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Stift zum Schneiden von Tiefen- oder Edisonschrift und mit demselben hergestellter phonographiseher Lautschriftträger.
Die Erfindung bezieht sich auf phonographische Lautschriftträger mit Tiefenschrift (Edisonschrift) und zielt darauf ab, hochwertige Lautschriftträger dieser Art zu schaffen, welche mit viel höherem Energie-
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Bei der Herstellung von Schallaufzeichnungen ist man bestrebt, die aufgezeichneten Amplituden so gross als möglich zu machen, um nicht nur den Grad der für die Wiedergabe notwendigen Verstärkung herabzudrücken, sondern auch, um die Wiedergabe im Vergleich zur Lautstärke der unvermeidlichen Fremdgeräusche, wie des Kratzgeräusches der Schallplatte, so laut als möglich zu machen. Es wurde jedoch schon längst festgestellt, dass beim Schneiden tiefer Rillen zahlreiche Schwierigkeiten auftreten, welche sich dahin auswirken, dass die Genauigkeit der Aufzeichnung bei zunehmender Amplitude verschlechtert wird.
Der bedeutendste und bekannteste Nachteil besteht darin, dass sich der Widerstand des Schallplattenmaterials gegenüber dem Schneidewerkzeug mit der Schneidetiefe sehr schnell vergrössert, wodurch die Verzerrung bei lauteren Tönen sehr ausgeprägt wird.
Bevor brauchbare elektrische Aufzeichnungsapparate zur Verfügung standen, wurden die Aufzeichnungen mittels akustischer Vorrichtungen hergestellt, durch die nur eine ganz geringe Leistung zur Bearbeitung des Schallplattenmaterials aufgebracht wurde, so dass die Rillen sehr seicht und die Wellen sehr klein waren. Die gewöhnlieh verwendete Nadel war ein Zylinder von 0-5 mm (0'02") Durch-
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schneiden. Durch die Einführung der gegenwärtig allbekannten gedämpften elektrischen Aufzeichnungsapparate für seitlich gewellte Lautschrift (Berlinerschrift) kann die zum Schneiden verfügbare mechanische Energie stark erhöht werden, ohne übermässige Verzerrung hervorzurufen.
Die vorerwähnte Zylindernadel wurde jedoch vor dem Zeitpunkt dieser Erfindung noch immer zur Herstellung der geläufigen Tiefenschrift bevorzugt. Solch ein Stift hat eine Schneidekante, die nur für Tiefen kleiner als 0#0762 mm (0'003") in Betracht kommen kann, für die Herstellung von Rillen dieser oder grösserer Abmessung jedoch nicht verwendbar ist, weil z. B. die Breite einer 0'0762 mm tiefen Rille schon nahezu 0'5 mm (0'02") beträgt, also doppelt so gross ist wie der normale Rillenabstand. Nebstdem ist durch den hinter der Schneidefläche liegenden Stiftteil die Neigung der Rillenoberfläche begrenzt und damit auch die Tiefe, die kleiner sein muss als 0-0762 mm (0-003").
Bedeutende Verbesserungen sind in dieser hinsicht erzielbar. wenn eine für seitliche Aufzeichnung (Berlinerschrift) bekannte Nadel zur Herstellung von Tiefenschrift (Edisonschrift) benutzt wird. Diese Nadel hat eine V-förmige Schneidfläche, welche in einen Kreisbogen übergeht, wobei der eingeschlossene Winkel 87 und der Spitzenradius 0-0559 mm (0-0022") beträgt. Vollwertige Tiefenschrift mit Rillen-
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in der Qualität der Wiedergabe. Diese Verzerrung wurde bisher dem Umstand zugeschrieben, dass der Wiedergabestift den Wellungen der Rille wegen der scharfen Krümmungen bei höheren Amplituden nicht genau folgen könne.
Die Anmelderin hat jedoch festgestellt, dass die dem früheren System hinsichtlich der Aufxeichnungs- möglichkeit gesetzten Grenzen zu einem Teil der Tatsache zuzuschreiben sind, dass das Wachs, anstatt
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rein geschnitten zu werden, vor dem Aufzeichnungsstift wegbricht, und zum andern Teil dem Umstand, dass der hinter der Schneidekante liegende Stiftteil mit den Rillenwellungen in Berührung kommt und dadurch der Schneidtiefe Grenzen setzt.
