電子琴的製作方法
2023-05-29 07:12:26
專利名稱：電子琴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子琴，它配置有一種使該電子琴具有一模擬施於鍵盤上的負荷的動作模擬機構，涉及用於該電子琴的鍵盤以及固定於構成該電子琴的一個託柄上的一個動作模擬琴錘。
通常，電子琴根據演奏者按壓或釋放琴鍵從喇叭上發出電子聲音，這種電子聲音已得以改進，並在最近達到一定程度上令人滿意的水平。但是儘管有種種改進，電子琴的琴鍵觸感仍然保持與立式聲學鋼琴(acousticupright piano)有顯著的差異。
具體地說，為使電子琴具有與立式聲學鋼琴相同的琴鍵觸感，開發過一種動作模擬機構。例如日本公開專利申請第4-347895號展示的電子琴，如
圖11所示，包括一個可以繞軸P10轉動的琴錘臂P14，用於按壓琴鍵P12的後端，以及如圖12所示，包括一個可以繞軸P16轉動的琴錘臂P20用於推起琴鍵P18的前端。
現在概括地介紹立式聲學鋼琴的琴鍵觸感。如圖14所示，當演奏者按壓琴鍵111時，連杆115沿與琴鍵111轉動方向相反的方向，或者如在圖14中看逆時針方向轉動。可以轉動地連接到連杆115上的頂杆117隨即上升將琴錘託柄118推起，使託柄118沿與琴鍵111轉動方向相反的方向，或者如在圖14中看逆時針方向轉動，帶動包括一個琴錘柄121，一個琴錘頭123和一個琴錘彈墊122的琴錘組件120。在頂杆117上升到某個預定的位置，使頂杆翹尾117a與限制塊116接觸時，頂杆117脫離琴錘託柄118。琴錘託柄118、琴錘柄121以及琴錘頭123慣性地轉動，從而擊打琴弦。
如前所述，在立式聲學鋼琴中，連杆115，頂杆117和琴錘託柄118在各自不同的軸上轉動，頂杆117在某個預定的時間脫離琴錘託柄118，使琴鍵111具有複雜的觸感。
但是，在如圖11和12所示的配置有動作模擬機構的電子琴鍵盤上，琴錘臂和琴鍵在同一根軸上轉動，使琴鍵具有單調的或簡單的琴鍵觸感，不同於聲學鋼琴。
在外觀上，電子琴是緊湊的。例如，電子琴的外框頂部的高度略微高於鍵盤的高度。當前面所述的動作模擬機構放置於電子琴時，高度會增加。因此難以保持電子琴優越的緊湊結構。
尤其是如圖13所示，當採用與聲學鋼琴的動作機構相同的動作模擬機構時，前面所述的結構上的難題就更加明顯。
這種動作模擬機構包括一個連杆等效件215，一個頂杆等效件217，一個琴錘等效件221和一個擋板232。琴錘等效件221包括一個琴錘託柄，一個琴錘柄，一個琴錘頭，一個琴錘彈墊，一個掣子和一個掣子柄。當演奏者按壓琴鍵時，琴鍵就轉動，並轉動連杆等效件215。當連杆等效件215由於按壓琴鍵而被轉動時，頂杆等效件217被升高，將琴錘等效件221向上推。琴錘等效件221因此被轉動，脫離頂杆等效件217，因慣性進一步轉動，與擋板232相接觸並停止。在這種動作模擬機構中，與圖11和12所示的動作模擬機構不同，連杆等效件215，頂杆等效件217和琴錘等效件221在各自不同的軸上轉動，且頂杆等效件217在某個預定的時間脫離琴錘等效件221，產生與立式聲學鋼琴相似的琴錘觸感。但是由於琴錘等效件221具有相當的高度，電子琴的外框頂部的高度將會增加，且普通電子琴緊湊的外觀不能得以保持。
因此，本發明一個目的是提供一種電子琴，其具有緊湊的外部結構且具有與聲學鋼琴相似的琴鍵觸感。
本發明的另一個目的是提供一種電子琴所特有的具有緊湊的外部結構的鍵盤。
本發明的又一個目的是提供一種用於一種電子鍵盤樂器防止偏離與一託柄的原有的位置關係的動作模擬琴錘。
本發明的再一個目的是提供一種電子鍵盤樂器的動作模擬機構，其中脫離時間能被容易地調節。
為達到這些以及其他目的，本發明提供一種具有一個使鍵盤具有一動作模擬負荷的動作模擬機構的電子琴。該動作模擬機構包括一個隨琴鍵的按動而轉動的連杆等效件，一個可以轉動地與連杆等效件相連接，在連杆等效件轉動時會上升的頂杆等效件，一個通過一轉動軸可以轉動地連接到琴體上，用於被頂杆等效件向上推動，且在頂杆等效件上升至某過個預定的位置的過程中轉動，並在頂杆等效件到達該預定的位置之後脫離頂杆等效件並以慣性轉動的琴錘等效件，以及一個用於與琴錘等效件接觸並阻止琴錘等效件的慣性運動的擋板。該琴錘等效件比聲學鋼琴的琴錘組件短，該琴錘組件配備有一個包括一琴錘彈墊和一琴錘木片，一琴錘柄，一琴錘託柄，和一配有一掣子的掣柄的琴弦擊打件。
在該電子琴中，當演奏者按壓琴鍵時，琴鍵被轉動，連杆等效件由於琴鍵被按壓而轉動，而頂杆等效件被相應地升高。琴錘等效件被頂杆等效件推動並轉動，直到頂杆等效件升高到某個確定的位置。隨後琴錘等效件因慣性繼續轉動。儘管琴錘等效件並不擊打琴弦，琴錘等效件卻是在與立式聲學鋼琴的琴錘組件相似的時間脫離頂杆等效件。因此鍵盤的觸感基本上與立式聲學鋼琴的相同。另外，由於該琴錘等效件比聲學鋼琴的琴錘組件短，它可以被容納在具有較低的外框頂部的電子琴中，保持緊湊的外觀。
琴錘等效件繞轉軸的轉動慣量以及其重心相對於穿過轉軸的假想鉛垂線所形成的角度與普通聲學鋼琴的琴錘組件的相同。
在該電子琴中，演湊者在按壓琴鍵時感受到的阻力與普通聲學鋼琴的相同。因此鍵盤的觸感使演奏者感受到與普通聲學鋼琴相同的脫離時間和按鍵重量。
