Orologio con ingranaggi in legno: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

Ho aggiunto il video dell'orologio. Lavorerò per ritagliare finestre davanti all'orologio. Quando avrò finito caricherò foto e/o un video. Mi occupo di falegnameria da alcuni anni. Mi piace l'idea di poter fare cose che posso usare. Qualche anno fa mi sono imbattuto in un orologio che era fatto di legno. Il viso, le braccia, il telaio e gli ingranaggi erano tutti in legno. Mi ha davvero colpito, e l'ho tenuto a mente per un progetto futuro. Ho deciso di affrontare l'orologio di legno in questo Instructable e spero di condividere ciò che ho imparato per aiutare gli altri con interessi simili. Uno dei miei obiettivi con questo è stato quello di utilizzare strumenti comuni che sono più ampiamente disponibili per la maggior parte delle persone. Non ho usato macchine per la lavorazione del legno costose e difficili da trovare o costosi pacchetti software durante la progettazione. Il software utilizzato è open source o gratuito e le macchine utilizzate sono tra quelle comuni che la maggior parte dei falegnami avrebbe.

Passaggio 1: cosa ti servirà

Ecco un elenco di cose che ti serviranno per la progettazione: OpenOffice Calc - Per il calcolo dei rapporti di trasmissionefree2Design - Per la progettazione degli ingranaggiGimp- Modifica e modifica delle immaginiBlender - Per la modellazione approssimativa degli ingranaggi per assicurarsi che non vi siano interferenze tra ingranaggi e assi.*nota - Probabilmente puoi usare Blender per fare tutta la progettazione, ma le mie abilità di Blender non sono all'altezza. È stato più facile disegnarli dimensionalmente precisi in un pacchetto 2D e importarli nel frullatore. Per la lavorazione del legno: sega a scorrimento Trapano a pressione Troncatrice (va bene anche la sega da tavolo o a nastro) Sega a mano Morsetti Adesivo spray (3M Super77)

Passaggio 2: come funziona?

L'orologio che ho progettato è un semplice orologio a pendolo. Questi esistono dalla metà del 1600. Usa un peso come fonte di energia e un pendolo per regolare la velocità con cui questa energia fuoriesce.

Il peso è avvolto su uno degli assi. Quando si abbassa, ruota gli ingranaggi facendo ruotare le lancette dei minuti e delle ore. Se questo fosse solo il peso e gli ingranaggi, quando il peso è stato rilasciato, gli ingranaggi girerebbero per alcuni secondi e il peso colpirebbe il pavimento. Questo non è molto pratico a meno che tu non voglia fingere di essere in una macchina del tempo. Il posizionamento del peso e del cavo è un po' critico. Lo vuoi più in basso nel treno di ingranaggi in modo da non caricare l'orologio ogni 4 ore. Una o due volte al giorno non è male. Più in basso sul treno di ingranaggi, più lentamente si svolgerà. Se è posizionato sulla lancetta delle ore, puoi facilmente cavartela caricando una volta al giorno. Abbiamo bisogno di un modo per permettere a questa energia di fuggire lentamente. È qui che entra in gioco la "Escapment". Dalla parola escape, permette all'energia del peso di fuoriuscire in maniera lenta, in modo da non consumare subito l'energia. Questo meccanismo di fuga crea anche il "Tick Tock" che senti dagli orologi. Lo scappamento è costituito dall'ingranaggio di scappamento, dalla leva di scappamento e dal pendolo. Il pendolo oscilla avanti e indietro spostando la leva di scappamento dentro e fuori l'ingranaggio di scappamento, facendo sì che l'ingranaggio smetta di girare. Ciò consente di distribuire l'energia del peso su un periodo di tempo in modo da non caricare l'orologio ogni 2 minuti.

