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DE10114551C1 - microgrippers - Google Patents

microgrippers

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Publication number
DE10114551C1
DE10114551C1 DE2001114551 DE10114551A DE10114551C1 DE 10114551 C1 DE10114551 C1 DE 10114551C1 DE 2001114551 DE2001114551 DE 2001114551 DE 10114551 A DE10114551 A DE 10114551A DE 10114551 C1 DE10114551 C1 DE 10114551C1
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DE
Germany
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gripper
linear actuator
micro
actuator
micro gripper
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DE2001114551
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German (de)
Inventor
Ulrich Gengenbach
Torsten Koker
Stefan Riebel
Friedhelm Engelhardt
Andreas Hofmann
Rudolf Scharnowell
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/EP2002/002496 priority patent/WO2002076685A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00Micromanipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B25J9/0015Flexure members, i.e. parts of manipulators having a narrowed section allowing articulation by flexion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Micro-gripper, comprising a support (1), on which a linear actuator (2) is fixed, and two gripper jaws with opposing action, whereby the both gripper jaws (17), together with at least one flex joint, are constructively combined to give a gripping instrument (4) and the gripping instrument (4), the linear actuator (2) and the support (1) are connected in such a way that the gripper jaws (17) are displaced back and forward relative to each other by means of the linear actuator (2). The aim of the invention is to further develop a micro-gripper such as to be universally applicable for the assembly of microsystems and may be adjusted to match components of various geometry in a very short time. Said aim is achieved, whereby the gripping instrument (4) is designed as a component which may be detached from the micro-gripper, embodied such as to be fixed with a positive fit to the micro-gripper or removed therefrom in a suitable manner, preferably by means of a dowel press fitting or a snap-on connector.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrogreifer, bestehend aus einem Träger mit Linearaktor sowie zwei gegeneinander wir­ kende Greiferbacken gemäß Anspruch 1.The invention relates to a micro gripper consisting of one carrier with linear actuator and two against each other kende gripper jaws according to claim 1.

Bei der Montage von Mikrosystemen ist es notwendig, ein­ zelne Bauteile oder Baugruppen mit Greifwerkzeugen aufzu­ nehmen, mit anderen Baugruppen zu verbinden und im An­ schluss daran wieder abzulegen. Für diesen Zweck eignen sich insbesondere Mikrogreifer, welche als mechanische Ba­ ckengreifer mit zwei oder mehreren Greiferbacken ausgerüs­ tet für einen bestimmten Montageschritt und eine bestimmte Bauteilgeometrie optimiert sind. Dabei haben Untersuchungen an mechanischen Backengreifern grundsätzlich gezeigt, dass mit Mikrogreifern mit zwei synchron gegeneinander wirkende Greiferbacken eine wesentlich höhere Positio­ nierwiederholgenauigkeit, mit dem ein Bauteil vom Greifer nach dem Greifen an einer bestimmten Position wieder abge­ legt werden kann, erzielbar ist als mit Mikrogreifern mit einer oder drei bewegbaren Backen [1].When assembling microsystems it is necessary to use a pick up individual components or assemblies with gripping tools take to connect with other assemblies and in the on to put it down again. Suitable for this purpose particularly micro grippers, which as mechanical Ba Corner gripper equipped with two or more gripper jaws for a specific assembly step and a specific one Component geometry are optimized. Doing investigations shown on mechanical jaw grippers that with micro grippers with two synchronously acting against each other Gripper jaws a much higher position repeatability with which a component is removed from the gripper removed after gripping at a certain position can be placed is achievable than with micro grippers one or three movable jaws [1].

Im Folgenden beschränkt sich der Begriff Mikrogreifer nur auf die Versionen mit zwei gegeneinander bewegbaren Grei­ ferbacken.In the following, the term micro gripper is only limited to the versions with two grids that can be moved against each other ferbacken.

