Hallo Frank,
Masseträgheit, das ist das Zauberwort.
Es ist nicht allein der Durchmesser und die Zähnezahl allein.
Bei den Steigrädern der Grasshopper, hatten wir auch Probleme damit, besonders wenn man ein hölzernes Rad, durch eines aus Metall ersetzen wollte.
Durch die zehnfache Dichte, ist dann extremes ausschenkeln, bis hin zur reduktion der Zähne angesagt.

Darum sind viele Steigräder an solchen Uhren, aßerordentlich "fragil" .

Ich werfe mal in den Ring, Beryliumbronze, die wird hart wie Stahl, verzieht sich beim härten aber nicht, und lässt sich weich, sehr fein bearbeiten.
Die Abmessungen der Zähne am Klinkenrad 3*CP/7 für den Zahn, 4*CP/7 für die Lücke, die Zahnhöhe mit CP/7 und die Zahndicke auf CP/4 zu begrenzen. Der Radreifen CP/2 ebenso die Speichenenden. CP steht für Chordal Pitch, also nicht die Teilung im Bogenmaß sondern die dazugehörige Sehne, den Abstand von einer Zahnspitze zu anderen.

Die Zahnzwischenräume erlauben eine gewisse Varianz in der Amplitude bis zum Faktor 1.3, darum die Zahnlücken.

Baue nicht zu klein, und Du brauchst auch 2 Klinken, eine Sperrklinke, und eine Transportklinke.
Moritz hat ja schon dazu geschrieben, jeder der Klinkenvorgänge ist hochdynamisch, und wirkt auf die Frequenz der Stimmgabel zurück, und wird deutlich irre Oberwellen erzeugen.
Jeder Versuch das linear zu betrachte wird in die Irre führen.

Aber eine wirklich interessante Bastelarbeit.
LG Matthias

PS. ich vergaß. CP resultiert ja auch aus der Amplitude mit der die Stimmgabel schwingt, also da ist nicht wirklich etwas "frei" ...

Dann ging es an das Schneiden des ersten Versuchsrades. 12,5mm, 75 Zähne. Einfach mit einem Kreissägeblatt, welches aber möglichst weit außen gespannt wurde, damit es keinesfalls in der Höhe schlägt. Ich war gespannt, ob meine relativ grobschlächtige Fräse (Proxxon, mein "Spielzeug", weil diese Drehbank eigentlich nicht für hochpräzise Dinge geeignet ist - im Gegensatz zu meiner KD50 von Lorch, einem hochpräzisen Instrument) mit dem Teilapparat solche kleinen Zähne sauber schneiden kann. Will man das machen und einen vernünftigen Rundlauf erreichen, muss man die Radscheibe mit Mittelloch in einem Aufspann mit dem Radschneiden erledigen. Also wurde die Radscheibe mit Mittelloch als Teil einer dicken Rundstange gedreht. Dann ohne Umspannen zusammen mit Aufnahme der Spannzange auf den Teilapparat verfrachtet. Nach dem Räderschneiden muss man dann nur noch die Radscheibe abstechen, fertig. Auch beim Räderschneiden muss man darauf achten, dass man für jeden Zahn den Teilapparat nach dem Weiterdrehen wieder festsetzt - für jeden Zahn extra. Und vor dem Weitermachen wieder löst. Langweilige Arbeit.
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Ich war ganz fasziniert, dass die Sache so gut geklappt hat. Alternativ wäre ein Räderfertigen auf der KD50 auch möglich gewesen, aber umständlicher, weil man das hier mit Transmission und Höhensupport hätte machen müssen. Habe ich aber auch schon gemacht.
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Das fertige Rad war schon klein...
Dann auf den Trieb gesetzt und mit der provisorischen Platine ausprobiert. Wie man sehen kann, ist das Räderwerk schon drin. Die Eingriffe habe ich z. T. ganz klassisch wie vor 100 Jahren mit dem Eingriffszirkel gesetzt. Einige Bohrungen waren aber schon passend. Man sieht den sehr provisorischen Aufbau.
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Es gibt zwei Klinken, eine Rastklinke, die man aber unter den Platinen nicht sehen kann. Und eine an der Stimmgabel befestigte Klinke aus Spiraldraht. Einfach mit Klebeband und verstärkt durch einen Magneten. Die "Einstellung" geschieht einfach durch Verschieben des Uhrwerks. Und siehe da: Die Sache läuft.
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Und jetzt kommt das "aber". Die Sache läuft zwar, aber doppelt so schnell wie es soll. Nach einiger Überlegung komme ich auch auf die Sache mit der Trägheit des Rades. Obwohl recht klein, ist die Masse wohl zu groß. Und spannt man die Klinken mehr an, um das Rad in seinem Schwung zu bremsen, reicht der Antrieb über die kleine Elektronik nicht mehr aus, und das Rad bleibt stehen. Äußerst heikel, die Sache.
Meine Überlegung ist nun folgende: Wenn ich die Klinke weiter nach unten verfrachte, also zur Befestigung der Stimmgabel hin und oben von den Zinken weg, dann ist der Vorschub einfach nicht mehr so groß. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rades lässt nach, die Hebelverhältnisse sind günstiger und das Rad kann leichter gebremst werden. Und nun fällt mir auch auf, dass wohl Bulova ähnlich gedacht hat: Denn auch hier ist die Transportklinke der Stimmgabel recht weit unten angebracht. Die Folge: Das Rad muss eine feinere Teilung haben, es muss bei gleicher Zahnzahl feiner werden.
Also 2. Versuch: 7,5mm Durchmesser, gleiche Zahnzahl. Klinke weiter unten. Und weil das immer noch nicht reichte, einen 3. Versuch mit 5,5mm Durchmesser.
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Erstaunlich, aber auch dieses Rad ist sauber geschnitten. Und jetzt funktioniert es mit richtiger Drehzahl. Dass das, was hier mal eben so nett geschrieben ist, Stunde um Stunde braucht, ist eigentlich klar.
Aber jetzt kann es an den richtigen Aufbau der Uhr gehen. Ach ja: Das Räderwerk dreht falsch herum. Also gibt es noch ein 2. Sekundenrad, um die Drehrichtung zu ändern.
Frank

