Modul- und Schnittstellenkonzept für einen Greiferbaukasten Dipl.-Ing. Erik Beckert

Modul- und Schnittstellenkonzept für einen

Greiferbaukasten

Dipl.-Ing. Erik Beckert

Statusseminar 11/2001

Statusseminar_011108.ppt

Zielstellung und Motivation

Ziel des Verbundprojektes „Greiferbaukasten“

Entwicklung modularer Handhabungseinrichtungen (Greifersysteme) im Baukastensystem für die Mikromontagetechnik mit dem Schwerpunkt der Spezifikation und Vereinheitlichung von Modulen und Schnittstellen

Stand der Technik

(oft labormusterartiges) Vorhandensein von Greifern für die MST, jedoch ohne einheitliche Schnittstelle zu übergeordneten Systemen



Einsatzgebiet des Greiferbaukastens

Der Schwerpunkt liegt auf Handhabungsaufgaben und –objekten in der MST: •Bauteile der MST, die sich nach DIN 32563 klassifizieren lassen, einschränkend hinsichtlich Größe (größte Abmessung <10mm) und Masse (<12g)

•Vorzugsvarianten für Handhabungsobjekte sind mikrooptische Bauteile (Prismen, Linsen, Kristalle etc.), Glasfasern (Single- und Multimodefasern, Faserbündel), Bauelemente des MST-Baukastens MATCH-X (TB-BGA-Gehäuseform) und Chips

Allgemeine Anforderungen:•maschinentauglich hinsichtlich Umgebungsbedingungen, Reinraum- tauglichkeit, Zuverlässigkeit, Einhaltung von EMV- und ESD-Normen etc.

•Wechselfähigkeit von Gesamtsystem und Submodulen



Baukastenstruktur

Übergeordnetes System(Montagemaschine mit globalem Positioniersystem)

Schnittstelle 2.2

Optisches Sensormodul

1.2 Direkte Verbindung

(externe Ansteuerung/

externe Versorgung) S

chni

ttste

lle 1

.2

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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Greifsensorik-modul

Greifkinematik-modul

Wirksystem Greifsensorik-modul

Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1

Positioniermodul/ Fügehilfemodul/ Fügesensorikmodul

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


1.1 Justiermodul/ Trägermodul

Schnittstelle 1.1

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Schnittstelle 2.3Aktorsteuerung/

Sensorsignalverarbeitung



Justiermodul / Trägermodul


Schnittstelle 2.2





chni

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lle 1

.2

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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Greifsensorik-modul



Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 1.1

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Mögliche Ausführungsformen:

– Bereitstellung mechanische Basis (reines Träger-modul)

– Bereitstellung mechanische Basis und Justierstellen zur planparallelen Ausrichtung nachgeordneter Module zur Fügeebene (Trägermodul mit Justierstellen)

– Bereitstellung mechanische Basis und Justierstellen zur rotatorischen Ausrichtung nachgeordneter Module zur Senkrechten der Fügeebene (Trägermodul mit Justierstellen)

– . . .

Quelle: Simotec GmbH




Schnittstelle 2.2





chni

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lle 1

.2

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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Greifsensorik-modul



Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 1.1

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Positionier- / Fügehilfe- / Fügesensorikmodule etc.


Positioniermodule– X-Y-Feinpositionierung (2-Achs-

Piezoversteller)– Z-Feinpositionierung (1-Achs-Piezoversteller)– RX-RY-Feinpositionierung

(Piezospiegelkippungen)– RZ-Grob-/ Feinpositionierung (Servoantrieb)– Dummy– . . .Fügehilfe-, Fügesensorikmodule– Fügehilfe X-Y-Positionierung

(Festkörpergelenke)– Fügesensorik X-Y-Positionierung (DMS)– Fügehilfe Z-Positionierung

(Festkörpergelenke)– Fügesensorik Z-Positionierung (DMS)– Dummy– . . .

Quelle: Piezosysteme Jena




Schnittstelle 2.2





chni

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lle 1

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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 1.1

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Greifsensorik-modul


Greifmodule

– mechanischer Greifer (z.B. piezoelektrisches Antriebs- modul, Greifkinematikmodul mit Festkörpergelenken (evtl. mit DMS als Greifkraftsensorik), Wirksystem mit 2 Backen)– Sauggreifer (z.B. Ejektorventil als Antriebsmodul, Wirksystem als Saugstruktur mit Anlagekanten bzw. -flächen)


– . . .




Schnittstelle 2.2





chni

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lle 1

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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Greifsensorik-modul



Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 1.1

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Weitere Module

Aktorsteuerung / Sensorsignalverarbeitung– Steuersignalverstärkung elektrisch - elektrisch

(z.B. Piezoverstärker) – Steuersignaltransformation elektrisch – fluidisch

(z.B. Mikroventile oder Mikropumpen) – Sensorsignalverstärker– . . .

Optisches Sensormodul– Miniaturkamera zum Anschluß an eine

Bildverarbeitung– Lichtschranke– Faseroptik– . . .





Schnittstelle 2.2


Sch

nitts

telle

1.2

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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Greifsensorik-modul



Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 1.1

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externe Versorgung)

Direkte Verbindung

nutzer- bzw. modulspezifischen Verbindung zu übergeordneten Einheiten, z.B.:

– Videosignalverbindung vom optischen Sensormodul zu einem Framegrabber

– Geschirmte Signalleitungen von der Sensorsignalver- arbeitung bzw. Greif- oder Fügekraftsensorikmodulen zu externen Auswerteeinheiten

– Geschirmte Hochspannungsleitungen von der Aktorsteuerung zu Positionier- oder Greifantriebsmodulen

– . . .




Schnittstelle 2.2





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Schnittstelle 2.1

Schnittstelle 4

Schnittstelle 3

Greifantriebsmodul

Greifsensorik-modul



Schnittstelle 4

Greifsensorik-modul

Schnittstelle 3



Schnittstelle 2.1

Greifantriebsmodul

Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


Schnittstelle 2.1


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Schnittstelle 1.1

Schnittstellen

Mechanische Schnittstellen - Spezifikation– Traglast – Automatische Wechselfähigkeit, Wechselmechanismus– Wechselgenauigkeit, Wechselhäufigkeit– Schnittstellengeometrie– . . .

Elektrische / optische / fluidische Schnittstellen - Spezifikation

– Anzahl der Durchführungen – Automatische Wechselfähigkeit, Wechselmechanismus– Schnittstellengeometrie– Schnittstellenparameter (z.B. max. zulässiger Strom oder

Unterdruck, Schirmmaßnahmen, Übertragungsprotokolle etc.)– . . .

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