JP2003516238A - 工作物に対して工具を割り当てる装置と方法 - Google Patents

工作物に対して工具を割り当てる装置と方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、組立てライン上を搬送される工作物に対して工具を割り当てるための装置に関する。工作物組立てを良好にチェックするために、例えば組立てラインの範囲に配置された少なくとも1個の送信器と、工具に配置された受信器と、少なくとも1つの受信信号の伝播時間から、各々の送信器に対する工具の離隔距離を決定する評価ユニットと、組立てライン上を搬送される工作物の位置を示す表示装置と、少なくとも1個の送信器と工作物の位置に対する工具の少なくとも一つの離隔距離から、工具または工具位置を工作物に割り当てる割り当てユニットとを備えている。勿論、送信器と受信器を交替して逆に配置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、請求項1,14または26の前提部分に記載した、工作物に対して
工具を割り当てるための装置と方法に関する。
【0002】 工作物を流れ作業生産する際に、作業人によって操作される工具は、加工すべ
き所定の工具に希にしか割り当てることができない。特に、工具が組立てライン
上にある工作物に関連して設けられる場合には、割り当てがほとんど不可能であ
る。例えば、所定のねじ止めを行わずに、工作物、例えば車両が組立てラインか
ら出ることが起こり得る。このチェックは簡単にはできない。
【0003】 本発明の課題は、組立てラインに沿って搬送される工作物に対する工具の割り
当てを可能にする装置と方法を提供することである。 この課題は請求項1,14または26に記載された特徴によって解決される。 本発明の中心思想によれば、工具の位置が工作物と相対的にあるいは定置され
た座標系に関連して検出され、組立てライン上にある工作物に割り当てられる。
その際、各々の工作物に所定の識別符号(例えば製造番号または車体番号)が割
り当てられる。工具の位置の検出は、送信器から出力され、受信器によって受信
される信号の伝播時間の評価によって行われる。工具の位置は角度関数によって
計算可能である。実施の形態に応じて、送信器または受信器が工具に配置される
。受信器を工具に配置すると、工具操作によって生じるエラーが外乱の影響をあ
まり受けないという利点がある。工具に送信器が配置されているかあるいは受信
器が配置されているかに応じて、この送信器または受信器に所属する相手方機器
、すなわち受信器または送信器が、組立てラインの範囲に設けられる。
【0004】 好ましい実施形によれば、工具に配置されていない受信器または送信器は、三
次元空間内に定置されて配置されている。送信器と付設の受信器の間の伝播時間
の評価によって、工具の絶対位置が三次元的に出力可能である。
【0005】 すべての方向に動くことができる工具の場合、三次元的および一義的に定める
ために、3個の送信器(代替的な実施形の場合3個の受信器)が必要である。し
かし、工具が車両に対して所定の方向にのみ移動可能であると、1個の送信器(
代替的な実施形の場合1個の受信器)で充分である。
【0006】 他の実施形によれば、1個の送信器(代替的な実施形の場合1個の受信器)が
組立てライン上でも例えば所定の工作物と一緒に移動することができるので、離
隔距離の測定から、工作物に配置された送信器(代替的な実施形の場合受信器)
に対する工具の離隔距離に関する情報が得られる。
【0007】 組立てライン上の識別可能な工作物の既に存在する知識および工作物の知られ
ている瞬時の位置に基づいて、工具に配置された受信器(あるいは送信器)の位
置から、工作物に対する工具の暫定的な割り当てを行うことができる。それによ
って、工具位置の検出速度に応じて、工具が知られている識別符号を有する工具
の所定の位置に近づいているかどうかに関する正確な判断を行うことができる。
このデータの記憶によって、工具が工作物に供給されているかどうかをチェック
することができる。
【0008】 本発明による装置と本発明による方法は基本的には、工作物に対する割り当て
が重要であるすべての工作物に使用可能である。本装置は全体的に、公知の機械
式装置よりも安価であり、よりフレキシブルに使用可能である。
【0009】 有利な実施形によれは、送信器として超音波送信器が使用され、受信器として
超音波受信器が使用される。送信器は次第にトリガーされる信号を出力すること
ができる。その代わりに、各々の送信器は特徴的な信号を送信することができる
。送信されたこの信号は受信ユニットによって受信され、対応する送信器に割り
当てられる。信号の伝播時間から、その都度の送信器と受信器の離隔距離が計算
され、工具の位置が決定される。
【0010】 上述のように、少なくとも3個の送信器(代替的な実施形の場合受信器)を使
用する場合、自由に動くことができる工具の場合にも、一義的な位置決定を行う
ことができる。その際、ゼロ位置が定められ、このゼロ位置に対して工具の位置
が表示される。
【0011】 組立て作業をチェックするために、割り当てユニットから供給される、車両に
