Houten tandwielklok - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Ik heb video van de klok toegevoegd. Ik zal werken aan het uithakken van vensters in het gezicht van de klok. Ik zal daar foto's en/of een video van uploaden als ik klaar ben. Ik ben al een paar jaar bezig met houtbewerking. Ik hou van het idee om dingen te kunnen maken die ik kan gebruiken. Een paar jaar geleden kwam ik een klok tegen die van hout was gemaakt. Het gezicht, de armen, het frame en de tandwielen waren allemaal van hout. Het maakte echt indruk op me, en ik hield het in gedachten voor een toekomstig project. Ik heb besloten om de houten klok in deze Instructable aan te pakken en hopelijk te delen wat ik heb geleerd om anderen met dezelfde interesses te helpen. Een van mijn doelen hiermee was om algemene tools te gebruiken die voor de meeste mensen breder beschikbaar zijn. Ik heb bij het ontwerpen hiervan geen dure moeilijk te vinden houtbewerkingsmachines of dure softwarepakketten gebruikt. De gebruikte software is open source of gratis, en de gebruikte machines zijn enkele van de meest voorkomende die de meeste houtbewerkers zouden hebben.

Stap 1: Wat heb je nodig?

Hier is een lijst met dingen die je nodig hebt Voor het ontwerpen: OpenOffice Calc - Voor het berekenen van de overbrengingsverhoudingenfree2Design - Voor het ontwerpen van de tandwielen Gimp - Afbeeldingen aanpassen en bewerkenBlender - Voor ruwe modellering van tandwielen om ervoor te zorgen dat er geen interferentie is tussen tandwielen en assen.*opmerking - Je kunt Blender waarschijnlijk gebruiken om al het ontwerpen te doen, maar mijn Blender-vaardigheden zijn niet op snelheid. Het was gemakkelijker om ze dimensionaal nauwkeurig te tekenen in een 2D-pakket en dat in de blender te importeren. Voor houtbewerking: rolzaag, boorpers, verstekzaag (tafel- of lintzaag werkt ook) Handzaagklemmen Spuitlijm (3M Super77)

Stap 2: Hoe werkt het?

De klok die ik heb ontworpen is een eenvoudige slingerklok. Deze bestaan al sinds het midden van de 17e eeuw. Het gebruikt een gewicht als energiebron en een slinger om te regelen hoe snel deze energie ontsnapt.

Het gewicht is om een van de assen gewikkeld. Terwijl het naar beneden trekt, roteert het de tandwielen waardoor de minuten- en uurwijzers draaien. Als dit alleen het gewicht en de tandwielen waren, zouden de tandwielen een paar seconden draaien als het gewicht werd losgelaten en zou het gewicht de vloer raken. Dit is niet erg praktisch, tenzij je wilt doen alsof je in een tijdmachine zit. Plaatsing van het gewicht en het snoer is een beetje kritisch. Je wilt het verder naar beneden in de tandwieltrein, zodat je de klok niet elke 4 uur opwindt. Een of twee keer per dag is niet slecht. Hoe verder naar beneden op de tandwieltrein, hoe langzamer het zal afwikkelen. Als het op de urenwijzer is geplaatst, kun je gemakkelijk een keer per dag opwinden. We hebben een manier nodig om deze energie langzaam te laten ontsnappen. Dit is waar het "Escapment" om de hoek komt kijken. Van het woord ontsnapping, laat het de energie van het gewicht op een langzame manier ontsnappen, zodat de energie niet in één keer wordt verbruikt. Dit ontsnappingsmechanisme creëert ook de "Tick Tock" die je hoort van klokken. Het echappement is opgebouwd uit het ontsnappingsmechanisme, de ontsnappingshendel en de slinger. De slinger zwaait heen en weer en beweegt de echappementhendel in en uit het ontsnappingsmechanisme, waardoor het tandwiel stopt met draaien. Hierdoor kan de energie van het gewicht over een tijdsperiode worden gespreid, zodat je de klok niet elke 2 minuten opwindt.

