專利名稱:電子樂器鍵板開關裝置的制作方法
本發明涉及一種電子樂器鍵板開關裝置，更具體地說，涉及這樣一種電子樂器的鍵板開關裝置，其中在按下一個鍵時，兩個開關根據按鍵的速度或力在不同時刻閉合，這樣，依靠檢測上述時刻之間的時間差，則音量，振幅包絡線和/或音樂的音色即可控制，這通常稱為觸響應控制。
現在已經提出各種類型用于電子樂器的這種形式通用鍵板開關裝置。這些通用的鍵板開關裝置即有優點也有缺點，并且能由一個帶有由橡膠等制成的穹頂柔性部件形成動觸點的開關裝置做為實例，如在日本專利予公告No.53-116141和59-142600的敘述。
在具有上述結構的通用鍵板開關裝置中，柔性部件由模制而成。模制準備費用高，導致鍵板開關裝置成本高。當鍵板開關裝置在大規模生產線上制造時，其尺寸對每個模具來說可能不同，這樣，就有一個尺寸精度問題。此外，在這種通常注模的開關結構中也難以制備帶有凹割部分的輪廓。在這一點上，開關裝置的形狀受到限制。由于這些開關裝置設計成單獨分立裝置，就要求一個開關結構以及一個單獨分立裝置的完整結構。
因此，本發明的基本目的是要提供一種能以較低成本制造的電子樂器中用于觸響應控制的鍵板開關裝置。
本發明的另一個目的是要提供一種電子樂器鍵板開關裝置，其中根據許多鍵的開關可以獲得均勻的。
本發明還有一個目的是要提供一種電子樂器鍵板開關裝置，其中，動和靜觸點的尺寸(接觸面積)可以不受限制地確定。
本發明還有一個目的就是要提供一種沿其橫向具有良好空間因素的電子樂器鍵板開關裝置。
本發明還有一個目的是要提供一種電子樂器鍵板開關裝置，其中大量的開關能以直線排列。
本發明還有一個目的是要提供一種電子樂器鍵板開關裝置，其中，大量的開關能由少量元件構成。
本發明還有一個目的是要提供一種電子樂器鍵板開關裝置，該裝置提供良好的觸鍵。
為了實現本發明上述目的，提供的一種電子樂器鍵板開關裝置包括第一和第二開關，各自由靜和動觸點構成，第一和第二開關的靜觸點在基板上互相相鄰形成，第一和第二開關的動觸點安裝在置于基板上方的一個單獨獨柔性部件上并通常在與靜觸點相對的位置與靜觸點隔開，第一種第二開關的柔性部件和動觸點整體形成，沿一個方向具有一致的截面形狀，柔性部件根據鍵的按動變形，相應于第一和第二開關動觸點的靜觸點根據按鍵速度以一定時間差閉合。
圖1是本發明一個實施例鍵板開關裝置的前視圖;
圖2是柔性部件的透視圖;
圖3A、3B和3C是圖1鍵板開關裝置前視圖，說明其工作過程;
圖4是本發明另一個實施例鍵板開關裝置的前視圖;
圖5是本發明另一個實施例鍵板開關裝置的前視圖;
圖6是圖5所示柔性部件的透視圖;
圖7是圖5和圖6鍵板開關裝置前視圖，說明其工作過程;
圖8是本發明另一個實施例鍵板開關裝置的前視圖;
圖9是本發明另一個實施例鍵板開關裝置的前視圖;
圖10是本發明另一個實施例鍵板開關裝置分解圖;
圖11是圖10所示鍵板開關裝置組件的截面圖;
圖11A是放大的截面圖，表示4圖1所示組件中整體形成的動觸點和圓柱部分的結構。
圖1和圖2表示本發明一個實施例的電子樂器鍵板開關裝置。參照圖1和圖2，第一和第二開關13和14排列在印刷電路板12和鍵11之間。當按動鍵11時，開關13和14根據按鍵速度以一定時間差最終閉合。第一開關13包括由一對在印刷電路板或基板12上形成并互相鄰近的導體膜15a和15b形成的第一靜觸點15，以及在靜觸點15上方與其相鄰由柔性部件20(將在下面敘述)形成的動觸點16。同樣地，第二開關14包括由一對在印刷電路板上形成并互相鄰近的導電膜17a和17b組成的第二靜觸點17;以及在第二靜觸點17上方由柔性部件20形成的第二觸點18，該動觸點比第一動觸點16位置高些。