対する工具の割り当てデータを、記憶装置、特に非揮発性記憶装置に記憶すると
有利である。このデータは保管される記憶媒体にも記録可能であるので、長い時
間にわたって、組立て作業を正確にチェックすることができる。
【0012】 好ましい実施形によれば、工具、例えば電動ドライバが機能に従って操作され
ているかどうかが検出され、記録される。所定の車両への工具の近接だけでなく
、所定の個所での工具の機能通りの操作を追跡することができる。例えば電動ド
ライバの場合、ねじ締めが正しく行われたかどうかを、受信したトルクから決定
することができる。電動ドライバがねじに装着されないで操作される場合あるい
はねじを弛める場合には、予想されるトルクが発生しないので、識別可能な所定
の工作物における規定通りのねじ締めを示すことができない。申し分なく行われ
た作業ステップのこのようなフィードバックは、操作可能なすべての工具におい
て行うことができ、更に工作物に割り当てることができる。
【0013】 次に、実施の形態に基づいておよび添付の図を参照して本発明を詳しく説明す
る。 次に、車両の組立てに基づいて本発明を説明する。本発明による方法は勿論、
組立てライン上を搬送されるかあるいは組立てラインによって搬送され、識別可
能である他のすべての工作物のために使用可能である。
【0014】 図1には、組立てラインBが概略的に示してある。この組立てライン上には、
一義的に識別可能な異なる車両(本実施の形態では2台)A1 .A2 が存在する
。組立てラインBは矢印方向Pに移動する。各々の車両A1 .A2 には車両位置
F1 またはF2 が割り当てられている。この場合、組立て中の車両の各々の車両
位置は(図示していない)制御案内システムで知られている。この位置は所定の
座標系10で表すことができる。
【0015】 車両位置は例えば次のようにして決定可能である。車両A1 が組立てラインB
に運び入れられる際に、その車体番号がトランスポンダを介して制御案内システ
ムに読み込まれる。ラインの前進運動を監視すると、車両がどのライン個所にあ
るかを常に表示することができる。
【0016】 組立てラインBの範囲内に、工具、本実施の形態では電動ドライバ(図示して
いない)が設けられている。この工具には受信器Eが設けられている。この受信
器Eは、組立て工場内に定置して取付けた超音波送信器S1,S2,S3の信号
を受信する超音波受信器である。後述する回路によって評価された異なる伝播時
間から、受信器と付設の送信器S1,S2,S3の間の距離L1,L2,L3が
決定される。この距離L1,L2,L3と送信器S1,S2,S3の位置から、
所定のゼロ位置Nに対する受信器(XE ,YE ,ZE )の座標を計算することが
できる。
【0017】 図2には、本発明による上記装置の回路が簡単かつ概略的に示してある。送信
器S1,S2,S3は次第にトリガ(起動)した超音波信号を出力する。この超
音波信号は受信器Eによって検出される。送信器S1,S2,S3と受信器Eに
接続された評価ユニット20により、異なる伝播時間と送信器の知られている位
置から、組立て工場内での受信器の場所を推定することができる。この場所は割
り当てユニット40に供給される。この割り当てユニット40は更に、表示装置
(アナンシェータ)30から、組立てラインB上にある車両A1 ,A2 の異なる
位置F1 ,F2 を受け取る。個々の位置を比較することによって、識別された車
両に対する、工具または工具の割り当てを行うことができる。
【0018】 図3には、図1,2に示した実施の形態の代替的な変形が示してある。この場
合、送信器と受信器の配置が交替している。組立てラインB′はここでも概略的
に示してある。この組立てライン上には、一義的に識別可能な異なる車両A1 ′
,A2 ′,A3 ′,A4 ′,A5 ′,A6 ′が存在する。組立てラインB′は矢
印P′方向に移動する。各々の車両A1 ′〜A6 ′には車両位置F1 ′〜F6 ′
が割り当てられる。車両A1 ′〜A6 ′を運び入れる際に、この車両からそれぞ
れトランスポンダを経て車両識別情報が受信装置EMに供給される。この受信装
置はこの情報をコンピュータ50に転送する。同様にコンピュータに接続された
ライン運動検出装置60によってライン運動が知られているので、組立てライン
B′上におけるすべての車両位置を追跡することができる。この位置は所定の座
標系で表示可能である。
【0019】 組立てラインB′の範囲には2個の工具70,70′、本実施の形態では2個
の電動ドライバが設けられている。この工具にはそれぞれ1個の送信器S′,S
″が配置されている。送信器S′,S″はここでも超音波送信器である。この超
音波送信器の信号は、組立て工場内に定置して取付けた超音波受信器E1′.E
2′.E3′によって受信される。異なる伝播時間から、送信器S′,S″と受
信器E1′.E2′.E3′の間の距離が検出される。この距離と受信器E1′
.E2′.E3′の位置から、所定のゼロ位置に対する送信器の座標を計算する
ことができる。
【0020】 図3では、送信器S′,S″と受信器E1′.E2′.E3′がその信号をコ
ンピュータ50に供給する。このコンピュータは図2に分離して示した評価装置
