Park dla kulek

 

Tory, po których turlają się kulki, można zrobić z drewna, ale też drutu albo rurek czy korytek z tworzyw sztucznych. Na przykład będzie to przecięty wzdłuż na pół wężyk igelitowy o odpowiedniej średnicy. Wymyślanie różnego rodzaju torów, rynienek i przeszkód to wyzwanie i każdemu konstruktorowi da dużą satysfakcję. Oczywiście do momentu, kiedy większość kulek się zgubi.

Narzędzia: piła do drewna, wiertarka elektryczna na statywie, wiertarka zamocowana do stołu warsztatowego, szlifierka taśmowa z trzema rodzajami taśm ściernych od zgrubnej do bardzo gładkiej wykańczającej, dremel z końcówkami do obrabiania drewna, wyrzynarka, imadło, młotek, płaskie dłuto, glutownica z klejem na gorąco, wiertła stolarskie 3, 10 i 25 mm. Przydać się też mogą ściski stolarskie, frezy zdzieraki do drewna albo pilniki.

 

Materiały: kulki stalowe o średnicy 9,5 mm około czterdziestu sztuk, drut o średnicy 2 mm, deska sosnowa o szerokości 100 mm i grubości 20, wałek o średnicy 10 mm, listwa 20 na 20 mm, listwa 30 na 30 mm, sklejka 4 mm grubości. Wkręty do drewna 30 mm długości. Lakier bezbarwny w spreju.

Pompa kulek. Jest najbardziej skomplikowanym elementem naszej zabawki. Schemat jej działania widzimy na rysunku 1. Zadaniem pompy jest przenoszenie kulek z otworu wlotowego do otworu wylotowego.

 

Mechanizm napędzany jest ręcznie za pomocą korby i mimośrodu zrobionego z drutu. Pompa działa w ten sposób, że kulka będąca w miejscu pierwszego wlotowego otworu jest opuszczana przez tłok poniżej poziomu pokrywy, a jednocześnie przesuwana w bok w stronę otworu wylotowego. Gdy się już znajdzie pod nim, tłok podnosi się i kula wynurza się w otworze wylotowym. Tymczasem przenośnik z podniesionym jeszcze tłokiem wycofuje się w stronę pierwszego otworu, gdzie już czeka następna kulka. Ruch obu tych elementów jest równoczesny, generowany obracającym się mimośrodem.

Na fotografii widoczne są wszystkie drewniane elementy pompy kulek. Od góry widzimy pokrywę (a) z dwoma otworami wlotowym i wylotowym. Potem podstawa (b) z przymocowaną wkrętami ścianką boczną. Przenośnik (c) z dwoma pionowymi szczelinami wgłębionymi w boki klocka. Równolegle do szczelin wywiercony jest kanał tłoka. Sam tłok (f) widzimy po prawej. W drugiej ściance bocznej (d) widać otwór na oś korby i mimośrodu. Na dole zdjęcia mimośród (e) wygięty z drutu, a zakończony niewidoczną tu korbą. Naszą pompę będziemy napędzać ręcznie.

 

Podstawa pompy. Jest zrobiona z klocka drewna o wymiarach 100×50×20 mm.

Boczne ścianki pompy. Do podstawy przykręcone są czterema wkrętami do drewna dwie pionowe ścianki boczne o wymiarach 100×30×10 mm. W bocznych ściankach wywiercone są centralnie otworki o średnicy 2 mm będące osiami, w których obraca się mimośród i korba. Pomiędzy bocznymi ściankami porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym przenośnik. Jednocześnie w przenośniku umieszczony jest tłok pompy.

 

Tłok także porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym, ale prostopadle do ruchu przenośnika. Przenośnik zrobiony jest z listwy o wymiarach 100×30×30 mm. Pracę nad tym elementem zaczniemy od wyznaczenia i napunktowania miejsc pod dwa otwory. W jednym z dłuższych boków wiercimy centralnie otwór wiertłem 3 mm, a następnie powtarzamy czynność w drugim boku prostopadłym. Sprawdźmy, czy otwory przecinają się w głębi klocka. To będą wzorcowe pilotowe otwory. Jeden z otworów rozwiercamy wiertłem 10 mm. W tym otworze będzie pracował tłok.

W drugim prostopadłym boku klocka nad i poniżej otworka wiercimy jeszcze kilka otworów wiertłem 3-milimetrowym. Połączymy je potem w jedną szczelinę. W tej szczelinie będzie pracował mimośród przesuwający ten element w lewo i prawo. Tymczasem wiertłem 25 mm wgłębiamy się w bok klocka na głębokość 5 mm. To samo zrobimy z drugiej strony przenośnika. Elementy te widzimy na zdjęciu.

