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Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Vorrichtungen zur Tonwiedergabe von phonographischen Aufzeichnungen und speziell auf die Art des Einbaues des beweglichen Systems in elektro-dynamische Tonwiedergabevorrichtungen für Tiefschriftaufzeichnungen.
In dem älteren Patent Nr. 127575 ist eine Wiedergabevorrichtung beschrieben, welche ohne Dämpfung über einen weiten Frequenzbereich linear anspricht. Bei dieser Vorrichtung wird eine Spule elastisch in dem Luftspalt abgestützt und der in die Rille eingreifende Stift, im nachstehenden kurz als Nadel bezeichnet, wird mit dem Rillengrund jederzeit durch Gegenkräfte in Berührung gehalten, welche sich in dem die Nadel abstützenden und führenden System entwickeln, wenn die Wiedergabevorrichtung auf der Schallplatte aufruht.
Gemäss der Theorie dieser Erfindung wird die Notwendigkeit einer Dämpfung dadurch vermieden, dass innerhalb des aufgezeichneten und wiedergegebenen Ausschnittes aus dem Frequenzbereich die freie Schwingung des beweglichen Systems hintangehalLen wird. Dies wird erreicht, wenn die vorerwähnte, elastische Gegenkraft jederzeit gleich oder grosser ist als das Produkt aus der Geschwindigkeit der Nadel und der mechanischen Impedanz des beweglichen Systems.
Bei einer derartigen Konstruktion ist es natürlich eine wesentliche Bedingung, dass die Verbindung zwischen Nadel und Spule sehr steif ist, so dass die Geschwindigkeit der Spule stets gleich jener der Nadel ist und dass weiters die Abstützung einen geringen Widerstand gegen vertikale Kräfte, dagegen einen verhältnismässig grossen Widerstand gegen seitliche (insbesondere horizontale) Kräfte, welche die Spule aus ihrer zentralen Einstellung im Luftspalt bringen würden, aufweist.
Diese seitlichen Kräfte können entweder ständig sein oder wechseln. Die Reibungskraft zwischen der Nadel und einer glatten Rille kann praktisch konstant sein, während die horizontale Komponente der Einwirkung von Wellenlinien auf die Nadel sich ändert und ihre Grösse je nach der Steifheit der Wellenhügel schwankt. Mit Rücksicht auf den geringen Spielraum im Luftspalt können diese Kräfte die Ursache sein, dass die Spule an die Flächen des Magnetpoles anstreift und so unerwünschte Geräusche in die Wiedergabe hineinbringt oder selbst beschädigt wird, wenn nicht spezielle Massnahmen getroffen sind, um dies zu verhindern.
Die wechselnden, seitlichen Kräfte, welche durch die Wellenlinien der Rille hervorgerufen werden, haben das Bestreben, die Nadel in der Richtung der Rille in hin und her gehende Bewegung zu versetzen, so dass die Zeitordinate der wiedergegebenen Welle verzerrt wird. Mit andern Worten die Nadel bewegt sich nicht nur vertikal, sondern auch vorwärts und rückwärts, so dass die aufgezeichnete Welle nicht genau wiedergegeben wird.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, unter Berücksichtigung der im vorstehenden entwickelten Theorie eine Konstruktion zu schaffen, bei welcher die erwähnten Verzerrungen vermieden werden und die dabei auch leicht bzw. mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist das bewegliche System der Wiedergabevorrichtung in zwei oder mehreren Punkten durch ein nachgiebiges Material abgestützt, welches so bemessen und angeordnet ist. dass es sowohl eine elastische Abstützung des beweglichen steifen
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Systems wie auch ein Dämpfungsmittel für unerwünschte Vibrationen bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Nadel mit dem elektrodynamischen Stromerzeuger (z. B. der Spule) durch ein hohles Organ verbunden, das z. B. aus Duraluminium hergestellt ist und trotz der geringen Masse, die für das bewegliche System erforderlich ist, eine hohe Steifheit, nämlich einen hohen Widerstand gegen seitliche Deformation oder gegen Zusammendrücken aufweist.
Das nachgiebige Material hat die Form von in Abständen angebrachten Kautschukscheiben, welche das die Nadel tragende Organ umgeben und so einerseits ihre wirksame Steifheit erhöhen, anderseits jede Tendenz einer freien Vibration durch Zerstreuung der Energie in der Masse der Scheibchen unterdrücken.
Ein bewegliches System dieser Art kann, wie später erörtert, so bemessen bzw. ausgeführt sein, dass es unter dem Einfluss der Seiten- (horizontalen) Kräfte sich um eine horizontale Achse zu verschwenken sucht, die nahe der oberen Kautschukscheibe liegt. Wenn die Spule
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Spule im Luftspalt hervorrufen.
