Zitat von mikromeister im Beitrag #55 Bis auf den Anker ist die Uhr sehr elegant Mir scheint, hier ist noch viel überflüssiges Material und die Schraubengröße der Palettenklemmung ist nicht harmonisch.
Sein Grundkörper ist nur 2 mm dick, im Bereich der Paletten 4 mm. Die Ankerarme sind recht breit, weil die Paletten rund 13 mm lang sind.
Der Anker wird übrigens eine technologische Herausforderung. Problematisch für die Fertigung ist nämlich der untere "Anhang" mit der Rubinplatte. Diesen musste ich ziemlich weit vom Zentrum anordnen, damit ich die Nuten für die Paletten drehen kann. Seine Dicke ist durch die in ihm befindliche Rubinscheibe festgelegt.
Für die Palettenklemmung habe ich M1 vorgesehen. Was würdest Du empfehlen?
Zitat von mikromeister im Beitrag #55 Die kleine Brücke auf der Rückseite ist als Blechbiegeteil auch nicht einfach und passt nicht zum Rest.
Diese kleine Brücke ist ein Niederhalter, wie er üblicherweise an Aufzugssperrrädern verwendet wird. Da hast Du recht. Es sollte ebenfalls ein gefrästes Messingbauteil sein.
Zitat von mikromeister im Beitrag #55 Hast Du dir genau überlegt, wie man die Kugellager montieren kann und ob der Längenausgleich funktioniert? Das ist ja nicht so einfach, weil die Passungen viel enger sind wie bei einem Steinlager.
Die Sitze für die Kugellager werden aufgerieben, bis eine leicht klemmige Passung erreicht ist. Darum habe ich für die Kugellager grundsätzllich glatte Durchgangsbohrungen gewählt. Die Wellenzapfen sollen eine etwas losere Passung bekommen, damit bei Temperaturänderungen die Wellen in axialer Richtung ihre Höhenluft ausnutzen können, ohne zusätzlichen Druck auf die Innenringe ausüben zu müssen. Diese Passung sehe ich aber nicht so kritisch, weil die Kugellager außer bei der Minutenwelle nur im Antriebswerk vorkommen, wo sowieso große Kräfte wirken.
Zitat von Gustav Becker im Beitrag #60Die staubgeschützten Lager (2Z oder Z) haben keine Berührung mit dem Innenring, führen also nicht zu erhöhter Reibung. Die Schutzdeckel kann man in den meisten Fällen mit etwas Fingerspitzengefühl zerstörungsfrei abnehmen (nur einen Deckel abnehmen reicht normalerweise) und dann die Lager auswaschen und ölen.
Genau, 2Z oder auch ZZ sind die Lager der Wahl. Auch ohne den Deckel zu entfernen, ist es möglich, das Fett raus zu bekommen: in Waschbenzin einlegen, ein paar Minuten warten und dabei den Innenring drehen (Zahnstocher, angesitzes Rundholz), dann mit Pressluft das Benzin rauspusten und den Vorgang noch 2x wiederholen.
Weiterhin sind die Flansch-Lager F... oder MF... der Hit, da sie sich leicht präzise einbauen lassen und auch in einer etwas zu groß geratenen Bohrung nicht mit Loctite o.ä. fixiert werden müssen :-)
Zitat von mikromeister im Beitrag #55 Hast Du dir genau überlegt, wie man die Kugellager montieren kann und ob der Längenausgleich funktioniert? Das ist ja nicht so einfach, weil die Passungen viel enger sind wie bei einem Steinlager.
Die Sitze für die Kugellager werden aufgerieben, bis eine leicht klemmige Passung erreicht ist. Darum habe ich für die Kugellager grundsätzllich glatte Durchgangsbohrungen gewählt. Die Wellenzapfen sollen eine etwas losere Passung bekommen, damit bei Temperaturänderungen die Wellen in axialer Richtung ihre Höhenluft ausnutzen können, ohne zusätzlichen Druck auf die Innenringe ausüben zu müssen. Diese Passung sehe ich aber nicht so kritisch, weil die Kugellager außer bei der Minutenwelle nur im Antriebswerk vorkommen, wo sowieso große Kräfte wirken.
