音的電子鍵盤之類的電子鍵盤樂器具 有諸如彈簧和加重構件之類的機械部分，用于使鍵返回其初始位置。此外， 傳統(tǒng)電子鍵盤樂器具有這樣的構造，其中當演奏者按壓鍵時，要克服彈簧、 加重構件等的反作用力而操作鍵。因此，電子鍵盤樂器的鍵觸感與自然鍵盤 樂器的鍵觸感大不相同?，F(xiàn)有技術(例如，參見下面的專利文獻1)的一個目的是即使在使用電 子鍵盤樂器時也要獲得與自然鍵盤樂器相同的鍵觸感。在現(xiàn)有技術中，提出 了鍵致動裝置和該鍵致動裝置的控制裝置，用于通過致動鍵在該鍵上施加抵 抗按壓力的反作用力。此外，在現(xiàn)有技術中，應用作為螺線管類型的電磁致 動器的鍵致動裝置。關于這類現(xiàn)有技術的構造，例如在下面的專利文獻2中所示，構成螺線 管的插棒(plunger)連接到鍵，以便改變或調節(jié)所述反作用力。在這種情況 下，鍵具有作為轉動支軸的轉軸，并且通過由多個構件(諸如中間構件和軸) 構成的滑動機構連接到螺線管的可直線運動的插棒。換句話說，滑動機構# 在可轉動的鍵和可直線運動的插棒之間的連接位置處產(chǎn)生的差異和間隙的吸收器。[專利文獻1]日本專利第3772491號 [專利文獻2]日本專利第3191327號然而，在諸如專利文獻2所示的插棒和鍵通過由多個構件構成的滑動機 構連接的情況下，存在著在多個構件之中產(chǎn)生反沖的可能性。在這種情況下, 難以通過控制裝置來控制鍵致動操作，因此存在著當演奏者按壓鍵時產(chǎn)生不 自然或不舒服的鍵觸感的問題。發(fā)明內容構思本發(fā)明以解決上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種改善鍵觸感 的鍵致動裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明提出了例如以下的方案。 第一方案是一種鍵致動裝置，其致動一可轉動的鍵，該鍵被支撐并連接到一框架，該鍵致動裝置包括插棒，其與鍵的轉動相一致地轉動，并且形 成為沿該插棒的轉動方向延伸的弧形；螺線管，其固定到框架，且包括近似 筒形的電磁體，并且該插棒插入該電磁體內；以及該插棒的沿縱向方向、即 轉動方向的第一端由磁性體制成。此外，第二方案是該鍵致動裝置優(yōu)選地還包括連結到鍵的加重構件，該 加重構件被支撐并能夠響應鍵的轉動而轉動，并且該加重構件由于其重量而 沿一個方向在該鍵上施加力，其中插棒形成為圍繞該加重構件的支軸的弧 形，并且該插棒的第二端通過與該加重構件一體形成而固定到該加重構件。應當注意的是，連接到鍵的加重構件的作用是通過將該加重構件的重量 施加為抵抗演奏者在鍵上的按鍵操作從而產(chǎn)生反作用力，以便沿該鍵的另一 個轉動方向轉動該鍵。第三方案是，在上述鍵致動裝置中，插棒優(yōu)選地形成為圍繞鍵的轉動支 軸的弧形，并且該插棒的第二端通過與該鍵一體形成而固定到該鍵。根據(jù)上述鍵致動裝置，當在電磁體上加載電流時，電磁體的磁力作用于 插棒的一端，因此由于插棒沿著弧線或彎曲線移動而致動鍵。這里，插棒形 成為適合于鍵和/或加重構件的轉動的弧形或彎曲形狀。因此，即使插棒一體 地固定至鍵或加重構件，仍能夠將插棒插入筒形的電磁體內。此外，當演奏者按壓鍵時，弧形或彎曲形狀的插棒隨著鍵的轉動而沿著 弧線或彎曲線移動。因此，即使插棒以與上述相同的方式一體地固定至鍵或 加重構件，仍能夠將插棒插入筒形的電磁體內。第四方案是，優(yōu)選在上述鍵致動裝置中，如果插棒一體地固定至鍵，則 插棒連結至鍵，該插棒被支撐并能夠響應鍵的轉動而轉動。優(yōu)選地，設置一 加重構件，該加重構件連結至鍵，該加重構件被支撐并能夠響應鍵的轉動而 轉動，且加重構件由于其重量而沿一個方向在鍵上施加力，其中，插棒由于 其重量沿另一個方向在鍵上施加力。根據(jù)這種結構，插棒具有平衡加重構件的作用。另外，由于包括加重構 件和插棒的重量，因此包括鍵和加重構件的整個系統(tǒng)的慣性力矩增加。從而， 在不將另一個加重構件固定至鍵的情況下，也可以提高手指按壓鍵時的重量 觸感或感覺，并且可以提高演奏鍵盤樂器時演奏者的感覺。第五方案是，在上述鍵致動裝置中，優(yōu)選地插棒的第一端形成為具有比 插棒的其它部分的直徑更大的直徑。在此情況下，即使插棒通過使用磁性體整體地制造，該電磁體的磁力的 最大部分仍作用于該插棒的一端。因此，能夠沿著弧線或彎曲線可靠地移動 該插棒。