Horizontale gedeelte:
Eén van de kleine actuatoren wordt aan de linkerkant van de grijper bevestigd (front view), deze actuator in dan maximaal uitgerekt. De horizontale verplaatsing zal dan plaatsvinden doordat de actuator aan de linkerkant van de grijper zal trekken en zo, omdat de grijper aan één as zit, de gehele grijper naar links zal bewegen. Uit onze analyse blijkt dat de afstand van minimaal 10 centimeter die de grijper horizontaal moet bewegen op deze manier makkelijk wordt overbrugd.
Boven aanzicht:
Staaf AB maakt een cirkelvormige beweging rond punt A doordat AB een lengte heeft van 400 mm wordt horizontale beweging van 100 mm gehaald.
Door deze berekeningen en analyse konden we een exacte solidworks tekening maken. Die hieronder is weergeven.
Deel 1: Hoeken berekenen
la2=C2+D2+CD∙cos (∆)
la2=A2+B2+AB∙cos (η)
η=1.22022+0.5625∙∆
∆max=175°
∆min=45°
ηmax=99.658° (bij ∆max)
ηmin=26.533° (bij ∆min)
Deel 2: Positie actuator berekenen
dax=A'∙sin (η)
day=A'∙cos (η)
Lact=(daxηmax-daxηmin)2+(dayηmax-dayηmin)2
A'=84 mm
Deel 3: Hoogte actuator berekenen
A'sin(a)=Actsin(ηmax)
b=180-a-ηmax
hsin(b)=Actsin(ηmax) 9
h=253.382 mm
Bij het ontwerpen van een grijper komen veel berekeningen kijken. Deze berekeningen worden hieronder weergegeven om inzicht te geven in hoe wij tot de gebruikte afmetingen van de grijper zijn gekomen. De weergegeven berekeningen zijn opgedeeld in twee delen: één voor de verticale beweging en één voor de horizontale beweging van de grijper.
Verticaal gedeelte:
Berekeningen
Uiteraard zijn er ook enkele modellen gemaakt om de uitwijking van het fourbar mechanism te berekenen:
Welkom op de site van de Greibinator-3000©, de grijper die is gebouwd door groep WB80. Wij zijn een groep Werktuigbouwkunde studenten met een missie, namelijk het bouwen van bovengenoemde grijper.
Het filmpje van onze grijper
Het proces
De deelproblemen die we als groep opgesteld hebben zijn als volgt:
- De vorm van de grijper
- De verticale verplaatsing
- De horizontale verplaatsing
- Het terug bewegen van de grijper naar de originele positie
- Het waarborgen van de stabiliteit
- Het materiaalgebruik
In de volgende afbeeldingen is te zien wat voor oplossingen we voor elk deelprobleem hebben gevonden. Bij elke oplossing is een visualisatie gegeven. In het deel na de visualisaties wordt door middel van een multi criteria analyse de beste oplossing voor het deelprobleem gevonden. Deze wordt dan gebruikt voor de grijper.
De vorm van de grijper:
De verticale verplaatsing:
De horizontale verplaatsing:
Het terug bewegen van de grijper naar de originele positie:
Het waarborgen van de stabiliteit:
Nu je voor elke deelvraag een aantal oplossingen hebt gezien gaan we deze oplossingen behandelen d.m.v. een multi criteria analyse. Hierin geven we aan over welke oplossing we het hebben en wat we van deze oplossing vinden door het een waardering te geven (van ++ tot --). Uiteindelijk komt hier de beste oplossing uit en deze gaan we dan ook gebruiken bij de grijper.
De oplossingen die we voor de deelproblemen hebben gevonden, en het beste uit de multi criteria analyse kwamen zijn dus:
-De vorm van de grijper: touwtjes
-De verticale verplaatsing: 4-stangen mechanisme
-De horizontale verplaatsing: draaien om 1 as
-Het terug bewegen: door de actuatoren
-Het waarborgen v.d. stabiliteit: een meedraaiend object
Eisen en Wensen
Elk goed ontwerp heeft een aantal eisen en wensen waar het aan moet voldoen, de eisen zijn voorwaardes waar het ontwerp aan moet voldoen. Hoe meer wensen het ontwerp aan voldoet, des te beter het ontwerp, maar al voldoet het niet aan alle wensen, dan is het ontwerp nog steeds voldoende.
