MakerLee's Workspace

기존 설계의 문제는 힘이 가해졌을 때 이스케이프 휠에 팰릿이 잠겨서 움직이지 않기 때문에 밸런스 휠을 손으로 한번 흔들어 줘야 움직임이 시작된다는 것이었습니다. 

그러던 중 팔로우하고 있던 일본 작가분의 작품을 보게 되었는데요

https://x.com/BellTreeNursing

이 작품을 출력해서 움직여 보니 제것과 달리 힘만 주면 바로 작동을 하더군요

원인을 찾다 보니 펠릿 쥬얼의 각도가 문제였습니다. 

기계식 시계에서는 진짜 쥬얼을 쓰지만 제 물건은 그냥 플라스틱 덩어리일 뿐이라 마찰계수가 달라서 작동을 하지 않는 거였습니다. 

각도를 수정해 가며 여러 번 출력해 가며 부드럽게 움직이는 각도를 찾았습니다. 

밸런스 휠과 스프링도 약간 수정했습니다. 

https://www.youtube.com/watch?v=SOrmzYx_KAM

이게 그 결과입니다. 

탈진기의 중심 부분은 어느정도 완성이 된 것 같아 주변 기어와 태엽을 추가하려고 계속 작업중입니다. 

주변에 기어와 축이 많이 추가되다 보니 축의 길이를 정밀하게 절단해야 할 일이 많더군요.

3d 프린트 뚜르비옹을 만들었던 유튜브의 @mechanistic3d 의 작업중 좋아 보이는 것이 있어 따라했습니다. 

https://www.youtube.com/watch?v=iwKXmwjGt9U

절단작업을 해 보니 훨씬 편리하긴 한데 좀 더 정밀한 작업을 위해선 수정할 부분이 있네요. 

https://www.youtube.com/shorts/EjxgVUWwsXQ

몇가지 치수를 조정하고 난 뒤 어느정도 잘 돌아가기 시작합니다.

하지만 정지 시 포크가 반대로 돌아간다던가 하는 문제가 생기더군요.

가드 핀의 존재 이유를 깨달았습니다. 

가드 핀 제작해서 테스트. 

패싱 홀(passing crescent) 의 사이즈 조정을 위해 사이즈별로 출력해봄. 

홀 사이즈가 문제가 아니라 바늘이 그냥 아래로 통과해 버리는 경우가 발생하여 높이를 조정해 재설계.

다만 이 과정에서 같은 설계로 출력한 물건들이 잘 돌아가지 않는 경우가 많이 발생합니다.

주로 검은색 출력물들이 문제가 많은데 돌려보면 약간씩 돌아가는 느낌이 다릅니다. 

색소 등의 문제로 마찰력이 다른 게 아닌가 싶어서 다른 필라멘트를 써야 할 듯. 

계속 수정중입니다.

기존 책에 있던 내용도 나쁘진 않았지만, 여전히 이해가 안가는 점들이 있어 다른 책도 구매했습니다. 

영어라 여전히 독해가 쉽진 않지만 그래도 지난번 경험을 바탕으로 다시 한번 훑어보니 조금 더 이해가 가는 부분이 있네요.

이번 책은 더 최근에 나온 것이라 인쇄도 깔끔하고 설명도 좀 더 간결해서 좋았습니다. 

그래서 새 책의 내용을 기반으로 재설계를 했습니다. 

예전 계획은 각도 기반으로 설계를 해서 출력시 사이즈를 마음대로 변경하는 것이었습니다. 

하지만 0.2mm 노즐을 사용해도 출력물의 한계란 것이 있어 어차피 아주 작은 사이즈는 불가능하더군요.

그래서 최소값으로 이스케이프 휠을 30mm 지름 정도로 정했습니다. 

책의 설계대로 출력해 보면 팰릿 포크와 이스케이프 휠끼리 잠기는 각도가 영 맞지 않습니다. 

재질이나 크기의 차이 때문이 아닐까 하는데, 일단은 조금씩 조정해 가며 직접 교정하는 수 밖에 없겠더군요.

조정한 각도는 책에 있는 각도와 거의 15도 차이가 납니다. 

팰릿 포크의 길이를 길게 하면 밸런스 휠 스프링을 대신해서 반동이 생기지 않을까 하고 만들어 봤는데, 잘 안 되더군요.

기왕 길게 제작한 것을 이용해 펠릿 포크와 이스케이프 휠이 적당한 잠금이 되었을 때 펠릿 포크의 회전각이 얼마나 되는지 알고 싶어서 측정해 봤습니다. 

피타고라스 정리를 이용해 변의 길이를 알아내고 삼각함수를 이용해 각도를 알아낼 수 있죠.

답은 16.43도.

이제는 공학용 계산기도 없고, 어떻게 계산하는지도 가물가물해서 인공지능의 힘을 빌렸습니다. 

