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Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik

Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik. Vortragsgliederung. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick. Einordnung in Baukastenstruktur.

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Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik

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Presentation Transcript

  1. Wechselschnittstelle für den Greiferbaukasten der Mikrosystemtechnik

  2. Vortragsgliederung • Einleitung • Normvorschlag • Verriegelung • Durchführungen • Ausblick

  3. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Einordnung in Baukastenstruktur Übergeordnetes System(Montagemaschine mit globalem Positioniersystem) Direkte Verbindung (externe Ansteuerung/externe Versorgung) Schnittstelle 1.1 Justiermodul/Trägermodul Schnittstelle 2.1 Schnittstelle 2.1 Schnittstelle 2.2 Schnittstelle 2.3 Aktorsteuerung/Sensorsignalverarbeitung Optisches Sensormodul Positioniermodul/Fügehilfemodul/Fügesensorikmodul Positioniermodul/Fügehilfemodul/Fügesensorikmodul Schnittstelle 2.1 Schnittstelle 2.1 Positioniermodul/Fügehilfemodul/Fügesensorikmodul Positioniermodul/Fügehilfemodul/Fügesensorikmodul Schnittstelle 1.2 . . . . . . Schnittstelle 2.1 Schnittstelle 2.1 Greifantriebsmodul Greifantriebsmodul Schnittstelle 3 Schnittstelle 3 Greifkinematik-modul Greifkinematik-modul Greifsensorik-modul Schnittstelle 4 Schnittstelle 4 Greifsensorik-modul Wirksystem Wirksystem

  4. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick 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

  5. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick 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: 10 - 20 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 32565 Endeffektorschnittstelle)

  6. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Struktur der Normung Normung besitzt mehrere Ebenen mit steigendem Detaillierungsgrad: • 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

  7. Befestigungsschrauben „Schwertstift“Rot. Z PlananlagePos. Z Einführhilfen Zylindrische PaßflächePos. X,Y Rot. X,Y Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Prinzip der Lagefixierung Kopf Adapter

  8. Durchführungen Befestigungsbohrungen Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Ebene 1: Lage und Form der Öffnungen

  9. Zentrierhilfen Einstich zur Übertragung von Axialkräften Zylindrische Passfläche Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Ebene 2: Geometrie der mechanischen Ankopplung Kontur für alle Baugrößen gleich, mit unterschiedlichem Abstand zur Achse Z

  10. Passstiftbohrung Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Ebene 2: Geometrie der mechanischen Ankopplung

  11. Kontaktfläche für elektrische Koppelelemente Kontaktfläche für fluidische Koppelelemente Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Ebene 3: Standardbelegung

  12. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Ebene 4: Spezifikation der Koppelelemente • Elektrische Leistung: U=24V DC, Imax=1A • Pneumatik: p=0,6MPa • Vakuum: p=0,01MPa

  13. Betätigungsring Wechselkopf Toleranzausgleich durch Nachgiebigkeit des Ringes Adapter Verriegelungselemente Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Funktionsprinzip

  14. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick 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

  15. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Nachteile • Offene Bauweise (evt. kritisch für Anwendungen im Reinraum) • Tangentiale Krafteinleitung bei automatischem Wechsler mit Querkräften auf die Achse verbunden

  16. Einfräsungen zur Aufnahme in Wechslermagazin Verzahnung für automatischeBetätigung Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Aufbau einer Werkzeugwechselstation

  17. O-Ring NBR Schnurstärke 1mmInnendurchmesser 1,5mm Kontaktstift mit GewindeM1,2 in axialer und radialerBohrung Gewindestift ISO 4766 M1,2x2 Kontaktstelle mit kegeligemZapfen und Senkung unterschiedlicher Steigungergibt Linienberührung Bohrung für Kabelführungradial nach innenund außen Kontaktstift umgedreht eingebaut Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Aufbau elektrische Kontakte Kabel mit Querschnitt bis0,5mm² möglich

  18. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Messwerte elektrische Kontakte • Federkennlinie nahezu linear: Federrate=25N/mm • Kraftbereich verriegelt: ca. 3N< Andrückkraft < 6N • Funktionsmuster: Verriegelungsweg 0,3mmje Kontaktstift ca. 0,15mm = 4N • Isolationswiderstand zum Gehäuse: 10-20 MOhm (gemessen bei 500V) • Kontaktwiderstand < 0,1 Ohm • Strombelastbarkeit: 2A geprüft • Montage:mit etwas Geschick von Hand ohne Werkzeug möglich

  19. DruckluftschlauchDurchmesser: - außen 3mm- innen 1,8mm Luftanschlussstift:Durchmesser:- außen 2,2mm- innen 1mm O-Ring NBR Schnurstärke 1mmInnendurchmesser 1,5mm Verschlussschraube M2.5x3 oder Fluidanschluss Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick Fluidische Durchführungen Variante ohne radiale Abgänge

  20. Einleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen AusblickEinleitung Normvorschlag Verriegelung Durchführungen Ausblick 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

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