GRIJPER
"DE UNIT"
OVER ONS
Welkom op onze website!
Wij zijn zeven eerstejaars studenten Werktuigbouwkunde. Op deze site presenteren we het proces en resultaat van ons eerste project: een grijper.
V.l.n.r.: Willem Mandigers, Shiemaa Elhassan, Hilda Jongeneel, Thomas Hermans, Mechteld Bakkenes, Max Huting. Ontbrekend: Jeroen Spaans.
Opdracht
We kregen de opdracht een mechanische grijper te ontwerpen. Deze grijper moet bekertjes, flesjes en tetrapakken met een inhoud van maximaal 0.5 liter 15 centimeter omhoog en enkele centimeters opzij verplaatsen. De beschikbaar gestelde materialen zijn een plaat perspex, 3 actuatoren en een aantal bouten en
moeren.
Ontwerpeisen
Ontwerpeisen
Voor het ontwerp van de grijper hebben we een aantal eisen opgesteld. Hierbij hebben we een onderscheid gemaakt tussen het deel van de grijper dat daadwerkelijk grijpt, en het deel dat de horizontale en verticale verplaatsing realiseert.
Concepten
Bij de keuze voor het materiaal is er gekozen om het gehele systeem uit perspex te maken. De belangrijkste reden hiervoor is dat het perspex werd gesneden met een laser waar door de afmetingen een precisie hebben die met het handmatig zagen van hout nooit bereikt zou kunnen worden. Daarnaast was de verwachting dat het handmatig bewerken van alle stukken hout veel meer tijd zou kosten dan het maken van een tekening voor de lasersnijder.
​
De actuatoren zijn bevestigd door middel van tiewraps. Tiewraps en touw waren al aanwezig en bij
het testen ervan bleken de tiewraps de actuatoren uitstekend te kunnen vasthouden. Het bevestigen
van de actuatoren met touw duurde een stuk langer waardoor hier niet voor gekozen is.
​
Gereedschapsklemmen waren nog niet gekocht, maar omdat tiewraps goed genoeg waren bevonden
is er voor gekozen dit niet te doen in verband met de extra kosten en tijd die dit met zich mee zou
brengen.
​
De kracht van de actuator wordt overgebracht naar de grijper. Het direct verbinden van de twee was
door afmetingen niet mogelijk waardoor er gekozen werd om een verbindingsstuk tussen de twee te
plaatsen. De keuze hiervoor lag tussen touw, elastiek of een veer. Doordat de actuatoren in een keer
openschieten was er de mogelijkheid dat er te veel kracht op de grijper zou komen. Bij het testen
bleek dit echter niet zo te zijn. Door het uitrekken van het elastiek en de veer werd er juist te weinig
kracht op de grijper uitgeoefend. Dit maakte de keuze voor touw vrij eenvoudig.
Klik op afbeelding voor meer informatie.
Keuze
Na de brainstormsessie hebben we onze ideeën (zie morfologisch schema) beoordeeld op basis van de eisen en wensen. Een één is hierbij een onvoldoende, een 5 uitmuntend. De resultaten staan in de onderstaande tabellen. De getekende handschetsen zijn als basis genomen in de tabel.
Grijp-deel
Onze eerste keuze was het plankje. In de AWS ontdekten wij echter dat het hierbij moeilijk was de grijper terug te laten gaan naar de beginpositie, gezien de band het te verplaatsen voorwerp mee zou trekken. Het nieuwe ontwerp werd een combinatie van het plankje en twee beweegbare grijpvingers. Dit resulteerde in een rechte, vastzittende grijpvinger en een beweegbare grijpvinger in de vorm van een halve maan. Tussen het begin en uiteinde van beide grijpvingers zijn elastieken bevestigd waar het voorwerp tussen geklemd wordt. Dit maakt het mogelijk zowel vierkante als ronde voorwerpen op te tillen.
Verplaatsing
Voor de verticale verplaatsing hebben we gekozen voor een vierstangenmechanisme. Deze constructie voldoet aan alle eisen, is licht, gemakkelijk te fabriceren en bovenal zeer stabiel. Voor de zijwaartse beweging hebben we gekozen voor rails op het systeembord, omdat rails een grote kracht aan kunnen.
