鍵盤設備的製作方法
2023-06-14 07:16:06 3
專利名稱：鍵盤設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及裝備有可樞轉地設置於各鍵下方的音錘結構的鍵盤設備。
背景技術：
日本專利申請H9-198037(以下稱為「專利文獻1」)和2003-42206(以下稱為「專利文獻2」)中公開了裝備有可轉動地設置於各鍵下方的音錘結構的類型的鍵盤設備的實例。在上述專利文獻1所公開的鍵盤設備中，每個白鍵和黑鍵通過框架可樞轉地支撐在鍵的後端部，而且通常由板簧所偏置。此外，包括槓桿基座和重物(weight)的樞軸槓桿被設置為每個鍵下方的音錘結構，並且由設置於鍵上的驅動部件來驅動樞軸槓桿。隨著將按壓的鍵釋放，鍵通過板簧的彈性力返回其初始位置。
在上述專利文獻2所公開的鍵盤設備中，每個鍵通過鍵盤框架支撐在鍵的後端支撐部，音錘結構的重量構件設置在鍵的下方，鍵和重量構件由S形彈簧來保持。重量構件由形成在鍵上的下凸部來驅動。還公開了通過V形彈簧來可樞轉地保持每個鍵的結構。
在裝備有諸如音錘結構等活動部件的電子鍵盤設備中，必須考慮從安裝有鍵開關的開關電路板安裝電子線纜，用於檢測鍵盤設備各鍵的開/關狀態。如果線纜安裝不正確，例如，如果線纜接觸諸如鍵的活動元件，則將遇到以下問題對鍵的觸感產生了不利影響，出現諸如摩擦噪聲的機械噪聲，並且在某些情況下，線纜被損壞從而產生電子故障。此外，如果優先考慮線纜，則將出現音錘結構等受限於相關設計局限的問題。
為了避免如音錘結構和鍵的驅動部件與線纜之間不必要的接觸和幹擾，例如能夠想到安裝線纜以從鍵盤的相對側引出；但是，在這種情況下，線纜的長度必須增加以與主電路板相連接。特別地，在如同專利文獻1或2所公開的鍵盤設備中板簧(例如S形彈簧)等將設置在每個鍵下方的情況下，還需要避免板簧等與線纜之間的幹擾。
發明內容
鑑於上述問題，本發明的一個目的在於提供一種改進的鍵盤設備，其能夠通過音錘結構的適當動作提供良好的鍵觸感，並且使從開關電路板適當安裝的線纜置於鍵下方，從而在線纜與音錘結構之間沒有幹擾。
為了實現上述目的，本發明提供一種改進的鍵盤設備，其包括多個鍵；鍵框架，由其鍵支撐部件可樞轉地支撐所述多個鍵；電路板，設置於所述鍵下方並具有對應於所述鍵的開關；多個音錘結構，按照與所述鍵的對應關係並在所述鍵下方樞轉地設置在所述鍵框架上，每個所述音錘結構與對應的一個鍵的按壓操作按照聯鎖關係進行樞轉；以及上止動件，設置於所述鍵框架的後部，所述上止動件是長形的並且在鍵排列的方向上延伸，所述上止動件限定每個所述音錘結構的樞轉運動的上端限度，開口部形成在所述鍵支撐部件與所述上止動件之間。在本發明的鍵盤設備中，與所述電路板連接的線纜在所述鍵框架的鍵支撐部件下方延伸，然後通過所述開口部並由此上拉到所述上止動件上方，以使所述線纜被引出到所述鍵框架後面的區域。
根據本發明，以如下方式安裝與電路板相連接的線纜，即線纜首先在鍵框架的鍵支撐部件下方延伸，然後通過開口部並由此向上延伸到上止動件上方，以使線纜最終被引出到所述鍵框架後面的區域。另外，每個音錘結構的向上樞轉運動受限於上止動件。利用此種配置，能夠避免線纜與音錘結構之間不必要的幹擾。因為與具有對應於所述鍵的開關的電路板相連接的線纜能夠安裝為向上延伸至鍵框架後面的區域，而在線纜與音錘結構之間沒有幹擾，所以本發明能夠獲得多種有益效果；例如，即使線纜長度相對較小，也能夠使線纜容易地連接至設置在鍵框架後面的主電路板。
