De hefboomwerking van een pianotoets
Als een toets van een piano wordt aangeslagen, wordt deze toets een hefboom. Deze hefboom is het begin van drie in elkaar grijpende hefboomsystemen, die er uiteindelijk voor zorgen dat door de aanslag van een toets, via de hamerkop, een snaar gaat trillen en er geluid wordt voortgebracht. Er gebeurt dus ‘onderweg’ nogal wat, voordat een aangeslagen toets zorgt dat er geluid gaat klinken!
Hoe werkt dit precies?
Het werkt als volgt: aan de achterste arm van de toets bevindt zich een stelschroef of piloot, die de hefboomwerking van de toets doorgeeft aan de onderhamer. Op de onderhamer is de opstoter bevestigd die door middel van een spiraalveer tegen de borst van de hamernoot wordt gedrukt. Dit raakvlak van de hamernoot is bekleed met vilt en hertenleer.
De drie in elkaar grijpende hefboomsystemen zijn zo berekend dat de beginbeweging van ca. 10 milimeter wordt omgezet in een eindbeweging van 45 à 47 milimeter!
De reactie van het pianomechaniek
De reactie van het mechaniek op de aanslag van de pianist bepaalt mede de muzikale waarde die aan een piano wordt toegekend. Daarbij spelen de volgende 4 factoren een rol:
1. Het gedrag van de hamer
De hamer moet bij het indrukken van de toets zo lang mogelijk in zijn snelheid te beïnvloeden zijn. De beweging moet dus niet te vroeg in een vrije vlucht overgaan, maar moet zo lang mogelijk in verbinding staan met de opstoter. Dit gedrag wordt mede beïnvloed door het gewicht van de hamerkop en de lengte van de hamersteel.
De hamers (die dus in beweging worden gezet als de toetsen worden ingedrukt) bestaan uit een houten steel met daaraan een houten kern, die bekleed is met twee lagen vilt: een laag ondervilt en een laag hamerkopvilt. De lagen vilt worden met lijm aan de houten kern bevestigd en met grote kracht vast-geperst. De hardheid van het vilt bepaalt de hardheid van de klank. Door schuren van de viltlaag wordt de klank scherper, door voorzichtig in het vilt te prikken met een intoneernaald (de hardheid en spanning nemen daardoor af) wordt de klank wolliger.
2. Speelgewicht
Het speelgewicht is afhankelijk van het gewicht van zowel de hamerkop en de hamersteellengte als de wrijving die veroorzaakt wordt tussen de verschillende onderdelen van het hefboomsysteem. Ook de toetslengte speelt een rol. Immers bij korte toetsen zal het meer energie kosten om de hamer in beweging te brengen dan bij een langere toets. Door het aanbrengen van lood in de toetsen is het mogelijk om een gelijkmatig speelgewicht te verkrijgen over het hele klavier. Want een herhaalde, even krachtige aanslag, moet over het hele klavier steeds hetzelfde volume geven.
3. Opbouw en onderdelen van een piano mechaniek
Een mechaniek is opgebouwd uit totaal ongeveer 5.000 onderdelen (waarbij ook de ruim 300 asjes van draaipunten zijn meegerekend), gemaakt van:
- Hout
- Metaal
- Vilt
- Leer
De diverse onderdelen zijn gemonteerd op het mechaniekframe dat bestaat uit een mechaniekbalk. Deze mechaniekbalk is gemaakt van massief roodbeuken, beukenmultiplex of aluminium. Op deze lijst worden de volgende onderdelen geschroefd:
- Onderhamer
- Hamer
- Demper
- Afvaldoppenlijst
- Opstoter-stuitlijst
- Demperstang
- Twee of meerdere gietijzeren of aluminium mechanieksteunen
De mechanieksteunen rusten op verstelbare ketelbouten, die in de klaviertafel zijn geschroefd. Aan de bovenkant worden de steunen op hun plaats gehouden door speciale mechaniekbouten en moeren. Aan deze steunen worden de mechaniekbalk, hamerlijst en demperstuitlijst bevestigd.
Om ervoor te zorgen dat de hamer weer terug valt na de aanslag, is aan de stoter een uitsteeksel gemonteerd. Dat drukt tegen het afvaldopje als de hamer zich ongeveer 2 mm voor de snaar bevindt. Hierdoor wordt de opstoter onder de hamernootborst weggedrukt, zodat de hamer het laatste deel van zijn weg naar de snaar alleen kan afleggen.
De terugverende hamer met de contravanger, die aan de hamernoot gelijmd is, wordt ongeveer 18 mm van de snaar opgevangen door de op de onderhamer gemonteerde vanger. Als de toets weer omhoog komt, glijdt de opstoter weer onder de hamernoot, waarna een volgende aanslag mogelijk wordt. Om dit proces te kunnen versnellen is aan de hamernoot een trekbandje met trekpuntje bevestigd dat met het trekbandjesdraad met gesp aan de onderhamer verbonden is. Bij het loslaten van de toets wordt de hamermoot dan meegetrokken met de onderhamer. Aan de hamernoot is bovendien een repetitieveertje aangebracht dat de hamer extra snel laat terugvallen. De snaar wordt gedempt door het op een houten demperklosje gelijmde dempervilt.
Hoe de in elkaar grijpende hefboomsystemen werken is goed te zien in de onderstaande video:
4. Pedalen
Het forte-pedaal of rechterpedaal bedient via een hefboomstelsel de demperstang die d.m.v. scharniertjes aan de mechaniekbalk is bevestigd. Zijn taak is de demperarmen gelijktijdig te bewegen. Het afkomen kan veelal per arm worden ingesteld met behulp van de demperstelschroef waarmee de afstand van het lepeltjesvilt tot de stang wordt afgesteld.
Het linker- of pianopedaal bedient de beweegbare dolcelijst die als rustpunt voor de hamers dient en alle hamers tegelijk naar de snaren brengt. Zo leggen de hamers een kortere weg naar de snaren af, zodat deze niet met volle kracht aangeslagen worden en dus zachter klinken. De dolcelijst is bevestigd aan de hamerlijst. De draaipunten van de onderdelen worden gevormd door asjes, die gelagerd zijn in laken. De houten klosjes waarin deze lagers zijn gemonteerd worden kapsels genoemd.
Het mechaniek van een vleugel
De meeste pianobouwers bouwen veel meer piano’s dan vleugels. Dat klinkt best logisch; een vleugel is immers veel duurder en neemt meer ruimte in, dus de markt voor piano’s is doorgaans groter dan die voor vleugels. Daardoor ontstaat soms het idee dat de vleugel een dure, grote en meer complexe versie is van de piano. Maar historisch gezien is de volgorde eigenlijk precies andersom. De piano is een kleiner gevormde, en mechanisch eenvoudigere budget versie van de vleugel.
Lees meer over hoe een vleugel werkt in onze blog: "Het mechaniek van een vleugel"
De piano is een prachtig instrument
We hopen je zo wat inzicht te hebben gegeven in de ingenieuze constructie van een pianomechaniek. Wellicht heb je nu nóg meer waardering gekregen voor dit prachtige instrument! Heb je nog vragen over pianomechaniek? Neem gerust contact met ons op! Klik op de onderstaande knop.