該電子琴配備了一個沿鍵盤的排列方向延伸的橫梁件並在其上有一擋板。一個用於接觸並制動琴錘等效件的琴錘橫梁件相對於琴錘等效件的轉動中心處於該擋板的對面。
由於該電子琴不需要分離開的琴錘橫梁，所以方便了該電子琴的製造。
配置於該橫梁件上的擋板最好比琴錘橫梁件短。
該電子琴需要較少的擋板材料量。因此該電子琴的總體重量被有利地減小了。
該橫梁件具有近似於以琴錘等效件的轉軸為中心的圓弧形橫截面。
該電子琴需要最小數量的橫梁件材料。因此該電子琴的總體重量被有利地減少了。
配置於該橫梁件上的琴錘橫梁件具有一個調節件用以改變琴錘等效件制動的位置。
擋板上配置有一個調節件，用於改變琴錘等效件的運動被阻止的位置。
在該電子琴中，當琴錘等效件的制動位置隨時間發生變化時，改變過的位置可以通過包括諸如調節螺釘或墊圈的調節件調節到原有的位置。最好為每一個琴錘等效件配備調節件以進行個別的調節。
本發明還提供了一種用於電子琴的琴鍵，該琴鍵配置了使琴鍵具有動作模擬負荷的動作模擬機構。該琴鍵在其後端配置了一個臺階件以降低其後端的表面高度。該琴鍵通過該臺階件可運動地連接到動作模擬機構上。
與沒有臺階件的琴鍵相比，配置有臺階件的琴鍵降低了動作模擬機構的高度。
當具有臺階件的琴鍵用於配置有使琴鍵具有動作模擬負荷的模擬動作機構的電子琴上時，電子琴所特有的緊湊的結構能夠得以有利地保持。
另外，具有前述的臺階件的琴鍵最好用於配置有使鍵盤具有動作模擬負荷的動作模擬機構的電子琴上。
除了配置琴鍵的臺階件外，琴錘等效件比普通聲學鋼琴的琴錘組件低。因此琴錘等效件可以被容納在具有較低外框頂部的電子琴中，且能保持電子琴所特有的緊湊的結構。
本發明還提供了一種固定到用於使電子鍵盤儀器的琴鍵具有模擬動作負荷的動作模擬機構的託柄上的模擬動作琴錘。該模擬動作琴錘具有一個可以接觸一琴弦模擬件的琴錘件，一個可以接觸琴錘橫梁模擬件的託架件，一對彼此相對的託柄夾持件，其間隔與託柄的寬度幾乎相等以便將託柄夾持於其間，以及一個插入孔以便一根固定軸穿過用以將動作模擬琴錘固定到託柄上。
在按壓一個琴鍵時，動作模擬機構的動作模擬琴錘被操縱。琴錘件與琴弦模擬件接觸並返回。其後，託架件與琴錘橫梁模擬件接觸並停止。該動作模擬琴錘被穿過插入孔的固定軸固定到託柄上，而託柄被夾持在託柄夾持件之間。因此即使電子鍵盤儀器經過長時間的使用，仍然可以防止動作模擬琴錘繞固定軸轉動。該託柄和模擬動作琴錘被免於發生位置關係的變化。原來設定的琴鍵觸感可以保持不變。
該琴錘件通過彎曲一個金屬片的一端形成，而託架件通過彎曲該金屬片的另一端形成。
由琴錘件和託架件構成的該動作模擬琴錘可以通過對金屬片的衝壓加工很容易地製造，這很適合於批量生產。
該琴錘件最好能施以配重。
在普通聲學鋼琴中，琴錘組件的重量或重心隨每個琴鍵變化。在動作模擬機構中，通過改變固定於琴錘件的配重，可以調節每個琴鍵的動作模擬琴錘的重量和重心，因此，可以使用同樣的動作模擬琴錘外加用於調節動作模擬琴錘的重心的重量的配重。這種結構適合於批量生產。
固定軸可以穿過配重插入到插入孔中。
本發明還提供一種使電子鍵盤儀器的琴鍵具有動作模擬負荷的動作模擬機構。該動作模擬機構配置有一個在琴鍵被按壓和轉動時，會上升和轉動的頂杆，一個包括一琴錘件和一掣子件，用於被頂杆向上推動，且在頂杆上升至某個預定的位置的過程中轉動，並在頂杆到達該預定位置之後脫離頂杆並以慣性轉動的託柄，一個用於與託柄的琴錘件接觸並阻止託柄的慣性運動的琴錘擋板，以及一個用於與託柄的掣子件接觸並阻止託柄的慣性運動的掣子擋板。
該掣子件從託柄向該電子鍵盤儀器的前部突出。掣子件從其初始位置轉動直到接觸到掣子擋板的轉動角度等於琴錘件從其初始位置轉動直到接觸到琴錘擋板的轉動角度。
在該動作模擬機構中，當演奏者按壓琴鍵時，琴鍵被轉動，從而使頂杆上升。在頂杆上升至某個預定的位置的過程中，託柄被頂杆向上推動並轉動。在頂杆到達該預定位置之後，託柄脫離頂杆，慣性地運動。與在普通立式聲學鋼琴中的情況相同，在預定的位置上，在頂杆的翹尾與限制塊接觸之後，頂杆被大大地轉動，以接觸部位為轉軸，並脫離託柄，而託柄因慣性繼續轉動。隨後，琴錘件與琴錘擋板相接觸，而在同時掣子件與掣子擋板相接觸。琴錘件接觸的時間與掣子件接觸的時間一致，因為掣子件從其初始位置轉動到與掣子擋板相接觸的轉動角度等於琴錘件從其初始位置轉動到與琴錘止檔件相接觸的轉動角度。
在前述的動作模擬機構中，在聲學鋼琴中的琴錘彈墊和琴弦之間的位置關係與琴錘件和琴錘擋板之間或掣子件和掣子擋板之間的位置關係相一致。因此，如果在聲學鋼琴中的脫離時間是達到琴錘彈墊和琴弦之間的預定間隔p(mm)的時間，則在該動作模擬機構中的脫離時間可以被設定為達到琴錘件和琴錘擋板之間的相應的預定間隔p』(mm)的時間。如果測量琴錘件和琴錘擋板之間的位置關係有困難，則脫離時間可以被設定為達到掣子件和掣子擋板之間的相應的預定間隔p」(mm)的時間。與在普通聲學鋼琴中的情況相同，該動作模擬機構的掣子件向該電子鍵盤儀器的前部突出。因此很容易測量掣子件與掣子擋板的位置關係，而脫離時間可以被容易地調節。
