Plankie
Mechanische grijper WB54
Welkom
Welkom op de site over de mechanische grijper 'Plankie'. Deze mechanische grijper is gemaakt als opdracht voor werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Op deze site kunt u alle informatie vinden over onze grijper.
Ontwerp
Voordat de grijper gemaakt kon worden, was het natuurlijk belangrijk om eerst een ontwerp te maken. Aan het ontwerp waren een aantal eisen verbonden. Dit zijn de volgende eisen:
250 mm
omhoog
10 seconde omhoog
verschillende bekertjes
500 gram optillen
De grijper moet een bekertje optillen, de volgende eisen waren hier aan gesteld:
• De grijper begint in de bovenste stand.
• Het bekertje dient opgepakt te worden vanaf een vlak horizontaal tafelblad.
• Het bekertje dient minimaal 250 mm opgetild te worden.
• Het bekertje dient minimaal 10 seconden in de bovenste positie te blijven.
• Er mag geen spierkracht worden gebruikt om het bekertje op te tillen.
Over het bekertje is het volgende bekend:
• Het bekertje is een standaard koffiebekertje van karton of plastic, maar kan
enigszins in afmetingen variëren.
• Het bekertje inclusief inhoud heeft een maximale massa van 0,5 kg.
• De inhoud van het bekertje kan variëren.
• De inhoud dient in het bekertje te blijven.
• De inhoud kan boven de rand van het bekertje uitsteken.
Verder mag in de grijper gebruikt worden gemaakt van drie aangeboden actuatoren.
Hiervoor geldt:
• Elke actuator is verbonden aan twee persluchtslangen van 500 mm.
• De actuatoren kunnen alleen aan of uit, er zijn geen tussenstanden mogelijk.
• De actuatoren moeten snel in- en uitgebouwd kunnen worden.
Aan de hand van deze eisen zijn wij allen begonnen met het maken met een ontwerp van de grijper. Iedereen heeft individueel een handschets gemaakt van zijn ontwerp. Van deze schetsen hebben wij de beste drie gekozen en in een morfologische tabel gezet. Aan de hand van een aantal criteria hebben we gekozen welk ontwerp het beste was.
*Klik op afbeelding om hem uit te vergroten
Uit de tabel blijkt dat het eerste ontwerp het beste is. We hebben er echter wel voor gekozen om het ontwerp nog een beetje aan te passen. In plaats van het bandje vanuit een volledige cirkel te laten samentrekken hebben we ervoor gekozen het bandje vanuit een halve cirkel tegen een plank te laten samen trekken. Het uiteindelijke ontwerp ziet er als volgt uit:
Ook voor het armmechanisme hebben wij een morfologische tabel gemaakt. Ditmaal slechts met twee ontwerpen die naar onze mening kans maakten om mee door te werken.
*Klik op afbeelding om hem uit te vergroten
Uit de tabel blijkt de eerste arm de beste keuze te zijn. Wel hebben we uiteindelijk gekozen om de actuator aan de bovenkant te bevestigen en niet aan de onderkant. Het uiteindelijke ontwerp ziet er dus als volgt uit:
Met behulp van dit gehele ontwerpproces zijn wij met het volgende ontwerp onze grijper gaan bouwen:
Voor het bouwen van de grijper hebben we de volgende materialen gebruikt:
Materialen voor grijpgedeelte:
-Houten plank
-Staafjes rond messing 4 mm
-Ductape
-Tyraps
-Plaatschroefjes 4.2X19 LK RVS
-m4 moertjes en boutjes
-Vlechtschermsteunen
-Kunststofband
Materialen voor het armmechanisme
-Lasersnijdonderdelen
-Staafjes rond messing 4 mm
-Kofferscharnier
-Vlechtschermsteunen
-m4 moertjes en boutjes
Analyse
Na het bouwen van onze grijper zijn wij een aantal testen gaan doen waarvan de resultaten hieronder zijn uitgewerkt:
Grafische krachtenanalyse van het (vierstangen)arm mechanisme zonder beker
Allereerst wat aannamen:
-De massa van de stangen en de actuator worden verwaasloosd
-Het is in 2D
-De stangen zijn oneindig stijf
-Er treedt geen wrijving op in de scharnierpunten
De krachten die werken op het mechanisme:
-De zwaartekracht van de plank
-De trekkracht van de actuator
-Een reactiekracht op het punt waar de bovenste stang aan het systeembord vastzit
-Een reactiekracht op het punt waar de onderste stang aan het systeembord vastzit
Wat weten we?
-De richting en de grootte van de zwaartekracht
-De richting en de grootte van de kracht van de actuator
Onbekende kracht?
-De richting en de grootte van de twee resultanten op het reactiebord
De twee krachten op het systeembord worden vervangen door één reactiekracht waarna met behulp van 3 krachten analyse de grootte en richting van deze kracht kan worden bepaald.
Gevonden waarden
Fact = 67,9 N
Fzw = Fzwplank + Fzwmassa
Fzwplank = 6,57 N
Gemeten afstanden
Punt waar de actuator vast zit aan het bord tot O = 25,2 cm
Punt O tot waar de actuator aan de plank vast zit = 15,2 cm
Punt waar de actuator vast zit aan het bord tot het punt aan de plank = 32,5
cm
Lengte van de arm van het mechanisme = 45.5 cm
Lengte vanaf het aangrijpingspunt van de zwaartekracht op de plank en het
bekertje tot het uiteinde van de arm van het mechanisme = 7,5 cm
Met de cosinus regel kunnen de volgende hoeken gevonden worden
Beta = arccos((25,2^2+15,2^2-32,5^2)/(2*15,2*25,2))= 106,0 graden
Gamma = arccos((15,2^2+32,5^2-25,2^2)/(2*15,2*32,5)) = 47,7 graden
Alfa = Beta - 90 = 16,0 graden
Ract = 15,2*sin(47,7) = 11,1 cm
Rzw = cos(16)*45,5 + 7,5 = 51,2 cm
∑Mo = 0
Fact*ract – Fzw * rzw = 0
Fact*ract = Fzw * rzw
753,3 = (6,57 + 9,81*mmax) * 51,2
753,3 = 336,6 + 502,6mmax
0,83 kg = mmax
Grafische krachtenanalyse van het grijpgedeelte:
Ook hebben we een matlab file gemaakt waarin de beweging van de armen te zien is:
Sige van Beurden
Timo van Delzen
Sven Uitendaal
''Ik ken ze nog niet zo goed, maar lijken me prima projectgenoten!''
''Ff koffie halen''
''Gotta catch 'em all!''
Team
Evaluatie & Slotwoord
Deze grijper was ons eerste practicum op de TU Delft. We hebben veel geleerd van de opdracht en kunnen beter in groepsverband werken. Wij hebben zin in de volgende opdracht!
We hopen dat u van onze site genoten heeft en dat we duidelijk hebben kunnen maken hoe onze
grijper werkt.