Roland
Alfred Helwig empfiehlt die Verwendung von Schulterkugellagern, da hast du dann nicht so die Probleme mit. Deckel für Staubschutz hört sich gut an, könnte man noch ein Mineralglas einpressen, damits hübsch aussieht; für innen schlägt Helwig das Anfertigen einer Labyrinthdichtung vor.
Daraus könnte man ein eigenes Thema machen. :) Was man auch noch bedenken sollte, ist die nötige Mindestbelastung. Die liegt bei ca. 1 % der statischen Tragzahl, was bei einem ölgeschmierten 6000er Lager ungefähr 20 N entspricht. Wird dieser Wert unterschritten, droht Gleitreibung und damit Beschädigung des Lagers. Ein ehemaliger Studienkollege arbeitete mal in einem Betrieb, wo hochdynamische Antriebsmotoren entwickelt werden. Dort gab es auch immer mal Probleme mit Gleitreibung, allerdings war hier die Trägheit das Problem: Manche Maschinen tourten derart schnell hoch, daß die Wälzkörper gar nicht mitkamen - sofort Lagerschaden. Aber das spielt hier ja keine Rolle.
Die Mindestbelastung sollte bei den vorliegenden Geschwindigkeiten in meinen Augen kein Problem sein.
Ich denke, die Konstruktion kann hinsichtlich der Montage nicht analog zu einer Steinlagerung sein. Mehrere Kugellager, die in einer Platine eingepresst sind, lassen sich kaum gleichzeitig auf die Wellen fädeln ohne dass entweder die Wellenpassungen sehr viel Spiel haben oder die Lager evtl. beschädigt werden. Das rutscht ja nicht mit 10% Spiel geschmeidig rein sondern hakelt und verkantet fast sicher. Schon müssen Montagekräfte über die Kugeln übertragen werden.
Besser scheint mit eine Konstruktion, in der zumindest ein Lager pro Welle wie in einem Chaton sitzt und erst ganz zum Schluss bei montierter Platine auf die Welle und in den Lagersitz geschoben werden kann. Bundlager wird es in dieser Dimension nicht leicht in guter Qualität geben. Ich würde die Aussenringe festlegen und der Welle leichte Axialluft geben, so wie es Roland schon vorgesehen hat. Am kleinen Durchmesser rutscht es leichter. Werden die Platinen so dick wie die Lager breit sind?
Bei der Abdeckung würde ich mich an Rotorlagern von Automatikwerken orientieren oder an den Erfahrungen von Sattler Uhren. Offen und mit sehr wenig dünnem Öl geschmiert wie mir scheint
Zum Anker: Ich glaube mal gelesen zu haben, dass ein Anker leicht sein soll. Dazu soll er sicher möglichst steif sein um die Paletten beim Aufschlag nicht schwingen zu lassen. Deshalb ist es sicher nicht verkehrt, die Kraftwirkungslinie in die neutrale Ebene des Ankers zu legen. So gibt es kein vermeidbares Drehmoment an der Palette das diese seitlich ausweichen lassen könnte oder zu Schwingungen führen könnte. Ich würde schauen, dass die Biegesteifigkeit in den beiden Richtungen nicht so deutlich unterschiedlich ist. Die Torsionssteifigkeit eines Ankerarms sollte man vielleicht nicht komplett vernachlässigen.
Kann dein CAD FEM? Dann wäre doch eine kleine Analyse der Durchbiegung unter Palettenlast keine große Sache.
Ich betone, dass ich von der Ankerkonstruktion keine Ahnung habe. Das sind eher allgemeine Überlegungungen die ich an so einem Teil anstellen würde wenn ich es in größer konstruieren müsste.