柔性部件20由擠壓成形方法制備，這樣樹脂用作膠粒并被加熱熔化，熔化的膠粒由壓力板通過模具的擠壓口擠壓，得到具有均勻截面形狀的桿狀輪廓，然后按照要求以予生長度切成塊。柔性部件20由一對相對的鉤狀或L形部件的左右支腿21和22，一個縱向棱柱狀支體23，一對彈性可變形地將腿21和22聯接在主體23上的左右支承部分24和25構成。腿21和22包括相對較大較寬的基塊21a和22a，自由端塊21b和22b，其尺寸與基塊21a和22a大致相同并位于基塊內側，以及從基塊21a和22a上端內側基本上水平延伸的板狀臂21c和22c，支撐各自的自由端塊21b和22b。自由端塊21b和22b通常在印刷電路板12上方浮動。左邊自由端端塊21b位于第一靜觸點15上方并與其隔開一個小間隙。第一動觸點16在自由端塊21b下表面形成。自由端塊22b下表面和印刷電路板12之間的間隙G基本上與第一靜觸點15和第一動觸點16之間的間隙G1相同(G＝G1)。
主體23沿其縱向具有一個基本上一致的厚度和開口端部并能沿垂直方向收縮或擴大。主體23位于第2靜觸點17上方并與其隔開一個較大間隙。第2動觸點18在主體23下表面上形成。主體23上表面近或輕觸鍵11的下表面。
左右支撐部分對24和25由彈性可變形板構成，其上端各自聯接在主體23原子側中間部分上，其下端各自聯接在自由端塊21b和22b上表面上。
第一和第二動觸點16和18由導電橡膠制成并由兩部件同時擠壓成形法與柔性部件20一起制作。因此，第一和第二動觸點16和18延伸在柔性部件20的整個寬度上，即開關的整個寬度。同樣地，靜觸點15和17沿柔性部件20寬度方向延伸，各自相應于動觸點16和18，換句話說，接觸位置設計得落在柔性部件20整個寬度上。
現在將敘述具有上述結構的鍵板開關裝置的工作狀況。
當演奏者按下鍵11，鍵繞其后端的轉軸以由按動力確定的速度轉動。整體與主體23形成的自由端塊21b和22b彈性變形并向下移動，使第一動觸點16與第一靜觸點15接觸，由此閉合第一開關13(圖3A)。在這一點上，自由端塊22b與印刷電路板12密切接觸。
當主體23進一步向下移動時，支撐部分24和25彈性變形，使第二動觸點18與第二靜觸點17接觸，如圖3B所示，由此閉合第二開關14。當進一步按動鍵11時，第二靜觸點17與第二動觸點18接觸，使主體23表示變形，如圖3C所示。
在按動鍵22時，第一和第二開關13和14接通時刻差值隨著按鍵速度變化。當迅速按動鍵11時，第一和第二開關13和14接通時間差值小。否則，接通時間差值就大。當時差檢測器DET檢測到第一和第二開關13和14接通時間之間的差值時，就向控制電路(圖中未示)提供一個檢測信號，使音量，振幅包絡線和音樂音色能夠受到控制。已知的撿測器都能用作檢測器DET，如美國專利No.4，301，704中敘述的那種。
在這個實施例中，柔性部件20由擠壓制備并比由注模成形的常用穹形部件更容易制備。由于凹割而不能由注模制備的均勻輪廓也能很方便地做出。此外，由于應用擠壓技術，帶有第一動觸點16的自由端塊21b能與帶有第二動觸點18的主體13有相同長度。觸點16的尺寸能與觸點18的尺寸相等并使第一動觸點16和第一靜觸點15之間的接觸面積與第二動觸點18和第二靜觸點17之間的接觸面積相同。因此，開關13和13精確工作，整個開關裝置結構緊湊。此外，由于擠壓成形允許連續和均勻一致地制造一個輪廓，產品尺寸上的變化就能防止，其質量即可改善。
圖4是本發明另一個實施例鍵板開關裝置的前視圖。圖4的開關板裝置基本上與圖1和圖2的裝置相同，除了柔性部件20有兩個彈性可變形的主體23A和23B。第二動觸點18在聯接鄰近一個L形截面的腿21和22的兩個主體23A和23B的聯接部分26下表面上形成。
圖4的實施例與圖1和圖2的實施例具有同樣效果。
