Wenn Sie jemals diese kleinen Spieluhren gesehen haben, die Sie aufwickeln oder drehen, und die immer wieder eine kleine Melodie aus einer kleinen Metalltrommel mit Noten spielen, aber wünschen, sie hätten mehr als immer und immer wieder dieselbe 10-Sekunden-Melodie gespielt für die Ewigkeit? Wenn du nur das Lied ändern und deine eigene Musik dafür schreiben könntest ... Jetzt gibt es eine Idee.

Nach einem Jahr Design und Arbeit habe ich meine neu programmierbare Spieluhr / meinen mechanischen Synthesizer / meinen Orgelschleifer fertiggestellt. Es hat viele Namen und ist zu 100% nicht elektrisch. Nur Holz, Metall und gute alte Macht.

Ich begann dieses Projekt als eine Art Proof-of-Concept, bei dem ich etwas von Grund auf neu entwarf, ohne viel, worauf ich mich stützen konnte, und eine ganze Reihe von technischen Problemen, die gelöst werden mussten. Außerdem wusste ich nicht wirklich, was ich tat. Es sollte eine Lern- und Problemlösungserfahrung sein. Und es hat viel Spaß gemacht.

Wenn Ihnen meine Arbeit gefällt, stimmen Sie bitte ab dem 3. Oktober beim Holzbearbeitungswettbewerb dafür ab.

Demonstrationsvideo

Schritt 1: Design und Planung

Da dieses Projekt völlig von vorne anfing, musste ich ein fehlerfreies Design erstellen, mit dem leicht gearbeitet werden konnte, und ein gutes Design reduziert immer den Abfall. Ich entschied mich für Eiche und wollte für 60 Dollar pro 10 Fuß Planke keine verschwenden. Außerdem ist seine Komplexität und Präzision äußerst wichtig, damit alles richtig funktioniert.

Ich begann mit der Idee: Ein großer Holzzylinder hält Metallstifte. Es dreht sich und zwingt die Stifte, Metallzinken zu zupfen, die auf bestimmte Noten abgestimmt sind.

Ich habe 12 Noten ausgewählt, da es sich um eine sehr flexible Anzahl von Noten handelte, und ich konnte sie mit einer einfachen 8-Noten-Skala in der Mitte mit ein paar extra hohen und niedrigen Noten füllen. Ich könnte auch Flats oder Sharps einstellen, wenn ich etwas speziell wollte, oder fast die gesamte chromatische Skala einbauen. Ich habe 32 Noten "um" den Zylinder ausgewählt, denn das ist es, was Sie brauchen, um Pop Goes The Weasel zu spielen, oder 8- Bar-Song mit Viertelnoten.

Der Zylinder besteht aus Weichholz mit einem Durchmesser von 8 Zoll, das ich kostenlos von einem nahe gelegenen Schreiner abgeholt habe. Ich habe einen Riemen gefunden, der genau darum passt, zusammen mit ein paar Zahnrädern und einem Riemen für den Kurbelmechanismus.

Das Zinkenmaterial wurde aus den Zinken eines Gartenharkens geschnitten. Dies funktioniert hervorragend, da es flexibel ist, aber sofort wieder einrastet. Das Design des Zinkenhalters lag sozusagen in der Luft, bis der Rest der Maschine fertig war, damit ich Tests durchführen konnte. Die anfänglichen Entwürfe waren zu komplex und winzig, aber das endgültige Design (Bild 3 unten) ist meiner Meinung nach so einfach wie möglich.

Ursprünglich wollte ich fast alles Holz für dieses Projekt verwenden, aber es stellte sich heraus, dass Holz nicht die Präzision bieten würde, die ich für die Zinken benötigte. Am Ende habe ich es mit einer CNC an meinem College gemacht. In Schritt 7 gehe ich davon aus, wie dies ohne solch teure Werkzeuge erreicht werden könnte.

Versuchen Sie beim Entwerfen des Holzrahmens, die Teile so zu platzieren, dass möglichst wenige freiliegende Kanten entstehen. Versuchen Sie, die Kanten, die Sie haben, so auszurichten, dass sie Ränder bilden und dennoch für das Auge ansprechend aussehen.

