Deze website is gemaakt in opdracht voor het vak “Technische Systemen” door eerstejaars studenten werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Het doel van deze opdracht is om beter inzicht te krijgen in werktuigbouwkundige constructies en processen. Het op de juiste manier doorlopen van de stappen die komen kijken bij het ontwerpen van een dergelijk apparaat is essentieel in de verdere technische studieloopbaan.
Het hoofddoel van deze opdracht is het maken van een grijpconstructie die aan bepaalde eisen voldoet. Zo moet de grijper objecten verplaatsen van verschillende vorm en gewicht. Op deze website vindt u informatie, tekeningen en afbeeldingen van ons ontwerp. Daarnaast staat er ook meer informatie over projectgroep WB68.
Wij willen in deze introductie graag de begeleidend docenten en in het bijzonder onze mentor Mike, project begeleider dr. Ir. Bart Gerritsen bedanken voor de ondersteuning in dit project. Deze website laat de stappen zien die gemaakt zijn in het ontwerpproces. Daarnaast worden deze ook op een compacte wijze onderbouwt. Deze website is ook geschikt als naslagwerk voor werktuigbouwkundig geïnteresseerden.
Dit waren onze eisen voor het ontwerp en de oplossingen voor deze eisen. De dikgedrukte oplossingen zijn degenen waarvoor uiteindelijk gekozen is.
| Eis | Oplossingen | |||
|---|---|---|---|---|
| Verticale beweging minimaal 200mm | Schaar systeem | Kraan systeem | V-vorm actuatoren (diagonaal) | Katrollen |
| Horizontale beweging minimaal 120mm | Draaibeweging | Wielen | V-vorm actuatoren (diagonaal) | Rails |
| Hefgewicht | Hefboom | Grote actuator | Katrollen | |
| Breedte minder dan 250mm (indien aan het bord bevestigd) | Niet aan het bord | Niet breder maken | ||
| Makkelijk monteerbaar | Bouten en moeren | Actuatoren niet inbouwen/vast lijmen | Onderdelen zoveel mogelijk uit 1 stuk gesneden | |
| Grijpvorm | Horizontaal | Verticaal | Opening bovenkant | Vier contactpunten |
| Actuator belasting minder dan 2,5 kg | Grijper plus verticale beweging uit perspex | |||
Waarom hebben wij besloten op bovenstaande manier aan de gestelde eisen te voldoen?
| Eis | Gekozen oplossing(en) | Verantwoording |
|---|---|---|
| Verticale beweging minimaal 200mm | Schaar systeem | Tijdens het oriënteren voor de verticale verplaatsing zagen we bij veel verschillende apparaten een schaarsysteem toegepast worden, bijvoorbeeld bij een hoogwerker. Het leek ons een stevig systeem wat makkelijke monteerbaar is en wat een hefboomwerking heeft. De actuator schuift immers maar 10cm in en uit en de verplaatsing moet minimaal 15cm zijn. Door deze factoren leek dit ons de beste oplossing. |
| Horizontale beweging minimaal 120mm | Rails | Voor de horizontale beweging was de keuze nog: rails, wielen of draaibeweging. Het reeds gekozen schaarsysteem valt makkelijk te monteren aan een rails en de rails laat ons de grijper omhoog trekken in plaats van duwen. Dit was voor ons de reden om de rails te kiezen. |
| Hefgewicht | Grote actuator | Aangezien we beschikking hebben over twee kleine en één grote actuator en dat de verticale beweging het meeste kracht vereist, hebben we gekozen voor de voor ons simpelste oplossing, de grote actuator in het schaarsysteem bevestigen. |
| Niet breder maken | B | Wij hoeften geen concessies te doen om binnen de breedte van 250mm te blijven. Hierom was het systeem aan het bord hangen de eenvoudigste optie. |
| Makkelijk monteerbaar | Bouten en moeren en actuatoren niet inbouwen/vast lijmen | Voor de wedstrijd is het nodig om de actuatoren binnen vijf minuten te monteren aan het systeem, de actuatoren vast maken met bouten en moeren is dus noodzakelijk. Verder is het makkelijk rondjes te snijden in het perspex voor bouten en moeren en zijn dit goedkope stevige producten om te gebruiken. |
| Grijpvorm | Horizontaal en vier contactpunten | Nadat we alle prototypes hadden bekeken en de opdracht goed hadden bekeken hebben we er voor gekozen om vanaf de zijkant (horizontaal) het voorwerp op te pakken door middel van vier vingers en dus vier contactpunten. Zo hebben we geen last van uitstekende lepeltjes en rietjes en kunnen we gebruik maken van het dikker worden van het flesje of de beker. |
| Actuator belasting minder dan 2,5 kg | Grijper plus verticale beweging uit perspex | Het gewicht van het voorwerp is al maximaal 0,5kg en daarom wilden we het gewicht van de bewegende onderdelen laag houden met goedkope materialen. We hebben daarom het perspex zo goed mogelijk benut en verder geen grote zware delen toegevoegd. |
Wij hebben de volgende materialen toegepast.
