DE74722C - Elektromagnetische Mechanik für Saiteninstrumente - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Mechanik, mittelst welcher die Töne von Saiten und ähnlichen Tonerzeugern durch Schliefsen von elektrischen Stromkreisen verlängert bezw. hervorgerufen werden können.

Fig. ι der Zeichnung zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Concertflügel, bei welchem das Anschlagen der Saiten entweder durch Hammer erfolgt oder nur durch Elektromagnete Bewirkt wird, die durch Niederdrücken der Tasten in den Stromkreis eingeschaltet werden.

In dieser Figur ist α eine der Stahlsaiten, die, wie gewöhnlich durch Stift an dem Stimmstock b befestigt, über den Steg c hinweggeführt und dann an der Anhängeplatte d befestigt ist. Unmittelbar über dem vom Hammer angeschlagenen Theile dar Saite ist ein Elektromagnet e angebracht, der von einer am Kasten sitzenden Querschiene herabhängt.

Zu jedem im Instrument erzeugten Ton gehört ein Magnet e und jeder Magnet steht für sich mit einer Batterie f oder einer anderen Elektricitätsquelle in der nachbeschriebenenWeise in Verbindung. Durch Niederdrücken der Taste g wird der zugehörige Magnet in den Stromkreis eingeschaltet und der Wirkung der Batterie oder einer anderen Elektricitätsquelle so lange ausgesetzt, als der Ton anhalten soll. Das Anschlagen der Saite wird mittelst des Hammers g¹ bewirkt.

Unterhalb sämmtlicher Tasten befindet sich eine Platte h, die mit der Batterie in elektrischer Verbindung steht. An der Unterfläche einer jeden Taste sitzt - eine leitende Feder i, die durch einen Leitungsdraht mit der Bewickelung des Elektromagneten verbunden ist, welcher die zu der Taste gehörige Saite beeinflufst. Das andere Ende der Wickelung des Magneten steht mit einer Bürste k in Verbindung, von denen je eine für jeden Ton vorhanden ist.

Sämmtliche Bürsten legen sich gegen einen aus Scheiben' gebildeten Commutator / an, dessen Scheiben der Zahl der Töne entsprechen und auf eine gemeinsame, mit der Batterie elektrisch verbundene Spindel m aufgeschoben sind. Es wird nun die Spindel durch ein Uhrwerk oder einen anderen Apparat in genau geregelte Umdrehungsgeschwindigkeit versetzt und mufs diese Drehbewegung so lange anhalten, als das Instrument im Gebrauche ist. Die Commutatorscheiben sind von solcher Anordnung, dafs sie beispielsweise bei einmaliger Umdrehung der Welle den Stromkeis, in welchen die zugehörigen Magnete eingeschaltet sind, so viel mal öffnen und schliefsen, als der Zahl der gewünschten Schwingungen der betreffenden Saite entspricht.

Durch die vorstehende Beschreibung ist die Wirkungsweise des Apparates leicht verständlich. Angenommen, es soll die Saite den Ton C geben, welcher zum Ertönen 256 Schwingungen pro Secunde erfordert, so wird der erregte Elektromagnet die Saite nach seinen Polen hin anziehen, während dieselbe nach Unterbrechung des Stromkreises durch ihre eigene Spannung zurückgeht. Nimmt man nun an, dafs der Commutator I so angeordnet ist, dafs

er den Stromkreis 256 Mal pro Secunde schliefst, so wird das Resultat eine Reihe so vieler Anziehungen der Saite sein, als der Zahl der dem erzeugten Ton zugehörigen Schwingungen entspricht.

Fig." 2 zeigt in gröfserem Mafsstabe eine der Commutatorscheiben in Seitenansicht und Fig. 3 eine Gruppe solcher auf ihre gemeinsame Welle aufgeschobenen Scheiben.

