Horloge à engrenages en bois : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

J'ai ajouté une vidéo de l'horloge. Je vais travailler sur la sculpture des fenêtres face à l'horloge. Je mettrai en ligne des photos et/ou une vidéo de cela lorsque j'aurai terminé. Je suis dans le travail du bois depuis quelques années maintenant. J'aime l'idée de pouvoir faire des choses que je peux utiliser. Il y a quelques années, je suis tombé sur une horloge en bois. Le visage, les bras, le cadre et les engrenages étaient tous en bois. Cela m'a vraiment impressionné, et je l'ai gardé en tête pour un futur projet. J'ai décidé de prendre l'horloge en bois dans ce Instructable et, espérons-le, de partager ce que j'ai appris pour aider les autres ayant des intérêts similaires. L'un de mes objectifs était d'utiliser des outils communs qui sont plus largement disponibles pour la plupart des gens. Je n'ai pas utilisé de machines coûteuses pour trouver du bois, ni de progiciels coûteux lors de la conception. Le logiciel utilisé est soit open source, soit gratuit, et les machines utilisées sont parmi les plus courantes que la plupart des menuisiers auraient.

Étape 1: ce dont vous aurez besoin

Voici une liste de choses dont vous aurez besoin pour la conception: OpenOffice Calc - Pour calculer les rapports d'engrenagefree2Design - Pour concevoir les engrenagesGimp - Modifier et éditer des imagesBlender - Pour modéliser les engrenages grossiers afin de s'assurer qu'il n'y a pas d'interférences entre les engrenages et les essieux. * Remarque - Vous pouvez probablement utiliser Blender pour faire toute la conception, mais mes compétences en Blender ne sont pas à la hauteur. Il était plus facile de les dessiner avec une précision dimensionnelle dans un emballage 2D et de l'importer dans un mélangeur.

Étape 2: Comment ça marche ?

L'horloge que j'ai conçue est une horloge à pendule de base. Ceux-ci existent depuis le milieu des années 1600. Il utilise un poids comme source d'énergie et un pendule pour réguler la vitesse à laquelle cette énergie s'échappe.

Le poids est enroulé autour d'un des essieux. En tirant vers le bas, il fait tourner les engrenages, ce qui fait tourner les aiguilles des minutes et des heures. S'il ne s'agissait que du poids et des engrenages, lorsque le poids était relâché, les engrenages tournaient pendant quelques secondes et le poids touchait le sol. Ce n'est pas très pratique à moins que vous ne vouliez faire semblant d'être dans une machine à remonter le temps. Le placement du poids et du cordon est un peu critique. Vous le voulez plus loin dans le train d'engrenages afin de ne pas remonter l'horloge toutes les 4 heures. Une ou deux fois par jour, c'est pas mal. Plus le train d'engrenages est bas, plus il se déroulera lentement. S'il est placé sur l'aiguille des heures, vous pouvez facilement vous débrouiller avec un remontage une fois par jour. Nous avons besoin d'un moyen pour permettre à cette énergie de s'échapper lentement. C'est ici qu'intervient l'"Echappement". Du mot évasion, il permet à l'énergie du poids de s'échapper de manière lente, pour ne pas épuiser l'énergie d'un coup. Ce mécanisme d'échappement crée également le "Tick Tock" que vous entendez des horloges. L'échappement est construit à partir du mécanisme d'échappement, du levier d'échappement et du pendule. Le pendule oscille d'avant en arrière en déplaçant le levier d'échappement dans et hors de l'engrenage d'échappement, provoquant l'arrêt de la rotation de l'engrenage. Cela permet de répartir l'énergie du poids sur une période de temps afin de ne pas remonter l'horloge toutes les 2 minutes.

