DE1422549B2 - Vorrichtung zur herstellung von nadeltonaufzeichnungen mit ueberlagerter hochfrequenz-erregung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Nadeltonaufzeichnungen unter Verwendung einer mit einem Schneidstichel versehenen Schneiddose und einer Überlagerung des aufzuzeichnenden Signals mit einer oberhalb des aufzuzeichnenden Frequenzbereiches liegenden Schwingung.

Es sind schon Einrichtungen zum Herstellen -Von Schallaufzeichnungen beschrieben worden, bei denen dem aufzuzeichnenden Tonsignal eine Hochfrequenzschwingung überlagert wird. So beschreibt die deutsche Patentschrift 483 542 eine Einrichtung zum Herstellen von Schallaufzeichnungen, bei der die Sprechströme einem hochfrequenten, durch das Aufzeichnungslied geleiteten Trägerstrom überlagert werden. Es wird also bei der Einrichtung gemäß diesem Verfahren auf dem Aufzeichnungsträger eine modulierte Hochfrequenzschwingung aufgezeichnet und auch bei der Wiedergabe von der Nadel nachgezeichnet. Um aus dieser modulierten Hochfrequenzschwingung die ursprüngliche Tonschwingung wieder zu erhalten, werden Gleichrichtereinrichtungen benutzt.

Weiterhin beschreibt auch die deutsche Patentschrift 1 027 897 ein Verfahren zur Nadeltonaufzeichnung mit Seitenschrift unter Verwendung eines Schneidkopfes mit einem Schneidstichel, dessen Querschnitt von der Kreisform abweicht und der eine überhörfrequente Zitterbewe,gung zusätzlich zur Bewegung entsprechend dem aufzuzeichnenden Schall ausführt. Diese überlagerte Zitterbewegung dient zum Vermeiden der Engpässe in der Tonrille, die bei einem nicht kreisförmigen Querschnitt des Schneidstichels immer dann entstehen würden, wenn die vom aufzuzeichnenden Schallereignis dem Schneidstichel erteilten Beschleunigungen sehr klein werden. Die Amplitude dieser Zitterbewegung ist also unterschiedlich groß und hat bei der Stellung Null ebenfalls den Wert Null oder einen kleinen endlichen Wert. Sie erreicht ihren größten Wert dann, wenn auch die Beschleunigung oder Schnelle am größten ist.

Zur Verbesserung bzw. Wiederherstellung gestörter oder fehlender Teile eines Signals beschreibt die USA.-Patentschrift 2 337 958 ebenfalls ein Verfahren, bei dem der aufzuzeichnenden Tonfrequenz eine höhere Frequenz überlagert ist. Dieses Verfahren bezieht sich auf die Herstellung und Verbesserung der Qualität der Tonspur eines Filmes.

Wird eine der oben beschriebenen Einrichtungen zum Aufzeichnen von Tonschwingungen durch Gravieren, also durch Eindrücken der Rille in den Träger, benutzt, wie es z. B. bei Diktiergeräten bevorzugt

wird, so entsteht ein Problem dadurch, daß beim Eingravieren eine derart hohe Kraft auf den Aufzeichnungsstichel ausgeübt wird, daß die Wiedergabetreue durch verschiedene Effekte, z. B. durch Rückfedern des Aufzeichnungsmaterials, verschlechtert wird. Ein Versuch zur Überwindung dieses Problems bestand darin, den Spitzenradius des Stichels auf ein Maß herabzusetzen, daß er beispielsweise in der Größenordnung von 0,005 mm liegt, und den Stichel nur mit einer Kraft von wenigen Gramm gegen den Aufzeichnungsträger zu drücken, so daß das Aufzeichnungsmaterial keinerlei nennenswerte Belastung auf den Stichel ausübt, die sein Frequenzansprechen im negativen Sinne beeinflussen könnte. Dabei wird aber nur eine derart leichte und seichte Rille erzeugt, daß diese keine ausreichende Führung für den Stichel oder die Nadel des Wiedergabegerätes darstellt. Wird jedoch die Anpreßkraft beim Aufzeichnen vergrößert, um eine tiefere Rille zu bilden, so zerreißt ein derartig kleiner, spitzer Stift leicht die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers oder schürft diese ab. Es wurde auch schon versucht, durch Schrägstellung des Stichels mit sogenanntem Schleppwinkel diesen Effekt zu verhindern, jedoch wird dann die feinere Aufzeichnung, die mit der geringer abgerundeten Stichelspitze angestrebt wird, wieder aufgehoben.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß ein Schwingungserzeuger zur Erzeugung einer relativen Querschwingung zwischen dem Schneidstichel und dem Aufzeichnungsträger mit einer derartigen Frequenz schwingt, daß bei einer vorgegebenen linearen Rillengeschwindigkeit der Weg des Stichels in Richtung der Rille während jedes Schwingungszyklus etwa innerhalb des Querschnitts des am Aufnahmematerial anliegenden Teils des Schneidstichels liegt, so daß dieser bei jeder seitlichen Bewegung infolge der Schwingung seiner Bewegungsbahn bei der zuletzt vorangegangenen Bewegung teilweise überlappt.

Durch diese Überlagerung schneidet der Schneidstichel trotz seines geringen Durchmessers und einer außerordentlich kleinen Anpreßkraft eine breitere und tiefere Rille, die dadurch besonders gut geeignet ist, die Nadel des Wiedergabegerätes zu führen. Diese breitere und tiefere Rille zeigt infolge der Überlappung der überlagerten Hochfrequenzschwingungen eine leicht gewellte Ausbildung ihres seitlichen Randes, was jedoch bei der Wiedergabe sich in keiner Weise negativ auswirkt.

