Welkom op de website van werktuigbouwkunde groepje 96. Ons groepje bestaat uit 5 studenten: Tomas Bakker, Bekir Ozkan, Bram Oude Aarinkhof, Yascha Steijaert en Martijn van der Heide. Op deze pagina zullen wij jullie vertellen over ons project. De opdracht was om een mechanisch aangedreven grijper te ontwerpen, die een half liter pak of flesje op kan tillen en deze op een naastgelegen plateau 15 centimeter hoger neer te zetten.
We zijn begonnen met het opzoeken van bestaande grijpers om daaruit ideeën op te doen. Vervolgens heeft ieder groepslid een grijper ontworpen. We hebben naar al deze ontwerpen gekeken om uiteindelijk tot ons definitieve grijper te komen. Daarna hebben wij gezamenlijk gekeken naar de best mogelijke manier om deze grijper ook zijwaarts en omhoog en omlaag te kunnen laten bewegen. Uiteindelijk zijn wij zo tot een compleet systeem gekomen.
Op deze website zullen wij dieper ingaan op de verschillende stappen, die tot het uiteindelijke product hebben geleid. Er zullen onder andere de volgende onderwerpen aan bod komen:
Het project is begonnen met een aantal vaste eisen waaraan de grijper zou moeten voldoen. Deze waren gegeven en dus vooraf bekend. Hier werd vervolgens direct het ontwerp al op gebaseerd.
Daarnaast hadden wij als groep nog een aantal wensen voor de grijper. Deze zaken zijn volgens de opdracht niet verplicht, maar het leek ons als groep belangrijk om ook hier rekening mee te houden.
In week 4 zijn er door de groepsleden vijf ontwerpen gepresenteerd, en is er op basis van een tabel, waarin verschillende aspecten met hun gewichten staan, een keuze gemaakt voor het definitieve ontwerp van de grijper. Hieronder zijn de afbeeldingen geplaatst van de grijperontwerpen:
In de onderstaande criteria tabel worden verschillende criteria’s/aspecten van elk ontwerp beoordeeld en wordt er een uiteindelijke score verkregen voor elk ontwerp. Het ontwerp met de beste score wordt uiteindelijk gekozen als definitief ontwerp. Het cijfer 5 is het beste mogelijk voor een aspect, en het cijfer 1 is het slechtste.
* Dit ontwerp voldoet niet aan een fundamentele eis, het is namelijk niet mogelijk om met een dergelijk systeem het bekertje 15 cm op te tillen.
De weging van originaliteit behoeft een nadere verklaring. Bij het bekijken van de ontwerpen van het jaar 2015 kwamen we veel van dezelfde soort ideeën tegen. Daarom wilden we zelf met iets origineels komen, en geven we deze categorie zo’n hoge beoordeling. Het ontwerp van Yascha krijgt de hoogste beoordeling. Aangezien het hier alleen om het grijp(deel)systeem gaat, wordt dit idee gecombineerd met het idee van Bekir, dat een compleet systeemontwerp is. Het uiteindelijke ontwerp komt er dan zo uit te zien als hieronder in de foto’s
Nu er een definitief ontwerp was gekozen, moest het idee verder worden uitgewerkt. Dit hield in dat alle maten van de onderdelen werden berekend, werd bedacht hoe elk onderdeel er precies uit komt te zien en van welk materiaal het wordt gemaakt. Hieronder is een afbeelding te zien van de onderdelen die zijn geproduceerd met de lasersnijder.
Daarnaast zijn er ook nog onderdelen nodig die niet zijn gemaakt van acrylaat. Hieronder is een tekening te zien van de overige onderdelen die nog nodig zijn voor de grijper. Voor deze onderdelen is vooral hout gebruikt, aangezien dit het materiaal was dat wij met onze kennis het makkelijste te bewerken is. Voor alle M6 bouten, M4 bouten, moeren, haakjes etc. zijn we naar de GAMMA geweest. Alleen voor de kruiskoppeling bij tekening 1. zijn we naar KIWI-electronics (een speciaalzaak) in Rijswijk geweest.
Hieronder staat een foto van de onderdelen die niet van acrylaat gemaakt zijn
Hier staat wat wij op een wekelijkse basis gedaan hebben aan het project.
We hebben kennisgemaakt met elkaar, en daarnaast ook met onze mentor Robert en de projectdocent Erik Frikkee. In deze week is er vooral globaal georienteerd op de opdracht, en is er daarnaast bekeken naar het grijperproject van afgelopen jaar. Voor het weekend hebben we de volgende afspraak gemaakt:
Ieder groepslid orienteerd zich individueel op de opdracht. Iedereen zoekt bestaande modellen van grijparmen op om ideeen op te doen over het ontwerp.
