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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
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Forschungszentrum KarlsruheTechnik und Umwelt
Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001
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
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Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001
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
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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.
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Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001
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
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Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001
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
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Andreas Hofmann, Institut für Angewandte Informatik1. Statusseminar, München, 8. November 2001
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
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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
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Beispiele 3
Adhäsionsgreifer, Elektrostatikgreifer, Eisgreifer, ...Forschungsinstitute:TU Braunschweig, Fraunhofer Gesellschaft, Forschungszentrum Karlsruhe, CSEM, University of Minnesota, ...
CSEM
TU Braunschweig
Fra
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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.
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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
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Aufbau eines Greifsystems
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
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Aufbau eines Greifsystems
PositioniermodulFeinpositionierung des Werkzeugs
Beispiel: Vakuumgreifsystem des iwb, TU München mit internem
Modul der Fa. piezosystem jena zur Feinpositionierung
Fa. piezosystem jenaiwb, TU München
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Aufbau eines Greifsystems
GreifkraftsensorikSensorikmodul zur Detektion der auf das gegriffene Bauteil ausgeübten Greifkraft
Beispiel: Zweifingergreifer von Georg Greitmann, ETH Zürich
Greitmann, ETHZ
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Aufbau eines Greifsystems
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
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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