Es hat sich erwiesen, daß zur Ausbildung der oben beschriebenen Rille eine Frequenz der Überlagerungsschwingung besonders geeignet ist, die mindestens in der Größenordnung des Doppelten der höchsten Frequenz der aufzuzeichnenden Tonimpulse liegt. Liegen also die aufzuzeichnenden Impulse im Tonfrequenzbereich, so ist es vorteilhaft, den Schneidstichel während des Aufzeichnungsvorganges ununterbrochen mit Ultraschallfrequenz in Schwingung zu versetzen.

Bei entsprechender Ausbildung des Schneidstichels bietet es einen besonderen Vorteil, durch die Überlagerungsschwingung eine solche Schwingungsenergie zuzuführen, daß eine nennenswerte Erwärmung des Aufzeichnungsmaterials erfolgt. Hierzu kann z. B. das Aufzeichnungselement eine am einen Ende befestigte ferroelektrische Spindel umfassen, mit deren anderem Ende ein Schneidstichel fest verbunden ist, so daß die Spindel im Betrieb in Querrichtung zu erregen ist und über den Schneidstichel infolge des überlagerten Erregerstromes die oben beschriebene eingedrückte Rille im Aufzeichnungsträger erzeugt.

Hierbei ist es vorteilhaft, die Spindel an einem zwischenliegenden Punkt schwenkbar zu lagern, so daß sie innerhalb eines Frequenzbereiches, der den Frequenzbereich der Impulse und die Frequenz des Erregerstromes umfaßt, vollständig gleichmäßig anspricht.

Für eine solche Lagerung der Spindel ist es zweckmäßig, zur Festlegung der Spindel in ihren mittleren Bereich zwei an der Spindel in einem Abstand von ungefähr einem Drittel ihrer Länge, gemessen vom freien Ende der Spindel, anliegende Klemmelemente vorzusehen.

Diese Merkmale und besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines Aufzeichnungsgerätes, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird.

F i g. 1 ist eine teilweise entlang der in F i g. 2 eingetragenen Linie 1-1 geschnittene Seitenansicht eines Plattenspielers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Teil-Draufsicht auf diesen Plattenspieler;

F i g. 3 ist eine Ansicht des Aufzeichnungs- und. Wiedergabearmes und des Kopfes von unten, von der' in Fig. 1 eingetragenen Linie 3-3 aus gesehen;

F i g. 4 und 5 sind vertikale Schnitte des Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Kopfes in vergrößertem Maßstab entlang den Linien 4-4 und 5-5 in F i g. 5 bzw. 4;

F i g. 6 und 7 sind vergrößerte Teil-Draufsichten auf eine Aufzeichnungsfläche, die eine unmodulierte Rille und außerdem eine gemäß der Erfindung modulierte Rille aufweisen, um die Vorteile der Erfindung zu zeigen;

F i g. 8 und 9 sind Querschnitte durch den Aufzeichnungsträger entlang den Linien 8-8 und 9-9 in Fig. 6;

Fig. 10 zeigt einen Schaltplan für die Vorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Tragplatte 10, die von einem darunter befindlichen (nicht dargestellten) Gehäuse getragen wird und einen darüber befindlichen Aufbau 11 trägt, der an der Tragplatte 10 durch Schrauben 12 befestigt ist, die außerhalb des gehäuseartigen Aufbaues 11 liegen. In dem durch den Aufbau 11 und die Tragplatte 10 gebildeten Gehäuse ist ein beispielsweise aus Aluminium gegossener Rahmen 13 vorgesehen. Dieser Rahmen ist auf der Tragplatte 10 flach liegend in der hinteren Hälfte des Gehäuses (rechts in Fig. 2) gelagert und an der Tragplatte 10 mittels Schrauben 14 befestigt. Dieser Rahmen hat einen hohlen, rechteckigen, käfigartigen mittleren Teil oder Käfig 15, der in seiner oberen und unteren Wand mit vertikal übereinanderliegenden Lagern versehen ist. In diesen Lagern ist eine vertikale Welle 16 gelagert, die frei durch entsprechende Durchbrüche in der Ober- und Unterseite des Gehäuses hindurch verläuft. Die Festlegung der Welle 16 in vertikaler Richtung erfolgt durch Anlage einer am mittleren Teil der Welle befestigten Schnecke 17 an der oberen und an der unteren Wand des Käfigs 15. Auf dem unteren Teil der Welle 16 ist ein großes

C5 Schwungrad 18 drehbar gelagert, dessen vertikale Abstützung durch ein Axiallager 16 a erfolgt. Dieses Schwungrad wird über einen Riemen 18 α von einem Motor M aus angetrieben. Das Schwungrad selbst

kann mit der Welle wahlweise über eine Kupplung C verbunden werden.