在一實施例中，所述多個鍵包含在鍵單元中，所述鍵單元由合成樹脂一體形成以提供固定部件和多個微厚部，並且所述多個鍵經各自的微厚部與所述固定部件相連接。所述鍵通過各自微厚部的彈性可相對於所述固定部件樞轉，並且所述固定部件由所述鍵框架的鍵支撐部件支撐。因為鍵單元中的每個鍵在按壓操作之後能夠通過相應微厚部的彈性返回其初始位置，所以本發明能夠消除對於特定鍵返回彈簧的需求，從而降低成本。通過由此免除鍵返回彈簧，能夠使線纜的安裝更容易，並且一體形成的鍵單元能夠顯著簡化用於支撐鍵的結構，因此鍵盤設備的成本能夠進一步降低。
在另一實施例中，該鍵盤設備還包括向上開口的壁部件，其設置在所述上止動件上方的所述鍵框架上，與形成在所述鍵支撐部件與所述上止動件之間的所述開口部的位置相通，並且經所述開口部上拉到所述上止動件上方的線纜經所述壁部件的向上開口而向後引出至所述區域。因為通過所述壁部件的向上開口的線纜能夠被環繞線纜的壁部件保持，所以能夠可靠地避免線纜與周圍元件之間的幹擾。
以下說明本發明的實施例，但應當理解，本發明不限於所說明的實施例，不脫離基本原理可對發明進行各種改型。因此，僅由所附權利要求書確定本
為更好地理解本發明的目的和其它特徵，以下參照附圖詳細說明其優選
具體實施例方式
圖1為示出根據本發明實施例的鍵盤設備的基本部件的剖面側視圖，圖2A和圖2B分別為該鍵盤設備中的白鍵單元的俯視圖和剖面側視圖，圖3A和圖3B為該白鍵單元的分解俯視圖，圖4為採用本發明的鍵盤設備的電子樂器的剖面側視圖。請注意圖1至圖5每幅圖中的左側是靠近鍵盤演奏者的一側，圖1至圖4每幅圖中垂直於紙面的方向是鍵盤設備的鍵排列的方向(即鍵排列方向)。在以下說明中，電子樂器和鍵盤設備的靠近演奏鍵盤的演奏者的一側稱為「前」，而演奏者的對側稱為「後」。此外，在以下說明書和附圖中，用以識別樂音音高(音高名)的附圖標記均由數字、連字符及大寫字母的組合表示。另外，在某些情況下，「白鍵」和「黑鍵」通稱為「鍵」。
如圖4所詳細示出的，在電子樂器中，主體殼體包括下殼體10D和上殼體10U，鍵盤設備100的鍵框架110通過螺釘N1、N2和N3固定至下殼體30D。在沿鍵盤設備100的鍵排列的方向(即鍵排列方向)的多個位置上採用這種通過螺釘N1、N2和N3的固定。在鍵盤設備100中，鍵11和21由鍵框架110支撐，以下將詳述；上殼體10U形成為覆蓋鍵盤設備100的鍵11和21各自的後部。主電路板20經凸臺10a等固定至鍵11和21後面的上殼體10U的後內表面部。
如圖3A和圖3B所示，白鍵單元1包括多個白鍵11、與各鍵11的後端一體連接的多個微厚部12、以及將鍵單元1中多個微厚部12的後端一體連接起來的公共固定部件13。白鍵單元1的鍵11、微厚部12和公共固定部件13是由白色合成樹脂一體形成的。如圖3A所示，第一鍵單元1是四個白鍵11(「C」、「E」、「G」和「B」鍵)的一體形成單元；如圖3B所示，第二鍵單元1是三個白鍵11(「D」、「F」和「A」鍵)的一體形成單元。
與白鍵單元1類似並且如雙點劃線所示，黑鍵單元2包括多個鍵21、與各鍵21的後端一體連接的多個微厚部22、以及沿鍵排列方向將多個微厚部22的後端一體連接起來的公共固定部件23(見圖1)。黑鍵單元2的鍵21、微厚部22和公共固定部件23是由黑色合成樹脂一體形成的。黑鍵單元2是五個黑鍵21(「C#」、「D#」、「F#」、「G#」和「A#」鍵)的一體形成單元。白鍵單元1和黑鍵單元2按照鍵11和21的預定排列組合起來，從而構成包括一個八度音程的多個鍵的鍵盤單元。此外，相應於所需的八度音程數量，多個這樣的鍵盤單元組合起來以提供本發明的鍵盤設備。