Es wurde dabei auch gefunden, dass das Wegbrechen des Wachses dadurch verhindert werden i kann, dass die Schneidfläche der Nadel ungefähr senkrecht gestellt und so geformt wird, dass die Flanke einer tiefen Rille nahe der Oberfläche der Schallplatte im wesentlichen vertikal ist. Der notwendige
Spielraum hinter der Schneidefläche der Nadel kann dadurch erhalten werden, dass der Rückenwinkel zwischen der Spurkante des Stichels und der Aufzeichnungsfläche grösser gehalten wird als bei den bisher
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zuzeichnen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stift zu schaffen, welcher eine zweckentsprechend geformte Schneidefläche aufweist und einfach hergestellt werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf jene Stifte zum Schneiden von Tiefen-oder Edisonsehrift, die einen konischen Teil mit kleinen Spitzenwinkel aufweisen, der so zugeschnitten ist, dass eine ebene oder flache Schneide- oder Führungsfläche von vorzugsweise elliptischer Umfangsgestalt entsteht, die mit vertikal stehender grosser Achse im wesentlichen senkrecht auf die zu beschriftende Fläche aufgesetzt werden kann ; dabei ist erfindungsgemäss der Winkel zwischen der Stirnkante und der Spurkante eines durch die Achse bzw. grosse Achse der Schneidenfläche und die Spitze des geschärften Kegels geführten
Schnittes 500 oder weniger als 50 .
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Stift eine Schneidenfläche in Form einer Ellipse, weil ein solcher Stift für Rillen grosser Amplitude besonders geeignet ist, wie aus der späteren Beschreibung hervorgeht. Aber schon ein Stift mit einer Schneidenfläche parabolischer oder hyperbolischer Form gibt bessere Resultate als die gegenwärtig gebräuchlichen Nadeln.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen
Schnitt durch einige Rillen einer Schallplatte ; die Fig. 2, 3 und 4 stellen Ansichten der bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Stiftes zum Schneiden solcher Aufzeichnungen dar ; Fig. 5 veranschaulicht die maximale Schnittamplitude bei Verwendung des besten der bekannten Stifte ; Fig. 6 zeigt die Vergrösserung der maximalen Amplitude bei Verwendung des erfindungsgemässen Stiftes unter denselben Aufzeichnungsbedingungen ; Fig. 7 zeigt eine tiefe, mit der Aufzeichnungsnadel gemäss der Erfindung hergestellte Rille und eine die Rille befahrende Wiedergabenadel der bevorzugten Ausführungsform ;
Fig. 8 stellt einen vergrösserten Schnitt durch den Bodenteil einer Rille dar, die mit einem gebräuchlichen Aufzeichnungsstift für Berlinerschrift geschnitten ist und von der gebräuchlichen Wiedergabenadel befahren wird ; Fig. 9 zeigt einen ähnlichen Schnitt durch den Grund einer Rille gemäss der Erfindung mit einer Wiedergabenadel gemäss einer bevorzugten Ausführungsform und veranschaulicht insbesondere den stark verkleinerten Berührungsbogen ; Fig. 10 stellt die maximale Rillentiefe für eine gegebene Rillenbreite dar, wenn die beste bekannte Aufzeiehnungsnadel der alten Form für Tiefenschrift und die erfindungsgemässe Nadel verwendet wird.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass bei einer mit einem bekannten V-förmigen Stift geschnittenen Rille die Breite sehr rasch zunimmt, wenn die Rille so tief ist, dass tangential verlaufende Flanken 31, 32 vorhanden sind. Obwohl ein solcher Stift viel besser ist als der erwähnte zylindrische, so ist er für hochwertige Leistung doch nicht geeignet. Dieser Nachteil könnte theoretisch durch Anordnung gerader Seiten am Stift oder durch einen sehr kleinen Spitzenwinkel überwunden werden, es muss jedoch bedacht werden, dass der Spitzenradius nur 0'05 nnn (0'002") beträgt, weshalb es überaus schwierig ist, einen praktisch brauchbaren Aufzeichnungs-oder Wiedergabestift von solcher Form mechanisch herzustellen.
