Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 1993.

Für die hochgenaue Lagezuordnung von Mikrobauteilen in Mikromontageprozessen fehlen bislang Lösungen für eine greifernahe oder greiferintegrierte Winkelfeinstellung. In der vorliegenden Arbeit werden Einflussfaktoren und Auswirkungen lokaler Restfehler auf die Lagezuordnung im Mikromontageprozess diskutiert und Strategien für eine Lagekorrektur am Mikrobauteil unmittelbar im Montageprozess abgeleitet. Im Mittelpunkt steht die Herleitung und Erforschung eines kinematischen Grundprinzips für eine greiferintegrierte Winkelfein- stellung. Eine durch Simulation des Verformungsverhaltens optimierte räumliche Biegegelenk- struktur gestattet das spielfreie Einstellen und Halten kleinster Winkellagen im Winkel- sekundenbereich um einen auf dem gegriffenen Bauteil liegenden Drehpunkt. Das Funktions- prinzip dieses Übertragungsgliedes bildet die Grundlage für einen neuartigen modular aufgebauten Präzisionsgreifertyp. Die Wirksamkeit der greiferintegrierten Winkelfein- stellung wird an einem Anlagendemonstrator zur hochgenauen Bestückung optischer Leiter- platten mit elektrisch-optischen Sende- und Empfangsmodulen nachgewiesen. Mithilfe des neu entwickelten modularen Präzisionsgreifers lassen sich Mikromontagestrategien mit prozessintegrierter bauteilindividueller Lagekorrektur umsetzen. Montagegenauigkeiten unter 5 µm können damit besser anlagentechnisch beherrscht werden, ohne dass ein zusätzliches manuelles Feinausrichten notwendig ist. / For state-of-the-art micro assembly processes with high precision alignment of micro components, solutions for a precise angle adjustment near by or integrated into a gripper are not provided yet. In this PhD thesis influencing factors and implications of local alignment failures are will be discussed and correction strategies directly in the assembling flow are will be deduced. In the central point of the PhD thesis the derivation and investigation of a novel kinematic principle for a gripper integrated angle adjustment are located. A flexure hinge structure could be designed that enables a free from backlash adjusting and fixing of angles in a size of less angular seconds whereas the center of rotation is located on the gripped part. The hinge structure was optimized by simulating the deformation behavior. The functional principle of this mechanism presents the base of a novel type of a modular precision gripper. The effectivity of the gripper integrated angle adjustment was verified at the application of high precision mounting of electric-optical circuit boards with light coupling transmitter and receiver modules. With the help of the new developed precision gripper micro assembly strategies could be realized basing on in-process alignment corrections of the individual gripped micro part. Assembly accuracies below 5 microns could be achieved plantspecific in a better way without additional manual steps for fine positioning.

Für die hochgenaue Lagezuordnung von Mikrobauteilen in Mikromontageprozessen fehlen bislang Lösungen für eine greifernahe oder greiferintegrierte Winkelfeinstellung. In der vorliegenden Arbeit werden Einflussfaktoren und Auswirkungen lokaler Restfehler auf die Lagezuordnung im Mikromontageprozess diskutiert und Strategien für eine Lagekorrektur am Mikrobauteil unmittelbar im Montageprozess abgeleitet. Im Mittelpunkt steht die Herleitung und Erforschung eines kinematischen Grundprinzips für eine greiferintegrierte Winkelfein- stellung. Eine durch Simulation des Verformungsverhaltens optimierte räumliche Biegegelenk- struktur gestattet das spielfreie Einstellen und Halten kleinster Winkellagen im Winkel- sekundenbereich um einen auf dem gegriffenen Bauteil liegenden Drehpunkt. Das Funktions- prinzip dieses Übertragungsgliedes bildet die Grundlage für einen neuartigen modular aufgebauten Präzisionsgreifertyp. Die Wirksamkeit der greiferintegrierten Winkelfein- stellung wird an einem Anlagendemonstrator zur hochgenauen Bestückung optischer Leiter- platten mit elektrisch-optischen Sende- und Empfangsmodulen nachgewiesen. Mithilfe des neu entwickelten modularen Präzisionsgreifers lassen sich Mikromontagestrategien mit prozessintegrierter bauteilindividueller Lagekorrektur umsetzen. Montagegenauigkeiten unter 5 µm können damit besser anlagentechnisch beherrscht werden, ohne dass ein zusätzliches manuelles Feinausrichten notwendig ist. / For state-of-the-art micro assembly processes with high precision alignment of micro components, solutions for a precise angle adjustment near by or integrated into a gripper are not provided yet. In this PhD thesis influencing factors and implications of local alignment failures are will be discussed and correction strategies directly in the assembling flow are will be deduced. In the central point of the PhD thesis the derivation and investigation of a novel kinematic principle for a gripper integrated angle adjustment are located. A flexure hinge structure could be designed that enables a free from backlash adjusting and fixing of angles in a size of less angular seconds whereas the center of rotation is located on the gripped part. The hinge structure was optimized by simulating the deformation behavior. The functional principle of this mechanism presents the base of a novel type of a modular precision gripper. The effectivity of the gripper integrated angle adjustment was verified at the application of high precision mounting of electric-optical circuit boards with light coupling transmitter and receiver modules. With the help of the new developed precision gripper micro assembly strategies could be realized basing on in-process alignment corrections of the individual gripped micro part. Assembly accuracies below 5 microns could be achieved plantspecific in a better way without additional manual steps for fine positioning.