如圖3A和圖3B所示，每個白鍵11具有位於靠近演奏鍵盤的演奏者的寬(即增大的寬度)部11a和形成於寬部11a後面的窄(即減小的寬度)部11b。在適當組裝的鍵盤單元中，一個黑鍵21位於兩個相鄰的白鍵11的窄部11b之間。此外，每個白鍵11還具有致動部14，其形成在寬部11a的反面或下側表面上，並從相鄰於窄部11b的下側表面向下延伸。每個黑鍵21具有形成在其遠端下側表面上的致動部24。雖然致動部14和24均為微凸件的形式，但它們均可為柱狀構件的形式。
如圖1所示，鍵盤設備100還包括鍵固定基座120，其設置在鍵框架110的後上端；鍵固定基座120在鍵排列方向上是長形的，並且延伸以與所有的鍵相通。第一和第二白鍵單元1的公共固定部件13與黑鍵單元2的公共固定部件23安裝至鍵固定基座120。由此，各鍵11和21通過微厚部12和22的彈性被可樞轉地支撐。即，微厚部12和22起到鉸鏈的作用，鍵固定基座120構成本發明的鍵盤設備中的「鍵支撐部件」。
多個音錘結構3按對應關係設置到鍵11和12。在每個鍵11和21下方，由鍵框架110支撐音錘結構3。每個音錘結構3包括沿鍵盤設備的前後方向延伸的重量杆31和保持重量杆31端部的致動部件32。音錘結構3由鍵框架110經致動部件32的軸32a支撐，從而以軸32a作為支撐點作垂直樞轉運動。致動部件42在其遠端具有一對垂直間隔的連接件32b，並且，在鍵11的致動部14下端形成的連接板14a與連接件32b相連接。在鍵11被演奏者按壓時，鍵11的致動部14按壓音錘結構3的致動部件32，以使音錘結構3沿圖中的逆時針方向繞軸32a樞轉。反之，在鍵11被釋放時，音錘結構3由於重量杆31的白重而沿圖中的順時針方向樞轉，並且鍵11通過音錘結構3與鍵11的微厚部12的彈力的配合而返回其初始位置。將由毛氈等形成的止動件SD和SU固定至鍵框架110的預定的後下端部和後上端部，並且音錘結構3的垂直樞轉範圍由這些止動件SD和SU所限制。止動件SU構成「上止動件」，其限定音錘結構3的垂直樞轉範圍的上端限度。止動件SD和SU均是長形的，並且沿鍵排列方向延伸以與所有鍵相連通(即用以操作所有鍵)。更具體而言，音錘結構3的垂直樞轉範圍的上端限度由緊靠上止動件SU的重量杆31所確定，而垂直樞轉範圍的下端限度由緊靠下止動件SD的重量杆31所確定。
在鍵盤設備100的鍵11下面，由鍵框架110支撐開關電路板30。在開關電路板30上，設置有由圓頂形(dome-shaped)橡膠形成並對應於各鍵的多個鍵開關4。每個鍵開關4是鍵按壓檢測開關，其由設置在相應鍵11下側的開關驅動部15打開/關閉(見圖3A)；通常，每個鍵設置有兩個或更多個這樣的鍵開關以允許對鍵接觸等進行檢測，而不是只設置一個鍵開關。在開關電路板30上，各鍵的鍵開關4以矩陣結構排列並連接起來，從而提供鍵開關矩陣電路，並且連接有包括一組多條布線線路的扁平線纜40，以傳送輸入信號至鍵矩陣電路或者從鍵矩陣電路傳送輸出信號。即，在本發明的鍵盤設備中，開關電路板30是「電路板」，而扁平線纜40是「線纜」。
此外，在鍵固定基座120與開關電路板30之間的鍵框架110的預定部中形成狹縫130，在鍵固定基座(鍵支撐部件)120的預定後端部形成另一狹縫140，並且狹縫140從鍵框架110下方而向上開口；在本發明的鍵盤設備中，狹縫140構成「向上開口部」。矩形柱體形式的鎖緊構件150安裝到狹縫140後面的後端部。鎖緊構件150的部分或全部側表面構成「壁部件」，並且鎖緊構件150向上開口，以允許扁平線纜40通過狹縫140和鎖緊構件150而向上引出。更具體而言，狹縫130和140以及鎖緊構件150的寬度(即鍵排列方向上的尺寸)均與扁平線纜40的寬度相對應，其可以例如為幾釐米的量級。扁平線纜40通過狹縫130和140進入鎖緊構件150的底部，然後通過鎖緊構件150的內部上拉，從而從鎖緊構件150經鎖緊構件150的上端(即壁部件的向上開口)引出，以最終與設置於鍵盤設備的後端區域內的主電路板20相連接(見圖4)。這樣，連接在開關電路板30與主電路板20之間的電導線被歸攏於一處或者歸攏為一束，這極大地簡化了必要的組裝操作等。