圖5和圖6表示本發明另一個實施例的鍵板開關裝置。參照圖5和圖6，印刷電路板111安裝在一個架子板110上。在按動鍵103時最終將閉合的第一和第二開關在印刷電路板111和鍵103之間通過一個柔性部件115形成。
柔性部件115由擠壓成形法制備，使絕緣橡膠材料加熱熔化。熔化的絕緣橡膠由壓力板通過模具的擠壓孔被擠壓，從而獲得一個沿其縱向具有一致截面形狀的輪廓，然后以予定長度L和高度H切成塊。柔性部件115包括一對左右彈性可變形的主體115A和115B和用于彈性支撐主體115A和115B的三個腿115C。主體115A和115B靠腿115C能垂直移動。兩個腿115C聯接在主體115A和115B的下外緣上，其余的一個腿聯接在主體115A和115B的下內緣上。主體115A和115B為開口的并且易于垂直變形的中空體構成。第一和第二動觸點117和118構成第一和第二開關并各有在主體115A和115B下表面形成。第一和第二靜觸點120和121相應于動觸點117和118的位置在印刷電路板111上形成。第一和第二動觸點117和118由導電橡膠制成并與柔性部件115由兩部件同時擠壓成形法一起成形。因此，動觸點穿過柔性部件115整個寬度，即開關的整個寬度而形成。第一和第二靜觸點120和121互相鄰近在印刷電路板111上形成并包括一對左右導電膜121a和121b，這對膜鄰近第一和第二動觸點117和118，第一和第二動觸點117和118的排列設計得落在柔性部件115的整個寬度之中。
腿115c由粘接劑或類似方式固定在印刷電路板111上表面上，第一動觸點117和相應的靜觸點之間的間隙基本上與第二動觸點118和相應的靜觸點之間的間隙相同。
相對于柔性部件115主體115A的鍵103下表面部分比相對于主體115B的鍵103下表面厚，這樣，構成階梯表面122A和122B。階梯表面122A通常靠近(或稍微接觸)主體115A的上表面。階梯表面122B通常與主體115B分開。
當演奏者按動鍵103時，階梯表面或凸起122A對主體115A產生壓力，然后該主體彈性變形，如圖7所示。第一動觸點117與第一靜觸點120接觸，閉合第一開關113。當進一步按動鍵103時，階梯表面或凸起122B對主體115B產生壓力，該主體彈性變形，由此使第二動觸點118與第二靜觸點121接觸，閉合第二開關114。第一和第二開關113和114接通時間差隨按動鍵的速度而變化。當迅速按動鍵時，接通時間差小，否則接通時間就長，開關113和114接通時間之間差值受到檢測，檢測的信號輸入控制電路(無圖示)，因此，音樂的音量，振幅包絡線和音色相應于按鍵的速度而受到控制。
根據這一實施例，柔性部件115由擠壓成形制備，因此它比由注模成形的穹形部件更易于制造。此外，由于凹割而由注模不能制作的復雜輪廓由擠壓成形則是很方便的。還有，長度L可以任意確定，這樣，動觸點117和118可以很長并具有同樣長度。第一動觸點117和相應的靜觸點之間接觸表面可以與第二動觸點118和相應的靜觸點之間的接觸表面相同，結果，開關113和114的接觸能力得到改善并能獲得結果緊湊的開關裝置。由于擠壓成形允許連續生產開關而不會有尺寸上變化，因此產品質量得到改進。最后，主體115A和115B的彈性變形比穹形部件變形更簡單，這樣就提供了更好的觸鍵。
圖8表示一個與圖5實施例相似的一個實施例的鍵板開關裝置。在鍵103下表面上不是形成階梯表面，而是將第一塊關113的主體115A制成比第二開關114的主體115B高，這個實施例的其它部件排列與圖5實施例的部件相同。圖8的部件與上述實施例的效果相等同。
圖9是本發明另一個實施例的鍵板開關裝置前視圖。在這個實施例中，柔性部件115的主體115A和115B由具有如圖8所示不同長度的彈性的變形實心板構成。