Stap 3: De slinger

Slingers zijn een interessant mechanisme. Ze zijn een gewicht aan het einde van een touw of paal, met een spil aan het andere uiteinde van het gewicht. De periode van een slinger is de tijd die nodig is om van de ene naar de andere kant te gaan en weer terug. Het leuke van slingers is dat deze tijd, of periode, niet afhankelijk is van het gewicht of de lengte van de boog, het is afhankelijk van de lengte van de slinger. Dus als je een slinger van 2 voet lang had met een gewicht van 5 pond, 90 graden naar rechts getrokken, zou het dezelfde hoeveelheid tijd kosten om heen en weer te zwaaien als een slinger van 2 voet lang met 2 pond gewicht naar rechts op 30 graden. Het gewicht aan het einde van de slinger heeft wel invloed op hoe vaak de slinger zal slingeren. Dus de slinger met het gewicht van 5 pond zal langer slingeren dan het gewicht van 2 pond. Dit is handig omdat we de slinger willen laten slingeren. U kunt echter te veel gewicht hebben. Zoals we hierna zullen zien, helpt het echappement de slinger een duwtje te geven. Als je een te zwaar gewicht hebt, heb je niet genoeg energie om het in beweging te houden.

Voor onze klok willen we een periode van 2 seconden hebben. Op die manier heeft de slinger 1 seconde nodig om naar één kant te zwaaien. Bij elke zwaai kan het echappement het ontsnappingsmechanisme één tand tegelijk laten draaien. Als de periode 2 seconden is, maakt dit het ontsnappingsmechanisme in feite onze tweede hand, aangezien het elke seconde een tand draait. Voor een periode van 2 seconden hebben we een lengte van 1 meter nodig. Aangezien onze ontsnappingshendel 2 tanden heeft, één om het ontsnappingsmechanisme te stoppen aan elk uiteinde van de slingerbeweging, moet onze slinger 30 tanden hebben. Het zal elke 60 seconden één omwenteling maken. Veel slingerklokken hebben het ontsnappingsmechanisme op de tweede handas. Dat is wat we gaan doen. Terwijl de slinger heen en weer zwaait, draait de ontsnappingshendel in en uit het ontsnappingsmechanisme. Dit zorgt ervoor dat de kloktandwielen elke seconde stoppen en beginnen te draaien. De hendel is zo ontworpen dat als hij uit het ontsnappingsmechanisme komt, het tandwiel hem een klein duwtje geeft. Deze duw is voldoende om de slinger te laten slingeren.

Stap 4: De tandwieltrein

Omdat het echappement elke 60 seconden draait, kunnen we een andere as elke 3.600 seconden laten draaien. Dit wordt onze minutenwijzer. Dan kunnen we elke 43, 200 seconden (12 uur) een andere as laten draaien. Dit wordt onze uurwijzer. Als we dit berekenen, hebben we een werkende klok op papier.

De spreadsheet toont de berekeningen van de benodigde overbrengingsverhoudingen. Ik begon met een 3 assige minutenwijzer, maar stapte over naar een 4 assige om de grootte van de versnellingen laag te houden. Om een minutenwijzer te maken, heb je een overbrengingsverhouding van 60 nodig tussen de echappement-as en de minutenwijzer-as. Voor een uurwijzer heeft u een overbrengingsverhouding van 12 nodig van de minutenwijzer naar de uurwijzer. De spreadsheet toont de formule en de berekeningen om het aantal tanden voor elke versnelling te krijgen. Door de spreadsheet te gebruiken, kon ik een ander aantal tanden voor elk tandwiel en rondsel aansluiten om te proberen de benodigde tandwielverhouding te krijgen.

