ITVR20130050A1 - Attrezzatura e sistema per la misurazione di autoveicoli - Google Patents
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Description
Titolo: “ATTREZZATURA E SISTEMA PER LA MISURAZIONE DI AUTOVEICOLI”
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione riguarda un’attrezzatura di misurazione utilizzabile nel settore automobilistico, e comprendente particolari dispositivi che automatizzano la gestione delle informazioni rilevate.
L’attrezzatura di misurazione secondo la presente invenzione rappresenta una riproduzione teorica e fedele del processo di assemblaggio di un veicolo esente da forzature indotte dalla saldatura, deformazioni ed altri eventi tipici di un contesto reale.
Più particolarmente l’attrezzatura secondo l’invenzione comprende un sistema di controllo ed automazione che presenta, rispetto alle soluzioni note, alcuni vantaggi di tipo "operativo - gestionale".
Operativo nel senso che si riducono notevolmente le possibilità di errore umano di selezione di gruppi di staffaggio non corretti.
Gestionale nel senso che si guida l'operatore ad un riconoscimento delle attrezzature da utilizzare di volta in volta dal punto di vista logistico e come posizionamento nella struttura ricevente.
L’attrezzatura secondo l’invenzione trova applicazione nel campo dell’assemblaggio di parti e di componenti di veicoli e più in generale nel settore della produzione di veicoli.
STATO DELLA TECNICA
È noto che nel settore della produzione di autoveicoli vengono utilizzate attrezzature o dime che costituiscono una riproduzione teorica e fedele del processo di assemblaggio di un veicolo esente da forzature indotte dalla saldatura, deformazioni ed altri eventi tipici di un contesto reale.
In una prima fase tali attrezzature o dime vengono utilizzate dalla casa automobilistica come strumento di analisi nella taratura del ciclo produttivo come ad esempio linee di saldatura, mentre successivamente hanno lo scopo di monitorare le condizioni geometriche dei processi di lastratura durante tutto l’arco produttivo del modello.
Le tradizionali attrezzature a dima vengono progettate e costruite in modo di garantire il montaggio dei particolari di produzione soggetti a controllo dimensionale, sia come elementi singoli o sub gruppi e complessivi.
Per semplicità e chiarezza ed a titolo esemplificativo, le case automobilistiche solitamente associano le seguenti sigle al sistema a dima per identificare i componenti principali della fornitura:
FMB – Fugemeisterbock: struttura completa per elementi e sottogruppi di Autotelaio-Underbody;
AMB – AussenMeisterbock: struttura completa per esterni Scocca completa;
SMB - SideMeisterbock: struttura completa per elementi e sottogruppi di Fiancata esterna DX / SX, integrabile per componenti ossatura fiancata e traversa parabrezza;
FRMB: Front-rail Meisterbock: struttura completa per elementi e sottogruppi del Puntone Anteriore DX /SX;
GMB: General Assembly Meisterbock: struttura completa per elementi tetto veicolo e configurazione assemblaggio finale.
Attualmente l’operatore per poter utilizzare il sistema si avvale di manuali cartacei o digitali nei quali viene indicata la zona di lavoro relativa alla lamiera o al gruppo di lamiere implicate nel collaudo.
Il manuale indica in maniera grafica e/o testuale i gruppi di appoggio, di riferimento e di chiusura implicati nella specifica operazione, e i punti di collaudo da progetto.
Generalmente l’individuazione del gruppo di elementi modulari è identificato con targhette riportate sul gruppo stesso sulla attrezzatura fissa e, qualora il gruppo sia asportabile, anche sul sistema asportabile composto di modulari.
Secondo la tecnica nota i gruppi coinvolti in una misura di lamiere possono essere:
- fissi;
- ribaltabili (svincolano la zona di lavoro per altri caricamenti);
- asportabili (depositati ordinatamente su scaffalature).
