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Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine für eine Musiksaite gemäß dem Patentanspruch 1.
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Es gibt Musiksaiten, welche lediglich aus einem einzelnen Draht bestehen. Die meisten Musiksaiten weisen jedoch einen tragenden Saitenkern auf, welcher mit zumindest einem nichttragenden Wickelelement umhüllt ist, welches bei der Herstellung der Musiksaite schraublinienförmig um den Saitenkern gewickelt wird. Dieser Wickelvorgang erfolgt in bzw. an einer entsprechend ausgebildeten Maschine. Diese Maschine weist zwei, einander gegenüber angeordnete Spannmittel auf, an welche die beiden Enden des Saitenkerns befestigt werden, und welche den Saitenkern für den Wickelvorgang um dessen Längsachse drehen. Das Wickelelement wird mit einer Zugkraft gespannt und um den sich drehenden Saitenkern in Form einer Schraublinie gewickelt. Dazu wird dies parallel zur Längsachse des Saitenkerns bewegt bzw. verschoben.
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Die
CN 102 568 447 A beschreibt eine Maschinen zur Herstellung von Musiksaiten, jedoch keine Führungsvorrichtung mit drei Rädern zeigen, welche jeweils parallel zur Saitenkern-Drehachse drehbar gelagert sind.
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Die
US 4 338 772 A beschreibt eine Vorrichtung zum Plattern. Wenngleich diese mehrere Zylinder aufweist, welche Drehachsen aufweisen, welche parallel zur Saitenhalter-Drehachse sind, handelt es sich dennoch nicht um eine Führungsvorrichtung für den Wickelvorgang.
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Die
US 584 708 A beschreibt eine Wickelmaschine, bei welcher der Saitenhalter beidseitig neben der aktuellen Wickelstelle geführt wird. Dieser wird vom Wickelelement in eine Aufnahme gezogen. Die Wickelstelle ist jedoch frei.
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Die
US 3 990 220 A beschreibt eine Wickelmaschine, bei welcher der Wickelvorgang innerhalb einer runden Öffnung erfolgt, wobei das Wickelelement ebenfalls über eine geschlossenen runde Öffnung zugeführt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Wickelmaschine für eine Musiksaite der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher gezielt der Klang und die Spielbarkeit der Musiksaite, insbesondere über deren Länge, daher deren Klang und Spielbarkeit beim Spielen, insbesondere in unterschiedlichen Lagen, während bzw. durch den Herstellungsvorgang vorgebbar beeinflusst und/oder eingestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.
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Dadurch kann der Klang und die Spielbarkeit der Musiksaite während bzw. durch den Herstellungsvorgang vorgebbar beeinflusst und/oder eingestellt werden. Dadurch bestehen erweiterte Möglichkeiten den Klang und die Spielbarkeit einer Musiksaite während bzw. aufgrund der Herstellung und unabhängig von den verwendeten Materialien, dem Aufbau und/oder die Dimensionen einzustellen bzw. vorzugeben bzw. anzupassen. Es müssen daher nicht die Materialien, der Aufbau und/oder die Dimensionen verändert werden um den Klang und/oder die Spielbarkeit der Musiksaite zu verändern.
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Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung einer Musiksaite gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.
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Die Erfindung hat daher weiters die Aufgabe durch die Art der Herstellung einer Musiksaite gezielt den Klang der Musiksaite vorgebbar zu beeinflussen.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 9 erreicht.
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Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen des oben genannten Gattungsbegriffs.
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Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
- Fig. 1 einen Aufriss einer schematischen Darstellung einer Wickelmaschine zur Herstellung einer Musiksaite;
- Fig. 2 einen Grundriss der Wickelmaschine gemäß Fig. 1;
- Fig. 3 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Führungseinrichtung zusammen mit einem Saitenkern sowie einem ersten Wickelelement während des Wickelvorganges in axonometrischer Ansicht;
- Fig. 4 die Anordnung gemäß Fig. 3 in einem ersten Grundriss aus einer ersten Betrachtungslinie;
- Fig. 5 die Anordnung gemäß Fig. 3 im Aufriss;
- Fig. 6 die Anordnung gemäß Fig. 3 in einem zweiten Grundriss aus einer zweiten Betrachtungslinie; und
- Fig. 7 die Anordnung gemäß Fig. 3 im Seitenriss.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Wickelmaschine 1 für eine Musiksaite 2,
- umfassend ein erstes drehbares Spannmittel 4 und ein zweites drehbares Spannmittel 5, wobei das erste Spannmittel 4 und das zweite Spannmittel 5 zum Einspannen eines Saitenkerns 7 der Musiksaite 2 und zur Rotation um eine Spannmittel-Drehachse 6 in einer Drehrichtung 28 ausgebildet sind,
- umfassend weiters eine Zuführeinrichtung 11 zum Zuführen wenigstens eines ersten Wickelelements 13 in einer ersten Zuführrichtung 15 an den Saitenkern 7 während eines Wickelvorganges,
- umfassend weiters eine Führungseinrichtung 16 zur vorgebbaren abschnittsweisen Führung des Saitenkerns 6,
- wobei die Führungseinrichtung 16 zusammen mit der Zuführeinrichtung 11 parallel zu der Spannmittel-Drehachse 6 zwischen dem ersten Spannmittel 4 und dem zweiten Spannmittel 5 bewegbar ist,
- wobei die Zuführeinrichtung 11 und die Führungseinrichtung 16 derart ausgebildet sind und zusammenwirken, dass zu jedem Zeitpunkt des Wickelvorgangs eine aktuelle Wickelstelle 17 in der Führungseinrichtung 16 ausgebildet wird, an der das erste Wickelelement 13 - zur Bildung einer ersten Wickellage 55 - beginnt um den Saitenkern 7 gewickelt zu werden,
- wobei die Führungseinrichtung 16
- einen, um eine erste Drehachse 42 drehbar gelagerten ersten Zylinder 47 mit einem erstem Durchmesser,
- einen, um eine zweite Drehachse 43 drehbar gelagerten zweiten Zylinder 48 mit einem zweiten Durchmesser, und
- einen, um eine dritte Drehachse 44 drehbar gelagerten dritten Zylinder 49 mit einem dritten Durchmesser aufweist,
- wobei die erste, die zweite und die dritte Drehachse 42, 43, 44 jeweils parallel zur Spannmittel-Drehachse 6 angeordnet sind, und
- wobei der erste, der zweite und der dritte Zylinder 47, 48, 49 derart zueinander angeordnet sind und derartige Abmessungen aufweisen, dass diese gemeinsam eine stabile Lage für den Saitenkern 7 an der Wickelstelle 17 ausbilden.
