Welkom op onze website
Introductie
Welkom, wij zijn Werktuigbouwkunde 01 en wij kregen van de TU Delft voor het vak Werktuigbouwkundig Ontwerpproject de opdracht om een appelgrijper te ontwerpen.
Op deze site kunt u lezen hoe wij aan ons ontwerp voor de pneumatische grijper zijn gekomen. De volgende onderwerpen worden hier beschreven:
-
Programma van eisen
- Lijst van eisen
- Lijst van wensen
- Morfologisch onderzoek
- Ontwerpproces
- Spuugmodellen
- Het eindresultaat
- Evaluatie
We hebben bepaalde filmpjes en foto's op deze site geplaatst over het verloop van ons proces. Deze geven een goed beeld over hoe wij het project hebben aangepakt en over de uiteindelijke resultaten die wij als groep hebben bereikt.
Programma van eisen
Voor ons ontwerp hebben wij een programma van eisen en wensen opgesteld. Hierin staan de aspecten beschreven waarmee we rekening gehouden hebben bij het ontwerpen van onze grijper.
Lijst van eisen
- Eisen
-
1. De opstelling moet binnen 5 minuten aan het gatenbord gemonteerd zijn, en gedemonteerd kunnen worden.
2. De appel moet heel blijven tijdens en na het vervoeren.
3. De arm moet een voorwaartse verplaatsing van 25 cm heen en terug kunnen maken.
4. De arm moet een zijwaartse verplaatsing van 26,6 cm heen en terug kunnen maken.
5. De appel moet bij de zijwaartse beweging een verticale beweging van 1,6 cm naar boven ondergaan.
6. Er mag geen onveilige situatie ontstaan.
7. Het mechanisme moet na de opdracht in zijn beginpositie eindigen.
8. In de beginstand mag het mechanisme zich niet boven de ruimte met de appel bevinden.
9. We moeten drie appels kunnen verplaatsen.
10. We moeten een appel van verschillende maten kunnen oppakken(6 tot 10cm).
11. We moeten appels van 0,09 tot 0,4 kilo kunnen tillen.
12. Er mogen maximaal 3 actuatoren worden gebruikt.
Lijst van wensen
- Wensen
-
1. De grijper mag niet schokkerig zijn.
2. De armen mogen elkaar niet in de weg zitten.
3. De kosten van ons model moeten minimaal zijn.
4. Het ontwerp moet een zo simpel mogelijk ontwerp hebben.
5. Er moeten zo min mogelijk actuatoren worden gebruikt.
6. De functionaliteit van de grijper moet 1 week voor de deadline bewezen zijn.
Morfologisch onderzoek
Ontwerpproces
Ontwerpproces grijper:
We zijn met zijn allen begonnen met het schetsen en neerzetten van hoe onze grijper het beste eruit kan zien, rekening houdende met de functie en haalbaarheid. Daarna hebben we meerdere spuugmodellen gemaakt met karton, satestokjes, rietjes, en elastiekjes, om zo een gevisualiseerd beeld te krijgen van de werking van onze grijper. Aan de hand van de spuugmodellen zijn wij erachter gekomen dat de grijper niet stabiel genoeg is om zijn positie te behouden. Dit hebben wij opgelost door tandwielen te plaatsen tussen de twee armen van de grijper. Achteraf hebben wij aan de hand van ons morfologisch overzicht de grijper gekozen die het best in ons model zou kunnen functioneren.
Ontwerpproces arm:
Ook voor de arm hebben wij met zijn allen meerdere schetsen en tekeningen gemaakt om te bepalen hoe onze arm het beste eruit kan zien, gezien de functionaliteit en haalbaarheid die verbonden zijn aan dit project. Ook voor de arm hebben wij een aantal spuugmodelletjes gemaakt om een betere beeld te krijgen van de werking. Uiteindelijk hebben wij gekozen voor een horizontaal uitklapbare arm, omdat onze grijper de appel langs het muurtje gaat verplaatsen. Dit hebben wij geoptimaliseerd door de spankrachten in de arm te verdelen over meerdere stangen (van perspex) en door driehoekige aansluitblokjes tussen de stangen te plaatsen. Verder hebben wij door middel van trekveren ervoor gezorgd dat onze arm stabiel blijft.
