Phonographischer Abtaststift Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen phonographischen Abtaststift, dessen Spitze vorzugs weise aus einem Diamant oder einem anderen Edel stein besteht.
Dass die Spitzen von phonographischen Abtast- stiften in Tonabnehmern für Schallplatten vorzugs weise aus Edelsteinen bestehen, ist seit langem be kannt. Es gibt viele Möglichkeiten, beispielsweise einen Diamanten mit einem Halter bzw. einem Schaft zu verbinden. Bei diesen bekannten Verfahren müssen die Diamanten relativ gross sein, während die mecha nische Befestigung relativ massive Teile erfordert, so dass die gesamte Anordnung teuer war, die Schall platten relativ stark abnützte und auf hochfrequente Schwingungen nur ungenügend ansprach. Entspre chend wurde zur Vermeidung dieser Nachteile ver sucht, kleinere und entsprechend billigere Diamanten mittels Löten an relativ kleinen Schäften zu befesti gen.
Bei einem derartigen Verfahren wird ein mit einer benetzenden Flüssigkeit gemischtes pulverför miges Titanhydrid auf den Diamanten aufgebracht, um das Löten mit einem metallenen Schaft zu er leichtern. Es wurden in erster Linie Metallschäfte aus Eisen, Nickel-Eisen-Legierungen und Beryllium-Kup- fer-Legierungen verwendet. Es hat sich nun heraus gestellt, dass phonographische Stifte mit einem Schaft aus Titan oder Zirkon erhebliche Vorteile mit sich bringen.
Titan besitzt beispielsweise einen wesent lich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizien- ten als Eisen oder Stahl und stimmt daher besser mit den Edelsteinen überein, so dass beim Löten oder Abkühlen in einem erheblichen Temperaturbereich innere Spannungen nicht auftreten. Titan ist weiter hin nicht magnetisch und sehr leicht. Es ist nur wenig mehr als halb so schwer wie Eisen. Titan besitzt eine Dichte von 4,5 g/cm3, während Eisen eine Dichte von 7,8 g/cm3 und Kupfer eine Dichte von 8;9 g/cm3 besitzt.
Titan ist schliesslich weitgehend elastisch, so dass es die infolge des unterschiedlichen Ausdehnungs koeffizienten zwischen dem Diamanten und dem Schaftmaterial auftretenden Spannungen ausgleichen kann. Weiterhin ist Titan ein aktives Metall und er leichtert die Verbindung mit dem Diamanten, wobei die Verbindung selbst sehr stark ist.
Es ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten phonographischen Abtaststift vor zugsweise mit einem Edelstein als Spitze zu schaffen, welcher leicht ist, gut auf die verschiedenen Frequen zen anspricht, nur eine geringe Plattenabnützung ver ursacht, und welcher gut in grossen Stückzahlen her gestellt werden kann, ohne dass ein zu grosser Aus schuss auftritt.
Der phonographische Abtaststift gemäss der vor liegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Schaft aus Titan oder Zirkon be steht, wobei in dessen einem Ende eine Ausnehmung vorgesehen ist, und ein Spitzenmaterial an den Wän den dieser Ausnehmung befestigt ist, wobei das Spit zenmaterial ein von dem Schaft abragendes, geformtes Ende aufweist.
Der Abtaststift gemäss der vorliegenden Erfin dung soll anhand der beiliegenden Zeichnungen bei spielsweise näher erläutert werden, wobei zeigen: Fig. 1 einen Schaft und einen Diamanten vor der Befestigung in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen mit einem Schaft verbundenen Dia manten, teilweise im Schnitt, Fig. 3 eine Vorrichtung, in welcher die Diamanten mit den Schäften verbunden werden können, Fig. 4 einen Abtaststift, teilweise im Schnitt,
nach der Befestigung des Steines in dem Schaft, Fig. 5 einen Abtaststift, teilweise im Schnitt. Bei der Herstellung des Abtaststiftes wird gemäss einem Ausführungsbeispiel ein stabförmiges Titan- stück 1 an einer Seite mit einer zylindrischen Boh rung 2 versehen, in welche ein Diamant 3 eingesetzt werden kann, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Der dargestellte Diamant besitzt eine idealisierte Form, d. h. die Form eines Oktaeders; sehr viele kleine Diamantstücke kommen jedoch dieser Form relativ nahe. Wie aus Fig. 2 ersehen werden kann, ist der Durchmesser und die Tiefe der Bohrung etwas grö sser, als die entsprechenden Abmessungen des zu befestigenden Diamanten, so dass noch Hohlräume für die Lötmasse 4 verbleiben.
