Holzzahnraduhr - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Ich habe Video der Uhr hinzugefügt. Ich werde daran arbeiten, Fenster im Angesicht der Uhr herauszuschnitzen. Ich werde Bilder und/oder ein Video davon hochladen, wenn ich fertig bin. Ich beschäftige mich seit einigen Jahren mit Holzbearbeitung. Ich liebe die Idee, Dinge herstellen zu können, die ich verwenden kann. Vor einigen Jahren stieß ich auf eine Uhr, die aus Holz gefertigt war. Das Gesicht, die Arme, der Rahmen und die Zahnräder waren alle aus Holz. Es hat mich wirklich beeindruckt und ich habe es für ein zukünftiges Projekt im Hinterkopf behalten. Ich habe beschlossen, die Holzuhr in diesem Instructable zu übernehmen und hoffentlich zu teilen, was ich gelernt habe, um anderen mit ähnlichen Interessen zu helfen. Ich habe bei der Entwicklung keine teuren, schwer zu findenden Holzbearbeitungsmaschinen oder teure Softwarepakete verwendet. Die verwendete Software ist entweder Open Source oder kostenlos, und die verwendeten Maschinen gehören zu den gebräuchlichen, die die meisten Holzarbeiter haben.

Schritt 1: Was Sie brauchen

Hier ist eine Liste der Dinge, die Sie zum Entwerfen benötigen: OpenOffice Calc - Zum Berechnen der Getriebeübersetzungenfree2Design - Zum Konstruieren der ZahnräderGimp - Bearbeiten und Bearbeiten von BildernBlender - Zum groben Modellieren von Zahnrädern, um sicherzustellen, dass es keine Interferenzen zwischen Zahnrädern und Achsen gibt.*Hinweis - Sie können wahrscheinlich Blender verwenden, um das gesamte Design zu erledigen, aber meine Blender-Fähigkeiten sind nicht auf dem neuesten Stand. Es war einfacher, sie in einem 2D-Paket maßgenau zu zeichnen und in den Mixer zu importieren. Für die Holzbearbeitung: Scroll SawDrill PressGehrungssäge (Tisch- oder Bandsäge funktioniert auch)

Schritt 2: Wie funktioniert es?

Die von mir entworfene Uhr ist eine einfache Pendeluhr. Diese gibt es seit Mitte des 17. Jahrhunderts. Es verwendet ein Gewicht als Energiequelle und ein Pendel, um zu regulieren, wie schnell diese Energie entweicht.

Das Gewicht wird um eine der Achsen gewickelt. Beim Herunterziehen dreht es die Zahnräder, wodurch sich der Minuten- und der Stundenzeiger drehen. Wenn dies nur das Gewicht und die Zahnräder wären, würden sich die Zahnräder beim Loslassen des Gewichts einige Sekunden lang drehen und das Gewicht würde auf dem Boden aufschlagen. Dies ist nicht sehr praktisch, es sei denn, Sie möchten so tun, als wären Sie in einer Zeitmaschine. Die Platzierung von Gewicht und Schnur ist etwas kritisch. Sie möchten es weiter unten im Räderwerk, damit Sie die Uhr nicht alle 4 Stunden aufziehen. Ein- oder zweimal am Tag ist nicht schlecht. Je weiter unten auf dem Räderwerk, desto langsamer wird es abrollen. Wenn es auf den Stundenzeiger gelegt wird, kommt man problemlos mit dem Aufziehen einmal am Tag zurecht. Wir brauchen eine Möglichkeit, diese Energie langsam entweichen zu lassen. Hier kommt das "Escapment" ins Spiel. Aus dem Wort Escape lässt es die Energie des Gewichts langsam entweichen, um die Energie nicht sofort zu verbrauchen. Dieser Fluchtmechanismus erzeugt auch das "Tick Tock", das Sie von Uhren hören. Die Hemmung besteht aus Ankerwerk, Ankerhebel und Pendel. Das Pendel schwingt hin und her und bewegt den Hemmungshebel in das Ankerwerk hinein und aus ihm heraus, wodurch das Getriebe aufhört, sich zu drehen. Dadurch kann die Energie des Gewichts über einen bestimmten Zeitraum verteilt werden, sodass Sie die Uhr nicht alle 2 Minuten aufziehen.

