Keuze proces
Ontwerpeisen Grijper
Van de opdracht zelf:
-
Een bekertje kunnen tillen van 0.5 kg.
-
Het bekertje is een standaard koffie beker
-
Er kunnen verschillende inhouden in het bekertje zitten (het kan ook boven het bekertje uitsteken
-
Alles moet in het bekertje blijven
Onze eigen eisen:
-
Een groot contact oppervlak met het bekertje
-
De grijper moet veel grijpkracht hebben
-
Veel grip
Uitwerking idee
Oplossing
-
Voor de grijper hebben we gekozen voor een grijper met vingers die in gesloten stand in een ovaal staan. In een ovaal kan je het bekertje goed insluiten en goed druk zetten om het bekertje op te tillen. Ook als het bekertje een grotere diameter heeft kan de grijper het bekertje goed insluiten omdat de vorm van de grijper dan meer richting een cirkel gaat, waardoor het bekertje alsnog kan worden opgetild.
-
Voor het hijsmechanisme hebben we een soort voorkheftrukmechanisme bedacht waarbij de grijper langs een rails omhooggaat
Oorspronkelijk plan
De grijper die we oor spronkelijk hadden ontworpen was gebaseerd op een motor hoofdzakelijk uit 3d-geprinte onderdelen. De motor kan rechtlijnige bewegingen omzetten in roterende beweging. Dit zorgt ervoor dat de bewegingen gecontroleerder zijn dan een wanneer een actuator rechtstreeks wordt gebruikt. Een ander voordeel is dat zowel de hijsbeweging als de grijper met één actuator aangedreven kunnen worden. Het probleem was dat we niet snel genoeg alle onderdelen konden laten printen om de grijper te testen met de actuator.
Totaal plaatje
De motor van binnen
Hoe werkt dit?
Algemeen: De motor drijft het hijsmechanisme en de grijper aan. De motor is opgedeeld in 5 modules, elke module zet de ingaande beweging om in een andere beweging of biedt je de mogelijkheid om te schakelen tussen verschillende bewegingen.
Module 1: Hier wordt de lineaire beweging van de actuator omgezet in een draaibeweging. De lineaire beweging van de actuator drijft twee tandheugels aan die om en om aangrijpen in een 3/8ste tandwiel. Het tandwiel draait dan constant in één richting. Het systeem heeft dan nog wel een singulair punt dat met magneetjes wordt geëlimineerd. Dit zorgt er echter voor dat op het interval van het singulaire punt, het maximale koppel wordt beperkt door de sterkte van de magneetjes. Dit probleem wordt opgelost in module 2.
Module 2: Hier wordt de draaibeweging (semi-)unidirectioneel van module 1 overgedragen aan module 3. De ingaande as is verbonden met een malteserkruiswiel*, dat het corresponderende malteserkruiswiel aandrijft met een ratio van 2:1, vervolgens wordt deze ratio weer gecompenseerd met twee tandwielen van ratio 1:2. De malteserkruiswieloverbrenging elimineert ongewenste terugkoppeling op module 1, door deze mechanisch te blokkeren op het singulaire-punts-interval van module 1.
Module 3: Hier wordt de richting van de draaibeweging bediend. De ingaande as drijft het ringwiel van een planetair tandwielset* aan, waarbij de planeetwielen stationair zijn, het zonwiel draait dus met een ratio van 1:-1 en opzichte van de ingaande as. De uitgaande as kan axiaal worden verschoven, waardoor deze zal aangrijpen in óf het zonwiel, óf direct is verbonden met de ingaande as.
Module 4: Hier wordt de snelheid van de draaibeweging bediend. De ingaande as drijft een tandwiel aan die ervoor zorgt dat de secundaire as draait met een ratio van 8:-3. De uitgaande as kan axiaal worden verschoven, waardoor deze óf door de secundaire as wordt aangedreven met een ratio van of 1:0.75, óf met een ratio van 1:1.333, óf direct is verbonden met de ingaande as. Deze configuraties leveren netto een ratio van respectievelijk 1:0.25, 1:0.5, of 1:1.
Module 5: Hier wordt de uitgaande draabeweging van module 4 gebruikt om het hijsmechanisme of de grijper aan te drijven. De ingaande as drijft een spoel aan die de bedieningskabel van de grijper aanspant (de grijpspoel). Tevens is er een spoel die de bedieningskabel van het hijsmechanisme aanspant (de hijsspoel), deze kan axiaal worden verschoven, waardoor deze óf direct is verbonden met de ingaande as, óf mechanisch wordt geblokkeerd. De kabels zijn in tegengestelde richtingen om de spoelen gewikkeld, dus als beide spoelen worden aangedreven, wordt één kabel ingetrokken en de andere uitgelaten.
Uitwerking alternatief idee
Helaas werden we na het maken van dit ontwerp, geïnformeerd dat we geen gebruik mochten maken van de 3D-printers van de IWS. Hierdoor werden we ertoe gedwongen een nieuw ontwerp te maken.
Hijsmechanisme
Grijpmechanisme
