2.1.3 Hebel, Rolle, Keil, Schraube

Der Hebel.

Der Hebel ist ein fester, drehbar gelagerter Körper. Er kann gerade, gebogen oder winklig sein. Mit Hilfe von Hebeln werden Kräfte umgewandelt. Es gibt zweiseitige und einseitige Hebel. Außerdem sind Kraftarm und Lastarm zu unterscheiden. Der Kraftarm erstreckt sich vom festen Drehpunkt bis zum Angriffspunkt der Kraft, der Lastarm reicht vom festen Drehpunkt bis zum Angriffspunkt der Last. Ein Hebel ist im Gleichgewicht, wenn Kraft mal Kraftarm gleich Last mal Lastarm ist.

Die Rolle.

Wir unterscheiden die feste und die lose Rolle. Die feste Rolle hat einen festen Drehpunkt, die lose Rolle einen beweglichen. Die feste Rolle wirkt wie ein zweiseitiger Hebel mit gleichlangen Armen. Sie verändert nur die Richtung der Kraft, nicht ihre Größe. Bei der losen Rolle wird die Last von dem um sie herumlaufenden Seil getragen. Die Last verteilt sich auf beide Seilstücke. Das freie Seilstück hat nur die halbe Last zu tragen. Der Rollenflaschenzug besteht aus mehreren festen und losen Rollen, über die das Seil läuft. Um die am freien Ende des Seils erforderliche Kraft zu ermitteln, muss man die Last durch die Anzahl der Tragseile des Flaschenzuges teilen. Feste Rollen finden wir auch in Falzmaschinen und Transportanlagen. Lose Rollen halten die Spannung der Materialbahn in Lackier- und Beschichtungsmaschinen konstant.

Der Keil.

Der Keil liefert die Grundform für alle Schneid- und Trennzeuge. Mit Hilfe des Keils werden Kräfte auf kleinstem Raum zusammengefaßt und dadurch Schneid- und Trennwirkungen erzielt. Die beiden Wangen des Keils bilden den Keilwinkel. Beim Schneidzeug ist die Größe des Keilwinkels auf die Härte des zu bearbeitenden Werkstoffes abgestimmt. Ein zu großer Keilwinkel hat schlechte Schneidwirkung, ein zu kleiner führt zum Klemmen und Abbrechen der Schneide. Die Schneiden der Messer der Schneidemaschinen haben eine Keilform. Der Keilwinkel heißt hier Messerwinkel. Seine Größe richtet sich nach dem zu schneidenden Material. Für weiche Bedruckstoffe wie Saugpost sind 19 Grad am günstigsten. Zum Schneiden von Manilakarton ist ein Messerwinkel von 24 Grad am besten. Da das Schneidgut in der Praxis oft wechselt, verwendet man meist einen mittleren Messerwinkel von 22 Grad.

Nach der Bewegung des Messers sind vier Schnittarten zu unterscheiden:

• Parallelsenkrechtschnitt
• Parallelschrägschnitt
• Schwingsenkrechtschnitt
• Schwingschrägschnitt.

Beim Parallelsenkrechtschnitt bleibt die Messerschneide parallel zur Stapeloberfläche. Sie geht senkrecht nach unten und trifft in ihrer gesamten Länge überall gleichzeitig auf die Stapeloberfläche. Der Parallelsenkrechtschnitt verlangt einen hohen Schneiddruck. Die Stoßbelastung der Maschine ist groß. Er wird zum Schneiden von Gummi, Kork, Dämmplatten, Kunststoffen und Textilien angewandt.

Beim Parallelschrägschnitt bleibt die Messerschneide ebenfalls parallel zur Stapeloberfläche. Sie schneidet jedoch schräg durch den Stapel. Die Stoßbelastung der Maschine ist auch erheblich. Erleichternd wirkt die schräge Schnittrichtung. Das Messer wirkt nicht nur als Keil, sondern auch als eine Säge mit mikroskopisch feinen Zähnen. Der Druck des Pressbalkens auf den Stapel muss hoch sein, damit sich das Schneidgut nicht verschiebt.