Mikrogreifer bestehen in der Regel aus einem Träger mit den beiden Greiferbacken sowie einem Aktor für das Betätigen der gegeneinander wirkende Greiferbacken. Für Mikrogreifer gelten aufgrund ihrer miniaturisierten Bauart im Gegensatz zu größeren Ausführungsformen grundsätzlich andere Rahmen­ bedingungen bei der Herstellung sowie andere Anforderungen hinsichtlich der Einsatztoleranzen und der Lebenserwartung. Deswegen werden Mikrogreifer im Gegensatz zu größeren Aus­ führungsformen, welche vorzugsweise in der Automatisie­ rungstechnik gemeinsam mit Manipulatoren oder Industriero­ botern eingesetzt werden, grundsätzlich nach anderen Kriterien konzipiert und weisen folglich eine erheblich verein­ fachte konstruktive Ausgestaltung auf. Beispielsweise wer­ den in Mikrogreifern als Verbindungselemente bevorzugt Klebstoff, Klemm- oder Rastverbindungen anstatt von Schrau­ ben eingesetzt. Ferner ist man bei der Konzipierung von Mi­ krosystemen in besonderem Maße bemüht, die einzelnen Kompo­ nenten sehr zu vereinfachen und die Anzahl der Komponenten beispielsweise durch den Einsatz von integrierten Biegege­ lenken und damit den Montageaufwand radikal zu reduzieren.Micro grippers usually consist of a carrier with the two gripper jaws and an actuator for actuation the counteracting gripper jaws. For micro grippers apply due to their miniaturized design in contrast fundamentally different frames for larger embodiments conditions of manufacture and other requirements in terms of operational tolerances and life expectancy. That is why micro-grippers are in contrast to larger ones management forms, which are preferably in automation tion technology together with manipulators or industrial ro botern are used, basically according to different criteria  designed and consequently have a significant association fanned constructive design. For example, who preferred in micro grippers as connecting elements Adhesive, clamp or snap connections instead of screw ben used. Furthermore one is in the conception of Mi kro systems made a special effort to the individual compo very simple and the number of components for example through the use of integrated bending areas steer and thus radically reduce the assembly effort.

In DE 195 23 229 A1 wird ein Mikrogreifer für die Mikromon­ tage beschrieben, welcher aus einem Träger sowie einem auf diesem befestigten Piezotranslator als Linearaktor sowie ein Mikrostrukturkörper aus Silizium, in dem zwei gegenein­ ander wirkende Greiferbacken sowie eine mechanische Hebel­ übersetzung mit Biegegelenken zur vergrößernden Übertragung einer Linearbewegung des Piezotranslators auf die Greifer­ backen konstruktiv in einem Bauteil vereint sind. Für ein Zueinanderbewegen der Greiferbacken muss der Piezotransla­ tor unter Zugbeanspruchung kontrahieren, was darauf hindeu­ tet, dass hier ein preiswerter d31-Aktor und kein piezoe­ lektrischer Stapelaktor mit hoher Stellkraft und Steifig­ keit eingesetzt wird. Ferner wird als wesentlicher Vorteil des beschriebenen Mikrogreifers die Herstellung des Mikro­ strukturkörpers aus Silizium, speziell dessen gute Mikro­ strukturierbarkeit sowie die geringe plastische Verformbar­ keit von Silizium, besonders hervorgehoben.In DE 195 23 229 A1, a micro gripper for the Mikromon days is described, which consists of a carrier and a piezo translator attached to it as a linear actuator and a microstructure body made of silicon, in which two counteracting gripper jaws and a mechanical lever translation with bending joints for magnifying transmission a linear movement of the piezotranslator on the grippers bake are combined in one component. To move the gripper jaws towards one another, the piezo transformer must contract under tensile stress, which indicates that an inexpensive d 31 actuator and no piezoelectric stack actuator with high positioning force and rigidity is used here. Furthermore, the production of the microstructure body made of silicon, in particular its good microstructuring ability and the low plastic deformability of silicon, are particularly emphasized as a major advantage of the described micro gripper.

In der Zusatzanmeldung DE 196 48 165 A1 zu der zuvor ge­ nannten DE 195 23 229 A1 wird eine Ausführungsform des Mi­ krogreifers beschrieben, welche sich insbesondere durch die Verwendung von fototechnisch strukturierbarem Glas für den Mikrostrukturkörper von der in DE 195 23 229 A1 beschriebe­ nen Ausführungsform unterscheidet. Ferner wurde der Mikro­ greifer konstruktiv so modifiziert, dass ein längerer Pie­ zotranslator, der auch bei dieser Ausführungsform unter Zugbeanspruchung kontrahierbar sein muss, als Linearaktor einsetzbar ist. Dies deutet auch hier auf einen Einsatz von d31-Wandlern hin, dessen Stellwege hierdurch in vorteilhaft einfacher Weise erhöhen lassen. Für die Erzielung eines op­ timalen Formschlusses zwischen der zu greifenden Komponente und der Greiferbacken sind diese je nach Einsatzzweck indi­ viduell geformt. Eine Austauschmöglichkeit der Greifer­ backen ist aber nicht vorgesehen.In the additional application DE 196 48 165 A1 to the previously mentioned DE 195 23 229 A1, an embodiment of the micro gripper is described, which is particularly the use of photo-structurable glass for the microstructure body of the embodiment described in DE 195 23 229 A1 different. Furthermore, the micro-gripper was structurally modified so that a longer piezotranslator, which must also be contractible under tensile stress in this embodiment, can be used as a linear actuator. This also indicates the use of d 31 converters, the travel of which can be increased in an advantageously simple manner. To achieve an optimal form fit between the component to be gripped and the gripper jaws, these are individually shaped depending on the application. An exchange possibility of baking the grippers is not provided.