Am oberen Ende der Welle 16 ist eine kreisförmige Antriebsplatte 19 befestigt, an der der mittlere Nebenteil einer Aufzeichnungsplatte 20 zur Anlage kommen kann. Diese Antriebsscheibe 19 trägt Zapfen 21, die von ihrem Rand aus nach oben verlaufen und bogenförmig um die Mittellinie der Welle 16 gekrümmt sind; sie dienen dazu, in entsprechend bogenförmig ausgebildete Antriebsschlitze der Aufzeichnungsplatte 20 eingeführt zu werden. Vorzugsweise ist einer der in Fig. 2 dargestellten Antriebszapfen 21 a mit einer größeren Umfangserstreckung ausgeführt als die anderen, und ebenso auch eine der Antriebsöffnungen in der Aufzeichnungsplatte 20, so daß letztere nur in einer einzigen Winkellage gegenüber der Welle 16 aufgelegt werden kann. Die Aufzeichnungsplatte 20 besteht vorzugsweise aus dünnem, flexiblem Kunststoffmaterial. Ihr ausnutzbarer, kreisringförmiger Teil wird gleitbar von einer ringförmigen, feststehenden Bahn 22 aus einem nachgiebigen Werkstoff, wie z. B. Filz, getragen; diese Bahn ist auf der Oberseite des Gehäuses angebracht, und zwar in einer Ebene, die etwas höher liegt als die der mittigen Antriebsplatte 19, so daß die Zeichnungsplatte 20 zu jedem Zeitpunkt flach auf dieser Auflagebahn aufliegt. Beispielsweise kann die Auflagebahn 22 auf einer etwas nach oben vorstehenden ringförmigen Plattform 23 befestigt sein, die in die Oberseite des Gehäuses eingeformt ist. Durch Verwendung einer flexiblen Aufzeichnungsplatte 20, die von ihrem Nabenteil aus angetrieben wird und in ihrem praktisch ausnutzbaren Teil gleitend von einer weichen, nachgiebigen Bahn getragen wird, ist verhindert, daß Vibrationen entweder über die Antriebswelle oder aber über das Gehäuse oder den Rahmen auf die Aufzeichnungsplatte 20 übertragen werden.

Der Rahmen 13 weist an seinem rechten Ende eine nach oben ragende Säule 24 und entlang seiner linken Seite eine nach oben ragende Säule 25 auf. Diese Säulen tragen eine quer verlaufende Tragstange 26 für einen Schlitten 27. Der Hauptteil dieses Schlittens ist in Form eines Bügels ausgebildet, der über der Tragstange 26 liegt, und dessen von den Bügelenden nach unten abgebogene Schenkel 28 liegen unter einem gegenseitigen Abstand voneinander. Diese Schenkel werden von einer rohrförmigen Lagerhülse 29 erfaßt, die auf der Tragstange verschiebbar ist. Dieser Schlitten wird in bekannter Weise progressiv entlang der Tragstange bewegt durch eine Schnecke 30, die mit ihrem linken Ende in einem von der Säule 25 getragenen Schwenklager 31 und mit ihrem rechten Ende mittels eines konischen Schwenkzapfens 32 gelagert ist, der von einer von dem Rahmen 13 unmittelbar auf der Hinterseite des Käfigs 15 nach oben ragenden Säule 33 getragen wird. Am rechten Ende dieser Antriebsschnecke ist ein Schneckenrad 34 befestigt, das mit der auf der Antriebs-Welle 16 befestigten Schnecke 17 im Eingriff steht. Für dieses Schneckenrad ist in der Bodenwand des Rahmens 13 eine Aussparung 35 vorgesehen.

Zur Verbindung des Schlittens mit der Antriebsschnecke ist ein nach vorn ragender Arm 36 vorgesehen, der an der Stelle 37 durch eine Konsole mit dem Schlitten verbunden ist. Dieser Arm endet vorn in Form eines auf der Antriebsschnecke aufliegenden Bogens. Im mittleren Teil des Arms 36 sind von diesem Arm aus seitliche Nasen 38 nach unten gebogen, durch die eine Stange 39 hindurchgeführt ist, auf der ein unterer Arm 40 schwenkbar gelagert ist. Der Arm 40 endet in Form eines unterhalb der Antriebsschnecke liegenden Bogens. Durch eine zwischen den unteren Arm 40 und eine der Nasen 38 eingeschaltete Torsionsfeder 41 werden die beiden Arme 36 und 40 gegen die Antriebsschnecke gedrückt, und zwar stellen sich diese Arme auf eine ausgeglichene Klemmstellung ein, weil der Schlitten gegenüber seiner Tragstange 26 frei verschwenkbar ist. Die Arme 36 und 40 liegen jedoch nicht unmittelbar an der Antriebsschnecke an, sondern lediglich unter Zwischenschaltung von Filzpolstern 42 und 43. Die Antriebsschnecke ist mit einem sehr feinen Gewinde versehen, und diese Filzpolster sind so breit, daß sie auf einer größeren Anzahl der Schneckengewindegänge aufliegen. Hierdurch wird ein Ausgleich des Eingriffes mit den einzelnen Gewindegängen zwecks Erzielung einer sehr gleichmäßigen Antriebsbewegung herbeigeführt. Infolge der Nachgiebigkeit der Klemmverbindung der Arme mit der Antriebsschnecke wird die Übertragung von Schwingungen vom Antriebsmechanismus auf den Schlitten in wirksamer Weise herabgesetzt. Diese Art des Schlittenantriebsmechanismus ist sehr zweckmäßig zur Erzeugung von Mikrorillenaufzeichnungen in der Größenordnung von etwa 200 Rillen pro cm (500 Rillen pro Zoll) oder mehr.

Vorzugsweise sollte die Antriebsschnecke mit einer Anzahl von Gewindegängen pro Zoll versehen werden, die gleich oder nicht kleiner ist als etwa die Hälfte der Anzahl der auf der Aufzeichnungsplaite zu bildenden Rillen. Obgleich durch die an die Antriebsschnecke angeklemmten Polster ein zwangsweiser und verläßlicher Antrieb des Schlittens erzielt wird, kann nichtsdestoweniger der Schlitten von Hand bewegt werden, ohne daß dabei die Klemmverbindung der Polster mit der Antriebsschnecke gelöst werden muß; infolge der sehr feinen Gewindegänge der Antriebsschnecke unterliegen bei einer solchen Handverstellung des Schlittens die Polster keinem nennenswerten Verschleiß.

