EP3216090A1 - Vorrichtung und verfahren zum überwachen einer montage zweier mittels einer clipbefestigung zu verbindender komponenten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum überwachen einer montage zweier mittels einer clipbefestigung zu verbindender komponenten

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Publication number
EP3216090A1
EP3216090A1 EP15807791.7A EP15807791A EP3216090A1 EP 3216090 A1 EP3216090 A1 EP 3216090A1 EP 15807791 A EP15807791 A EP 15807791A EP 3216090 A1 EP3216090 A1 EP 3216090A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
assembly
force
components
sensor
sound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15807791.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian FRÄULIN
Michael Gempp
Tobias Buss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A Raymond SARL
Original Assignee
A Raymond SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by A Raymond SARL filed Critical A Raymond SARL
Publication of EP3216090A1 publication Critical patent/EP3216090A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D19/00—Gloves
    • A41D19/0024—Gloves with accessories
    • A41D19/0027—Measuring instruments, e.g. watch, thermometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P21/00—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A41D2600/20—Uses of garments specially adapted for specific purposes for working activities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00—Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/20—Clips, i.e. with gripping action effected solely by the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • F16B2031/022—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load using an ultrasonic transducer

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for monitoring a
  • Clip fasteners are widely used in industrial mass production in the automotive sector and the consumer goods industry For example, clip fasteners can be used to fasten trim parts, trim strips, air bag fasteners and door panels in the automotive sector Clip attachment for releasably securing a panel
  • CONFIRMATION COPY on a pillar of a vehicle body known, which describes a substantially U-shaped at least partially resilient clip.
  • a clip for forming a clip attachment comprises at least one mounting sleeve having a clamping leg, which is like a pushbutton connected with an example designed as a plug or socket pin (counter) element.
  • a mounting sleeve having a clamping leg, which is like a pushbutton connected with an example designed as a plug or socket pin (counter) element.
  • an example designed as a plug or socket pin (counter) element for mounting two components may be provided on one of the components, the mounting sleeve and on the other component of the plug.
  • An assembly of two components by means of clip fastening is often performed manually.
  • the connector locks when an inherent mounting force for the clip has been overcome.
  • DE 103 08 403 B4 discloses a sound signal generated during the assembly of the component with the aid of a sound sensor mounted on the fitter in the hand area of a fitter. The sound signal is then converted into a measurement signal that is fed to an evaluation unit.
  • the object of the invention is therefore to provide a device or a method for monitoring an assembly of two components to be connected by means of a clip fastening, which is improved with regard to the recognition of whether the clip fastening is latched.
  • the core of the invention is that in addition to the detection of a sound signal and a sensor for detecting a mounting force is provided. Combining the information from sensed mounting force and detected sound allows for improved monitoring of the mounting with respect to whether the clip attachment is securely locked.
  • the term "assembly” encompasses a process in industrial production which comprises the scheduled assembly of components, components and / or assemblies into products or assemblies of a higher product level “Montage” thus includes the process and not a result, so that it is also included that the clip attachment does not succeed or insufficiently.
  • the indefinite article "a" having grammatical respective equivalents includes, in particular with respect to the sensor for detecting a mounting force and the sound receiver, the presence of precisely one of the elements as well as the presence of a plurality of the corresponding elements
  • the number of sensors for detecting a mounting force and the number The sound receiver may be the same or different.
  • Each sensor for detecting the mounting force may be associated with a sound receiver.
  • component according to the invention comprises a component or an assembly which is to be fastened by means of a clip attachment to another component or assembly.
  • the term "clip fastening” comprises such connections which generate a discrete sound signal, particularly preferably a click, as a discrete sound signal, in particular its sound level and duration of occurrence of the other sound signals during assembly, for example of grinding noises, which occur when the surfaces of the components to be joined rub against each other, different sound signal understood as a clip connection is particularly preferably a so-called.
  • “Quick Connector” understood, in which a tubular element is clipped into a receptacle.
  • clip attachment also includes a connector or other fixation element which generates the discrete sound signal in forming the connection.
  • the term "sound receiver” encompasses a microphone, sensor or sounder in which acoustic signals are converted into electrical voltage.
  • the underlying transducer principles can be an electrodynamic, electrostatic, piezoelectric or piezoresistive sound conversion.
  • the term "sensor for detecting a mounting force” includes a force transducer with which a force can be measured. ⁇ br/> ⁇ br/> Various designs and principles of action for measuring the force in the force transducer are possible, for example, spring body force transducers, piezo force transducers, Force transducer with oscillating elements and force transducer with electromagnetic compensation known.
  • assembly force also encompasses a force in which a force is applied perpendicular to the mounting direction
  • the "assembly force" can also be measured as a shear force, which allows conclusions to be drawn on the success of assembly.
  • the above force transducers can be used to determine the force perpendicular to the mounting direction
  • a sensor for measuring a shear or a shear force can be designed as a piezo force transducer
  • Such a piezoelectric force transducer can have an elongated or thread-like configuration in which an elongation of the elongate or thread-like element makes it possible to draw conclusions about the mounting force
  • a shear force can also be determined by means of strain gauges or by a signal of a sensor detecting the position of a tiltable body.