此外，由于該插棒通過使用磁性體整體地制造，因此易于制造插棒。 從而能夠提高鍵致動裝置的生產(chǎn)率，并降低制造成本。應注意的是，如果固定至鍵的插棒具有加重構件的作用，則可以通過形 成上述具有大直徑的插棒而有效地提高插棒的重量。第六方案是，上述鍵致動裝置中插棒優(yōu)選地處于從該電磁體的、垂直于 該插棒縱向方向的截面的中心偏向所述弧形的外側的位置。如果電磁體是通過多次纏繞線圈繞線(coil wire)(構成線圈的導線) 構成以提供具有與插棒相同的筒形的線圈，則該電磁體在靠近筒形內邊緣一 側和靠近筒形外邊緣一側的線圈密度是不同的。因此，靠近內邊緣一側的磁 場強度大于靠近外邊緣一側的磁場強度。這里，由于能夠得到大體平坦或均 勻分布的磁場，該磁場沿與插棒的轉動所沿循的弧線或彎曲線垂直的方向上 作用于該插棒的第一端，因此上述構造是優(yōu)選的。換句話說，在這種構造的 情況下，即使沿上述垂直的方向作用于該插棒的第一端的磁功率較小，也是 足夠的。因此，在應用上述構造的情況下，即便電力較小仍能夠有效地致動插棒，而且能夠容易地控制鍵的致動。第七方案是，上述鍵致動裝置中電磁體優(yōu)選地包括第一電磁體和第二電 磁體，該第一電磁體和第二電磁體沿著插棒的縱向方向平行設置。當插棒的第一端設置在所述一對電磁體之間時，選擇性地切換加載電流 的電磁體。因此，即使插棒的第一端使用諸如鐵之類的常用磁性材料制成， 仍能夠容易地改變插棒的移動方向(致動方向)。因而，能夠沿與按壓鍵的 方向相同和相反的方向致動該鍵。例如，通過在按壓鍵時致動鍵，能夠選擇 性地增大或減小鍵的反作用力。第八方案是，在上述鍵致動裝置中，優(yōu)選地插棒的第一端通過使用永磁 體形成，該永磁體沿縱向方向設置的兩端具有磁極。在這種情況下，通過切換加載在同一電磁體上的電流方向，能夠選擇性地吸引和排斥(react)該永磁體。因此，能夠容易地切換插棒的致動方向。 因而能夠沿與按壓鍵的方向相同和相反的兩個方向致動該鍵。第九方案是，上述鍵致動裝置優(yōu)選地還包括磁軛，該磁軛形成為近似筒 形，且覆蓋在該電磁體的外部。根據(jù)這一構造，能夠得到圍繞電磁體產(chǎn)生的、穩(wěn)定的磁場。因此，即使 加載到電磁體上的電流較小，也能夠得到足夠的致動力以致動插棒的第一 端，也就是說，能夠利用少量的電功率來致動鍵。第十方案是，上述鍵致動裝置中，該磁軛優(yōu)選地形成為在所述弧形的外 側的厚度大于在所述弧形的內側的厚度。根據(jù)這一構造，即使電磁體通過多次纏繞線圈繞線構成、以便提供具有 與插棒相同的筒形的線圈，仍能夠得到電磁體的、從該筒形的內側到外側均 勻分布的磁場。因此，例如在插棒設置為大體上對應于電磁體的橫截面的中 心，而該橫截面與插棒的移動方向垂直的情況下，能夠得到作用于插棒的第 一端的、在與插棒的移動方向垂直的方向上大體上平坦或均勻分布的磁場強 度。因此，在應用上述構造的情況下，即使電功率較小仍能夠有效地致動插 棒，而且能夠容易地控制鍵的致動。根據(jù)上述方案，即使在插棒一體地連接到鍵或加重構件的情況下，仍能 夠致動鍵。因此，能夠避免鍵/加重構件與插棒之間的反沖，并能夠改善按鍵 時的鍵觸感。


圖1是示出關于一個實施例的鍵致動裝置的側面輪廓的截面圖。圖2是示出圖1的鍵致動裝置的側面輪廓的截面圖，該鍵致動裝置處于鍵從初始位置轉動的狀態(tài)。圖3是構成圖1的鍵致動裝置的螺線管的放大側面。圖4是應用于圖1的鍵致動裝置的另一種構造的方塊圖。圖5是示出圖1的鍵致動裝置的鍵致動操作的流程圖。圖6示出存儲在圖4中所示的存儲部中的鍵盤裝置以及自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)(profile data)的實例。圖7是構成另一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖8是構成又一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖9是構成再一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖10是構成再一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖11是構成再一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖12是構成再一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖13是構成再一個實施例的鍵致動裝置的螺線管的放大側面圖。 圖14是示出關于又一個實施例的鍵致動裝置的側面輪廓的截面圖。 圖15是示出關于又一個實施例的鍵致動裝置的側面輪廓的截面圖。
