Parallaktische Montierung mit einem Vierpunktlager

"SiBMount15"
(Single Bearing Mount 15kg Tragkraft)

Hinweis: Die hier beschriebene Montierung gibt es nicht mehr! Ich habe aber auf Grundlage von Erfahrungen mit dieser Montierung eine verbesserte Version gebaut: α leonis.

Der Anfang:

Es sollte eine parallaktische Montierung werden, die fotografisch ca 15kg verträgt. Aber sie sollte nicht zu schwer und nicht zu groß werden.

Hauptproblem sind dabei immer wieder die Lagerungen hauptsächlich in RA. Normale Rillenkugellager sind ungeeignet. Schrägrollenlager sind sehr massiv und erfordern einen ziemlichen Aufwand an Konstruktion und Material bei verhältnismäßig kleiner Welle im Durchmesser. Das macht viele Montierungen zu schwere Metallklötze, die sich kaum noch bewegen lassen.

Ein weiteres Handicap ist, dass meine Drehbank nur maximal 100mm spannen kann. Also war der Außendurchmesser der Montierung auf maximal 100mm beschränkt.

Auf meiner Suche nach geeigneten Lagern für RA im Web bin ich dann auf die Firma "Franke GmbH" gestoßen http://www.franke-gmbh.de/. Die dort präsentierten "Lagerelemente LEL" (unter Wälzlager) hatten es mir dann so sehr angetan, dass ich prompt mit der Firma in Kontakt getreten bin - und ich mit der Konstruktion begann. Das war Anfang März 2008.

Diese Lagerelemente bestehen aus dem Kugelkranz, und 2 inneren und 2 äußeren geschliffenen Stahlringen. Es ist also noch kein fertiges Lager und die Bauteile müssen in die Konstruktion komplett integriert werden - was sich als extrem praktisch und auch preiswert erwies, da so eine Menge an Baugröße und Gewicht eingespart werden kann.

Es folgt ein Ausschnitt aus einer meiner Zeichnungen, die die Lagerelemente integriert in ein Schneckenrad einer Vixen GP zeigt:

Abbildung 1: RA-Schneckenrad Vixen GP mit Lagerelement LEL

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Das zarte Rosa zeigt das Schneckenrad RA einer Vixen GP mit Schnecke und dem erforderlichen Einstich.
Grüner Pfeil zeigt auf eine Laufkugel des Kugelkranzes, Ø KK = 75mm (KK = Kugelkreis)
Roter Pfeil zeigt 1 von 4 Stahlringen.

Die Schneckenantriebe der Vixen GP gelten allgemein als ziemlich präzise, weshalb ich mich auch entschlossen habe, diese zu verwenden. Sie haben einen Außendurchmesser von 74mm und da hakt auch das Lagerelement mit KK = 75mm ein - wie zu sehen ist. Ich konnte einen kompletten Satz an Schneckenantrieben einer Vixen GP in RA und DE in einem Forum erstehen - wofür ich heute noch dankbar bin!

Um das Lagerelement einzubetten, muss also ein präziser Einstich in das Vixen-Schneckenrad gedreht werden. Das waren definitiv einige (meiner mehreren!) bangen Minuten während der Fertigung! Aber es hat geklappt.

Natürlich muss außen auch noch was drumherum gebaut werden. Das sieht dann so aus:

Abbildung 2: Komplette Lagerung Rektaszension

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Türkis: obere äußere Lagerschale
Blau: untere äußere Lagerschale
Diesmal rot: Lagerelement LEL

Die äußeren Bauteile müssen 2-teilig sein, um das Spiel des Lagers genau "einstellen" zu können und natürlich, um das Lagerelement überhaupt einbauen zu können. Hierzu wird ein Teil auf Maß gefertigt (in Abbildung 2 das blaue) und das andere auf Übermaß ( in Abbildung 2 das türkis). Zum Einstellen des Spiels wird dann das auf Übermaß gefertigte Teil in Höhe nach Bedarf auf das erforderliche Maß gedreht (eigentlich geschliffen!) um auf den Wert "0 Spiel" zu kommen. Es darf für die Anwendung im Bereich RA auch etwas weniger als "0" sein - aber da ist Vorsicht geboten.

Durch die 4 Stahlringe, in denen dann der Kugelkranz läuft, werden sämtliche Bauteile sowohl radial als auch axial hervorragend geführt. Dies ermöglicht ein hohes maximales Kippmoment - was wir ja bei einer Montierung anliegen haben.
Durch diese Konstruktion wird praktisch das gesamte Schneckenrad (eigentlich ist es ein "Schneckenring") der Vixen GP zu einem Bestandteil des Lagers und zur Welle selbst (im Astrobereich, je nach Ausführung der Montierung, manchmal auch fälschlicher Weise als "Achse" bezeichnet). Also habe ich einen Wellendurchmesser RA = 74mm erreicht - bei einem Durchmesser der gesamten Lagerung von gerade mal 100mm - was auch gleichzeitig der Durchmesser der Montierung ist.