In questo caso un operatore, per utilizzare l’attrezzatura, deve procedere in questo modo:
- identificare la lamiera o gruppo di lamiere da collaudare;
- individuare nel manuale le pagine che riguardano le parti da collaudare;
- individuare la zona nella attrezzatura implicata per il collaudo;
- individuare nella zona i gruppi implicati per il collaudo;
- ripristinare eventuali gruppi svincolati (ribaltati) precedentemente per altri collaudi; - individuare le zone dove mancano gruppi asportati e depositati nelle scaffalature;
- individuare nelle scaffalature i gruppi da utilizzare per il collaudo specifico tramite documentazione di layout specifica;
- prelevare i gruppi necessari e caricarli sulla attrezzatura facendo corrispondere i codici delle etichette apposte sui gruppi e sulla attrezzatura;
- caricare il componente;
- iniziare il collaudo.
Come è possibile notare una tale procedura è assai impegnativa per gli operatori addetti, implica una prolungata attività manuale di impostazione dei dati e di controllo dei parametri di lavoro, e le procedure attivate possono teoricamente essere soggette ad errore umano non preventivabile e non controllabile.
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si propone di mettere a disposizione un’attrezzatura di misurazione utilizzabile principalmente anche se non esclusivamente nel settore automobilistico, che risulta provvista di un particolare sistema di controllo che si avvale di particolari dispositivi che automatizzano la gestione delle informazioni rilevate, così da essere in grado di eliminare o quantomeno ridurre gli inconvenienti sopra evidenziati.
L’invenzione si propone inoltre di fornire un sistema di controllo per attrezzature a dima utilizzabili nel settore automobilistico che sia di semplice realizzazione e che sia in grado di garantire l’automazione dei processi di controllo e di rilevamento del sistema.
Ciò è ottenuto mediante un sistema di controllo per attrezzature a dima utilizzabili nel settore automobilistico le cui caratteristiche sono descritte nella rivendicazione principale.
Le rivendicazioni dipendenti della soluzione in oggetto delineano forme di realizzazione vantaggiose dell’invenzione.
I principali vantaggi di questa soluzione, oltre a tutti quelli che derivano dalla semplicità costruttiva, riguardano innanzitutto il fatto che vengono utilizzati dispositivi dotati di ricetrasmittenti per gestire gli eventi legati all’operatività nell’utilizzo delle attrezzature di collaudo nella meccanica di precisione con particolare attenzione al settore automobilistico.
L’attrezzatura secondo l’invenzione è dotata di un sistema di controllo che prevede di dotare i componenti e le attrezzature di collaudo in genere denominate fixtures di terminali denominati “nodi”, che saranno disposti in zone specifiche dell’attrezzatura, che è posta in corrispondenza o nelle vicinanze dei gruppi di punti di riferimento o chiusura/bloccaggio per il collaudo dell’elemento da verificare.
Dal momento che sono previsti anche gruppi di elementi modulari e non, atti al completamento della zona di collaudo che possono essere asportati, i nodi saranno posizionati anche su tali gruppi asportabili oltre che nella zona di montaggio di questi.
Questo insieme di nodi consente che l’operatore possa dialogare in maniera continua o alternata con un nodo “master” che coordinerà le comunicazioni.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Altre caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente di una forma di realizzazione dell’invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio dei disegni illustrati nelle tavole allegate, in cui:
- la figura 1 rappresenta la vista schematica e prospettica evidenziante una porzione di attrezzatura sulla quale sono installati i “nodi” secondo l’invenzione;
- le figure da 2 a 6 rappresentano viste schematiche relativa ad altrettanti particolari di un esempio costruttivo del sistema a “nodi” secondo l’invenzione;
- le figure 7 ed 8 rappresentano viste schematiche evidenzianti i particolari dell’installazione di uno dei sensori di rilevamento o “nodo” secondo l’invenzione.
DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL’INVENZIONE Facendo riferimento alle figure allegate, con 10 viene indicata nel suo complesso l’attrezzatura secondo l’invenzione è sostanzialmente costituita da un supporto di base 11 sul quale è installata una pluralità di elementi di base 12 sui quali sono applicati i gruppi di staffaggio indicati con 13.