Am rechten Endteil des Schlittens ist ein Lagerblock 44 vorgesehen, an dessen Oberseite eine Konsole 45 befestigt ist, und zwar durch Verschweißung oder Vernietung. Die Konsole 45 hat die Form einer horizontalen, rechteckigen Platte mit nach oben stehenden linksseitigen und rechtsseitigen Nasen 46 und 47 an ihrem rückwärtigen Ende. Die linke seitliche Nase geht in eine linksliegende Seitenwand 48 über," die bis zur Vorderseite der Konsole verläuft und an dieser Stelle mit einem Arm 49 versehen ist, der über der Bodenplatte liegt. Im vorderen Teil der Bodenplatte und im Arm 49 sind Konusstifte 50 und 51 vorgesehen, die in einen Kardanring 52 eingeschoben sind, um diesen um eine vertikale Achse verschwenkbar zu lagern. Durch diesen Ring verläuft frei ein Rohr 53, das durch zwei rechts und links in dem Kardanring sitzende Konusstifte 54 und 55 getragen wird. Infolge dieser Lagerung ist dieses Rohr gegenüber dem Schlitten 27 in jeder beliebigen Richtung verschwenkbar. Auf das vordere Ende des Rohres 53 ist der mit einer entsprechenden Ausnehmung versehene Schenkel einer L-förmigen Konsole 56 aufgesteckt, die in Längsrichtung des Rohres nach vorn verläuft. An der Konsole 56 ist, mit dieser fluchtend, über eine nachgiebige Verbindung ein Aufzeichnungsund Wiedergabearm 57 befestigt, der im folgenden als Tonarm bezeichnet werden soll und der durch die

erwähnte nachgiebige Verbindung sich gegenüber dem Schlitten in seitlicher Richtung frei bewegen kann. Zu diesem Zweck ist auf der Unterseite der L-förmigen Konsole beispielsweise mittels Nieten 59 ein Block 58 befestigt, der mit einem vertikalen Querschlitz versehen ist, in den das eine Ende einer Blattfeder 60 eingesetzt ist, das mit diesem Block beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden ist. Das vordere Ende dieser Blattfeder ist in ähnlicher Weise in einem vertikalen Querschlitz befestigt, der im rückwärtigen Ende des Tonarms 57 vorgesehen ist. Zur Dämpfung der Quer-Schwingungsbewegung des Tonarms gegenüber dem Schlitten ist der zwischen dem Block 58 und dem Tonarm 57 liegende Teil der Blattfeder 60 von einem Block 61 aus viskosem Werkstoff umgeben. Auch kann das hintere Ende des Tonarms 57 selbst beiderseits von Polstern 62 (F i g. 3) aus diesem Dämpfungsmaterial umschlossen sein, die zwischen die Seitenflächen des Arms und die seitlichen Schenkel einer U-förmigen Konsole 63 eingeschaltet sind, die über dem vorderen Ende der L-förmigen Konsole 56 liegt und mit dieser beispielsweise durch Niete 59 verbunden ist. Am äußeren Ende des Tonarms 57 ist ein Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Kopf 64 befestigt, der an seinem unteren Ende einen Stichel 65 zur Anlage an der Aufzeichnungsplatte 20 trägt.

An dem von der Schwenklagerung des Rohres 53 nach hinten verlaufenden Rohrteil ist ein Gegengewicht 66 angebracht. Dieses Gegengewicht ist in bekannter Weise gegenüber einem zweiten Gegengewicht 67 am Tonarm 57 derart abgestimmt, daß der Stichel oder die Nadel noch eine kleine Anpreßkraft in der Größenordnung von 3 bis 5 g auf die Aufzeichnungsplatte 20 ausübt. Während des Auf-Zeichnungsvorganges wird der Kardanring gegenüber dem Schlitten durch eine horizontal verschiebbare Verriegelungsplatte 68 verriegelt, die mittels Langlochverbindungen 69 verschiebbar auf der Konsole 45 gelagert ist. Diese Verriegelungsplatte hat in seitlicher Richtung einen gegenseitigen Abstand aufweisende, aufrecht stehende Nasen 70 an ihrem vorderen Ende, die an einander diametral gegenüberliegenden Teilen des Kardanringes 52 zur Anlage kommen, wenn die Verriegelungsplatte nach vorn gedrückt wird. Die Verschiebung dieser Verriegelungsplatte erfolgt durch einen Handhebel 71, der mittels seitlicher Winkel bei 72 an den Nasen 46 und 47 der Konsole 45 angelenkt ist. Dieser Handhebel hat einen nach unten ragenden Arm 73, der in eine Öffnung 74 in der Verriegelungsplatte eingreift, um ihn mit dieser Verriegelungsplatte zu verbinden. Am unteren Ende dieses Arms 73 greift eine Blattfeder 75 an, die bei 76 an die Unterseite der Konsole 45 angenietet ist und die einen V-förmigen Endteil 75 α aufweist. Dieser V-förmige Endteil erfaßt unter Druck den Arm 73 und bildet somit eine Übertotpunktsicherung für den Handhebel 71. Infolge dieser Übertotpunktsicherung wird die Verriegelungsplatte nach vorn gedrückt, um den Kardanring zu verriegeln, wenn der Handhebel in seine hintere, in F i g. 1 dargestellte Lage, nämlich in die Einstellung für den Aufzeichnungsvorgang, gebracht wird. Wenn der Hebel nach vorn in die Wiedergabestellung bewegt wird, so gibt die Verriegelungsplatte den Kardanring frei und gestattet eine seitliche Bewegung des Tonarms 57 zum besseren Nachfolgen der Nadel in der Rille des Aufzeichnungsträgers. Wenn der Schlitten nach hinten geschwenkt wird, um den Tonarm von dem Aufzeichnungsträger 20 abzuheben (dies ist eine einleitende Bewegung vor der Verschiebung des Schlittens von Hand), so tritt eine drahtartige Schnappfeder 77, die am Arm 49 der Konsole 45 befestigt ist, in eine V-förmige Auskerbung 78 in der Oberfläche des Gegengewichts 66 ein, um den Tonarm gegenüber dem Schlitten zu zentrieren. Bei Rückführung des Tonarms auf den Aufzeichnungsträger wird diese Schnappfeder von der V-förmigen Auskerbung 78 frei, so daß der Tonarm sich wieder frei seitlich bewegen kann, um der Spur auf dem Aufzeichnungsträger zu folgen.