此外，鎖緊構件150形成為從上止動件SU朝上殼體10U向上延伸，而從鎖緊構件150的上端引出的扁平線纜40向後水平延伸。通過了狹縫140的扁平線纜40可被緊貼地環繞扁平線纜40的鎖緊構件150鎖緊，從而能夠可靠地防止扁平線纜40與扁平線纜40周圍的各種其它元件之間的幹擾。例如，每個音錘結構3的重量杆31具有用作重物的上彎遠端部31a。但是，當重量杆31的直線主體部處於緊靠上止動件SU從而被上止動件SU保持在適當處的位置時，上彎遠端部31a的最上端的位置比上止動件SU高。因此，如果鎖緊構件150的壁部件不具有適當的高度，則很可能的是從鎖緊構件150的壁部件限定的向上開口的上端引出的扁平線纜40被重量杆31的上彎遠端部31a所幹擾。因此，理想的是，當音錘結構3處於被上止動件SU保持在適當處的位置時，鎖緊構件150的壁部件的向上開口的高度等於或高於重量杆31的上彎遠端部31a的頂部。
如上所述，與開關電路板30相連接的扁平線纜40通過鍵框架110的鍵固定基座120的下端部，然後通過鍵固定基座120與上止動件SU之間形成的狹縫140，然後扁平線纜40經由上止動件SU上面的區域被拉到鍵框架110後面的後部區域上方。因此，能夠穩固鍵框架110後面的空間；因而，能夠有效避免扁平線纜40與音錘結構3之間的幹擾。這樣，由於音錘結構3的重量杆31端部的體積增大，本實施例能夠容易地提供適當的重量感。如果穩固在鍵框架後面的空間很小，則將需要增加鍵盤設備的總高度以提供適當的重量感；以上述方式設置的本實施例能夠消除這種需要。
在由合成樹脂一體形成的每個鍵單元1和2中，公共固定部件13或23以及鍵11或21經各自的微厚部12或22連接起來，鍵11或21通過微厚部12或22的彈性可相對於公共固定部件13或23樞轉。此外，每個音錘結構3可樞轉地設置在相應鍵11或21下方，並且與相應鍵11或21的按壓操作按聯鎖關係進行樞轉。在黑鍵單元2中，致動部24形成在每個黑鍵21遠端的下側表面，而在白鍵單元1中，致動部14形成在相鄰於黑鍵21遠端的每個白鍵11的至少其寬部11a的下側表面上。
因此，黑鍵21的致動部24和白鍵11的致動部14與各自的公共固定部件13和23基本等距，並且致動部14和24可定位於與鍵11和21的遠端儘可能近的位置。這樣，能夠以大體相同的方式構成用於黑鍵和白鍵的音錘結構3。另外，由於致動部14和24與微厚部12和22具有相當大的距離，所以能夠有效地減小從音錘結構3施加的反作用力對微厚部12和22的衝擊，因此不會損害鍵的觸感。此外，因為白鍵11的致動部14設置在寬部11a上，所以寬部11a與窄部11b之間的邊界角比致動部14更靠近公共固定部件13。因此，由演奏者的手指施加的鍵按壓力直接傳送到寬部11a上的致動部14，並且施加到邊界角的力主要包括作用在白鍵11的深度方向上的拉力；因而，有效地防止了反作用力集中在邊界角上，這能夠提高耐用性。
此外，如上所述，白鍵單元1包括多個經公共固定部件13而一體形成的白鍵11，黑鍵單元2包括多個經公共固定部件23而一體形成的黑鍵21。這些一體形成的鍵能夠顯著降低鍵盤設備的製造成本。