L’attrezzatura 10, una porzione della quale è rappresentata in figura 1, costituisce come detto una riproduzione teorica e fedele del processo di assemblaggio di un veicolo esente da forzature indotte dalla saldatura, deformazioni ed altri eventi tipici di un contesto reale.
In una prima fase l’attrezzatura viene utilizzata dalla casa automobilistica come strumento di analisi nella taratura del ciclo produttivo, come ad esempio nell’impostazione delle linee di saldatura, e successivamente ha lo scopo di monitorare le condizioni geometriche dei processi di lastratura durante tutto l’arco produttivo del modello.
L’attrezzatura viene progettata e costruita in modo di garantire il montaggio dei particolari di produzione soggetti a controllo dimensionale, sia come elementi singoli o sub gruppi e complessivi.
Per semplicità e chiarezza, le case automobilistiche solitamente associano serie di sigle all’attrezzatura per identificare i componenti principali della fornitura. Ad esempio le siglie utilizzate potrebbero essere le<seguenti:>
� FMB – Fugemeisterbock: struttura completa per elementi e sottogruppi di Autotelaio-Underbody;
� AMB – AussenMeisterbock: struttura completa per esterni Scocca completa;
� SMB - SideMeisterbock : struttura completa per elementi e sottogruppi di Fiancata esterna DX / SX, integrabile per componenti ossatura fiancata e traversa parabrezza;
� FRMB : Front-rail Meisterbock: struttura completa per elementi e sottogruppi del Puntone Anteriore DX /SX; � GMB: General Assembly Meisterbock: struttura completa per elementi tetto veicolo e configurazione assemblaggio finale.
Attualmente, come già specificato nel preambolo, per poter utilizzare il sistema che consente l’operatività di tale attrezzatura, il tecnico addetto si avvale di manuali cartacei o digitali nei quali viene indicata la zona di lavoro relativa alla lamiera o al gruppo di lamiere implicate nel collaudo.
Il manuale indica in maniera grafica e/o testuale i gruppi di appoggio, riferimento e chiusura implicati nell’operazione, e i punti di collaudo da progetto.
Come detto in precedenza i gruppi coinvolti in una misura di lamiere possono essere fissi, o ribaltabili (svincolano la zona di lavoro per altri caricamenti), oppure asportabili (depositati ordinatamente su scaffalature), e l’operatore è costretto ad effettuare una serie di laboriose operazioni nell’identificare la lamiera o gruppo di lamiere da collaudare individuare nel manuale le pagine che riguardano le parti da collaudare, nell’individuare la zona nella attrezzatura implicata per il collaudo ed individuare nella zona i gruppi implicati per il collaudo.
Poi è necessario ripristinare eventuali gruppi svincolati (ribaltati) precedentemente per altri collaudi e passare ad individuare le zone dove mancano gruppi asportati e depositati nelle scaffalature, quindi individuare nelle scaffalature i gruppi da utilizzare per il collaudo specifico tramite documentazione di layout specifica. Tutto questo consente di prelevare i gruppi necessari e caricarli sulla attrezzatura facendo corrispondere i codici delle etichette apposte sui gruppi e sulla attrezzatura, di caricare il componente e di iniziare il collaudo.
Caratteristica peculiare dell’invenzione è data dall’utilizzo di componenti denominati “nodi” 14 che consentono di automatizzare completamente la procedura sopra evidenziata.
Detti “nodi” sfruttano la tecnologia delle comunicazioni Wi-Fi (senza fili), essendo costituiti da dispositivi dotati di ricetrasmittenti per gestire gli eventi legati all’operatività nell’utilizzo dell’attrezzatura di collaudo 10 impiegata nella meccanica di precisione dedicata principalmente al settore automobilistico.
