FI80161C

FI80161C - The resonance bottom intended for large musical instruments

Info

Publication number: FI80161C
Application number: FI860831A
Authority: FI
Inventors: Leuthold Haugwitz; Horst Janke; Michael Goerner; Dietrich Betzien
Original assignee: Deutsche Piano Union Leipzig
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1990-04-10
Also published as: FI80161B; FI860831A; FI860831A0

Description

80161 KAIKUPOHJA SUURIA HUSUKKI-INSTRUMENTTEJA VARTEN Keksinnön käyttöala80161 Echo SURFACE FOR LARGE HUSUKUS INSTRUMENTS

Keksintö kohdistuu menetelmään kaikupohjien valmistamiseksi suuria musiikki-instrumentteja varten sahapuutavaran hyväksikäyttöasteen nostamiseksi laatuparametrit, mukaanluettuna ulkonäköominaisuudet, ennallaan säilyttäen tai niitä parantaen.The invention relates to a method for manufacturing sound bases for large musical instruments to increase the utilization rate of sawn timber while maintaining or improving quality parameters, including appearance properties.

Tunnettujen ratkaisujen ominaisuudetFeatures of known solutions

Tunnetuissa menetelmissä suurien instrumenttien kaikupohjien valmistamiseksi käytetään nykyisin raaka-aineena melkein yksinomaan havupuusahatavaraa, kuten Oregon-mäntyä (kotimaista Douglas-kuusta), Bukowina-kuusta, Sitka-kuusta tai jalo-kuusta. Tosiasia on, että kaikkien hyötypuiden yleinen laadun huononeminen aiheuttaa myös kaikupohjalautoihin soveltuvan sahapuutavaran tulemisen yhä harvinaisemmaksi. Ajankohta, jolloin kaikupohjapuu on metsätaloudelliselta kannalta hävinnyt melkein kaikilta alueilta, ei ole kovin kaukana. Tämän lisäksi kysyntä ja kulutus maailmanmarkkinoilla ovat suuria. Tämän vuoksi on välttämätöntä käyttää optimaalisia valmistusmenetelmiä, joilla puun valintaa ja hyväksikäyttöä parannetaan yhdessä valmistusteknillisten ja -rakenteellisten ratkaisujen kanssa. Kaikille aikaisemmin tunnetuille teknillisille ratkaisuille ominaisena epäkohtana on ennen kaikkea yleisesti alhainen puun hyväksikäyttöaste. Vaadittua puun syiden kuvioinnin värin ja kiillon tasaisuutta ei voida enää saavuttaa puun hyväksikäytön alentumatta edelleen johtuen pinta- ja sydänpuun välisistä voimakkaista värieroista sekä selvistä kesäpuuvyöhykkeistä ja sydänpuun tummenemisesta. Tunnettujen vetoa kestävien puuliitosten käyttö syiden pituussuunnassa kaikupohjalautojen valmistuksessa eli poikit-taissaumojen käyttö kaikupohjalaudoissa DD-patenttijulkaisun 87230 mukaisesti mahdollistaa tosin kaikupohjapuun paremman hyväksikäytön, mutta siihen liittyy toisaalta valitusta menetelmästä riippuen vaihtelevan suuruinen pieni lujuuden heikentyminen taivutuskuormituksessa ja ennenkaikkea selvästi huonontuneet ulkonäköominaisuudet. Poikittaissaumoilla on 2 80161 tämän vuoksi satunnaisesti järjestettyjen sormiliitosten tapauksessa erityisen haitallinen vaikutus, koska niillä ei voida hallita valmistusteknillisesti havupuulle tyypillisen makroskooppisen rakenteen katkeamista edes säteittäissahauk-sessa vuosirenkaiden kulun säännöllisyyden ja ennenkaikkea värien osalta. Viimeksimainittua ei voida ratkaista myöskään saumojen peittämisellä rimoilla ja/tai tukien takaisilla sijoitteluvaihtoehdoilla DD-patenttijulkaisun 87231 mukaisesti, mikä ei sitäpaitsi ole mahdollista jatkuvassa rakenteessa. Likimain diagonaalisen lautojen järjestelyn ja rima-asennon rakenteellisella muutoksella on poikittaissaumojen yhteydessä staattisia epäkohtia sivuttaispuristusvastajännityksessä, eikä se ole kaarevuuden osalta eikä menetelmäteknillisesti hallittavissa ja on siten vastakkainen kansainvälisesti tunnustetuille pianonrakentajien kokemuksille hyvän akustisen äänisäteilyn saavuttamiseksi. Tällainen heikkolaatuinen kaikupohja ei voi muodostaa ääntä täyteen sointikehitykseen.Known methods for making sonar bases for large instruments currently use almost exclusively softwood lumber as a raw material, such as Oregon pine (domestic Douglas spruce), Bukowina spruce, Sitka spruce or noble spruce. The fact is that the general deterioration in the quality of all useful trees is also making sawn timber suitable for sonar boards increasingly rare. The point in time when the echo base tree has disappeared from almost all areas from a forestry point of view is not very far away. In addition, demand and consumption in the world market are high. Therefore, it is necessary to use optimal manufacturing methods that improve the selection and utilization of wood in combination with manufacturing techniques and structural solutions. The main disadvantage of all previously known technical solutions is, above all, the generally low utilization rate of wood. The required uniformity of color and gloss in the pattern of wood roots can no longer be achieved without further reduction in wood utilization due to strong color differences between the surface and the heartwood, as well as clear summer tree zones and darkening of the heartwood. The use of known tensile wood joints in the longitudinal direction of the sound in the manufacture of soundboard bases, i.e. the use of transverse joints in soundboard bases according to DD patent publication 87230, allows better use of soundboard, The transverse seams therefore have a particularly detrimental effect in the case of randomly arranged finger joints, since they cannot control the breakage of the macroscopic structure typical of softwood, even in radial search, in terms of the regularity of the annual rings and, above all, the colors. Nor can the latter be solved by covering the seams with ribs and / or with rear placement options according to DD patent publication 87231, which, moreover, is not possible in a continuous structure. The structural change in the approximately diagonal arrangement of the boards and the position of the slats in the case of transverse joints has static disadvantages in lateral compression resistance, and is neither curvature nor methodologically controllable and is thus contrary to internationally recognized piano builders' experience for good acoustic sound radiation. Such a low-quality echo base cannot produce sound for full tone development.