此外，因為每個音錘結構3通過重量杆31的自重而在演奏者施加的鍵按壓力的相反方向上對鍵11或21的致動部14或24施予偏置力，所以鍵11或21能夠通過音錘結構3的自重加上鍵單元1或2的微厚部12或22的彈力而返回其初始位置。因此，在這種情況下，不需要諸如彈簧的特定的鍵返回裝置，從而扁平線纜40能夠更容易地被安裝或者布線。
如圖2A所示，設置在白鍵11和黑鍵21的下側表面的致動部14、24、14、24……在鍵排列方向上以基本相同的間隔分隔開。但是，對於相鄰的「B」鍵和「C」鍵以及相鄰的「E」鍵和「F」鍵，致動部14-B與14-C之間以及致動部14-E與14-F之間的間隔略大於其它鍵的這種間隔。這是因為，對於本實施例中的「C」鍵和「E」鍵，致動部14-C設置在鍵11的寬部11a上略微移向該鍵的中心線的位置上。同樣，對於「B」鍵和「F」鍵，致動部14-B可以設置在鍵11的寬部11a上略微移向該鍵的中心線的位置上。或者，對於「B」鍵和「C」鍵以及「E」鍵和「F」鍵，致動部14-B與14-C和致動部14-E與14-F中的每一個可設置在鍵11的寬部11a上略微移向該鍵的中心線的位置上。
圖5為示出鍵框架110和音錘結構3的俯視圖，其中為清楚起見去掉了鍵單元。在鍵框架110的上後部，在上止動件SU上設置有多個凸肋161，以鎖緊上止動件SU。請注意，在此省略對於凸肋161下面的上止動件SU的說明。以基本相等的間隔設置音錘結構3，但相鄰的「B」鍵和「C」鍵的音錘結構3-B和3-C之間的間隔以及相鄰的「E」鍵和「F」鍵的音錘結構3-E和3-F之間的間隔略大於其它鍵的音錘結構之間的間隔。沿鍵盤設備的前後方向延伸的垂直凸肋160設置在音錘結構3-B和3-C之間以及音錘結構3-E和3-F之間。
因為在「B」鍵和「C」鍵之間以及「E」鍵和「F」鍵之間沒有設置黑鍵21，並且因為致動部14-B、14-C、14-E和14-F具有某種定位自由度，所以本實施例不僅允許致動部14-B與14-C之間、音錘結構3-B與3-C之間、致動部14-E與14-F之間以及音錘結構3-E與3-F之間的間隔增大，而且如上所述，允許提供凸肋160。設置凸肋160以增大鍵框架110的剛性。利用上述實施例中僅位於「B」鍵和「C」鍵之間以及「E」鍵和「F」鍵之間的這些凸肋160，能夠最小化必需的凸肋數量，這能夠有效地減小鍵盤設備的總重。
此外，為了細微區分白鍵與黑鍵之間的音錘動作，用於白鍵和黑鍵的音錘結構3的形狀略有不同。但是，設置在各凸肋160的相對側上的音錘結構3-B和3-C以及音錘結構3-E和3-F具有相同的結構。因此，在各凸肋160的相對側上，這些音錘結構3-B和3-C以及音錘結構3-E和3-F以相同方式工作；因而，易於以有效避免凸肋160與音錘結構3-B和3-C以及音錘結構3-E和3-F之間幹擾的方式設計鍵盤設備。
此外，在止動件SD的內部或前部(即在比下止動件SD更靠近演奏者的位置)形成螺孔170，用於將螺釘N3穿過其中以固定鍵框架110的後端部。因而，在這種情況下，與在下止動件SD的外部或後部形成這些螺孔的情況相比，鍵框架110沿前後方向的尺寸(寬度)能夠減小。另外，在音錘結構3之間形成螺孔170，因而，即使在將鍵框架110從下殼體10D上方螺接至下殼體10D時，螺絲刀等也不會干擾音錘結構3。因此，有利於鍵盤設備的組裝。若如上所述將鍵框架110從下殼體10D上方螺接至下殼體10D，則能夠將鍵框架110固定至下殼體10D而無需翻轉鍵盤設備100。只有如上所述利用螺孔170將鍵框架110從下殼體10D上方螺接至下殼體10D，才能允許適當定位與其它螺釘N1和N2相關的螺孔。因而，通過螺釘N1和N2將鍵框架110從下殼體10D下方固定至下殼體10D，即使在翻轉鍵盤設備100的情況下也不會損害組裝性能。
