Der luftgelagerte Tangentialtonarm "AEROSTATEMENT"

Wenn ich graue Haare wegen meinem Hobby bekommen habe, dann durch das Projekt, mal eben einen schönen, tangential abtastenden Tonarm zu bauen...

Doch eines nach dem anderen:

Schon lange hatte ich den Traum, einmal einen Tonarm zu bauen der die Schallplatte exakt so abtastet, wie sie beim Schneidevorgang hergestellt wurde.  Die Herstellung erfolgt so: Der Lackschnitt erfolgt mit einem Schneidstichel in eine Folie aus Azetatlack. Der Lack ist auf auf einer Aluminiumscheibe aufgebracht. Der Schneidstichel (in vielen Fällen aus Saphir) schneidet in die Lackfolie eine Rille. Der beheizte Stichel selbst befindet sich in einem Schneidkopf. Der Schneidkopf (in modernen Anlagen mit Helium gekühlt) treibt mittels Verstärker vom Musiksignal den Stichel an damit der Stichel mittels Flankenschrift eine Rille für Stereoabtastung schneiden kann.  Der Schneidkopf wird tangential von außen nach innen geführt. Dies ist der Grund, dass bei Drehtonarmen eine exakte Justierung des horizontalen Spurfehlwinkels vom Tonabnehmers und Tonarms unablässig ist. Bei einem tangential abtastenden Tonarm gibt es diesen Spurfehlwinkel nicht, da der Abtastdiamant immer exakt parallel zu Plattenrille geführt wird. Soweit die Theorie.

Vor ca. 1,5 Jahren habe ich die ersten Schritte unternommen, einen tangentialen Tonarm zu entwickeln. Ideen gibt es ja dazu einige. Poul Ladegaard, Clearaudio, Souther, Eminent Technology, Rockport, Kuzma , seit kurzem auch Simon Yorke um hier nur einige zu nennen. Ich machte mich mal wieder an eine Recherche, welche Tonarmbauform für mich in Frage kam. Zuerst spielte ich mit einer mechanischen Lösung ala Clearaudio bzw. Souther.  Das funktionierte bei mir absolut nicht zufrieden stellend.

Ach ja: Auf der linken Seite findet ihr einen Button "Fehlversuche". Hier findet ihr einmal eine Auswahl an Bildern, wie man einen tangentialen Tonarm NICHT bauen sollte ....

Inzwischen hatte ich mit der Idee, einen tangentialen Tonarm zu bauen, auch meinen Musikfreund Fränki angesteckt welcher ebenso zu Hause an diversen Lösungen zu den Problemen arbeitete. Fränki und ich haben damals ja auch zusammen den FRAME Tonarm sowie einige andere Geräte gebaut und so war es auch dieses mal wieder ein absolut superstarkes Zusammenarbeiten. Der Ideenaustausch und das Nutzen von Synergieeffekten lief wie immer sehr erfolgreich aber Fränki: ich möchte nicht wissen, wie viele Stunden wir allein mit dem Telefonieren verbracht haben...

Nach etlichen Fehlversuchen mit einem rein mechanisch bewegten Aufbau legte ich für mich fest, dass als tangentiale Lösung nur ein Tonarm mit Luftlagerung in Frage kommt. Ich machte mich zuerst an das Projekt, welches Poul Ladegaard vor einigen Jahren entwickelt hat. Hier einmal ein Link für Interessierte  http://www.aiko.com/airbearingarm.html. Doch auch hier gab es etliche Probleme zu bewältigen und das, was ich klanglich da hinbekommen habe, war im vergleich zu meinem magnetgelagerten FRAME-Drehtonarm keine ernsthafte Konkurrenz. So schön, wie ein auf Luft gleitender Tonarm auch beim ersten Anblick ist, darf es nicht darüber hinwegtäuschen, dass die meisten Modelle und Bauweisen dieser Art mit einigen Problemen zu kämpfen haben. Gerade die Steifigkeit des Luftlagers ist ein Problem. Bei dem Ladegaard Modell ist das alles gewesen, nur nicht steif. Also ging es weiter mit der Suche. Dass ich das ganze Projekt einigermaßen kostengünstig realisieren konnte, hatte ich mir inzwischen auch abgeschminkt...

