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Umstimmvorrichtung für Klaviere Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Klaviere und bezweckt, eine Umstimmung des ganzen Instrumentes durch Herunterdrücken
einer Taste während des Spielens durchführen zu können. Zu diesem Zweck stehen gleichbenannte
Saiten sämtlicher Oktaven mit gemeinsamen Spannvorrichtungen in Verbindung, und
verschiedene Kombinationen dieser Spannvorrichtungen können je mittels einer besonderen
Taste betätigt werden.
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Es ist an sich bekannt, Saiteninstrumente mittels einstellbarer Spannvorrichtungen
umzustimmen, wobei die einzelnen Saiten je an einem Arm eines zweiarmigen Hebels
befestigt sind, dessen anderer Arm mit der Spannvorrichtung verbunden ist. Die Anordnung
gemäß vorliegender Erfindung unterscheidet sich jedoch von den bekannten Umstimmungsv
orrichtungen bei Saiteninstrumenten dadurch, daß eine Anzahl vollständiger Umstimmungen
des ganzen Klaviers durch Herunterdrücken einzelner Tasten ausgeführt werden kann,
und der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine reine Abstimmung des Klaviers
nur dadurch erzielt werden kann, daß bei jedem Übergang von einer Tonart zu einer
anderen eine vollständige Umstimmung des Klaviers erfolgt.
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.Nebenbei erzielt man bei der vorliegenden Erfindung auch den Vorteil,
daß man nicht nur in den bisher benutzten Tonarten spielen kann, sondern man kann
auch eine ganze Anzahl von neuen Tonarten benutzen. Die theoretischen Betrachtungen,
die - der Erfindung zugrunde liegen, sind folgende: Wie bekannt, können die einzelnen
Saiten der Oktave eines Saiteninsitrumentes, z. B. eines Iila@-iers, derart zueinander
abgestimmt werden, daß die Verhältnisse der Schwingungszahlen der einzelnen Saiten
zueinander durch einfache Brüche ganzer Zahlen ausgedrückt werden, wodurch die Forderungen
an harmonisch klingende Kombinationen von Tönen in der besten Weise zufriedengestellt
werden.
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in Übereinstimmung mit diesem Prinzip kann man z. B. mit Ausgangspunkt
in dem Durdreiklange, dessen Schwingungszahlen das Verhältnis 4 : 5 : 6 aufweisen,
mit Bevorzugung einzelner Tonarten sämtliche 1a Tonhöhen einer Oktave bestimmen,
wodurch man für die Töne C, D, E, F, G, A, . H, C folgende Schwingungsverhältnisse
erhält: z : 9, 8 : 5, 4 : 4, 3 : 3, 2 : 5, 3 : 15, 8 :2.
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Eine solche Abstimmung stellt nur bis zu einem gewissen Grad die Forderung
an die harmonische Klangwirkung dieser wenigen. Tonarten zufrieden und wird für
sämtliche andere Tonarten mehr oder weniger falsch, d. h. di, Schwingungsverhältnisse
zwischen den Tönen des Dreiklanges usw. können nicht mehr durch kleine ganze Zahlen
ausgedrückt werden. Die Forderung, daß man in sämtlicher. von der Musik verlangten
Intervallkombinationen reine Klangwirkungen erhalten soll, läßt sich demnach nicht
durch eine fcst;2 Abstimmung der Saitenzufriedenstellen,
und man
ist aus diesem Grunde zu der sog. terri_nerierten Abstimmung übergegangen, bei der
die Schwingungszahlen zweier Nachbarsaiten zueinander in einem unveränderlichen
\rerhältnis stehen, und zwar in dem Verhältnis
wodurch die Schwingungsverh:älthisse sämtlicher Töne der.Tonleiter, abgesehen von
dem Schwingungsverhältnis der Oktaven; durch irrationale Zahlen ausgedruckt werden.
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Die Abweichungen von der idealen reinen Abstimmung sind allerdings
bei der temperierten Abstimmung in den meisten Fällen nicht sehr groß, und die temperierte
AUstiminung bedeutet somit, als.Kompromiß betrachtet, eine zufriedenstellende Lösung.
Jedoch ist in allen Kombinationen von Tönen ein Fehler vorhanden, und der Fehler
kann in gewissen Fallen eine bedeutende Größe aiifiehmen.
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Gemäß der Erfindung sind nun die Saiten des Instrumentes mit Spannvorrichtungen
t-erbunden, mittels welcher die Saitenspannung momentan abgeändert werden kann,
und zwar sind die Spannvorrichtungen vorzugsweise derart eingerichtet, daß für jedes
Saitenbündel zumindest drei verschiedene Schwingungszahlen eingestellt werden könn:_n,
wodurch die Forderungen an die reine Abstimmung für die bis jetzt gebräuchlichen
Tonarten zufriedengestel(twerden können.
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Unter Umständen kann es erwünscht sein, für jede Saite fünf verschiedene
Schwingungszahlen einstellen zu können, wodurch es ermöglicht wird, gewisse Musikarten
wiederzugeben, welche auf den jetzt gebräuchlichen Saiteninstrumenten, z. B. Klavieren,
nicht wiedergegeben werden können.
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Durch die Anordnung gemäß vorliegender Erfindung wird also eine reine
Abstimmung des Instrumentes für alle gebräuchlichen Tonarten und alle in Verbindung
mit den gewöhnlichen Tonarten benutzten Akkorde erzielt, welche auf das Zusammenwirken
von Vierteltönen usw. beruhen.
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Bei der praktischen Ausführung der Erfindung sind die Saiten vorzugsweise
an dem einen Ende mit Spannvorrichtungen verbunden, welche mit elektrisch oder pneumatisch
betätigten Einstellvorrichtungen in Verbindung stehen, die mittels der Tasten einer
vorzugsweise vor den gewöhnlichen Tasten angeordneten Klaviatur betätigt werden.