Étape 3: Le pendule

Les pendules sont un mécanisme intéressant. Il s'agit d'un poids au bout d'une corde ou d'un poteau, avec un pivot à l'extrémité opposée du poids. La période d'un pendule est le temps qu'il faut pour aller d'un côté à l'autre et revenir. Ce qui est bien avec les pendules, c'est que ce temps, ou période, ne dépend pas de la quantité de poids ou de la longueur de l'arc, cela dépend de la longueur du pendule. Donc, si vous aviez un pendule de 2 pieds de long avec un poids de 5 livres, tiré vers la droite à 90 degrés, il faudrait le même temps pour se balancer d'un côté à l'autre qu'un pendule de 2 pieds de long avec 2 livres de poids tiré vers la droite à 30 degrés. Le poids à l'extrémité du pendule affecte le nombre de fois que le pendule oscillera. Ainsi, le pendule avec le poids de 5 livres oscillera plus longtemps que le poids de 2 livres. Ceci est utile parce que nous voulons garder le pendule oscillant. Vous pouvez cependant avoir trop de poids. Comme nous le verrons par la suite, l'échappement contribue à donner une poussée au pendule. Si vous avez un poids trop lourd, vous n'aurez pas assez d'énergie pour le maintenir en mouvement.

Pour notre horloge, nous voulons avoir une période de 2 secondes. De cette façon, il faudra au pendule 1 seconde pour basculer d'un côté. À chaque oscillation, l'échappement permettra au mécanisme d'échappement de tourner une dent à la fois. Si la période est de 2 secondes, cela fera essentiellement de l'engrenage d'échappement notre trotteuse puisqu'il tourne d'une dent toutes les secondes. Pendant une période de 2 secondes, nous avons besoin qu'il ait une longueur de 1 mètre. Puisque notre levier d'échappement aura 2 dents, une pour arrêter le train d'échappement à chaque extrémité de l'oscillation du pendule, notre pendule devra avoir 30 dents. Il fera une rotation toutes les 60 secondes. De nombreuses horloges à pendule ont le train d'échappement sur l'axe de la trotteuse. C'est ce que nous allons faire. Lorsque le pendule oscille d'avant en arrière, il fait pivoter le levier d'échappement dans et hors du train d'échappement. Cela provoque l'arrêt et la rotation des engrenages de l'horloge toutes les secondes. Le levier est conçu de telle sorte qu'au fur et à mesure qu'il sort du train d'échappement, celui-ci lui donne une petite poussée. Cette poussée est suffisante pour maintenir le pendule en mouvement.

Étape 4: Le train d'engrenages

Comme le pignon d'échappement tourne une fois toutes les 60 secondes, nous pouvons faire tourner un autre axe toutes les 3 600 secondes. Ce sera notre aiguille des minutes. Ensuite, nous pouvons faire tourner un autre essieu toutes les 43 200 secondes (12 heures). Ce sera notre aiguille des heures. Lorsque nous calculons cela, nous aurons une horloge fonctionnelle sur papier.

La feuille de calcul montre les calculs des rapports de démultiplication nécessaires. J'ai commencé avec une aiguille des minutes à 3 essieux, mais je suis passé à une aiguille à 4 essieux pour réduire la taille des engrenages. Pour fabriquer une aiguille des minutes, vous avez besoin d'un rapport de démultiplication de 60 entre l'axe d'échappement et l'axe d'aiguille des minutes. Pour une aiguille des heures, vous aurez besoin d'un rapport de démultiplication de 12 de l'aiguille des minutes à l'aiguille des heures. La feuille de calcul montre la formule et les calculs pour obtenir le nombre de dents pour chaque engrenage. En utilisant la feuille de calcul, j'ai pu brancher un nombre différent de dents pour chaque engrenage et pignon pour essayer d'obtenir le rapport d'engrenage nécessaire.

Étape 5: Conception des engrenages

Lors de la conception des engrenages, de nombreux paramètres peuvent affecter la taille. J'ai pris certaines des valeurs standard pour les variables lors des calculs. J'ai utilisé un angle de pression de 20 degrés et un pas diamétral de 8. Combiné au nombre de dents de chaque engrenage, j'ai pu calculer le diamètre du pas, le diamètre de la racine, le diamètre extérieur et le diamètre du cercle de base.

