Introductie
Welkom op de site van werkgroep 69. Op deze website zullen wij u meenemen in het proces en het eindresultaat van het bouwen van een mechanische grijper. Van het ontvangen van de opdracht tot het maken van deze website, van het zaag en timmerwerk tot het foto’s maken met modellen.
Eerst zullen wij de groepsleden aan u voorstellen, daarna zullen wij uitleggen wat wij belangrijk vonden bij het maken van de grijper en waar de focus lag in het stukje projecteisen, vervolgens volgen de ontwerpen die ieder van ons heeft bedacht om daarna het eindontwerp aan u voor te stellen, aansluitend volgt een kleine toelichting bij dit ontwerp met onder andere wat berekeningen en tenslotte hebben wij nog wat foto’s en video’s van de grijper voor u.
Wij zouden graag van deze mogelijkheid gebruikmaken om een extra groepslid aan u voor te stellen, Birgit, zij zal het eindresultaat aan jullie presenteren. Bij deze willen wij haar dan ook bedanken dat ze ons hiermee heeft geholpen.
Namens heel groepje 69 en Birgit wensen wij u veel lees- en kijkplezier.
Groepsleden
Beste Site bezoekers,
ik ben Tristan Keizer vaste voorzitter en trots lid van deze groep. Het project is naar mijn zeggen soepeltjes verlopen waarbij we een goeie combi hebben gemaakt van al ons ideeen bij elkaar. Het resultaat is toch iets veranderd naar ons eigen idee omdat je gaande weg tegen kleine problemen aan komt.
Ik kijk uit naar de andere sites en heb zin in het volgende project. Ik hoop dat jullie er wat van vinden enjoy!
Mijn naam is Thijs,
Ik ben 20 jaar oud. Ik woon in Delft en ik studeer werktuigbouwkunde aan de TU Delft.
Ik heb voor deze studie gekozen omdat het vooral
breed is waardoor ik dus van alles een beetje mee pak.
En omdat je met deze studie lekker praktisch bezig bent, wat mij ook erg goed ligt. ik vond het project leuk en ik hoop dat jullie het wat vinden.
Mijn naam is Willem van de Sande,
ik ben 19 jaar oud en studeer nu werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Vorig jaar heb ik TN gedaan, maar dat was te theoretisch.
Hierdoor vond ik het grijper project leuk om te doen omdat het een goede toepassing van de theorie is, en dus een praktische kant van de stof laat zien.
Yo, ik ben Jelle.
Ik heb werktuigbouwkunde gekozen omdat dat de studie is die het meest bij mij past, en ik technisch ben aangelegd.
We hebben een goede groep en ik geniet van de projecten. Kijk gerust rond en ik hoop dat jullie het ook wat vinden.
Hallo ik ben Jelle,
Ik ben 18 jaar en ik zit net op kamers in Delft, Ik heb WB gekozen omdat wiskunde en natuurkunde me ding zijn.
Ik hoop dat jullie genieten van de website, have fun!
Hallo, ik ben Nander.
Ik ben 18, kom uit Bilthoven en woon nu op kamers in Delft. Mijn hobby’s zijn sporten, wat lezen en muziek luisteren. Ik heb werktuigbouw gekozen omdat ik bewegende dingen
nou eenmaal interessant vind.
Ik hoop hier dingen te leren begrijpen en ontwerpen. Ik vond het eerste project erg leuk en heb er ook wat van opgestoken.
Mijn naam is Rens Voogt,
Ik ben 18 jaar oud, en ik studeer werktuigbouwkunde aan de TU Delft. In de afgelopen acht weken heb ik samen met de mannen van WB69 dit project in elkaar weten te zetten. waarbij we een grijper moesten maken. ik vond het erg leuk en kijk uit naar het volgende project.
Beste bezoekers,
Ik ben Birgit 18 jaar en ik kreeg de eer om met de grijper van WB69 te poseren.
Ik vond het erg leuk om te doen en ik ben blij dat ik ergens in mee kon helpen.
Projecteisen
De eisen waar de grijper aan moet voldoen worden hieronder gedefinieerd.
- In staat om een bekertje met inhoud op te pakken.
a. Afmetingen: standaard koffie bekertje.
b. Verschillende soorten inhoud, maar met de massa ≤ 0.5 kg.
c. De inhoud kan boven de beker uitsteken.
- De inhoud mag gedurende alle bewegingen het bekertje niet verlaten.
- Het voorwerp moet van een horizontaal oppervlakte omhoog getild worden
en in de bovenste positie voor een tijd van minimaal 10 seconden kunnen blijven zitten.
- De grijper start in de hoogste stand van de grijper.