Durch die Wahl eines geeigneten Materials, zweckentsprechende Bemessung der Scheiben und ihres Abstandes voneinander entlang dem oben erwähnten hohlen Organ kann eine sehr hohe Steifheit in seitlicher Richtung erzielt werden, während die Steifheit in vertikaler Richtung sehr gering ist. Es ergibt sich also ein geringer Widerstand gegen die erwünschte, vertikale Bewegung und ein hoher Widerstand gegen seitliche Vibrationen und wenn solche auftreten. so werden sie durch die grosse Dämpfungsfähigkeit des Kautschuks sehr schnell unterdrückt.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Tonwiedergabevorrichtung. u. zw. zeigt Fig. 1 die ganze Vorrichtung im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt derselben.
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eine weitere Ausführungsform der elastischen Abstützung.
Der magnetische Kreis der Vorrichtung enthält einen Magnet 1. der mit seinen Enden die Polstücke. 3 und 3 berührt und durch eine Feststellschraube 4 in der U-förmigen Be- festigungsklammer 5 festgehalten wird. Die Enden dieser Klammer sind umgebogen und greifen beiderseits in Löcher 6 des U-förmigen, nichtmagnetischen Teiles 7 ein, der, wie dargestellt, durch Schrauben an dem magnetischen Polstück 2 und dem aus Isoliermaterial bestehenden Block 8 starr befestigt ist.
Im Polstück 3 ist durch eine Schraube 10 ein Stift 9 aus Kobalteisen befestigt, der nach abwärts in ein kreisrundes Loch 11 des Polstückes, 2 hineinragt, so dass sich ein ringförmiger Luftspalt 12 ergibt. Der Stift 9 und der dem Loch-M benachbarte Teil des Polstückes 2 sind so geformt, dass sie den Fluss im Luftspalt 12 verdichten.
Das bewegliche System der Vorrichtung besteht aus einer Spule 13, welche auf ein becherförmiges Organ 14 aufgewickelt ist. Letzteres sitzt starr an einem nach unten sich erstreckenden Metallrohr 15, welches in der Nadel 16 endet. Wenn die Wiedergahevonichtung für allgemeinen Gebrauch'bestimmt ist, besteht die Wicklung 13 zweckmässig aus zwei Lagen (ungefähr 40 Windungen) eines emaillierten Kupferdrahtes, dessen Durchmesser ungefähr 0'051/Mt beträgt, und ist aussen auf den Becher 14 aufgewunden, von diesem aber durch eine entsprechende Isolierung, z. B. Kondensatorpapier, isoliert. Für eine Wiedergabevorrichtung, die zum Zurückspielen bestimmt ist und bei welcher die wirksame Masse möglichst niedriggehalten werden muss, können weniger Windungen verwendet werden.
Der Becher 14 kann aus Duraluminium von ungefähr 0, 076 mm Wandstärke bestehen und einen solchen Durchmesser aufweisen, dass er mit dem für das Arbeiten erforderlichen Spielraum in den Luftspalt 12 passt. Das Rohr 15 kann ebenfalls aus Duraluminium von 0#076 mm Wandstärke bestehen und einen Aussendurchmesser von 1'28 mm aufweisen, wobei die Nadel, die zweckmässig eine Dauernadel oder eine halbpermanente Nadel ist. in das Rohr 15 eingekittet bzw. eingegossen ist.
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nehmungen 19, 20 der beiden Teile 21, 22, welche, durch Schrauben 23 zusammengehalten, ein Gehäuse Wr das bewegliche System bilden. Dieses Gehäuse wird am Hauptteil der Wiedergabevorrichtung befestigt, bevor das Polstück 9 in seine definitive Lage eingestellt wird.
Die Schrauben 24 passen nur ganz lose in die Löcher der Gehäuseteile 21 und 22, so dass die Spule 13 vermittels eines in das Stück 3 eingeschobenen und genau in den Becher 14 passenden Dornes im Luftspalt 12 genau zentriert werden kann, worauf die Schrauben 24 angezogen werden, um das Gehäuse des beweglichen Systems genau in der erforderlichen Lage zu erhalten. Um zu verhindern, dass Staub von der Schallplatte eventuell in die Wiedergabevorrichtung eindringt und sich daselbst anhäuft, ist ein Staubdeckel. 35 vorgesehen, welcher dicht auf das Gehäuse aufgepasst ist und eine Öffnung 26 aufweist, welche gerade gross genug ist, um das freie Spiel der Nadel zu gestatten.
Die Gesamtvorrichtung ist mit den in das Isoliermaterial 8 eingebetteten Stöpselklemmen 2'7 ausgestattet, die einerseits die elektrische Verbindung der Spule mit einem äusseren Stromkreis
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durch die Nadel entsprechend den Wellenlinien der Rille betätigt, und es entstehen in der Spule zufolge des Flusses im Luftspalt 12 entsprechende Ströme, die vermittels der flexiblen Leitungen 28 und der steifen Verbundungsdrühte 29 dem äusseren Stromkreis zugeführt werden.
