JP2009528172A - 組立制御システムを備える組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの構造要素を組立てるための組立装置により行われる組立作業の制御を改善できる組立装置の提供。
【解決手段】２つの構造要素の組立装置（１０、４０）であって、組立確認に用いる物理的パラメータを測定するための測定センサ（２６）及び測定センサ（２６）と交信するための無線周波数タグ（１４）を含む制御システム（ＣＲ）を備える。制御システム（ＣＲ）は、構造要素を組立てる時の物理的パラメータの変化を表す特徴的な曲線を測定することができる。無線周波数タグ（１４）は、特徴的な曲線を表す制御信号（ＳＣ）を、所定の特性曲線と比較するため、離れて配置された制御ユニット（３１）に送信することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は２つの構造要素を組立てる組立（アセンブリ）装置に関し、該組立装置は、組立を確認するための物理的パラメータを測定する測定センサと、該測定センサと交信するための無線周波数タグを含む組立制御システムを備える。

組立装置に統合された制御システムに現在使用される測定センサは、バイナリ原理つまりゼロか１かの原理で作動する。これらの制御システムは、測定センサが活動状態にあるか、非活動状態にあるかを遠隔で決定するように作動する。

装置自体の配置及び統合された制御システムの作動によっては、センサの状態は時に、組立（されるべき）装置が組立状態にあるか否かを確実に決定するために用いることができない。例えば多くの公知の組立装置において、測定センサは装置が組立状態にないのにもかかわらず、その状態を変えてしまう可能性がある。

さらに、そのような測定センサは、組立作業の品質を管理するために用いることができない。多くの公知の実用例では、制御システムによって（例えば取付けが不完全であるといった状態が）検知されることなく、貧弱（不十分）な状態に組立作業が行われうる。そのような場合でも、測定センサは組立時にその状態を変え、制御システムは組立作業が完了したことを示す。しかしその不十分な取付け状態のために、装置は時間とともに劣化し、最悪の場合分離して落下するというリスクが残ったままである。

本発明の目的は、２つの構造要素を組立てるための組立装置により行われる組立作業の制御を改善することである。

本発明によれば、この目的は、制御システムが、２つの構造要素の組立時に確認用物理的パラメータの変化を示す特徴的な曲線（カーブ）を測定できること、及び無線周波数タグ（標識、RFID Tagないし無線通信トランスポンダ）が、そのような特徴的な曲線を表す制御信号を、所定の特性曲線と比較するために外部の制御ユニットに伝達（送信）できることによって達成される。

制御ユニットに記憶される所定の特性曲線は、全ての期待される要求を満たす正常な組立がなされる組立条件を基準に設定される。したがって、本発明に係る制御システムにより、所定の特性曲線と測定された特有の曲線がよく一致していれば、その装置は確実に組立状態にあり、組立作業は良好に行われたと結論付けることができる。

その他の利点と特徴は、以下に添付図面とともに非限定的な実施例として説明する本発明に係る実施形態によって、より明らかになるであろう。

図１〜３は、本発明に係る組立装置の第一の実施例の概略図である。組立装置１０は、細長い形状で支持体にチューブ（いずれも図示せず）を組立てる（組付ける）ための装置であり、上部部材１１にチューブを組み付けるべきものであり、下部部材１２は組立装置１０を支持体の上に固定するためのものである。この実施例（変形例）においては、上部部材１１、下部部材１２は２つのワンピースのプラスチックの組み合わせであり、組立装置１０の中央部で互いに一体になっている。

組立装置１０の中央部は薄い厚さの矩形状のケース１３を形成しており、円環状の無線周波数タグ１４が収納されるようになっている。ケース１３は、上部部材１１に属する矩形状のふた部１５と、下部部材１２に属し、ふた部１５と相補的形状のプレート部１６とから構成される。

ふた部１５の外表面から、チューブの留め輪（クリップリング）１８からなる保持要素１７が延在している。留め輪１８は、上方向に向いた開口部を持つ変形可能なＣ字型をしている。保持要素１７は、十分な堅牢性（剛性）を持たせるためにＸ字型の断面形状を持つ。留め輪１８の端部には、収束する（広いところから次第に狭くなる）ガイドフィン１９があり、チューブを留め輪１８に組み付ける際に嵌めやすいようになっている。

