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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
DE 27 36 567 A1 beschreibt eine Wickelmaschine, welche eine Führungseinrichtung aufweist, welche jedoch nicht an der Wickelstelle angeordnet ist, sondern dieser nachfolgend. Die Anlage gemäß der
DE 27 36 567 A1 begrenzt lediglich die Auslenkung des Saitenkerns aufgrund der Zugkraft am Wickelelement.
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Die
WO 98/49668 A1 offenbart eine Wickelmaschine, bei welcher sich die Wickelstelle nicht in einer Führungsfeinrichtung befindet.
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Die
US 2021/0214891 A1 beschreibt eine Wickelmaschine, welche an der Wickelstelle die beiden Platten aufweist, welche das Wickelelement auf den Saitenkern drücken. Die beiden Platten sind in
Fig. 3 nicht parallel zueinander angeordnet, sondern öffnen sich in Richtung auf die Zuführeinrichtung hin. Die Reibung zwischen den beiden Platten und der Wickellage hat Einfluss auf das Maß der Auslenkung des Saitenkerns aufgrund der Zugkraft des Wickelelements. Es erfolgt dabei jedoch keine Beschränkung.
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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 10.
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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 10 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 im Aufriss;
- Fig. 4 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Führungseinrichtung im Aufriss;
- Fig. 5 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Führungseinrichtung im Aufriss;
- Fig. 6 eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer Führungseinrichtung im Aufriss; und
- Fig. 7 einen fünfte bevorzugte Ausführungsform einer Führungseinrichtung im Grundriss.
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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 7,
- 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 beginnt um den Saitenkern 7 gewickelt zu werden,
- wobei die Führungseinrichtung 16 ein erstes Kontaktteil 21 mit einer ersten Kontaktfläche 18 und ein zweites Kontaktteil 22 mit einer zweiten Kontaktfläche 19 aufweist,
- wobei - in einer Ebene normal auf die Spannmittel-Drehachse 6 - die erste Kontaktflächen 18 in einem ersten Winkel α zwischen 55° und 125°, insbesondere zwischen 65° und 110°, vorzugsweise zwischen 75° und 105°, zur zweiten Kontaktflächen 19 angeordnet ist.
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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 unterschiedliche bevorzugte Ausführungsformen betreffend die Führungseinrichtung 16 sowie bevorzugte Ausführungsformen bestimmter Merkmale 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. 4 eingezeichnet ist.
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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 Zuführeinrichtung 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 ein erstes Kontaktteil 21 und ein zweites Kontaktteil 22 auf. Die Führungseinrichtung 16 weist, betrachtet entlang der Spannmittel-Drehachse 6 wie auch in den Fig. 3 bis 6 dargestellt, zwei und nur zwei Kontaktteile 21, 22 auf. Die Führungseinrichtung 16 weist in dieser Richtung keinen weiteren Kontaktteil auf. Das erste und das zweite Kontaktteil 21, 22 können jedoch in einer, nicht dargestellten Weiterbildung der Erfindung jeweils zweiteilig ausgebildet sein, wobei die beiden Teile - entlang bzw. parallel zur Saitenkern-Drehachse 6 - hintereinander bzw. seriell angeordnet sind.
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Die beiden Kontaktteile 21, 22 weisen jeweils eine Fläche auf, welche dazu vorgesehen und ausgebildet ist einen körperlichen Kontakt mit dem Saitenkern 7 bzw. dem ersten Wickelelement 13, falls dieses bereits auf dem Saitenkern 7 angeordnet ist, einzugehen bzw. aufzunehmen. Diese Flächen werden gegenständlich als Kontaktflächen 18, 19 bezeichnet und sind insbesondere plane Flächen. Das erste Kontaktteil 21 weist daher eine erste Kontaktfläche 18 und das zweite Kontaktteil 22 eine zweite Kontaktfläche 19 auf.
