top of page
This site was designed with the
.com
website builder. Create your website today.Start Now

Welkom

 

Op onze website waar we alles vertellen over de weg naar onze gemaakte grijper. Klik hieronder op een knop om naar de verschillende hoofdstukken van ons werkstuk te gaan.

Pojectgroep

Pojectgroep

Groep WB79

Dit zijn alle leden van onze groep met hun studentnummer (v.l.n.r. op de foto):

-Stan Otte --> 4488407

-Dirk den Boer --> 4482212

-Christiaan de Jongh --> 4447298

-Tom Oud --> 4462572

-Marijn Reiche --> 4362071

-Niels van Staaveren --> 4474422

Ontwerpopdrachten

Ontwerpopdrachten

 

Hier vind je alle ontwerpopdrachten, onderverdeeld onder verschllende kopjes.

Ontwerpideeën

Ontwerpideeën

Projectgroep WB79 werd aan tafel geroepen om de hersenen aan het kraken te brengen, om het brein te laten stomen en om de grijze massa te laten zweten. Het probleem: Een strijd tussen een simpel koffiebekertje, gevuld met een onbekende landing, tegen de zwaartekracht zelf.

De eerste stap was het vaststellen van alle eisen van ons tilsysteem. Zelfs de knapste koppen kunnen niet met goede oplossingen komen als niemand weet wat er moet worden opgelost. Daarom hebben de knappe koppen van WB79 een tabel gemaakt van eisen.

1. De draagkracht van de grijper moet minimaal 500g zijn

2.De grijper met, met het bekertje, tenminste 250mm omhoog kunnen. Hij moet hem daarboven tenminste 10 seconden vasthouden
3. Hij moest consistent hetzelfde doen, wat inhoud dat minimaal 70% van de pogingen slagen

4. De versnelling van de grijper moet in toom gehouden kunnen worden, om de inhoud van het bekertje niet over de rand te laten gaan

5. De hand moet het bekertje niet kapot maken, dus het is belangrijk dat over ofwel de hardheid of de knijpkracht word nagedacht

6. Het ontwerp moet haalbaar zijn. We moeten het zelf kunnen produceren. Hoewel zulke fantasten als WB79 met meesterlijke plannen en koninklijke dromen kunnen komen, moet het ook zijn uit te voeren- beter éen grijper in de hand dan tien in een natte droom

7. Helaas worden we ook gelimiteerd door kosten. Deels hetzelfde verhaal als eis No.6, maar hier komt ook een beetje gierigheid bij kijken. Deze arme studenten hebben een hart van goud, maar van financiën hebben we geen kaas gegeten.

Toen deze droge eisen op papier (of liever, ons professionele whiteboard)  stonden, konden we eindelijk met het nattevingerwerk beginnen. Kijkend naar de hierboven weergegeven eisen begonnen mooie ideeën al snel te stromen. Zowel tilsystemen als grijpsystemen weren naar voren gebracht, allemaal keurig verantwoord naar onze heuse eisentabel. Na afloop van de vergadering zag ons eens zo nette witte bord er uit als het canvas van onze goede vriend Leonardo DaVinci.

Ontwerpkeuze

Ontwerpkeuze

Een nieuwe dag, een nieuwe taak, maar dit keer verschenen wij volledig voorbereid ten tonele, klaar om dit lastige keuzemoment voor eens en voor altijd achter ons te laten. Bewapend met tekeningen van alle liftsystemen moesten we als groep tot een overeenstemming komen, en zoals dat gaat bij groepen leek iedereen zijn uiterste best te doen een compromis te saboteren. Gelukkig konden wij het juiste pad terugvinden en elke arm en elke hand systematisch als groep waarderen op elk van de zeven eisen. De eerste eis is niet meegenomen, omdat we er van uit gingen dat we de ontwerpen stuk voor stuk deze draagkracht konden meegeven.

De keuze viel opnieuw op een tabel, waar in de kolommen alle armen en grijpers in willekeurige paringen stonden en in de rijen de zes criteria voor deze ideeën stonden. Vervolgens werden per criterium cijfers gegeven voor elke grijper en voor elke arm, uiteraard democratisch overeen gekomen. Na het invullen van deze tabel was het grote arbeiden achter de rug. Elke potentiële creatie had nu een verzameling cijfers verzameld, en wij studenten van de Technische Universiteit Delft waren met behulp van analytische vaardigheden in staat om  deze op te tellen tot een puntenaantal voor ieder! Met klinkende overmacht werd een arm gekozen die doet denken aan een schaarmechanisme, wat veiligheid en simpliciteit samenbrengt, en een grijper die de last met rubberen banden vasthoudt, zodat het bekertje niet kapot gaat maar wel stevige grip kan worden uitgeoefend.

