DE10221032A1

DE10221032A1 - Computer-assisted workpiece assembly especially for vehicles, involves sending equipment-non-specific control commands to implement assembly process(es) from central database, and converting into equipment-specific commands

Info

Publication number: DE10221032A1
Application number: DE10221032A
Authority: DE
Inventors: Juergen Fischer; Peter Wester; Markus Schatz; Dieter Pundt; Manfred Boroske
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: DE10221032B4

Abstract

The method involves identifying the tool (8) and workpiece to be mounted, sending product-specific data from the central database to the workstation and/or tool computer and/or screen, sending control commands to implement the assembly process(es), converting these into equipment-specific commands, and carrying out the assembly processes and sending actual process values to the central database or another memory (9). The method involves using at least one central database (2) with product-specific data and tool control commands in a format not specific to equipment, at least one workstation computer and/or tool computer (4) for transmitting control commands to the tool (8), at least one display screen (5), a tool and a tool identification detector or input device. An Independent claim is also included for an arrangement for computer-assisted workpiece mounting.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur computerunterstützten Montage von Werkstücken. The invention relates to a method and a device for computer-aided Assembly of workpieces.

Aus der WO 00/177 19 ist eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks bekannt, das sich in einem vorgegebenen Bearbeitungsbereich befindet, an einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen, umfassend mindestens ein Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks an den jeweiligen Bearbeitungsstellen und eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung, ob sich das Bearbeitungswerkzeug in dem Bearbeitungsbereich befindet, wobei die Erkennungseinrichtung ausgelegt ist, um die jeweiligen Bearbeitungsstellen am Werkstück zu erkennen. Des weiteren umfasst die Bearbeitungsvorrichtung eine Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung zur Vorgabe der Bearbeitungsparameter für die jeweiligen Bearbeitungsstellen, wobei die Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung auf Grundlage der von der Erkennungseinrichtung erkannten Bearbeitungsstellen die Vorgabe der Bearbeitungsparameter vornimmt. Hierzu umfasst die Erkennungseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bildes wenigstens eines Abschnittes des Werkstücks, in dem sich wenigstens eine Bearbeitungsstelle befindet. Die Erkennungseinrichtung umfasst ferner eine Bildverarbeitungseinrichtung und einen Bildspeicher, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung ein von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes Bildmuster mit in einem Bildspeicher gespeicherten vorgegebenen Bearbeitungsstellen-Bildmuster vergleicht und ein Erkennungssignal über die Erkennung einer vorgegebenen Bearbeitungsstelle an die Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung ausgibt, wenn eine Übereinstimmung zwischen dem aufgenommenen Bildmuster und einem gespeicherten Bearbeitungsstellen-Bildmuster festgestellt wird. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Erkennungseinrichtung eine Codeleseeinrichtung zum Lesen eines auf dem Werkstück angebrachten Codes, der die jeweilige Bearbeitungsstelle kennzeichnet. Das Bearbeitungswerkzeug ist beispielsweise ein Drehschrauber, wobei die von der Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung vorgegebenen Bearbeitungsparameter ein vorgegebenes Drehmoment und/oder ein vorgegebener Drehwinkel sind. Vorzugsweise ist das Werkstück ein Kraftfahrzeug oder ein Teil eines Kraftfahrzeuges, wobei die Bearbeitungsstelle vorgegebene Montagestellen an dem Kraftfahrzeug oder an dem Teil sind, der Bearbeitungsbereich ein vorgegebener Montagebereich einer Montagestraße ist und die Bearbeitung die Montage von Montageteilen an den vorgegebenen Montagestellen ist. Weiter kann der Bearbeitungsvorrichtung eine Ist-Bearbeitungsparameter- Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Ist-Bearbeitungsparametern während des Bearbeitungsvorganges an der jeweiligen Bearbeitungsstelle und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der erfassten Ist-Bearbeitungsparameter mit den Soll- Bearbeitungsparametern und zur Steuerung des Bearbeitungswerkzeugs zugeordnet sein, so das bei dem Bearbeitungsvorgang der Ist- mit dem Soll-Bearbeitungsparameter in Übereinstimmung gebracht wird. Die Erkennungseinrichtung ist weiter derart ausgelegt, um die Lage des Bearbeitungswerkzeuges und des Werkstücks im Bearbeitungsbereich zu erkennen und daraus die relative Lage des Bearbeitungswerkzeuges zu der jeweiligen Bearbeitungsstelle zu bestimmen. Hierzu ist das Bearbeitungswerkzeug mit mindestens einer Markierung versehen, wobei die Erkennungseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bildes des Bearbeitungsbereiches und eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Erkennen der Lage des Bearbeitungswerkzeuges durch Verarbeitung des Bildes der mindestens einen Markierung und des Werkstücks