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楽器の製造方法(超初級編)
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楽器の製造方法




 楽器は多くの部品があり、それぞれ製造方法が異なる選択がなされています。これには、素材の材質、使われ方、音色、音質等による影響が多いため、適した製造方法が選択されています。また、当然製造コストに跳ね返るため、楽器の値段に影響します。 

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金属加工


トランペットベル工程-min

 管楽器の多くは、真鍮で出来ています。これは、真鍮という材質が、柔らかく加工に適しているからです。また、軽くそして安い事も影響します。これを金の延べ板で作ったら、一体いくらになるでしょうか?もし、金の硬さと比重が必要ならば、真鍮に金鍍金を施します。それでも、金の比重にこだわれば、金無垢で作り上げます。フルートにはそういう物があります。一番高い素材では、プラチナ製のフルートもあります。
 フルートは、構造上、閉管構造と、開管構造療法の性質を持ち、非常に繊細な音の表現が可能です。そのため、材質にこだわる事が多いのだと思います。

 ここに、代表的な金管楽器、トランペットのベル部分の工程の写真があります。この方法は、「ベル部1枚取り」と呼ばれ、高級モデルに採用されています。
 1)真鍮板を型に合わせて切り取ります。
 2)二つに折り曲げて、溶接で接合します。
 3)ベル部分の折れ曲りを修正します。
 4)ベル部分を、一旦ひだひだになるように潰します。これは、この後、ベル部分を膨らます際に、均等な厚みで広がるようにするためです。
 5)ベル部分を、型に当てて、均等に丸くなるように、周りから叩いて面を曲げていきます。
 6)ベルの曲がり具合のいろいろな角度の型にはめては、外から「絞り」と呼ばれる技法で、少しずつカーブをならしていきます。
 7)ベル先端を外巻きに丸めて、ベルの輪の形を整えます。
 8)型にはめ込み、回転させ、管の外の曲率を整えます。(でこぼこの管を、綺麗な丸い管に仕上げます)
 8)中に、真鍮よりも融点の低い金属を、溶かして流し込ませて、一旦冷却して固めます。次に、曲率プレス機にかけ、一気に曲げます。
   その後、中の金属を溶かしだして、パーツとして完成します。

 ベル2枚取りは、管の部分とベルの部分を別に造って成型した後、溶接で接合する方法です。工程が簡単で熟練工を必要としないため、安く造れます。ただ、溶接は、一旦金属を溶かして融合させてから固めるという工程を取るため、その前後の金属板と、密度や結晶構造が異なります。このことにより、微妙な振動の伝わり方が変わり、それが「音色」に影響を及ぼすと言われます。それを嫌う高度な技法をもつプロフェッショナルな奏者は、1枚取りのトランペットを選ぶ事が多いようです。

 サックスの場合は、外枠の型にはめてから、高圧の水を内管に入れて、成形するそうです。
 それぞれのパーツを、基本、溶接、ろう付け、半田付けという、金属を溶かして接合する方法で固定します。
 最終的に、磨き上げて、塗装を施して、ベースの管が完成です。
 その後、連結棒、バネ、レバー、カバーなどを取り付けて、調整して、楽器として完成します。


製造方法
解 説
主な箇所

 鍛 造
鍛造成形250-min
金属は、液体状態よりも固体状態だとわずかに小さくなります。そのため、圧力で鍛える事で、しなりと強度が増します。
素材を溶かしたら、半固形状で高圧でプレスして型に入れ込み、更に高圧をかけて型にします。
木管楽器のキイ

 鋳 造
鋳造成形250-min

鍛造に対して、溶けた金属をそのまま型に流し込んで冷やした工法です。ローコストで細かな形状が作れる反面、強度が少なくもろいです。
木管楽器のキイ・ポスト
マウスピース

 プレス
プレス成形250-min
金属板を型にはめて、高圧で押し形を成型します。自動化されローコストでスピーディーに成型できますが、細かな形状や仕上がりにばらつきがあります。
リガチャー
ホールカバー

 たたき出し
たたき出し成形250-min
型に当てて、金属板を文字通り、叩いて形を作ります。職人技で、高級モデルで使われます。機械では作り得ない、微妙な成型が可能ですが、その分、高額になります。
木管楽器のキイ

 絞 り
絞り加工250-min
お椀状の局面を作る技法です。内側は型に当てて、外からローラーの付いた棒で押し当てながら回していきます。徐々に金属が、型に馴染むので、「絞る」と表現されます。新幹線のボンネットのカーブも、アルミ板を絞る手作りです。
トランペットや、トロンボーンなどのベル部

ダイカスト
ダイキャスト成形250-min
鍛造に近い方法です。鋳造は金属の重さで型に流し込みますが、アルミのような軽い金属では、細かな凹凸だと表面抵抗が大きく、上手く流し込めません。そのため、金属を流し込んだ後、高圧をかける方法です。高圧をかけるのに、昔は火薬を使いました。飾り部分

射 出
射出成形250-min
溶けた金属に圧力をかけて、穴から引っ張り出します。太いものから、ピアノ線まで、線材にも使われます。
引っ張り出されてからの冷却を調整することで、強度や張りを作ります。
再度焼き入れをすると、バネになります。
連結棒
バネ

