Greifautomat wie auf der Kirmes

Was das Kind lernt

• Wie eine einzige Schnur die Kraft auf drei Finger verteilt und warum die drei Schnüre gleich lang sein müssen.
• Dass sich der Greifer durch sein eigenes Gewicht schließt: Solange er hängt, zieht das Gewicht des Kopfes an den Schnüren und schließt die Finger; setzt er auf, wird die Schnur locker und ein Gummi öffnet sie.
• Was eine Seilwinde ist (Kurbel + Spule): Ist der Kurbelradius größer als der Spulenradius, hebt man die Last mit weniger Kraft, muss dafür aber mehr Umdrehungen machen.
• Einen Mechanismus durch Ausprobieren und Messen einzustellen: Gewicht des Kopfes, Kraft des Gummis, Länge der Schnüre.

Vorher vorbereiten

• Drucke die Vorlagen mit 100 % aus und prüfe die rote 50-mm-Linie in der Kopfzeile.
• Schließe den Karton und verstärke alle Kanten mit Klebeband; das Dach muss fest sein (passen die Klappen nicht zusammen, klebe einen flachen Karton von 30 × 25 cm darauf).
• Zeichne Fenster, Schlitz und Klappe vor der Einheit mit Bleistift auf den Karton; schneide bei kleinen Kindern selbst mit dem Cuttermesser.
• Wieg 80–100 g Ballast ab (Münzen oder Reis in einem Beutelchen) und leg die Preise bereit.
• Schneide die Holzspießstücke zu: 3 Drehzapfen à 20 mm, 1 Achse à 90 mm und 1 Griff à 40 mm.

Materialien und Werkzeuge

• Hoher Pappkarton — 1
  etwa 30 × 25 × 40 cm (Breite × Tiefe × Höhe), mit Deckel oder Klappen, die ein festes Dach bilden. Die Maße von Fenster und Schlitz passt du an, wenn dein Karton etwas anders ist
• Wellpappe — 1 Bogen 50 × 40 cm
  einwellig, 3–4 mm, flach (für Greifer, Schlitten, Schacht und Trennwand)
• Durchsichtiger Kunststoff — 1 Stück 24 × 33 cm
  Folie, feste Kunststoff-Prospekthülle oder Deckel einer durchsichtigen Verpackung
• Reißfeste Schnur — 1,2 m
  dünne Baumwollkordel, Drachenschnur oder dünner Bindfaden (≥ 2 kg Tragkraft); Nähgarn reißt
• Strohhalme — 1
  gerade, Ø 6–7 mm (Führung der Schnur)
• Schaschlikspieße (Holzspieße) — 2
  Ø 3 mm (Spulenachse, Drehzapfen der Finger und Griff)
• Kunststoff-Flaschendeckel — 3
  gleiche, Ø 30 mm (2 für den Spulenkern, 1 als Griff)
• Ballast für den Kopf — 80–100 g
  10–12 Münzen zu 1 oder 2 €, oder ein Beutelchen mit 100 g Reis, mit Klebeband auf den Kopf geklebt
• Sehr dünnes Gummiband — 2 (1 als Ersatz)
  klein und schwach: Zahnspangengummi oder dünnes Haargummi mit Ø 2–3 cm
• Normales Gummiband — 1
  Büro-Gummiband, als Bremse für die Spule
• Preise — 8–12
  leicht (≤ 5 g) und 25–40 mm groß: Pompons, Kugeln aus Alufolie, eingewickelte Bonbons, Radiergummis
• Bastelkleber (Weißleim) und Heißklebesticks — 1 Flasche / 3 Sticks
  Heißkleber für schnelle Verbindungen (Winkel, Halter, Spule); Bastelkleber zum Verkleben der doppelten Lagen
• Klebeband — 1 Rolle
  durchsichtig oder Malerkrepp

