Der Schließmechanismus im Aktenordner 10.07.2010, 09:57
Das Hebelsystem in Aktenordnern ist ein anschauliches Beispiel für eine einfache Mechanik. Sie sollte man sich im N+T-Unterricht nicht entgehen lassen. Hier mit Vorschlägen für ein Arbeitsblatt.
Schließmechanismus im Aktenordner
Zu besseren Aktenordnern gehört eine Mechanik, der man kaum ansieht, wieviel Erfinderschweiß in ihr steckt. Ihr Grundprinzip: Ein Bügel wird, unterstützt von einer Feder, auf- und zugeklappt. Zwischen dem Auf- und Zuklappen werden Papierblätter eingelegt.
Den Hebelverschluss dafür hat Friedrich Soennecken im Jahr 1886 erfunden; er war auch der Erfinder des Papierlochers. Louis Leitz aus Stuttgart-Feuerbach hat den Aktenordner zur heutigen Form weiter entwickelt - daher auch »Leitz-Ordner«.
Beschreibung des Hebelsystems:
Bild oben: Der Hebelmechanismus ist auf einer mit dem Ordnerrücken fest vernieteten Grundplatte gelagert. Aus der Grundplatte herausgestanzt und hochgebogen ist ein Lagerschild, das den als Winkelhebel ausgebildeten Schließhebel hält. Der Schließhebel betätigt den Bügel. Eine dazwischengeschaltete Druckrolle vermindert die Reibkraft und unangenehmes Quietschen zwischen Stahl und Stahl. Eine Blattfeder unterstützt die Öffnungskraft und hält den Schließhebel in der Offen- und Geschlossen-Stellung. In der Offen-Stellung kann man die Papierblätter einlegen. Danach wird der Bügel geschlossen und die Blätter werden von einer Klemmleiste zusammengedrückt und im Ordner festgehalten.
Kräfte am Hebelmechanismus
Skizze Seitenansicht:
Die Blattfeder übt eine fast gleich bleibende Druckkraft F1 auf das Bügelgestänge aus.
In der geöffneten Stellung hält F1 den Bügel offen.
In der geschlosssenen Stellung hält F1 den Bügel geschlossen. Den Grund dafür zeigt die Vorderansicht.
Skizze Vorderansicht:
Ist der Bügel geschlossen, d. h. der Schließhebel in seiner unteren Stellung (Skizze rechts), dann drückt die Blattfeder mit der Kraft F1 nach oben. Weil sich die Druckrolle aber links vom Drehpunkt befindet, entsteht ein rechtsdrehendes Moment M = F1· b. Dieses hält den Schließhebel sicher in der Geschlossen-Stellung.
Ist der Bügel offen (Skizze links), dann wirkt das linksdrehende Moment M = F1 · a. Es hält den Bügel geöffnet.
Beim Bewegen des Schließhebels nach unten wird die Schließbewegung durch das Reibmoment FR · c behindert.
In der waagrechten Mittelstellung des Hebels ist der Totpunkt erreicht; die Druckrolle liegt dann genau unterhalb dem Drehpunkt, so dass a = 0 ist, d. h. F1 kann kein Drehmoment erzeugen. Der Totpunkt ist eine unsichere Position, in der der Schließhebel leicht sowohl nach links als auch nach rechts schnappen könnte. Erst ein Weiterbewegen des Schließhebels bringt ihn wieder in eine stabile Stellung.
Fragenkatalog für ein Arbeitsblatt
Lege einen Aktenordner vor Dich hin und versuche, die folgenden Fragen/Aufgaben zu beantworten/zu lösen.
1. Benenne die Bauteile des Ordnerschließers; trage sie in die folgenden Skizzen ein.
2. Die Grundplatte ist mit dem Ordnerdeckel vernietet. Versuche herauszufinden, wie die Befestigung funktioniert. Mache eine Skizze dazu.
3. Schließhebel: Beim Schließen oder Öffnen beschreibt die Druckrolle einen Radius um den Drehpunkt.
a) Wann befindet sich die Rolle in ihrer obersten Position? (Anmerkung: Die LEHRERFREUND-Skizzen geben keine Antwort auf die Frage!)
b) Wann befindet sich die Rolle in ihrer untersten Position (= Totpunkt)?
c) Geschlossener Bügel: Wie steht jetzt die Rolle im Verhältnis zur untersten Position?
d) Position der Aufgabe c): Wie kann es sein, dass sich das Bügelmaul nicht öffnet, wenn sich die Rolle wieder ein Stückchen nach links und damit auch nach oben bewegt?
Schwierig:
4. Der Bügel ist ganz geöffnet und soll mit dem Schließhebel geschlossen werden. Maße: a = 6 mm, c =12 mm, r = 80 mm; Reibungszahl µ Druckrolle - Bügel 0,15. Die Blattfeder drückt den Bügel mit einer Kraft F1 = 12 N nach oben.
Mit welcher Kraft FH muss der Schließhebel nach unten gedrückt werden? (Zu beachten: Kräfte und Hebelarme müssen jeweils rechte Winkel bilden).
5. Die Bügel mancher Schließkonstruktionen haben einen nach unten weggestauchten Bügelverlauf (Radius R in der Skizze). Welche Auswirkung hat die Vertiefung beim Betätigen des Schließhebels?
6. Skizziere und bemaße die Druckrolle.
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Lösung der Aufgaben im nächsten Beitrag
