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Der Kampf der Laien, Experten und Ingenieure

Nach der Vorstellung des Dual 1009 im August 1963 brach ein (fast schon) Kampf um die Physik, die Technik und die Philosphie von Tonarmlagern aus.

Derer gab es 4 Konzepte.
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  • 1. Die ganzen alten primitiven (scharnier-änlichen) Lager in den Plastikgurken vor 1963, die aber nicht mehr diskutiert wurden,
  • 2. die Schneidenlager ähnlich dem Lenco L75 und dem SME Tonarm
  • 3. die Nadellager ähnlich dem DUal 1009 bis 1229-1249 / 701 usw.
  • 4. die Kugellager wie bei den Japanern

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und natürlich ein Mix aus allen Varianten.
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Die jeweiligen Verfechter ihrer Lösung beharrten in Prospekten und Interviews und auch in sogenanntzen Fachartikeln für die Hochglanmagzine hartnäckig und beratungsresistent auf den jeweiligen Vorteilen ihrer Konstruktion.

Da wuden statische und dynamische Reibungs und Verharrungskräfte benannt und aus nicht immer glaubhaften Quellen zitiert, daß sich die Balken bogen und selbst ein Physiker wie Karl Breh sprachlos davor stand.
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Die Vor- und Nachteile eines Schneidenlagers

Betrachten wir den SME 3012 oder 3009 Tonarm, so ist bei eingestellter Null Pond Auflagekraft der Arm in einem waagrechten Schwebezustand. Tippt man den Arm jetzt mal mehr oder weniger heftig von oben an, kann man die Ausschwingperioden zählen. Je mehr dieser Auschwing- oder Nachschwingvorgänge man zählen kann, desto besser hat man einen Ansatzpunkt oder einen Beurteilungsmaßstab für die echte Reibung in dem SME Schneidenlager. Und der SME-Arm schwingt recht lange auf und ab, bis er wieder still steht.

Nachteil eines Schneidenlagers ist aber, es hat (nach oben und nach der Seite) keinen Halt, wenn es mal transportiert wird. Die beiden gehärteten Edelstahl-Schneiden des Arms schlackern in der feinen Rille (dem Lager) hin und her und können dabei Schaden nehmen, den man so schnell nicht sieht. Man muß also mit solchen Tonarmen extrem vorsichtig umgehen und sie immer vor einem Transport fixieren, damit das nicht vorkommt.
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Die Vor- und Nachteile eines Nadellagers

Bei einem normalen Nadellager sind die Berührungsflächen extrem klein und damit die Reibungswiderstände ebenfalls extrem gering. Weiterhin sind die Positionen des Kardangelenks in beiden Achsen sehr genau positioniert, eben durch die feinen Nadelspittzen. Solange auf die Nadellager bei einem extrem leichten Tonarm keine großen Gewichte und dann auch keine grossen Kräfte einwirken, ist das die optimale Lösung. Für einen Disco- oder Rundfunkstudio-Betrieb sind solche Konstruktionen aber absolut ungeeignet, weil sie vel zu empfindlich sind.

Ein Nachteil ist weiterhin, der Pressdruck der beiden gegenüberliegenden Nadeln einer Achse muß sehr sehr genau und feinfühlig vom Experten eingestellt (justiert) werden. Ist die Lagerung zu locker, wackelt das Konstrukt. Ist sie zu fest, entsteht doch eine erhebliche Reibung bzw. Schwergängigkeit in dieser Achse und die gehärteten Stahl-Nadeln nutzen sich ab oder brechen sogar ab.

Kardangelenk aus dem Dual 701

Die Dual Kombi-Version eines Nadellagers


Dual präferierte übrigens für beide Drehachsen die Kombi-Nadellager. Bei Dual hat man nämlich das Nadellager mit dem Kugellager (weiter unten) kombinierrt. Die teilweise sogar polierten Nadelspitzen der kleinen Stellschrauben auf beiden Seiten der jeweiligen Achse landeten nicht mit ihrer Spitze in einer Bohrung im festem Metall sondern mit der vorderen "konischen" Fläche der Spitze in der Mitte der 5 oder mehr Kugeln eines Miniatur-Kugellagers (anstelle des normalen Innenrings eines Kugellagers). Das wird mit weiteren Bildern noch etwas besser dargestellt.
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Die Vor- und Nachteile von Kugellagern

Die Qualität der kleinen Miniatur-Kugellager war bis in die späten 1970er Jahre für diese sensible Technik nur bedingt brauchbar. Die präzisesten Miniatur-Kugellager wurden (in den USA) in den Kreiselkompassen der Militär-Jets verbaut und kosteten (damals) ein Vermögen.

