デジタルピアノのペダルが壊れた

最近電子工作系はオサボリ中であるが、昨年から年甲斐もなくピアノのレッスンに通い出してしまい、発表会にも出して貰えるようになったためリソースをそちらに振り当てる毎日であったりなかったり。

我が家には母の形見のようなグランドピアノがあり、それについては旧ブログ記事で書いている。

EASTEIN Model.250

イースタイン 250型(杵淵モデル)

このピアノ、先月オーバーホールして大変良く鳴る楽器に再生されたのだが、それについては別記事で書こうと思う。結構デカい音で鳴るので一応マイルールとして弾くのは20時頃までとしているが、平日だとあまり練習時間が確保できないことも多い。

FP-30

そんなこともあって、昨年デジタルピアノを買い足した。機種はローランドのFP-30で、ステージピアノとかポータブルピアノとか言われるタイプ。夜練用のサブ機なのでなるべく安い価格帯で打鍵感が良いものを選んだらこれになった。

公式サイトはコチラ

https://www.roland.com/jp/products/fp_series/fp-30/

下位機種のFP-10は当時未発売だったが、価格差1万円程度ならFP-30を選ぶような気はする。上位機種のFP-60は鍵盤が同じだが約5万円増し。最上位のFP-90は鍵盤が最上位仕様になるが10万円以上高くなる。

ヤマハやカシオ、KORGで3~4万円程度の機種もあったが、打鍵感が軽すぎたり、ベロシティのバランスが生ピアノとは程遠い感触であったりで自分には合わなかった。

FP-30はスタンド、ペダル、椅子は別売りだが、全部ひっくるめて8万円くらい。PHA-4スタンダード鍵盤は簡易的なアクションであるが、この価格帯にしてはエスケープメントが付いているのが特徴。グランドピアノ同様に鍵盤をゆっくりと押し下げると微妙に抵抗が増すポイントがあり、試弾でタッチに違和感が少ないと感じたのが決め手になった。

鍵盤は「象牙調」とされているが、艶消しプラスチックな質感で、よくよく見ると縦方向に粗めにペーパーがけしたような微細な筋が入っており、僅かにザラついた感触。黒鍵は半艶消しで黒檀の触感に近いかも。個人的にはツルピカのアクリル、フェノール鍵盤よりはこっちの方が好み。

コンソールは実にシンプルで、表示は音量5段階とボタン内蔵のLEDのみ。内蔵メモリに記録できる録音データは1つのみ。詳細な機能選択はボタン+鍵盤の組み合わせで行うため直観的ではないが、Bluetoothでスマホ/タブレットに接続するとタッチパネル式リモコンとして使える上に録音記録デバイスにもなるので問題なし。むしろ本体からそのような機能を除外することでコストダウンに繋がっているのでアリだろう。USBでPCに接続するとMIDI鍵盤として使えたりするあたり、ステージピアノらしいというか、DTMのローランドらしくて好感が持てる。

FP-30にはダンパーペダルDP-2が付属しているが、形状が生ピアノのそれとは程遠いため、本体購入と同時に別売りペダルを購入した。

それが今回の問題のブツ、DP-10である。スタンド固定タイプの3本ペダルも売られているが、自分はウナコルダはたまにしか使わないし、ソステヌートはまず使わないので1本ペダルを選択した。

このペダル、ハーフペダルに対応し、底面から引き出せる大面積のラバーパッドに踵を置くことで演奏中に位置がズレにくいという特徴があり踏み心地も悪くない。ところが、1年使っている内にキコキコと異音を生じるようになった。ヘッドフォンで練習していても聞こえる異音なので放って置けなくなり、調べてみることにした。