  • the tiltable body may be directly or indirectly in contact with one side of the clip attachment and / or a component having the clip attachment Sung as well as a strain gauge may preferably extend at an angle to the longitudinal extent of the hand of less than 90 °, in particular less than 50 °, very particularly preferably less than 45 °.
  • a small angle to the longitudinal extent of the hand of less than 90 °, in particular less than 50 °, very particularly preferably less than 45 °.
  • elongated or thread-like in the context of the invention, the formation of a thin and flexible sensor compared to a length.
  • the senor for detecting a mounting force and / or the sound receiver are arranged on a glove, so that an operator performing the assembly can carry the device without much effort.
  • a glove used by the operator performing the assembly can be used with the
  • Sensor for detecting a mounting force and a sound receiver are designed according to the invention.
  • the term “glove” encompasses the garment that completely or partially covers the hand.
  • the term glove also includes an X-finger
  • Glove in which X-fingers are at least partially covered where X is a natural number is less than 6.
  • the thumb of a hand is understood as a finger.
  • the at least partial covering of a finger can be present in the area of the fingertip and / or in a joint region of the finger and / or on the side of the finger.
  • the glove has at least one finger portion which at least partially surrounds a finger, the sensor for detecting a mounting force being arranged in the region of the finger portion which surrounds the finger.
  • the sensor for detecting the mounting force is disposed on the side of the glove facing the inside of the finger of the operator's hand. It can also be provided that the sensor for detecting the mounting force is arranged on the side of the glove, which faces the outside of the finger of the hand of the operator.
  • the location of the attachment of the sensor for detecting the mounting force is particularly preferably in response to the hand, or finger movement, with which the user creates the clip connection, in particular at the location of the expected force flow from the user's hand through the glove on the Component. It can be provided for several fingers per one or more sensor (s) for detecting the mounting force.
  • the finger portion is the portion of the thumb, wherein the sensor for detecting the mounting force is arranged in the region of the thumb portion which at least partially surrounds the frontal tip of the thumb.
  • the sensor for detecting the mounting force is preferably arranged on the side of the glove which faces the inside of the thumb of the hand of the operator.
  • the senor for detecting the mounting force is arranged in the glove, so that the sensor for detecting the mounting force is protected by means of the surrounding glove and does not rest on a surface which is exposed on the glove.
  • the glove has a portion in which two finger portions, both provided to at least partially surround a finger, meet.
  • the sound receiver is arranged in the section in which the two finger sections meet.
  • the sound receiver is thus arranged in an area to which no mechanical pressure for training the mounting of the clip attachment is exercised; However, the sound receiver is still sufficiently close to the trainees Clipbefest Trent available.
  • the fact that the sound receiver is arranged in a region between two finger sections, the sound receiver is also protected when the user performs, for example, with his hand a different activity than the assembly of the two components.
  • the device is suitable for mounting two components to be connected by means of a clip connection.
  • the device may also include an acceleration sensor.
  • an acceleration sensor which is preferably also arranged on the glove of an operator performing the assembly, has the advantage that the acceleration or movement of the operator, at the portion against which the acceleration sensor is applied, is determined and / or recorded during assembly can.
  • it may be that the determination of the quality of the formation of the clip fastening by a shielding of the clip or a low sound signal (locking noise) is difficult, but by means of an evaluation of the signal of an acceleration sensor conclusions on the quality of the assembly are possible.
  • an acceleration sensor arranged on the glove on which the sound receiver and the sensor for detecting an assembly force are arranged, the acceleration and also the movement of the hand or of a finger can be determined.
  • a correct or successful formation of a clip attachment can cause a predetermined acceleration behavior or acceleration signal of the acceleration sensor on the hand of the operator.
  • a comparison of the predetermined acceleration signal with the actual acceleration signal determined during assembly can be used in order to be able to conclude the reliable mounting of the clip fastening.
  • the signals of the sensor for detecting a mounting force, the sound receiver and the acceleration sensor can be combined and correlated with one another. For example, the signal of the sound receiver can be disregarded if the determination of a signal thereof in the formation of a certain clip attachment does not play a significant role.
  • the acceleration sensor can be arranged on a finger, the back of the hand and / or the palm of a glove and determine the acceleration of the finger, back of the hand or the palm of the operator.
  • acceleration sensor in the sense of the invention comprises an inertial sensor with which accelerations can be measured Acceleration sensors are available and applicable as simple and inexpensive sensors.
  • acceleration sensor can be used synonymously with any of the terms motion sensor, accelerometer, accelerometer, accelerometer, B-meter or G-sensor.
  • the invention also provides a method for monitoring an assembly of two components to be connected by clip fastening, wherein the two components are brought together to perform the assembly by means of clip fastening.
  • the force applied to at least one of the two components is measured by means of a device used to connect the two components.
  • the sound generated during assembly of the two components is measured.
  • the method may also be performed with two or more devices to monitor, for example, multiple clip fasteners during assembly of the components, or to monitor assembly of a clip fastener to both components.
  • the course of the measured force is preferably recorded as a function of time and / or the course of the measured sound is recorded as a function of time, resulting in the possibility of quality assurance of the assembly.