Krachtenanalyse

Krachtenanalyse en afmetingen

Krachtenanalyse op het moment van bewegen

Op het moment dat de grijper in de uitgeshoven stand staat en de actuator zich in gaat schuiven, moet de actuator een bepaalde kracht omhoog leveren. Aangezien het punt waaraan de actuator bevestigd is minder afstand zal afleggen dan de zwaartepunten, is de kracht die de actuator moet leveren groter dan de zwaartekrachten, omdat de arbeiden die de zwaartekracht en actuator leveren gelijk moeten zijn. Hier onder berekenen we de kracht die de actuator moet leveren en bekijken we hoe dit het beste gerealiseerd kan worden.

  • Bewegingen

Ya=2*sin(α)*L

Yb=4*sin(α)*L

Yc=8*sin(α)*L

  • Afgeleide van de bewegingen

δYa=2*cos(α)*L

δYb=4*cos(α)*L

δYc=8*cos(α)*L

  • δArbeid=0

Factuator*2*L*cos(α)-(Fz tilsysteem*4*L*cos(α))-(Fz grjiper*8*L*cos(α))=0

Factuator*2*L*cos(α)= Fz tilsysteem*4*L*cos(α) + Fz grijper*8*L*cos(α)

2*L*cos(α)*Factuator=2*L*cos(α)*(2*Fz tilsysteem + 4*Fz grijper)

Factuator=2*Fz tilsysteem + 4*Fz grijper

 

Als de gegevens over het gewicht van de grijper en het tilsysteem dus bekend zijn, kan de kracht die de actuator moet leveren om het systeem op te tillen berekend worden.

 

 

Krachtenanalyse in uitgeschoven stand

De grijper moet in dit geval in evenwicht zijn.  Dit betekent het volgende:

  • ∑Fx=0

We doen echter de aanname dat er geen krachten in de horizontale richting werken.

  • ∑Fy=0

Fnormaal + Factuator – Fz tilsysteem – Fz grijper = 0

 

 

Krachtenanalyse in ingeschoven stand

De grijper moet ook in evenwicht zijn in de ingeschoven stand. Nu is het de vraag of de actuator (ook in ingeschoven stand) genoeg kracht kan leveren om de grijper op zijn plaats te houden. Voor evenwicht geldt:

  • ∑Fx=0

We doen echter de aanname dat er geen krachten in de horizontale richting werken.

  • ∑Fy=0

We weten als we de hele grijper als FBD zien: Fnormaal=Fz tilsysteem + Fz grijper

Hieruit volgt dat: Factuator=Factuator

Als we een FBD van de bovenste ruit bekijken; zien we dat als deze in evenwicht is geldt:

Factuator=Factuator=Fnormaal=Fz tilsysteem+Fz grijper

Oftewel; Factuator=Fz tilsysteem + Fz grijper

 

In de metingen van de massa van de grijper en het tilsysteem kwamen we op de volgende gemiddelden uit:

-Massa grijper= 0.81 kg , Fz grijper=7.95 N

-Massa tilsysteem= 0.95 kg, Fz tilsysteem= 9.32 N

De actuator moet dus een kracht van 17.27 N kunnen leveren. Bij de metingen aan de actuatoren tijdens het practicum kwamen we uit op de resultaten die in de tabel hieronder staat.

Omgerekend is de kracht bij een druk van 5 bar gemiddeld 18.88 N. Er is dus zeker een druk van 5 bar nodig om de 17.27 N in evenwicht te houden.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Afmetingenanalyse grijper

Zoals in de figuren te zien, is het verschil in de lengte van de ruiten in de hoogste en de laagste stand 7 centimeter per ruit (50mm – 15mm = 35 mm per halve ruit). Aangezien er 4 ruiten zijn zou het verschil tussen de hoogste en de laagste stand dus 28 centimeter moeten zijn. Dit gaat dus voorbij de vereiste 25 centimeter heen. Echter door onnauwkeurigheden (o.a. ruimte tussen scharnieren en hun glijlagers) kan deze 28 centimeter minder worden.

Aangezien er een frame beschikbaar is van 25 cm breed en 50 cm hoog, is de maximale breedte in ingeklapte stand 25 cm en is de maximale hoogte 48 cm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lasersnijden en bouwen

