De Nauton

Een krachtig concept

Het Team

Tamir Themans

Emiel van Gijsen

Evan Tets

Nigel Hendriks

Bastijn Berenschot

Sam Wiesman

Arjan Verheij

Eisen

Gewicht

Het object dat opgetild moet worden heeft een gewicht van maximaal 0.5kg.

Hoogte

Het object moet 25 cm hoog worden getild.

Inbouwbreedte

De inbouwbreedte voor de grijper is 25 cm.

Actuatoren

Er kunnen maximaal 3 actuatoren worden gebruikt.

Ontwerp

Aan het begin van elk project moet er iets ontworpen worden, nu hebben 7 verschillende groepsleden nog wel eens andere ideeën over hoe dit het beste kan. Daarom moest ieder groepslid een schets maken van zijn grijper. Hier uit kon iedereen duidelijk zien wat de plus en min punten van elke grijper waren. We hebben een aantal criteria bedacht die, volgens ons, belangrijk zijn voor de grijper. Per criterium hebben wij een aantal punten gegeven en op deze manier komt aan het einde de winnaar met de meeste punten uit de verf.

Tamir Emiel Evan Nigel Bastijn Arjan Sam
Actuatoren snel in- en uitbouwen (5p) 3 3 3 4 4 4 3
Stabiliteit (10p) 8 8 4 6 6 6 7
Optilhoogte (10p) 6 8 6 8 7 7 7
Haalbaarheid (15p) 8 12 10 11 10 9 9
Breedte (10p) 8 7 8 6 5 6 7
Verschillende voorwerpen (15p) 6 10 8 9 10 10 9
Voldoen aan eisen (15p) 6 12 10 6 10 8 9
Originaliteit (5p) 5 4 3 3 2 3 2
Duurzaamheid (5p) 1 4 3 3 2 3 3
Kracht (10p) 7 9 7 8 6 7 8
Totaal punten (100p) 58 77 62 64 62 63 64

Concepten

Het ontwerp dat de meeste punten heeft gekregen is die van Emiel, die hierboven staat, op basis van dit ontwerp zijn wij dus ook verder gaan werken.

Materiaalkeuze

Perspex:

Voor de constructie van de grijper hebben wij gekozen voor perspex. Perspex leek ons een goede keuze, omdat het een stevig en niet vervormbaar materiaal is. Bovendien was het mogelijk om de onderdelen te laten lasersnijden waardoor we de afmetingen nauwkeurig konden aanbrengen zodat de constructie makkelijk en stevig gebouwd kon worden. Moeren, bouten: Om de triplex stangen met elkaar te verbinden hebben wij gebruik gemaakt van moeren en bouten. Door deze moeren en bouten kunnen de stangen bepaalde rotaties maken en individueel van elkaar bewegen.

Triplex:

We hebben gekozen voor triplex omdat het een goedkoop en licht materiaal is. Ook is het makkelijk om te zagen en boren in triplex voor het geval dat er aanpassingen gedaan moesten worden aan de constructie wegens onverwachte problemen.

Elastiek:

We hebben elastiek gebruikt in de grijper, omdat elastiek mee vormt met het voorwerp dat wordt opgetild. Hierdoor wordt het oppervlakte waar wrijving kan plaatsvinden maximaal benut. Verder heeft elastiek een hoge wrijvingscoëfficiënt waardoor het voorwerp niet snel uit de grijper zal glijden.

Hard Plastic Lijm:

Voor het vastlijmen van de perspex onderdelen van de grijper hebben wij gebruik gemaakt van hard plastic lijm. De grijper moet stevig zijn en daarom moesten de onderdelen goed aan elkaar vast zitten. Door de hard plastic lijm was onze grijper bestand tegen de grote krachten die er op werken.

Ontwerpproces

Nadat we het beste ontwerp en de juiste materalen hebben uitgekozen, zijn we begonnen met de bouw van de grijper zelf. Welke maten hebben wij nodig, hoe gaan we het monteren en is het mogelijk om onze ideeën te realiseren. Met behulp van de metingen van het eerste practicum weten wij hoeveel kracht de actuatoren hebben, zodat we daar ook rekening mee kunnen houden.

Als eerste hebben wij voor onze grijper de onderdelen getekend in een MS Visio tekening, welke daarna werd uitgesneden met behulp van de lasersnijder.

Vervolgens zijn we gaan testen en meten hoe onze arm het meeste resultaat kan opleveren, eerst in het klein met lego en daarna op ware grootte met triplex. Uiteindelijk hebben we een mechanisme gemaakt dat gebruikt maakt van vierstangenmechanismen, waardoor de verplaatsing omhoog nagenoeg verticaal is en op deze manier de grijper altijd horizontaal blijft. De arm hebben we daarna nogmaals gefabriceerd zodat de grijper zeer stabiel blijft.

