DE19737009A1 - Mikrogreifer und Verfahren für die Getriebemontage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrogreifer mit zwei Greiferfingern, die an ihrem freien Ende eine Greiffläche aufweisen, und mit einer ersten Betätigungseinrichtung für die Ausführung einer Greifbewegung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Montage von Mikrogetrieben, bei dem mindestens zwei Mikrozahnräder zusammengefügt werden.

Greifer werden in der Elektronik und in vielen anderen Gebieten vielfach eingesetzt. Dem Einsatz solcher herkömmlicher Greifsysteme in Mikrosystemen, beim Mikrohandling, bei der Mikromontage und in der Mikrofügetechnik stehen jedoch die Abmessungen der Greifersysteme als auch die Gestaltung und Steuerung der herkömmlichen Greifwerkzeuge entgegen. Es ist unzureichend, die herkömmlichen Greifersysteme lediglich in ihrer Dimensionierung zu verkleinern, weil mit zunehmender Miniaturisierung auch andere physikalische Phänomene, beispielsweise Oberflächeneffekte, an Bedeutung gewinnen. Deshalb sind neue Lösungen auf mikrotechnischer Basis erforderlich.

Um Getriebe zu montieren, müssen mehrere Mikrozahnräder zusammengefügt werden, die jedoch äußerst empfindlich sind. Die Greifkräfte dürfen nicht so groß sein, daß ein Zahnrad zerstört oder beschädigt wird. Wenn der Greifer mit dem Zahnrad an der Montagestelle angekommen ist, muß darauf geachtet werden, daß die Zähne der Zahnräder ineinandergreifen. Wenn das einzufügende Zahnrad auf das bereits vorhandene Zahnrad zubewegt wird, kann Zahn auf Zahn liegen und somit das Zusammenfügen blockiert werden. Außerdem besteht die Gefahr, daß Zähne zu stark deformiert werden.

Man ist daher dazu übergegangen, den Fügevorgang durch eine Montagehilfsbewegung zu unterstützen, die in einer Rüttelbewegung besteht, wobei der gesamte Greifer bewegt wird. Das einzufügende Zahnrad bleibt im Greifer fixiert.

Dadurch, daß das einzufügende Zahnrad aufgrund der Rüttelbewegung des gesamten Greifers lediglich eine lineare Bewegung ausführt, kann es beim Zusammenfügen nach wie vor zu Beschädigungen der Zahnräder kommen. Außerdem ist der Aufwand für die Rüttelbewegung des gesamten Greifers kostspielig.

In Henschke, F. "Miniaturgreifer und montagegerechtes Konstruieren in der Mikrotechnik", Düsseldorf, VDI-Verlag, 1994 wird ein Zangengreifer beschrieben, der zum Handhaben mikrotechnisch hergestellter Teile ausgelegt ist. Beide Greiferfinger werden über ein elektromagnetisches Tauchspulensystem angetrieben. Die Bewegung ist über eine Stromsteuerung regelbar. Aufgrund zu großer Abmessungen ist dieses System jedoch für die Getriebemontage nicht geeignet. Eine Miniaturisierung ist prinzipbedingt nur eingeschränkt möglich.

In Ando, Y., Sawada, H., Okazaki, Y., Ishikawa, Y. "Development of Micro Grippers" Conference on Micro Electro Berlin, 10-13. 9. 1990, S. 844-849 werden zwei Mikrogreifer mit Piezoaktoren beschrieben. Die Bewegung der beiden Greiferbacken des einen Greifers wird über Festkörpergelenke realisiert. Vorteilhaft bei dieser Art der Bewegungsübertragung ist die Spiel- und Verschleißfreiheit dieser Gelenke. Die beschriebenen kinematischen Elemente sind wegen der aufwendigen Fertigung nur für den Laboreinsatz geeignet. Der zweite Greifer hat zur Bewegungsübertragung mehrere Zahnräder. Dadurch ist bei der Greifbewegung mit Reibung und Spiel zu rechnen. Bei den kleinen Greifbereichen dieser Greifer ist mit Stick-slip-Effekten zu rechnen.