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
Zu dem Anker habe ich auch noch eine Anmerkung bzw. Frage: muss der Schwerpunkt nicht unterhalb der Lagerachse sein, damit die Paletten immer definiert am Ankerrad anliegen?
Zitat von Willy im Beitrag #66Zu dem Anker habe ich auch noch eine Anmerkung bzw. Frage: muss der Schwerpunkt nicht unterhalb der Lagerachse sein, damit die Paletten immer definiert am Ankerrad anliegen?
LG, Willy
Die Bedeutung des Schwerpunkts am Anker ist mir unbekannt. Die Lage des Ankers hängt meines Wissens nicht davon ab, wohin er selbst "möchte", sondern vom Pendel und der Einwirkung des Gangrads - vorausgesetzt, die Ankerlager sind nicht völlig ausgeschlagen.
Zu den anderen Beiträgen im Block: - Wegen einfacherer Wartung bleibe ich bei offenen Kugellagern. - Die Staubschutzdeckel dienen gleichzeitig zur Festlegung einer definierten Axialposition der Lager. Falls bei der Werkmontage das Einfädeln zu problematisch wird, lassen sich die vier rückseitigen Kugellager auch nach dem Aufsetzen der hinteren Werkplatte einsetzen. Sie sollen mit der Oberfläche der Platine bündig abschließen. - Es werden in der vorderen Platine auch zwei Flanschkugellager eingesetzt, wo der Platz für eine Staubkappe fehlt. - Die Breite der Kugellager ist <= Platinenstärke. - Schulterkugellager (DIN 615) wären ideal, um die Höhenluft ohne axiale Lagerbelastung zu gewährleisten. Leider fand ich keine Lager für Wellen <5 mm Durchmesser. - Mein CAD-Programm kann keine FEM-Berechnung. - Den Anker werde ich zunächst aus Messing herstellen. Wenn die Uhr erst mal läuft, schaue ich mir mal die Gangwerte im Zusammenhang mit Umweltfaktoren an. Einen Anker aus Aluminium setze ich vielleicht später mal ein. Dann wird wieder eine Zeit für die Beobachtung evtl. anderer Gangeigenschaften benötigt. In einem dritten Schritt plane ich, das Gangrad gefedert mit seiner Welle zu koppeln, um die Stöße der Paletten auf die Gangradzähne und damit auch das Geräusch zu vermindern. Darüber haben wir bereits an anderer Stelle diskutiert. Ob sinnvoll oder nicht - Ich möchte es testen.
Zitat von Enno im Beitrag #67 plane ich, das Gangrad gefedert mit seiner Welle zu koppeln, um die Stöße der Paletten auf die Gangradzähne und damit auch das Geräusch zu vermindern
Da bin ich gespannt, wie das mit maximaler Präzision zu vereinbaren ist.
Die Geräusche entstehen meiner Meinung nach nicht durch Schwingungen der Gangradwelle und nachgelagerter Elemente sondern duch Schwingungen des Gangrades, der Paletten und des Ankers selber. Damit ist eine nachgelagerte Federung wohl wirkungslos. Federn ist zur Schwingungsvermeidung ohnehin ein fragwürdiger Ansatz. Lärm kann man am ehesten durch Dämpfung der unmittelbar betroffenen Elemente verringern, was sie aber schwer und hässlich macht. Man will ja keine Bitumenmatte auf dem Gangrad haben.
Viellleicht noch durch gedämpfte Palettenbefestigung und ein superleichtes Gangrad
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
Zitat von mikromeister im Beitrag #68Viellleicht noch durch gedämpfte Palettenbefestigung und ein superleichtes Gangrad
Gerade das superleichte Gangrad ist das Ziel.