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Der Freiraum bzw. Aufnahmebereich für das erste Wickelelement 13 zwischen den beiden Kontaktteilen 21, 22 weist - betrachtet in einer Richtung entlang der Spannmittel-Drehachse 6 oder parallel zu dieser - eine Länge auf, welche 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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Es ist vorgesehen, dass - in einer Ebene normal auf die Spannmittel-Drehachse 6 - die erste Kontaktflächen 18 in einem ersten Winkel α zwischen 55° und 125°, insbesondere zwischen 65° und 110°, vorzugsweise zwischen 75° und 105°, zur zweiten Kontaktflächen 19 angeordnet ist. Die beiden Kontaktteile 21, 22 sind daher derart zueinander angeordnet, dass zwischen deren Kontaktflächen 18, 19 der betreffende ersten Winkel α besteht. Bei der in Fig. 6 dargestellten vierten bevorzugten Ausführungsform der Führungseinrichtung 16 sind lediglich die beiden Kontaktteile 21, 22 dargestellt, welche bei dieser Ausführungsform keinerlei Körperkontakt aufweisen. Die beiden Kontaktflächen 18, 19 sind nur in Fig. 6 mit einem Bezugszeichen versehen. In den Fig. 3, 4 und 6 ist eine erste Gerade 24 eingezeichnet, welche - in der Ebene normal auf die Spannmittel-Drehachse 6 - an der ersten Kontaktfläche 18 anliegende. Weiters ist eine zweite Gerade 25 dargestellt, welche in der betreffenden Ebene an der zweite Kontaktfläche 19 anliegt.
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Bei der Herstellung bestimmter Arten von Musiksaiten 2 haben sich unterschiedliche erste Winkel α als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Der erste Winkel α kann lediglich durch die Geometrie der beiden Kontaktteile 21, 22 vorgegeben sein. Dies ist einfach umsetzbar und vor allem bei der Serienfertigung einer bestimmten Art von Musiksaite 2 vorteilhaft. Die Fig. 3, 5 und 6 zeigen jeweils Ausführungsformen bei welchen der erste Winkel α lediglich auf die Geometrie des zweiten Kontaktteile 22 basiert. Die beiden Kontaktteile 21, 22 sind dabei entweder starr bzw. ortsfest befestigt oder derart angeordnet, dass diese verschoben werden kann. Jedoch sind diese nicht kippbar bzw. schwenkbar.
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Fig. 3 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform mit einem ersten Winkel α von im Wesentlichen 90°. Dies hat sich vor allem bei Musiksaiten 2 für eine Violas, welche auch als Bratschen bezeichnet werden, und vor allem für Cellos, welche eine höhere Anzahl an Windungen und einen etwas höheren Massebelag als Musiksaiten 2 für Geigen aufweisen, als vorteilhaft erwiesen.
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Fig.5 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Führungseinrichtung 11, bei welcher der erste Winkel α ca. 70° beträgt. Dies hat sich vor allem bei Musiksaiten 2 für Geigen bzw. Violinen, welche eine verhältnismäßig geringe Anzahl an Windungen um den Saitenkern 7 und einen verhältnismäßig geringeren Massebelag als Musiksaiten 2 für Cellos aufweisen, als vorteilhaft erwiesen. Bei dieser Ausführungsform weist weiters das erste Kontaktteile 21 eine abgeschrägte Oberseite auf, an welcher das erste Wickelelement 13 diesen passiert. Dies hat sich vorteilhaft erwiesen, wenn sich die Zuführeinrichtung 11 nicht auf der gleichen Höhe wie die Führungseinrichtung 16 befindet.
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Fig. 6 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Führungseinrichtung 11, bei welcher der erste Winkel α ca. 105° beträgt. Dies hat sich vor allem bei Musiksaiten 2 für Bassgeigen, welche eine höhere Anzahl an Windungen und einen höheren Massebelag als Musiksaiten 2 für Geigen und auch Musiksaiten 2 für Cellos aufweisen, als vorteilhaft erwiesen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung 16 derart ausgebildet ist, dass der erste Winkel α vorgebbar veränderbar ist. Dadurch ist es möglich die Führungseinrichtung 16 für die Herstellung unterschiedlicher Musiksaiten 2 jeweils individuell vorteilhaft einstellen zu können.
