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Bereich: Technisches Werken • ab Klasse 8 •
Arbeitszeit: ca. 3 Doppelstunden
Kugelspiel
Aufgabe und Motivation
Rollende Kugeln üben sowohl auf Kinder als
auch auf Erwachsene eine große Faszination
aus. Sie bringen Spaß und gute Laune, denn sie
müssen im Kampf gegen die Schwerkraft „gebändigt“
werden. Das hier vorgestellte Kugelspiel
gehört zur Gattung der Geschicklichkeitsspiele.
Darunter versteht man Spiele, die vom Spieler
eine besondere Reaktionsfähigkeit und eine gut
ausgeprägte Feinmotorik verlangen. Unser Spiel
erfordert eine ruhige Hand, Geduld, Konzentration,
Geschicklichkeit und trainiert die Feinmotorik.
Die Aufgabe für die Schüler besteht darin,
Kunststoffe, die für den Werkunterricht geeignet
sind, kennen und bearbeiten zu lernen sowie
einen mehrteiligen Spielgegenstand selbstständig
zu planen, zu zeichnen und herzustellen.
Lernschwerpunkte
• Kunststoffe kennen und bearbeiten lernen:
Aufreißen, Körnen, Bohren, Schleifen, Polieren,
Kleben
• Einen zusammengesetzten Spielgegenstand
aus Kunststoff und Metallhalbfertigteilen selbstständig
planen, zeichnen (Raumbild des fertigen
Gehäuses im Maßstab 2:1 in dimetrischer
Projektion, Einzelteile als Plattendarstellung im
Maßstab 1:1) und herstellen
Modell 1: Mit Gehrungsschnitten im 45°-Winkel
Modell 2: Einfache Gehäusevariante
mit stumpfen Winkeln
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Vorüberlegungen
Problemfindung:
• Erzeugen eines Geschicklichkeitsspiels, in dem zwei Kugeln in zwei Bohrungen auf
einer Spielplatte einrasten sollen
• Kugelpuzzles müssen dreh- und kippbar sein
Problemlösung:
• Kugelpuzzle mit mittig platzierter und drehbarer Wippe muss wegen Sichtkontakt mindestens
teilweise mit durchsichtigen Gehäuseteilen aus PMMA (Polymethylmethacrylat)
gebaut werden
• Ein geschlossenes Würfelgehäuse verhindert das Verlieren der beiden Kugeln
• Gehäuseteile müssen geklebt werden
Funktion:
• Geschicklichkeitsspiel: Zwei Kugeln werden mittels zweier Drehknöpfe auf eine drehbar
gelagerte Spielplatte geführt und anschließend durch Drehen der Wippe und
Kippen des Gehäuses in die zwei Bohrungen der Spielplatte gemeinsam zum
Einrasten gebracht
Anforderungen:
• Fertige Gehäuseform und -größe: Würfel mit 60 mm bei 5 mm Materialstärke
• Die Wippe muss 360° drehbar sein
• Die Bohrungen müssen kleiner als die Kugeln sein, je kleiner die Bohrungen, desto
schwieriger ist das Einrasten der Kugeln
Eigenschaften:
• Kleben ist fachgerechter als Schrauben
• Klebungen bei transparentem Plexiglas sollten möglichst unsichtbar werden oder
Klebeflächen vor dem Kleben matt geschliffen werden
Überlegungen zur Fertigung
Planung:
• Modell 1 für 9. Jahrgangsstufe: Zweiteiliges, u-
förmiges Schiebegehäuse aus sechs gleichen,
vierseitig im 45°-Winkel gefasten PMMA-
Platten; die Grundplatten besitzen jeweils die
Form eines Pyramidenstumpfes
• Modell 2 für 8. Jahrgangsstufe: Gehäuse mit
sechs quaderförmigen Teilen
Skizze:
• 8. Jahrgangsstufe: Plattendarstellung der Einzelteile
in M 1:1 Skizze und Raumbild in
Kabinettprojektion mit verdeckten Kanten
Technische Zeichnung, evtl. CAD-2D:
• Modell 1 für 9. Jahrgangsstufe: Ansichten von
den Einzelteilen in M 1:1 mit Bemaßung erstellen;
dimetrisches Raumbild und Explosionsdarstellung
per Plattenzeichnung oder per
CAD-2D; bei CAD-3D-Darstellung mit transparenten,
eingefärbten Materialien
• Modell 2: Plattendarstellung der Einzelteile mit
Bohrungen in M 1: 1; Raumbild in Dimetrie mit
verdeckten Kanten in M 2:1
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Arbeitsverfahren:
• Das Zusägen der Grundplatten mit der elektrische Stichsäge oder mit der Gehrungssäge
wäre für die Schüler zwar möglich, oft kommen aber speziell mit transparentem
