Hammond-Orgel Wie technische Konstruktionsfehler

Hammond-Orgel
Wie technische Konstruktionsfehler zu absoluten Sound-Highlights wurden
von Bernd Wurzenrainer
Die Tonerzeugung der elektromagnetischen Hammond-Orgel
Laurens Hammond’s geschaffener Tonrad-Generator erzeugt durch Induktion bzw. durch das Rotieren
von Metallscheiben vor Elektromagneten (Erzeugung einer Induktionsspannung) eine SinusSpannung, welche durch diverse Spulen-Kondensator-Filterungen (Hochpass/Tiefpass-Filterung) über
Verstärkung als Sinus-Schwingung durch den Lautsprecher hörbar wird.
Dieser Tonrad-Generator verfügt bei einer Hammond-Voll-Orgel (z. B. bei Model B-3, C-3, RT-3,
A-100, D-100) über 91 Tonräder (91 Tonewheels), welche unterschiedliche Größen und auch
unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweisen.
Die Tonräder besitzen nämlich keine Zähne, sondern Wölbungen oder halbmondförmige, abgerundete
Zähne.
Die Tonräder sind nochmals in sich selbst gelagert und sitzen alle auf zwei gelagerten Nebenwellen,
welche über Bakelit-Zahnräder durch die Haupt-Antriebswelle von Laurens Hammond‘s entwickelten
Synchron-Motor angetrieben werden.
Vor jedem einzelnen Tonrad sitzt am Generator-Gehäuse ein Elektromagnet mit einem runden,
stabförmigen Eisenkern (engl.: coil), der in sich selbst noch verstellt bzw. verschoben werden kann.
Würde man den Spulen-Kern näher an das rotierende Tonrad heranführen, würde die erzeugte
Schwingung stärker oder beim Zurückziehen des Spulen-Kerns dementsprechend schwächer werden.
Durch diese Spulen-Kerne jedes einzelnen Schwingkreises kann die Orgel intoniert werden.
Der komplette Tonrad-Generator ist in mehreren Kammern unterteilt, in denen sich pro Kammer
immer zwei Tonräder bzw. Schwingkreise befinden. Über den Schwingkreisen findet man zahlreiche
Spulen-Kondensator-Filter-Schaltungen (Hochpass/Tiefpass-Filterung) auf dem kompletten TonradGenerator vor. Diese Hochpass/Tiefpass-Schaltungen filtern die unsauberen Frequenz-Anteile aus
den erzeugten Schwingungen heraus.
Die Haupt-Antriebswelle des Tonrad-Generators besteht aus mehrere Segmente, welche durch
Stahlfedern miteinander verbunden sind, damit an der Haupt-Antriebswelle die Fliehkräfte
ausbalanciert werden. Am Anfang dieser Hauptantriebswelle sitzt, wie schon bereits erwähnt, der
Hauptantriebsmotor, der Synchron-Motor.
Die klassischen, legendären Hammond-Modelle B-3, C-3, RT-3, A-100, D-100 sowie auch die beiden
Spinett-Modelle M-3 und M-100 verfügen zudem am anderen Ende der Haupt-Antriebswelle über
einen Starter-Motor (Start-Motor), der dem eigentlichen Generator-Motor bzw. Synchron-Motor (RunMotor) sozusagen „auf die Sprünge“ hilft, damit er seine Betriebsdrehzahl erhält.
Würde man eine Orgel mit “Start“-Motor einfach nur mit dem “Run“-Motor einschalten (gleichzeitig wird
die Orgel durch Betätigen des “Run“-Motors in Betrieb gesetzt), so würde der Synchron-Motor nur
seine halbe Lauf-Drehzahl erreichen, was zur Folge hätte, dass die Orgel dadurch ein ganze Oktave
zu tief klingt. Es würde aber auch bei längerem Lauf dabei die Gefahr bestehen, dass die Wicklung
des Synchron-Motors zu heiß wird und überlastet werden könnte.