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Schritt 2: Materialien und Werkzeuge

Materialien:

• Eichenbrett (10 Fuß lang, 8 Zoll breit und 3/4 "dick ist das, womit ich angefangen habe)
• 8 "lang und 8" Durchmesser Holzzylinder
• Aluminiumteller
• 1 "breiter 1/4" dicker Aluminiumschaft
• 100 Stahlstifte
• 384 1/8 "Durchmesser durch 1/8" lange Magnete
• Rechenzinken
• 8 "Gummiband
• Kleinerer Gürtel
• 3x Gänge
• Schlittenschraube und Mutter
• ~ 12 "lange 1/4" Stahlstange
• 1/4 "Holzdübel
• Kekse
• Instrumentenhammer

Werkzeuge:

• Tischsäge
• Bandsäge
• Bohrmaschine
• Nummernbohrersatz
• Bruchbohrersatz
• Holzkleber
• Klemmen
• Bohrer
• Keksausstecher
• Hobel
• 1 "Lochsäge
• Polyurethan-Holzdichtmittel
• Zange

* Hinweis: Ich gehe davon aus, dass Sie wissen, wie Sie Ihren Hobel, Ihre Tischkreissäge, Ihre Bandsäge, Ihre Bohrmaschine usw. verwenden, und ich werde nicht näher auf den Betrieb der Maschinen eingehen. Wenn Sie die Maschinen anderer verwenden, lassen Sie sich von ihnen den Umgang mit ihnen beibringen und lassen Sie sich aus Sicherheitsgründen von jemandem beraten.

Schritt 3: Holzarbeiten

Es ist also schwierig, Holz in den gewünschten Formen im Holzgeschäft zu finden. Deshalb habe ich ein 10 Fuß langes Stück gekauft, das nur 8 Zoll breit war. Meine Lösung bestand darin, es in drei 3, 3 Fuß große Segmente zu hacken und sie zu einer 2 zusammenzukleben Fuß durch 3, 3 Fuß Eichenbrett.

Hacken Sie zuerst die Planke in drei gleichmäßige Stücke. Planen Sie sie dann auf 1/2 "Dicke, da 3/4" für ein so kleines Projekt zu dick ist. Als nächstes schneiden Sie die Kekskerben mit dem Keksausstecher und kleben sie fest. Achten Sie darauf, die Positionen der Kekse zu markieren, damit Sie um sie herum planen können, damit sie nach dem Schneiden nicht sichtbar sind.

Klemmen Sie es zusammen und lassen Sie es 24 Stunden lang trocknen.

Messen Sie den Umfang des Zylinders und teilen Sie ihn durch 32. Markieren Sie 32 Linien rund um den Zylinder. Markieren Sie nun 12 Löcher entlang jeder Linie für jede Note. Es sollten jetzt 384 Punkte gebohrt werden.

Um den Zylinder zu bohren, setzen Sie einen Schraubstock auf das Bohrmaschinenbett und legen Sie ein paar Lappen in die offenen Backen, damit das Holz nicht beschädigt wird. Verwenden Sie ein Gewicht an einer Schnur, um zu überprüfen, ob die Linie der Löcher, die Sie bohren, gerade vertikal ist. Suchen Sie einen Zahlenbohrer, der einige Tausendstel Zoll größer als 1/8 "ist, und bohren Sie die Löcher mit dem Tiefenregler an der Presse genau 1" tief.

Als nächstes kleben Sie einen Magneten in den Boden jedes Lochs. Dies soll verhindern, dass die Stifte herausfallen, wenn die Trommel sie verkehrt herum hält. Der beste Weg, dies zu tun, besteht darin, einen Magneten am Ende eines Stahlstifts zu platzieren, einen Tropfen Klebstoff darauf zu geben und ihn vorsichtig in das Loch zu drücken. Es sollte 1/8 "aus dem Loch herausragen. Klopfen Sie dann leicht mit einem Hammer darauf, um sicherzustellen, dass es unten den richtigen Kontakt hat.