該動作模擬機構也配置有一個沿琴鍵的排列方向延伸並覆蓋託柄的琴錘件的橫梁件。琴錘擋板設置在橫梁件上，在橫梁件上還設置有用於在初始位置接觸託柄的琴錘件，相對於託柄的轉動中心處於琴錘擋板對面的琴錘橫梁件。
在該模擬動作機構中，由於琴錘擋板和琴錘橫梁件被設置在橫梁件上，消除了分離開的琴錘的必要性，並使結構得以簡化。另外，該橫梁件具有例如倒扣的U形橫截面結構以覆蓋琴錘件，而測量琴錘件和琴錘擋板之間的間隔有困難。因此通過測量掣子件和掣子擋板之間的位置關係，就能夠調節脫離時間。
該橫梁件最好配置有掣子擋板。
在該模擬動作機構中，在橫梁件上除了配置有琴錘擋板和琴錘橫梁件之外，還配置有掣子擋板。因此不需要分離開的掣子擋板，而該模擬動作機構的總體結構得以進一步地簡化。
現在通過舉例的方式，參照附圖對本發明進行說明，其中圖1表示根據本發明的第一個實施例的一種模擬動作機構的示意框圖；圖2為配置有本發明的第一個實施例的模擬動作機構的電子琴的剖視圖；圖3為本發明的第一個實施例的電子琴的前視圖；圖4為沿圖3中IV-IV線所得的剖視圖；圖5為根據本發明所製造的動作模擬機構的局部透視圖；圖6A表示普通琴錘的示意圖；圖6B表示本發明的第一個實施例的琴錘等效件的示意圖；圖7為聲音處理過程的流程圖；圖8為根據本發明所製造的電子琴的分解圖；圖9A和9B為用於本發明的第一個實施例的改進過的制動橫梁的示意圖；圖10A和10B為用於本發明的第一個實施例的改進過的制動橫梁的示意圖；圖11為一普通動作模擬機構的示意圖；圖12為一普通模擬動作機構的示意圖；圖13為一等效於聲學鋼琴動作機構的動作模擬機構的示意圖14為聲學鋼琴動作機構的示意圖；圖15為根據本發明所製造的動作模擬機構的第二個實施例的示意圖；圖16為根據本發明所製造的電子琴的第二個實施例的透視圖；圖17為根據本發明所製造的動作模擬機構的第三個實施例的剖視圖；圖18為根據本發明所製造的動作模擬機構的第三個實施例的回停時間的示意圖；圖19為本發明的第三個實施例的動作模擬琴錘的透視圖；圖20A和20B分別為本發明的第三個實施例的動作模擬琴錘的前視圖和右視圖；圖21為根據本發明的第三個實施例的一個變型，配置有一配重的動作模擬琴錘的示意圖；圖22為根據本發明的第三個實施例的一個變型的一個動作模擬琴錘和一個通過一固定螺釘固定到該動作模擬琴錘上的配重的示意圖；圖23為根據本發明的第三個實施例的一個變型，包括三個零件的動作模擬琴錘的透視圖。
第一個實施例如圖1所示，第一個實施例的電子琴1包括一個動作模擬機構2，喇叭6a，6b，一個包括琴鍵11的鍵盤，一個電子聲源5，琴鍵傳感器63，65和一個控制器10。
動作模擬機構2，如圖4和5所示，配置有一個連杆等效件或連杆15、一個頂杆等效件或頂杆17、一個託柄18、一個帶有一掣子的掣子柄19，一個L形件21，一個擋板件32和一個琴錘橫梁件28。連杆15通過一連杆法蘭13可以轉動地連接到一中心橫梁14，這樣在琴鍵11被按壓時，立柱12上升，使連杆15沿與被按壓的琴鍵11的轉動方向相反的方向轉動。頂杆17可以轉動地連接到連杆15，這樣頂杆17隨連杆15一起上升，直到頂杆翹尾17a接觸到限制橫梁16。託柄18，可以與頂杆17相接觸或者脫離頂杆17，被可以轉動地支撐於固定到中心橫梁14上的託柄法蘭18a的中心銷釘18b上。掣子柄19被連接在託柄18的一側而L形件21被連接在託柄18的上面部分。由於按壓琴鍵，L形件21會轉動而使擋板件32通過一彈墊32a與L形件21的突出部21a相接觸。在按壓琴鍵之後，L形件21會轉動而使琴錘橫梁件28通過一彈墊28a與L形件21的突出部21a相接觸。擋板件32和琴錘橫梁件28在U形制動橫梁30的內壁的相對的表面上分別配置有彈性墊料，或者稱彈墊32a，28a。
託柄18，L形件21和掣子柄19構成琴錘等效件20。託柄18和掣子柄19具有與聲學鋼琴的動作機構相似的結構，而L形件21的高度，或者託柄18的上部表面和突出部21a的上部表面之間的距離則大約為在聲學鋼琴中所見的琴錘的大約一半或更小，例如1/5到1/20。在託柄18被頂杆17升高時，琴錘等效件20如在圖4中看沿逆時針方向轉動。L形件21具有一個由高約0.59英寸的垂直部分和長約0.79英寸的水平部分構成的L形橫截面。隨後，限制橫梁16使頂杆17轉動並脫離託柄18。在頂杆17和託柄18脫離後，琴錘等效件20慣性地繼續沿逆時針方向轉動。一旦L形件21的突出部21a接觸到擋板件，擋板件32將限制琴錘等效件20的慣性運動。
如圖5所示，動作模擬機構2被位於電子琴1的相對的兩端的一對支撐件9所支撐。為簡化起見。圖5隻示出支撐件9的一個。中心橫梁14、限制橫梁16和制動橫梁30均延伸於這一對支撐件9之間。動作模擬機構2和裝配在一起的這一對支撐件9可以安裝電子琴1上或者從電子琴1上折卸下來。支撐件9被固定到一個琴鍵板46上(在圖5中未示出)。