Das Lager: Nach wiederum etlichen Recherchen reifte die Idee, dass es nur kompromisslos geht. Als Vorbild für den AEROSTATEMENT Tonarm kam nun der von Kuzma gebaute Air Line Tonarm, der Simon Yorke Aeroarm sowie der große Rockport Tonarm in Frage. Das Luftlager aus dem Kuzma Air Line schien mir persönlich das Beste zu sein. Das Problem hierbei war: Es benötigt einen Betriebsdruck von ca. 4 bis 4,5 bar und hat einen Luftdurchsatz von ca. 4 Litern pro Minute. Das ist schon einmal eine Hausnummer wenn man bedenkt, dass andere luftgelagerte Arme nur einen Bruchteil davon benötigen. Das von mir nun verwendete Luftlager ist hier beschrieben:

http://www.newwayairbearings.com/Air-Bushings-Metric

Dieses Luftlager hat im Inneren ein poröses Material aus Präzisions-Carbon. Es finden sich durch den porösen Aufbau hier tausende kleiner Luftaustrittslöcher welche in der Lage sind, einen absolut gleichmäßigen Luftfilm zwischen der Stahlstange und dem Lager aufzubauen. Durch den hohen Betriebsdruck von 4,5 bar und einer ebenfalls von New Way gelieferten Präzisionsedelstahlstange ist ein absolut reibungsloses und spielfreies Gleiten und Rotieren gewährleistet. Man schafft es praktisch nicht, bei eingeschalteter Luft das Lager so zu verwinden, dass das innere Carbon die Lauffläche der Präzisionsstahlstange berührt. Wahnsinn. Dieses Lager ist definitiv "Steif". Verwendet habe ich, wie bei Kuzma auch, das Lager mit 20mm Innendurchmesser und 50mm Länge.

Die Stahlstange: Noch ein Wort zu der 20mm Präzisionsstahlstange, welche ja die Grundlage für Funktion des Gleitlagers darstellt.: Hier kommt nur absolute genaue Qualität in Frage. Die Stange darf maximal 20,0000 mm Durchmesser aufweisen (+ 0,0000mm  /  - 0,0076mm). Das bedeutet keinerlei Übermaß und nur ein geringstes Untermaß. Wer also glaubt glaubt, dass man solche Stangen im Baumarkt oder im benachbarten Stahlhandel bekommt, sieht sich arg getäuscht! Mein Schwager, welcher bei der Firma Thyssen Schulte arbeitet, hatte mir letztendlich eine Stange mit geeignetem Maß besorgen können. ( Danke dafür noch einmal Keule ). Die perfekte Arbeitsweise des Lagers war aber erst mit den polierten Präzisionsstahlstangen von New Way realisierbar.

Die ersten Ideen für den AEROSTATEMENT werden zu Papier gebracht ...

... und auch die ersten realen Gedankenmodelle entstehen

Das Lager und der Tonarm: Hier wollte ich eine Mischung zwischen der Lösung von Simon Yorke und Kuzma realisieren. Simon Yorke baut den ganzen Tonarm von der Länge her sehr kurz auf, Kuzma geht hier auf ein wesentliches längeres Design. Meine Version sollte später dazwischen liegen was jedoch bedeutet, dass die Führungsstahlstange des Lagers später direkt über dem Plattenteller steht. Nach Probeversuchen habe ich festgestellt, dass ich damit gut leben kann. Ich bekomme eine Schallplatte ohne Problem gewechselt ohne dass ich dabei die Führungsstange berühre. Für mich stand also fest: Diese Führungsstange muss auf beiden Seiten, also an beiden Enden, fest verschraubt sein. Viele Lösungen gehen hier auf ein Design, welches eine auf einer Seite frei schwebende Lösung der Lagerstange darstellt. Meine Lösung sollte hier keine Kompromisse zulassen um später alle Resonanzen schnell ableiten zu können und eine maximale Steifigkeit des ganzen Tonarm / Laufwerkverbundes zu gewährleisten. Deswegen also die doppelte Lagerung.

