Home | grippa47

Opdracht

Maximaal 3 actuatoren

Minimale tilhoogte:

250mm

Maximaal tilgewicht: 500gram

De opdracht voor dit project is het maken van een grijper die op pneumatische kracht werkt. De grijper moet een bekertje oppakken en dit bekertje vervolgens 250 mm de lucht in krijgen. Dit met behulp van de kracht van drie pneumatische actuatoren, en een zelf ontworpen constructie om de kracht effectief over te brengen. Verder hebben wij zelf nog wat eisen opgesteld, deze vind je in de tabel onder de beoordeling van de onwerpen.

Hoofdeisen

to Het Proces

Het Proces

Ontwerpen

Naar aanleiding van de eisen van het project, zijn we begonnen met het testen van de mogelijke onderdelen van de grijper. Dit bestond uit het berekenen van veerconstanten, het bepalen van de kracht op de actuatoren, het bepalen van de wrijving en de werking van werktuigbouwkundige systemen zoals katrollen. Met behulp van deze kennis konden we door gaan naar het ontwerpen van de grijper.

Daarna heeft ieder groepslid een eigen handschets gemaakt waarin hij zijn ideeën had verwerkt tot een grijper. We kregen dus 8 schetsen met verschillende ideeën voor een grijper.

To play, press and hold the enter key. To stop, release the enter key.

Beoordeling van ideeën

Om uit de acht schetsen de best mogelijke grijper te maken, hebben wij aan de hand van de eisen van de universiteit én onze eigen eisen, elke schets beoordeeld. Elke eis kreeg een wegingsfactor en uit de totale score bleek welke ideeën wellicht geschikt zouden zijn voor het definitieve idee van de grijper.

Samenvoegen ideeën

Uit het beoordelen van de ideeën bleek dat er geen één ontwerp definitief het beste was. We vonden echter wel dat sommige ideeën veel potentie hadden.

Een voorbeeld hiervan is de ophanging van het ontwerp van Stijn, deze bestond uit een systeem van katrollen waardoor de benodigde kracht om de grijper op te tillen toe nam. Dit zorgde voor een soort demping in het systeem, waar we naar op zoek waren. Ook werd de afstand waarmee de grijper werd opgetild door dit systeem verdubbeld.

De grijper van Eric en Marcel maakte echter ook indruk. Met behulp van elastieken zorgde deze grijper voor veel grip op het bekertje. De elastieken zorgde bovendien voor een extra demping bij het vastpakken van het bekertje.

Doordat we zagen wat voor een potentie deze twee individuele ideeën hadden, besloten we om deze ideeën samen te voegen tot één definitief ontwerp.

Produceren

Om de grijper te produceren was het ten eerste van belang om alle verschillende onderdelen te verzamelen. Het was de bedoeling dat we de grijperarmen van perspex zouden maken. Het bleek echter dat we een verkeerd bestandstype hadden ingeleverd waardoor we deze onderdelen niet kregen. Hierdoor besloten we om de grijper compleet van hout te maken, met uitzondering van de katrollen. Het ‘dak’ van de grijper hebben wij onder een hoek gebouwd omdat het anders te laag zou staan.

Testen

Bij het testen van de grijper plaatsten we voor het eerst de actuatoren in de grijper. Vervolgens gingen we kijken of ons ontwerp werkte en of het ontwerp werkelijk aan alle ontwerpeisen voldeed (zie het filmpje hieronder). Hierover meer in het onderdeel verbeteringen.

De Werking

Met behulp van een krachtenanalyse, kunnen we zien dat de benodigde kracht die de actuator moet leveren om het bekertje te tillen twee keer zo groot is als de totale massa vermenigvuldigd met de valversnelling. Dit zorgt voor de demping, waardoor het bekertje minder hard naar boven wordt getrokken.

De actuator schuift in en uit met een gemiddelde kracht van 34.3 Newton. De actuator kan dus maximaal 34.3/2 = 17.15 Newton tillen. Dat komt overeen met 17.15/g = 1.75 kilogram. De grijper zelf weegt 320 gram, dus het bekertje en de inhoud kan maximaal 1.43 kilogram zijn. Dit voldoet met gemak aan de eis van het maximale gewicht van het bekertje.