Durch das Herunterdrücken einer Taste der Usnstimmungsklaviatur wird eine gewisse
Anzahl Umstellungsvorrichtungen für die Spannungseinstellung betätigt und so eine
Umstiininung des ganzen Instrumentes auf Reisstimmung in eine neue Tonart bewirkt.
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Wie viele Einstellungsvorrichtungen für die Saitenspannungen bzw.
wie viele Umstellungstasten man benutzen will, hängt von der Strenge der für die
Reinstinnnung aufgestellten Forderungen ab. Für ein Saiteninstrninent, welches allen
Forderungen an Reinstim-(nung für alle Fälle genügen soll, kann man durch Berechnung
feststellen, daß insgesamt 23 verschiedene Umstimmungen erforderlich Sold, welche
durch eine 23tastige Klaviatuf erzielt werden, deren Tasten je eine Konibinatiotl
von Uluspannungsvorrlchtungen betiitigen.
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Auf der Zeichnung ist als Beispiel rein schematisch veranschaulicht,
wie die Unistimmung eines Saitenbündels auf vier verschiedene Schwingungszahlen
mit Hilfe von vier verschiedenen Umstiminungstasten eicktrisch erzielt werden kann.
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Das Saitenbündel i ist am einen Ende 2 in der gewöhnlichen Weise fest
mit dein Rahmen und am anderen Ende mit dem kurzen Arm 3 eines Hebels verbunden,
der bei .4 mittels Schneide o. dgl. drehbar an dein Rahmen befestigt ist. Der lange
Arm 5 des Hebels ist mittels einer Gelenkverbindung 6 mit dem drehbaren Anker 7
eines Drehmagneten verbunden.
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Der Anker 7 trägt auf einem radialen Arm S eine kreisbogenförmige
Schiene 9, io. Die beiden Teile 9, io dieser Schiene sind voneinander durch ein
Zwischenstück i i aus Isolationsmaterial getrennt.
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Über die kreisbogenförmige Kontaktschiene 9, io sind vier Magnetspulen
12, 13. l4., i5 angeordnet, welche finit federnd aufgehängten Ankern 16, 17, 1ä,
i9 versehen sind, welche bei der Erregung der Magnetspulen gegen die Schiene 9,
io gepreßt werden.
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Außerdem ist über der Schiene 9, io eine Spule 2o vorgesehen, deren
Anker 2i als Bremse auf die Schiene wirkt und federnd auf die Schiene gepreßt wird,
derart, daß bei der Erregung der Spule die Bremsvorrichtung aufgehoben wird. Für
die Betätigung der ganzen Vorrichtung ist eine Stromquelle 22 vorgesehen, an die
sämtliche Spulen in Parallelschaltung durch die Leitungen 23, 2d., 25, 26
angeschlossen sind. In diesen Leitungen 23, 2q., ?,5,:26 sind die Umstimmungstasten
27, 2ä, 29, 3o vorgesehen, derart, daß die Stromkreise durch Herunterdrücken dieser
Tasten geschlossen werden können.
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Außerdem sind die beweglichen Anker r6 bis i9 mit den Leitungen 23
bis 26 verbunden.
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Von der Stromquelle 22 geht weiter eine Leitung 31 durch die Ständerspulen
32, 33 des Drehmagneten und ist mit dem Mittelpunkt 34. der Ankerspule 35 desselben
verbunden. Die beiden Enden dieser Ankerspule
sind durch Leitungen
36, 37 mit den Teilen io, 9 der Kontaktschiene verbunden.
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Beim Herunterdrücken einer Taste, z. B. der Taste 3o, wird nun die
entsprechende Spule 15 erregt, und deren Anker i9 kommt mit dem Schienenteil in
Verbindung..
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Hierdurch wird erstens ein Haltestromkreis durch Leitungen 34 36,
Schiene io und Anker i9 für die Spule 15 geschlossen. Zweitens erhält die Spule
2o Strom, so daß die Ankerbremse 21 gehoben wird und die Schiene g, io frei läßt.
Drittens erhält der Drehmagnet Strom durch Leitung 31, StändersPulen 32, 33 unterer
Seite der Läufershu1e 35, Leitung 36, Schienenanteil io, Anker ig, Spule 15 und
Leitung 38, wodurch eine Drehung der Kontaktschiene in der Richtung des Uhrzeigers
bewirkt wird, bis das Isolationsstück il unter Anker ig kommt, wodurch sämtliche
Stromkreise unterbrochen werden und die Schiene mittels der jetzt los= gelassenen
Bremse 21 festgehalten wird.
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Hierdurch ist das Saitenbündel i auf eine bestimmte Schwingungszahl
eingestellt worden und bleibt in dieser Einstellung, bis eine andere Taste heruntergedrückt
wird.
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Da sofort bei der Berührung eines Ankers 16 bis ig mit der Kontaktschiene
ein Selbst= haltestromkreis geschlossen wird, genügt ein sehr kurzzeitiges Herunterdrücken
der Umstimmungstasten 27 bis 30. Gleichzeitig mit der Umstimmung des Saitenbündels
i erfolgt selbstverständlich die entsprechende Umstimmung der entsprechenden Saitenbündel
aller übrigen Oktaven, und ebenso werden durch das Herunterdrücken einer bestimmten
Umstimmungstaste auch die Drehmagnete für die Umstimmung der zu den ,übrigen Oktavtönen
gehörenden Saiten betätigt.
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Für jeden Anker 16 bis ig müssen also so viele Spulen vorhanden sein,
als Umstimmungen vorgenommen werden sollen.