具體實施方式
以下將參照圖l一圖6說明一個實施例的鍵致動裝置，其為本發(fā)明的實例。圖1中所示的多個鍵3被鍵致動裝置1致動，并且所述多個鍵3平行且 排成一行地設置在框架(圖中未示出)上，該框架構成諸如電子鋼琴之類的 鍵盤裝置的外殼(package)。每一個鍵3均由位于長度方向上的后端3b — 側上的支軸F1支撐，以便能夠沿豎直方向轉動。設置鍵致動裝置1，且該鍵致動裝置1對應于每一個鍵3。鍵致動裝置1 設置在鍵3的下方，并設有大體上為棒狀的可轉動杠桿(加重構件)5以及 致動鍵3和可轉動杠桿5的螺線管7?？赊D動杠桿5設置為使其長度方向與鍵3的縱向相對應，并且可轉動杠 桿5在中間部分(即，支軸F2)被支撐，以便能夠轉動。此外，可轉動杠桿 5的前端部5a連接到鍵3的前端部3a。因此，當鍵3轉動時，可轉動杠桿5 圍繞支軸F2轉動。這里，可轉動杠桿5的重心從支軸F2偏向后端5b的一側。因而，由于 可轉動杠桿5的重量，沿一個轉動方向(方向A)在鍵3上施加力。也就是 說，可轉動杠桿5具有重塊的作用，因而能夠獲得類似于諸如鋼琴之類的自 然鍵盤樂器的鍵3的觸感。在可轉動杠桿5的后端5b的下方設置調節(jié)構件11，該調節(jié)構件11固定 到框架，并調節(jié)或設置鍵3和可轉動杠桿5沿方向A轉動的極限。因此，可 轉動杠桿5由于其本身的重量而接觸調節(jié)構件11。此外，在可轉動杠桿5接 觸調節(jié)構件11的狀態(tài)下，鍵3處于初始位置，也就是說，鍵3沒有移動或 被操作。而且，在可轉動杠桿5的后端5b從接觸調節(jié)構件11的狀態(tài)沿另一 轉動方向(方向B)轉動后所到達的位置上設置調節(jié)構件13，該調節(jié)構件 13固定到框架，并調節(jié)或設置鍵3和可轉動杠桿5沿方向B轉動的極限。 此外，如圖2所示，在可轉動杠桿5接觸調節(jié)構件13的狀態(tài)下，鍵3被按 壓從而到達作為沿方向B轉動的極限(以下稱為極限位置)的末端位置。如上所述，調節(jié)構件11和13為鍵3和可轉動杠桿5的轉動范圍設置極限。螺線管7沿方向A和B致動鍵3和可轉動杠桿5。螺線管7包括插棒 15，其固定到可轉動杠桿5，該插棒15形成為弧形或彎曲形狀并近似呈棒狀； 以及電磁體17和19，其固定到框架，所述電磁體17和19能夠供插棒15插 入并近似呈筒形。插棒15 —體地固定到可轉動杠桿5的、從支軸F2 —側偏向后端5b — 側的部分上。此外，插棒15從可轉動杠桿5沿著方向B突出，并形成為圍 繞可轉動杠桿5的支軸F2的弧形或彎曲形狀。也就是說，當可轉動杠桿5 轉動時，插棒15隨著可轉動杠桿5的轉動圍繞可轉動杠桿5的支軸F2弧線 運動，并且插棒15的縱向方向對應于插棒15的這一轉動方向。這里，插棒15具有尾端(foot end) 15a，該尾端15a是插棒15在縱向 方向上的一端(另一端)，并且可通過例如螺釘、使用粘合劑、焊接、通過使用石蠟或焊料以及裝配將尾端15a固定到可轉動杠桿5。此外，可在可轉 動杠桿5和插棒15的尾端15a都設置螺紋，以便彼此旋緊及固定。另一方 面，如果可轉動杠桿5和插棒15兩者是由同一種材料制成，則例如可以一 體地形成可轉動杠桿5和插棒15。此外，插棒15除了頭端(端部)15b之外均由非磁性材料制成，并且頭 端15b由諸如鋼之類的磁性材料制成。此外，插棒15的直徑在縱向方向上 近似相同。電磁體17和19平行地設置在沿弧形或彎曲運動方向(移動方向)間隔 開的位置上，其中插棒15由于可轉動杠桿5的轉動而沿該弧形或彎曲運動 方向移動。電磁體17和19具有的構造包括繞線筒21，其具有以可轉動杠 桿5的支軸F2為中心圍繞的圓形或彎曲形形狀，并且該繞線筒21近似為筒 形以便插棒15插入；以及線圈繞線(構成線圈的導線)23和25，其圍繞繞 線筒21的外邊緣纏繞。線圈繞線23對應于電磁體17，而線圈繞線25對應 于電磁體19。