update uitsnijdingsprototype

Week 4

Vernieuwd uitsnijdingsprototype

Zoals eerder gezegd, was er een ander principe nodig om de uitsnijding te realiseren. Daartoe werd volgend prototype gemaakt:

Het bestaat uit twee aparte onderdelen: enerzijds het frame, vastgemaakt op een plank (of in dit geval het deksel van een schoendoos) en anderzijds de component waarmee de uitsnijding afgetekend wordt.

Het frame heeft twee belangrijke functies: het vastklemmen van de aluminium plaat (hier voorgesteld met een blad papier) tegen de plank en het begeleiden van het andere onderdeel, zodat het niet kan afwijken van zijn route.

Eigenlijk moet hier nog een derde functie aan toegevoegd worden, namelijk dat de hoogte van de rail waarin het tweede onderdeel schuift, instelbaar hoort te zijn. Maar dit is (nog) niet in dit prototype verwerkt. Waarom dit zo belangrijk is wordt later uitgelegd.

Het tweede onderdeel is het meest instelbaar van de twee: 

• de diameters kunnen worden aangepast door andere cirkelmessen op de as te plaatsen (hier voorgesteld met tandwieltjes)
• de hoogte van het stuk dat we willen bekomen is instelbaar door de messen te verschuiven volgens de asrichting (hoe verder de messen van elkaar geschoven worden, hoe meer de hoogte vergroot)
• indien er een hoekverschuiving van de as door de middelpunten van de cirkels van toepassing is, kan de as door een ander gat (op een bepaalde afstand van het middelpunt, dit is bij deze tandwielen enkel mogelijk bij de grotere exemplaren)

De veringen dienen om druk te zetten op de messen, die dan weer op hun beurt druk kunnen uitoefenen op de aluminium plaat. De veringen moeten zeer sterk staan, zodat genoeg druk kan uitgeoefend worden. Daarom behoort de hoogte van het frame ook verstelbaar te zijn: bij verschillende diameters van messen geven de veringen anders teveel, te weinig of helemaal geen druk.

Tot slot zit er nog een verticale as in het midden van het stuk die door middel van een derde as verbonden is met de as van de messen, zodat de beweging die nodig is - ondanks de druk van de veringen - niet verhinderd wordt.

Test

Om te weten waar de eventuele fouten zitten in het ontwerp, moest het natuurlijk getest worden.

Het testen verliep nogal stroef. Doordat de veringen te hard gespannen staan en de hoogte nog niet instelbaar is,  lukte het alleen met de kleinste tandwielen. Na verschillende keren na elkaar heen en weer te bewegen en het blad te bekijken, moest vastgesteld worden dat er enkele vervelende effecten optraden.
Eerst en vooral waren de sporen van de tandwielen meermaals afwijkend. Dat werd ook opgemerkt tijdens het rollen zelf: de tandwielen verschoven steeds op ongeveer hetzelfde punt. Ten tweede werden de veringen geforceerd om scheef te gaan staan naar het einde van het rollen toe (zie ook de laatste foto). En ten slotte, maar minder belangrijk, het rollen van de wieltjes verliep niet vloeiend genoeg.
Deze problemen zijn allemaal te wijten aan hetzelfde probleem in het ontwerp dat over het hoofd gezien werd.
Het rollend onderdeel is zo gemaakt dat de as die eerder de 'derde as' werd genoemd in het midden zit van de as met de messen. De curve die beschreven zou moeten worden door diezelfde messen zorgt er echter voor dat dit punt (in dit voorbeeld) eerst van rechts naar links en daarna terug naar rechts beweegt.
De oplossing is dus om ofwel dit punt ook langs de as beweeglijk te maken, of - misschien nog beter - de verticale as vrijer te laten bewegen naar links of rechts.

Het testen van een asverschuiving (de as van de messen in andere gaten steken) kon niet met het frame gebeuren aangezien de tandwielen te groot waren. Maar ook zonder het frame werd een probleem vastgesteld: wanneer de as zich op zijn laagste punt bevond (dus zo dicht mogelijk bij de bodem), werd het moeilijk om het rollen verder te zetten zonder de tandwielen over de bodem te verschuiven. Dit ongewenste effect wordt binnenkort opgelost.