よくよく見ると、ペダルがガタついて根元がガワのプラスチックに接触し、そこが鳴いているようである。

ペダルの軸がブレていると思われたのでバラして調べてみた。なんと金属のシャフトに対して軸受けがABS樹脂のガワ一体成型になっていて、肉抜きされていることもあり実に頼りない構造である。小曲を演奏するだけでも百回以上の足踏み負荷がかかるところであり、何千、何万回と踏んでいる内に磨耗するであろうことは容易に想像できる。

ペダルを外して調べてみると亀裂が入っていた。ABS樹脂が負荷に耐え切れずに割れたようである。これがペダルをガタつかせた原因だった。保証期間内であればメーカー修理で延命を図るところであったが、購入後1年を僅かに経過していたし、根本原因が軸受けの構造的問題であることから、仮に新品に交換したとしてもいずれ同じ不具合を生じるだろう。とりあえずエポキシで固めてしまおうかとも思ったが、軸受けがプラのままでは姑息的手段にしかならない。

4x10x4ベアリング

根治療法は軸受けを金属化し、なおかつガワに完全に固定することだろう。ベアリングを組み込んでしまうのが理想的と考え、amazonで調達してみた。ガワ内部の隙間を計測し、軸径4mm、外径10mm、厚さ4mmをチョイス。5個で送料込み787円とお安かったが、中国からの発送で到着まで3週間ほどを要した。

まずはシャフトに挿してみる。そのままでは微妙に挿さらなかったので、シャフトをリューターで少しだけ削った。削りすぎてガタツキが発生しないように注意が必要。

次に、ガワを削ってベアリングを適切な位置まで差し込めるようにするが、隙間が狭いので意外と厄介で、アートナイフ、模型用の薄い彫刻刀、ニッパーを使って加工した。

ベアリングを完全に固定するためにはガワとの隙間を埋める必要があるが、こういうときはABS樹脂との親和性が高いプラリペアが有用。下ごしらえとしてベアリング内部に溶解液が侵入しないようにマスキングゾルを塗布してみた。

ベアリングを入れて隙間にプラリペアを流し込む感じで固めた。あとから取り出せるようにしておかないとペダルを差し込めないので下半分だけ固めるようにした。上にも少し被ってしまっているがナイフで削り取れば問題なし。

一晩寝かせたところ強力に固定されており、取り外すのにちょっと苦労した。ここまで加工すればあとは組み込むだけ。

ペダルのシャフトにベアリングを挿しこみ、ガワに入れてみた。ガタつくことなくキッチリと嵌っている。

残りの部品を戻せば完成。ちなみにこのペダルはデジタルモード、アナログモードの切り替えが可能で、デジタルの場合は画像左のスイッチでOn/Offを検出する。アナログモードは右側金属板に取り付けられているボリウムの値を読んで踏み込んだ角度を検出する仕組みになっているようだ。

実際に使ってみたところ、踏み込んでもペダルはガタつかずスムーズに動き、異音も発生しない。これで何年かは状態維持できると思う。いずれベアリングを固定しているプラが割れるかも知れないが、その時はプラリペアで補修可能。

ちなみに補修作業中に本体付属のDP-2を使用していたが、予想通り使いにくい。軽いのですぐに位置が変わってしまい右足でペダルを探すことになる。せっかくなので中を開けてみたが、なんというか…実にシンプルな構造である。スイッチは汎用品で、詰め込まれたスポンジの存在意義がイマイチ分からないが、バネの力を補う目的なのかも?

軸受け構造を調べてみたら、ご覧の有様。ネジ山が刻んであるビスがそのまんまシャフトになっていて、軸受けはプラスチックのガワにあいている穴。これではあっという間にギリギリ削れて逝きそうである。せめてタミヤの工作シリーズのようにハトメ金具の軸受けを差し込むくらいはして欲しかった。ラジコンやミニ四駆の製作経験がある人だったらこういう設計はしないよなぁ…。

なお、今回のような故障事例が多発しているのではないかとネットを調べてみたが、記事公開時点では1件もヒットしなかった。よほど普及していないのか、自分のペダルの踏み方が雑なのか…。