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Dadurch kann der Klang und die Spielbarkeit der Musiksaite 2 während bzw. durch den Herstellungsvorgang vorgebbar beeinflusst und/oder eingestellt werden. Dadurch bestehen erweiterte Möglichkeiten den Klang und die Spielbarkeit einer Musiksaite 2 während bzw. aufgrund der Herstellung und unabhängig von den verwendeten Materialien, dem inneren Aufbau und/oder die Dimensionen einzustellen bzw. vorzugeben bzw. anzupassen. Es müssen daher nicht die Materialien, der innere Aufbau und/oder die Dimensionen verändert werden um den Klang und/oder die Spielbarkeit der Musiksaite 2 zu verändern.
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Bei den bekannten Herstellungsarten auf den bislang verwendeten Wickelmaschinen ist die Verformung und/oder die Durchbiegung des Saitenkerns, direkt an der aktuellen Wickelstelle 17, welche auch als Wickelpunkt bezeichnet werden kann, nicht gezielt kontrollierbar bzw. einstellbar. Während des Umwickelns wird der Saitenkern 7 und auch das erste Wickelelement 13 verformt. Diese Verformungen haben größtenteils elastische und, je nach der Größe der Spannkraft des Saitenkerns 7 und der Größe der ersten Zugkraft 15 am ersten Wickelelement 13, auch plastische Anteile. Diese seitliche Auslenkung ist bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren und den bekannten Maschinen von der Spannkraft am Saitenkern 7 und der ersten Zugkraft 14 am ersten Wickelelement 13 abhängig. Diese Verformung wird weiters durch den Winkel zwischen dem zulaufenden ersten Wickelelement 13 und der Spannmittel-Drehachse 6 sowie durch die Position der aktuellen Wickelstelle 17 zwischen den beiden Spannmitteln 4, 5 beeinflusst.
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Mittels der gegenständlichen Wickelmaschine 1 kann diese Verformung unabhängig von den vorstehend genannten Parametern vorgebbar einstellt werden. Die Verformung und/oder die Durchbiegung des Saitenkerns 7 bzw. der Musiksaite 2 während des Herstellungsprozesses kann bei der erfindungsgemäßen Wickelmaschine 1 vorgebbar einstellt werden ohne die Spannkraft am Saitenkern 7 und/oder die erste Zugkraft 15 am ersten Wickelelement 13 und/oder den Winkel zwischen dem zulaufenden ersten Wickelelement 13 und der Spannmittel-Drehachse 6 zu verändern. Weiters kann dadurch auch die Verformung und/oder die Durchbiegung unabhängig von der Position der aktuellen Wickelstelle 17 zwischen den beiden Spannmitteln 4, 5 vorgebbar beeinflusst werden. Dies ermöglicht Musiksaiten mit vorgegebenem Klang und Spielbarkeit herzustellen.
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Dadurch kann die Biegesteifigkeit der fertiggestellten Musiksaite 2 vorgebbar beeinflusst werden. Dadurch kann das Obertonverhalten der schwingenden Musiksaite 2 vorgebbar eingestellt werden.
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Dadurch kann am Spinnpunkt bzw. an der aktuellen Wickelstelle 17 die seitliche Auslenkung des Saitenkerns 7 aus der Spannmittel-Drehachse 6 sehr fein eingestellt werden. Dadurch kann diese Auslenkung auch im Wesentlichen verhindert werden. Das Verhindern dieser Auslenkung hat direkten Einfluss auf den Wickelvorgang und die Schwingungseigenschaften der gefertigten Musiksaite 2. Dadurch wird ein besonders präzises Wickeln des ersten Wickelelements 13 ermöglicht, da der Saitenkern 7 der Zugkraft 14 nicht unbestimmt nachgeben kann. Dies hat sich insbesondere als Vorteilhaft erwiesen, wenn die Zugkraft am ersten Wickelelement 13 über die Länge des Saitenkerns 7 verändert wird.
