DE2749541C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Tonhöhenveränderungen bei Tasteninstrumenten - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Tonhöhenveränderungen bei Tasteninstrumenten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
• Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 3 26 559 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht eine Tonhöhenveränderung im Sinne eines Vibrato ähnlich wie bei einer Geige, also in recht engen Grenzen. Erzeugt wird dieses Vibrato durch einen Übertragungsmechanismus in Form eines nachgiebigen Druckgestänges, das über eine Druckrolle an die jeweilige Seite anstellbar ist. Durch eine Vibratobewegung der Hand bzw. des Fingers ist das im wesentlichen senkrecht zur Tastenlängsrichtung unterhalb der Taste angeordnete Druckgestänge bei niedergedrückter Taste in begrenztem Maße in Schwingungen versetzbar, und diese Schwingungen werden durch die Druckrolle auf einen nicht mittels der Taste in Schwingung versetzten Seitenabschnitt übertragen und modulieren damit die Hauptschwingung der Seite. Längerfristige Tonhöhenveränderungen und Veränderungen über einen größeren Tonhöhenbereich, wie beispielsweise gleitende Tonhöhen und Glissandi, lassen sich mit dieser bekannten Vorrichtung nicht erzeugen.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung zur Erzeugung von Tonhöhenveränderungen bei Tasteninstrumenten zu schaffen, mit welcher auch längerfristige Tonhöhenveränderungen und Veränderungen über einen größeren Tonhöhenbereich erzeugt werden können.
• Gelöst wird diese Aufgabe in Übereinstimmung mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
• Durch die erfindungsgemäß begrenzt längsverschiebliche Lagerung der niedergedrückten Tasten, wobei die Tastenlängsverschiebung den Übertragungsmechanismus zum Verändern der Tonhöhe beaufschlagt, wird erreicht, daß die Tonhöhe in einem weiten Bereich und während der gesamten Schwingungsdauer des tonerzeugenden Organs variiert werden kann. Mit den dergestalt vor- und zurückbewegbaren Tasten lassen sich also beispielsweise gleitende Tonhöhen, Glissandi und genau intonierte Intervalle ebenso erzeugen wie eine längerfristige Änderung der Stimmung des Tasteninstruments, etwa um dieses in seiner Stimmung an andere Instrumente anzupassen.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, am betätigungsseitigen Endabschnitt der Tastenunterseite ein Gleitlager anzuordnen, das einen feststehenden Stift und eine den Stift im Gleitkontakt aufnehmende Führungsnut umfaßt, die sich über eine begrenzte Länge in Tastenlängsrichtung erstreckt.
• In dem Fall, daß das tonerzeugende Organ eine Saite ist, umfaßt der Übertragungsmechanismus vorteilhafterweise eine Einrichtung zum Verändern der Saitenspannung.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, im mittleren Tastenbereich ein Schwenkschublager auszubilden, das die Tastenschwenkbewegung beim Niederdrücken der Taste führt und in Tastenlängsrichtung mit der Taste entgegen einer Federrückstellkraft aus einer Mittellage in die beiden von der Nutlänge des Gleitlagers bestimmten Endstellungen durch die zusätzliche Tastenbewegung verschiebbar ist.
• Vorzugsweise wird jede längsverschieblich geführte Taste durch eine Rückstellfedereinrichtung beaufschlagt, die vorteilhafterweise einen nicht linearen Verlauf der Federkonstante aufweist, der so gewählt ist, daß der Gradient der Rückstellkraft in unmittelbarer Nachbarschaft der Tasten- Mittelstellung, in welcher die Rückstellkraft gleich Null ist, am größten ist.
• Zur normalen Bespielbarkeit eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Tasteninstrumentes trägt vorteilhafterweise eine Tastenführung bei, die eine Seitwärtsbewegung der Taste verhindert.
• In dem Fall, daß das tonerzeugende Organ der klangerzeugende Oszillator eines elektronischen Klanggenerators ist, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, im Übertragungsmechanismus druckempfindliche Widerstandselemente vorzusehen, welche die Tastenlängsverschiebung als elektronische Steuersignale an den Oszillator übertragen.
• Ebenso läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Vorteil für ein zweimanualiges Tasteninstrument verwenden, wobei die Tasten in der jeweiligen Manualebene unabhängig voneinander in Tastenlängsrichtung verschiebbar sind.
• Im nachfolgenden soll die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden; in diesen zeigt
• Fig. 1 eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Tastenmechanismus eines Musikinstrumentes, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Tonhöhenveränderung versehen ist;
• Fig. 2A eine vergrößerte Darstellung des mittleren Tastenbereichs von Fig. 1, mit dem dort ausgebildeten Schwenkschublager;
• Fig. 2B eine Detaildarstellung von drei in zwei verschiedenen Ebenen angeordneten Tasten, die so angeordnet sind, daß sie sich bei der jeweiligen erfindungsgemäß vorgesehenen Längsverschiebung gegenseitig nicht stören;
• Fig. 2C eine Detaildarstellung eines Saitenspanners im auseinandergezogenen Zustand;
• Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Tastenmechanismus in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Darstellung, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist;
• Fig. 4 einen Tastenmechanismus für ein elektronisches Tasteninstrument im Seitenaufriß, der ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgstattet ist, und
• Fig. 5a-c sowie Fig. 6a-c graphische Darstellungen der Tonhöhenveränderung als Funktion der erfindungsgemäßen Tastenlängsverschiebung.
• In der Ausführungsform der Fig. 1 ist der Rahmen 1 des Tastenmechanismus eines Saitenmusikinstruments dargestellt, der eine einer Vielzahl von planaren, sich längs erstreckenden Tasten 2 aufweist, die auf Niederdrücken von Hand durch Anschlagen von Saiten 19 in bekannter Weise Klänge erzeugen. Die Spielfläche der Tasten 2 ist vorzugsweise mit Querriffelungen 3 oder anderen Anrauh- oder Reibungsmitteln wie etwa Faserbeschichtungen versehen, um eine nicht rutschende Rückwärts- oder Vorwärts- Längsbewegung der Taste im wesentlichen in ihrer Ebene und gleichzeitig eine ungestörte seitliche Bewegung der Finger des Spielers über die Flächen der Tasten zu ermöglichen. Die Taste 2 können in zwei Gruppen angeordnet sein, wobei sich die Spielflächen der ersten Gruppe 2 a, Fig. 2B, weiter von der Außenkante des Instruments nach außen vor erstrecken und nach innen hin dort mit Ausnehmungen versehen oder verengt sind, wo sie unter den Spielflächen der Tasten der anderen Gruppe 2 b liegen. Die überhängenden inneren Tasten der anderen Gruppe 2 b ermöglichen eine relativ zu der der Tasten der ersten Gruppe 2 a verlaufende Bewegung in einer zu den Spielflächen beider Gruppen parallelen Ebene, jedoch ohne daß die Tasten der beiden Gruppen sich berühren, und ohne, daß Lücken in der gesamten Quertastaturfläche entstehen, die den Spieler behindern könnten.
• Fig. 1 und 2A zeigen im einzelnen, wie jede Taste 2 von einem Stift 4 nach vorn geführt wird, der Gleitkontakt mit der Innenseite einer Führungsnut 5 herstellt, deren lange Achse parallel zur Längsachse der Taste verläuft. Oben auf der Taste 2 ist in ihrem mittleren Schwenkbereich ein Lager 6 befestigt und an seiner Unterseite mit einer zylindrischen Lagerfläche 7 versehen, die ein Loch aufweist, um das obere Ende eines senkrecht stehenden Stiftes 8 aufzunehmen, der in einer Längsnut 9 in der Taste 2 angeordnet ist. Die Ausdehnung der Nut 9parallel zur Längsachse der Taste 2 ermöglicht eine gewisse Drehung des Stiftes 8 um die Achse des Zylinders 7 herum, außerdem verhindert der Stift 8 auch axiale Drehung und seitliche Verschiebung der Taste 2. Mit seinem unteren Ende ist der Stift 8 an einer Lagerfläche 10 befestigt, die auf sich quer zu den Tasten 2 erstreckenden und unter diesen angeordneten Schienen 11 ruht. Zwischen der Unterseite der Tasten 2 und den Schienen 11 ist eine Platte 12 angeordnet und in Längsrichtung mit einer Nut versehen, um den unteren Teil des Stiftes 8 aufzunehmen, wobei eine Feder 13 zwischen der Platte 12 und der Lagerfläche 10 angeordnet ist. Eine an der Lagerfläche 10 befestigte Scheibe 14 und eine Kerbe 15 in der Unterseite der Platte 12 halten die Einstellung der Feder 13. Die seitliche Bewegung der Lagerfläche 10 entlang den Schienen 11 wird durch die angrenzenden Lagerflächen 10 der (nicht dargestellten) angrenzenden Tastenmechanismen und durch Blocks an jedem Ende der Schienen 11 verhindert.
• Bei Anwendung von Druck mit einer Komponente in der Längsrichtung der Taste 2 dreht sich der Stift 8 entweder rückwärts oder vorwärts, abhängig von der sich daraus ergebenden Gleitbewegung der Taste nach rückwärts oder vorwärts, wobei er entweder die hintere oder die vordere Schiene 11 verschiebt und ermöglicht, daß die Taste 2 sich in Längsrichtung unter Steuerung durch den vorderen Stift 4 in seiner Nut 5 und der Schwenkstift 8 sich in seiner Nut 9 bewegt. Auf diese Weise kann die Taste aus ihrer Mittel-, Null- oder Ruhestellung heraus in Längsrichtung rückwärts und vorwärts im wesentlichen in der eigenen Ebene bewegt werden. Die Lagerfläche 10 bildet eine gesteuerte Gegenkraft zu einer solchen Bewegung, und die vorbestimmten Grenzen der Rückwärts- und Vorwärtsbewegung werden von der Nutführung des Stifts 4begrenzt. Für den Stift 4 kann eine Nachstellung vorgenommen werden, wodurch Veränderungen in den vorbestimmten Grenzen der Bewegung möglich werden.
• Ein Puffer 16 beispielsweise aus Gummi ist gemäß Fig. 1 am oberen hinteren Teil der Taste 2 befestigt. Beim Niederdrücken der Taste 2 schafft der Puffer 16 Kontakt mit einem Spannhebel 201, der nach oben gedrückt wird, bis er eine waagerechte, mit schall- und aufschlagdämpfendem Material beschichtete und mit ihren Enden im Rahmen 1 befestigte Schiene 18 berührt. Die Ton erzeugende Saite 19 ist zwischendurch um zwei Scheibensegmente 20 geschlungen, die nahe dem oberen Ende des Spannhebels 201 liegen, und ist zwischen diesen Segmenten derart festgeklemmt, daß eine Rückwärts- und Vorwärtsbewegung des unteren Endes des Spannhebels 201, wenn die Taste durch den Finger in Längsrichtung nach hinten oder vorn bewegt wird, die Spannung der Saite 19 schwächt oder verstärkt. Eine auf den Spannhebel 201 ausgeübte Drehkraft, die durch den Unterschied der durch die Spannung auf die Segmente der Saite 19 vor und hinter dem Hebel hervorgerufenen Kraftvektoren der Ursprungspunkte auf dem Spannhebel erzeugt wird, wird durch eine Zugfeder 21 ausgeglichen, die am unteren Ende des Spannungshebels 201 mit Umlauffreiheit in einer Ebene parallel zur Längsachse der Taste 2 befestigt ist. Die Zugfeder 21 ist mit ihrem vorderen Ende an einem Einstellring 22 befestigt, der auf einen Zuganker 23 aufgeschraubt ist, der an einem mit seinen Enden im Rahmen 1 befestigten Stimmstock 24 befestigt ist. Mit ihrem vorderen Ende ist die Saite 19 über eine quer verlaufende Stange 26 und unter einer höhenverstellbaren Stange 27 hindurch an einem Stimmwirbel 25 befestigt.
• Wenn der Spannhebel 201 durch Niederdrücken der Taste 2 nach oben getrieben wird, berührt die Saite 19, kurz bevor er gegen die Schiene 18 in Ruhelage kommt, einen Steg 28. Der Teil der Saite 19 zwischen dem Steg 28 und dem hinteren, im Rahmen 1 befestigten Befestigungsstift 29 wird dann durch seine plötzliche Bremsung am Steg 28 in Vibration versetzt.
• Wenn die Taste 2 auf diese Weise nach dem Niederdrücken in Längsrichtung nach hinten und vorn bewegt wird, verändert der Spannhebel 201 die Spannung der Saite 19 entsprechend und ändert dadurch seine musikalische Tonhöhe. Die in Fig. 2C dargestellte Blattfeder 32 ist durch einen Schieber 33 an dieser Saite 19 befestigt und ermöglicht die Veränderung der Länge der Saite 19, wie sie zum Bewirken einer gegebenen Spannungsveränderung erforderlich ist. Wenn die Taste 2 losgelassen wird, senkt der Spannhebel 201 die Spannung der Saite 19, bringt sie auf ihren Balancewert zurück und dämpft die Schwingung mit Hilfe eines Dämpferstreifens 34, Fig. 1.
• Fig. 5 zeigt beispielsweise verschiedene Beziehungen zwischen der Entfernung, die die Taste in Längsrichtung durchläuft, und der Rückstellkraft, die einer solchen Bewegung entgegensteht. In der graphischen Darstellung a) ist eine lineare Beziehung zwischen der Rückstellkraft weg vom und auf den Spieler zu als Funktion der Längsverschiebung D dargestellt. Um die gewünschte Ton-Deformierung, gleitende Tonhöhe, Glissandi und andere Effekte durch geeignete Einstellung und Formung des Mechanismus zu erzeugen, können natürlich auch andere als lineare Beziehungen eingeführt werden. In einem weiteren Beispiel zeigt die graphische Darstellung b) der Fig. 5 beispielsweise eine nicht lineare Beziehung, bei der der Grad des Anwachsens der Rückstellkraft so eingestellt ist, daß er über eine vorbestimmte begrenzte Bewegungsentfernung unmittelbar über und unter der Nullstellung am größten ist, wobei der Grad des Anwachsens der Kraftgröße auf einer Seite mehr stufenförmig verläuft. In der abgeänderten, nicht linearen Beziehung der graphischen Darstellung c) der Fig. 5 hat der Grad des Anwachsens der Rückstellkraft drei steile Durchgänge, zwei auf jeder Seite der Nullstellung mit zwischenliegendem stufenweisem Rückstellkraft-Verschiebungsgefälle.
• Fig. 6 zeigt anhand eines ähnlichen Beispiels verschiedene Beziehungen zwischen der Entfernung D, über die sich die Taste in Längsrichtung bewegt, und der entsprechenden Veränderung in der musikalischen Tonhöhe oder einer anderen steuerbaren Variablen. In der graphischen Darstellung a) verändert sich die Tonhöhe oder vergleichbare steuerbare Variable linear mit der Längsbewegung der Taste; dagegen ändert sich in der graphischen Darstellung b) die Tonhöhe nicht linear mit ihren Veränderungen pro Einheit der Längsbewegung D der Taste, sondern ist unmittelbar neben der Ruhestellung der Taste am geringsten. In der graphischen Darstellung c) dagegen erscheinen ähnliche Bereiche mit geringer Veränderung symmetrisch auf beiden Seiten der Null- oder Ruhestellung. Natürlich sind auch andere Veränderungen für den Fachmann naheliegend.
• Während die Saiten, wie beispielsweise Saite 19, in der Ausführungsform der Fig. 1 zwischen Stiften 25 und 29 und verbundenen Elementen 26, 27 usw. angeordnet dargestellt sind, wobei der Spannhebel 201 und die die Spannung verändernden Mechanismen oberhalb der Tasten 2 liegen, sind die Tasten 2 in der Ausführungsform der Fig. 3 mit ihren längsgleitenden Steuerungen 4-5, 7-8 usw. als oberhalb der Saiten 19 liegend dargestellt. In beiden Ausführungsformen können darüber hinaus die Saiten entweder durch einen geeigneten Resonanzkörper hörbar überwacht und/oder elektronisch beispielsweise durch einen Umwandler 30 reproduziert werden, der mittels elektrisch isolierter Dämpfer 31 angebracht ist, um als Antwort auf die annähernden Vibrationen der entsprechenden Saiten 19 ein elektrisches Signal zu erzeugen.
• Ein weiterer Tastenmechanismus, der besonders zur elektronischen Klangerzeugung geeignet ist, ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Tasten 2 ganz oben, versehen mit ihrer vorn längs verlaufenden Führungsstift-und-Spalt-Struktur 4-5, gezeigt, aber nach hinten bei 35 schwenkbar sind. Weitere Teile wie etwa klangerzeugende Oszillatoren sind nicht dargestellt; die Figur zeigt nur die Teile zum Abtasten des Niederdrückens der Taste, um den Klanggenerator und das Abtasten der Längsbewegung für die Veränderung zu aktivieren.
• Eine C-förmige Blattfeder 36 ist zwischen dem Rahmen 1 und der Taste 2 eingesetzt, wodurch nach oben eine Rückstellkraft zur Taste hin erzeugt wird, während die Taste längs frei in einer Rückwärts- und Vorwärtsrichtung laufen kann, wobei weitere Federn 37 und 38 zwischen dem Schwenkgelenk 35 und dem Rahmen 1 bzw. zwischen der Unterseite der Taste 2 und einer unteren Platte eingesetzt sind, die sich von dem unteren Arm der Feder 36 erstreckt.
• Wenn die Taste 2 niedergedrückt wird, schafft die Feder 38 Kontakt mit biegsamen Tastkontakten 39 und mit einem druckempfindlichen Widerstandsblock 40 aus Kohle oder piezoelektrischem oder anderem Material. Wenn die Taste nach dem Niederdrücken nach hinten oder vorn längs geschoben wird, nehmen die Federn 36, 37 und 38 diese Bewegung auf, und druckempfindliche Abtast-Widerstandselemente 41, die auf beiden Seiten der festgelegten Feder 37 angeordnet sind, überwachen die Vorschubbewegung der Feder 37 differential. Wenn die Taste 2 losgelassen wird, ist ihre Aufwärtsbewegung durch einen Anschlag 42 begrenzt, der in einen Vorsprung 43 am Rahmen vorn gegenüber der Vorderseite der Taste eingreift. Natürlich können auch andere Arten von Tastelementen bekannter Art verwendet werden.
• Weitere Abwandlungen können vom Fachmann vorgenommen werden und fallen in den Rahmen und Bereich der vorliegenden Erfindung.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Tonhöhenveränderung bei Tasteninstrumenten mit einem bei niedergedrückter Taste durch eine zusätzliche Tastenbewegung aktivierbaren Mechanismus, der diese Bewegung an das tonerzeugende Organ des Tasteninstruments überträgt und dabei eine zu der zusätzlichen Tastenbewegung proportionale Tonhöhenveränderung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß jede niedergedrückte Taste (2) den ihr zugeordneten Übertragungsmechanismus (201; 40, 41) beaufschlagend begrenzt längsverschieblich gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gleitlager (4, 5) am betätigungsseitigen Endabschnitt der Tastenunterseite, das einen feststehenden Stift (4) und eine den Stift (4) im Gleitkontakt aufnehmende Führungsnut (5) umfaßt, die sich über eine begrenzte Länge in Tastenlängsrichtung erstreckt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das tonerzeugende Organ eine Saite ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus eine Einrichtung (201) zum Verändern der Seitenspannung umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein im mittleren Tastenbereich ausgebildetes Schwenkschublager, das die Tastenschwenkbewegung beim Niederdrücken der Taste (2) führt und in Tastenlängsrichtung mit der Taste (2) entgegen einer Federrückstellkraft aus einer Mittellage in die beiden von der Nutlänge des Gleitlagers (4, 5) bestimmten Endstellungen durch die zusätzliche Tastenbewegung verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Rückstellfedereinrichtung (10, 11, 13) mit einem nicht linearen Verlauf der Federkonstante, der so gewählt ist, daß der Gradient der Rückstellkraft in unmittelbarer Nachbarschaft der Tasten-Mittelstellung, in welcher die Rückstellkraft gleich Null ist, am größten ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine die Seitwärtsbewegung der Taste (2) verhindernde Einrichtung (8).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, wobei das tonerzeugende Organ der klangerzeugende Oszillator eines elektronischen Klanggenerators ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus druckempfindliche Widerstandselemente (40, 41) umfaßt, welche die Tastenlängsverschiebung als elektronische Steuersignale an den Oszillator übertragen.

8. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für ein zweimanualiges Tasteninstrument, wobei die Tasten (2) in der jeweiligen Manualebene unabhängig voneinander in Tastenlängsrichtung verschiebbar sind.