ちなみにFP-30は鍵盤蓋がないが、オープンのままだと弾きはじめにホコリが指にまとわりついて嫌なのでカバーを自作した。不要になったカフェカーテンの布地をリサイクルし、適当にサイズを合わせてミシンで縫っただけのものだが。

そういえば、可動部で金属とプラ部品が擦れて一方的にプラ側が磨耗して機能不全に陥る事例は過去にもあり、大昔のプレイステーション(初代初期型)のピックアップユニットがそうだった。人類は何度同じ過ちを繰り返すのか。経験に学ぶ愚者ではなく、歴史に学ぶ賢者になれといいたい。

余談ですが賢者を目指す諸兄にオススメの記事がコチラ

失敗百選

お約束ですが、この記事を見て当該機種を修繕・改修を行うのは自己責任でやってください。回復不可能なダメージを与えても当方は責任を負いかねます。メーカーへのお問い合わせもご遠慮ください。

(追記)ヘッドフォンハンガーを増設した

FP-30は夜練用なのでヘッドフォン使用が基本なのだが、ヘッドフォンをひっかけておくハンガーが無いのが不満だった。適当にamazonを眺めてみると、デスクなどに貼り付けて使うようなハンガーが1000円前後で売られていたので、それを参考に自作してみた。

素材は巾15mm、2mm厚のアルミの平棒(以前の工作の端材)。ザックリ計測して図面をテキトーに描き、ベンチバイスで曲げてドリルで穴あけ、断端をヤスって角を取って、熱収縮チューブで被覆した。

本体やスタンドに余計な穴を開けたくないので、スタンド固定のネジと共締めにしている。縦のラインを壁に密着させるするつもりだったのだが、計測をしくって右に1センチずれた。使用には差し支えないので作り直しはしないけど…。

ヘッドフォン(安物)をひっかけてみた。ネジ穴の位置を間違えたせいもあって、ちょっと出っ張りすぎたかも。大きいヘッドフォンに買い換えても問題は無さそう。アルミ素材だが2mm厚なので強度的にはまずまず。

ちなみにネジを締める際、アームが邪魔になって普通のドライバーは差し込めない。昔クルマのテールランプを交換する際に必要になって買ったものだが、こういうセットを持っておくと便利。

 

虎の手リモコン

takedaさんと共同で開発していた虎の手リモコンシリーズの送信機「虎の手3号SS」を間もなく家電のKENちゃんさんでリリースの予定→8月12日に店頭販売開始となった。

家電のKENちゃんさんの当方の出品物販売ページはコチラ。

https://kadenken.com/shopbrand/ct142/

頒布できるのは送信機「虎の手3号SS」の組み込みキットのみであるが、試作機含めて虎の手1号~3号のラインナップを公開。

純正SSコードレスと虎の手リモコン

虎の手リモコンとは、セガサターン純正のコードレスパッドと互換性のある赤外線リモコンシステムで、8方向+10トリガまで、2人同時プレイに対応したもの。送信機には「虎の手モード」と「猫かぶりモード」があり、虎の手モードで純正SSコードレス互換機として動作、猫かぶりモードで猫の手リモコンとして動作する。


・虎の手1号

SSコードレスと同等の性能を持ったセガサターン実機用の受信機。純正品の赤外線信号フォーマットをtakedaさんが解析して製作したもの。私は回路考案とファーム開発を担当した。

虎の手リモコンや純正のコードレスPADで使うことができるが、オリジナルの受信機とは若干の相違点がある。純正は受信機側に連射機能(1段階)があるが、虎の手1号には連射機能なし。その代わり、虎の手リモコンでは送信機側に連射機能(3段階)を持たせている。

受光インジケータLEDは1P/2P信号を受けると赤・緑が点灯する。連射インジケータの役割もあり、虎の手送信機のトリガを連射モードに設定し、トリガ単独で押下することで設定された連射速度で点滅する。受光状態を確認できるこのLEDは地味に便利。