Beim Schwingsenkrechtschnitt hängt das Messer in seinem oberen Totpunkt in einem Winkel schräg zur Stapeloberfläche. Es trifft beim Abwärtsgehen zuerst auf eine Kante des Stapels. Die Schrägstellung vermindert sich allmählich. Im unteren Totpunkt ist die Messerschneide genau parallel zur Tischoberfläche. Sehr elastische Materialien werden auf diese Weise geschnitten. Manche Schnellschneider lassen sich wahlweise auf Parallelsenkrecht- oder Parallelschrägschnitt einstellen.

Beim Schwingschrägschnitt hängt das Messer in seinem oberen Totpunkt ebenfalls um einige Millimeter schräg im Winkel zur Stapeloberfläche. Dieser Winkel vermindert sich beim schrägen Abwärtsgleiten des Messers allmählich. In der unteren Totpunktlage ist dann die Messerschneide genau parallel zur Tischoberfläche. Jede Stelle der Messerschneide beschreibt eine schräge, nach unten durchhängende Wegkurve. Das Messer trifft also nicht schlagartig mit seiner gesamten Länge auf den Papierstapel, sondern dringt schräg von einer Seite aus in das Schneidgut ein. Seine Bahn ähnelt der eines landenden Flugzeugs. Der Schnitt erfolgt während der Schwingbewegung des Messers von links nach rechts und damit von der normalen Seitenanlage weg. Diese kurvenartige Abwärtsbewegung des Messers wird dadurch erreicht, dass die beiden Schrägführungen des Messers nicht genau parallel zueinander liegen. Das Messer wirkt nicht nur als trennender Keil, sondern auch als Säge mit mikroskopisch feinen Zähnen. Auch die schärfste Messerschneide zeigt bei starker Vergrößerung eine relativ zackige Struktur. Der Schwingschrägschnitt verlangt weniger Kraft als der Senkrechtparallelschnitt. Er erleichtert den Trennvorgang, vermindert den Materialstau und schont das Messer.

Schrauben, Muttern, Gewinde.

Schrauben stellen lösbare feste und bewegliche Verbindungen her. Ein wichtiges Kennzeichen jeder Schraube ist das in den Schraubenschaft eingeschnittene Gewinde. Es gibt der Schraube ihren festen Sitz und hat seinen geometrischen Ursprung in der Schraubenlinie. Die Gewindegänge können je nach dem Verwendungszweck spitz, flach, trapezförmig, sägeartig oder rund sein. Ein Beispiel für Rundgewinde bieten die Sockel der Glühlampen. Das normale Gewinde ist rechtsgängig. Die rechtsgängige Schraube rotiert beim Einschrauben im Uhrzeigerdrehsinn. Das linksgängige Gewinde wird bei jenen Verbindungen angewandt, die sich sonst, wenn sie rechtsgängig waren, von selbst lösen würden. Das kann bei Kreissägen, Spannschlössern, Kupplungen, Schleifscheiben oder Kurbeln der Fall sein. Es gibt sehr viele Arten von Schrauben. Die zwei großen Hauptgruppen sind die Befestigungs- und Bewegungsschrauben. Weitere Befestigungsmöglichkeiten sind Stifte und Keilverbindungen.
Bewegungsschrauben: Diese Schrauben übertragen und übersetzen Bewegungen. Sie haben meist Flach- oder Trapezgewinde, das größere Belastungen aushält. Wir finden sie in Bücherpressen und in den ersten Drucker-Handpressen. Dort erzeugt eine hölzerne Schaube, die Spindel, den Anpreßdruck. Bewegungsschrauben treffen wir in einfachen Schneidemaschinen an. Der Preßbalken wird dort mittels einer Schraube bewegt, an der oben ein großes Handrad sitzt. Bewegungsschrauben heben und senken Stapeltische. Sie stellen Regulierhebel und Zeiger ein.