Ein mikrotechnisch hergestellter Schwenkgreifer aus Silicium wird von R. Salim und H. Wurmus, F+M 104, 1996, 9, S. 637-640 beschrieben. Zwei durch ein anisotropes Ätzen hergestellte Greiferfinger aus 0,24 mm dickem (100)-Silicium werden durch einen Piezoaktor angetrieben. Diese Anordnung wird auf einem Substrat befestigt. Die hohe Empfindlichkeit der geätzten Flächen sowie die sehr begrenzte Anzahl möglicher Formelemente für Greifflächen an den Greiferfingern lassen einen Einsatz für die Getriebemontage allerdings nicht zu. Zudem wirkt sich die aufwendige Fertigung nachträglich auf die Flexibilität des Greifers aus.

In F. Arai und T. Fukuda, SPIE Vol. 2906, 184, S. 193 und 194 wird ein Mikrogreifer beschrieben, bei dem zwei Greiferfinger jeweils an ihrem Ende über je ein erstes Festkörpergelenk mit einem Träger verbunden sind. Jeweils ein im Träger befindlicher Piezoaktor ist über ein zweites Festkörpergelenk seitlich mit je einem Greiferfinger verbunden. Mit diesen Piezoaktoren läßt sich eine weite Drehbewegung der Greiferfinger realisieren, wobei die ersten Festkörpergelenke die Drehpunkte darstellen.

Ein Greiferfinger ist an einer Stelle zu einem Festkörpergelenk ausgeformt. Seitlich neben diesem Festkörpergelenk ist ein weiterer Piezoaktor so angebracht, daß bei Betätigung desselben das vordere Ende dieses Greiferfingers eine Drehbewegung ausführt, wobei das Festkörpergelenk den Drehpunkt darstellt.

Damit sind zwei Antriebe der Greiferfinger vorgesehen. Zwei erste im Träger integrierte Piezoaktoren für weite Drehbewegungen und ein in einem Greiferfinger integrierter Piezoaktor für kleine Drehbewegungen. Da es sich um Drehbewegungen handelt, die nur bei kleinen Öffnungswinkeln transversalen Bewegungen entsprechen, lassen sich mit dieser Vorrichtung Mehrstellengreifwerkzeuge nicht handhaben. Longitudinale Bewegungen sind mit diesem Greifer nicht ausführbar.

In der EP 0 441 060 wird ein Parallelgreifer vorgestellt, der pneumatisch über einen Federbalg angetrieben wird. Die Greifbewegung wird über aufwendig gestaltete Festkörpergelenke übertragen. Die Abmessungen sowie der große Greifbereich lassen eine Verwendung nur innerhalb der klassischen Feinwerktechnik zu.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Mikrogreifer, mit dem Mikrobauteile sicher und auf einfache Weise erfaßt, insbesondere Zahnradmikrogetriebe montiert werden können, wobei die Greifkraft begrenzt und der Greifer für unterschiedliche Aufgabenstellungen anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Verfahren ist Gegenstand des Patentanspruchs 15.

Jeder Greiferfinger weist eine Greiferbacke auf, an der ein Greiferschnabel angeordnet ist. Die Trennung in zwei Bauteile hat den Vorteil, daß die Stabilität und Flexibilität der beiden Bauteile durch geeignete Materialwahl und Formgebung unterschiedlich eingestellt werden kann, so daß eine bessere Anpassung an verschiedene Aufgabenstellungen möglich ist. Vorzugsweise sind die Greiferschnäbel lösbar an den Greiferbacken angeordnet, wodurch die Flexibilität des Mikrogreifers zusätzlich erhöht wird. Um die Greiferschnäbel auf einfache Weise austauschen zu können, kann beispielsweise eine Klemmeinrichtung vorgesehen sein.

