Forschungszentrum Karlsruhe Technik und Umwelt Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001 Greifertechnologie

Forschungszentrum KarlsruheTechnik und Umwelt

Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001

GreifertechnologieStand der Technik

Andreas HofmannForschungszentrum Karlsruhe GmbHInstitut für Angewandte Informatik



Gliederung

Einleitung

Ausgangssituation bei der Handhabung mikrotechnischer Bauteile

Anforderungen an ein Greifsystem für den Einsatz bei der Montage hybrider MST-Komponenten

Beispiele für realisierte Greifer bzw. Greifsysteme

Zwischenfazit

Beispiele für modulare bzw. modularisierbare Lösungen

Zusammenfassung und Ausblick



Einleitung

Definition Greifen in der Technik (nach Hesse):Greifen ist die Herstellung einer Verbindung zwischen einer oder mehreren Wirkflächen des Greifers und des Handhabungsobjektes.

Aufgaben eines Greifers in der Montagetechnik:Herstellung und Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen Greifobjekt und HandhabungsgerätundLösen der Verbindung zwischen Greifobjekt und Handhabungsgerät



Ausgangssituation bei der Handhabung mikrotechnischer BauteileDie Handhabung der Komponenten von hybrid aufgebauten Mikro-systemen erfordert im Gegensatz zum Handling von chipähnlichen Bauteilen den Einsatz unterschiedlichster Greifwerkzeuge und Fertigungsgeräte

Hybride Mikrosysteme werden überwiegend in kleinen und mittleren Serien hergestellt

Umfrage des DIN NAFuO AA F3 ergab ca. 28 verschiedene Mikrogreifer in Deutschland (Stand 1999)

Die Schnittstellen der meisten dieser Greifer sind untereinander inkompatibel.



Ausgangssituation bei der Handhabung mikrotechnischer BauteileGeringe Abmessungen und geringe Masse der Handhabungsobjekte

Hohe Präzision der Handhabungsobjekte

Geringe Fügetoleranzen

Große stoffliche Vielfalt

Große Vielfalt bei den mechanischen Eigenschaften

Vielzahl unterschiedlichster Fügetechnologien

Kompakte Abmessungen der Handhabungsgeräte und des eigentlichen Wirksystems

Besondere ProzessbedingungenKlassifizierung der Bauteile siehe Norm DIN 32563



Anforderungen an ein Greifsystem für den Einsatz bei der Montage hybrider MST-KomponentenFlexible Umrüstung auf veränderte Aufgabenstellungen

Flexible Anpassung des Wirksystems an veränderte Bauteilgeometrien

Feinpositionierung des Werkstücks

Sensorische Überwachung des Werkstücks

Sensorische Überwachung des Fügevorgangs

Kompatibilität mit den eingesetzten Fügeprozessen

Kompatibilität mit der Prozessumgebung

verfügbar und kostengünstig



Beispiele 1

Zwei- bzw. MehrfingergreiferForschungsinstitute:RWTH Aachen, TU Braunschweig, Fraunhofer Gesellschaft, TU Ilmenau, Forschungszentrum Karlsruhe, EPFL, ETH Zürich, Berkeley University, RIT Stockholm, Vanderbilt University, ...aber auchFa. Klocke Nanotechnik, Fa. Bartels Mikrotechnik,Fa. piezosystem jena, ...

Fa. piezosystem jena

Fa. Klocke Nanotechnik

TU Ilmenau

TU Braunschweig

Fa. Bartels Mikrotechnik

Fraunhofer Gesellschaft, IPT



Beispiele 2

VakuumgreiferForschungsinstitute:RWTH Aachen, TU Braunschweig, DLR, Fraunhofer Gesellschaft, Forschungszentrum Karlsruhe, IMM Mainz,TU München, EPFL, ETH Zürich, ...auch hierFa. simotec, Fa. Sysmelec, ...

ETH ZürichFraunhofer Gesellschaft, IOF Fa. simotec

Fa. MiLaSys



Beispiele 3

Adhäsionsgreifer, Elektrostatikgreifer, Eisgreifer, ...Forschungsinstitute:TU Braunschweig, Fraunhofer Gesellschaft, Forschungszentrum Karlsruhe, CSEM, University of Minnesota, ...

CSEM

TU Braunschweig

Fra

unhofe

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ese

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, IP

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ZwischenfazitVielzahl von unterschiedlichen Lösungen

Anteil der Forschungsinstitute noch sehr hoch aber mehr und mehr Firmen bieten Komplettsysteme an

Grenzen zwischen MST – Feinwerktechnik verschwimmen

Fertigungstechnologie zum Teil sehr anspruchsvoll

Anforderungen werden oft nur teilweise erfüllt

Meist nur proprietäre Lösungen des Maschinenherstellers

Die allgemeine Verfügbarkeit serientauglicher Lösungen ist zurzeit nicht sicher gestellt.



Aufbau eines Greifsystems

Schnittstelle zum HandhabungsgerätVielzahl von Komponenten am MarktGröße und Masse noch nicht geeignetFunktionsumfang zum Teil nicht ausreichend Fa. Applied Robotics

Fa. Schunk

Vortrag Herr Hoch um 11:10 UhrFraunhofer Gesellschaft, IPA

ForschungszentrumKarlsruhe




PositionssensorikSensorikmodul zur Detektion der Position des gegriffenen Bauteils

Beispiel: Greifsysteme bzw. Handhabungssysteme mit integrierter

Kamera zur Greifer- bzw. Bauteilvermessung

Fa. Sysmelec

iwb, TU München

Greitmann, ETHZ

Vorträge um 11:30und 11:50 Uhr




PositioniermodulFeinpositionierung des Werkzeugs

Beispiel: Vakuumgreifsystem des iwb, TU München mit internem

Modul der Fa. piezosystem jena zur Feinpositionierung

Fa. piezosystem jenaiwb, TU München




GreifkraftsensorikSensorikmodul zur Detektion der auf das gegriffene Bauteil ausgeübten Greifkraft

Beispiel: Zweifingergreifer von Georg Greitmann, ETH Zürich

Greitmann, ETHZ




FügekraftsensorikSensorikmodul zur Detektion der Fügekraft

Beispiel: Vakuumgreifer mit integrierter Kraftsensorik

ForschungszentrumKarlsruhe

Fa. simotec

eindimensional dreidimensional

Fraunhofer Gesellschaft, IOF

Kurzvortrag Herr Müller um 11:30 Uhr



Zusammenfassung und Ausblick

Kurzer Überblick über einen Teil der bisher bekannten Lösungen im Bereich Greifsysteme für die Montage mikrotechnischer Komponenten

Hoher Anteil an Laborlösungen

Oft sind die erarbeiteten Lösungen rein proprietär

Einige wenige Komponenten am Markt platziert

Ansätze zur Modularisierung sind erkennbar und wurden an einigenBeispielen aufgezeigt

Modul- und SchnittstellenkonzeptVortrag Herr Beckert, FhG IOF Jena

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