プレート部１６の外表面から、支持体の上に下部部材１２を固定（係止）するための２つの可撓性固定（キャッチ）要素２１を持つ支持腕２０が延在している。可撓性固定要素２１は、支持腕２０の末端部からプレート部１６に向かって伸びている。支持腕２０が支持体に設けられた対応する穴に挿入されると、可撓性固定要素２１は次第に支持腕２０のほうへ折り曲げられる。可撓性固定要素２１が解放されると、それらは弾性復帰により当初の形状に戻り、支持体を可撓性固定要素２１とプレート部１６との間で軸方向に固定保持する効果を有する。

プレート部１６は、ふた部１５の中にあらゆる適切な手段、例えば接着剤、溶接又はクリップ留めで固定される。他の実施例では、下部部材１２はふた部１５に埋め込まれる。円筒形状のセンタリング要素２２が、無線周波数タグ（RFID Tagないし無線通信トランスポンダ）１４を横方向に関し固定するためにふた部１５の内側に設けられている。無線周波数タグ１４は、下部部材１２が固定される前にふた部１５内に設置される。補足的に、図３に示すように、プレート部１６は無線周波数タグ１４を収容するための円筒形状の主たる（第１の）窪み２３を含む。第１の窪み２３の底面に、同心円状に設けられた第２の窪み２４があり、これはプレート部１６をふた部１５に入れて上部部材１１と下部部材１２を固定する際にセンタリング要素２２を受容するようになっている。

プレート部１６の一つの角、第１の窪み２３の近傍に、追加の窪み２５が設けられている。この追加の窪み２５は、後述の加速度センサ（図３には図示せず）を収容するために設けられる。加速度センサ及び無線周波数タグ１４はこうして組立装置１０に統合（一体化）される。

図４に模式的に示すように、追加の窪み２５に配置されるように設計され、図中に符号２６で示す加速度センサは、例えば受動的（動力源を持たない）タグである無線周波数タグ１４と接続される。無線周波数タグ１４は、所定の周波数に同調され、個別の識別コードＩＤを持つチップ２８に接続されるアンテナ２７を有する。加速度センサ２６は、チップ２８のマイクロプロセッサ２９に接続される。チップ２８はさらに、マイクロプロセッサ２９に接続されるメモリ３０を含む。無線周波数タグ１４と関連した加速度センサ２６は、組立装置１０に統合された制御システムＣＲを構成する。

無線周波数タグ１４のアンテナ２７に受信された搬送信号Ｐは、公知の方法で、通常無線周波数タグ１４のための呼び（コール）信号及び動力供給信号の役割を同時に果たす。そのため、後者（無線周波数タグ１４）は搬送信号を返信し、以後これを例えばそのＩＤコードによって振幅変調された制御信号ＳＣと称する。

搬送信号Ｐは、制御システムＣＲの外部にあり、組立装置１０から分離して配置される制御ユニット３１から発信される。ここに記載の実施例では、組立装置１０に統合された無線周波数タグ１４と無線によって交信するため、制御ユニット３１は、好ましくはマイクロプロセッサを搭載し、メモリに接続され、発信／受信インターフェースを介してアンテナに接続され、そしてマン−マシンインターフェースに接続される電子処理ユニットを含む。制御ユニット３１のマン−マシンインターフェースは、キーボード、表示スクリーン及び／又はスピーカを含みうる。無線周波数タグ１４のアンテナ２７から発信された制御信号ＳＣは、制御ユニット３１のアンテナに受信されるようになっている。

実際上、組立装置１０を用いて行う支持体上へのチューブの組立（組付）は通常、無線周波数タグ１４と制御ユニット３１とが交信可能な場所において行われる。無線周波数タグ１４及び加速度センサ２６の動力は、搬送信号Ｐにより供給される。組立装置１０の上部部材１１及び下部部材１２の上でそれぞれチューブ又は支持体を組立て（組付け）る時は、加速度センサ２６は組立装置１０の内部振動を測定する。組立時は、加速度センサ２６は測定信号ＳＭをマイクロプロセッサ２９に送信する。マイクロプロセッサ２９は、組立時に加速度センサ２６により測定された加速度の変化を示す特徴的な曲線を即時に（リアルタイムで）生成するため、測定信号ＳＭを使用する。次いでマイクロプロセッサ２９は、生成した特徴的な曲線を表す、アンテナ２７のための励起信号ＳＥを生成する。無線周波数タグ１４のアンテナ２７は、マイクロプロセッサ２９により生成された特徴的な曲線を表す制御信号ＳＣを、励起信号ＳＥから生成する。制御信号ＳＣは、制御ユニット３１に送信され、制御ユニット３１はその処理ユニットによって、制御システムＣＲによってチューブ及び支持体の組立時に生成された特徴的な曲線と、制御ユニット３１のメモリに記憶された所定の特性曲線とを比較することができる。所定の特性曲線は、全ての要求される条件を満たす正常な組立に対応する（正常）組立条件としてあらかじめ設定される。制御ユニット３１のマイクロプロセッサ（処理ユニット）により処理された後、比較結果がマン−マシンインターフェースによりオペレータに表示され、及び／又は制御ユニット３１のメモリに記憶される。