Maintenant que j'ai les diamètres des engrenages, je peux commencer à les dessiner. J'ai trouvé des instructions sur le dessin d'engrenages avec CAD et les ai suivies pour dessiner ces engrenages. Il a été écrit par Nick Carter. Un lien vers sa page se trouve à la dernière étape dans la section Références. Le fichier free2Design contient les engrenages et les pignons avec une couche qui montre les lignes dessinées pour créer les dents. En recherchant des horloges, je suis tombé sur les horloges de Gary. Il a mentionné qu'il existe une grande différence entre ce que vous pouvez dessiner avec la CAO et ce que vous pouvez réellement couper à l'aide d'une scie à chantourner. Je l'ai appris à la dure. Couper l'œsophage entre les dents est un peu fastidieux. Pour essayer d'accélérer les choses, j'ai décidé d'ajouter des cercles entre chaque dents à percer avec la perceuse à colonne. Cela a permis de gagner du temps en essayant d'arrondir la vallée entre les dents, mais je pense que cela a causé quelques problèmes avec les dents qui s'engrènent les unes avec les autres. Avec les engrenages se trouvent l'échappement et le mécanisme à cliquet. Comme indiqué précédemment, l'échappement est un mécanisme qui permet à l'énergie de s'échapper lentement. Cela se fait à l'aide d'un engrenage, d'un levier et d'un pendule. Ce dont on n'a pas encore parlé, c'est le Ratchet. Nous avons dit qu'un poids est enroulé autour d'un axe avec de la ficelle et qu'il sort lentement pour entraîner l'horloge. Nous avons besoin d'un moyen de réinitialiser cela, ou de remonter l'horloge. Le Ratchet nous permettra de le faire. Il s'adapte librement sur l'axe de l'un des engrenages et pousse contre l'engrenage avec une goupille et un levier. Lorsque l'horloge doit être remontée, le cliquet peut être tourné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sans déplacer l'engrenage. Ensuite, lorsque le poids le tire à nouveau dans le sens des aiguilles d'une montre, il s'accroche à la broche fixée à l'engrenage et continue d'alimenter l'horloge.

Étape 6: Couper les engrenages

Vient maintenant le temps de mettre le processus de conception à l'épreuve. Couper les engrenages. Après avoir imprimé les dessins en taille réelle, je les ai découpés et collés sur le bois. Un adhésif en aérosol fonctionne très bien. J'utilise 3M Super77, et il sèche assez rapidement. Au moins quelques minutes après le collage, je suis prêt à commencer à couper sans qu'il se décolle.

Je perce tous les trous en premier. Il est plus facile de manipuler une planche pleine grandeur avec la perceuse à colonne que d'essayer de serrer une ébauche d'engrenage de seulement 1,5 pouce de diamètre sans la diviser. De plus, si quelque chose ne va pas, vous n'avez pas perdu tout ce temps à le couper juste pour que le conseil d'administration se sépare. Après avoir percé les trous, je découpe les engrenages autour du diamètre extérieur, puis je commence à tailler les dents.

Étape 7: Placement de l'équipement

J'ai dessiné des engrenages grossiers dans Blender avec le diamètre extérieur et le diamètre du pas pour déterminer le placement dans le cadre. Cela m'a dit si j'aurai des interférences entre un engrenage et un essieu, et me donnera une idée approximative de l'endroit où mes essieux seront placés. Après avoir créé un "modèle" sur l'endroit où percer les trous, j'ai percé le premier en commençant par l'essieu d'échappement. Une fois que cela a été percé, j'ai glissé l'engrenage sur un axe, je l'ai placé dans le trou, j'ai placé l'engrenage d'accouplement sur un axe et je l'ai maintenu à l'emplacement approximatif. J'ai ensuite modifié l'emplacement de l'engrenage suivant, l'ai marqué et j'ai percé le trou. Ensuite, je revérifierais l'ajustement avec les deux engrenages sur un axe adapté dans le trou. Si cela convenait, j'étais sur le point de le refaire avec la vitesse suivante. Cela a continué jusqu'à ce que tous les trous soient coupés et que les engrenages s'emboîtent.

