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A.HochVerbundprojekt Greiferbaukasten für die Mikrosystemtechnik

1.Statusseminar 08.11.2001

Dipl.-Ing. Andreas Hoch

[email protected]

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


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Justiermodul/ Trägermodul

Schnittstelle 1.1

.

.

.

Schnittstelle 2.3

Aktorsteuerung/Sensorsignalverarbeitung

Einordnung in Greiferbaukasten

A.Hoch




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

A.Hoch




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




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!

A.Hoch




Vorschlag für Normung: Lagefixierung

Plananlage Pos. Z

Zylindrische PaßflächePos. X,Y Rot. X,Y

„Schwertstift“Rot. Z

Wechselkopf

Adapter

Einführhilfen

Werkzeug

Montagemaschine

A.Hoch




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

A.Hoch




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

A.Hoch




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

A.Hoch




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




Entwurf Werkzeugwechselsystem für die MST:Verriegelungsmechanik

Verriegelungskugel

Schieber

Feder

Entriegelungskugel

A.Hoch




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

A.Hoch




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)

A.Hoch




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

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