制御ユニット３１の処理ユニットによって行われる、所定の特性曲線と受け取った特徴的な曲線との比較結果が良好であれば、組立装置１０は組立状態にあり、組立は高品質で実行されたと確実性を持って結論付けることができる。一方、もしも結果が不可であれば、たとえ組立装置１０が組立状態であったとしても組立は実行されていないか、又は高品質で実行されていないと結論付けられ、そしてこの場合には、組付け上の欠陥（過剰の組付け、組付け不足等）が評価される。

実際には、組立装置１０を用いて支持体上にチューブを組立てる作業を、無線周波数タグ１４と制御ユニット３１との間に交信方法がない場所で行うこともありうる。そのような場合には、制御システムＣＲは、無線周波数タグ１４及び加速度センサ２６に動力を供給する、組み込まれた（内蔵の）動力源を含む。例えば、動力源は無線周波数タグ１４に組み込まれ、従って半能動（動力源を持つ、semi-active）タグとなる。他の変形例においては、動力源は無線周波数タグ１４の外部にあり、例えばアンテナ２７、又は無線周波数タグ１４に備えられ、第２の所定の周波数に同調された第２のアンテナ（図示せず）を通じて動力が無線周波数タグ１４に供給される。

その変形例の場合、組立装置１０の上部部材１１と下部部材１２の上でそれぞれチューブ又は支持体を組立てる時は、マイクロプロセッサ２９は、測定された加速度の変化を表す特徴的な曲線を即時に（リアルタイムで）生成するために、加速度センサ２６からの測定信号ＳＭを使用する。マイクロプロセッサ２９は、生成した特徴的な曲線を表すデータＤとしてメモリ３０に送信する。

次の段階において、いったん組立装置１０が、無線周波数タグ１４と制御ユニット３１との交信が可能な場所に設置され、制御ユニット３１により発信された搬送信号Ｐがアンテナ２７により受信されると、搬送信号Ｐは単に呼び（コール）信号としてのみ機能する。搬送信号Ｐから、マイクロプロセッサ２９はメモリ３０に記憶したデータＤを基に、先に生成された特徴的な曲線を表す励起信号ＳＥを生成する。無線周波数タグ１４のアンテナ２７は、励起信号ＳＥから、特徴的な曲線を表す制御信号ＳＣを生成する。制御信号ＳＣは制御ユニット３１に受信され、先に記載したようなやりかたで機能する。

いくつかの変形例では、加速度センサ２６は無線周波数タグ１４のチップ２８と無線周波数により、アンテナ２７、又は無線周波数タグ１４内に配置され、第３の所定の周波数に同調した第３のアンテナ（図示せず）を介して交信する。

図５〜７は、本発明に係る組立装置の第２の実施例を示す。符号４０で示す組立装置は、支持体（図示せず）に結合されるように構成されるベース４１を含み、ベース４１からは、支持体に組付けられる構造要素上に配設されるスリーブ（図示せず）と強制的に嵌合される延在体（長手部材、elongate body）４２が延在している。図示の実施例においては、ベース４１の厚さは薄く構成され、下部ベース部４１ａ及び上部ベース部４１ｂとの結合アセンブリから構成される。下部ベース部４１ａの底面は支持体に結合されるように構成され、上面は上部ベース部４１ｂの底面に一体的に固定されるように構成される。延在体は上部ベース部４１ｂの上面から延在し、（該上面への）垂直軸からわずかに傾斜角を有している。傾斜角の大きさは、支持体と支持体に組付けられる構造要素のスリーブとの相対的配置に依存する。

延在体４２は、上部ベース部４１ｂの上面から立ち上がる円筒部４３と、円筒部４３から軸方向にさらに延在する複数の半径方向のフィン４４（図示の実施例では３つある）とから構成される。支持リブ４５が上部ベース部４１ｂの上面と円筒部４３の基礎部との間に立ち上がり、スリーブを強制的に接合させる場合の支持台を構成する。当接（支持）リブ４５の高さは、その位置に応じ、延在体４２の傾斜角度を補償するように適合される。