Trois essieux traverseront le cadre et trois essieux auront des trous borgnes. J'ai maintenant un côté du cadre percé, mais j'ai besoin d'un cadre assorti. Afin d'obtenir une image miroir des trous, j'ai coupé une longueur d'un demi-pouce de goujon de 1/2 à placer dans chaque trou. J'ai enfoncé un clou de finition au centre de chaque morceau de goujon et coupé l'extrémité du clou avec une paire de cisailles. J'ai placé la planche d'accouplement sur les clous et j'ai appuyé fermement. Cela a laissé une empreinte où chacun des centres des trous doit être percé. Une fois les trous percés, il était temps d'assembler l'horloge.

Étape 8: Assemblage et finition de l'horloge

Je glisse les engrenages sur les essieux et les place dans leurs fentes. Placez le visage sur les essieux et fixez-le avec les chevilles de 1/4". L'Escape Gear et les leviers vont à l'arrière avec le pendule. l'arrière de l'horloge à l'aide de chevilles de 1/4" et laissez un endroit pour attacher le pendule.

Eh bien, voici quelques photos de l'horloge assemblée. J'ai besoin de faire un peu de ponçage ici et là, et d'ajouter une finition ainsi que des chiffres, mais c'est fini pour la plupart. Étant donné que c'était ma première horloge, je ne me suis pas trop compliqué et j'ai laissé l'aiguille des heures et des minutes sur des axes séparés. Pour les combiner, comme sur la plupart des horloges, il y aurait plus d'engrenages, et des essieux qui glissent les uns sur les autres. Il y a certaines choses que je prévois d'améliorer. Le premier est le look. Je sais que ce n'est pas l'horloge la plus attrayante, mais j'étais plus concentré sur la fonction. Remplacer le panneau avant par du plexiglas est une idée. Les engrenages ont fière allure et j'aimerais les montrer davantage. L'autre chose que j'aimerais améliorer, ce sont mes compétences en scie à chantourner. J'ai coupé BEAUCOUP d'engrenages qui sont entrés dans la boîte à bois d'allumage.

Étape 9: Réflexions finales et références

J'aime toujours démarrer des projets qui me demandent de faire des recherches, d'apprendre de nouvelles ou d'améliorer mes compétences et mes capacités. J'ai touché plusieurs domaines avec ces projets. Quand j'ai vu ma première horloge en bois il y a des années. Je n'avais jamais réalisé que lorsque j'ai commencé à en créer un, j'en apprendrais tellement sur leur fonctionnement. Je regarde maintenant les horloges et les montres sous un nouvel angle. Je commence maintenant à chercher l'échappement et à suivre les engrenages. Comme je l'ai dit, j'ai beaucoup appris et je voulais partager les sites où j'ai eu quelques idées. Je suppose qu'ils m'ont aidé et qu'ils pourraient peut-être aider les autres. Gary's Wooden Clocks - un site très utile avec plusieurs designs sympas soumis par diverses personnes. How Stuff Works - un aperçu décent des pièces d'un Pendulum ClockNick Carter - une instruction détaillée sur la façon de dessiner des engrenages dans un programme de CAO. La bonne chose est qu'il n'est pas spécifique à un programme en particulier. C'est suffisamment générique pour que n'importe quel programme de CAO fonctionne. Enfin, travailler avec des engrenages ne serait pas complet sans l'utilisation de la 24e édition du manuel pratique dandy Machinery's Handbook. C'est la source de mes formules et calculs.