TheKiller - 12" Tonarm

Nach dem MyTechnics Projekt und den Erfahrungen mit der Neuverkabelung der Rega  und Linn Tonarme reizte es mich, aus dem übrig gebliebenen Teilen des  Technics SL-5210 Armes etwas neues, besonderes zu bauen.

Ein Arm mit dem Hang zur Größe und dem Potential zum Gigantenschreck.

Eben den TheKiller.

 

12" Tonarme gelten in der Tonarmszene als die Schlachtschiffe, gemacht für Männer, nicht Knaben.

Die größere Länge erlaubt bei korrekter Geometrie und Justage niedrigere Verzerrungen. Allerdings müssen die Tonabnehmer noch sorgfältiger justiert sein, um die möglichen Vorteile zu  nutzen. Insbesondere scharfe Nadelschliffe verlangen ohnehin nach penibler Justage, im 12"er umso mehr.

Das sollte jedoch niemanden davon abschrecken, einmal 12" Arme auszuprobieren.

Konzeptphase und Entwurf

Spezifikationen für den TheKiller:

  1. gerader 12" Tonarm mit kardanischer Lagerung
  2. hochstabiles, dennoch leichtes Armrohr aus Carbon
  3. Auflagekrafteinstellung mechanisch über das Gegengewicht
  4. tief aufgehängtes Gegengewicht für einen stabilen Nullpunkt, in rechteckiger Bauweise für verschiedene Trägheitsmomente in horizontaler bzw. vertikaler Richtung
  5. Antiskating Einstellung über Ausleger und Fadengewicht
  6. Headshell mit Azimutheinstellung
  7. Höhenverstellung zur Anpassung des VTA (vertical tracking angle)
  8. Tonarmlift und Tonarmraste an einem Ausleger
  9. eine einzelne Audio-Buchse integriert in den Armschaft.
  10. Geometrie auf Bases des SME V-12
  11. dynamische Masse ausreichend niedrig, das auch nachgiebige MM-Tonabnehmer montiert werden können

 

Hier die grundlegenden Teile des Technics Tonarmes.

Das komplette S-förmige Armrohr, montiert in der kardanischen Lagerung, mit SME-Headshell Halter und Gegengewichtsausleger.

Es fehlen das Gegengewicht und der Antiskating Mechanismus.

Für den längeren Arm ist das S-förmige Armrohr nicht mehr nutzbar.

Die Halterung für das SME-Headshell kann ebenfalls nicht mehr genutzt werden, weil sie 23° Kröpfung aufweist.

Es verlangt einen J- oder S-förmigen Arm.

Auf Bild 2 und Bild 3 lässt sich erkennen, das das Lagerkreuz mit dem Gegengewichtsausleger aus Kunststoff gefertigt ist.

Der Gegengewichtsausleger ist über einen einfachen Gummipuffer und einer zentralen Schraube mit dem Lagerkreuz verschraubt.

Mit dem Anzugmoment der Schraube variiert auch die Dämpfung des Gummipuffers. Es ist daher davon auszugehen, das wohl jeder Arm etwas unterschiedlich gedämpfte Gegengewichte aufwies und daher anders klingen konnte.

Der Kröpfungswinkel des Lagerkreuzes beträgt ca. 23°.

Für einen 12"er ist ein geringerer Kröpfungswinkel um 17° nötig.

In das Lagerkreuz eingeschoben ist ein Aluminiumzylinder, in dessen beide Enden Lagerschalen mit Kugeln eingepresst sind. Die zwei Spitzen im Kardanring können sehr präzise eingestellt werden, sodaß das Vertikallager ohne Luft, aber äusserst leichtgängig justiert werden kann. Kontermuttern erlauben die sichere Fixierung des Justagepunktes. Ganz ähnlich sind oben und unten im Kardanring ebensolche Lager eingelassen, in welche die Spitzen im Kardan-C einsetzen. Das ergibt eine sehr hochwertige, feinst justierbare und stabile Lösung, die ich weiterhin verwenden möchte.

Technics gibt für diese Lager mit Stahlkugeln eine statische Reibung von 7mg an und sogar nur 5mg für den mit Rubinkugeln ausgestatteten EPA-100.

Im Vergleich dazu weisen die relativ großen Rillenkugellager eines Rega und Linn 20mg und mehr auf.

Zwischenstand: Ausser dem Kardan mit Lagerzylinder und einer noch vorhandenen Tonarmraste kann nichts an Bauteilen weiter verwendet werden.


Entwurf

Hier ein Paar Bilder des SME V-12, dessen Geometrie und Art des Gegengewichtes ich nutzen möchte, sowie des Linn Akito, dessen Headshell und Basis mit Höhenverstellung als Vorbild dient.