Sostanzialmente ciascuno dei nodi 14 è costituito da una piastra 16, comprendente l’elettronica e le batterie di alimentazione, la quale piastra 16 termina con una estremità nella quale sono installati idonei sensori 17, che rappresentano i dispositivi di rilevamento.
L’elettronica utilizzata si avvale di sistemi di trasmissione dati Wi-Fi che utilizzano protocolli standardizzati o proprietari come ad esempio i sistemi bluetooth e zigbee, e la loro alimentazione è autonoma tramite pile di vario tipo (alcaline, litio, ecc.).
Tali nodi saranno disposti in zone specifiche dell’attrezzatura, ad esempio in corrispondenza o nelle vicinanze dei gruppi di punti di riferimento o chiusura/bloccaggio per il collaudo dell’elemento da verificare.
Dal momento che vengono utilizzati anche gruppi di elementi modulari e non, atti al completamento della zona di collaudo che possono essere asportati, i nodi 14 possono essere posizionati anche su tali gruppi asportabili, oltre che in prossimità della zona di montaggio di questi.
Questo insieme di nodi 14 ha la possibilità di dialogare in maniera continua o alternata con un nodo “master” che coordina le comunicazioni.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione è pure previsto che vengano inseriti all’interno dell’architettura della rete di nodi anche elementi continuativamente alimentati dalla rete (quindi certamente sempre attivi) definiti “Router” che fungono da ponte radio per il potenziamento dei segnali o per la gestione dei nodi stessi.
Il nodo master viene collegato a un calcolatore tramite contatto elettrico o tramite Wi-Fi.
Il nodo master che coordina le comunicazioni consente di trasmettere al sistema informativo residente nel calcolatore i dati rilevati dai nodi e trasmettere agli stessi istruzioni.
Riassumendo la struttura di ciascun nodo 14 è la seguente:
- Circuito elettronico con microprocessori e sensori on board;
- Alimentazione autonoma a batterie;
- Componentistica atta ad emettere segnali luminosi mono o pluricolore;
- Componentistica atta ad emettere segnali sonori; - Connettori per eventuali espansioni o collegamento a sensori esterni;
- Antenna per la comunicazione verso altri nodi, compreso il nodo master;
- Elementi elettronici sensibili come accelerometri, voltmetri, amperometri, sensori di luminosità, sensori di temperatura ecc.;
- ID univoco.
I nodi 14 saranno alloggiati all’interno di sedi 16 metalliche o plastiche compatibili con il sistema modulare utilizzato per la costruzione delle attrezzature o in cavità realizzate specificamente su componenti realizzati appositamente da progetto della attrezzatura allo scopo di garantire il giusto riferimento per gli elementi da verificare, o parti custom.
Lo scopo primario del sistema di rilevamento descritto è l’identificazione visiva, secondo la quale, utilizzando un calcolatore, è possibile realizzare un’interfaccia grafica che riproduca il modello di componente da verificare, esempio una lamiera specifica della vettura.
L’operatore, semplicemente cliccando sull’immagine visualizzata su un tablet appositamente predisposto, trasferisce direttamente con un puntatore su monitor oppure leggendo un codice a barre l’input al sistema informatico, dal quale scaturisce una serie di azioni.
Il sistema informatico lavora gestendo i segnali provenienti dal nodo gestore e interagendo con un database dove saranno state mappate le zone di lavoro per ogni lamiera o gruppo di lamiere o componenti da verificare.
I nodi vengono associati in sede di set up ai gruppi di lavoro tramite l’associazione univoca con il loro ID specifico al fine di determinare le mappe per le zone di lavoro.
L’azione più semplice che si chiede al sistema è quella di emettere segnali luminosi o emettere suoni per una indicazione visiva o sonora.
In base al tipo di lamiera o di componente cliccato o richiesto, il software indica al nodo master una lista di nodi da attivare.
I nodi attivati inviano all’operatore una segnalazione visiva o sonora.
I nodi coinvolti possono essere residenti sulla attrezzatura in gruppi fissi, ribaltabili e/o asportabili.