Applaus, Applaus, tolle Feinarbeit. Bin gespannt, wie es weitergeht.
Gruß Werner

Hallo Frank,
Nun schön zu sehen ...

Was das rücken über 2, war zu erwarten, bei diesen hochdynamischen Klinkenvorgängen ist immer Schwung mit dabei.
Darum schrieb ich ja, den Klinkenzahn schmal und die Lücke etwas breiter. stößt die Schaltklinke den Zahn an, rutscht er noch etwas weiter, bis die Sperrklinke ihn stoppt.
Ist der Zahn nur halb so lang wie die Teilung, macht auch der doppelte Weg nur einen Zahn ... .
Klinkenzähne über die gesamte Länge der Teilung ist gut für eine Aufzugskurbel, ein Gegengesperr, oder andere statische Sachen.

Die Zahndicke, also die Dicke der Scheibe ist doch auch viel zu breit da hast Du gleich die doppelte Masse ... also auch den doppelten Schwung.
Auch durch intensives schenkeln hättest Du dem Rad viel Massenträgheit nehmen können. Der verbleibende Radreifen muss doch nicht mehr als die halbe Teilung messen.
Gegenüber der massiven Scheibe, kannst Du die Trägheit der Rades auf 1/7 -1/8 der massiven Scheibe vermindern.
Die Kräfte die dort auftreten sind doch sehr gering, und bleiben immer im Bereich des elastischen Stoßes. Die Klinke muss doch nicht das Rad auf der kompletten Teilung begleiten, sondern nur soweit kicken ... .

Was ist das für ein Material? Ist es gehärtet, oder wenigstens härtbar ? nicht das es sich im Laufe der vielen Millionen Belastungen verformt.

Das mit der Drehrichtung ist doch auch ohne weiteres Rad lösbar, einfach die Klinke an die andere Zinke der Gabel ?

Aber mach mal weiter so ...

LG Matthias

Zitat von Typ1-2-3 im Beitrag #17

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Auch beim Räderschneiden muss man darauf achten, dass man für jeden Zahn den Teilapparat nach dem Weiterdrehen wieder festsetzt - für jeden Zahn extra.

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Das mag sein, aber hier kam es mir auf die Genauigkeit an. Und da bin ich lieber auf Sicherheit als auf Zeitgewinn gegangen. Denn dann hätte ich wieder beim Drehen des Rohlings angefangen. Habe vor kurzem ein grobes Zahnrad gefertigt, 23 Zähne auf 20mm Durchmesser. Da ist das dann nicht notwendig, und dann geht das auch viel schneller.

Frank

War keine Kritik, Frank. Ich fragte mich schon länger, ob jene Geräte ohne zu klemmen überhaupt wirklich genau sein können, bei aller mikro Winkelauflösung.