Schritt 4: Holzarbeiten, Pt II

Kehren Sie zurück zum Computer und entwickeln Sie ein Mittel, um Ihre Formabmessungen auf Papier zu bringen. Sie können 2D-Bilder aus Ihrer Konstruktionssoftware exportieren und maßstabsgetreu drucken oder einfach die Abmessungen ablesen und mit einem Bleistift und einem Quadrat auf dem Holz markieren. Denken Sie beim Platzieren von Gegenständen auf dem Holz daran, sichtbare Kanten von den Keksen fernzuhalten! Es ist hilfreich, wenn sich Ihr Design auf separaten Ausschnitten befindet, damit Sie mit der Positionierung spielen können, um die Holzausbeute zu maximieren. Denken Sie daran, dass das Tischkreissägeblatt etwa 1/8-Zoll-Holz verbraucht. Lassen Sie also Lücken zwischen Ihren Teilen.

Ich möchte einen Sicherheitshinweis machen. Tischkreissägen sind schreckliche, lächerlich gefährliche Maschinen. Wenn Sie keine große Angst vor der Säge haben, verwenden Sie sie NICHT. Sie brauchen eine sehr gesunde Menge an Angst, damit Sie alle Vorsichtsmaßnahmen treffen, wenn Sie es verwenden, oder Sie verlieren Ihre Daumen. Ich meine es ernst.

Sobald Ihre Stücke geschnitten sind, gibt es ein paar Löcher zum Bohren. Bohren Sie die Löcher für die Welle, auf der sich die Trommel dreht, und die Schallöffnungslöcher am Vorderteil. Bohren Sie noch keine Löcher in die achteckigen Teile, die in die Trommel passen, da Sie die Mitte richtig finden müssen, sobald sie angebracht sind. Beginnen Sie nun mit dem Klemmen und Kleben. Ich gebe zu, ich hatte zu der Zeit einen engen Zeitplan und musste diese Teile in ein paar Stunden erledigen, also habe ich betrogen und eine Nagelpistole benutzt. Es war eine schreckliche Idee, Nagelpistolen verursachen Risse im Hartholz, also tu es nicht! Nehmen Sie sich Zeit, um Kleber und Klemmen richtig zu verwenden.

Um die Kurbel zu machen, schneiden Sie ein 1, 5 "Stück Dübel und ein 2" Stück Dübel. Schneiden Sie ein Stück übrig gebliebene Eiche in ein 2 "x 1/2" großes Stück. Bohren Sie ein 1/4 "tiefes Loch in der Nähe eines Endes auf einer Seite und ein weiteres Loch am anderen Ende auf der gegenüberliegenden Seite. Kleben Sie einen Dübel in jedes Loch. Der 2" -Dübel geht in die Maschine hinein und 2 "kann länger sein als nötig, damit es entsprechend gekürzt werden kann.

So kam ich auf die Idee, die Endstücke in die Holztrommel zu kleben. Legen Sie zuerst Holzleim um die Außenseite des ersten Achtecks ​​und legen Sie ihn flach auf den Tisch. Stellen Sie dann den Lauf darauf, damit sie zusammenpassen. Stellen Sie sicher, dass sie richtig ausgerichtet sind, und wischen Sie überschüssigen oder austretenden Klebstoff ab. Warten Sie, bis es getrocknet ist. Nehmen Sie dann ein Werkzeug zum Finden der Mitte * und suchen Sie die Mitte dieser Seite der Trommel. Bohren Sie ein 1/4 ", um Ihren Wellendurchmesser zu erreichen. Machen Sie jetzt dasselbe mit dem zweiten Achteck, aber dieses Mal, um sicherzustellen, dass alles flach gedrückt wird und das Achteck nicht zu weit in den Lauf hineinragt, drücken Sie es mit einem Stange oder Dübel durch das Loch am gegenüberliegenden Ende. Sobald der Kleber trocken ist, finden Sie die Mitte der zweiten Seite und bohren Sie ein zweites Loch. Alles sollte perfekt sein!

Schneiden Sie einen 12 "langen 1/4" massiven Stahlstab für die Welle, auf der sich die Trommel dreht. Feilen Sie die Enden so, dass sie glatt sind.

* Ein großartiges Instructable für ein Center Finding Tool ist //www.instructables.com/id/Make-a-Center-Finder/

Schritt 5: Mechanik

Jetzt müssen wir anfangen, an den mechanischen Gestängen und der Kurbel für die Trommelbewegung zu arbeiten. Da das Anbringen der Kurbel auf Trommelniveau dazu führen würde, dass die Kurbel auf den Tisch trifft, musste ich einige Übertragungsmechanismen entwickeln, damit ich sie höher stellen konnte.

