Reloj de engranajes de madera: 9 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Agregué un video del reloj. Trabajaré en tallar ventanas en la esfera del reloj. Subiré fotos y / o un video de eso cuando termine. Llevo algunos años en la carpintería. Me encanta la idea de poder hacer cosas que pueda usar. Hace unos años me encontré con un reloj que estaba hecho de madera. La cara, los brazos, la estructura y los engranajes eran todos de madera. Realmente me impresionó y lo tuve en cuenta para un proyecto futuro. Decidí tomar el reloj de madera en este Instructable y, con suerte, compartir lo que he aprendido para ayudar a otros con intereses similares. Uno de mis objetivos con esto fue usar herramientas comunes que están más disponibles para la mayoría de las personas. No utilicé máquinas costosas y difíciles de encontrar para trabajar la madera, ni costosos paquetes de software al diseñar esto. El software utilizado es de código abierto o gratuito, y las máquinas utilizadas son algunas de las más comunes que tendrían la mayoría de los carpinteros.

Paso 1: lo que necesitará

Aquí hay una lista de cosas que necesitará para diseñar: OpenOffice Calc - Para calcular las relaciones de engranajesfree2Design - Para diseñar los engranajesGimp - Modificar y editar imágenesBlender - Para modelar engranajes toscos para asegurarse de que no haya interferencias entre engranajes y ejes. * Nota - Probablemente puedas usar Blender para hacer todo el diseño, pero mis habilidades con Blender no están al día. Fue más fácil dibujarlos dimensionalmente con precisión en un paquete 2D e importarlos a la licuadora.

Paso 2: ¿Cómo funciona?

El reloj que he diseñado es un reloj de péndulo básico. Estos han existido desde mediados del siglo XVII. Utiliza un peso como fuente de energía y un péndulo para regular qué tan rápido escapa esta energía.

El peso se enrolla alrededor de uno de los ejes. A medida que tira hacia abajo, hace girar los engranajes, lo que hace que giren las manecillas de los minutos y las horas. Si esto fuera solo el peso y los engranajes, cuando se suelta el peso, los engranajes girarían durante unos segundos y el peso golpearía el piso. Esto no es muy práctico a menos que quieras fingir que estás en una máquina del tiempo. La colocación del peso y el cable es un poco crítica. Lo desea más abajo en el tren de engranajes para no darle cuerda al reloj cada 4 horas. Una o dos veces al día no está mal. Cuanto más abajo en el tren de engranajes, más lento se desenrollará. Si se coloca en la manecilla de las horas, puede arreglárselas fácilmente con el bobinado una vez al día. Necesitamos alguna forma de permitir que esta energía se escape lentamente. Aquí es donde entra el "Escapment". De la palabra escape, permite que la energía del peso escape de una manera lenta, para no gastar la energía de una vez. Este mecanismo de escape también crea el "Tick Tock" que escuchas de los relojes. El escape está construido con el mecanismo de escape, la palanca de escape y el péndulo. El péndulo oscila hacia adelante y hacia atrás moviendo la palanca de escape hacia adentro y hacia afuera del mecanismo de escape, lo que hace que el mecanismo deje de girar. Esto permite que la energía del peso se distribuya durante un período de tiempo para que no le dé cuerda al reloj cada 2 minutos.

Paso 3: el péndulo

Los péndulos son un mecanismo interesante. Son un peso al final de una cuerda o poste, con un pivote en el extremo opuesto del peso. El período de un péndulo es el tiempo que tarda en ir de un lado a otro y volver. Lo bueno de los péndulos es que este tiempo, o período, no depende de la cantidad de peso o longitud del arco, depende de la longitud del péndulo. Entonces, si tuvieras un péndulo de 2 pies de largo con un peso de 5 libras, tirado hacia la derecha a 90 grados, tomaría la misma cantidad de tiempo para balancearse hacia adelante y hacia atrás que un péndulo de 2 pies de largo con 2 libras de peso jalado hacia la derecha a 30 grados. El peso al final del péndulo afecta la cantidad de veces que se balanceará el péndulo. Entonces, el péndulo con el peso de 5 libras oscilará durante más tiempo que el peso de 2 libras. Esto es útil porque queremos que el péndulo siga oscilando. Sin embargo, puede tener demasiado peso. Como veremos a continuación, el escape ayuda a empujar el péndulo. Si tiene un peso demasiado pesado, no tendrá suficiente energía para mantenerlo balanceándose.