조정이 끝나면 추가로 밸런스 휠과 밸런스 스프링을 추가할 예정입니다. 

https://youtu.be/3dY9H8E4f8o?si=RmyZZ0ADNQICMg_b&t=18

간신히 돌아가다 말다 합니다.

여기까지도 한참 걸렸는데 여전히 수정할 부분이 많네요. 

스프링의 장력 조절과 무게추 조정, 공차 수정과 설계 수정 등등등..

수직잡고 구멍뚫는것도 꽤나 어려워서 미니어처 베어링도 새로 구매했습니다.

도착하면 두번째 버전을 새로 만들어볼 계획입니다.

노즐을 0.2mm 로 교체했습니다.

계속 수정과 테스트 반복.

설계를 어느정도 잡은 후 출력물

드릴도 0.1mm 단위로 새로 샀습니다. 

핸드 핀바이스로 뚫으니 수직 잡기가 어렵더군요.

소형 드릴링머신도 하나 샀습니다.

좀 더 작은게 있으면 좋겠는데 못찾겠더군요.

괜히 한번 금색 마카펜으로 칠해봤습니다.

금방 될 줄 알았는데 시간을 오래 잡고 진행해야 할 것 같습니다.

책에서는 갑자기 170mm 간격으로 점 D를 배치하라고 하는데 왜 그 수치가 나오는지에 대한 설명이 없습니다. 

앞뒤내용을 열심히 살펴보고 비례에 맞춰 적당한 간격을 설정해 주었습니다. 

4.5도와 13.5도를 이루는 삼각형은 변의 길이가 1:3 인데 이 비율을 맞춰 적당히 그려주었습니다. 

이 부분의 세세한 수치는 변화될 수 있을 것 같습니다. 

삼각형의 왼쪽 점이 롤러 쥬얼의 중심점이 됩니다. 

롤러 쥬얼의 지름은 점 B와 점 D의 거리 를 21로 나눈 값입니다. 

롤러 쥬얼의 바깥쪽을 이루는 원의 지름은.. 책에서 지정한 수치는 있지만 왜 그렇게 되는지에 대한 설명은 없군요.

그냥 보기에 적당한 사이즈로 안쪽 원의 1.05배가 되는 크기로 그렸습니다. 

포크 슬롯의 측면이 될 선을 그려줍니다. 

롤러 쥬얼의 중심선과 평행이 되면서 롤러 주얼에 접하는 선(19, 20)을 양쪽으로 그려줍니다. 

그리고 그 선과 수직의 선(21)을 적당한 간격으로 그려줍니다. 이 선은 포크 슬롯의 바닥이 됩니다. 

포크 슬롯의 바닥과 롤러 쥬얼 원과의 간격은 롤러 쥬얼의 1/3으로 정했습니다. 

선 18과 선22의 교차점을 중심으로 롤러 주얼 지름의 3배가 되는 원을 긋습니다. 

빨간색으로 그어진 부분은 포크 혼의 왼쪽 부분이 됩니다. 

반대쪽 선을 긋기 위해 점 C를 중심으로 점 D를 통과하는 호를 긋습니다. 

반대쪽 호를 그리기 위해 선 12을 연장하여 위에서 그린 호와 교차되는 점을 중심으로 점 D를 통과하는 작은 원을 그립니다. 

그러면 그 원과 호가 교차하는 좌측 점(붉은색)을 그릴 수 있습니다. 

이제 이 점을 중심으로 원 18과 같은 지름의 원을 그립니다. 이 원의 일부가 오른쪽 포크 혼이 됩니다. 

불필요한 선들을 한번 정리합니다.

안전 롤러를 그립니다. 점D를 중심으로 원 15의 1/3 지름으로 그려줍니다. 

이를 원 25라 합니다. 

안전 롤러와 점D 와 쥬얼 롤러를 잇는 선의 교차점(붉은색)을 중심으로 통과 구멍을 그립니다. 

지름은 쥬얼 롤러의 1.3배로 했습니다. 

선 12와 원 25의 교차점(붉은색)을 찾습니다.

이 점에서 시작하고 선 12와 25도 각도가 되는 화살표를 그립니다.

이것이 가드 핀이 됩니다. 

여기까지 했다면 기본적인 설계는 모두 끝났습니다. 

앞서 그린 이스케이프 휠의 스케치를 그대로 사용합니다. 

첫번째 스케치에서 사용했던 원과 선들을 전사해서 세번째 스케치를 그렸습니다. 

이제 글자의 색으로 선과 점, 원을 구분하지 않습니다. 별로 도움되지 않더군요.

원 Q, 원 J가 교차하는 점을 통과하는 선 1을 그리고

원 G, 원 P가 교차하는 점을 통과하는 선 2를 그립니다. 

C에서 출발하여 같은 점을 통과하는 선 3,4를 그립니다.

선 4에서 4도 위로 선5를 그립니다. 

원 Q와 선 5의 교차점과 원G와 선 4의 교차점을 선으로 잇습니다.