此外，如圖3中所示，在此實施例中插棒15設置為當繞線筒 21的橫截面與插棒15的縱向方向垂直時，插棒15大體上對應于繞線筒21 的橫截面的中心L1。此外，在該圖中所示的實例中，電磁體17和19共用同 一個繞線筒21。然而，也可以設置一對獨立的繞線筒。此外，插棒15的頭端15b根據(jù)鍵3及可轉動杠桿5的轉動在電磁體17 和19之間移動。換句話說，在圖1中所示的鍵3和可轉動杠桿5設置在初 始位置的狀態(tài)下，插棒15的頭端15b設置在靠近電磁體17的位置處，該電 磁體17遠離可轉動杠桿5。此外，在圖2中所示的鍵3及可轉動杠桿5設置 在極限位置的狀態(tài)下，插棒15的頭端15b設置在靠近電磁體19的位置處， 該電磁體19比電磁體17更靠近可轉動杠桿5。此外，插棒15的頭端15b由磁性材料制成。因此，例如當在第一電磁 體17上加載電流時，施加沿方向A致動鍵3和可轉動杠桿5的力。另一方 面，例如當在第二電磁體19上加載電流時，施加沿方向B致動鍵3和可轉 動杠桿5的力。應當注意的是，致動鍵3的力是根據(jù)加載到電磁體17和19 上的電流強度來調節(jié)的。此外，除了上述構成元件之外，如圖4中所示，鍵致動裝置l設有控制 單元31，其用于通過控制電磁體17和19上的電流加載來控制各個鍵3的致動操作?？刂茊卧?1設置為用于在演奏者用手按壓鍵3時控制鍵3的致動 操作。特別地，控制裝置31構造為執(zhí)行致動控制，從而實現(xiàn)接近諸如大鋼 琴之類的自然鍵盤樂器的鍵觸感。控制單元31包括位置傳感器33，其檢測鍵3的轉動位置；速度傳感器35，其檢測鍵3的轉動速度；以及加速度傳感器37，其檢測鍵3的轉動加速度。此外，控制單元31包括放大電路41; A/D轉換器43;運算電路45;D/A轉換器47;以及驅動器49。因此，通過應用這一構造，能夠基于由位 置傳感器33、速度傳感器35和加速度傳感器37檢測到的鍵3的操作狀態(tài)來 控制鍵3的致動操作。此外，鍵致動裝置1包括存儲部51和操作部53，并且存儲部51存儲有 關鍵盤裝置以及自然鍵盤樂器的手動按壓操作的曲線數(shù)據(jù)。該曲線數(shù)據(jù)示出 了從鍵3的初始位置到極限位置的行程和在按壓該鍵時施加到手指的反作用 力之間的關系(見圖6)。應當注意的是，存儲部51存儲著鍵盤裝置的關于鍵3未被鍵致動裝置1 致動的情況下的曲線數(shù)據(jù)(圖6的符號C)。此外，存儲部存儲著有關多種 類型的自然鍵盤聲樂器(musical sound instrument)的自然鍵盤樂器的曲線數(shù) 據(jù)(圖6的符號D)。此外，這種曲線數(shù)據(jù)具有多種，并對應于按壓鍵的速 度存儲。此外，演奏者例如通過操作操作部53在上述的多種類型的自然鍵盤樂 器中選擇預定的自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)，并更改所選的自然鍵盤樂器的曲 線數(shù)據(jù)的反作用力的強度等。存儲部51存儲通過利用操作部53輸入的數(shù)據(jù)。應當注意的是，自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)的選擇操作對應于鍵3的觸感 模式的選擇操作。此外，自然鍵盤樂器中存儲的曲線數(shù)據(jù)中的反作用力強度 的更改操作，例如對應于調節(jié)敲擊感強度的操作，大鋼琴的動作機構中的音 錘輥(hammerroller)在杠桿上方移動時會產(chǎn)生該敲擊感。關于具有上述構造的鍵盤裝置，如圖6中所示，在演奏者按壓鍵3之前， 演奏者通過預先使用操作部53選擇觸感模式、更改存儲在自然鍵盤樂器的 曲線數(shù)據(jù)中的反作用力強度等而輸入各種數(shù)據(jù)(步驟S1)。另外，例如當演奏者將鍵3從圖1中所示的初始位置按壓到圖2中所示的極限位置時，鍵3和可轉動杠桿5可沿方向B轉動。因此，可轉動杠桿5 的后端5b升起，并且演奏者的手指在操作或按壓鍵3時由于可轉動杠桿5 的慣性而感觸到反作用力。此外，如圖5中所示，在這種操作中，位置傳感器33、速度傳感器35 和加速度傳感器37分別將指示鍵3的轉動位置、轉動速度和轉動加速度的 傳感器信號輸出到放大電路41。放大電路41將所述傳感器信號放大(步驟 S3)。此后，放大的傳感器信號通過A/D轉換器43轉換為數(shù)字信號，并且 運算電路45輸入所述數(shù)字信號(步驟S4)。