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2.Statusseminar 06.02.2003 Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen Dipl.-Ing. Andreas Hoch Schunk GmbH.

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1 2.Statusseminar Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen Dipl.-Ing. Andreas Hoch Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik

2 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 2 Vortragsgliederung Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick

3 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 3 Übergeordnetes System (Montagemaschine mit globalem Positioniersystem ) Schnittstelle 2.2 Optisches Sensormodul Direkte Verbindung (externe Ansteuerung/ externe Versorgung) Schnittstelle Schnittstelle 2.1 Schnittstelle 4 Schnittstelle 3 Greifantriebsmodul Greifkinematik- modul Wirksystem Schnittstelle 4 Greifsensorik -modul Schnittstelle 3 Greifkinematik- modul Wirksystem Greifsensorik -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 Schnittstelle 2.3 Aktorsteuerung/ Sensorsignalverarbeitung Einordnung in Baukastenstruktur EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

4 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 4 Existierende Lösungen: Werkzeugwechselsystem 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! Wechselkopf Adapter EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

5 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 5 Anforderungen an das Werkzeugwechselsystem Baugröße –mehrere Größen mit Außendurchmesser von 15 bis 35mm Fluidische Durchführungen –Medium: Druckluft, Stickstoff, Vakuum; (ferner Alkohol, Wasser, Lösemittel, Kleber, Adhäsives) –Druckbereich >0.1 bar, < 6 bar –Volumenstrom Druckluft: l/min (< 45 l/min), Vakuum: 50 l/min Elektrische Durchführungen –Spannung max. 24V, Frequenz bis 20kHz, Strom max. 1A; Sonstige Anforderungen –minimale Bauhöhe, größtmögliche Apertur –manuelle oder automatische Betätigung der Verriegelung –Verriegelungskraft größer 20N –„Standardisierungsfähig“ (DIN Endeffektorschnittstelle) EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

6 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 6 Struktur der Normung Ebene 1: Lage, Größe und Form der Öffnungen für Durchführungen und Befestigungen Ebene 2: Geometrie der mechanischen Ankopplung Ebene 3: Standardbelegung Ebene 4: Spezifikation der Koppelelemente Normung besitzt mehrere Ebenen mit steigendem Detaillierungsgrad: EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

7 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 7 Prinzip der Lagefixierung Kopf Adapter Zylindrische Paßfläche Pos. X,Y Rot. X,Y Einführhilfen Plananlage Pos. Z Befestigungsschrauben „Schwertstift“ Rot. Z EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

8 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 8 Ebene 1: Lage und Form der Öffnungen Durchführungen Befestigungsbohrungen EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

9 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 9 Ebene 2: Geometrie der mechanischen Ankopplung Zylindrische Passfläche Zentrierhilfen Einstich zur Übertragung von Axialkräften Kontur für alle Baugrößen gleich, mit unterschiedlichem Abstand zur Achse Z EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

10 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 10 Ebene 2: Geometrie der mechanischen Ankopplung Passstiftbohrung EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

11 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 11 Ebene 3: Standardbelegung Kontaktfläche für elektrische Koppelelemente Kontaktfläche für fluidische Koppelelemente EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

12 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 12 Ebene 4: Spezifikation der Koppelelemente Elektrische Leistung: U=24V DC, Imax=1A Pneumatik: p=0,6MPa Vakuum: p=0,01MPa EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

13 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 13 Funktionsprinzip Betätigungsring Wechselkopf Adapter Toleranzausgleich durch Nachgiebigkeit des Ringes Verriegelungselemente EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

14 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 14 Vorteile Flach bauend (5mm) Hohe Volumenausnutzung (55% des Wechselkopfvolumen stehen für Durchführungen, Befestigung, etc. zur Verfügung) Einfache manuelle Bedienung Keine Kraftumlenkung damit hoher Wirkungsgrad Relativ geringe Betätigungskraft durch Formoptimierung (Tangentialkraft ca. 5N) Toleranzausgleich durch federnden Ring 2 stabile Raststellungen offen/geschlossen EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

15 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 15 Nachteile Offene Bauweise (evt. kritisch für Anwendungen im Reinraum) Tangentiale Krafteinleitung bei automatischem Wechsler mit Querkräften auf die Achse verbunden EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

16 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 16 Aufbau einer Werkzeugwechselstation Einfräsungen zur Aufnahme in Wechslermagazin EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick Verzahnung für automatische Betätigung

17 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 17 O-Ring NBR Schnurstärke 1mm Innendurchmesser 1,5mm Bohrung für Kabelführung radial nach innen und außen Kontaktstift mit Gewinde M1,2 in axialer und radialer Bohrung Gewindestift ISO 4766 M1,2x2 Kontaktstift umgedreht eingebaut Kontaktstelle mit kegeligem Zapfen und Senkung unterschiedlicher Steigung ergibt Linienberührung Kabel mit Querschnitt bis 0,5mm² möglich Aufbau elektrische Kontakte EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

18 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 18 Federkennlinie nahezu linear: Federrate=25N/mm Kraftbereich verriegelt: ca. 3N< Andrückkraft < 6N Funktionsmuster: Verriegelungsweg 0,3mm je Kontaktstift ca. 0,15mm = 4N Isolationswiderstand zum Gehäuse: MOhm (gemessen bei 500V) Kontaktwiderstand < 0,1 Ohm Strombelastbarkeit: 2A geprüft Montage: mit etwas Geschick von Hand ohne Werkzeug möglich Messwerte elektrische Kontakte EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

19 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 19 Fluidische Durchführungen O-Ring NBR Schnurstärke 1mm Innendurchmesser 1,5mm Verschlussschraube M2.5x3 oder Fluidanschluss Druckluftschlauch Durchmesser: - außen 3mm - innen 1,8mm Luftanschlussstift: Durchmesser: - außen 2,2mm - innen 1mm Variante ohne radiale Abgänge EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick

20 A.Hoch Verbundprojekt Greiferbaukasten für die Montage von Mikrosystemen 2.Statusseminar Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik 20 Weitere Vorgehensweise Bau und Detailoptimierung weiterer Prototypen insbesondere für automatisches Wechseln Weiterhin Begleitung des Normenausschusses FuO Integration in Demonstrator Erprobung Präsentation und Vertriebstart auf der Motek 2003 EinleitungNormvorschlagVerriegelungDurchführungenAusblick


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