CN101176144A - 用于调整弦乐器的琴弦的张力的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明给出了一种用以调整弦乐器的琴弦张力的简单并有效的方法以及一种这样的装置，其中一个在所述固定块(5)中或在所述固定块(5)上相对于所述固定块可移动的保持部段(13)通过用处于预定压力下的压力介质加载而移动，用以张紧或者放松所述琴弦(6a－6f)，所述琴弦(6a－6f)的第一端固定在所述保持部段上。

Description

用于调整弦乐器的琴弦的张力的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于调整弦乐器的琴弦的张力的方法及装置，所述琴弦的第一端固定在固定块上且第二端固定在另外的固定装置上。
背景技术
为了对弦乐器进行正确地调音，在这种乐器中需要精确地调整在两个固定点之间张紧的琴弦的张力，以便在拨动琴弦时形成一个有着正确频率的驻波，并且因此产生所期望的音调。
为此，弦乐器的琴弦的两端之一通常被刚性地固定住，所述琴弦的第二端缠绕在一个轴上或者一个类似的元件上，并且可以通过绕起或松开来张紧或放松，以便得到所述琴弦的正确调音。
然而，特别是当所述弦乐器应该也可以被自动调音时，即：借助于一种根据探测的被拨动琴弦的实际音调与被拨动琴弦的标准音调进行比较来控制用于改变琴弦张力的驱动装置的控制装置时，这些已知的、用于调整所述琴弦张力的可能性就并不总是合适的。例如在吉他，特别是电吉他或电贝斯上，用于张紧或者放松所述琴弦的所谓的机构或弦轴位于所述乐器的所谓的琴头上并因此在所述琴头的相对较小的部分上，。虽然原则上存在这样的可能性：也在这里安装一个用于调整琴弦张力的电动驱动装置，但是非常困难的甚至几乎不可能的是，在乐器的这个部分上设置用于吉他或电贝斯的自动调音的系统的总的控制装置。因此值得追求的是，去寻找可选的、用于调整弦乐器的琴弦张力的可能性。
发明内容
这样一种可选方案根据带有一个在以下的权利要求1中给出的方法的、用于调整弦乐器的琴弦的张力的方法来给出，所述琴弦的第一端固定在固定块上且第二端固定在另外的固定装置上。在装置方面，在权利要求2中描述了一种实现这一目标的装置。在权利要求3至5中给出了所述装置的有利的扩展结构。在权利要求6中，最后给出了一种用于对弦乐器的至少一根琴弦进行自动调音的装置，根据本发明其使用一种新式的用于调整弦乐器的琴弦张力的装置。
根据本发明，所述新式的、用于调整弦乐器的琴弦张力的方法以及按本发明所述装置的特点在于：不是使用机械装置来卷绕琴弦，而是替代地利用处于压力下的压力介质例如流体来工作。这种压力介质作用在保持部段上，并且推动所述保持部段，所述琴弦的第一端固定在所述保持部段上，并且因此移动在固定块中的固定在其中的琴弦端，从而改变所述琴弦的张力。
使用压力介质优选为一种流体特别是使用液压液体，允许不使用任何伺服电机来自动调整琴弦张力。代替其例如可以用存在于压力容器中的液压液体来工作，以便控制压力地且精确地调整琴弦张力。这样一种方式特别好地适用于在一种自动调节弦乐器例如吉他的琴弦张力的装置中使用，其中控制装置根据由琴弦实际产生的音调的频率与标准音调的预定频率的偏差来控制压力介质的输入或者排出，用以提高或是降低所述琴弦张力。
在权利要求3提到的、有利的扩展结构中给出了根据本发明所述的装置的一种可能的实现。根据本发明所使用的套管与容纳它的孔的共同作用，获得了一种类似于在气缸中的活塞的效果，因此所述套管可以借助于所述压力介质或者在放松时借助于所述琴弦拉力，以简单的方式被推入所述块中的孔内，并且因此张紧或者放松所述琴弦。这种解决方案特别适合于吉他，特别是电吉他以及电贝斯。在此，在所述乐器的琴身上，所述琴弦的一端被固定在一个固定块中，在电吉他的情况下偶尔也被固定在一个颤音系统块上。这样一种块通常总是具有孔，所述琴弦的一端通常以一大约90°的偏转穿入所述孔中。在此，不用很大的耗费一个传统的块可以替换为装配有根据本发明所述的套管并设有相应的扩大的孔的块，而不用对所述乐器进行重大的改变。因此可以以简单的方式实现“自动”调节琴弦的可能，而不用从显著地改变所述乐器。