umfasst. Weiter wertet die Bildverarbeitungseinrichtung Bewegungsmuster des Bearbeitungswerkzeuges aus und stellt fest, ob eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsvorgängen an den jeweiligen Bearbeitungsstellen ausgeführt worden ist. Weiter ist vorgesehen, dass eine Freigabeeinrichtung das erkannte Bearbeitungswerkzeug an einer vorgegebenen Bearbeitungsstelle nur dann freigibt, wenn die Erkennungseinrichtung eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsvorgängen an einer vorangehenden Bearbeitungsstelle erkannt hat. Nachteilig an der bekannten Bearbeitungsvorrichtung ist deren mangelnde Flexibilität, insbesondere bei der Fertigung von Kleinserien und Prototypen. WO 00/177 19 describes a machining device for machining a workpiece known that is located in a predetermined processing area, on a variety of processing points, comprising at least one processing tool for processing of the workpiece at the respective processing points and a detection device for Detection of whether the processing tool is in the processing area, wherein the detection device is designed to the respective processing points on Recognize the workpiece. Furthermore, the processing device comprises one Machining parameter specification device for specifying the machining parameters for the respective processing points, with the processing parameter setting device Based on the processing points recognized by the recognition device the processing parameters. For this purpose, the detection device comprises a Image recording device for recording an image of at least a portion of the Workpiece in which there is at least one processing point. The Recognition device further comprises an image processing device and one Image memory, the image processing device being one of the image recording device captured image pattern with predetermined stored in an image memory Processing site image patterns are compared and a recognition signal about the recognition a predetermined processing point to the processing parameter specification device returns if there is a match between the captured image pattern and a stored processing site image pattern is determined. In an alternative Embodiment, the recognition device comprises a code reading device for reading a code attached to the workpiece, which indicates the respective machining point features. The processing tool is, for example, a screwdriver, the machining parameters specified by the machining parameter specification device are a predetermined torque and / or a predetermined angle of rotation. Preferably the workpiece is a motor vehicle or part of a motor vehicle, the Processing site predetermined assembly points on the motor vehicle or on the part the processing area is a predetermined assembly area of an assembly line and processing the assembly of assembly parts at the specified assembly points is. Furthermore, the processing device can receive an actual processing parameter Detection device for recording actual machining parameters during the Processing process at the respective processing point and a comparison device to compare the recorded actual processing parameters with the target Machining parameters and for controlling the machining tool, so that in the processing of the actual with the target processing parameters in Agreement is brought. The detection device is further designed to the position of the machining tool and the workpiece in the machining area recognize and from this the relative position of the processing tool to the respective To determine the processing point. For this, the processing tool is at least provided with a marking, the recognition device being an image recording device to take a picture of the editing area and a Image processing device for recognizing the position of the processing tool Processing the image of the at least one marking and the workpiece comprises. The image processing device also evaluates movement patterns of the Processing tool and determines whether a predetermined number of Processing operations have been carried out at the respective processing points. Further it is provided that a release device on a recognized processing tool releases the specified processing point only if the recognition device has a predetermined number of machining operations on a previous one Has recognized the processing point. A disadvantage of the known processing device their lack of flexibility, especially in the production of small series and Prototypes.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur computerunterstützten Montage von Werkstücken, insbesondere von einem Kraftfahrzeug oder Teilen eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, mittels derer bei hoher Flexibilität der Montagevorgang verbessert wird. The invention is therefore based on the technical problem, a method and a Device for the computer-assisted assembly of workpieces, in particular one To create motor vehicle or parts of a motor vehicle, by means of which at high Flexibility of the assembly process is improved.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution to the technical problem arises from the objects with the Features of claims 1 and 8. Further advantageous embodiments of the Invention result from the subclaims.

