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10円玉で鍵盤の重さを計ったらDW60gでしたが重いのでしょうか?

グランドピアノのダウンウエイトを計測中

鍵盤の重さがダウンウエイトだというのは誤解

どこかのインターネットのサイトでは「ダウンウエイトは50gが標準で、10円玉を使って鍵盤の重さを調べて50g以上あったら重いので調律師さんに軽くしてもらいましょう」みたいな事が紹介されているとかいないとか...
結論から言うとこれは正確ではありません。
鍵盤の重さはダウンウエイトではなく「慣性モーメント」の影響が大きいのです。

私のところでは鍵盤の重さの精密な調整「タッチウエイトマネジメント」を承っているということもあって、「10円玉で鍵盤の重さを調べたら重かったので普通の重さに調整してください」といった問い合わせや作業依頼が多数あります。
まずこういった方々が10円玉を使って何を調べようとしているのかというと、それはダウンウエイト(DW)という数値です。
鍵盤の重さを測るための分銅
私たちピアノ調律師が鍵盤の「静的重さ」を確認する時は専用の分銅を使います。
こういった分銅を一般の方々は普通持っていませんので、その代わりとして10円玉を使う訳です。
10円玉
10円玉は一枚4.5gで造られています。
11枚重ねると49.5gになるので、それを載せて鍵盤がそろーりと下がり始めれば「標準的な重さだ」という話ですね。
11枚載せて下りなければ重いし、ストンっ!と速く下り過ぎるなら軽いと判定します。
ところが10円玉信者の方々のお宅にお伺いして、私が静的重さを計り直すとその数値はかなり違った値だったりする事が多いです。
何故ならば計り方が人によってまちまちなので、計測値も全く違った値になってるんです。
10円玉を置く位置(計測点)が1mm手前や奥だったりするだけで値は変わります。
棚板の下に軽いショックを与えているか否かや、アクションを引き出して計測する鍵盤の両脇のハンマーを跳ね上げて、ハンマーレールに3回軽いショックを与えて静摩擦を壊してから測定しているか否かなども。
人によってはそもそもダンパーペダルを踏まずに測っていたりとか...
で、10円玉信者さん達が苦労して調べたダウンウエイトという数値。
実はダウンウエイトというのは鍵盤の重さの実態ではないんです。

タッチは慣性モーメント・バランスウエイト・フリクション

鍵盤の重さ(タッチウエイト)は大きく3つから成り立っています。

  • バランスウエイト(静的重さ)
  • 慣性モーメント(動的重さ)
  • フリクション(摩擦抵抗)

鍵盤の重さは、大きくこの3つで構成され、そのうちの慣性モーメントの影響がとても大きいのです。
タッチウエイト最先端の現場では、ダウンウエイト(DW)を鍵盤の重さの指標としては使っていません。
ダウンウエイト(DW)というのは、ある重さの分銅を鍵盤の手前にそっと載せた時に、ゆっくりと鍵盤が下りていく時の静的重さで、アップウエイト(UW)は逆に下ろした状態の鍵盤が上がっていくときの静的重さです。
精密なタッチウエイト調整を行う現場では、ダウンウエイト(DW)とアップウエイト(UW)の数値を足して2で割ることで求められる「バランスウエイト(BW)」という値を静的重さの指標として使っています。

そして前述のように静的重さよりも、動的重さ「慣性モーメント」のほうが「鍵盤の重さの実態」と言ってもいいくらい重要な要素なので、ダウンウエイトの数値に必死に拘ることにあまり意味はありません。
とはいえ私たちがタッチの調整をするときには、もちろん静的重さも精密に調整するのですが、今は話を分かりやすくするために「タッチウエイト=ダウンウエイト」ではないということを説明していきます。

タッチの慣性モーメントって何?