  • the data can be recorded.
  • the data from a previous assembly operation may still be stored while the current assembly operation is being performed by the operator.
  • a stored, possibly the previous assembly process associated period can for example also be assigned to the current assembly process, if it results in a signal analysis that the current signal is incomplete, for example, has shifted the evaluation window.
  • the length of the time window for the detection of a mounting operation can be adapted and particularly preferably in the range of 200 ms to 500 ms, preferably 300 to 450 ms, particularly preferably 350 to 420 ms.
  • the senor for detecting a mounting force has a sampling frequency of 50 kHz over a time window of 400 ms. There are thus 20,000 samples within the time window possible.
  • the course of the force as a function of the time and / or the course of the sound as a function of time is evaluated and generates a signal indicating a quality of the assembly of the clip fastening, if the Course of the force as a function of time and / or the course of the sound as a function of time corresponds to one or more predetermined criteria.
  • Possible criteria can be a detected local or absolute maximum of the assembly force, a detected local or absolute minimum of the assembly force, detection of a mounting force plateau, evaluation of the course of the determined assembly force as a function of time (for example, mathematical derivation with a determination of the slope), detected local or absolute maximum of the sound, detected local or absolute minimum of the sound, detecting a plateau in the sound detected, evaluation of the course of the detected sound as a function of time (for example mathematical derivation with a determination of the slope) and / or a correlation of the aforementioned criteria be.
  • a criterion of whether the assembly was successful i. the clip fastener is securely locked, that the amplitude of the signal of the sound receiver exceeds a predetermined threshold.
  • a criterion of whether the assembly was successful, i. the clip attachment is securely locked be that the maximum of the sound signal (peak) exceeds or exceeds a predetermined width.
  • a criterion of whether the assembly was successful, i. the clip attachment is securely locked be that a predetermined number of maxima of the sound signal within a time window is not exceeded.
  • a criterion of whether the assembly was successful, i. the clip attachment is securely locked be that a correlation between the detected mounting force and the sound signal is present such that the detected mounting force decreases in time near the maximum of the sound signal, for example, forms a local minimum.
  • a criterion of whether the assembly was successful, i. the clip fastener is securely locked is that there is a local minimum assembly force that is less than a predetermined percentage of the mounting force (eg, 85%) before or after the peak of the sound signal.
  • a criterion of whether the assembly was successful, ie the clip attachment is securely latched may be that the assembly force has a predetermined value and / or a predetermined rise before the sound signal determined for the assembly.
  • a criterion of whether the assembly was successful, ie the clip attachment is securely latched may be that the determined assembly force, even after the detection of the sound signal detected for the mounting, is at a level higher than before detection of the sound signal for the installation determined sound signal.
  • the signal generated by the sensor for detecting a mounting force and the sound receiver is processed by means of a signal equalizer and / or a digital low-pass filter.
  • FIG. 1a, b a device according to the invention in a schematic illustration
  • FIG. 1 shows a device which is suitable for mounting two by means of one
  • FIG. 1a shows the glove 1 in the region of the back of the hand and FIG. 1b the glove 1 in the region of the palm of the hand.
  • a sensor 2 for detecting a mounting force is arranged on the thumb inside.
  • the signal generated by the sensor 2 for detecting a mounting force is guided by means of a line 3 from the sensor 2 for detecting a mounting force to a receiving unit.
  • a sound receiver 4 is arranged on the outer surface in the region of the tip of the thumb or the index finger on the outside of the glove 1.
  • the signal generated by the sound receiver 4 is supplied by means of a line 5 to an evaluation unit.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the device according to the invention in a glove 1, in which sensors 2 for detecting the mounting force and a sound receiver 4 are arranged, wherein Fig. 2a shows the glove 1 in the region of the back of the hand and Fig. 2b, the glove 1 in the area the inside of the hand shows.
  • Sensor 2 for detecting the mounting force formed on the middle finger is as thread-shaped piezoelectric element is formed and extends in the longitudinal direction of the hand or the fingers of the hand. With the sensor 2, the mounting force can be determined in the form of a torsional or shear force.
  • an acceleration sensor 6 is formed, whose
  • Signal is guided by means of a line 7 to a receiving unit.
  • the signal of the acceleration sensor can be evaluated.
  • a correlation with the signal of the sensor 2 and / or the signal of the sound receiver 4 can be performed.

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren geeignet zum Überwachen einer Montage zweier mittels einer Clipbefestigung zu verbindender Komponenten, wobei ein Sensor (2) zum Erfassen einer Montagekraft und ein Schallempfänger (4) vorhanden sind.

Description

"Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen einer Montage zweier mittels einer Clipbefestigung zu verbindender Komponenten"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen einer
Montage zweier mittels einer Clipbefestigung zu verbindender Komponenten gemäß Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 7.
