Arbeitsblatt: Bubble-Maker

Bubble-Maker OPITEC, Bestellnummer 104.405 – www.opitec.ch Modifiziert von Andreas Merz, Muotastrasse 9, 6440 Brunnen www.gebrauchsanleitung.eu Ergänzende Hinweise zur Bauanleitung A. Beschrieb Dieser sensationelle Bausatz einer automatischen Seifenblasenmaschine wird Mädchen wie Knaben gleichermassen begeistern! Der Umgang mit Holzplatten und –leisten, mit Kunststoff (Zahnräder und Tiefziehfolie) sowie mit Alublech deckt ein breites Spektrum von Bearbeitungstechniken und Werkzeugkunde ab! Empfehlung: Einsatz ab Ende 5., noch besser 6. Klasse! Mit dem Bau des vorliegenden Modells können – je nach Altersstufe – folgende Themenkreise abgedeckt werden: Umlenkung von Kräften mittels Zahnrädern Wirkungsweise und Anwendung von Exzentern Untersetzung von Getrieben Lagerungen von Getriebeachsen Stromkreislauf ( ev. Bruchrechnen – Proportionen: 2 verschiedene Mixturen von Seifenlösungen mischen) B. Instrumentelle Lernziele Allgemein: feinmotorische Fertigkeiten schulen Millimetergenaues Einmessen und materialgerechtes Zusägen, bzw. Schneiden von Sperrholzplatten, Holzprofilen, Tiefziehfolien und Alublechen Einzelteile exakt verschleifen und zusammenfügen Bohrarbeiten in Holz und Alublech (Tischbohrmaschine!) -2Montage- und Einstellarbeiten von Getrieben Einfaches Lötarbeiten (Motoranschlüsse, ev. zusätzlicher Schalter) Baupläne und 3D-Explosionszeichnungen lesen Fakultativ: Bemalen oder Beizen sowie Lackieren des Automaten C. Vorgehen Die 13seitige, textlich knapp aber verständlich gehaltene Bauanleitung erklärt schrittweise mit Explosionszeichnungen, mit Fotos von überwiegend guter Qualität (!) und 1:1-Plänen den Bau des Automaten. Als hilfereiche Ergänzungen (vereinzelt mit besonderen Hinweisen) sind denn auch die folgenden Anmerkungen zu verstehen: Diese sind während des Baus eines solchen Modells entstanden und geben Erfahrungen wieder. Spezielle Tipps sollen die weniger erfahrene Werklehrperson, aber auch die Schüler vor Misserfolgen bewahren. Zuerst die (numerisch verfasste) OPITEC-Bauanleitung studieren. Dann meine Tipps konsultieren, welche jeweils unter der gleichen Titelnummer figurieren. Erst wenn ein Schritt ganz klar ist, mit dem Bau des jeweiligen Abschnittes beginnen. Es empfiehlt sich, als Lehrperson zuerst selber ein solches Gerät zu bauen! Schwierigkeiten bei Schülern können dann besser nachvollzogen und vorausschauend sogar vermieden werden. D. Bau Arbeitsschritte für das Gestell (gemäss 1:1-Plänen der Opitec-Anleitung S. 9) Zu 1. Es wird empfohlen, die entsprechenden Ablängungen auf den beiden Leisten 10 40 250 mm mittels einer Präzisions-Gehrungssäge auszuführen. Die Sägeschnitte werden dadurch absolut rechtwinklig. Die Masse der Teile 1a und 1c werden gem. Plan grob auf die eine Kieferleiste übertragen. An den späteren Sägeschnitten wird die Leiste zwei- bis dreimal mit Malerabdeckband straff umwickelt. Dies verhindert ein „Ausfransen des Holzes beim Durchsägen. Jetzt wird auf dem Klebband exakt eingemessen. Zuerst die kurzen Teile 1c absägen! Erst am Schluss das Teil 1 ablängen! Ein Tipp: Die Kanthölzchen im Sägebereich zwei bis drei Mal mit Abdeckband straff umwickeln. Die Sägeschnitte werden sauberer und fransen beim Durchsägen nicht so schnell aus! Es empfiehlt sich, eine Präzisions-Gehrungssäge einzusetzen (Rechtwinkligkeit ist gewährleistet!). Die einzelnen Teile nicht alle auf einmal einzeichnen und sägen, sondern nacheinander (Verlust durch Sägeblatt Ungenauigkeit!). 