 

Tłoczek zrobimy z okrągłego kołka o średnicy 10 i długości 17 mm. W tłoczku wykonana jest 3-milimetrowej szerokości szczelina wgłębiająca się w spód na głębokość 10 mm. W tej szczelinie pracuje mimośród wygięty z drutu. Obracający się mimośród powoduje, że tłok, na którym leży kulka, pracuje, poruszając się w kierunku góra-dół, i zagłębia się w kanale przenośnika, przemieszczając się w kierunku drugiego otworu, podnosi kulkę, a sam w górnej pozycji, opuszczając się, wraca w stronę pierwszego otworu pompy. Tam, gdzie już opuszczony znowu pobierze kulkę. Wreszcie cała pompa jest przykryta od góry pokrywą z dwoma otworami.

 

Tymi otworkami będą podawane i odbierane przemieszczające się kulki. Otwory pokrywy muszą się dokładnie pokrywać z chwilowymi skrajnymi położeniami otworu przenośnika oraz z jego tłokiem. W celu określenia miejsc, w których należy wiercić otwory w pokrywie, posłużymy się zwykłą kartką papieru. Wystarczy przyłożyć kartkę do wierzchu pompy pozbawionej pokrywy i odcisnąć palcem papier w skrajnych miejscach położenia otworu z tłoczkiem, tak jak to widać na fotografii. (Kartka, żeby się nie przesunęła, przymocowana była wkrętami tkwiącymi w otworach ścianek. Te wkręty i otwory będą tymi samymi, które przymocują pokrywę pompy do jej ścianek).

Poza tym dla ułatwienia przemieszczania się kulek otwory powinny być wywiercone lub rozwiercone pod kątem, tak by tworzyły w przekroju pokrywki literę V. Pracę przy otworkach w pokrywce możemy sobie ułatwić dremelem z odpowiednią końcówką. Korba i mimośród. Elementy te wygniemy z drutu jednego kawałka drutu o średnicy 2 lub 1,5 milimetra. Szerokość mimośrodu wynosi tyle, by zmieścił się pomiędzy ściankami bocznymi, czyli około 25 mm. Wykorbienie mimośrodu ma wymiary zależne od średnicy kulek. I tak w naszym przypadku przy kulkach o średnicy 9,5 milimetra powinien mieć 5 mm.

 

Kula leżąca na tłoku w pozycji opuszczonej musi się zmieścić pod pokrywą podczas przenoszenia do otworu wylotowego. Taką samą amplitudę będzie miał przenośnik poruszany tym samym przecież mimośrodem pracującym w jego szczelinie. Pozostaje jeszcze drugi koniec drutu wygiąć na kształt korby, której ramię ma około 30 mm długości. Na koniec uchwytu możemy założyć drewnianą okrągłą rękojeść.

 

Pokrywę pompy mocujemy do ścianek bocznych za pomocą czterech wkrętów, tak by mechanizm można było bez problemu zmontować, a potem rozbierać. Na fotografii widoczne są te wszystkie elementy pompy. Dla próby działania pompy położymy kulkę w pierwszym z otworów pokrywy i gdy zakręcimy korbą, a przenośnik działa prawidłowo, kulki powinny z łatwością znikać w jednym otworze, gdy tłok się opuszcza, i pojawiać się w drugim otworze pokrywy, gdy tłok się podniesie. Gdy włożymy do otworu wlotowego drugą kulkę, ta także pojawi się w wylotowym, wypychając tę pierwszą. Widoczne to jest na krótkim filmiku. Gdy pompa działa prawidłowo i przy próbach nie pogubiliśmy większości kulek, możemy przystąpić do dalszej realizacji budowy modelu.

 

Podstawa parku. Ma wymiary 450x200x20 mm. Zrobimy ją z dwóch kawałków sosnowej deski, którą skleimy dłuższymi bokami, albo z jednego kawałka sklejki. Dobrze jest wyrównać szlifierką taśmową albo też zwykłym papierem ściernym wszystkie nierówności deski i miejsca po cięciu. Dookoła podstawy mocujemy wystające na 30 mm obramowanie, czyli rant, który nie pozwoli, by kulki nam pouciekały.