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Indem bei der gegenständlichen Wickelmaschine 1 der Saitenkern 7 beim Wickelvorgang nicht bzw. nur wenig gebogen wird, erfolgt auch keine Rückstellvorgang. Dadurch wird das Auftreten unregelmäßiger Spannungen in der wenigstens einen Wickellage vermindert.
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Mit der gegenständlichen Wickelmaschine 1 kann genauer gewickelt werden. Dadurch kann gezielt und wiederholbar eine Wickellage gebildet werden, bei welcher sich die aneinander angrenzenden Windungen des ersten Wickelelements 13 zwar berühren jedoch nicht aufeinander bzw. aneinander gepresst sind. Dadurch kann das erste Wickelelement 13 auch mit einem vorgebbaren und sehr genau wiederholbaren Abstand zwischen den einzelnen Windungen hergestellt werden. Dadurch kann die innere Dämpfung der Musiksaite 2 gezielt eingestellt werden. Dadurch kann die innere Dämpfung der Musiksaite 2 in einem vorgebbaren Maße erhöht werden. Dadurch kann das Schwingverhalten der Musiksaite stark beeinflusst werden.
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Bei der Tonerzeugung mittels Streichen wird die Musiksaite 2 in eine Sägezahnschwingung versetzt. Der einzelne Sägezahn setzt sich - wie etwa in einer FFT ersichtlich - aus vielen Sinusschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen zusammen, wobei die hochfrequenten Schwingungen, die Spitze des Sägezahnes ausformen. Die Spitzen des Sägezahnes formt unmittelbar den Anteil an Unterschiedlichen hochfrequenten Schwingungen aus. Durch die veränderten Kontakte bzw. Kontaktkräfte zwischen den benachbarten Windungen kann diese Sägezahnspitze nach Bedarf ausgebildet werden. Dadurch können unmittelbar deutlich klarere bzw. eindeutigere hochfrequente harmonische Obertöne erzeugt werden. Das gegenständige Herstellungsverfahren auf der gegenständlichen Wickelmaschine 1 hat daher direkten Einfluss auf das Spiel- wie auch Klangverhalten der Musiksaite 2.
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Manche Instrumente der Geigenfamilie bilden bei der Anregung in bestimmten Frequenzbereichen einen sog. Wolfton aus. Das Auftreten eines Wolftons bewirkt einen Zusammenbruch der regelmäßigen Schwingung des Grundtones und ruft dabei einen unregelmäßigen, unkontrollierbaren Ton hervor. Im Bereich des Wolftons ist ein Instrument sehr schwierig bis kaum zu spielen. Die Neigung zum Auftreten eines Wolftones ist eine Eigenschaft eines einzelnen Instrumentes und nicht eine Eigenschaft einer bestimmten Art bzw. Gattung von Instrumenten. Daher weisen nicht alle Streichinstrumente einen oder mehrere Wolftöne auf. Wenn ein Instrument, insbesondere eine Violine oder ein Cello, ein sehr ausgeprägtes Wolftonverhalten aufweist, kann dies den monetären Wert des Instrumentes stark vermindern.
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Neben dem Verhalten, insbesondere dem Resonanzverhalten, des betroffenen Instruments kann das Auftreten des Wolftones bzw. dessen "Stärke" bzw. "Ausgeprägtheit" durch die Musiksaite 2, welche den Klang mit dem betreffenden Grundton erzeugt, mitbeeinflusst werden.
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Mit der gegenständlichen Wickelmaschine 1 kann gezielt eine Musiksaite 2 hergestellt werden, mit welcher - bei einem entsprechend betroffenen Instrument - das Auftreten eines Wolftons ganz verhindert oder zumindest dessen "Ausprägung" erheblich reduziert werden kann.
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Es kann bei der Herstellung in der gegenständlichen Wickelmaschine 1 die innere Dämpfung der Musiksaite 2 in einem vorgegebenen Frequenzbereich vorgebbar eingestellt, insbesondere so weit erhöht werden, dass das Instrument in diesem Bereich so weit gedämpft wird, dass kein Wolfton auftritt bzw. dieser nur relativ schwach ausgebildet wird. Dazu ist anzumerken, dass die betreffenden Frequenzbereiche bei einzelnen Arten von Streichinstrumenten jeweils sehr ähnlich sind. So ist dies bei Violinen der Bereich zwischen 450 Hz und 550 Hz, insbesondere der Bereich zwischen h2 und c2.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen einer gegenständlichen Wickelmaschine 1 zur Herstellung einer Musiksaite 2. Die Fig. 3 bis 7 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Führungseinrichtung 16. Die dargestellten Proportionen müssen nicht den vorgesehenen realen Proportionen entsprechen. Zum besseren Verständnis können einzelne Teile in stark vergrößerter Ansicht bzw. deutlich überzeichneten Proportionen dargestellt sein.