這里，運算電路45讀入適合于由上述傳感器信號所指示的鍵3轉動速 度的、鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù)C以及自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)D (步驟S5)， 且同時讀入經(jīng)由操作部53輸入的各種數(shù)據(jù)(步驟S6)。此外，運算電路45 基于上述的各種數(shù)據(jù)調節(jié)自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)。此外，如圖6所示，如果在上述的曲線數(shù)據(jù)C和D之間存在反作用力的 差E和F，則運算電路45將產(chǎn)生命令信號，用以在線圈繞線23和25的其 中之一上加載電流，以便調節(jié)鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù)C，從而使其接近自然鍵 盤樂器的曲線數(shù)據(jù)D。應當注意的是，該命令信號中包含待加載到選定的線 圈繞線23或25上的電流值。在具體實例中，如果鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù)C的反作用力值低于自然鍵盤 樂器的曲線數(shù)據(jù)D的反作用力值(圖中所示的實例中符號E所代表的情況)， 則運算電路45產(chǎn)生在第一線圈繞線23上加載電流的命令信號，以便沿著方 向A致動鍵3 (向鍵3施加反作用力)，從而得到包含在鍵盤裝置的曲線數(shù) 據(jù)C中的更大的反作用力值。此外，運算電路45計算加載到第一線圈繞線 23上的電流值，以便調節(jié)曲線數(shù)據(jù)C的反作用力值，從而使其大體上與自 然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)D的反作用力值相同。另外，例如，如果鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù)C的反作用力值高于自然鍵盤樂 器的曲線數(shù)據(jù)D的反作用力值(圖中所示的實例中的符號F所代表的情況)， 則運算電路45產(chǎn)生在第二線圈繞線25上加載電流的命令信號，以便沿著方 向B致動鍵3 (向鍵3施加輔助力)，從而降低包含在鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù) C中的反作用力值。此外，運算電路45計算加載到第二線圈繞線25上的電 流值，以便調節(jié)曲線數(shù)據(jù)C的反作用力值，從而使其大體上與自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)D的反作用力值相同。此后，如圖5所示，運算電路45將上述操作中計算的命令信號輸出到 D/A轉換器47中，且D/A轉換器47將該命令信號轉換為模擬信號(步驟 S7)并將該模擬信號輸出到驅動器49。最后，驅動器49將命令信號(即輸 入的模擬信號)轉換為加載到線圈繞線23/25上的電流(步驟S8)，并且驅 動器49根據(jù)該命令信號將電流加載到線圈繞線23/25上(步驟S9)。由此，插棒15被致動，以便沿著根據(jù)該命令信號的方向移動(步驟SIO)。 并且可獲得非常接近自然鍵盤樂器的鍵3的觸感。應當注意的是，在步驟S10 之后，運算電路45基于來自位置傳感器33的傳感器信號檢測演奏者按壓鍵 3的操作是否結束(步驟Sll)。而且，如果運算電路45檢測到鍵3并未返 回初始位置，則重復步驟S2的操作。此外，如果運算電路45檢測到鍵3已 返回初始位置，則關于鍵3的致動控制結束。如上所述，通過使用本實施例的鍵致動裝置1,當在電磁體17/19的線 圈繞線23/25上加載電流時，電磁體17/19的磁力作用在插棒15的頭端15b 上。因此，插棒15沿著弧線或彎曲線移動，并且鍵3被致動。這里，插棒 15形成為與可轉動杠桿5的轉動的弧形或彎曲形狀相對應。因而，如果插棒 15與可轉動杠桿5是一體形成的，則可將插棒15插入到構成筒形電磁體17 和19的繞線筒21內。此外，如果手動按壓鍵，則具有弧形或彎曲形狀的插棒15將與鍵3的 轉動一致地沿著弧線或彎曲線移動。