Laut “HAMMOND ORGAN COMPANY“ aus Chicago gibt es einen Vorschlag zum Starten der Orgel:
1. Zuerst den Umschalter “START“ für den Starter-Motor umlegen und ca. 8 Sekunden festhalten,
bis der Starter-Motor auf seine Betriebsgeschwindigkeit läuft (auch hörbar am Geräusch des
Motors).
2. Bei festhaltendem Umschalter “START“ für den Starter-Motor gleichzeitig den Schalter “RUN“ für
den Haupt-Antriebsmotor umlegen und danach nach ca. 8 Sekunden den Umschalter “START“ für
den Starter-Motor wieder loslassen, dass er selbstständig in die Ausgangslage zurückkehrt.
Man sollten den Umschalter “START“ für den Starter-Motor nicht zu lange festhalten, da dies dann zu
einem eventuellen Durchbrennen der Schutz-Wiederstände des Starter-Motors führen könnte.
Währen diese Schutz-Wiederstände nicht vorhanden, könnte dies eventuell einen
Überlastungsschaden der Starter-Motor-Wicklung zur Folge haben.
Spätere elektromagnetische Hammond-Orgeln, z. B. vom Typ L-100, X-66 oder X-77 oder aus der
T- oder H-Serie verfügen schon über einen selbst-anlaufenden bzw. „selbst-startenden“ SynchronMotor, welcher nach dem Einschalten der Orgel von alleine auf seine Soll-Drehzahl kommt.
Bei diesen Orgeltypen mit diesem Synchron-Motor muss das Instrument nur über den “ON/OFF“Schalter eingeschaltet werden.
Nach dem Einschalten der Orgel werden alle Tonräder durch den Synchron-Motor in Bewegung
gesetzt und gleichzeitig wird durch die Elektromagneten an denen die Tonräder vorbeilaufen, eine
elektrische Spannung induziert, welche sich ebenso als magnetisches Kraftfeld ausdrückt.
Durch die vorbeilaufenden Tonräder mit deren Kreisbewegungen und natürlich durch Ihre
halbmondförmigen, runden Zähne werden diese magnetischen Kraftlinien geschnitten und es entsteht
somit eine Sinus-Schwingung, welche durch Verstärkung am Lautsprecher hörbar wird.
Durch die verschiedenartigen Größen der Tonräder mit deren unterschiedlichen Anzahl von
Wölbungen entstehen verschiedene Frequenzen bzw. unterschiedliche Tonhöhen.
Technische Mängel, die zu Qualitätsmerkmalen wurden
Konstruktionsbedingt weisen die klassischen, elektromagnetischen Hammond-Orgeln technische
Mängel auf, wie z. B. das „Tastenklicken“, „Generator-Singen“ bzw. auch die „Fußlagen-Repetierung“.
Bei dem „Tastenklicken“ spricht man vom legendären „KEY-CLICK“, beim „Generator-Singen“, auch
oftmals als „Durchsingen von Tastenkontakten“ bezeichnet, spricht man hier vom „LEAKAGE“-Effekt,
oder bei der „Fußlagen-Repetierung“ spricht man heutzutage in der modernen, englischen
Fachsprache vom „FOLD-BACK“. Was ist das alles eigentlich?
Durch konstruktiv-bedingte Mängel entstanden bei den alten, legendären Hammond-Orgeln
Nebengeräusche bzw. unvorhergesehene Phänomene, welche heute die typischen Merkmale für den
Hammond-Sound sind.
Diese Fehler und auch Merkmale wurden durch alle Musiker, welche mit der Hammond-Orgel
wuchsen, geprägt und erwiesen sich hinterher auch als unverzichtbar, so dass man im elektronischen
Zeitalter versucht, diese Eigenschaften wie „KEY-CLICK“, „LEAKAGE“ und “FOLD-BACK“ heutzutage
wieder elektronisch bzw. digital nachzuempfinden. Dies ist vor allem bei den heutigen erhältlichen
Vintage-Orgel-Plagiaten der Fall.
