뉴턴식 망원경 제작(2) - 부품 제작, 조립

 Zambuto-Antares Newtonian 8 inches

8인치 뉴턴식 망원경 제작과정을 상세히 기록하였습니다.

설계와 부품에 대한 내용은 1편을 참고하세요. [1편 바로가기]

2편 : 조립 제작 과정

다음 순서로 차례 차례 작업해 보자.

▶결과 : 레이저 포인터는 아주 정상. 믿고 써도 될 것 같다. (28 Dec 2022)

▶결과 : 처음에 줄로 갈아내는데 너무 힘들었다. 줄질 1시간 하던 일을 드레멜 그라인더로 10분에 끝냈다. 미세한 먼지가 많이 날린다. 마스크 필수. 경통 전체 길이가 모든 위치에서 다 동일하고 평평하게 잘 다듬은 것 같다. 경통 길이가 724mm로 당초 계획에서 1mm 줄었다. (27 Dec 2022)

▶결과 : 테이프로 지그를 대충 고정했더니 타공이 시작될 때 흔들린다. 더 단단히 고정해야겠다. 5mm 두께를 뚫는 게 생각보다 오래 걸린다. 타공이 끝날 무렵 너무 세게 누르면 튜브 안쪽이 부서진다. 카본 섬유가 더 이상 길게 갈라져 나오지 않도록 접착제로 붙이고 사포로 갈아서 마무리. (28 Dec 2022) / 끝이 뾰족한 드릴 비트를 사용하지 말고 끝이 평평한 밀링 비트를 사용하고 천천히 작업하면 깔끔하게 천공할 수 있다고 하는데.., 그렇게 작업해보진 않았다. / 튜브 안쪽을 받쳐줄 수 있는 구조로 지그를 만들어서 사용하면 섬유가 뜯어져나오는 것을 거의 줄일 수 있다.

▶결과 : (1) 튜브 측면의 종축 선 상에 포커서 중심이 있어야 한다. 튜브에 큰 종이를 빈틈없이 두르고 양 끝 자투리를 꼭 맞게 잘라낸다. 그 종이를 펼치면 직사각형이(되어야한)다. 이것을 2번 접고, 접힌 자리에 선을 그린 다음 다시 튜브에 감는다. (2) 포커서 타공용 지그(다이아몬드 비트를 유도하는)를 종축 선의 중앙에 오도록 단단히 감아 붙인다. (3) 타공한다. (4) 타공 위치를 확인해보니 약간의 오차가 있네. (29 Dec 2022)

 임시로 출력한 베이스에 포커서를 결합하여 대어 보았다. 타공된 지름은 65.4mm로 딱 원하던 만큼의 여유(틈새가 0.3mm 정도)가 있다. (29 Dec 2022)

부경 지지대의 구멍은 90도 간격으로 타공하는 것이 아주 중요하고, 한 번 잘못되면 고칠 수 없으니까...  90도로 4등분 되었는지 표시를 해두고 실을 붙여 다시 한 번 확인해보았다. 중심도 딱 맞고 직각으로 잘 표시한 것 같다. 남은 구멍도 마저 뚫자.

부경 지지대를 연결해보았다. 생각보다 단단하게 고정된다. 음.... 

그런데.... 타공된 구멍의 크기가 약 8.6mm이고 너트 지름은 8mm라서 유격이 있다. 좌우로 0.3mm씩 움직여도 눈으로 그 차이가 보인다. <아래 그림>. 너트를 살짝 풀었다가 다시 조이면 대략 구멍의 중간으로 자리를 잡기는 한다. 그렇지만 외력에 의해 스파이더 모양이 틀어지는 일은 애초부터 막아야한다. 구멍을 줄이는 건 불가능하고(다음에 다시 만든다면 딱 맞는 구멍을 뚫어야...) 너트 외경이 8.6mm가 되도록 다시 깎아야겠다. 얇은 부싱을 끼우고 접착제로 붙이는 대책도 가능함. (30 Dec 2022)

공업사가 일이 많이 밀려서... 내년 1월 중에나 작업 시작한단다. 아휴.

(10 Feb 2023)

* 부품들이 속속 만들어지고 있다.

* 경통 앞쪽에서 카본 튜브를 보호하는 림. 튜브 안쪽 유격도 딱 적당하고 경통과 림 사이의 틈새도 거의 없다. 부품끼리 착착 맞아들어갈 때 제작의 즐거움이 커진다.

* 각종 볼트류를 규격에 맞추어 모두 주문했다. 나머지 부품만 오면 된다. 가조립이 잘 될지 설렌다.