De afstand die de grijper aflegt is twee keer zo groot als de afstand die de actuator aflegt. Dit is aan te tonen met een energiebalans. De arbeid die de actuator verricht is gelijk aan de arbeid die de grijper met het bekertje verricht, als we de wrijving verwaarlozen. Omdat de kracht in de actuator twee keer zo groot is, moet de afstand twee keer zo klein zijn. Het doel hiervan was om aan de eis van een tilhoogte van 250 mm te voldoen.

to De Werking

to Verbeteringen

Verbeteringen

Het eerste probleem waar we mee kampten, was dat de grijper niet hoog genoeg kwam. Volgens de berekeningen zou de grijper een hoogte van 27 cm bereiken, maar in werkelijkheid kwam hij maar 20 cm van de grond. Dit was het gevolg van het verkeerd opmeten van de actuator. Het probleem zou ter plekken opgelost kunnen worden door een extra katrol te plaatsen tussen de twee katrollen die aan het plafond zitten en de grote actuator. Hierdoor zal de hoogte verdubbelen. De 2 katrollen die vast zitten aan de actuator worden door een balk op een bepaalde afstand van elkaar gehouden om te voorkomen dat ze in de knoop raken.

Er trad ook een mogelijk probleem op bij het op en neer halen van de grijper. Het deel van de grijper dat daadwerkelijk het bekertje oppakt hangt aan een kabel. De actuator forceert het grijpgedeelte met een redelijke snelheid omhoog. Daardoor schiet het grijpgedeelte door, waarbij het bekertje ongecontroleerde bewegingen maakt.

Dit probleem zou verholpen kunnen worden door het grijpgedeelte langs een geleider te laten bewegen, waardoor het bekertje in een vaste gecontroleerde baan naar boven wordt gebracht.

Er trad nog een stabiliteitsprobleem op. De actuator die ervoor zorgt dat de grijper sluit, hangt boven de assen waar de grijparmen om draaien. Dit betekent dat het zwaartepunt van de grijparmen boven de assen ligt. De grijparmen liggen nu niet centraal, maar willen naar een bepaalde kant op vallen om het zwaartepunt zo laag mogelijk te brengen.

Een mogelijke oplossing is om op de verbindingsbalken tussen de 2 assen een balk in het midden loodrecht omhoog te plaatsen. In deze balk bevindt zich een gleuf waar 2 balken in bewegen die aan een uiteinde met elkaar door middel van een bout binnen de gleuf zijn verbonden en aan het andere uiteinde zijn verbonden aan de grijparmen. Dit zal een gelijkbenige driehoek vormen waarbij de afstand tussen de grijparmen en de balk in het midden van de assen gelijk blijft.

Reflectie & Evalutie

Reflectie

Het project kwam wat langzaam van start, omdat deze opleiding voor ons allemaal nieuw is. Na een paar keer te hebben vergaderd kwamen we er al snel achter wat we moesten doen en hoe we dit konden bereiken. De eerste ontwerpen zagen er redelijk goed uit, en we hadden niet erg veel moeite om het juiste ontwerp te kiezen. Het ontwerp van Stijn bleek de beste te zijn, dus zijn we die verder gaan uitwerken. We kregen niet erg veel tijd om de grijper te bouwen, maar na een aantal middagen hard gewerkt te hebben was het toch gelukt. Die zelfde week hebben wij onze grijper getest, en dit was deels succesvol. De grijper kon het bekertje met gemak optillen, alleen kwam hij net niet hoog genoeg. Toch kijken we allemaal met een goed gevoel terug op het bouwen van de grijper.

Evaluatie

Doordat het project in het begin wat stroef verliep, hadden we een kleine achterstand opgelopen met de grijper. Hierdoor moesten we wat harder werken in een later stadium van het project, zodat alles weer op schema liep. Door beter te communiceren en betere afspraken te maken konden we dit vermijden. Ook konden we door eerder aan de slag te gaan met het bouwen van de grijper er voor zorgen dat we later niet meer in tijdnood kwamen. Ondanks deze minpunten is de samenwerking in de groep uiteindelijk goed verlopen, en hebben dit project succesvol af kunnen ronden.

to Reflectie