Aufgrund der gestürzten Bauweise drehen sich praktisch 3 Räder mit dem Gangrad gemeinsam. Das ergibt trotz relativ zarter Räder viel Masse (bzw. Massenträgheitsmoment). Wenn die in Schwung kommt und dann auf die Palette prallt, erfolgt ein nicht unerheblicher Stoß, der mechanische Schwingungen im gesamten Uhrwerk hervorruft, hörbar ist und die Hemmungsteile unerwünscht beansprucht. Die Federung zwischen dem großen Rad auf der Gangradwelle und dem Gangrad, soll diesen Stoß mildern. Bei Turmuhren werden aus ähnlichem Grunde zahlreiche Windflügel eingesetzt. Diese Idee stammt nicht von mir. Ich habe bei meinen Recherchen zu PPU etwas ähnliches irgendwo gesehen. Das hat sich in mir festgesetzt. Dazu muss ich dann noch eine praktikable Lösung finden.
Die von mir vorgesehene Haldimann-Hemmung ist funktionell ja eine Federkrafthemmung. Aus diesem Grund dürfte das gefederte Gangrad keinen direkten Einfluss auf den Gang haben.
Könnte mir vorstellen, daß die Auslösereibung (z.B. abhängig von der Antriebskraft) theoretisch Einfluß auf den Zeitpunkt der Auslösung und damit auch der Hebung haben kann. Bei Strasser ist es nicht viel anders, aber ob das überhaupt ansatzweise eine Rolle spielt...
Zitat von Enno im Beitrag #67Die Bedeutung des Schwerpunkts am Anker ist mir unbekannt. Die Lage des Ankers hängt meines Wissens nicht davon ab, wohin er selbst "möchte", sondern vom Pendel und der Einwirkung des Gangrads ...
Nun ja, Massenware sind Uhren mit gestürzter Federkrafthemmung nicht gerade und möglicherweise gibt es deswegen nicht so viele Erfahrungsberichte darüber. Wenn der Anker starr mit dem Pendel verbunden ist (starr ist in diesem Zusammenhang auch eine Ankergabel), dann kann der Anker nur der Pendelbewegung folgen. Bei Dir lassen aber die vermutlich relativ elastischen Antriebsfedern an der Pendelfeder ein gewisses "Eigenleben" des Ankers zu. Mein Gefühl sagt mir nun, dass der Anker zu einer Seite kippen wird und die Kraft vom Ankerrad nicht ausreicht, ihn in die andere Richtung zu kippen. Da kann mich mein Gefühl täuschen, oder ich habe die Konstruktion nicht richtig verstanden, aber den Hinweis wollte ich los werden :-)
bei der Haldimann-Hemmung erfolgt die Auslösung nahe dem Schwingungsnullpunkt. Davor liegt die Zahnspitze des Gangrads unmittelbar vor der Palettenkante. Es gibt fast keine Ruhe.
- Das Pendel hat fast den tiefsten Punkt erreicht und die äußere Pendelfeder leicht gespannt. Es erfolgt die Auslösung. Die Palette rutscht von der schmalen Ruhekante auf die Hebfläche der Palette. Nach der Auslösung erfolgt nun, angetrieben vom Gehwerk, sehr schnell die Hebung, bei welcher das äußere Federnpaar der Pendelfeder gespannt wird und das Pendel treibt. Der nächste Gangradzahn fällt sofort auf die schmale Ruhefläche der anderen Palette. - Das Pendel hat gerade den Schwingungsnullpunkt überschritten. Die treibende Kraft der Pendelfeder wirkt gerade maximal. Sie nimmt nun ab, bis das Pendel seine maximale Auslenkung erreicht. - Am Schwingungsendpunkt angekommen, fällt das Pendel zurück zur Mittellage und spannt dabei die Pendelfeder wieder. - In der Nähe des Nullpunkts folgt die nächste Auslösung. Der Anker schlägt um und spannt die äußere Pendelfeder in die andere Richtung. Das Pendel erhält von der äußeren Pendelfeder den nächsten Antriebsimpuls.
