PROJECTGROEP 86

Inhoud:

• Inleiding
• Handschetsen
• Ideeën
• Eind Project
• Evaluatie

Voor eerste jaars werktuigbouwkunde studenten is in het eerste kwartaal van het studiejaar een ontwerpproject bedacht dat neer komt op het bouwen van een mechanisme dat kan grijpen, dan wel kan hijsen maar in ieder geval in een statisch evenwicht moet kunnen verkeren. De opdracht die wij kregen was het maken van een mechanische grijper, een grijper die koffie-bekertjes moet kunnen oppakken en optillen, en vervolgens weer neer moet kunnen zetten. Deze grijper moest ook voldoen aan de volgende eisen:

- Het bekertje moet minimaal 250 mm boven zijn startpositie worden gebracht en daar vervolgens voor minimaal 10 s. blijven.

- De grijper moet koffie-bekertjes van verschillende afmetingen kunnen oppakken.

- Bekertjes met een gewicht tussen de 0 en 500 g. moeten kunnen worden opgetild.

- De grijper moet bij het testen als startpositie in zijn hoogst mogelijke stand staan.

- De inhoud, variërend van piepschuim balletjes en water, tot grind, schroeven en moeren, mag de gehele cyclus van oppakken tot en met neerzetten niet uit het bekertje komen.

- Er mag geen deksel op het bekertje gemaakt worden.

- Er mag gebruik worden gemaakt van maximaal 1 grote - en 2 kleine actuatoren.

Voor het onderzoeken van verschillende eigenschappen van materialen en mechanismen zoals katrollen, veren en de pneumatische actuatoren: hebben we in week twee een practicum gedaan, hierin hebben we m.b.v. veerunsters de kracht van de actuatoren gemeten, de grenshoek waarbij het ene materiaal net gaat glijden op het andere, we hadden ijzer op plexiglas, plexiglas op plexiglas en hout op plexiglas, we keken naar de stijfheid van veren en naar katrol systemen, waarin duidelijk werd dat de katrollen ook niet wrijvingloos zijn.

Vervolgens hebben we ieder een ontwerp gemaakt voor een arm en een grijper, daarvoor hebben we criteria opgesteld, die zijn hieronder weergegeven.

Kermisgrijper

Ontwerp:

Mijn ontwerp is gebaseerd op de welbekende kermis grijper.

De actuator dient als basis waaraan 4 klauwen zijn bevestigd.

Als de actuator uitschuift dan gaan de klauwen open en kunnen deze over de beker geplaatst worden. Als de actuator inschuift dan gaan de klauwen dicht en wordt de beker vastgepakt. De grijper hangt aan een simpele arm die door één actuator omhoog wordt geduwd. Doordat de grijper hangt blijft deze altijd recht en zal de inhoud van het bekertje er niet uitvallen.

Voordelen:

De grijper blijft altijd recht

2 actuatoren ipv 3

Nadelen:

De beker wordt geplet

De arm moet heel lang zijn, omdat de grijper groot is (dit komt door de lengte van de actuator)

Wij hebben gekozen om elk kritiekpunt te beoordelen met punten. Onze punten gaan van 1 tot en met 5.

Hieronder zullen wij benoemen waarom wij deze essentiële kritiekpunten hebben gekozen:

-Uitvoer: Uitvoer is erg belangrijk bij het maken van een grijper. De uitvoer moet redelijk makkelijk te vervaardigen zijn. Als de uitvoer te moeilijk wordt, is de kans dat de grijper niet gaat werken tamelijk groot. De uitvoer is zowel belangrijk bij de arm van de grijper, als bij de bek van de grijper.

-Stevigheid: De arm van onze grijper moet omhoog en omlaag kunnen en moet ook het gewicht van de bek van de grijper omhoog en omlaag kunnen bewegen. Ook hebben wij bij het kritiekpunt stevigheid bekeken of de constructie sterk genoeg is.

-Stabiliteit: Stabiliteit is zowel belangrijk bij de arm als bij de bek van de grijper. Het mag niet zo zijn dat de grijper uit evenwicht raakt. Bij de arm hebben we gekeken of de constructie stabiel is. Bij de grijper hebben we gekeken of de bek van de grijper het desbetreffende voorwerp op kan tillen zonder dat de grijper het voorwerp laat vallen.

-Functionaliteit: De functie van de arm is om de bek van de grijper omhoog en omlaag te bewegen. We hebben gekeken welke arm het beste deze functie zou kunnen vervullen.

-Zekerheid: We hebben dit kritiekpunt gekozen omdat we zeker moeten zijn dat de bek open en dicht moet gaan en het voorwerp vast moet kunnen pakken.

-Precisie: Het is belangrijk dat de bek het voorwerp goed oppakt. Als het voorwerp iets verschoven is, moet het als nog opgepakt kunnen worden.

Wij hebben de grijper eerst in 3d ontworpen met google sketchup. Hierdoor wisten wij zeker dat alle onderdelen precies zouden passen. Vervolgens hebben we alle onderdelen ‘’plat’’ gemaakt in google sketchup en vervolgens naar MS Visio geconverteerd.

