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Elektromagnetische Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen tönender
Organe bei Tasteninstrumenten. -Die vorliegende Erfindung betrifft Unterbrecherkontakte,
bei denen das eine der Kontaktstücke von einem auf einem Drehzapfen oder auf einer
Feder angeordneten beweglichen Arm getragen wird, um Schwingungen von geringer Amplitude
ausführen zu können, durch welche der Strom in dem zur Erzeugung der Schwingungen
des tönenden Körpers dienenden Elektromagneten oder dem Hauptelektromagneten unterbrochen
wird, bis das tönende Organ eine genügende Amplitude erreicht hat, um selbst als
Unterbrecher zu dienen. Insbesondere betrifft die Erfindung-Vorrichtungen, wie sie
in der deutschen Patentschrift a-29964 vom io. August igog beschrieben worden sind.
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Die Erfindung ist mit Bezug auf Saiten eines Klaviers beschrieben,
bei welchem jeder Ton mit einem besonderen Unterbrecherkoniakt versehen- ist; aber
die Erfindung kann auch auf andere tönende Körper angewendet werden, die in derselben
Weise mittels einer Klaviatur zum Klingen gebracht «erden.
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Die Erfindung kennzeichnet- sich dadurch, daß das bewegliche Kontaktstück
der Wirkung eines Unterbrecherorganes (Elektromagnet, Widerstand o. dgl.) unterworfen
ist, dessen Wirkung konstant ist, welches auch immer die Stärke des Tones sei" das
Pianissinio wird hierbei mit Ersparnis an elektrischer Energie durch eine Erhöhung
des Widerstandes des Stromkreises hervorgerufen, ohne daß die Kraft des Hilfsorganes
fi'ir die Unterbrechung vermindert wird.
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Fig., r bis 7 veranschaulichen eine Einrichtung, nach welcher der
Strom gleichzeitig in den Hauptelektromagneten E und in den Unterbrecherelektromagnet
e eintritt; die Iiontaktstüclce cl, a stehen in Eingriff, wenn der Apparat sich
in Rübe befindet, und der Unterbrecherinagnet wirkt durch Entfernen der Kontaktstücke
voneinander.
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- In den Fig. i bis .l sind der Hauptelektromagnet E und der Unterbrecherelektromagnet
e in verschiedenen Stromkreisen angeordnet.
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Fig. i zeigt die Einrichtung schematisch für einen Ton (i. Anordnung).
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Fig. ? ist eine halbschematische Ansicht, die der Fig. i entspricht.
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Fig.3 veranschaulicht schematisch den Stromkreis für vier Töne.
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Fig. 4. ist eine Abänderung der Fig. i.
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In den Fig. 5, 6 und 7 sind die Elektro= magneten E und e hintereinander
in denselben Stromkreis- geschaltet (2. Anordnung).
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Fig. 5 zeigt das Schema für einen Ton. Fig.6 ist eine halbschematische
Ansicht; die der Fig. 5 entspricht.
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1# g. 7 ist eine Abänderung der Fig. 6.
Die
Fig. 8 und 9 zeigen eine Anordnung, nach welcher der Strom abwechselnd in den Hauptelektromagneten
E und den Unterbrecherelektromagneten el eintritt; die Kontaktstücke cl, a sind
getrennt, wenn der Appa_ rat sich in Ruhe befindet, und der Unterbrechermagnet wirkt
durch Annäherung der Kontaktstücke cl, a (3. Anordnung).
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Fig. 8 ist das Schema für einen Ton. Fig.9 ist eine halbschematische
Ansicht, die der Fig. 8 entspricht.
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Die Fig. io und ii zeigen eine Anordnung, die sich aus der Verbindung
der Anordnung gemäß Fig. i und 2 mit derjenigen gemäß Fig. 8 und 9 ergibt (4. Anordnung).
