op de website van WB 45. Wij zijn een projectgroep op de TU Delft, bestaande uit 7 jongens, die zonder frictie en zo efficiënt mogelijk samen werken. In het eerste kwartaal hebben wij onder andere het vak Technische Systemen gevolgd. Voor dit vak moesten wij een project maken. Dit project bestond uit het ontwerpen en ontwikkelen van een mechanische grijper. Deze grijper moest voldoen aan verschillende eisen, en daarnaast probeerden we een zo functioneel mogelijk ontwerp te maken. Op deze site kunt u alles vinden over ons ontwerpproces en over hoe onze grijper werkt.
WB45
Grijper moet een bekertje vast kunnen houden.
De inhoud moet blijven zitten.
De inhoud is maximaal 0.5 kg.
Het bekertje moet minimaal 25 cm opgetild worden.
De bovenste stand is de startpositie.
Voor dit project zijn er een aantal isometrische schetsen gemaakt. Hieronder zijn de resultaten te zien van de evaluatie van de grijpers. De 3 grijpers met het grootste totaal zijn gekozen om mee verder te gaan.
| Ontwerp | 1 | 2 | 3 | Weeg factor | ||||
| Stabili teit | 10 | 17 | 12 | 18 | 21 | 18 | 15 | 25 |
| Grip klem | 15 | 15 | 16 | 13 | 13 | 17 | 9 | 20 |
| Eenvoud ontwerp | 10 | 9 | 10 | 8 | 8 | 8 | 10 | 15 |
| Verticale verplaatsing | 16 | 19 | 20 | 18 | 18 | 13 | 14 | 25 |
| Hoeveelheid materiaal | 7 | 8 | 9 | 6 | 7 | 8 | 8 | 10 |
| Kosten | 4 | 4 | 4 | 3 | 4 | 4 | 4 | 5 |
| Totaal | 62 | 72 | 71 | 66 | 71 | 68 | 60 | 100 |
Daarnaast is ook nog gekeken of de andere ontwerpen oplossingen bevatten die bij deze 3 grijpers niet naar voren kwamen. Deze oplossing werd dan ook meegenomen in het proces. Dit is te zien in de lijst met oplossingen hieronder.
| Probleem | Oplos sing 1 | Oplos sing 2 | Oplos sing 3 |
| Stabili teit | Vier stangen mechan isme | Steun punt en | Steun op actua tor |
| Grip klem | Vorm van be ker | Grip mater iaal | Vanaf zij kant oppak ken |
| Verti cale ver plaat sing | Ka trol len | Dub bel le actua tor | Draai en om een hoek |
| Kosten | Soort ma ter iaal | slim inko pen |
Uiteindelijk moest er een ontwerp gekozen worden. Dit gaat gepaard met veel itereren. Elk ontwerp is verder in detail bekeken en daaruit is ons uiteindelijke ontwerp ontstaan.
Bij ontwerp 1 is er gebruik gemaakt van een vierstangenmechanisme om de grijper stabiel te laten zijn en om het bekertje altijd in verticale richting te laten staan. Daarnaast zorgt de actuator ervoor dat het bekertje 25 centimeter verticaal beweegt, omdat er om een punt gedraaid wordt waar de constructie vast zit.
Bij ontwerp 2 zullen de touwen zorgen voor een instabiele constructie. Ook zouden de actuatoren een grotere afstand dan 25 centimeter horizontaal overbruggen. Hierdoor is dit ontwerp afgevallen.
Bij ontwerp 3 zou de constructie wel stevig zijn, maar niet zeer stabiel. Het bekertje zou onder een andere hoek staan op de grond dan boven. Hierdoor zou water verspilt. Daarnaast zouden de actuatoren te lang zijn om voor een goede beweging te zorgen. Deze manier van tillen is dus afgevallen.
