第1步：大理石時鐘的簡史

這個教學(xué)是基于Harley Mayenschein發(fā)明的名為“滾球鐘”的設(shè)計。 20世紀70年代。他為自己的發(fā)明申請了專利，并于20世紀80年代創(chuàng)立了一家公司，開始用實心硬木制造這些鐘表。［1］

原來的滾球鐘有3個主軌，2分鐘，1小時。通過添加兩個軌道，可以得到總分鐘。通過這種方式顯示了時間。［1］

這些鐘表有很多種類。..。..例如，動力學(xué)鎖具有10分鐘而不是4分鐘，或者是用陽極氧化鋁制造的Chronomeans時鐘。

其他滾球鐘品種：

擺錘球鐘

壁掛式球鐘

慶祝滾球鐘

關(guān)于時間球時間

第2步：理念

我一直是球鐘的粉絲。我小時候在新奇商店看過一個。而我只是站在那里無休止地看著它。隨著時間的推移球的運動對我來說是神奇的。聽說Instructables的時鐘比賽后。它給了我一個嘗試從頭開始設(shè)計和制造球鐘的想法。所以我開始在紙上畫畫。

我想要做的是設(shè)計一種不同的升降機構(gòu)，而不是傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鏟式設(shè)計。那么它打擊了我。我打算使用旋轉(zhuǎn)直線運動機構(gòu)，這樣當機構(gòu)通過電機旋轉(zhuǎn)時，球就會在一條線上，上下移動。創(chuàng)造一點幻覺。

導(dǎo)軌主要受到其他球鐘的啟發(fā)，但我有一個想法是創(chuàng)建一個鈴聲機制，所以每經(jīng)過一個小時就有一個聲音。不幸的是，我無法將其構(gòu)建到項目中。

第3步：工具和零件

注意：這些是我可用的工具和零件。您可以根據(jù)自己的需要使用任何其他部件。

工具：

3D打印機 - 最小25 * 25 * 15cm區(qū)域

exacto knife（用于切割鋒利邊緣）

鉆頭/dremel，帶3mm尖端

Tack-it（或任何其他可重復(fù)使用和可移除的粘合劑）

零件：

9 x 40mm M3螺栓和螺母

7 x 30mm M3螺栓和螺母

2 x 20mm M3螺栓和螺母

4 x 15mm M3螺栓和螺母

8 x 10mm M3螺栓和螺母

16 x 6mm M3螺栓和螺母

7 x（3mm * 6mm * 2.5mm）滾珠軸承

1 x（F6-14M 6mm x 14mm x 5mm）推力軸承

1 x 28byj-48 stepper

1 x Arduino uno（或用于驅(qū)動步進電機的任何其他微控制器）

100 x 11mm鋼球（您只需要30個）但它們很容易丟失）

290x130x3mm木板

3D打印部件：

全部部分在步驟5我建議您在打印前閱讀步驟5。

第4步：設(shè)計過程

如果您只想打印項目，可以跳過此步驟。此步驟適用于想要設(shè)計自己的球鐘或想要為此項目添加新功能的人。它提供了如何在 Fusion 360中設(shè)計球軌的見解。

詳細信息在圖像上注明了設(shè)計過程。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本上是6個導(dǎo)軌，可容納4個桿。桿（8mmx8mm）設(shè)計堅固。它們通過螺栓固定在木板上。導(dǎo)軌的靈感來自原始的滾動球鐘。但由于不同的球尺寸和重量分布，尺寸不同。

電梯

電梯設(shè)計的靈感來自于這種機制。用戶mgg942使用了這種設(shè)計，并在Thingiverse上創(chuàng)建了一個旋轉(zhuǎn)到線性驅(qū)動器。我調(diào)整并重新設(shè)計了這個以創(chuàng)建升降機構(gòu)。

步驟5：3D打印

有您可以下載兩個單獨的.zip文件。

3d parts.zip 文件夾分別包含時鐘的所有部分。

3d_parts_sets.zip 包含5套。每套設(shè)計用于25x25cm的打印區(qū)域。

如果你有一個大的打印區(qū)域，你可以打印這些，就像我將它們安排在一起。或者您可以單獨打印它們。

我建議你在裝配任何部件之前完成打印。如果你把它們放在一張桌子上，就會容易得多。像樂高集一樣。

每個部分都有一個數(shù)字和一個字母。這些在按照構(gòu)建說明的下一步操作時非常有用。

步驟6：基礎(chǔ)組件

您可以使用pdf模板在木頭上鉆孔。

此步驟中使用的部件：

［3d打印］ 1a-3f （28個部分）

5 x 40mm M3螺栓和螺母

6 x 30mm M3螺栓和螺母

3 x 15mm M3螺栓和螺母

6 x 10mm M3螺栓和螺母

10 x 6mm M3螺栓和螺母

4 x（3mm * 6mm * 2.5mm）滾珠軸承

使用的工具：

Tack-it

philips head screwdriver

鉗子

預(yù)計時間：

15-20分鐘

注意：圖像上注明了裝配說明。

第7步：重心

這是最這個項目的重要部分。我沒有設(shè)計連接到接頭的導(dǎo)軌件。這樣每個人都可以根據(jù)自己的需要進行調(diào)整。導(dǎo)軌及其下方的連接器未連接。當你確定時，你必須弄清楚重心并粘上它。讓我們開始吧，