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Fig. io zeigt das Schema für einen Ton. Fig. ii ist eine der Fig.
io entsprechende halbschematische Ansicht.
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Die Fig. 12, 13 und 14 sind Anordnungen, bei denen die Saiten von
jeder dauernden Berührung mit dem Kontaktstück a befreit sind.
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Die-Fig. 12 und 13 zeigen &ie Anwendung dieser Verbesserung bei
der i. Anordnung. In Fig. 12 stützt sich das Kontaktstück g auf die Saite; in Fig.
13 hakt sich das Kontaktstück g hinter die Saite.
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Die Fig. 14 zeigt die Anwendung derselben Verbesserung bei der 3.
Anordnung.
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Fig. 15 ist eine Kontakteinrichtung, die unter der Taste angeordnet
ist und gestattet, beliebig das Forte zu erzeugen.
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Die Fig. 16 und 17 zeigen eine der i., 3. und 4. Anordnung entsprechende
Ausführungsform; Fig.16 ist eine Ansicht, und Fig. 17 ein Grundriß.
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Die Fig. i8 bis 21 zeigen eine Ausführungsform der 2. Anordnung.
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Fig. 18 ist eine Ansicht der Anordnung in Anwendung auf einen durchdringenden
Ton. Fig. i9 zeigt die Seitenansicht des beweglichen Armes der Fig. 18.
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Fig. 2o ist ein Grundriß des Dämpfers und des Trägers der Fig. 18.
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Fig.21 ist eine schaubildliche Darstellung der zur Erzielung des Pianissimo
dienenden Anordnung. i. Anordnung.
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In den Fig. i bis 4 sowie in den folgenden bedeuten dieselben Bezugszeichen
stets dieselben Teile.
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C ist der bewegliche Arm des Unterbrechers, auf dem das Kontaktstück
cl angeordnet ist; c ist sein Drehzapfen. a ist das mit - der Saite A verbundene
Kontaktstück. R1 ist ein Widerstand, der im Nebenschluß zu dem Kontakt cl, a angeordnet
ist, um die Funken zu beseitigen, welche bei dem Extrastrom der Unterbrechung entstehen
würden. T ist ein Unterbrecher,- der unter der Taste des Klaviers vorgesehen ist.
Der Stromkreis teilt sich in zwei Leitungen: die eine »Bewegungsstromkreis« genannt,
umfaßt den Hauptelektromagneten h und einen Rheostaten R, der die Stärke des Tones
regelt; die andere »Unterbrecherstromkreis« genannt, ,umfaßt den Unterbrecherelektromagneten
e und einen bestimmten Widerstand r, dessen Größe ein für allemal geregelt ist.
Der Widerstand r wird genügend groß gewählt, um die Wirkung des Elektromagneten
E nicht zu beeinträchtigen. In der Ruhestellung werden die Kontakte cl, a durch
eine Feder aneinandergedrückt. Wenn der Strom hindurchgeht, so zieht der Elektromagnet
e den beweglichen Arm C an, so daß der Kontakt unterbrochen wird. Der Kontakt cl
wird alsdann gegen den 'Kontakt a durch die Feder zurückgeführt, und diese Wirkung
dauert in derselben Weise ununterbrochen fort. Wenn man den Widerstand R erhöht,
so vermindern sich die Stärke des Tones und der Verbrauch an elektrischem Strom,
aber die Kraft des Unterbrecherorganes ändert sich nicht.
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Fig.3 zeigt schematisch den Stromkreis für vier Töne. Die Organe E,
R, e, r, T, R'
und C sind mit-Zeiger i, 2, 3 und 4 für jeden dieser Töne versehen.
k ist ein Unterbrecher, der in den Unterbrecherstromkreis eingeschaltet ist, und
Z ist ein Unterbrecher, der sich in dem allgemeinen Stromkreis befindet.
