CH693319A5

CH693319A5 - A process for producing plate-sound musical instruments.

Info

Publication number: CH693319A5
Application number: CH254098A
Authority: CH
Inventors: Felix Rohner
Original assignee: Panart Steelpan Manufaktur Ag
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2003-05-30

Abstract

Production of a steel pan instrument comprises: deep drawing a section of a steel sheet forming a sheet membrane with a bulge, hardening the sheet membrane and joining the sheet membrane with a cylindrical or quasi-cylindrical casing whose diameter corresponds to the membrane formed in the first two steps forming a steel pan instrument.

Description

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Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechklang-Musikinstrumenten, insbesondere von PANG-Instrumenten, die der Instrumentenfamilie der Steelpans verwandt sind. Steelpans werden vor allem in Trinidad gespielt, erfreuen sich jedoch auch in andern Ländern einer zunehmenden Beliebtheit. Das Bureau of Standards Trinidads hat 1992 in seiner Publikation «Terms related to Steelpan» das Instrument folgendennassen definiert: The present invention relates to a method for producing sheet metal sound musical instruments, in particular PANG instruments, which are related to the instrument family of steel pan. Steel pans are mainly played in Trinidad, but are also becoming increasingly popular in other countries. In 1992, the Bureau of Standards Trinidads defined the instrument in its publication "Terms related to Steelpan":

«Das Steelpan ist ein Musikinstrument mit Ursprung in Trinidad und Tobago. Es ist ein Perkussionsinstrument mit definierter Tonhöhe und gehört zu den Idiophonen. Es wird traditionell aus einem Blechfass oder einem Blechcontainer gebaut. Die metallene Spielfläche ist konkav und ist an einen Mantel fixiert. Die Spielfläche ist unterteilt in konvexe Tonflächen, die durch Furchen, Rinnen oder Löcher begrenzt sind. Jeder konvexe Abschnitt ist auf eine bestimmte Tonhöhe eingestimmt. Die konvexen Tonabschnitte werden durch Schlagen mit Schlegel zum Klingen gebracht.» «The steel pan is a musical instrument originating in Trinidad and Tobago. It is a percussion instrument with a defined pitch and belongs to the idiophones. It is traditionally built from a metal barrel or a metal container. The metal playing surface is concave and is fixed to a coat. The playing surface is divided into convex clay surfaces, which are delimited by furrows, channels or holes. Each convex section is tuned to a certain pitch. The convex sound sections are made to sound by striking with a mallet. »

Das traditionelle Rohmaterial für Steelpans (Spundfässer) hat in den letzten Jahrzehnten zunehmend an Qualität eingebüsst. Der Gehalt an Kohlenstoff hat von ca. 0,15% auf 0,06% abgenommen, was zu einer geringeren Festigkeit und geringerem Verfestigungsvermögen des Materials geführt hat. Durch die erhöhte Verstimmbarkeit konnte sich das Steelpan bisher nur bedingt als Instrument für eine breite Schicht von Musiker/-in-nen durchsetzen. The traditional raw material for steel pans (sheet drums) has increasingly lost quality in recent decades. The carbon content has decreased from approx. 0.15% to 0.06%, which has led to a lower strength and a lower strengthening capacity of the material. Due to the increased detunability, the Steelpan has so far only been able to assert itself to a limited extent as an instrument for a broad layer of musicians.

Neben der traditionellen Herstellung aus Ölfäs-sern wurden auch schon alternative Versuche zur Herstellung von Blechklanginstrumenten unternommen, nämlich die Projektion einer Rondelle über ein Formwerkzeug und das maschinelle Drücken des Fassbodens in die konkave Form. Beide Verfahren führten nicht zur Verbesserung der grundlegenden Problematik. In addition to the traditional manufacture from oil drums, alternative attempts to manufacture sheet metal sound instruments have already been made, namely the projection of a rondelle using a molding tool and the mechanical pressing of the barrel bottom into the concave shape. Both methods did not lead to an improvement in the basic problem.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das frei von den oben genannten Nachteilen ist und die Herstellung eines Blechklang-Musikinstrumentes mit höherem Anspruch an Klangqualität und Stimmhaltung erlaubt. It is therefore an object of the present invention to provide a method which is free from the disadvantages mentioned above and which allows the production of a sheet metal sound musical instrument with a higher demand for sound quality and keeping the voice.

Neuartige Blechklang-Musikinstrumente, wie z.B. das neue Instrument PANG, werden nicht mehr aus Spundfässern hergestellt. Novel sheet metal musical instruments, such as the new PANG instrument are no longer made from sheet drums.