An dieser Stelle soll näher erklärt werden, was es mit diesen „technischen Mängeln“ auf sich hat.
Woher kommt das „schmatzende Anschlaggeräusch“ KEY-CLICK eigentlich?
Das „schmatzende Anschlagsgeräusch“ KEY-CLICK wird als Tasten-Klicken bezeichnet.
Der KEY-CLICK-Effekt entsteht durch einen Kurzschluss der aufeinander treffenden Tastenkontakte,
ein Kontaktschluss zwischen den eigentlichen Tasten-Kontakt (Metall-Zunge) und der als Gegenpol
stehenden Sammelschiene (auch “Bus-Bar“ genannt).
Da bei den legendären, elektromagnetischen Hammond-Orgelmodellen pro Taste neun verschiedene
Fußlagen (16‘ bis 1‘) vorhanden sind, existieren pro Taste jeweils neun (9) Tastenkontakte (eine
Metall-Zunge pro Fußlage).
Resultierend daraus ist, dass der KEY-CLICK dann beim Spielen verschiedener Töne oftmals sehr
unterschiedlich klingen kann, da unsere Tastenkontakte in unterschiedlicher Weise den Kontakt zu
den Sammelschienen schließen und dass die Kontaktstellen oft unterschiedlich abgegriffen werden.
Weltberühmte Organisten sehen diesen Effekt bis heute als unverzichtbar.
Bei späteren, elektromagnetischen Hammond-Orgeln (z. B. T-Serie und H-Serie) versuchte man
diesen technischen Mangel durch Filter-Schaltungen zu beseitigen.
Als das elektronische und auch später das digitale Zeitalter kam, welches auch leider das Ende der
elektromagnetischen Orgeln war, versuchte man diesen Effekt auf elektronischer Basis nachzubilden.
Was ist LEAKAGE?
Man spricht hier vom „Durchsingen der Tastenkontakte“, welches aber eigentlich ein „TongeneratorSingen“ ist. LEAKAGE bedeutet auf Deutsch übersetzt „Auslaufen“, eine Art Undichtigkeit.
Wie schon bereits erwähnt, ist der Tonradgenerator in mehreren Kammern unterteilt, in der sich in
jeder Kammer zwei Tonräder mit deren Schwingkreisen befinden. Da der Tonrad-Generator auf
elektromagnetischer Weise seine Schwingungen erzeugt, ist es physikalisch selbstverständlich, dass
auch hier ein sehr großes, magnetisches Streufeld entsteht. Dadurch kommt es zu magnetischen
Einstreuungen von Tonrad-Kammern mit Ihren Schwingkreisen zu ihren benachbarten Ton-Kammern.
Beim Schließen des Kontakts über die gespielte Taste hört man dann das typische „Durchsingen“
sämtlicher erzeugten Töne des Tonrad-Generators (Auslaufen von Generator-Undichtigkeiten =
Leakage).
Auch der Leakage-Effekt erweist sich nicht nur bei verschiedenen Orgelmodellen sondern auch bei
verschiedenen Orgeln des gleichen Modell-Typs als unterschiedlich. Man hat auch hier versucht,
diesen technischen Mangel mittels Filter-Schaltungen zu beseitigen, welches aber oft durch BauteilToleranzen und verschiedener Intonierung der Instrumente nicht unbedingt hundertprozentig gelang.
Daher gibt es Orgeln, welche mehr „durchsingen“ bzw. weniger „durchsingen“.
Der Leakage-Effekt zeigt sich dadurch nicht nur als feinfühliges Durchsingen, sondern kann sich
durch das Einstreuen äußerst tiefer Frequenzen sogar auch als „Grunzen“ bemerkbar machen.