Werkzeuge

• Cuttermesser, Metalllineal und Schneidematte — Fenster, Schlitz, Klappe und Kartonteile Erwachsene
• Vorstecher oder spitzer Holzspieß — 3–4-mm-Löcher in den doppelten Karton stechen Erwachsene
• Heißklebepistole — Winkel, Halter und Spule Erwachsene
• Schere — Vorlagen, Kunststoff und Strohhalm zuschneiden
• Leerer Kugelschreiber — Falzlinien rillen
• Maßband und Geodreieck — Fenster und Schlitz auf dem Karton anzeichnen
• Küchenwaage — den Ballast für den Kopf abwiegen

Teile und Vorlagen

• A · Kopf (2 Lagen) ×2 — Wellpappe 3 mm
• B · Drehzapfen-Winkel ×3 — Wellpappe 3 mm
• C · Finger (je 2 Lagen) ×6 — Wellpappe 3 mm
• D · Schlittenplatte ×2 — Wellpappe 3 mm (2 Lagen)
• E · Achshalter ×4 — Wellpappe 3 mm (2 Lagen)
• F · Spulenflansche ×2 — Wellpappe 3 mm
• G · Kurbel ×2 — Wellpappe 3 mm (2 Lagen)
• H · Wände des Ausgabeschachts ×1 — Wellpappe 3 mm
• I · Trennwand für die Preise ×1 — Wellpappe 3 mm
• J · Führungshalm ×1 — Strohhalm Ø 6–7 mm
• K · Schnüre ×4 — reißfeste Schnur

Schritt für Schritt

1. Bereite den Karton vor und miss ihn

   Stell den Karton auf, mit dem festen Dach oben. Miss Breite, Tiefe und Höhe. Die Maße dieser Anleitung gelten für 30 × 25 × 40 cm; ist deiner anders, behalte die Abstände bei: 40 mm links und rechts vom Fenster und den Schlitz 50 mm hinter der Vorderseite.

   Prüfe: Der Karton verformt sich nicht, wenn du mit der Hand auf das Dach drückst.

2. Schneide das Fenster aus Erwachsene

   Zeichne auf der Vorderseite ein Rechteck von 220 × 310 mm an, 40 mm von jeder Seite und 30 mm über dem Boden. Der Erwachsene schneidet es mit Cuttermesser und Metalllineal aus.

   Prüfe: Es bleiben Rahmen von 40 mm an den Seiten und 60 mm oben: Der Karton bleibt steif.

3. Klebe den Kunststoff ein

   Schneide den durchsichtigen Kunststoff auf 240 × 330 mm zu und klebe ihn INNEN vor das Fenster, mit 10 mm Überlappung an jeder Seite, mit Klebeband rundum am Rand.

   Prüfe: Der Kunststoff ist straff, ohne Falten in der Mitte.

4. Schneide den Schlitz ins Dach Erwachsene

   Zeichne auf dem Dach eine Linie parallel zur Vorderseite, 50 mm von der Vorderkante. Markiere darauf einen 10 mm breiten Schlitz von 35 bis 265 mm ab der linken Seite (230 mm lang) und schneide ihn mit dem Cuttermesser aus.

   Prüfe: Ein 7-mm-Strohhalm gleitet durch den ganzen Schlitz, ohne hängen zu bleiben.

5. Mach die Ausgabeklappe Erwachsene

   Schneide in die rechte Wand, unten und nahe der Vorderseite, eine Öffnung von 80 mm Breite (10 bis 90 mm von der Vorderseite) und 70 mm Höhe (5 bis 75 mm über dem Boden).

6. Baue Schacht und Trennwand ein Erwachsene

   Falte Teil H zu einem L und setze es in die vordere rechte Ecke, sodass ein Schacht von 100 × 100 mm um die Öffnung entsteht. Klebe die Lasche an der rechten Wand und den Fuß von H mit Heißkleber fest; die vordere Lasche liegt auf dem Fensterkunststoff: Befestige sie mit durchsichtigem Klebeband, nicht mit Heißkleber. Falte die Trennwand I und klebe sie von Wand zu Wand, 110 mm hinter der Vorderseite, ein.