Ein Mikrogreifer mit Linearaktor und möglichst zwischen zwei aufeinander folgenden Schritten bei der Montage eines Mikrosystems separat austauschbaren Greiferbacken ist dage­ gen nicht bekannt. In diesem Zusammenhang sei zwar auf [2] verwiesen, dessen Abb. 4 ein Mikrogreifer mit Formgedächt­ nisaktor und auswechselbaren Greiferbackenspitzen zeigt, welche jedoch mit Schrauben an die Greiferbacken befestigt sind und sich damit nicht in der zuvor umrissenen einfachen Weise auswechseln lassen.A micro gripper with linear actuator and, if possible, between two successive steps in the assembly of a microsystem, gripper jaws which can be replaced separately is not known. In this context, reference is made to [2], Fig. 4 of which shows a micro gripper with shape memory actuator and exchangeable gripper jaw tips, which are, however, attached to the gripper jaws with screws and therefore cannot be replaced in the simple manner outlined above.

Ausgehend davon hat die Erfindung zur Aufgabe, einen Mikro­ greifer mit Linearaktor in der Art weiter zu entwickeln, dass er für die Montage von Mikrosystemen universell ein­ setzbar ist und dabei in sehr kurzer Zeit an Komponenten unterschiedlicher Geometrie anpassbar ist.Proceeding from this, the object of the invention is a micro further develop grippers with linear actuators that he is universal for the assembly of microsystems is settable and with components in a very short time different geometry is adaptable.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung die Merkmale vor, die in dem Patentanspruch 1 angeführt sind. Weitere, vorteilhafte und die Erfindung weiterbildende Merkmale sind in den Unteransprüchen zusammengefasst.To achieve the object, the invention proposes the features before, which are set out in claim 1. Further, are advantageous and further developing the invention summarized in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Mikrogreifer wird im folgenden anhand von Zeichnungen einer Ausführungsform erläutert. Es zeigenThe micro gripper according to the invention is described below with reference to Drawings of an embodiment explained. Show it

Fig. 1a und b den kompletten Mikrogreifer der beschriebenen Ausführungsform aus zwei verschiedenen Blickrichtungen in per­ spektivischer Darstellung, Fig. 1a and b the complete micro-gripper of the described embodiment from two different directions of view in per spectral representation TiVi shear,

Fig. 2 den Mikrogreifer der beschriebenen Ausführungsform in ei­ ner Explosionsdarstellung sowie Fig. 2 shows the micro gripper of the embodiment described in egg ner exploded view

Fig. 3 die Greifeinheit des Mikrogreifers der beschriebenen Aus­ führungsform in einer Draufsicht. Fig. 3, the gripping unit of the micro gripper from the described guide form in a plan view.

Der Mikrogreifer in der in den Figuren dargestellten Aus­ führungsform besteht aus einem Träger 1, auf dem ein piezo­ elektrischer Stapelaktor 2 ein Hebelmechanismus 3 sowie ein Greifinstrument 4 aufgesetzt sind. Er ist über die Befesti­ gungslasche 15 des Trägers an einen nicht dargestellten Ro­ boterarm oder an eine andere nicht dargestellte Halterung für einen Mikrogreifer fixierbar.The micro gripper in the embodiment shown in the figures consists of a carrier 1 on which a piezoelectric stack actuator 2, a lever mechanism 3 and a gripping instrument 4 are placed. It can be fixed via the fastening strap 15 of the carrier to a robot arm (not shown) or to another holder (not shown) for a micro gripper.