Ich fand einige Plastikzahnräder, die korrekt in den 8-Zoll-Gummiband eingingen, das ich für die Trommel hatte. Ich klebte zwei der Zahnräder zusammen und klebte einen langen Bolzen in ein Loch, das ich durch die Seite der Schachtel gebohrt hatte. Am Ende der Schachtel Ich bohrte ein Loch und klebte eine Mutter hinein. Dadurch konnte ich eine Maschinenschraube mit einem unverlierbaren Anker einsetzen, die am Ende ein Zahnrad hielt. Dadurch konnte ich einen Transferriemen spannen, um ein Verrutschen der Riemen zu verhindern Zahnräder machen die Kurbel aber trotzdem leicht zu drehen.

Das Ergebnis war das, was Sie im Bild unten sehen. Das System funktioniert ziemlich gut, und ich glaube nicht, dass es einen viel einfacheren Weg geben könnte, dies zu tun, ohne kundenspezifische Zahnräder herzustellen.

Eine wichtige Sache, über die Sie nachdenken sollten, ist der Platz, den Sie haben. Zwischen der Innenwand und der Trommel war nur etwa ein Zoll Abstand, sodass der Platz knapp war.

Schritt 6: Fertigstellen des Holzes

Ich beschloss, den größten Teil des Holzes vorzeitig fertigzustellen, weil ich in den nächsten vier Monaten nicht mehr an dem Projekt arbeiten konnte und nicht wollte, dass es schmutzig wird oder durch Wasser in der Luft seine Form ändert. Ich habe es nur mit ein paar Schichten Minwax Polyurethane beschichtet, um es glänzend zu machen und die Farbe des Holzes ein bisschen mehr hervorzuheben.

Nachdem das Polyurethan trocken ist, drücken Sie den 8-Zoll-Riemen auf den Rand der Trommel. Ich habe den Riemen in zwei Hälften geschnitten, weil er zu breit war und die erste Lochreihe bedeckt hat. Wenn er nicht allein durch Reibung an Ort und Stelle bleibt, Sie kann Finishing-Nägel verwenden, um es an Ort und Stelle zu heften.

Schritt 7: Die musikalische Mechanik

Dies war für eine ganze Weile eine große technische Herausforderung. Ich hatte ein paar Designs, die eine Büste waren, sie waren einfach viel zu klein, um praktisch zu sein. Am Ende habe ich die Ideen in das destilliert, was ich für so einfach wie möglich halte.

Der Zinken, ein Stück Stahl aus einem Laubrechen, liegt zwischen zwei Aluminiumplatten. Der Zinken ist an der Spitze geknickt und hat ungefähr die Länge, die er haben muss, plus genug Länge, um fest in den Platten gehalten zu werden. Dies wird mit zwei kleinen Schrauben befestigt, die durch die obere Platte in Gewindebohrungen in der unteren Platte führen. Die Bodenplatte sitzt dann auf einer großen Aluminiumplatte mit eingearbeiteten Schlitzen. Auf der Unterseite befinden sich größere Schlitze mit unverlierbaren Muttern, die an der Oberseite der Spieluhr befestigt sind. Eine Schraube geht durch ein Loch in der zweiten Platte in eine der Muttern, so dass ihre Position durch Auf- und Abschieben im Schlitz gesteuert werden kann.

Mit dieser Methode kann die Zinkenlänge auf die entsprechende Note eingestellt werden, und dann kann der Zinkenhalter in Richtung der Stifte am Lauf bewegt und für genau die richtige Zupfkraft ausgerichtet werden.

Um die Zinkenhalter zu bauen, habe ich 1 "breites 1/4" dickes Aluminiummaterial verwendet. Da ich nur 15, 3 mm Platz pro Zinken hatte, schnitt ich die Stücke auf 15 mm Breite und dann in 15 mm und 30 mm lange Segmente.

Die Zinken können mit einer Hackensäge oder einem Winkelschleifer aus dem Rechen geschnitten werden. Das Längenschneiden ist jedoch ein Glücksspiel. Abhängig von ihrer Breite, Dicke und Zusammensetzung ändern sich ihre Resonanzeigenschaften stark, so dass ich keine Liste vorgegebener Längen geben kann. Sie müssen nur ein paar schneiden und experimentieren, um herauszufinden, was für Ihre Zinken funktioniert. Die Spitzen können mit zwei Zangen gebogen werden.

