プログラム可能なメカニカルオルゴールを構築する

これらの小さなオルゴールを見たことがありますか?巻き上げたりクランクしたりして、小さな金属ドラムの音を何度も繰り返し再生しますが、同じ10秒の曲を何度も繰り返し再生したいなら永遠に? 曲を変更して自分の音楽を書くことができれば...アイデアがあります。

1年間の設計と作業の後、リプログラム可能なオルゴール/メカニカルシンセサイザー/オルガングラインダーシンジーを完成させました。 多くの名前があり、100%非電気です。 ただの木材、金属、そして古き良き人々の力。

このプロジェクトは、概念実証のようなものとして開始しました。基礎となるものが多くなく、ゼロから何かを設計し、解決する多くのエンジニアリングの問題があります。 また、私は自分が何をしていたのか本当に知りませんでした。 それは学習と問題解決の経験になることを目的としていました。 とても楽しかったです。

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デモビデオ

ステップ1:設計と計画

このプロジェクトは完全にゼロから始めたので、簡単に作業できる完璧なデザインを作成する必要がありました。良いデザインは常に無駄を減らします。 私はオークを使用することにし、10フィートの板ごとに60ドルで、無駄にしたくありませんでした。 また、すべてが正しく機能するためには、その非常に複雑で精度が非常に重要です。

私はこのアイデアから始めました:大きな木製のシリンダーが金属のペグを保持します。 それは回転し、ペグを金属タインを引き抜くように強制します。金属タインは特定の音に合わせて調整されます。

非常に柔軟な数のノートのように思え、12のノートを選択しました。中央に単純な8ノートの音階と、いくつかの余分な高音と低音を埋めることができました。 また、特に必要に応じてフラットやシャープを調整することも、ほぼすべての半音階を取得することもできます。シリンダーの「周囲」に32音を選択しました。PopGoes The Weaselまたはその他の8四分音符を使用した小節の歌。

シリンダーは直径8インチの針葉樹でできており、近くの大工から無料で拾い上げました。ぴったりとフィットするベルトと、いくつかのギアとクランキングメカニズム用のベルトを見つけました。

枝の材料は、庭の熊手のプロングからカットされました。 柔軟性がありますが、すぐに元の位置に戻るので、これは素晴らしい機能です。 マシンの残りの部分が完了するまで、タインホルダーのデザインは空中にあるので、テストを行うことができました。 初期の設計は複雑すぎて小さいものでしたが、最終的な設計(下の画像3)は可能な限りシンプルなものだと思います。

もともと、私はこのプロジェクトにほとんどすべての木材を使用したかったのですが、木材は私が歯に必要な精度を提供しなかったことが判明しました。 私は大学でCNCを使ってそれをやった。 ステップ7では、このような高価なツールなしでどのように達成できるかを仮定しています。

木製フレームを設計するときは、できるだけ端が露出しないようにピースを配置してください。 あなたが持っているエッジは、それらが境界線を作成し、それでも目に魅力的に見えるようにそれらを揃えてみてください。

添付ファイル

ステップ2:材料とツール

材料:
  • オーク板(長さ10フィート、幅8インチ、厚さ3/4 "厚さから始めたもの)
  • 直径8インチ、直径8インチの木製シリンダー
  • アルミ板
  • 1 "幅1/4"厚のアルミニウムストック
  • 100本のスチールペグ
  • 直径1/8 "の磁石による384 1/8"直径
  • すくい歯
  • 8 "ラバーベルト
  • 小さいベルト
  • 3xギア
  • キャリッジボルトとナット
  • 〜12 "長さ1/4"スチールロッド
  • 1/4 "木製ダボ
  • ビスケット
  • 楽器マレット
ツール:
  • テーブルソー
  • バンドソー
  • ドリルプレス
  • ナンバードリルセット
  • フラクショナルドリルセット
  • 木材接着剤
  • クランプ
  • ドリルビット
  • ビスケットカッター
  • かんな
  • 1 "ホールソー
  • ポリウレタンウッドシーラント
  • ペンチ
*注:プレーナー、テーブルソー、バンドソー、ドリルプレスなどの使用方法を知っていると仮定しますが、機械の操作については詳しく説明しません。 他の人のマシンを使用している場合は、それらのマシンの使用方法を教えてもらい、安全のために誰かを配置してもらいます。

ステップ3:木工

だから、木材店で好きな形の木材を見つけるのは難しいので、幅8インチの長さ10フィートのピースを買いました。私の解決策は、それを3つの3.3フィートのセグメントに切り刻んで接着して2を作ることでした3.3フィートのカシ板によるフィート。

まず、厚板を3つに切り分けます。 次に、3/4 "はこのような小さなプロジェクトには厚すぎるため、1/2"の厚さに平らにします。 次に、ビスケットカッターでビスケットの切り込みを切り、所定の位置に接着します。 ビスケットの位置にマークを付けて、カット後に見えるようにビスケットの周りを計画できるようにしてください。