Der piezoelektrische Stapelaktor 2 stützt sich in der be­ schriebenen Ausführungsform auf der einen Stirnseite 5 auf dem Träger ab und wirkt mit der gegenüberliegenden Seite 6 auf den ersten Hebel 7 des Hebelmechanismus 3. Der Aus­ schlag der Stellbewegung des Stapelaktors 2 wird dabei durch den ersten Hebel 7 verstärkt auf den zweiten Hebel 8 übertragen und durch diesen erneut verstärkt auf den drit­ ten Hebel 9 weitergegeben, wodurch sie durch diesen noch­ mals übersetzt und über einen Stift 10 auf das Greifinstru­ ment 4 übertragen wird. Die drei Hebel 7 bis 9 und der Stift 10 sind Bestandteile des Hebelmechanismus 3, wobei alle genannten Hebel mit Biegegelenken 11 in einen starren Rahmen 12 des Hebelmechanismus 3 verbunden sind. Der Rahmen 12 dient somit jeweils als Fixpunkt und ist mit dem Träger 1 beispielsweise über eine Stift- oder Schraubverbindung, welche in den Fig. 1b und 2 jeweils als Bohrungen 13 angedeutet sind, fest verbunden. Die Bezugszeichen der zu­ vor genannten Details des Hebelmechanismus 3 sind in den Fig. 1b und 2 wiedergegeben.The piezoelectric stack actuator 2 is based in the described embodiment on one end face 5 on the carrier and acts with the opposite side 6 on the first lever 7 of the lever mechanism 3 . From the stroke of the actuating movement of the stack actuator 2 is increasingly transmitted by the first lever 7 to the second lever 8 and again passed on through this to the third lever 9 , thereby translating it again and through a pin 10 on the gripping instruct ment 4 is transmitted. The three levers 7 to 9 and the pin 10 are components of the lever mechanism 3 , all of the above-mentioned levers being connected to bending joints 11 in a rigid frame 12 of the lever mechanism 3 . The frame 12 thus serves as a fixed point and is firmly connected to the carrier 1, for example via a pin or screw connection, which is indicated in FIG. 1b and 2 as bores 13 . The reference numerals of the above-mentioned details of the lever mechanism 3 are shown in FIGS. 1b and 2.

Der Hebelmechanismus 3 ist im Ausführungsbeispiel als ein Bauteil mit hoher Lebensdauer konzipiert und ist im Gegen­ satz zu dem Greifinstrument 4 nicht für eine leichte Austauschbarkeit vorgesehen. Es ist daher vorzugsweise aus Ti­ tan gefertigt, beispielsweise mit einem Drahterosionsver­ fahren aus einem Blech. Es übersetzt eine Stellbewegung um den Faktor 1 : 15, d. h. ein Ausschlag des piezoelektrischen Stapelaktors 2 von 20 µm wird als Ausschlag von 300 µm, ge­ messen als Relativbewegung zwischen dem in eine Bohrung im dritten Hebel 9 eingesetzten Stift 10 und dem Rahmen 12, an das Greifinstrument weitergeleitet.The lever mechanism 3 is designed in the exemplary embodiment as a component with a long service life and, in contrast to the gripping instrument 4, is not provided for easy interchangeability. It is therefore preferably made of titanium, for example with a wire EDM process from a sheet. It translates an actuating movement by a factor of 1:15, ie a deflection of the piezoelectric stack actuator 2 of 20 microns is measured as a deflection of 300 microns, ge as a relative movement between the pin 10 inserted in a hole in the third lever 9 and the frame 12 the gripping instrument passed on.