Hierzu umfasst die Vorrichtung eine zentrale Datenbank, in der produktspezifische Daten der Werkstücke abgelegt sind, wobei die Datenbank vorzugsweise als CAD-System bzw. Bestandteil eines CAD-Systems ausgebildet ist. Des weiteren beinhaltet die zentrale Datenbank Steuerungsbefehle für Werkzeuge in einem geräteunspezifischen Format. Weiter umfasst die Vorrichtung einen Arbeitsplatzrechner und/oder einen Werkzeugrechner, mittels dessen ein Werkzeug ansteuerbar und Ist-Werte des Werkstücks bzw. des Werkzeuges erfaßbar sind und einen Bildschirm zur Darstellung der für den Montagevorgang benötigten produktspezifischen Daten. Dabei wird unter Bildschirm allgemein ein geeignetes Gerät zur Visulisierung von Daten verstanden. Dem Arbeitsplatzrechner und/oder Werkzeugrechner ist ein Werkzeug zugeordnet, mittels dessen die Steuerungsbefehle zur Durchführung des Montagevorganges umgesetzt werden. Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Erkennungseinrichtung oder Eingabeeinrichtung zur Identifizierung eines Werkstücks, wobei die Daten der Erkennungseinrichtung oder Eingangseinrichtung an die zentrale Datenbank übertragbar sind, wo die das Werkstück und/oder den Montagevorgang betreffenden Daten zusammengestellt und zusammen mit zugeordneten geräteunspezifischen Steuerungsbefehlen an den Arbeitsplatzrechner und/oder den Werkzeugrechner übertragbar sind, die Ist-Daten des Werkzeuges erfassbar und an die zentrale oder eine andere Datenbank übertragbar und abspeicherbar sind. Die geräteunspezifischen Steuerungsbefehle der CAD-Datenbank können dabei entweder im Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner oder im Werkzeug selbst in gerätespezifische Steuerungsbefehle umgesetzt werden. Wird die Kommunikation zwischen der zentralen Datenbank und dem Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner durch einen oder mehrere Montagerechner gesteuert, so kann auch dieser die Umsetzung vornehmen bzw. eine entsprechende Konvertierungs-Software für die Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner oder das Werkzeug zur Verfügung stellen. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, die einen flexiblen Einsatz der Vorrichtung sowie eine systematische Zuordnung der einzelnen Montageschritte ermöglichen. Aufgrund der zentralen Datenbank, die vorzugsweise ein CAD-System bzw. ein Bestandteil eines CAD-Systems ist, liegen Konstruktionsänderungen in Echtzeit am Arbeitsplatz bzw. der Montagestation vor. Aufgrund der geräteunspezifischen Steuerungsbefehle ist ein flexibler Einsatz der vorhandenen Werkzeuge möglich, wobei nicht nur gleichartige Werkzeuge verschiedener Hersteller verwendet werden können, sondern auch in ihrer Funktion unterschiedliche Werkzeuge an einer Montagestelle verwendet werden können. Dies wiederum ermöglicht den flexiblen Ersatz von defekten Werkzeugen als auch die Fusion von verschiedenen Montagestellen auf einen Arbeitsplatz, was insbesondere bei der Montage von Prototypen oder Kleinserien von großem Vorteil ist. Anschaulich wird das Werkzeug am Arbeitsplatz angeschlossen und meldet sich bei der zentralen Datenbank und/oder dem Arbeitsplatzrechner an. Das Werkzeug teilt dann mit, über was für Leistungsmerkmale es verfügt. Ist der Datenbank bzw. dem Arbeitsplatzrechner bereits bekannt, was als nächster Montageschritt durchgeführt werden soll, so wird überprüft, ob das angeschlossene Werkzeug mit seinen Leistungsmerkmalen den Montageschritt durchführen kann. Hierdurch kann bei Bedarf eine Montagestraße mit mehreren Montagestellen auf einen einzigen Arbeitsplatz gestaucht werden, wo dann flexibel die jeweils benötigten Werkzeuge nacheinander angeschlossen werden. Die erfassten Ist-Werte des Werkzeuges bzw. genauer gesagt des Werkstücks werden dann mit Sollwerten verglichen und in einer Datenbank gespeichert. For this purpose, the device comprises a central database in which product-specific data of the Workpieces are stored, the database preferably as a CAD system or Is formed part of a CAD system. The central also includes Database control commands for tools in a device-non-specific format. Further The device comprises a workstation computer and / or a tool computer, by means of of which a tool can be controlled and actual values of the workpiece or the tool are detectable and a screen to display the required for the assembly process product-specific data. A suitable device is generally used under the screen Understand data visualization. The workstation and / or tool calculator is assigned a tool by means of which the control commands for performing the Assembly process are implemented. The device further comprises at least one Recognition device or input device for identifying a workpiece, wherein the data from the recognition device or input device to the central database are transferable where the data relating to the workpiece and / or the assembly process compiled and together with assigned non-specific devices Control commands can be transmitted to the workstation computer and / or the tool computer are, the actual data of the tool can be recorded and sent to the central or another Database can be transferred and saved. The non-device specific Control commands of the CAD database can either be in the workplace and / or Tool calculator or in the tool itself in device-specific control commands be implemented. Is the communication between the central database and the Workplace and / or tool computer through one or more assembly computers controlled, so this can also carry out the implementation or a corresponding Conversion software for the workstation and / or tool calculator or that Provide tools. This results in a number of advantages, one flexible use of the device and a systematic assignment of the individual Allow assembly steps. Because of the central database, which is preferably a CAD system or is part of a CAD system, there are design changes in real time at the workplace or at the assembly station. Because of the non-device specific Control commands allow the existing tools to be used flexibly, but not only similar tools from different manufacturers can be used, but also used different tools in their function at one assembly point can be. This in turn enables defective tools to be replaced flexibly as well as the fusion of different assembly sites into one work place what is particularly advantageous when assembling prototypes or small series. The tool is clearly connected at the workplace and reports to the central database and / or the workstation. The tool then tells what features it has. Is the database or the workstation already know what should be carried out as the next assembly step, whether the connected tool with its performance features the assembly step can perform. This allows one assembly line with several if required Assembly sites are compressed to a single workplace, where the flexible required tools can be connected one after the other. The recorded actual values of the tool or, more precisely, the workpiece are then setpoints compared and stored in a database.