Als Materialien wollte ich einen Materialmix zwischen Holz, Stahl und Aluminium verwenden. Gerade in Sachen Resonanzbehandlung habe ich in den letzten Jahren schon einige Erfahrungen sammeln können und so kamen bei dem AEROSTATEMENT Ideen zum Einsatz, welche ich auch in meinen MUSICFEET-Gerätefüßen verwirklicht habe. Kann man bei einem normalen Drehtonarm schon nur sehr schwer seine Effektive Masse bestimmen, ist es bei dieser Lösung für mich persönlich fast unmöglich. Die effektive Masse eines Tonarmes sowie die Nadelnachgiebigkeit (Compliance) des verwendeten Tonabnehmers müssen zusammen passen um eine vernünftige Abtastung der Schallplatte zu gewährleisten. Aus diesem Grund mussten verschiedene Einheiten gebaut werden welche klanglich und funktionstechnisch dann beurteilt wurden. Ein mühsames Unterfangen...

Das Luftlager aus der Nähe. Wirklich absolute Präzisionsfertigung

Hier sieht man den Druckluftanschluss von der Fa. Landefeld, der dem Lager die benötigte Luft zuführt

Der Modellbau und die Auswahl aller benötigter Teile geht weiter...

Der Kompressor: Um das verwendete Luftlager sauber betreiben zu können, benötigt man sehr reine Druckluft, welche keine Reste von Öl oder Feuchtigkeit aufweist. Eine einfache Baumarkt-Kompressorlösung hielt ich deshalb als für nicht optimal. Also besorgte ich mir den gleichen Kompressor, wie er bei dem Kuzman Air Line eingesetzt wird. Es ist der ölgeschmierte Typ 15D der Firma SIL AIR. Informationen sind zu finden unter www.silair.de

Es ist ein absolut leise laufender Kompressortyp. Er ist nur annähernd so laut wie ein Kühlschrank ( 30dB ) aber nun kommt ein kleiner Nachteil. Der 15D hat einen eingebauten Druckluftspeicher von 4 Liter Volumen. Eine integrierte Druckluftautomatik überwacht den Kesseldruck und füllt diesen bei Unterschreitung eines bestimmten, einstellbaren Wertes wieder auf. Nach diesem Auffüllen bläst ein Kondensatabscheiderventil kurz Feuchtigkeit aus dem System ab. Dirk Sommer von der Publikation Image Hifi beschrieb einmal bei einem Test des Kuzma Air Line, dass sich dieses Abblasen wie das Fauchen eines kleinen Drachen anhört. Aus diesem Grund, kann der Kompressor nicht im gleichen Raum wie der Tonarm betrieben werden. Das "Fauchen" nervt wirklich und meine Frau hat bei den ersten Probeläufen des Tonarmes immer laut aufgeschrien weil sie sich jedes mal so erschrocken hatte... Sorry Schatz und mal wieder muss ich "DANKE" für dein Verständnis und deine Geduld sagen!

Seitenansicht des SIL AIR Kompressors. Hinter dem ovalen Ausschnitt an der Seite ist ein Ölschauglas zu sehen.

Der Kompressor von Vorn. Füllautomatik, Manometer und ein erster Wasser/Ölabscheider sind schon serienmäßig eingebaut. Links daneben sind die zusätzlichen Filtereinheiten zu sehen, welche später in der Nähe des Tonarmes angebracht werden.