   Prüfe: Ein Preis, den du in den Schacht fallen lässt, lässt sich durch die seitliche Öffnung mit der Hand herausholen.

7. Baue den Kopf Erwachsene

   Schneide zwei Scheiben A mit Ø 80 mm aus, klebe sie mit gekreuzten Kartonwellen zusammen und stich das 4-mm-Mittelloch. Klebe auf der Unterseite die drei Winkel B mit Heißkleber auf die Radiallinien, mit der gelochten Fläche senkrecht nach unten, entlang des Radius und mit der Außenkante bündig mit der Scheibe.

   Prüfe: Von unten gesehen bilden die drei Winkel einen 120°-Stern und ihre Löcher liegen etwa 30 mm von der Mitte.

8. Baue die Finger Erwachsene

   Schneide die sechs Teile C mit der schon schräg ausgeschnittenen Kralle aus und klebe je zwei mit Bastelkleber bündig zusammen (3 Finger mit doppelter Lage). Stich das 4-mm-Loch für den Drehzapfen und das 2,5-mm-Schnurloch. Die Kralle wird nicht gefalzt: Sie ist schon um 30° zur Seite geneigt.

   Prüfe: Die drei Finger sind gleich: Leg sie übereinander, die Löcher liegen deckungsgleich.

9. Setze die Finger auf ihre Drehzapfen Erwachsene

   Steck ein 20-mm-Spießstück stramm durch das Loch jedes Winkels, sodass es fast ganz auf einer Seite herausragt, und fixiere es mit einem Tropfen Heißkleber. Fädle den Finger auf das herausragende Spießstück, dreh ihn so, dass die Kralle zur Mitte des Greifers zeigt, und kleb einen Streifen Klebeband auf die Spitze des Spießes, damit er nicht herunterrutscht. Mach es bei allen drei Winkeln genauso.

   Prüfe: Jeder Finger schwingt frei nach innen und außen, ohne den Kopf zu streifen.

10. Setze das Öffnungsgummi ein

    Leg ein sehr dünnes Gummi um die drei Fingerköpfe (die 12 mm oberhalb des Drehzapfens). Zieht es die Köpfe zur Mitte, öffnen sich die Spitzen.

    Prüfe: Steht der Greifer auf dem Tisch, sind die Finger an den Spitzen etwa 10–12 cm geöffnet.
    Tipp: Das Gummi muss schwach sein: Wenn es schwer ist, die Finger mit einem Finger deiner Hand zu schließen, ist es zu stark.

11. Binde die Fingerschnüre an

    Binde eine 150-mm-Schnur an das Schnurloch jedes Fingers und führe alle drei nach oben durch das Mittelloch des Kopfes. Schließ die drei Finger mit der Hand, bis sich die Krallen berühren, spann alle drei Schnüre gleichzeitig und knote sie mit einem Doppelknoten 15–20 mm über dem Kopf zusammen, nicht direkt daran: Dieses Stück Schnur brauchen die Finger, um sich zu öffnen, wenn der Greifer aufsetzt.

    Prüfe: Zieh den Knoten nach oben: Die drei Finger schließen sich gleichzeitig und die Krallen treffen zusammen. Lässt du ihn bei aufgesetztem Greifer los, sinkt der Knoten zum Kopf und die Finger öffnen sich.

12. Füge den Ballast hinzu

    Klebe 80–100 g Ballast (10–12 Münzen oder das Reisbeutelchen) mit Klebeband auf den Kopf, rund um das Mittelloch verteilt, und lass einen Kreis von 2 cm frei: Der Knoten muss bis zum Kopf absinken können, wenn der Greifer aufsetzt.

    Prüfe: Häng den Greifer am Knoten auf: Er muss sich durch sein Gewicht von selbst schließen und das Gummi überwinden.

13. Baue die Spule Erwachsene

    Klebe zwei Deckel mit Ø 30 mm Öffnung an Öffnung zusammen und an jede Seite einen Flansch F. Stich durch die Mitte von allem und steck einen 90-mm-Spieß hindurch; fixiere ihn an den Flanschen mit Heißkleber.