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Darstellung der produktspezifischen Daten in Form von Montageblättern, die auf dem Bildschirm dargestellt werden. Dabei sind die Montageblätter entweder in der zentralen Datenbank abgespeichert oder werden dort generiert oder werden aus den Daten der Datenbank durch einen zwischengeschalteten Montagerechner generiert und an den Arbeitsplatz übertragen. In diese Montageblätter können dann die erfassten Ist-Werte eingetragen werden. Dabei wird vorzugsweise jedem Werkstück eine eindeutige Kennung zugeordnet, so dass auch eine einzelne Teilerückverfolgung möglich ist. Neben gezielteren Rückrufaktionen ermöglicht dies auch die systematische Auswertung der Montagedaten und der Baustände Werkstücke, also die genaue Kenntnis welche Teile in dem Werkstück verbaut sind. Wird beispielsweise an einem oder mehreren Werkstücken ein funktionaler Fehler entdeckt, obwohl alle Montagedaten im Sollbereich gelegen haben, so kann systematisch der Fehler eingegrenzt werden und gegebenenfalls eine Anpassung der Sollwerte vorgenommen werden. Dies ermöglicht eine systematische Fehlersuche und -eingrenzung. In a preferred embodiment, the product-specific data is displayed in the form of assembly sheets that are displayed on the screen. Here are the Assembly sheets are either saved in the central database or are stored there generated or generated from the data in the database by an intermediary Assembly computer generated and transferred to the workplace. In these assembly sheets the recorded actual values can then be entered. Everyone is preferred Workpiece assigned a unique identifier, so that even a single one Parts traceability is possible. In addition to more targeted product recalls, this also enables Systematic evaluation of the assembly data and the construction workpieces, i.e. the precise knowledge of which parts are installed in the workpiece. For example, on a or several workpieces discovered a functional error, even though all assembly data in the If the target area was located, the error can be systematically narrowed down and if necessary, the setpoints are adjusted. This enables one systematic troubleshooting and limitation.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Vorrichtung eine Freigabeeinrichtung zugeordnet, mittels derer eine Weiterschaltung zu einem nachfolgenden Montageschritt solange verhindert wird, bis der durchzuführende Montageschritt ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Wird ein Fehler festgestellt, so erhält der Monteur eine genaue Anweisung zur Fehlersuche und Fehlerbeseitigung. In a further preferred embodiment, the device is a release device assigned, by means of which a transfer to a subsequent assembly step is prevented until the assembly step to be carried out properly was carried out. If an error is found, the fitter receives an exact one Instructions for troubleshooting.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Einrichtung zur Referenzierung bzw. Positionierung des Werkstücks und/oder des Werkzeuges zugeordnet. Die Positionierung soll sicherstellen, dass beispielsweise eine vorgeschriebene Reihenfolge von Verschraubungen und die exakte Position von Werkzeug und Befestigungsmittel bei der Montage erfolgt. Dabei wird der Monteur entsprechend geführt. Bei falscher Positionierung vom Montagewerkzeug wird der Montagevorgang erst freigegeben, wenn die Positionierung korrekt ist. Die Positionierung erfolgt vorzugsweise über das 3-D-Modell bzw. die CAD-Daten als virtuelles Montageobjekt, wobei die Referenzierung des Werkstücks bzw. des Werkzeuges vorzugsweise über eine Stereokamera oder eine 3-Punkt-Messung erfolgt. Prinzipiell sind jedoch auch andere mechanische, optische, akustische oder elektromagnetische (Funk) Referenzierungen des Werkstückes und/oder Werkzeuges möglich. Eine mechanische Referenzierung kann beispielsweise mittels geeigneter Taster erfolgen, wobei akustisch vorzugsweise Triangulationsverfahren mit Infra- oder Ultraschall zur Anwendung kommen. In a further preferred embodiment, a device for referencing or Positioning of the workpiece and / or the tool assigned. The positioning is to ensure that, for example, a prescribed order of Screw connections and the exact position of tools and fasteners at the Assembly takes place. The fitter is guided accordingly. With incorrect positioning The assembly process is only released by the assembly tool when the positioning correct is. The positioning is preferably carried out via the 3-D model or the CAD data as a virtual assembly object, the referencing of the workpiece or the Tool preferably carried out via a stereo camera or a 3-point measurement. In principle, however, other mechanical, optical, acoustic or electromagnetic (radio) referencing of the workpiece and / or tool possible. Mechanical referencing can be done, for example, by means of suitable buttons take place, acoustically preferably triangulation using infrared or ultrasound come into use.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform findet die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren auch Anwendung auf Demontage-, Reparatur- oder Umbau-Vorgänge des Werkstückes. Dabei erfolgt vorzugsweise eine Rückmessung von Schraubenvorspannkräften, die direkt mittels geeigneter Ultraschall-Verfahren oder über Losbrechmomente und Wiederanziehen indirekt ermittelbar sind. Hierdurch sind auch Auswirkungen der Benutzung des Werkstücks auf die Drehmomente dokumentierbar. Was hier für die Drehmomente gesagt, gilt auch für die Festigkeit anderer Verbindungen wie beispielsweise Klebestellen oder Nietverbindungen. In a further preferred embodiment, the device according to the invention is used as well as the method according to the invention also applied to disassembly, repair or Modification processes of the workpiece. A back measurement of preferably takes place Bolt preloads, which can be done directly by means of suitable ultrasound processes or via Breakaway torques and re-tightening can be determined indirectly. This also means The effects of using the workpiece on the torques can be documented. What said here for the torques also applies to the strength of other connections such as for example glue points or riveted joints.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigen: The invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained. The figure shows:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur computerunterstützten Montage eines Werkstücks und Fig. 1 is a schematic block diagram of a device for computer-aided assembly of a workpiece and