Mindestens ein Abschnitt der ersten Greiferbacke ist bezüglich der zweiten Greiferbacke in transversaler und longitudinaler Richtung beweglich angeordnet. Für die Ausführungen der Montagehilfsbewegungen ist es somit nicht erforderlich, den gesamten Mikrogreifer zu bewegen, weil sowohl die Greifbewegung zum Erfassen des Mikrobauteils als auch die Montagehilfsbewegung durch die Bewegung nur einer Greiferbacke relativ zur anderen Greiferbacke ausgeführt wird.

Die transversale Bewegung des Greiferbackenabschnitts hat gegenüber einer Drehbewegung eines Scherengreifers den Vorteil, daß bei unterschiedlichen Objektgrößen die Positionierung beim Ergreifen eines Mikrobauteils genauer eingestellt werden kann.

Die Bewegung in longitudinaler Richtung ist hauptsächlich für die Montagehilfsbewegung von Bedeutung. Wenn zwischen den Greiferschnäbeln als Greifobjekt beispielsweise ein Zahnrad gehalten wird, wird durch die Longitudinalbewegung des Greiferbackenabschnitts und somit des zugeordneten Greiferschnabels eine Rotationsbewegung des Zahnrades erzeugt.

Vorzugsweise ist die zweite Greiferbacke starr. Dies bedeutet, daß die Greiferbacke nicht nur aus steifem Material besteht, sondern auch, daß die Greiferbacke beispielsweise bezüglich einer Halterung, über die der Mikrogreifer mit einer Manipulationseinrichtung verbunden ist, ortsfest befestigt ist. Die Greif- und Montagehilfsbewegung wird somit ausschließlich durch die erste Greiferbacke ausgeführt.

Vorzugsweise umfaßt der in transversaler und longitudinaler Richtung bewegliche Abschnitt das freie Ende der Greiferbacke. Weil der dazugehörige Greiferschnabel an diesem freien Ende der Greiferbacke befestigt ist, führt somit der Greiferschnabel dieselben Bewegungen aus, wie dieser Abschnitt der Greiferbacke.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die erste Greiferbacke in einen unbeweglichen Abschnitt (1. Abschnitt), einen in transversaler Richtung beweglichen Abschnitt (2. Abschnitt) und in den in transversaler und longitudinaler Richtung beweglichen Abschnitt (3. Abschnitt) unterteilt. In dieser Ausführungsform ist der unbewegliche Abschnitt beispielsweise mit der zweiten Greiferbacke oder mit einer Halterung verbunden und insoweit ortsfest angeordnet. An diesem ortsfesten Abschnitt schließt sich der 2. Abschnitt an, der nur in transversaler Richtung bezüglich der zweiten Greiferbacke beweglich ist. Der 3. Abschnitt ist bezüglich des 2. Abschnittes nur in longitudinaler Richtung beweglich, aber aufgrund der transversalen Beweglichkeit des 2. Abschnittes ist somit der 3. Abschnitt sowohl in longitudinaler als auch in transversaler Richtung beweglich.

Um die Bewegungen realisieren zu können, ist zwischen dem 1. und dem 2. Abschnitt ein in transversaler Richtung bewegliches Federelement angeordnet, das vorzugsweise eine Parallelfeder ist. Eine solche Parallelfeder ist vorzugsweise aus Festkörpergelenken aufgebaut, die kein Spiel aufweisen sowie reibungsfrei, wartungsfrei und verschleißfrei sind. Die tatsächliche Bahnkurve einer Parallelfeder ist parabelförmig. Allerdings sind bei den geringfügigen Auslenkungen, die beispielsweise unter 1 mm liegen, die Abweichungen von der Geraden vernachlässigbar.

Die Federelemente können mit einer zusätzlichen Aussteifung versehen sein, um eine höhere Stabilität der Federanordnung zu erreichen.

Die erste Betätigungseinrichtung, mit der die Transversalbewegung erzeugt wird, ist vorzugsweise zwischen dem 2. Abschnitt und der gegenüberliegenden Greiferbacke angeordnet. Diese Betätigungseinrichtung dient auch gleichzeitig zur Greifkrafterzeugung, wobei vorzugsweise für die Betätigung Druckluft eingesetzt wird. Um Leckverluste und Reibungen eines konventionellen Druckzylinders zu umgehen, wird bevorzugt ein Membranzylinder verwendet.