De grijper van ontwerp 2 is al afgevallen. Er is besloten om met het idee van ontwerp 1 als grijper verder te gaan, maar deze nog wel verder aan te passen. Het idee was om een veer te gebruiken om de grijper dicht te houden zodat het bekertje wel stevig wordt vastgepakt, maar niet door de kracht van de actuator wordt geplet. Voor het openmaken van de grijper is gebruik gemaakt van visdraad dat vast wordt gemaakt aan de actuator en de zijkanten van de grijper zodat wanneer de actuator verlengd wordt, de grijper open gaat. Het was alleen nog lastig om een goede plek te vinden om de actuator neer te zetten, maar uiteindelijk is besloten om deze verticaal neer te zetten.
Als materiaal hebben we perspex gekozen, omdat dit door de TU Delft op maat gesneden kon worden. Ook hebben we kleine stukjes hout gebruikt, omdat dit goed te vormen is en dus ook makkelijk in je ontwerp te maken is. De keuze om het als touw visdraad te gebruiken is, is omdat het erg dun maar wel sterk is. Ook heeft het weinig wrijving met perspex zodat er vanaf de actuator weinig wrijvingsverlies zou optreden.
De krachtenanalyse is een belangrijk onderdeel van het project, omdat het essentieel is om te weten welke krachten waar op de grijper uigeoefent worden en hoe groot deze krachten zijn.
Er is bepaald dat het zwaartepunt van de grijper aan de linkerkant gepositioneerd is. De verticale kracht van de actuator is veel sterker dan die zwaartekracht op de grijper, dit resulteert in een redelijk grote reactiekracht in het scharnier rechts. Het scharnier dat wij ontvangen hebben van het TU kon de reactiekracht niet aan en moest dus versterkt worden.
De maximale hoogte die het bekertje heeft gehaald is
26.2 cm. Deze proef is meerdere keren herhaald en het
bleek dat deze meting niet constant op de 26.2 cm kwam.
Dit kwam doordat de grijper niet steeds maar weer op
dezelfde plek het bekertje oppakte. De minimale waarde
van de hoogte die het bekertje heeft gehaald is 25.6 cm.
De hoogte is dus steeds gevarieerd tussen de 25.6-26.2 cm.
Wij hebben gemeten met een bekertje die een diameter van 4,9 cm had. De opening van de grijper was steeds net groot genoeg om het bekertje te kunnen oppakken. Deze opening opende zich tot steeds circa 5.8 cm. Ook deze meting was niet constant maar wel was gelukkig de opening steeds groot genoeg om het bekertje te grijpen.
De voorspelling die wij van tevoren hadden genomen is als het ware deels uitgekomen. Dit was dat wij geen moeite zouden hebben met de verticale verplaatsing en wel wat meer moeite met het “opengaan” van de grijper. Er is inderdaad geen probleem geweest met de verticale verplaatsing, ook al hebben we wel net aan de minimale hoogte van 25 cm gehaald. (Steeds ongeveer één cm erboven). Deze voorspelling is dus wel uitgekomen, maar we hadden eigenlijk gedacht dat deze verplaatsing meer zou zijn geweest.
De voorspelling van het opengaan van de grijper is meer uitgekomen. We hadden aardig veel moeite met het opengaan van de grijper. Soms brak het visdraad maar uiteindelijk is het wel goed gegaan. De opening was na een paar keer proberen steeds groot genoeg om een bekertje op te pakken!
Voor het maken van de grijper werd er als eerst verschillende ontwerpen door ieder van ons bedacht van hoe de grijper eruit zou kunnen eruitzien. Vervolgens werd er een ontwerp als beste uitgekozen en verbeterd.
Door middel van MS Visio konden we de onderdelen van onze grijper laten lasersnijden. De meeste onderdelen kregen we aangeboden van onze studie, andere onderdelen werden bijgekocht. In de werkplaats van de TU werd er aan de grijper gewerkt, samen met tientallen andere medestudenten.
Zoals gewoonlijk liep het bouwen van de grijper niet helemaal vlot. Er kwamen sommige problemen aan het licht die in de praktijk toch moeilijker leken dan op papier, zoals het vastmaken van de actuatoren. Uiteindelijk werd de actuator voor de twee vingers verticaal geplaatst boven de voorste gedeelte van de grijper en samen met vis touw aan de vingers verbonden. Door de goede samenwerking tussen ons kwam het project tot een mooie resultaat ten einde.