因此，能夠以與上述方式相同的方式將 插棒15插入到構成筒形的電磁體17和19的繞線筒21內。根據(jù)上述鍵致動裝置，可避免在可轉動杠桿5和插棒15之間的反沖， 并且可改善按壓鍵3時鍵3的觸感。此外，電磁體17和19沿著插棒15轉動所沿循的弧線或彎曲線設置， 并且，當插棒15的頭端15b設置在電磁體17和19之間時，選擇性地切換 電磁體17/19的、加載電流的線圈繞線23/25。因此，即使插棒15的頭端15b 由諸如鐵之類的常用磁性材料制成，仍能夠容易地改變插棒15被致動的方 向。因而，能夠沿與按壓鍵3的方向相同的方向(方向B)和相反的方向(方 向A)致動鍵3。換句話說，如上所述，通過在按壓鍵3時致動鍵3，能夠 選擇性地增大或減小鍵3的反作用力。應當注意的是，在上述的實施例中，螺線管7包括插棒15和一對電磁 體17和19。然而并不以此為限。例如，如圖7中所示，除了這些構成元件 之外，還可設置由諸如鐵之類的磁性材料制成的、大體上形成為筒形的磁軛 63，以便覆蓋電磁體17和19的外部。按照這種構造，可得到圍繞電磁體17和19的線圈繞線23和25產(chǎn)生的 穩(wěn)定的磁場。因此，即使加載到線圈繞線23和25上的電流較小，仍可得到 足夠的致動力來致動插棒15的頭端15b，也就是說，能夠利用少量的電力來 致動鍵3。此外，與上述實施例中的螺線管7相比，根據(jù)螺線管61的這種構 造，能夠減小加載到線圈繞線23和25上的電流，使其減小大約一半到三分 之一。應當注意的是，在上述構造中，只形成了一個磁軛63用以覆蓋兩個電 磁體17和19。然而并不以此為限，例如可形成獨立地覆蓋電磁體17和19的一對磁軛。此外，在上述實施例中，當繞線筒21的橫截面與插棒15的縱向方向垂 直時，插棒15設置為大體上對應于繞線筒21的橫截面的中心L1。然而并不 以此為限，例如如圖8中所示，優(yōu)選地，將插棒15設置在從形成為弧形或 彎曲形狀的繞線筒21的中心L1偏向外側。在每一個電磁體17和19的構造都是通過多次纏繞線圈繞線23或25構 成、以便提供具有與插棒15相同的筒形的線圈的情況下，每個電磁體17和 19在靠近筒形內邊緣一側與靠近筒形外邊緣一側的線圈密度不同。因此，電 磁體17和19的、靠近內邊緣一側的磁場強度大于靠近外邊緣一側的磁場強 度。由于能夠得到大體平坦或均勻分布的磁場，該磁場沿與插棒15轉動所 沿循的弧線或彎曲線垂直的方向作用于插棒15的頭端15b，因此上述構造是 優(yōu)選的。換句話說，在以上述方式設置插棒15的情況下，即使電磁體17和 19沿上述垂直的方向作用于插棒15的頭端15b的磁功率較小，也是足夠的。 因此，在應用上述構造的情況下，即使電力較小仍能夠有效地致動插棒15， 而且能夠容易地控制鍵3的致動。應當注意的是，還有具有上述同樣優(yōu)點的其它構造。例如，如圖9中所 示，設置由磁性材料制成的、大體形成為筒形的磁軛65，以便覆蓋電磁體 17和19的外部，此外，磁軛65的、靠近弧形或彎曲形狀的外側邊緣的厚度tl形成為大于磁軛65的、靠近內側邊緣的厚度t2。按照這種構造，即使電磁體17和19通過多次纏繞線圈繞線23和25構 成、以便提供具有與插棒15相同的筒形的線圈，仍能夠得到電磁體17和19 的、從筒形的內側到外側均勻分布的磁場。因此，例如在插棒15設置為大 體上對應于繞線筒21的橫截面的中心Ll，而該橫截面與插棒15的縱向方向 垂直的情況下，能夠得到作用于插棒15的頭端15b的、在與插棒15的縱向 方向垂直的方向上大體上平坦或均勻分布的磁場強度。因此，如上所述，即 使電力較小，仍能夠有效地致動插棒15，而且，能夠容易地控制鍵3的致動。另外，在上述說明中，插棒15的直徑在其縱向方向上大體相同。然而， 如圖10和圖11中所示，插棒15的頭端15b可形成為具有比插棒的其它部 分更大的直徑。在這種情況下，即使整個插棒15都由磁性體制成，各個電磁體17和19 作用于插棒15的頭端15b上的磁力是最強的。因此，能夠通過使用電磁體 17和19的磁力可靠地致動插棒15。此外，由于整個插棒都應用磁性體制成， 因此能夠容易地利用模制(dieing)或沖壓、鍛造等制造，從而能夠提高鍵 致動裝置和鍵盤樂器的生產(chǎn)率并降低制造成本。此外，在整個插棒15都應用磁性體形成的情況下，可以一體形成包含 可轉動杠桿5的尾端5b的插棒15，例如通過應用諸如鋼之類的磁性體來形 成可轉動杠桿5的、從支軸F2偏向尾端5b的部分，由此能夠容易地制造這 種部分。