水圧成形
サックス加圧成形250-min
複雑な局面の場合、型を作り、その中にパイプを入れ、両端から超高圧の水を入れます。
水圧で金属が延び、型に張り付き曲線を写し取ります。

昔は、超高速で射出した金属球を中で回転させ、型に貼り合わせたりしました。
サックスの下部のカーブ部分など

 削り出し
削り出し成形250-min
鍛造、鋳造で金属の塊が出来たら、表面を削り出して成型する方法です。型による成型だと、表面に型の微妙な凹凸が写っています。ドリル、研磨材等で、均一に毛釣り取り、精度の高い平滑面や、局面を造り出します。


 
焼き入れ
金属は、結晶構造が比較的緩いので、柔らかいという特性を持ちます。加工はしやすいが、その後の変形も起こりやすいという事です。そこで、「焼き入れ」という作業をする事で、強度を増すことが出来ます。溶けない程度に高音にすることで、結晶構造が均一になり硬くなります。やり過ぎるともろくなります。


 溶 接
溶接250-min
金属をつなぎ合わせる技法の一つで、同じ金属の延べ板を溶かして接合部に貼り付ける方法や、つなぎ合わせる金属をぴったしにしてから、両方とも溶かして融合させる方法などがあります。
サックスのベル部、本体主管部戸の接合
トランペットのピストン部と管の接合

 ろう付け
ろう付け250-min
金属を溶かして接着剤にする方法で、接着剤として、融点の低い金属(すずなど)が使われます。ろう付けの一つに、「半田付け」があります。「半田」は、鉛とすずの合金で、柔らかく、融点が低く、電気的特性が優れています。電気製品の導通部分の接合に用いられます。
キイポスト
トランペットなどの管同士を繋ぐ補助材

 
ネジ止め
ネジで金属通しを留めます。後で分解できる良さがありますが、可動部分に使うと、ネジが緩んできます。
逆にこの調整ができることを利点として、音色の調整や操作性の調整ができます。
木管楽器のキイと連結棒、カバーとの連結部

 
磨き上げ
加工工程で、細かな傷や窪みが出来ます。大きな窪みは金属を溶かして埋めます。最後にヤスリで磨いていきます。目の粗い方から順番に細かくして、表面を均一に仕上げます。


 
塗 料
ラッカー仕上げなどは、最終工程で塗装します。
鍍金などは、下地処理をして、下鍍金、仕上げ鍍金と何度か厚塗りをする場合があります。真鍮に金鍍金は乗りが悪いので、一旦、ニッケル鍍金や銀鍍金を施してから金鍍金することが多いようです。



木材加工


製造方法
解 説
主な箇所

保湿乾燥
天然木は、組織内部を完全に乾燥させないと、その後不用意な乾燥ですぐに割れてしまします。まずは、水に浮かべて保管して、その後、数年かけて乾燥させます。
全ての木製パーツ

無垢材削り出し
木材は、周辺部、心部によって、硬さや特性が異なります。木管楽器も、ベル部、頭管部など、違った特性が求められます。それぞれの特性に合わせた部位を切り出してから、旋盤を使って削り出して、管を作ります。
木製木管楽器の管の部分

接着
主に修理の際に使う工法で、管が割れた場合、割れた部分を整形して、同じ形のスペーサーを削り出して成形し、補填接着させます。
木管の割れの補修

接続部分
木管楽器は、接続部分にコルクを巻き付けます。コルク自体は、チップの圧熱成形された物で、収縮でき管通しを圧着出来ます。また、コルクは締めると膨張する特性があり、管の継ぎ目からの空気漏れを防ぐ効果があります。
クラリネット、オーボエの、頭部管、本体、ベル部を接合する部分




樹脂加工


製造方法
解 説
主な箇所

圧熱成形
フェノール樹脂、ABS樹脂など、樹脂チップを高音でプレスし焼き固めると、密度の高い、硬い樹脂が成形される。樹脂は削ると熱によって変形するので、成形は型にはめ込む金属で言う「鋳造」「鍛造」に近い工程で成形します。
木管楽器のマウスピース
プラ管と呼ばれる、樹脂、新素材の管体

2枚貼り合わせ
樹脂は熱に弱いため、管の内管を削り出すことが出来ないので、あらかじめ管を半面ずつ成形して、貼り合わせて管にする方法。安い子供向けのトランペットやリコーダーなどに使われます。
子供用トランペット、クラリネット、リコーダーなど





新素材他加工


製造方法
解 説
主な箇所

粉末圧熱成形
粉末木材、粉末カーボン、粉末樹脂を混ぜて、焼き固まる方法。グラナディアの屑を再利用でき、硬度も特性も天然木に近い新素材
非常に硬く熱にも強いため、管体にホールを後から削り開けることが出来ます。
オーボエ、クラリネットの管体、頭部管

集積圧熱成形
木材を薄く削った突き板や、チップを接着剤で貼り合わせ、高音で圧力をかけて固める技法。
木製フルート、マリンバ等研究中

真空蒸着
鍍金は素材が金属で無ければならないが、真空蒸着であれば、木材に金を貼り付けることも可能。素材の組み合わせで、枯渇しているグラナディアの代用を試みています。また、鍍金では作りにくかった、チタン蒸着など、いろいろと研究されています。


楽器の素材
超初級楽器講座音響工学



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主人公は、中学1.年の美奈。初めて楽器を触ってからの吹奏楽への挑戦オムニバスです。
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