Passaggio 3: il pendolo

I pendoli sono un meccanismo interessante. Sono un peso all'estremità di una corda o un palo, con un perno all'estremità opposta del peso. Il periodo di un pendolo è il tempo che impiega per andare da una parte all'altra e viceversa. La cosa bella dei pendoli è che questa volta, o periodo, non dipende dalla quantità di peso o dalla lunghezza dell'arco, dipende dalla lunghezza del pendolo. Quindi, se avessi un pendolo lungo 2 piedi con un peso di 5 libbre, tirato a destra a 90 gradi, ci vorrebbe lo stesso tempo per oscillare avanti e indietro di un pendolo lungo 2 piedi con 2 libbre di peso tirato a la destra a 30 gradi. Il peso alla fine del pendolo influisce su quante volte il pendolo oscillerà. Quindi il pendolo con il peso di 5 libbre oscillerà per un periodo di tempo più lungo rispetto al peso di 2 libbre. Questo è utile perché vogliamo mantenere il pendolo oscillante. Tuttavia, puoi avere troppo peso. Come vedremo in seguito, lo scappamento aiuta a dare una spinta al pendolo. Se hai un peso troppo pesante, non avrai abbastanza energia per mantenerlo oscillante.

Per il nostro orologio, vogliamo avere un periodo di 2 secondi. In questo modo, il pendolo impiegherà 1 secondo per oscillare da un lato. Ad ogni oscillazione lo scappamento consentirà all'ingranaggio di scappamento di girare un dente alla volta. Se il periodo è di 2 secondi, questo renderà sostanzialmente l'ingranaggio di salvataggio la nostra lancetta dei secondi poiché ruota di un dente ogni secondo. Per un periodo di 2 secondi abbiamo bisogno che abbia una lunghezza di 1 metro. Poiché la nostra leva di fuga avrà 2 denti, uno per fermare l'ingranaggio di emergenza a ciascuna estremità dell'oscillazione del pendolo, il nostro pendolo dovrà avere 30 denti. Farà una rotazione ogni 60 secondi. Molti orologi a pendolo hanno l'ingranaggio di emergenza sull'asse della lancetta dei secondi. Questo è quello che faremo. Mentre il pendolo oscilla avanti e indietro, ruota la leva di fuga dentro e fuori l'ingranaggio di fuga. Ciò fa sì che gli ingranaggi dell'orologio si fermino e inizino a ruotare ogni secondo. La leva è progettata in modo che mentre esce dall'ingranaggio di emergenza, l'ingranaggio gli dia una piccola spinta. Questa spinta è sufficiente per far oscillare il pendolo.

Passaggio 4: il treno di ingranaggi

Poiché l'ingranaggio dello scappamento ruota una volta ogni 60 secondi, possiamo far ruotare un altro asse una volta ogni 3.600 secondi. Questa sarà la nostra lancetta dei minuti. Quindi possiamo far ruotare un altro asse una volta ogni 43, 200 secondi (12 ore). Questa sarà la nostra lancetta delle ore. Quando lo calcoliamo, avremo un orologio funzionante su carta.

Il foglio di calcolo mostra i calcoli dei rapporti di trasmissione necessari. Ho iniziato con una lancetta dei minuti a 3 assi, ma sono passato a una lancetta a 4 assi per mantenere le dimensioni degli ingranaggi ridotte. Per creare una lancetta dei minuti, è necessario un rapporto di trasmissione di 60 tra l'asse dello scappamento e l'asse della lancetta dei minuti. Per una lancetta delle ore, avrai bisogno di un rapporto di trasmissione di 12 dalla lancetta dei minuti alla lancetta delle ore. Il foglio di calcolo mostra la formula ei calcoli per ottenere il numero di denti per ogni ingranaggio. Usando il foglio di calcolo sono stato in grado di collegare un numero diverso di denti per ogni ingranaggio e pignone per cercare di ottenere il rapporto di trasmissione necessario.