、表示装置および割り当てユニットを含んでいる。個々の車両に対する工具70
,70′の割り当ては図1,2に基づく説明と同様に行われる。その際、本実施
の形態では、工具の位置と車両位置F1 ′〜F6 ′が互いに比較され、そして距
離が所定の範囲ST1,ST2内に位置するときに、工具70,70′が所定の
車両に割り当てられる。
【0021】 工具位置を連続的に検出すると、車両への工具の案内を追跡し、チェックする
ことができる。更に、機能に従う工具操作、例えば電動ドライバの合目的な操作
が検出されると、車両への工具の案内のほかに、識別された車両における所定の
組立て方法の実施を保つことができる。従って、電動ドライバによって実施され
るすべてのねじ止めが正しく行われたかどうかを簡単にチェックすることができ
る。車両のために必要なねじ止めが行われないで、この車両が組立てラインから
出ると、適当な指摘をすることができる。すべてのデータは例えばコンピュータ
50の記憶装置に記憶することが可能である。
【0022】 上記の本発明による方法は勿論、車両の組立てだけでなく、組立てられるすべ
ての工作物に用いることができる。その際、他のあらゆる工具を使用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 工具に配置され、送信器によって位置が検出される受信器と相対的に、組立て
ライン上に配置された車両を略示する図である。
【図2】 このような本発明による装置の電気的な回路図である。
【図3】 工具に配置され、受信器によって位置が検出される送信器と相対的に、組立て
ライン上に配置された車両を略示する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドンハール ローベルト ドイツ連邦共和国 デー・84140 ガンク コーフェン ジーベンガーデルン 12 Fターム(参考) 3C030 CC02 DA02 DA04 DA09 DA10 DA11 DA23 5J083 AA04 AC04 AC17 AD01 AD04 AF01 AF04 BA01 BB07 CA03 EC19

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組立てラインの範囲に配置された少なくとも1個の送信器(
    S1,S2,S3)と、 工具に配置された受信器(E)と、 少なくとも1つの受信信号の伝播時間から、各々の送信器(S1,S2,S3
    )に対する工具の離隔距離を決定する評価ユニット(20)と、 組立てライン上を搬送される工作物(A1,A2)の位置(F1,F2)を出
    力する表示装置(30)と、 少なくとも1個の送信器(S1,S2,S3)と工作物の位置(F1,F2)
    に対する工具の少なくとも一つの離隔距離から、工具または工具位置を工作物(
    A1,A2)に割り当てる割り当てユニット(40)と を備えている、組立てライン上を搬送される工作物に対して工具を割り当てるた
    めの装置。
  2. 【請求項2】 送信器(S1,S2,S3)が定置されて配置され、送信器
    の位置が知られていることを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 送信器(S1,S2,S3)が割り当てられる工作物と共に
    組立てライン上を一緒に移動することを特徴とする請求項1記載の装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも2個の送信器(S1,S2,S3)が設けられて
    いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の装置。
  5. 【請求項5】 割り当てユニット(40)から供給されるデータ(SP)が
    記憶装置、特に非揮発性記憶装置に記憶されることを特徴とする請求項1〜4の
    いずれか一つに記載の装置。
  6. 【請求項6】 送信器(S1,S2,S3)がその信号をトリガーして出力
    することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の装置。
  7. 【請求項7】 送信器(S1,S2,S3)が複数設けられている場合に、
    送信器がその信号を所定の順序で出力することを特徴とする請求項1〜6のいず
    れか一つに記載の装置。
  8. 【請求項8】 送信器から出力される信号がそれぞれの送信器の特徴を示し
    ていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の装置。
  9. 【請求項9】 送信器(S1,S2,S3)として超音波送信器が、受信器
    (E)として超音波受信器が使用されていることを特徴とする請求項1〜8のい
    ずれか一つに記載の装置。
  10. 【請求項10】 工具の位置が座標のゼロ位置(N)と相対的に検出され、
    このゼロ位置が定められていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに
    記載の装置。