 

Pochylnia. Korytkiem tym dostarczane są kulki do otworu wejściowego pompy. Element ten jest przymocowany do pompy. To koniec, a równocześnie początek podróży kulek. Korytka uzyskujemy w ten sposób, że dwa odcinki listwy 20 na 20 mm składamy dłuższymi bokami do siebie i tak mocujemy w imadle. Wiertłem o średnicy 11 mm wiercimy na ich styku otwór od czoła klocka. Po wyjęciu z imadła mamy dwa surowe korytka wymagające wygładzenia papierem ściernym. Proponuję wykonać od razu kilka różnych korytek. Podczas montażu parku przydadzą się i ich brak nie będzie hamował naszej kreatywności.

 

Szyb. Jest zamocowany nad otworem pompy, z którego wypychane są kulki. Możemy go zrobić z przeźroczystej rurki, ale także z dwóch ćwierćwałków przyklejonych do siebie bokami. W powstałej szczelinie widać podnoszący się poziom kulek. Kulki wypadają z szybu otworem wywierconym po przeciwnej stronie niż szczelina. Do montażu elementów najlepiej użyć kleju na gorąco serwowanego z pistoletu klejowego zwanego w języku majsterkowiczów glutownicą.

 

Pochylnia labirynt. Podstawa zrobiona jest z deski sosnowej o wymiarach 220 na 120 na 20 mm. Dwie ograniczające ścianki boczne z listewki o wymiarach 120 na 30 na 10 mm. Do tej podstawy przyklejone jest w odpowiedniej odległości od siebie siedem zębów-pochylni, po których staczają się kulki. Na rysunku 2 widoczna jest faza projektowania tego elementu, a na fotografii gotowa przeszkoda. Należy pamiętać podczas projektowania przeszkód, by kulki mogły się swobodnie przemieszczać bez zatrzymania.

 

Rynienki. Zrobimy je z listwy 20 na 20 mm. Dwa odcinki listwy o długości mm każdy składamy bokami i umieszczany w imadle. Wiertłem o średnicy 11 mm wiercimy otwór w miejscu styku boków listewek. Po rozłożeniu mamy dwie rynienki wymagające obróbki papierem ściernym.

 

Talerzyk. Do tej okrągłej części spadają kulki, krążą po coraz mniejszej orbicie, aż wreszcie spadają do otworu wywierconego w środku. Talerzyk zrobiony jest z miękkiej sosnowej deseczki o wymiarach 100 na 100 i grubości 20 mm. Wyznaczamy środek płaszczyzny i cyrklem zataczamy jak największe koło, jakie się zmieści. To będzie brzeg tej części. Następnie nawiercamy otwornicą okręg o średnicy 60 i głębokości 15 mm. Materiał ze środka okręgu usuwamy dłutem. Wyrzynarką wycinamy zewnętrzny okrąg, by uzyskać wstępnie obrobiony element. W otwór w środku wkładamy śrubę M6 i mocujemy ją nakrętką.

Tę prowizoryczną oś mocujemy w uchwycie wiertarki zamocowanej specjalnym uchwytem do stołu warsztatowego. Włączamy wiertarkę, pamiętając, by przedtem zmienić kierunek jej obrotów. Nakrętka wtedy nie odkręca się samoczynnie i możemy nasz element obrabiać papierem ściernym aż do uzyskania pożądanego końcowego kształtu. Na koniec wyjmujemy śrubę i rozwiercamy otwór, tak by kulka, osiągnąwszy środek, mogła bez problemu wypaść.

 

Montaż i zabawa. Zaczynamy od zamocowania w wybranym miejscu pompy do deseczki podstawy. Następny element to pionowy szyb umieszczony nad otworem, którym pompa podaje kulki. Wylatujące z szybu kulki mogą spadać na przykład na talerzyk. Za każdym razem kilkakrotnie sprawdzamy dokładnie, w którym miejscu spada kulka i jak można ją przejąć do następnego fragmentu toru. Podobnie dalej, montujemy wszystkie inne elementy, aż dojdziemy do rynienki, która zasila pompę kulek. W ten sposób kreując trasę kulek, sprawimy, że obieg naszych kulek zostanie zamknięty.

 

Jeśli się to nie uda, to i tak będzie dobra zabawa, a pompę będziemy zasilać ręcznie. Nasz prawidłowo działający model możemy napędzać ręcznie za pomocą korby. Mimo że zabawa w obserwowanie toczących się kulek jest przednia, kręcenie korbką po pewnym czasie może nas znudzić. W takim przypadku możemy zrobić sobie napęd mechaniczny. W miarę upływu czasu a przypływu pomysłów nasz rozrywkowy tor możemy jeszcze sukcesywnie rozbudowywać.