出来るだけ易しく分かりやすく説明します。
頭の大きな金槌と頭の小さな金槌
誰でも出来る実験です。
ここに2つの金槌があります。
一つは金槌の頭が小ぶりなもの。
もう一つはごっつい頭の金槌。

小さな頭の金槌の柄の端を持つ

まずは小ぶりな頭の金槌を手に持って振ってみましょう。
これは動的重さを体感する実験です。
金槌の柄の端を持って手首だけで振ってみます。
「手首が支点」「柄が鍵盤板」「頭(金槌の鉄の部分)が鍵盤鉛」というイメージで、腕では振らずに手首だけで振ります。
振ってみると、手首から離れた位置に付いている「頭」の重さを感じられることと思います。
最初は出来るだけゆっくりと振って、徐々に速くしていき、最後は可能な限り速く振ってみてください。
速く振るのはとても大変でしたね?
これは慣性モーメントが影響していることの分かりやすい例です。

小さな頭の金槌の柄の真ん中を持つ

次に柄の真ん中あたりを持って、やはり腕は動かさずに手首だけで振ってみてください。
どうでしょうか、柄の端を持って振った時より少し楽に振る事が出来ますよね。

小さな頭の金槌を逆向きに持つ

さらに金槌を反対向きにして頭を持って、手首だけで振ってみます。
するとどうですか?ものすごく楽に振ることが出来ますね。
慣性モーメントは支点からの距離の二乗で効いてきます。
普通に柄の端を持って金槌を振ると、支点(手首)から重みのある頭までの距離が長くなるので慣性モーメントが大きくなり重かったのです。
柄の真ん中を持って振るときは、支点(手首)から金槌の頭までの距離が短くなったので、慣性モーメントの影響が小さくなり楽に振ることが出来たのです。
さらに金槌を反対向きに持って振った時は、支点と頭までの距離がゼロになったので慣性モーメントの影響はとても小さくなり、とても楽に振る事が出来た訳です。

大きな頭の金槌の柄の端を持つ

今度は頭のデカい(重い)金槌で同じことをやってみましょう。
最初は柄の端を持って振ってみます。
小ぶりな頭の金槌の端を持って振った時以上に重くて振るのが大変です。
支点から遠くにある頭の質量が重く、その二乗で慣性モーメントが影響し振るのが大変なのです。

大きな頭の金槌の柄の真ん中を持つ

柄の真ん中あたりを持って振ると幾分楽に振れますが、小ぶりな頭の金槌を振った時よりはやはり重い。

大きな頭の金槌の柄の真ん中を持つ

金槌を反対向きにして振ると、すごく振りやすくなります。
頭のデカい(重い)金槌を振ったときに小ぶりな金槌より重いのは、ピアノに置き換えればバランスピン(支点)から遠い位置に、大きくて重い鍵盤鉛がたくさん入っていたり、重たいハンマーヘッドが付いているのと同じ感じとイメージしてください。

この実験から分かることは、頭が小さく(軽く)・柄が短ければそのぶん楽に振れるという事です。
ピアノに置き換えてみると、鉛は小さく且つ支点に近いところに入っていれば鍵盤は軽くなる。
鍵盤は長いよりも短い方がタッチは軽くなる。
同じサイズの鍵盤鉛でも支点から遠い位置に入っているとタッチは重くなり、支点に近い位置に入っていればタッチは軽くなる。
大きいサイズの鍵盤鉛を3つ入れるにしても、支点に近いところに入れれば軽くなる。
鍵盤鉛は少ないほうが軽くなるし、なんだったら鍵盤鉛は入っていないほうがタッチは軽くなるということになります。
実際のピアノの場合そう単純ではないのですが、動的重さだけで言えば基本的な考え方は概ねこの解釈になります。
もっともピアノの場合支点の両側に重さのある部品があり、金槌を持って振る時は支点の片側にしか重さがありませんので、ピアノの場合はもう少し複雑になります。
この実験でのポイントは、体感したのは動的重さ(慣性モーメント)であって、静的重さ(ダウンウエイト)ではないですよって事です。
ピアノの鍵盤を実用域の速さで下ろす(音が鳴る速さで鍵盤を下ろす)時は、既にダウンウエイトではなく慣性モーメントの影響を大きく受ける速さで鍵盤は下りているのです。