Schritt 3: Das Pendel

Pendel sind ein interessanter Mechanismus. Sie sind ein Gewicht am Ende einer Schnur oder Stange mit einem Drehpunkt am gegenüberliegenden Ende des Gewichts. Die Periode eines Pendels ist die Zeit, die es braucht, um von einer Seite zur anderen und wieder zurück zu gehen. Das Schöne an Pendeln ist, dass diese Zeit oder Periode nicht vom Gewicht oder der Bogenlänge abhängt, sondern von der Länge des Pendels. Wenn Sie also ein 2 Fuß langes Pendel mit einem Gewicht von 5 Pfund hätten, das um 90 Grad nach rechts gezogen wird, würde es genauso lange dauern, um rüber und zurück zu schwingen wie ein 2 Fuß langes Pendel mit 2 Pfund Gewicht, das nach oben gezogen wird rechts bei 30 Grad. Das Gewicht am Ende des Pendels beeinflusst, wie oft das Pendel schwingt. Das Pendel mit dem 5-Pfund-Gewicht schwingt also länger als das 2-Pfund-Gewicht. Das ist hilfreich, weil wir das Pendel in Schwingung halten wollen. Sie können jedoch zu viel Gewicht haben. Wie wir als nächstes sehen werden, hilft die Hemmung, dem Pendel einen Schub zu geben. Wenn Sie ein zu schweres Gewicht haben, haben Sie nicht genug Energie, um es schwingen zu lassen.

Für unsere Uhr wollen wir eine Periode von 2 Sekunden haben. Auf diese Weise dauert es 1 Sekunde, bis das Pendel zur Seite schwingt. Bei jedem Schwung ermöglicht die Hemmung, dass sich das Hemmungszahnrad jeweils um einen Zahn dreht. Wenn der Zeitraum 2 Sekunden beträgt, wird das Ankerwerk im Grunde unser Sekundenzeiger, da es sich jede Sekunde um einen Zahn dreht. Für einen Zeitraum von 2 Sekunden benötigen wir eine Länge von 1 Meter. Da unser Hemmungshebel 2 Zähne hat, einen zum Stoppen des Hemmungszahnrads an jedem Ende der Pendelschwingung, muss unser Pendel 30 Zähne haben. Es wird alle 60 Sekunden eine Umdrehung machen. Viele Pendeluhren haben das Ankerwerk auf der Sekundenzeigerachse. Das werden wir tun. Wenn das Pendel hin und her schwingt, dreht es den Ankerhebel in das Ankerwerk hinein und aus ihm heraus. Dies bewirkt, dass die Zahnräder der Uhr stoppen und jede Sekunde beginnen, sich zu drehen. Der Hebel ist so konstruiert, dass er beim Ausfahren aus dem Ankerwerk einen kleinen Schub gibt. Dieser Druck reicht aus, um das Pendel in Schwingung zu halten.

Schritt 4: Der Zahnradzug

Da sich das Hemmungsgetriebe alle 60 Sekunden einmal dreht, können wir alle 3.600 Sekunden eine andere Achse drehen lassen. Dies wird unser Minutenzeiger sein. Dann können wir alle 43, 200 Sekunden (12 Stunden) eine andere Achse drehen lassen. Dies wird unser Stundenzeiger sein. Wenn wir das berechnen, haben wir eine funktionierende Uhr auf dem Papier.

Die Tabelle zeigt die Berechnungen der benötigten Übersetzungsverhältnisse. Ich begann mit einem 3-Achsen-Minutenzeiger, wechselte aber zu einem 4-Achsen, um die Größe der Gänge klein zu halten. Um einen Minutenzeiger herzustellen, benötigen Sie ein Übersetzungsverhältnis von 60 zwischen der Hemmungsachse und der Minutenzeigerachse. Für einen Stundenzeiger benötigen Sie ein Übersetzungsverhältnis von 12 vom Minutenzeiger zum Stundenzeiger. Die Tabelle zeigt die Formel und die Berechnungen, um die Anzahl der Zähne für jedes Zahnrad zu erhalten. Durch die Verwendung der Tabelle konnte ich für jedes Zahnrad und jedes Ritzel eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen einsetzen, um zu versuchen, das erforderliche Übersetzungsverhältnis zu erhalten.

Schritt 5: Entwerfen der Zahnräder

Bei der Konstruktion von Zahnrädern gibt es viele Parameter, die die Größe beeinflussen können. Bei den Berechnungen habe ich einige der Standardwerte für die Variablen genommen. Ich habe einen Eingriffswinkel von 20 Grad und eine diametrale Teilung von 8 verwendet. Diese kombiniert mit der Anzahl der Zähne jedes Zahnrads konnte ich den Teilungsdurchmesser, Fußdurchmesser, Außendurchmesser und Grundkreisdurchmesser berechnen.