Voor week twee stonden de volgende dingen op de planning:
Op woensdag 14 september is gebleken dat men de opdracht nog niet goed had begrepen, maar de precieze eisen voor deze ontwerpopdracht ook nergens duidelijk te vinden waren. Hierdoor is er niet veel meer aan het project gewerkt, maar zijn we vooral bezig geweest met het verwerken van het meetpracticum.
In deze week hadden de docenten de ontwerpeisen verduidelijkt en geupload op blackboard, hier kwamen we achter tijdens het gesprek met meneer Frikkee op Woensdag. Nu konden we makkelijker voortgang boeken met de ontwerpopdracht. In deze week hebben we ieder een individueel ontwerp gemaakt voor de grijper. In week 4 gaan we deze ideeen bekijken, en wordt er een idee uitgekozen dat we uiteindelijk gaan maken. Ook kan het zijn dat het uiteindelijke idee gaat bestaan uit elementen van verschillende van deze ontworpen grijpers.
In deze week zijn ook de eisen en wensen voor onze grijper opgesteld (zie document in drive).
De verschillende concepten voor een grijper zijn bekeken, en er is een uiteindelijk ontwerp gekomen. Het component wat het flesje pakt is overgenomen van Yascha’s ontwerp, en voor de rest is het een soort samensmelting geworden van de gemaakte concepten en nieuwe ideeen. Ook komen we er op woensdag achter dat er volgende week woensdag om 12:00 een .dxf file moet worden ingeleverd voor de lasersnijdmachine, die de acrylaatonderdelen gaat uitsnijden. Hiervoor hebben we wat overuren moeten draaien in de UB, waarin Tomas alle maten in Solidworks heeft verwerkt en de rest alle maten daarvoor heeft geleverd.
Er zaten wat foutjes in de .dxf file die we hadden ingeleverd, die zijn nu verbeterd en via Erik Frikkee opnieuw ingediend bij het IWS. De rest van de week hebben we vooral gewerkt aan de individuele opdracht, die relatief groot was in deze week.
Er is nog veel onduidelijk over het ontwerp. Eind van de week zijn bijna alle knelpunten verholpen, sommige mensen gaan dit weekend thuis al onderdelen fabriceren zodat alles op tijd klaar is volgende week. We zaten deze week vooral vast met het volgede probleem: Welk gewricht gaan we aan de onderkant van de arm gebruiken, en waar kunnen we dat nog vandaan halen? Afgelopen vrijdag hebben we bij KIWI-electronics in Rijswijk een gewricht gevonden dat voldoet aan onze eisen. Daarnaast zijn er ook een aantal bouten/moeren gehaald bij de Gamma voor ongeveer 25 euro. We hebben afgesproken dat de kosten voor dit project niet meer dan 50 euro mogen worden. Ook konden op woensdag de onderdelen worden opgehaald in het IWS. De onderdelen waren goed uit de lasersnijdmachine gekomen.
Deze maandag hebben we alle acrylaat onderdelen aan elkaar gelijmd. Tijdens het lijmen merkten we een redelijk grote ‘fout’ op: we wilden een verbinding van de grijper lijmen, maar we beseften dat het contactoppervlak hier te klein voor was. Samen met Erik Frikkee hebben we een oplossing uitgedacht die heeft gewerkt. Daarnaast zagen we op dinsdag dat we eigenlijk nog wat gaatjes nodig hadden in het acrylaat voor m4 bouten. Deze hadden we er echter niet in laten lasersnijden, dus moesten we deze met een handboor erin maken. Dit ging gelukkig goed. Volgende keer beter uitdenken. Op donderdag hebben we in het AWS onze grijper getest, het in elkaar zetten van onze grijper kostte al iets meer dan een uur, en daarna moesten we ook nog een aantal problemen oplossen. Onze grijper werkte namelijk niet direct.. Het bleek dat het schuif-mechanisme van de grijper niet precies genoeg was gemaakt, waardoor er speling kon ontstaan. De grijper had hierdoor niet genoeg grip op het flesje/tetrapak. Dit hebben we opgelost door meer elastiekjes om de hele arm te doen om de grip te verhogen, en door met plakband te voorkomen dat de arm losschoot uit zijn geleiding.