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Das Einstellen unterschiedlicher erster Winkel α kann durch einen Austausch eines Kontaktteiles 21, 22, insbesondere des zweiten Kontaktteils 22, erfolgen, wobei die Führungseinrichtung 16 dazu ausgebildet ist einen solchen Wechsel einfach durchzuführen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Kontaktteil 21 gegenüber dem zweiten Kontaktteil 22 und/oder das zweite Kontaktteil 22 gegenüber dem ersten Kontaktteil 21 kippbar ist. Dadurch ist eine Veränderung des ersten Winkels α ohne bauliche Veränderung der Führungseinrichtung 16, daher ohne den Austausch wenigstens eines der Kontaktteile 21, 22 möglich. Fig. 4 zeigt schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Führungseinrichtung 11, bei welcher das zweite Kontaktteil 22 gekippt bzw. gedreht bzw. geschwenkt werden kann. Dies wird durch die Kurve 40 sowie der Darstellung des zweiten Kontaktteiles 22 in zwei weiteren Stellungen veranschaulicht.
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Die Kippbarkeit kann auf unterschiedlicher Weise umgesetzt werden. Vorzugseise ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung 16 - in einer Ebene normal auf die Spannmittel-Drehachse 6 betrachtet - drehbeweglich, und entsprechend gelagert, ist. Eine entsprechend vorteilhafte Lagerung erfolgt insbesondere durch die bewegliche Befestigung mittels Zahnräder in einem kugelsegmentartigen Innenrad.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist weiters bevorzugt vorgesehen, dass der erste Winkel α während der Herstellung einer Musiksaite 2 vorgebbar verändert werden kann. Dabei kann jeweils ein unterschiedlicher erster Winkel α für unterschiedliche Positionen der Kombination aus Zuführeinrichtung 11 und Führungseinrichtung 16 zwischen den beiden Spannmitteln 4, 5 vorgegeben werden und das erste und/oder zweite Kontaktteil 21, 22 entsprechend geschwenkt bzw. gekippt werden um den vorgegebenen ersten Winkel α einzustellen. Beispielsweise kann in Bereichen nahe dem ersten Spannmittel 4 der erste Winkel α von 80° eingestellt werden, und dann der erste Winkel α fortlaufend erhöht werden, und am zweiten Spannmittel 5 etwa 110° betragen.
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Bei der Herstellung bestimmter Arten von Musiksaiten 2 haben sich weiters auch unterschiedliche Positionen der Kontaktteile 21, 22 als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Bei einer ersten bevorzugten Umsetzung einer Verstellbarkeit der Position wenigstens eines Kontaktteiles 21, 22 ist vorgesehen, dass zumindest ein Kontaktteil 21, 22 verschiebbar angeordnet bzw. befestigt ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das erste Kontaktteil 21 in einer ersten Richtung 35 parallel zur ersten Kontaktfläche 18 verschiebbar ist. Zusätzlich bzw. alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das zweite Kontaktteil 22 in einer zweiten Richtung 36, welche ebenfalls parallel zur ersten Kontaktfläche 18 verläuft, verschiebbar ist. Durch eine oder mehrere Verschiebbarkeiten eines oder beider Kontaktteile 21, 22 kann ein weiter Verstellbereich mit einem geringen maschinenbaulichen Aufwand erreicht werden. Dadurch kann die Führungseinrichtung 16 zur Herstellung unterschiedlicher Musiksaiten 2 an die jeweils erforderlichen Abmessungen eingestellt werden. Dadurch kann aber vor allem eine Verstellung in einem Bereich von wenigen Prozent, insbesondere 0,1% bis 2%, des Durchmessers des Saitenkerns 7 vorgenommen werden. Durch eine entsprechende Feinjustage der Positionen der Kontaktteile 21, 22 zueinander, insbesondere durch eine Verschiebung des zweiten Kontaktteiles 22, kann der Wickelvorgang sehr genau beeinflusst werden. Es hat sich gezeigt, dass derartig genaue Positionierungen, insbesondere des zweiten Kontaktteils 22 gegenüber dem ersten Kontaktteil 21, sehr großen Einfluss auf die gefertigte Musiksaite 2 haben können.
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In vielen Herstellungsprozessen ist die Führungseinrichtung 16 derart positioniert, dass der Freiraum zur Aufnahme des Saitenkerns 2, also dessen Längserstreckung, in der Spannmittel-Drehachse 6 liegt oder parallel zu dieser angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführung der gegenständlichen Erfindung ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung 16 - in der von der ersten Zuführrichtung 15 und der Spannmittel-Drehachse 6 gebildeten Ebene betrachtet - drehbeweglich gelagert ist. In Fig. 7 ist die bevorzugte Drehrichtung 41 eingezeichnet. Dabei ist bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Führungseinrichtung 16 in zumindest zwei unterschiedliche Positionen schwenkbar und jeweils fest arretierbar ist. Die Führungseinrichtung 16 ist dann während des Herstellungsverfahrens nicht schwenk- bzw. drehbar sondern starrstehend. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung 16 schwenk- bzw. drehbar gelagert ist und diese Bewegbarkeit auch während des Herstellungsverfahrens weiterhin besteht bzw. gegeben ist. Dadurch können geringfügige Ausgleichbewegungen durchgeführt werden.