Passaggio 5: progettazione degli ingranaggi

Quando si progettano ingranaggi, ci sono molti parametri che possono influenzare le dimensioni. Ho preso alcuni dei valori standard per le variabili durante i calcoli. Ho usato un angolo di pressione di 20 gradi e un passo diametrale di 8. Questi, combinati con il numero di denti di ogni ingranaggio, sono stato in grado di calcolare il diametro del passo, il diametro della radice, il diametro esterno e il diametro del cerchio di base.

Ora che ho i diametri degli ingranaggi, posso iniziare a disegnarli. Ho trovato le istruzioni per disegnare ingranaggi con CAD e le ho seguite per disegnare questi ingranaggi. È stato scritto da Nick Carter. Un collegamento alla sua pagina si trova nell'ultimo passaggio nella sezione Riferimenti. Il file free2Design ha gli ingranaggi e i pignoni con un livello che mostra le linee disegnate per creare i denti. Durante le ricerche sugli orologi, mi sono imbattuto in Gary's Clocks. Ha detto che c'è una grande differenza tra ciò che puoi disegnare con CAD e ciò che puoi effettivamente tagliare usando una sega a scorrimento. Ho imparato questo nel modo più duro. Tagliare l'esofago tra i denti è un po' noioso. Per cercare di velocizzare le cose ho deciso di aggiungere dei cerchi tra ogni dente da forare con il trapano a colonna. Ciò ha risparmiato tempo cercando di arrotondare la valle tra i denti, ma penso che abbia causato alcuni problemi con i denti che si incastrano tra loro. Insieme agli ingranaggi ci sono lo scappamento e il meccanismo a cricchetto. Come affermato in precedenza, lo scappamento è un meccanismo che consente all'energia di fuoriuscire lentamente. Questo viene fatto usando un ingranaggio, una leva e un pendolo. Quello di cui non si è ancora parlato è il Ratchet. Abbiamo detto che un peso è avvolto attorno a un asse con uno spago, e si rilascia lentamente per azionare l'orologio. Ci serve un modo per reimpostare questo, o caricare l'orologio. Il Ratchet ci permetterà di farlo. Si inserisce liberamente sull'asse di uno degli ingranaggi e spinge contro l'ingranaggio con un perno e una leva. Quando l'orologio deve essere caricato, il cricchetto può essere ruotato in senso antiorario senza spostare l'ingranaggio. Quindi, quando il peso lo tira di nuovo in senso orario, si aggancia al perno fissato all'ingranaggio e continua ad alimentare l'orologio.

Passaggio 6: tagliare gli ingranaggi

Ora arriva il momento di mettere alla prova il duro processo di progettazione. Tagliare gli ingranaggi. Dopo aver stampato i disegni a grandezza naturale, li ho ritagliati e incollati al legno. Un adesivo spray funziona alla grande. Uso 3M Super77 e si asciuga abbastanza velocemente. Almeno entro pochi minuti dall'incollaggio, sono pronto per iniziare a tagliare senza che si stacchi.

Per prima cosa faccio tutti i fori. È più facile maneggiare una tavola a grandezza naturale con il trapano a colonna che cercare di bloccare un ingranaggio grezzo di soli 1,5 pollici di diametro senza dividerlo. Inoltre, se qualcosa va storto, non hai sprecato tutto quel tempo a tagliarlo solo per dividere il tabellone. Dopo aver praticato i fori, ho tagliato gli ingranaggi intorno al diametro esterno, quindi ho iniziato a tagliare i denti.

Passaggio 7: posizionamento dell'ingranaggio

Ho disegnato ingranaggi grezzi in Blender con il diametro esterno e il diametro del passo per capire il posizionamento nel telaio. Questo mi ha detto se avrò interferenza tra un ingranaggio e un asse e mi ha dato un'idea approssimativa di dove verranno posizionati i miei assi. Dopo aver creato un 'modello' su dove praticare i fori, ho praticato il primo partendo dall'asse di scappamento. Una volta forato, ho fatto scorrere l'ingranaggio su un asse, l'ho posizionato nel foro, ho posizionato l'ingranaggio di accoppiamento su un asse e l'ho tenuto nella posizione approssimativa. Ho quindi modificato il posizionamento dell'ingranaggio successivo, l'ho contrassegnato e ho praticato il foro. Quindi ricontrollerei l'adattamento con entrambi gli ingranaggi su un asse inserito nel foro. Se andava bene, stavo per farlo di nuovo con la marcia successiva. Questo è continuato fino a quando tutti i fori sono stati tagliati e gli ingranaggi si sono adattati.