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Die gegenständliche Wickelmaschine 1 ist zum Umwickeln eines Saitenkerns 7 bei der Herstellung von Musiksaiten 2 vorgesehen und entsprechend ausgebildet. Eine bestimmte Musiksaite 2 ist für den Einsatz an einer bestimmten Art von Musikinstrument vorgesehen. Die gegenständliche Wickelmaschine 1 ist insbesondere zur Herstellung von Musiksaiten 2 für Zupfinstrumente oder Streichinstrumente vorgesehen. Vorzugsweise ist die Wickelmaschine 1 nicht zur Herstellung von Musiksaiten 2 von Instrumenten vorgesehen, welche für jeden Ton eine eigene Musiksaite 2 aufweisen und diese nicht vom Musiker abgegriffen wird, daher mit dessen Finger gegen eine Griffbett gedrückt wird, um unterschiedliche Tonhöhen zu erzeugen. Dies ist insbesondere das Klavier, das Cembalo, die Zither, die Harfe und ähnliche Instrumente. Musiksaiten 2 für derartige Instrumente weisen konstruktiv erhebliche Unterschiede zu Musiksaiten 2 für Zupfinstrumente oder Streichinstrumente auf. Weiters weisen diese auch erheblich unterschiedliche Anforderungen auf, da die jeweiligen Instrumente und die Anregung gänzlich anders sind. Aufgrund dieser Unterschiede der Musiksaite 2 unterscheiden sich auch die Herstellungsverfahren und folglich auch die Maschinen zu deren Herstellung von denjenigen Maschinen, die für die Herstellung von Musiksaiten 2 für Zupfinstrumente oder Streichinstrumente ausgebildet sind.
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Die Wickelmaschine 1 weist ein Maschinenbett 8 auf. Die Wickelmaschine 1 ähnelt von deren grundsätzlichen Aufbau einer Drehbank, weist jedoch einige deutliche Unterschiede zu einer solchen auf. Neben dem Maschinenbett 8 weist die Wickelmaschine 1 eine gerade Führungsbahn 9 auf, auf welcher ein Schlitten 10 längsverschiebbar angeordnet ist. Parallel zur Führungsbahn 9 weist die Wickelmaschine 1 bevorzugt wenigstens eine Spannmittelführungsbahn 32 auf.
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Die Wickelmaschine 1 weist zwei drehbare Spannmittel 4, 5 auf, welche einander gegenüber in bzw. an der Wickelmaschine 1 angeordnet sind. Das erste Spannmittel 4 und das zweite Spannmittel 5 weisen eine gemeinsame Spannmittel-Drehachse 6 auf. Sowohl die Führungsbahn 9 als auch die Spannmittelführungsbahn 32 sind parallel zur Spannmittel-Drehachse 6 angeordnet.
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Das erste Spannmittel 4 und das zweite Spannmittel 5 sind zum Befestigen bzw. Einspannen eines Saitenkerns 7 der Musiksaite 2 vorgesehen und entsprechend ausgebildet. In einer einfachen Ausbildung sind das erste und das zweite Spannmittel 4, 5 als Haken ausgebildet.
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Das erste Spannmittel 4 und/oder das zweite Spannmittel 5 sind zum vorgebbaren Spannen des Saitenkerns 7 vorgesehen. Zumindest eines der beiden Spannmittel 4, 5, ist auf einem eigenständigen Spannmittelschlitten 33 angeordnet, welcher längsverschiebbar auf einer - parallel zur Spannmittel-Drehachse 6 angeordneten - Spannmittelführungsbahn 32 angeordnet bzw. gelagert ist. Der Spannmittelschlitten 33 kann auch eine Arretierungsvorrichtung aufweisen, um dessen Position auf der Spannmittelführungsbahn 32 festzuhalten. Das erste Spannmittel 4 ist bevorzugt feststehend mit dem Maschinenbett 8 verbunden.
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Die Wickelmaschine 1 weist zumindest einen Antriebsmotor auf, welcher die beiden Spannmittel 4, 5 antreibt und vorzugsweise mit diesen über ein Getriebe verbunden ist. Insbesondere weist die Wickelmaschine 1 zwei, vorzugsweise drehwinkelkontrollierte, Antriebsmotoren auf, wobei jeweils einer der Motore ein Spannmittel 4, 5 antreibt. Die beiden Spannmittel 4, 5 werden derart angetrieben, dass diese einen eingespannten Saitenkern 7 in eine Rotation um dessen Längserstreckung versetzen. Sofern auf dem Saitenkern 7 bereits eine erste Wickellage umfassend das erste Wickelelement 13 angeordnet ist und noch eine weitere Wickellage um die erste Wickellage bzw. auf der ersten Wickellage angeordnet werden soll, dann wird selbstverständlich der Verbund aus Saitenkern 7 und darauf angeordnetem ersten Wickelelement 13 in eine Rotation um deren Längserstreckung versetzen. Der Saitenkern 7 bzw. ein Zwischenprodukt bei der Herstellung der Musiksaite 2 werden bei der Rotation insbesondere nicht in sich verdreht bzw. verdrillt. Die Rotation erfolgt in einer Drehrichtung 28, welche in Fig.3 eingezeichnet.
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Bei der Herstellung der Musiksaite 2 wird der rotierende Saitenkern 7 mit wenigstens einem ersten Wickelelement 13 schraublinienförmig umwickelt bzw. eingehüllt. Zur vorgebbaren Abgabe des ersten Wickelelements 13 während des Wickelvorganges, weist die Wickelmaschine 1 eine Zuführeinrichtung 11 auf, welche auf dem Schlitten 10 angeordnet ist. Bevorzugt ist das erste Wickelelement 13 auf einer Spule 34 angeordnet, welche mit der Zuführeinrichtung 11 bzw. dem Schlitten 10 verbunden ist, und wird - während der Herstellung - dieser Spule 34 entnommen bzw. von der Spule 34 abgewickelt.