在上述實施例中，支撐主體115A和115B的腿115C支撐部分a1到a4(圖7)的彈性力比主體115A和115B的彈力弱，這樣，支撐部分a1到a4在主體115A和115B最終變形時比主體115A和115B更容易變形。這一過程可以由增加支撐部分a1到a4的厚度或其長度而實現。
圖10、11和11A表示本發明另一個實施例的鍵板開關裝置。這個實施例靠發展圖5的實施例而實現。在圖10、11和11A的實施例中，用于許多鍵的相鄰鍵開關對一起分組，包括在一個單獨的鍵板開關裝置中，每個開關對由第一和第二開關213和214構成。參照圖10、11和11A，第一和第二靜觸點220和221構成上述第一和第二鍵開關213和214的部件并沿鍵到方向布置在印刷電路板或基板211上。第一和第二靜觸點220和221由一對叉指形的導電膜220a和220b以及一對叉指形導電膜221a和221b在鍵開關單之中構成。導電膜220b和221a通常各自聯接在相鄰鍵板開關中具有同樣作用的導電膜上，并且由一對各自從公共線250和251以相反方向延伸的平行膜構成(即二沿鍵到方向延伸)。構成第一靜觸點220的另一個導電膜220a由兩個平行于導電膜220b的導電膜形成叉指形排列。這兩個導電膜一起通過導電膜253聯接在印刷電路板上一個予定終點上。第一靜觸點220對于每個鍵獨立排列。構成第二靜觸點221的另一個導電膜221b以和導電膜220a同樣方式對于每個鍵排列并且通過一條導線254聯接在電路板211上相對于導電膜220a終點的一個終點上。帶有第一和第二靜觸點柔性部件215布置在印刷電路板上，通過一個絕緣矩形間隔器26°相對于第一和第二靜觸點220和221。柔性部件215由柔性合成樹脂，如硅橡膠制成。柔性部件215的截面基本上為H形。支撐部分215b和215c與中央部分215a在其兩端整體形成并沿鍵列方向延伸。支撐部分215b和215c以鍵列方向略呈錐形，并且其中一個215c向內延伸確定部件215的定位方向。
平行的圓柱部分215d和215e在柔性部件215中央部分沿鍵列方向形成。第一和第二動觸點217和218結合第一和第二靜觸點與圓柱部分215d和215e下表面整體形成。動觸點217和218由碳和硅橡膠組成并在圓柱部分215d和215e下表面沿縱向連續形成，使其能公用于相鄰的鍵。在中央部分215a兩端形成的支撐部分215b和215c和中央部分215a，包括動觸點217和218以及圓柱部分215b和215e兩部件擠壓成形法和上述實施例一樣形成。間隔器260在鍵間距上有適當的孔260a，使第一和第二動觸點217和218能夠接觸相應的膜220a，220b，221a和221b。如圖11A所示，動觸點518與柔性部件215圓柱部分215e整體成形，構成一個弓形。換句話說，動觸點218有一個弦截B，其最下面部分從間隔器260隔開。如上所述相同結構同樣用于圓柱部分215d和動觸點217的整個結構。
動觸點靠鍵280的階梯凸起218a和218b向下移動，該凸起在按動鍵280時通過框架270上形成的孔217向下移動。動觸點217和218相應于按動的鍵280與相應的靜觸點220和221接觸，使檢測器的電路閉合。導向器273a和273b在框架270上孔271兩側緣沿縱向形成并具有確定柔性部件215安裝位置的導向作用。導向器273a和273b由已知的拉出成形法整體安裝在框架270上。為什么支撐部分215n和215c為錐形的原因是使柔性部件215能方便地插入導向器273a和273b之間。
根據上述裝置，凸起281a和281b在按動鍵280時向下移動。在延伸到凸起281a下面的凸起281b向下運動時，第二動觸點218首先接觸第二靜觸點221。隨后，在由按鍵的速度確定的時間后，第一動觸點217在凸起281a向下運動時與第一靜觸點220接觸。檢測器(未圖示)檢測兩個開關接通時間之間差值并產生一個時間差信號。