Auch hier ist der Leakage-Effekt unverzichtbar, da er sich als feines Durchsingen beim Spiel von
Balladen manchmal sehr elegant macht bzw. das tiefe „Grunzen“ oder Brummen des Orgelsounds für
den Rock-Organisten nur noch fetziger darstellt.
Dadurch wird auch dieser Effekt bei heutigen, digitalen Vintage-Orgel-Plagiaten nachempfunden.
Was bedeutet FOLD-BACK und woher kommt dieser Effekt eigentlich?
Der Ton-Umfang bei den legendären, elektromagnetischen Hammond-Voll-Orgeln (z. B. bei den
Modellen B-3, C-3, RT-3, A-100, D-100) wird mittels 91 rotierender Tonräder mit deren
Schwingkreisen erzeugt. Bei diesen Orgel-Modellen gibt es einen Ton-Umfang von 61 Tönen,
resultierend aus dem 8‘-Zugriegel-Register. Diese Töne werden vom ersten bis zum letzten Ton von
Ton-Generator erzeugt und sind auf der Tastatur als echte Noten vom tiefsten bis zum höchsten Ton
zu spielen. Das bedeutet, diese vom Generator erzeugten Töne sind auch an der Tastatur als echt
spielbare Noten komplett weiter verdrahtet bzw. „durchverharft“ und liegen als Signal an den
Tastenkontakten kontinuierlich an.
Zieht man aber den 16‘-Zugriegel und spielt auf der Tastatur vom obersten, letzten Ton c4 eine
chromatische Tonleiter abwärts, so wird man feststellen, das sich die vorletzte Oktave auf der letzten,
unteren Oktave vom Ton-Umfang wiederholen wird. Unser 16‘-Zugriegel ist zwar auf der ganzen
Tastatur ebenfalls weiter verharft, aber er repetiert sozusagen ab der letzten, unteren Oktave.
Spielt man mit dem 2‘-Zugriegel-Register eine chromatische Tonleiter aufwärts, so wird man
feststellen, dass er ebenfalls ab dem letzten Ton g3 innerhalb der letzten, oberen Oktave repetiert.
Dieser Ton wiederholt sich ebenfalls. Man spricht durch das Repetieren von Fußlagen auf der
gesamten Tastatur von „FOLD-BACK“. Spielt man mit dem 1‘-Zugriegel-Register eine chromatische
Tonleiter aufwärts so entsteht die Repetierung ab den vorletzten Ton g2 innerhalb der vorletzten,
oberen Oktave. Das Repetieren trifft natürlich ebenso bei unseren Aliquot-Registern 2 2/3‘, 1 3/5‘ und
1 1/3‘ zu, nur das sich das Repetierungsverhalten dann hier an andere Stelle des Tastatur-Umfanges
darstellt. Dies bedeutet, dass auch diese Register mit ihren Tönen auf der ganzen Tastatur weiter
verharft bzw. weiter verdrahtet sind. Würde man die Verharfung (Tastatur-Verdrahtung) an den
Repetierpunkten wegfallen lassen, würde die erzeugten Töne des Generators ab dieser Stelle einfach
wegfallen, welches zur Folge hätte, dass man ab dieser Stelle der Tastatur, dementsprechend für das
gezogene Register die gespielten Töne nicht mehr erklingen würden. Damit bei allen ZugriegelRegister auch alle Töne auf der kompletten Tastatur spielbar und hörbar bleiben, hat man einfach an
der Tastatur diese Töne dementsprechend weiter verhaft bzw. weiterverdrahtet, so dass sie sich an
bestimmten Stellen der Tastatur wiederholen (Repetition = FOLD-BACK).
Bei den elektromagnetischen Spinett-Modellen mit 2 x 44 Tasten-Manuale (z. B. bei M-3, M-100,
L-100, T-Serie u.s.w.) hat man diese bei den Voll-Orgeln repetierenden Töne nicht weiter verharft.