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Die Zuführeinrichtung 11 weist einen Ablaufteil 12 auf, an welchem - zur vorgebbaren bzw. kontrollierten Abgabe - das erste Wickelelement 13 anliegt und darüber abgezogen wird. Das Ablaufteil 12 ist die letzte Stelle bzw. der letzte Punkt an dem das erste Wickelelement 13 - bei deren Zulauf zum Saitenkern 7 - die Zuführeinrichtung 11 berührt. Das Ablaufteil 12 ist bevorzugt eine drehbar gelagerte Rolle. In den Fig. 1 und 2 ist eine solche Rolle beispielhaft dargestellt. Dabei kann diese auch in anderen Stellungen, insbesondere anderen Winkel zur Spanmittel-Drehachse 6 angeordnet sein.
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Beim Beginn der Herstellung der Musiksaite 2 wird ein Ende des ersten Wickelelements 13 mit einem Saitenkern 7 verbunden. Dies erfolgt bevorzugt nahe dem ersten Spannmittel 4. Danach wird das, nun an dem Saitenkern 7 befestigte erste Wickelement 13 mit einer vorgebbaren Zugkraft 14 gespannt und der Saitenkern 7 in Rotation versetzt. Durch die Rotation wird das erste Wickelelement 13 von deren Quelle entfernt, daher vorzugsweise von der Spule 34 abgerollt. Die vorgebbare Zugkraft 14 kann etwa durch einen Widerstand bzw. eine Bremse an der Spule 34 erreicht und/oder eingestellt werden, sodass das erste Wickelelement 13 mit einer gewissen Kraft, daher der Zugkraft 14, von der Spule 34 abgewickelt wird. Je höher der Widerstand desto größer die Zugkraft 14.
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In Kombination der Rotation des Saitenkerns 7 und der Fortbewegung der Ablaufvorrichtung 11 im Wesentlichen parallel zur Spannmittel-Drehachse 6 wird der Saitenkern 7 mit dem ersten Wickelelement 13 während des Wickelvorgangs schraublinienförmig bzw. helixförmig umwickelt. Der Kontaktpunkt an welchem das erste Wickelelement 13 den Saitenkern 7 berührt und beginnt um diesen gewickelt zu werden und folglich der Punkt, an welchem die Zugkraft 14 auf den Saitenkern 7 einwirkt, wird als Wickelstelle 17 bzw. aktuelle Wickelstelle 17 bezeichnet.
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Aufgrund des, nunmehr an dem Saitenkern 7 seitlich ziehenden ersten Wickelelements 13 würde der Saitenkern 7 ausgelenkt bzw. verbogen bzw. verformt werden, wie dies aus der klassischen Mechanik vom Träger auf zwei Auflagepunkten bekannt ist.
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Die Wickelmaschine 1 weist eine Führungseinrichtung 16 zur vorgebbaren abschnittsweisen Führung des Saitenkerns 7 auf. Als "Führung" wird insbesondere verstanden, dass damit das Maß der seitlichen Auslenkung bzw. des Verbiegens des Saitenkerns 7 aufgrund der Zugkraft 14 vorgegeben bzw. kontrolliert, vorzugsweise verhindert, werden kann.
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Die Führungseinrichtung 16 wird während des Wickelvorganges zusammen mit der Zuführeinrichtung 11 parallel zu der Spannmittel-Drehachse 6 bewegt. Die Zuführeinrichtung 11 und die Führungseinrichtung 16 sind derart ausgebildet und zueinander angeordnet, dass sich die Wickelstelle 17 in der Führungseinrichtung 16 befindet. Seitliche Auslenkungen des Saitenkerns 7 während des Wickelvorganges aufgrund der Zugkraft 14 werden nunmehr durch die Führungseinrichtung 16 begrenzt. Die Führungseinrichtung 16 stellt daher an der aktuelle Wickelstelle 17 ein Auflager für den Saitenkern 7 dar.
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Die Führungseinrichtung 16 weist drei Zylinder, einen ersten Zylinder 47, eine zweiten Zylinder 48 und einen dritten Zylinder 49 auf.
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Ein jeder der drei Zylinder 47, 48, 49 ist ein Körper mit einem Durchmesser, einer Drehachse, einer Länge in Richtung der Spannmittel-Drehachse 6 und besteht aus einem Werkstoff.
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Der erste Zylinder 47 weist einen ersten Durchmesser, eine erste Drehachse 42 und eine erste Länge auf. Der zweite Zylinder 48 weist einen zweiten Durchmesser und eine zweite Drehachse 43 auf. Der dritte Zylinder 49 weist einen dritten Durchmesser und eine dritte Drehachse 44 auf. Die drei Drehachsen 42, 43, 44 ist jeweils im Wesentlichen parallel zur Spannmittel-Drehachse 6 angeordnet.
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Ein jeder der drei drehbar gelagerten Zylinder 47, 48, 49 wird bevorzugt nicht aktiv angetrieben. Drehungen erfolgen aufgrund des Kontaktes mit dem Saitenkern 7 bzw. der ersten Wickellage 13 oder weiterer Wickellagen. Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine entsprechende Lagerung, wobei in Fig. 1 die Verbindungsachsen mit den Zylindern 47, 48, 49 nicht dargestellt sind.