  11. 【請求項11】 工具の機能に即した操作が検出可能であることを特徴とす
    る請求項1〜10のいずれか一つに記載の装置。
  12. 【請求項12】 工具の操作が同様に記憶装置に記憶されていることを特徴
    とする請求項11記載の装置。
  13. 【請求項13】 工具位置決定が所定の時間間隔をおいておよびまたは組立
    てライン上の位置に依存しておよびまたは適切な起動の後で行われることを特徴
    とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の装置。
  14. 【請求項14】 組立てラインの範囲に配置された少なくとも1個の受信器
    (E1′,E2′,E3′)と、 工具に配置された送信器(S′)と、 受信信号の伝播時間から、各々の受信器(E1′,E2′,E3′)に対する
    工具の離隔距離を決定する評価ユニット(20)と、 組立てライン上を搬送される工作物(A1′,A2′)の位置(F1′,F2
    ′)を出力する表示装置と、 少なくとも1個の受信器(E1′,E2′,E3′)と工作物の位置(F1′
    ,F2′)に対する工具の少なくとも一つの離隔距離から、工具または工具位置
    を工作物(A1′,A2′)に割り当てる割り当てユニットと を備えている、組立てライン上を搬送される工作物に対して工具を割り当てるた
    めの装置。
  15. 【請求項15】 受信器(E1′,E2′,E3′)が定置されて配置され
    、受信器の位置が知られていることを特徴とする請求項14記載の装置。
  16. 【請求項16】 受信器(E1′,E2′,E3′)が割り当てられる工作
    物と共に組立てライン上を一緒に移動することを特徴とする請求項14記載の装
    置。
  17. 【請求項17】 少なくとも2個の受信器(E1′,E2′,E3′)が設
    けられていることを特徴とする請求項14〜16のいずれか一つに記載の装置。
  18. 【請求項18】 割り当てユニットから供給されるデータが記憶装置、特に
    非揮発性記憶装置に記憶されることを特徴とする請求項14〜17のいずれか一
    つに記載の装置。
  19. 【請求項19】 送信器(S′,S″)が複数設けられている場合に、送信
    器がその信号を所定の順序で出力することを特徴とする請求項14〜18のいず
    れか一つに記載の装置。
  20. 【請求項20】 送信器(S′,S″)から出力される信号がそれぞれの送
    信器の特徴を示していることを特徴とする請求項14〜19のいずれか一つに記
    載の装置。
  21. 【請求項21】 送信器(S′,S″)として超音波送信器が、受信器(E
    1′,E2′,E3′)として超音波受信器が使用されていることを特徴とする
    請求項14〜20のいずれか一つに記載の装置。
  22. 【請求項22】 工具の位置が座標のゼロ位置(N)と相対的に検出され、
    このゼロ位置が定められていることを特徴とする請求項14〜21のいずれか一
    つに記載の装置。
  23. 【請求項23】 工具の機能に即した操作が検出可能であることを特徴とす
    る請求項14〜22のいずれか一つに記載の装置。
  24. 【請求項24】 工具の操作が同様に記憶装置に記憶されていることを特徴
    とする請求項23記載の装置。
  25. 【請求項25】 工具位置決定が所定の時間間隔をおいておよびまたは組立
    てライン上の位置に依存しておよびまたは適切な起動の後で行われることを特徴
    とする請求項14〜24のいずれか一つに記載の装置。
  26. 【請求項26】 送信器(S1,S2,S3,S′,S″)から放出され、
    受信器(E,E2′,E2′,E3′)によって検出された各々の信号の伝播時
    間を検出し、この場合送信器(S′,S″)または受信器(E)が工具にあるい
    は定置して配置され、相手方機器が組立てラインにまたは定置して配置され、 送信器(S1,S2,S3,S′,S″)と受信器(E,E2′,E2′,E
    3′)の間の離隔距離を決定し、 組立てライン(B)における工作物(A1,A2,A1′,A2′)の位置(
    F1,F2,F1′,F2′)を決定および表示し、 少なくとも1個の送信器(S1,S2,S3)または少なくとも1個の受信器
    (E1′,E2′,E3′)と工作物の位置に対する工具の離隔距離から、工具
    または工具位置を工作物(A1,A2,A1′,A2′)に割り当てる、 組立てライン上を搬送される工作物に対して工具を割り当てるための方法。
  27. 【請求項27】 個々の送信器(S1,S2,S3)または個々の受信器(
    E1′,E2′,E3′)に対する工具の離隔距離から、工具の位置が三次元的
    に決定されることを特徴とする請求項26記載の方法。
  28. 【請求項28】 工具の機能的に正しい取扱操作が定められ、所定の工作物
    に割り当てて記憶されることを特徴とする請求項26または27記載の方法。
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