Zur lösbaren und unlösbaren Befestigung von Komponenten sind verschiedene Ausführungen von Clipbefestigungen bekannt. Bei einer derartigen Clipbefestigung bzw. Schnappverbindung wird die Elastizität von Werkstoffen, meist Kunststoffen oder Federstahl, ausgenutzt, um die Verbindung der beiden Komponenten zu bewirken. Eine der beiden Komponenten weist einen Clip bzw. ein Fügeteil auf, das sich bei der Ausbildung der Clipbefestigung elastisch verformt und anschließend lösbar oder unlösbar verhakt. Es wird ein Formschluss ausgebildet. Die beiden Komponenten werden „geclipst". Clipbefestigungen werden in hohem Maße in der industriellen Massenproduktion im Automobilsektor und der Konsumgüterindustrie verwendet. Mit einer Clipbefestigung können beispielsweise im Automobilsektor Verkleidungsteile, Dekorleisten, ein Airbagverschluss und Türfüllungen befestigt werden. Aus DE 199 39 554 A1 ist eine Clipbefestigung zur lösbaren Befestigung einer Verkleidung
BESTÄTIGUNGSKOPIE an einer Säule eines Fahrzeugaufbaues bekannt, die einen im Wesentlichen U- förmigen zumindest bereichsweise federnden Clip beschreibt.
Häufig umfasst ein Clip zur Ausbildung einer Clipbefestigung mindestens eine einen Klemmschenkel aufweisende Befestigungshülse, die mit einem beispielsweise als Stecker oder Steckbolzen ausgestalteten (Gegen-)Element druckknopfartig verbindbar ist. Zur Montage zweier Komponenten kann an einer der Komponenten die Befestigungshülse vorgesehen sein und an der anderen Komponente der Stecker. Eine Montage zweier Komponenten mittels Clipbefestigung wird häufig manuell durchgeführt. Üblicherweise verrastet der Stecker, wenn eine für die Clipbefestigung inhärente Montagekraft überwunden wurde.
Zur Überwachung der Montage mittels einer Clipbefestigung offenbart DE 103 08 403 B4 ein bei der Montage des Bauteils erzeugtes Schallsignal mit Hilfe eines im Handbereich eines Monteurs an dem Monteur angebrachten Schallsensors zu erfassen. Das Schallsignal wird anschließend in ein Messsignal umgewandelt, dass einer Auswerteeinheit zugeführt wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Erfassung des Schallsignals sehr empfindlich ist. Beispielsweise können Interferenzen entstehen und es kann zu einer fehlerhaften Überwachung der Montage kommen. Sowohl eine mangelhafte Ausbildung der Clipbefestigung, die ein versehentliches Lösen bewirken kann, als auch die Anzeige, dass eine Clipbefestigung nicht ordnungsgemäß montiert wurde, welches einer weiteren Prüfung bedarf, führen zu unnötigen Arbeitsgängen, die vermieden werden sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Überwachen einer Montage zweier mittels einer Clipbefestigung zu verbindender Komponenten zu schaffen, welche hinsichtlich der Erkennung, ob die Clipbefestigung verrastet ist, verbessert ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Kern der Erfindung ist es, dass neben der Erfassung eines Schallsignals auch ein Sensor zum Erfassen einer Montagekraft vorgesehen ist. Das Kombinieren der Information aus erfasster Montagekraft und erfasstem Schall ermöglicht eine verbesserte Überwachung der Montage in Hinblick darauf, ob die Clipbefestigung sicher verrastet ist. Der Begriff „Montage" umfasst erfindungsgemäß einen Vorgang in der industriellen Fertigung, der den planmäßigen Zusammenbau von Bauteilen, Komponenten und/oder Baugruppen zu Erzeugnissen bzw. zu Baugruppen höherer Erzeugnisebene umfasst. Erfindungsgemäß wird jeder Versuch der Ausbildung der Clipbefestigung als Montage verstanden. Der Begriff„Montage" umfasst damit den Vorgang und nicht ein Ergebnis, so dass auch umfasst ist, dass die Clipbefestigung nicht oder nur unzureichend gelingt.
Der unbestimmte Artikel „ein" mit grammatikalischen jeweiligen Entsprechungen umfasst insbesondere in Bezug auf den Sensor zum Erfassen einer Montagekraft und den Schallempfänger das Vorhandensein genau eines der Elemente wie auch das Vorhandensein mehrerer der entsprechenden Elemente. Die Anzahl der Sensoren zum Erfassen einer Montagekraft und die Anzahl der Schallempfänger kann gleich oder unterschiedlich sein. Jedem Sensor zum Erfassen der Montagekraft kann ein Schallempfänger zugeordnet sein.
Der Begriff„Komponente" umfasst erfindungsgemäß ein Bauteil oder eine Baugruppe, die mittels einer Clipbefestigung an einem anderen Bauteil oder Baugruppe befestigt werden soll.
Der Begriff„Clipbefestigung" umfasst erfindungsgemäß solche Verbindungen, die beim Erzeugen der Verbindung ein diskretes Schallsignal, insbesondere bevorzugt ein Klicken erzeugen. Als diskretes Schallsignal wird insbesondere bevorzugt ein in seinem Schallpegel und in seiner Dauer des Auftretens von den sonstigen Schallsignalen während der Montage, beispielsweise von Schleifgeräuschen, die entstehen, wenn die Flächen der zu verbindenden Komponenten aneinander reiben unterschiedliches Schallsignal verstanden. Als Clipverbindung wird insbesondere bevorzugt ein sog.„Quick Connector" verstanden, bei der ein tubusförmiges Element in eine Aufnahme eingeclipst wird. Der Begriff „Clipbefestigung" umfasst auch einen Konnektor oder ein sonstiges Fixationselement, welcher bzw. welches das diskrete Schallsignal beim Ausbilden der Verbindung, erzeugt.