Auf den Bildern des SME V-12 erkennt man, das das ganze Armrohr, inclusive Lagerkreuz und gesschlitztem Gegengewichtsausleger aus einem Stück gefertigt ist. Das Gegengewicht weist eine zum Ausleger passende Nut als Führung auf. Mit einer leicht zugänglichen Schraube kann das Gewicht von oben festgestellt werden.

Beide Arme, der SME als auch der Linn verfügen über einen Ausleger, der Lift und Armraste trägt.

Das Aluminium Headshell des Linn Akito ist zur Massereduzierung mehrfach gelocht. Zur Erhöhung der vertikalen Steifigkeit ist seitlich ein dreieckiges Wandstück vorgesehen. Die Headshell ist in das Armrohr fest eingeklebt.

Nachteilig ist die geringe Größe, sodaß längere und breitere Tonabnehmer nicht passend montiert und justiert werden können.


CAD

Das Projekt kann ich nur mit umfangreicher Hilfe eines lieben Kollegen stemmen, der nicht nur die CAD-Zeichnungen anfertigt, sondern auch den Grossteil der verschiedenen neuen Teile anfertigt.

Hier zu sehen ist bereits der fast finale Stand der Entwicklung.

Wie man unschwer erkennt, sind die verschiedenen Vorbilder aufgegriffen worden.

  • Lagerkreuz und Ausleger bilden nun eine Einheit.
  • Das Gegengewicht ist rechteckig, zweiteilig ausgeführt.
  • Das Armrohr ist ein eigenständiges Bauteil.
  • Das Headshell ist groß und lang genug für jeden Tonabnehmer.
  • Tonarmraste und Tonarmlift sind auf einem Ausleger montiert.
  • Die Höhenenstellung erfolgt über einen Schaft, der in einer Basisplatte durch eine Madenschraube fixiert wird.
  • Eine Anschlussklemme für die Audio-Kabel, voraussichtlich Mini-XLR 5-polig, ist in der Basisplatte integriert.
  • Das Antiskating erfolgt über zwei Ausleger und ein Fadengewicht.

Bauphase

Es ist schon erstaunlich wieviel Hilfe und Unterstützung die Audio Foren, Kontakte daraus und der eigene Bekannten- und Freundeskreis bieten können.

Sei es durch Ideen und moralische Unterstützung, oder durch Hilfe bei Materialbeschaffung oder der Fertigung.


Das Tonarmrohr

Als Armrohr kam wegen Punkt 11 der Spezifikationen -geringe dynamische Masse-  nur ein leichtes Material in Frage. Die gleichzeitig hohe Anforderung an die Steifigkeit liess eigentlich nur noch Carbon übrig.

Etwas Brainstorming lieferte neben den üblichen Carbonrohren, Pfeilschäfte, Angelruten und Nordic-Walking-Sticks als mögliche Kandidaten.

Angelruten sind aber auf Flexibilität ausgelegt, WalkingSticks für den Technics Kardan eher zu groß im Durchmesser und Pfeilschäfte eher zu dünn.

Über einen lieben Kollegen des HiFi-Stammtisches bekam ich allerdings spezielle Jagdpfeilschäfte. Diese sind mit 9,8mm Durchmesser überdurchschnittlich dick, weisen jedoch eine geringe Wandstärke auf. Der Schaft ist dadurch extrem steif und sehr leicht. Er passt gut zum Technics Kardan, da das Technics Rohr mit 9,5mm sehr ähnlichen Durchmesser aufweist. Ein Klopftest zeigte, das das Rohr eine gute Dämpfung mitbringt. Das Technics-S klingelt dagegen lange nach wie ein Glockenspiel und prägt den klanglichen Charakter des ganzen Arms.

Als zusätzliche Dämpfung werden Ohrstopfen aus Schaum dienen.

Die sind einerseits sehr leicht, andererseits dämpfen sie hervorragend wenn sie mit leichtem Druck an der Rohrinnenwand anliegen.


Das Lagerkreuz

Als Mischung aus dem Technics Kreuz und dem SME Gegengewichtsausleger brauchten nur deren Formen vereint werden. Die Kröpfung beträgt 17,5°.

Hier noch in der Rohform zu sehen, ohne die Verjüngung des Auslegers.

Der Tonarmkopf

Der Tonarmkopf ist formal angelehnt an das Linn Akito Headshell.

Es verfügt aber über eine Klemmung auf dem Armrohr, sodaß der Azimuth verändert werden kann. Nicht alle Tonabnehmernadeln sind exakt lotrecht verbaut.