| Materialen | Toepassingen |
|---|---|
| Perspex | Perspex hebben wij natuurlijk gebruikt omdat het beschikbaar is en het een licht stevig materiaal is waarvan je gemakkelijk de grijper van kan maken. Het perspex komt dus terug in de grijper en in de verticale beweging. |
| Hout | Voor de horizontale beweging hebben wij voor hout gekozen. Een goedkoop en stevig materiaal wat niet zo licht mogelijk hoeft te zijn (het beweegt niet). De stellage is dus van hout gemaakt. |
| Staal | Het staal komt terug in de bouten en moeren, simpel weg omdat we ze zo gekocht hebben. |
| Kunststof | De rails en de bevestigingen bestaan uit een kunststof, het gewicht van de grijper is laag genoeg om door dit materiaal gedragen te worden. |
Een van de eerste stappen op weg naar het eindresultaat is het bedenken van ontwerpen van de grijper. Wij hebben daarom als groep allemaal verschillende ontwerpen gemaakt van één onderdeel van de grijper: de verticale beweging, de horizontale beweging en de grijper zelf. Enkele ontwerpen op weg naar het eindresultaat willen wij graag delen:
Dit ontwerp laat een mogelijke manier van de horizontale beweging zien. Bij dit ontwerp is de actuator aan de achterkant bevestigd met bijvoorbeeld een touw die ook bevestigd is aan het draaibare gedeelte. Wanneer de actuator van de ingetrokken stand naar de uiterste stand gaat wordt de ‘bovenkant’ 90° graden gedraaid.
Dit ontwerp laat een mogelijke manier zien over de werking van de grijper zelf. In dit ontwerp is de actuator in het verticale gedeelte bevestigd. Aan de actuator is een touw bevestigd die ook aan het uiteinde van elk van de vier vingers van de grijper is bevestigd. Wanneer de actuator in haar ingetrokken stand staat, staan de vingers van de grijper tegen elkaar aan, de grijper heeft nu het voorwerp vast. Wanneer de actuator in de uiterste stand staat worden de vingers van de grijper uit elkaar getrokken en laat de grijper het voorwerp dus los.
Dit ontwerp laat een mogelijke manier van de verticale beweging zien. In dit ontwerp beweegt de grijper via scharen verticaal omhoog. De actuator wordt ergens in de scharen ingebouwd, wanneer de actuator in haar uiterste stand staat, is de grijper op haar laagste punt. Wanneer de actuator in haar ingetrokken stand is dan komen de scharen van het verticale mechanisme dichter bij elkaar en beweegt de grijper omhoog
Nadat iedereen een ontwerp van één onderdeel van de grijper had ontworpen; horizontale beweging, verticale beweging of de grijper zelf, spraken we af dat iedereen nu een ontwerp ging maken van de totale grijper. Iedereen heeft nu kunnen denken over zijn eigen onderdeel en heeft inspiratie kunnen opdoen van andere met hun ontwerpen van hun onderdelen. Nadat iedereen een totaal ontwerp had gemaakt gingen we daar vanuit een besluit nemen voor de definitieve grijper. Het ontwerp dat uiteindelijk het meest op onze definitieve grijper lijkt willen we graag delen.
