De behuizing (Sanne)

Op deze pagina vind je meer informatie over het ontwerp van de behuizing en de aandrijving.

Referenties

Hoofdreferenties onderplaten en assen:

• Alle onderplaten zijn evenwijdig ten opzichte van het XY-vlak, wat de bovenkant van onderplaat 1 is. Het centerpunt van de grootste cirkel in de onderplaten is het centerpunt van de hoofdas. Het draaisysteem ligt hierboven.
•  Aandrijfassen: Het centerpunt van de assen ligt op de x-as. Dit is de centerlijn van onderplaat 1.

Hulpreferenties:

•  De aandrijftandwielen zijn evenwijdig met onderplaat 1 en hun centerpunt ligt op de x-as. Ze hebben hetzelfde centerpunt als de aandrijfassen.
•  De pootjes zijn ook evenwijdig met onderplaat 1. De onderkant van onderplaat 3 is hun hulpreferentie.

Ontwerpmatrix

Tijdens het ontwerpen van de behuizing moet er met veel verschillende onderdelen van de machine rekening gehouden worden. De onderplaten zijn zowel afhankelijk van de bevestiging van de arm van de machine als van de grootte van de tandwielen erboven.

In de onderstaande matrix heb ik de problemen in verband met de behuizing op een rijtje gezet.

problemen	Oplossingen
Vorm van de machine	kubusvormig	cilindervormig	ovaal grondvlak
aandrijven van het draaiend wiel	geen extra aandrijving	aandrijfriem	tandwieloverbrenging
bevestigen van de platen op de assen	lagers	over elkaar schuivende buizen	moeren op een schroefdraadstang	circlipsen/borgplaten
ondersteuning	gezaagde pootjes	gelaserde latjes
bevestigen van de armen aan de onderplaat	kan pas bepaald worden als de vorm van de arm vaststaat

Vervolgens heb ik de problemen afzonderlijk uitgewerkt en hun voor- en nadelen vergeleken. Hieruit heb ik de beste oplossing voor elk probleem geselecteerd.

Vorm van de machine
	1	2	3
Oplossing	Kubusvormig: de machine lijkt op een doosje, zoals de Ultimaker	Cilindervormig: het grondvlak van de machine is rond	Ovaal grondvlak: de machine heeft een grondvlak dat ‘ovaal’ is, of aangepast aan de aandrijving
Pro’s	·         gemakkelijk vervoerbaar ·         Stevige constructie ·         De aandrijving kan in de zijwand verwerkt worden	·         Gemakkelijk vervoerbaar	·         Er kan plaats voor de aandrijving gecreëerd worden
Contra’s	·         Er is weinig bewegingsruimte voor de isomoblok	·         Er is geen plaats voor de aandrijving	·         De machine wordt groter, want de isomoblok moet voldoende ruimte hebben om te draaien en toch niet boven het aandrijfsysteem te komen

Aandrijven van het draaiend wiel
	1	2	3
Oplossing	de gebruiker moet zelf aan het wiel draaien	een tandwieloverbrenging met een aandrijfwiel, een klein tussenwiel en het grote draaiwiel	een aandrijfriem tussen het draaiende wiel en een aandrijfwiel
Schets
Pro’s	·         De machine is compacter ·         Geen extra onderdelen	·         Het is een eenvoudige overbrenging ·         De gebruiker kan aan een knop of hendel draaien	·         De rotatiesnelheid van de beide wielen blijft constant ·         Minder extra onderdelen
Contra’s	·         Als je zelf draait, is de aandrijving niet constant. Dat zorgt ervoor dat er schokken in de gesneden vorm komen	·         De machine zal meer onderdelen hebben ·         De machine zal groter en minder compact worden	·         Een aandrijfriem is duur en moeilijk te verkrijgen ·         En moet voldoende plaats tussen de het grote wiel en het aandrijfwiel voorzien worden, wat de machine groter maakt