Wenngleich viele Löt- materialien zur Befestigung des Diamanten an dem Schaft 1 verwendet werden können, muss eine körnige Nickel-Lötmasse infolge ihrer guten Bindeeigen schaften als bevorzugt angesehen werden. Das kör nige Nickel wird zunächst in die Bohrung eingefüllt und anschliessend der Diamant wie gezeigt eingesetzt. Andere Lötmassen, welche ebenfalls mit Erfolg an gewendet werden können, sind beispielsweise Silber, Silber-Kupfer-Legierungen, Silber-Blei-Legierungen und Eisen.
In Fig. 3 ist im Schnitt eine Vorrichtung gezeigt, in welcher gleichzeitig eine grössere Zahl von Schäf ten, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, mit jeweils einem Diamanten verbunden werden können. Die Vorrichtung enthält einen glockenförmigen Teil 5, welcher auf einer Unterlage 6 ruht, die eine Öff nung 7 aufweist, welche an eine Vakuumpumpe ange schlossen werden kann, so dass das Innere der Glocke 5 evakuiert werden kann. In der Glocke ist eine Halteplatte 8 vorgesehen, in deren Oberfläche eine grosse Zahl von kleinen Bohrungen zur Aufnahme der Schäfte 1 vorgesehen ist.
Ein zylinderförmiger Ofen 9 aus hochschmelzbarem Material, wie beispiels weise Tantal, umgibt die Halteplatte 8, so dass die Schäfte durch Wärmestrahlung erhitzt werden, wenn der Ofen seinerseits durch elektromagnetische In duktion erwärmt wird. Die Erwärmung des Ofens erfolgt mittels einer Hochfrequenzspule 10, welche die Glocke 5 umgibt und von seiten einer Hoch frequenzenergiequelle (nicht dargestellt) gespeist wird.
Bei der Durchführung des Lötprozesses wird zu nächst die Glocke evakuiert, wobei die Teile bereits etwas erhitzt werden, um das Evakuieren zu erleich tern. Wenn ein Druck von etwa einem Mikron Hg erreicht ist, wird die Temperatur bis auf den Schmelz punkt der Nickel-Titan-Kombination erhöht, d. h. auf etwa 960 C, so dass der Diamant von geschmol zenem Metall umgeben ist. Anschliessend lässt man die gesamte Anordnung abkühlen.
Das Titan ist ein aktives Metall und erleichtert das Benetzen des Dia manten und das Entstehen einer haltbaren chemischen Bindung. Wenngleich es nicht erforderlich ist, bei der Verwendung von Schäften aus Titan oder Zirkon be sondere Massnahmen zu treffen, um den Diamanten zu benetzen, können derartige Massnahmen zusätzlich von gewissem Vorteil sein.
Diese Massnahmen kön nen darin bestehen, auf dem Diamanten einen dünnen überzug eines Gemisches mit Titan aufzubringen. Die Mischung kann aus Titanhydrid und einem flüch- tigen Bindestoff, wie beispielsweise Nitrozelluloselack oder Amylacetat bestehen.
