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Elektromagnetisches Klavier. Der Zweck der vorliegenden Erfindung
besteht darin, Änderungen der Klangfarbe und der Tonstärke bei Klavieren hervorzurufen,
deren Saitenschwingungen auf elektromagnetischem Wege erzeugt werden.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt in Seitenansicht eine Vorrichtung, die zur Begrenzung
des Ausschlags der Schwingung bei dicken Saiten und zur Entwicklung mitklingender
Töne dient.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Instrument nach Linie 2-2- der
Fig. 3 von links gesehen.
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Fig. 3 ist ein wagerechter Schnitt durch das Instrument nach Linie
3-3 der Fig. 2. Fig. q. ist ein Achsialschnitt durch ein Pedal nach Linie 4-4 in
Fig. 5.
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Fig. 5 ist ein Grundriß des Pedals und zeigt die Verteilungsunterbrecher
für den elektrischen Strom,- die das Pedal beherrscht.
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Fig. 6 ist ein - Schnitt nach Linie 6-6 in Fig. 5 von links gesehen.
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Fig. 7 und 9 zeigen eine Ausführungsform des Unterbrechers, mittels
dessen man volle Töne hervorrufen kann.
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Fig. 7 ist ein Grundriß der Vorrichtung.-Fig. 8 ist ein Schnitt nach
Linie 9-9 in Fig. 7 von rechts gesehen.
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Fig. 9 ist eine Schnitt nach Linie io-io in Fig. B.
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Fig. io ist ein Grundriß des Verteilers, mittels dessen man vibrierende
Töne erzeugen kann.
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Fig. ii ist ein Schnitt nach Linie i2-iZ in Fig. io von links gesehen.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. i ist bestimmt, die Weite der Schwingung
der Saiten zu begrenzen. Diese Vorrichtung besteht aus einem weichen Körper, etwa
Flanell u, der gegenüber dein Elektromagneten E zwischen diesem und der Saite A
angeordnet ist.
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Bei den tiefen Tönen ist eine zweite Vorrichtung hinzugefügt, die
zur Erzeugung von Stößen dient und aus einem weichen Körper, etwa Filz u1, besteht,
der von einem harten Körper, z. B. Holz u2, getragen wird und auf der den Elektromagneten
entgegengesetzten Seite der Saite A angeordnet ist, und zwar an einem Punkt der
Saiten, der einen einfachen Bruchteil ihrer Länge, zweckmäßig ein Viertel, abgrenzt.
Das Holzstück u2 ruht auf einer festen Unterlage u3 mittels einer Schneide at4 und
kann in seiner Stellung mittels Schrauben u6, u6 eingestellt werden. In der
Ruhelage
berührt d:e Saite A den Filz zzl nicht; wenn sie aber in ihrer Gesamtheit unter
der Einwirkung des Elektromagneten G einen weiten Ausschlag macht, so schlägt sie
sta--I: gegen den Filz z41, und die auf diese Weise erzeugten Stöße sollen dem Tone
Klangschönheit und Stärke erteilen.
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In den Fig. 2 und 3 ist A eine Saite des Klaviers; B ist der Resonanzboden,
C und Cl sind- die gewöhnlichen Pedale des Klaviers, C das Dämpfungspedal, C1 das
Fortepedal. D und Dl sind Spezialhakenpedale, welche die Hämmer je einer salben
Klaviatur den Saiten nähern; E ist ein Hakenpedal, mit dem man nach Belieben einen
Widerstand in den Stromkreis eines jeden Tones einschalten kann, um die Intensität
des Tones zu vermindern. F ist das Tonhaltungspedal, welches die Saiten in Schwingung
erhält, die man singen lassen will, selbst wenn die Finger die entspred.enden Tasten
der Klaviatur losgelassen haben. G und G1 sind Pedale, welche gleichzeitig die Schönheit
und die Stärke des Tones beeinflussen; H und Hl sind die drehbaren Klappen eines
Schwellwerks für je eine halbe Klaviatur. J ist ein System von Dämpfern, das sich
nach Belieben gegen die dicken Saiten während ihrer. Schwingung stützt, um die Intensität
des Tones schnell zu vermindern, um z. B. rasch von Forte zu Pianissimo trotz der
Träg-. heit der Saiten überzugehen.