We hebben voor ons ontwerp de volgende eisen opgesteld en hieraan voldaan:
-
De grijper moet verticaal en horizontaal kunnen bewegen;
-
De grijper moet binnen 10 minuten opgezet kunnen worden;
-
De grijper moet het object vast kunnen houden gedurende de tijd dat dit gewenst is;
-
De grijper moet het object los kunnen laten als dit gewenst is;
-
De grijper moet consistent zijn in zijn functionaliteit;
-
De grijper moet niks uit het bekertje morsen tijdens het grijpen;
-
De grijper moet aangedreven worden door pneumatische actuatoren;
-
De grijper moet ronde en vierkante objecten kunnen tillen;
-
De grijper moet objecten van ongeveer 0.5 kilo knnen tillen.
De volgende wensen hadden we opgesteld voor het ontwerp:
-
De grijper mag maximaal 10 euro per persoon kosten;
-
De grijper mag maximaal 10 seconden over de opdracht doen;
-
De grijper moet van perspex gemaakt zijn;
-
De grijper mag niet meer dan 10 kg wegen.
Een aantal weken geleden werden wij gepresenteerd met de uitdaging om een grijper te bouwen. Deze moest binnen een paar weken in elkaar gezet worden. Hier kwamen veel dingen bij kijken, zo werden we op verschillende gebieden uitgedaagd. Onze grijper moest ook voldoen aan een aantal eisen, dit heeft er voor gezorgd dat we aan de hand van een aantal beperkingen te werk zijn gegaan. Zo moest de grijper bijvoorbeeld uit perspex worden gemaakt. Al met al was dit een leuke uitdaging die veel kennis en vaardigheid vereiste. Deze site is bedoeld om meer inzicht te geven in het gehele proces dat uiteindelijk heeft geleid tot de bouw van een grijper.
- groep WB 80
Greißinator 3000
WB-80 presenteert met (gepaste?) trots:
WB-80
De groep: WB-80
Onze groep WB80 bestaat uit 7 studenten, namelijk: Aron van Rossum, Harmen Schaafsma, Jasper van Rosendaal, Kevin van der Leden, Ludo Schrover, Ramzi Shahin, Sebastiaan de Rijk
Wij hebben het voor elkaar gekregen in de gegeven periode een grijper te bouwen. Dit was echter niet gelukt zonder de onze mentor, Korne, onze rots in de branding, het net onder onze val en hij zorgde voor wind in onze rug.
Harmen Aron Kevin
Ludo Jasper Sebastiaan Ramzi
Vragen & Contact
-
De grijper moet verticaal en horizontaal kunnen bewegen
Goed: de grijper was in staat over de gewenste afstanden te kunnen bewegen (minimaal 150 mm verticaal, minimaal 100mm horizontaal).
-
De grijper moet binnen 10 minuten opgezet kunnen worden
Goed: indien alle bevestigingsmaterialen aanwezig zijn is de grijper binnen 10 minuten op te bouwen en te bevestigen
-
De grijper moet het object vast kunnen houden gedurende de tijd dat dit gewenst is
Matig: de beweging van de actuatoren was zo abrupt dat het bekertje soms uit de grijper vloog tijdens de horizontale verplaatsing.
-
De grijper moet het object los kunnen laten als dit gewenst is
Fout: de spanning in de touwtjes van het grijpermechanisme bleek te groot om zonder aangespannen te worden door de actuator automatisch het object los te kunnen laten.
-
De grijper moet consistent zijn in zijn functionaliteit
Matig: de actuator in de grijper hangt om een variabele hoek aan te kunnen nemen. Dit betekent ook dat de actuator soms in een verkeerde hoek schoot waardoor het grijpermechanisme niet meer goed werkte.
-
De grijper moet niks uit het bekertje morsen tijdens het grijpen
Fout: in verband met de abrupte en krachtige bewegingen van de actuatoren is het niet gelukt om helemaal niets te morsen tijdens de verplaatsing van het bekertje.
-
De grijper moet aangedreven worden door pneumatische actuatoren
Goed: voor de drie acties die de grijper verricht: horizontale verplaatsing, verticale verplaatsing en het aanspannen en loslaten van het grijpermechanisme zijn drie pneumatische actuatoren gebruikt.
-
De grijper moet ronde en vierkante objecten kunnen tillen
Goed: de grijper is in staat ronde en vierkante objecten te tillen
-
De grijper moet objecten van ongeveer 0.5 kilo kunnen tillen
Goed: ondanks het relatief grote gewicht van de grijper zelf is de grijper in staat objecten van circa 0.5 kilogram te tillen.