    Prüfe: Drehst du die Achse, dreht sich die Spule mit und eiert nicht.

14. Baue den Schlitten Erwachsene

    Klebe die beiden Lagen der Platte D und die jedes Halters E zusammen. Klebe die Halter hochkant auf die Linien bei 15 und 65 mm, mit fluchtenden Löchern. Steck den 50-mm-Führungshalm in das 7-mm-Loch, lass oben 6 mm überstehen und fixiere ihn mit Heißkleber.

    Prüfe: Schau durch die beiden Löcher der Halter: Du siehst in gerader Linie durch beide hindurch.

15. Setze Spule und Kurbel ein Erwachsene

    Schieb die Spulenachse durch beide Halter. Klebe die Kurbel G an ein Ende der Achse und ein 40-mm-Spießstück mit einem Deckel als Griff in ihr anderes Loch. Wickle ein Büro-Gummiband neben dem Halter um die Achse, als Bremse.

    Prüfe: Lässt du die Kurbel mit 150 g Last los, wickelt sich die Spule nicht von selbst ab.

16. Häng den Greifer ein

    Setze den Schlitten aufs Dach, mit dem Strohhalm im Schlitz. Binde die 600-mm-Hauptschnur an die Spule, wickle sie 2-mal auf, führe sie durch den Strohhalm hinunter und knote sie im Karton an den Knoten der Fingerschnüre.

    Prüfe: Ist die Schnur ganz aufgewickelt, hängt der Greifer 2–3 cm unter dem Strohhalm; ist sie ganz abgewickelt, berühren die Krallen den Boden.

17. Stelle ihn außerhalb des Kartons ein

    Teste den Greifer vor dem Spielen auf dem Tisch mit einem Preis: Lass ihn hinunter, bis er aufsetzt, warte, bis er sich öffnet, lass ihn noch 2 cm weiter hinunter und zieh ihn hoch. Schließt er sich, ohne zu greifen, gib 10 g Ballast dazu; öffnet er sich beim Aufsetzen nicht, nimm ein etwas strafferes Gummi.

    Prüfe: Er greift einen Pompon oder eine Alukugel bei 3 von 5 Versuchen.

18. Leg die Preise hinein und spiel

    Verteile 8–12 Preise im vorderen Bereich, zwischen Vorderseite und Trennwand, ohne den Schacht zu füllen. Schieb den Schlitten zu einem Preis, lass hinunter, zieh hoch, fahr den Schlitten nach rechts über den Schacht und lass den Greifer hinein, bis er aufsetzt: Er öffnet sich und lässt den Preis fallen.

    Prüfe: Der Preis kommt durch die seitliche Öffnung heraus.

Funktioniert es? Der Test

Mach 10 Versuche hintereinander, einen Preis zu greifen und zum Schacht zu bringen. Zähl, wie viele Kurbelumdrehungen nötig sind, um den Greifer vom Boden bis ganz nach oben zu ziehen.

Was passieren soll: Der Greifer fährt geschlossen hinunter, öffnet sich beim Aufsetzen auf die Preise, schließt sich beim Ziehen und hebt den Preis hoch. Mit leichten Preisen (≤ 5 g) gewinnt man 3–6 von 10 Mal, wie bei einem echten Automaten. Mit dem Kern von Ø 30 mm braucht man für 25 cm etwa 2,5–3 Umdrehungen.