Als ein kleines Schmankerl ist am vorderen Rand eine kleine Querrille gefräst, in die eine Bleistiftmine gelegt werden kann um die horizontale Ausrichtung genauer einstellen zu können. Man kann auch gut die vertikale Versteifung erkennen.

Um die korrrekte Distanz des Armdrehpunktes zum Tellermittelpunkt einfach einzustellen, bekam der Tonarmkopf eine weitere kleine Bohrung.

In diese Bohrung passte eine gestiftete Hülse exakt hinein, welche auf den Dorn des Tellers geschoben wird.

Das Gegengewicht

Das Gegengewicht besteht aus zwei Teilen.

Aus dem Hauptgewicht, in das eine Nut gefräst ist, sodaß der Lagerkreuz-Ausleger es sauber führen kann und einem Gewindeloch für die Feststellschraube.

Zwei Bleizylinder sind zur Gewichtserhöhung und Dämpfung in die Unterseite eingepresst. In der Unterseite befinden sich Gewindelöcher mit denen ein Zusatzgewicht angeschraubt werden kann. Auch dieses Gewicht ist mit Blei gefüllt.

So kann einfach durch verschieden Zusatzgewichte der Arm auf sehr leichte bis sehr schwere Tonabnehmer angepasst werden.

Die rechteckige Form sorgt dafür, das das Trägheitsmoment in vertikaler Richtung kleiner ist als das in horizontaler Richtung. Das erlaubt es dem Arm Höhenschlägen der Platte leichter zu folgen.

Welligkeiten der Platte äussern sich akustisch wie Gleichlaufschwankungen und wären mit einer verwellten Messchallplatte als solche messbar, selbst wenn der Teller die Platte exakt und konstant dreht.

Der Tonarm-Lift

Als Lift verwende ich hier einen Rega Tonarm-Lift.

Der ist als Ersatzteil günstig und die verchromte Zier-Überwurfmutter erlaubt eine einfache Montage in einer passenden Bohrung plus Abstandshülse.

Der Liftausleger

Er hat die Aufgabe als verbindendes Element den höhenverstellbaren Schaft mit dem Lager-Kardan zu verbinden und  den Armlift sowie die Armraste zu tragen. Formal bestimmt die Funktion die Gestaltung. Dadurch sind hier eckige und runde Linien vereint.

Die Tonarm-Basis

Die Tonarm-Basis umfasst die Montageplatte mit Audio-Buchse und den höhenverstellbaren Schaft.

Im Laufe der Fertigung der Teile kam auch der Gedanke nach einer Höhen-Verstellung auf um den VTA, den Vertical Tracking Angle einstellen zu können.

Die Nadel sollte mit einer bestimmten vertikalen Ausrichtung in die Rille tauchen, die der des Schneidstichel entspricht.

Dazu kann der Schaft in der Bohrung der Montageplatte gleiten und wird durch eine Madenschraube festgestellt. Zur feinfühligen, präzisen Verstellung bekommt der Liftausleger einen weiteren Auslegerarm mit einem Gewindeloch. Eine Rändelschraube wird so eingeschraubt, das sie nach unten überstehend sich gegen die Montageplatte abstützt. Der Arm soll letztlich plusminus 5mm in der Höhe verstellbar sein.

Am unteren Ende des Schaftes wird ein 5-poliger Einbaustecker nach IEC60130-9 eingesetzt, ein Lumberg SFV. Der Stecker wird durch eine seitliche Madenschraube fixiert, da sein eigenes Montagegewinde hier nicht nutzbar ist.

Diese, dem DIN Stecker ähnliche Form, hat ein Schraubgewinde mit dem die Kabelkupplung sicher auf dem Stecker hält.

Bei diesem System gibt es gerade als auch gewinkelte Kabelkupplungen.

Die Wahl fällt auf eine gewinkelte, die Lumberg WKV.


Provisorische Montagen

Hier noch mit provisorischem Gegengewicht.

Der Ausleger hat bereits seine verschlankte Kontur erhalten.

Wenige Tage später bereits mit Headshell.

Kurz darauf bereits mit ordentlichem Gegengewicht

Nach Fertigstellung des Auslegers deutet die Erscheinung der provisorischen Montage schon gut an wie das Endergebnis aussehen wird.

Die originale Armraste wird nur leicht in der Höhe gekürzt weiter verwendet.

Die geringe Abweichung in den Durchmessern zwischen dem um 0,3mm dünneren Technics- und dem Carbon-Rohr spielt keine Rolle.