Da ein wesentliches Merkmal der Erfindung die Überlagerung der aufzuzeichnenden Tonimpulse mit einem hochfrequenten Wechselstrom, insbesondere mit Ultraschallfrequenz, zusammen mit dem während des Aufzeichnungsvorganges ist, ist ein Aufzeichnungs-Kopf mit einem Wandler erforderlich, der auch bis in den Ultraschallbereich hinein noch anspricht. Da die hohe Energie eine beträchtliche Erwärmung des Aufzeichnungselements zur Folge hat, wird beispielsweise ein Wandler mit einem aus Bariumtitanat hergestellten f erroelektrischen oder keramischen Körper verwendet. Es hat sich gezeigt, daß bei frei tragender Befestigung eines Balkens oder einer Spindel dieser Art und bei Einklemmung desselben oder derselben an einer mittleren Stelle zwecks Erzwingung eines Schwingungsknotens dieses Teil innerhalb des Tonfrequenzbereiches und bis weit in den Ultraschallbereich hinein ein vollständig flaches Ansprechen zeigt. Deshalb weist das im einzelnen in Fig. 3, 4 und 5 dargestellte Wandlerelement 64 einen Block 79 aus Isoliermaterial auf, in dessen Oberseite eine Kopf schraube 79 a eingeschraubt ist, die durch einen Schlitz 80 im Ende des Tonarms 57 hindurch verläuft, um diesen Block mit dem Tonarm zu verbinden. Der Block hat eine vertikale Bohrung 81, in deren oberen Teil ein Zapfen 82 aus Isoliermaterial eingesetzt ist. Dieser Zapfen erstreckt sich bis oberhalb der Oberseite des Blocks bis in den Schlitz 80 hinein, so daß er einen Haltezapfen für das Element 64 bildet. Der Zapfen erstreckt sich in der Bohrung 81 etwa bis zur Mitte des Blockes nach unten und weist in seinem unteren Teil eine Axialbohrung 83 auf. In diese Axialbohrung ist der obere Teil einer vertikalen ferroelektrischen Spindel 84 aus Bariumtitanat eingesetzt. Diese Spindel verläuft durch den verbleibenden Teil der Bohrung 81 nach unten bis über die Unterseite des Blocks 79 hinaus, und an dieser Spindel ist mittels eines hitzebeständigen Klebestoffes, wie beispielsweise eines Epoxyharzes, der Stichel 65 befestigt.

Die Spindel 84 ist im Querschnitt rechteckig und so dimensioniert, daß sie in einer Richtung, wie F i g. 4 zeigt, genau in die Bohrung 83 hineinpaßt. Der Zwischenraum am oberen Ende dieser Bohrung und entlang den Breitseiten der Spindel ist mit einem hitzebeständigen Klebstoff 87, vorzugsweise ebenfalls einem Epoxyharz, gefüllt, wie F i g. 5 dies zeigt. Etwa ein Drittel der Gesamtlänge vom unteren Ende der Spindel 84 entfernt sind zwei horizontale Klemmschrauben 88 einander entgegengesetzt in die gegenüberliegenden Seitenwände des Blocks 79 eingeschraubt, derart, daß sie an den einander gegenüberliegenden Seiten der Spindel anliegen. Diese Klemmschrauben sind durch Muttern 89 gesichert. Durch diese Klemmschrauben wird bei der Verbiegung der Spindel an dieser Stelle ein Schwingungsknoten er-

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zwungen. Durch diese Einklemmung der Spindel nach Art einer Schwenklagerung wird gewährleistet, daß das Ansprechen der Spindel im gesamten Tonfrequenzbereich und bis in den Ultraschallbereich hinein beinahe gleichgehalten wird, wodurch ein sehr hoher elektromechanischer Wirkungsgrad erzielt wird.