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Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß sie nicht gestattet,
das Pianissimo mittels eines einzigen, in- dem allgemeinen Stromkreise (z. B. bei
in, wie dies in punktierten Linien dargestellt ist) angeordneten Rheostaten zu erzeugen.
Wenn man nämlich bei dieser Anordnung beispielsweise auf die Taste T3 drückt, so
tritt der Strom in den zugehörigen Unterbrechungsstromkreise ein und kehrt bei B
zurück, wo er den in den BewegungsstromkreisE3,R3 hineingeschickten Strom verstärkt
und so das Pianissimo-verhindert.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann man die für einen Ton in Fig.
4 schematisch dargestellte Anordnung treffen. Diese -Anordnung besteht darin, daß
man einzeln den Strom bei t1 und t2 vor der Vereinigung des Bewegungsstromkreises
und desUnterbrecherstromkreises unterbricht. Unter diesen Bedingungen kann kein
Strom in die Unterbrechungsstromkreise eintreten, wenn die entsprechende Taste nicht
niedergedrückt ist. 2. Anordnung.
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In den Fig. 5, 6 und 7 sind der Hauptelektromagnet E und die Unterbrecherelektromagnete
e, eR hintereinander in denselben Stromkreis geschaltet. eR ist ein Hilfselektromagnet,
der hinter den Magneten e in denselben
Stromkreis eingeschaltet;.in
demselben Sinne gewickelt und auf demselben weichen Eisenkern angeordnet ist. c2,
c3 sind zwei nicht oxydierbare Kontaktstücke, deren Trennung den Magneten eR in
den Stromkreis einschaltet, und deren Berührung den Magneten eR kurzschaltet.
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Der Elektromagnet eR ist derart ausgebildet, daß: i. sein Widerstand
genügend groß ist (ein oder mehrere Male so groß wie der des Flauptelektromagneten),
um das gewünschte Pianissimo zu erzeugen, a. die Anzahl der Amperewindungen von
e und eR zusammen während des Pianissimo genau gleich derjenigen von e während des
Forte ist, damit die Wirksamkeit des Unterhrecherelektromagneten in beiden Fällen
dieselbe ist.
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Man kann mehrere solcher Spulen eR anwenden, von denen jede mit einem
Kontakthaar c2, c3 versehen ist, um mehrere Stufen des Pianissimos erzeugen zu können.
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Es ist ferner klar, daß man den Widerstand ,on R' in gleicher Weise
wie denjenigen von eR erhöhen kann, um nicht die Wirkung des Hauptelektromagneten
und des Unterbrechere'ektromagneten zu beeinträchtigen.
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Anstatt die Anzahl der Windungen des Lrnierbrecherelektromagneten
während des 1# orte zu vermindern, kann man diese Windangszahl konstant lassen und
das Anwachsen des Stromverbrauches auf einem anderen Wege kompensieren, z. B. indem
man einen Widerstand im Nebenschluß zu diesem Unterbrecherelektromägneten anordnet,
wie Blies Fig. 7 veranschaulicht. eR ist ein Widerstand, der in den Stromkreis eingeschaltet
ist, um das Pianissimo zu erzeugen; e' R' ;:;t ein anderer Widerstand, der im Nebenschluß
zu dem Elektromagneten e angeordnet ist. Während des Pianissimos sind die Kontakte
c2, c3, c311 getrennt. Der Widerstand e' R' befindet sich außerhalb des Stromkreises.
Während des Forte berühren die Kontakte c2, -c3, c311 einander, und der Widerstand
e' R' befindet sich im Nebenscllluß zu dem Elektromagneten e. Der Widerstand eR
ist genügend groß, um das Pianissimo zu erzeugen; der Widerstand e' R' ist derart
berechnet, daß die Wirkung des Elektromagneten e konstant erhalten wird. 3. Anordnung.