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Es ist vorgesehen, dass der erste Zylinder 47, der zweite Zylinder 48 und der dritte Zylinder 49 derart zueinander angeordnet sind und derartige Abmessungen aufweisen, dass diese gemeinsam eine stabile Lage für den Saitenkern 7 an der Wickelstelle 17 ausbilden. Stabil bedeutet, wie aus der klassischen Mechanik bekannt, dass der Saitenkern 7 sich nach einer Auslenkung wieder in den Ruhepol bewegt.
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Wie in den Figuren dargestellt und betrachtet entlang der Spannmittel-Drehachse 6, ist der zweite Zylinder 48 zwischen dem ersten Zylinder 47 und dem dritten Zylinder 49 angeordnet. Dies betrifft nur die grundlegende Positionierung in einer Richtung, jedoch nicht, dass diese körperlich einen gemeinsamen Zylinder ausbilden würden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der zweite Zylinder 48 - entlang der Spannmittel-Drehachse 6 gesehen - im Wesentlichen angrenzen an den ersten Zylinder 47 angeordnet ist, und/oder wenn der dritte Zylinder 49 im Wesentlichen - entlang der Spannmittel-Drehachse 6 gesehen - angrenzen an den zweiten Zylinder 48 angeordnet ist. Als im Wesentlichen angrenzen ist zu verstehen, dass diese so nahe aneinander angeordnet sind, dass noch eigenständige Drehbewegungen der einzelnen Zylinder 47, 48, 49 möglich sind, ohne dass es einen Kontakt bzw. Reibung zwischen den einzelnen Zylindern 47, 48, 49 gibt. Insbesondere weisen die Spalte zwischen den benachbarten Zylindern jeweils eine Breite auf, welche geringer ist, als die Breite des ersten Wickelelements 13. Es kann vorgesehen sein, dass in den Spalten ein Schmiermittel angeordnet ist.
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Bevorzugt und die in Fig. 3 bis 7 dargestellt, ist die erste Drehachse 42 im Wesentlichen die dritte Drehachse 44. Diese sind im Wesentlichen parallel neben der Spannmittel-Drehachse 6 angeordnet. Dabei weisen diese in einer ersten Richtung 71 einen ersten Abstand 73 zu der Spannmittel-Drehachse 6 auf. Die Position der zweiten Drehachse 43 weist in einer zweiten Richtung 72 einen zweiten Abstand 74 zu der Spannmittel-Drehachse 6 auf. Diese Angaben beziehen sich auf eine Ebene normal auf die Spannmittel-Drehachse 6. Die beiden Richtungen 71, 72 unterscheiden sich voneinander und sich in Fig. 5 eingezeichnet. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass sich auch die beiden Abstände 73, 74 unterscheiden. Insbesondere sind diese jedoch gleich lange. Bei der Auswahl der konkreten Positionen 71, 72 und Abstände 73, 74 sind - zur Ausbildung der stabilen Lage für den Saitenkern - weiters die Durchmesser der Zylinder 47, 48, 49 zu berücksichtigen.
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Ein jeder der drei Zylinder ist ein Körper aus einem Werkstoff. Bevorzugt bestehen alle drei Zylinder 47, 48, 49 aus dem gleichen Werkstoff. Als Werkstoff sind vor allem Metalle, insbesondere Stahl, Bronze, Messing, Titanlegierungen, vorgesehen. Alternativ können diese auch aus einem Kunststoff bestehen. Weiters haben sich Zylinder aus einem Keramikwerkstoff als vorteilhaft erwiesen.
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Die Führungseinrichtung 16 weist - betrachtet in einer Richtung entlang der Spannmittel-Drehachse 6 oder parallel zu dieser - eine Länge auf, welche sich aus der ersten Länge des ersten Zylinders 47, der zweiten Länge des zweiten Zylinders 48 und der dritten Länge des dritten Zylinders 49 zusammensetzt. Die Länge der Führungseinrichtung 16 beträgt vorzugsweise zwischen 1 % und 14% der Mensur der herzustellenden Musiksaite 2 beträgt. Beispielsweise kann diese Länge bei einer Mensur von 1100mm im Wesentlichen 11 mm, also ca. 1 %, betragen. Bei einer Mensur von 215 mm kann diese im Wesentlichen 30 mm, also ca. 14%, betragen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Zylinder 47, 48, 49 vorgebbare Oberflächenrauigkeiten aufweisen, bzw. dass die Oberflächenrauigkeiten keine unkontrollierten Zufallseigenschaften sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Oberflächenrauigkeit des ersten Zylinders 47, die zweite Oberflächenrauigkeit des zweiten Zylinders 48 und die dritte Oberflächenrauigkeit des dritten Zylinders 49 dazu ausgebildet bzw. derart ausgewählt sind, dass zwischen dem Saitenkern 7 bzw. der bereits auf diesen aufgebrachten ersten Wickellage 55 und der Führungseinrichtung 16, also den drei Zylindern 47, 48, 49, eine Haftreibung besteht. Dadurch werden diese bei der Rotation des Saitenkerns 7 mitgedreht. Der Saitenkern 7 bzw. die erste oder weitere Wickellagen 13 werden daher nicht mit Körperkontakt über eine Fläche gezogen und dadurch verändert.
