DE10308403B4

DE10308403B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Montage eines Bauteils

Info

Publication number: DE10308403B4
Application number: DE2003108403
Authority: DE
Inventors: Dirk-Uwe Kannenberg
Original assignee: Kannenberg Dirk-Uwe Dipl-Ing
Current assignee: Kannenberg Dirk-Uwe Dipl-Ing
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: DE10308403A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung der Montage eines Bauteils, mit den Verfahrensschritten:
– Erfassen eines bei der Montage des Bauteils erzeugten Schallsignals mit Hilfe eines Schallsensors (2);
– Umwandeln des Schallsignals in ein Messsignal, das einer Auswerteeinheit (10) zugeführt wird; und
– Auswerten des Messsignals in der Auswerteeinheit (10),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schallsignal durch einen im Handbereich eines Monteurs an den Monteur angebrachten Schallsensor (2) erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Verfahrensschritten:

– Erfassen eines bei der Montage des Bauteils erzeugten Schallsignals mit Hilfe eines Schallsensors;
– Umwandeln des Schallsignals in ein Messsignal, das einer Auswerteeinheit zugeführt wird; und
– Auswerten des Messsignals in der Auswerteeinheit.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Überwachung der Montage eines Bauteils, die einen auf den Montagebereich ausrichtbaren Schallsensor aufweist, der ein bei der Montage des Bauteils erzeugtes Schallsignal in ein Messsignal wandelt und das erzeugte Messsignal einem mit dem Schallsensor gekoppelten Auswerteeinheit zuführt.
Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus der EP 0 570 064 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung dient dazu, das Positionieren und Verlöten von elektronischen Bauelementen auf einer Platine durchzuführen und zu überwachen. Zu diesem Zweck verfügt die Vorrichtung über eine Transporteinheit, die mit einem Saugrohr zum Aufnehmen der elektronischen Bauelemente ausgestattet ist. Im Bereich des Saugrohrs ist ein Vibrationssensor angeordnet, der die Schallsignale beim Positionieren des elektronischen Bauelements und beim Verlöten auf der Leiterplatte überwacht.
Ferner ist aus der DE 199 11 088 A1 ein manuell führbares Montagesystem bekannt, das über eine Einrichtung zur Audibilisierung von bei der Montage auftretenden Geräuschen versehen ist. Insbesondere ist an einem Montagekopf ein Körperschallmikrophon angeordnet, dessen Signalausgang über einen Verstärker und ein Filter einen Lautsprecher beaufschlagt.
Damit lassen sich beim Fügen oder dergleichen auftretende Geräusche aufzeichnen und von dem Lautsprecher wiedergeben.
In der gesamten Automobilindustrie werden für verschiedenste Anwendungen Standardstecker an Fahrzeug- und Motorkabelbäumen verwendet. Diese Stecker werden manuell montiert. Üblicherweise verrastet der Stecker nach dem Überdrücken einer Schwelle. Wenn der Stecker einmal ordnungsgemäß verrastet ist, kann ein späteres, versehentliches Lösen der Steckverbindung ausgeschlossen werden. Damit ist die Kontaktierung des Steckers in jedem Fall sichergestellt.
Mangelhafte Kontaktierung bei der Montage von Steckern gehören zu den häufigsten Montagefehlern bei der Montage im Bereich der Automobilproduktion. Aufgrund fehlender Aufmerksamkeit stellt der Monteur in der Montage die Verrastung des jeweiligen Steckers nicht sicher. Folglich kann es vorkommen, dass sich Steckverbindungen nach der Auslieferung des Fahrzeugs lösen und Pannen verursachen.
Die ordnungsgemäße Verrastung der Steckverbindungen kann in der Produktion bisher auch nicht zuverlässig geprüft werden, da manche Stecker nach weiteren Montageschritten nicht mehr zugänglich sind oder bei einer nachträglichen Prüfung beschädigt werden können.
Gleichartige Probleme treten auch bei der lagerichtigen Montage von Bauteilen mittels Anschlägen auf.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Montage eines Bauteils zu schaffen, mit denen sich die vorschriftsmäßige Montage des Bauteils sicher feststellen lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.
Bei dem Verfahren zur Überwachung der Montage eines Bauteils wird ein bei der Montage des Bauteils erzeugtes Schallsignal mit Hilfe eines im Handbereich eines Monteurs an dem Monteur angebrachten Schallsensors erfasst. Das Schallsignal wird anschließend in ein Messsignal umgewandelt, das einer Auswerteeinheit zugeführt wird. In der Auswerteeinheit wird das Messsignal schließlich ausgewertet. Da bei der Montage von Bauteilen, insbesondere bei der Montage von Steckern, im Allgemeinen bei einer ordnungsgemäßen Montage charakteristische Geräusche erzeugt werden, kann aus der Auswertung des aus dem Schallsignal erzeugten Messsignals auf den Montagezustand des Bauteils geschlossen werden. Das Verfahren lässt daher ohne großen Aufwand eine Überwachung des Montagezustands des Bauteils während der Montage zu. Falls das Bauteil nicht vorschriftsmäßig montiert ist, kann eine Wiederholung des Montagevorgangs ausgelöst werden, bis das Bauteil vorschriftsmäßig montiert ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden bei der Montage von Steckverbindungen am Fertigungsband die korrekte Verrastung von Steckern überwacht, indem nach für das Verrasten der Steckverbindung charakteristischen Schallimpulsen gesucht wird.
Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens, insbesondere zur Überwachung der manuellen Montage eines Bauteils, weist daher einen im Handbereich eines Monteurs anbringbaren Schallsensor auf, der bei der Montage des Bauteils erzeugte Schallsignale in Messsignal wandelt und diese einer Auswerteeinheit zuführt. Diese Vorrichtung erfasst vorrangig die bei der Montage des Bauteils erzeugten Schallsignale. Die den Geräuschhintergrund bildenden störenden Schallsignale werden kaum oder nicht erfasst.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Schallsensor in einem Handschuh für den Monteur angebracht. Der vom zu montierenden Bauteil ausgehende Schall wird dabei vorzugsweise mit Hilfe einer sich jeweils von der Daumenhülle und Zeigefingerhülle des Handschuhs zum Schallsensor erstreckenden Schallbrücke vom Entstehungsort zum Schallsensor übertragen. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die zur Überwachung erforderliche Ausrüstung in der üblichen Arbeitskleidung des Monteurs integriert ist, so dass der Monteur nicht auf einen korrekten Sitz des Schallsensors bei der Montage achten muss.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 eine Ansicht einer Vorrichtung zur Überwachung der Montage eines Bauteils.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung zur Überwachung der Montage eines Steckers umfasst einen Handschuh 1 mit einem Schallsensor 2, der auf einer Schallbrücke 3 angeordnet ist. Die Schallbrücke 3 erstreckt sich zwischen einer Daumenhülle 4 und einer Zeigefingerhülle 5, so dass bei der Montage eines Steckers, der vom Monteur zwischen Daumenhülle und Zeigefingerhülle 5 gehalten wird, der erzeugte Schall über die Schallbrücke 3 zum Schallsensor 2 übertragen wird. Der Schallsensor 2 ist über eine Leitung 6 mit einem Signalverstärker 7 verbunden, der ein vom Schallsensor 2 erzeugtes elektrisches Messsignal in ein von einem Filter 8 verarbeitbares Messsignal wandelt. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Filter 8 um einen Schwellwertdetektor, der auslöst, wenn das vom Signalverstärker 7 gelieferte Messsignal einen vorbestimmten Pegel überschreitet. Der Eintritt dieses Ereignisses kann dann beispielsweise durch eine Anzeigeeinheit 9 angezeigt werden. Der Signalverstärker 7, der Filter 8 und die Anzeigeinheit 9 bilden zusammen eine Auswerteeinheit 10.
Der vorbestimmte Schwellwert im Filter 8 wird immer dann überschritten, wenn das für das Einrasten eines Steckers in einer Buchse charakteristische Klickgeräusch auftritt, das über die Schallbrücke 3 zum Schallsensor 2 übertragen wird. Der Schallsensor 2 wandelt den Schallpuls in ein pulsförmiges elektrisches Messsignal um, das im Filter 8 zu einem Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts führt. Die Anzeigeeinheit 9 wechselt dann vom Zustand "nicht in Ordnung" (N.i.O.) in den Zustand "in Ordnung" (i.O.).
Für den Schallsensor können marktübliche Beschleunigungssensoren verwendet werden. Ein solcher Beschleunigungssensor lässt sich im Handschuh 1 integrieren und mit der metallischen Schallbrücke 3 verbinden. Nimmt der Monteur beispielsweise einen Stecker auf, entsteht von selbst eine für Körperschall durchgängige Verbindung vom Gehäuse des Steckers bis zum Schallsensor 2.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform, insbesondere bei einer Automatikstation oder bei einem Roboter, kann der zur Aufnahme des Schalls vorgesehene Schallsensor automatisch in der richtigen Lage am zu montierenden Stecker positioniert werden oder der durch den Stecker laufende Körperschall mit Hilfe einer Laserlichtquelle und eines interferometrischen Verfahren abgetastet werden.
Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform wird der beim Verrasten eines Steckers entstehende Luftschall über ein handelsübliches Mikrophon erfasst. Dabei ist erforderlich, dass das Mikrophon in der Nähe des Montageorts positioniert wird.
Den beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass das Messsignal vom Schallsensor 2 in analoger oder digitaler Form kabellos oder mit Hilfe von Kabeln an die Auswerteschaltung 10 übertragen werden kann. Daneben ist auch denkbar, die Auswerteschaltung selbst in den Handschuh 1 zu integrieren und die ordnungsgemäße Montage beispielsweise mit Hilfe einer am Handschuh 1 angeordneten Leuchtdiode anzuzeigen.
Darüber hinaus ist es möglich, von der Auswerteeinheit 10 ein Steuersignal erzeugen zu lassen, das für die Steuerung des Montagebandes verwendet wird. Die Auswerteeinheit 10 wertet das vom Schallsensor 2 gelieferte Messsignal aus und erkennt unmittelbar die ordnungsgemäße Verrastung des Steckers. Nur in diesem Fall wird das Montageband zur Weitergabe freigeschaltet. Wenn während des Montagevorgangs keine Verrastung erkannt wird, erfolgt eine optische Anzeige für den Monteur oder Werker, der den Stecker wieder lösen und nochmals montieren muss, bis eine ordnungsgemäße Montage des Steckers erkannt worden ist.
Die Vorrichtung und das Verfahren bieten den Vorteil, dass die bei herkömmlichen Montageverfahren auftretenden Fehler in der Produktion nahezu beseitigt werden können. Da die Verrastung aller Bauteile bereits während der Montage sicher detektiert wird und da die Weitergabe ohne Verrastung aufgrund der Verknüpfung mit dem Montageband verhindert wird, kann auch bei sicherheitsrelevanten Verbindungen, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, auf die aufwändigen und teuren Konstruktionen verzichtet werden, die bislang zur Sicherung der Verrastungen verwendet wurden.
Außerdem ist die Vorrichtung und das Verfahren auch als mobile Messkette für Montagen aller Art einsetzbar und reduziert somit den Arbeitsaufwand für Nachkontrollen.
Abschließend sei angemerkt, dass die Vorrichtung und das Verfahren für alle Arten von Montagen, insbesondere für lagerichtige Montagen mittels Anschlägen verwendbar ist.
Das Verfahren funktioniert neben Körper- und Luftschall auch mit allen anderen Arten der Schallausbreitung und -Übertragung und kann den Einsatz mehrerer Sensoren umfassen.
Die Sensoren können bei der Vorrichtung für manuelle Montage neben der Hand auch an anderen geeigneten Körperbereichen des Monteurs angeordnet sein. Genauso ist die Übertragung und der Abgriff des Schallimpulses über beliebige Finger der Hand oder andere Körperstellen möglich.