内部の様子。オリジナルはカスタムICで受光プログラムを走らせているようだが、虎の手1号はPICマイコン16F1823と74HC670x2の構成で、プログラムはゼロから機械語で書いている。受光性能はほぼ純正品と同等で、60fps・1フレーム未満の遅延で応答する。

受光ICは純正品と同じU2505Bで、フォトダイオードで捉えた400kHzキャリアの赤外線信号を読み取れる(受光回路はシールド板で囲っているので画像では見えない)。U2505Bは製造中止品のため入手難であり、ケース加工やコネクタ入手の問題もあるため、製品化の予定は無し。


・虎の手2号

猫の手3号cの基板と市販のPSコントローラ-USBアダプタを流用して製作したもの。PS用のノーマルコントローラ相当のジョイスティックを接続可能。「虎の手モード」では1P/2Pモードに切り替えでき、SS用受信機があれば実機でコードレスPADと併用して二人同時プレイも楽しめる。電源投入時にSELECT+STARボタンをホールドしておくことで「猫かぶりモード」に設定することができ、猫の手リモコンの送信機としても使用可能。

猫の手3号cと同じ回路構成だが使用PICが異なる。画像のLED内蔵ボタンは動作インジケータ兼WakeUpトリガ。LEDはスリープで消灯する。電池は単三型Ni-MHx3本で、電池ホルダーは背面に貼り付けてある。こちらの送信機も材料入手の都合で製品化の予定は無し。


・虎の手3号SS

純正SSPADに基板を組み込んで赤外線ワイヤレス送信機に改造したもの。純正SSコードレスと信号互換の「虎の手モード」と猫の手リモコン互換の「猫かぶりモード」に切り替えて使える。純正SSコードレス受信機を持っていればSS実機でゲームをプレイ可能。猫の手1号などの受信機があればMSXやファミコンでゲームをプレイできる。

中央の黒いボタンは、純正コードレスのFUNCキーの役割とスリープ状態からのWakeUpキーを兼ねている。純正と異なり、テレビリモコンの機能はないが、FUNC+START+トリガ押下で3段階(7.5/15/30)の連射機能あり(虎の手モードのみ)。

単4乾電池(またはNi-MH電池)2本で動作する。電池BOXはプレイの邪魔にならない位置で、電池を入れても今時のPADと比べて軽量。虎の手・猫かぶりモードは電池投入時のLRボタンの状態で設定する。Lで虎の手1P、Rで虎の手2P、L+Rで猫かぶりモードに設定される。マイコンは3分間操作無しでスリープ状態に移行し、電池は結構長持ちする

いつものようにサブ基板搭載での改造。コネクタを引っこ抜いてピンヘッダを半田付けして基板を増設するだけでなのでお手軽。ケースの穴あけ加工については位置決めシールを添付したので難しくないと思う。

キット内容
穴あけガイドシール

使用説明書:
http://niga2.sytes.net/upfile/tora3ss.pdf

改造手順書:
http://niga2.sytes.net/upfile/tora3ssk.pdf

ちなみに製品の基板は出荷前に全数チェッカーで動作確認済み。

基板チェッカー

出荷

量産した猫の手シリーズを本日出荷した。

QRコードは説明書PDFのURL。店頭でスマホで読み取ると説明書全文をダウンロードできる仕組み。3号キットは説明書PDF内のリンクから改造手順書もダウンロードできる。リンク先は自宅サーバーなので落ちないようにしなくては。

あと、電子工作マガジンに投稿したデジタルアンプ基板が余っているので、これをフルキットにして委託販売することにした。プログラム書き込み済PIC同梱で面実装のアンプICは基板に実装済みなので製作の敷居は下がったと思う。