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In den Fig. 8 und g ist der Unterbrecherfnagnet e' "in einen Stromkreis
eingeschaltet, der die Unterbrechung der Kontakte er, a überbrückt. Die Kontaktstücke
c", a sind in der Ruhestellung getrennt. Wenn man die Taste T niederdrückt,
so geht ein schwacher Strom durch die Elektromagnete e' und E. Dieser Strom ist
schwach, weil der Widerstand von e' groß ist und nötigenfalls durch den Hilfswiderstand
r' erhöht ist; der Strom ist zu schwach, um die Wirkung des Magneten E zu beeinträchtigen,
aber er reicht aus, um dem Elektromagneten e' die Anziehung des Kontaktes cl gegen
den Kontakt a zu gestatten. In diesem Augenblick hört der Strom in e' auf und der
Kontakt cl entfernt sich von a unter der Wirkung einer Feder. Dieselbe Wirkungsweise
wiederholt sich ununterbrochen. Bei jedem Kontakt zwischen c" und a fließt der ganze
Strom durch E hindurch. Es resultiert daraus ein pulsierender Strom; der die Saite
A in Schwingungen versetzt, bis letztere selbsterregend wird. Wenn man den Widerstand
von R erhöht, so vermindert sich die Stromstärke sowie die Stärke des Tones; ohne
Zweifel vermindert sich die Kraft des Unterbrechermagneten e' auch ein wenig; diese
Verminderung ist aber viel geringer als die Verminderung der Tonstärke, weil der
Widerstand r' groß ist. Die Kraft von e' bleibt also immer genügend groß, um die
Trennung zu sichern, selbst bei dem größten Pianissimo. Andererseits vermindert
die Abschwächung der Kraft von e bei dem Pianissimo den Druck der Kontakte cs, a,
und sie zeigt sich in einer Betonung des Pianissimo und in einer Stromersparnis.
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Diese Anordnung gestattet die Verwendung eines allgemeinen Rheostaten
für die ganze Klaviatur oder für einen Teil -derselben. q.. Anordnung.
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Diese besteht -aus einer Verbindung der i.- und 3. Anordnung. Die
schematische Fig. io und die halbschematische Fig. i i zeigen den Stromkreis für
einen Ton. Um die Figur deutlicher zu machen, ist der Widerstand R', der an der
Unterbrechungsstelle zur Beseitigung der Extrastromfunken angeordnet ist, nicht
mehr dargestellt.
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Der Elektromagnet e' besitzt eine viel größere Windungszahl als e.
Wenn der Kontakt cl" a unterbrochen ist, so wirkt auch e' stärker als
e und führt den Kontakt cl auf a zurück, wodurch e' kurzgeschlossen wird.
Wenn der Kontakt cl, a geschlossen ist, so hört e' auf zu wirken und e tritt in
Wirkung und unterbricht den Kontakt. Dieselbe Wirkungsweise wiederholt sich unter
der Wirkung der beiden Elektromagnete e und e' ununterbrochen, welche
abwechselnd den beweglichen Arm C in verschiedenem Sinne anziehen.
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Wenn die Anziehung von e' größer ist als diejenige von e, so kommt
das einer Steigeriing
des Druckes des Kontaktes cl, a gleich;
im entgegengesetzten Falle findet das Umgekehrte statt. Man kann also das Ganze
regeln, um eine ZVirkung in dem einen o_ler 5 anderen Sinne zu erhalten, indem man
entweder wie bei der x. Anordnung eine Feder hinzufügt, die in der Ruhe die- beiden
Kontakte cl, a einander nähert, oder indem man wie bei der zweiten Vorrichtung eine
Feder hinzufügt, die in der Ruhe die Kontakte cl, a trennt, oder indem man
dahin wirkt, daß bei der Ruhe weder ein Druck noch ein Abstand zwischen den Kontaktstücken
cl, a. besteht.
