<!doctype html public "-//W3C//DTD W3 HTML//EN">
<html><head><style type="text/css"><!--
blockquote, dl, ul, ol, li { padding-top: 0 ; padding-bottom: 0 }
 --></style><title>Re: Hammer Shank Ratio</title></head><body>
<blockquote type="cite" cite>Richard Brekne wrote:</blockquote>
<blockquote type="cite" cite><br></blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;Folks<br>
&gt;<br>
&gt;I keep being bothered by the differing conventions for measuring
the</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;ratio of the hammer shank. .
.&gt;Below are a couple pictures showing a method of checking the
hammer<br>
&gt;shank ratio by measuring the weights involved. First is the SW
and</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;second is a difficult (but doable)&nbsp;
quantity to measure, the actual<br>
&gt;weight of the hammer assembly at the knuckle. The flange is
replaced by<br>
&gt;an adapter to the Stanwood kit so as to achieve as solid and
friction<br>
&gt;free a measurement as possible. And the wood dowel used to contact
the<br>
&gt;knuckle is glued in place to tray so as to remove any influence
from it<br>
&gt;moving around. About 50 samples were taken, and compared to a 60
second<br>
&gt;sampling under vibration.... the variation of the samples was at
highest<br>
&gt;80,4 grams and at lowest 73.1 grams. About 80 % of the samples
were<br>
&gt;right around 76 grams, and the average weight under vibration was
at<br>
&gt;about 75 grams, though as soon as the vibration was shut of the
scale</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;settled at 76.5... which ended up
being the picture I took. . .&gt;&nbsp; All in all</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;it seems pretty reasonable that in
this case the established ratio is</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;76.5 / 10.1 which gives a ratio of&nbsp;
7.57 for this hammer shank assembly.</blockquote>
<div><br></div>
<div>Phil Ford replied:</div>
<blockquote type="cite" cite>I'm not sure that I understand why you
want to know this ratio.</blockquote>
<div><br></div>
<div>Me either. The real figures which matter are the average hammer
movement with respect to that of the key front, and the average jack
tip movement with respect to the key front<font color="#0000FF"> (this
latter figure is important in an action design for a sufficient speed
of jack escapement during the let off)</font>.</div>
<div><br></div>
<div>Terry Farrell came up with a very good practical method for
measuring hammer/key leverage ratio in one of his recent posts. He
suggested measuring the key travel and resultant hammer travel to
derive the ratio. Now this idea would seem to have considerable merit
if you have a dial guage on hand, since you could depress the key
exactly 2 mm for example, and measure the resultant hammer movement
quite easily with a ruler. Makes a lot of sense to me Terry, the idea
is practically foolproof and you would get an answer in a very short
time.</div>
<div><br></div>
<div>Richard B, you are measuring a weight ratio, not a leverage
ratio. They are not quite the same thing unless the vectors are in the
same direction, and in the case of the experiment you conducted they
are not.</div>
<div><br></div>
<div>Phil Ford continued:</div>
<div><br></div>
<blockquote type="cite" cite>Given the parameters that you've
established I agree that this particular ratio is 7.57.&nbsp; I
question whether this is useful for anything.&nbsp; When the shank is
parallel to the scale platform and the support under the knuckle is
vertical then this ratio is 7.57.&nbsp; This doesn't represent a
configuration of any real piano action so in what way is this useful?&nbsp;
In a real action the support for the knuckle is being applied
perpendicular to a line between the whippen center and the
whippen/knuckle contact point. So, when the hammer shank is
horizontal, the force applied by the whippen at the contact point will
be less than 76.5g since the moment arm, or lever arm, is 21.64 mm -
see D below, assuming that the contact point is on the magic line at
this moment.&nbsp; This number seems more relevant to what is
happening in a real action.<br>
<br>
<br>
&gt;&nbsp; Now the interesting part of all this comes when you compare
the<br>
&gt;different conventions for finding the ratio by measuring lever
arm<br>
&gt;distances. Remember that whatever method is chosen simply must
conform</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;reasonably to the ratio established
above.</blockquote>
<div><br></div>
<div>Phil Ford continued:</div>
<blockquote type="cite" cite>Why?<br>
<br>
&gt;&nbsp; So first .... some distances.<br>