5分鐘的軌道：

慢慢地將4個球放在分鐘軌道上。并相應(yīng)地定位連接器件，使其不會翻倒。當?shù)?球到來時它應(yīng)該翻倒。這需要一些時間來調(diào)整。當你滿意的時候去15分鐘的鐵路。

15分鐘的鐵路：

慢慢地將11個球放在鐵軌上。當它上面有11個球時，它不應(yīng)該翻倒。當?shù)?2球到達時，它應(yīng)該翻倒。

小時軌道：

這與15分鐘的軌道相同。無論你把連接器粘在15分鐘的導(dǎo)軌上，你都可以把它粘在小時導(dǎo)軌上的同一個地方。

最后，要一次測試它們，每小時放11個球，15分鐘導(dǎo)軌和4個球5分鐘的鐵路。然后將一個球放到5分鐘的鐵軌上。它們都應(yīng)該順利進行并離開軌道

步驟8：電梯組件

此步驟中使用的部件：

［3d打印］ 4a-5d （9個零件）

1 x 25byj-48步進器

4 x（3mm * 6mm * 2.5mm）滾珠軸承

1 x（F6-14M 6mm x 14mm x 5mm）推力軸承

2 x 10mm M3螺栓和螺母

2 x 25mm M3螺栓和螺母

2 x 6mm M3螺栓和螺母

4 x 40mm M3螺栓和螺母

使用的工具：

Tack-it

飛利浦頭螺絲刀

鉗子

預(yù)計時間：

5-10分鐘

注意：圖像上注明了裝配說明。

步驟9：驅(qū)動電機＆計時

如何驅(qū)動電機

為了以恒定速度驅(qū)動28byj-48步進電機，我使用了Ard uino Uno與AccelStepper庫。你可以在這里下載圖書館。如果您沒有使用Arduino的經(jīng)驗或者不知道如何安裝庫，您可以查看此站點。

將步進電機上的引腳連接到Arduino，如下所示：

Stepper --- Arduino

IN1 ----》 2

IN2 ----》 3

IN3 ----》 4

IN4 ----》 5

上傳代碼后你就可以了！

時機

關(guān)于時鐘最重要的是精確度。我們希望這個時鐘與任何其他掛鐘/手表一樣精確，因此它可以毫無錯誤地工作。要做到這一點，我們必須改變電機的速度，以便電梯精確地在60秒內(nèi)完成1次旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在拿到秒表并運行電機。當電梯齒輪穿過指定點時啟動秒表。當它再次越過這一點時停下你的手表。當時記下來。現(xiàn)在讓我們計算一下所需的速度

T =你的秒表上的時間

t = 60s（你希望它完成1次旋轉(zhuǎn)的時間）

M =舊電機速度（代碼中為“stepper.setSpeed（）”）

m =新電機速度（代碼中為“stepper.setSpeed（）”）

new電機速度（m）=（T * M）/t

將其插入代碼并再次檢查秒表，重復(fù)此操作直到您對結(jié)果滿意為止

第10步：第一次測試

現(xiàn)在你已經(jīng)完成了構(gòu)建時間來測試這個時鐘了！

檢查你的手表并根據(jù)時間放球。準備好后啟動電機。用這個時鐘觀看時間真的很有趣。去給自己喝點茶，享受點擊球的聲音。現(xiàn)在這樣做你應(yīng)該檢查一些事情，以確保這個時鐘可以連續(xù)7/24運行。

要尋找的東西：

電梯每分鐘可以帶球而不會掉落嗎？

2-3小時后球是否沒有卡在鐵軌上？

幾個小時后的時間是否正常？

如果您的答案中至少有一個問題的答案是否定的，您可以查看故障排除步驟！

如果你的答案是肯定的，那么恭喜你已經(jīng)建立了一個精確的球鐘！

第11步：排除故障

- 球在導(dǎo)軌上不易移動

有時長絲殘留物阻擋球。使用砂紙打磨碎片。

- 電機在幾小時后停止。

嘗試將外部電源連接到電機。

- 即使我將它們設(shè)置為不下降，球也在下降

時鐘打開的表面會影響此嘗試更改時鐘的位置

- 時鐘未準時

盡可能多地重復(fù)計時步驟，直到您滿意為止

第12步：接下來是什么

這個時鐘有很多東西可以改進。以下是我的一些想法。

添加am-pm軌道。

添加鈴聲，使其每小時發(fā)出聲音。

創(chuàng)造一個更時尚的球下降系統(tǒng)。

使用不同類型的球制作更大的版本