Para nuestro reloj, queremos tener un período de 2 segundos. De esa forma, el péndulo tardará 1 segundo en oscilar hacia un lado. Con cada oscilación, el escape permitirá que el mecanismo de escape gire un diente a la vez. Si el período es de 2 segundos, esto básicamente hará que el engranaje de escape sea nuestro segundero, ya que gira un diente por segundo. Por un período de 2 segundos necesitamos que tenga una longitud de 1 metro. Dado que nuestra palanca de escape tendrá 2 dientes, uno para detener el engranaje de escape en cada extremo de la oscilación del péndulo, nuestro péndulo deberá tener 30 dientes. Hará una rotación cada 60 segundos. Muchos relojes de péndulo tienen el mecanismo de escape en el eje de segunda mano. Eso es lo que vamos a hacer. A medida que el péndulo oscila hacia adelante y hacia atrás, hace girar la palanca de escape hacia adentro y hacia afuera del mecanismo de escape. Esto hace que los engranajes del reloj se detengan y comiencen a girar cada segundo. La palanca está diseñada de modo que cuando sale del engranaje de escape, el engranaje le da un pequeño empujón. Este empujón es suficiente para mantener el péndulo balanceándose.

Paso 4: el tren de engranajes

Dado que el engranaje de escape gira una vez cada 60 segundos, podemos hacer que otro eje gire una vez cada 3.600 segundos. Este será nuestro minutero. Luego podemos hacer girar otro eje una vez cada 43, 200 segundos (12 horas). Esta será nuestra manecilla de las horas. Cuando calculemos esto tendremos un reloj funcionando en papel.

La hoja de cálculo muestra los cálculos de las relaciones de transmisión necesarias. Comencé con un minutero de 3 ejes, pero pasé a uno de 4 ejes para mantener el tamaño de los engranajes bajo. Para hacer un minutero, necesita una relación de transmisión de 60 entre el eje Escapement y el eje Minute Hand. Para una manecilla de las horas, necesitará una relación de transmisión de 12 desde la manecilla de los minutos hasta la manecilla de las horas. La hoja de cálculo muestra la fórmula y los cálculos para obtener el número de dientes de cada engranaje. Al usar la hoja de cálculo, pude conectar diferentes números de dientes para cada engranaje y piñón para tratar de obtener la relación de engranajes necesaria.

Paso 5: diseñar los engranajes

Al diseñar engranajes, hay muchos parámetros que pueden afectar el tamaño. Tomé algunos de los valores estándar de las variables al hacer los cálculos. Usé un ángulo de presión de 20 grados y un paso diametral de 8. Estos, combinados con el número de dientes de cada engranaje, pude calcular el diámetro del paso, el diámetro de la raíz, el diámetro exterior y el diámetro del círculo base.

Ahora que tengo los diámetros de los engranajes, puedo empezar a dibujarlos. Encontré instrucciones sobre cómo dibujar engranajes con CAD y las seguí para dibujar estos engranajes. Fue escrito por Nick Carter. Un enlace a su página está en el último paso de la Sección de Referencias. El archivo free2Design tiene los engranajes y piñones con una capa que muestra las líneas dibujadas para crear los dientes. Mientras investigaba los relojes, me encontré con los relojes de Gary. Mencionó que hay una gran diferencia entre lo que se puede dibujar con CAD y lo que realmente se puede cortar con una sierra de calar. Aprendí esto por las malas. Cortar el esófago entre los dientes es un poco tedioso. Para tratar de acelerar las cosas, decidí agregar círculos entre cada diente para ser perforados con la taladradora. Eso ahorró tiempo al intentar redondear el valle entre los dientes, pero creo que causó algunos problemas con los dientes que se engranan entre sí. Junto con los engranajes están el Escape y el Mecanismo de Trinquete. Como se dijo anteriormente, el Escape es un mecanismo que permite que la energía escape lentamente. Esto se hace utilizando un engranaje, una palanca y un péndulo. De lo que no se ha hablado todavía es del Ratchet. Dijimos que un peso se envuelve alrededor de un eje con una cuerda, y se suelta lentamente para impulsar el reloj. Necesitamos una forma de reajustar esto o dar cuerda al reloj. El Ratchet nos permitirá hacer eso. Se ajusta holgadamente sobre el eje de uno de los engranajes y empuja contra el engranaje con un pasador y una palanca. Cuando es necesario dar cuerda al reloj, el trinquete se puede girar en sentido antihorario sin mover el engranaje. Luego, cuando el peso vuelve a tirar de él en el sentido de las agujas del reloj, se engancha en el pasador fijado al engranaje y continúa alimentando el reloj.

Paso 6: Cortar los engranajes

Ha llegado el momento de poner a prueba el duro proceso de diseño. Cortando los engranajes. Después de imprimir los dibujos a tamaño completo, los recorté y los pegué a la madera. Un adhesivo en aerosol funciona muy bien. Yo uso 3M Super77 y se seca bastante rápido. Al menos unos minutos después de pegar, estoy listo para comenzar a cortar sin que se despegue.