如上所述，螺線管7和61均具有電磁體17和19。然而并不以此為限， 也可應用能夠沿A、 B兩個方向致動鍵3的其它構造。因此，如圖12中所示，可應用螺線管71，其包括與上述實施例相同 的繞線筒21; —個電磁體18，其由線圈繞線24圍繞繞線筒21的外部纏繞 而制成；以及插棒16，其形成為弧形或彎曲形狀，并插入繞線筒21的內部。 此外，在這一構造中，插棒16具有由永磁體制成的頭端16b，該永磁體具有 沿該頭端16b的縱向方向的兩端設置的一對磁極。在這種情況下，可通過切換加載到電磁體18的線圈繞線24的電流方向 來選擇性地吸引和排斥由永磁體制成的插棒16的頭端16b。因此，可以容易 地切換插棒16的致動方向。換句話說，在這種構造中，能夠沿A和B兩個方向致動鍵3。應當注意的是，為了應用上述實施例的控制單元來執(zhí)行這一構造的螺線管71的致動控制，運算電路45產(chǎn)生包含有加載到線圈繞線24上的電流方 向和大小的命令信號，而驅動器49加載方向和水平與該命令一致的電流， 以便減少鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù)C與自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)D之間的反作用 力的差E和F (見圖6)。例如，在插棒16以圖中的實例中所示的方式設置時，如果由鍵盤裝置 的曲線數(shù)據(jù)C所指示的反作用力低于由自然鍵盤樂器的曲線數(shù)據(jù)D所指示的 反作用力(圖6的實例中所示的符號E代表的情況)，則可沿第一方向在線 圈繞線24上加載電流，以便利用電磁體18的磁力排斥插棒16。此外，例如 如果由鍵盤裝置的曲線數(shù)據(jù)C所指示的反作用力高于由自然鍵盤樂器的曲 線數(shù)據(jù)D所指示的反作用力(圖6的實例中所示的符號F代表的情況)，則 可沿與該第一方向相反的第二方向在線圈繞線24上加載電流，以便利用電 磁體18的磁力吸引插棒16。此外，例如圖13中所示，即使在只設置了一個電磁體18的構造中，通 過設置大體形成為筒形以便覆蓋電磁體18的線圈繞線24外部的磁軛67，能 夠將加載到線圈繞線24上的電流減小到與圖12中所示的螺線管71相比的 一半到三分之一的程度。此外，在上述的實施例中，構成螺線管7、 61和71的插棒15/16的尾端 15a固定到可轉動杠桿5上。然而并不以這種構造為限，可應用其它構造， 該構造中插棒15/16設置為與鍵3的轉動相一致地轉動，并形成為沿著該轉 動的路徑延伸的弧形或彎曲形狀。換句話說，例如圖14中所示，可應用插棒15的尾端15a—體固定到鍵 3的前端3a的構造。在這種情況下，可設置形成為以鍵3的支軸Fl為中心 圍繞的弧形或彎曲形狀的插棒15和繞線筒21，而且可將電磁體17和19設 置在供插棒15插入的位置。此外，通過與上述各實施例的方式相同的方式， 能夠利用例如螺釘、使用粘合劑、焊接、使用石蠟或焊料以及裝配將插棒15 的尾端15a固定到鍵3上。在應用這種構造的情況下，由于插棒15形成為弧形或彎曲形狀以便配 合鍵3的轉動，因此即使插棒15如上所述一體地固定到鍵3上，仍能夠將插棒15插入繞線筒21的內部。因此，可避免可轉動杠桿5和插棒15之間 的反沖，并且可改善按壓鍵3時鍵3的觸感。另外，如果插棒15—體地固定至鍵3，則可以采用這樣的結構插棒具 有一定重量，且沿另一個轉動方向(方向B)在鍵3上施加力。根據(jù)這種結 構，插棒15具有平衡可轉動杠桿5的作用。另外，由于包括可轉動杠桿5 和插棒15的重量，因此包括鍵3和可轉動杠桿5的整個系統(tǒng)的慣性增加。 從而，在不將另一個加重構件固定至鍵3的情況下，也可以提高手指按壓鍵 3時的重量觸感或感覺，并且可以提高彈奏鍵盤樂器時演奏者的感覺。應注 意的是，為了在演奏者按壓鍵時保持靜重(static weight)，可以根據(jù)插棒15 增加的重量而增加可轉動杠桿5的重量。為了有效地增加插棒15的重量， 作為一種具體的方案，例如，如圖10和圖11所示，可以與其它部分相比增 加插棒15的頭端15b的直徑。但是，還有另一種方案，例如，如圖15所示， 可以與其它部分相比增加插棒15的尾端15a的直徑。