초점조정

[이만성]

복합광학계의 안시관측시 초점조정은 두가지로 합니다. (1) 고정된 초점에 따라 End Plate부분에서 접안렌즈의 위치를 조정하는

방식 (2) 주경과 부경의 간격을 조정하는 방식이 있어요. 전자의 경우는 목표물의 위치에 따라 접안부가 이동합니다.

후자의 경우는 접안부 위치가 변하지 않는다.
후자의 경우도 ①부경 위치를 고정시키고 주경 위치를 움직여 초점을 맞추는 주경이동방식 ② 주경위치를 고정시키고 부경위치를

움직여 초점을 맞추는 부경이동 방식이 있어요.

(1) Rack & Pinion 식
  - 가장 구하기 쉽고 사용하기 간편한 방식이지요. 
    제작집 10. 경통편 제4절 Focuser에서 이 방식에 대해 간단한형태/ 테프론지지/ 오일레스메탈지지/ Crayford식으로 구분하여

    간단간단 설명했고, 홈피 152회차에 500㎜용 포커서를 소개하고 153-155회차에는 미동용 동축 Knob의 자료를 올렸습니다.

    214회차에서는 해당 Autocad 도면도 올린 진부한 내용입니다. 152회차에 올린 것은 결국 덩치만 클뿐 테프론지지 형태이고

    Knob은 152회차에 소개한 자료를 활용하여 제작한 것뿐입니다. 
    기성품으로 나오는 xx Zero라는 제품들은 위 Crayford식의 변형입니다. 여기에 소형 기어드모터를 부착하면 전동xx가 됩니다.
  - 이방식은 반사경 뒤판 End Plate에 부착된 포커서입니다. 더 이상 설명은 생략하겠습니다.

(2) 주경 이동방식
  - 이 방식은 아주 매력적입니다. 한두가지 문제점을 제외하고는 아주 좋아요. 접안렌즈 Assy의 위치가 변하지 않아요. 특히

    쌍안장치를 사용할 때는 (1)의 형태로는 아주 난감해했요. 이동방식으로는 상의 질이 떨어질지라도 초점은 맞추어집니다.

    쌍안장치를 사용할 때나 단안경을 사용할 때의 Back Focus가 비슷한 상태로 보는게 좋아요. 요즘의 쌍안장치는 너무 길어

    초점을 강제로 맞추어야 하므로 Back Focus를 길게 뽑아야 합니다. 그러면 F수가 길게되어 상의 질이 떨어져요. 가능하면

    쌍안장치의 어뎁터부분을 짧게 개조하여 이용하는게 좋아요.
  - 옆으로 샜네요. 문제점은 반사경을 밀고 당기는데 보통 M6혹은 1/4“나사를 사용하는데 밀고 당길 때 반사경이 기울여져

     Image가 Shift 한다는 것이지요. 반사경이 클수록 더 심해져요. 특히나 슈미트 카세그레인의 경우 8인치가 아주 심하지요.

     5인치는 조금 덜해요. 반사경 중심을 지나는 베플용 파이프와 반사경을 매달고 움직이는 바렐 내외경을 아주 정밀하게 가공

    해도 반사경의 무게가 실리니  움직이는 바렐 전체에 고르게 힘이 가해지지 않지요. 
    가공을 정밀하게 한 후 바렐에 밀고 당기는 주걱을 바렐에 고정시키지말고 조금씩 회전시키며 초점나사를 우회전 죄회전을

    해보면 비교적 Shift가 작게 일어나는 부분이 있어요. 즉 1차적으로 궁합이 잘 맞는 위치를 찾으세요.  
  - 또하나의 문제점은 이동량의 5-10배 정도 초점길이 변화가 있어 미세조정이 다소 까다롭다는 것이지요. 대형의 경우는 조동

     용으로 사용할 R & P 방식을 추가하여 미동용으로 할수 있지 않을까요?
  
  1) 외팔 이동형태
    
    이 그림은 All About Telescope에서 한 컷 빌어왔습니다. 표현이 좋아요. 바렐부근이나 바렐축에서 밀고 당기면 한쪽으로 

    밀리지 않겠으나 구조상 Shift가 필연적입니다. 좌우 동일한 위치에서 두 개가 동시에 밀고 당겨주면 Shift가 일어나지

    않겠지요?  이런 착상으로 나온 Anti-Shift 방법이 다음 2)의 시소방식입니다. 

  2) 시소방식 
    
    - 시소방식 포커서를 설명할 그림입니다. 그림만 보아도 대충 이해할 수 있을 것입니다.
       A- 압축스프링(Wire spring)  B- 압축스프링(Wire spring)  A B는 직경은 다르나 동일한 일반스프링이며  C- 인장스프링

       (Tension Spring)로 잡아당기면 텐션이 생깁니다. 
       이 방식을 설명할 때마다 술잔을 두 손가락으로 잡는 방법이라 설명하곤 했어요. 그런데 너무 세게 잡으면 술잔이 팔꿈치를  

       중심으로 회전하니 수직으로 서있지 않고 기울어지지요. 즉 shift가 일어납니다. 바렐이 파이프를 타고 움직일 때 바렐을 

       주는 두 점에는 힘(부하)이 가해지지말아야 하겠기에 아래 그림처럼 바렐을 붙잡고 있는 자이로에 작은 베어링을 끼워요.