Lasersnijden en bouwen

Nadat we dan al onze berekingen hadden gedaan, was het tijd om al die theorie in de praktijk te brengen. Van de TU Delft hadden we de mogelijkheid gekregen om onze onderdelen in perspex uit te laten snijden door een lasersnijder. De plaat perspex die we kregen had ongeveer de grootte van een A4-tje en de omtrek van al onze onderdelen mocht samen niet groter zijn dan 9 meter. Om van deze service gebruik te kunnen maken, was het de bedoeling dat wij voor woensdag 30 september (2015) twee bestanden aanleverden; een “.dxf” bestand en een “.dwg” bestand. Deze bestanden maakten we in MS Visio. De woensdag een week later konden wij dan onze uitgesneden onderdelen ophalen bij de inloopwerkplaats op de faculteit 3ME. Wij hadden gekozen om alleen de onderdelen voor de arm van ons grijper-systeem uit perspex uit te laten snijden. Deze hebben we dezelfde woensdag ook meteen in elkaar gezet en het resultaat gefilmd. Nu hadden we alleen nog geen grijper om het voorwerp op te kunnen pakken. Na een korte vergadering zijn we tot de conclusie gekomen dat MDF voor ons het beste materiaal was, omdat het makkelijk verkrijgbaar, goedkoop en licht genoeg is. Meteen na de vergadering zijn we bij PMB een plaatje MDF gaan halen, en hebben we met een geleende zaag onze grijper-armen uitgezaagd. Deze hebben we later aan de grijper bevestigd. Het enige wat nu nog moest gebeuren is het bevestigen van de actuatoren, wat we uiteindelijk ook hebben gedaan tijdens de ingeroosterde assemblagewerkplaats uren.

Testen

Testen

Met de grijper in de ene hand en een camera in de andere gingen wij op pad om de arm te testen. Hiervoor werden wij naar de assemblagewerkplaats gestuurd, waar wij de actuatoren konden aansluiten en de stellage aan een verticale plank met uitgangen voor actuatoren konden bevestigen. Eindelijk konden wij dan kijken of onze berekeningen en ideeën vruchten zouden afwerpen, en ons tilsysteem het in zich had om een bekertje te tillen.

Al snel bleek dat er denkfouten zaten in ons ontwerp. Allereerst merkten we dat de buisjes waarmee de actuatoren konden worden aangedreven niet zo lang waren, en deze konden enkel aan de onderkant van de plank worden vastgemaakt. In het ontwerp hadden we nooit nagedacht over deze mogelijkheid, dus de arm hadden we berekend op een hoogte waar de actuatoren niet bij konden komen.

Gelukkig zijn wij niet de typen om de moed te laten zakken, en daarom lieten wij onze neiging om buiten de doos te denken weer te vrije loop. Ducttape was zoals altijd een oplossing, maar helaas hadden we die niet meegenomen en dit was ons moment in de werkplaats- geen tijd dus voor plundertochten voor ducttape. De oplossing werd vlug gevonden. Het is mogelijk om de luchtstroom door de buisjes te beïnvloeden door middel van een apparaatje dat je tussen twee buisjes in kon doen. Dat beïnvloeden van luchtstromen, dat was niks voor ons, maar de mogelijkheid om met dit apparaatje twee buisjes aan elkaar te krijgen zonder ducttape was precies waar we naar opzoek waren.

Met alles geïnstalleerd kon het tillen gaan beginnen. Vol goede moed lieten we de hand voorzichtig het bekertje aanraken, om hem daarna rustig omhoog te tillen. Groot was dan ook de schok toen wij er achter kwamen dat simpelweg de schakelaar van de actuator omzetten resulteerde in het lanceren van de arm, waardoor het bekertje al zijn inhoud over de tafel gooide. Gelukkig waren wij zo verstandig om voor de eerste test slechts een moertje als inhoud te nemen, met water was het niet beter gegaan. Onze hoofdjes brekend over wat dit betekende voor ons ontwerp, werd gelukkig ontdekt dat de schakelaar ook geleidelijk om te zetten was. Met deze kennis op zak was het rustig optakelen van het bekertje geen probleem, en zo konden wij de tests tot een goed einde brengen.

Video

Hieronder een filmpje dat de werking van onze grijperlaat zien.

Video

Reflectie

Reflectie

Het liftmechanisme van onze grijper werkte niet perfect. Als we probeerde de grijper omhoog te laten gaan klapte het liftmechanisme niet compleet in. Er zijn waarschijnlijk meerdere redenen waarom dit het geval was. Ten eerste hebben we op de tekening voor de lasersnijder een fout gemaakt. De gaten voor de scharnierpunten zaten namelijk bij alle balken 0.5 millimeter onder het middelpunt. Daarnaast is het ook niet gezegd dat de lasersnijder precies loodrecht op het oppervlak heeft geboord. Hierdoor zou het dus zo kunnen zijn dat de verschillende balken niet parallel lopen aan elkaar wat ook weer speling kan veroorzaken. Als laatste kan het gewicht van grijper+liftmechanisme er ook voor zorgen dat er speling ontstaat.

We waren te laat met het maken van de grijperarm. Hierdoor konden we bij het practicum niet de grijper en liftmechanisme als een geheel testen. Ook was er veel te weinig ruimte in de assemblage werkplaats tijdens het practicum. De materialen die wij nodig hadden waren niet voorradig, namelijk lange slangetjes voor de luchttoevoer. Dus hierdoor konden we ook  niet de grijper aan het bord bevestigen tijdens de proef, want de actuator bovenin in het liftmechanisme zat namelijk te ver weg voor de kleine luchtslangetjes.

bottom of page