Spiralschneider

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Projekt

Stromer

28.03.2019

Schneidrad oder Bleistift je nach Einrichtung oder Aufgabe

Zirkelmittelpunkt mit Antikippel-Stützrädchen

mittig links das Schneiderad unten das Antriebsrad, das zu leicht ist.

Skill level

Schwer
Costs

10 €
Duration

1-2 Tage

Spiralen lassen sich ja schön und einfach am PC mit geeigneten Zeichenprogrammen erstellen. Anders sieht es dann schon aus, wenn solche Spiralen z.B. zur Weihnachs-Deko ausgeschnitten werden sollen. Dies ist zwar eine etwas ausgefallene Idee, aber ich wollte das technisch Mögliche einmal ausprobieren. Ein Faible für alte Zeichengeräte gab da wohl den Ausschlag.
Wer sich da informieren möchte kann unter drawingmachines.org nachschlagen, da gibt es manch historisch, interessantes und vergessenes Zeichnenmaschinchen.

Die Projektkosten wurden pauschal einfach mal mit 10 € als Materialpreis angesetzt, da alle Teile schon vorhanden waren und nichts nachgekauft wurde.

Du brauchst

Werkzeuge

Akku-Schrauber
Tischbohrmaschine

Hilfsmittel

Materialliste

Schritt 1 9

Funktion

Tja, wie sollte das wohl funktionieren?

Die Grundidee war, daß z.B. aus einem Blatt oder einer Folie ein schmaler Streifen (~Faden) spiralförmig ausgeschnitten werden soll.

Optisch vergleichbar wäre dies mit den ähnlichen "Räucherspiralen".

Um einen Kreis zu zeichnen braucht man einen Drehpunkt und einen festen Abstand (Radius) davon. Ein normaler Zirkel hat eine Spitze für den Drehpunkt und im einstellbaren Abstand dazu eine Minenspitze.
Dem gleicht dieser Spiralschneider im Prinzip fast genau so.
Der Drehpunkt wird zusätzlich neben der Spitze gegen umkippen in einem kleinen "Zentralbalken" erreicht, der außen mit 2 Stützrädern versehen ist.
Von der Mitte versetzt befindet sich eine Bohrung für die Aufnahme der Gewindestange. Die Gewindestange wird vor und nach dem Balken gegen seitliches Verschieben fixiert, muß aber noch in der Bohrung drehbar bleiben.
Der Abstand zwischen Drehpunkt und Laufrad wird mittels einer Gewindestange erreicht.
Diese Gewindestange ist fest mit dem Laufrad in einem berechneten Abstand (Radius) fixiert.(Das wäre die Zirkelmine)
Das Laufrad legt dadurch, je nach seinem Durchmesser, eine bestimmte feste Anzahl von Umdrehungen zurück, wenn es einen Kreis um den Drehpunkt herum beschreibt. Dabei dreht sich die Gewindestange genauso oft mit. Folglich wird je nach Größe der gewählten Gewindestange M4, M5, M6, M8 etc. bei jeder Laufradumdrehung jedes Mal eine Gewindesteigung (=Abstand) nutzbar.
Diese Steigung wird dadurch nutzbar, indem eine "Gewindeklammer" (= "halbe Mutter", herausklappbar) einseitig in die Gewindestange greift.
Diese Gewindeklammer wird je nach Drehrichtung des Laufrades nach links oder rechts verschoben. d.h. entweder vom Drehpunkt weg oder von außen nach innen zum Drehpunkt hin bewegt.
Die Klammerausführung ist deswegen sinnvoll, weil schnell ein bestimmter Anfangsradius verschoben/eingestellt werden kann.
Die Gewindeklammer ist auf einem Träger federbelastet und kippbar befestigt. Der Träger ist auf einer Seite für den Einsatz eines Bleistiftes oder in diesem Fall mit einem Schneidrad bestückt. Die Gewindestange wird durch diesen Träger in einer Bohrung drehbar geführt.
Der Träger wird nun mit der Hand gehalten und drückt das Schneidmesser in das Blatt/Folie. Mit jeder Umdrehung ändert sich der Radius und dabei entsteht die ausgedachte Spirale.

Schritt 2 9

Materialzusammenstellung

Das vorhandene Material zusammentragen, sichten und auf Machbarkeit abschätzen.
Zuschneiden der Lüsterklemmen als Längen-Anschlag
Tabellarische Berechnungen für das gewünschte Ergebnis, dabei steht die linke erste Spalte "Zahnrad Ø" für die Position des aktuellen Gummirades. Ein Zahnrad würde nicht den gewünschten Halt auf dem Papier haben und stellenweise durchrutschen. Die Stangenlänge steht für den Abstand des Laufrades zur Zirkelspitze, was damit den Laufweg (Kreis) bestimmt.