在权利要求4中给出的扩展结构用于使琴弦在套管中的固定更加容易。例如在吉他上，特别是在电吉他中和电贝斯上，琴弦在其固定在琴身上的一端上具有典型的加厚部，即所谓的“球端”。那么借助于所述球端，所述琴弦端就可以被固定在通入到所述套管中的孔的、扩大的部段中。
如果所述套管如在权利要求5中给出的那样由压电陶瓷材料制成，所述套管就可以以有利的方式同时用作为拾音器。借助于所述套管可以探测紧贴在那里的琴弦的振动，并且通过陶瓷的压电特性将所述振动转换为电信号。那么这种电信号既可以直接输送给放大器，并被作为声音信号使用；它们还可以作为控制信号来使用，例如用以控制midi功能。最后也可以使用所述信号，以便给在权利要求6中描述的用以对弦乐器进行自动调音的装置提供关于振动弦的实际探测的频率的信息；这些信息接着用于与所述标准频率进行比较，并最终用于计算琴弦所需的进一步的张紧或放松。
附图说明
本发明的其它的特征和优点由以下借助附图示出的实施例得出。在接下来的描述和在图示中，根据电吉他的实现来描述本发明，其中本发明本质上并不局限于这种特殊的弦乐器，而是原则上可以使用于所有已知的弦乐器中。在图中示出：
图1示出电吉他的示意图，作为具有根据本发明所述的装置的弦乐器的示例；
图2示出图1中的电吉他的琴身的放大的示意图；
图3a-d以不同的视图示出在图1和图2中示出的吉他所配备的、根据本发明所述的颤音系统块，
图4在图3中所示的具有滑块的颤音系统块，其中所述滑块之一在分解图中示出，并且
图5具有装配的且被拉簧保持住的颤音系统块的吉他的琴身的一部分。
具体实施方式
在附图中，示出了一个根据本发明所述的装置的实施例在一个电吉他中。相同的元件标有相同的附图标记。
首先在图1和2中整体地示出了一电吉他1。所述电吉他可以粗略地划分为琴身2、琴颈3、以及琴头4。在琴身2上安装一个颤音系统块5作为在这个电吉他1上的固定块，所述颤音系统块包含本发明，并且因此将在此后详细地进行描述。
所述琴弦6a至6f从颤音系统块5开始延伸，所述琴弦在琴头4上缠绕在弦轴7上，其中所述弦轴7可以通过翼片8来调节。在所述琴弦6a至6f下方，一个弹拨护板9设置在所述电吉他1的琴身2上。
在图2中放大地示出所述电吉他1的琴身2。在此，可以看到额外的、随后将进一步阐释的控制芯片10、以及拾音器12(所谓的”pickup”)。此外还可以看到线路14，所述控制芯片10通过这些线路与所述颤音系统块5连接起来，其中将随后将详细地说明这种连接。
在图3a至d中以不同的视图进一步地示出所述颤音系统块5。这种颤音系统块5包含本发明。在图3a中显示了所述颤音系统块5的三维视图；在图3b中显示了它的俯视图；在图3c中显示了它的沿着在图3b中的切线A-A的剖视图；以及在图3d中显示了它的沿着切线B-B的、从图3b中截取出的剖视图。
在图3a至3d中可以看到：所述颤音系统块5总共具有六个孔11，所述琴弦6a至6f可以以之随后进一步描述的方式被固定在这些孔中。所述孔11在图3c下部示出的部段中具有一个直径扩大的部段11a。套管13可纵向移动地设置在所述孔11中。所述套管13分别具有一个扩大的头部13a。所述扩大的头部13a的外径对应于所述孔11的部段11a的内径；所述其余的套管13的外径对应于所述其余的孔11的直径。以这种方式，在从所述扩大头部13a到其余的套管13的过渡和从所述孔11的部段11a到其余的孔11的过渡之间形成了一个环形空间17。一个输入管道18以一个穿刺孔的形式通入到这个环形空间17中。通过这个输入管道18，压力介质在优选的实施例中为液压液体可以送入到所述环形空间17中。