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Die Dämpfer J werden von einem Brett j1 (Fig. 2) getragen, welches
auf einem Scharnier J2 angeordnet und mit einem Schieber I durch eine Lenkstange
13 verbunden ist. Jeder Dämpfer ist gelenkig mit dem Brett 11 bei J4 verbunden
und mit einer Rückführfeder J5 und einer Einstellschraube J6 versehen.
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Die Gesamtheit der Klappen H und Hl des Schwellwerks bildet zwei Gruppen,
von denen jede auf eine Hälfte der Klaviatur wirksam ist. Jede Gruppe wird durch
ein Pedal G oder G1 mittels der Stangen I oder Il beherrscht. Eine Stange h4 veranlaßt,
daß die Klappen derselben Gruppe ihre Bewegungen gemeinsam ausführen.
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Die Fig. q., 5 und 6 zeigen das Pedal G in der gesenkten Stellung.
Das Pedal besteht aus einer Platte L, die um die Welle M schwingen kann, deren Zapfen
in den Lagern na ruhen; die Platte kann sich ferner in ihrer Ebene um den Bolzen
N drehen. Letzterer ist in die Welle M eingeschraubt und durch eine Gegenmutter
iz gesichert; zwei dünne Kupferplatten P und P1 schwächen die Reibungen ab. Die
Lager in werden von zwei senkrechten Pfosten Q eines Gestelles
q, q' getragen, dessen Traverse q1 mittels Zapfen bei q2 in dem am Klavier
befestigten Träger q3 gelagert ist. Unter die Blechplatte o ist der Kurbelarm S
genietet, der durch den Lenker i 1 mit dem Schieber verbunden ist; wenn man das
Pedal vorn senkt, so öffnet der Schieber 1 die Klappen H, entfernt gleichzeitig
die Dämpfer J von den Saiten und beeinflußt den Rheostaten Z, wie weiter unten.
auseinandergesetzt ist.
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Das Gelenk zwischen den Stangen i ` und I
fällt mit der
Achse q2 zusammen, wenn das Pedal gesenkt ist; man kann alsdann das Pedal gegen
die Füllung T des Klaviers emporklappen und dort durch einen Vorreiber t befestigen,
um den Transport des Instrumentes zu erleichtern (Fig. 2).
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Unter der Platte L sind die fünf Klötze U,
F, W,
V I, W1 befestigt (Fig. q. und 5); auf die drei ersten stützt sich nacheinander
ein elastischer Kontakt y, der mit der elektrischen Stromquelle durch einen Leiter
y1 verbunden und auf dem Blech o befestigt ist, gegen welches er elektrisch isoliert
ist. Auf die zwei Klötze V I, W 1 stützt sich ein zweiter elastischer
Kontakt y2, der mit dem Elektromagneten der linken Hälfte des Klaviers durch den
Leiter y3 verbunden und auf dem Blech o befestigt ist, gegen welches er elektrisch
isoliert ist.
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Wenn man durch eine Drehbewegung der Platte L den Klotz
U auf die Kontakte y und y2 führt, so wird der normale Strom der linken Hälfte
des Klaviers auf dem Wege y, U, y2, y3 zugeführt.
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Wenn der Kontakt y sich auf dem Klotz V befindet, so befindet sich
der Kontakt y2 auf dem Klotz V1. Der Strom geht durch y, V, den Draht v2, tritt
in den Expressionsverteiler v3, kehrt zu dem Pedal durch den Draht v4 und den Klotz
V1 zurück und gelangt zu dem Elektromagneten der linken Hälfte des Klaviers durch
den Kontakt y2 und den Draht y3.
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Wenn der Kontakt y sich auf dem Klotz W befindet, so befindet sich
der Kontakt y2 auf auf dem Klotz W1; der Strom geht durch y, W, den Draht w2, tritt
in den Verteiler w3 zur Erzeugung des Bebens der Töne ein, kehrt dann zu dem Pedal
durch den Draht w4, den Rheostaten Z und den Klotz W1 zurück, und gelangt schließlich
zu dem Elektromagneten der linken Hälfte des Klaviers durch den Kontakt y2 und den
Draht y3.
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Das Pedal G regelt also durch seine Drehbewegung die Natur des in
die linke Hälfte des Klaviers geschickten Stromes. Das Pedal G1 bewirkt mit Hilfe
der beiden entsprechenden Verteiler V3 und w3 dasselbe für die rechte Hälfte des
Instrumentes.
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In den Stromkreis w4 jeder Hälfte des Klaviers ist einbesonderer Rheostat
Z oder Z1 eingeschaltet, der zur Erzeugung eines bebenden Singens der Töne dient.