Der piezoelektrische Stapelaktor 2, welcher in den Fig. 1a, b und 2 in einen eigenen Hilfsführung 14 eingesetzt ist, stellt gemeinsam mit einer mechanischen Übersetzung, in diesem Fall dem Hebelmechanismus 3, einen Linearaktor dar. Dieser ist grundsätzlich auch durch einen Linearaktor anderer Bauart oder Wirkweise ersetzbar. Besonders eignen sind hierzu u. A. elektromotorische Linearantriebe mit ei­ nem mechanischen Übersetzungsgetriebe, pneumatisch oder hydraulisch ansteuerbare Antriebszylinder, elektromagneti­ sche Tauchspulenaktoren, elektrostatische Aktoren, piezo­ elektrischer Inch-Worm-Aktor oder Antriebe sowie auch Akto­ ren auf der Basis von Formgedächtnislegierungen (Shape-Me­ mory-Actor). Die Amplitude der vom Linearaktor ausgeführ­ ten Stellbewegung ist dabei grundsätzlich ggf. mit Hilfe einer mechanischen Übersetzung, z. B. mit einem entsprechend angepassten Hebelmechanismus, an das Greifin­ strument anzupassen.The piezoelectric stack actuator 2 , which is used in FIGS. 1a, b and 2 in its own auxiliary guide 14 , together with a mechanical transmission, in this case the lever mechanism 3 , represents a linear actuator. This is basically also of a different type from a linear actuator or mode of action can be replaced. Are particularly suitable for this. A. Electromotive linear drives with a mechanical transmission gear, pneumatically or hydraulically controllable drive cylinders, electromagnetic plunger coil actuators, electrostatic actuators, piezoelectric inch worm actuators or actuators as well as actuators based on shape memory alloys (shape memory actuators). The amplitude of the actuating movement carried out by the linear actuator is in principle, if necessary, with the aid of a mechanical translation, for. B. with an appropriately adapted lever mechanism to adapt to the Greifin instrument.

Fig. 3 zeigt das Greifinstrument in einer Draufsicht, Fig. 1a perspektivisch im im Mikrogreifer eingebauten Zustand. Es besteht aus einem Grundkörper 16 und zwei Greiferbacken 17, welche mit je einer Parallelogrammführungen 18 mit Biegegelenken mit dem Grundkörper verbunden sind. Die beiden Parallelogrammführungen sind ferner mit einem Zwi­ schenelement 19 mit zwei Biegegelenken in der Art eines ge­ genläufigen Viergelenkgetriebes miteinander so verkoppelt, dass sich die beiden Greiferbacken 17 stets synchron gegen­ läufig aufeinander zu oder voneinander weg bewegen. Die Parallelogrammführungen 18 bewirken dabei in vorteilhafter Weise, dass die Greiferbacken in jeder Position stets Parallel zueinander ausgerichtet sind. FIG. 3 shows a top view of the gripping instrument, FIG. 1a shows a perspective view in the state installed in the micro gripper. It consists of a base body 16 and two gripper jaws 17 , which are each connected to the base body with parallelogram guides 18 with bending joints. The two parallelogram guides are also coupled to one another with an inter mediate element 19 with two flexible joints in the manner of a four-link gearbox in such a way that the two gripper jaws 17 always move synchronously against one another or away from one another. The parallelogram guides 18 advantageously have the effect that the gripper jaws are always aligned parallel to one another in any position.

Zur Befestigung des Greifinstruments 4 an den Träger 1 wird der Grundkörper 16 formschlüssig, vorzugsweise über in den Figuren nicht näher dargestellte, im Träger 1 eingelassene Führungsstifte, welche in die Führungsbohrungen 20 im Grundkörper 16 eingeschoben sind, an der Trägerunterseite fixiert. Eine leichte Presspassung verhindert dabei ein Herausrutschen des Grundkörpers 16 von den Führungsspitzen, ermöglicht aber gleichzeitig einen schnellen und vor allem einen automatisierbaren Wechsel des Greifinstruments.To fasten the gripping instrument 4 to the carrier 1 , the base body 16 is fixed to the underside of the carrier in a form-fitting manner, preferably by way of guide pins which are not shown in the figures and which are embedded in the carrier 1 and are inserted into the guide bores 20 in the base body 16 . A slight press fit prevents the base body 16 from slipping out of the guide tips, but at the same time enables the gripping instrument to be changed quickly and, above all, automatically.

Ferner ist zur Übertragung der Stellbewegung vom Hebelme­ chanismus 3 auf das Greifinstrument 4 in eines der Paralle­ logrammführungen 18 eine Ansteuerungsbohrung 21, in der Stift 10 (vgl. Fig. 2) eingeführt ist, vorgesehen. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist zudem die Kinematik des Greifinstrumentes so ausgelegt, dass der Ausschlag der über den Stift 10 übertragene Stellbewegung über die Parallelo­ grammführungen 18 und dem Zwischenelement 9 nochmals um ei­ nen Faktor 2 übersetzt an die Zustellung der Greiferbacken 17 weitergeleitet wird.Furthermore, a control bore 21 , into which pin 10 (see FIG. 2) is inserted, is provided for transmitting the actuating movement from the lever mechanism 3 to the gripping instrument 4 in one of the parallel log guides 18 . In the described embodiment, the kinematics of the gripping instrument is also designed so that the deflection of the actuating movement transmitted via the pin 10 via the parallelogram guides 18 and the intermediate element 9 is further translated by a factor of 2 to the delivery of the gripper jaws 17 .