Jetzt, da ich die Durchmesser der Zahnräder habe, kann ich mit dem Zeichnen beginnen. Ich fand Anweisungen zum Zeichnen von Zahnrädern mit CAD und folgte ihnen, um diese Zahnräder zu zeichnen. Es wurde von Nick Carter geschrieben. Ein Link zu seiner Seite befindet sich im letzten Schritt im Abschnitt Referenzen. Die free2Design-Datei enthält die Zahnräder und Ritzel mit einer Ebene, die die Linien zeigt, die zum Erstellen der Zähne gezeichnet wurden. Bei meiner Recherche zu Uhren bin ich auf Gary's Clocks gestoßen. Er erwähnte, dass es einen großen Unterschied gibt, was man mit CAD zeichnen kann und was man tatsächlich mit einer Dekupiersäge schneiden kann. Das habe ich auf die harte Tour gelernt. Das Schneiden der Speiseröhre zwischen den Zähnen ist etwas mühsam. Um zu versuchen, die Dinge zu beschleunigen, beschloss ich, Kreise zwischen den Zähnen hinzuzufügen, die mit der Bohrmaschine ausgebohrt werden sollen. Das sparte Zeit beim Versuch, das Tal zwischen den Zähnen abzurunden, aber ich denke, es verursachte einige Probleme mit den Zähnen, die ineinander kämmen. Zusammen mit den Zahnrädern sind die Hemmung und der Ratschenmechanismus. Wie bereits erwähnt, ist das Escapement ein Mechanismus, der es der Energie ermöglicht, langsam zu entweichen. Dies geschieht mit einem Zahnrad, Hebel und Pendel. Worüber noch nicht gesprochen wurde, ist die Ratchet. Wir sagten, dass ein Gewicht mit einer Schnur um eine Achse gewickelt ist und es langsam auslässt, um die Uhr anzutreiben. Wir brauchen eine Möglichkeit, dies neu einzustellen oder die Uhr aufzuziehen. Die Ratsche wird uns das ermöglichen. Es passt lose über die Achse eines der Zahnräder und drückt mit einem Stift und einem Hebel gegen das Zahnrad. Wenn die Uhr aufgezogen werden muss, kann die Ratsche gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, ohne das Zahnrad zu bewegen. Wenn das Gewicht es dann wieder im Uhrzeigersinn zieht, greift es in den am Zahnrad befestigten Stift ein und treibt die Uhr weiter an.

Schritt 6: Schneiden der Zahnräder

Jetzt ist es an der Zeit, den harten Designprozess auf die Probe zu stellen. Schneiden der Zahnräder. Nachdem ich die Zeichnungen in voller Größe ausgedruckt hatte, schneide ich sie aus und klebte sie auf das Holz. Ein Sprühkleber funktioniert super. Ich benutze 3M Super77 und es trocknet ziemlich schnell. Zumindest innerhalb weniger Minuten nach dem Kleben kann ich mit dem Schneiden beginnen, ohne dass es sich ablöst.

Ich bohre zuerst alle Löcher. Es ist einfacher, ein Brett in voller Größe mit der Bohrmaschine zu handhaben, als zu versuchen, einen Zahnradrohling mit einem Durchmesser von nur 1,5 Zoll zu klemmen, ohne ihn zu spalten. Wenn etwas schief geht, haben Sie auch nicht die ganze Zeit damit verschwendet, es herauszuschneiden, nur um das Board zu teilen. Nach dem Bohren der Löcher schneide ich die Zahnräder um den Außendurchmesser herum aus, dann fange ich an, die Zähne zu schneiden.

Schritt 7: Zahnradplatzierung

Ich habe grobe Zahnräder in Blender mit dem Außendurchmesser und dem Pitch-Durchmesser gezeichnet, um die Platzierung im Rahmen herauszufinden. Dies sagte mir, ob ich Interferenzen zwischen einem Zahnrad und einer Achse habe, und gab mir eine grobe Vorstellung davon, wo meine Achsen platziert werden. Nachdem ich eine "Schablone" erstellt hatte, wo die Löcher gebohrt werden sollen, bohrte ich die erste, beginnend mit der Hemmungsachse. Sobald das gebohrt war, schob ich das Zahnrad auf eine Achse, legte es in das Loch, platzierte das passende Zahnrad auf einer Achse und hielt es in der ungefähren Position. Dann änderte ich die Platzierung des nächsten Zahnrads, markierte es und bohrte das Loch. Dann würde ich die Passung mit beiden Zahnrädern auf einer Achse erneut überprüfen, die in das Loch passt. Wenn es passte, wollte ich dies mit dem nächsten Gang wiederholen. Dies wurde fortgesetzt, bis alle Löcher geschnitten waren und die Zahnräder passen.