Aus Vorstehendem ergiebt sich, dafs die Zahl des Oeffnens und Schliefsens der Stromkreise für jeden Ton eine veränderliche ist und demzufolge auch die Anordnung der Commutatoren für die entsprechenden Töne des Instrumentes entsprechend verändert werden mufs, um innerhalb des letzteren ein geeignetes Verhältnifs zwischen den Schwingungen der Saiten oder tonerzeugenden Körper und der Zahl des Oeffnens und Schliefsens des um die zugehörigen Magnete kreisenden Stromes aufrecht zu erhalten.

Es kann sich empfehlen, die Commutatoren, statt sie in das Instrument einzusetzen, in gewisser Entfernung von letzterem oder in einem luftleeren Räume anzuordnen, um dadurch zu vermeiden, dafs der durch Drehung der Commutatoren hervorgerufene Ton mit der erzeugten Musik sich vermischt.

Es mag hier bemerkt werden, dafs im Bedarfsfalle der Magnet e so eingerichtet sein kann, dafs er eine Anzahl von Impulsen weniger hervorruft, als eigentlich der absoluten Geschwindigkeit der Spannungen für den tonerzeugenden Körper entspricht. So lange diese Geschwindigkeit Y₂, Y₄ u. s. w. der absoluten Geschwindigkeit beträgt, giebt· der tönende Körper noch seine normale Tonstufe, nur mit geringerer Tonstärke; ändern sich aber die Impulse im Verhältnifs von beispielsweise Y₃, Y₅ oder ¹J₁, so giebt der tonerzeugende Draht einen Ton von Y₃. Y₅ oder ¹J₁ seines Grundtones, jedoch immer viel geringerer Stärke, als wenn die Impulse mit den tonerzeugenden Körpern synchron sind.

Es sollen nachstehend einige Abänderungen beschrieben werden, durch welche die Erfindung sich auch auf andere Tonerzeugungskörper als Saiten anwenden läfst und mittelst welcher die Regelung der Schwingungsbewegungen solcher Körper mit oder ohne Benutzung eines in Drehung versetzten Commutators bewirkt werden kann.

Fig. 4 zeigt eine Scheibe α aus helltönendem Material, wie solche zur Erzeugung eines musikalischen Tones Verwendung findet. Wird eine solche Scheibe nicht aus magnetischem Material hergestellt, so wird sie an ihrem nach dem Drehpunkt zu gelegenen Theile mit einem Eisenoder Stahlanker ausgerüstet, der, wie die Saite in der Anordnung nach Fig. 1, durch den unter der Scheibe angeordneten erregten Elektromagneten in Schwingung versetzt wird. Durch einen Commutator ist genannter Magnet, wie in der Anordnung nach Fig. 1, mit einer Batterie oder anderen Elektricitätsquelle verbunden. Zum Abstimmen der Scheibe ist auf letzterer ein einstellbares Polster gelagert.

In der Anordnung nach Fig. 5 ist statt einer helltönenden Scheibe ein freiliegender Kamm a verwendet; sonst ist die Einrichtung nach Fig. 4 und 5 dieselbe. ·

In der Anordnung nach Fig. 6 ist die Lagerung des freiliegenden Kammes α zur Erzeugung eines kräftigeren Tones vollständiger angegeben. Hier liegt der Elektromagnet e über dem Kamme α und es kommen wie bei Fig. ι intermittirende Ströme zur Verwendung. Das Ende des Kammes ist an einem Klotz befestigt und liegt über einer am Schallboden 0 sitzenden Leiste oder Brücke c. Zum Ertönen des freiliegenden Kammes kann ein Hammer g^x dienen (Fig. 6), wie auch ein Dämpfer zur Hemmung des Tones vorgesehen sein kann.

Die Art und Weise des schnellen Stromschlusses und Oeffnens im Elektromagneten ohne Anwendung eines Commutators ist in Fig. 7 angedeutet und besteht darin, dafs die Saite oder ein anderer tonerzeugender Körper bei seiner Schwingbewegung seine eigenen Impulse hervorruft dadurch, dafs ein unterbrochener Strom durch die Bewickelung eines Elektromagneten hindurchgeschickt wird, der in der Nähe der in Schwingung zu versetzenden Saite angeordnet ist.