In deze week hebben we de taken verdeeld voor het maken van de website. Iedereen schrijft een stukje of heeft een andere taak om de website vrijdag af te hebben. De stukjes moeten donderdagavond klaar zijn zodat vrijdag het laatste kan worden samengesteld.
Donderdag in week 7 was het dan zover. De grijper moest worden getest in het AWS. Het in elkaar zetten van de grijper kostte ons al iets meer dan een uur. We hadden verwacht dat het bord wat steviger was (minder buigbaar), maar het zorgde gelukkig niet voor hele grote problemen. Daarna kwamen we erachter dat het cruciale deelsysteem, de grijper, niet helemaal goed functioneerde. De armen waren eigenlijk te kort voor in de geleiderschacht. Hierdoor was het mogelijk dat de actuator het grijperdeelsysteem te ver duwde, en de armen dus uit de schacht vielen. Dit hebben we uiteindelijk voorkomen door plakband aan het uiteinde van de arm te bevestigen, zodat de armen minder makkelijk uit de geleider konden schieten. We hadden bij het ontwerp namelijk 1mm speling in de x- en y-richting gelaten omdat we vreesden dat we anders teveel wrijving zouden krijgen in dat schuifmechanisme. Echter bleek deze 1 mm teveel van het goede en ontstond er heel veel speling, waardoor ook de grip niet goed was. Dit hebben we ter plekke opgelost door elastiekjes te bevestigen over de acrylaatarm. Hierdoor was de grijper in staat om een tetrapak op te tillen en 15 cm te verplaatsen. Echter was de grijper te instabiel om een rond flesje te kunnen oppakken. Zie hiervoor de filmpjes verderop.
Klik op de foto om naar het filmpje te gaan.
De reflectie is eigenlijk te verdelen in twee categorieën. Werktuigbouwkundige reflectie, en reflectie op het gedeelte over het teamproces. Hieronder worden beide categorieen uitgebreid bespreken. Niet alles verliep zoals we het hadden bedacht, vandaar dat we hier een uitgebreide reflectie hebben staan.
Het ontwerp van de grijper was voor ons gevoel goed. Echter hadden we niet alles direct doorgerekend met formules en methoden die we hadden geleerd bij het vak Statica. Dit konden we ons bij dit project veroorloven, maar is voor volgende projecten zeker essentieel om direct te doen. Het grootste knelpunt in ons ontwerp was dat de grijparmen niet goed werden geleid door de daarvoor ontworpen geleiders. Het probleem lag hierbij dat er tussen de ‘poot’ en het omhulsel te veel speling zat. Bij het ontwerp hadden we al 1mm speling uitgekozen, omdat we bang waren dat er anders heel veel wrijving zou komen. Daarboven op kwam nog dat we voor de lasersnijder geen rechte hoeken mochten gebruiken in het ontwerp, maar dat we elke hoek moesten afronden. Door bovenstaande dingen ontstond er te veel speling in het schuifmechanisme, waardoor het grijpgedeelte veel moeite kreeg met het klemmen van een flesje. Dit is uiteindelijk ter plekke opgelost door heel veel elastiekjes om de acrylaat grijparmen te doen, zodat er genoeg grip was om in ieder geval het tetrapak op te tillen. Voor de volgende keer weten we dat de afmetingen van een schuifmechanisme heel nauw komen. Daarnaast hadden we niet goed nagedacht over een lijmverbinding in het grijpgedeelte. Het lijmoppervlak bleek veel te klein te zijn om stevig genoeg te zijn. Dit is uiteindelijk wel goed opgelost door met een stuk rest-acrylaat het contactoppervlak te vergroten. Het probleem zat bij deze grijper vooral bij het grijpmechanisme. Van tevoren hadden we ons beseft dat dit geen makkelijk ontwerp zou zijn, maar we wilden de uitdaging aan gaan. Dit bleek toch te hoog gegrepen. In het vervolg kunnen dit soort moeilijkere opties wel worden uitgewerkt, maar dan moet er wel rekening mee worden gehouden dat dat meer tijd en moeite gaat kosten dan de meer algemene ontwerpen. En er komen natuurlijk meer risico’s met een moeilijker ontwerp, wat we bij dit project ook zeker hebben gezien. We kozen voor originaliteit, maar dit ging wel ten koste van de functie van de grijper. De volgende keer mag dit niet zo zijn, originaliteit is goed, maar wel binnen de grenzen waarbij het systeem goed functioneert. Een van onze wensen was ook dat de grijper soepele bewegingen zou maken. Alleen hebben we door tijdgebrek helemaal geen onderzoek kunnen doen naar hoe we dit zouden kunnen verwezelijken. In het filmpje is ook te zien dat de bewegingen niet echt soepel zijn te noemen.
