DE2657623C3 - Elliptische Abtastnadel für Schallplatten und Verfahren zu ihrer Hestellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elliptische Abtastnadel für Schallplatten mit einem prismatischen Schaft und einem aus demselben Material bestehenden spitz zulaufenden Bereich mit einer Abtastspitze zur Berührung der Tonrillen der Schallplatte, deren Querschnitte angenähert Ellipsen sind, sow^;e ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elliptischen Abtastnadel.

Abtastnadcln lassen sich entsprechend der am spitz zulaufenden Bereich angeordneten Abtastspitze in drei verschiedene Typen einteilen: Die konische Abtastnadel, deren spitz zulaufender Bereich in Form eines Kegels mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist, die elliptische Abtastnadel, deren spilz zulaufender Bereich einen elliptischen Querschnitt bcsitzi, und die Spczialnadcl. deren spitz zulaufender Bereich eine spezielle Form besitzt.

Sogenannte elliptische Abtastnadeln wurden früher aus hartem Blockmaterial, wie beispielsweise Diamant, hergestellt, indem zuerst ein spitz zulaufender, kreiskegelförmiger Bereich am Ende eines prismatischen Blockes mit quadratischer Querschnittsform angeschliffen wurde, woraufhin der untere Bereich des Kreiskegels von zwei bezüglich der Diagonale des Quadrates im Querschnitt gegenüberliegenden Seiten eben poliert wurde, um die eigentliche Abtastspitze zu erzeugen, die Bereiche mit kleineren Krümmungsradien zum Berühren der Tonrille der Schallplatte aufweist (die sogenannten »Klein-r-Bereiche«), die auf der Diagonalen einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Der Schaft der Abtastnadel besitzt also eine Prismaform mit quadratischem Querschnitt, während der Querschnitt des spitz zulaufenden Bereiches als flache Ellipse ausgebildet ist, die von zwei geraden Linien und zwei gekrümmten Linien gebildet wird, wobei die große Achse der Ellipse in der Projektion entlang der Diagonalen des Quadrates des Schaftes verläuft. Wird daher ein Abspielarm eines Plattenspielers mit einer derartigen Abtastnadel bestückt, und sollen dabei die Klein-r-Bereiche die Wände der Tonrille berühren, so läßt sich die richtige Ausrichtung der Abtastnadel beim Einsetzen nicht durch die Form des Schaftes erschließen, vielmehr ist die Verwendung eines Mikroskopes zum richtigen Einsetzen der Abtastnadel erforderlich, da die Abtastspitze extrem klein ist und ihre richtige Ausrichtung mit dem bloßen Auge nicht festgestellt werden kann, was einen hohen Aufwand erfordert. Bei diesem Herstellungsverfahren waren zwei Verfahrensschritte erforderlich, nämlich das Polierverfahren zur Erzeugung des spitz zulaufenden Bereiches und das Polierverfahren zur Erzeugung der Klein-r-Bereiche an der Abtastspitze wodurch die Wirtschaftlichkeit zusätzlich herabgetastet wurde. Die mittels eines derartigen Verfahrens hergestellten Abtastnadeln besitzen außerdem den Nachteil, daß keine besonders hervorragenden akustischen Eigenschaften erzielbar sind, da derjenige Teil der Abtastspitze, der mit der Tonrille in Berührung kommt, als angenäherte, abgeflachte Ellipse ausgebildet ist.

In der CH-PS 5 16 205 ist eine Tonabnehmernadel beschrieben, deren Spitzenbereich überall im wesentlichen Ellipsenform aufweist, wobei insbesondere an den Enden der größeren Ellipsenachsen (d. h. den Bereich zur Berührung mit den Tonrillen) wenigstens annähernd gleiche Krümmungsradien vorgesehen sind. Durch diese elliptische Ausbildung der Querschnitte über den aktiven Teil der Abtastspitze wird eine gute Tonqualität erreicht. Das Blockmaterial für die Tonabnehmernadel ist jedoch zylindrisch, so daß die Nadel unter einem Mikroskop in den Tonabnehmerarm eingesetzt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine elliptische Abtastnadel zu schaffen, die einerseits eine elliptische Form aufweist, die gute Tonqualität gewährleistet, und andererseits das Einsetzen in den Tonabnehmerarm bzw. eine Zwischenhalterung erleichtert, da die Ausrichtung der elliptischen Abtastspitze aus der Form des wesentlich größeren Schaftes erkennbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine Abtastnadel mit den im Anspruch I angegebenen Merkmalen erreicht.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elliptischen Abtastnadel zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 7 angegebenen Verfahrensschritten erreicht.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Abtastnadel sind in den Ansprüchen 2—6 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Abtastnadel weist der prismatische Schaft also eine länglicne Form auf und der elliptische Querschnitt der Abtastspitze ist bezüglich des Schaftquerschnittes ausgerichtet. Dadurch kann die Abtastnadel ohne Mikroskop durch Ausrichtung des Schaftes in dem Tonabnehmerarm bzw. einer Zwischenhalterung richtig eingesetzt werden.