Die Spindel 84 ist an ihren Außenflächen mit einem leitenden Film als Elektroden versehen, durch die der Spindel eine Spannung aufgeprägt werden kann, wodurch eine Ablenkung der Spindel in der Zeichnungsebene gemäß F i g. 5 hervorgerufen werden kann. Die Leitungsanschlüsse dieser Elektroden können über die Klemmschrauben 88 erfolgen. Ein abgeschirmtes Kabel 90 kann durch das Rohr 53 hindurchgeführt sein, und seine Abschirmung und sein Draht können mit an einem Isolierblock 93 befestigten~Klemmen 91 und 92 befestigt sein, der seinerseits mittels einer Schraube 94 an der Unterseite der L-förmigen Konsole 56 befestigt ist. Diese Anschlußklemmen sind überZugfedern 95 mit den Klemmschrauben verbunden.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, können in bekannter Weise ein Mikrophon-Lautsprecher 96, ein Verstärker 97, ein Hochfrequenz-Schwingungserzeuger 98, ein Aufnahme-Wiedergabe-Umschalter 99, ein Start-Stop-Schalter 100 und ein Solenoid 101 zur Betätigung eines Schalters 101 und der Kupplung C vorgesehen sein, sowie eine Leitung L mit einem Stecker P. Der Aufnahme-Wiedergabe-Umschalter 99 ist ein dreipoliger Umschalter mit Schalterpolen 103, 104 und 105 und zugehörigen Kontakten α und b. Während der Aufzeichnung ist das Mikrophon 96 über den Pol 103 und dessen Kontakt α mit dem Eingang des Verstärkers 97 verbunden, und der Ausgang des Verstärkers ist über den Pol 104 und dessen Kontakt α mit dem Wandlerelement 64 verbunden.

Die Drehung des Plattentellers wird eingeleitet, indem der Start-Stop-Schalter 100 gedrückt wird, wodurch ein Speisekreis für das Solenoid 101 geschlossen wird. Durch die Betätigung dieses Solenoids wird der Schalter 102 geschlossen und die Kupplung C eingekuppelt. Wenn der Schalter 102 geschlossen wird, so wird der Schwingungserzeuger 98 über den Schalter 102 und den Pol 105 über dessen zugehörigen Kontakt α mit dem Eingang der Primärwicklung 106 des Verstärkers 97 verbunden. Der Vorteil der Verwendung der Ausgangswicklung des Verstärkers sowohl für die Tonfrequenz wie auch für die dieser überlagerte Ultraschallfrequenz liegt darin, daß hierdurch die erforderliche Ausgangsleistung des Schwingungserzeugers 98 verringert wird. Durch dessen Steuerung mit dem Start-Stop-Schalter derart, daß die Uberschallschwingungen dem Element 64 nur bei sich drehendem Plattenteller zugeleitet werden, wird ein Eindringen des Aufzeichnungsstichels in die Aufzeichnungsplatte 20 verhindert, wenn diese stillsteht. Der Aufnahme-Wiedergabe-Umschalter 99 ist mit dem Handhebel 71, wie in Fig. 10 durch eine gestrichelte Linie 107 angedeutet ist, derart verbunden, daß er bei Umschaltung dieses Handhebels zwischen der Aufnahme- und der Wiedergabe-Stellung auch diesen Schalter umschaltet. Wenn der Handhebel 71 nach vorn in die Wiedergabestellung bewegt wird, so wird das dann als Wiedergabewandler arbeitende Element 64 über den Pol 103 und dessen Kontakt b mit dem Verstärkereingang verbunden und der Verstärkerausgang über den Pol 104 und dessen Kontakt b mit dem als Lautsprecher arbeitenden Wandler 96 verbunden. Der Pol 105 ist dann in Öffnungsstellung, so daß er die Verbindung des Schwingungserzeugers 98 mit dem Verstärker unterbricht.

F i g. 6 und 8 zeigen diejenigen Rillen 108, die beim Gravieren mittels eines kleinen Stichels mit einem Spitzenradius von ungefähr 0,00635 mm (0,25/1000") und mit einer geringen Anpreßkraft in der Größenordnung von etwa 3 bis 5 g auf dem Aufzeichnungsträger, jedoch ohne irgendeine Überlagerung einer Hochfrequenzerregung, erzeugt werden. Eine derartige Rille ist sehr flach und nicht dazu geeignet, bei der Wiedergabe als sichere Führung für die Nadel oder den Stichel zu dienen. Falls nun das Gewicht des Tonarmes beim Aufzeichnen vergrößert würde, um eine als ausreichende Führung verwendbare tiefe Rille zu erzeugen, so würde ein Aufreißen des Aufzeichnungsmaterials die Folge sein, und es würde auch die Quer-Modulierung der Rille nach Maßgabe des aufgeprägten Tonimpulses infolge der verhältnismäßig schweren Belastung, die das Aufzeichnungsmaterial auf den Aufzeichnungsstichel ausüben würde, verhältnismäß gering sein.

Wenn gemäß der Erfindung beim Aufzeichnen ein hochfrequenter Strom großer Energie überlagert wird, so bildet der Stichel eine breitere und tiefere RiHe 109 mit steilerer Seitenwand, wie sie in Fig. 6 und 9 gezeichnet ist. Mit' anderen Worten wird also mit demselben Stichel und mit gleichbleibendem niedrigem Stichel-Anpreßdruck jetzt eine tiefe und breite Rille erzeugt, ohne daß hierbei irgendein Aufkratzen oder Aufreißen des Aufzeichnungsmaterials erfolgt, wie es in jedem Falle eintreten würde, wenn man eirie derart tiefe und breite Rille lediglich durch Erhöhung des Stichel-Anpreßdruckes erzeugen wollte. Die größere Tiefe und Breite der auf diese Weise erzeugten Rille hat verschiedene Gründe.

1. Der hochfrequente Strom bewirkt eine Schwingungsbewegung des Stichels, durch die ein großer Teil der Arbeitsleistung aufgebracht wird, die erforderlich ist, um ein Eindringen in das Aufzeichnungsmaterial mit einer bestimmten Rillentiefe zu bewirken, und zwar mit einem erheblich herabgesetzten Stichel-Anpreßdruck.

