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Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen - Modulare Greifersysteme - Dr. Ramona Eberhardt Dipl.-Ing. Matthias Mohaupt Dipl.-Ing. Erik Beckert.

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Präsentation zum Thema: "Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen - Modulare Greifersysteme - Dr. Ramona Eberhardt Dipl.-Ing. Matthias Mohaupt Dipl.-Ing. Erik Beckert."—  Präsentation transkript:

1 Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen - Modulare Greifersysteme - Dr. Ramona Eberhardt Dipl.-Ing. Matthias Mohaupt Dipl.-Ing. Erik Beckert

2 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Stand der Arbeiten und weiteres Vorgehen Definitionsphase Spezifikation Umsetzung Zielstellung Einsatzgebiet Abgrenzung Baukastenstruktur Funktionen Schnittstellen Baukastenmodule Anwenderspezi- fische Module Handhabungsaufgaben, Handhabungs- objekte, Umgebungsbedingungen, allg. Anforderungen an das Greifersystem Begriffsdefinitionen Ausschlußkriterien Hierarchieebenen, parallele und serielle Strukturen, Kaskadierung Definition, Spezifikation, baukasten- und anwenderspez. Funktionen Definition, Spezifikation, baukasteninterne- und baukastenexterne Schnittstellen Aufbau durch Projektpartner Spez. Module für das Umsetzungskonzept

3 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Zielstellung I - Definitionen Modul: komplexes Teil eines Gerätes / einer Maschine, das als in sich geschlossene Einheit eine Funktion mit einer modulspezifischen Spezifikation erfüllt und komplett austauschbar ist Schnittstelle: genormte Verbindung zwischen zwei Modulen zum Austausch von Signalen, Medien und / oder zur mechanischen Fixierung Baukastensystem: Menge von Modulen mit unterschiedlichen Funk- tionen bzw. Funktionsspezifikationen und normierten Schnittstellen; durch die Kombination geeigneter Module können werden unterschiedliche Funktionen des Gesamtaufbaus realisiert werden

4 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Zielsetzung II Ziel ist die Entwicklung modulare Handhabungseinrichtungen (Greifer-systemen) im Baukastensystem für die Mikromontagetechnik. Dazu erfolgt: die Definition von grundlegenden und notwendigen Funktionen der Handhabungseinrichtung, die Festlegung von (meist mehreren) Spezifikationen für die Er- füllung dieser Funktionen, die Definition von Bauraum und Schnittstellen für Module, die die jeweilige Funktion erfüllen; die Festlegung von Hierarchieebenen und damit eine Strukturierung des Baukastensystems

5 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Zielsetzung III Greiferbaukaste n Funktion 1 Modulbauform 1.1 Modul 1.1 Modul 2.3Modul 4.2 Greifer 2 Modul 1.1 Modul 2.3 Modul 4.2 Greifer 1 Modul 1.1 Modul 5.3 Greifer 3 Modulbauform 1.2 Modulbauform 1.i... Funktion n Modulbauform n.1 Modulbauform n.2 Modulbauform n.j... Anwenderspez. Funktionen Anwendermodul 1...

6 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Greiferbaukasten: Einsatzgebiet I Aufgabe der modularen Greifersysteme: Handhabungsobjekte: Handhabung von Bauteilen der Mikrosystemtechnik innerhalb von Montageprozessen (Entnahme der Bau- teile aus Magazinen, Inspektion, Transport, Positionier-ung/ Justage, Fügen der Bauteile Bauteile der MST, die sich nach DIN klassifizieren lassen, einschränkend hinsichtlich Größe (größte Ab- messung <10mm) und Masse (<12g) Vorzugsvarianten für Handhabungsobjekte sind mikro- optische Bauteile (Prismen, Linsen, Kristalle etc.), Glas- fasern (Single- und Multimodefasern, Faserbündel), Bauelemente des MST-Baukastens MATCH-X (TB-BGA-Gehäuseform), Chips

7 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Greiferbaukasten: Einsatzgebiet II Umgebungsbedingungen : Dauereinsatztemperatur 10°C bis 60°C, Lagertempera- tur –20°C bis 80°C Zulässige Luftfeuchtigkeit <90% Reinraumklasse Allgemeine Anforderungen an das Greifersystem: Maximale Gesamtmasse 500g, zulässige Geschwindig-keit 2m/s, zulässige Beschleunigung 1G, beliebige Einbaulage (teil)automatische Wechselfähigkeit von Gesamtsystem und Submodulen Zuverlässigkeit (99% Uptime, Setup Time 168h...) Sicherheit (gemäß EG-Machinen-, Niederspannungs- und EMV-Richtlinien)

8 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Abgrenzung dienen nur der Montage eines Bauteils an einem feststehenden Ort, eine Kaskadierung von Greifersystemen zur Montage von zwei oder mehr Greifobjekten zueinander ist nicht explizit vorgesehen. Der Montageprozess erfolgt an Normalatmosphäre mit geringer Partikelbelastung (Reinraum), der Einsatz unter erschwerten Bedingungen (z.B. Vakuum) ist nicht vorgesehen....