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Um die soeben beschriebenen Anordnungen anzuwenden, ist es nicht nötig,
daß das Kontaktstück a an der Saite befestigt ist. Es bestellt die Möglichkeit,
die Anordnung so zu treffen, daß die Saiten von jeder dauernden Berührung und von
jeder ständigen Verbindung mit dem Stück a. befreit werden, was sehr vorteilhaft
bezüglich der Klangfülle der Saite ist.
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Es genügt z. B. (Fig. 12 bis 1q.), das Kontaktstück a auf dem beweglichen
Arm C mittels einer Stange F anzuordnen, die von dem Arm C durch eine Isolation
G und von der Saite A durch -eine Isolation g getrennt ist.
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Die Fig. 12 und 13 zeigen die Anwendung dieser Verbesserung bei der
i. Anordnung. Im Ruhezustande liegt der Kontakt cl an dem Kontald a all, wie bei
der i. Anordnung. Wenn der Strom hindurchgeht, so zieht der Elektromagnet c den
beweglichen Arm C an; - g stützt sich auf die Saite A (Fig. 12) oder hakt sich hinter.
die Saite A (Fig. 13) und gleichzeitig wird der Kontakt cl, a unterbrochen.
In diesem Augenblick hört c auf auf den Arm C einzuwirken; cl kehrt zu dem Kontakt
a zurück, und das Ganze wirkt wie bei der x. Anordnung.
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Die Fig. 14 zeigt die Anwendung dieser Verbesserung bei der 3. Anordnung.
Im Ruhezustande ist der Kontakt cl von a getrennt. Wenn der Strom hindurchgeht,
so zieht der Elektromagnet c' den beweglichen Arm C an; g kommt darauf zur Berührung
mit der Saite A und gleich darauf legt sich e1 gegen a. In diesem Augenblick hört
e' auf zu wirken. cl trennt sich von a, und das Ganze wirkt wie bei der 2. Anordnung:
Es ist zu bemerken, daß man bei den vorstehend beschriebenen Anordnungen durch einen
besonderen auf die Taste ausgeübten Druck einen Ton forte erklingen lassen kann,
während die anderen pianissimo ertönen. Es genügt hierzu (Fig. 15). unter jeder
Taste einen zweiten Kontakt t3, t4 anzuordnen, der hart genug ist, um nur dann eingechaltet
zu werden, wenn man die bereits niedergedrückte Taste mit einem wesentlich höheren
Prucl: als gewöhnlich weiter niederdrückt. Dieser -weite Kontakt schaltet alsdann
den Wider-;tand R aus, indem er ihn kurzschließt. Außerdem kann man bei allen beschriebenen
Anordnungen Schwingungsdämpfer benutzen, wie sie in der deutschen Patentschrift
j213d.o beschrieben sind.
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Die Fig. 16 und 17 zeigen eine Ausführungsform der d.. Anordnung,
die in gleicher Weise auch auf die r. und 3. Anordnung anwendbar ist.. Der Elektromagnet
e wirkt während des Bestehens des Kontaktes und ruft eine Trennung hervor; der Elektroma-:-net
e' wirkt während der Unterbrechung des Kontaktes und ruft eine Annäherung der Kontakte
c", a hervor. Das Ganze kann geregelt werden, um in dem einen oder anderen
Sinne zu wirken, entweder durch Entfernung wie bei der x . Anordnung, indem man
eine Feder L hinzufügt, die in der Ruhe die Kontakte cl, a einander nähert,
oder durch Annäherung wie bei der 2. Anordnung, indem man die Feder I_ derart einstellt,
daß sie bei der Ruhe die Kontakte c", a- entfernt hält, oder indem man die Anordnung
so trifft, daß im Ruhezustande weder ein Druck noch ein Abstand zwischen den Kontakten
cl, a besteht.
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Der Apparat ist mit einem - kräftigen Dämpfer x versehen, dessen Bauart
in der. Patentschrift 321340 beschrieben ist, und dessen Wesen darin besteht, den
beweglichen Arm C mittels eines durch seine Trägheit wirkenden Rades zu bremsen.
