Momentan plane ich einen mechanischen Computer. Das Thema passt zwar nicht direkt zum Uhrenbau, allerdings vermute ich, dass es ein guter Ansatz ist, mich an der Feinmechanik von Uhren zu orientieren. Basiselemente in der aktuellen Planung sind beweglich gelagerte Staebe, teilweise durch Federn verbunden. Im Gegensatz zu Uhren werden Teile verschoben und nicht gedreht. Zunaechst moechte ich herausfinden, welche Materialien geeignet waeren, ich haette aber spaeter noch viele andere Fragen. Die Stangen sollen immer durch zwei gegenueberliegende parallele Platten gefuehrt werden - im Prinzip aehnlich wie die Achsen in Uhrwerken. Derzeit tendiere ich zu Edelstahl oder Messing - sowohl fuer die Platten als auch die Stangen. Lagern werde ich sie wohl in Gleitlagern. Da gibt es ja auch viele verschiedene Varianten und ich kenne mich nur wenig aus. Bis jetzt bin ich auf Messing-Einpresslager fuer Grossuhren und auf die Normen ISO 2795, DIN 1494 und DIN ISO 3547 gestossen. Mein konkrete Frage ist jetzt: Welches Material und vor allem welche Dicken sollte ich verwenden? Die Stangen werden wohl ca. 15-20cm lang und die Platten werden sich wohl in der Groessenordnung 20cmx10cm bewegen, aber das haengt natuerlich auch davon ab, welche Materialien ich verwende. Noch als Zusatzinformation: Runde Stangen sind moeglich, allerdings sollten sie sich idealerweise nicht drehen koennen. Alternativ koennte ich mir auch Staebe mit quadratischem Querschnitt vorstellen.
Zitat von wahli76 im Beitrag #2 2) Wie schnell werden die Stangen geschoben?
Ich wuensche mir eine Taktung von ca. 5 Hz und die Stangen werden sich wohl so ca. 3mm pro Takt bewegen, also ca. 15mm/s. Schneller waere natuerlich besser, aber ich denke da ist bei mechanischen Geraeten schnell die Grenze des moeglichen erreicht.
Zitat von wahli76 im Beitrag #2 3) Wie werden die Stangen angetrieben? Kurbel? Kurbelschleife?
Ueber eine Kurbelschleife habe ich nachgedacht, eventuell nehme ich aber auch Konstruktionen mit je einem ganzen und zwei "halben" Zahnraedern sowie einer Zahnstange, um eine Drehbewegung in eine Zickzack-Bewegung umzuwandeln (da ich das oefter brauche sollte die Reibung minimal sein und ich denke so ist die geringer). Ich weiss leider nicht genau, wie man so etwas nennt. Das Problem mit dem Antrieb ist aber erst einmal zweitrangig - erstmal moechte ich ein paar funktionierende Prototypen bauen, bei denen ich einfach selbst die Stangen verschiebe.
Zitat von wahli76 im Beitrag #2 4) Warum sollen sich die Stangen nicht drehen dürfen? (runde Löcher sind halt einfacher herzustellen als eckige)
Das Funktionsprinzip ist, dass die Stangen sich gegenseitig an Bewegungen hindern. Das wird am einfachsten dadurch erreicht, dass kleine Aermchen an den Stangen angebracht werden. Wenn sich die Stangen drehen koennen, muessten die "Aermchen" dann durch so etwas wie Stellringe ersetzt werden. Ich kann das grad nicht gut erklaeren.
Zitat von wahli76 im Beitrag #2 5) Hast du eine Skizze von dem Computer oder von einer mech. Einheit davon (mech. Flip-Flop oder wie man das nennen würde)
Ein derartiges Flipflop wird z.B. auf http://halfbakedmaker.org/?p=76 und auch in o.g. Paper beschrieben, wobei mir persoenlich die Beschreibungen und die vorgeschlagenen Umsetzungen nicht so gefallen.
Ich werde demnaechst mal meine eigenen Skizzen einscannen und hier posten, dann kann ich die Sachen auch besser erklaeren - dann ergibt das alles vielleicht etwas mehr Sinn.
Zitat von steffl62 im Beitrag #4Hast Du schon mal über Linearkugellager nachgedacht? Die sind da glaub ich geeigneter als normale Gleitlager.
lg Christian
Vielen Dank fuer den Tipp. Hab mich mal ueber diese Lager informiert - die sind wirklich perfekt. Leider sind sie unbezahlbar, selbst die billigsten scheinen um die 10 EUR pro Stueck zu kosten. Ich brauche vermutlich einige Tausend davon, selbst mit Mengenrabatt wuerde das extremst teuer werden. Wie schlimm ist es denn, wenn man das garnicht lagert sondern die Stangen einfach durch ein geschmiertes Loch fuehrt?
Eine solche Maschine mit einigen tausend Stangen zu bauen ist ziemlich schwierig und man kommt schnell in sehr hohe preisliche Größenordnungen. Da würde ich mich an deiner Stelle intensiv z.B. mit einem Feinwerktechnik Ingenieur unterhalten.