Für die Öffnungsbewegung wird die Membran mit Druck beaufschlagt, für die Schließbewegung entlüftet. Es wirkt hierbei die Rückstellkraft des Federelementes. In Verbindung mit dem Rückstellvermögen des Federelementes wird der Forderung nach einer Selbstsicherung bei Energieausfall entsprochen.

Zwischen dem 2. Abschnitt und dem 3. Abschnitt ist vorzugsweise eine zweite Betätigungseinrichtung für die Longitudinalbewegung angeordnet. Geeignet ist jeder in longitudinaler Richtung wirkende Antrieb. Vorzugsweise umfaßt der Antrieb eine Vorspannfeder, in die ein Piezoaktor eingebaut ist.

Diese Betätigungseinrichtung ist vorteilhafterweise ein in longitudinaler Richtung wirkender Rüttelantrieb, der eine Hin- und Her-Bewegung ausführt und diese auf den 3. Abschnitt und somit auch auf den dazugehörigen Greiferschnabel überträgt. Der in longitudinaler Richtung wirkende Antrieb kann beispielsweise durch eine sinusförmige Ansteuerung zu einem Rüttelantrieb gemacht werden.

Die Greiferschnäbel, die an den Greiferbacken angeordnet sind, sind hinsichtlich ihrer Ausgestaltung an die jeweilige Aufgabenstellung angepaßt. Vorzugsweise ist der an der ersten Greiferbacke angeordnete Greiferschnabel (erster Greiferschnabel) in transversaler Richtung elastisch ausgebildet. Der an der zweiten Greiferbacke angeordnete Greiferschnabel (zweiter Greiferschnabel) ist entsprechend zu der Greiferbacke ebenfalls starr ausgebildet. Die Greifkraft wird im wesentlichen über die Greiferschnäbel begrenzt. Es hat sich gezeigt, daß die alleinige Bestimmung des transversalen Bewegungsbereichs über Anschläge die Greifkraft nicht zuverlässig begrenzt, da die Anschläge als ideal steif angenommen werden müssen. Die Greifkraftbegrenzung ist daher in einem der beiden Greiferschnäbel integriert und zwar vorzugsweise in den Greiferschnabel, der der beweglichen Greiferbacke zugeordnet ist. Um die Greifkraft zu begrenzen, ist der erste Greiferschnabel vorzugsweise mit einer Blattfeder versehen. Diese Blattfeder kann integraler Bestandteil des Greiferschnabels sein. Zur Greifkraftbegrenzung trägt auch die Begrenzung des Greifbereichs an der ersten Betätigungseinrichtung bei, wobei der Greifbereich so mit der Stellung der Greiferschnäbel abgestimmt wird, daß beim Greifen von Objekten vorgegebener Größe eine definierte Auslenkung der Blattfeder die Greifkraft begrenzt.

Sollen unterschiedlich große Bauteile ohne Verstellung der den Greifbereich begrenzenden Anschläge gegriffen werden, werden die jeweiligen Greifflächen des Mehrstellengreifers so an die Größe der Greifobjekte angepaßt, daß die jeweils benötigten Greifkräfte durch eine etwa gleich große Auslenkung der Blattfeder des Greiferschnabels aufgebracht werden.

Vorzugsweise weist jede Greiffläche mindestens ein Zahnsegment auf, mit dem beispielsweise ein Zahnrad erfaßt und gehalten werden kann. Die Greiffläche kann auch mehrere Zahnsegmente aufweisen und insgesamt als Mehrstellengreiffläche ausgebildet sein.

Das Verfahren zur Montage von Mikrogetrieben mit mindestens einem Mikrozahnrad ist dadurch gekennzeichnet, daß das anzufügende Mikrozahnrad unter einer alternierenden Wälzbewegung angefügt wird.

Für dieses Verfahren wird vorzugsweise der erfindungsgemäße Mikrogreifer eingesetzt, weil er in der Lage ist, diese alternierende Wälzbewegung auszuführen.