Das FOLD-BACK macht sich natürlich aber auch im Klangbild der Orgel absolut ebenso bemerkbar
und unverzichtbar. Zum Beispiel wird für eine Handbass-Registrierung im Untermanual mit dem
gezogenen 16‘- und 8‘- Zugriegel durch das Repetieren des 16‘-Register auf der unteren, letzten
Oktave der gespielte Ton nur noch dicker! Demnach würden zum Beispiel alle Register ihren vollen
Tonumfang besitzen, würde die Orgel wohl Ihren urtypischen Sound verlieren. Demnach versucht man
auch dieses technische Konstruktionsphänomen bei den modernen, digitalen Vintage-OrgelProdukten nachzuvollziehen und umzusetzen.
Hammond und Leslie – Woher kommt die Verzerrung, der DISTORTION-Effekt?
In den vierziger Jahren schuf der Erfinder und Akustik-Experte Donald Leslie erstmalig das System
rotierender Lautsprecher, welche durch ihren Rotations-Wirkungsgrad von 360Grad einen RundumEffekt erzeugen und somit den berühmten „Doppler-Effekt“ erzielen.
(„Doppler-Effekt“ = schnell vorbeifahrendes Fahrzeug mit ertönender Sirene – Die Frequenz der
Sirene ruft beim Vorbeifahren des Fahrzeugs einen Tonabfall um ca. einen halben Ton hervor.)
Der nach Donald Leslie benannte „Leslie-Effekt“ verfügt über zwei Rotor-Geschwindigkeiten. Diese
Geschwindigkeiten bezeichnen sich einmal als „Chorale“ für die langsame Rotation bzw. für den
typischen Kathedral-Effekt. Zur Steigerung gibt es hierzu noch ein „Tremolo“ für die schnelle
Geschwindigkeit (Theater-Organ-Sound).
Das Original Leslie-Tonkabinet besteht aus einem stationären 15“ Lautsprecher, welcher den Schall
der tiefen Frequenzen bzw. Bässe in eine meist hölzerne, in sich rotierende Trommel leitet.
Für die hohen Frequenzen steht ein stationärer Druckkammer-Lautsprecher zur Verfügung, welcher
den Schall dieser Frequenzen in ein in sich rotierendes Horn leitet. Dieses Horn dreht sich in die
entgegen gesetzte Richtung als die Bass-Trommel. Das Hochton-Horn besteht aus zwei Hörnern,
wobei der Schall nur aus einer Seite tritt und die andere Seite als reines Gegengewicht dient, um die
Fliehkräfte auszugleichen.
Das Orgelsignal wird, bevor es rotierend aus dem Hochton-Horn und aus der Bass-Trommel erklingt,
über einen Röhren-Verstärker oder je nach Leslie-Tonkabinet über einen Transistor-Verstärker
verstärkt.
Zu einer legendären, elektromagnetischen Hammond-Orgel gehört in der Regel daher ein LeslieTonkabinet mit einer Röhren-Verstärkung. Dieser Röhren-Verstärker besitzt meist eine GesamtAusgangsleistung von 40 Watt.
Die Verstärkung wird über zwei End-Verstärker-Röhren vom Typ 6550 bzw. den Ausweichtypen des
Herstellers RUBY KT-88 vollzogen. Diese beiden End-Röhren müssen unbedingt eingemessene
Röhren-Pärchen sein (Matched Tubes), da eine Röhre von beiden für die Unterwelle und die andere
für die Oberwelle zuständig ist. Bei gewisser Endlautstärke des Verstärkers, entsteht eine
Übersteuerung der Endverstärker-Röhren, der typische „Clipping“-Effekt und wird somit als Verzerrung
als bekannter DISTORTION-Effekt über den Lautsprecher hörbar. Diese Verzerrung wurde ebenso
zur Beliebtheit vieler Organisten, insbesondere bei Rock-Organisten, wie z. B.
John Lord, Keith Emerson, oder Uriah Heep’s Organist Ken Hensley.