Stap 5: De versnellingen ontwerpen

Bij het ontwerpen van tandwielen zijn er veel parameters die de grootte kunnen beïnvloeden. Bij het maken van de berekeningen heb ik enkele standaardwaarden voor de variabelen genomen. Ik gebruikte een drukhoek van 20 graden en een diametrale steek van 8. In combinatie met het aantal tanden van elk tandwiel, kon ik de steekdiameter, worteldiameter, buitendiameter en basiscirkeldiameter berekenen.

Nu ik de diameters van de tandwielen heb, kan ik ze gaan tekenen. Ik vond instructies over het tekenen van tandwielen met CAD en volgde ze om deze tandwielen te tekenen. Het is geschreven door Nick Carter. Een link naar zijn pagina bevindt zich in de laatste stap in de sectie Referenties. Het free2Design-bestand heeft de tandwielen en rondsels met een laag die de lijnen toont die zijn getekend om de tanden te maken. Tijdens het onderzoek naar klokken kwam ik Gary's Clocks tegen. Hij zei dat er een groot verschil is in wat je met CAD kunt tekenen en wat je daadwerkelijk kunt snijden met een figuurzaagmachine. Ik heb dit op de harde manier geleerd. Het snijden van de slokdarm tussen de tanden is een beetje vervelend. Om te proberen de zaken te versnellen, besloot ik cirkels toe te voegen tussen elke tand die met de kolomboormachine moest worden uitgeboord. Dat bespaarde tijd om de vallei tussen de tanden af te ronden, maar ik denk dat het wat problemen veroorzaakte met het in elkaar grijpen van de tanden. Samen met de versnellingen zijn het echappement en het ratelmechanisme. Zoals eerder vermeld is het echappement een mechanisme dat de energie langzaam laat ontsnappen. Dit gebeurt met behulp van een tandwiel, hendel en slinger. Waar nog niet over gesproken is, is de Ratchet. We zeiden dat een gewicht met een touwtje om een as is gewikkeld en het langzaam loslaat om de klok aan te drijven. We hebben een manier nodig om dit opnieuw in te stellen, of de klok op te winden. De Ratchet stelt ons in staat om dat te doen. Het past losjes over de as van een van de tandwielen en drukt met een pen en hendel tegen het tandwiel. Wanneer de klok moet worden opgewonden, kan de ratel tegen de klok in worden gedraaid zonder het tandwiel te verplaatsen. Wanneer het gewicht het vervolgens weer met de klok mee trekt, grijpt het vast op de pin die aan het tandwiel is bevestigd en blijft het de klok aandrijven.

Stap 6: De versnellingen snijden

Nu komt het moment om het harde ontwerpproces op de proef te stellen. Het snijden van de versnellingen. Nadat ik de tekeningen op ware grootte had uitgeprint, knipte ik ze uit en plakte ze op het hout. Een lijmspray werkt prima. Ik gebruik 3M Super77 en het droogt vrij snel. In ieder geval binnen een paar minuten na het lijmen, ben ik klaar om te beginnen met snijden zonder dat het afbladdert.

Ik boor eerst alle gaten. Het is gemakkelijker om een bord van volledige grootte met de kolomboormachine te hanteren dan te proberen een blanco tandwiel met een diameter van slechts 1,5 inch vast te klemmen zonder het te splijten. En als er iets misgaat, heb je niet al die tijd verspild om het uit te knippen om het bord te laten splitsen. Na het boren van de gaten, snij ik de tandwielen uit rond de buitendiameter, dan begin ik met het snijden van de tanden.

Stap 7: uitrusting plaatsen

Ik tekende ruwe tandwielen in Blender met de buitendiameter en steekdiameter om de plaatsing in het frame te bepalen. Dit vertelde me of ik interferentie zal hebben tussen een versnelling en een as, en geeft me een ruw idee waar mijn assen zullen worden geplaatst. Nadat ik een 'sjabloon' had gemaakt over waar de gaten moesten worden geboord, boorde ik de eerste, te beginnen met de echappementas. Toen dat eenmaal was geboord, schoof ik het tandwiel op een as, plaatste het in het gat, plaatste het bijpassende tandwiel op een as en hield het ongeveer op de locatie. Ik heb toen de plaatsing van de volgende versnelling aangepast, gemarkeerd en het gat geboord. Dan zou ik opnieuw de passing controleren met beide tandwielen op een as die in het gat past. Als het paste, zou ik dit opnieuw doen met de volgende versnelling. Dit ging door totdat alle gaten waren gesneden en de tandwielen pasten.