Fig. 2 eine Darstellung von produktspezifischen Daten eines Werkstücks in Form eines Montageblattes. Fig. 2 is a representation of product-specific data of a workpiece in the form of a mounting sheet.

Die Vorrichtung 1 zur computerunterstützten Montage eines Werkstücks, insbesondere eines Kraftfahrzeuges oder Teilen eines Kraftfahrzeuges, umfasst eine CAD-Datenbank 2, einen Montagerechner 3, einen Arbeitsplatz- bzw. Werkzeugrechner 4, einen Bildschirm 5 und eine Einrichtung 6 zur Erfassung der Position eines Werkstückes 7 sowie eines Werkzeuges 8, das entweder direkt über Kabel oder über eine Luftschnittstelle mit dem Werkzeugrechner 4 verbunden ist. The device 1 for the computer-assisted assembly of a workpiece, in particular a motor vehicle or parts of a motor vehicle, comprises a CAD database 2 , an assembly computer 3 , a workstation or tool computer 4 , a screen 5 and a device 6 for detecting the position of a workpiece 7 and a tool 8 , which is connected to the tool computer 4 either directly via cable or via an air interface.

Die CAD-Datenbank 2 enthält alle produktspezifischen Daten von Werkstücken und deren Einzelteilen sowie Montagevorschriften für Teile, Baugruppen und Module der Werkstücke. Des weiteren enthält diese 3-D-Darstellungen der Werkstücke, der Teile, Baugruppen und Module. Alternativ zur CAD-Datenbank 2 kann auch eine entsprechende Montagetabelle als Datenbasis dienen. Die CAD-Datenbank 2 ist mit verschiedenen Arbeitsplatzrechnern von Konstrukteuren vernetzt, die hier nicht dargestellt sind. Erfolgt durch einen Konstrukteur eine Änderung eines Werkstücks 7 bzw. der Montagevorschriften oder Toleranzen, so wird die CAD-Datenbank 2 entsprechend aktualisiert, so dass die geänderten Daten in Echtzeit auch dem Monteur zur Verfügung stehen. Auf Anforderung des Montagerechners 3 überträgt die CAD-Datenbank 2 alle für das Werkstück 7 notwendigen Daten, wie CAD-Modelle, Montagetabellen, Listen und Modelle, an den Montagerechner 3. Der Montagerechner 3 verknüpft die übertragenen Basisdaten mit dazugehörigen Montageblättern bzw. aktualisiert bereits vorhandene Montageblätter. Der Montagerechner 3 überträgt diese Daten an den Bildschirm 5 und den Werkzeugrechner 4, wobei einzelne Daten nicht an den Bildschirm 5 oder den Werkzeugrechner 4 übertragen werden müssen. Beispielsweise müssen die CAD- Modelle nicht an den Werkzeugrechner 4 übertragen werden. Die an den Werkzeugrechner 4 übertragenen Daten beinhalten auch Sollwerte für einzelne Montageschritte sowie geräteunspezifische Steuerungsbefehle für die Werkzeuge 8. Ist der Bildschirm 5 als Touch- Screen ausgebildet, so kann der Monteur einen durchgeführten Montageschritt bestätigen, der dann zusammen mit erfassten Ist-Werten des Werkzeuges 8 bzw. des Werkzeugrechners 4 an den Montagerechner 3 zurückübertragen wird, wo diese Daten in einem Speicher 9 abgelegt werden. Daneben kann der Monteur auch Bemerkungen zum durchgeführten Montageschritt eingeben, beispielsweise bestimmte Auffälligkeiten, was insbesondere später für eine Fehlersuche von Interesse sein kann. The CAD database 2 contains all product-specific data of workpieces and their individual parts as well as assembly instructions for parts, assemblies and modules of the workpieces. It also contains 3-D representations of the workpieces, parts, assemblies and modules. As an alternative to the CAD database 2 , a corresponding assembly table can also serve as a database. The CAD database 2 is networked with various workstation computers of designers who are not shown here. If a designer changes a workpiece 7 or the assembly instructions or tolerances, the CAD database 2 is updated accordingly, so that the changed data is also available to the fitter in real time. At the request of the assembly computer 3 , the CAD database 2 transmits all the data required for the workpiece 7 , such as CAD models, assembly tables, lists and models, to the assembly computer 3 . The assembly computer 3 links the transmitted basic data with the associated assembly sheets or updates existing assembly sheets. The assembly computer 3 transmits this data to the screen 5 and the tool computer 4 , individual data not having to be transmitted to the screen 5 or the tool computer 4 . For example, the CAD models do not have to be transferred to the tool computer 4 . The data transmitted to the tool computer 4 also include setpoints for individual assembly steps and device-specific control commands for the tools 8 . If the screen 5 is designed as a touch screen, the fitter can confirm a completed assembly step, which is then transmitted back to the assembly computer 3 together with the actual values of the tool 8 or the tool computer 4 , where these data are stored in a memory 9 become. In addition, the fitter can also enter comments on the installation step carried out, for example certain abnormalities, which can be of particular interest for troubleshooting later on.