Eine Ellipse mit vertikaler grosser Achse bildet jedoch eine sehr geeignete Form für die Schneidekante und kann leicht und genau bis zu jeder verlangten Abmessung durch Zuschneiden eines kegelförmigen Teiles hergestellt werden.
Die Grösse des Minimums des Krümmungsradius der Stiftspitze hängt von verschiedenen Bedingungen ab, wie z. B. von der für die zulässige Abnutzung erforderlichen Kontaktfläche der Wieder-
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bestimmten Abmessung beschränkt.
Der kegelförmige Teil muss ferner unter einem solchen Winkel geschnitten werden, dass Horizontalschnitte, die durch den die wirksame Schneidekante enthaltenden Teil des Stiftes geführt werden, einen Querschnitt aufweisen, der von der Schneidenfläche aus nach hinten allmählich an Breite abnimmt.
Ferner muss der Winkel zwischen der Spurkante des Stiftes und der Oberfläche des Lautschriftträgers ein solcher sein, dass der Rücken der Nadel mit einer neu geschnittenen Welle in der Rille nicht zur Berührung kommt, auch wenn die Welle steil ist.
In Fig. 5 ist eine bekannte Aufzeichnungsnadel 21 dargestellt, wie sie eine aus Erhebungen und Vertiefungen zusammengesetzte Rille in eine Platte 22 schneidet.
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In Fig. 6 ist eine Nadel 30 gemäss der Erfindung dargestellt, die in den Lautschriftträger 26 eine
Rille von grösstmöglicher Amplitude schneidet, in Anbetracht der Forderung, dass die Nadel beim Bewegen längs der Linie 28 den schon geschnittenen Teil 27 der Rille nicht berühre. Ein Vergleich der
Kurven Fig. 5 und 6 zeigt deutlich, dass die Amplitudenvergrösserung 29 durch den grösseren Rücken- winkel ss der Nadel 30 möglich ist, der mehr als 40 beträgt.
Die relative Rillentiefe für eine gegebene Rillenbreite von ungefähr 0'284 mm (0'0112") (der praktisch gebräuchlich maximale Wert für Aufzeichnungen, bei denen ungefähr 100 Rillen auf 25'4 mm entfallen), welche mit verschiedenen Arten von Aufzeichnungsnadeln geschnitten werden kann, ist in Fig. 10 dargestellt.
Die Kurve 33 veranschaulicht die mit einem Zylinderstift von 0'5 mm Durchmesser geschnitten Rille, die Kurve 34 stellt die Rille dar, welche mit dem 87 gradigen V-förmigen Normalstift der Seitentype geschnitten sein könnte, wenn dieser nicht einen begrenzten Rückenwinkel haben würde, und die Kurve 35 stellt eine Rille mit einer ungefähren Tiefe von 0'305 mm (0-012") dar, die mit einer Nadel gemäss der Erfindung geschnitten ist, ohne dass die gegebene Rillenbreite überschnitten wird oder störende Verzerrungen hervorgerufen werden.
Die Art, in welcher eine solche Aufzeichnungsnadel zum Schneiden hochwertiger Lautschriftträger verwendet werden kann, deren Spielzeit bedeutend länger ist als bei den gebräuchlichen Lautschriftträgern, ist in Fig. 1 veranschaulicht. Bei der angenommenen gleichförmigen Rillensteigung (p = 0'184 mm [0'00725"] entsprechend 138 Rillengängen pro 25-4 mm gegenüber ungefähr 100 Rillengängen pro 25-4 mm bei Normalschallplatten) überlappen sich Rillen beträchtlich, wenn sich in dem entsprechenden Teil benachbarter Rillen maximale Amplituden ergeben, wie dies bei den Rillen 36 und 37 der Fall ist. Das Überlappen der Rillen vermindert sich, wenn eine maximale Amplitude, z.
B. 38, einer Rille 39 gegenüberliegt, die eine mittlere Tiefe oder die Schnittiefe für ein stilles Intervall auf der Schallplatte aufweist ; es ist jedoch zu ersehen, dass selbst bei benachbarten Rillen, welche stillen Intervallen entsprechen, z. B. 39 und 40, noch ein bemerkenswertes Überschneiden eintritt, wie dies aus der Lage der Punkte 50 und 51 im Verhältnis zur Mitte 52 hervorgeht. Eine sehr seichte Rille, wie 53, von
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maler Amplitude, wie 37, nicht, aber schon bei einer geringen Vergrösserung der Rillentiefe wird, wie leicht einzusehen ist, ein solches Überschneiden eintreten. Daher liegen bei einer Platte dieser Art die
Trennungswände der Rillen für den grössten Teil der Fläche merklich unterhalb der normalen Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials.