Dieser Rheostat wird durch den . Schieber I oder h mittels eines
elastischen
Kontaktes z oder z1 (Fig. 3) eingestellt, der auf Kontaktblöcken mit Reibung verschiebbar
ist. Die Teile sind derart eingestellt, daß die Wirkung der Rheostaten sich bemerkbar
macht, während die Klappen H oder H' geöffnet sind; jeder Rheostat erreicht seinen
höchsten Widerstand, wenn die Klappen H sich zu schließen' beginnen, und er behält
ihn während des Schließens bei.
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Bei vervollständigten Instrumenten ist es vorteilhaft, von einer Teilung
der Klaviatur in zwei Teile abzusehen und eine zweite Klaviatur anzuordnen, um die
Effekte beliebig in der ganzen Ausdehnung des Instrumentes zu ändern. Ebenso ist
es zweckmäßig, eine Pedalldaviatur hinzuzufügen, um die Effekte mit den Füßen .hervorrufen
zu können.
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Die Wirkung der vollen Töne und der vibrierenden Töne werden durch
Anwendung eines unterbrochenen Stromes in dem allgemeinen Stromkreis erzeugt, wobei
die Unterbrechungen dieses Stromes vollkommen unabhängig von den Schwingungen der
Saite sind. Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Klavier wird jede Saite A
durch einen Elektromagneten E beeinflußt, in dessen Stromkreis ein Unterbrechungskontakt
eingeschaltet ist, der als besonderer Unterbrecher bezeichnet werden soll. Die Stromkreise
der Elektromagneten E sind beispielsweise für jede Hälfte des Klaviers in einem
Hauptstromkreis parallel geschaltet. In diesen Hauptstromkreis werden die Unterbrecher
eingeschaltet,die dazu bestimmt sind, die vollen Töne -und die vibrierenden Töne
zu erzeugen. Die in Fig. 5 veranschaulichten Verbindungen zeigen, wie man den einen
oder anderen dieser Unterbrecher in den Hauptstromkreis einschalten kann.
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Das Prinzip der Erzeugung der Volltöne besteht darin, daß man den
Strom des Hauptstromkreises in einem breiten und regelmäßigen Rhythmus unterbricht.
Die Anzahl der Unterbrechungen pro Sekunde beträgt nur einige Einheiten, z. B. fünf.
Die durch den Volltonunterbrecher erzeugte Unterbrechung fällt zusammen mit der
durch die besonderen Unterbrecber erzeugten Unterbrechungen. Der erzielte Effekt
ist vergleichbar mit demjenigen, welchen der Violinspieler erzielt, wenn er den
auf der Saite aufruhenden Finger schwingen läßt, oder gleich der Wirkung, welche
man bei einer Orgel mittels Windstauungen erzielt.
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Die praktische Ausführung der Vorrichtung kann übrigens in irgendeiner
Weise- erfolgen; es kann etwa ein System von Kontaktklötzen, dem eine ständige Bewegung
erteilt wird, u. dgl. benutzt werden.
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Die Fig. 7 bis 9 stellen- beispielsweise eine Ausführungsform eines
Unterbrechers dar, welcher gute Resultate infolge seiner geringen Trägheit und der
Regelmäßigkeit seiner Bewegung ergeben hat. Dieser Apparat besitzt einen Balanzier
aus Eisen i, der an einer Feder 2 auf einem Träger 3 angeordnet ist und von einer
Stange 4 geführt wird, die in eine Bohrung 5 der Platte 6 eingesetzt ist, auf welcher
der Apparat montiert ist. Der Balanzier i ist dem Einfluß zweier Elektromagnete7,
711 unterworfen, die ihm eine Schwing= bewegung erteilen können. Er trägt in der
Mitte einen biegsamen Streifen 8, der in einem Kontaktstück 9 endigt, welches sich
auf ein anderes von einem biegsamen Streifen 811 getragenes Kontaktstück io stützt.