如圖6A所示，立式聲學鋼琴的琴錘組件包括一個琴弦擊打琴錘頭，一個琴錘柄，一個琴錘託柄和一個帶有一掣子的掣子柄。該琴錘組件繞中心銷釘18b的轉動慣量用I1表示，其通過關係式I1＝(M)(L1)計算，其中M為琴錘的質量，而L1為中心銷釘18b和G1之間的距離，G1為重心。同樣，琴錘等效件20，如圖6B所示，具有繞中心銷釘18b的轉動慣量，用I2表示，其通過關係式I2＝(m)(L2)計算，其中m為琴錘等效件20的質量，而L2為中心銷釘18b和G2之間的距離，G2為重心。質量m和距離L2經過選擇以滿足m·L2＝M·L1所表示的條件。這樣轉動慣量I2就與轉動慣量I1相同。例如L形件21可以由鐵或其他具有較大比重的金屬製成。重心G2相對於穿過中心銷釘18b的假想鉛垂線所形成的角度θ2設計得與重心G1和假想鉛垂線所形成的角度θ1相同。
如圖2所示，若干琴鍵11沿琴鍵板46排列。如圖4所示，琴鍵11被一平衡銷27可以振動地支撐住，而在琴鍵11的下面配置有琴鍵傳感器63，65。
如圖4所示，每一個琴鍵傳感器63和65均為一光電斷續器(photo-interrupter)，或者檢測器，包括一發射元件和一接收元件，用於檢測琴鍵的按壓和釋放。在琴鍵傳感器63和65中，在發射元件和接收元件之間形成一個光路。當琴鍵傳感器63，65的光路被安裝在琴鍵11下面的一個階梯狀光閘61阻斷時，就發出一個「通」(ON)信號。具體地說，在琴鍵11被按壓後，琴鍵傳感器63的光路首先被階梯狀光閘61阻斷，發生了「通」信號，然後經過某個時間滯後，琴鍵傳感器65的光路被階梯狀光閘61阻斷，發出一個「通」信號。如圖1所示。琴鍵傳感器63和65被連接到控制器10。
控制器10，如圖3所示，被置於控制盒5c中，且如圖1所示為一個通過總線77相互連接在一起的一輸入/輸出埠71、一CPU72、一ROM73、一RAM74、一後備ROM75和一時鐘76的算術邏輯電路。控制器10通過輸入/輸出埠71連接到琴鍵傳感器63和65以及電子聲源5。在琴鍵傳感器63和65上光路被阻斷的時間和時間滯後被CPU72檢測出並被暫時地存貯在RAM74中。「通」信號基於存貯於ROM73中的控制程序被傳送到電子聲源5。控制器10也被連接到一個踏板傳感器(pedal sensor，未示出)以檢測一阻尼踏板，一軟踏板或其他踏板機構的工作情況。這種踏板檢測信息被包括在傳送到電子音源5的信號中。
如圖3所示，電子聲源5被固定在電子琴1的內側底部表面上。帶有一個電源開關5a和一個音量調節器5b用於控制電子聲源5的控制盒5c被固定在琴鍵板46的下面，通過在也是配置於控制盒5c內的一個耳機插座5d中插上一個耳機插頭，輸出信號被傳送到耳機上而沒有輸出信號傳送到喇叭6a或6b上。喇叭6a，用於發出中音或高音，被置於上部外框47的相對的兩側，且各自由上部網格7保護。而喇叭6b，用於發出低音，被置於下部外框48的上部的相對的兩側，且各自由下部網格8保護。
現在參照圖4對具有上述結構的電子琴的工作情況進行說明。在演奏者按壓琴鍵11時，琴鍵11如在圖中看沿順時針方向繞平衡銷27轉動，而連杆15沿與琴鍵11轉動方向相反的方向，或者在如圖中看沿逆時針方向轉動。相應地，頂杆17向上移動並影響託柄18。託柄18與L形件21一起沿與琴鍵11轉動方向相反的方向，或者如在圖中看沿逆時針方向轉動。在頂杆17上升到某個預定的位置之後，頂杆翹尾17a與限制橫梁16接觸，從而使頂杆17如在圖中看沿順時針方向轉動並脫離託柄18。脫離了頂杆17的託柄18和L形件21慣性地轉動。L形件21的突出部21a與制動橫梁30的止擋件32接觸。如圖4中雙點線所示，從而限制琴錘等效件20的慣性轉動。在演奏者釋放琴鍵時，託柄18和L形件21返回，直到突出部21a與制動橫梁30的琴錘橫梁件28接觸。如圖4中的實線所示。
在模擬動作機構2如前所述被操作時，琴鍵傳感器63和65中的光路被階梯狀光閘(stepped shutter)61阻斷，而在控制器10中的CPU72就執行一次聲音處理過程。即在ROM73中存貯的控制程序之一。現在參照圖7中的流程圖對該聲音處理過程進行說明。
在聲音處理過程開始時，首先在步驟S10中確定琴鍵傳感器63和65是否檢測到琴鍵被按壓。具體地說，在一個「通」信號被從琴鍵傳感器63傳送到控制器10，且另一個「通」信號被從琴鍵傳感器65傳送到控器10時，就檢測到琴鍵被按壓。如果步驟S10的結果是否定的，或者未檢測到琴健被按壓，則處理過程重複步驟S10，另一方面，如果步驟S10的結果是肯定的，檢測到琴鍵被按壓，則處理過程前進到步驟S12，在此步驟中，琴鍵按壓速度V根據發自琴鍵傳感器63的「通」信號和發自琴鍵傳感器65的「通」信號之間的時間間隔ΔT被計算出來，例如通過下列的公式V＝K/ΔT，其中K為一常數。
隨後，在步驟S14中，按壓琴鍵力量P根據琴鍵速度V被計算出來，例如通過下列的公式P＝(K′)·(V)，其中K′為一常數。
在步驟S16中，根據琴鍵號和琴鍵按壓力量P得到一個預定的波形信號，並通過控制電子聲源5，根據波形信號從喇叭6a，6b發出聲音。
隨後，在步驟S18中確定琴鍵傳感器63和65是否檢測到琴鍵被釋放。具體地說，在一個「斷」(OFF)信號被從琴鍵傳感器65傳送到控制器10，且另一個「斷」信號被從琴鍵傳感器63傳送到控制器10時，就檢測到琴鍵被釋放。如果步驟S18的結果是否定的，或者未檢測到琴鍵被釋放，則處理過程重複步驟S18。另一方面，如果步驟S18的結果是肯定的，檢測到琴鍵被釋放，則處理過程前進到步驟S20，在此步驟中電子聲源5的發聲被中斷而處理過程回到步驟S10。