Die theoretische Konstruktion ist eines, aber dass die vielen tausend Klötzchen dann auch ohne Verhaken und ohne Crash in hoher Geschwindigkeit zusammenarbeiten ist eine andere Geschichte. Stichworte wäre z.B: Addition von Toleranzen bis zur Beliebigkeit von Stellungen Addition von Reibung bis zum Stillstand Überlastung der ganzen Mechanik bei Blockade von Elementen Montierbarkeit Preis, Gleichteile, Stückzahlen, Kaufteile.
Mich würde es gruseln, sollte ich sowas mit dem Anspruch konstruieren dass es auch sicher funktioniert.
Für einen manuell betriebenen Prototypen würde ich Fahrradspeichen und POM Platten (www.polyquick.de) verwenden. Beides gut und günstig.
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
Zitat von steffl62 im Beitrag #4Hast Du schon mal über Linearkugellager nachgedacht? Die sind da glaub ich geeigneter als normale Gleitlager.
lg Christian
Vielen Dank fuer den Tipp. Hab mich mal ueber diese Lager informiert - die sind wirklich perfekt. Leider sind sie unbezahlbar, selbst die billigsten scheinen um die 10 EUR pro Stueck zu kosten. Ich brauche vermutlich einige Tausend davon, selbst mit Mengenrabatt wuerde das extremst teuer werden. Wie schlimm ist es denn, wenn man das garnicht lagert sondern die Stangen einfach durch ein geschmiertes Loch fuehrt?
Na ja gar nicht schlimm solange die Wandstärke dick genug ist . Nur die Reibungsverluste und die Abnutzung sind ungleich höher. lg Christian
Zitat von mikromeister im Beitrag #6 Addition von Toleranzen bis zur Beliebigkeit von Stellungen
Zitat von mikromeister im Beitrag #6 Überlastung der ganzen Mechanik bei Blockade von Elementen
Toleranzen addieren sich praktisch ueberhaupt nicht bei dem geplanten Konzept, vor allem weil alle logischen Operationen getaktet ablaufen und daher z.B. eine Stange die z.B. 0.5mm falsch plaziert ist nicht dafuer sorgt, dass die Stange der nachsten Operation mindestens diesen Fehler hat. Generell habe ich versucht, aus den Fehlern der Vergangenheit zu lernen (bestes Beispiel ist der Zuse Z1, bei dem Bleche statt Staebe benutzt wurden und der Aufbau auch sonst etwas anders war: selbst ein moderner Nachbau hatte das Problem, dass sich die Bleche verhakt haben). Eine Blockade von Elementen kann bei meiner Planung bis auf sehr wenige Ausnahmen die Mechanik nicht beschaedigen. Das ganze basiert ja darauf, dass Staebe absichtlich durch andere Staebe blockiert werden, deswegen ist der Antrieb ueber Druckfedern mit den Stangen verbunden.
Zitat von mikromeister im Beitrag #6 Addition von Reibung bis zum Stillstand
Die Reibung muss ich gut durchrechnen, allerdings sollte man die in den Griff kriegen koennen, da immer nur wenige Staebe auf einmal bewegt werden.
Zitat von mikromeister im Beitrag #6 Montierbarkeit Preis, Gleichteile, Stückzahlen, Kaufteile.
Ja, das ist momentan ja genau mein Problem :-) Aber wie gesagt, ich moechte genau deswegen erstmal Prototypen bauen.
Zitat von unixfan im Beitrag #3 [quote=wahli76|p47281] 2) Wie schnell werden die Stangen geschoben?
Ich wuensche mir eine Taktung von ca. 5 Hz und die Stangen werden sich wohl so ca. 3mm pro Takt bewegen, also ca. 15mm/s. Schneller waere natuerlich besser, aber ich denke da ist bei mechanischen Geraeten schnell die Grenze des moeglichen erreicht.
[quote=wahli76|p47281]
Ich weiß zwar immer noch nicht genau, wie das Ganze funktionieren soll, aber bezüglich Taktung kannst du ja mal an Renn-4-Taktmotoren denken, die mit einigen 1000 Arbeitszyklen pro Minute arbeiten und die Ventile bewegen sich dabei mehr als 3mm.
erst einmal ein hier im Forum. Sehr interessante Geschichte, die Du da umsetzen möchtest. Es sind wohl einige (aus heutiger Sicht) Probleme zu lösen, die schon Archimedes beschäftigt haben und mehrere hundert jahre später nach ihm dann auch Leibnitz.
Aber so ist das nun mal im Leben: Der Mensch vergisst, wenn er die Informationen nicht mehr braucht, wie z.B. das hier:
Die 1. Rechenmaschine der Welt wurde von Archimedes erbaut. Ihr Name ist "Gerät von Antikytera". Das Gerät besteht aus Bronze und enthält 32 Zahnräder, die als komplexes Differenzialgetriebe auf zwei Ebenen angeordnet sind. Es wurde etwa 80 v. Chr. gebaut und diente der Anzeige von Sonnenpositionen und Mondphasen.