In dieser abgeänderten Anordnung nach Fig. 7 ist α die Saite oder der tonerzeugende Körper und e der Elektromagnet von der in Fig. ι ersichtlichen Anordnung. Im Stromkreis mit einschliefsendem Elektromagneten e sind zwei Platin- oder Kohlenleiter nn¹ enthalten, von denen Leiter η mit gelindem Druck auf dem anderen aufruht, wobei er theilweise durch eine isolirte Feder unterstützt ist. Leiter η ist durch Draht ρ mit der in Schwingung befindlichen Saite α verbunden.

Wird beim Niederdrücken der Taste und daraus folgendem Schlufs des Stromkreises ein Strom durch die Bewickelung des Magneten e geschickt, so suchen sich die Leiter η und n^x von einander zu trennen. Gleichzeitig hiermit erhält die Saite einen Impuls von ihrem Elektromagneten e, durch die vereinigte Wirkung hört der Stroni auf oder vermindert sich, was eine Neutralisirung oder Schwächung der Stärke des Elektromagneten zur Folge hat; hierbei geht die Saite durch ihre Federung von den Magnetpolen weg; dieses Zurückgehen der Feder sucht infolge der Verbindung der letzteren mit dem Leiter η durch den Draht ρ den Stromkreis zu vervollständigen und den Elektromagneten zu verstärken, wenn ein neuer Kreislauf beginnt.

In Fig. j Ά ist dieser Theil der Erfindung bei einer helltönenden Scheibe α zur Anwendung gelangt, welche Scheibe an die Stelle der in Schwingung versetzten Saite (Fig. 7) tritt und bei ihrer Bethätigung das gleiche Ergebnifs liefert.

Eine andere Ausführungsform, bei welcher die Schwingungen des tonerzeugenden Körpers zur Regelung der Impulse des Elektromagneten verwendet werden, ist in Fig. 8 angegeben. Hier ist e¹ ein permanenter Magnet mit Drahtbewickelung; derselbe befindet sich über einer magnetisch gemachten Saite a. Wird letztere in Schwingung versetzt, so werden in den Magneten e¹ Inductionsströme, dessen Bewickelung mit dem Magneten e² verbunden ist, hervorgerufen. Diese Bewickelung liegt, wie in der Anordnung nach Fig. 4, unter einer metallenen Scheibe. , -

Mit dem Scheibenmittelpunkte ist ein Hebel q in Verbindung, dessen langer Schenkel an seiner Unterseite eine Contactplatte q¹ trägt, die sich über einer einstellbar befestigten Contactplatte q² befindet; letztere bildet das eine Ende des mit dem einen Pole der Batterie oder einer anderen Elektricitätsquelle verbundenen Stromkreises, dagegen ist der andere Batteriepol mit der Bewickelung des Elektromagneten e verbunden, welche mit dem Hebel ebenfalls elektrisch verbunden ist.

Wenn daher in der Bewickelung des Magneten e¹ durch die Schwingungen der Saite a ein Inductionsstrom gebildet wird, so erregt die Bewickelung den Magneten e², bewirkt ein Schwingen der Scheibe synchron mit der Saite und stellt durch ihre Verbindung mit dem Hebel q, der mit den Contactplatten q^l und q² ein Relais bildet, abwechselnd einen Stromkreis her und öffnet denselben, in welchem sich der Elektromagnet e befindet. Hierdurch werden die der ~tonerzeugenden Saite ertheilten Impulse des Elektromagneten e synchron mit den Schwingungen dieser Saite.

Um in dem neuen Instrument Erleichterungen im Spielen zu schaffen, ist es nur nöthig, von den in Fig. 9 und 9 ä angegebenen Anordnungen Gebrauch zu machen, welche es dem Spieler ermöglichen, durch Niederdrücken der einen Taste für die Zwecke der Harmonie mehrere Noten oder für die Aenderung in Tonhöhe mehrere tonerzeugende Körper anzuschlagen, unbeschadet, wie die Schwingungen hervorgerufen und aufrecht erhalten werden.

