Grundlagen zur Kopplung von piezoelektrischen Schwingförderern zu einem flexiblen Fördersystem für Mikrobauteile
Final Report Abstract
Die Zuführung von komplexen Teilen in der Montage ist ein entscheidender Engpass für eine erfolgreiche Automatisierung. Besonders im Bereich der Mikromontage ist der Kostenanteil der Zuführtechnik besonders hoch, da die Ordnungseinrichtungen für jedes zu fördernde Bauteil angepasst werden müssen und wenig flexibel sind. Das Ziel des Vorhabens bestand darin, ein rechnergestütztes modulares piezoelektrisches Fördersystem zur bauteilflexiblen Zuführung von überwiegend Mikrobauteilen zu erarbeiten und zu untersuchen. Das im Rahmen des Projektes entstandene Zuführsystem besteht aus einer produktneutralen Vorvereinzelungseinheit, sowie vier hierzu speziell entwickelten miniaturisierten piezoelektrischen Schwingförderern, deren hexagonale Förderflächen nebeneinander angeordnet sind. In Verbindung mit einer Bildverarbeitung konnten auf dem System unterschiedlichste exemplarisch ausgewählte Mikrobauteile automatisiert vereinzelt und sortiert sowie positioniert werden. Bei einer maximalen Positionsabweichung von ±0,3 mm sind Taktzeiten von ca. 2 Sekunden möglich. Eine prozesssichere Orientierung war dagegen nicht möglich und sollte stattdessen durch periphere Systeme, wie z.B. einem Greifer mit integrierter Rotationsachse, erfolgen. Hauptbestandteile des Projektes waren die Miniaturisierung und Überarbeitung des piezoelektrischen Schwingförderers, die Hochspannungstechnik zur Kopplung der Schwingförderer, die Erarbeitung einer geeigneten Steuerungstechnik und die Messtechnische Untersuchung und Validierung des Systems. Durch eine geeignete Konstruktive Gestaltung des Fördersystems konnte das durchschnittliche Spaltmaß zwischen zwei benachbarten Förderflächen auf ca. 50 μm reduziert und das gesamte exemplarisch ausgewählte Bauteilspektrum über den Spalt gefördert werden. Zusätzliche Maßnahmen zur Spaltüberbrückung, wie sie in Arbeitspaket 1 entwickelt wurden, waren dabei nicht erforderlich. Insgesamt ist das im Rahmen dieses Projektes erarbeitete rechnergestützte modulare piezoelektrische Fördersystem ein vielversprechender Ansatz für die automatisierte bauteilflexible Zuführung von kleinen bis mittelgroßen Bauteilen. Für einen produktiven und effizienten Betrieb des Systems besteht jedoch noch ein deutliches Forschungsdefizit. Dieses resultiert im Wesentlichen aus dem Fehlen eines geeigneten Prozessmodells für den Fördervorgang. Im Rahmen des aktuell bei der DFG beantragten Forschungsvorhabens soll ein geeignetes Prozessmodell für den Fördervorgang entwickelt und dieses für die Bestimmung von jeweils an das Bauteil, den Prozess und den Umgebungszustand angepasster Förderparameter der Schwingförderer eingesetzt werden.
Publications
- Characterization of a piezoelectric vibratory conveyor. ACTUATOR 10 International Conference and Exhibition on New Actuators and Drive Systems 2010, Bremen, S. 613-616
Munzinger, C.; Dieckmann, A. M.; Tröndle, M. et al.
- Method to couple several miniature oscillating conveyors to a feeding system. EUSPEN 10th International Conference of the European Society for Precision Engineering & Nanotechnology 2010, Delft, Netherlands, S. 103-106
Munzinger, C.; Dieckmann, A. M.; Tröndle, M. et al.
- Automated supply of microparts based on the micro slide conveying principle. CIRP Annals - Manufacturing Technology 2011, Budapest, Hungary, S. 13-16
Fleischer, J.; Leberle, U.
- Automatisiertes flexibles Zuführsystem - Piezoelektrisches modulares Schwingfördersystem für eine flexible Teilezuführung in der automatisierten Montage, ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Jahrg. 106, Heft 7-8, S. 548-552, 2011
Fleischer, J.; Leberle, U.
- Miniaturized piezoelectric vibratory conveyor for the flexible handling of very different small parts. EUSPEN 12th International Conference of the European Society for Precision Engineering & Nanotechnology 2012, Stockholm, Sweden
Fleischer, J.; Leberle, U.