Diese Filtereinheit bestehend aus Wasse /Ölabscheider und Feinstpartikelfilter habe ich zusätzlich besorgt um die Druckluft absolut rein zu halten

Ein kleines Druckmanometer , welches zur Druckluftkontrolle in der Nähe des Tonarmes sitzt

Druckluftbauteile:  Alle benötigten Bauteile rund um die Druckluftversorgung wie zb. verschiedenste Schläuche, Verschraubungen, Adapter, Filter, Manometer, Druckluftschalter, Halterungen und vieles mehr haben Fränki und ich von der Firma Landefeld Drucklufttechnik aus Kassel bezogen. Hier der Link:

http://www.landefeld.de/

Ohne die wirklich spitzenmäßige persönliche Beratung von Herrn Andreas Wittig von Landefeld hätten wir bei der Realisierung dieses Tonarmes erhebliche Probleme gehabt. Herr Wittig hat wahrscheinlich nicht oft mit "Verrückten" wie uns zu tun, die einen luftgelagerten Tonarm bauen wollen. Trotzdem konnte er sich in das Projekt hineindenken und uns so die wichtigen Lösungsvorschläge nennen können. Herr Wittig: Vielen Dank noch einmal dafür!

Die Magnesium-Headshell von Ortofon, welche im AEROSTATEMENT zum Einsatz kommt

Recherche, Bestellungen, Firmenbesuche, Recherche, Bestellungen usw....

Die ersten Versuchsaufbauten zur reinen Funktionskontrolle des Lagers laufen an

Die Ortofon - Headshell und der Lyra Clavis Da Capo Tonabnehmer. Die SME Anschlussdrähte fallen später noch zugunsten einer Clearaudio Superwire Direktverdrahtung weg.

Ein weiterer Versuchsaufbau, hier mit einem günstigen Ortofon OMB 5 Tonabnehmer an günstiger Headshell zum "Quälen"

Die Kontrolle des Bias bzw. des Driftes konnte ich gut mit einem Glasplattenteller testen und simulieren

SME Anschlussverschraubung (links). Hinten kommt das Clearaudio "Superwire" Tonarmkabel heraus

Seitenansicht der Tonarmeinheit. Hier sieht man nun die Direktverkabelung bis zum Tonabnehmer. Der hintere Gegengewichtsausleger kommt später noch in "Schön" daher

Vorne am Tonabnehmer kommen die wirklich guten und sicheren Clearaudio Spreizstecker zum Einsatz

Ab durch die Wand: Um den Kompressor in die hinter der Wand liegende Garage zu verlegen, musste ich nur ein kleines Loch durch die Wand bohren. Zusatz für Herrn Dirk Sommer von Image Hifi: Nun hören wir den nervigen Küchendrachen absolut nicht mehr fauchen :-)

Genaues Einstellen. Der größte Stolperstein dieses Projektes ist der Schlauch zum Luftlager...

AEROSTATEMENT, inzwischen bestückt mit dem Ortofon Jubilee Tonabnehmer

Die hintere Luftaufnahme und ein Blick auf den MC Phono Vor-Vorverstärker "Le Prepre"