Schritt 3 9

Drehpunkt für den "Spiral-Zirkel" herstellen

Gewinde für Inbusschlüssel-Winkel (Radträger)

erste Lösugngsversuche mit verstellbarer Radstandhöhe

Abdeckblech aus Messing schneiden, wurden mit 2K-Kleber auf gebracht. Mit der Feile die Zahnradflanken vom Kleber befreit und daraus eine Rändelschraube gemacht. Anschließen noch mit Stahlwolle poliert.

Richtig schöne Räder aus Messing werden das.

upps schon wieder beim Bohren verrutscht

Ein kurzes Vierkant-Alu-Stückchen wurde angerissen um die Rädchen an den Inbusschlüsseln ("-winkeln") waagrecht mit einer Rändelschraube zu fixieren.
Zahnrädchen aus einer Tonerkasette, wurden zu Rändelschrauben umfunktioniert. Damit die schöner aussehen habe ich kleine Messigabdeckbleche drauf geklebt und noch mit Stahlwolle auf Glanz poliert. Die Zahnradflanken habe ich mit der kleinen Dreikantfeile vom Kleber befreit und dabei den Messingrand den Zähnen verlängernd angepaßt, so sieht's besser aus und ist auch noch griffiger.
Um eine Anpressdruckfläche auf die Messingspitze (ein alter Steckkontakt von einem defekten 380 V Stecker) zu bekommen, habe ich aus einem Abfallbrocken eine flache Scheibe als Griff gesägt und diese an der Bohrmaschine rund gedrechselt.
Den Griff mit einem weiteren Abstandsscheibchen versehen.
Zusammengebaut sah das mit dem blauen Rädchen ja nicht so schön aus.
Neue Abstandsräder aus einem kleinen Messingblech herstellen, haben ja nur eine Führungsfunktion.
Natürlich muß auch hier wieder irgendwas schief gehen, wäre ja zu einfach sauber zu bohren......

Schritt 4 9

Spiralschneider Träger/Griff/Fassung

Klemmfunktion mit dem gebogenen Messingblech

M8 Gewinde klappt gerade noch so gleichzeitig beide Seiten zu schneiden.

und noch eine unnötige Bohrung für ein Stützrad, welches nicht gebraucht wurde, absägen? mal so testen.....

ein erster Bleistifttest verhieß nichts gutes..

Den Träger bzw. Griff habe ich auch aus einem Stück 4-kant-Alustück hergestellt. Die vordere Bohrung ist mit einer Klemmschraube für Bleistift oder Schneiderad. Die mittleren Bohrungen sind für die Gewindestange(n) wobei bei "Betrieb" nur ein Gewindestange darin aufgenommen wird. Ein zu einem U gebogenen Messingbügel wird als Klammer über diesen Träger gelegt und zuerst mit den verschiedenen Gewindegrößen (hier nur mit M5+M8) versehen.

Bild 2 Hier ist schon ein Problem zu erkennen, der Gewindebohrer geht nicht mit ganzem Gewinde auf beide Seiten gleichzeit durch.

Um ein Ein- und Ausrasten zu ermöglich, wird der abstehende untere Teil bis zur Gewindemitte abgetrennt. Ein Splint gibt den Drehpunkt der Gewindeklammer vor. Wäre somit die Möglichkeit gegeben weitere Gewindestäbe mit einer weiteren Klammer zu benutzen.

Ein (Kleider-)Druckknopf wurde auf der Innenseite angelötet, der eine Druckfederseite aufnimmt, auf der gegenüberliegenden Seite im Träger wird die Feder in eine Bohrung eingeführt.

Auf ein weiteres Stützrad mußte aber doch verzichtet werden, weil sonst zu viele Auflagepunkte entstanden wären.

Bild 6 Erste Zeichenversuche mit dem "Spiral-Zeichenstift".

Schritt 5 9

Zusammenbau

Hier beispielsweise mit einer M5 Gewindestange, sie dient als Abstands- und Zugeinrichtung. Ein Gummirad bestimmt durch seinen Durchmesser bzw. Umfang wie breit die Spirale werden soll, denn bei jedem Umfang wird gleichzeitig die Gewindestange um seine Steigung gedreht. = Vorschub.

Im Bild ist die "Zirkelspitze" nicht zu sehen, eine Rändelschraube mit Unterlagsscheiben ist die Kontermutter und die Spitze auf Höhe zu fixieren. Die Spitze selbst ist ein Messingkontakt eines 380 V-Steckers, den ich mit M8 Gewinde versehen und eine Spitze angeschiffen habe.