Erfindungsgemäß umfasst der Begriff „Schallempfänger" ein Mikrofon, Sensor oder Tonnehmer, bei denen akustische Signale in elektrische Spannung umgewandelt werden. Zugrunde liegende Wandlerprinzipien können eine elektrodynamische, elektrostatische, piezoelektrische oder eine piezoresistive Schallumwandlung sein.
Erfindungsgemäß umfasst der Begriff„Sensor zum Erfassen einer Montagekraft" einen Kraftaufnehmer, mit dem eine Kraft gemessen werden kann. Es sind verschiedene Ausgestaltungen und Wirkprinzipien zur Messung der Kraft in dem Kraftaufnehmer möglich. Beispielsweise sind Federkörper-Kraftaufnehmer, Piezo-Kraftaufnehmer, Kraftaufnehmer mit schwingenden Elementen und Kraftaufnehmer mit elektromagnetischer Kompensation bekannt.
Der Begriff„Montagekraft" umfasst im Sinne der Erfindung auch eine Kraft, bei der eine Kraftaufbringung senkrecht zur Montagerichtung erfolgt. Beispielsweise kann zum
Ausbilden einer derartigen Clipbefestigung eine Hand eines die Montage durchführenden Bedieners eine Clipbefestigung bzw. eine die Clipbefestigung aufweisende, zu verbindende Komponente zumindest teilweise umschließen und eine Drehung der Clipbefestigung und/oder der die Clipbefestigung aufweisenden Komponente durchgeführt werden. Die „Montagekraft" kann auch als Scherkraft gemessen werden, die Rückschlüsse auf das Gelingen der Montage zulässt. Insbesondere kann mit den vorgenannten Kraftaufnehmern die Kraft senkrecht zur Montagerichtung ermittelt werden. Ein Sensor zur Messung einer Scherung bzw. einer Scherkraft kann als Piezo-Kraftaufnehmer ausgestaltet sein. Ein derartiger Piezo- Kraftaufnehmer kann eine langgestreckte oder fadenförmige Ausgestaltung aufweisen, bei der eine Dehnung des langgestreckten oder fadenförmigen Elements Rückschlüsse auf die Montagekraft ermöglicht. Eine Scherkraft kann auch mittels Dehnungsmesstreifen oder durch die ein Signal eines die Lage eines neigbaren Körpers ermittelnden Sensors (miniaturisierter Joystick) erfolgen; der neigbare Körper kann mittelbar oder unmittelbar mit einer Seite an der Clipbefestigung und/oder einer die Clipbefestigung aufweisenden Komponente anliegen bzw. in Anlage gebracht werden. Das langgestreckte oder fadenförmige Element zur Torsionsmessung kann sich ebenso wie ein Dehnungsmessstreifen vorzugsweise in einem Winkel zur Längserstreckung der Hand von kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 50°, ganz besonders bevorzugt kleiner als 45°, erstrecken. Ein kleiner Winkel zur
Längserstreckung der Hand kann zu einem größeren Signal bei einem Einfluss einer Scherkraft führen.
Der Begriff langgestreckt oder fadenförmig umfasst im Sinne der Erfindung die Ausbildung eines im Vergleich zu einer Länge dünnen und biegsamen Sensors.
Vorzugsweise sind der Sensor zum Erfassen einer Montagekraft und/oder der Schallempfänger an einem Handschuh angeordnet, sodass ein die Montage durchführender Bediener die Vorrichtung ohne größeren Aufwand tragen kann. Ein von dem die Montage durchführenden Bediener verwendeter Handschuh kann mit dem
Sensor zum Erfassen einer Montagekraft und einem Schallempfänger erfindungsgemäß ausgestaltet werden.
Der Begriff„Handschuh" umfasst erfindungsgemäß das Kleidungsstück, das die Hand ganz oder teilweise bedeckt. Der Begriff Handschuh umfasst auch einen X-Finger-
Handschuh, bei dem X-Finger zumindest teilweise bedeckt sind, wobei X eine natürliche Zahl kleiner als 6 ist. Im Sinne der Erfindung wird der Daumen einer Hand auch als Finger verstanden. Die zumindest teilweise Bedeckung eines Fingers kann im Bereich der Fingerspitze und/oder in einem Gelenkbereich des Fingers und/oder seitlich am Finger vorliegen.