1: Handschuh
2: Schallsensor
3: Schallbrücke
4: Daumenhülle
5: Zeigefingerhülle
6: Leitung
7: Signalverstärker
8: Filter
9: Anzeigeeinheit
10: Auswerteeinheit

Claims

Verfahren zur Überwachung der Montage eines Bauteils, mit den Verfahrensschritten: – Erfassen eines bei der Montage des Bauteils erzeugten Schallsignals mit Hilfe eines Schallsensors (2); – Umwandeln des Schallsignals in ein Messsignal, das einer Auswerteeinheit (10) zugeführt wird; und – Auswerten des Messsignals in der Auswerteeinheit (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Schallsignal durch einen im Handbereich eines Monteurs an den Monteur angebrachten Schallsensor (2) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der durch die Montage des Bauteils erzeugte Schall mit Hilfe einer mechanischen Schallbrücke (3) vom Bauteil auf den Schallsensor (2) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Schallbrücke (3) eine metallische Einlage in einem Handschuh (1) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem eine sich jeweils von Daumenhülle (4) und Zeigefingerhülle (5) des Handschuhs (1) zum Schallsensor (2) erstreckende Schallbrücke (3) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in der Auswerteeinheit (10) ein Messsignal, das einen bestimmten Schwellwert überschreitet, als für die ordnungsgemäße Montage des Bauteils charakteristisches Signal gewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein Verrastungsvorgang überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die lagerichtige Montage mit Hilfe eines Anschlags überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem von der Auswerteeinheit (10) ein Freigabesignal erzeugt wird, das einer Steuerung eines Montagebands zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Ergebnis der in der Auswerteeinheit (10) durchgeführten Auswertung des Messsignals mit Hilfe eines Anzeigeelements (9) angezeigt wird.
Vorrichtung zur Überwachung der Montage eines Bauteils, die einen auf den Montagebereich ausrichtbaren Schallsensor (2) aufweist, der ein bei der Montage des Bauteils erzeugtes Schallsignal in ein Messsignal wandelt und das erzeugte Messsignal einem mit dem Schallsensor gekoppelten Auswerteeinheit (10) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsensor (2) im Handbereich eines Monteurs an den Monteur anbringbar ist und dass die Auswerteeinheit (10) mit dem vom Schallsensor (2) erzeugten Messsignal eine Entscheidung über den Montagezustand des Bauteils durchführt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Schallsensor (2) in einen Handschuh (1) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, bei dem im Handschuh (1) eine sich von Fingerspitzen des Handschuhs (1) zum Schallsensor (2) erstreckende Schallbrücke (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der der Schallsensor (2) ein Beschleunigungssensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der der Schallsensor (2) ein Luftschall aufnehmendes Mikrophon ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der der Schallsensor (2) eine Laserlichtquelle umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der die Signalübertragung vom Schallsensor (2) zur Auswerteeinheit (10) kabellos erfolgt.