JP2009031359A - 金属シェルの補強構造及び金属シェルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属シェルの開口端の剛性を確保しつつ、胴体部を薄肉にすることができ、製造工程を簡素化することのできる金属シェルの補強構造及び金属シェルの製造方法を提供することにある。
【解決手段】金属シェル１１は、胴体部２０と、胴体部２０の開口端に設けられた一対の補強部２１とからなる。胴体部２０は、金属製の円筒２５からなり、補強部２１は、円筒２５と同径の金属製のリング２７からなる。リング２７は、円筒２５の少なくとも１つの開口端に接合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属シェルの補強構造及び金属シェルの製造方法に関する。

一般に、ドラムは、円筒状のシェルと、そのシェルの両側開口端に装着された一対のドラムヘッドとを備えている。ドラムの演奏時には、ドラムヘッドが叩打されることで振動し、その振動音がシェルにより増幅される。このようにドラムのシェルは、叩打されたドラムヘッドが振動する際の支点として機能すると共に、ドラムヘッドの振動音を増幅させる共鳴体としても機能する。この点から、シェルには、ドラムヘッドの張力による変形を防ぐために剛性が求められる。しかし、音の応答性（レスポンス）や響き（サスティーン）などが求められる場合、ドラムのシェルを薄肉に形成する必要がある。このような場合、薄肉なシェルを形成するため、ドラムヘッドが装着される開口端のみを補強することが行われている。

金属シェルの場合、シェルの開口端に補強部を形成する方法として、例えば、図５に示すように、長方形の金属板から円筒を形成し、円筒の両開口端を折り曲げて断面Ｖ字状の補強部５１を形成する方法が知られている。また、金属シェルの開口端に補強部を形成する方法として図６（ａ）〜（ｄ）に示すような方法も知られている。この方法によれば、まず、図６（ａ）に示すように、一枚の金属板６０から２枚の円板６１ａ、６１ｂを打ち抜く。次に、図６（ｂ）に示すように、深絞り加工やスピニング加工などのプレス加工により、円板６１ａを成形して上シェル６２ａを形成し、円板６１ｂを成形して下シェル６２ｂを形成する。そして、金属シェルの開口端を形成するため、各シェル６２ａ、６２ｂの底部中央部分Ｐを円形にカットする。続いて、図６（ｃ）に示すように、各シェル６２ａ、６２ｂの開口端を折り曲げて、断面三角形状の補強部６３ａ、６３ｂをそれぞれ形成する。最後に、両シェル６２ａ、６２ｂを溶接して一体化することにより、図６（ｄ）に示すような金属シェル６５が作製される（例えば、特許文献１参照）。
米国特許第１８３２２２７号明細書

しかしながら、図５に示す方法によれば、比較的少ない材料から金属シェルを形成できるものの、一枚の金属板から金属シェルの全ての部分が形成されるため、金属シェルの胴体部５０と補強部５１とで肉厚を異ならせることができない。つまり、胴体部５０と同じ肉厚で補強部５１が形成されるため、金属シェルを薄肉に形成する場合には、金属シェルの開口端の剛性を十分に確保することができない。一方、厚肉な金属板を用いて金属シェルを形成する場合には、金属シェルの開口端を上手く曲げることができず、補強部５１を所望の形状にすることができない。

また、図６（ａ）〜（ｄ）に示す方法によれば、金属シェルの両開口端に断面三角形状の補強部６３ａ、６３ｂが形成されるため、図５に示す方法よりも金属シェルの開口端の剛性を高くすることができる。しかしながら、この方法は、深絞り加工やスピニング加工のための金型や治具などを必要とする。また、生産性の高い方法とも言えず、図７に示すように、原材料となる金属板６０に無駄な部分（斜線部）が多く生じるという欠点もある。更には、両シェル６２ａ、６２ｂの接合箇所に厚肉部が生じるため、金属シェルの振動が妨げられて、共鳴体としての機能が損なわれるという問題もある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属シェルの開口端の剛性を確保しつつ、胴体部を薄肉にすることができ、製造工程を簡素化することのできる金属シェルの補強構造及び金属シェルの製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ドラムヘッドが装着される金属シェルの開口端を補強するための補強構造であって、金属シェルは、胴体部と、胴体部の開口端に設けられた補強部とからなり、胴体部は、金属製の円筒からなり、補強部は、円筒と同径の金属製のリングからなり、リングが円筒の少なくとも１つの開口端に接合されていることを要旨とする。