Mittels fein justierbarer Anschläge werden der Bewegungsbereich des Ankers und die Ruhepositionen der Zahnspitzen auf den Paletten festgelegt. Ein Bild dazu ist im Beitrag #50 zu sehen. Der Anker "schnippst" also sehr schnell zwischen seinen Endlagen hin-und-her. Das Ergebnis ist nebenbei eine springende Sekundenanzeige.
Ich habe gemerkt, dass Dein Einwand mit dem Schwerpunkt nicht unbegründet ist. Der Anker soll und wird von einer Endlage zur anderen kippen. Der Alu-Hebel, der nach hinten ragt und den kraftübertragenden Magneten trägt, ergibt aber tatsächlich ein zusätzliches Kippmoment, welches unerwünscht ist, denn das Gehwerk muss diese Kraft zunächst überwinden, bis es zur Auslösung gelangen kann. Hier muss ich sehr wahrscheinlich den hohen Schwerpunkt mit einem Ausgleichsgewicht in Richtung Ankerwelle verschieben. Besten Dank für diesen kritischen Hinweis.
Heute geliefert: Lünette für das Zifferblatt (Rohteil)
Bauteile dieser Größe kann ich auf meinen Maschinen nicht bearbeiten. Also habe ich das einer Firma übertragen, bei der dies ein früherer Kollege von mir auf einer großen Drehbank erledigen kann. Bei dem Kollegen weiß ich außerdem, dass er schnell und genau drehen kann. Und mit seinem Chef konnte ich auch einen guten Preis vereinbaren.
Weiter oben habe ich darüber berichtet, dass ich nicht die passenden Blechstärken für die Räder erwerben konnte. Auch die Probleme beim dünner Drehen habe ich erwähnt. Da ich damit gar nicht zufrieden war, weil auch die stufenweise beidseitig abgedrehten Ronden nicht völlig plan waren, habe ich vor kurzem bei Mr. Cobb Ronden in fast passenden Stärken bestellt. Auf diese warte ich nun. Also konnte ich noch nicht ausschenkeln.
Die freie Zeit in meinem Urlaub wollte ich aber unbedingt für die praktische Arbeit an meinem Projekt nutzen. Also begann ich mit den drei stärksten Rädern, für die ich passende Ronden besaß. Diese sollen aus konstruktiven Gründen nicht ausgeschenkelt werden. Es kam für mich die Feuertaufe mit dem Zähnefräsen.
Als Versuchsobjekt wählte ich das einfachste der drei Räder aus, das Aufzugsrad. Es wird die Bewegung der Aufzugskurbel über das Walzenrad 1 auf die Seilwalze übertragen.
Zunächst wurde die Ronde auf das Zahnspitzenmaß abgedreht.
Dann kam der schwierige Teil, das Einspannen und Einrichten zum Fräsen. Leider verfüge ich nicht über eine Dreh-Fräs-Kombination. Das Werkstück muss umgespannt werden, was für die Genauigkeit höchst schädlich ist. Es hat mich fast zwei Stunden gekostet, den Rundlauf der Radscheibe im Teilapparat zu minimieren. Besser als +/- 5/100 mm wurde es nicht.
Das Werkstück brachte ich mit dem Koordinatentisch bis zur Berührung des Fräsers. Dann fräste ich abwechselnd zwei benachbarte Zahnlücken und erhöhte schrittweise die Schnitttiefe, bis ich eine vernünftige Zahnform erhielt.
Für die gesamte Zahnhöhe wird von Lehotzky bei Eingriff von Rad in Rad für die Evolventenverzahnung 2,25m angegeben (Kopfhöhe = m, Fußlänge = 1,25m). Das würde bei m=0,5 1,125 mm ergeben. Bei einer Schnitttiefe von 1,1 mm war auf der Zahnspitze keine Fläche mehr erkennbar. Darum stellte ich die Frästiefe auf 1,05 mm ein und fräste so alle Zahnlücken.