2. Der in Querrichtung vibrierende Stichel wird durch seine verstärkte Reibungsanlage am Aufzeichnungsmaterial wie auch durch die Erhitzung der Spindel 84 selbst erwärmt, und hierdurch wird der Schneidwiderstand des Aufzeichnungsmaterials herabgesetzt und ein dauerhaftes Setzen des Materials, d. h. also ein wesentlich geringeres Zurückfedern desselben7 bewirkt. Infolge dieser Wärmewirkungen spricht der Stichel wesentlich genauer linear und mit größerer Amplitude auf die aufzuzeichnenden, aufgeprägten Tonfrequenzimpulse an, mit dem Ergebnis, daß die Aufzeichnung mit einem größeren Signal-Rausch-Verhältnis und mit geringerer Verzerrung erfolgt. Die breitere und tiefere Rille mit steileren Seitenwänden gewährleistet auch eine genauere Führung der Nadel während der Wiedergabe, wobei dann die Nadel einer modulierten Rille 110, wie sie in F i g. 7 gezeigt ist, wesentlich genauer folgt. Dies gilt, ob nun für die Wiedergabe dieselbe Nadel verwendet wird wie während der Aufzeichnung, oder auch, wenn für die Wiedergabe eine stärke Nadel Verwendung findet, weil bei Verwendung derselben Nadel 65 der ebene Grund der Rille 109 den Druck der sehr spitzen Nadelspitze aufnimmt, bis die Seitenwände der Nadel auf den Seitenwänden der

Rille aufliegen, wie F i g. 9 dies zeigt; wenn dagegen eine Wiedergabenadel 111 mit größerem Spitzenradius verwendet wird, so legt sich diese unmittelbar an die Seitenwandflächen der Rille an, wie dies in F i g. 9 eingezeichnet ist. Da durch die Erfindung eine verhältnismäßig tiefe, breite Rille mit infolge der Verwendung eines sehr feinen Aufzeichnungsstichels sehr feiner Modulierung erzeugt wird und diese Rille mit einer in gleicher Weise sehr feinen Wiedergabenadel abgespielt werden kann, wird durch die Erfindung bei gleicher Aufzeichnungsgeschwindigkeit eine wesentlich erhöhte Wiedergabequalität oder eine bestimmte Wiedergabequalität bei geringerer Aufzeichnungsgeschwindigkeit erzielt, als dies bisher möglich gewesen ist. Da durch die Erfindung auch die Verwendung von Aufzeichnungssticheln mit so geringen Spitzenradien wie 0,00254 mm (0,1/1000") oder noch darunter möglich wird, können gute Sprachaufzeichnungen bei überaus geringen Aufzeichnungsgeschwindigkeiten von beispielsweise nur 4 Umdrehungen pro Minute erzielt werden. Hierdurch wird ein neues Anwendungsfeld für sogenannte »sprechende Bücher«, insbesondere für Blinde, eröffnet, da durch die neue Aufzeichnungstechnik gemäß der Erfindung viele Stunden Aufzeichnungszeit auf einer Seite einer normalen Platte mit 25,4 cm (10") Durchmesser untergebracht werden können.

Die besten Betriebsverhältnisse zur Durchführung der Erfindung sind diejenigen, bei denen die Stichelstärke, die lineare Rillengeschwindigkeit und die Erregerstromfrequenz derart sind, daß das sogenannte »Cusping« eintritt, wobei unter dem Ausdruck »Cusping« zu verstehen ist, daß der Stichel bei jeder infolge des Hochfrequenz-Erregerstroms eintretenden seitlichen Bewegung teilweise denjenigen Weg überlappt, den der Stichel bei der zuletzt vorangegangenen derartigen seitlichen Bewegung zurückgelegt hat. Dies bedeutet, daß der Stichel dazu veranlaßt wird, weniger von dem Aufzeichnungsmaterial während dessen Bewegung relativ zu der Aufzeichnung zu verlagern, als dies der Fall wäre, wenn kein »Cusping« eintreten würde. Voraussetzung für die Erzielung des »Cusping« ist, daß die Frequenz des Uberlagerungs-Erregerstromes zu der linearen Rillengeschwindigkeit ein derartiges Verhältnis hat, daß die lineare Bewegung des Stichels in Richtung der Rille höchstens gleich ist der Querschnittsabmessung desjenigen Teils des Stichels, der den Aufnahmeträger bei jedem Zyklus der überlagerten Erregung berührt. Wenn beispielsweise die lineare Rillengeschwindigkeit 190,5 mm pro Sekunde (772" pro Sekunde) beträgt und der Spitzendurchmesser des am Aufnahmeträger anliegenden Stichelabschnitts in der Größenordnung von 0,0127 mm (0,5/1000") liegt, so liegt die Minimum-Erregungsfrequenz vorzugsweise in der Größenordnung von 15 000 Hz. Unter diesen Betriebsbedingungen sind die Seitenwände der Rille schwach gezackt, wie dies F i g. 6 und 7 zeigen.