Ontwerpproces rails:
Wij zijn begonnen met het bedenken van een funtioneel idee voor de zijwaartse beweging van onze grijper. Aan het begin hadden wij een wieltjes-bevattende rail ontworpen met uitstrekkende armen, die voor de zijwaartse verplaatsing moest zorgen. Maar na onderlinge evaluatie hebben wij toch besloten om een nieuw model te ontwerpen, aangezien de wieltjes te stroef rolden en voor een instabiele zijwaartse beweging zorgden. Wij hebben hierna een nieuw mechanisme ontworpen, bestaande uit een uitrekkende harmonicaschaar en een schuivende ijzeren stang met een ijzeren omhulsel eromheen. Het ijzeren materiaal bleek ten opzichte van aluminium veel gunstiger te zijn voor de functionaliteit van onze rail.
Ons compleet model gaan wij aansturen door drie actuatoren te gebruiken met verschillende maten.
Spuugmodellen
Om een goed werkende grijper te ontwerpen is het handig om een spuugmodel te maken. Dit kan inzicht geven in eventuele problemen die je niet zou tegenkomen bij de tekentafel. Ook heb je met een spuugmodel een dynamisch ontwerp in plaats van een statische tekening. Dit is handig om te zien hoe de grijper gaat bewegen en hoe de actuatoren zich kunnen gedragen.
Nadat wij een aantal ontwerpen op papier hadden staan hebben wij besloten om spuugmodellen te maken van de beste ontwerpen. Ons spuugmodel bestond uit de grijper, de arm en de rails. We hebben hiervoor gebruik gemaakt van makkelijk te bewerken materialen zoals karton, stokjes en rietjes. Voor onze verbindingen hebben wij secondelijm en splitpennen gebruikt.
Het belangrijkste in dit spuugmodel is te vinden bij de scharnieren van de binnenste armen. Wij hebben bedacht dat we hier tandwielen voor gingen gebruiken, maar in ons spuugmodel hebben wij simpelweg gebruik gemaakt van de wrijving tussen de kartonnen platen. In onze grijper is de horizontale verplaatsing essentieel en met het spuugmodel konden wij goed zien of de tandwielaandrijving werkte. Na een korte testfase hebben wij besloten om met dit ontwerp verder te gaan. Het spuugmodel was verder ook handig voor het inschatten van de afmetingen van de werkelijke grijper.
Berekening van de arm in Linkage en werking van de kleine spuugmodelletjes
Hier zijn wij bezig met het testen van de actuatoren in de AWS. De kracht van de actuatoren moest als eerste gemeten worden, hierna konden we beginnen met het testen van de actuatoren op verschillende opstellingen.
Resultaten morfologisch onderzoek
Eindresultaat
Resultaten
Dit is ons uiteindelijke filmpje waarin wij laten zien hoe de grijper werkt.
Nadat wij alle ontwerpstappen doorgelopen zijn, hebben wij van onze concepten, modelletjes en aanpassingen een grijper gemaakt die voldoet aan onze eisen en grotendeels ook aan onze wensen. Het eindconcept bestaat grofweg uit 3 onderdelen die wij stap voor stap opgebouwd hebben: een rail waarover de grijper zich verplaatst, een arm die een horizontale beweging maakt en een grijper die de appel vastpakt. Het relatief licht ontwerp zorgt ervoor dat wij een soepele en effectieve beweging hebben gekregen. Ook hebben wij door middel van kabelspanners ervoor kunnen zorgen dat wij zowel de hoogte van de arm als de hoek van de grijper verstelbaar kunnen laten.
Evaluatie
Voor de evaluatie zijn wij onze lijst van eisen en wensen nagegaan om te kijken welke punten wij wel of niet in ons ontwerp hebben kunnen waarmaken. Hieronder is het overzicht te zien waarin wij onze lijst van eisen en wensen hebben verwerkt.
