In der Mikrosystemtechnik kommt es zu Effekten, die in der klassischen Montage aufgrund der größeren Massen nicht auftreten. So ziehen sich Objekte aufgrund parasitärer Kräfte untereinander an bzw. stoßen sich bei gleicher Ladung voneinander ab. Dadurch wird insbesondere eine genaue Platzierung von Bauteilen durch Greifer erschwert, weil die Bauteile beim Anheben mit dem Werkstückträger und beim Absetzen mit der Ablage interagieren.
Da hierzu nur Sonderlösungen aus der Makromontage herangezogen werden können, ist es vonnöten, eine neue Methodik, bzw. ein Verfahren zu entwickeln, welches genau dieses Problem angeht und eine Planung der Handhabungsmittel in der Mikromontage ermöglicht.
Zum Verständnis der Problematik der Mikrohandhabung sollen im ersten Teil der Arbeit ausführlich die Grundlagen und der Stand der Technik ermittelt werden. Darauf aufbauend soll dann mit Hilfe der Feature-Technologie eine Datenbank entwickelt werden, mit der ein geeigneter Greifer für eine bestimmte Montageaufgabe gefunden werden soll. Über eine Aufteilung des Lösungsweges in Bauteil, Ablage, Werkstückträger und Arbeitsraum und deren Schnittstellen soll der Greifer am Ende des Verfahrens konstruierbar sein. Dies geschieht unter Beachtung der Störeffekte in der Mikrosystemtechnik.
Im zweiten Teil der Arbeit soll der Vakuumgreifer, nachdem er theoretisch betrachtet worden sein wird, einiger Versuche unterzogen werden. So sollen von verschiedenen Bauarten von Sauggreifern, die sich in Außendurchmesser bzw. Anzahl der Saugbohrungen unterscheiden, deren Verhalten im Zusammenwirken mit mannigfachen Oberflächen untersucht werden, um so Rückschlüsse auf Saugkraft und Haftungsverhalten mit Objekten ziehen zu können.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Motivation
- Zielsetzung
- Aufbau der Arbeit
- Grundlagen
- Feature-Technologie
- Definition
- Feature-Erzeugung
- Microfeatures
- Unterscheidung von Eigenschaft, Merkmal, Feature und Attribut
- Mikrosystemtechnische Probleme
- Störkräfte in der Mikromontage
- Elektrostatische Kraft
- Van-der-Waals-Kraft
- Kapillarkraft
- Auswirkungen der Beschleunigung in der Mikromontage
- Luftwiderstand während des Transports
- Bildverarbeitung in der Mikromontage
- Stand der Technik
- Greifer in der Mikrosystemtechnik
- Greifer zum Handhaben von Objekten
- Greifen in der Mikrosystemtechnik
- Backengreifer
- Fluiddruckkraftgreifer (Vakuumgreifer)
- Adhäsionsgreifer
- Kristallisationsgreifer (Gefriergreifer)
- Polarisationsgreifer
- Magnetgreifer
- Bauteile in der Mikrosystemtechnik
- Arbeitsräume in der Mikrosystemtechnik
- Montage in der Mikrosystemtechnik
- Werkstückträger in der Mikrosystemtechnik
- Eigener Ansatz
- Modellgreifer in der Mikromontage
- Greifer – Kontaktfläche – Bauteil
- Unterschiedliche Greifertypen
- Adhäsionsgreifer
- Backengreifer
- Magnetgreifer
- Sauggreifer
- Features der fünf Teilbereiche
- Bauteilfeatures durch DIN-Adaption
- Ablagefeatures
- Arbeitsraumfeatures
- Werkstückträgerfeatures
- Greiferfeatures
- Schnittstellen von Bauteil, Ablage, Werkstückträger, Arbeitsraum und Greifer
- 2er-Schnittstellenanalyse
- Werkstückträger / Bauteil
- Werkstückträger / Greifer
- Greifer / Bauteil
- Bauteil / Ablage
- Ablage / Greifer
- 3er-Schnittstellen
- Werkstückträger / Greifer / Bauteil
- Ablage / Greifer / Bauteil
- Die greiferbestimmenden Schnittstellen
- Bauteil (1)
- Bauteil – Ablage (2)
- Bauteil – Werkstückträger (3)
- Arbeitsraum (4)
- Den richtigen Greifer finden – ein Beispiel
- Mathematischer Hintergrund der Feature-Zusammenhänge
- Kräfte und Momente zwischen Greifer und Bauteil
- Haltekräfte des Vakuumgreifers
- Versuche zur Greifkraft beim Sauggreifer
- Versuchsaufbau und Greifertypen
- Die Saugkraftversuche
- Glatte Greiffläche aus Plexiglas
- Raue Greiffläche aus Schleifpapier
- Greifkraft an porösen Bauteilen
- Ergebnisse
- Analyse der Störkräfte in der Mikromontage
- Untersuchung der Bedeutung von Feature-Technologie zur Greifplanung
- Entwicklung einer Systematik zur Greiferauswahl basierend auf Bauteil, Ablage, Werkstückträger und Arbeitsraum
- Empirische Untersuchungen zur Greifkraft von Sauggreifern
- Erstellung einer umfassenden Feature-Liste für die Greiferauswahl in der Mikromontage
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Planungsmethodik zur Bestimmung der Handhabungsmittel in der Mikromontage. Sie zielt darauf ab, ein Verfahren zu schaffen, das die Auswahl des optimalen Greifers für eine bestimmte Montageaufgabe unter Berücksichtigung der spezifischen Herausforderungen der Mikrosystemtechnik ermöglicht.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Motivation, die Zielsetzung und den Aufbau der Arbeit erläutert. Im Anschluss werden in Kapitel 2 die Grundlagen der Mikromontage, die Feature-Technologie sowie die wichtigsten Störkräfte, die in diesem Bereich auftreten, beschrieben. Das dritte Kapitel beleuchtet den aktuellen Stand der Technik in der Mikromontage mit Fokus auf Greifer, Bauteile, Ablagesituationen, Werkstückträger und Arbeitsräume.
Im Kern der Arbeit liegt Kapitel 4, in dem die eigene Planungsmethodik vorgestellt wird. Die Schnittstellen zwischen Bauteil, Ablage, Werkstückträger und Arbeitsraum werden detailliert analysiert, um so die Greiferfeatures zu generieren. Anhand eines praktischen Beispiels wird die Anwendung der Methodik zur Auswahl des richtigen Greifers veranschaulicht.
Kapitel 5 fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten. In diesem Zusammenhang wird die Notwendigkeit hervorgehoben, die gewonnenen Erkenntnisse in einem Computerprogramm umzusetzen und weitere Versuche zur Adhäsion zwischen verschiedenen Materialien durchzuführen.
Schlüsselwörter
Mikromontage, Mikrosystemtechnik, Handhabungsmittel, Feature-Technologie, Greiferauswahl, Greiferfeatures, Sauggreifer, Greifkraft, Störkräfte, Adhäsion, Bildverarbeitung, Werkstückträger, Ablage, Arbeitsraum, Bauteil, Planungsmethodik, Modellgreifer
- Citation du texte
- Dipl.-Ing. Maximilian Kalbfleisch (Auteur), 2006, Planungsmethodik zur Bestimmung der Handhabungsmittel in der Mikromontage, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/81372