Die praktische Verwirklichung der Erfindung kann beispielsweise mittels eines Stichels mit einem Spitzenradius von 0,00635 mm (0,25/1000"), einer Anpreßkraft gegen das Aufzeichnungsmaterial von 3 bis 5 g und mit einer Erregerspannung am Aufzeichnungselement von etwa 100 Volt und mit ungefähr

ίο 30 000 Hz erfolgen. Mit diesen Betriebsbedingungen haben sich bei Verwendung des weiter oben beschriebenen Elementes Aufzeichnungen ergeben, die im Bereich von 40 bis 15 000 Hz völlig linear sind und die ein Signalrauschverhältnis von etwa 40 db mit einer Verzerrung von weniger als 2% aufweisen. Gemäß einem weiteren praktischen Ausführungsbeispiel kann die Stichelspitze einen Radius von 0,00254 mm (0,1 /1000") haben, die Rillensteigung kann 0,0406 mm (1,6/1000") und die Aufzeichnungsgeschwindigkeit 8 Umdrehungen pro Minute betragen. Unter diesen Bedingungen wird für jede Seite einer 25,4 mm (10")-Schallplatte eine Spielzeit von 6 Stunden mit einem durchschnittlichen Frequenzbereich für die gesamte Platte von bis zu 7500 Hz erzielt.

Die erfindungsgemäß erzeugten Rillen gewährleisten eine verläßliche Führung derselben Nadel mit demselben Nadel-Anpreßdruck ohne das Vorsehen irgendeiner Nachgiebigkeit im Tonarm mit Ausnahme der zwischen dem Tonarm und dem Schlitten vorgesehenen Nachgiebigkeit. Vorzugsweise wird diese Nachgiebigkeit auf das Trägheitsmoment des Tonarms derart abgestimmt, daß die Eigenfrequenz des Tonarms im unteren Teil des Tonfrequenzbereichs, beispielsweise bei etwa 100 Hz, liegt. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Aufzeichnung im wesentlichen amplitudengetreu erfolgt. Außerdem wird hierdurch die Verwendbarkeit desselben Wandlerelementes sowohl für die Wiedergabe als auch für die Aufzeichnung begünstigt, weil die Nachgiebigkeit der Tonarmlagerung dazu führt, daß der Stichel der Aufzeichnungsrille ohne Hervorrufen irgendeines nennenswerten Verschleißes der Aufzeichnung folgen kann. Bei höheren Frequenzen ist der Tonarm dagegen praktisch starr gegenüber den von dem Stichel aufgenommenen Schwingungen, jedoch spricht er infolge der sehr geringen wirksamen Masse der Spindel 84 und infolge ihrer geringen Steifigkeit bei diesen höheren Frequenzen auch dann ohne Erzeugung eines nennenswerten Verschleißes der Aufzeichnung auf die Rillenmodulationen an. Deshalb ist dasselbe Tonarmsystem sowohl während der Wiedergabe wie auch während der Aufzeichnung verwendbar, wenn während der Aufzeichnung den Tonfrequenzen in der erfindungsgemäßen Weise ein Hochfrequenz-Erregerstrom überlagert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Nadeltonaufzeichnungen unter Verwendung einer mit einem Schneidstichel (65) versehenen Schneiddose (64) und mit der Überlagerung des aufzuzeichnenden Signals einer oberhalb des aufzuzeichnenden Frequenzbereiches liegenden Schwingung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingungserzeuger zur Erzeugung einer relativen Querschwingung zwischen dem Schneidstichel (65) und dem Aufzeichnungsträger mit einer derartigen Frequenz schwingt, daß bei einer vorgegebenen linearen Rillengeschwindigkeit der Weg des Stichels (65) in Richtung der Rille während jedes Schwingungszyklus etwa innerhalb des Querschnitts des am Aufnahmematerial anliegenden Teils des Schneidstichels liegt, so daß dieser bei jeder seitlichen Bewegung infolge der Schwingung seine Bewegungsbahn bei der zuletzt voran-. gegangenen Bewegung teilweise überlappt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Überlagerungsschwingung mindestens in der Größenordnung des Doppelten der höchsten Frequenz der aufzuzeichnenden Impulse liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuzeichnenden Impulse im Tonfrequenzbereich liegen und der Schneidstichel (65) während des Aufzeichnungsvorganges ununterbrochen mit Ultraschallfrequenz in Schwingung versetzt wird.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Schwingungserzeuger (98) zur Erzeugung einer relativen Querschwingung zwischen dem Schneidstichel (65) und dem Aufzeichnungsträger.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserreger (98) dem Schneidstichel (65) eine solche Schwingungsleistung zuführt, daß der am Aufzeichnungsträger anliegende Teil des Stichels zwecks Erleichterung der Bildung der Rille zu erwärmen ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein schwingungsfähiges, hitzebeständiges Aufzeichnungselement (64), das innerhalb des Frequenzbereichs der aufzuzeichnenden Impulse wie auch bei der Frequenz des überlagerten Erregerstromes anspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungselement (64) eine am einen Ende befestigte ferroelektrische Spindel (84) umfaßt, mit deren anderem Ende ein Schneidstichel (65) fest verbunden ist, so daß die Spindel (84) im Betrieb in Querrichtung schwingbar ist und über den Schneidstichel (65) infolge des überlagerten Erregerstromes eine trogförmige Rille (109) im Aufzeichnungsträger erzeugt, die beträchtlich breiter ist als der mit dem Aufzeichnungsträger in Berührung kommende Abschnitt des Schneidstichels.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Umwandlungskopf mit völlig gleichmäßigem Ansprechen innerhalb des Tonfrequenzbereiches und des unteren Teiles des Überschallbereiches und durch Anordnung der Spindel (84) derart, daß ihr freies Ende in Querrichtung der erzeugten Nut schwingbar ist, während in einem Zwischenpunkt der Spindel durch entsprechende Festlegung ein Schwingungsknoten erzeugt wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Spindel (84) in ihrem mittleren Bereich zwei an der Spindel in einem Abstand von ungefähr einem Drittel ihrer Länge, gemessen vom freien Ende der Spindel, anliegende Klemmelemente (88, 89) vorgesehen sind.