根據上述裝置，構成第一和第二開關的兩個動觸點與柔性部件整體形成。觸點，圓柱部分和柔性部件215的支撐部分由擠壓成形法同時形成，這樣就提供了具有均勻質量的結構緊湊的開關。動觸點與這個鍵公共的單個柔性部件整體成形，鍵板開關裝置作為整體就能制做的結構緊湊并且能簡化生產工藝。
靜觸點印刷在印刷電路板上。如上所述，動觸點由擠壓成形與柔性部件整體成形，由此獲得低成本，只有少數部件的，以簡單生產工藝生產的、結構緊湊的鍵板開關裝置。
由使用公共鍵部件構成開關的方法，鍵板開關裝置具有一致的質量。當鍵板開關裝置在大規模生產線上生產時，其特性穩定并檢驗工藝簡單。此外，開關能以高密度排列。由于每個動觸點整體與柔性部件結合，還可獲得良好的觸鍵。
還有，根據上述裝置，動靜觸點的尺寸，即接觸面積能夠方便地由改變動觸點上方鍵的弓形尺寸而確定，因為動觸點是連續的。
與每個開關作為單獨分立裝置形成的情況相比，由于每個觸點穿過鍵的寬度而形成，其模向間隔條件得以改善。
本發明并不限于上述特定的實施例。在本發明精神和范圍內都可能做出各種變化和改進。
權利要求
1、一種電子樂器的鍵板開關裝置包括第一和第二開關(13，113，213；14，114，214)，每個開關由靜觸點和動觸點(12，17，120，121，220，221；16，18，117，118，217，218)構成，第一和第二開關(13，113；14，114)的靜觸點(15，17，120，121，220，221)在基板(12，111，211)上互相鄰進形成，上述第一和第二開關(13，113；14，114)的上述動觸點(16，18，117，118，217，218)安裝在上述基板(12，111，211)上方的單個柔性部件(20，115，215)上并通常在相對于上述靜觸點(15，17，120，121，220，221)的位置與上述靜觸點隔開，其特征在于上述第一和第二開關(13，113；14，114)的上述柔性部件(20，115，215)和上述動觸點(16，18，17，118，217，218)整體形成，沿一個方向具有一致的截面形狀，上述柔性部件(20，115，215)根據鍵的按動變形；相應于上述第一和第二開關(13，113；14，114)的上述動觸點的上述靜觸點(15，17，120，121，220，221)根據按鍵的速度以一定時間差閉合。
2、根據權利要求
1要求的裝置，其中上述動觸點(16，18，17，118，217，218)排列在鍵的兩側端由同一個鍵控制。
3、根據權利要求
1要求的裝置，其中，上述一個靜觸點(220，221)由許多導電膜(220a，220b;221a，221b)構成。
4、根據權利要求
1要求的裝置，其中，上述鍵(103，208)有一個帶有階梯表面點(122a，122b;281a，281b)的凸起，相對于上述所有和第二開關(113，114)以便以一定時間差閉合上述第一和第二開關(113，114)。
5、根據權利要求
1要求的裝置，其中，上述第一開關裝置(13)的動觸點(16)與上述第二開關(14)的上述動觸點(18)有一個水平差值，以便以一定時間差閉合上述第一和第二開關(13，14)。
6、根據權利要求
1要求的裝置，其中，上述柔性部件(115)包括變形部分(115A，115B)，該部分相應于上述第一和第二開關(120，121)的位置設置并在按動上述鍵(103)時以一定時間差變形。
7、根據權利要求
1要求的裝置，其中，上述柔性部件(215)包括一個帶有整體與相對于上述第一和第二開關上述靜觸點(220，221)的上述動觸點(217，218)成形的圓柱部分(215d，215e)的中央部分(215a)，以及整體與上述中央部分(215a兩端整體成形的支撐部分(215b，215c)，上述圓柱部分(215d，215e)和上述支撐部分(215b，215c)沿上述鍵(280)的寬度方向延伸。