Keksinnön päämääräObject of the invention

Keksinnön päämääränä on välttää edellä mainitut epäkohdat ja saada aikaan puumateriaalia oleva kaikupohja, jolla on akustisesti tasaiset ääniominaisuudet, koetelluilla rakenteellisilla mutta kuitenkin edullisilla uusilla menetelmäteknisillä ratkaisuilla huomattavasti suuremmalla hyväksikäyttösuhteella ja samalla parantaa kaikupohjan ulkonäköominaisuuksia. Keksinnön mukaiselle kaikupohjalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.The object of the invention is to avoid the above-mentioned drawbacks and to provide a sound material base of wood material with acoustically uniform sound properties with tried and tested new yet advantageous new methodological solutions with a significantly higher utilization ratio and at the same time improve the appearance properties of the sound base. The resonator base according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing parts of the claims.

Keksinnön olennaisten piirteiden esitys Tämä ratkaistaan keksinnön mukaan kaikupohjalevyjen rationaalisemmalla valmistuksella tärkeiden värähtelyjenetenemisomi-naisuuksien tuntemuksen avulla, johon sisältyy ennenkaikkea, että paksuus- ja rimoitussuhteet vastaavat käytettyä mensuu-ria, mekaaniset lujuudet ovat suuria ja kuitenkin kaikupohjan on värähdeltävä haluttujen tasaisten akustisten ominaisuuksien mukaisesti, jolloin äänen säteilyssä on pyrittävä pieneen häviövaimennukseen ja suureen äänensäteilyvaimennuk-seen. Tavallisimmin käytetyissä mensuureissa parhaat sointi-Representation of the essential features of the invention radiation must aim for low loss attenuation and high sound attenuation. In the most commonly used instruments, the best