Und dann kamen die Japaner. - Die Legende erzählt von einem Besuch der Japaner von Matsushita in der Videorecorder-Produktion der Darmstädter Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH etwa Mitte 1975. Die sehr erfolgreiche Studio-Videobandmaschine vom Typ BCN 50 war gerade mal 1 Jahr auf dem Markt.

Die japanischen Besucher waren von der Präzision der deutschen Ingenieure begeistert. Im Gespräch kann kam die Frage nach den Kosten (und natürlich auch nach den Verkaufspreisen) und den gebauten Stückzahlen auf. Man sprach von etwa 1000 BCN 50 Maschinen pro Jahr.

Da schüttelte der Delegationsleiter, ein anscheindend sehr "hohes Tier" in der japanischen Firmenhirarchie, den Kopf und sagte nur: "Ihr macht das bewunderungswürdig super toll mit eurer Mechanik. Doch wir wollen 20 Millionen Recoorder pro Jahr bauen, da ist das mit dieser Technik überhaupt nicht zu realisieren." -

Und dann kamen die ersten VHS Recorder aus Japan auf den Welt-Markt und und dort waren dann diese hochpräzisen japanischen Mini-Kugellager drinnen. Und diese japanischen Recorder kosteten eben nicht 250.000.- DM sondern nur 2.800.- DM (S-VHS) und ganz später nur noch 129.- DM (nur VHS) !!!!!

Die Story geht aber noch weiter. In den amerikanischen Kreiselkompassen der US-Airforce Düsenjäger waren in diesem Zeitraum zwangsläufig US-Kugelager drinnen, die eine Navigations-Genauigkeit von etwa ±100 Metern (stimmt das) ermöglichten. Als die Entwickler bei den Military Zulieferern dem US-Militär Portotypen mit diesen billigsten japanischen Videorecorder- Kugellagern (also wirklich japanischer Massenware) vorstellten, die die 10fache Genauigkeit (also auf ±10m genau navigieren) konnten, wurde das von den Generälen rundweg abgelehnt. Es käme nicht aus den USA und sei damit im Kriegsfall nicht vefügbar.
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Die Präzision dieser Miniaturkugellager ist enorm

Die wenigen Kugellager-Spezialisten in Japan hatten "den Dreh" raus und konnten solche Minitaurkugellager in gigantischen Stückzahlen liefern, die natürlich auch genau die qualitativen Bedürfnisse eines Tonarmlagers abdeckten. Ein in beiden Dimensionen kugellgelagerter Tonarm hat die gleichen präzisen Genauigkeiten wie die anderen beiden Lager auch, auch bei den Reibungswiderständen. Nur sind die Kugelager deutlich robuster in der Handhabung als Schneiden und Nadeln. Vor allem, sie müssen nie mehr justiert werden.

Als Nachteil könnte man den höhren Preis
und das etwas höhere Gewicht nennen. Doch das trifft nur selten zu. So nach und nach sind bei allen Herstellern von Tonarmen diese Kugellager eingezogen, nur SME hat (glaube ich) auf seinem Schneidenlager verharrt

Eine Eigenschaft (also kein Nachteil) sollte auch nicht vergessen werden. Die Reibungsverluste bzw.der Rollwiderstand eines Kugellagers wird duch die Geschwindigkeit, die Passung und die Schmierung bestimmt. Unsere Tonarmkugellager drehen sich das ganze Leben nicht einmal um sich selbst. Der wirklich Drehwinkel eins solchen Lagers betragt vielleicht 15 Grad in beiden Richtungen. Also ein Lager, das für 15.000 Umdrehungen/min gefettet wird, wäre hier völlig fehl am Platz. Für diese nahzu reibungsfreie Bewegung gibt es spezial Silikonöle oder Fette, die nicht nur ewig flüssig bleiben, die auch quasi keinen Widerstand auf die einzelnen Kugeln ausüben.
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