この構成によれば、金属製のリングを金属製の円筒の開口端に接合することによって、金属シェルの開口端の剛性を高くすることができる。また、金属シェルを構成する胴体部と補強部とが別部品からなるため、胴体部と補強部とで肉厚を異ならせることもできる。よって、金属シェルの開口端の剛性を確保しつつ、胴体部を薄肉にすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、リングが円筒の上下の開口端に接合されていることを要旨とする。
この構成によれば、リングが円筒の上下の開口端に接合されるため、金属シェルの剛性を全体的に高くすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、補強部は中空であることを要旨とする。
この構成によれば、補強部が中空であるため、金属シェルの軽量化を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の発明において、補強部は断面三角形状を有していることを要旨とする。
この構成によれば、補強部が断面三角形状を有しているため、金属シェルの開口端の剛性をより一層高くすると共に、ドラムヘッドが振動する際の支点として有効な形状にすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、リングは、円筒の開口端においてその端面に接合されていることを要旨とする。
この構成によれば、リングと円筒との接合面積が少ないため、リングを円筒の開口端に接合する際に要する時間や材料を節約することができる。また、リングと円筒との接合作業を円筒の外側から行えるため、リングと円筒とを接合する際の作業性が向上すると共に、接合作業の自動化を容易に行うこともできる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の発明において、リングは、円筒の開口端において同円筒の内周面に接合されていることを要旨とする。
この構成によれば、リングと円筒との接合面積が十分に確保されると共に、リングと円筒との重複部分が他の部分よりも肉厚になることから、金属シェルの開口端の剛性を更に高くすることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の発明において、円筒は、チタン又はチタン合金からなることを要旨とする。
この構成によれば、チタン又はチタン合金は音の伝播速度に優れ、かつ内部減衰率の小さい材料であるため、音の応答性や響きなどの音響特性に優れた金属シェルを提供することができる。

請求項８に記載の発明は、ドラムヘッドが装着される金属シェルの開口端を補強するための補強構造を備えた金属シェルの製造方法であって、長方形の金属板を成形して円筒を形成するステップと、金属パイプを成形して円筒と同径のリングを形成するステップと、リングを円筒の開口端に接合するステップとを備えることを要旨とする。

この構成によれば、金属シェルは、一枚の金属板から円筒を成形し、金属パイプから円筒と同径のリング成形し、円筒の開口端にリングを接合して形成される。この方法によれば、一枚の金属板から打ち抜かれた２枚の円板を成形して一組のシェルを形成し、両シェルを接合して一体化する従来の方法と比べ、生産性が向上すると共に、使用する金型や治具の種類が少なくて済む。また、原材料となる金属板に無駄な部分がほとんど生じないため、材料コストを低減することもできる。

請求項９に記載の発明は、請求項８記載の発明において、リングは、金属パイプを断面三角形状に成形した後に環状に成形され、その金属パイプの両端を接合することにより形成されることを要旨とする。

この構成によれば、比較的入手し易い金属パイプを用いるため、材料コストの上昇を抑制することができる。

本発明によれば、金属シェルの開口端の剛性を確保しつつ、胴体部を薄肉にすることができ、製造工程を簡素化することのできる金属シェルの補強構造及び金属シェルの製造方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、ドラム１０は、金属シェル１１（以下、シェルと称す）と、シェル１１の上下の開口端を塞ぐ一対のドラムヘッド１２とを備えている。ドラムヘッド１２は、演奏者による叩打時に振動音を発する。シェル１１は、ドラムヘッド１２で発生した振動音を増幅する。

シェル１１の上側及び下側の開口端には、ドラムヘッド１２を保持する環状のヘッド枠１３と、シェル１１に固定される環状のフープ１４とがそれぞれ設けられている。各フープ１４は、その下面をヘッド枠１３の外面に当接させた状態で、シェル１１の上部及び下部の外周にそれぞれ配置されている。各ドラムヘッド１２は、フープ１４を介して、ヘッド枠１３に保持された状態で、シェル１１の上側及び下側の開口端にそれぞれ支持されている。

シェル１１の外周面には、各フープ１４を固定するための複数のラグ１６と、各ドラムヘッド１２の張力を調節するための複数のラグボルト１８とが設けられている。各ラグ１６は、縦孔１６ａを有し、縦孔１６ａの両端には、ラグナット１７がそれぞれ収容及び固定されている。各ラグボルト１８をフープ１４の孔に挿入し、ラグボルト１８の先端をラグ１６内のラグナット１７に締め付けることにより、ヘッド枠１３がフープ１４により押圧されて、各ドラムヘッド１２の張力が強められる。一方、各ラグボルト１８を緩めることにより、フープ１４によるヘッド枠１３の押圧が解除されて、各ドラムヘッド１２の張力が弱められる。