現在參照圖8對配置有前面所述的動作模擬機構2的電子琴的製造和裝配進行說明。首先，琴腳塊42，琴臂43，琴腿44，琴背板40，琴頂板45和喇叭6a，6b被固定到一對相對的端板41上，為簡化只示出了端板之一，從而構成了琴箱C1。帶有固定於其上的琴鍵傳感器63，65的琴鍵框架(在圖8中未示出)、琴鍵11和琴鍵板46被形成一體地構成在琴鍵板單元U1中。該琴件板單元U1被固定到一個L形固定件(在圖8中未示出)上並被固定到每個相對的琴臂43上，為簡化在圖8中只示出琴臂之一，然後安裝頰塊(cheek blocks)(未示出)。然後，動作單元U2，包括與支撐件9裝配在一起的動作模擬機構2，被置於琴鍵板單元U1的後部(如圖8所示，朝琴鍵板46的左端)，且支撐件9被固定到琴鍵板46上。然後安裝上部框架47、上部網格7、下部網格8和相關的零件。本發明的第一個實施例的電子琴1，如圖1-3所示，就這樣被製造出來。
電子琴1的第一個實施例具有下列有益效果(1)與立式聲學鋼琴相同，連杆15，頂杆17和託柄18繞彼此分立的軸轉動。在託柄18被頂杆17向上推動時，琴錘等效件20轉動。隨後，在頂杆17脫離託柄18時，琴錘等效件20慣性地運動。琴錘等效件20的慣性運動被止擋件32中斷。轉動慣量I2和重心相對穿過中心銷18b的鉛垂線所形成的角度θ2兩者均設計為與聲學鋼琴的相同。因此頂杆17和託柄18的脫離時間和按壓琴鍵的感覺均與立式聲學鋼琴的相同。
(2)琴錘等效件20與聲學鋼琴的琴錘柄相比足夠短，從而減小了琴頂的高度。因此電子琴1具有聲學鋼琴的琴鍵觸感，而其外觀緊湊，如同普通的電子琴。
(3)制動橫梁30配置有止擋件32和琴錘橫梁件28。零件的數目減少了，因而便利了裝配，並減少了製造成本。
第一實施例的變型制動橫梁30可以分為止擋件32和琴錘橫梁28。另一種可供選擇的方案是，帶有掣子的掣子柄19可以從琴錘等效件20上取消。
如圖9A所示，制動橫梁30的止擋件32可以被縮短。該制動橫梁30因此具有減小了的橫截面積和減小了的重量。另外，如圖9B所示，制動橫梁30的橫截面結構可以是沿以中心銷18b為中心一個圓周的一段圓弧。該制動橫梁30也具有減小了的橫截面積和減小了的重量。
另外，如圖10A和10B所示制動橫梁30的止擋件32可以配置一調節螺釘32b，用於通過調節彈墊32a的位置以改變琴錘等效件20的停止位置。彈墊32a的上部點和下部點，在圖10A和10B中用小叉表示，最好被粘連到擋板件32上。如果彈墊32a因為反覆與L形件21接觸而磨損，L形件的停止位置就從其原有位置向後偏移，或如在圖中所看向左偏移。利用調節螺釘32b，可以將彈墊32a推向如在圖中所看的右邊，或者推向其原有位置(圖10B)。最好為每一個L形件21配置一個調節螺釘32b以便進行各自分立的調節。如圖10A和10B所示，在琴錘橫梁件28上也可以配置一調節螺釘28b，以使琴錘等效件20的返回位置可以同樣地被改變。
第二實施例在第二個實施例中，如圖15所示，一個按鈕開關60代替了圖4所示的琴錘傳感器63和65。琴鍵11包括一個從圖的前面(右面)伸向圖的後面(左面)大約到琴鍵板3的中部的琴鍵體11a和一個從琴鍵體11a的後端(左端)伸向從圖中看的左面的降低或臺階件11b。琴鍵框架4從琴鍵板3的前面伸到大約琴鍵板3的中部。通過嵌入琴鍵框4的中間板4a上的平衡銷207，琴鍵11在大約其中部被可以轉動地支撐。琴鍵墊208配置在琴鍵板3的後端(左端)，在琴鍵11保持其初始位置時，即在按壓琴鍵之前和釋放琴鍵之後，琴鍵墊208與臺階件11b的下面相接觸。立柱12旋入或固定到臺階件11b上且立柱12的頭部與動作模擬機構2的連杆15的下面相接觸。
如圖15所示，按鈕開關60配置有第一和第二開關，分別為SW1和SW2，處於一橡膠、合成樹脂或彈性材料製成的罩601內。開關SW1和SW2各自包括一對固定的和可移動的觸點。按鈕開關60與琴鍵11的底面相對並被置於一印製板P上。隨著琴鍵的按壓，當琴鍵11達到一個介於初始位置和一敲擊深度之間的預定位置時，第一開關SW1被琴鍵11的底面閉合，而在琴鍵11達到該敲擊深度時，第二開關SW2被琴鍵11的底面閉合。
電子琴1的第二個實施例具有下列有益效果。
臺階件11b的上表面低於琴鍵體11a的上表面。琴鍵11通過臺階件11b被有效地連接到動作模擬機構2上。因此，動作模擬機構2的高度比沒有臺階件11b連接到琴鍵上的動作模擬機構2的高度低。另外，琴鍵等效件20與立式聲學鋼琴的琴錘組件相比足夠低。因此如圖16所示，電子琴1可以具有高度減小了的頂板9或者電子琴所特有的緊湊外觀。
第二實施例的變型在第二個實施例中，動作模擬機構2可以被如圖11，12或13所示的普通動作模擬機構代替。該電子琴的外觀結構能被製作得緊湊因為琴鍵11的臺階件11b可以使動作模擬機構的高度有所減低。
第三實施例在第三個實施例中，如圖17所示，被置於琴鍵311後的動作模擬機構300配置有一連杆315，一頂杆317，一託柄318和一制動橫梁330。