Nel caso di zone comprendenti gruppi asportabili è presente un nodo nella zona di ricezione dell’asportabile ed anche sul componente asportabile generalmente riposto su una scaffalatura.
In questo modo l’operatore visivamente individua il gruppo di staffaggio allocato a magazzino, specifico per il componente (lamiera / plastica).
Nello stesso tempo, il sistema indica dove l’operatore dovrà montare il gruppo di staffaggio sulla struttura principale.
Come è possibile comprendere tramite l’utilizzo di questo sistema secondo l’invenzione l’operatività del tecnico addetto rimane notevolmente semplificata.
Inoltre questo sistema consente di far capire all’operatore quali gruppi rimuovere o sganciare per liberare la zona di lavoro per il collaudo da compiere.
Utilizzando un accelerometro o altro componente elettronico che possa rilevare movimenti del nodo apposto su una parte asportata, il nodo master può gestire anche il corretto posizionamento del componente asportabile gestendo, con colori differenti o intermittenze differenti, la corrispondenza fra parte asportabile e la relativa parte ricevente corretta sulla attrezzatura.
Il firmware dei nodi permette di eseguire diagnostica del nodo per determinarne lo stato, per esempio la carica delle batterie, lo stato di connettività, l’integrità.
È pure previsto che ogni nodo possa essere sostituito in qualsiasi momento qualora guasto o danneggiato gestendone la sostituzione tramite specifica operatività via software.
L’hardware del singolo nodo è il medesimo, ID del singolo nodo gestito autonomamente dall’utilizzatore stesso.
I nodi sono dormienti e cercheranno nell’etere segnali che li riguardano ad intervalli determinati, questo per garantire una maggiore durata delle batterie.
I nodi possono essere dotati on board di altri sensori oltre al citato accelerometro. Potranno essere dotati di sensori di:
� luminosità: per scansioni di tipo fotometrico, il dato luminosità viene gestito come input variabile per lo strumento di misura in modo di tarare lo strumento prima della scansione.
� temperatura: la sala metrologica ha un controllo temperatura e umidità.
L’indicazione dello stato termico è una informazione di controllo nel report di misurazione.
Queste informazioni supplementari vengono inoltrate dal nodo periferico al nodo master che le invierà al sistema informatico per la gestione del dato.
Ogni nodo periferico ha in dotazione un connettore per gestire degli ingressi opzionali.
Collegando dei sensori esterni opzionali, è possibile rilevare e trasmettere degli altri dati utili all’operatore nell’uso quotidiano del sistema stesso.
I dati rilevati dai sensori esterni opzionali sono veicolati tramite il nodo di rete al nodo master che le inoltra al sistema informatico per la gestione del dato.
Esempio dati rilevati con sensori opzionali:
- Tipologia componente;
- Posizionamento corretto o non corretto;
- Misurazione su punti di riferimento definiti a progetto RPS.
Per dato di misurazione, il sensore opzionale integrato al sistema gestisce una prima informazione di misura dimensionale inerenti i punti definiti RPS.
Per RPS si intende una terminologia utilizzata nel mondo automotive per definire i punti di riferimento del singolo componente (singolo o assemblato) che compone l’autoveicolo.
Il sensore opzionale esterno collegato al nostro sistema permette una prima misura dimensionale.
Dopo aver caricato il componente, il sistema rileva la distanza tra il componente stesso e il valore nominale del punto di riferimento RPS definito a progetto del componente stesso (lamiera / plastica) .
Il beneficio per l’utilizzatore è il seguente: una volta caricato manualmente il componente da misurare, l’operatore può analizzare immediatamente lo stato e dare un feedback immediato agli operatori sulla bontà del componente o meno senza dover procedere ad altri collaudi nel caso di non conformità.
In altre parole, il sistema fa un primo controllo nei punti di riferimento.
Nel caso di rilevazione positiva, l’operatore procede ad un controllo dimensionale più approfondito con strumenti di misura di tecnologia differente (a contatto, fotometrici, scansione laser).