在所述套管13中引入一个内孔19，其在所述套管13的扩大头部13a的区域内具有一个扩大的内径(部段19a)。此外可以看出(与本发明不相关的从其它的方面使用的)另外的套管20，所述套管20在所述颤音系统块5的、在图3c上部所示的部段中固定安装在所述孔11中。这些套管用于穿过所述套管13的琴弦与所述颤音系统块5的金属材料之间的绝缘。这种绝缘在特定的应用情况中是必须的，特别是当所述琴弦6a至6f要被用作为电导体时。
在使用中，所述琴弦6a至6f以在它们的一端上的加厚部(即所谓的球端)固定于在所述套管13内的孔的扩大部段19a中。那么此外所述琴弦通过所述孔19被穿入相应的套管13中，并且接着穿过其它的、固定的套管20，从所述颤音系统块5中穿出。在那里，所述琴弦导引经过在图4中示出的滑块21，并从那里经过所述琴颈3直达电吉他1的琴头4。在那里所述琴弦缠绕在所述弦轴7上。在所述颤音系统块5的孔11中的所述套管13通过在所述环形空间17内存在的液压液体保持在它们的位置上。在此，所述液压流体的施加到所述套管13上的压力与由琴弦或琴弦的张力施加的力处于平衡中。如果现在要张紧所述琴弦，额外的液压流体将通过所述输入管道18送入到所述环形空间17中，用于提高压力。由此，在所述孔11中的套管13在图3c所示的定向中向下移动，并拉紧所述琴弦。此外相反地，如果要放松所述琴弦，液压流体将被从所述输入管道18中排出，由此，在所述孔11中的套管13在图3c所示的定向中向上移动。
优选使用来自一个液压液体存储元件中的液压液体，所述液压液体存储元件可以安装在吉他1的琴身2中，而不必额外地改变吉他的几何形状或材料，因此也不需要铣削及其它的材料去除。那么在此仅仅需要一个相应的阀门电路(Ventilschaltung)，所述阀门电路分别被正确地控制，以便张紧或放松所述吉他琴弦。
除了装置的在此描述的工作方式，所述装置也可以包含一个在两个方向上亦即用于张紧以及用于放松可主动地用液压液体加载的单元(双箱系统)。
重要的是在示出的实施例中，所述套管13的总长度大于所述孔11的扩大部段11a的长度，所以在此，即使在最大琴弦张力的情况下，所述环形空间17相对于其余的孔11是密封的，并且没有液压液体可以不受控制地从所述环形空间17中流出。
在优选的应用中，这种用于调整所述琴弦的张力系统被集成在一种用于对吉他进行自动校音的装置中。为此使用所述在图2中示出的控制芯片10。在这个芯片中储存了每根琴弦的固有振动频率的额定值。这个控制芯片10通过信号线例如与所述拾音器12相连，以便可以探测所述琴弦的固有振动的实际频率。根据所述额定值和所述实际值之间的偏差，所述控制芯片10计算出一个分量，将这根琴弦张紧或放松该分量，并且控制对应于被分配给这一琴弦的穿刺管道18的阀门，以便可以通过流入或排出液压液体来分别匹配相应琴弦的琴弦张力。
作为拾音器12(电磁拾音器)的替代，既可以在所述颤音系统块5中利用单独安装的压电元件，也可以利用所述套管13本身，只要所述套管由压电陶瓷材料制成，来作为用于探测所述琴弦的频率的实际值的元件。
最后在图5中从后方或下方示出所述电吉他1的琴身2的一部分。在此可以看到所述颤音系统块5的悬挂，所述颤音系统块装配有根据本发明工作的套管13。所述颤音系统块5借助于三根弹簧22保持水平，所述弹簧可以通过相应的调整装置23调整它们加载在所述颤音系统块5上的拉力。在此设置了液压调节的另外一种使用可能性。在不依赖于前述发明的可利用的技术发展范围内，可以设想：通过液压缸或气动缸、或者以其它的方式，利用压力介质主动地改变单个保持所述颤音系统块5水平的弹簧的弹簧张力。以这种方式可以“自动”地进行调整所述颤音系统块的水平，例如用以实现吉他演奏的不同的效果，或者用以在使用不同的颤音系统(例如一个Floyd-Rose颤音系统)时匹配所述拉力。在此这样一种缸被标识为24。也可能的是，例如所述弹簧22全部由气动缸或液压缸来代替。这一最后描述的解决方案也可以不依赖于在此要求的发明来实施，并且单独地作为一个特别的发明。