* (15 Feb 2023) 흑염 볼트로 교체

 

(14 Feb 2023) 

* 미러셀 결속 위치에 타공을 했다. 3D 프린터로 만든 지그가 문제였다. 3D 출력물은 실제보다 약간(1% 이하) 작다는 것. 결국 구멍 사이의 간격이 원하던 위치(60도 간격)보다 좁아졌다. 홀 비트로 구멍을 옆으로 조금씩 넓히면서 위치를 맞추었다. 길쭉한 구멍을 뚫었다는 말. 겉으로 봐선 모른다. 다음에 타공할 일이 있다면 타공할 위치를 모두 직접 표시하고 그 위치에서 하나씩 지그를 붙여서 타공해야겠다.

* 지그는 튜브의 안팎 양쪽에서 잡아주는 구조로 만들었더니 타공이 끝날 무렵 섬유가 뜯어지지 않고 말끔하게 작업할 수 있었다.

* (15 Feb 2023) 흑염 볼트로 교체

* (16 Feb 2023) 파인더 위치 타공

(23 Feb 2023)

포커서 베이스 타공을 마치고 조립해보았다.

포커서 베이스의 곡면도 잘 맞고
볼트 경사각도 튜브에 수직으로 잘 들어갔다.

베이스 조립

튜브 안쪽에서 체결된 모습

(23 Feb 2023)

포커서 조립, 레이저 시준.
반대편 중앙으로 잘 맞추어져 있다.

(26 Feb 2023)

부경의 장축 방향과 부경 홀더 사면의 장축 방향이 같아야 한다.

장축 방향을 찾아 미리 표시해두는 것이 필요할 수 있다.

접착용 지그를 사용하더라도 장축 방향에 맞는지는 확인이 필요.

타원의 장축은 타원 중심을 먼저 찾은 후에 작도할 수 있다.

평행한 두 현의 각각의 중점을 연결하면 중심을 지난다.
이런 작업을 반복하여 얻는 교점이 타원 중심이다.

 

타원의 중점에서 원을 그려서
타원과 원의 교점은 직사각형을 이룬다.
그 중심선이 각각 장축, 단축이다.

* 부경 테두리에 플로킹을 하려면 미리 오려서 붙여야 안전하다. 거울면 주변에서 칼이나 가위를 사용하면 위험하니까.

부경 단축 지름은 78.74mm. 따라서 부경은 지름이 78.74mm인 원기둥을 사선 45도 방향으로 자른 입체다. 부경의 두께가  21.0mm이므로, 사선 방향으로 자른 간격은 √2를 곱한 29.694mm. 플로킹 천의 전개도는 이렇게 하면 되겠다.

(25 Feb 2023)

부경 지지대 가공.
TS에 주문한 제품인데 스파이더가 붙어있어서
지그를 만들어 작업을 해주셨다.

기존의 나사 구멍을 확장해서
 가는 나사와 부싱을 박았다.
 가는나사의 머리가 부경 홀더에 걸려서
 원하는 거리만큼 조절이 안되었다.
가는나사 머리를 제거했다. 본드를 녹여서.

가는나사 피치는 100피치/35mm인 것 같다.
부경 조절 나사 1회전당 0.35mm 이동

부경 스파이더 뒷면 중앙에 스프링 자리를 파고
부경 홀더 부품에는 둥근 홈을 파냈다.
→ 스프링 텐션이 너무 강해서 사용하지 않기로

조정 나사의 볼이 홈에 들어가기 때문에
부경 홀더가 회전하지 않게 해준다.
실제로 조립해보니 탄탄하다.

부경 홀더 부품과 스파이더의 결합.
거리가 4mm 가 되도록 설계했다.
3개의 볼트가 모두 홀더를 밀어내는 방식이다.
중심 볼트는 부경 거리를 조절할 때만 쓴다.
조정볼트(가는나사 3개)는 각도 조절만 해야하므로
하나를 먼저 풀고 나머지를 반드시 조여야 한다.

부경을 붙이는 부품이 회전할 수 있다.
h7 공차로 유격없이 회전만 한다.

부경 스파이더와 홀더를 조립한 모습

부경 붙이기(임시).
홀더와 부경 사이의 틈새를 1mm로
설계했기 때문에 얇은 코르크에
양면 테이프를 앞뒤로 붙였다.
→ 거리를 좁히기 위해 틈새를 약 2mm로 변경 

포커서 반대편에 흰 종이를 붙이면,
부경의 위치를 잘 파악할 수 있다.

포커서에서 들여다 보이는 모습.

(23 Feb 2023)

주경 미러셀 머시닝이 먼저 끝났다. 가조립을 해보니 계획대로 잘 만들어졌다.

주경 셀 안쪽 프레임.
임시로 두께 1mm의 코르크를 붙였다.

주경 놓기. 보호용 종이를 붙인 상태 

주경 고정

주경 고정용 발톱(?)