Plexiglas nur mäßige Ergebnisse zustande: Maßexakte und winkelgenaue Werkstücke
bekommen die Schüler in der Regel nur, wenn der Lehrer an der Kreissäge
die Einzelteile zuschneidet
Arbeitsform:
• Einzelarbeit
Arbeitsschritte:
• Planen – Entwerfen – Skizzieren – Zeichnen / Erzeugen – Beschriften – Drucken
• Messen, Anreißen, Vorstechen
• Bohren mit 3 mm Ø, 3,2 mm Ø und 10 mm Ø
• Schnittkanten schleifen – Entgraten
• Passungen überprüfen – Kleben – Oberflächenbehandlung (Polieren)
Neue Verfahren:
• Plexiglas verkleben mit UHU allplast
Unfallverhütungsvorschriften:
• Das Arbeiten an der Kreissäge ist für Schüler verboten
Hilfsmittel fürs technische Zeichnen
TZ-Platte, Bleistifte 2B/2H, Kreisschablone, CAD-System
Werkzeuge/Maschinen/Hilfsmittel
Stahlwinkel, Stahlbandmaß, Geometriedreieck, wasserfester
Filzstift, Reißnadel zum Vorkörnen im PMMA, feines
Schleifpapier 180er/400er Körnung, Bullitbohrer
mit Zentrierspitze und Außenschneider 3/3,2/10 mm Ø,
Ständerbohrmaschine mit Maschinenschraubstock,
Schraubstock mit Backenschutz, Puksäge, UHU allplast,
Holzwürfel 50 mm, Polierset mit Schwabbelscheibe und
Polierpaste
Stück- und Materialliste
Modell 1:
Nr. Benennung St. Material Maße in mm
1 Gehäuseunterteil 3 PMMA, transparent 60 x 60 x 5
2 Wippe 1 PMMA, transparent 40 x 40 x 5
3 Gehäuseoberteil 3 PMMA, transparent 60 x 60 x 5
4 Drehachse 2 Stahl, verchromt 3 x 35 Ø
5 Stahlkugel 2 gehärteter Stahl Ab 11 Ø
6 Distanzklemme 2 Gummi Fester Sitz auf
Welle 3 Ø
7 Klebstoff UHU allplast
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Modell 2:
Nr. Benennung St. Material Maße in mm
1 Gehäuseunterteil 1 PMMA, transparent 50 x 50 x 5
2 Seitenwände, 2 PMMA, farbig 55 x 50 x 5
schmal
3 Seitenwände, 2 PMMA, farbig 55 x 60 x 5
breit
4 Gehäuseoberteil 1 PMMA, farbig 60 x 60 x 5
5 Wippe 1 PMMA, transparent 40 x 40 x 5
6 Drehachse 2 Stahl, verchromt 3 x 35 Ø
7 Stahlkugel 2 gehärteter Stahl Ab 11 Ø
8 Distanzklemme 2 Gummi Fester Sitz auf
Welle 3 Ø
9 Klebstoff UHU allplast
Gestaltungsablauf für Modell 1
1. Sechs Gehäuseteile und die Platte für
die Wippe nach Plan aus PMMA zusägen.
2. Die Wippe bearbeiten:
Maße aufreißen.
3. Vorstechen. 4. Wippe in den Schraubstock
einspannen und
die Bohrtiefe einstellen.
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5. Bohrung 1 und ... 6. ... Bohrung 2 an der gegenüberliegenen
Kante,
jeweils mit 3-mm-Bohrer.
7. Ergebnis der Bohrungen.
Hier werden später
die Achsen befestigt.
8. Die Wippe waagrecht
einspannen, mit 3-mm-
Bohrer vorbohren.
9. Ergebnis der beiden
Bohrungen.
10. Die Öffnungen mit
dem 10-mm-Bohrer
vergrößern.
11. Ergebnis der beiden
Bohrungen.
12. Zwei Metallachsen,
35 mm, ablängen.
13. Bei den Seitenteilen die
Mittelpunkte mit Filzstift
auf der Folie markieren.
14. Die Mittelpunkte durch
Drehen der Reißnadel
vorstechen.
15. Seitenteil einspannen
und bohren (3,2 mm Ø).
16. Schnittflächen matt
schleifen.
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17. Den Zusammenbau
vorbereiten.
18. Winkel überprüfen. 19. Die U-Form testen.
20. Die U-Form mit UHU
allplast zusammenkleben,
mit Stützhilfen
aushärten lassen.
21. Fertige untere U-Form. 22. Die obere U-Form einpassen
und zusammenkleben.
23. Fertige U-Formen. Die
Wippe einbauen.
24. Die U-Formen ineinanderschieben.
25. Ausgangsstellung für
das Spiel.
26. Lösung: Beide Kugeln
liegen auf der Wippe in
den Öffnungen.
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Gestaltungsablauf für Modell 2
Teileübersicht
Dimetrische Darstellung
Die Seitenteile im stumpfen
Winkel sägen und wie
bei Modell 1 beschrieben
zusammenbauen.
Fertiges Modell.
© 2006 UHU GmbH & Co. KG, Bühl (Baden) und Elke Fox.
Redaktion und Fotos Seite 1 oben und Mitte: Elke Fox.
Illustrationen und alle übrigen Fotos: Georg Dandl.
Georg Dandl
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