Nel caso di rilevazione negativa, si evita di procedere alla scansione del componente con lo strumento di misura.
È possibile notare che il sistema descritto consente in definitiva di ottenere un incremento della produttività degli operatori incaricati del controllo qualità, una riduzione dei fattori di errore umano, una performante identificazione visiva / sonora degli strumenti di staffaggio e controllo da utilizzarsi.
L’invenzione è stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia è chiaro che l’invenzione è suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Attrezzatura per la misurazione e dispositivi di prova per autoveicoli sostanzialmente costituita da un supporto di base (11) sul quale è installata una pluralità di elementi di base (12) a loro volta comprendenti gruppi di staffaggio (13), detta attrezzatura costituendo una riproduzione teorica e fedele del processo di assemblaggio di un veicolo esente da forzature indotte dalla saldatura, deformazioni ed altri eventi tipici di un contesto reale, caratterizzata dal fatto di utilizzare componenti o “nodi” (14) costituiti da una piastra (16), comprendente l’elettronica e le eventuali batterie di alimentazione, detta piastra (16) terminando con una estremità nella quale sono installati idonei sensori (17), che rappresentano i dispositivi di rilevamento, detti nodi (14) comprendo: a) Un circuito elettronico con microprocessori e sensori on board; b) Alimentazione autonoma a batterie; c) Componentistica atta ad emettere segnali luminosi mono o pluricolore; d) Componentistica atta ad emettere segnali sonori; e) Connettori per eventuali espansioni o collegamento a sensori esterni; f) Antenna per la comunicazione verso altri nodi, compreso il nodo master; g) Elementi elettronici sensibili come accelerometri, volmetri, amperometri, sensori di luminosità, sensori di temperatura ecc.; h) ID univoco.
- 2. Attrezzatura per la misurazione secondo la rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che l’elettronica utilizzata si avvale di sistemi di trasmissione dati Wi-Fi che utilizzano protocolli standardizzati o proprietari come i sistemi bluetooth e zigbee, e la loro alimentazione è autonoma tramite pile di vario tipo (alcaline, litio).
- 3. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti nodi (14) sono disposti in zone specifiche dell’attrezzatura, come in corrispondenza o nelle vicinanze dei gruppi di punti di riferimento o chiusura/bloccaggio per il collaudo dell’elemento da verificare.
- 4. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti nodi (14) sono posizionabili anche su gruppi asportabili, oltre che in prossimità della zona di montaggio di questi.
- 5. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che tale insieme di nodi (14) ha la possibilità di dialogare in maniera continua o alternata con un nodo “master” che coordina le comunicazioni.
- 6. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che vengono inseriti all’interno dell’architettura della rete di nodi anche elementi continuativamente alimentati dalla rete (quindi certamente sempre attivi) definiti “Router” che fungono da ponte radio per il potenziamento dei segnali o per la gestione dei nodi stessi.
- 7. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che il nodo master viene collegato a un calcolatore tramite contatto elettrico o tramite Wi-Fi.
- 8. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che il nodo master che coordina le comunicazioni consente di trasmettere al sistema informativo residente nel calcolatore i dati rilevati dai nodi e trasmettere agli stessi istruzioni.
- 9. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti nodi (14) sono alloggiati all’interno di sedi (16) metalliche o plastiche compatibili con il sistema modulare utilizzato per la costruzione delle attrezzature o in cavità realizzate specificamente su componenti realizzati appositamente da progetto della attrezzatura per garantire il giusto riferimento per gli elementi da verificare, o parti custom.
- 10. Attrezzatura per la misurazione secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che il sistema di rilevamento descritto consente una modalità di identificazione visiva, secondo la quale, utilizzando un calcolatore, è possibile realizzare un’interfaccia grafica che riproduca il modello di componente da verificare, esempio una lamiera specifica della vettura.
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2013
- 2013-02-22 IT IT000050A patent/ITVR20130050A1/it unknown
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