Primero taladro todos los agujeros. Es más fácil manipular una tabla de tamaño completo con la prensa taladradora que intentar sujetar un engranaje en blanco que tiene solo 1,5 pulgadas de diámetro sin dividirlo. Además, si algo sale mal, no ha perdido todo el tiempo cortándolo solo para dividir el tablero. Después de perforar los agujeros, corto los engranajes alrededor del diámetro exterior y luego comienzo a cortar los dientes.

Paso 7: Colocación del equipo

Dibujé engranajes aproximados en Blender con el diámetro exterior y el diámetro de paso para determinar la ubicación en el marco. Esto me dijo si tendré interferencia entre un engranaje y un eje, y me dio una idea aproximada de dónde se colocarán mis ejes. Después de crear una 'plantilla' sobre dónde perforar los orificios, perforé el primero comenzando con el Eje de escape. Una vez que se perforó, deslicé el engranaje en un eje, lo coloqué en el orificio, coloqué el engranaje de acoplamiento en un eje y lo mantuve en la ubicación aproximada. Luego modifiqué la ubicación del siguiente engranaje, lo marqué y perforé el agujero. Luego volvería a verificar el ajuste con ambos engranajes en un eje que encaja en el orificio. Si encajaba, iba a hacer esto de nuevo con la siguiente marcha. Esto continuó hasta que se cortaron todos los orificios y encajaron los engranajes.

Tres ejes atravesarán todo el marco y tres ejes tendrán orificios ciegos. Ahora tengo un lado del marco perforado, pero necesito un marco a juego. Para obtener una imagen reflejada de los agujeros, corté media pulgada de largo de una clavija de 1/2 para colocarla en cada agujero. Clavé un clavo en el centro de cada pieza de clavija y recorté el extremo de la uña con un par de tijeras. Coloqué la placa de acoplamiento encima de los clavos y presioné firmemente. Esto dejó una hendidura donde se debe perforar cada uno de los centros de los agujeros. Después de perforar los agujeros, llegó el momento de ensamblar el reloj.

Paso 8: Montaje y acabado del reloj

Deslizo los engranajes en los ejes y los coloco en sus ranuras. Coloque la cara sobre los ejes y asegúrela con las clavijas de 1/4 ". El engranaje de escape y las palancas van en la parte posterior con el péndulo. Creé 2 barras cuadradas en la parte posterior para colgarlo en la pared. Estos se levantan lejos de la parte posterior del reloj con clavijas de 1/4 "y deje un lugar para sujetar el péndulo.

Bueno, aquí hay algunas fotos del reloj ensamblado. Necesito lijar un poco aquí y allá, y agregar un acabado y números, pero está terminado en su mayor parte. Siendo que este era mi primer reloj, no me compliqué demasiado y dejé la manecilla de las horas y los minutos en ejes separados. Para combinarlos, como en la mayoría de los relojes, habría más engranajes y ejes que se deslizan sobre uno y otro. Hay algunas cosas que planeo mejorar. Primero está la mirada. Sé que no es el reloj más atractivo, pero estaba más concentrado en la función. Reemplazar la placa frontal con plexiglás es una idea. Los engranajes se ven geniales y me gustaría lucirlos más. La otra cosa que me gustaría mejorar son mis habilidades con la sierra de marquetería. Corté MUCHOS engranajes que llegaron a la caja de leña.

Paso 9: Reflexiones finales y referencias

Siempre me ha gustado iniciar proyectos que me obliguen a investigar y aprender nuevas o mejorar mis habilidades y destrezas. Golpeé varias áreas con estos proyectos. Cuando vi mi primer reloj de madera hace años. Nunca me di cuenta de que cuando comencé a crear uno, aprendería tanto sobre cómo funcionan. Ahora miro los relojes desde una nueva perspectiva. Ahora empiezo a buscar el escape y sigo los engranajes. Como dije, aprendí mucho y quería compartir los sitios donde obtuve algunas ideas. Supongo que me ayudaron, y tal vez puedan ayudar a otros. Gary's Wooden Clocks: un sitio muy útil con varios diseños geniales presentados por varias personas. Cómo funcionan las cosas: una descripción general decente de las partes de un reloj de péndulo Nick Carter: una instrucción detallada sobre cómo dibujar engranajes en un programa CAD. Lo bueno es que no es específico de ningún programa. Es lo suficientemente genérico como para que cualquier programa CAD funcione. Y finalmente, trabajar con engranajes no estaría completo sin usar la práctica 24ª edición del Manual de maquinaria de dandy. Esta es la fuente de mis fórmulas y cálculos.