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Die Führungseinrichtung 16 wird zusammen mit der Zuführeinrichtung 11 parallel zu der Spannmittel-Drehachse 6 zwischen dem ersten Spannmittel 4 und dem zweiten Spannmittel 5 geführt und während des Wickelvorganges bewegt. Die Führungseinrichtung 16 und die Zuführeinrichtung 11 können separat ausgebildet sein, und lediglich durch zwei entsprechend koordinierte Antrieb durch die Wickelmaschine 1 gleichzeitig geführt werden.
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Die Führungseinrichtung 16 ist vorzugsweise 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 den Kontaktteilen 21, 22 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. Die Führungseinrichtung 16 ist mittels der Befestigungsvorrichtung 39 mit einstellbarer Befestigungslänge mit der Zuführeinrichtung 11 verbunden.
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Die Befestigungsvorrichtung 39 ist 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 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 unterscheidet, da bei der Herstellung in der gegenständlichen Wickelmaschine andere Auslenkungen erreicht werden können, als dies bei der bekannten Herstellung der Fall ist. Damit kann eine Musiksaite hergestellt werden, welche bei bestimmten gegriffenen Längen bzw. Lagen jeweils vorgebbare Klangeigenschaften und/oder bestimmte Spielbarkeiten aufweist.
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Dadurch können Musiksaiten 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 97 auf. Der Aktuator 97 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 bzw. deren Kontaktteilen 21, 22 zur Spannmitteldrehachse 6 eingestellt und vorgebbar verändert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung eines Aktuators 97 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
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Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Musiksaite 2 auf einer gegenständliche Wickelmaschine 1 wird ein erstes Ende des Saitenkerns 7 am ersten Spannmittel 4 befestigt. Ein zweites Ende des Saitenkerns 7 wird am zweiten Spannmittel 5 befestigt. Die Spannmittel 4, 5 werden in einer Rotation um die Spannmittel-Drehachse 6 versetzt.
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Der Saitenkern 7 wird in einer Führungseinrichtung 16 geführt. Im Wickelvorgang wird mittels der Zuführeinrichtung 11 wenigstens das erste Wickelelement 13, welches mit einer vorgebbaren Zugkraft 14 gespannt ist, in der ersten Zuführrichtung 15 dem Saitenkern 7 zugeführt. Die Zuführeinrichtung 11 wird zusammen mit der Führungseinrichtung 16 parallel zu der Spannmittel-Drehachse 6 zwischen dem ersten Spannmittel 4 und dem zweiten Spannmittel 5 bewegt. Während des Wickelvorgangs wird die aktuelle Wickelstelle 17, an welcher das erste Wickelelement 13 beginnt um den Saitenkern 7 gewickelt zu werden, gebildet.
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Die Führungseinrichtung 16 weist ein erstes Kontaktteil 21 mit einer ersten Kontaktfläche 18 und ein zweites Kontaktteil 22 mit einer zweiten Kontaktfläche 19 auf, wobei - in einer Ebene normal auf die Spannmittel-Drehachse 6 - die erste Kontaktflächen 18 in einem ersten Winkel α zwischen 55° und 125°, insbesondere zwischen 65° und 110°, vorzugsweise zwischen 75° und 105°, zur zweiten Kontaktflächen 19 angeordnet ist. Das erste Wickelelement 13 wird der Wickelstelle 17 anliegend am ersten Kontaktteil 21 zugeführt.
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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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Die vorstehende angeführten Verfahrensschritte müssen nicht in der vorstehend angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
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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.
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Ein "im Wesentlichen" in Verbindung mit einem Zahlenwert mitumfasst eine Toleranz von ± 10% um den angegebenen Zahlenwert, sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt.
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Bei Wertebereichen sind die Endpunkte mitumfasst, sofern es sich aus dem Kontext nicht anders ergibt.