10 mm Bohrung Ø 20 mm 10 mm Eine perfekte Rundung bei Teil 1b erhält man, wenn an der entsprechenden Stelle die Leiste zuerst mit einer Bohrung Ø 20 mm versehen wird (Forstnerbohrer). 3– Die seitlichen Löcher bei 1a und 1b exakt einmessen und einmitten. Mit der Ahle vorstechen! Für die Bohrlochtiefe den Schülern allenfalls einen Tiefenanschlag am Bohrgerät einstellen! Für ein sicheres und ungefährliches Bohren werden die Leisten in den Maschinenschraubstock eingespannt! Zu 2. Obwohl der Verfasser genau nach der Anleitung arbeitete, stimmte am Schluss die Lage der drei Lager nicht. Ein Zahnrad drehte leer! Es wird deshalb folgendes Arbeitsverfahren vorgeschlagen: Zuerst werden die beiden Holzleisten 5 20 250 mm (Pos. 2) mittels Klebeband übereinander fixiert. Jetzt wird die Längsachse der Holzleiste eingezeichnet (Abb. links). Sodann misst man nur die mittlere Bohrung ein (Plan Opitec S. 9), markiert diese mit dem Anschlagwinkel (Schreinerwinkel) und sticht sie mit der Ahle vor. 121 mm Längsachse mittlere Bohrung Ø 5 mm Danach wird dieses Loch gebohrt (Holzspiralbohrer). Durch die Bohrung steckt man sodann zwei Messinghülsen (Pos. 7) nacheinander als Drehlager in die beiden Leisten, welche ja immer noch mit Abdeckband übereinander fixiert sind. Das grosse Zahnrad wird auf eine lange Zylinderkopfschraube gedreht und durch beide Leisten hindurchgesteckt. Die zwei kleinen Zahnrädchen werden beidseits des grossen gelegt, sodass die Zähne aller Räder mit ganz wenig Spiel sauber ineinander greifen. Mit der Stechahle wird nun die exakte Position der kleinen Zahnrädchen markiert und dann gebohrt. Darauf achten, dass die Bohrungen exakt auf die Mittellinie zu liegen kommen! Wiederum werden je zwei Messinghülsen durch die Bohrungen gesteckt. Sodann montiert man auch die kleinen Zahnräder und überprüft nochmals, ob sich alle drei Räder sauber drehen. Ist dies der Fall, so dürfte es beim späteren Zusammenbau zu keinen unliebsamen Überraschungen kommen! Unabdingbare Voraussetzung ist allerdings, dass das Traggestell exakt rechtwinklig verleimt wird (siehe Arbeitsschritt 3!) Zu 3. Es wird vorgeschlagen, die beiden Querträger (2) vorerst nur an das Teil 1a zu kleben! Dazu legen wir dieses auf eine ebene Unterlage, wobei die seitlichen Bohrungen unten -4liegen. Eine Plastikfolie darunter verhindert ein Ankleben. Achtung: Die beiden Querträger müssen so liegen, dass das erste Loch Ø 5 mm im kürzeren Abstand zum Teil 1a liegt (siehe Fotos oben)! Mit einer Schraubzwinge wird fixiert. Zum exakten Ausrichten der beiden Querträger werden die Messinghülsen in die 5er-Bohrungen gesteckt und die Zylinderkopfschrauben M4 70 hindurch gestossen. Die Holzteile sind korrekt ausgerichtet, wenn die drei Schrauben parallel zu einander liegen! Der zweite Träger (Teil 1b) wird vorerst nur als Distanzhalter ohne Klebstoff auf der anderen Seite zwischen die Stützen geklemmt. Bis der Klebstoff ausgehärtet ist, wird am Schritt 4 weitergearbeitet. längerer Abstand! Teil 1a, auf