自転車 rivendell bicycle works

身近なもので慣性モーメントの影響を体感出来るのが自転車です。
自転車を快適な乗り物にしようと思ったら、タイヤ・チューブ・リムを軽くするのが効果的です。
自転車のタイヤでの慣性モーメント
自転車のタイヤの支点はハブ軸です。
回転運動の軸(支点)から遠い位置にあるタイヤ・チューブ・リムの重さが、静止状態からの漕ぎ出しを楽にしたり、一定の速さで漕いでいるところからの加速のし易さに大きく影響してきます。
600グラムのタイヤを300グラムのタイヤに交換したら、誰でもその違いを感じることでしょう。
自転車のタイヤの場合は一定方向に回転します。なので一度スピードに乗ってしまえば一定の速さで走り続けるのはさほど大変ではありません。
が、赤信号で止まり、青になって再び漕ぎ出すのが一苦労です。
信号の数が多くストップアンドゴーが多い道ではなかなか大変な思いをします。
ピアノの鍵盤は下がった後は再び上方向に戻るという別方向の動きを繰り返ししなければならないので、ストップアンドゴーを繰り返す自転車以上に慣性モーメントの影響を考える必要があります。
ピアノと同じようにフリクションも存在します。
ハブのベアリングの玉当たり調整が上手くなかったり、グリスアップされていないとハブの回転がスムーズでは無くなってしまいます。精度の高いベアリングに交換したり、回転性能の高いグリスを使用することでフリクションを軽減することも出来ます。
タイヤと路面の設置面にも常にフリクションがあります。
タイヤのコンパウンドの質やタイヤの形状・パターンで設置面のフリクションは変わります。
自転車 surly
これはタイヤの幅が10cm近くもある自転車で、雪の上や道なき道を進むことの出来るファットバイクというタイプの自転車です。
リム幅は広いし、タイヤも馬鹿みたいに太いので普通に考えると支点から遠い位置にあるリムとタイヤが重くて漕ぐのが大変そうに見えますね。
しかしそこは慣性モーメントを考慮してあって、リムは連続して丸く肉抜きがしてあり、タイヤも軽く作られているので、乗ってみると思っている以上に普通に進みます。
変な話そこらのシティサイクルよりも速く走ります。
自転車は人力なので、ピアノと同じように慣性モーメントの影響を体でダイレクトに感じることが出来ます。
もし今乗っている自転車のタイヤを交換する機会があったら、今履いているタイヤよりも軽いタイヤに交換してみると慣性モーメントの影響を体感出来ますよ。

ダウンウエイトを計測するときの鍵盤の動き

ダウンウエイトを測定の際に鍵盤が下りはじめる時の動きはどんな感じかというと...
天秤
例えば天秤があります。
この天秤の両側の皿にそれぞれ50gの分銅を置きます。
当然、両側が同じ重さなので天秤は釣り合っています。
天秤の片方に1g追加する
そこへ片方の皿にだけ1gの分銅を載せます。
すると1gの分銅を載せた皿の方がそろーりとゆっくり下がりはじめます。
これが鍵盤に分銅や10円玉を載せてダウンウエイトを測っている時の鍵盤の動作に似ています。

ここでよく考えてみましょう。
ピアノの鍵盤で天秤と同じように、追加の分銅や10円玉を載せてゆっくりと鍵盤が下がっていく時に音が鳴るでしょうか?
この場合は鍵盤が下がるのがゆっくり過ぎて音が鳴りません。
そうなんです。
ダウンウエイトを測定するときの鍵盤の動き(速さ)は、普段私たちがピアノを演奏する時に鍵盤を下ろす速さとは全く違います。
非実用域のスローモーションで鍵盤が下りる時の重さがダウンウエイトなのです。
そう考えるとダウンウエイトが鍵盤の重さの実態ではないというのが少しはご理解頂けるのではないでしょうか。