Der Lager- Luftschlauch: Hier kommen sie nun, die grauen Haare. Der verwendete Lagerschlauch, welcher von der hinteren Luftaufnahme die Druckluftversorgung zu dem Luftlager führt, ist ein großer Stolperstein. Er soll im Idealfall keinerlei Kräfte auf das Lager ausüben, aber trotzdem eine gewisse Dämpfung in das gesamte Lagersystem bringen. Simon Yorke setzt bei sich einen weichen Silikonschlauch ein und hat auf seiner Homepage eine nette Beschreibung  zum Einstellen abgegeben. Dies ist wirklich nicht für jeden etwas. Im Prinzip weist ein tangential konstruierter Tonarm keinerlei Skatingkraft auf. Wie schon gesagt: Im Prinzip... Das Luftlager in Verbindung mit den unterschiedlichsten Schläuchen weist jedoch einen gewissen Bias, also eine Drift durch die Stellkräfte des verwendeten Schlauches auf. Die Kunst ist es nun, diesen Drift durch die Auswahl des richtigen Schlauchmateriales sowie der richtigen Justage über die gesamte Schallplattenseite auf "null" zu bekommen. Fränki und ich haben hier etliche Versuche unternommen, den richtigen Schlauch zu finden. Die einen waren zu steif, die anderen zu labberig, die Dünnen hielten den Druck von über 4 bar nicht aus, die dickeren waren wieder zu träge und so weiter und so weiter. Des Öfteren flogen uns bei diesen Versuchen die Schläuche mit einem Knall um die Ohren. Das hat natürlich mit Betriebssicherheit nichts zu tun und so ging die Suche nach einem passenden Schlauch weiter. Die bisher beste Lösung ist ein Silkonschlauch von Landefeld mit den Maßen 3X1mm. Diesen kann man, mit etwas Geduld, in die Landefeld QuickSnap Aufnahme stecken und es ist auch nicht mehr die Gefahr gegeben, dass er abfliegt. Wichtig ist auch die hintere Luftaufnahme bzw. deren Lagerung. Diese sitzt, wie auf den Bildern zu erkennen, auf einer eigenen, massiven Stahlstange und ist verschieb- und verdrehbar. Somit lässt sich der Schlauch nun auf alle Gegebenheiten des Tonarmes und den verwendeten Schlauch einstellen . Ich werde hier aber trotzdem noch weiter optimieren.

Blaues Luftlager und blaue Schallplatte ( Miles Davis "Kind of blue" 50th Collectors Edition" )

Noch ein Bild in der Totalen. Die schwarzen Ausleger bekommen gerade noch Aluabdeckungen angepasst und alle verwendeten Schrauben werden noch durch optisch schönere Varianten ersetzt.

So, dies war erst einmal der erste Teil des Berichtes. Nun geht es noch an weitere Verfeinerungen und natürlich an das genüssliche Hören, über dessen Eindrücke ich auch bald berichten werde. 

27.01.2010

Nachdem ich 2 Monate mit dem AEROSTATEMENT gehört und viele Dinge mit ihm ausprobiert habe muss ich leider feststellen, dass er in meine derzeitige Kette ( Musikzimmer 1 ) klanglich nicht optimal hinein passt. Die Aussage hätte mich vor einigen Jahren noch selber verwundert, aber: Er ist zu perfekt. Durch die tangentiale Abtastung werden wirklich alle Details hörbar. Eine große Bühnendarstellung war auch gegeben und an Druck über alle Frequenzen mangelte es auch nicht. Jedoch eindeutig am Emotionstransfer: Egal was ich mit Ihm auch probierte: er zeigte mir immer schonungslos die Aufnahme- und Pressqualität der Platte. Das machte es teilweise unmöglich, Platten durchzuhören, ohne analysieren und Fehler finden zu wollen bzw. zu müssen. Vor einigen Jahren wäre das für mich noch eine schöne Sache gewesen aber inzwischen hat sich mein Hörverhalten ganz schön geändert und ich tendiere lieber dazu, nicht alle Details aufs Ohr gedrückt zu bekommen sondern möchte lieber eine in sich geschlossene Musikvorstellung genießen. Bei den Konzerten, die ich besuche, fange ich auch nicht an und will die kleine Triangel rechts außen noch klar hören können. Ich möchte mich von der Musik umspülen lassen. Natürlich sind beim Hören für mich auch Detailaspekte wichtig aber der Focus sollte bei der Musikreproduktion für mich nicht mehr nur darauf konzentriert sein.

Langer Rede kurzer Sinn: der AEROSTATEMENT musste einer neuen Konfiguration mit dem 12 Zoll langen Tonarm K12 von Michael Wiedemann  (MIWI) weichen, welcher in Verbindung mit Ortofon`s SPU Systemen spielt. Da ist er nun, der Emotionstransport!

Den AEROSTATEMENT werde ich bei Gelegenheit auf einem anderen Laufwerk für mein Musikzimmer 2 installieren und ich hoffe, dass das Ganze dort klanglich besser zu integrieren ist.

Musikalische Grüße, immer frohes Hören und bis bald,

euer Michael