Hier is een voorbeeld van ontwerp van de hele grijper. Het idee van de verticale beweging van ontwerp 3 is hierin gebruikt en een beetje aangepast: in plaats vaan één schaarsysteem is in dit ontwerp gekozen voor twee schaarsystemen. Het idee van de grijper is hier bijna precies overgenomen van ontwerp 2, er zijn alleen wat uiterlijke veranderingen maar het idee is hetzelfde. Voor de horizontale is hier gekozen om het over een rails voort te bewegen, hiervoor is uiteindelijk ook gekozen in het definitieve ontwerp.
Vanaf het begin van het project hebben wij besloten twee keer per week te vergaderen. Dit leek ons voldoende tijd om alles te bespreken over de voortgang van het ontwerpproces. Hoewel dit af en toe een beetje te veel van het goede was, heeft het ons toch wel veel geholpen bij het ontwerpproces van de grijper.
Tijdens het ontwerpproces liepen dingen anders dan dat wij van te voren verwacht hadden. Als wij terug kijken hierop hadden we een aantal dingen beter kunnen doen. Zo hadden hebben wij bij het ontwerpen van de grijper eerst zelf een aantal lego modellen gemaakt. Dit lego model hebben we vervolgens volledig in Solidworks gezet terwijl we beter de elementen uit één solide stuk konden maken.
Ook bij het ontwerp in Solidworks zetten waren we niet optimaal bezig, wij begonnen alles zonder er over ingelezen zijn maar in Solidworks te zetten. Het gevolg hiervan was dat wij twee weken hebben moeten wachten op onze perspex stukken en wij twee keer het Solidworksbestand moesten aanpassen wegens leesfouten. De volgende keer moeten wij ons meer verdiepen in Solidworks.
Nog een probleem wat hieruit ontstond is dat wij twee AWS-uren hebben gemist en wij onze grijper niet op tijd afhadden voor onze laatste AWS-uur. Gelukkig hebben wij nog kunnen regelen dat wij nog een extra uur in AWS mochten krijgen om onze grijper te testen.
Wij als groep hadden af en toe het probleem dat wij bij hetzelfde probleem bleven, er kwam geen voortgang. De besluiten die we moesten nemen werden vaak uitgesteld, om dit te verbeteren zouden we de volgende keer een vaste voorzitter kunnen aanstellen in plaats van het wisselen van de voorzitter per week. Zo kunnen we sneller keuzes maken en ons hier aan houden zonder oplossingen te herzien. Een centrale autoriteit kan deadlines beter benadrukken en onpartijdig blijven, zo zal het project soepeler verlopen.
Tijden het testen en het bouwen van de grijper liepen we tegen een aantal onverwachte problemen aan. Zo was onze constructie te hoog en paste het dus niet meer op het bord, we hebben niet genoeg nagedacht over de actuator voor de horizontale verplaatsing, die hebben we uiteindelijk maar vast getapet.
De afgelopen weken hebben wij veel met elkaar samen gewerkt. Ondanks een paar kleine dingetjes kunnen we zeggen dat de samenwerking prima verlopen is. De afspraken werden nagekomen en de sfeer in de groep zat er goed in. Er werd goed en actief mee gedaan door iedereen, soms zelfs te goed waardoor het soms moeilijk werd om een besluit te nemen. Maar over het algemeen zijn we allemaal tevreden over hoe de samenwerking verlopen is.
WB68 bestaat uit een zevental prima kerels en Magic Mike.
"Jongens, even centraal"
Weet alleen hoe het koffieapparaat werkt
Past beter op de kleuterschool
's Avonds een vent, 's ochtends absent
Maakt meer grappen dan opdrachten
Schijnt best slim te zijn met ondertiteling
Heeft ondertussen Assassin's creed 3 keer uitgespeeld
AKA Magic Mike