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Die Oberflächenrauigkeit ist insbesondere abhängig von der Art der Herstellung der Zylinder 47, 48, 49, ob diese etwa gezielt abgeschliffen werden, kann aber auch vom Werkstoff abhängig sein, da vor allem geringe Oberflächenrauigkeiten nicht mit jedem Werkstoff erreicht werden können.
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Der zweite Zylinder 48 kann einen unterbrechungsfreien Verlauf aufweisen. Es hat sich als vorteilhaft für die Führung des ersten Wickelelements 13 und die Ausbildung der aktuellen Wickelstelle 17 erwiesen, wenn der zweite Zylinder 48 ein entsprechendes Führungselement aufweist. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der zweite Zylinder 48 eine Ausnehmung 75 aufweist, in welcher das erste Wickelelements 13 geführt bzw. gelenkt wird.
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Um einen sicheren Vorschub des ersten Wickelelements 13 und der aktuellen Wickelstelle 17 zu unterstützen, ist insbesondere vorgesehen, dass ein erster Übergang 77 zwischen der Ausnehmung 75 bzw. der entsprechenden Innenfläche und einer zweiten Außenfläche 79 des zweiten Zylinders 48 ein Anschlag für das erste Wickelelement 13 ist und entsprechend ausgebildet ist.
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Um sicherzustellen, dass das erste Wickelement 13 unbeschadet dem Saitenkern 7 zugeführt wird, ist weiters bevorzugt vorgesehen, dass ein zweiter Übergang 81 zwischen der Ausnehmung 75 und einer zweiten Außenfläche 79 des zweiten Zylinders 48 zumindest einen abgerundeten Umfangsbereich 82 aufweist.
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Die Führungseinrichtung 16 ist mittels einer Befestigungsvorrichtung 39 mit der Zuführeinrichtung 11 verbunden. Diese Befestigungsvorrichtung 39 kann als feststehendes Maschinenbauelement ausgebildet sein.
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Bei bekannten Musiksaiten auf Streich- und Zupfinstrumenten ändert sich in der Regel der Klang und das Handling bzw. die Spielbarkeit, wenn der Musiker mit dessen Finger von einer sog. tiefen Saitenlage, dies entspricht einem tieferen Ton und folglich einem verhältnismäßig langen schwingenden Abschnitt der Musiksaite 2, auf eine sog. höhere Saitenlage, dies entspricht einem höheren Ton und einem verhältnismäßig kurzen schwingenden Abschnitt der Musiksaite, wechselt. Instrumenten der Geigenfamilie weisen stets ein Griffbrett auf, über welchem die Musiksaite verläuft. Der Abstand zwischen dem Griffbrett und der Musiksaite ändert sich über den Verlauf der Musiksaite vom Obersattel und Steg des Instruments. Am Obersattel ist dieser Abstand verhältnismäßig gering. An dem, dem Steg gegenüberliegenden Ende des Griffbrettes ist dieser Abstand deutlich größer, in der Regel zwei bis drei Mal dem Anstand am Obersattel. Diese unterschiedlichen Abstände haben Einfluss auf den Klang und das Handling bzw. die Anregungseigenschaften der Musiksaite, und sind eine wesentliche Ursache für die unterschiedlichen Eigenschaften bei unterschiedlichen Grundtönen. Durch die unterschiedlichen Abstände wird die Musiksaite, wenn dieses auf das Griffbrett gedrückt wird, aufgrund der Abstandsänderungen jeweils unterschiedlich gedehnt, je nachdem an welcher Stelle am Griffbrett abgegriffen wird.
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Um diesen Effekt zu kompensieren werden einzelne Teile von Streich- und Zupfinstrumenten entsprechend angepasst. Insbesondere wird - bei Instrumenten der Geigenfamilie - oftmals das Griffbrett entlang dessen Längserstreckung unterschiedlich geformt. Dies wird als Hohlschliff des Griffbrettes bezeichnet. Diese Anpassung muss individuell für jedes Instrumente separat von einem Instrumentenbauer vorgenommen werden. Dies ist ein aufwendiger, komplexer und kostenintensiver Vorgang für den Instrumentenbauer.
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In Weiterbildung der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Führungseinrichtung 16 und der Spannmittel-Drehachse 6 einstellbar ist. Die Wickelmaschine 1 weist dabei eine verstellbare bzw. einstellbare und vorzugsweise kraftregelbare und/oder wegregelbare Befestigungsvorrichtung 39 auf.
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Die Befestigungsvorrichtung 39 ist insbesondere derart ausgebildet, dass der betreffende Abstand bzw. Normalabstand fortlaufend über die Länge des Saitenkerns 7 vorgebbar eingestellt werden kann. Insbesondere derart, dass dieser Abstand einem vorgebbaren Verlauf folgt.