Vorzugsweise wird diese alternierende Wälzbewegung bei der Montage von Planetengetrieben eingesetzt, die aus Hohl-, Sonnen- und Planetenrad bestehen. Zuerst werden das Hohl- und das Sonnenrad montiert und anschließend wird das Planetenrad an das während des Montagevorgangs über das Hohlrad hinausragende Sonnenrad angefügt. Hierbei ist das Sonnenrad vorzugsweise frei drehbar gehalten. Im nächsten Schritt wird das schon mit dem Sonnenrad in Eingriff befindliche Planetenrad abgesenkt und unter einer alternierenden Wälzbewegung zwischen Hohlrad und Sonnenrad eingefügt.

Der erfindungsgemäße Mikrogreifer eignet sich insbesondere für die Montage solcher Planetengetriebe. Durch die alternierende Wälzbewegung wird erreicht, daß beim Anfügen zuverlässig ein Zahn und eine Lücke der beteiligten Mikrozahnräder aufeinanderstoßen, womit Defekte an den Mikrozahnrädern vermieden werden. Hierbei ist es von Vorteil, daß eine mit konventioneller Stell- bzw. Robotertechnik vorgenommene Ausrichtung der Position des anzufügenden Mikrozahnrades als auch die Stellung der Zähne der Zahnräder für den Fügevorgang des Planetenrades mittels des Mikrogreifers ausreichend ist. Die grobe Ausrichtung/Positionierung der Mikrobauteile kann mit Bildverarbeitungsverfahren unterstützt bzw. kontrolliert werden. Der Fügevorgang wird durch die alternierende Wälzbewegung trotz beliebiger Stellung der Zähne ermöglicht.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Mikrogreifers,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines von zwei Zahnsegmenten gehaltenen Zahnrades zur Veranschaulichung der Wälzbewegung,

Fig. 3 Greiferschnäbel, die als Mehrstellengreifer ausgebildet sind,

Fig. 4 die erste Betätigungseinrichtung im Schnitt,

Fig. 5 ein Greiferschnabel im unbelasteten und im gebogenen Zustand und

Fig. 6 eine Parallelfeder in perspektivischer Darstellung.

In der Fig. 1 ist ein Mikrogreifer 1 dargestellt, der einen ersten Greiferfinger 2 und einen zweiten Greiferfinger 3 aufweist. Der zweite Greiferfinger 2 weist an seinem rückwärtigen Ende einen Schenkel 16 auf, der dem Greiferfinger 3 insgesamt eine L-förmige Gestalt verleiht. Mit diesem Schenkel 16 ist der Mikrogreifer 1 in einer Halterung 19 befestigt, die ein Adapter für eine Manipulationseinrichtung sein kann.

Der Greiferfinger 3 ist starr ausgebildet und bezüglich der Halterung 19 ortsfest angeordnet. Dies bedeutet, daß der zweite Greiferfinger 3 zu keiner Auslenkung fähig ist.

Am Schenkel 16 ist der erste Greiferfinger 2 befestigt, der drei Abschnitte 21, 22 und 23 aufweist. Der erste Abschnitt 21, der unmittelbar am Schenkel 16 befestigt ist, ist ebenfalls unbeweglich. Hieran schließt sich ein Federelement in Form einer Parallelfeder 24 an, die derart eingebaut ist, daß der zweite Abschnitt 22 in transversaler Richtung beweglich ist. Die Bewegungsrichtung ist durch den Doppelpfeil gekennzeichnet. Bewegung in transversale Richtung bedeutet Bewegung in der Ebene, die durch die beiden Greiferfinger 2 und 3 gebildet wird.

An dem transversal beweglichen Abschnitt 22 greift die erste Betätigungseinrichtung 40 an, die zwischen dem zweiten Greiferfinger 3 und dem transversal beweglichen Abschnitt 22 des ersten Greiferfingers 2 angeordnet ist.