       거팡스런 베어링은 아닙니다. 외경 6-8㎜ 내경 2-3㎜  미니어처 베어링입니다. 끝을 뾰죽하게 가공한 무두나사를 사용하여

       자이로가 시소 중간홀안에 자리잡도록 합니다. 자이로라고 하는 용어는 공식용어가 아닙니다. 어디에도 소개된 적이 없는  

       내용입니다. 비슷한 형태가 마이크로 인테스 9인치에 적용된 것을 보았는데 약간 다릅니다. 시소가 기울어져도 자이로는

       항상 수직으로 서있기에 붙인 이름입니다. 
    - 그림에서 보듯이 Knob(M6나사)을 돌리면 나사 상부에 있는 Ball을 통해서 시소 힘점을 밀어줍니다. 받침점에서 시소가 밑

       으로 내려가지 않고 정지하므로 힘점에서 밀어올린 량의 1/2만큼 작용점의 바렐이 위로 움직임니다. 반대로 Knob을 풀어주

       면  바렐 위쪽에서 밀어주는 압축스프링에 의해서 Ball 이동거리 1/2만큼 바렐이 내려갑니다. 이 때 바렐 양단에서 밀고 당기

       기에 Shift는 거의 일어나지 않습니다. 제작초기(2003년도)에는 힘점의 Ball부분/ 작용점/ 받침점의 부하로 Shift가 미세하게

       발생하였어요. 파이프와 바렐의 내외경의 부정확한 가공도 한 몫을 했구요. 무두자리의 정확한 직각도도 중요합니다.

       그간 가공방법의 개선으로 타협점에 다다렀습니다. 개선을 위한 상세한 내용은 어떤회사의 현재 판매중인 제품과 관련되므로

       생략합니다. 
    - A는 압축스프링으로 내경이 바렐이 타고 다니는 파이프의 외경과 같습니다.
       B도 압축스프링이나 스프링을 파이프에 결합할 수 없는 경통 구조일 때 경통 측면에 설치했던 방식인데 2005년도 사용했던

       방법이나 그런대로 효과는 있었으나 썩 달가운 형태는 아니었습니다.  C는 인장스프링인데  앞서 A와 B를 사용할 수 없는

       경우 적용하려합니다. 아직 적용치는 않았습니다. 7인치에 적용코자 합니다.     
    - 스프링을 사용치 않으면 초점 조절나사 자체의 Backlash에 바로 노출됩니다. 그래서 스프링으로 하여금 초점 조절나사에 

       접하는 너트의 한치면(齒面)이 나사의 한방향의 치면에 일정한 방향으로 압력을 가해 밀착되도록 하여 Backlash가 전혀 일어

       나지 않게 한 것입니다. 선반공들은 바이트 밀어넣는 나사에 Backlash가 많은데도 감각적으로 손잡이를 돌려 한방향의

       치면만 이용하여 2/100㎜를 쳐냅니다. 
  
(3) 부경 이동방식
  1) 20인치에 사용한 형태
      삽화는 260회차를 참고하세요.
    - 260회차에서 구렁이 담넘어가듯 설명하고 말았어요. 너무 자세한 설명이 따르면 본래 취지인 경위대 제작이라는 큰 타이틀에

       걸맞지 않아 다음회차로 바톤을 넘기려는 이유였어요. 단일 항목으로 여러번 손을 본 것중 하나입니다. 부경이동하는데 미동

       바렐중심에서 밀고 당기므로 Shift가 거의 없으니 나사의 백래쉬를 크게 감안하지 않고 그져 판너트를 제작하여 Ω 형태로

       너트의 한방향을 쪼개 렌치볼트로 너트의 외경을 조여 너트의 치수를 작게하여 나사에 꼭 맞추는 아주 미개한 방법을 사용했

       습니다. 이방법은 나사를 뻑뻑하게만 할 뿐 백래쉬없이 부드럽게 움직이게 하진 않아요. 역회전시 반드시 헛바뀌 도는 구간이

       있어요(왕 짜증)
    - Sherine 미니어처 밀링반을 조사해보니 더블너트와 같은 너트를 마지막 직전까지 조여 풀어지지 않도록 너트를 바탕에 작은

       볼트로 고정시키는 방법인데 일정기간이 지나면 다시 조여주고 볼트를 고정시켜야 합니다. 적절한 방법이 아닙니다.
    - 다음 사진은 Banggood에서 판매하는 CNC DIY 리드 스크류 부품인 안티 백래쉬 너트입니다. 
     

      무릎을 쳤어요.  위에서 설명했던 시소방식의 초점조절나사의 안티 백래쉬 너트와 동일한 원리가 아닌가요? 깜짝 놀랐어요.