Ist bei der Verbindung zwischen Träger und Greifinstrument 4 die Zuverlässigkeit besonders wichtig, kann eine nicht weiter dargestellte Einrastverbindung, vorzugsweise mittels einer im Träger 1 oder im Grundkörper 16 integrierte auf­ biegbare Rastnase für eine zusätzliche Fixierung vorgesehen werden.If reliability is particularly important in the connection between the carrier and the gripping instrument 4 , a snap-in connection, not shown, can be provided, preferably by means of a latching lug which is integrated in the carrier 1 or in the base body 16 and can be provided for additional fixation.

In der beschriebenen Ausführungsform ist das Greifinstru­ ment 4 mechanisch aus einer Kunststoffplatte herausgearbei­ tet. Im Rahmen einer Serienfertigung bietet sich als Her­ stellungsverfahren jedoch die für große Stückzahlen je nach erforderliche Geometrie des Greifinstrumentes preisgünstige Spritzgusstechnik oder ein maschinelle Stanzverfahren an.In the described embodiment, the gripping element 4 is mechanically machined out of a plastic plate. In the context of series production, however, the injection molding technique, which is inexpensive for large quantities and depending on the geometry of the gripping instrument required, or a machine stamping process can be used.

Literaturliterature

[1] R. Fischer, J. Hankes, D. Zühlke: Greifer für die automatisierte Mikromontage; Mikrofertigung, F 105 ([1] R. Fischer, J. Hankes, D. Zühlke: Grippers for the automated micro assembly; Microfabrication, F 105 (

19971997

) S. 814-818, Carl Hanser Verlag, München, 1997
[2] J. Hesselbach, R. Pittschellis: Mechanical Grippers for Microassambly, Proc. Of the Symp. On Handling and Assembly of Micropart (28. und 29. November 1997, Wien), S. 67-72
) Pp. 814-818, Carl Hanser Verlag, Munich, 1997
[2] J. Hesselbach, R. Pittschellis: Mechanical Grippers for Microassambly, Proc. Of the Symp. On Handling and Assembly of Micropart (November 28 and 29, 1997, Vienna), pp. 67-72

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Träger
carrier

22

Stapelaktor
stack actuator

33

Hebelmechanismus
lever mechanism

44

Greifinstrument
gripping instrument

55

Stirnseite
front

66

Gegenüberliegenden Seite
Opposite side

77

Erster Hebel
First lever

88th

Zweiter Hebel
Second lever

99

Dritter Hebel
Third lever

1010

Stift
pen

1111

Biegegelenk
bending joint

1212

Rahmen
frame

1313

Bohrung
drilling

1414

Hilfsführung
auxiliary guide

1515

Befestigungslasche
mounting tab

1616

Grundkörper
body

1717

Greiferbacken
gripper jaws

1818

Parallelogrammführung
parallelogram

1919

Zwischenelement
intermediate element

2020

Führungsbohrung
guide bore

2121

Ansteuerungsbohrung
drive bore

Claims (10)