고정용 발톱과 주경 사이 코르크 두께 1mm

거울 앞면을 최대한 적게 가리려고 했는데
너무 위태로워 보인다.
거울 지름보다는 크기 때문에 떨어지는 않겠다.
앞쪽에 마스크도 붙일 것이고.
그렇지만 발톱을 고정할 때 단단히 해야겠다.

거울 면을 약 0.7mm 정도 덮는다.

주경 옆쪽 벽면과의 간격. 
나일론팁 볼트로 조정할 수 있다.
미러스트레스 문제로 제거함.

주경과 안쪽 셀을 뒤집은 후,

바깥쪽 셀 조립
머리 있는 볼트가 당기는 나사,
머리 없는 볼트가 미는 나사

가조립한 미러 셀

경통 안쪽의 미러 셀 모습

경통 밖에서 본 모습

경통 밴드(크레이들?)

25mm 두께의 판재를 와이어커팅한 건데 정밀도가 우수하다. 표면은 약간 거칠고 산화되어 있다. 딱 맞게 잘 가공되었다.

모따기 작업과 샌딩이 필요하다.

안쪽면에 두께 1mm의 코르크를 양면테이프로 붙였다.

상하 플레이트를 모두 체결하면
뒤틀림을 더 잘 잡아 줄 수 있다.

25 Feb 2023

가조립 결과 정리

(1) 초점 위치 잘 나온다. 드로튜브를 1cm 정도 뺀 위치로, 의도한대로 적절하다.

   안시관측(리듀서+접안렌즈, 그냥 접안렌즈, 코렉터+접안렌즈 조합), 사진 관측 모두 별도의 추가 가공 없이 가능하다.

(2) 부경 스파이더와 부경 홀더의 견고성도 문제가 없다.

(3) 부경 조절 볼트를 가는나사로 하길 잘 했다.

(4) 부경 위치와 경사 모두 의도한 범위 내에서 조정가능하다. 부경 홀더 경사도 45˚로 딱 맞다. 홀더와 스파이더 사이의 틈새를 4mm로 설계했는데 1.5mm 정도 더 풀어주었다. 이 틈새를 4mm로 두고 부경 접착제 두께를 더 두껍게 해도 된다.

(5) 부경의 장축 방향, 부경 홀더의 장축 방향을 정확히 찾고, 그 둘의 방향이 일치하도록 부착해야한다.

(6) 주경 뒤쪽에서 빛이 새어 들어온다. 주경 뒤쪽에서 들어가는 빛을 막는 장치가 필요하다.

(7) 안시용 총 중량(경통밴드, 도브테일 포함, 파인더 제외) : 11.4kg

(8) 사진용 총 중량 : 12.3kg

(9) 이동.보관 가방 : 딱 적당하네.

(10) 뚜껑. ㅎ

03 Aug 2023 

학기 중에는 시간이 참 안난다.

초점길이, 콜리메이팅, 간섭상은 주간에 한 번 확인해봤다. 사진이 없네...

중간에 조금씩 했던 일들 정리하면, 

* 적도의에 설치해서 카메라 부딪침 확인 : 체크 완료

   → 포커서를 설치할 때 손잡이의 축방향이 광축과 나란하도록 설치해야겠다.

      모터포커서를 붙일 예정이기 때문

* 경통 밴드 모따기, 표면 다듬기 : 완료

* 알루미늄 부품 아노다이징 : 오늘 발주

* 볼트 추가 구입 (파인더 베이스 고정용, 부경 홀더 중심 볼트, 도브테일 고정용) : 완료

* 부경 스파이더 고정 너트의 유격 줄이기 : 안해도 됨. 꽉 조이면 움직이지 않음.

* 부경 접착을 위한 보조 도구 제작 : 3D 프린팅 완료(아노다이징 후 부착 예정)

* 주경 마스크 제작 : 카본 플레이트로 견적 진행

* 미러셀 후면 빛 차단 : 카본 플레이트로 견적 진행(자석으로 탈착 예정)

* 앞쪽 먼지막이 뚜껑 : 카본 플레이트로 견적 진행(자석으로 탈착 예정)

* 내부 무광 처리(플로킹) : 경통 내부까지 완성

  추가할 부분 → 앞쪽 보호 림 내벽, 부경 테두리, 포커서 드로튜브 전면 등

  효과가 좋다!!

* 모터 포커서 구입 선정 : AstrOasis motorized focuser for Feathertouch 2xxx

  클러치 있음, 컴팩트한 디자인, 높은 토크, 높은 호환성, 드라이브 내장 / 320달러

08 Aug 2023

* 아노다이징 : 새로운 업체 물색하기 귀찮아서 공업사에 일임. 저렴한 가격에 깔끔하게 해결.