鍵盤 + アクションで考えよう

ピアノの鍵盤の重さ(タッチウエイト)は、鍵盤だけで考えるのではありません。
グランドピアノのアクション

鍵盤の入力点(皆さんが指で鍵盤に触れる位置)からハンマーヘッドまでが一つの大きな梃子(テコ)と考えます。

支点の左右で平衡状態である
ピアノの鍵盤・ウイペン・ハンマーをパタンっパタンっと展開していって、一つの長い棒にすると1:5になるとしましょう。
バランスピンを支点として、ハンマーのある側が右辺。鍵盤手前側(弾き手側)が左辺です。
左辺と右辺は平衡状態で常に同じ数値になります。
バランスピン(支点)から奥へ、比率が5の位置に10gのハンマーがあります。
キャプスタン(0.5)の位置に20gのウイペンが載っています。
10gのハンマー × 比率5 = 50g
20gのウイペン × 比率0.5 = 10g
50g + 10g = 右辺は60gということになりますね。
左辺は20gのフロントウエイトです。何個かの鍵盤鉛が鍵盤に入っています。
右辺が60gなので、このアクションをバランスさせるには20gのフロントウエイト(FW)に追加で40gのバランスウエイト(静的重さ)が必要になるという事です。

40gのバランスウエイトを加えないと鍵盤が下りないこのピアノ。
これを弾いた人が「鍵盤が重くて弾くのが大変なので少し軽くしてください」とタッチを軽くする作業を調律師さんに依頼したとします。
BWを軽くするとFWは重くなる
じゃぁって事で、ある調律師さんが鍵盤の手前に鉛を追加してBWを40gから38gにすると、追加の鉛の分フロントウエイトは20gから22gと重くなってしまいました。
鍵盤の手前側に鍵盤鉛を追加してバランスウエイトを軽くするという作業は、BWとFWの数値が入れ替わっているに過ぎません。
鉛が追加されて鍵盤の手前側が重くなった状態は、先の金槌の例でいえば金槌の頭が大きく重くなった状態と似ています。
これでは鍵盤を速く動かそうとしても慣性モーメントが大きくなってしまったので速く動かせないし、軽いというよりは寧ろ重く感じることになりかねません。

鍵盤を軽くするためには、ハンマーの重さを軽くしたり、テコ比率を小さくしたり、鍵盤鉛の数を減らしたり鉛を支点側に寄せたりして、フロントウエイトがシーリング値マイナスとなるよう満たしつつバランスウエイトを標準的な重さにすることで、初めて弾きやすいタッチウエイトになるのです。

私が実際に検証した実例があります。
「88鍵のバランスウエイトはきっちり同じに調整してあるけど、ハンマーの重さやフロントウエイトは重さがまちまち」という1台のピアノ。
それとは別のもう1台は「バランスウエイトはばらつきがあるけど、ハンマーの重さやフロントウエイトは滑らかに揃うよう調整されているピアノ」。
実際に弾き比べてみたところ、後者のバランスウエイトはばらつきがあるけどハンマーの重さやフロントウエイトは88鍵滑らかに揃えてあるピアノの方がタッチが揃って感じられるのです。

ダウンウエイトが鍵盤の重さでは無いという実例

以前に興味深いピアノに遭遇しました。
ボストン(カワイ)GP178というピアノのオーナーさんから作業のご依頼がありました。
「鍵盤が重いので軽くしてほしい」とのことです。

鍵盤の底面に貼られた鍵盤鉛

ピアノを拝見させてもらうと、すでに以前にも他の調律師さんに「鍵盤を軽くしてほしい」とお願いしていたようで、鍵盤の底側の目一杯手前側に貼り付け式の鍵盤鉛が貼ってあったのです。
4key(C1)の静的重さを測ってみると
ダウンウエイト(DW)52g
アップウエイト(UW)19g
バランスウエイト(BW)35.5g
フリクション(F)16.5g

ダウンウエイト教の教えに従えば、最低音部でDW52gでUW19は決して悪い数値ではありません。
でも弾くと重いのです。
まず静的重さに注目です。
BW35.5gという数値はバランスウエイトの指標からすると少し小さい値です。
Fも16.5gは少々大きい数値です。
そして一番の問題は鍵盤の目一杯手前に貼り付け式の鍵盤鉛を追加してしまっている事。
支点から遠い位置に鍵盤鉛を追加したので慣性モーメントが大きくなりタッチが重くなってしまったのです。
「ダウンウエイトこそがタッチウエイトだ」と思って作業してしまった分かりやすい失敗例ですね。
結局私がこのピアノに行った作業は、前任の調律師さんが取り付けた貼り付け式の鉛を取り外し、フリクション処理を行っただけでした。BWは38gとなり、UWの数値は大きくなって鍵盤の戻りがよくなり、鍵盤手前に貼られていた10gの追加の鉛がなくなって、FWは下がり慣性モーメントが小さくなって弾きやすいタッチになったのです。