Ich habe die Aluminiumplatte mit einer CNC geschnitten. Jetzt weiß ich, dass die Verwendung einer CNC für 99% der Leser nicht möglich ist, aber ich hatte die Ressourcen und es war der beste logische Weg, das von mir erstellte Design zu erstellen.

Wenn es mit einfachen Werkzeugen gemacht werden müsste, würde ich sagen, dass man Holzstücke zusammenschiebt, um die Schlitze zu bilden, oder einen Schlitz benutzt, um die Schlitze für die Muttern herauszuschneiden, und einen Bohrer und Nadelfeilen, um den Rest zu erledigen.

Schritt 8: Endmontage und Abstimmung

Das Einstellen ist ein schmerzhafter Prozess, der ein oder zwei Stunden dauert. Die Zinken können auf viele verschiedene Skalen gestimmt werden, aber ich habe einen einfachen Satz Noten vom Klavier ausgewählt. Sie sind:

A3
B3
C4 (Mitte C)
D4
E4
F4
G4
A4
B4
C5
D5
E5

Das Ergebnis ist eine ziemlich gute Auswahl an Noten, die für viele kleine Songs wie Mary Had A Little Lamb, Hot Cross Buns und Pop Goes The Weasel geeignet sind.

Zum Einstellen ordnen Sie zunächst alle Zinken nach Länge an und legen Sie sie dann fest in die Zinkenhalter. Montieren Sie alle Halter auf der Aluminiumplatte, jedoch nicht in der Nähe der Trommel. Ziehen Sie sie fest, damit sie gut mitschwingen. Spielen Sie mit einem Klavier oder einem virtuellen Klavier (wie //www.virtualpiano.net/) die Note, auf die Sie stimmen möchten. Schlagen Sie mit einem Plastikhammer auf den entsprechenden Zinken. Wenn es zu hoch ist, lösen Sie die beiden Schrauben, mit denen der Zinken befestigt ist, und wackeln Sie den Zinken weiter heraus. Wenn es zu niedrig ist, drücken Sie es weiter hinein. Sobald die Noten richtig klingen (und Sie wissen wann), können Sie den Zinken so fest wie möglich festziehen, damit er nicht verrutschen kann. Schieben Sie dann den Zinkenhalter bis zur Trommel und setzen Sie einen Stift direkt daneben. Sie möchten, dass der Stift den Zinken beim Aufsteigen kaum berührt und dann zupft. Sie möchten nicht, dass sich der Zinken mehr als ein paar Millimeter nach oben biegt. Zu viel Kraft kann die Zinken im Laufe der Zeit brechen oder dazu führen, dass die Zahnräder und Riemen durchrutschen.

Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis alle Zinken abgestimmt sind. Richten Sie ein "Testmuster" ein, indem Sie die Stifte in diagonalen Linien über die Trommel legen, damit die Skala beim Drehen abgespielt wird. Probieren Sie es aus! Wenn es gut klingt, probieren Sie ein oder zwei Songs aus. Sie sollten in der Lage sein, für Rekorder geschriebene Musik zu verwenden, die auf diesem Computer gut funktionieren sollte. Akkorde sind möglich, aber aufwendige erfordern möglicherweise mehr Drehmoment zum Zupfen, als die Kurbel zulässt.

Schritt 9: Verbesserungen und Überlegungen

Ich gebe zu, nach all der Zeit und Mühe, die ich in dieses Projekt gesteckt habe, ist es nicht so gut gelaufen, wie ich es mir erhofft hatte. Ein Teil des Problems ist die verrückte Präzision, die erforderlich ist, um dies richtig zu tun, was mit Holz niemals erreicht werden könnte. Wenn ich jemals wieder versuchen würde, so etwas zu bauen, müsste es komplett aus Metall sein.

Davon abgesehen glaube ich nicht, dass das Design größere Mängel aufweist. Ich würde gerne einige Kommentare zu Verbesserungen und Verbesserungen für die Zukunft sehen.

Ich hoffe, Sie haben es genossen zu lesen, vielen Dank.