IIII

3 80161 ominaisuudet saadaan yhä vielä riittävän lujaksi jäykistetyllä kaikupohjalla, jossa on huolellisesti valittu rimarakenne kaikupohjaan kuuluvana elimenä. Sointiin vaikuttavina on lisäksi otettava huomioon väsymisilmiöt, kuten kimmoisuuden pieneminen pitkän varastoinnin jälkeen ja instrumenttien käyttö erilaisissa ilmastoissa (muun muassa tropiikissa). Kaikupohjan on oltava äänensäteilyosana kaarevuuden tai vasta jännityksen osalta ominaisuuksiltaan sellainen, että se antaa myöten sivuttaispuristukselle määrättyyn vastustusvoi-maan asti, eli toisin sanoen pohjan on sivujen puristuksen vaikutuksesta painuttava jonkin verran, ilman että puristus tällöin vaikuttaisi siihen mielivaltaisesti. Koetellut rakenteelliset sointiin vaikuttavat vaikutustekijät, kuten kaikupohjan koko ja rinnakkain järjestettyjen lautojen leveys, rimoitus- ja porrastussuhteet poikkileikkauksissa sekä rimoi-tuksen paikka ja rakenne mensuuriin verrattuna on joka tapauksessa säilytettävä. Aänensäteilyn hyötysuhde ja kaikupohjan taivutusjäykkyys saadaan siten sovitetuksi ja optimoiduksi ilman akustisia häviöitä uuteen tehokkaampaan teknologiseen menetelmään siten, että kaikupohja voi värähdellä kevyesti haluttuja akustisia ominaisuuksia vastaavasti, mutta kuitenkin siten, että jäykkyys tulee valmistusteknologisesti paikallisesti pienennetyksi ja samalla jälleen kompensoiduksi. Keksinnön oleellinen piirre sisältyy siihen, että lautojen jatkaminen suoritetaan epäsymmetrisesti syiden pitkittäissuunnassa, minkä avulla saadaan parempi hyväksikäyttöaste eli kaikupohjalautojen sahauksen taloudellisesti hyväksyttävissä olevat rajat ja laadullisesti parempi materiaalivirheiden poisto. Lomitettua yhteenliittämistä varten sormiliitok-sen valmistamiseksi valitaan jyrsinmenetelmä, jotta tämän avulla voitaisiin valmistaa mielivaltaisen ohuita sormilii-toskärkiä. Tällä on erityistä merkitystä, koska normaalivoimien aikaansaama kaikupohjan kuormitus eli levyn tasoon nähden kohtisuorat sivuttaisvoimat aiheuttavat taivutusta ja toisen tärkeän ominaisuuden muodostavat sormiliitosten Optimoidut sijoitteluvaihtoehdot. Laudan pitkittäisliitoksen tai- « 80161 vutuskuormituksessa esiintyvä lujuuden pienentyminen liimaa-mattoman puun arvoihin verrattuna kompensoidaan diskanttialu-een menetelmäteknologisella sormiliitoksettomalla vyöhykkeellä. Yleisesti kaikki järjestelyt etenkin yhdistelmänä vaikuttavat osaltaan keksinnön ratkaisuun. Sormiliitoksen kokonais-leveys laudan leveyden suunnassa valitaan staattisilla ja valmistusteknisillä perusteilla, jolloin varsinaista poikkileikkauksen heikentymistä aiheuttaa myös liimausteknillisesti liitoksen pöhjaleveydellä oleva päittäispuu. Toisaalta optimoitu pitkittäispuristuspaine takaa menetelmän osalta pienestä välyksestä johtuen, että kaikki sivut asettuvat kantamaan menemättä ensin pohjaan. Kasvaneiden taivutuskuormitusten paikallista tasoittamista varten portaan siirtymäpintojen välittömässä läheisyydessä sekä samalla tasattuja värähtelyn-siirto-ominaisuuksia varten sormiliitokset järjestetään satunnaisesti kokonaispinnan yli ja diskantti- ja bassopor-taiden kaarevuusviivojen kohdalle järjestetään päittäislii-toksettomat lautaleveydet. Kaikupohjalevyn reunaosien taivutusjäykkyyden haluttua lisäpienentämistä varten värähtelyomi-naisuuksia samalla parantaen rimarakenne järjestetään ajatellun paraabelin välittömään läheisyyteen ja erisuurten jännitysten tasaamiseksi koko kaikupohjapinnalla, määrätään lautojen minimipituudet sekä siirtymä rinnakkaisessa pitkittäissuunnassa vierekkäisen laudan päittäissaumoihin. Keksinnön vielä eräänä piirteenä on vastustusmomentin suurentaminen yleisesti kaikissa järjestelyvaihtoehdoissa valittua poikkipintaa suurentamalla siten, että teknologisesti aikaansaadut tasatut jäykkyys- ja jännitysolosuhteet mitoiltaan samanlaisella tai erilaisella peitekerroksella molemminpuolisena päällysteenä, joka on edullisimmin kuusi- tai mäntyviilua diagonaalisen keskilautakerroksen syiden pituussuunnassa ja tällä päällysteellä ratkaistaan staattisesesti edullisen sormien pohjavälyksen