We wisten in de eerste paar weken eigenlijk niet goed hoe we moesten beginnen. We wisten ook niet goed wat er nou precies van ons werd verwacht en waar de grijper precies aan moest voldoen. Hierdoor raakten we een beetje verdwaald in de ‘oriënteer’ fase van het project. In week 3 werden we dan daadwerkelijk ‘wakker’ en besloten we allemaal een ontwerp te maken voor de week erop, en die dan vervolgens te gaan beoordelen. In week 4 bekeken we de ontwerpen, maar toen bleek dat niet iedereen een compleet ontwerp had gemaakt voor een grijper. Hierdoor werd het keuzeproces wel wat moeilijker qua opties. We hadden dit kunnen voorkomen door duidelijker te zijn over wat iedereen precies moest hebben gedaan in week 4. Hiervoor had de groepsleider dan ook voor moeten zorgen.
Daarna waren we tot een ontwerp gekomen wat door iedereen werd goedgekeurd, en in dezelfde week kwamen we erachter dat er in de volgende week al .dxf files moesten worden ingeleverd. Dit hadden we niet zien aankomen, waardoor het erg stressen werd om deze files af te krijgen. Waarbij we hier ook in de fout gingen was dat maar een iemand bezig ging met het verwerken van alle maten in Solidworks. Daarna had het team wat verantwoordelijk was voor het verzorgen van de maten op het begin niet duidelijk alle maten hadden geleverd. Hierdoor liep het allemaal nog meer vertraging op waardoor het wel erg spannend zou worden of we de deadline zouden halen. Dit is uiteindelijk gelukt. Wat we de volgende keer moeten doen is niet een iemand aanstellen om een programma te leren. Hierdoor is de groep te afhankelijk van een iemand, en komt alle druk ook op degene te liggen die het programma heeft geleerd. Dit is voor het hele team niet voordelig.
Bij het in elkaar zetten van de grijper bleek ook dat sommige mensen een idee in hun hoofd hadden, maar dat anderen een heel ander idee nog in hun hoofd hadden. Door dit bleven we lang in een vage situatie zitten waarin iedereen aan elkaar een ander idee probeerde uit te leggen. Het was als het ware alsof iedereen het ontwerp anders had geinterpreteerd. De volgende keer kunnen we dit oplossen door vanaf het moment waarop het definitieve ontwerp is gekozen, elke bijeenkomst een tekening mee te nemen van het definitieve ontwerp. Hierdoor kunnen er veel sneller problemen worden opgelost doordat niet telkens te hoeft worden gebrainstormed over hoe de grijper er ook alweer uitziet. Als er telkens een tekening aanwezig is kunnen de betreffende probleemonderdelen gewoon worden aangewezen op de tekening en kan iedereen ook direct meedenken. Dit was eigenlijk het grootste probleem tijdens dit project, als we dit de volgende keer goed aanpakken zal het samenwerken al veel soepeler verlopen.
Een andere fout die we begingen was dat we op het laatst nog een aantal berekeningen moesten doen over waar de actuatoren precies moeten worden bevestigd om te voldoen aan de eisen. Dit lukte uiteindelijk wel, maar dit was niet een handige volgorde om aan te houden. Bij het volgende project is het dus verstandig om, wanneer het grafisch ontwerp gereed is, dit ontwerp direct helemaal door te rekenen en direct alle maten uit te werken. Hierdoor wordt het overzicht goed gehouden en veel stress voorkomen.
Over het algemeen waren er verder nog een aantal zaken waar aandacht aan moet worden besteed.
- Te laat komen: dit gebeurde nogal eens door meerdere personen uit de projectgroep. Dit is zeker niet bevorderlijk voor de voortgang van het project en is ook nog eens vervelend voor de andere groepsgenoten. Hier is echter vanaf het begin niet een duidelijke ‘straf’ opgezet, en dit had door de groepsleider ook beter bewaakt moeten worden.
- Deadlines: we kwamen dikwijls pas laat achter de al zeer nabije deadlines. Dit moet door iedereen en het speciaal door de groepsleider beter in de gaten worden gehouden. Voor de volgende keer is het handig om een lijstje te hebben met alle deadlines voor het hele project. Dit lijstje wordt dan elke keer meegenomen en aan het bord gehangen zodat iedereen weet waar hij/zij aan toe is.