9 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Baukastenstruktur Übergeordnetes System (Montagemaschine mit globalem Positioniersystem) Schnittstelle 1.1 Schnittstelle Optisches Sensormodul extern Schnittstelle Justiermodul / Trägermodul Schnittstelle Optisches Sensormodul intern 2.1 Positioniermodul 2.2 Transfor- matormodul Schnittstelle 3 3 Fügehilfe- / Fügesensorikmodul Schnittstelle 4 4 Greifmodul Antrieb / Träger Schnittstelle 5 4 Greifmodul Kinematik / Wirksystem 1.2 Busmodul

10 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Funktionen I 1.1 Justier- / Trägermodul:1.1.1 Bereitstellung mechanische Basis Bereitstellung mechanische Basis und Justierstellen zur planparallelen Ausrichtung der nachgeordneten Module (insbesondere Greifmodul Kinematik / Wirk- system) zur Fügeebene 1.3 Optisches Sensormodul extern: Freistrahloptik Lichtschranke Abstandssensor 1.2 Busmodul:1.2.1 Sensor- und Steuersignalbus, Versorgungsmedien

11 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Funktionen II 2.1 Positioniermodul:2.1.1 X-Y-Feinpositionierung (Piezoversteller) Z-Feinpositionierung (Piezoversteller) RZ-Grob-/ Feinpositionierung (Servoantrieb) Dummy 2.2 Transformatormodul:2.2.1 Steuersignal elektrisch – elektrisch (Piezoverstärker) Steuersignal elektrisch – fluidisch (Mikroventile) Steuersignal elektrisch – fluidisch (Mikropumpe) Sensorsignal elektrisch – elektrisch (Signalverstärker) 2.3 Optisches Sensormodul intern: Freistrahloptik Lichtschranke Faseroptik

12 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Funktionen III 3 Fügehilfe- / Füge- sensorikmodul: 3.1 Fügehilfe X-Y-Positionierung 3.2 Fügesensorik X-Y-Positionierung 3.3 Fügehilfe Z-Positionierung 3.4 Fügesensorik Z-Positionierung 3.5 Fügehilfe- / Fügesensorikmodul-Dummy 4 Greifmodul Antrieb / Träger: 4.1 Antrieb mechanisch / piezoelektrisch 4.2 Antrieb fluidisch 5 Greifmodul Kinematik / Wirksystem: 5.1 Festkörpergelenk-Kinematik 5.2 Festkörpergelenk-Kinematik mit integrierten DMS- Sensoren für die Greifkraft 5.3 Saugstruktur

13 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Schnittstellen I Schnittstelle 1.1:Verbindung Greifersystem – übergeordnete Montagemaschine Mechanische Schnittstelle Manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis oft Schnittstelle 1.2:Signal- und Versorgungsleitungsschnittstelle Greifer – überge-ordnete Montagemaschine Mechanisch-elektrisch-fluidisch-(optisch)e Schnittstelle Manuell wechselbar, Wechselzyklus selten bis nie Schnittstelle 1.3:Ankopplung externe Optik an übergeordnete Montagemaschine Mechanisch-elektrisch-(optisch)e Schnittstelle Manuell wechselbar, Wechselzyklus selten bis nie

14 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Schnittstellen II Schnittstelle 2:Ankopplung von Modulen der Hierarchiebene 2 an das Trägermodul 1.1 und das Busmodul 1.2 Mechanische Schnittstelle zum Modul 1.1 (manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis selten) Elektrisch-Fluidisch-(optisch)e Schnittstelle zum Modul 1.2 (manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis selten) Schnittstelle 3:Ankopplung von Modulen der Hierarchiebene 3 an die Module 2.1, 1.1 (Überspringen einer Hierarchieebene) und 1.2 Mechanische Schnittstelle zu den Modulen 1.1 bzw. 2.1 (manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis selten) Elektrische Schnittstelle zum Modul 1.2 (manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis selten)

15 Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik - Modulare Greifersysteme Projektmeeting 09/2001 Meeting_ _greifer.ppt Schnittstellen III Schnittstelle 4:Ankopplung von Modulen der Hierarchiebene 4 an die Module 1.1 (Überspringen zweier Hierarchieebenen), 2.1 (Über- springen einer Hierarchieebene), 3 und 1.2 Mechanische Schnittstelle zu den Modulen 1.1 bzw. 2.1 bzw. 3 (manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis selten) Elektrisch-Fluidische Schnittstelle zum Modul 1.2 (manuell wechselbar, Wechselzyklus mittel bis selten) Schnittstelle 5:Ankopplung von Greifmodulkinematik und –wirksystem an den Antrieb des Greifmoduls sowie an 1.2 (bei integrierten Sen-soren) Mechanische Schnittstelle zum Modul 4 bzw. 2.1 (automatisch? wechselbar, Wechselzyklus oft bis mittel) Elektrisch-Fluidische Schnittstelle zum Modul 1.2 (automa- tisch? wechselbar, Wechselzyklus oft bis mittel)


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