一緒に締めて、24時間乾燥させます。

シリンダーの円周を測定し、それを32で割ります。シリンダーの周りに32行をマークします。 次に、各音符の各線に沿って12個の穴をマークします。 今ドリルする384ポイントがあるはずです。

シリンダーに穴を開けるには、木材を傷つけないように、ドリルプレスベッドに万力をセットし、開いたあごの内側に数本のぼろを入れます。 ストリングにウェイトを使用して、ドリルしている穴のラインがまっすぐ垂直であることを確認します。 1/8 "よりも数千分の1インチ大きい数のドリルを見つけ、プレスの深さコントロールを使用して正確に1"の深さの穴を開けます。

次に、各穴の底に磁石を接着します。 これは、ドラムがペグを上下逆さまにしたときにペグが抜け落ちるのを防ぐためです。 これを行うための最良の方法は、スチールペグの端に磁石を置き、それに接着剤の滴を置き、慎重に穴に押し込むことです。 穴から1/8 "突き出ているはずです。次にハンマーで軽く叩いて、底部が正しく接触していることを確認します。

ステップ4:木工、Pt II

コンピューターに戻り、形状寸法を紙に収める手段を考案します。 設計ソフトウェアから2D画像をエクスポートして縮尺で印刷したり、寸法を読み取って鉛筆と四角で木材にマークしたりできます。 木材の上に物を置くとき、目に見える縁をビスケットから遠ざけることを忘れないでください! デザインが別々のカットアウト上にある場合に役立ちます。これにより、木材の生産高を最大化するために配置で遊ぶことができます。 テーブルソーブレードは約1/8 "の木材を消費するので、ピース間に隙間を残してください。

安全メモを作りたいのですが。 テーブルソーは恐ろしく、ばかげて危険な機械です。 あなたがのこぎりを信じられないほど恐れていないなら、それを使わないでください。 非常に健康的な恐怖が必要なので、使用するときはあらゆる予防策を講じるか、親指を緩めます。 私は真剣です。

ピースを切断したら、ドリルで開ける穴がいくつかあります。 ドラムが回転するシャフトの穴と、フロントピースのサウンドポートの穴を開けます。 ドラムに収まる八角形のピースにはまだ穴を開けないでください。適切な位置になったら中心を適切に見つける必要があります。 クランプと接着を開始します。 確かに、私はその時は厳しいスケジュールで、これらの部品を数時間で仕上げなければならなかったので、ネイルガンをだまして使用しました。 それはひどいアイデアでした、釘銃は広葉樹の割れ目を引き起こすので、それをしないでください! 時間をかけて適切に接着剤とクランプを使用してください。

クランクハンドルを作成するには、1.5インチのダボと2インチのダボを切り取ります。 残りのオークを2 "x 1/2"に切ります。 片側の端の近くに1/4インチの深さの穴を開け、反対側のもう一方の端に別の穴を開けます。各穴に1つのダボを接着します。2インチのダボは機械の内側に入ります。必要以上に削減することができます。

エンドピースを木製ドラムに接着する方法は次のようになりました。 まず、最初の八角形の外側に木工用接着剤を塗り、テーブルの上に平らに置きます。 次に、バレルをその上に置いて、一緒に収まるようにします。 それらが正しく並んでいることを確認し、余分なまたはにじみ出ている接着剤を拭き取ります。 乾くまで待ちます。 次に、中心検出ツール*を使用して、ドラムのこちら側の中心を探します。 シャフトの直径に合わせて1/4インチをドリルします。今度は、2番目の八角形で同じことを行いますが、今回は、すべてが平らに押し込まれ、八角形がバレルにあまり遠くないことを確認します。接着剤が乾いたら、2番目の側面の中心を見つけて2番目の穴を開けます。すべてが完璧なはずです!

ドラムが回転するシャフト用に、長さ12インチの1/4インチのソリッドスチールロッドをカットします。 滑らかになるように端をファイルします。

*センター検索ツールに最適なInstructableは//www.instructables.com/id/Make-a-Center-Finder/です

ステップ5:力学

ここで、機械的リンケージの作業を開始し、ドラムの動きに合わせてクランクする必要があります。 クランクをドラムレベルで正しく配置すると、クランクがテーブルにぶつかるので、より高い位置に配置できるように、いくつかの転送メカニズムを考案する必要がありました。

ドラム用の8インチゴムベルトと正しく噛み合っているプラ​​スチック製のギアをいくつか見つけました。2つのギアを接着し、箱の側面に開けた穴に長いボルトを接着しました。箱の端に、穴を開けてナットを接着します。これにより、拘束アーマチュアが付いた小ネジを挿入し、端にギアを保持しました。ギアが、それでもクランクを回しやすくします。

その結果、次の画像に示すようになりました。 このシステムは非常にうまく機能し、カスタムギアを製造せずにこれを行うためのはるかに簡単な方法があるとは思いません。

考えるべき重要なことは、あなたが持っているスペースです。 内壁とドラムの間にはわずか1インチの隙間しかないため、スペースは狭かった。

ステップ6:木材の仕上げ

私は次の4か月間プロジェクトに取り組むことができず、空気中の水から汚れたり形を変えたりしたくないので、木材のほとんどを早期に仕上げることに決めました。 Minwaxポリウレタンを数層コーティングして、光沢を出し、木材の色をもう少し引き立てます。