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Dadurch können Musiksaiten 2 hergestellt werden, welche bei unterschiedlichen schwingenden Längen, daher beim Spielen in unterschiedlichen Lagen, einen Klang und/oder eine Spielbarkeit aufweisen, welche sich erheblich von den herkömmlich hergestellten Musiksaiten 2 unterscheidet, da bei der Herstellung in der gegenständlichen Wickelmaschine 1 andere Auslenkungen erreicht werden können, als dies bei der bekannten Herstellung der Fall ist. Damit kann eine Musiksaite 2 hergestellt werden, welche bei bestimmten gegriffenen Längen bzw. Lagen jeweils vorgebbare Klangeigenschaften und/oder bestimmte Spielbarkeiten aufweist.
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Dadurch können Musiksaiten 2 geschaffen werden, welche auch auf einem Instrument mit einem simplen Griffbrett, daher einem Griffbrett ohne Hohlschliff, gut spielbar sind. Dadurch kann der Klang einfacherer und günstigerer Instrumente positiv beeinflusst werden. Dadurch kann auf die kostenintensiven Arbeiten eines Instrumentenbauers verzichtet werden.
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Dadurch können die Kontaktkräfte zwischen den benachbarten Windungen über die Länge der Musiksaite 2 sehr genau eingestellt und vor allem vorgebbar verändert werden. Dies hat unmittelbaren Einfluss auf die Biegesteifigkeit der schwingenden Länge der Musiksaite 2. Durch die Einstellung der Kontaktkräfte kann die Biegesteifigkeit an die schwingenden Saitenlänge angepasst werden, also über die Länge der Musiksaite 2 geändert.
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Die Befestigungsvorrichtung 39 weist dabei einen entsprechenden Aktuator auf. Der Aktuator ist insbesondere eine elektrisch und/oder pneumatisch betriebene mechanische Stelleinheit. Die elektrisch betriebene Stelleinheit ist insbesondere mit einem sog. Servo aus dem Bereich des Modellfluges vergleichbar. Eine bevorzugte pneumatisch betriebene Stelleinheit ist etwa ein Pneumatik-Führungszylinder, eine pneumatische Kolbenzylinder und/oder ein servopneumatischer Positioniersysteme.
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Dadurch kann der Abstand der Führungseinrichtung 16 zur Spannmitteldrehachse 6 eingestellt und vorgebbar verändert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung eines Aktuators umfasst dieser sowohl eine pneumatische Stelleinheit als auch eine elektrische Stelleinheit, wobei die elektrische Stelleinheit auf der pneumatischen Stelleinheit angeordnet ist. Dadurch kann mit der pneumatischen Stelleinheit eine Grobeinstellung vorgenommen werden, bei welcher die Führungseinrichtung 16 in einen vorgebbaren Bereich um einen Zielpunkt verschoben wird. Nachfolgend erfolgt mit der elektrischen Stelleinheit eine sog. Feinjustage. Die Führungseinrichtung 16 wird dabei sehr genau an die angestrebte Position gebracht.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Musiksaite 2, insbesondere mit einer gegenständlichen Wickelmaschine 1, ist vorgesehen,
- dass ein erstes Ende eines Saitenkerns 7 der Musiksaite 2 an einem ersten Spannmittel 4 befestigt wird, wobei ein zweites Ende des Saitenkerns 7 an einem zweiten Spannmittel 5 befestigt wird,
- wobei ein vorgegebener Abschnitt der Saitenkern 7 in einer Führungseinrichtung 16 mit einem ersten Zylinder 47 mit einer ersten Drehachse 42, einem zweiten Zylinder 48 mit einer zweiten Drehachse 43 und einem dritten Zylinder 49 mit einer dritten Drehachse 44, welche derart zueinander angeordnet sind und derartige Abmessungen aufweisen, dass diese gemeinsam eine stabile Lage für den Saitenkern 7 ausbilden, vorgegeben geführt wird,
- wobei in einem Wickelvorgang mittels einer Zuführeinrichtung 11 wenigstens ein erstes Wickelelement 13 in einer ersten Zuführrichtung 15 entlang des zweiten Zylinders 48 dem Saitenkern 7 zugeführt wird,
- wobei die Zuführeinrichtung 11 und die Führungseinrichtung 16 derart zusammenwirken, dass zu jedem Zeitpunkt des Wickelvorgangs eine aktuelle Wickelstelle 17 in der Führungseinrichtung 16 ausgebildet wird, an der das erste Wickelelement 13 beginnt um den Saitenkern 7 gewickelt zu werden,
- wobei das erste Wickelelement 13 mit einer vorgebbaren Zugkraft 14 gespannt wird,
- wobei die Spannmittel 4, 5 um eine Spannmittel-Drehachse 6 rotiert werden, wobei die Führungseinrichtung 16 zusammen mit der Zuführeinrichtung 11 parallel zu der Spannmittel-Drehachse 6 zwischen dem ersten Spannmittel 4 und dem zweiten Spannmittel 5 bewegt wird.
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Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung einer Musiksaite 2 unter Anwendung einer regelbaren Befestigungsvorrichtung 39 ist vorgesehen, dass der jeweilige Normalabstand der Führungseinrichtung 16 zur Spannmitteldrehachse 6 kontinuierlich geändert wird.
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Nachfolgend werden Grundsätze für das Verständnis und die Auslegung gegenständlicher Offenbarung angeführt.
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Merkmale werden üblicherweise mit einem unbestimmten Artikel "ein, eine, eines, einer" eingeführt. Sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt, ist daher "ein, eine, eines, einer" nicht als Zahlwort zu verstehen.