Spässle: Wird Dein Rechner unix als betriebsystem haben? - Sorry, der musste jetzt sein
Ja... Eine sehr interessante Maschine ist auch die "Analytical Engine" von Charles Babbage, die er bis Ende des 19. Jhdts geplant hat.
Hehe, Unix laeuft natuerlich nicht drauf :-) Das "Betriebssystem" wird sehr einfach und nur ein paar Byte gross sein. Es ist in den ersten Bytes des RAM gespeichert (mein RAM ist im Prinzip ein nicht-fluechtiger Speicher, da er mechanisch ist) und wird nach dem Start je nach Userwahl entweder zu einem Programm im RAM springen oder ein Programm von einem Lochstreifen in den RAM laden und es dann starten.
Die geplanten Spezifikationen sind uebrigens: - 8 Bit Daten- und Adressbus - 8 Bit ALU mit Carry-Look-Ahead-Addierer - 256 Byte RAM - von Neumann - Architektur - 7 8-Bit Register sichtbar fuer den Programmierer, dazu den Programm Counter und den Instruction Register - eigenstaendiger Inkrementierer fuer den Programm Counter
Ich hab jetzt heute abend weiter geplant und ein paar Sachen durchgerechnet. Bei meinem aktuellen Entwurf wird momentan eine Unmenge an Antriebsenergie verschwendet, weil zu viele Federn pro Takt gestaucht werden. DIe Energie kommt zwar (abzueglich Reibung) nach einem oder mehreren Takten wieder zum Antrieb zurueck, aber das ganze ist alles andere als ideal. Was mir jetzt vorschwebt (wollte ich am Anfang schon machen, hatte es aber dann zunaechst wieder verworfen): Ich moechte eine Art loesbare Kupplung fuer Translationsbewegungen (Verschiebungen) haben (ist ok, wenn die nur Druck oder nur Schub weiterreichen kann). Spontan faellt mir da die Moeglichkeite ein, einfach eine Luecke in dem Antriebsstab zu lassen und diese fuer "Kupplung an" zu fuellen. Ich koennte mir aber vorstellen, dass wesentlich durchdachtere Ideen existieren.
Für Dein Spezialprojekt gibt es wohl gar kein passenderes Forum. Das ist ja was völlig seltenes.
Nur mal als Anregung: Wäre es vielleicht möglich, statt der Federn und einseitiger Kraftausübung die Konstruktion so auszuführen, dass Zwangsbewegung die zu steuernden Elemente beeinflusst und Formschluss die Positionen sichert? Dann ließe sich evtl. der kurzzeitige Kraftaufwand verringern.
Ein anderer Weg wäre möglicherweise, den Antrieb mit großer Schwungmasse auszustatten, damit kurzzeitig höhere Drehmomente sicher überwunden werden, ohne einen Antrieb nach dem Spitzenmoment dimensionieren zu müssen.
Übrigens komme ich aus der Kybernetik und bin sehr gespannt, wie sich das Projekt entwickelt.
Ich glaube mich zu erinnern, die lassen die sogar laufen, und sollen ein gutes Archiv haben.
Gruß Manuel
(ich durfte mal während einer Schulung eine Multiplikation über alle IC´s eines für heutige Verhältnisse diskret aufgebauten Rechners nachvollziehen als Prüfungsaufgabe. 74XX IC´s 8080 Prozessor und Cobol. Es waren Naturwissenschaftliche Rechner, die eine Turnhalle gefüllt haben. Heute ist jeder Pc schneller und kann mehr. Vom Energieverbrauch und der Kühlung gar nicht zu reden.)
@gima: Den Zuse Z1 hab ich mir auch schon genauer angesagt, auch wenn ich noch nicht die Gelegenheit hatte, den Nachbau mit eigenen Augen zu sehen. Es gibt aber irgendwo online Skizzen und Beschreibungen, ich weiss aber leider grad nicht mehr wo. Der Nachbau hat angeblich die gleichen Probleme wie das Original, und zwar, dass sich die benutzten Bleche ab und zu verhaken. Aus dem Grund versuche ich eine Bauweise zu finden, bei der sich nichts verhaken kann.
@Enno: Die Positionen sichere ich teilweise schon durch Formschluss, z.B. beim Speicher - allerdings brauche ich da nach der aktuellen Planung trotzdem Federn. Ich ueberlege mir, das anders zu machen, hab aber bislang noch keine brauchbaren Ergebnisse. Vielleicht hab ich in den naechsten Tagen was... Das mit dem Antrieb hab ich mir so aehnlich auch ueberlegt. Ich koennte eventuell auch geschickt ausnutzen, dass die Federn ja zwangslaeufig irgendwann wieder freigelassen werden und dann die Energie wieder rauskommt. Wenn ichs schaffe, dass die dann wieder dem Antrieb zur Verfuegung steht, ist das Problem eventuell erledigt.
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17.02.2014 03:42
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hier im Forum. Sehr interessante Geschichte, die Du da umsetzen möchtest.
? - Sorry, der musste jetzt sein