haittana olevat näkyvät jäljet jopa lomit-tumattomissa rakenteissa ja samalla menetelmässä otetaan huomioon kaikupohjalevyn ulkonäköominaisuudet ja päällysteellä vältetään puun rakenteen muutoksen ja päittäissauman peiton3 80161 properties are still obtained with a sufficiently strong stiffened sounding board with a carefully selected bar structure as a member of the sounding board. Fatigue phenomena such as reduced elasticity after long storage and the use of instruments in different climates (including the tropics) must also be taken into account as affecting the sound. The sound-absorbing base as a sound-emitting part in terms of curvature or only tension must be such that it gives the lateral compression up to a certain resistance force, i.e. the base must be depressed somewhat by the side compression without being arbitrarily affected by the compression. The tried and tested structural factors affecting the sound, such as the size of the sounding board and the width of the boards arranged in parallel, the ribbing and staggering ratios in the cross-sections, and the position and structure of the ribbing in relation to the censorship must be maintained. The efficiency of the sound radiation and the bending stiffness of the resonator base can thus be adapted and optimized without acoustic losses to a new, more efficient technological method, so that the resonant base can vibrate slightly according to the desired acoustic properties, but at the same time the stiffness is reduced locally. An essential feature of the invention is that the extension of the boards is carried out asymmetrically in the longitudinal direction of the causes, which gives a better utilization rate, i.e. economically acceptable limits for the sawing of resonant bottom boards and qualitatively better removal of material defects. For interleaved joining, a milling method is selected for making the finger joint, so that an arbitrarily thin finger joint can be made. This is of particular importance because the sound of the resonator base caused by normal forces, i.e. lateral forces perpendicular to the plane of the plate, causes bending and another important feature is the Optimized placement options for finger joints. The decrease in strength under the tensile load of the longitudinal joint of the board compared to the values of the non-glued wood is compensated by the method-technological zone without finger joints in the treble region. In general, all arrangements, especially in combination, contribute to the solution of the invention. The total width of the finger joint in the direction of the width of the board is selected on the basis of static and manufacturing techniques, in which case the actual weakening of the cross-section is also caused by the end wood at the bottom width of the joint. On the other hand, the optimized longitudinal compression pressure ensures, due to the small clearance in the method, that all sides settle in without going to the bottom first. For local smoothing of increased bending loads in the immediate vicinity of the transition surfaces of the step and at the same time for smoothed vibration-transfer properties, finger joints are randomly arranged over the entire surface and endless joints are arranged at the curvature lines of the treble and bass steps. In order to further reduce the bending stiffness of the edge portions of the sonar base plate while improving the vibration properties, the bar structure is arranged in close proximity to the imaginary parabola and to equalize different stresses over the entire sonar base surface. It is a further feature of the invention to increase the resistance moment generally by increasing the selected cross-section in all arrangement alternatives so that the technologically obtained leveled stiffness and stress conditions are conspicuous visible traces even in non-interlocking structures and at the same time the appearance of the soundboard is taken into account and the coating avoids changes in the structure of the wood and the coverage of the butt joint;