Durch die Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elliptischen Abtastnadel geschaffen, bei dem ein prismatisch geformter Block aus einem harten Material wie beispielsweise Edelstein, Diamant, Saphir oder dergleichen, mit einem Querschnitt, der eine lange Vorzugsrichtung aufweist, durch Preßpassung in eine Öffnung an einem Ende eines Metallhalters eingesetzt und der Metalll.alter an diesem Ende einem Schleifvorgang ausgesetzt wird, bei dem er unter einer Drehbewegung mit konstantem Druck gegen eine rotierende Schleifscheibe gedrückt wird, die um einen Winkel gegen die Achse des Loches geneigt angeordnet ist.

Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nach der Erfindung ergibt sich vor allem daraus, daß nur ein einziger Schleif- bzw. Polierschritt notwendig ist, um die Abtastspitze herzustellen, und die Weiterverarbeitung wesentlich erleichtert ist, da die Ausrichtung der Jo Abtastnadel ohne Mikroskop möglich ist. Weiterhin führt das Herstellungsverfahren dazu, daß der elliptische Querschnitt nur von gekrümmten Linien begrenzt ist und näherungsweise eine vollständig elliptische Gestalt aufweist. Das Gewicht der elliptischen Abtastnadel nach der Erfindung kann kleiner als das Gewicht bekannter Nadeln gehalten werden, wodurch die effektive Masse der Abtastspitze reduziert ist und die Tonwiedergabequalität verbessert ist. Außerdem wird zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Abtastnadel 4(> relativ wenig Material verbraucht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht einer elliptischen Abtastnadel bekannter Art;

F i g. 2 Eine vergrößerte Draufsicht auf die Spitze der in F i g. I dargestellten Abtastnadel;

Fig. 3 Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtastnadel;

F i g. 4 Verschiedene Querschnitte durch die in Fig. 3 darge stellte Abtastnadel;

Fig. 5 Eine schematische, teilweise gebrochene Ansicht einer Anordnung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elliptischen Abtastnadel au! einem prismatischen Blockmaterial;

Fig. 6 Die Art und Weise, in der das prismatische Blockmaterial poliert wird, um eine erfindungsgemäße elliptische Abtastnadel herzustellen;

Fig. 7 Den Arm eines Plattenspielers, der mit einer W) Abtastnadel bestückt ist;

Fig. 8—10 Weitere Ausführungsformen der Erfindung mit abgewandelten Formen des Schaftteils;

Fig. IIA Ein weiteres Blockmaterial zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Abtastnadel, wobei am ^5 unteren Ende des Blockmaterials gleichmäßig die vier Kanten in Richtung auf die Zylinderachse zu abgeschnitten sind: und

F i g. 11B eine von unten gesehene Draufsicht auf das in F i g. 11A dargestellte Blockmates ial.

In Fig. i ist eine perspektivische Ansicht einer elliptischen Abtastnadel bekannter Art dargestellt. Fig.2 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf die Spitze der in Fig. 1 dargestellten Abtastnadel, deren Schaft 1' als quadratisches Prisma mit einem quadratischen Querschnitt ausgebildet ist. Die Abtastspitze an dem spitz zulaufenden Bereich 2' der Abtastnadel besitzt einen elliptischen Querschnitt, der von zwei geraden Linien 6' und zwei Bögen 2" gebildet wird, vergl. F i g. 2 Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Abtastnadel bekannter Art wird im allgemeinen dadurch hergestellt, daß zuerst der kreiskegelförmige Bereich 5' des spitz zulaufenden Bereiches 2' geformt wird, indem ein Fndteil des quadratischen Diamantblockes in eine Drehbewegung versetzt wird und dabei mit vorgegebenem Winkel abgeschliffen wird. Anschließend wird der untere Bereich des Kreiskegels parallel zu einer der zwei Diagonalen des Schaftquerschnittes von zwei gegenüberliegenden Seiten plan poliert, wobei die geraden Linien 6' erzeugt werden und die »Klein-r-Bereiche 2« entstehen, was aus F i g. 2 ersichtlich ist. Die auf diese Weise erzeugte Abtastspitze besitzt keine vollständige elliptische Form.

In Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen elliptischen Abtastnadel und in Fig. 4 sind mehrere Querschnitte der in Fig. 3 gezeigten Abtastnadel dargestellt. Der Querschnitt des Schaftes t längs der Linie A-A der F i g. 3 besitzt eine rechteckförmige Gestalt, vergl. Fig.4A. Die Fig.4B, 4C, 4D und 4E stellen ebenfalls Querschnitte jeweils längs der Linien B-B, C-C D-D und E-E von Fig. 3 dar. Der spitz zulaufende Bereich 2 der in Fig. 3 dargestellten Abtastnadel ist als flachgedrückter Kegel ausgebildet; die Querschnitte durch diesen spit/, zulaufenden Bereich besitzen daher im wesentlichen eine elliptische Form. Insbesondere besitzt die Abtastspitze, die die Tonrille berührt, einen elliptischen Querschnitt, der nur aus gekrümmten Kurvenstücken besteht und eine Ellipse sehr gut annähert. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Ellipsen so angeordnet, daß ihre große Achse bzw. ihre kleine Achse jeweils parallel zu der längeren bzw. der kürzeren Kante des Rechtecks der Fig.4A liegt, und daß beide Achsen durch die zentrale Längsachse des Schaftes 1 verlaufen. Die kleineren Krümmungsradien 46, 4b der Abtastspitze, die die Wände der Tonrillen einer Schallplatte berühren, befinden sich also an den Stellen der kürzeren Kanten des Rechtecks, während sich die großen Krümmungsradien 4a. 4a, die die Wände der Tonrillen nicht berühren, an den Seiten der längeren Kante des Rechtecks befinden. Beim Bestücken eines Abspielarms 3 mit der erfindungsgemäßen Abtastnadel ist es daher möglich, die Abtastnadel richtig einzusetzen, wobei lediglich die Ausrichtung des relativ großen Schaftes 1 beachtet werden muß, ohne daß die Verwendung eines Mikroskops wie im herkömmlichen Fall erforderlich ist.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elliptischen Abtastnadel wird, wie es in F i g. 5 dargestellt is', ein prismatischer Block eines Edelsteins mit hoher Festigkeit, z. B. Diamant oder Saphir (im weiteren als ..Diamant« bezeichnet) mit einem rechteckförmigen Querschnitt, wie er in Fig. 4A gezeigt ist, in eine Öffnung 8 eingepaßt oder mit z. B. einem Kleb- oder Bindemittel befestigt, die am unteren Ende 11 eines kreiszylindrischen Halters 10 aus Metall angebracht ist.

Der Halter 10 wird mit nach unten gerichtetem, konstantem Druck in eine Drehbewegung versetzt, wobei der Halter 10 und der Diamantenblock 7 durch die Diamantscheibe 9 geschliffen werden, die eines der Bearbeitungswerkzeuge für Diamanten ist und drehbar in einem vorgegebenen Winkel angeordnet ist.

F i g. 6A zeigt eine Draufsicht auf den unteren Bereich 11 der Anordnung nach Fig. 5 und gibt an, wie der Diamantblock 7 poliert wird, um die Abtastspitze zu erzeugen. Der Bereich 11 wird gleichmäßig abgeschliffen, bis der Diamantblock von der Diamantscheibe angeschliffen wird, was bei der inneren ausgezogenen Kreislinie erfolgt. Sobald auch der Diamantblock mit abgeschliffen wird, läßt sich der Poliervorgang nicht mehr gleichmäßig ausführen; die durch Polieren erzeugte Gestalt nimmt aiimähiich aufgrund der unterschiedlichen Widerstände beim Polieren des Haltematerials und des Diamantmaterials eine elliptische Form an, wie sie durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Beim Polieren wird jeweils vom metallischen Halter mehr abgetragen als vom Diamanten, da der Diamant härter als das Haltematerial ist. Je weiter innen sich die gestrichelten Linien befinden, desto stärker nähern sich diese Linien einer elliptischen Form, so daß die Abtastspitze, die die Tonrillen berührt, angenähert eine elliptische Form besitzt, wie F i g. 6A zeigt. Die F i g. 6B und 6C stellen Querschnitte längs der Linien Vlß-VIß bzw. VIC-VIC dar, wobei die gestrichelte Linie 12 die entsprechende Seitenschnittansicht zu der Linie 12 aus F i g. 6A dargestellt.

Die fig. 8 bis 10 zeigen weitere Ausführungsformen des Schaftes und geben die dem Schaft 1 in F i g. 3 entsprechenden Querschnitte wieder, wobei die vier Kanten des Rechtecks des Schaftes im voraus gleichförmig abgeschnitten sind. Dadurch erübrigt es sich, die vier Kanten bei der Herstellung der Abtastnadel abzuschleifen. Hierdurch erhöht sich wiederum die Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung, da die Polierzeit und damit die Zeit zur Herstellung der Abtastspitze verkürzt wird. Die in F i g. 9 strichpunktiert eingetragene Linie 13 zeigt, daß der Querschnitt in die Form eines Rhombus übergehen kann.