Der seitliche Fräsgrat wurde vorsichtig entfernt. Dann folgten noch Bohren, Ausdrehen und Senken. Damit ist das erste Zahnrad meiner Uhr im Rohbau fertig. Das feine Entgraten und Glätten der Zähne wird noch einiges an Arbeit kosten.
Nachdem alle Zähne fertig waren, stellte ich fest, dass die Breite der Zahnspitzen etwas variierte. Als Ursache fand ich: Der Teiltisch hat ein geringes radiales Spiel. Dies wird normalerweise vom Ölfilm gefüllt, allerdings unterschiedlich. Wird die Arretierung am Teiltisch festgezogen, drückt diese den rotierenden Teil fest an seine Lagerwandung und es ergibt sich eine geringere Schwankung.
Dies berücksichtigte ich beim zweiten Rad. Nun sahen die Zahnspitzen gleichmäßig breit aus. Als ich schon etliche Zähne gefräst hatte, fiel mir ein, dass ich die Feststellung an der Z-Säule der Fräsmaschine gar nicht festgezogen hatte und zog sie fest. - Im gleichen Augenblick dachte ich, hoffentlich geht das gut.
Leider ging es nicht gut. Der Fräskopf änderte geringfügig seine Höhe. Das fiel mir nicht sofort auf, sondern erst beim Fräsen der vorletzten Zahnlücke, denn da blieb nicht mehr genug Platz für einen Zahn.
Dieses Bauteil ist Schrott. Auch hier gilt die alte Regel: "Don't touch a running system!" Dagegen habe ich leider verstoßen.
Nun hatte ich noch eine Ronde für das dritte Rad übrig. Dies ist das Walzenrad, welches in das Großbodentrieb eingreift und die Federn für das Gegengesperr trägt.
Diesmal ging alles glatt.
In der kommenden Woche sollen meine bestellten Ronden geliefert werden. Dann kann ich das verdorbene Werkstück Nr. 2 ein zweites mal fertigen. Für die weiteren Räder ist dann das Ausschenkeln erforderlich.
Zitat von Enno im Beitrag #74Das Werkstück muss umgespannt werden, was für die Genauigkeit höchst schädlich ist. Es hat mich fast zwei Stunden gekostet, den Rundlauf der Radscheibe im Teilapparat zu minimieren. Besser als +/- 5/100 mm wurde es nicht
Danke für die aussagekräftigen Bilder. Es ist gut auch mal zu sehen was nicht gut gelaufen ist.
+- 0,05 Rundlauffehler ist in meinen Augen viel zu viel und ich kann auch nicht verstehen warum das nicht besser wird. Das sind 0,1mm zwischen höchstem und tiefsten Punkt ! Hat dein Teilkopf so viel Spiel und wackelt unkontrolliert rum? Dann hilft natürlich nichts. Ansonsten solltest Du einen etwas kleineren Dorn nehmen, auf den man die Ronde noch radial schieben kann und diese nur klemmen. Der Dorn im Backenfutter läuft niemals wirklich rund. Nichtmal, wenn das Backenfutter durch eine Spannzange ersetzt ist. (ist aber besser) So sollte die Ronde in 5 Minuten auf besser 0,01mm ausgerichtet sein. Ein Passstift statt Fräser kann dabei ganz exakt als Schiebewerkzeug dienen. Zum Fräsen kannst Du zur Sicherheit noch vorher einen Tropfen Sekundenkleber rumlaufen lassen, wenn Du der Klemmung alleine nicht vertraust.
Alternativ wäre ein Teilkopf mit fester Gegenspitze und ein langer Dorn mit Zentrierbohrung. Dann kann das Rad nah an der festen Spitze rund laufen, während am entfernten Ende des Dorns das Eiern im Futter nicht mehr viel ausmacht.
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
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17.04.2018 20:08
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Aber das spielt hier ja keine Rolle.