連杆315通過一連杆法蘭313被可以轉動地連接到安裝在電子琴體上的一中心橫梁314上，這樣在立柱312被升高時，連杆315被沿與被按壓的琴鍵311的轉動方向相反的方向，或者在圖中的逆時針方向轉動。一個返回制動器343為連杆315上的一金屬絲344所支撐。
頂杆317被可以轉動地連接到連杆315上，這樣頂杆317與連杆315一起上升直到頂杆翹尾317a接觸到限制塊316。限制塊316被一個螺釘342固定到一限制橫梁341上。通過轉動螺釘342可以調節限制塊316的高度。
託柄318，可以與頂杆317相接觸或者脫離頂杆317，被可以轉動地支撐於固定到中心橫梁314上的託柄法蘭318a的中心銷釘318b上。琴錘模擬件320被一固定螺釘325固定到託柄318的上表面。通過對金屬板的衝壓加工，琴錘模擬件320，如圖19，20A和20B所示，在其一端具一彎曲的琴錘件321而在其另一端具有一形成一銳角的支承件322。一個插入孔324被成形於該金屬板的大致中心上，而一對託柄夾持件323彼此相對，其間隔近似等於託柄318的寬度。琴錘模擬件320被一固定螺釘325穿過插入孔324固定到託柄318上，託柄318被夾持在一對託柄夾持件323之間以防止琴錘模擬件320繞固定螺釘325轉動。託柄318和琴錘模擬件320處於固定的位置關係。琴模擬錘件320的高度與圖14所示的聲學鋼琴的琴錘組件120相比足夠小。例如琴錘模擬件320的高度為琴錘組件120高度的大約1/2到1/20。一個掣子件319被固定在託柄318的側面，伸向電子琴1的前部，或者從圖17中看的右部。
制動橫梁330沿琴鍵311的排列方向延伸，覆蓋固定到託柄318上的琴錘模擬件320。該制動橫梁330配備有一個琴錘止擋件331、一個琴錘橫梁件332和一個掣子止擋件333。
如圖17中虛線所示，作為一琴弦模擬件的琴錘止擋件331，在琴錘模擬件320因為按壓琴鍵而轉動時與琴錘件321相接觸。如圖17中實線所示，作為一琴錘橫梁模擬件的琴錘橫梁件332隨著琴鍵被釋放，當琴錘模擬件320返回其初始位置時，與支承件322相接觸。琴錘止擋件331和琴錘橫梁件332由彈墊、尿烷橡膠或其他緩衝材料製成，置於制動橫梁330內側相對的表面上。掣子止擋件333由彈墊，尿烷橡膠或其他緩衝材料製成，置於制動橫梁330上，在掣子件319因為按壓琴鍵而轉動時與掣子件319相接觸。
在按壓琴鍵過程中，掣子件319相對於中心銷釘318b，從其初始位置到與掣子止擋件333相接觸，轉過一個轉動角β。同時，在按壓琴鍵過程中，琴錘模擬件320的琴錘件321相對於中心銷318b，從其初始位置到與琴錘止擋件331相接觸，轉過一個轉動角α。轉動角β大約等於轉動角α。
現在參照圖17對第三個實施例的電子琴的操作進行說明。在演奏者按壓琴鍵311時，琴鍵311從圖中看沿順時針方向轉動，而連杆315沿與琴鍵311轉動方向相反的方向或者從圖中看沿逆時針方向轉動。相應地，頂杆317上升，從而向上推動託柄318並使託柄沿逆時針方向轉動。隨後，頂杆翹尾317a與限制塊316接觸並因而被順時針方向轉動以在某個脫離時間(alet-off timing)脫離託柄318。該脫離時間可以通過轉動螺釘342調節限制塊316的高度的方式加以調節。在脫離時間之後，託柄318和琴錘模擬件320和掣子件319一起，慣性地沿從圖中看的逆時針方向轉動。在琴錘模擬件320的慣性運動過程中，琴錘件321與制動橫梁330的琴錘止擋件331接觸，且與此同時，掣子件319與制動橫梁330的掣子止擋件333接觸。隨後，託柄318沿順時針方向，轉回到其初始位置。在上述接觸中產生的衝擊力在兩個地方被耗散琴錘止擋件331和掣子止擋件333。因而整個轉動機構的穩定性和耐久性得以加強。如果琴鍵311被釋放，在託柄318與琴錘模擬件320和掣子件319一起向迴轉動時，琴錘模擬件320的支承件322與制動橫梁330的琴錘橫梁件332相接觸。
第三個實施例具有下列有益效果。
(1)琴錘模擬件320通過一固定螺釘325穿過插入孔324固定到託柄318上，而託柄318被夾持在託柄夾持件323之間。因此，即使電子琴1經過長時間的使用，琴錘模擬件仍可避免繞固定螺釘325轉動，且託柄318和琴錘模擬件320保持固定的位置關係。因而，原有的琴鍵觸感得以保持。
(2)琴錘模擬件320的琴錘件321和支承件322可以很容易地通過衝壓加工一個金屬板的兩端製成。眾所周知，衝壓加工適合於批量生產。
第三實施例的變型如圖21所示，一個配重W可固定到琴錘模擬件320的琴錘件321上，以改變琴錘模擬件320的重量和重心。另外，如圖22所示，固定螺釘325可穿過一配重W』；然後再穿過插入孔324，以將琴錘模擬件320固定到琴錘託柄318上。因此琴錘模擬件的重量和重心可以被容易地改變。在聲學鋼琴中，各琴錘組件的重量和重心互不相同。在該電子琴中，只要通過增加如圖21和22所示的配重W和W′，就可以調節每一琴錘模擬件使其具有適當的重量和重心以產生與在聲學鋼琴中各個相應琴鍵相似的琴鍵觸感。再一種可選方式是，配重W固定在琴錘件321上，且與此同時配重W′通過固定螺釘325加以固定。