Nachfolgend soll beispielhaft ein solcher Montageprozess erläutert werden. In einem ersten Schritt wird ein bestimmtes Werkzeug 8 dem Werkzeugrechner 4 zugeordnet. Dieses Werkzeug 8 überträgt seine Leistungsmerkmale an den Werkzeugrechner 4 und dieser gegebenenfalls an den Montagerechner 3. Da der Montagerechner 3 nur geräteunspezifische Steuerungsbefehle für Werkzeuge 8 überträgt, muss das Werkzeug 8 und/oder der Werkzeugrechner 4 über eine normierte Schnittstelle für diese geräteunspezifischen Steuerungsbefehle aufweisen oder aber über ein geeignetes Konvertierungsprogramm verfügen, das gegebenenfalls vom Montagerechner 3 zur Verfügung gestellt wird. Alternativ erfolgt die Konvertierung der Steuerungsbefehle bereits im Montagerechner 3. In einem nächsten Schritt meldet sich der Monteur über eine Nutzerkennung beim Montagerechner 3 an. Der Montagerechner 3 überprüft dann die Berechtigung des Monteurs, da beispielsweise nicht jeder Monteur alle Werkstücke montieren darf. In einem nächsten Schritt gibt der Nutzer ein, welches Werkstück 8 dieser montieren möchte. Diese Eingabe kann manuell über eine Tastatur, über den als Touch- Screen ausgebildeten Bildschirm 5 oder über Barcode-Scanner oder ähnliches erfolgen. Des weiteren wird dem Werkstück eine eindeutige Kennzeichnung zugeordnet. Diese Informationen werden an den Montagerechner 3 übertragen, der dann die Berechtigung des Monteurs für dieses Werkstück überprüft. In einem nächsten Schritt stellt dann der Montagerechner 3 die Montagedaten mittels der Datenbasis der CAD-Datenbank 2 für das Werkstück 7 zusammen und überprüft, ob das angeschlossene Werkzeug 8 mit seinen gemeldeten Leistungsmerkmalen die Montageschritte durchführen kann. Ergibt die Prüfung, dass das Werkzeug 8 geeignet ist, so werden die Montagedaten an den Bildschirm 5 und den Werkzeugrechner 4 übertragen. Anschließend führt der Monteur mittels des Werkzeuges 8 oder das Werkzeug 8 vollautomatisch die Montageschritte in der vorgegebenen Reihenfolge durch. Nach jedem Montageschritt wird die Durchführung bestätigt, wobei das Werkzeug 8 oder eine dem Werkzeugrechner 4 zugeordnete Messeinrichtung die Ist-Werte des Montageschrittes erfasst und an den Montagerechner 3 überträgt. Dieser überprüft, ob die Ist-Werte innerhalb der Soll-Werte liegen und gibt erst bei positivem Prüfergebnis den nächsten Montageschritt frei. Hierdurch werden frühzeitig Fehler erkannt und spätere notwendige Demontage-Vorgänge vermieden. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Monteur mittels einer manuellen Zwangsweiterschaltung den Montagevorgang fortsetzen kann, obwohl ein Ist-Wert außerhalb der Toleranz liegt. Diese manuelle Zwangsweiterschaltung muss jedoch vom jeweiligen Monteur begründet und dokumentiert werden. Such an assembly process will be explained below by way of example. In a first step, a specific tool 8 is assigned to the tool computer 4 . This tool 8 transmits its performance features to the tool computer 4 and, if necessary, to the assembly computer 3 . Since the assembly computer 3 only transmits device-unspecific control commands for tools 8 , the tool 8 and / or the tool computer 4 must have a standardized interface for these device-unspecific control commands or have a suitable conversion program, which may be provided by the assembly computer 3 . Alternatively, the control commands are already converted in the assembly computer 3 . In a next step, the fitter logs on to the assembly computer 3 via a user identification. The assembly computer 3 then checks the authorization of the mechanic, since, for example, not every mechanic may assemble all workpieces. In a next step, the user enters which workpiece 8 he would like to assemble. This entry can be made manually via a keyboard, via the screen 5 designed as a touch screen or via barcode scanner or the like. Furthermore, the workpiece is assigned a unique identifier. This information is transmitted to the assembly computer 3 , which then checks the installer's authorization for this workpiece. In a next step, the assembly computer 3 then compiles the assembly data using the database in the CAD database 2 for the workpiece 7 and checks whether the connected tool 8 can carry out the assembly steps with its reported performance features. If the check shows that the tool 8 is suitable, the assembly data are transmitted to the screen 5 and the tool computer 4 . Then the fitter uses the tool 8 or the tool 8 to carry out the assembly steps fully automatically in the specified sequence. The execution is confirmed after each assembly step, the tool 8 or a measuring device assigned to the tool computer 4 acquiring the actual values of the assembly step and transmitting them to the assembly computer 3 . This checks whether the actual values are within the target values and only releases the next assembly step if the test result is positive. As a result, errors are recognized at an early stage and subsequent disassembly processes avoided. In addition, it can be provided that the mechanic can continue the assembly process by means of a manual forced switching even though an actual value is outside the tolerance. However, this manual forced switching must be justified and documented by the respective fitter.