Het bevestigen van de platen op de assen
	1	2	3	4
Oplossing	een lager gebruiken voor de draaiende plaat en de overige platen vastkloppen of -lijmen	alles vastzetten met moeren, bouten en rondellen op een schroefdraadstang	buizen gebruiken die over elkaar staan en de platen ondersteunen	de platen tussen asborgringen vastzetten op de assen
Schets
Pro’s	·         Esthetische oplossing	·         Eenvoudige verbinding ·         Onderdelen zijn gemakkelijk verkrijgbaar in de winkel	·         Eenvoudige verbinding	·         Eenvoudige verbinding ·         Onderdelen makkelijk verkrijgbaar
Contra’s	·         Lagers zijn moeilijk te bevestigen ·         Duur en moeilijk verkrijgbaar	·         Uit het eerste prototype bleek dat de vaste platen gemakkelijk los komen	·         Voor de diameters van de assen die wij voor ogen hadden, was het moelijk om buizen te vinden die rond elkaar passen	·         Er moeten groeven in de assen gefreesd worden

Ondersteuning van de machine
	1	2
Oplossing	pootjes die in de onderplaat geklopt worden	2 lange latjes die in de onderplaat geklikt worden
Pro’s	·         3 pootjes staan het meest stabiel	·         Ze kunnen ook uitgelaserd worden
Con’s	·         De stok moet gezaagd worden, dus kan niet, zoals de andere onderdelen, gelaserd worden	·         Omslachtige oplossing ·         niet stabiel

Design to Connect

Assen en onderplaten

Voor het verbinden van de aandrijfassen en de platen heb ik gekozen voor een klemverbinding. Deze verbinding vergt geen extra onderdelen en is zeer stevig als de juiste passing voorzien wordt. Voor de hoofdas was dit echter niet voldoende. De kleine tandwieltjes draaien vlot, maar als de hoofdas door een onverwachte kracht zou zakken of verdraaien, zou dit een grote invloed hebben op de werking van de machine. De draad zou kunnen breken. Daarom heb ik ervoor gekozen om de hoofdas toch van een stuk schroefdraad te voorzien. Daardoor kan ze geborgd worden, en is de kans dat ze verdraaid zo goed als onbestaand.

De middelste onderplaat en de bevestigingsstukken voor de armen
De maximum laserafmetingen beperkte de grootte van de onderplaat, waardoor ik ze moest opdelen in meerdere onderdelen. Dat heeft wel het voordeel dat de onderdelen minder groot zijn, en makkelijker te vervoeren. De plaatjes waarin de armen bevestigd worden, heb ik een speciale vorm gegeven. Deze vorm heb ik gekozen omwille van meerdere redenen.

Voor de stevigheid heb ik het zo groot mogelijk gemaakt, zonder de onderplaten te verzwakken. Daarom heb ik gekozen om voldoende ruimte rond het gat van de pootjes te laten. Ook de hoofdas (het essentieelste deel van de machine) heeft voldoende ruimte rondom. Verder mocht de vorm ook niet rechthoekig zijn, want dan zou het plaatje uit de onderplaten kunnen schuiven. De afmetingen van de plaatjes zijn iets groter dan de uitsparingen in de grote plaat, zodat alles een beetje klemt.

Design for Assembly

De behuizing is gemakkelijk te monteren. Tijdens het ontwerpproces heb ik stukken gereduceerd (de aandrijfassen worden in de platen geklemd, dus er komen geen extra onderdelen bij te pas), vereenvoudigd (de pootjes zijn rond symmetrisch) en gestandaardiseerd(de knop op het aandrijftandwiel kan in de winkel gekocht worden).

Verder heb ik rekening gehouden met de 10 regels van het montagegericht ontwerpen. De behuizing kan als een gesloten assembly gezien worden. De hele assembly kan gemonteerd worden alvorens onderdelen uit andere assemblies te monteren. De montage is niet te complex. Met een nylonhamer, sleutel en waterpomptang zet je als in elkaar.

Ook heb ik rekening gehouden met de zwaartekracht. Een voorbeeld hiervan is de derde onderplaat; ze zorgt ervoor dat de onderplaatjes van de armen niet naar beneden vallen. Door deze plaat is de basis van de constructie steviger.

Het aantal bewerkingsrichtingen is beperkt tot twee richtingen; boven en onder de platen. Ook de assen zijn gemakkelijk te monteren omdat er geen omkasting (zijwanden en dak) aan de machine is. Er is voldoende plaats voor een sleutel en de elektriciteitsdraad voorzien.

De assen hebben een schuine kant. Dat vergemakkelijkt de uitlijning en het monteren in de platen. De pootjes hebben grotere diameter buiten de plaat dan erin. Hierdoor kunnen ze niet verder geklopt worden dan nodig is.