Das Rad i sitzt auf einer Welle 2, die in den Armen einer Klammer 3 gelagert ist,
deren Einstellung mittels einer mit Gegenmutter versehenen Schraube erzielt wird.
Die Klamcner 3 ist selbst mittels einer Welle 5 in einer zweiten Klammer aus Messing
6 gelagert, die i an der einen Wange der Klammer H angenietet ist.
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Die Feder 1o oder ein Gegengewicht gestatten, den Druck des Rades
i auf den beweglichen Arm C zu regeln. Das obere Ende i des beweglichen Armes C
endet in einem Kreisbogen i i, dessen Mittelpunkt bei c auf ler Achse des beweglichen
Armes liegt. Zwei Anschläge 12, und 13 begrenzen den Weg des beweglichen Armes.
Eine um den OuerstiftK i ;e wickelte Feder L gestattet, den Druck der Kontakte cl,
a zu regeln; der Querstift K ist an seinen beiden Enden mit den Wangen der
Klammer H vernietet.
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Die Fig. 18, x9 und 2o stellen eine Aus- t führungsform der 2. Anordnung
bei ihrer Anwendung für einen durchdringenden Ton dar; dieselben Bezugszeichen bedeuten
dieselben Organe wie vorher. Alle Organe werden von einer MetallplatteM getragen,
die eine Brücke i: zwischen den beiden isolierenden Ouer-Stäben iV und B bildet.
Der Zapfen c des be-
\veglichen Armes ist zwischen den Armen der
klammer H angeordnet, welche mittels der Schrauben h einstellbar sind. Ein Gegengewicht
C4 ersetzt die Feder L. Der beweg-5 liche Arm C geht .durch den Schlitz in, der
Platine M hindurch.
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Die Fig.21 zeigt den Aufbau der elektrischen Anordnung zur Erzeugung
des Pianissimo. Der elektrische Stromkreis ist-0-Ichematisch in dünnen Linien und
in übere-instimmung mit den Fig. 5 und 6 eingetragen.
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Die Stange N trägt vorn die beiden Kontakte c2, c3; der eine hiervon,
c3, ist durch einen Draht 15 mit dem Verbindungspunkt ,ler Elektromagnete e und
eR verbunden; der andere, c=, ist elektrisch mit der Platine M mittels des Winkels
Ml, der miteinander verbundenen Schrauben Mg und M' und des Drahtes 16 verbunden.
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Wenn die Feder c3 frei ist, so stützt sie sich auf c2 und schließt
eR kurz, wodurch (las Forte erzeugt wird. Wenn dagegen c3 von c2 durch den Draht
N' entfernt wird, so befindet sich eR im Stromkreis, wodurch das Pianissimo erzeugt
wird.
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Die Drähte N2 sind durch Schrauben N3 auf einer Stange NI befestigt,
die von rechts nach links beweglich ist, derart, daß alle Kon-1 Akte c3, C gleichzeitig
getrennt werden können. Die Stange NI wird durch die Feder N4 nach links gedrückt,
deren Kraft ausreicht, tim alle Federn c' von den Kontakten c2 zu trennen. Sie wird
nach rechts durch den Winkel n zurückgeführt, der durch das Pedal n' mit Hilfe eines
Hebels zag bewegt wird, welcher unter der Platte n3 mittels einer Feder n4 befestigt
ist. Die Feder ia' sichert gleichzeitig die Spannung des Verbindungsdrahtes n5 zum
Bewegen des Winkels zt und (las Anheben des Pedals n'.
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Während des Pianissimo wird das Pedal it' durch die Feder za4 angehoben,
die gleichzeitig den horizontalen Arm des Winkels n senkt und die Stange NI- nach
rechts treibt.
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Ein in dem Klaviergehäuse angebrachter Einschnitt na gestattet, das
Pedal nl während der ganzen Dauer des Forte gesenkt zu halten.