An den Abschnitt 22 schließt sich eine zweite Betätigungseinrichtung 25 an, die aus einer Vorspannfeder 26 und einem Piezoaktor 27 besteht. Diese Betätigungseinrichtung ist ein Rüttelantrieb, der eine alternierende Bewegung in longitudinaler Richtung, d. h. in Längsrichtung des ersten Greiferfingers 2, ausführt. Die Bewegungsrichtung ist durch den Doppelpfeil gekennzeichnet. Dadurch wird der sich hieran anschließende und das freie Ende des Greiferfingers 2 bildende Abschnitt 23 in longitudinaler Richtung bewegt. Aufgrund der transversalen Bewegung des Abschnitts 22 ist der Abschnitt 23 in der Lage, sich sowohl in transversaler als auch in longitudinaler Richtung zu bewegen. Die möglichen Bewegungsrichtungen sind durch die beiden Doppelpfeile des Abschnitts 23 gekennzeichnet.

An den vorderen Enden der Greiferfinger 2 und 3 sind die Greiferschnäbel 6 und 7 befestigt. Diese sind austauschbar, so daß ohne Veränderung der Greiferarme der Mikrogreifer 1 an unterschiedliche Greifaufgaben angepaßt werden kann. Jeder Greiferschnabel besitzt eine abgebogene Schnabelspitze 8, 9 mit den zugehörigen Greifflächen, die nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 noch beschrieben werden. Von den Greiferschnäbeln 6 und 7 wird ein Zahnrad 30 gehalten, das in der Fig. 1 nur als Kreis dargestellt ist. Der zweite Greiferschnabel 7 ist starr ausgebildet, während der erste Greiferschnabel 6 in der durch die Greiferfinger 2, 3 gebildeten Ebene beweglich ist. Dies wird durch die integrierte Blattfeder 15 des Greiferschnabels 6 ermöglicht.

In der Fig. 2 ist der vordere Teil der Greiferschnäbel 6, 7 mit den Schnabelspitzen 8 und 9 vergrößert dargestellt. Die Greifflächen 10, 11 sind mit jeweils einem Zahnsegment 12, 13 versehen, deren Kontur an das zu ergreifende Zahnrad 30 angepaßt ist. Das Zahnrad 30 wird zwischen den beiden gegenüberliegend angeordneten Zahnsegmenten 12, 13 gehalten, die jeweils in eine Zahnlücke des Zahnrades 30 eingreifen. Die longitudinale Bewegungsrichtung des Greiferschnabels 6 und damit der dazugehörigen Schnabelspitze 8 ist durch den Doppelpfeil gekennzeichnet. Wenn nun der Rüttelantrieb 25 in Gang gesetzt wird, führt die Schnabelspitze 8 die dargestellte longitudinale Bewegung aus, wodurch das Zahnrad ebenfalls vor und zurück bewegt wird. Dadurch, daß das Zahnsegment 13 ortsfest ist, führt das Zahnrad 30 eine Drehbewegung um einen durch die Longitudinalbewegung bestimmten Winkel aus. Diese Drehbewegung ist durch den gebogenen Doppelpfeil angedeutet. Hierbei bewegt sich die Schnabelspitze 8 aufgrund der Federeigenschaft des Greiferschnabels 6 auf die Schnabelspitze 9 zu, so daß das Zahnrad 30 eine Wälzbewegung ausführt. Die Longitudinalbewegung des ersten Greiferschnabels 6 wird somit in eine Rotationsbewegung des Greifobjektes umgesetzt. Es wird dadurch auf einfache Weise eine Montagehilfsbewegung ermöglicht, die durch eine Gesamtbewegung des Mikrogreifers nicht oder nur durch einen großen Aufwand realisiert werden könnte.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Greiferschnäbel 6, 7 bzw. der dazugehörigen Schnabelspitzen 8, 9 dargestellt. Es handelt sich um einen sogenannten Mehrstellengreifer, der für die Bauteile eines Wolfrom-Getriebes ausgelegt ist. Um für die Montage der dazugehörigen Zahnräder die Greiferschnäbel nicht auswechseln zu müssen, weist jede Schnabelspitze im Bereich ihrer Greiffläche 10, 11 jeweils zwei Zahnsegmente 12, 12' und 13, 13' auf, zwischen denen die beiden Zahnräder 30 und 31 gehalten werden können. Zwischen den Zahnsegmenten 13 und 13' bzw. 12 und 12' besitzt die Greiffläche 10 der Schnabelspitze 8 eine Griffmulde 14, in der das Hohlrad 32 gehalten werden kann. Die Greiffläche 11 der Schnabelspitze 9 kann ebenfalls mit einer Griffmulde versehen sein, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Daher ist in der Fig. 3 die entsprechende Greiffläche 11 als ebene Greiffläche ausgebildet. Es ist somit möglich, mit einem Greiferschnabelpaar 6, 7 sämtliche für den Zusammenbau eines Wolfrom-Getriebes benötigte Zahnräder zu ergreifen.