      그 방식을 작은 공간에서도 실현하여 제품에 적용하고 있다는 것이 놀라웠어요. 오른쪽 큰 황동 너트는 스크류 나사와는

      백래쉬가 커요. 또하나의 너트(lock nut와 비슷)는 모양이 특이합니다. 큰 너트와 별개이지만 스프링과 결합하면 풀리지 않습

      니다. 스프링에 의해 큰 너트와 일체형이 되어 백래쉬 전혀없는 리드용 너트Assy가 됩니다. 리드의 수명을 다할 때까지

      백래쉬없는 구조입니다. 구조의 원리를 완전히 이해하여만 조립이 가능합니다. 뚫어지게 보세요. 보여요.

    - 첫번째 적용이 500㎜ 반사경 테스터 미동장치입니다.

      
       반사경 테스트에 집중하느라 설명을 하지않고 넘어갔으나, 아주 기막힌 물건이었어요. 백래쉬가 거의 없어요. 나사는 M3 전산

       볼트였고 리드용 너트는 L자형태의 너트입니다. Lock Nut는 M3육각 너트 였어요. 스프링을 눌러 육각 너트를 끼워요. 육각

       너트가 역회전하여 풀리지 않도록 L자를 파냈지요. 전혀 백래쉬가 없어요. 아무도 관심을 갖어주진 않았지만. 
    - 500㎜ 부경 미동나사 안티 백래쉬도 원리는 동일합니다. 다만 공간의 제약 때문에 Wire spring 대신 높이 2㎜ Wave Washer의

       텐션을 이용했을 뿐입니다. 즉 Wave Washer와 함께 판너트를 조인후 Wave Washer의 높이가 1㎜되도록 조여줍니다.

       그다음은 판너트가 플리지 않도록 측면에 2t판을 메인너트에 작은 볼트로 조여줍니다. 위 Banggood 안티 백래쉬 너트나

       테스터 의 안티 너트나 500㎜ 안티 너트나 원리가 동일하지요? 다소 부하가 걸려 회전하는데 좀더 힘이 센 모터로 교체했을

       뿐 백 래쉬가 없어요.
      500㎜포커서는 두 개입니다. 부경이동방식과 End Plate에 부착된 Rack & Pinion식을 필요에 따라 활용할 뿐입니다. 
       판너트옆의 판이 회전을 막아줍니다. 

  2) 또 다른 방법 – 생략합니다.

(4) Clements 포커서
   221회차에서 자세한 설명하였기 겹치는 설명을 하진 않겠어요. 다만 제작하기만 까다롭고 실용성은 떨어져요. 7인치 포커서

   개조에 활용할까도 고려해보았으나  한계효용의 법칙에 너무나 어긋나는 작업이라 중단했어요.
 
(5) 결론
   어떤 형태/ 방식으로 하던 설계자의 맘입니다. 각방식마다 장단점이 있어요. 100% 완전한 것은 없어요. 기계와 설계자 사용자  

   3자간의 타협입니다. 3자가 만족한다면 끝입니다. 그리고 오랫동안 궁리하고 정성들여 제작하면 그만큼 만족도가 높아져요.

   모든 가능성을 다보여 드렸으니 조합은 각자의 몫입니다. 

[이만성]

재미없는 내용을 너무길게 쓰는 듯하여 미친놈 국거리썰 듯 대충대충 넘어가 미안합니다. 자정이 넘어가니 생각도 가물가물하네요. 정작 핵심이 되는 부분을 어느회사를 들먹거려 또한 미안합니다. 상도의 라는 것이 있어서요. 무심코 넘어갑니다. 나이가 들어가면서 알고 있는 것 모두 털어놓으려 하니 이사람 저사람 걸리는 게 많아요.

[송찬규]

안녕하세요 무더운여름 건강히 잘계시는지요? 올려주시는 내용들은 저같은 초보자들한테는 소중한 자료입니다

기존에 그럴것이다라고 막연하게 생각하던 부분들도 올려주신 자료들 접하게되면 망원경자작의 길은 정말 넓고 깊다는것
을 느끼게 됩니다. 항상 배우고 공부해야겠습니다

아무쪼록 무더운여름 항상 건강하시구 멋진 작품 기대하겠습니다. 감사합니다

[정민섭]

이선생님 글을 책으로 역는것도 생각해보심이 어떠신가요? 그간 격으신 수많은 노하우를 다 전하기 어렵겠지만 후학들에게 큰 도움이 될것 같습니다.

[이만성]

책형태로 만드데는 쉽지 않아요. 첫번째로 가족들에게 적지 않은 고통을 주게됩니다. 얼마전 부터는 마나님과 함께 손녀를 돌보느라 어린이집 전속 집사가 되어 컴터앞에 앉아 있을 시간은 저녁 뿐입니다. 부경 마무리를 해야 하는데 재가동하기에 여러사람 눈치가 보이네요. 또한 책으로 엮은들 알뜰살뜰하게 보실분도 많지 않아요. 이렇게 짬을내어 글을 올리는 것으로 만족하겠습니다. 와셔문제를 초안만 작성해두고 가필을 못하고 있어요. 그 다음은 이제는 이런저런 제약요소가 사라진 모닝캄 시리즈중 MC-300을 중심으로 심도있는 설명하려 합니다. 두번째는 몸이 따라주질 못합니다.