Samengevat
Proces
Eisen en wensen
Eisen:
De grijper moet drie verschillende objecten kunnen verplaatsen:
1. Flesjes van maximaal 0.5 liter
2. Bekertje van maximaal 0.2 liter
3. Tetrapak van maximaal 0.5 liter
-
Een minimale verticale verplaatsing van 150 millimeter.
-
Een minimale horizontale verplaatsing van “tientallen” millimeters.
-
Inhoud van het bekertje moet tijdens verplaatsing in het bekertje blijven, hierbij mag het bekertje niet bedekt worden.
-
Het deelsysteem dat aan het bord zit mag niet breder zijn dan 250mm.
-
De gehele opstelling mag niet meer plaats in beslag nemen dan een halve tafel.
-
De afstand tussen een actuator en de aansluiting mag niet groter zijn dan 500mm.
-
De gehele opstelling moet binnen 5 minuten opgezet kunnen worden.
-
De gehele opstelling moet snel demontabel zijn.
Wensen ontwerp van de opdracht:
-
Gebruik van maximaal drie actuatoren.
-
Breekbare onderdelen moeten meerdere keren gesneden worden.
Morfologisch overzicht
Het ontwerp
Bij het ontwerpen van onze grijper hebben wij de grijper in drie onderdelen verdeeld.
1. De verticale beweging,
Voor onze verticale beweging hebben we twee armen met een scharniergewricht aan het bord verbonden. Aan het andere uiteinde van de arm is de grijper verbonden. De arm kan op en neer bewogen worden door een actuator vanonder of boven aan te laten grijpen.
2. De horizontale beweging,
Wij hebben onze horizontale verplaatsing gegenereerd door ons hele systeem op rails te plaatsen.
3. De grijper,
Voor onze grijper hebben we twee concepten samengebracht. De spillnot, voorkomt dat tijdens de bewegingen vloeistof uit het bekertje morst (verdere toelichting te vinden op de proces pagina). En de werking van het menselijk oog.
Berekeningen
Dimensies grijper:
De diameter van de grijper moet ca. 10cm zijn wanneer de elastiek is aangespannen.
De stand van de bovenkant van de grijper wanneer de actuator is uitgeschoven:
De stand van de bovenkant van de grijper wanneer de actuator is ingeschoven:
We hebben besloten dat de totale diameter 15cm is, het gat in het midden 1cm en de gaten aan
de buitenkant 0.5cm van de rand afliggen. De actuator heeft een verschil van 10cm binnen de 2 standen. Omdat de elastiek aan alle kanten opgespannen wordt moet er een verschil van 5cm in het touw in de verschillende standen zitten. Dat geeft ons de volgende berekening:
Z^2=(Y^2+X^2)
Z+5=X+(10-Y)
Z=X+10-Y-5
Z=X-Y+5
(Y^2+X^2)^0,5=X-Y+5
X=7 (volgt uit bovenstaande omschrijving)
(Y^2+7^2)=(12-Y)^2
(Y^2+7^2)=12^2-24Y+Y^2
49=144-24Y
(144-49)/24=Y=3,96.
Met de afstand waarop de actuator moet worden geplaatst t.o.v. de bovenkant van de
grijper (= 10-3,96=6,04cm) kunnen we de totale hoogte van de grijper berekenen. Dit geeft een totale hoogte van 46,8cm.
We hebben vanwege betere uitkomsten met maten besloten de trekkracht van de actuator te veranderen in een duwkracht. Rekening houdend met het bord en de lengte van de actuator komen we op een afstand tussen deze 2 punten van 10cm.
De volgende situatie geeft het systeem weer waarbij de grijper zo ver mogelijk naar beneden staat:
Wat we willen weten is op welke hoogt in de groene balk we een gleuf moeten maken om de
actuator over te laten glijden. Daartoe willen we de afstand weten van het aangrijpingspunt van de actuator tot aan het bord in de bovenstaande situatie:
20,5^2=10^2+X^2
X=17,9cm
Nu willen we het aangrijpingspunt van de actuator op de arm tot aan het bord in uitgeschoven stand van de actuator weten. In de berekening op te nemen dat de arm 35cm is.
Omdat de grijper 20cm omhoog verplaatst moet worden ontstaat er een hoek alfa:
a = sin-1(20/35)=34,8
cosinusregel:
A^2=B^2+C^2-2BCcos(a+90)
30,5^2=B^2+10^2-2*B*10*cos(a+90)
B^2-20cos(a+90)B-830,25=0
Met behulp van de abc-formule krijgen we de waarde van B: 23,7 cm.
Uitgaande van een gewicht van 800 gr voor de grijper, kunnen we berekenen of de arm inderdaad 35 cm kan zijn:
0,8*9,81*0,35=x*0,208
x=13,2N
Omdat x niet de kracht overschrijd die de actuator kan leveren.
Eindontwerpbeschrijving
Het eindontwerp van de grijper van het grijpersysteem is gebaseerd op het menselijk oog. Waarbij het elastiek de lens voorstelt en de touwtjes die de elastiek open en dicht trekken bindweefsel in het oog. Dit heeft als resultaat een unieke grijper. De arm zelf is relatief simpel gehouden. De verticale beweging werd veroorzaakt door een actuator te laten duwen tegen een horizontale staaf tussen de twee armen. De staaf werd verbonden door middel van rechtgeleiding zodat deze in staat is te schuiven schuiven. De horizontale beweging word uitgevoerd door een dubbel rails-systeem. Een uitgebreide beschrijving van het eindontwerp kunt u vinden op de pagina Eindproduct.
Discussie
De discussiepunten kunnen vallen onder twee categorieën 1 Grijper en 2 proces
De discussiepunten over de grijper eerst
⦁ De horizontale beweging was niet naar behoren. Er was in eerste instantie besloten om een systeem te maken met een horizontale verplaatsing van 100 mm, tijdens het AWS bleek er minimaal 150mm verplaatsing nodig te zijn. We hadden niet genoeg tijd om de bedachte oplossing te implementeren.
⦁ De verticale beweging werkte wel maar tijd om optimale luchtdruk van de perslucht, bij deze beweging, te onderzoeken was er niet.
⦁ Apparatuur in AWS werkte niet volgens de specificaties die zijn door gegeven, zo was er verlies van druk door lekkage in het bord. Dit heeft bijgedragen aan enkele tekortkomingen van ons grijper-systeem.
Discussiepunten omtrent het Proces
⦁ We hebben het maken van een beslissing omtrent een definitief ontwerp te lang uitgesteld.
⦁ Tekort aan tijd, vooral in de AWS omtrent de constructie van het systeem.
Alle hier benoemde punten worden uitgebreid behandeld op de pagina Eindproduct.