もう一つ「ダウンウエイトがタッチウエイトではない」という例を。
ヤマハU1H
ヤマハのアップライトピアノの中でも定番中のど定番「U1H」という機種があります。
このピアノの静的重さは、40key(C4)で
DW 57g
UW 33g
BW 45g
F  12g
という数値です。
ダウンウエイト教の教えからすると「DWが57gもあって重い」となる訳ですが、このピアノを実際に弾いてみるとものすごくタッチが軽いのです。
アップライトピアノはストライクレシオ(SR)が1.5から2.5程度です(グランドは5.5から6.5くらい)。
まずテコ比率がとても小さいんですね。
アップライトのハンマーは横の動きになっていますので、ハンマーの重さがしっかりとジャック(ウイペン)に載っていないということも軽さの一つに影響しています。
鍵盤の長さもグランドピアノと比べると短く、鍵盤鉛の数もグランドピアノより少ないので慣性モーメントはかなり小さくなります。
そのためBWが大きくても慣性モーメントが小さいので、弾いた感じはとても軽いタッチになっているのです。

鍵盤鉛の少ないグランドピアノ
グランドピアノでも鍵盤鉛の数が少ないピアノが存在します。
ウイペンにアシストスプリングが取り付いているピアノがその一例です。
ウイペンアシストスプリング
ウイペンはスプリングによって常に上方向に向かうような状態で取り付いています。
これにより鍵盤の後ろ側にのっている重さを軽くしようという試みです。
DW62g
UW33g
BW47.5g
F 14.5g
実際に弾いてみるとBWが大きいので初動は重いように感じるものの、動き出してしまえば意外と速弾きをしても指に負担はかかりません。
これもダウンウエイト(静的重さ)だけがタッチウエイトを決定づけているのではないことの一例です。

フリクションについて

フリクションとは摩擦抵抗です。ピアノの鍵盤、アクションには部品と部品が擦れる部分というのがいくつもあります。
鍵盤とアクション
部品と部品の接点だけでなく、回転部分というのもあります。
これらの部品と部品がお互いに擦れるところには摩擦抵抗があります。
無垢の引き出し
身近なものでは(身近ではなくなったけど)、無垢の木の引き出しというのがありますね。
スムーズに動くようなレール等がない無垢の引き出しは、木と木が擦れて引き出され押し込まれます。
乾燥した冬場は動きが良くなり、梅雨時は動きが悪くなる事があるかもしれません。
冬場は乾燥しているので木は収縮するので動きが良くなり、梅雨時は木が膨張するので摩擦抵抗が多くなり動きが悪くなるのはイメージ出来ると思います。
より動きをよくする為には蝋を塗ったりなど潤滑を試みますね。
ピアノのフリクションも同じで、湿度が高いとフリクションは大きくなります。
湿度とは関係なく発生するフリクションもあります。
フリクションを下げるために潤滑のためのケミカルも使用しますが、基本的に湿度管理は必須です。
部品同士のフリクションが大きければ「ギシギシ」「グググっ」と動きが悪くなるので、タッチが重くなる要因の一つにフリクションが存在するのは理解頂けると思います。

まとめ

  • ダウンウエイトは鍵盤の重さを正確に表していない
  • バランスウエイト・フリクション・慣性モーメントの3つが合わさってタッチウエイトになっている
  • 慣性モーメントのタッチウエイトに占める割合が大きい

という事になります。

鍵盤の重さでお悩みの方にとって何かヒントとなれば幸いです。
最後まで読んで頂きありがとうございます

関連リンク : タッチウエイトマネジメント

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The author is Masami Watanabe (from www.piano-tokyo.jp)

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