Im neuen Verfahren wird das Prinzip der Klangerzeugung durch im Kugelsegment eingespannte Blechschalen vom Steelpan übernommen. Das maschinell tiefgezogene Kugelsegment ergibt jedoch, im Gegensatz zum manuell streckgezogenen, gedrückten oder projizierten, eine über das ganze Segment gleichmässige Dicke. Die anschliessende Nitrierung der Form führt zu einer Spielfläche, die es erlaubt, Klangschalen zu formen, die eine breitere Palette an Klangfarben möglich machen und eine hohe Stabilität aufweisen. Der Grund liegt in einem hohen Elastizitätsmodul (215 MPa) und einer annähernd doppelt so hohen Streckgrenze 475 N/mm2 und einer Zugfestigkeit von 564 N/mm2. Die Dauerschwingfestigkeit, die Beulfestigkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit werden durch die Nitrierung enorm erhöht. In the new process, the principle of sound generation through sheet metal shells clamped in the spherical segment is adopted by the Steelpan. In contrast to the manually stretched, pressed or projected, the mechanically deep-drawn spherical segment results in a uniform thickness over the entire segment. The subsequent nitriding of the shape leads to a playing surface that allows the formation of singing bowls that make a wider range of timbres possible and have a high degree of stability. The reason for this is a high modulus of elasticity (215 MPa) and an almost double yield strength of 475 N / mm2 and a tensile strength of 564 N / mm2. The fatigue strength, the dent resistance and the corrosion resistance are increased enormously by the nitriding.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren. Die Herstellung eines Panginstrumentes um-fasst vorzugsweise folgende Schritte: The present invention accordingly relates to the method defined in claim 1. The manufacture of a pang instrument preferably comprises the following steps:

- Tiefziehen eines Kugelsegmentes aus einer Stahlrondelle, - deep drawing of a spherical segment from a steel rondelle,

- Härten des tiefgezogenen Kugelsegmentes durch Nitrieren, - hardening of the deep-drawn ball segment by nitriding,

- Sicken eines zylinderartigen Mantels, - beads of a cylindrical jacket,

- Zusammenfügen des Kugelsegmentes mit dem Mantel und - Joining the spherical segment with the jacket and

- Verbinden mittels eines Falzes. - Connect using a fold.

Der gemäss der Erfindung verwendete Verfahrensschritt des Tiefziehens ist ein Umformen von ebenen Metallzuschnitten zu Hohlkörpern. Das Verfahren wird als Zugdruckumformung charakterisiert. Diese Umformung erfolgt unter Verwendung eines Ziehringes, Ziehstempels und Niederhalters als Werkzeuge. Das Tiefziehverfahren kann hydrome-chanisch durchgeführt werden, wobei der umzuformende Blechzuschnitt durch ein druckreguliertes Wasser- oder Ölkissen auf einen eintauchenden Ziehstempel gepresst wird. Der Blechzuschnitt erhält dadurch die genaue Form des Ziehstempels, die derjenigen des späteren Instrumentes entspricht. Die hierzu verwendeten Werkzeuge sind, wie erwähnt, der Ziehring, der Ziehstempel, ein Niederhalter sowie ein Wasser- oder Ölkasten. The deep-drawing method step used in accordance with the invention is the shaping of flat metal blanks into hollow bodies. The process is characterized as tensile pressure forming. This shaping is carried out using a drawing ring, drawing punch and hold-down device as tools. The deep-drawing process can be carried out hydromechanically, with the sheet metal blank to be formed being pressed onto a submerged drawing die by a pressure-regulated water or oil cushion. This gives the sheet metal blank the exact shape of the drawing die, which corresponds to that of the later instrument. The tools used for this are, as mentioned, the drawing ring, the drawing punch, a hold-down device and a water or oil box.

Der geformte Metallteil wird dann einem Nitrierverfahren unterworfen, wobei im Gas bei 550°-650°C nitrocarburiert wird. Alternativ kann im Bad bei 560°-620°C nitrocarburiert und im Öl oder Wasser abgeschreckt werden. The shaped metal part is then subjected to a nitriding process, in which gas is nitrocarburized at 550 ° -650 ° C. Alternatively, nitrocarburize in the bath at 560 ° -620 ° C and quench in oil or water.

Ein weiteres Härtungsverfahren ist das klassische Gasnitrierverfahren, das bei 480°-600° C durchgeführt wird, wobei als Abkühlmedium N2 verwendet wird. Weiter ist auch Plasmanitrieren bei 400°-600°C möglich. Another hardening process is the classic gas nitriding process, which is carried out at 480 ° -600 ° C, using N2 as the cooling medium. Plasma nitriding at 400 ° -600 ° C is also possible.

Die Nitrierung der Kugelsegmente aus Tiefziehblech ST 14.03 ergibt eine Oberflächenhärtung auf beiden Seiten. Die Dicke der Verbindungsschicht sowie der Diffusionsschicht variiert dabei je nach Nitrierdauer. Zwischen den gehärteten Schichten liegt eine weiche ferritische Schicht. Diese Komposition ergibt positive Eigenschaften wie Umformbar-keit, Klangfülle und Dämpfung. The nitriding of the spherical segments made of deep-drawn sheet ST 14.03 results in surface hardening on both sides. The thickness of the connection layer and the diffusion layer varies depending on the nitriding time. A soft ferritic layer lies between the hardened layers. This composition gives positive properties such as malleability, sonority and damping.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Verfahrensschritte gehen schematisch aus den Zeichnungen hervor: The invention is explained in more detail below using an example and with reference to the accompanying drawings. The process steps are shown schematically in the drawings:

Fig. 1 Tiefziehen einer Rondelle unter Bildung einer Blechschale, 1 deep drawing a rondelle to form a sheet metal shell,

Fig. 2 Einfalzen eines Ringes am Rand der aus der Rondelle erhaltenen Blechschale, 2 folding a ring on the edge of the sheet metal shell obtained from the rondelle,

Fig. 2a Schnittdarstellung durch Falz, Fig. 3 Vorbereiten eines passenden Mantels mit einem senkrecht gestellten Rand, 2a sectional view through fold, Fig. 3 preparing a suitable jacket with a vertically placed edge,

Fig. 3a Schnittdarstellung durch Rand, Fig. 4 Sicken des Mantels, Fig. 5 Zusammenfügen von Mantel und Blechschale, 3a sectional view through the edge, Fig. 4 beads of the jacket, Fig. 5 joining jacket and sheet metal shell,

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Fig. 5a und 5b Schnittdarstellungen durch verschiedene Stadien des Falzvorganges. 5a and 5b are sectional views through different stages of the folding process.

Beispiel example

- Herstellung der Rohform für ein PANG-Instrument der Sopranlage (PING); - Production of the raw form for a PANG instrument of the soprano system (PING);

- Tiefziehen (Fg. 1 ) einer Rondelle 1 aus Tiefziehblech der Qualität ST 14,03, 1,0 mm Dicke über ein massives Stahlkugelsegment 2, Durchmesser 600 mm, Höhe 217 mm; - Deep drawing (Fig. 1) of a rondelle 1 made of deep drawing sheet of quality ST 14.03, 1.0 mm thick over a solid steel ball segment 2, diameter 600 mm, height 217 mm;

- Zuschneiden der tiefgezogenen Stahlschale 3 unter Bildung eines falzbaren Randes 4 und Einfalzen des Randes 4 des Kugelsegmentringes (Fig. 2), wobei im Teilschnitt gemäss Fig. 2a der Rand 4 des gebildeten Falzes 5 ersichtlich ist; - Cutting the deep-drawn steel shell 3 to form a foldable edge 4 and folding in the edge 4 of the spherical segment ring (FIG. 2), the edge 4 of the fold 5 formed being visible in the partial section according to FIG. 2a;

- Gasnitrieren der Stahlschale 3 während 9 Stunden bei 580°C und langsames Abkühlen mit N2; - Gas nitriding of the steel shell 3 for 9 hours at 580 ° C and slow cooling with N2;

- Erstellen eines Chromstahlmantels (1,4301) 6 (Fig. 3) mit einer Höhe von 23,5 mm, Aufstellen eines 20 mm breiten nach aussen gerichteten Randes 7 auf der einen Seite, wobei im Teilschnitt gemäss Fig. 3a das Profil des Randes 7 sichtbar ist; - Create a chrome steel jacket (1.4301) 6 (Fig. 3) with a height of 23.5 mm, setting up a 20 mm wide outward edge 7 on one side, the profile of the edge in partial section according to Fig. 3a 7 is visible;

- Zusammenfügen (Fig. 5) des gehärteten Kugelsegmentes 3 mit dem Mantel 8 und Verbinden mittels eines doppelten Falzes 9, wobei der Falzvorgang den Fig 5a und 5b entnommen werden kann. - Joining (Fig. 5) of the hardened spherical segment 3 with the jacket 8 and connecting by means of a double fold 9, the folding process being shown in FIGS. 5a and 5b.

Claims

claims

1. A process for the production of sheet metal sound musical instruments, the sound of which is produced by vibrating a sheet metal membrane, in particular of instruments that are related to the family of steel pans, characterized by the following process steps:

(a) deep drawing a blank from sheet steel, forming a sheet membrane with at least one curvature,

(b) hardening the sheet metal membrane obtained from deep-drawn material,

(c) assembling the obtained hardened sheet metal diaphragm with a cylindrical or quasi-cylindrical jacket, the diameter of which corresponds to that of the sheet metal membrane formed by steps (a) and (b), to form a sheet metal sounding instrument, which essentially has the shape of a hollow cylinder that rests on one side has an inwardly curved bottom.

2. The method according to claim 1, characterized in that in step (c) the sheet membrane obtained in step (b) is connected to a cylindrical or quasi-cylindrical jacket made of plastic.

3. The method according to claim 1, characterized in that in step (c) the sheet membrane obtained in step (b) is folded together with a cylindrical or quasi-cylindrical jacket made of sheet steel.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the blank represents a rondelle, wherein in step (a) a sheet metal membrane is produced in the form of a steel shell with an edge suitable for folding.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,

characterized in that the curing in step (b) is carried out by gas nitriding the blank with N2 as the cooling medium.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the curing in step (b) is carried out by nitrocarburizing the blank in the gas at 550-650 ° C and by quenching in oil or water.

7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the curing in step (b) is carried out by nitrocarburizing the blank in the bath at 560-620 ° C and by quenching in oil or water.

8. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the curing in step (b) is carried out by plasma nitriding the blank at 400-600 ° C.

9. The method according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the jacket used in step (c) is beaded.

10. The method according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the shaped and hardened metal blank and the steel jacket are folded together by a double fold.

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