Wenn etwas nicht klappt

• Der Greifer fährt offen hinunter und schließt sich beim Ziehen nicht — Das Öffnungsgummi ist stärker als das Schließen durch das Gewicht. Lösung: Nimm ein schwächeres Gummi oder gib 10–20 g Ballast auf den Kopf.
• Beim Aufsetzen öffnet er sich nicht — Das Gummi fehlt, ist zu schwach oder die Finger streifen am Kopf. Lösung: Nimm ein etwas strafferes Gummi und prüfe, ob die Finger frei auf ihrem Drehzapfen schwingen.
• Ein Finger schließt sich vor den anderen — Die drei Schnüre sind nicht gleich lang. Lösung: Löse den Knoten, schließ die drei Finger mit der Hand und knote die Schnüre gleichzeitig gespannt neu, mit dem Knoten 15–20 mm über dem Kopf.
• Er greift den Preis, verliert ihn aber beim Hochziehen — Preis zu schwer, zu groß oder zu glatt. Lösung: Nimm Preise mit ≤ 5 g und 25–40 mm. Klebe ein Stück Gummiband oder doppelseitiges Klebeband auf jede Kralle, damit sie besser greift.
• Der Greifer fällt von selbst herunter, wenn du die Kurbel loslässt — Es fehlt eine Bremse. Lösung: Wickle das Büro-Gummiband fest gegen den Halter um die Achse oder klemm den Griff mit einer Wäscheklammer fest.
• Die Schnur verheddert sich oder rutscht von der Spule — Schnur zu locker oder Flansche zu klein. Lösung: Halte die Schnur beim Aufwickeln gespannt und prüfe, ob die Flansche mit Ø 55 mm gut am Kern kleben.
• Der Schlitten klemmt im Schlitz — Schlitz zu schmal oder mit Graten. Lösung: Schneide den Schlitz mit dem Cuttermesser nach, sodass er sauber 10 mm breit ist; reib die Kanten mit einer Kerze ein, damit er besser gleitet.
• Der aufgesetzte Greifer öffnet sich nicht, obwohl das Gummi schwach ist — Der Knoten der drei Schnüre sitzt direkt am Kopf: Es bleibt keine Schnur, damit die Finger auseinandergehen können. Lösung: Knote bei geschlossenen Fingern neu, 15–20 mm über dem Kopf, und prüfe, ob der Ballast das Mittelloch nicht verdeckt.

Sicherheit

• Alle Schnitte am Karton (Fenster, Schlitz, Klappe) macht ein Erwachsener mit Cuttermesser, Metalllineal und Schneidematte; das Kind hält den Karton von der gegenüberliegenden Seite.
• Heißkleber verbrennt: Der Erwachsene trägt ihn auf, das Kind zeigt, wohin. Stell ein Glas kaltes Wasser bereit.
• Holzspieße stechen: Schneide die Spitzen ab, bevor du sie den Kindern gibst.
• Kleine Preise und die Ballastmünzen sind für Kinder unter 3 Jahren eine Erstickungsgefahr.
• Häng nichts an den Greifer, das mehr als 50 g wiegt: Schnur und Karton können nachgeben.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Der Greifer funktioniert wie deine Hand, wenn du etwas nimmst: Die Finger schließen sich alle gleichzeitig, weil eine einzige Schnur an allen dreien zieht. Solange der Greifer hängt, zieht sein eigenes Gewicht an den Schnüren und die Hand schließt sich. Setzt er auf den Preisen auf, wird die Schnur locker und das Gummi öffnet die Finger, wie wenn du deine Hand entspannst. Drehst du die Kurbel, wickelt sich die Schnur auf die Spule und der Greifer fährt hoch. Die Kurbel ist lang und die Spule klein, deshalb musst du mehr Umdrehungen machen, aber es geht ganz leicht.