Um den gleichen Durchmesser mit Schrägrollenlagern abdecken zu können, braucht man einen Außendurchmesser von ca 130mm - plus Wandstärke, um das Lager ausreichend stabil lagern zu können - also ca 140mm (gilt für "normale" Schrägrollenlager).


Die Bauhöhe des gesamten "RA-Traktes" - und damit die Wellenlänge der Stundenachse RA - beträgt gerade mal 65mm. Das reduziert die Hebelkräfte enorm.
Um das Kippmoment möglichst gering zu halten, habe ich die Lagerung so nahe wie möglich an die DE-Achse manövriert - was aber auch Nachteile hat, denn:
Je weiter ich nämlich mit der Lagerung vom Schneckenrad weg bin, desto höher wird die Gefahr, dass das Rad später "taumelt", weil das Spannen des Schneckenrades nie 100%ig gelingt. Hier wäre es natürlich wesentlich ratsamer, das Schneckenrad nach einem einzigen Spannvorgang zu fertigen. Dies war mir aber nicht möglich, da das Schneckenrad ja schon vorhanden war.

Bei mir beträgt der Taumelschlag 4/100 Millimeter(!) - und die merkt man deutlich! Dies habe ich aber durch eine federnd gelagerte Schneckenlagerung wett machen können.


Nach Berechnungen durch die Firma "Franke GmbH", lässt das Lagerelement ein Kippmoment von 259 Nm zu (= 26,4kg auf einem Hebel von 1m!).
Die radialen und axialen Belastungsmöglichkeiten brauche ich hier nicht erwähnen - die liegen jenseits einer halben Tonne... Natürlich sind diese Werte abhängig vom verwendeten Material und der allgemeinen Konstruktion - also dem "Umbau".
In Anbetracht dieser Werte wird mein Vixen-GP-Schneckenrad vermutlich zum schwächsten Glied und ich muss wohl Alles sehr gut ausbalancieren, wenn ich größere Lasten auf der Montierung haben sollte. Hier kann aber noch nachgebessert werden.

Kalkuliert wurde also ein Teleskopgewicht von ca 15kg. Plus Gegengewichte macht mindestens ca 30kg. Dabei komme ich auf eine Belastung des Lagers - im Extremfall - von 16 Nm. Dem stehen 259 Nm gegenüber.

Das Eigengewicht der Montierung liegt bei 7,9kg - ohne Motoren, inklusive Gegengewichtstange und Polhöhenwiege. Sämtliche Bauteile sind aus Aluminium (bis auf erforderliche Schrauben, Feststellknöpfe und die Gegengewichtstange). In RA befindet sich noch ein Gleitlager aus Rotbronze für die Grobverstellung.

Die Lagerung in Deklination ist ein kleines Kapitel für sich. Kurz:
Alles Gleitlagerung (Alu) - sowohl Fein- als auch Grobverstellung. Dabei wurde der Innen- und der Außendurchmesser des Schneckenrades voll genutzt. Die Schneckenräder der Vixen GP lassen das sehr wohl zu - wie ich feststellen durfte. Der Schneckenantrieb in DE läuft perfekt und nahezu ohne Spiel. Das habe ich aber auch meiner präzisen Drehbank zu verdanken.

Den Antrieb der Montierung übernahm zunächst eine komplette Steuerung einer EQ-6 mit MCU-Update. Allerdings ist das Achsenkreuz so klein, dass ich wirklich Mühe hatte, die Motoren anzubringen. Dadurch wirkt die Montierung nach dem Anbau der Motoren nicht mehr so ästhetisch.
Einen ersten Probelauf hatte die Montierung mit Bravour bestanden. Dazu wurde ein SKM 127mm (3,4kg) nebst Fotozubehör (MAK 100/1000 + EOS300D = ca 2,8kg) auf die Montierung verfrachtet und die Stabilität getestet. Zuladung mit Gegengewichten ca 13kg. Ergebnis: Die Montierung hat noch nicht mal den Anschein von Belastung gezeigt - das machte mir Mut für das First Light.

Mit der Weile wurde die Steuerung aber durch eine SynScan abgelöst.


First light

Ich hatte zwischenzeitlich 2 erstandene C8. Auch diese wurden mal parallel auf die Monti gespannt. Ergebniss: Ich würde damit fotografieren...