Om de grijper aan de arm te bevestigen was nog moeilijker dan gedacht, zie problemen, maar uiteindelijk hebben we een krachtig concept verkregen. Daarnaast hebben wij op het laatste moment nog wat aanpassingen gedaan aan het ontwerp, waardoor we de grijper niet helemaal op tijd af hebben gekregen voor een volledige test met actuatoren.

Problemen

Vele middagen in de IO-werkplaats werden een feit en langzaam kregen de arm en grijper vorm. Tijdens het bouwen zijn we tegen verschillende problemen aangelopen, zoals:

  • Hoe bevestigen we de grijper aan de arm?
  • Waar aan de grijper maken we de actuatoren?
  • Het onnauwkeurig afmeten van afstanden tussen boorgaten
  • De drukte in de AWS

    We hebben het met z’n alle gehad over de problemen die tijdens het (bouw)proces ontstonden.

    Het eerste probleem begint volgens ons al bij het ontwerpen. Nu hebben we de arm en grijper apart ontworpen, waarbij he probleem ontstond dat de grijper niet goed aan de arm is te bevestigen. De volgende keer kunnen we beter het hele geheel in ogenschouw nemen. De arm en grijper dus samen ontwerpen, zodat er geen probleem is om arm en grijper aan elkaar te maken. Uiteindelijk hebben het probleem opgelost door een extra arm te maken. Dit zorgde ervoor dat we tussen de armen een plaatje konden maken, waar we het ‘bakje’ van de grijper doorheen konden laten glijden. Bij het allereerste idee, waarbij we maar één arm hadden, was het veel moeilijker om de grijper te bevestigen.

    Probleem twee hebben we gewoon opgelost door een extra actuator te gebruiken. Dit was in eerste instantie niet de bedoeling, maar door tijdgebrek konden we geen ander ontwerp maken waarbij maar één actuator nodig was.

    Tijdens het bouwen van de eerste arm hebben alles niet heel precies afgemeten, omdat we toen dachten dat we toch maar één arm zouden gebruiken. Toen we bedachten dat het beter was om een extra arm te gebruiken, bewogen de armen niet gelijk. We hebben, om dit op te lossen, alles nauwkeurig afgemeten en de eerste arm opnieuw gebouwd.

    Dat het druk was in de AWS, was jammer, maar we konden er zelf niks aan doen.

    • Film

    Krachtenanalyse

    Grijper

  • Fact (kracht van de 2 kleine actuatoren die de grijper tegen de arm aan trekken) heeft een grootte van 2*28 = 56N.
  • Fn,blik (normaalkracht op de grijper veroorzaakt door het blik) heeft een grootte van 56N.
  • Fwr (wrijvingskracht tussen de grijper en het blik) heeft een grootte van 0.5*9.81/2=2,45N.
  • Fn,arm (normaalkracht op de grijper veroorzaakt door de arm) heeft een grootte van 56N.

    • Arm

  • Fn,blik (normaalkracht op de arm veroorzaakt door het blik) heeft een grootte van 56N.
  • Fact (kracht van de 2 kleine actuatoren die de grijper tegen de arm aan trekken) heeft een grootte van 2*28 = 56N.
  • Fwr (wrijvingskracht tussen het blik en de arm) heeft een grootte van 0.5*9.81/2=2,45N.
  • Fbalk (kracht die de grijper uitoefent op de arm) heeft een grootte van 2,45N.
  • Fn,grond (normaalkracht op de arm veroorzaakt door de ondergrond) heeft een grootte van 0.5*9.81= 4,91N.

    • Blik

  • Fn,grijper (normaalkracht op het blik veroorzaakt door de grijper) heeft een grootte van 56N.
  • Fn,arm (normaalkracht op het blik veroorzaakt door de arm) heeft een grootte van 56N.
  • Fwr (wrijvingskracht tussen het blik en de grijper / arm) heeft een grootte van 2,45N.
  • Fzw (zwaartekracht van het blik) heeft een grootte van 4,91N.

    • Het bereik van de grijper

    Slot

    Het bouwen van een grijper; 8 weken vol bloed, zweet en tranen.

    Acht weken geleden maakten we voor het eerst kennis met de groep. Na een voorstelrondje begonnen we al snel met het maken van de eerste opdrachten. Deze opdrachten lagen aan de basis voor het bouwen van de grijper.

    We hebben veel geleerd, zowel over het ontwerpproces als het praktische gedeelte. Voor het volgende project kunnen we de opgedane kennis zeker gaan gebruiken!