Tre assi attraverseranno completamente il telaio e tre assi avranno fori ciechi. Ora ho un lato del telaio forato, ma ho bisogno di un telaio corrispondente. Per ottenere un'immagine speculare dei fori, ho tagliato una lunghezza di mezzo pollice di un tassello da 1/2 da posizionare in ogni foro. Ho guidato un chiodo di legno al centro di ogni pezzo di tassello e ho tagliato l'estremità del chiodo con un paio di cesoie. Ho posizionato la tavola di accoppiamento sopra i chiodi e ho premuto saldamente. Questo ha lasciato una rientranza in cui ciascuno dei centri dei fori doveva essere praticato. Dopo che i fori sono stati praticati, è arrivato il momento di assemblare l'orologio.

Passaggio 8: assemblaggio e finitura dell'orologio

Faccio scorrere gli ingranaggi sugli assi e li inserisco nelle loro sedi. Posiziona la faccia sugli assi e fissala con i tasselli da 1/4". L'Escape Gear e le leve vanno sul retro con il pendolo. Ho creato 2 barre quadrate sul retro per appenderlo al muro. Questi sono sollevati da il retro dell'orologio utilizzando tasselli da 1/4" e lasciare un posto per fissare il pendolo.

Bene, ecco alcune immagini dell'orologio assemblato. Ho bisogno di fare un po' di carteggiatura qua e là, e aggiungere una finitura oltre ai numeri, ma per la maggior parte è finito. Essendo questo è stato il mio primo orologio, non sono diventato troppo complicato e ho lasciato la lancetta delle ore e dei minuti su un asse separato. Per combinarli, come sulla maggior parte degli orologi, ci sarebbero più ingranaggi e assi che scivolano l'uno sull'altro. Ci sono alcune cose che ho intenzione di migliorare. Il primo è l'aspetto. So che non è l'orologio più attraente, ma ero più concentrato sulla funzione. Sostituire il pannello frontale con il plexiglas è un'idea. Gli ingranaggi sembrano fantastici e mi piacerebbe mostrarli di più. L'altra cosa che vorrei migliorare sono le mie capacità di sega circolare. Ho tagliato un SACCO di ingranaggi che sono entrati nella scatola di accensione.

Passaggio 9: considerazioni finali e riferimenti

Mi piace sempre iniziare progetti che mi richiedono di fare ricerca, e impararne di nuove o migliorare le mie capacità e abilità. Ho colpito diverse aree con questo progetto. Quando vidi il mio primo orologio in legno anni fa. Non mi ero mai reso conto che quando ho iniziato a crearne uno, avrei imparato così tanto su come funzionano. Ora guardo orologi e orologi da una nuova prospettiva. Ora comincio a cercare lo scappamento e seguo gli ingranaggi. Come ho detto ho imparato molto e volevo condividere i siti dove ho avuto alcune idee. Immagino che mi abbiano aiutato, e potrebbero essere in grado di aiutare gli altri. Gary's Wooden Clocks - un sito molto utile con diversi fantastici design presentati da varie persone. How Stuff Works - una panoramica decente delle parti di un orologio a pendolo Nick Carter - un'istruzione dettagliata su come disegnare ingranaggi in un programma CAD. La cosa bella è che non è specifico per nessun programma. È abbastanza generico che qualsiasi programma CAD funzionerà. Infine, lavorare con gli ingranaggi non sarebbe completo senza l'utilizzo del pratico e dandy Machinery's Handbook 24a edizione. Questa è la fonte delle mie formule e dei miei calcoli.