In Fig. 9 sind die Mittel angegeben, um nach dem Willen des Spielers vier verschiedene , den vier Ventilen einer Orgel entsprechende Arten von tonerzeugenden Körpern in den Stromkreis zu schalten. In dieser Figur sind s s' s" s'" vier Umschalterschienen, deren Anordnung aus Fig. 9 a hervorgeht und welche den Zweck haben, die Magnete e' e" e'" e"" der verschiedenen Gruppen von tonerzeugenden Körpern in den Stromkreis einzuschalten, welchen Körpern die Umschalterschienen entsprechend zugehören.

Die Umschalterschienen sind aus Holz oder anderem nicht leitenden Material hergestellt und zum Theil in Metallbänder eingefafst, von' denen je eines für eine Note dient. Gegen diese Bänder legen sich zwei Contactfedern t t^l an, von denen die Federn t mit den zugehörigen Magneten e' e" e'" e"" und die Federn f mit Taste g verbunden sind.

Der Zweck dieser Umschalterschiene ist, durch Einschaltung eines dritten Unterbrechers in den Stromkreis (ein Unterbrecher befindet sich an der Taste, der zweite am Commutator) die Magnete der einzelnen sogenannten Ventile oder der Gruppen von im Apparate vorgesehenen tonerzeugenden Körpern nach Bedarf in den Stromkeis einzuschalten oder aus demselben auszuschalten. Die Umschalterschienen werden vom Spieler in axialer Richtung verschoben, (um die Ventile in oder aufser Arbeitsstellung zu bringen), was durch die von Orgelbauern zu gleichen Zwecken verwendeten Mittel erfolgen kann.

Hieraus ergiebt sich, wie Harmonien und Octaven durch Einführung von Umschalterschienen erzielt werden, welche die beim Niederdrücken der einen Taste zum Ertönen zu bringenden Noten elektrisch mit einander zu Paaren verbinden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine Ausführungsform der unter Patent Nr. 38814 geschützten elektromagnetischen Mechanik, dadurch gekennzeichnet, dafs ein drehender Stromunterbrecher (I) mit auf demselben ruhenden metallischen Bürsten (k) vorgesehen und so eingerichtet ist, dafs die Zahl der Schliefsungen und Unterbrechungen der elektromagnetischen Stromkreise den durch die Magnete bethätigten Saiten synchron ist (Fig. 1, 2 und 3).
2. 2. Bei der im Anspruch 1. gekennzeichneten Ausführungsform die Einschaltung von zwei Platin- oder Kohlenleitern, von denen der eine (n ¹J festliegt und der andere (n) mit der schwingenden Saite in Verbindung steht, durch welche Leiter die zur Aufrechterhaltung der Saitenschwingungen nöthigen elektrischen Impulse selbstthätig geregelt werden (Fig. 7 und 7 a).
3. 3. Eine Abänderung der im Anspruch 1. gekennzeichneten Ausführungsform, gekennzeichnet durch einen im Patent Nr. 51688 beschriebenen Magneten mit Inductionsspulen (e¹) zur Anregung und Aufrechterhaltung der Schwingungen der tonerzeugenden Saiten unter Ausnutzung des in den Spulen dieses Magneten erzeugten

   Inductionsstromes, sowie durch einen mit den Spulen dieses Magneten (e^l) elektrisch verbundenen Elektromagneten (er) und ein durch diesen Elektromagneten beeinflufstes Relais (q) in der Stromleitung des die Saitenschwingungen hervorrufenden Elektromagneten (e), Fig. 8. <
   Bei der im Anspruch i. gekennzeichneten Einrichtung einer elektromagnetischen Mechanik eine oder mehrere in die Leitung eingeschaltete Umschalterschienen (s) und mehrere Elektromagnete (e), durch welche die einzelnen Spulen der letzteren entweder in Parallel- oder Hintereinanderschaltung mit einander verbunden werden, um beim Niederdrücken einer Taste gleichzeitig zwei oder mehrere Saiten bethä'tigen zu können (Fig. 9).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.