1. Mikrogreifer, bestehend aus einem Träger (1), auf dem ein Linearaktor aufgesetzt ist, sowie zwei gegeneinander wirkende Greiferbacken (17), wobei
  • a) die beiden Greiferbacken (17) gemeinsam mit mindes­ tens einem Biegegelenk konstruktiv zusammenhängend zu einem Greifinstrument zusammengefasst sind,
  • b) das Greifinstrument als ein vom Mikrogreifer abnehm­ bares Bauteil, welches auf geeignete Weise, vorzugs­ weise über eine Stift-Bohrung-Presspassung oder eine Einrastverbindung, formschlüssig am Mikrogreifer fi­ xierbar und abnehmbar gestaltet ist, konzipiert ist, sowie
  • c) das Greifinstrument mit dem Linearaktor und dem Trä­ ger (1) in der Art verbunden ist, dass die Greiferba­ cken (17) durch den Linearaktor angesteuert gegenein­ ander auf und zu bewegbar sind.
1. micro gripper, consisting of a carrier ( 1 ), on which a linear actuator is placed, and two counteracting gripper jaws ( 17 ), wherein
  • a) the two gripper jaws ( 17 ), together with at least one flexible joint, are combined to form a gripping instrument,
  • b) the gripping instrument is designed as a detachable component from the micro gripper, which is designed in a suitable manner, preferably via a pin-hole press fit or a snap-in connection, is designed to be able to be fi xed and detachable on the micro gripper, and
  • c) the gripping instrument is connected to the linear actuator and the carrier ( 1 ) in such a way that the gripper jaws ( 17 ) can be opened and closed against one another by the linear actuator.
2. Mikrogreifer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass
  • a) das Greifinstrument in der Art gestaltet ist, dass die beiden Greiferbacken (17) über Parallelogrammführungen (18) mit einen Grundkörper (16) sowie über ein gegenläufi­ ges Viergelenkgetriebe miteinander verbunden und gekoppelt sind, sodass beide Greiferbacken (17) zwangsgeführt paral­ lel zueinander ausgerichtet synchron gegenläufig zueinan­ der auf- und zubewegbar sind,
  • b) der Grundkörper in einer Führung, vorzugsweise auf mindes­ tens zwei im Träger (1) eingesetzten parallel zueinander ausgerichteten Stiften, welche in zwei Bohrungen im Grund­ körper eingreifen, formschlüssig an dem Träger des Mikro­ greifers geführt ist, sowie
  • c) eine der beiden Greiferbacken (17) für das gegeneinander auf und zu Bewegen der beiden Greiferbacken (17) eine Ansteuerungsbohrung (21) aufweist, in die ein Stift (10), welcher mit dem Linearaktor verbunden ist und durch diesen radial verschoben wird, eingreift.
2. Micro gripper according to claim 1, characterized in that
  • a) the gripping instrument is designed in such a way that the two gripper jaws ( 17 ) are connected and coupled to one another via parallelogram guides ( 18 ) with a base body ( 16 ) and via a counter-rotating four-bar mechanism, so that both gripper jaws ( 17 ) are positively guided parallel to one another aligned synchronously in opposite directions that can be opened and closed,
  • b) the base body in a guide, preferably on at least two parallel in the carrier ( 1 ) pins aligned, which engage in two holes in the base body, is positively guided on the carrier of the micro gripper, and
  • c) one of the two gripper jaws ( 17 ) for moving the two gripper jaws ( 17 ) towards and against each other has a control bore ( 21 ) into which a pin ( 10 ), which is connected to the linear actuator and is radially displaced by it, intervenes.
3. Mikrogreifer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet da­ durch, dass das Greifinstrument aus einem biegeelastischen Material, vorzugsweise Metall oder Kunststoff, besteht und entweder aus einer Kunststoffplatte herausgearbeitet oder als Bauteil mit einem Spritzgussverfahren hergestellt ist.3. micro gripper according to claim 1 or 2, characterized there through that the gripping instrument made of a flexurally elastic Material, preferably metal or plastic, and either worked out of a plastic plate or as Component is manufactured using an injection molding process. 4. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein piezoelektri­ scher Stapelaktor (2) mit einer mechanischen Übersetzung, vorzugsweise einem Hebelmechanismus (3), ist.4. micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the linear actuator is a piezoelectric cal stack actuator ( 2 ) with a mechanical translation, preferably a lever mechanism ( 3 ). 5. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein pneumatisch oder hydraulisch ansteuerbarer Antriebszylinder ist.5. Micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized by the fact that the linear actuator is a pneumatic or hydraulically controllable drive cylinder. 6. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein elektromagne­ tischer Tauchspulenaktor ist.6. micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized by the fact that the linear actuator is an electromagnetic table plunger actuator. 7. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein elektromoto­ rischer Linearantrieb mit einem mechanischen Überset­ zungsgetriebe ist.7. micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized by the fact that the linear actuator is an electric motor linear actuator with a mechanical transmission control gear. 8. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein elektrostati­ scher Aktor ist.8. Micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized in that the linear actuator is an electrostatic is actuator. 9. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein piezoelektri­ scher Inch-Worm-Aktor ist. 9. micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized in that the linear actuator is a piezoelectric inch worm actuator.   10. Mikrogreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, dass der Linearaktor ein Formgedächt­ nisaktor ist.10. Micro gripper according to one of claims 1 to 3, characterized is characterized by the fact that the linear actuator has a shape memory nisaktor is.
DE2001114551 2001-03-24 2001-03-24 microgrippers Expired - Fee Related DE10114551C1 (en)

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