Drei Achsen gehen vollständig durch den Rahmen und drei Achsen haben Sacklöcher. Ich habe jetzt eine Seite des Rahmens gebohrt, aber ich brauche einen passenden Rahmen. Um ein Spiegelbild der Löcher zu erhalten, schneide ich einen halben Zoll Länge von 1/2 Dübel, um ihn in jedes Loch zu legen. Ich habe einen Brad-Nagel in die Mitte jedes Dübelstücks getrieben und das Ende des Nagels abgeschnitten mit einer Schere. Ich legte das passende Brett auf die Nägel und drückte es fest. Dies hinterließ eine Vertiefung, wo jede der Mitten der Löcher gebohrt werden sollte. Nachdem die Löcher gebohrt waren, war es Zeit, die Uhr zusammenzubauen.

Schritt 8: Montage und Fertigstellung der Uhr

Ich schiebe die Zahnräder auf die Achsen und lege sie in ihre Schlitze. Legen Sie das Gesicht über die Achsen und befestigen Sie es mit den 1/4 "Dübeln. Das Fluchtgetriebe und die Hebel gehen mit dem Pendel auf die Rückseite. Ich habe 2 quadratische Stangen über die Rückseite erstellt, um sie an die Wand zu hängen. Diese werden von angehoben die Rückseite der Uhr mit 1/4 "Dübeln und lassen Sie einen Platz, um das Pendel zu befestigen.

Nun, hier sind einige Bilder der zusammengebauten Uhr. Ich muss hier und da ein wenig schleifen und ein Finish sowie Zahlen hinzufügen, aber es ist zum größten Teil fertig. Da dies meine erste Uhr war, wurde ich nicht zu kompliziert und beließ den Stunden- und Minutenzeiger auf einer separaten Achse. Um sie zu kombinieren, gäbe es wie bei den meisten Uhren mehr Getriebe und Achsen, die übereinander rutschen. Es gibt ein paar Dinge, die ich verbessern möchte. Zuerst ist das Aussehen. Ich weiß, dass es nicht die ansprechendste Uhr ist, aber ich habe mich mehr auf die Funktion konzentriert. Das Ersetzen der Frontplatte durch Plexiglas ist eine Idee. Die Zahnräder sehen toll aus und ich würde sie gerne mehr zeigen. Die andere Sache, die ich verbessern möchte, sind meine Fähigkeiten als Dekupiersäge. Ich habe viele Zahnräder geschnitten, die es in die Anzündkiste geschafft haben.

Schritt 9: Abschließende Gedanken und Referenzen

Ich beginne immer gerne Projekte, bei denen ich forschen muss, um Neues zu lernen oder meine Fähigkeiten und Fertigkeiten zu verbessern. Ich habe mit diesen Projekten mehrere Bereiche getroffen. Als ich vor Jahren meine erste Holzuhr sah. Mir war nie klar, dass ich, als ich anfing, eine zu erstellen, so viel über ihre Funktionsweise lernen würde. Ich betrachte Uhren jetzt aus einer neuen Perspektive. Ich fange jetzt an, nach der Hemmung zu suchen und folge den Zahnrädern. Wie gesagt, ich habe viel gelernt und wollte die Seiten teilen, auf denen ich einige Ideen habe. Ich denke, sie haben mir geholfen, und sie können vielleicht anderen helfen. Gary's Wooden Clocks - eine sehr hilfreiche Seite mit mehreren coolen Designs, die von verschiedenen Leuten eingereicht wurden. How Stuff Works - ein anständiger Überblick über die Teile eines Pendulum ClockNick Carter - eine detaillierte Anleitung zum Zeichnen von Zahnrädern in einem CAD-Programm. Das Schöne ist, dass es nicht programmspezifisch ist. Es ist generisch genug, dass jedes CAD-Programm funktioniert. Und schließlich wäre die Arbeit mit Zahnrädern nicht vollständig, ohne das handliche Dandy Machinery's Handbook 24th edition zu verwenden. Dies ist die Quelle für meine Formeln und Berechnungen.