  일부는 샌딩+착색, 일부는 착색만 진행했는데... 샌딩이 이렇게 잘 나올 줄 알았으면 다 할 걸 그랬다.

* 주경 셀

동전 크기만 한 코르크를 붙이고 미러를 설치했다.
후면 지지 안정성과 미러스트레스 우려를 피하기 위해 가급적 넓은 면적으로 지지하도록 변경함. 최근 제작 추세는 나일론 등의 딱딱한 소재를 후면 지지에 활용하는 방향으로 변하고 있음. 

* 주경 셀의 반사광이 올라온다.(아래 사진) 샌딩을 했으면 무광처럼 되어서 훨씬 좋았을 걸...

저 반사광도 결국 부경과 포커서까지 오염시킬 테니 주경 마스킹을 넓게 해서 차단해야겠다. 

* 주경 마스킹

카본 판재를 가공 의뢰해서 조립할 예정. 마스킹을 바깥쪽으로 더 넓게 하는 게 낫겠다는 생각이 든다.

* 부경 부착하기

회전이나 기울어짐 없이 부착하려고 3D 프린팅으로 지그를 만들어 붙였다. 저렴한 실리콘 수지로도 충분하다. 다 좋은데 지그와 거울 뒷면이 붙어버렸다. 지그를 부셔서 해결했지만 그 과정이 처참했다. 거울 뒷면에 이도 조금 빠지고 부경 홀더에 스크레치 나고 짜증도 나고 ㅎㅎ.

* 부경 측면 플로킹(식모지 붙이기)

일단 검정 매직으로 칠했다. 후훗. 퀄리티가....

→ 곧 플로킹 작업을 할 거다.

→ 플로킹을 하면 부경 수축에 영향을 줄 수 있다는 의견이 있던데, 음... 과도한 우려라고 생각한다. 

* 기타 부품 반사광 확인하기

→ 포커서 고정용 너트, 파인더 고정용 너트에 플로킹(또는 무광 페인트 칠)

    포커서의 내벽은 코마코렉터로 꽉 차니까 별도의 무광 처리는 필요 없음.

    포커서의 입구 테두리도..

* 튜브 유광 코팅을 하고 싶다.

무광(matte) 상태라 점잖아 보이기는 하나 스크레치에 약하고 기름 때 얼룩도 잘 묻는다.

몇 가지 알아본 방법은 다음과 같다.

 - 에폭시 코팅 : 직접 도말(또는 스프레이건). 두껍다. 느리다. 연마와 덧칠 반복.

 - 2액형 우레탄 코팅 : 자동차 도색 업체에 직접 맡기는 게 낫다. 주제와 용제 구입, 스프레이 건, 방독면 등등 자재도 구입해야 하고 스킬도 없고...

 - 2액형(2K) 우레탄 라커 : 이거 좋아 보인다. SprayMax 368 0061(clear glamour 투명 유광)
 - 1액형(1K) 우레탄(또는 아크릴) 라커 : 저렴이. Rust-Oleum 249117 2X Ultra Cover(Gloss Clear 유광 투명)

아, 그런데 귀찮다.

* 미러셀 뒤쪽에서 오는 빛 샘 확인

→ 미러셀 뒤쪽에 후면 커버 만들기

16 Aug  2023

● 부경 측면 플로킹 : 앞서 설명한 방식으로 만들어 붙여봤다. 부경 단축경은 약 79mm지만 마름질은 80mm로 했다.

유성 매직으로 색칠했던 것과 확실히 차이가 있다.

● 결합 부위 반사광 제거

● 중심 잡아서 경통 내부 촬영하기

● 스파이더 직교성 확인하기, 부경 위치 확인하기

광축 중심에 카메라가 놓인 상태로 스파이더의 모습을 촬영했다. 

직교성은 잘 나온다. 굿!!! .. (아래 사진)

부경 중심 위치가... 5.5mm 정도 내려간 걸로 측정된다. 쓰읍~.. 부경 옵셋 설계값이 4.1mm인데 무려 1.4mm나 더 내려갔다. 에휴.. 이건 바로잡기 곤란하므로 그냥 쓰기로.

18 Aug 2023

주경 마스크를 제작했다.

카본 플레이트 주문 제작을 하려고 했으나 조금 나중으로 미루고 검정색 파일철 표지(소재가 PVC인 것 같다.)를 잘랐다.

레이저 조각기를 이용해 커팅했는데 데인 자국이 약간 굵게 나왔다. 그래도 수작업보다는 훨씬 깔끔하다.

마스크 내경은 200mm, 외경은 238mm로 경통 안쪽 지름(240mm)을 거의 다 가리도록 했다.

추가적인 무광처리는 하지 않았다.

결과 비교

망원경 제작 기록은 여기서 끝!

테스트, 사진 결과물 등은 일반 포스팅에 적겠습니다.