應注意，在鍵框架110的上後部，在上止動件SU上除定位有鎖緊構件150的位置之外的位置處，設置有多個凸肋161。換句話說，在定位有鎖緊構件150的位置處不設置此種凸肋161，鎖緊構件150的壁部件代替凸肋161執行加固功能。
權利要求
1.一種鍵盤設備，包括多個鍵；鍵框架，由其鍵支撐部件可樞轉地支撐所述多個鍵；電路板，設置於所述鍵下方並具有對應於所述鍵的開關；其特徵是還包括多個音錘結構，按照與所述鍵的對應關係並在所述鍵下方可樞轉地設置在所述鍵框架上，每個所述音錘結構與對應的一個鍵的按壓操作按照聯鎖關係進行樞轉；以及上止動件，設置於所述鍵框架的後部，所述上止動件是長形的並且在鍵排列的方向上延伸，所述上止動件限定每個所述音錘結構的樞轉運動的上端限度，其特徵是，所述鍵盤設備還包括開口部，在所述鍵支撐部件與所述上止動件之間形成；其中，與所述電路板連接的線纜在所述鍵框架的鍵支撐部件下方延伸，然後通過所述開口部並由此上拉到所述上止動件上方，以使所述線纜被引出到所述鍵框架後面的區域。
2.如權利要求1所述的鍵盤設備，其特徵是，所述多個鍵包含在鍵單元中，所述鍵單元由合成樹脂一體形成用以設置固定部件和多個微厚部，並且所述多個鍵經各自的微厚部與所述固定部件相連接，所述鍵通過各自微厚部的彈性可相對於所述固定部件樞轉，並且其中，所述固定部件由所述鍵框架的鍵支撐部件支撐。
3.如權利要求1所述的鍵盤設備，其特徵是，還包括向上開口的壁部件，其設置在所述上止動件上方的所述鍵框架上，與形成在所述鍵支撐部件與所述上止動件之間的所述開口部的位置相通，並且其中，經所述開口部上拉到所述上止動件上方的線纜經所述壁部件的向上開口而向後引出至所述區域。
4.如權利要求3所述的鍵盤設備，其特徵是，當所述音錘結構由所述上止動件保持時，所述壁部件的向上開口位於與所述音錘結構的最上端相同高度或者更高的位置。
5.如權利要求3所述的鍵盤設備，其特徵是，在所述鍵框架的後部上除定位了所述壁部件的位置之外的位置處，設置有多個凸肋，並且所述上止動件設置在所述多個凸肋和所述壁部件下方。
6.如權利要求1所述的鍵盤設備，其特徵是，所述開口部從所述鍵支撐部件下方而向上開口到所述上止動件上方的區域。
7.如權利要求1所述的鍵盤設備，其特徵是，所述線纜是柔性的扁平線纜，其包括組合在一起的多條布線線路。
全文摘要
本發明提供一種鍵盤設備。鍵框架具有鍵支撐部件，可樞轉地支撐在其上的多個鍵。多個音錘結構按照與所述鍵的對應關係並在所述鍵下方可樞轉地設置，每個所述音錘結構與對應的一個鍵的按壓操作按聯鎖關係進行樞轉。在鍵框架的後部上，設置有上止動件，其是長形的並且在鍵排列的方向上延伸。上止動件限定每個音錘結構的樞轉運動的上端限度。開口部形成在所述鍵支撐部件與所述上止動件之間。與具有對應於所述鍵的開關的電路板連接的線纜在所述鍵支撐部件下方延伸，然後通過開口部並由此上拉到所述上止動件上方，以使所述線纜被引出到上止動件上方的區域。利用此種配置，能夠避免線纜與音錘結構之間的幹擾。
文檔編號G10H1/34GK1901039SQ20061010781
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月21日 優先權日2005年7月21日
發明者西田賢一 申請人:山葉株式會社