Vorzugsweise weist der Handschuh mindestens einen Fingerabschnitt auf, der zumindest teilweise einen Finger umgibt, wobei der Sensor zum Erfassen einer Montagekraft in dem Bereich des Fingerabschnitts angeordnet ist, der den Finger umgibt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Montagekraft möglichst fehlerfrei in dem eigentlichen Bereich, mit dem der Benutzer die Montage mittels Clipbefestigung durchführt, gemessen werden kann. Vorzugsweise ist der Sensor zum Erfassen der Montagekraft an der Seite des Handschuhs angeordnet, der der Innenseite des Fingers der Hand des Bedieners zugewandt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor zum Erfassen der Montagekraft an der Seite des Handschuhs angeordnet ist, der der Außenseite des Fingers der Hand des Bedieners zugewandt ist. Der Ort der Anbringung des Sensors zum Erfassen der Montagekraft erfolgt insbesondere bevorzugt in Abhängigkeit der Hand-, bzw. Fingerbewegung, mit der der Benutzer die Clipverbindung erzeugt, und zwar insbesondere am Ort des zu erwartenden Kraftfluss von der Hand des Benutzers durch den Handschuh auf die Komponente. Es kann für mehrere Finger je ein oder mehrere Sensor(en) zum Erfassen der Montagekraft vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist der Fingerabschnitt der Abschnitt des Daumens, wobei der Sensor zum Erfassen der Montagekraft in dem Bereich des Daumenabschnitts angeordnet ist, der die stirnseitige Spitze des Daumens zumindest teilweise umgibt. Hierdurch ist es möglich, dass der die Clipbefestigung montierende Benutzer den Finger der Hand für die Ausbildung der Clipbefestigung verwenden kann, mit dem eine große Kraft weitestgehend ermüdungsfrei aufwendbar ist. Der Sensor zum Erfassen der Montagekraft ist vorzugsweise an der Seite des Handschuhs angeordnet, die der Innenseite des Daumens der Hand des Bedieners zugewandt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor zum Erfassen der Montagekraft im Handschuh angeordnet, sodass der Sensor zum Erfassen der Montagekraft mittels des umgebenden Handschuhs geschützt ist und nicht auf einer Fläche aufliegt, die auf dem Handschuh exponiert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Handschuh einen Abschnitt auf, in dem zwei Fingerabschnitte, die beide vorgesehen sind, um einen Finger zumindest teilweise zu umgeben, zusammentreffen. Der Schallempfänger ist in dem Abschnitt, in dem die zwei Fingerabschnitte zusammentreffen, angeordnet. Der Schallempfänger ist damit in einem Bereich angeordnet, auf den kein mechanischer Druck zur Ausbildung der Montage der Clipbefestigung ausgeübt wird; der Schallempfänger ist aber dennoch ausreichend nahe an der auszubildenden Clipbefestigung vorhanden. Dadurch, dass der Schallempfänger in einem Bereich zwischen zwei Fingerabschnitten angeordnet ist, ist der Schallempfänger auch geschützt, wenn der Benutzer beispielweise mit seiner Hand eine andere Tätigkeit ausführt als die Montage der beiden Komponenten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Montage zweier mittels einer Clipverbindung zu verbindenden Komponenten geeignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung auch einen Beschleunigungssensor aufweisen. Ein derartiger Beschleunigungssensor, der bevorzugt auch an dem Handschuh eines die Montage durchführenden Bedieners angeordnet ist, bietet den Vorteil, dass die Beschleunigung bzw. Bewegung des Bedieners, an dem Abschnitt, an dem der Beschleunigungssensor anliegt, bei der Montage ermittelt und/oder aufgezeichnet werden kann. So kann es beispielsweise sein, dass die Ermittlung der Qualität der Ausbildung der Clipbefestigung durch eine Abschirmung des Clips bzw. ein geringes Schallsignal (Rastgeräusch) erschwert ist, aber mittels einer Auswertung des Signals eines Beschleunigungssensors dennoch Rückschlüsse auf die Qualität der Montage möglich sind. Mittels eines an dem Handschuh, an dem der Schallempfänger und der Sensor zum Erfassen einer Montagekraft angeordnet sind, angeordneten Beschleunigungssensors kann die Beschleunigung und auch die Bewegung der Hand oder eines Fingers ermittelt werden. Eine korrekte bzw. erfolgreiche Ausbildung einer Clipbefestigung kann ein vorbestimmtes Beschleunigungsverhalten bzw. Beschleunigungssignal des Beschleunigungssensors an der Hand des Bedieners hervorrufen. Ein Vergleich des vorbestimmten Beschleunigungssignals mit dem tatsächlichen, bei der Montage ermittelten Beschleunigungssignals kann verwendet werden, um auf die zuverlässige Montage der Clipbefestigung schließen zu können. Es können je nach Art der Clipbefestigung die Signale des Sensors zum Erfassen einer Montagekraft, des Schallempfängers und des Beschleunigungssensors miteinander kombiniert und korreliert werden. Beispielsweise kann das Signal des Schallempfängers unberücksichtigt bleiben, wenn die Ermittlung eines Signals desselben bei der Ausbildung einer bestimmten Clipbefestigung keine signifikante Rolle spielt.
Der Beschleunigungssensor kann an einem Finger, dem Handrücken und/oder der Handinnenfläche eines Handschuhs angeordnet sein und die Beschleunigung des Fingers, Handrückens oder der Handinnenfläche des Bedieners ermitteln.