이 선이 배출 스톤의 임펄스면이 됩니다. 

선 L과 원 G의 교차점과 선 M과 원 Q의 교차점을 선으로 잇습니다. 

이 선이 진입 스톤의 임펄스면이 됩니다. 

임펄스면의 뒤쪽 선을 시작으로 선 L과 수직하는 선을 긋습니다.

이 직각선에서 14도를 이루는 선을 긋고 스톤을 이루는 선을 마무리합니다. 

14도는 스톤의 잠금각입니다. 

마찬가지로 반대쪽에서도 직각을 이루는 선을 그리고 14도를 이루는 선으로 스톤을 그립니다. 

개인기록용.
https://www.amazon.com/gp/product/B0CL19RG2P/ref=ppx_yo_dt_b_d_asin_title_o01?ie=UTF8&psc=1

위 책의 내용을 참조로 함.

직선은 파란색, 점은 빨간색으로 표기

점 B를 중심으로 하는 선 AA를 그리고, 위쪽 점 C를 찍습니다

B를 중심으로 시계 반대 방향으로 30도를 지나는 선을 그리고 끝점을 E로 정합니다.

다시 E에서 3도를 지나는 선을 그리고 끝점을 F로 정합니다.

30도인 이유는 책의 SEC 432-433에 설명되어 있습니다

3도인 이유는 SEC 434에 설명되어 있습니다. 

점C를 중심으로 선 FB에 접하는 원 G를 그립니다. 

C에서 원 G와 선 F의 교차점에 선 H를 그립니다. 

이 선은 자동적으로 선 F와 직각을 이룹니다. 

B를 중심으로 이 교차점을 통과하는 원 J를 그립니다. 

점 F에서 좌측으로 4.5도(SEC.432)에 선 K를 그립니다. 

이제 잠금의 양을 결정할 것인데, 안전과 일관되게 가능한 한 가벼워야 하며 3/4도(0.75도) 정도가 적당합니다.

선 H의 아래로 0.75도에 선 L을 그립니다. 

이 선이 F선과 교차하는 지점(사진상의 붉은 점)이 팔레트 스톤의 잠금 모서리를 표시합니다.

선 L 보다 5도 아래에 M선을 그리고 H 선보다 3.5도 위에 N 선을 그립니다. 

선 F 보다 6도 오른쪽으로 선 O를 그립니다. 

점 B를 중심으로 선 N과 선 O를 교차하는 점을 통과하는 원 P를 그립니다. 

치아의 임펄스 면(붉은색 선)은 원 P와 선 K의 교차점에서 선 H와 선 F의 교차점까지 선을 그려서 형성합니다. 

이 선이 치아의 임펄스 면이 됩니다.

편의를 위해 스케치를 마무리하고 새 스케치를 그립니다.

앞서 그린 임펄스 면을 형성한 선을 새 스케치에 따라 그립니다. 

중심점 B를 중심으로 스케치 패턴을 15회 반복합니다.

임펄스 면을 이은 선과 직선이 되는 선을 몇개 그리고 그 선의 내접원 S를 그립니다.

임펄스 면의 오른쪽 점에서 시작하고 선 FB 와 28도 각도를 이루는 선을 긋습니다. 

휠 톱니의 잠금 각도입니다. 

휠 외부 테두리를 그립니다. 휠 지름의 80% 수준으로 잡았습니다. 

앞서 그린 선을 원형 패턴하여 복사합니다. 

첫번째 스케치에서 그렸던 원 J 와 원 P 의 중간에 원 W를 그립니다. 

점 B에서 출발해서 임펄스 면의 뒤쪽을 통과하는 방사선을 긋습니다. 

원  W 의 바깥쪽으로 그어진 선 부분(빨간색)이 치아의 발가락 부분이 됩니다. 

이 선도 점 B를 중심으로 패턴합니다. 

앞서 그어진 선에서 연장되는 선을 긋습니다. 

이 선을 원형 패턴합니다.

내접원을 그립니다. 원 V 라 합니다. 

이스케이프 휠 지름의 1.3배인 원을 그리고 원 DD 라 합니다. 

이스케이프 지름의 0.95배인 원을 그리고  원 Y 라 합니다. 

톱니의 아래쪽 모서리에서 원 V에 접하는 선을 긋습니다. 이 선이 톱니의 아래쪽을 만드는 선이 됩니다. 

원 Y와의 교차점을 중심으로 , 원DD와 휠 림 바깥쪽의 차이만큼의 거리(그림에서 7.5mm)를 반지름으로 하는 호를 긋고 원 DD와의 교차점을 표시합니다. 

7.5mm 를 설명하는 거리

위의 교차점에서 같은 거리(7.5mm)를 반지름으로 하는 호를 톱니의 뒤쪽에서 휠의 바깥쪽을 접하도록 그립니다. 

선을 정리하고 패턴하여 마무리합니다.