Drie assen gaan helemaal door het frame en drie assen hebben blinde gaten. Ik heb nu een kant van het frame geboord, maar ik heb een bijpassend frame nodig. Om een spiegelbeeld van de gaten te krijgen, sneed ik een halve inch lengte van 1/2 deuvel om in elk gat te plaatsen. Ik dreef een brad-spijker in het midden van elk stuk plug en knipte het uiteinde van de nagel af met een paar snippers. Ik plaatste het paringsbord op de spijkers en drukte stevig. Dit liet een inkeping achter waar elk van de middelpunten van de gaten moest worden geboord. Nadat de gaten waren geboord, was het tijd om de klok te monteren.

Stap 8: Montage en afwerking van de klok

Ik schuif de tandwielen op de assen en plaats ze in hun sleuven. Plaats het gezicht over de assen en zet het vast met de 1/4 "deuvels. De Escape Gear en Levers gaan op de achterkant met de slinger. Ik heb 2 vierkante staven aan de achterkant gemaakt om het aan de muur te hangen. de achterkant van de klok met behulp van 1/4 "deuvels en laat een plaats vrij om de slinger te bevestigen.

Welnu, hier zijn enkele foto's van de gemonteerde klok. Ik moet hier en daar een beetje schuren en een afwerking en cijfers toevoegen, maar voor het grootste deel is het klaar. Omdat dit mijn eerste klok was, werd ik niet te ingewikkeld en liet ik de uren- en minutenwijzer op een aparte as staan. Om ze te combineren, zoals bij de meeste klokken, zouden er meer tandwielen zijn en assen die over elkaar glijden. Er zijn een paar dingen die ik van plan ben te verbeteren. Ten eerste is er het uiterlijk. Ik weet dat het niet de meest aantrekkelijke klok is, maar ik was meer gefocust op functie. Het frontpaneel vervangen door plexiglas is een idee. De versnellingen zien er geweldig uit en ik zou ze graag meer willen laten zien. Het andere dat ik zou willen verbeteren, is mijn vaardigheden op het gebied van rolzagen. Ik heb VEEL tandwielen gesneden die het in de aanmaakdoos hebben gehaald.

Stap 9: Laatste gedachten en referenties

Ik vind het altijd leuk om projecten te starten waarbij ik onderzoek moet doen en nieuwe moet leren of mijn vaardigheden en capaciteiten moet verbeteren. Ik raakte verschillende gebieden met deze projecten. Toen ik jaren geleden mijn eerste houten klok zag. Ik heb me nooit gerealiseerd dat wanneer ik er een begon te maken, ik zoveel zou leren over hoe ze werken. Ik kijk nu naar klokken en horloges vanuit een nieuw perspectief. Ik ga nu op zoek naar het echappement en volg de versnellingen door. Zoals ik al zei, ik heb veel geleerd en wilde de sites delen waar ik wat ideeën opdeed. Ik denk dat ze mij hebben geholpen, en misschien kunnen ze anderen helpen. Gary's Wooden Clocks - een zeer behulpzame site met verschillende coole ontwerpen die door verschillende mensen zijn ingediend. How Stuff Works - een goed overzicht van de onderdelen van een Pendulum ClockNick Carter - een gedetailleerde instructie over het tekenen van tandwielen in een CAD-programma. Het leuke is dat het niet specifiek is voor één programma. Het is generiek genoeg dat elk CAD-programma zal werken. En tot slot zou het werken met tandwielen niet compleet zijn zonder het handige, dandy Machinery's Handbook 24e editie. Dit is de bron voor mijn formules en berekeningen.