應注意的是，由于繞 線筒21的內徑，插棒15的頭端15b的直徑增加受到限制。因此，可以通過 增加在按壓鍵3時未插入繞線筒21內的尾端15a的直徑來有效地增加插棒 的重量。應注意的是，為了增加鍵3的慣性，將加重構件設置為盡可能接近鍵3 的前端3a是有效的。另外，如果插棒15設置為接近鍵3的前端3a，則可以 獲得以下優(yōu)點由螺線管7、 61或71產(chǎn)生的小的力足以致動鍵3。優(yōu)選地， 將可轉動杠桿5的前端部(連接部)5a設置為接近鍵3的前端3a。由此，鍵 致動裝置的許多構成部分趨于集中靠近鍵3的前端3a。但是，如果插棒15 構造為加重件并具有多種功能，則可以避免浪費鍵3的前端3a處的空間。此外，在上述各實施例中，控制單元31是檢測鍵3的運動和狀態(tài)的運 動檢測傳感器，并且控制單元31設置有位置傳感器33、速度傳感器35和加 速度傳感器37。但并不以此為限，控制單元31可設置這些構成元件中的一 個。也就是說，例如在控制單元31僅設置位置傳感器33的情況下，可通過 計算鍵3的轉動位置的微分來計算鍵3的轉動速度和加速度。雖然上面描述和示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應當理解的是，這些是 本發(fā)明的示范性實施例，并不能以此為限。另外，在不脫離本發(fā)明的構思或 范圍的條件下，能夠作出刪節(jié)、替代和其它修改。因此，本發(fā)明不應視為受前述的說明書內容的限制，其僅被所附的權利要求書的范圍所限定。
權利要求
1.一種鍵致動裝置，其致動一可轉動的鍵，該鍵被支撐并連接到一框架，該鍵致動裝置包括插棒，其與該鍵的轉動相一致地轉動，并且形成為沿該插棒的轉動方向延伸的弧形；螺線管，其固定到該框架，且包括近似筒形的電磁體，并且該插棒插入該電磁體內；以及該插棒的沿縱向方向、即轉動方向的第一端由磁性體制成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鍵致動裝置，還包括連結到該鍵的加重構件， 該加重構件被支撐并能夠響應該鍵的轉動而轉動，并且該加重構件由于其重 量而沿一個方向在該鍵上施加力，其中該插棒形成為圍繞該加重構件的支軸的弧形，并且該插棒的第二端通過 與該加重構件一體形成而固定到該加重構件。
3. 根據(jù)權利要求l所述的鍵致動裝置，其中該插棒形成為圍繞該鍵的轉動支軸的弧形，并且該插棒的第二端通過與 該鍵一體形成而固定到該鍵。
4. 根據(jù)權利要求3所述的鍵致動裝置，還包括連結到該鍵的加重構件， 該加重構件被支撐并能夠響應該鍵的轉動而轉動，并且該加重構件由于其重 量而沿一個方向在該鍵上施加力，其中該插棒由于其重量沿另一個方向在該鍵上施加力。
5. 根據(jù)權利要求1所述的鍵致動裝置，其中該插棒的第一端形成為具有比該插棒的其它部分的直徑更大的直徑。
6. 根據(jù)權利要求1所述的鍵致動裝置，其中該插棒處于從該電磁體的、垂直于該插棒縱向方向的截面的中心偏向所 述弧形的外側的位置。
7. 根據(jù)權利要求1所述的鍵致動裝置，其中-該電磁體包括第一電磁體和第二電磁體，該第一電磁體和該第二電磁體 沿著該插棒的縱向方向平行設置。
8. 根據(jù)權利要求1所述的鍵致動裝置，其中-該插棒的第一端通過使用永磁體形成，該永磁體沿縱向方向的兩端具有磁極。
9. 根據(jù)權利要求1所述的鍵致動裝置，還包括磁軛，該磁軛形成為近 似筒形，且覆蓋在該電磁體的外部。
10. 根據(jù)權利要求9所述的鍵致動裝置，其中該磁軛形成為在所述弧形的外側的厚度大于在所述弧形的內側的厚度。
全文摘要
為了通過使用致動鍵的鍵致動裝置來改善鍵觸感，其中該鍵被支撐為相對于鍵盤樂器的框架可轉動，鍵致動裝置(1)包括插棒(15)，其與鍵(3)的轉動相一致地沿著弧線或彎曲線移動；以及螺線管(7)，包括電磁體(17和19)，所述電磁體固定到該框架且近似為筒形，并且插棒插入所述電磁體內。插棒(15)形成為沿該插棒(15)的轉動方向延伸的弧形或彎曲形狀。沿縱向方向設置在插棒(15)上的頭端(15b)由磁性體制成。
文檔編號G10H1/34GK101271684SQ200810086240
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月24日 優(yōu)先權日2007年3月23日
發(fā)明者小松昭彥 申請人:雅馬哈株式會社