De volgende wensen hebben we opgesteld voor het ontwerp:
-
De grijper mag maximaal 10 euro per persoon kosten
Goed: het project heeft circa 6.14 euro per persoon gekost
-
De grijper mag maximaal 10 seconden over de opdracht doen
Goed: de grijper is in staat de gehele handeling binnen 10 seconden te verrichten. Het is wel nodig dat deze handeling met beleid gebeurd omdat de kracht en snelheid van de actuatoren er anders voor zorgen dat het object niet in het grijpermechanisme blijft steken.
-
De grijper moet van perspex gemaakt zijn
Matig: de grijper is bijna volledig van perspex gemaakt. Naast de bevestigingsmaterialen (bouten, moeren e.d.) zijn er blokjes aluminium, touw en katrollen gebruikt
-
De grijper mag niet meer dan 10 kg wegen
Goed: de grijper weegt ongeveer 4 kg
Uit deze beoordeling van de eisen en wensen volgt een korte conclusie: de grijper is in staat de gewenste bewegingen uit te voeren. Toch is de grijper in verband met de snelheid en kracht van deze bewegingen niet in staat om bijvoorbeeld een gevuld bekertje met open bovenkant zonder iets te morsen op een hoger gelegen plateau te plaatsen. Er is dus niet aan alle eisen voldaan. Ironisch is er wel voldaan aan nagenoeg alle wensen. Voor de belangrijkste eisen waar niet aan is voldaan hebben we de problemen die het falen veroorzaken gelokaliseerd en hebben we een oplossing bedacht.
1. De bewegingen van de actuatoren waren te snel en krachtig waardoor er gemorst wordt uit het object dat vastgegrepen wordt, bijvoorbeeld een bekertje. Een mogelijke oplossing zou zijn om voor alle actuatoren in de tegengestelde richting van de actuatoren elastieken aan de grijper vast te maken die de kracht van de actuatoren niet opheffen maar wel verzwakken. Zo zal de grijper minder morsen.
2. Omdat de actuator in het grijpermechanisme vrijelijk opgehangen was schoot deze soms in een verkeerde hoek. Omdat deze niet recht hing zorgde deze actuator ook voor een verstoring in de balans. Omdat de actuator in het grijpermechanisme zelf geplaatst moest worden werd het mechanisme in de verticale richting te groot waardoor het moeilijk werd voor de grijper om een tetrapak te grijpen. Voor dit probleem hebben we een oplossing bedacht: de actuator van de grijper wordt buiten het grijpermechanisme bevestigd, namelijk op het basisbord. Met behulp van een remkabel wordt de beweging van de actuator overgedragen naar het grijpermechanisme. Zo hangt de actuator niet in de weg en kan het grijpermechanisme kleiner gemaakt worden zodat het gemakkelijker objecten kan grijpen.
3. Het touwmechanisme van de grijper wordt nu langs drie katrollen geleid en aan één uiteinde aangetrokken. Hierdoor wordt in verband met de wrijving van de katrollen de kracht niet gelijk verdeeld en neigt het object dat door de grijper opgepakt wordt naar een bepaalde helling. Een is een oplossing om drie verschillende touwtjes te spannen langs de individuele katrollen, zodat het grijpermechanisme opgedeeld wordt in drie stukken die met drie uiteindes worden aangetrokken. Zo wordt de kracht gelijk verdeeld
4. Er is een scharnier tussen het draagmechanisme van de grijper en het grijpmechanisme van de grijper geïnstalleerd die over twee assen kan roteren zodat de g kracht die de grijper opwekt automatisch gecorrigeerd wordt. Omdat dit scharnier te dicht op het grijpermechanisme zat kon deze maar enkele graden draaien, waardoor de draaiende beweging van de grijper met een schok tot stilstand kwam wanneer er een bepaalde hoek werd bereikt tijdens de horizontale verplaatsing. Dit valt op te lossen door het scharnier verticaal verder van het grijpermechanisme af te plaatsen, waardoor deze niet meer wordt belemmerd.
Resultaten
Aan de hand van de opgestelde eisen en wensen zijn hieronder de resultaten van ons project weergegeven met een korte toelichting. De eis of wens wordt beoordeeld met: goed (er is voldaan aan de eis of wens), matig (er is deels voldaan aan de eis of wens) of fout (er is niet voldaan aan de eis of wens omdat dit ons niet gelukt is of omdat de eis of wens tijdens het ontwerpproces overbodig bleek te zijn of veranderd moest worden).