In der Fig. 4 ist die erste Betätigungseinrichtung 40 im Detail dargestellt. Diese Betätigungseinrichtung zeichnet sich durch eine kompakte Bauform, einfachen Aufbau, einfache Dimensionierung und geringe Erwärmung im Dauerbetrieb auf, wobei keine Leckverluste auftreten und die gesamte Vorrichtung nahezu reibungsfrei und somit ohne störenden Stick-Slip-Effekt arbeitet. In der zweiten Greiferbacke 5 ist eine Verschraubung 43 mit einer zentralen Bohrung eingesetzt, durch die von oben Druckluft über die angedeutete Zuführung 44 zugeführt werden kann. Die Verschraubung 43 hält eine Membran 41, die mit der zugeführten Druckluft beaufschlagt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite greift ein Stößel 42 an, der in der gegenüberliegenden Greiferbacke 4, d. h. im transversal beweglichen Abschnitt 22 der Greiferbacke 4 angeordnet ist. Um eine Greifbewegung feinfühlig zu steuern, wird die Membran 41 über eine Veränderung des angelegten Luftdruckes angesteuert. Eine zweite Möglichkeit der Ansteuerung besteht im Schalten eines Konstantdruckes über ein Wegeventil. Zum gezielten Einstellen des Bewegungsbereiches können zusätzlich zwei Anschläge für die Greifbewegung vorgesehen sein. Damit kann sowohl das Öffnen als auch das Schließen des Greifers beeinflußt werden. Das Ziel der Beschränkung ist es, die Membran 41 um ihre Ruhelage zu betreiben, da hier die geringsten inneren Spannungen an der Membran 41 auftreten, und die Greifkraft im Zusammenwirken mit der Ausgestaltung des ersten Greiferschnabels zu begrenzen.

In der Fig. 5 ist der erste Greiferschnabel 6 vergrößert dargestellt. Die Blattfeder 15 wird durch eine Materialverringerung des Greiferschnabels 6 im mittleren Bereich erzeugt. Die Schnabelspitze 8, die in der hier gezeigten Ausführungsform zwei Zahnsegmente 12, 12' aufweist, mit denen das Zahnrad 30 gehalten wird, kann um den Winkel α durch Verbiegung der Blattfeder 15 nach unten abgebogen werden, wie dies auf der gestrichelten Darstellung zu sehen ist. Die Bewegung um den Winkel α tritt auf, wenn der gesamte Greiferschnabel 6 um die Wegstrecke S in Y-Richtung bewegt wird.

In der Fig. 6 ist die Parallelfeder 24 vergrößert dargestellt. Die beiden parallel angeordneten Federblätter 29a, 29b sind zusätzlich mit Aussteifungen 28 versehen, um die Torsionsstabilität der Feder zu erhöhen. Bei einer Auslenkung führen die beiden Federblätter 29a, 29b eine Parallelogrammbewegung durch, wodurch die transversale Bewegung des Abschnitts 22 erzielt wird.