Die biegsamen Streifen 8, 811 sind mit Kautschuk bekleidet, um das von den Kontakten
erzeugte Geräusch zu unterdrücken. Filzstreifen ii und iia verhindern, daß der Balanzier
beim Auftreffen auf die Elektromagnete 7, 711 ein Geräusch erzeugt. Die Bewegung
des Balanziers i wird durch Drähte 12, 12a auf Federn 13, 13a übertragen,
die an ihrem freien Ende mit einem nicht oxydierbaren Kontaktstück 14, 14a versehen
sind. Die Kontaktstücke 14, i411 stützen sich auf nicht oxydierbare Plättchen i5,
15a und führen den Strom in die Hauptelektromagnete zur Erzeugung der Schwingungen
der Saiten. Die Plättchen 15, 15a sind derart geneigt, daß die Kontaktstücke sich
mit Reibung auf ihnen bewegen, wodurch eine automatische Reinigung der Kontakte
und eine regelmäßige Wirkungsweise gesichert wird. jedes Plättchen 15; 15a wird
von einem Schlitten 16, 16a getragen, der auf dem glatten Ende einer mit Gewinde
versehenen Spindel 17, 1711 angeordnet ist, wobei diese Spindel in einer Holzmutter
18, i811 gelagert ist, die mit der Platte 6 fest verbunden ist. Ein Handrad i9,
i911 gestattet, die Stellung der Plättchen 15, 1511 zu regeln und infolgedessen
die Dauer der Berührungen zwischen den Stücken 14,14a und den entsprechenden Plättchen
15 bzw. 15a zu ändern.
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Die Elektromagnete 7, 711 und der Kontakt 9, io sind in Serie in einen
besonderen elektrischen Stromkreis 2i eingeschaltet, derart; daß das System nach
Art eines Läutewerkunterbrechers wirkt. Der eine der Kontakte 14, 15 ist in den
allgemeinen Stromkreis 2o eingeschaltet, welcher einer Halbklaviatur des Instrumentes
entspricht. Der andere Kontakt 14a, 15" ist in den allgemeinen Stromkreis 2o11 der
anderen Halbklaviatur eingeschaltet. Widerstände sind im Nebenschluß zu den Kontakten
14, 15 und 14a, 15a eingeschaltet, um die Unterbrecherfunken zu beseitigen. Es ist
klar, daß jede Halbklaviatur ihren besonderen Unterbrecher haben kann, wie Fig.
5 zeigt. , Die Wirkung des Unterbrechers ist folgende: Wenn der Balanzier i unter
Wirkung der Elektromagnete 7, 711 und des Kontaktes 9, io
schwingt,
so ziehen die Drähte 12, 1211 die Kontaktstücke 14 bzw. r411 mit sich, die sich
von den Plättchen 15, 1511 trennen und hierbei rhythmische Unterbrechungen in. dem
allgemeinen Stromkreis 2o bzw. 2o11 jeder Halbklaviatur hervorrufen.
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Das Prinzip, nach welchem die vibrierenden Töne erzeugt werden, besteht
darin, den Strom des allgemeinen Stromkreises rasch zu unterbrechen, derart, daß
der Rhythmus der Unterbrechung niemals sich in gleicher Phase mit den Schwingungen
irgendeiner Saite des Klaviers befindet und die Töne nicht durch Entwicklung mitklingender
Töne stören kann. Es gibt zwei Arten, dieses Prinzip zu verwirklichen. Die erste
Art besteht darin, den allgemeinen Strom nach einem viel rascheren Rhythmus als
bei den vollen Tönen, aber langsamer zu unterbrechen, als der langsamsten Schwingung
der Klaviersaiten entspricht. Dieser Rhythmus kann regelmäßig oder unregelmäßig
sein. Die zweite Art besteht darin; den Hauptstrom nach einem unregelmäßigen Rhythmus
zu unterbrechen, dessen Unterbrechungszahl abhängig von der Anzahl der Schwingungen
der Klaviersaiten ist: In dem einen wie in dem anderen Falle kann der Rhythmus der
Unterbrechung niemals iri gleicher Phase mit den Schwingungen irgendeiner der Klaviersaiten
sich befinden, so daß die Töne nicht durch Resonanzerscheinungen gestört werden.
Unter diesen Bedingungen summen die Saiten des Klaviers alle mit derselben Intensität.
Die Einfügung eines Rheostaten in den allgemeinen Stromkreis gestattet, die Intensität
des erhaltenen Summens zu regeln.
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Bei den vibrierenden Tönen funktionieren im Gegensatz zu dem, was
bei den Volltönen stattfindet, die besonderen Unterbrecher nicht mehr, weil die
Intensität des Stromes, der den Hauptstromkreis passier, zu schwach ist. Der erzielte
Effekt ist vergleichbar mit dem Ton der. Mandoline mit mehr Weichheit.