Insbesondere bei einer vorgegebenen Reihenfolge einer Verschraubung ist es notwendig zu wissen, ob das Werkzeug 8 an der richtigen Schraube angesetzt ist. Daher muss die Lage des Werkzeugs 8 zum Werkstück 7 bekannt sein. Mittels der Einrichtung 6 wird daher die relative Lage des Werkzeuges 8 zum Werkstück 7 mittels der CAD-Daten bestimmt, so dass der Werkzeugrechner 4 die genaue Position des Werkzeuges 8 zum Werkstück 7 kennt und den Montageschritt erst freigibt, wenn das Werkzeug 8 in der richtigen Position zum Werkstück sich befindet. Die Einrichtung 6 zur Positionsbestimmung kann dann je nach Werkstück 7 bzw. Werkzeug 8 unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise als Stereokamera, 6-Komponenten-Schlitten oder Laser. Wird für einen nächsten Montageschritt ein anderes Werkzeug benötigt, so wird dies einfach mit dem Werkzeugrechner 4 verbunden und meldet wieder seine Leistungsmerkmale an den Montagerechner 3, der diese überprüft. Aufgrund der Tatsache, dass die Steuerungsbefehle des Montagerechners geräteunspezifisch sind, können an den Werkzeugrechner 4 Werkzeuge 8 unterschiedlicher Hersteller, aber auch unterschiedliche Werkzeuge 8 eingesetzt werden, solange nur gewährleistet ist, dass die unterschiedlichen Werkzeuge 8 die Steuerungsbefehle interpretieren und ausführen können. Die hierzu notwendige Konvertierungssoftware kann auf dem Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner 4, im Werkzeug 8 oder auf dem Montagerechner 3 implementiert werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der vorhandenen Werkzeuge nach Bedarf. In particular in the case of a predetermined screwing sequence, it is necessary to know whether the tool 8 is attached to the correct screw. The position of the tool 8 relative to the workpiece 7 must therefore be known. The relative position of the tool 8 relative to the workpiece 7 is therefore determined by means of the device 6 using the CAD data, so that the tool computer 4 knows the exact position of the tool 8 relative to the workpiece 7 and only releases the assembly step when the tool 8 is in the correct position Position to the workpiece is. The device 6 for position determination can then be designed differently depending on the workpiece 7 or tool 8 , for example as a stereo camera, 6-component slide or laser. If another tool is required for a next assembly step, this is simply connected to the tool computer 4 and again reports its performance features to the assembly computer 3 , which checks them. Due to the fact that the control commands of the assembly computer are device-specific, tools 8 from different manufacturers, but also different tools 8 , can be used on the tool computer 4 , as long as it is only ensured that the different tools 8 can interpret and execute the control commands. The conversion software required for this can be implemented on the workstation and / or tool computer 4 , in the tool 8 or on the assembly computer 3 . This enables the existing tools to be used flexibly as required.

Nach Beendigung eines Montagevorganges wird dieser vom Monteur bestätigt und das ausgefüllte Montageblatt mit allen Ist-Werten und der eindeutigen Kennung an den Montagerechner 3 übertragen und im Speicher 9 abgelegt. Bei komplexen Werkstücken 8mit verschiedenen Modulen ist es dabei ausreichend, wenn dem einzelnen Modul eine Kennung des Werkstücks 8 zugeordnet ist, so dass aufgrund eines Merkmals des Moduls die Werkstücke identifizierbar sind, in denen Module mit diesem Merkmal verbaut sind. Dies ermöglicht auch eine rückwärtige Fehlverfolgung, auch wenn zuvor alle Werkstücke innerhalb der Toleranz waren. Stellt sich beispielsweise nachträglich heraus, dass bei einer bestimmten Ist-Wert-Konfiguration das Werkstück nicht einwandfrei arbeitet, so kann ermittelt werden, in welchen weiteren Werkstücken diese Ist-Wert-Konfiguration auftritt, um diese durch eine gezielte Rückrufaktion auszutauschen bzw. zu überprüfen. After completion of an assembly process, this is confirmed by the fitter and the completed assembly sheet with all actual values and the unique identifier is transmitted to the assembly computer 3 and stored in the memory 9 . In the case of complex workpieces 8 with different modules, it is sufficient if an identification of the workpiece 8 is assigned to the individual module, so that the workpieces in which modules with this feature are installed can be identified on the basis of a feature of the module. This also enables backward tracking, even if all workpieces were previously within tolerance. If, for example, it subsequently turns out that the workpiece is not working properly with a certain actual value configuration, it can be determined in which other workpieces this actual value configuration occurs in order to exchange or check it by means of a specific recall action.