Nach dem Löten wird der abragende Teil des Diamanten zu einem Konus geschliffen, wobei die Konusspitze einen Durchmesser von 0,025 mm be sitzt. Anschliessend kann auch der Durchmesser des Schaftes durch Drehen vermindert werden und der Schaft auf die Länge gebracht werden, damit er in den Tonkopf eingesetzt werden kann. Bei einem Ausfüh rungsbeispiel besass der Schaft anfänglich einen Durchmesser von etwa 1 mm, während der Durch messer der Bohrung etwa 0,6 mm betrug. Der Dia mant oder der fertige Schaft kann auf einen Durch messer in der Grössenordnung von 0,6 mm gebracht werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Verminderung des Durchmessers die maximale Quer ausdehnung des Diamanten durch Schleifen herabge setzt werden kann. Die Gesamtlänge einschliesslich der Diamantspitze kann etwa 1,7 mm betragen.
Die beschriebenen, mit Diamantspitzen versehe- nen Abtaststifte besitzen sowohl in der Herstellungs weise als auch im Betrieb erhebliche Vorteile. Die Verwendung von Titan oder Zirkon für den Schaft erleichtert die Herstellung einer guten chemischen Verbindung, so dass die Befestigungsvorrichtungen relativ klein gehalten werden können.
Wie bereits ausgeführt, ist eine Folge des relativ geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Titans bzw. Zirkons im Vergleich zu anderen Mate rialien wie beispielsweise Eisen, das relativ geringe innere Spannungen nach der Herstellung der Verbin dung auftreten, wodurch die Gefahr, dass sich der Diamant von dem Schaft während des Schleifens löst, erheblich herabgesetzt ist. Das geringe Gewicht ver mindert die Schallplattenabnützung und verbessert die Empfindlichkeit gegenüber hohen Frequenzen.
Die Materialien sind weiterhin nicht magnetisch was bei den Tonköpfen von Vorteil ist, die ein magnetisches Feld verwenden.
Durch die Erfindung werden somit eine Reihe von erheblichen Vorteilen erlangt, wobei nicht zuletzt die geringe Masse des Stiftes, das geringe Gewicht und die geringen Herstellungskosten ins Gewicht fallen.
Wenn andere Lötmaterialien verwendet werden, muss auch die Temperatur, bei der das Löten vorge nommen wird, dem Schmelzpunkt angepasst werden. Bei reinem Silber muss etwa bei 960 C gelötet wer den, bei der Verwendung von Eisen bei etwas mehr als 1000 C,
bei der Verwendung einer Silber-Kupfer- Legierung bei 780 C und bei einer Legierung von 30% Silber und 70% Blei bei einer Temperatur zwi- schen 500 und 600 C. Die letzterwähnte Lötmasse ist relativ weich, so dass die inneren Spannungen wesentlich herabgesetzt sind. Wenn diese Temperatur grenzen bei dem Schleifen nicht überschritten werden, ist diese Masse ein sehr gutes Bindemittel.
Fig. 5 zeigt einen Abtaststift gemäss einem weite ren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welcher ins besondere dann anzuwenden ist, wenn die Abmes- sungen nicht allzu klein sein müssen. Bei diesem Aus führungsbeispiel werden mehrere mit Schäften zu ver bindende Diamanten 3 vorübergehend in eine mit Ausnehmungen versehene Trägerplatte 11 einzemen tiert, worauf Schäfte 12, die aus Titanrohren beste hen, über den herausragenden Teil der Diamanten 3 gesteckt werden. Die Lötmasse 4 wird nun von dem oberen Ende des Rohres her eingefüllt.
Der übrige Teil des Herstellungsverfahrens ist identisch mit dem jenigen, welches anhand der vorhergegangenen Fi guren erläutert worden ist, jedoch mit dem Unter schied, dass das Lötverfahren mit nach unten gerich teter Spitze durchgeführt wird.
Zirkon verhält sich in vieler Hinsicht ähnlich wie Titan und kann im vorliegenden Zusammenhang in gleicher Weise wie dieses verwendet werden. Zirkon besitzt verglichen mit Titan einen etwas geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten; da jedoch die Löttemperatur bei der Verwendung von Zirkon etwas höher liegt, gleichen sich die beiden Unterschiede aus. Anderseits ist Zirkon nicht so aktiv als Benetzungs- mittel wie Titan.