Viele andere Organisten haben den DISTORTION-Effekt auch über einen zusätzlichen Vorverstärker
oder weitere Endstufen nachsimuliert. Heute wird dieser Verzerrungseffekt bei den modernen VintageOrgel-Plagiaten auf digitalem, elektronischem Wege oder über Vorverstärker-Röhren erzeugt.
Für die richtige Orgel gibt es natürlich auch das passende Leslie-Tonkabinet!
Es sollen zunächst die drei gängigsten Röhren-Leslie-Modelle genannt werden.
Es sind die begehrten Leslie-Tonkabinette, Model 122, 147 und 251.
Das Leslie 122 unterscheidet sich hierbei um einen symmetrischen Eingang, wobei die anderen
beiden Modell 147 und 251 einen unsymmetrischen Eingang besitzen.
Aber alle drei Leslies besitzen den gleichen 40 Watt-Röhrenverstärker für die Rotor-Kanäle.
Ausgerüstet sind diese Leslies meistens mit Lautsprecher des Herstellers JENSEN. Der Unterschied
zwischen den beiden symmetrischen Leslie-Kabinetten liegt jedoch darin, dass das Model 251
zusätzlich mit einem zweiten Röhren-Verstärker für den Hall-Kanal mit zusätzlichen an der Seite
befindlichen, stationären, Oval-Lautsprechern 6“ x 9“ ausgestattet ist. Dieser zusätzliche TrockenKanal ist beim Leslie-Tonkabinet 251 zur Wiedergabe des Hall-Signals von Hammond-Orgeln mit
eingebautem Feder-Hall-Verstärker vorgesehen (z. B. bei Hammond M-100, A-100, D-100). Auch die
Modelle 122 und 147 gab es mit eingebautem Hall-Verstärker als Leslie 122RV sowie als Leslie
147RV. Das beliebte unsymmetrische Leslie-Tonakabinet 147 war ebenso als kleines, verkürztes
Model 145 erhältlich und das symmetrische Leslie 122 wurde auch als kleine, verkürzte Variante
Model 142 hergestellt.
Doch welches Leslie gehört und passt jetzt zu welcher Orgel?
Generell kann jedes Leslie-Tonkabinet an jedem Orgel-Model betrieben werden.
Voraussetzung zum Betreiben eines bestimmten Leslie-Tonkabinets ist das passende LeslieAnschluss-Kit bzw. der richtige Leslie-PreAmp (Vorverstärker).
Die Hammond-Orgelmodelle B-3, C-3 und RT-3 sollten mit dem Leslie-Tonkabinet-Model 122 oder
142 betrieben werden.
Es ist aber selbstverständlich auch möglich, diese Orgeln über ein unsymmetrisches Leslie Model 147
oder Model 145 zu spielen. Das Leslie-Model 147 mit symmetrischen Eingang wurde in der
Hauptsache für Fremd-Orgeln und für weitere Tonquellen entwickeln. Selbstverständlich kann das
Leslie Tonkabinet 147 mit jeder Hammond-Orgel betrieben werden.
Das Leslie-Tonkabinet 251 hat man eigens für die Hammond-Orgelmodelle A-100, D-100, E-100 und
M-100 mit zusätzlich, integriertem Hall-Kanal (Reverb) entwickelt.
Alle alten, legendären Leslie-Modelle sind mit einem 6-poligen Leslie-Stecker ausgerüstet.
Aktuelle Vintage-Orgel-Plagiate verfügen oftmals auch über einen 11-Pol-Leslie-Anschluss, welcher
für die neueren Leslie-Modelle ausgelegt ist.
Abbildungen der Hammond-Orgel mit technischen Details, siehe nachfolgende Seite.
Hammond-Orgel – Technische Details:
Hammond-Orgel B-3 mit Leslie-Tonkabinet 122:
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HAMMOND und LESLIE sind heute Markenzeichen der HAMMOND-SUZUKI Cooperation