図２及び図３に示すように、シェル１１は、円筒状の胴体部２０と、胴体部２０の両開口端に設けられた一対の補強部２１とを備えている。胴体部２０は共鳴体として機能するシェル１１の主要部分である。補強部２１はドラムヘッド１２の張力によるシェル１１の変形を防ぐために設けられている。胴体部２０は金属製の円筒２５からなる。円筒２５は、軽量で、かつ音の伝播速度や内部減衰率などに優れるとの理由から、チタン又はチタン合金等の金属材料により形成されている。円筒２５は、長方形をなす一枚の金属板２６を円筒状に成形し、金属板２６の両端縁を溶接することにより形成されている。

各補強部２１は、円筒２５と同径の金属製のリング２７からなる。リング２７は、高い剛性を有するなどの理由から、チタン、チタン合金、ブラス（真鍮）、ステンレス等の金属材料により形成されている。リング２７は、断面円形状の金属パイプを断面三角形状に成形したものを更に環状に成形し、金属パイプの両端縁を溶接することにより形成されている。このため、シェル１１では、各補強部２１が中空であり、断面三角形状を有している。このように、シェル１１は、１つの円筒２５と一対のリング２７とからなり、各リング２７を円筒２５の各開口端に溶接又はろう付けすることにより形成されている。

リング２７は、円筒２５の開口端においてその円筒２５の端面２５ａに接合されている。このとき、リング２７の外周面は、円筒２５の外周面と略面一に配置されている。この配置により、各補強部２１では、各リング２７の突部２７ａが、各ドラムヘッド１２に対しその外周縁に沿って接触する。従って、各ドラムヘッド１２は、各リング２７の突部２７ａを介して、ヘッド枠１３に対し振動可能に装着されている。

ドラムの演奏時に生じるドラムヘッド１２の振動や、ラグボルト１８の締め付けなどによって、シェル１１の開口端には、ドラムヘッド１２の張力による内向き（図２に示す矢印方向）の力Ｆが作用する。このため、ドラムヘッド１２の張力によりシェル１１が変形し、ドラムヘッドが振動する際の支点として機能のみならず、共鳴体としての機能についても損なわれる虞がある。その点、本実施形態によれば、シェル１１の両開口端が補強部２１により補強されているため、上述した内向きの力Ｆによるシェル１１の変形が抑止される。

次に、本実施形態のシェル１１の製造方法について図３を参照して説明する。
まず、図３（ａ），（ｂ）に示すように、３本ローラー機を用いて、長方形の金属板２６を円筒形に成形する。そして、金属板２６の両端を溶接することにより、金属製の円筒２５が形成される。また、例えば引抜機を用いて、断面円形状の金属パイプを断面三角形状に成形する。更に、その成形体を環状に成形した後、両端を溶接することにより、リング２７が形成される。得られたリング２７を円筒２５の各開口端にそれぞれ配置し、円筒２５の外側から、各リング２７を円筒２５に溶接することにより、図３（ｃ）に示すシェル１１が形成される。この方法を用いた場合、シェル１１を構成する補強部２１と胴体部２０とが別部品から形成されるため、補強部２１と胴体部２０とで肉厚を異ならせることができる。これにより、シェル１１の主要部である胴体部２０を、補強部２１よりも薄肉に形成することができる。また、シェル１１の胴体部２０を、補強部２１とは異なる金属素材から形成することもできる。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）胴体部２０は、金属製の円筒２５からなり、各補強部２１は、円筒２５と同径の金属製のリング２７からなる。この構成によれば、金属製のリング２７を金属製の円筒２５の開口端に接合することによって、シェル１１の開口端の剛性を高くすることができる。また、シェル１１を構成する胴体部２０と補強部２１とが別部品からなるため、胴体部２０と補強部２１とで肉厚を異ならせることができる。よって、シェル１１の開口端の剛性を確保しつつ、胴体部２０を薄肉にすることができる。また、胴体部２０を補強部２１とは異なる金属素材から形成することもでき、胴体部２０に使用される金属材料としてその選択肢を大幅に広げることができる。つまり、共鳴体として機能するシェル１１の胴体部２０に対し、音響特性に優れた設計を提供することができる。

（２）各リング２７が円筒２５の各開口端に接合されているため、シェル１１の各開口端の剛性を高くすることができる。これにより、ドラムヘッド１２の張力によるシェル１１の歪みをより一層抑制することができる。

（３）補強部２１は中空であるため、シェル１１の軽量化を図ることができる。また、補強部２１は断面三角形状を有しているため、シェル１１の開口端の剛性をより一層高くすることができる。

（４）リング２７は、円筒２５の開口端においてその端面２５ａに接合されている。この構成によれば、リング２７と円筒２５との接合面積が少ないため、リング２７を円筒２５の開口端に接合する際に要する時間や材料を節約することができる。また、リング２７と円筒２５との接合材業を円筒２５の外側から行えるため、リング２７と円筒２５とを接合する際の作業性も向上する。