在第三個實施例中，琴錘模擬件320通過對金屬板的衝壓加工加以製造。但是，如圖23所示，琴錘模擬件420可以通過將分離的琴錘體420b和420a焊接在一起加以製造。通過衝壓加工一金屬板，形成第一琴錘體420a，它由在其一端上的琴錘件421，在另一端上的支承件422以及一位於第一琴錘體420a大致中心處的插入孔424構成。通過衝壓加工另一金屬板，形成第二琴錘體420b，它具有一對處於其上的相對側面上的託柄夾持件423(為簡單起見在圖23中只示出一個託柄夾持件423)，以及一個位於第二琴錘體420b的大致中心處的插入孔426。
現在對脫離時間的調節進行說明。在圖14所示的聲學鋼琴中，脫離時間，即頂杆117脫離託柄118的時間，通過調節限制塊116的高度加以改變，這樣頂杆117在琴錘彈墊122和琴弦之間的距離為一預定值p(mm)的某個位置脫離託柄118。為了在電子琴1上實現聲學鋼琴的琴鍵觸感，在脫離時間，琴錘件321和琴錘止擋件331之間的距離根據在聲學鋼琴中的預定值p(mm)被調節為一值p′(mm)。琴錘件321從其初始位置轉至與琴錘止擋件331接觸所轉過的轉動角度α等於掣子件319從其初始位置轉至與掣子止擋件333接觸所轉過的轉動角度β。因此，在脫離時間掣子件319和掣子止擋件333之間的距離，根據前述的值p′(mm)被調節為值p＂(mm)。具體地說，通過轉動限制塊316的螺釘342，從而調節脫離時間等於聲學鋼琴的脫離時間，在脫離時間掣子件319和掣子止擋件333之間的距離被調節為所需的值p＂(mm)。
在託柄318與琴錘模擬件320和掣子件319一起迴轉時，如果琴鍵311仍被按壓，如圖18所示，在某一返回停止位置和返回停止時間，掣子件319被返回制動器343承接，從而防止了支承件322與琴錘橫梁件332接觸。
現在對返回停止時間的調節進行說明。在圖14所示的聲學鋼琴中，返回停止位置，即在琴鍵111被繼續按壓而使在琴錘彈墊122擊打琴弦之後被返回制動器143承接時，通過彎曲返回制動器143的金屬絲144加以調節。金屬絲144被彎曲以使在掣子119在琴錘彈墊122和琴弦之間的距離為一預定值q(mm)的某一位置上被返回制動器143承接。為了在電子琴1上實現聲學鋼琴的琴鍵觸感，在返回停止位置，琴錘件321和琴錘止擋件331之間的距離根據在聲學鋼琴中的預定值q(mm)被調節為一值q′(mm)。琴錘件321從其初始位置轉至與琴錘止擋件331接觸所轉過的轉動角度α等於掣子件319從其初始位置轉至與掣子止擋件333接觸所轉過的轉動角度β。因此，在返回停止位置，掣子件319和掣子止擋件333之間的距離，根據前述的值q′(mm)，可以被計算為值q＂(mm)。具體地說，通過彎曲返回制動器343的金屬絲344，掣子件319和掣子止擋件333之間的距離在返回停止位置，被調節到計算值q＂(mm)，從而使返回停止時間等於聲學鋼琴的返回停止時間。
在動作模擬機構300中，琴錘模擬件320被制動橫梁330覆蓋，因此測量琴錘件321和琴錘止擋件331之間的距離有困難。但是掣子件319從託柄318伸向電子琴的前部且露在外面方便了測量掣子件319和掣子止擋件333之間的距離。因此，在第三個實施例中，脫離時間和返回停止時間能被容易地調節。
在動作模擬機構300中，琴錘止擋件331，琴錘橫梁件332和掣子止擋件333也被配置在制動橫梁330上。該制動橫梁簡化了整體結構。
第三個實施例的琴錘模擬件320的結構不限於圖19所示的結構。取而代之，琴錘模擬件320可以為U形、L形，或者為任意尺寸的圖14所示的琴錘組件120。
在第三個實施例的動作模擬機構300中，各個頂杆317的各個限制塊316均可通過螺釘342加以調節。在動作模擬機構300中，限制塊316可以被一限制彈墊代替用於調節頂杆317的脫離時間。由於脫離時間能夠同時被調節，所以可以方便調節過程，元件的數目可以減少而製造成本也可以減少。
以上參照如附圖所示的優選實施例對本發明進行了說明。對於本領域的技術人員來說，在閱讀和理解本說明後各種變型和更動是顯而易見的。儘管出於示範的目的使用了實施例，但本發明旨在包括在後附的權利要求的精神和範圍以內的全部改進和變形。
權利要求
1.一種電子琴，包括一個琴架；一個具有多個琴鍵的鍵盤，所述鍵盤被安裝在所述琴架上；和一種動作模擬機構，用於對至少一個所述的多個琴鍵施加一動作模擬負荷；所述動作模擬機構包括一個連杆等效件，安裝到所述琴架上繞一第一轉軸轉動，所述連杆等效件與所述多個琴鍵之一相連接的方式為使該連杆等效件在琴鍵被按壓的過程中轉動；一頂杆等效件，具有一第一端和一第二端，所述第一端被安裝到所述連杆等效件上，以繞一第二轉軸轉動，以及一琴錘等效件，安裝到所述琴架上，以繞一第三轉軸轉動，該琴錘等效件可以脫離地與所述頂杆等效件的所述第二端相接合，這樣，按壓琴鍵就使所述頂杆等效件推動所述琴錘等效件繞所述第三轉軸從一個初始位置轉動到所述頂杆等效件與所述琴錘等效件脫離的一脫離位置；其中所述琴錘等效件具有小於聲學鋼琴的琴錘組件的長度的1/2的軸向長度。
2.根據權利要求1所述的電子琴，其中，所述琴錘等效件，在處於所述的初始位置時，具有一轉動慣量並形成一個角度，它們大致等於聲學鋼琴的琴錘組件的相應轉動慣量和形成的相應角度，所述轉動慣量取自繞一個相關的轉動軸，而所述的形成的角度由一相關重心相對於穿過所述相關轉動軸的假想鉛垂線形成。