den Kopf gestellt kürzerer Abstand! Mit Winkel ausrichten! kürzerer Abstand! Teil 1b als Distanzhalter (nicht einleimen!) erste Bohrung Ø 5 mm Zu 4. Die beiden Leistenteile 40 60 10 mm werden mit Abdeckband exakt übereinander geklebt (straff umwickeln) und danach der Trennschnitt gemäss Plan eingetragen. Jetzt können die vier Ständerverbreiterungen (Teile 1c) in einem Arbeitsgang gesägt werden (ev. durch die LP an der Bandsäge). Im Schraubstock eingespannt, werden nun noch die Rundungen 5 mm mittels Feile und Schleifpapier herausgearbeitet. Exakt ausgerichtet, werden die vier Ständerverbreiterungen im Schraubstock eingespannt und in einem Arbeitsgang mit der Feile und Schleifpapier in die endgültige Form gebracht. -5Zurück zu 3. (Fortsetzung) Mittlerweile dürfte der Klebstoff des Ständers 1a getrocknet sein, so dass jetzt der Motorträger 1b mit den beiden Querträgern (2) verleimt werden kann. Wiederum fixieren wir diesen auf dem Kopf stehend, sodass die beiden Querträger plan auf dem Tisch aufliegen. Da der Motorträger übersteht, fixieren wir das Gestell am besten an der Tischkante. Selbstverständlich wird auch hier auf Rechtwinkligkeit geachtet! Die drei Achsschrauben belässt man vorderhand in den Querträgern. Die nachfolgenden Abbildungen veranschaulichen dies: Während das Gestell austrocknet (die vier Ständerverbreiterungen können allenfalls gleich mit angeklebt werden), nimmt man bereits den nächsten Arbeitsschritt (Opitec-Anleitung S. 4) in Angriff: Arbeitsschritte für den Antrieb Zu 1. Bringen die Schüler die nötigen Voraussetzungen mit, kann die LP das Antriebsrad mittels Zirkel und Dreieck mit den Kindern direkt aufs Holz (Pos. 4) aufreissen (Geometrie!). Das folgende Verfahren ist jedoch wesentlich einfacher: Die Sperrholzplatte 6 150 190 wird einseitig mit Malerabdeckband abgeklebt und die exakt ausgeschnittene Vorlage (oder eine Kopie davon) ihrerseits mittels Klebestift auf das Abdeckband geklebt. Dann werden sämtliche Bohrungen mit einer Ahle vorgestochen und die Aussparungen Ø 25 mm mit einem Forstnerbohrer herausgebohrt (Drehzahl nicht zu hoch!). Auch die zentrische Bohrung Ø 4 mm wird mit einem Holzspiralbohrer aufgebohrt. Danach wird der Radumfang mit der Laubsäge möglichst exakt ausgesägt. Kinder, welche Mühe bekunden, sauber einer Linie entlang zu sägen, werden angehalten, eher ausserhalb der vorgegebenen Kreislinie zu sägen (zuviel Holz kann weggeschliffen werden, das Umgekehrte ist jedoch nicht möglich!). Um das Rad absolut rund zu schleifen, kann die Lehrperson folgendes Verfahren ausprobieren: -6- Rad im Tischbohrmaschine einges pa nnt Schleifpapier auf Holzplatte geklebt Das möglichst exakt ausgesägte Rad wird mittels einer der drei Zylinderkopfschrauben M4 70, zwei Unterlagsscheiben und zwei Muttern (kontern) in die Tisch- oder Handbohrmaschine eingespannt. Bei laufender Maschine wird vorsichtig mit einem Schleifpapier mittlerer Körnung (ca. 120) der Umriss „gedrechselt. Das Schleifpapier auf eine Holzplatte kleben. Schleifpapier ständig hin und her bewegen! Ist das Ergebnis zufrieden stellend, wird das Klebband samt Vorlage von der Holzplatte entfernt. Die runden Aussparungen werden jetzt noch verputzt. Das Resultat darf sich sehen lassen! Zwischenzeitlich