8、根據權利要求
7要求的裝置，其中，一個間隔器(260)排列在上述柔性部件(215)和上述基板(211)之間，以便當鍵位于未按動位置時，使上述動觸點(217，218)與上述靜觸點(220，221)隔開。
9、根據權利要求
5要求的裝置，其中，上述柔性部件(20)包括兩個L形截面的腿(21，22)和一個位于上述兩個腿之間的主體(23)，以及聯接上述兩個腿(21，22)和上述主體(23)的支撐部分，上述第一開關(13)的上述動觸點(16)在上述腿(21，22)的相應一個腿(21)的平面部分相對于上述靜觸點(15)的相應部分(15a，15b)位置上形成，上述第二開關(14)的上述動觸點(18)位于相對于上述主體(23)靜觸點的相應部分(17a，17b)的位置，上述第一開關(13)的上述動觸點(16，15)之間的距離不同于上述第二開關(14)的上述動觸點(16，15)之間距離。
10、根據權利要求
5要求的裝置，其中，上述柔性部件(20)包括兩個L形截面的腿(21，22)，兩個位于上述兩個腿(21，22)之間的彈性可變形主體(23A，23B)以及一個聯接上述主體(23A，23B)的聯接部分(26)，上述第一開關(13)的上述動觸點(16)位于相對于上述兩個腿(21，22)的相應一個(21)的平面部分上形成的上述靜觸點相應一個(15)的位置上，上述第二開關(14)的上述動觸點(16)在上述聯接部分(26)相對于上述靜觸點的相應一個(17)位置上形成，上述第一開關(13)的上述動觸點(16，15)之間的距離不同于上述第二開關(14)的上述動觸點(16，15)之間距離。
11、根據權利要求
4要求的裝置，其中，上述柔性部件(115)包括兩個腿(115c)和兩個位于腿之間的主體，上述主體(115A，115B)位于相應于上述凸起的上述階梯表面(122A，122B)的位置，上述第一和第二動觸點(117，118)在主體(115A，115B)的下表面上形成，上述第一開關(113)的動靜觸點(117，120)之間的距離基本上與上述第二開關(114)的上述動靜觸點(16，15)之間距離相同。
12、根據權利要求
6要求的裝置，其中，上述柔性部件包括兩個腿(115c)和位于腿之間的兩個主體(115A，115B)，上述主體(115A，115B)彈性可變形并配備一個階梯，以便構成上述變形部分(115A，115B)，上述第一和第二動觸點(117，118)在上述主體(115A，115B)的下表面上形成，上述第一開關(113)的上述動靜觸點(117，120)之間的距離基本上與上述第二開關(114)的上述動靜觸點(16，15)之間距離相同。
13、根據權利要求
12要求的裝置，其中，上述主體(115A，115B)為中空的。
14、根據權利要求
1要求的裝置，其中，上述第一和第二開關的上述柔性部件(215)和動觸點(217，218)由擠壓成形整體形成，提供用于許多相鄰鍵(280)的開關。
專利摘要
一種電子樂器的鍵板開關裝置具有第一和第二開關，每個開關由靜觸點和動觸點構成。第一和第二開關的靜觸點在一個單獨的板上互相鄰進形成，其動觸點安裝在該單獨的板上方單獨的柔性部件上并通常在與靜觸點相對位置與靜觸點隔開。柔性部件和第一、第二開關的動觸點整體形成，沿一個方向具有一致的截面。柔性部件相應于按鍵變形。相應于第一和第二開關動觸點的靜觸點根據按鍵的速度以一定時間差閉合。
文檔編號H01H13/705GK86101312SQ86101312
公開日1986年10月22日 申請日期1986年2月6日
發明者渡邊惠介, 巖本俊幸 申請人:日本樂器制造株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan