Precision Touch Design
deel 2. Frictie en balansgewicht
In deel 1 van deze 4-delige blog over Precision Touch Design (PTD) heb ik verteld over de ratio van een vleugelmechaniek en hoe je die kan berekenen en aanpassen. Ik heb verteld dat je voor het berekenen van de verhouding een “balansgewicht” nodig hebt. Voordat ik een balansgewicht gevonden heb, kom ik een nieuwe variabele tegen. Het puzzelstukje waar ik eerst iets over moet weten is frictie.
Wat is frictie?
Frictie is de wrijving die optreed wanneer iets beweegt of bewogen moet worden.
Een simpel voorbeeld:
Ik doe graag boodschappen met een winkelwagen. Onder die winkelwagen zitten wieltjes en daardoor kan ik makkelijk mijn boodschappen vervoeren door de winkel. Nu had ik laatst een winkelwagen zonder wieltjes. Daardoor had de winkelwagen meer wrijving (frictie) met de grond en moest ik hard werken om mijn boodschappen door de winkel te schuiven.
Wat is frictie in het vleugelmechaniek?
Het vleugelmechaniek zit vol met bewegende delen en daardoor ook met frictiepunten. De belangrijkste heb ik aangegeven in de afbeelding met rode pijltjes.
Een aantal draaipunten zijn metalen asjes die draaien in het vilt. De wrijving is bijvoorbeeld afhankelijk van de dikte van het asje, de dikte van het vilt en de grootte van het gat in het hout. Een asje dat zeer strak in het vilt zit geeft veel wrijving. Een asje dat soepel door het vilt draait geeft weinig wrijving.
Andere frictiepunten zijn metaal of messing dat schuift langs vilt. De wrijving is hier ook afhankelijk van het materiaal en dikte van de stift, de dikte van het vilt en de grootte van het gat in het hout. Als de stift opgesloten zit tussen het vilt is er een hoge wrijving, als de stift speling heeft tussen het vilt heeft de toets weinig tot geen wrijving.
Al deze frictiepunten hebben grote invloed op de speelaard van de vleugel. Te veel frictie zorgt er voor dat het mechaniek traag en zwaar speelt. Te weinig maakt een mechaniek lichter, maar ook onvoorspelbaarder. Wat wel eens vergeten wordt is dat frictie ook veel invloed heeft op de klank. Bij te veel frictie is het vaak niet mogelijk om zacht te spelen en is de toon vaak te hard maar wel “vol”. Bij te weinig hoor je het mechaniek door in de toon en wordt de toon vaak te “schel” en “kletterend”.
De juiste frictie
Het klinkt voor de hand liggend.. en dat is het ook. Een vleugel speelt, functioneert en klinkt het beste bij een gemiddelde frictie.
…maar nu komt het leukste.
De frictie verandert, net als de stemming van een vleugel, van seizoen tot seizoen en naarmate het mechaniek “verslijt”. In de winter is het in veel huishoudens droog vanwege de brandende kachel. In de zomer staat de kachel uit en gaan de ramen open. Daardoor wordt de luchtvochtigheid weer hoger. Vilt en hout reageren allebei sterk op deze verschillen en daardoor verandert ook de frictie. Na veel gebruik kan vilt “indeuken” of zelfs verslijten en daardoor veranderd de frictie ook. Met alle frictiepunten bij elkaar opgeteld kan het wel grammen in speelgewicht schelen. Er zijn dus ook pianisten die duidelijk het verschil voelen aan hun vleugel tussen de zomer en winter.
Dit wil niet zeggen dat frictie niet aan te passen is. Een goede pianotechnicus kan de frictie van de piano zo maken, dat hij in alle seizoenen binnen de marges van fijn spelen blijft.
Rekenen met frictie
Nu we weten dat frictie grote invloed heeft is het ook handig om te weten hoe wij frictie moeten meten. Ik grijp weer even terug naar een plaatje uit deel 1 van deze blog. Ik heb het hele mechaniek weer omgetoverd tot 1 enkele wip. Alle frictie punten zijn nu ook teruggebracht tot 1 frictiepunt midden-bovenaan de wip.
Ik heb de wip “in balans” gebracht. Daar had ik in dit voorbeeld 30 gram voor nodig. Als ik een beweging wil hebben in mijn wip moet ik gewicht toevoegen of wegnemen van die 30 gram. In dit voorbeeld zonder frictie zou dit 30,1 gram of 29,9 gram al genoeg zijn om een beweging te krijgen.
Als het scharnierpunt boven aan de wip wel frictie zou hebben dan krijg ik pas een beweging als ik de frictie (in gram) toevoeg aan mijn gewichtje.
Ik voeg in het voorbeeld iedere keer 1 gram aan het gewichtje toe en pas bij 40 gram beweegt de wip naar beneden. Dat zou dus beteken dat ik 10 gram nodig heb om de frictie (oftewel de wrijving) van het scharnierpunt te overwinnen.
Vervolgens haal ik weer gram voor gram van de 40 gram af en merk ik dat mijn wip pas bij 20 gram weer in beweging komt. De wip is nu de andere kant op gekanteld.
Het gewicht dat ik nodig heb om een beweging te krijgen is aan beide kanten van het balansgewicht hetzelfde.
In dit voorbeeld is het opgewicht 20 gram, het balansgewicht 30 gram, het neergewicht 40 gram en de frictie 10 gram. Het balansgewicht zit dus altijd precies tussen het neergewicht en het opgewicht.
Als ik dat in een bruikbare formule voor een vleugel mechaniek, ziet dat er zo uit:
Opgewicht + Neergewicht /2 = Balansgewicht
En om de frictie vervolgens te berekenen heb ik:
Neergewicht – Opgewicht /2 = Frictie
En grafiekjes zijn ook altijd een mooie visualisatie:
In de praktijk
Bij de vleugel is het streven meestal om op een balansgewicht van 38 gram uit te komen en een gemiddelde frictie van rond de 12 gram. Met die twee samen kom je op ~28 gram opgewicht en ~50 gram neergewicht.
In de praktijk zoek ik bij een vleugel niet eerst naar het balansgewicht, maar ik zoekt naar het gewicht waarmee de toets omhoog komt (opgewicht) en vervolgens naar het gewicht waar de toets mee omlaag gaat (neergewicht). Zoals je aan de bovenstaande formules of grafiek kan zien kan je met deze waardes de frictie en het balansgewicht vaststellen.
In de volgende video zie je hoe ik het op- en neergewicht meet.
Nu ik weet hoe ik frictie kan berekenen kan ik aantonen of de frictie problematisch hoog of laag is. Daarnaast ben ik een nieuwe waarde tegengekomen die niet mee veranderd met de frictie. Als er meer of minder frictie in mijn asjes komen dan gaat bijvoorbeeld het neergewicht omhoog en het opgewicht omlaag. Het balansgewicht blijft in ieder seizoen, bij iedere frictie hetzelfde. Dit is dus een waarde waar ik niet alleen mee kan rekenen maar ook op kan rekenen.
Het balansgewicht was het stukje puzzel wat ik in de vorige blog nodig had voor het berekenen van de overbrengingsverhouding.
Ik kom langzaam aan steeds meer te weten over mijn mechaniek. In de volgende blog heb ik het over het laatste puzzelstukje.