Tabelle: mit verschiedenen Laufrädern rechnerisch ermittelt.

(Wobei 10 mm Ø wohl unmöglich funktionieren würde, dito eine M4 Gewindestange wäre viel zu schwach dafür.)

Die Excel-Tabelle ist noch größer mit weiteren Berechnungsfunktionen ..... wenn man es brauchen würde.

Das Schneidrad (bzw. Bleistift, je nach Anwendung) wird durch dieses Gewinde immer weiter zum Drehpunkt hin gezogen oder in entgegengesetzter Richtung vom Drehpunkt weggedrückt. Die kreisförmige Kurve wird dadurch gleichmäßig zur Spirale hin verändert, und so sollte es ja funktionieren......

Schritt 6 9

Test, Operation gelungen,..... Patient tot

Es wäre zu schön gewesen, gleichmäßig schöne Spiralstreifen aus einem Blatt zu schneiden.

Das Antriebs- oder Arbeitsrad rutscht zu leicht durch, dadurch wird die Gewindestange nicht mitgedreht, was Voraussetzung der ganzen Apparatur ist. Das Rad müßte belastet werden um den Rutschvorgang zu verhindern, Jedoch klappt das nur mit 3 Händen. Um das Blatt unter dem Schneidrad mit zu drehen könnte man noch eine Drehscheibe verwenden.

Schritt 7 9

Problem-Lösungen?

Problem: die Zentrierspitze muß belastet werden um nicht aus dem Mittelpunkt zu wandern.
Das Laufrad muß ebenfalls genügen "Bodenhaftung" haben, damit es die Gewindestange mitdrehen kann.
Der Träger mit dem Schneidrad muß von Hand auf das Blatt gedrücken werden.
Das Blatt muß am Rand fixiert werden, damit es sich nicht mitdreht oder verschiebt.

Daher wäre es empfehlenswert die Spirale von Innen nach Außen zu schneiden, damit das fixierte Blatt genügend Halt bietet.

Bei einer normalen Gewindestange besteht Rechtsgewinde folglich muß das Laufrad entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden und das Schneidrad nahe des Drehpunktes angesetzt werden. Die Mitte läßt sich dadurch nicht vom exakten Zentrum aus beginnen, ein kleines Zentrum bleibt leider übrig.

(Wird von außen nach innen geschnitten hängt das Blatt ja nur noch an der Zentrierspitze.)

Daraus ergeben sich die möglichen Lösungen:
Die Zentrierspitze müßte mit einem größeren Gewicht beschwert werden, dito das Laufrad. a) damit das Festhalten entfällt unb b) daß das Laufrad ständigen Bodenkotakt zum Papier hat. Durch diese 3-Punktauflagen wäre eine gleichmäßige Arbeit mit dem Schneidrad gegeben.
Ein zusätzlicher Drehteller müßte sich nun noch mit dem darauf fixierten Blatt unter dem Spiralschneider drehen, damit nicht Überhand gearbeitet werden muß.
Eine Kurbel (wie bei den alten Handbohrern) an der Zentrierspitze dürfte vermutlich nicht das Richtige sein, um gleichmäßigen Druck auf das Schneidrad bringen zu können.

Na dann schauen wir mal was sich noch zusätzlich machen läßt...

Schritt 8 9

Überlegungen

A Messinggewichte beidseitig auf der Gewindestange würden als Ausleger wirken und so genügend Anpressdruck erzeugen. Das wäre zwar sperrig aber optisch schön "blinkendes" Messing :-)

B Traverse würde nur ein Ballastgewicht notwendig machen, zusätzliches Kugellager seitlich des Laufrades um das Gewicht auf die Gewindestange zu übertragen.

C bisheriger Favorit wäre ein knickbarer Arm! Laufrad und sogar das Schneidrad ließen sich so gleichmäßig mit dem gleichen Gewicht verschiebbar belasten. Die Zirkelspitze wäre schwach belastet. Ein Anschlag (im Bild rechts) würde die ganze Konstruktion fixieren. Diese dann stationäre Vorrichtung benötigt aber einen Drehteller, welcher das Blatt unter dem Schneidrad vorbeischiebt. Damit wären die Hände nur noch am Drehteller notwendig. Laufrad, Schneidrad und Zirkelspitze werden ja durch das Ballastgewicht niedergedrückt. Müßte hinhauen.

Nachteil dabei ist aber die Befestigung ,3 Gelenke sowie ein zusätzliches Stützrad, welches den "Knickarm" mit dem Ballast gegen kippen sichert.

Wie könnte jetzt die endgültige Version D aussehen?

Schritt 9 9