sollten die Klebestellen des Gestells trocken sein, sodass allenfalls noch weiter daran gearbeitet werden kann. Die Standfüsse wirken noch etwas klobig und massig. Mit einer einfachen Bohrung kann Abhilfe geschaffen werden (Untere Abbildungen, oben rechts). Wird die Bohrung parallel zur Aussenkante der Füsse noch aufgesägt, wirkt die ganze Konstruktion schon recht professionell (Abb. unten links). -7Jetzt sollte man sich bereits Gedanken zur farblichen Gestaltung machen. Soll gebeizt, gemalt, gespritzt werden? Oder soll das Funktionale im Vordergrund stehen und der ganze Automat in Natura belassen werden? – Da ja später mit Seifenwasser hantiert wird, empfiehlt sich am Schluss zumindest eine Lackierung. In unserem Beispiel wurden das Gestell und das fertig verputzte Rad gelb gebeizt. Vorgängig wurden alle Holzteile fein verschliffen, mit einem feuchten Tuch abgewischt, und nach dem Trocknen nochmals überschliffen. Zurück zum Antrieb: Zu 2. Aus der beiliegenden Tiefziehfolie 0.5 150 210 werden gemäss Plan Opitec S. 11 die Seitenführungen exakt aufgezeichnet. Die rechteckigen Streifen 15 75 mm werden am besten mit einem scharfen Japanmesser und einer Metallschiene ausgeschnitten. Die Bequemlichkeit des Verfassers führte zu folgendem Vorgehen, um die Rundungen gleichmässig und schnell herzustellen: Einzeichnen und ausschneiden der Folienstreifen. Wird mit dem Japanmesser gearbeitet, sollte unbedingt eine metallene Schneidschiene verwendet werden! Kunststofflineale sind schlecht geeignet, da man mit dem Messer leicht abrutscht, den Massstab zerkratzt oder noch schlimmer, sich arge Schnittverletzungen zufügen kann Sämtliche Folienstreifen wurden exakt gebündelt und an drei Stellen mit Malerabdeckband fixiert. Sodann wurden zwei Ecken mit Schleifklotz und Schmirgelpapier abgerundet (Abb. links). Nach dem Entfernen der Klebbänder präsentiert sich die nötige Anzahl Seitenführungen (Mitte), welche zuerst einmal „trocken zur Masskontrolle ausgelegt wurden (rechts). Mit dem Aufkleben wird allenfalls bis nach einer möglichen Bemalung noch zugewartet. Das fertige Antriebsrad. Die Seitenführungen wurden mit einem Kleber für Polystyrol (Uhu plast) auf das gebeizte und lackierte Holzrad geklebt. Im Handel sind verschiedene Klebstoffe für Kunststoffe erhältlich. Folie an der Klebstelle mit Aceton entfetten! -8Zu 3. Die drei Teile 1e und 1d sollten eigentlich keinerlei Probleme aufwerfen. Lediglich dem Teil1f, dem Exzenter, muss besondere Beachtung geschenkt werden: Glücklich, wer eine kleine Tischoberfräse sein eigen nennt (Im Bild eine Dremel mit Frästisch)! Damit kann die Vertiefung im Exzenter problemlos bewerkstelligt werden. Ist dies nicht der Fall, so muss mit einer runden Schlüsselfeile die Nut herausgefeilt werden. Mitte markiert Abbildung links: Es geht auch von Hand: rundherum wird die Mitte des Hölzchens markiert. Mit einer scharfkantigen Schlüsselfeile (z. B. Dreikantfeile, links im Bild) wird zuerst eine kleine Nut herausgefeilt, wobei der Daumen die Feile führt. Dann wird mit der Rundfeile (rechts im Bild) die endgültige Vertiefung herausgearbeitet. Diese Nut im Exzenter führt später den Rundstab mit dem Blasenringhalter. Abbildung rechts: Die fertig bemalten Teile 1d (Blasenringhalter), 1f (Exzenter) und 1e (Gestängehalter). Zu 5. (Opitec-Anleitung S. 5): Die Vorlage wird auch hier ähnlich wie beim Antriebsrad auf das Alublech gebracht: Dieses zuerst mit Malerabdeckband überkleben, dann die ausgeschnittene Vorlage mit Klebestift aufziehen. Mit einem Körner (oder behelfsmässig einem Nagel) und Hammer werden die Bohrungen gekörnert. Anstelle von Körnern können alle Löcher auch gleich mit einem sehr feinen Bohrer (Ø 1.5 mm) vorgebohrt werden. Exaktes Arbeiten ist vor allem bei den Bohrungen Ø 2 mm gefordert; andernfalls besteht die Gefahr, dass der Lüftungspropeller später nicht auf die Nabe passt! Unbedingt auf einer planen Holzunterlage bohren! Werkstück gut festhalten! Danach können der Umriss und die Einschnitte mit einer robusten Allzweckschere sauber und exakt ausgeschnitten und mit einer Schlüsselfeile allenfalls noch überarbeitet werden. Vorsichtig und ohne das Alublech zu verkrümmen, löst man die Vorlage samt Klebband von der Abwicklung. Stimmen die Bohrlöcher Ø 2 mm und das Mittelloch, bereitet das Montieren der Luftschraubennabe (Pos. 6 und 20) keinerlei Mühe. -9Mit einer Kombizange wird schlussendlich jeder Flügel einzeln gepackt und um ca. 30 verdreht, wobei zu beachten ist, dass alle Rotorblätter gleichmässig verdreht werden. Beim vorliegenden Muster wurde das Windrad nach dem Entfetten (Nitroverdünner oder Aceton) noch gespritzt. Von links oben nach rechts: Aufkleben von Abdeckband und Papierschablone, gebohrter und ausgeschnittener Propeller, montierte Propellernabe, fertiges Produkt. Zu 6. Mit dem Anlöten der Drähte vorderhand noch zuwarten! Diese Arbeit kann später am montierten Motor ausgeführt werden. Vor dem Anschrauben der Motorenhalterung die beiden Löcher mit Ø 1.5 mm anbohren, damit die Leiste nicht spaltet! Die Schrauben der Halterung vorerst nicht fest anziehen, da die seitliche Lage des Motörchens später noch justiert werden muss! Arbeitsschritte für den Antriebsaufbau (gemäss Opitec-Anleitung S. 6) Zu 1. Es empfiehlt sich, die Messinghülsen (Drehlager) mit 2K-Klebstoff (z.B. Araldit) einzukleben. Die Röhrchen müssen allerdings frei von Klebstoff bleiben! Zu 2. Montage der ersten und zweiten Welle Die Montage gemäss der untenstehenden Abbildung erweist sich als leicht. Unbedingt darauf achten, dass sich die Zahnradachsen leicht drehen lassen! Entgegen der OpitecAnleitung besteht die zweite Achse mit dem grossen Zahnrad ebenfalls aus einer langen und nicht wie angegeben aus einer kurzen Schraube! zweite Achse muss am Schluss leicht gekürzt werden! Lagerhülsen eingek e t! erste Achse 10 Zu 2. Zahnrad vorbereiten dritte Welle: wird später eingestellt! Schraube M4 auf 24 mm gekürzt Bohrung Ø 4 mm, 21 mm vom Zahnradzentrum aus! Der fertig montierte Exzenter auf dem grossen Zahnrad: 21 mm vom Zahnradzentrum aus wird (zwischen zwei grossen Löchern) eine Bohrung Ø 4 mm angebracht. Durch diese wird die auf 21 mm gekürzte M4-Schraube eingeführt und der Exzenter gem. Abbildung montiert. Tipp fürs Kürzen der Schraube: Vor dem Absägen mit der Metallsäge eine Mutter aufdrehen! Beim Kürzen wird nämlich das Gewinde bei der Sägestelle leicht verletzt. Nach dem Entfernen der Mutter wird das Gewinde „nachgeschnitten. Natürlich kann die