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A.HochVerbundprojekt Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik
1.Statusseminar 08.11.2001
Dipl.-Ing. Andreas Hoch
Schunk GmbH & Co. KG
Spann- und Greiftechnik
www.schunk.de
Anbindung des Baukastens an die
Montagemaschine
A.Hoch
Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 2
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Übergeordnetes System(Montagemaschine mit globalem Positioniersystem)
Schnittstelle 2.2
Optisches Sensormodul
Direkte Verbindung
(externe Ansteuerung/
externe Versorgung) S
chn
ittst
elle
1.2
.
.
.
Schnittstelle 2.1
Schnittstelle 4
Schnittstelle 3
Greifantriebsmodul
Greifkinematik-modul
Wirksystem
Schnittstelle 4
Greifsensorik-modul
Schnittstelle 3
Greifkinematik-modul
WirksystemGreifsensorik
-modul
Schnittstelle 2.1
Greifantriebsmodul
Schnittstelle 2.1
Positioniermodul/ Fügehilfemodul/ Fügesensorikmodul
Schnittstelle 2.1
Positioniermodul/ Fügehilfemodul/ Fügesensorikmodul
Schnittstelle 2.1
Positioniermodul/ Fügehilfemodul/ Fügesensorikmodul
Schnittstelle 2.1
Positioniermodul/ Fügehilfemodul/ Fügesensorikmodul
Justiermodul/ Trägermodul
Schnittstelle 1.1
.
.
.
Schnittstelle 2.3
Aktorsteuerung/Sensorsignalverarbeitung
Einordnung in Greiferbaukasten
A.Hoch
Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 3
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Normenausschuß Feinmechanik und Optik (NAFuO)AA (Arbeitsausschuß) „Fertigungsmittel für Mikrosysteme“
• DIN 32561 „- Werkstückträger - Anschlussmaße und Toleranzen“• DIN 32563 „- Klassifizierungssystem für Mikrobauteile“• DIN 32564 „- Begriffe und Definitionen“
– Teil 1: Allgemeine Begriffe der Mikrosystemtechnik– Teil 2: Basistechnologien und Herstellung– Teil 3: Handhabung, Lagerung und Transport
• DIN 32565 „- Anforderungen an die Schnittstellen zwischen Endeffektor und Handhabungsgerät“
Aktive Projekte
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 4
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Anforderungen Werkzeugwechselsystem
• Baugröße– 3 Größen mit Außendurchmesser 10, 20 und 30mm
• Fluidische Durchführungen– Medium: Druckluft, Stickstoff, Vakuum;
(ferner Alkohol, Wasser, Lösemittel, Kleber, Adhäsive)– Druckbereich >0.2 bar, < 8 bar– Volumenstrom Druckluft: 10 - 20 l/min (< 45 l/min), Vakuum:
50 l/min• Elektrische Durchführungen
– Spannung max. 24V, Frequenz bis 20kHz, Strom max. 1A;• Sonstige Anforderungen
– Temperaturbereich: RT bis 60°C– optional Mittenöffnung für Strahlengang einer Optik– manuelle oder automatische Betätigung der Verriegelung
A.Hoch
Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 5
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Beispiel eines Werkzeugwechselsystems: Schunk SWS
• 12 Baugrößen von Außen- 47mm bis 243mm
• Elektromodul ankoppelbar mit bis zu 30 Kontakten
• je nach Baugröße 6 bis 10 fluidische Übertragungen integriert
• Selbsthemmung in verriegeltem Zustand• Automatische Ver- und Entriegelung
(pneumatisch)• Wartungsfrei bis 2 Mio. Zyklen!
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 6
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Vorschlag für Normung: Lagefixierung
Plananlage Pos. Z
Zylindrische PaßflächePos. X,Y Rot. X,Y
„Schwertstift“Rot. Z
Wechselkopf
Adapter
Einführhilfen
Werkzeug
Montagemaschine
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 7
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Vorschlag für Normung: Aufteilung der Zonen
Verriegelung innenbetätigt
Befestigung
Durchführungen
Verdrehfixierung (optional)
Paßfläche (zylindrisch)
Plananlage
Mittenbohrung (optional)
30°
60°
90°
120°
150°180°
210°
240°
270°
300°
330°0°
Verriegelung außenbetätigt
Verriegelung
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 8
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Vorschlag für Normung: Beispiel Verriegelungsmechanismus
Umlaufende Nut
Verriegelungskugel
Bohrung als Einrückraum für Kugel
6bar Verriegelung
Kolben
Raum für Dichtung
Wechselkopf
Adapter
Unterdruck zur Entriegelung
Kolbenraum
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 9
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Vorschlag für Normung: Befestigung Kopf und Adapter
3 Zylinderschrauben DIN EN ISO 4762M3, Teilkreis 24mmPaßfläche: 18mm, Höhe 6.25mm
3 Zylinderschrauben DIN EN ISO 4762M2.5, Teilkreis 15mmPaßfläche; 11.6mm, Höhe 5mm
3 GewindebohrungenM2, Teilkreis 7.6mmPaßfläche: 5.5mm, Höhe 3.75mm
Größe 30
Größe 20
Größe 10
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 10
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Vorschlag für Normung: Durchführungen
6 Bohrungen, je 60° versetztfür beliebiges Einfügen vonelektrischen und fluidischen Durchführungen 3.1mm, Teilkreis 24mmMittenbohrung max. 15mm Größe 30
Größe 20
Größe 10
2.6mm, Teilkreis 16mmMittenbohrung max. 9mm
1.6, Teilkreis 8mm Mittenbohrung max. 3.5mm
A.Hoch
Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 11
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Entwurf Werkzeugwechselsystem für die MST:Verriegelungsmechanik
Verriegelungskugel
Schieber
Feder
Entriegelungskugel
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 12
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Entwurf Werkzeugwechselsystem für die MST: Vorteile
• Große Mittenbohrung verfügbar• Verriegelung in einzelne Kreissegmente
unterteilt: Zwischenraum für Durchführungen• Betätigung der Verriegelung in externer
Station: Geringere bewegte Massen • Radiale Krafteinleitung beim Verriegeln:
Kräfte kompensieren sich, daher minimale Belastung der Handhabungsachsen
• Wechselstation: Preiswerter Standardgreifer auch mit Greifkraftsicherung bei Druckausfall erhältlich
• Geschlossene Oberfläche des Werkzeug-wechselsystems: Einsatz unter reinen Bedingungen möglich
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 13
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Entwurf Werkzeugwechselsystem für die MST:Werkzeugwechselstation
3 Finger Zentrischgreifer
Anschlussmodul (wenn kein Direktanschluss der Fluiddurchlässe in das Werkzeug möglich)
Werkzeug (z.B Kleinteilegreifer MPG)
Greiferfinger zum Entriegelnund Halten des Werkzeuges
Wechseladapter
Wechselkopf
Anschlussmodul (Umlenkung von radialenFluidanschlüssen in axiale Durchführungen)
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Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen
1.Statusseminar 08.11.2001 Folie 14
Anbindung des Baukastens an die Montagemaschine
Weitere Vorgehensweise
• Diskussion des Normungsvorschlages im AA F3 NaFuO• Anfertigung von Funktionsmuster zur mechanischen
Verriegelung• Erprobung und Ermittlung von charakteristischen Werten• Recherche nach kleinen, möglichst gefederten Kontakten
( 1.6mm incl. Isolation) mit hoher Lebensdauer (bis 2Mio Zyklen)
• dito Dichtungen
• Integration in Prototyp
• Dauerversuche