3.根據權利要求1所述的電子琴，其中，所述電子琴還包括一個安裝在所述琴架上的橫梁件，該橫梁件確定了一縱向軸線，其平行於所述鍵盤；以及一個琴錘止擋件和一個從所述橫梁件伸出的琴錘橫梁件，該琴錘止擋件與該琴錘橫梁件相對，且該琴錘止擋件和該琴錘橫梁件兩者均處於所述琴錘等效件轉動路途上以限制該琴錘等效件的轉動，使所述琴錘等效件可以從所述琴錘等效件與所述琴錘橫梁件接觸的所述初始位置，經過所述的脫離位置，轉動到一已轉動位置，在此位置琴錘等效件與所述琴錘止擋件接觸。
4.根據權利要求3所述的電子琴，其中，所述琴錘止擋件所具有的橫向長度比所述琴錘橫梁件的橫向長度短。
5.根據權利要求3所述的電子琴，其中，所述橫梁件具有一個以所述第三轉軸為中心的園弧形橫截面。
6.根據權利要求3所述的電子琴，其中，所述橫梁件的琴錘橫梁件配置有一個用於調節所述琴錘等效件的所述初始位置的調節件。
7.根據權利要求3所述的電子琴，其中，所術琴錘止擋件配置有一個用於調節所述琴錘等效件的所述已轉動位置的調節件。
8.根據權利要求1所述的電子琴，其中，一個臺階件從所述多個琴鍵的每一個上伸出，將多個所述琴鍵的每一個連接到一個相應的連杆等效件上，被連接到所述臺階件的所述琴鍵的後部具有在垂直方向上比所述琴錘的其餘部分的上表面低的上表面。
9.一種琴鍵，用於帶有一種動作模擬機構以使所述琴鍵具有一種動作模擬負荷的電子琴，所述琴鍵包括一個細長的琴鍵體，它具有一個前面部分和一個後面部分；所述琴鍵的所述後面部分被連接到一個臺階件，所述臺階件可操控地連接到一動作模擬機構；其中，所述琴鍵的所述後面部分在被安裝到電子琴上時具有在垂直方向上比所述琴鍵的前面部分的上表面低的上表面，以減小所述琴鍵的上表面高度。
10.根據權利要求9所述的琴鍵，其與一個配置有一個動作模擬機構的電子琴相結合，用來使所述電子琴的琴鍵具有動作模擬負荷，所述電子琴還包括一個琴架，一個具有多個所述琴鍵的鍵盤。所述鍵盤被安裝在所述琴架上；以及多個動作模擬機構，用以對所述多個琴鍵的每一個施加一動作模擬負荷。
11.一種琴錘模擬件，用於對一種電子鍵盤樂器的琴鍵施加一動作模擬負荷的動作模擬機構，所述動作模擬琴錘包括一個琴錘件，用於在琴鍵被按壓時擊打一琴錘止擋件；以及一個支承件，它與所述琴錘件相鄰，用於在琴鍵被釋放後與一琴錘橫梁接觸。
12.根據權利要求11所述的琴錘模擬件，其中，所述琴錘模擬件由金屬製成。
13.根據權利要求11所述的琴錘模擬件，其中，所述琴錘模擬件還包括一對處於所述琴錘件和所述支承件之間的彼此相對的託柄夾持件，所述一對託柄夾持件相隔一距離大致等於動作模擬機構的託柄的寬度且適合於安放所述託柄。
14.根據權利要求11所述的琴錘模擬件，其中，所述琴錘件配置有一配重。
15.根據權利要求11所述的琴錘模擬件，其中，所述琴錘模擬件還包括一個插入孔，設置成穿過所述琴錘模擬件；一個固定件，可以插入所述插入孔以便將所述琴錘模擬件固定到所述託柄上；以及一個配重，被所述固定件固定到所述琴錘模擬件上。
16.根據權利要求11所述的琴錘模擬件，其與一動作模擬機構相結合，以使一電子鍵盤樂器的琴鍵具有一動作模擬負荷，所述動作機構還包括一個頂杆，能夠可操控地連接到一琴鍵上，這樣在被可操控地連接時，所述頂杆隨著按壓琴鍵而運動；一個託柄，可以繞一固定轉軸從一初始位置轉動到一已轉動位置，所述託柄可以脫離地與所述頂杆連接，這樣所述頂杆的運動推動所述託柄繞所述固定轉軸從所述初始位置轉動到一脫離位置，在此位置上所述頂杆脫離所述託柄，所述脫離位置被設置於所述初始位置和所述已轉動位置之間，所述琴錘模擬件被連接到所述託柄；一掣子件，從所述託柄上伸出並可與所述託柄一起轉動；以及一掣子止擋件，被設置用以限制所述掣子件的運動；其中，在所述託柄從所述初始位置轉動到所述已轉動位置時，由於所述掣子件和所述掣子止擋件之間的接觸以及所述琴錘件和所述琴錘止擋件之間的接觸同時發生，所述掣子件所轉動的轉動角度大致等於所述琴錘件所轉動的轉動角度。
17.根據權利要求16所述的琴錘模擬件，其中，所述動作模擬機構還包括；一個橫梁件，被設置用以限制所述琴錘模擬件的運動，所述橫梁件配置有所述琴錘止擋件和所述琴錘橫梁件，所述琴錘止擋件和所述琴錘錘橫梁件相對，且所述琴錘止擋件和所述琴錘橫梁件兩者均處於所述琴錘等效件的路途上以限制所述琴錘模擬件的轉動。
18.根據權利要求17所述的琴錘模擬件，其中，所述橫梁件配置有所述掣子止擋件。
全文摘要
一種電子琴保持緊湊的外觀具有與聲學鋼琴相同的琴鍵觸感。一琴錘等效件包括託柄，L形件和掣子柄。在託柄隨按壓琴鍵而向上推動時，該琴錘等效件轉動。隨後，一頂杆脫離託柄，琴錘等效件慣性轉動。通過與琴錘等效件的L形件的突出部接觸，一止擋件制止該慣性運動。在轉動慣量和重心相對於穿過一中心銷釘的假想鉛垂線所形成的角度上，該琴錘等效件幾乎等於普通聲學鋼琴的琴錘組件，而在外觀上其比琴錘組件短。
文檔編號G10H1/34GK1151571SQ9611304
公開日1997年6月11日 申請日期1996年9月27日 優先權日1995年9月28日
發明者北島理一, 石田宗雄, 中山真 申請人:株式會社河合樂器製作所