Sägestelle auch mit der Feile entgratet werden. Zu 2. Antriebsrad (2): Mit dem Aufschrauben noch zuwarten! Die Funktionskontrolle kann auch mittels Drehen am ersten (vordersten) kleinen Zahnrad durchgeführt werden! Zu 2. Vierte Welle: Teil 1e muss sich leicht drehen lassen! Loch mit Ø 3.5 mm genügend tief nachbohren! Rundstab in untere Bohrung einstecken! Muttern kontern! Jetzt kann das Anlöten (oder Quetschen) der beiden Flachsteckhülsen an die beiden Schaldrahthälften (18) erfolgen. Am anderen Ende werden diese ca. 5 mm abisoliert und an die Lötfahnen des Motors angelötet. Das „durch die Ösen stecken und Verdrillen der Originalanleitung wird nicht empfohlen (Wackelkontakte!). Sodann wird das grosse Antriebsrad aufgesteckt und verschraubt. Der Antriebsgummi wird aufgezogen und über die rückseitige Motorenwelle geschoben. Tipp: allenfalls grössere Unterlagsscheiben beidseits des Holzrades einlegen; bessere Zentrierung des Rades! 11 Funktionstest und Einstellarbeiten 1. Motorantrieb (Abb. a) Batterie anschliessen und das Gerät einschalten. Der Antriebsgummi sollte ganz auf der rückseitigen Motorwelle aufliegen. Da das Antriebsrad wohl in den seltensten Fällen absolut rund läuft, wird der Gummi auf der Welle vermutlich hin und her bewegt. Nötigenfalls muss der Motor seitlich leicht so verschoben werden, damit der „Keilriemen nicht von der Antriebswelle rutscht! 2. Gestängehalter (Abb. und c) Dieser muss so justiert werden, dass das Gestänge (Holzrundstab) parallel zum Grundgestell verläuft und sauber in der Exzenterführung aufliegt. Motor justieren! Gestänge justieren! a) b) Gestänge muss sauber aufliegen! c) 2. Exzenter (Abb. d, und f) Als letzten Punkt überprüft man die Stellung des Exzenters (drehen) und die Lage des Blasenringes (schieben), bis die Seifenblasen wunschgemäss gebildet werden. Besonders wirkungsvoll ist es, wenn beim Hochfahren des Blasringes eine erste Serie und beim Niederfahren des Ringes ein zweiter Schwall von Seifenblasen „abgeschossen werden. Höhe des Blasringes durch Drehen einstellen! Lage vor dem Ventilator durch Schieben einstelle d) e) f) Zu „Seifenblasenlösungen und II (Opitec-Anleitung S. 8) Obwohl sich der Verfasser minutiös an die angegebenen Mischverhältnisse gehalten hat, funktionierte der Automat damit nicht! Erst eine industriell angefertigte Lösung (Spielwarengeschäft) brachte den gewünschten Erfolg. Allenfalls die fertige Mischung von Opitec bestellen! 12 Eventuelle Zusatzaufgabe Den Schülern kann allenfalls die Zusatzaufgabe erteilt werden, einen entsprechenden Sockel für den Bubble-Automaten zu planen und zu entwerfen, damit die Batterie etwas professioneller versorgt und allenfalls sogar ein Ein-Aus-Schalter integriert werden kann. Je nach Können und technischen Möglichkeiten der Schule kann ein solcher Kasten aus Sperrholz in konventioneller Bauweise, oder aber in Kunststoff (Polystyrolplatten, Tiefziehfolien) ausgeführt werden (Abwicklung mit Thermo-Linearbiegegerät zu Kasten formen, eventuell sogar Tiefziehen). Um den Automaten etwas kompakter zu gestalten, kann ein Sockel aus Sperrholz angefertigt werden. Darin sind die Batterie und ein Schalter eingebaut. Auch die Kabelführung kann so eleganter gelöst werden! by Himself, April 2006