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Zusam menhang mit Stiften mit Edelsteinspitze wie Diaman ten beschrieben worden ist, können auch andere sich wenig abnützende Materialien verwendet und an den Schäften befestigt werden.
Phonographic stylus The present invention relates to a phonographic stylus, the tip of which is preferably made of a diamond or other precious stone.
It has long been known that the tips of phonographic stylus pens in pickups for records are preferably made of precious stones. There are many ways, for example, to connect a diamond to a holder or a shaft. In these known methods, the diamonds must be relatively large, while the mechanical attachment requires relatively massive parts, so that the entire arrangement was expensive, the sound plates worn relatively heavily and responded insufficiently to high-frequency vibrations. Correspondingly, to avoid these disadvantages, attempts were made to fasten smaller and correspondingly cheaper diamonds to relatively small shafts by means of soldering.
In such a method, a powdered titanium hydride mixed with a wetting liquid is applied to the diamond in order to facilitate soldering with a metal shaft. Metal shafts made of iron, nickel-iron alloys and beryllium-copper alloys were primarily used. It has now been found that phonographic pens with a shaft made of titanium or zirconium have considerable advantages.
Titanium, for example, has a significantly lower coefficient of thermal expansion than iron or steel and therefore matches the precious stones better, so that internal stresses do not occur during soldering or cooling in a considerable temperature range. Titanium is also non-magnetic and very light. It's only a little more than half the weight of iron. Titanium has a density of 4.5 g / cm3, while iron has a density of 7.8 g / cm3 and copper has a density of 8.9 g / cm3.
Ultimately, titanium is largely elastic, so that it can compensate for the stresses that arise as a result of the different expansion coefficients between the diamond and the shaft material. Furthermore, titanium is an active metal and it makes the connection with the diamond easier, the connection itself being very strong.
It is an object of the present invention to provide an improved phonographic stylus preferably with a gemstone as a tip, which is light, responds well to the different Frequen zen, causes only little plate wear, and which can be made well in large numbers can without excessively large rejects occurring.
The phonographic stylus according to the present invention is characterized in that the metallic shaft is made of titanium or zirconium, with a recess being provided in one end thereof, and a tip material is attached to the walls of this recess, the tip material being a having formed end protruding from the shaft.
The stylus according to the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, for example, in which: Fig. 1 shows a shaft and a diamond before attachment in perspective, Fig. 2 a diamond connected to a shaft, partially in section Fig. 3 shows a device in which the diamonds can be connected to the shafts, Fig. 4 shows a tracer pin, partially in section,
after the stone has been fixed in the shaft, FIG. 5 shows a tracer pin, partly in section. In the manufacture of the follower pin, according to an exemplary embodiment, a rod-shaped piece of titanium 1 is provided on one side with a cylindrical bore 2 into which a diamond 3 can be inserted, as shown in FIG.
The diamond shown has an idealized shape; H. the shape of an octahedron; however, very many small pieces of diamond come relatively close to this shape. As can be seen from FIG. 2, the diameter and the depth of the bore are somewhat larger than the corresponding dimensions of the diamond to be fastened, so that cavities for the soldering compound 4 still remain.
Although many soldering materials can be used for fastening the diamond to the shaft 1, a granular nickel soldering compound must be regarded as preferred because of its good binding properties. The granular nickel is first filled into the hole and then the diamond is inserted as shown. Other soldering compounds that can also be used successfully are for example silver, silver-copper alloys, silver-lead alloys and iron.
In Fig. 3, a device is shown in section in which a larger number of Schäf th, as shown in Figs. 1 and 2, can be connected to a diamond. The device contains a bell-shaped part 5, which rests on a base 6 which has an opening 7 which can be connected to a vacuum pump so that the interior of the bell 5 can be evacuated. A holding plate 8 is provided in the bell, in the surface of which a large number of small bores for receiving the shafts 1 are provided.