全説明書のURLはコチラ。

猫の手1号:niga2.sytes.net/upfile/neko1.pdf
猫の手2号:niga2.sytes.net/upfile/neko2.pdf
猫の手3号共通:http://niga2.sytes.net/upfile/neko3.pdf
猫の手3号b改造手順書:http://niga2.sytes.net/upfile/neko3b.pdf
猫の手3号c改造手順書:http://niga2.sytes.net/upfile/neko3c.pdf
猫の手4号:niga2.sytes.net/upfile/neko4.pdf
電子工作マガジンのアンプ:http://niga2.sytes.net/upfile/IRamp.pdf

実際にお店で応答性能を確認できるように店頭デモ用の受信機や3号完成品も同梱した。週末にはお店に並ぶかも。

 

基板チェッカー

猫の手3号は組み立てキットとしてリリースするため、出荷する基板が良品か否か、組み込み前に調べる必要がある。M.A.D.社からのリリースが滞ってしまった主な理由がコレで、簡単にチェックできる装置の必要性は感じており、今回重い腰上げてチェッカーを作成した。

猫の手3号b用のチェッカーがコチラ。内部の2mmピッチの5pパターンにピンヘッダとピンソケットを継ぎ足してかさ上げし、ケース背面からキット基板を直接挿し込めるようにしてある。

鰐口クリップはWakeUp信号用のもので、Rボタンへ配線してある。電源のピンソケットを差し込むと動作するので一通りの操作をチェックできる。

猫の手3号c用のチェッカーがコチラ。ピンソケットを長めのピンヘッダでかさ上げしてある。基板は赤外LED非実装の状態のためテスト用のLEDが必要で、足にスルーホール用テストピンを半田付けしている。鰐口クリップはR2ボタンに増設したダイオードに接続してある。

テスト対象を挿しこみ、LEDと鰐口クリップと電源を接続すると動作する。これらのチェッカーで製造した基板が全品動作品であることを確認した。

D-SUBコネクタ加工方法

猫の手リモコン受信機で使うDサブコネクタの加工方法について、試行錯誤の末辿りついた我流のやり方ではあるが、備忘録として記録しておく。

Dサブ9pはMSX本体によっては金具の出っ張りが本体に干渉して奥まで刺さらない。15pの方はファミコンの拡張端子と同じ形状であるが、金具だけでなく、中の樹脂部分の出っ張りが邪魔で奥まで刺さらない。

まずは金具のカシメ部分(ネジ穴)を金工用ドリルで皿モミする。ステンレス用のビットを使うのがbetter。

このくらい削っておけば殻割りできる。

Dサブ15pの方も同様に殻割りして中身を取り出す。金具は燃えないゴミに捨てる。

15pの方は一旦ピンを全部引っこ抜き、ベンチバイスに固定して棒ヤスリでゴリゴリ削る。

棒ヤスリで4辺を削ったところ。

角はルーターで削って仕上げる。このルーターはステンドグラス製作で使うガラス用。プラを削るには効率が悪いが仕上がりは綺麗になる。

削り終わったところ。バリはナイフで削ぎ落とす。

15pの方はピンを戻しておく。全ピン使うと着脱が固くなるのでファミコンの1コンに必要なピンだけにした。

プラ部品の接合にはアルミの粘着テープを使う。手前がダクト・水回り補修等で使うアルミテープでホムセンで売っているもの。奥のはガラスファイバー入りで昔ラジコンのポリカボディの加工用に買ったもの。機械的強度が稼げるが厚みが出るのが難点。今回は普通のアルミテープで十分。

短冊に切ったアルミテープを接合部分に巻きつける。

手で軽く馴染ませたらペグという道具でさらになじませる。

ちなみにアルミ短冊のサイズはこのとおり。9p用は7x55mm、15p用は6x60mmに切ると丁度良い。

コネクタの加工はこれで完成。15pは削る工程が面倒くさい。

1個や2個作るくらいなら大した作業量ではないが、1ダース作ろうとすると地味に大変だったりする。