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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