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Um die vibrierenden Töne gemäß der ersten Art zu erzeugen, kann man
einen Unterbrecher irgendwelcher Art und im besonderen den Unterbrecher für die
vollen Töne unter der Bedingung benutzen, daß sein Rhythmus beschleunigt wird. Diese
erste Art hat den Nachteil, daß bei den hohen Tönen ein sehr hervortretendes Stakkato
entwickelt wird, welches nur bei dem größten Pianissimo schön wirkt.
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Um die vibrierenden Töne auf die zweite Art zu erzeugen, kann man
entweder magnetelektrische Stromerzeuger mit gerichteten Strom und unregelmäßig
angeordneten Magneten oder Unterbrecher benutzen, etwa Verteiler mit von einem.
Motor bewegten Kontaktklötzen. Die Fig. io und 1i zeigen einen Unterbrechertypus,
der sich besonders gut eignet, und der den Vorteil hat, rasch zu gehorchen, nicht
in Unordnung zu geraten, seine Kontaktflächen zu reinigen, ein Festkleben zu verhindern
und kein Geräusch zu machen.
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Der Apparat besitzt einen Elektromagneten 22, der wie bei einem gewöhnlichen
Unterbrecher auf einen Anker 23 einwirkt, der an seinem freien Ende eine nicht oxydierbare
bogenförmige Kontaktfläche 24 trägt. Auf die Fläche 24 stützt sich mit ihrem Rande
eine nicht oxydierbare Zunge 25, die von einem an einem Zapfen 27 angeordneten Arm
26 getragen wird. Eine Einstellschraube 28, welche auf die Feder 29 einwirkt, gestattet,
den Druck der Kontaktstücke 24, 25 und die Dauer der Unterbrechungen, welche dort
erzeugt werden, zu regeln. Man könnte sich also der Schraube bedienen, um die Nuancen
zu erzeugen. Eine zweite Einstellschraube 2911, welche auf die Feder 3o einwirkt,
gestattet, den Kontakt 3i, 32 des Unterbrechers einzustellen. Die Federn
30 und 33 sowie die Stangen, welche die Kontakte 24, 25 tragen; sind mit
Kautschuk versehen, um das Geräusch zu vermindern; eine Filzlage 34 ist vor dem
Elektromagneten 22 aus demselben Grunde angeordnet. Eine Filzlage ist auch zwischen
den Träger des Zapfens 27 und die Sockelplatte gelegt, um Resonanzerscheinungen
zu beseitigen. Auf diese Weise werden alle Resonanzerscheinungen unterdrückt. Ein
in geeigneter Weise gepolstertes Gehäuse umgibt das Ganze.
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Der Elektromagnet 22 und der Kontakt 31, 32 sind in Serie in einen
Hilfsstromkreis eingeschaltet, derart, daß das System wie ein Läutewerkunterbrecher
wirkt. Es entsteht nun zwischen den Kontaktstücken 24, 25 ein ständiges Beben, welches
sehr rasche und unregelmäßige Stromunterbrechungen erzeugt. Es ist zweckmäßig, einen
besonderen Apparat für jede Halbklaviatur zu haben.
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Die vibrierenden Töne erzeugen Fernwirkungen von außerordentlicher
Weichheit, die bis zum Ersterben des Tones gehen kann. Je nachdem man den Widerstand
in dem allgemeinen Stromkreis vermindert, eihöht sich das Schwingen der Saiten,
und es tritt ein Augenblick ein, wo diese Schwingungen genügend stark sind, nm die
Unterbrechung der besonderen Kontakte der Saiten herbeizuführen. Von diesem Augenblick
an wird jede Saite selbsterregend, und das Vibrieren wird durch das gewöhnliche
Singen des Tones ersetzt. Aber das Vibrieren kann allein benutzt werden und bis
zu einem größeren Forte getrieben werden. Es genügt hierzu, die besonderen Unterbrechungen
der Saiten zu verhindern, indem man entweder die Wirkung der Organe, welche die
Trennung der besonderen Kontakte
hervorrufen, unterdrückt, oder
indem man den Druck dieser Kontakte erhöht.
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Die Wirkungen der Volltöne und der vibrierenden Töne können übrigens
zusammenfallen. Es genügt zu diesem Zwecke, daß man die Unterbrecher v3, w3 (Fig.
5) in dem Hauptstromkreis in Reihe schaltet.