A cylindrical furnace 9 made of refractory material such as tantalum, for example, surrounds the holding plate 8, so that the shafts are heated by thermal radiation when the furnace is in turn heated by electromagnetic induction. The furnace is heated by means of a high-frequency coil 10, which surrounds the bell 5 and is fed by a high-frequency energy source (not shown).
When carrying out the soldering process, the bell is first evacuated, with the parts being heated a little to make evacuation easier. When a pressure of about one micron Hg is reached, the temperature is increased to the melting point of the nickel-titanium combination, i.e. H. to about 960 C, so that the diamond is surrounded by molten metal. The entire arrangement is then allowed to cool.
The titanium is an active metal and facilitates the wetting of the diamond and the creation of a durable chemical bond. Although it is not necessary to take special measures when using shafts made of titanium or zirconium in order to wet the diamond, such measures can also be of certain advantage.
These measures can consist of applying a thin coating of a mixture with titanium to the diamond. The mixture can consist of titanium hydride and a volatile binding substance, such as, for example, nitrocellulose lacquer or amyl acetate.
After soldering, the protruding part of the diamond is ground into a cone, with the cone tip having a diameter of 0.025 mm. The diameter of the shaft can then also be reduced by turning and the shaft can be brought to length so that it can be inserted into the clay head. In one exemplary embodiment, the shaft initially had a diameter of about 1 mm, while the diameter of the bore was about 0.6 mm. The diamond or the finished shaft can be brought to a diameter in the order of magnitude of 0.6 mm.
It should be noted that with this reduction in diameter, the maximum transverse expansion of the diamond can be reduced by grinding. The total length including the diamond tip can be about 1.7 mm.
The described stylus provided with diamond tips have considerable advantages both in terms of manufacture and in operation. The use of titanium or zirconium for the shaft facilitates the production of a good chemical bond, so that the fastening devices can be kept relatively small.
As already stated, a consequence of the relatively low coefficient of thermal expansion of titanium or zirconium compared to other Mate rials such as iron, the relatively low internal stresses occur after making the connec tion, whereby the risk of the diamond from the Shank loosens during grinding, is significantly reduced. The low weight reduces wear on the record and improves sensitivity to high frequencies.
The materials are still non-magnetic, which is an advantage for the tape heads that use a magnetic field.
The invention thus achieves a number of considerable advantages, not least of which are the low mass of the pen, the low weight and the low production costs.
If other soldering materials are used, the temperature at which the soldering is carried out must also be adjusted to the melting point. With pure silver you have to solder at about 960 C, when using iron at a little more than 1000 C,
when using a silver-copper alloy at 780 C and an alloy of 30% silver and 70% lead at a temperature between 500 and 600 C. The last-mentioned soldering compound is relatively soft, so that the internal stresses are significantly reduced . If these temperature limits are not exceeded during grinding, this mass is a very good binder.
5 shows a stylus according to a wide Ren embodiment of the invention, which is to be used in particular when the dimensions do not have to be too small. In this exemplary embodiment, several with shafts to ver binding diamonds 3 are temporarily einemen benefits in a recessed support plate 11, whereupon shafts 12, which are made of titanium tubes, over the protruding part of the diamonds 3 are inserted. The soldering compound 4 is now filled in from the upper end of the tube.
The remaining part of the manufacturing process is identical to that which has been explained with reference to the previous Fi gures, but with the difference that the soldering process is carried out with the tip pointing downwards.
Zirconium behaves similarly to titanium in many respects and can be used in the same way as titanium in the present context. Compared to titanium, zircon has a slightly lower coefficient of thermal expansion; However, since the soldering temperature is slightly higher when using zircon, the two differences cancel each other out. On the other hand, zircon is not as active as a wetting agent as titanium.
Although the present invention has been described in connection with gem-tipped pins such as diamonds, other non-abrasive materials can be used and attached to the shafts.