ポリウレタンが乾いたら、8インチベルトをドラムの端に押し付けます。幅が広すぎて最初の列の穴が覆われているため、ベルトを半分に切ります。摩擦だけで固定できない場合は、仕上げ釘を使用して所定の位置に留めることができます。

ステップ7:ミュージカルメカニクス

これはかなり長い間、エンジニアリング上の大きな課題でした。 私はバストであるいくつかのデザインを持っていました、それらは実用的であるにはあまりにも小さすぎました。 私はアイデアを可能な限りシンプルだと思うものに抽出しました。

葉の熊手からの鋼片である歯は、2枚のアルミニウム板の間に挟まれています。 タインは先端でねじれており、おおよそ必要な長さに加えて、プレートにしっかりと保持されるのに十分な長さです。 これは、上部プレートを通り、下部プレートのネジ穴に小さな2本のネジで固定されています。 底板は、スロットが機械加工された大きなアルミニウム板の上にあります。 下部には、キャプティブナットが入った大きなスロットがあり、オルゴールの上部に固定されています。 ネジは、2番目のプレートの穴を通過してナットの1つに入り、スロット内で上下にスライドさせることで位置を制御できます。

この方法を使用すると、タインの長さを適切な音に合わせて調整できます。その後、タインホルダーをバレルのピンに向けて移動し、適切な引き抜き力に合わせて整列させることができます。

タインホルダーを作成するために、幅1インチ、厚さ1/4インチのアルミニウムストックを使用しました。 タインあたり15.3mmのスペースしかないため、ピースを幅15mmにカットし、次に15mmと30mmのセグメントにカットしました。

タインは、ハックソーまたはアングルグラインダーを使用してレーキから切り取ることができます。 ただし、長さを削減することは、当て推量ゲームです。 それらの幅、厚さ、および組成に応じて、それらの共振特性は大きく変化するため、所定の長さのリストを与えることはできません。 いくつかをカットして、あなたの歯に合うものを見つけるために実験する必要があります。 2組のペンチで先端を曲げることができます。

CNCを使用してアルミニウム板を切断しました。 今では、CNCを使用することは読者の99%の領域外であることがわかっていますが、リソースがあり、作成した設計を行うための最良の論理的な方法でした。

シンプルなツールを使用して行う必要がある場合、木材を一緒に挟んでスロットを形成するか、ノミを使用してナット用のスロットを彫り、残りを行うためにドリルと針のファイルを使用する必要があります。

ステップ8:最終組み立てと調整

チューニングは1〜2時間かかる骨の折れるプロセスです。 タインはさまざまな音階に調整できますが、ピアノから簡単な音のセットを選択しました。 彼らです:

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

その結果、Mary Had A Little Lamb、Hot Cross Buns、Pop Goes The Weaselのような多くの小さな曲で機能するかなり良い範囲のノートができました。

調整するには、まずすべてのタインを長さごとに並べてから、タインホルダーにしっかりと配置します。 すべてのホルダーをアルミニウム板に取り付けますが、ドラムの近くには取り付けないでください。 しっかりと共鳴するように締めてください。 ピアノまたは仮想ピアノ(//www.virtualpiano.net/など)を使用して、チューニングしたいノートを演奏します。 対応する歯をプラスチック製のcorrespondingで叩きます。 高すぎる場合は、タインを保持している2本のネジを緩め、タインをさらに揺らします。 低すぎる場合は、さらに押し込みます。 音が正しく聞こえたら(そしていつわかるか)、音が滑らないようにタインをできるだけきつく締めることができます。 次に、タインホルダーをドラムまでスライドさせ、ペグをその近くに置きます。 あなたは、ペグが立ち上がったときにタインにかろうじて触れて、それを摘み取るようにしたいのです。 タインを数ミリメートル以上上に曲げることは望ましくありません。 力がかかりすぎると、時間の経過とともにタインが破損したり、ギアやベルトがスリップしたりする可能性があります。

すべてのタインが調整されるまで、このプロセスを繰り返します。 ペグをドラムの対角線に配置して「テストパターン」を設定し、回転するとスケールが再生されるようにします。 試してみてください! 良さそうであれば、1つか2つ試してみてください。 レコーダー用に作成された音楽を使用できる必要があります。これは、このマシンでうまく機能するはずです。 和音は可能ですが、手の込んだものは、クランクが許容するよりも多くのトルクが必要です。

ステップ9:改善点と考慮事項

私はこのプロジェクトで良い設計に費やしたすべての時間と努力の後、私が期待したほどうまくいかなかったことを認めます。 問題の一部は、これを適切に行うために必要な非常識な精度であり、これは木材では達成できません。 もし私がこのようなものを再び作ろうとしたら、それは完全に金属で作られなければなりません。

それ以外は、デザインに大きな欠陥はないと思います。 今後の改善点や改善点に関するコメントをお待ちしています。

読んで楽しんだことを願っています、ありがとう。

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