Der Begriff „Beschleunigungssensor" im Sinne der Erfindung umfasst einen Inertialsensor, mit dem Beschleunigungen gemessen werden können. Der Beschleunigungssensor kann als Bewegungssensor ausgestaltet sein, wobei Beschleunigungssensoren als einfache und billige Sensoren erhältlich und anwendbar sind. Der Begriff Beschleunigungssensor kann synonym zu jedem der Begriffe Bewegungssensor, Beschleunigungsmesser, Accelerometer, Akzelerometer, B-Messer oder G-Sensor verwendet werden.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Überwachen einer Montage zweier mittels Clipbefestigung zu verbindender Komponenten, wobei die zwei Komponenten zusammengebracht werden, um die Montage mittels Clipbefestigung durchzuführen. Während der Montage der beiden Komponenten wird die auf mindestens eine der beiden Komponenten aufgewendete Kraft mittels einer Vorrichtung, die zum Verbinden der beiden Komponenten verwendet wird, gemessen. Ferner wird der Schall, der während der Montage der beiden Komponenten erzeugt wird, gemessen. Das Verfahren kann auch mit zwei oder mehr Vorrichtungen durchgeführt werden, um beispielsweise mehrere Clipbefestigungen während der Montage der Komponenten zu überwachen oder eine Montage einer Clipbefestigung an beiden Komponenten zu überwachen.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren der Verlauf der gemessenen Kraft in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen und/oder der Verlauf des gemessenen Schalls in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen, wodurch sich die Möglichkeit einer Qualitätssicherung der Montage ergibt. Die Daten können aufgezeichnet werden.
Um sicherzustellen, dass der gesamte Montagevorgang überwacht wird, können die Daten eines vorherigen Montagevorgangs noch gespeichert sein, während der aktuelle Montagevorgang durch den Bediener vorgenommen wird. Ein gespeicherter, eventuell dem vorherigen Montagevorgang zugeordneter Zeitabschnitt kann beispielsweise auch dem aktuellen Montagevorgang zugeordnet werden, wenn sich bei einer Signalanalyse ergibt, dass das aktuelle Signal unvollständig ist, beispielsweise sich das Auswertefenster verschoben hat. Die Länge des Zeitfensters für die Erfassung eines Montagevorgangs kann angepasst werden und insbesondere bevorzugt im Bereich von 200 ms bis 500 ms, bevorzugt 300 bis 450 ms, insbesondere bevorzugt 350 bis 420 ms liegen.
Vorzugsweise weist der Sensor zum Erfassen einer Montagekraft eine Abtastungsfrequenz von 50 kHz über ein Zeitfenster von 400 ms auf. Es sind damit 20.000 Abtastungen innerhalb des Zeitfensters möglich.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren der Verlauf der Kraft in Abhängigkeit von der Zeit und/oder der Verlauf des Schalls in Abhängigkeit von der Zeit ausgewertet und ein Signal erzeugt, das eine Qualität der Montage der Clipbefestigung indiziert, wenn der Verlauf der Kraft in Abhängigkeit von der Zeit und/oder der Verlauf des Schalls in Abhängigkeit von der Zeit einem oder mehreren vorbestimmten Kriterien entspricht.
Mögliche Kriterien können ein erfasstes lokales oder absolutes Maximum der Montagekraft, ein erfasstes lokales oder absolutes Minimum der Montagekraft, ein Erfassen eines Montagekraftplateaus, Auswertung des Verlaufs der ermittelten Montagekraft in Abhängigkeit von der Zeit (beispielweise mathematische Ableitung mit einer Ermittlung der Steigung), erfasstes lokales oder absolutes Maximum des Schalls, erfasstes lokales oder absolutes Minimum des Schalls, Erfassen eines Plateaus im ermittelten Schall, Auswertung des Verlaufs des ermittelten Schalls in Abhängigkeit von der Zeit (beispielweise mathematische Ableitung mit einer Ermittlung der Steigung) und/oder eine Korrelation der vorgenannten Kriterien sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass die Amplitude des Signals des Schallempfängers einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass das Maximum des Schallsignals (Peak) eine vorbestimmte Breite unter- oder überschreitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass eine vorbestimmte Anzahl von Maxima des Schallsignals innerhalb eines Zeitfensters nicht überschritten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass eine Korrelation zwischen der erfassten Montagekraft und dem Schallsignal derart vorliegt, dass die erfasste Montagekraft zeitlich gesehen nahe des Maximums des Schallsignals abnimmt, beispielsweise ein lokales Minimum bildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass ein lokales Minimum der Montagekraft vorliegt, die kleiner ist als ein vorbestimmter prozentualer Wert der Montagekraft (beispielsweise 85%) vor oder nach dem Peak des Schallsignals.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass die Montagekraft einen vorbestimmten Wert und/oder einen vorbestimmten Anstieg vor dem für die Montage ermittelten Schallsignals aufweist. ln einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Kriterium, ob die Montage erfolgreich war, d.h. die Clipbefestigung sicher verrastet ist, sein, dass die ermittelte Montagekraft auch nach der für die Montage ermittelten Erfassung des Schallsignals auf einem Niveau liegt, das höher ist als vor der Erfassung des für die Montage ermittelten Schallsignals.