&gt;<br>
&gt;--From center of hammer shank diameter to knuckle contact point 13
mm</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;A) From middle of center pin to
middle of hammer molding straight down</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;the shank -- 136 mm</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;B) From middle of center pin to
center of gravity point on the hammer</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;142 mm</blockquote>
<blockquote type="cite" cite><br></blockquote>
<blockquote type="cite" cite>How did you establish this?<br>
<br>
&gt;C) From middle of center pin to tip of hammer 148 mm<br>
&gt;D) From middle of center pin to middle of knuckle molding -- 17.3
mm</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;E) From middle of center pin to
knuckle contact point 21,64 calculated</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;as root (17,3^2 + 13^2)</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;</blockquote>
<blockquote type="cite" cite>&gt;Now lets take a look at which
convention most closely conforms to the<br>
&gt;already established ratio.<br>
&gt;<br>
&gt;A/D = 7.86&nbsp; (given by Vincent RPT)<br>
&gt;B/D = 8.21&nbsp; (discussed informally on the PTD list)<br>
&gt;B/E = 6.56&nbsp; (I ran into this one in Stockholm last year in
informal<br>
&gt;discussions)<br>
&gt;C/E = 6.84&nbsp; (given by Overs)<br>
&gt;A/D = 6.28 (suggested by a technical editor informally in
private<br>
&gt;correspondence)<br>
<br>
<br>
I believe this last one was supposed to be A/E = 6.28.<br>
<br>
<br>
&gt;Its quite obvious which one of these comes out best.</blockquote>
<div><br></div>
<div>Yes quite obviously if you are interested in determining the
weight ratio of the hammer assembly only.</div>
<div><br></div>
<div>If you are particularly interested in the weight ratio with
respect to the hammer only, and you would like to derive a formula to
reflect the fact that you are deriving both weights with the hammer
shank positioned horizontally, then an appropriate formula might
be:</div>
<div><br></div>
<div>Where angle<font face="Symbol" color="#000000"> q</font> (36.92
degrees) is the included angle between a line from the knuckle contact
point and the center pin and the horizontal.</div>
<div align="center">(A/E)*(1/cos[<font face="Symbol"
color="#000000">q</font>]) = 7.861</div>
<div align="center"><br></div>
<div>However, as Phil Ford mentioned in his post, the vector force of
the jack tip on the roller in a real piano action will not be the same
as your setup.</div>
<div align="center"><br></div>
<div align="center"><img
src="cid:a05100302ba714ce1e53e@[61.8.27.1].1.0"></div>
<div><br></div>
<div>I have noticed that when calculating the hammer/key ratio by
measuring the lever lengths you will always get a larger figure than
that derived by weight. Only recently did I realise that this is
because the weight of the hammer head is bearing down on the end of an
almost horizontal hammer shank. Therefore the hammer weight is bearing
down on the hammer shank lever at approximately the distance from the
hammer center to the center of the hammer moulding<font
color="#0000FF"> (of course this will vary somewhat throughout the
hammer stroke)</font>. When calculating the hammer leverage ratio
using the (hypotenuse) distance from the hammer center pin the hammer
strike point, we will necessarily get a larger figure since the tip of
the hammer will travel further relative to the key front when compared
to the end of the hammer shank.</div>
<div><br></div>
<div>I hope that makes sense. When our piano was exhibited at Reno,
David Stanwood made a calculation of the leverage ratio of the action
using his weighing method. He got a figure of 5.5:1. Now I designed
the action for this piano on CAD to have a ratio of 5.8<font
color="#0000FF"> (at the strike point)</font>. If you take the 5.8
ratio and multiply it by 130/138, you get 5.46. I believe this may
explain the different figures arrived at via the two different
measurement systems.</div>
<div><br></div>
<div>So if you wish to arrive at a measured-lever-lengths figure for
the hammer/key ratio which agrees reasonably closely to the figures
derived by the Stanwood method, you could substitute the length from
the hammer center pin to the strike point with the length from the
hammer center pin to the center of the hammer moulding.</div>
<div><br></div>
<div>Ron O.</div>
<x-sigsep><pre>-- 
</pre></x-sigsep>
<div>_______________________<br>
<br>
OVERS PIANOS - SYDNEY<br>
Grand Piano Manufacturers<br>
<br>
Web: http://overspianos.com.au<br>
mailto:info@overspianos.com.au<br>
_______________________</div>
</body>
</html>