In eerste instantie hadden wij in gedachte om op de plek van het elastiek een actuator te plaatsen, maar daardoor zou de grijper uit balans raken. Daarom hebben wij ervoor de kozen, om de actuator in het midden tussen de arm te plaatsen. Een touwtje loopt vanaf de actuator, via de vaste klauw naar de beweegbare klauw. Als de actuator ingeschoven wordt, trekt hij de bek dicht. Als de actuator uitschuift, dan zorgt het elastiekje ervoor dat de beweegbare klauw wordt opengetrokken.

(Zie de 3d afbeeldingen ter illustratie)

Onderlinge samenwerking

De samenwerking tussen de groepsleden gingen goed. De opdrachten die voorafgaand van het uiteindelijke werk waren altijd op tijd af, doordat iedereen gewoon zijn deel afmaakte. We konden het ook goed met elkaar vinden waardoor het een stuk makkelijker was om elkaars ideeën te begrijpen en de uren die je met je project samenzat waren ook niet saai.

Ontwerp

Het uiteindelijke ontwerp werd wel unaniem gekozen uit 5 andere concepten dus we waren het er allen over eens dat onze huidige grijper het beste zou werken. De ontwikkeling duurde echter wel lang van onze grijper, dit vooral omdat we lang hebben gewacht met het in elkaar zetten. Wij hadden onze grijper uiteindelijkr een dag voor de deadline afgemaakt zonder enige problemen, want hij werkte gelijk prima. Uiteindelijk waren we zeer tevreden met z’n allen over onze grijper.

Wat kon beter

● Iets eerder beginnen met de fabricage

● betere planning

•  Guy Kaptijn 4475097
•  Carel Reigersman 4489993
•  Sebastiaan Mensonides 4379918
•  Stephan Kolman 4493001
•  Sven Klären 4444892
•  Max Huting 4463897

Yellow Claw Grijper © Project Groep 86, 2015

We hebben gekozen om een lampachtige arm te maken, hierdoor blijft de bek van de grijper altijd recht. We hebben de bek van de grijper extra groot gemaakt en allemaal elastieken in de bek gespannen, hierdoor wordt de beker niet geplet, als de bek dicht gaat.

Dit zijn enkele voorbeelden uit onze groep met verschillende ideeën voor de grijper.

De Touwenbek

Het ontwerp:

Een grijper waarbij d.m.v. touwtjes een grijper wordt bediend, zo dat wanneer een deel van de grijper op een bepaalde plek tegengehouden wordt, de druk daar nog maar weinig zal toenemen en de druk op andere plekken sterk zal toenemen, zodat iedere vorm van een beker vastgegrepen kan worden.

Dit systeem wordt aangedreven door een pneumatische actuator die aan de touwtjes trekt. Het systeem bestaat uit twee touwtjes, een touwtje wordt zo bevestigd dat een uiteinde aan het uiteinde van een van de vingers wordt vastgemaakt, om vervolens via het bevestegingspunt aan de actuator naar het scharnierpunt van die zelfde vinger te gaan (zie tekening).

Dit bij beide vingers en zo dat de touwtjes bij het bevestegings punt aan de actuator vrij kunnen bewegen.

Aan de vingers zit halverwege het tweede kootje een stukje verstevigd rubber aan draai-as, dit is om wrijving tussen het bekertje en de vingers tot stand te bengen, tegen het wegglijden, de draai-as is ervoor dat het rubber zich precies goed tegen het bekertje kan positioneren zodat een optimale situatie ontstaat.

De actuator die de verticale beweging moet veroorzaken, wordt op ca 1/8 van de afstand van de massa van de grijper tot het draaipunt bevestigd, de beker weegt nl. maximaal 0,5 kg en de actuator levert een kracht > 4,0 kg voor de afstand verhouding tot het draaipunt (hefboomwet) geldt dan;

4,0 : 0,5 = 8 : 1

Voordelen:

● eenvoudig te maken

● materialen zijn niet duur

Nadelen:

● kans op breken van het touw

● kans tot indeuken van het bekertje

● door veel scharnieren heeft de grijper een lagere stijfheid, buigt het rubberplaatje naar buiten en wordt de wrijving tussen het bekertje en de grijper te laag.

Grijper concept max

Ik heb mijn ontwerp zo proberen te maken dat er zo minmogelijk bewegende onderdelen zijn.Dit heb ik gedaan met de gedachte, hoe simpeler hoe minder er fout kan gaan. Ik heb mijn inspiratie gehaald van een standaard bureau lamp, zoals de afbeelding rechts. Met dit ontwerp zou het grijpermechanisme horizontaal blijven bij elke hoogte. Ook bij het grijpermechanisme heb ik naar eenvoud gestreefd. Het idee was dat je de plaat onder de beker schuift en zover schuift als de maat van de beker die je probeerd te tillen.

Waarom heb ik hiervoor gekozen?

Ik heb gekozen voor mijn ontwerp zoals getekend voor zijn eenvoud. Hoewel de simpelste oplossingen vaak het best zijn was het niet perfect en waren er een aantal nadelen.

Voordelen:

-        simpel design er kan dus weinig fout gaan

-        De beker blijft ten alle tijden horizontaal

-        Verschillende maten bekers kunnen opgepakt worden

Nadelen:

-        De actuatoren waren niet noukeurig genoeg te controlleren waardoor de juiste sleuf voor de bijpassende bekermaat moeilijk was te vinden, of zelfs de beker kon omstoten.