Aber der wirkliche erste fotografische Test war dann am 29.12.2008. Ein SKM 127 wurde als Aufnahmeoptik parallel neben das C8, das als Leitrohr diente, geschnallt. Ins Visier kam natürlich M42. Und ich muss sagen: Wenn doch nur mein manuelles Guiden besser geklappt hätte!
Am 30.12.2008 folgte dann die 2. Aufnahme. Und wieder das Guiden... Aber trotzdem, seht selbst:

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Aufnahmedaten: 2 Bilder (122 und 553 Sekunden) mit 350D unmod., ISO 800. Gerät SKM 127, Guiding manuell mit C8 parallel
Mit RAW-Shooter, Fitswork und PS bearbeitet.

Eine weitere Aufnahme wurde dann am 03.01.2009 durch das C8 gemacht (Ausschnitt der Plejaden):

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Aufnahmedaten: 5 Aufnahmen (185, 205, 400, 169 und 196 Sekunden) mit EOS 350D unmodifiziert, fokal durch C8 (F=2000mm, Crop x1,6 ), Leitrohr SKM 127mm, Guiding manuell. Das Seeing war relativ gut, die Durchsicht eher mäßig. Das ganze bei -8°C und Windstille.
Mit RAW-Shooter, Fitswork und PS bearbeitet. Norden ist oben.

Und hier noch eine Aufnahme mit 135mm und das erste Autoguiding (noch mit EQ6 Steuerung):

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Mit der Weile aber habe ich einen 10" Newton hier. Der wiegt ca 15kg. Und was soll ich sagen?: Na am besten nix. Guckt es Euch am besten einfach selber an...
Hier kommt mal ein M13:

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Aufnahmedaten: 37 Bilder a 70 Sekunden mit 350D unmod., ISO 1600. Gerät 10" F/4,5 Newton, Guiding: OAG, PHD, Webcam. Steuerung: SynScan.
Mit Fitswork und PS bearbeitet.

Ich war ehrlich überrascht wie stabil der Newton getragen wird. Weiter unten gibt es ein Foto von diesem Setup.


Die Kosten:

Ich durfte einige Schnäppchen machen, weshalb die aufgeführten Kosten meiner Monti leicht irreführend sein könnten! Aber zur Übersicht mal die Kosten, die ich aufwenden musste:

  1. Lagerelement LEL 75mm € 159,46 inklusive MWST, Verpackung, Versandt

  2. Alu für Polhöhenwiege € 39,87 inklusive MWST., selbst abgeholt

  3. Alu Rundstange 100mm x 400mm € 91,00 inklusive MWST., selbst abgeholt

  4. Schneckenantrieb in RA und DE € 46,90 gebraucht erstanden

  5. Steuerung einer EQ-6 komplett € 54,90 gebraucht erstanden

  6. Zahnräder € 52,74 inklusive MWST, Verpackung, Versandt

Gesamt: € 444,87

Das ist wirklich nur ein grober Abriss der Kosten. Hinzu kommen diverse notwendige Werkzeuge (ich habe keinen Bock, alles an Werkzeug zu listen :-)), diverse Arbeitsstunden (die ich hier jetzt nicht aufrechnen will) und größere Kleinigkeiten wie Schrauben (meist INOX) und schon vorhandenes Material für:

Also kann man summa summarum sagen, dass die Montierung vom Material her ca € 600,- kostete.

Benutzte Maschinen:


Fotos von der Montierung:

Abbildung 3: Komplette Montierung ohne Motoren - Ansicht 1

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Abbildung 4: Komplette Montierung ohne Motoren - Ansicht 2

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Abbildung 5: Übersicht RA mit Lagerelement LEL

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Abbildung 6: Lagerring unten und Vixen Schneckenrad mit Lagerelement LEL

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Abbildung 7: Übersicht Deklination mit Motor

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Abbildung 8: Polhöhenwiege mit EQ6 Steuerung

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Abbildung 9 & 10: Montierung mit C8 auf Säule und Balkon (noch mit EQ6 Steuerung und Motoren)

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Abbildung 11: Montierung mit 10" Newton auf Säule und Balkon (mit SynScan Steuerung und Motoren)

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Mit der Weile gibt es eine Neuaflage dieser Montierung. Es gibt ja nun einige Erfahrungen die mir gezeigt haben, dass Verbesserungen möglich sind. Die Beschreibung der neuen Montierung findet Ihr hier: α leonis.

Noch ein Hinweis in eigener Sache:
Der nicht kommerzielle Nachbau ist jedem freigestellt. Urheberrechte behalte ich mir jedoch vor. Ich bin gerne bereit Hilfestellungen zu leisten, wenn es um das eigene, private Projekt geht.

Einen klaren Himmel wünscht
Matthias

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