- De grijper moet bevestigd worden aan een basisframe zoals gedefinieerd in het blokboek
- De grijper wordt aangedreven door een drietal pneumatische actuatoren welke alle drie
onafhankelijk van elkaar bediend kunnen worden.
a. Een actuator is voor de verticale translatie van de grijper.
b. 2 actuatoren voor het openen en sluiten van de grijper.
- De actuatoren moeten met weinig handelingen in een kort tijdsbestek ingebouwd en verwijderd kunnen worden uit de grijper.
- De maximale breedte van de gehele grijper inclusief alle bevestigingspunten mag niet groter zijn dan 25 cm.
- De grijper moet voldoende robuust zijn om de hierboven benoemde acties vaker uit te kunnen voeren zonder dat de grijper hierdoor beschadigd.
Onze Keuze
Beginontwerpen
Commentaar groepsleden op hun eigen ontwerp(naar aanleiding op de foto`s hierboven.)
Tristan Keizer
Mijn ontwerp is simpel maar effectief, doormiddel van verticale rails en horizontale rails voldoet de grijper al aan belangrijke voorwaarden. de verticale rails zorgt er voor dat de grijper omhoog en omlaag kan en de horizontale rails, waarbij er een soort bakje aan de rails is vast gemonteerd, zorgt er voor dat het bakje dicht en open kan. door middel van schuim in het bakje te doen voorkom je adt het bekertje om valt. En de actuatoren moeten er voor zorgen dat de grijper omhoog en het bakje dicht kan. Door het simpele maar toch effectieve ontwerp is mijn grijper dan ook door het beoordeelings schema het beste uit de hoek gekomen.
Thijs Eijkhout
Op de balk die evenwijdig loopt onder de grote balk is een actuator bevestigd. Deze zorgt ervoor dat de linkercomponent naar de rechtercomponent beweegt. Het plaatje van de linkercomponent bestaat uit aluminium. Door de beweging van deze actuator, schuift het plaatje onder de beker door. Vervolgens komt het bekertje klem te zitten tussen de componenten. Hierna volgt er
een beweging naar boven door een tweede actuator die vastzit aan de verticale balk. Beide balken zijn uitschuifbaar. Voor de duidelijkheid zijn de actuatoren weggelaten in de tekening.
Willem van de Sande
Mijn grijper werkt met 2 maal een bewegende arm om zo een verticale translatie te bewerkstelligen, de eerste bewegende arm zorg voor de verticale translatie, de tweede arm zorgt ervoor de grijper precies uitgelijnd is met het te grijpen voorwerp. Dit ontwerp is niet gekozen, want de uitlijning en beweging van beide armen moet exact synchroon zijn met dat van de andere arm, hierdoor was er bij een kleine afwijking al de mogelijkheid tot falen. Hierdoor was de grijper niet betrouwbaar genoeg.
Jelle Haasnoot
Mijn idee voor de grijper was twee bekervormige schepjes op een rails monteren, en deze naar elkaar toe laten trekken door een actuator aan die rails. Dit grijpsysteem wordt van bovenaf op een manier opgetild, de manier waarop is geen probleem. Ik ben tevreden met het indresultaat dat we hebben behaald. Het was mijn bedoeling om het ontwerp zo licht mogelijk te houden. Dat kan lukken als mijn ontwerp gebouwd zou worden uit vooral aluminium, een sterk maar licht metaal. Mijn ontwerp is het helaas niet geworden, er zouden teveel moeilijkheden optreden bij het produceren.
Jelle van Haasteren
Mijn ontwerp is dat twee klemmen aan beide kanten van het bekertje hem oppakken, waardoor we het bekertje vervolgens kunnen optillen. Door gebruik te maken van scharnieren en de actuator gaan de klemmen naar benenden zodra de actuator zichzelf intrekt. Het enige nadeel is toen we het bespraken dat als de inhoud hard is, de klemmen er niet in kunnen. Mijn ontwerp is het helaas niet geworden
Nander Theodoridis
Mijn ontwerp voor de grijper houdt in dat een vierstangenmechanisme gebruikt wordt om het bekertje vast te klemmen. Dit mechanisme heeft maar twee standen open en dicht, dus het bekertje pakken zou geen probleem moeten zijn. Wat wel een probleem geworden zou kunnen zijn is dat het mechanisme vrij grof is, met andere woorden: waarschijnlijk zou het bekertje het vast grijpen niet overleven. Het systeem zou gesloten kunnen worden met een touwtje dat door een actuator wordt
aangetrokken, waardoor het mechanisme in de dicht stand gezet wordt. Met een goede afstemming was het pletten van het bekertje te voorkomen, maar wij hebben als groep voor een ander ontwerp gekozen. Het omlaag en omhoog verplaatsen had ik willen doen met een dubbel katrol systeem. De actuator heeft een uitwijking van 10 cm. Met een dubbel katrol systeem was dit
te vergroten geweest tot 40 cm, ruim meer dan de benodigde 25. Door een verschil in grootte van twee katrollen was het ook
mogelijk geweest een verplaatsing van 25 te bewerkstelligen (verhouding van de stralen=1:2.5). Dit systeem zou niet stabiel zijn, maar als het aan beide kanten uitgevoerd zou word en is het systeem stabiel genoeg. Voor het verplaatsen van vloeistoffen is dit echter geen geschikte methode. Dit systeem heeft het eind ontwerp dan ook niet gehaald.