Bei den bekannten Systemen könnte, selbst wenn der Rückenwinkel nicht berücksichtigt wird, eine solche Aufzeichnung überhaupt nicht geschnitten werden, auch nicht mit dem
Stift für Seitenschrift, welcher die grösste bisher erreichbare Rillentiefe ergab, weil die V-Rille das Oberflächenmaterial der benachbarten Rille gänzlich wegschneiden würde. Es müsste folglich die Rillenentfernung bedeutend vergrössert werden, in dem dargestellten Falle auf ungefähr 70 Rillen pro 25-4 mm, wodurch sich ein entsprechender Verlust an Spielzeit ergeben würde.
Das Abspielen der mit einem Stift gemäss der Erfindung geschnittenen Schallplatten sollte jedoch mittels einer sehr leichten Wiedergabevorrichtung von geringer Impedanz erfolgen. Diese Wiedergabevorrichtungen können bei sehr geringen Auflagerdrüeken arbeiten, z. B. 5-15 g und sogar noch weniger, und ablaufen, ohne in schädlichem Masse gegen die Rillenflanken zu stossen. Sie sind vorzugsweise mit einer Nadel 54 (Fig. 9) versehen, welche nur einen kleinen Teil des Rillengrundes berührt und daher mit den obenerwähnten holprigen Flächen 56 überhaupt nicht in Berührung kommt.
Eine für Rillen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, geeignete Wiedergabenadel ist ein Kegel, dessen in die Rille eintretender Teil einen Winkel von 360 einschliesst und einen Spitzenradius von 0'05 mm (0'002") aufweist, der ganz wenig kleiner ist als der Spitzenradius des elliptischen Aufzeichnungsstiftes (Fig. 7).
Die Nadel 54 (Fig. 9) dagegen kann aus solchem Material hergestellt werden, dass sie dauernd oder zumindest lange Zeit benutzt werden kann, und berührt die Rille nur längs eines Bogens von ungefähr 0'0381 mm (0'0015") Sehnenlänge, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist. Der der Kontur angepasste Stift für Seitenschrift nach Fig. 8 ist der Typus von Kugelspitznadeln, wie sie für Aufzeichnungen mit der bisher grösstmöglichen Amplitude benutzt wurden. Diese Nadeln arbeiten im allgemeinen mit einem engeren Berührungsbogen als jene, die sich bloss einlaufen, weil der eingeschlossene Winkel ein wenig kleiner ist als der der V-förmigen Rille, für die sie bestimmt sind. Aber selbst diese Stifte berühren die Rille auf einem Bogen von ungefähr 0-1016 mm (0'004") Sehnenlänge, was für die Zwecke der Erfindung zu viel ist.
Diese Nachteile können durch entsprechendes Verkleinern des eingeschlossenen Winkels zwecks Vergrösserung des Abstandes von den oberen Seitenwänden der Rille und durch Anschleifen eines kleineren Spitzenradius zufolge mechanischer Schwierigkeiten bei der Herstellung nicht behoben werden. Obwohl die Überlappung der Rillen in Fig. 1 sehr ausgeprägt ist, ist ersichtlich, dass selbst in dem extremen Fall, der durch die Rillen 36 und 37 veranschaulicht ist, die Oberkante der Trennungswand ungefähr noch 0-089 mm (0-0035") über dem Boden der Rille liegt.
Mit einem Stift gemäss der Erfindung ist es daher praktisch möglich, die in Fig. 1 gezeigten Tiefen zu schneiden, auch wenn sie enger aneinanderliegen als die dargestellten, da sich herausgestellt hat, dass, selbst wenn der Aufzeichnungsstift das Aufzeichnungsmaterial auf eine kurze Strecke vollständig wegschneidet, leichte Wiedergeber der angeführten Type doch nicht in die benachbarte Rille verstellt werden.
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