Hierdurch wird ermöglicht, dass verschiedene Arten von Kriterien, beispielsweise für unterschiedliche Arten von Clipbefestigungen verwendet werden können und dass das erfindungsgemäße Verfahren auf unterschiedliche Clipbefestigungen anwendbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das von dem Sensor zum Erfassen einer Montagekraft und dem Schallempfänger erzeugte Signal mittels eines Signalentzerrers und/oder eines digitalen Tiefpassfilters verarbeitet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichen zeigen: Fig. 1a, b eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung und
Fig. 2a, 2b eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung. Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung, die geeignet ist, eine Montage zweier mittels einer
Clipbefestigung zu verbindendender Komponenten zu überwachen. Die Vorrichtung weist einen Handschuh 1 auf, wobei Fig. 1a den Handschuh 1 im Bereich des Handrückens und Fig. 1b den Handschuh 1 im Bereich der Handinnenseite zeigt. Im Bereich des Daumens ist an der Daumeninnenseite ein Sensor 2 zum Erfassen einer Montagekraft angeordnet. Das vom Sensor 2 zum Erfassen einer Montagekraft erzeugte Signal wird mittels einer Leitung 3 vom Sensor 2 zum Erfassen einer Montagekraft an eine Aufnahmeeinheit geführt. An der Außenoberfläche im Bereich der Spitze des Daumens oder des Zeigefingers außen am Handschuh 1 ist ein Schallempfänger 4 angeordnet. Das von dem Schallempfänger 4 erzeugte Signal wird mittels einer Leitung 5 einer Auswerteeinheit zugeführt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Handschuh 1, in dem Sensoren 2 zum Erfassen der Montagekraft und ein Schallempfänger 4 angeordnet sind, wobei Fig. 2a den Handschuh 1 im Bereich des Handrückens und Fig. 2b den Handschuh 1 im Bereich der Handinnenseite zeigt. Der
Sensor 2 zum Erfassen der Montagekraft, der am Mittelfinger ausgebildet ist, ist als fadenförmiges Piezoelement ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung der Hand bzw. der Finger der Hand. Mit dem Sensor 2 kann die Montagekraft in Form einer Torsions- oder Scherkraft ermittelt werden. An dem Handschuh 1 der Fig. 2 ist ein Beschleunigungssensor 6 ausgebildet, dessen
Signal mittels einer Leitung 7 zu einer Aufnahmeeinheit geführt wird. In der Aufnahmeeinheit kann das Signal des Beschleunigungssensors ausgewertet werden. Es kann eine Korrelation mit dem Signal des Sensors 2 und/oder dem Signal des Schallempfängers 4 durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung geeignet zum Überwachen einer Montage zweier mittels einer Clipbefestigung zu verbindender Komponenten, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (2) zum Erfassen einer Montagekraft und mindestens einen Schallempfänger (4).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zum Erfassen einer Montagekraft und/oder der Schallempfänger (4) an einem Handschuh (1) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Handschuh (1) mindestens einen Fingerabschnitt aufweist, der zumindest teilweise einen Finger umgibt und, dass der Sensor (2) zum Erfassen einer Montagekraft in dem Bereich des Fingerabschnitts angeordnet ist, der den Finger zumindest teilweise umgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fingerabschnitt den Daumen zumindest teilweise umgibt und, dass der Sensor (2) zum Erfassen der Montagekraft an der stirnseitigen Spitze des Fingerabschnitts für den Daumen angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) zum Erfassen der Montagekraft im Handschuh (1) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Handschuh (1) einen Abschnitt aufweist, in dem zwei Fingerabschnitte zusammentreffen, die beide vorgesehen sind, um einen Finger zumindest teilweise zu umgeben, und an dem der Schallempfänger (4) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Beschleunigungssensor (6) umfasst.
8. Verfahren zum Überwachen einer Montage zweier mittels Clipbefestigung zu verbindender Komponenten, wobei die zwei Komponenten zusammen gebracht werden, um die Montage mittels Clipbefestigung durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass
- während der Montage der beiden Komponenten die auf mindestens eine der beiden Komponenten aufgewendete Kraft mittels einer Vorrichtung, die zum Verbinden der beiden Komponenten verwendet wird, gemessen wird und
- der Schall, der während der Montage der beiden Komponenten erzeugt wird, gemessen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Verlauf der gemessenen Kraft in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen wird und/oder
- der Verlauf des gemessenen Schalls in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Kraft in Abhängigkeit von der Zeit und/oder Verlauf des Schalls in Abhängigkeit von der Zeit ausgewertet und ein Signal erzeugt wird, das eine Qualität der Montage der Clipbefestigung indiziert, wenn der Verlauf der Kraft in Abhängigkeit von der Zeit und/oder der Verlauf des Schalls in Abhängigkeit von der Zeit einem vorbestimmten Kriterium entspricht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass während der Montage der beiden Komponenten die Beschleunigung eines Fingers und/oder einer Hand eines die Montage ausführenden Bedieners gemessen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet wird, um das Verfahren durchzuführen.
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