​
Gewicht grijper
Om alles zo soepel te laten verlopen, moest het ontwerp licht mogelijk zijn. Dit is gelukt door een redelijk eenvoudig ontwerp te maken uit zo min mogelijk materialen. Door dit eenvoudige ontwerp, was het ook gemakkelijk af te bouwen. De elastieken waren gemakkelijk te vervangen, de actuatoren goed los te koppelen en, omdat de grijper aan een systeembord is vastgemaakt, is het ook makkelijker te verplaatsen.
​
​
​
​
Ons uiteindelijke ontwerp is:
Ontwerp
Het testpracticum ging tot ons genoegen volledig zonder onvoorziene problemen. Door de correctheid van onze metingen aan het projectbord, de actuatoren en de overige in de AWS aangeleverde onderdelen, kon de grijper direct worden bevestigd, want de definitieve assemblage van de grijper was een moeiteloos proces.
​
Vooraf hadden we gesteld dat het testen of de grijper voldeed aan de gestelde eisen en dit duidelijk vastleggen op film de belangrijkste zaken waren om binnen onze laatste twee uur in de AWS gedaan te krijgen. Hiervoor moesten we kunnen aantonen dat de grijper zowel bekertjes, flesjes als tetrapakken met een massa tot 500 gram op een naast en minimaal 15 cm boven de startpositie van het te grijpen voorwerp gelegen ondergrond kon tillen.
​
Uiteraard waren de te verplaatsen voorwerpen essentieel om te testen of we deze naar verlangen konden optillen en verplaatsen. Deze hadden we dan ook meegebracht. Het flesje en tetrapak hebben we gevuld met water voor de massa en het bekertje hebben we gevuld met een verscheidenheid aan moeren, bouten en sleutels om voor een extra uitdaging te zorgen in combinatie met het bekertje.
​
Omdat het vooral belangrijk was te controleren of de massa van de voorwerpen en de af te leggen afstand boven de gestelde norm lagen en niet om met absolute precisie te bepalen wat deze waren, volstonden een simpele keukenweegschaal (accuraat tot 1 gram) en een rolmaat als meetinstrumenten.
​
Zoals te zien in de video’s tilt en verplaatst de grijper alle objecten bij massa’s zowel boven als onder de 500 gram zonder problemen. Dit sluit helemaal aan bij het systeemgedrag dat wij van tevoren voorspeld hadden aan de hand van onze eigen meetwaarden en de gegevens op de website van festool.
Reflectie
De grijper heeft boven onze verwachtingen gepresteerd met de hoeveelheid testtijd die we hebben gekregen om de ontwerpcyclus te doorlopen. Het gaat bij deze ontwerpcyclus over testen, verbeteringen en veranderingen maken aan het ontwerp, of zelfs compleet het roer omgooien. We hadden hier weinig tijd voor maar tot onze verbazing deed de grijper eigenlijk precies wat we hadden
verwacht.
​
Dit kunnen we wijden aan onze goede samenwerking en goed doordachten beslissingen die we door het project hebben gemaakt. Bij de projectgroepbesprekingen kwam iedereen altijd optijd en werd er goed gecommuniceerd.
​
Echter is er altijd ruimte voor verbetering. Dit is vooral te zoeken in het meer solide maken van de
connecties, de rails en het langzamer neer gaan van de grijper.
​
Connecties
De constructie is hoofdzakelijk in elkaar gezet met m6 bouten en moeren. Voor het gemak van het in elkaar zetten van de grijper is er voor gekozen geen zelfborgende moeren te gebruiken. Hierdoor moesten we op sommige locaties de moeren blijven aandraaien tijdens de testen. Dit is natuurlijk niet ideaal.
​
De rails
Het idee van de rails werkte eigenlijk perfect maar de rails kon de lading niet helemaal aan. Om op gang te komen moest er soms een klein duwtje gegeven worden. Dit is natuurlijk op te lossen door stevigere rails te gebruiken.
​
Snelheid beweging
Het probleem met de actuator systemen is dat je met de hoge druk meer kunt tillen maar alle handelingen die de andere actuatoren uitvoeren te snel gaan. Het zou ideaal zijn om een vernouwing in de slangetjes aan te brengen om zo evenveel druk te houden maar de snelheid waar mee de actuatoren bewegen omlaag gaat.
​
Als we nog een keer terug kijk naar het ontwerp zouden we niet veel veranderen buiten de bovengenoemde punten. We hebben een simpel een zeer effectief ontwerp.