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Tonabnehmernadel mit Edelsteinspitze und Verfahren- zur Herstellung
derselben Die Erfindung bezieht sich auf Tona#bnehmernadeln mit einer Edelsteinspitze,
die in einer Vertiefung der Nadel gehaltert ist.
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Die Vorzüge von Edelsteinen als Spitze für Tonabnehmernadeln sind
seit langem bekannt. Es sind viele Anordnungen zur mechanischen Befestigung einer
Edelsteinspitze an einem Träger angegeben worden; diese Befestigungen benötigen
einen längeren Stiel am Edelstein, und die mechanische Befestigung ist sperrig und
aufwendig, so daß sich ein teurer Bauteil ergibt, der die Schallplatten ziemlich
stark abnutzt und die hohen Frequenzen nur schlecht wiedergibt. Es sind auch Versuche
gemacht worden, diese Nachteile dadurch zu beseitigen, daß eine kleinere und billigere
Edelsteinspitze mit Hilfe eines Kitt-oder Lötverfahrens an einem geeigneten Stiel
angesetzt wird. Bei einem derartigen Verfahren wird Titanhydrid-Pulver als Benetzungsmittel
verwendet,. um das Anlöten der Edelsteinspitze am Metallstift zu erleichtern. Metallstifte
aus Eisen, Nickel-Eisen-Legierungen und Beryllium-Kupfer sind verwendet worden.
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Es wurde nun gefunden, daß ein Tonabnehmer mit einer Nadel aus Titan
oder Zirkon eine größere Zahl sehr erwünschter Eigenschaften in sich vereinigt und
einen Tonabnehmer besserer Oualität liefert. Titan hat einen wesentlich niedrigeren
thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Eisen oder Stahl und ermöglicht eine bessere
Anpassung an den Edelstein. Es ergeben sich weniger große bleibende Spannun 'gen,
wenn der Stein an der Nadel festgelötet und über einen größeren Temperaturbereich
abgekühlt wird. Titan ist unmagnetisch und hat ein leichtes Gewicht, d. h.,
das spezifische Gewicht ist nur etwa halb so groß wie das von Eisen. Titan hat ein
spezifisches Gewicht von 4,5 g/ccm im Vergleich zu 7,9 g/ccm für Eisen und
8,9 g/ccm für Kupfer. Es ist Formungskräften gegenüber nachgiebig, so daß
Spannungen ausgeglichen werden, die sich durch unterschiedliche Ausdehnung zwischen
der Nadel und dem Edelstein ergeben. Es ist ein aktives Metall, welches die Verbindung
mit dem Edelstein erleichtert und eine besonders feste Verbindung ermöglicht.
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Es ist daher ein wichtiges Ziel der Erfindung, einen Tonabnehmer zu
schaffen, der einen eingesetzten Edelstein aufweist und der ein geringes Gewicht,
ein günstiges Verhalten bei hohen Frequenzen und eine schwache Abnutzung hat und
der nach einem Verfahren der Massenfertigung hergestellt werden kann, ohne daß sich
durch eine Schrumpfung fehlerhafte Stücke beim Endprodukt ergeben.
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Gemäß der Erfindung besteht die Nadel aus Titan oder Zirkon, und die
Edelsteinspitze ist durch Hartlöten an der Nadel befestigt. Derartige Tonabnehmernadeln
mit Edelsteinspitze haben viele Vorteile bei der Herstellung und beim Gebrauch.
Die Verwendung von Titan oder Zirkon als Material der Nadel ermöglicht die Herstellung
einer guten chemischen Bindung und ergibt eine Halterung kleiner Abmessung. Außerdem
ist der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient im Vergleich mit anderen Materialien,
z. B. Eisen, besser geeignet, die bleibenden Spannungen nach:der Herstellung der
Bindung zu vermindern, so daß die Gefahr einer Lockerung des Edelsteins von der
Nadel beim späteren Schleifen verringert wird. Das * leichte Gewicht vermindert
die Abnutzung der Platten und verbessert das Ansprechen auf hohe- Frequenzen, während
die unmagnetischen Eigenschaften einen Vorteil bei magnetischen Tonabnehmern bieten.
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Durch die Erfindung wirddaher auf diesem speziellen Arbeitsgebiet
ein wesentlicher Fortschritt erzielt, der um so höher zu werten ist, als gegenwärtig
die Nachfrage nach einer Tonabnehmernadel hoher Qualität mit kleinen Abmessungen
bei geringem Preis sehr groß ist.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und Vorrichtungen
für seine Herstellung sind in der Zeichnung dargestellt. Es-ist Fig. 1 eine
schaubildliche Ansicht einer Nadel sowie einer Edelsteinspitze vor dem Zusammensetzen,
Fig. 2 ein Schnitt durch die Teile der Fig. 1 nach dem Zusammensetzen und
vor dem Löten,
Fig. 3 ein Schnitt durch eine Vorrichtung#
zur- Verbindung der Edelsteinspitze mit den Nadeln, Fig. 4 ein Teilschnitt durch
eine fertige Tonabnehmernadel nach dem Einsetzen der Edelsteinspitze und Fig.
5 ein Schnitt durch eine andere Vorrichtung zur Herstellung von Tonabnehmernadeln
gemäß der Erfindung. -
Zur Herstellung der Tonabnehmernadel nach der Erfindung
wird eine Nadel 1 aus Titan an einem Ende ausgebohrt, um eine Vertiefung
2 von zylindrischer Form zur Aufnahme einer Edelsteinspitze3, z. B. eines Diamanten,
zu schaffen. Der in Fig. 1 dargestellte Diamant ist in seiner Form etwas
idealisiert und als Achtflächner dargestellt; viele kleine Diamanten haben angenähert
diese Form. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind der Durchmesser und die Tiefe der Bohrung
etwas größer als die entsprechenden Abmessungen des einzusetzenden Diamanten, damit
sich ein Hohlraum für das Lötinittel 4 bildet. Es sind zwar verschiedene Lötmittel
zur Befestigung des Diamanten an der Nadel 1 brauchbar, jedoch hat sich ein
gekörntes Nickellot zur Herstellung einer Verbindung mit den gewünschten Eigenschaften
als praktisch erwiesen. Das gekörnte Nickel wird in die Verteifung eingefüllt und
der Diamant in die dargestellte Lage gebracht. Andere Lötmittel, die ebenfalls mit
Erfolg benutzt werden können, sind z. B. reines Silber, Silber-Kupfer, Silber-Blei
und Eisen.
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In Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung dargestellt,
in der gleichzeitig eine Anzahl von Nadeln und Diamanten nach Fig. 1 und
2 miteinander verbunden werden können. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, liegt
eine Glocke oder Hülle 5 auf einem Tisch 6 auf, der eine Öffnung
7 hat, die an eine Vakuumleitung angeschlossen ist, so daß der Innenraum
der Glocke 5
evakuiert werden kann. Ein Träger 8 mit einer größeren
Anzahl von kleinen Öffnungen in seiner oberen Seite nimmt die Nadel 1 der
Tonabnehmer auf. Ein dünnes zylindrisches Heizelement 9 aus einem feuerfesten
Metall, z. B. Tantal, umgibt den Träger 8, so daß die. Stifte durch Strahlung
erhitzt werden, wenn das Heizelement durch elektroniagnetische Induktion aufgeheizt
wird. Die Erwärmung des Heizelements wird mit Hilfe einer Hochfrequenzspule
10 vorgenommen, die die Glocke umgibt, und von einer entsprechenden Hochfrequenzquelle
erregt wird, die nicht dargestellt ist.
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Zur Ausführung der Lötung und Herstellung der Verbindung wird die
Glocke evakuiert; die Teile werden allmählich erwärmt, um die Gase auszutreiben.
Wenn ein Druck von etwa 1 Mikron Quecksilbersäule erreicht ist, wird die
Temperatur auf den Schmelzpunkt der Nickel-Titan-Le#gierung erhöht, der bei etwa
9600 C liegt, so -daß sich eine flüssige Schmelze um den Diamanten herum
bildet, worauf die Anordnung abgekühlt wird. Das Titan ist ein aktives Metall und
erleichtert die Benetzung des Diamanten und die Herstellung einer einwandfreien
chemischen Bindung. Ob-
wohl die - Benetzung des Diamanten bei Verwendung
eines Titan- oder Zirkonstiftes bereits sehr gut ist, kann doch noch eine Verbesserung
dadurch erreicht werden, daß ein dünner Überzug eines Titanbreies auf die Fläche
des Diamanten, die befestigt werden soll, aufgebracht wird. Der Brei wird durch
Mischung von Titanhydrid mit einem geeigneten flüchtigen Bindemittel, z. B. Nitrocelluloselack
oder Amylacetat, hergestellt.
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Nach der Lötung wird das freie Ende des Diamanten geschliffen, so
daß eine konische Spitze mit einer verrundeten. Kuppe- entsteht, die einen Radius
von etwa 0,025 mm hat. Die Nadel kann dann auf einen kleineren Durchmesser,
z. B. durch Abdrehen auf einer Drehbank, gebracht werden. Ein Stück geeigne--ter'Länge
wiicl dann abgeschnitten, so daß der Diamant am Tonabnehmer montiert werden kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Nadel anfangs einen Durchmesser von
1,0 mm und die Vertiefung für den Diamanten einen Durchmesser von
0,625 mm. Der Diamant bzw. die fertige Nadel kann auf einen Durchmesser in
der Größenordnung von 0,625 mm gebracht werden, wobei zu berücksichtigen
ist, daß die größte Querabmessung des Diamanten beim Abschleifen etwas verringert
wird. Die gesamte Länge einschließlich der freien Länge des Diamanten kann etwa
1,75 mm betragen.
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Wenn andere Lötmittel verwendet werden, ergibt sich auch eine andere
Temperatur für eine Lötung je nach dem Schmelzpunkt der besonderen Legierung,
die beim Lötvorgang entsteht. Bei reinem Silber findet die Lötung bei etwa
960' C statt, bei Eisen bei einer Temperatur von etwas über 1000' C,
bei Silber-Kupfer bei etwa 780' C und bei einem Lötmittel mit 30 %
Silber und 70 % Blei bei etwa 500 bis 600' C. Dieses zuletzt
genannte Lötmittel ist verhältnismäßig weich und gibt gut nach, um bleibende Spannungen
zu vermindern. Wenn die Temperaturgrenzen beim Schleifen nicht überschritten werden,
ist dieses Lötmittel besonders günstig.
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In Fig. 5 ist ein weiteres Herstellungsverfahren dargestellt,
das besondersdann zweckmäßig ist, wenn die fertigen Stifte nicht zu klein sind.
Nach dieser Ausführungsform werden mehrere Diamanten3 vor-Übergehend auf eine Platte
11 mit entsprechenden Vertiefungen aufgekittet-und die Nadeln12, die
je aus einem Titanröhrchenbestehen, darübergeschoben. Das Lötmitte14 wird
dann vom oberen offenen Ende des Rohr-es eingefüllt. Der übrige Vorgang ist im wesentlichen
der gleiche wie bei den bisherigen Figuren, außer daß Ader Lötvorgang mit den Spitzen
der Nadeln nach unten durchgeführt wird.
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Zirkon ist in vieler Hinsicht dem Titan ähnlich und kann ebenfalls
benutzt werden. Im Vergleich zu Titan hat es einen niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten.
Da aber die Löttemperatur bei Verwendung von Zirkon etwas höher liegt, gleichen
sich diese beiden Eigenschaften nahezu aus. Zirkon ist ferner als Flußmittel nicht
so aktiv wie Titan.
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, Die Erfindung wurde in Verbindung mit Nadeln mit Edelsteinspitze,
z. B. Diamanten, beschrieben. Es ist jedoch klar, daß sie auch bei allen Nadeln
angewendet werden kann, bei denen eine der Abnutzung widerstehende Spitze an einer
Nadel angelötet wird.