Mein Anspruch an die Genauigkeit dieser Uhr ist nicht so riesig. Erstens ist die Stimmgabel aus Stahl. Und ich rechne damit, dass die ordentlichen Temperatureinflüssen ausgesetzt ist. Und man kann schon am Geräusch der Stimmgabel mit dem Klinkenrad hören, dass das Klinkenrad selbst einen nicht zu kleinen Einfluss auf die Stimmgabelfrequenz haben muss. Denn es gibt keinen sauberen 100Hz-Klang, sondern einiges an Nebengeräuschen durch die Klinken auf dem Klinkenrad. Wenn ich noch mal so etwas bauen sollte, würde ich eine magnetische "Hemmung" nehmen, wie bei Diehl resonic oder den Copal-Stimmgabeluhren. Das läuft wesentlich weicher und geräuschloser. Wenn man sich eine Bulova genau anhört, hört man auch neben der Stimmgabel die ganzen Nebengeräusche von Klinke und Klinkenrad.
Ich muss ganz klar sagen, dass ich die Dynamik im Klinkenrad unterschätzt habe. Aber einige von Euch haben mir weitergeholfen. Megasonic hat mir Stroboskopfilme der Bulova-Uhren geschickt, bzw. Links dazu. Daraus habe ich gelernt, dass das Klinkenrad - im Gegensatz zu dem Klinkenrad von ATO und ähnlichen Uhren, wirklich Pilgerschritte macht. Und das mit 100 Schritten pro Sekunde. Damit das passiert, war meine Rastklinke etwas zu lang und lag eher auf der Tangente auf. Das habe ich geändert, sodass die Federung der Rastklinke das Klinkenrad wirklich zurückführen kann. Jetzt funktioniert die Sache endlich sicher. Aber damit das noch besser wird, werde ich das viel zu lange Trieb (ich meine damit die Triebstöcke, nicht die Welle) massiv kürzen, denn alles, was einen großen Durchmesser hat, verhindert die Dynamik des Rades. Und ich werde das winzige Klinkenrad noch etwas ausschenkeln, indem ich in das Rad noch ein paar Bohrungen einbaue. Idee von Matthias Bigalke. Wie ich das Rad dazu spanne - denn es ist schon auf der Welle aufgeschlagen - muss ich mir noch überlegen.
Jetzt zu meinen weiteren Baufortschritten: Zuerst habe ich mir ein paar Spiralen besorgt, die schön gerade gerichtet, einen Knick eingebaut und zwei Paletten aufgelackt:
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Vorteil dieser Konstruktion: Man kan die Distanz zwischen Befestigung und Klinke durch wieder rundbiegen der Spirale verringern, was ich oben gebraucht habe. Und die Spannung der Klinke auf dem Klinkenrad lässt sich durch Verdrehen der Spiralrolle auf ihrem Sitz einfach einstellen.
Der Knick war gar nicht so einfach. Ich musste mir dazu eine kleine Vorrichtung fräsen. Das Auflacken war relativ einfach.
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Die Paletten kommen von Eingangspaletten der Kolbenzahnankerhemmung. Die haben den besseren Winkel vorne, relativ stumpf.
Dann ging es an das Werkgestell. Zwei Platten (2mm, eigentlich viel zu dick für diese Uhr) wurden miteinander verbunden und auf eine Aluplatte geschraubt. Damit das exakt wiederholbar wurde, habe ich zu den 4 Schraublöchern noch zwei Stellstifte eingesetzt, sodass man beide Platten immer wieder genau zusammensetzen kann. Außen rund gefräst (gedreht wäre einfacher gewesen, aber sie waren nicht ganz rund), sah das dann so aus:
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Das Bohrungen für das Räderwerk wurden ganz klassisch mit Eingriffszirkeln gesetzt. Auch das zusätzliche Sekundenrad. Das wurde nicht nur für die Änderung des Drehsinns nötig, sondern auch, um die Distanz vom Klinkenrad bis zur kleinen Sekunde zu überbrücken. Sonst hätte man Klinken und Klinkenrad auch anders herum einbauen können.
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Das Klinkenrad muss sehr weit hinter dem Uhrwerk sein, denn die Stimmgabel läuft nicht durch das Uhrwerk, sondern dahinter. Also zwei Pfeiler und eine kleine Brücke für die lange Welle. Vielen Dank für das Trieb, welches mir ein Mitglied dieses Forums zugesendet hat. Die Länge des Rohtriebes ist voll ausgenutzt.
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Und ganz außen das Klinkenrad, da noch die etwas größere Variante.
Die feststehende Klinke muss einstellbar sein, und da habe ich mir auch so meine Gedanken gemacht: Einfach und von außen soll das möglich sein. Wenn ich das Werk auf den Werkständer aufschiebe, habe ich trotz aller Bemühung um Genauigkeit eine Differenz zwischen Werk und Stimmgabel, weil ja beides nur über die Bodenplatte verbunden ist. Also muss die Einstellung simpel sein. Eine Art Rückerzeiger hält also die Klinke, und wenn man den Zeiger außen anfasst, kann man die Klinke sehr feinfühlig einstellen.
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So weit für heute.
Frank