（５）円筒２５は、チタン又はチタン合金等の金属材料により形成されている。チタン又はチタン合金は音の伝播速度に優れ、かつ内部減衰率の小さい材料であるため、音の応答性や響きなどの音響特性に優れたシェル１１を提供することができる。

（６）シェル１１は、長方形の金属板２６から金属製の円筒２５を形成し、金属パイプから円筒２５と同径のリング２７を形成し、円筒２５の両開口端にリング２７を溶接することにより形成される。この方法によれば、一枚の金属板２６から打ち抜かれた２枚の円板を成形して一組のシェルを形成し、両シェルを接合して一体化する従来の方法とは異なり、汎用機である３本ローラー機を用いてシェル１１を成形することができる。また、従来の方法と比べ生産性が向上すると共に、スピニングマシンやプレス機を使用しないため、使用する金型や治具の種類が少なくて済む。また、原材料となる金属板２６には無駄な部分がほとんど生じないため、材料コストを低減することもできる。更に、一枚の金属板からシェル１１の胴体部２０が形成されるため、シェル１１の振動を妨げる厚肉部が形成されることもない。よって、シェル１１の共鳴体としての機能が損なわれることもない。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態において、図４に示すように、リング２７を、円筒２５の開口端において同円筒２５の内周面に接合してもよい。この構成によれば、リング２７と円筒２５との接合面積が十分に確保されると共に、リング２７と円筒２５との重複部分が他の部分よりも肉厚になることから、シェル１１の開口端の剛性を更に高くすることができる。

・本実施形態において、円筒２５の両開口端に接合された一対のリング２７のうちいずれか一方を省略してもよい。
・本実施形態において、補強部２１は中実であってもよい。

・本実施形態において、補強部２１の断面形状は、円形、楕円形、四角形、五角形などの任意の形状に変更してもよい。
・本実施形態において、円筒２５とリング２７とを同じ金属素材から形成してもよい。

・本実施形態において、円筒２５を、チタン又はチタン合金以外の金属素材から形成してもよい。
・本実施形態において、溶接やろう付け以外の接合方法、例えば、ボルトや接着剤などを用いて、リング２７を円筒２５の開口端に接合してもよい。

ドラムの全体構成を示す側面図。 図１の２−２線に沿った断面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本実施形態のシェルの製造方法を示す説明図。 別例のシェルの開口端部を拡大して示す部分断面図。 従来のシェルの開口端部を示す部分断面図。 （ａ）〜（ｄ）は従来のシェルの製造方法を示す説明図、 原材料となる金属板に生じる無駄な部分を説明するための説明図。

符号の説明

１１…金属シェル（シェル）、１２…ドラムヘッド、２０…胴体部、２１…補強部、２５…円筒、２５ａ…端面、２６…金属板、２７…リング。

Claims (9)

1. ドラムヘッドが装着される金属シェルの開口端を補強するための補強構造であって、
   前記金属シェルは、胴体部と、前記胴体部の開口端に設けられた補強部とからなり、
   前記胴体部は、金属製の円筒からなり、前記補強部は、前記円筒と同径の金属製のリングからなり、前記リングが前記円筒の少なくとも１つの開口端に接合されていることを特徴とする金属シェルの補強構造。
2. 請求項１記載の金属シェルの補強構造において、
   前記リングが前記円筒の上下の開口端に接合されていることを特徴とする金属シェルの補強構造。
3. 請求項１記載の金属シェルの補強構造において、
   前記補強部は中空であることを特徴とする金属シェルの補強構造。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の金属シェルの補強構造において、
   前記補強部は断面三角形状を有していることを特徴とする金属シェルの補強構造。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の金属シェルの補強構造において、
   前記リングは、前記円筒の開口端においてその円筒の端面に接合されていることを特徴とする金属シェルの補強構造。
6. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の金属シェルの補強構造において、
   前記リングは、前記円筒の開口端において同円筒の内周面に接合されていることを特徴とする金属シェルの補強構造。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の金属シェルの補強構造において、
   前記円筒は、チタン又はチタン合金からなることを特徴とする金属シェルの補強構造。
8. ドラムヘッドが装着される金属シェルの開口端を補強するための補強構造を備えた金属シェルの製造方法であって、
   長方形の金属板を成形して円筒を形成するステップと、
   金属パイプを成形して前記円筒と同径のリングを形成するステップと、
   前記リングを前記円筒の開口端に接合するステップと
   を備えることを特徴とする金属シェルの製造方法。
9. 請求項８記載のシェルの製造方法において、
   前記リングは、前記金属パイプを断面三角形状に成形した後に環状に成形され、その金属パイプの両端を接合することにより形成されることを特徴とする金属シェルの製造方法。

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