Für Erwachsene

Der Greifer ist ein Mechanismus aus drei Gliedern, die an tangentialen Drehzapfen gelagert sind. Hängt er, wird sein ganzes Gewicht (≈ 150 g mit Ballast) über die drei Schnüre übertragen, die jeden Finger an einem Punkt 60 mm unterhalb des Drehzapfens zur Mittelachse ziehen: Dieses Schließmoment (≈ 50 gf pro Schnur × ≈ 24 mm Hebelarm ≈ 1200 gf·mm pro Finger) ist größer als das Öffnungsmoment des Gummis (≈ 15 gf × 12 mm ≈ 180 gf·mm), daher hängt der Greifer geschlossen. Beim Aufsetzen fällt die Schnurspannung auf null, und das Gummi, das die Fingerköpfe oberhalb des Drehzapfens nach innen zieht, öffnet die Spitzen. Beim erneuten Ziehen schließt er sich, bevor er abhebt, weil das Gewicht des Kopfes über die Schnüre laufen muss. Deshalb ist der Ballast unverzichtbar: Es ist dasselbe Prinzip wie beim Greifer der Kirmesautomaten, dessen Schließkraft gezielt so eingestellt wird, dass er nicht immer greift. Gleich lange Schnüre sorgen dafür, dass sich die Spannung gleichmäßig verteilt und die Krallen gleichzeitig schließen (parallele Lastverteilung). Die Spule mit Kurbel ist eine Seilwinde: Mit Kurbelradius R = 54 mm und Wickelradius r = 15 mm beträgt der ideale mechanische Vorteil R/r ≈ 3,6, dafür legt die Hand 3,6-mal so viel Weg zurück. Eine Umdrehung wickelt 2πr ≈ 94 mm Schnur auf. Der Strohhalm wirkt als Führung und lenkt die Schnur mit wenig Reibung um, ähnlich wie eine feste Rolle.

• Drehzapfen: Achse, um die sich ein Teil dreht, wie ein Scharnier.
• Seilwinde: Walze mit Kurbel, die ein Seil aufwickelt, um Lasten zu heben.
• Ballast: Gewicht, das man hinzufügt, damit etwas besser funktioniert oder nicht umkippt.
• mechanischer Vorteil: wie oft eine Maschine deine Kraft vervielfacht.
• Spannung: Kraft, mit der eine gespannte Schnur zieht.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Nur in der Familie empfohlen: Der Erwachsene baut Karton, Schlitten und Greifer; das Kind verziert den Karton, legt die Preise hinein und spielt, wobei es die Kurbelumdrehungen zählt.
• 8–10 Jahre: Im Team mit einem Erwachsenen: Die Kinder schneiden die Finger aus, bauen die Spule und knoten die Schnüre; der Erwachsene schneidet den Karton und benutzt den Heißkleber. Lass sie Ballast und Gummi selbst durch Ausprobieren einstellen.
• 11–12 Jahre: Sie bauen fast alles selbst, die Schnitte unter Aufsicht. Challenge: einen eigenen Greifer entwerfen (vier Finger, längere Finger) und die Trefferquote jedes Entwurfs messen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams aus 4 Kindern, ein Automat pro Team (oder ein einziger Klassenautomat, bei dem 6 Teams je einen Teil bauen: Karton, Schacht, Schlitten, Spule, Greifer, Preise). Vorher: gleiche Kartons besorgen, Fenster und Schlitze schneiden, Greiferteile vorschneiden und den Ballast abwiegen. Einheit 1 (60 min): Karton, Schacht, Schlitten und Spule. Einheit 2 (60 min): Greifer, Einstellen und Turnier mit Spielbogen. Halte Ersatzschnur und dünne Gummis bereit.

Challenges

• Füge eine zweite Bewegungsachse hinzu: einen kreuzförmigen Schlitz oder ein Dach mit einem Schlitten, der sich auch von vorn nach hinten bewegt.
• Baue einen Greifer mit vier Fingern und vergleiche seine Trefferquote.
• Nimm eine Sanduhr oder den Handy-Timer: 30 Sekunden pro Spiel.
• Entwirf eine Pappmünze zum „Spielen“ und einen Einwurfschlitz mit einer Rampe, die sie hineinleitet.
• Beleuchte das Innere mit einem batteriebetriebenen LED-Streifen (3 AA-Batterien, 4,5 V, mit passendem Widerstand) unter dem Dach.

Weitere kostenlose Projekte

• Knautschball aus Luftballons
• Murmel-Labyrinth zum Kippen
• Schneekugel im Glas
• Streifen mit nur einer Seite
• Springender Papierfrosch
• Recyclingpapier-Werkstatt
• Tischkicker aus einem Karton
• Tisch-Flipper

Alle Projekte ansehen