Rens Voogt
Mijn ontwerp was praktisch een combinatie van een vierstangen mechanisme, als arm van de grijper, en Jelle zijn ontwerp voor het grijp gedeelte. Het vierstangen mechanisme leek mij een solide en simpele oplossing voor de verticale translatie van het bekertje, maar uit het criteriaschema bleek een ander ontwerp net beter te zijn.
Eindontwerp
We zijn uiteindelijk voor het ontwerp van Tristan gegaan. Daar kwam in de eerste plaats de hoogste score uit.
Maar Tristan zijn ontwerp haalt hoge scores bij de punten die er echt toe doen. Bij het punt Bekertje pakken
had hij samen met Jelle van Haasteren de hoogste score. We zijn echter niet voor het ontwerp van Jelle van Haasteren gegaan, omdat zijn ontwerp erg slecht haalbaar was om te produceren, en er ook weinig garantie dat de inhoud van het bekertje ook in
het bekertje zou blijven. Tristan haalde verder ten opzichte van de andere ontwerpen scores die óf hoger óf tenminste even
hoog waren, behalve bij originaliteit, vergeleken met het ontwerp van Rens, en ook bij 25cm omhoog , ook vergeleken met Rens. We zijn op het eind niet voor het ontwerp van Rens gegaan, omdat de score simpelweg iets minder was.
De grootste voordelen aan het ontwerp wat we gekozen hebben zijn:
-Het heeft een lage kans van falen. Door de robuustheid en simpelheid van het ontwerp werkt het goed, is het stevig, kan het bekertje met welk gewicht dan ook worden op gepakt en bestaat er geen kans dat het bekertje uit de grijper zal vallen bij het optillen.
-Het ontwerp is stevig. Door het kiezen van de juiste materialen (multiplex, aluminium, ladegeleiders) is het ontwerp zeer stevig geworden.
Calculaties
Krachtenanalyse vooraanzicht schep(afb. krachtenanalyse 1)
Dit is de krachtenanalyse van het bewegende deel in het bakje van de grijper, de sc
hep. Het bestaat uit een gebogen aluminium plaat, twee perspex zijwandjes (niet weergegeven op de afbeelding), twee PVC buizen, die achter elkaar in de afbeelding liggen, het bekertje, en het schuim wat het bekertje omsluit. Op dit deelsysteem werken verschillende krachten:
- Het gewicht G, dat aangrijpt in het zwaartepunt van dit deelsysteem.
- De normaalkrachten N die door het aluminium buisje wordt uitgeoefend op
het PVC-buisje, en dit tweemaal. Er zijn twee normaalkrachten omdat het PVC-buisje, hoewel heel erg weinig, verdraait door het moment geleverd door G. Daarom zijn er twee aangrijpingspunten voor de normaalkrachten. Dit geldt voor beide PVC-buisjes.
- De wrijvingskrachten W, geleverd door de normaalkracht vermenigvuldigt met een statische wrijvingsconstante μ s. Dit geldt voor ook beide PVC-buisjes.
- De trekkracht Ftrek, die door een actuator wordt geleverd, en even groot is als
alle wrijvingskrachten opgeteld. Zo blijkt ook uit de figuur dat alle normaalkrachten opgeteld even groot zijn als de zwaartekracht.
Krachtenanalyse zijaanzicht bakje (afbeelding krachtenanalyse 2)
Dit is de krachtenanalyse van het houten bakje met de twee PVC-buizen erin, samen met de schep, hier niet te zien. Het bakje heeft een bepaalt gewicht Gbakje, en het touw met haak is bevestigd op de plek waar Ftouw aangrijpt. Gbakje veroorzaakt een moment om het laagste bevestigingspunt op de rails. Daardoor ontstaat er normaalkrachten Nrails. De bovenste gaat het moment tegen dat
veroorzaakt wordt door Gbakje, en grijpt aan op de plaats waar de bovenkant van het bakje bevestigd is. De onderste Nrails zorgt voor het evenwicht in de x-richt
ing. De beide normaalkrachten werken twee keer, omdat het bakje aan twee rails is bevestigd.