KK

80161 haitat tunnetuissa teknillis-rakenteellisissa ratkaisuissa, koska viilun leikkauksessa saadaan viilukuvioinnin selvästi parempi tasaisuus puun syiden kuvioiden, värin ja vuosiren-gasrakenteen osalta. Keksinnön mukaan saadaan samalla täytettyä kaikupohjan teknologiset vaatimukset trooppisessa ilmastossa, koska kaikupohjan peitekerrosten pintaliimauksella saadaan saumojen liima-aineen palautuvia ominaisuuksia ajatellen liukenematon tekohartsisuojakerros saumojen liimaukselle ja siten trooppinen toteutus. Tämä pintaliimaus suoritetaan tekoaineliimalla, esim. formaldehydin ja virtsa-aineen kondensaatilla, niin, että siten valmistettu kaikupohjan tropiikin kestävä liimasuojakerros saadaan vettä, öljyä, liuottimia, mikro-organismeja ja hometta kestäväksi ja lisäksi huolimatta suurella puristuspaineella ja kaksipuolisella liimauksella saadusta tiiviistä päittäissaumasovituksesta, jossa sormien pohjavälys on nolla, esiintyvät pitkittäisliitosten jäljet saadaan estettyä kaikupohjan peitekerroksettomalla väriltään puuta muistuttavalla koristeellisesti pigmentoidul-la pintakäsittelyllä edullisimmin nitroselluloosapolyvinyyli-asetaatti-lakkaseoksella tai polyuretaanilakkaseoksella, jolla on sopivat kimmo-ominaisuudet.80161 disadvantages in known technical-structural solutions, because the veneer pattern provides a clearly better uniformity of the veneer pattern in terms of wood grain patterns, color and annual ring structure. According to the invention, at the same time the technological requirements of the soundboard can be met in a tropical climate, because surface gluing of the cover layers of the soundboard provides an insoluble synthetic resin protective layer for gluing the joints and thus a tropical implementation. This surface sizing is carried out with an active adhesive, e.g. the ground clearance is zero, the presence of traces of longitudinal joints can be prevented by a decorative layer of a wood-like surface-like pigment-free surface treatment, preferably a nitrocellulose polyvinyl acetate lacquer mixture or a polyurethane lacquer mixture with suitable Kimmo properties.

SuoritusesimerkkiWorking Example

Keksinnön mukaan tämä saavutetaan teknologisesti siten, että suoritetaan laudan epäsymmetrinen jatkaminen pituussuunnassa edullisimmin sormiliitoksen avulla. Staattisista ja valmistusteknillisistä syistä sormiliitoksen kokonaisleveys on valittava laudan koko leveyden yli profiilina. Syiden suunnassa toisiinsa liitetyt kaikupohjan laudat esivalmistellaan sijoituskaavion mukaan liimausta varten. Päittäisliitokset sijoitetaan tällöin siten, että lautojen taivutuskuormituk-sessa esiintyvä lujuuden pieneneminen liimaamattomaan puuhun verrattuna tulee kompensoiduksi. Tästä voidaan johtaa yhdistelmä sormiliitosten erilaisia sijoittelumuunnoksia. Tämä perustuu välttämättömiin staattisiin ja akustisiin vaatimuk-According to the invention, this is achieved technologically by performing an asymmetrical extension of the board in the longitudinal direction, most preferably by means of a finger joint. For static and manufacturing reasons, the overall width of the finger joint must be selected over the entire width of the board as a profile. In the direction of the causes, the soundboard boards connected to each other are prepared according to the placement diagram for gluing. The end joints are then positioned in such a way that the reduction in strength under the bending load of the boards compared to the unglued wood is compensated. From this, a combination of different placement variations of finger joints can be derived. This is based on the necessary static and acoustic requirements

Claims

1. The resonance bottom intended for Large musical instruments consisted of deductible solid wood joints in the longitudinal direction of the fibers, which have most advantageously been aided by the use of finger joints, characterized by an asymmetric extension of the rib in the longitudinal direction, most advantageously with a joint joint and a joint of the wood joint. over the entire width of the rib, whereby the resonant bottom ribs joined together in fiber length direction are pretreated in view of a bonding with animal and synthetic resin according to the mounting scheme in such a way that the placement of the butt joints takes place over the entire surface of the resonant bottom, however so that the width of the rib at the treble and the base lines of the base stages are in principle shock-free and so that it belongs to a suitable longitudinal parallel displacement in the butt joints of adjacent ribs, to provide the thus obtained pre-treated resonant bottom surface with either an insoluble synthetic resin layer, which applying a topcoat, most advantageously on both sides, which layer thereafter provides a surface finish or provides the pretreated resonant bottom with a pigmented finish without topcoat.

2. The resonance bottom according to claim 1, characterized in that the cover layer consists most advantageously of the same and, in its structure, double-sided veneer cover layers in the fiber length direction of the ribs of the resonant bottom.

3. The resonance bottom according to claim 1, characterized in that the special device of the bumpers contains finger joints, the depth of the finger being almost zero. Il 9 80161

4. The resonance bottom according to claim 1, characterized in that the pigmented lacquer is chosen so that it is wood-like decorative.

5. The resonance bottom according to claims 1,2 and 4, characterized in that the surface lacquer is most advantageously carried out with a nitrocellulose polyvinyl acetate or polyurethane lacquer mixture in order to achieve resistance to temperature and humidity effects.