Bezugszeichenliste

1

Mikrogreifer

2

erster Greiferfinger

3

zweiter Greiferfinger

4

erste Greiferbacke

5

zweite Greiferbacke

6

erster Greiferschnabel

7

zweiter Greiferschnabel

8

Schnabelspitze

9

Schnabelspitze

10

Greiffläche

11

Greiffläche

12

,

12

' Zahnsegment

13

,

13

' Zahnsegment

14

Griffmulde

15

Blattfeder

16

Schenkei

19

Halterung

21

erster Abschnitt

22

zweiter Abschnitt

23

dritter Abschnitt

24

Parallelfeder

25

zweite Betätigungseinrichtung

26

Vorspannfeder

27

Piezoaktor

28

Aussteifung

29

a,

29

b Federblatt

30

Planetenrad

31

Sonnenrad

32

Hohlrad

40

erste Betätigungseinrichtung

41

Membran

42

Stößel

43

Verschraubung

44

Druckluftzufuhr

Claims (16)

1. Mikrogreifer mit zwei Greiferfingern, die an ihrem freien Ende eine Greiffläche aufweisen, und mit einer ersten Betätigungseinrichtung für die Ausführung einer Greifbewegung, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Greiferfinger (2, 3) eine Greiferbacke (4, 5) aufweist, an die jeweils ein Greiferschnabel (6, 7) angeordnet ist, und
daß mindestens ein Abschnitt (23) der ersten Greiferbacke (4) bezüglich der zweiten Greiferbacke (5) in transversaler und longitudinaler Richtung beweglich angeordnet ist.

2. Mikrogreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Greiferbacke (5) starr ist.

3. Mikrogreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in transversaler und longitudinaler Richtung bewegliche Abschnitt (23) das freie Ende der Greiferbacke (4) umfaßt.

4. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Greiferbacke (4) in einen unbeweglichen Abschnitt (21) (erster Abschnitt), einen in transversaler Richtung beweglichen Abschnitt (22) (zweiter Abschnitt) und in den in transversaler und longitudinaler Richtung beweglichen Abschnitt (23) (dritter Abschnitt) unterteilt ist.

5. Mikrogreifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Abschnitt (21) und dem zweiten Abschnitt (22) ein in transversaler Richtung bewegliches Federelement angeordnet ist.

6. Mikrogreifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Federelement eine Parallelfeder (24) ist.

7. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betätigungseinrichtung zwischen dem zweiten Abschnitt (22) und der gegenüberliegenden Greiferbacke (5) angeordnet ist.

8. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Abschnitt (22) und dem dritten Abschnitt (23) eine zweite Betätigungseinrichtung (25) für die Longitudinalbewegung angeordnet ist.

9. Mikrogreifer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Betätigungseinrichtung eine Vorspannfeder (26) umfaßt, in die ein Piezoaktor (27) eingebaut ist.

10. Mikrogreifer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Betätigungseinrichtung (25) ein in longitudinaler Richtung wirkender Rüttelantrieb ist.

11. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferschnäbel (6, 7) lösbar an den Greiferbacken (4, 5) befestigt sind.

12. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der an der ersten Greiferbacke (4) angeordnete Greiferschnabel (6) (erster Greiferschnabel) in transversaler Richtung elastisch ausgebildet ist und daß der an der zweiten Greiferbacke (5) angeordnete Greiferschnabel (7) (zweiter Greiferschnabel) starr ausgebildet ist.

13. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Greiferschnabel (6) eine Blattfeder (15) aufweist.

14. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnete daß jede Greiffläche (10, 11) mindestens ein Zahnsegment (12, 12', 13, 13') aufweist.

15. Verfahren zur Montage von Mikrogetrieben, mit mindestens einem Mikrozahnrad, dadurch gekennzeichnet, daß das anzufügende Mikrozahnrad unter einer alternierenden Wälzbewegung montiert wird.

16. Verfahren zur Montage von Planetengetrieben bestehend aus Hohl-, Sonnen- und Planetenrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst das Hohl- und das Sonnenrad montiert werden und daß dann das Planetenrad unter der alternierenden Wälzbewegung an das Sonnenrad angefügt wird und anschließend das schon mit dem Sonnenrad in Eingriff befindliche Planetenrad abgesenkt und unter einer alternierenden Wälzbewegung zwischen Hohlrad und Sonnenrad eingefügt wird.