Es wurde gefunden, dass man zufreiedenstellende Resultate erzielt, wenn die Scheiben 17
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dass ein besonders elastischer Kautschuk verwendet wird, der welters auch so beschaffen ist, dass er im Gebrauch nicht : in nennenswertem Ausmasse altert. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind nur zwei Kautschukscheibchen dargestellt, es können aber auch mehrere Scheibchen angewendet werden, um die Steifheit des Rohres 15 zu erhöhen und freie Vibrationen zu unterdrücken, wobei die Scheibchen dem Rohr entlang so angeordnet sind, dass die effektive Verschwenkungsachse annähernd durch den Mittelpunkt der Spule geht.
In vielen Fällen ist es genügend, Scheibchen von gleicher Dicke zu verwenden, in ändern Fällen, speziell wenn der Luftspalt sehr klein ist, kann es zweckmässig sein, in der Nähe der Nadel sehr dünne Kautschukscheibchen und weiter gegen die Spule zu solche von zunehmender Dicke anzu-
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Scheibchen 30 verhältnismässig dünn, das Scheibchen 31 etwas dicker und das Scheibchen 32 noch dicker ist. In diesem Falle ist die seitliche Versteifung des untersten Teiles der Abstützung geringer als im oberen Ende, so dass die Verschwenkung des Rohres um eine Achse stattfindet, die ungefähr in der Nähe des oberen Scheibchens liegt.
Da dieses so nahe der Spule angebracht ist, als es die Konstruktion der Einrichtung erlaubt, ist es klar, dass die horizontalen Kräfte sehr wenig Einfluss auf die eigentliche Bewegung der Spule 13 ausüben
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auf ein Minimum vermindert wird.
Ein im wesentlichen gleicher Effekt kann erzielt werden, wenn man, wie durch Fig. 4 veranschaulicht, die nachgiebige Abstützung 33 aus einem Einzigen Stück herstellt, in welchem Falle aber dieses Stück so geformt ist, dass es das Rohr an zwei. drei oder selbst mehreren Stellen abstützt, wobei die Dicke der Abstützungsvorsprünge eventuell aucli verschieden gewählt werden kann, um an jedem Abstützpunkt die erforderliche Steifheit zu ergeben.
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vertikale Bewegungen. dir im beweglichen System durch die auf der Platte aufliegende Nadel erzeugt werden, sehr gering, während der Widerstand der Scheiben gegen die bereits besprochenen. horizontalen Kräfte verhältnismässig gross ist.
Dieser Querwiderstand kann noch
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messer gibt, der um ein geringes kleiner ist als jener der Scheibchen 17 und 18, so dass beim Zusammensetzen des Gehäuses bzw. Anziehen der Schrauben 23 die Scheibchen von allen Seiten an das Rohr 15 angedrückt werden. Es wurde gefunden) dass in dieser Weise ein Verhältnis des Querwiderstandes zum vertikalen von ungefähr 4 : 1 oder 5 : 1 leicht erzielt werden kann. Ein solches bewegliches System, welches im wesentlichen nur eine Bewegungrichtung bzw. Vibrationsmöglichkeit hat, nämlich die in vertikaler Richtung, wird stets in der Mittelstellung erhalten und geringe Abweichungen, welche eintreten können, werden infolge der hohen natürlichen Dämpfungsfähigkeit weichen Kautschuks unverzüglich unterdrückt.
Bezüglich des an Hand der Fig. 1 beschriebenen beweglichen Systems wurde festgestellt, dass es eine an der Nadelspitze wirksame Masse von etwa 0#03 g und eine effektive Steifheit für vertikale Kräfte von ungefähr 106 Dyn per CM ; aufweist. Wenn ein solches bewegliches System in einen sehr kleinen Wiedergabeapparat von solchen Dimensionen eingebaut wird, dass die Gesamtmasse ungefähr von der Grösse 50 9 ist und die Wiedergabevorrichtung auf die Platte mit einem Druck von etwa lOg aufgedrückt wird, so zeigt sich, dass Originalaufnahmen in weichem Wachs direkt ohne wahrnehmbare Schädigung zurückgespielt werden können. Anderseits wurde konstatiert, dass, wenn dieses bewegliche System in eine Wiedergabevorrichtung von grösserer Masse, z.
B. 200 g, eingebaut wird, um zwecks stärkerer Wirkung ein grösseres Magnelsystem anwenden zu können, die im Handel vorkommenden, gepressten Platten mit zufriedenstellendem Resultat gespielt werden können. ohne dass sich bei einem Auflagedruck von 15-25 y eine nachteilige Abnutzung ergibt.
Die beschriebenen Ausführungsformen lassen natürlich verschiedentliche Abweichungen zu.
Man kann beispielsweise für die Scheibchen ein anderes, nachgiebiges Material oder eine andere Form wählen, so dass sie also nicht mehr Scheibchen sind, sondern beispielsweise Segmente, die nur in einem Teil des Rohrumfanges angreifen. Auch sollen die angegebenen Zahlen keineswegs eine Begrenzung der betreffenden Werte bedeuten, da die günstigsten Werte je nach der Anwendungsart des Erfindungsgegenstandes variieren können.