Zielgerade

Nun sind fast alle Teile vorgefertigt und bedürfen nur noch eines anständigen Oberflächenfinishs und der endgültigen Montage. Es fehlen auch noch die Kabel und Stecker.

Im zweiten Bild sind vier kleine Senkungen in der Schaftbohrung und ein seitiches Gewindeloch sichtbar, die es erlauben den Tonarmstecker in 4 Positionen einzubauen und zu fixieren.

Im vierten Bild erkennt man das Gewindeloch in der Montageplatte. Die dort eingeschraubte Madenschraube stellt den Schaft in der Höhe fest und bietet einen Verdrehschutz.

Im siebten Bild kann man den neuen, vierten Ausleger am Liftausleger erkennen, der für die Höhenverstellungsschraube hinzugefügt wurde.

Die letzten Meter

Das Projekt startete etwa Mitte 2014, gedacht als deutlich einfacherer Arm mit weniger Funktionen und akzeptablem Oberflächenfinish.

Dank der unbezahlbar wertvollen Hilfe meines Helferleins der die komplette mechanische Anfertigung der neuen Bauteile übernahm, reifte TheKiller im Laufe des Projektes von einem Bastelprojekt immer mehr zu einem ernst zu nehmenden Tonarm, der auch höchste Ansprüche befriedigen kann.

Gestern nun, am 11.04.2015 bekam ich ein verspätetes Osterei ins Nest gelegt.

Aber seht selbst:

Die Oberfläche ist silbrig mattiert perlgestrahlt. Das passt gut zum ebenfalls matten Armrohr und zur mattgrauen Schieferplatte des Laufwerks.

Die Fotos werden dem Eindruck den der Arm in Natura macht nicht in Gänze gerecht. Er ist noch schöner und eindrucksvoller.

Alle Ausstattungsdetail erfüllen ihre Funktion in perfekter Art und Weise.

Wie erhofft ist der Arm nicht nur einfach zusammenzu bauen und präzise zu justieren, sondern auch extrem leichtgängig.

Ein Designziel ist es, das die dynamische Masse des Arms ausreichend klein bleibt, das auch nachgiebige MM-Tonabnehmer Verwendung finden können.

Das muss letztendlich zwar noch verifiziert werden, aber ich habe den Eindruck, das das Ziel erreichbar ist.

Verkabelung:

Die Verkabelung als Tweak von Tonarmen ist Thema zahlreicher Threads in den einschlägigen Foren. Dabei wird viel Unsinn angestellt und noch mehr Unsinn propagiert. Den Kabelsätzen werden geradezu magische Fähigkeiten zugesprochen, insbesondere wenn sie durchgängig sind und aus besonderen Materialien gefertigt sind. Durchgängig bedeutet dabei, das die sehr dünnen Kabel, die eigentlich nur für die Verwendung innerhalb des Tonarms vorgesehen sind, nicht an einer Buchse am Tonarm enden und das Signal weiter über anständige Koax-Kabel zum Phono-Verstärker führen, sondern das sie ohne Unterbrechung bis zum Phono-Eingang verwendet werden. Jeder Steckkontakt gilt als schädlich und unter monokristallinem Silberdraht mit cryogener Vor-, Während- und Nach-Behandlung geht schon gar nichts.

Dabei ignorieren die Protagonisten grosszügig eher windige Kontakte in der Headshell-Verschraubung (!) ebenso wie zusätzliche Steckverbindungen durch die Tonabnehmer-Käbelchen, sowie das Schirmungsproblem ausserhalb des Armes und Verluste durch den vergleichsweise hohen Kupferwiderstand der dünnen Leitungen.

Ich sehe das Kabelthema hoffentlich entspannter und praktisch. Es gibt an zahlreichen anderen Stellen weitaus wichtigere Stellrädchen des Klanges als Kabel.

Ich verwende so dünne (sinnvoller Kompromiss zum Widerstand) und flexible Kupfer-Litzen wie möglich innerhalb des Armes, mit fest angelöteten Tonabnehmersteckerchen und führe über einen anständigen Stecker und vernünftige Koax-Kabel zum Phono-Eingang.

Als Kabeladern haben sich HF-Litzen bewährt, z.B. Seide umsponnene 7x0,05mm, von denen ich je zwei zu einer Ader verdrille. Die Plus und Minus-Adern eines Kanals verdrille ich wiederum miteinander. So verfügt die Leitung über ausreichend geringen Widerstand und hohe Flexibilität. Das Verdrillen bedeutet zwar eine höhere Kapazität der beiden Adern, mit 50-60pF bleibt sie aber ausreichend niedrig. Meiner Ansicht nach wiegen die Vorteile der Verdrillung den Nachteil der geringfügig höheren Kapazität auf.