Das Verfahren zur Herstellung der Abtastspitze verläuft im wesentlichen entsprechend dem anhand des rechteckförmigen Blocks in Verbindung mit den F i g. 3 bis 6 erläuterten Verfahren mit der Ausnahme, daß die öffnung des Halters den abgewandelten Querschnittformen entsprechen muß.

Fig. 10 zeigt als eine weitere Ausführungsform der Erfindung einen Querschnitt eines Schaftes, der gleichmäßig abgerundete Kanten besitzt.

F i g. 11 zeigt als eine weitere Ausführungsform des Schaftes ein prismatisches Material mit rechteckförmigen Querschnitt zur Herstellung einer Abtastnadel, bei dem die Kanten am unteren Ende des Blockes gleichmäßig und eben bezüglich der Prismenachse beschnitten sind. Die Kanten des Blockmaterials sind im Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Fig.8 bis 10 nicht in Längsrichtung des Prismas, sondern lediglich in dem zur Herstellung des spitz zulaufenden Teiles erforderlichen unteren Bereich so abgeschnitten, daß die Schnittflächen plan bezüglich der Prismaachse verlaufen und vorzugsweise nach unten hin immer mehr Material abgeschieden ist. Das Verfahren zur Herstellung der Abtastnadel aus diesem Material entspricht ebenfalls dem oben angegebenen Verfahren.

Das Blockmaterial besteht gemäß der Erfindung aus einem prismaförmigen Diamanten mit rechteckigem Querschnitt, der entsprechend den Fig.8 bis 11 abgewandelt werden kann. Dieses Blockmaterial wird durch Spalten und/oder Polieren herkömmlicherweise verwendeter Materialien mit quadratischem Querschnitt gewonnen. Dadurch lassen sich die Materialkosten und ebenfalls die effektive Masse der Abtastnadel entsprechend reduzieren. Hierdurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß hervorragende akustische Eigenschaften, wie eine verbesserte Wiedergabequalität, erhalten werden, ohne daß dabei die Tonrillen der Schallplatte stark beansprucht oder beschädigt werden. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren lassen sich außerdem die Herstellungskosten reduzieren, da die Herstellungszeit verkürzt wird. Die Form des Querschnitts durch eine erfindungsgemäße Abtastspitze kann einer vollständigen durch Bögen zusammensetzbaren Ellipse angenähert werden, wodurch die akustischen Eigenschaften noch zusätzlich verbessert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elliptische Abtastnadel für Schallplatten mil einem prismatischen Schaft und einem aus demselben Materia! bestehenden spitz zulaufenden Bereich s mit einer Abtastspitze zur Berührung der Tonrillen der Schallplatte, deren Querschnitte angenäherte Ellipsen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Schaftes (1) eine längliche Form aufweist und zwar dergestalt, daß zwei Halbierungslinien, die den Querschnitt doppelt symmetrisch teilen, verschieden lang sind und sich unter einem rechten Winkel schneiden, und der elliptische Querschnitt der Abtastspitze am unteren Ende des spitz zulaufenden Bereichs (2) bezüglich des Schaftquerschnittes so ausgerichtet ist, daß sich die große Achse der Ellipse parallel zu der längeren Halbierungslinie und durch die Mittelachse des Schaftes (1) erstreckt.

2. Elliptische Abtastnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Schaftes (1) rechteckförmig ist.

3. Elliptische Abtastnadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Schaftes (1) die Gestalt eines Rechtecks besitzt, dessen vier Ecken in gleicher Form beschnitten sind.

4. Elliptische Abtastnadel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ecken abgeschnittenen Teile einen dreieckförmigen Querschnittbesitzen.

5. Elliptische Abtastnadel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Ecken des Querschnitts des Schaftes (1) abgerundet sind.

6. Elliptische Abtastnadel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des J5 Schaftes (1) die Gestalt eines Rhombus besitzt.

7. Verfahren zur Herstellung einer elliptischen Abtastnadel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein prisinatisch geformter Block aus einem harten Material mit einem w Querschnitt, der eine lange Vorzugsrichtung aufweist, durch Preßpassung in eine Öffnung an einem Ende eines Melallhalters eingesetzt und der Metallhalter an diesem Ende einem Schleifvorgang ausgesetzt wird, bei dem er unter einer Drehbewegung mit konstantem Druck gegen eine rotierende Schleifscheibe gedrückt wird, die um einen Winkel gegen die Achse der Öffnung geneigt angeordnet ist.