In der Fig. 2 ist beispielhaft ein Montageblatt für eine Pleuel/Kolben-Verbindung eines Kraftfahrzeugmotors dargestellt. Im linken Bereich des Montageblattes ist eine 3-D- Explosionsdarstellung aus der CAD-Datenbank 2 dargestellt, wobei die dargestellten Nummern die Reihenfolge der Montage-Schritte darstellen. Das dargestellte Montageblatt entspricht im Wesentlichen einem Montageblatt für eine reine manuelle Montage. Werden hingegen Soll-Werte vorgegeben, wie bei der Arbeitsposition 11 das Drehmoment bzw. der Drehwinkel, so wird bei der Durchführung dieses Montageschrittes das Ist-Drehmoment bzw. der Ist-Drehwinkel meßtechnisch erfasst und von den Werkzeugrechner 4 in das Montageblatt geschrieben. Nach kompletter Abarbeitung des Montageblattes bestätigt der Monteur den kompletten Montagevorgang und der Werkzeugrechner und/oder der Bildschirm übertragen das komplette Montageblatt an den Montagerechner. Neben den beschriebenen Parametern Drehmoment und Drehwinkel kann die Erfindung auch ohne Einschränkung auf andere Fertigungsparameter wie beispielsweise Klebestellen, Vernietungen oder Ölungen angewendet werden. An assembly sheet for a connecting rod / piston connection of a motor vehicle engine is shown by way of example in FIG. 2. In the left area of the assembly sheet, a 3-D exploded view from the CAD database 2 is shown, the numbers shown representing the sequence of the assembly steps. The assembly sheet shown corresponds essentially to an assembly sheet for purely manual assembly. If, on the other hand, target values are specified, such as the torque or the angle of rotation in the working position 11 , the actual torque or the actual angle of rotation is recorded by measurement technology when this assembly step is carried out and is written into the assembly sheet by the tool computer 4 . After the complete completion of the assembly sheet, the fitter confirms the complete assembly process and the tool computer and / or the screen transfer the complete assembly sheet to the assembly computer. In addition to the described parameters of torque and angle of rotation, the invention can also be applied without restriction to other manufacturing parameters such as, for example, gluing points, riveting or oiling.

Claims

1. Device ( 1 ) for the computer-assisted assembly of workpieces ( 7 ), comprising

- a central database ( 2 ) in which product-specific data and control commands for tools ( 8 ) are stored in a device-non-specific format,

at least one workstation computer and / or tool computer ( 4 ), by means of which a tool ( 8 ) can be controlled and actual values of the workpiece or the tool can be recorded,

- at least one screen ( 5 ) for displaying the product-specific data required for the assembly process,

- At least one tool ( 8 ) for performing assembly steps and

at least one recognition device or input device for identifying a workpiece,

The data of the recognition device can be transmitted to the central database ( 2 ), where the data relating to the workpiece and / or the assembly process are compiled and can be transmitted to the workstation computer and / or the tool computer ( 4 ) together with assigned device-specific control commands. Data of the tool ( 8 ) or workpiece ( 7 ) can be recorded and transferred to the central or another database and saved, the device-specific control commands of the central database ( 2 ) in the workstation and / or tool computer, in the tool ( 8 ) or can be implemented in an assembly computer ( 3 ) into device-specific control commands for the connected tool ( 8 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the product-specific data can be displayed in the form of assembly sheets.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the device ( 1 ) comprises a release device by means of which a transfer to a subsequent assembly step is prevented until the assembly step to be carried out has been carried out properly or a manual forced transfer takes place with a reason.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each workpiece ( 7 ) is assigned a unique identifier under which the assembly data are stored.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is associated with a device ( 6 ) for referencing the workpiece ( 7 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the device ( 6 ) is designed as a mechanical and / or optical and / or acoustic and / or electromagnetic scanner, in particular as a stereo camera or as a laser scanner.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) is associated with a device ( 6 ) for detecting the position of the tool ( 8 ).

8.Procedure for the computer-aided assembly of workpieces, by means of at least one central database in which product-specific data and control commands for tools are stored in a device-non-specific format, at least one workstation computer and / or tool computer ( 4 ), by means of which control commands can be transmitted to the tool, at least one screen ( 5 ) for displaying the product-specific data required for the assembly process, at least one tool ( 8 ) for carrying out assembly steps and at least one recognition device or input device for identifying a workpiece ( 7 ), comprising the following method steps:

a) identifying the tool ( 8 ) by the workstation and / or tool computer ( 4 ) or an assembly computer ( 3 ),

b) identification of a workpiece ( 7 ) to be assembled,

c) transmission of product-specific data of the workpiece ( 7 ) to be assembled from the central database ( 2 ) to the workstation and / or tool computer ( 4 ) and / or the screen ( 5 ),

d) transmission of non-device-specific control commands from the CAD database ( 2 ) for a tool ( 8 ) for carrying out the assembly process or processes,

e) converting the non-device-specific control commands into device-specific control commands by the workstation and / or tool computer ( 4 ), the tool ( 8 ) or the assembly computer ( 3 ),

f) performing the assembly operations using the tool ( 8 ) and

g) transmission of the actual values of the assembly processes to the central database ( 2 ) or to another memory ( 9 ).

9. The method according to claim 8, characterized in that the product-specific data are transmitted in the form of assembly sheets, the actual values of the assembly process are entered in the assembly sheets and stored together with a unique identifier of the workpiece ( 7 ).

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that by means of a Release device forwarding to a subsequent assembly step is prevented until the installation step is carried out properly was carried out, or a manual forced transfer with reasons is done.

11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the workpiece ( 7 ) and the workpiece ( 8 ) are referenced in their position to each other.

12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the Procedure applied to a disassembly, repair or remodeling process becomes.

13. The method according to any one of claims 8-12, characterized in that a Screw prestressing forces are measured back and documented.