Krachtenanalyse vooraanzicht bakje (afbeelding krachtenanalyse Grijper Bakje vooraanzicht)
Dit is de krachtenanalyse van het bakje los van de rails, gezien van de voorkant.
Hierin is ook de schep met bekertje meegenomen. Dit zorgt ervoor dat het zwaartepunt van het bakje iets naar links ligt. Op de plekken waar het bakje aan de rails bevestigd is werken vier normaalkrachten in totaal. Omdat deze in paren op elkaars werklijn liggen, zijn deze samengenomen tot twee normaalkrachten
Na en Nb. De normaalkrachten samen zijn even groot als het gewicht G. De rechter normaalkracht Na is groter, omdat het zwaartepunt links van het midden van het bakje ligt.
Krachtenanalyse zijaanzicht hele grijper
(afbeelding Krachtenanalyse Grijper Bakje zijaanzicht)
Dit is de krachtenanalyse van de hele grijper, beschouwd als één systeem. Hierop
werkt het gewicht van het bakje G, de normaalkracht N, even groot en tegengesteld aan G. Ook hier veroorzaakt G een moment rond het aangrijpingspunt van de krachten N en Nwand. Om dit moment tegen te gaan werkt er in het bevestigingspunt van de grijper aan het frame een kracht Fwand. Om
krachtenevenwicht te bewaren grijpt er ook een kracht Nwand aan, op de plek waar het bord de wand weer raakt.
Beschrijf uw afbeelding.
Beschrijf uw afbeelding.
Beschrijf uw afbeelding.
Beschrijf uw afbeelding.
Media
Klik op het plaatje voor te vergroten
Nadat ons ontwerp was gekozen zijn we begonnen met het kijken naar materialen. In ons oorspronkelijke ontwerp moest de bak bestand zijn tegen het vallen van 25-30 cm hoogte, daarom hebben we gekozen voor stevige materialen.
Als basis hebben wij een triplex van 18 mm dik gebruikt. Voor het omhoog takelen van het bakje, zodra het bekertje gepakt is, is een lager gewicht en een kleiner moment (dan minder wrijving in de kogellagers) voordelig.
Om deze reden hebben wij PVC en aluminium gekozen voor de dingen in het bakje, dit zijn beide lichte materialen. Voor het omhoog brengen van het bakje hebben wij ervoor gekozen om rolgeleiding te gebruiken.
Kogel lagers bleken het beste te werken. De touwtjes in onze grijper zijn niet elastisch, de uitrekking van de actuatoren wordt dan effectiever gebruikt oor het openen en sluiten van de grijper. De lasersnijder hebben wij slechts gebruikt voor decoratie van onze grijper.
Het frame is thuis gebouwd door een groepslid. Dit leek ons het handigste, omdat het niet veel zin heeft met zijn allen ergens omheen te staan en omdat er vooral gezaagd en geboord moest worden.
Als iemand het juiste gereedschap en een goede werkplaats heeft is dit het makkelijkst te realiseren. Het afbouwen van de grijper (bakje werkend krijgen, katrollen bevestigen, enz ...) is tijdens een project uren gedaan. Hier heeft iedereen inspraak gehad in wat er precies moest gebeuren. Hierna is de grijper afgebouwd en getest. Van deze tests is het resultaat in ons filmpje te bewonderen. Enjoy
Groet, bouwteam 69
Nawoord
Wij zijn als groep goed begonnen met de opdrachten en het ontwerpen van een grijper. We hebben alle deadlines voor het project gehaald en er zijn veel verschillende ontwerpen voor een grijper bedacht. We hebben uiteindelijk gekozen voor een simpel en degelijk ontwerp. Het bouwen van de grijper hebben we relatief laat in de periode gebouwd. Dit is een verbeterpunt voor volgende keer, omdat we dan meer tijd hebben om ons ontwerp te testen. Het werk aan de projecten hebben we telkens verdeeld over de groepsleden. De opdrachten werden verdeeld in 3 delen, waarna twee- of drietallen zich over de problemen bogen. Ieder een heeft zijn steentje bijgedragen aan het uitwerken van de opdracht en het verfijnen van het eindontwerp van de grijper. Van het project hebben wij geleerd om goed te communiceren. Afspraken op papier zetten en goed notuleren zijn hier een belangrijk deel van geweest. Als belangrijkste communicatiemiddelen hebben wij What's App en Dropbox gebruikt. Hiernaast is onze samenwerking gedurende het project verbeterd. Er werd steeds met initiatief getoond en er werd meer verantwoordelijkheid voor het groepsproces en de opdrachten genomen.