Scheint auch mit einem größerem Klinkenrad zu funtionieren...

https://www.youtube.com/watch?v=5FewhOivkRA

Ist vielleicht ähnlich wie bei einer Pendeluhr, das Biegepunkt der Stimmgabel und Lager des Klinkenrades möglichst auf einer Ebene liegen sollten.

Ist dann in Armbanduhren möglicherweise aus Platzproblemen anders gelöst 🤷‍♂️

Nach einiger Einstellarbeit funktioniert die Sache dann ohne Probleme. Die Einstellung der Klinken ist aber nicht einfach: Einmal muss die Spannung der Klinken stimmen, nicht zu gering und nicht zu stramm. Denn das Klinkenrad soll Pilgerschritte machen, und dazu braucht es die feststehende Klinke. Auch die Länge der Klinke mit Feder muss stimmen, denn die feststehende Klinke darf das Rad nicht auf der Tangente berühren, sondern in einem Winkel ca. 20° zurück. So kann sie das Rad rückführen. Außerdem muss das Klinkenrad sehr leicht sein. Und so habe ich das zugehörige Trieb so weit abgedreht, dass wirklich nur noch der Teil vorhanden ist, der in das nächste Rad eingreift. Und das Klinkenrad selbst noch erleichtert. So konnte ich 20% des Gewichts sparen, und zwar meistenteils außen am Durchmesser. Die Welle selbst macht da nicht so sehr viel aus.
Stimmt alles, läuft die Uhr auch. Aber das Probieren dauert halt, bis man alles so weit dokumentiert und eingestellt hat, dass man die Einstellung wiederholen kann.
Nach einer ganzen Zeit, in der die Uhr problemlos gelaufen ist, habe ich alles zerlegt und wieder montiert. Aber offensichtlich hat am ersten Eingriff etwas geklemmt. Erstaunlich, wie kräftig die Stimmgabel ist, denn weil das Klinkenrad Stillstand hatte, ist ein Zahn des Rades recht rabiat beschädigt worden. Also Neubau des Rades, diesmal direkt etwas leichter gebaut. Damit das Räderwerk besser läuft, habe ich dann auch noch den ersten Trieb poliert. Jetzt läuft das Klinkenrad ganz leicht an, wenn ich am Minutenrad etwas drehe. Das sind immerhin 5 Eingriffe zum Schnellen hin. Das Räderwerk ist jetzt absolut top.
Dann ging es an die Schönheit: Platinen luftig machen, damit man von außen auch etwas sehen kann. Platine an dem Gestell richtig befestigen, sodass sich hier nichts bewegt. Elektronik teilen: Spule am Werk befestigen, die eigentliche Elektronik in den Fuß mit Batterie. Einen kleinen Stecker konstruieren, damit man das Werk abnehmen kann, ohne sich um die elektrischen Verbindungen kümmern zu müssen usw. Kabel verstecken vom Fuß bis zur Spule ganz oben. Eine ganze Menge Kleinzeug. Ich sende mal einige Bilder mit.
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Dann habe ich schon mal ein Zifferblatt konstuiert. Die Größe stimmt noch nicht. Denn das größere Blatt, was mir besser gefällt, sitzt zu hoch. Also muss das Uhrwerk noch 5mm tiefer angeordnet werden. Was natürlich wieder die Einstellung der Klinken verändert... Aber nur so sitzt das Zifferblatt optisch in der Mitte, auch in der Höhe. Zifferblatt momentan noch aus Papier, aber auch das wird noch geändert.
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Jetzt geht es langsamer weiter. Der Sommer naht, und damit die Campingzeit. Garten, draußen, Autos instand halten (nur Oldtimer). Die Werkstatt muss zurückstehen.
Frank