Die beiden Kanäle führe ich räumlich sauber getrennt innerhalb des Armrohres um Übersprechen zu vermeiden.

Im Schaftboden des Armes ist ein Stecker eingelassen, der eine Variante des DIN-Steckers ist. Die Verschraubung über eine Überwurfmutter und vernünftig gestaltete Kontakte garantieren eine gute und sichere Verbindung.

Als Kabel bis zum Phono-Verstärker kommt entweder ein gut geschirmtes niederkapazitives Cinch-Koax-Kabel oder ein symmetrisches Koax-Kabel zur Anwendung.

Da die Adern im Arm-Inneren ungeschirmt sind, muss für eine Schirmung gesorgt werden. Durch die Verwendung von metallischen Bauteilen und einem Carbon-Rohr besteht eine elektrisch leitfähige Verbindung vom Headshell bis zum Schaft.

Allerdings geht diese Verbindung über die Lager, wodurch sie nicht zuverlässig ist.

Daher befindet sich an der Unterseite des Lagerkreuzes zwischen Kardan und Gegengewicht eine Gewindebohrung. Hier ist eine Öse angeschraubt, an die ein Stückchen Litze angelötet ist, die auf den PE-Kontakt des Steckers im Schaft führt.

Somit ist eine sichere Schirmung und zuverlässige PE gegeben.

Kleinere Modifikationen

Das Carbonrohr allein verfügt schon über eine gute innere Dämpfung im Vergleich zu den sonst üblichen metallischen Rohren. Mit einem Metallstift angeschlagen hört man nur ein kurzes helles `Tick`. Aufgrund der niedrigen Masse bedarf es auch nur wenig Masse an Dämpfungsmaterial. Als sehr praktisch haben sich Schaum-Ohrstopfen bewährt. Die werden etwas zusammegedrückt und eingeführt.

Wenn sie sich wieder ausdehnen, drücken sie gegen die Innenwand des Rohres und bedämpfen es. Ich habe von einem Stopfen drei ca. 3mm dicke Scheiben geschnitten und diese am Anfang, der Mitte und am Ende des Rohres positioniert.

Die Masse erhöhte sich vielleicht um 1g, die Dämpfung jedoch ist beträchtlich.

Mit dem Metallstift angeschlagen hört man nun nur noch ein sehr kurzes dumpfes `Togg`. Gleichzeitig werden die Kabel-Adern sauber in ihrer Position fixiert.

 

Als optionale Modifikation denke ich z.Zt noch über eine Fluid-Bedämpfung nach, die die horizontale und vor allem die vertikale Resonanz bedämpft.

Die Resonanzen entstehen aus der Nachgiebigkeit der Aufhängung des Nadelträgers und der trägen Masse des Armes. Das Dämpfergummi des Nadelträgers des Tonabnehmers übernimmt dann alleine die Aufgabe die Resonanz zu dämpfen. Zusätzliche Dämpfung kann sich hier positiv auswirken.

Die Fluiddämpfung erfolgt über ein kleines Paddel, welches am Armrohr befestigt ist und das in eine mit einer zähen Flüssigkeit gefüllte Wanne eintaucht.

Schnelle Bewegungen des Armes, z.B. das Zittern auf der Resonanz (optimal um 10Hz) werden bedämpft während langsame Bewegungen durch z.B. einen Seitenschlag der Platte (~0,5Hz) ungehindert gefolgt werden kann.

 

HighEnd 2015 in München, 14. - 17. Mai

Der Arm war mit auf der HighEnd, wo ich ihn einigen Bekannten zeigte.
Joachim Gerhard liess es sich nicht nehmen das AS-Gewicht eigenhändig aufzufädeln. Mit Jonathan Carr und anderen kam direkt eine Fachsimpelei in Gange.
Auf der Messe ging der Arm direkt in die Hände von Holger Barske (LP), der ihn über die nächsten 3-4 Wochen "auf Herz und Nieren" testen will.
Ich werde dann über sein Urteil berichten.

 

Update 08.07.2015:

Der Arm war jetzt sieben Wochen bei H.Barske und befindet sich auf dem Rückweg zu mir.
H.Barske hat offenbar keine Zeit finden können sich mit dem Arm zu beschäftigen.
Ich möchte mich bei HB bedanken, das er grundsätzlich bereit war einen Teil seiner Zeit zu investieren und sich überhaupt zu einer Evaluierung meiner Bastelei einverstanden erklärte.

Leider bedeutet das aber auch, das Ihr als auch ich weiter auf eine qualifizierte Dritt-Meinung zum TheKiller warten müssen.

 

Baustelle