附图标记清单
1    电吉他
2    琴身
3    琴颈
4    琴头
5    颤音系统块
6a-f 琴弦
7    弦轴
8    翼片
9    弹拨护板
10   控制芯片
11   孔
11a  扩大部段
12   拾音器
13   套管
13a  扩大头部
14   线路
17   形空间
18   输入管道
19   孔
19a  部段
20   套管
21   滑块
22   弹簧
23   调整装置
24   气动缸或液压缸

Claims (6)

1.用于调整弦乐器(1)的琴弦(6a-6f)的张力的方法，所述琴弦以一第一端固定在固定块(5)上而以一第二端固定在另外的固定装置(7)上，其中一个在所述固定块(5)中或在所述固定块(5)上相对于所述固定块可移动的保持部段(13)通过用处于预定压力下的压力介质加载而移动，用以张紧或者放松所述琴弦(6a-6f)，所述琴弦(6a-6f)的第一端固定在所述保持部段上。
2.用于调整弦乐器(1)的琴弦(6a-6f)的张力的装置，所述琴弦以一第一端固定在固定块(5)上而以一第二端固定在另外的固定装置(7)上，其特征在于：在所述固定块(5)中或在所述固定块(5)上相对于所述固定块可移动地设置一个保持部段(13)，所述保持部段可以通过用处于预定压力下的压力介质加载而移动，用以张紧或者放松所述琴弦(6a-6f)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述装置具有至少一个在所述固定块(5)内导引的、包括一个具有扩大直径的孔段(11a)的孔(11)以及一套管(13)，所述套管设置成在所述至少一个孔(11)中可移动地且密封所述压力介质，其中所述套管(13)具有一个具有扩大外径的头部(13a)以及一个具有外径的延伸段，所述头部的扩大外径基本上对应于在孔(11)的具有扩大直径的部段(11a)中的孔直径，所述延伸段的外径基本上对应于其余的孔(11)的孔直径，其中在所述套管(13)的头部(13a)和所述延伸段之间设计有一台阶，其中所述套管(13)的头部(13a)设置在具有扩大的直径的孔部段(11a)中，并且所述套管(13)的延伸段一直伸入到其余的孔(11)中，以便在所述套管(13)的头部(13a)和延伸段之间的台阶与具有扩大直径的孔部段(11a)到其余的孔(11)的过渡之间形成一个密封的环形空间(17)，并且其中至少一根管道(18)通入到这个环形空间(17)中，用以输入或者排出压力介质。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：在所述套管(13)的头部(13a)中设置有一个相对于在所述套管(13)的其余部段中的孔(19)的直径扩大的孔部段(19a)。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于：所述套管(13)是一种由压电陶瓷材料制成的套管，其中所述套管(13)被导电地触点接通，用于接收压电效应产生的信号。
6.用于对弦乐器(1)特别是吉他或电贝斯的至少一根琴弦(6a-6f)进行自动校音的装置，包括用于探测振动的琴弦(6a-6f)的声学信号的传感器(12)；用于将声学信号转换为数字信号、以便确定所属的频率的转换单元；用于将测定的频率和预定频率进行比较的比较单元；用于调整至少一根琴弦(6a-6f)的张力的装置；以及控制装置(10)，所述控制装置用以根据在所测定的频率和预定频率之间的确定的偏差来控制所述用于调整至少一根琴弦(6a-6f)的张力的装置，其特征在于：所述用于调整至少一根琴弦(6a-6f)的张力的装置是根据权利要求2至5之一所述的装置。
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