図６は、下部ベース部４１ａを使用時の位置からひっくり返した図、即ち上部ベース部４１ｂの底面に結合された後［される前］の図である。図６を参照すると、上部ベース部４１ｂの底面には、先に説明した組立装置１０の無線周波数タグ１４を収容するように円環状の窪み４６が設けられている。中央に設けた円筒状のセンタリング要素４７により、無線周波数タグ１４が円環状の窪み４６内で横方向に動かないように固定される。無線周波数タグ１４は、下部ベース部４１ａが取り付け固定される前に円環状の窪み４６に配置される。

相補的に、下部ベース部４１ａの上面は、下部及び上部ベース部４１ａ、４１ｂを結合固定する際にセンタリング要素４７を収容するように構成された円筒形状の第１の窪み４８を含む。下部ベース部４１ａの底面に開いた開口４９が、第１の窪み４８の底面中央に配置される。

さらに、円筒部４３の内部に細長い形状の穴（キャビティ）５０が形成され、センタリング要素４７の中央から延在している。穴５０の配向軸はベース４１の面に垂直である。穴５０の開口部は開口４９と一致しており、下部及び上部ベース部４１ａ、４１ｂとが互いに結合固定された際に外部に連通するようになっている。穴５０は後述の温度センサ（図示せず）を収容できるように構成される。

より正確に言えば、組立装置４０は、組立装置１０に統合（一体化）された制御システムＣＲと同じ制御システムＣＲを統合するが、その制御システムは加速度センサ２６のかわりに前述の温度センサを持つ。温度センサは、下部ベース部４１ａの底面を支持体に結合する時に開口４９の開口部の近傍の温度を測定するように構成される。

実際は、構造要素を支持体に組み付けるとき、下部ベース部４１ａの底面を支持体に結合する間の温度センサによる測定温度の変化を表す特徴的な曲線を、マイクロプロセッサ２９が生成する。この特徴的な曲線は、装置構成により即時（リアルタイム）に、又は順次に制御ユニット３１に送信され、所定の特性曲線と比較される。比較結果は、組立が行われたかどうかの確認、及び行われた組立の（適否の）評価に用いられうる。

最後に、本発明は２つの構造要素を組立てるあらゆる組立装置に適用でき、組立時に組立の確認を行うことができる物理的パラメータを測定することができるものである。統合された制御システムＣＲ内で用いられる測定センサは、例えば圧力センサ、（応）力センサ、トルクセンサ、光学センサ、湿度センサ、太陽エネルギ（熱）センサ、ピエゾ電気センサでありうる。さらに、様々な変形例と必要性に応じて、測定センサは統合されないで、組立てられるべき装置の部品自体の近傍に配置することもできる。その場合、制御システムＣＲは半統合（semi-integrated）されたものとなる。

本発明に係る組立装置の第一の実施例の正面図である。 図１に係る組立装置の分解斜視図である。 図１に係る組立装置の下部の斜視図である。 図１に係る組立装置に用いられる典型的な制御システムの概略構成図である。 本発明に係る組立装置の第二の実施例の斜視図である。 図５に係る組立装置の下から見た分解斜視図である。 図５に係る組立装置の軸方向断面の斜視図である。

符号の説明

１０、４０ 組立（アセンブリ）装置
１１ 上部部材
１２ 下部部材
１３ ケース
１４ 無線周波数タグ（etiquette radiofrequence、RFID Tag、無線通信トランスポンダ）
１５ ふた部
１６ プレート部
１７ 保持要素
１８ 留め輪
１９ ガイドフィン
２０ 支持腕
２１ 可撓性固定要素
２２ センタリング（調心）要素
２３ 第１の窪み
２４ 第２の窪み
２５ 追加の窪み
２６ 加速度センサ
２７ アンテナ
２８ チップ
２９ マイクロプロセッサ
３０ メモリ
３１ 制御ユニット
４１ ベース
４２ 延在体（長手部材）
４３ 円筒部
４４ フィン
４５ 当接（支持）リブ
４６ 円環状の窪み
４７ センタリング（調心）要素
４８ 第１の窪み
４９ 開口
５０ 穴

Claims (9)

1. ２つの構造要素を組立てる組立装置（１０、４０）であって、該組立装置（１０、４０）は、組立を確認するための、組立確認に用いる物理的パラメータを測定するための測定センサ（２６）及び該測定センサ（２６）と交信するための無線周波数タグ（１４）を含む制御システム（ＣＲ）を備え、
   該制御システム（ＣＲ）は、該２つの構造要素を組立てる時の該物理的パラメータの変化を表す特徴的な曲線を測定することができ、
   該無線周波数タグ（１４）は、該特徴的な曲線を表す制御信号（ＳＣ）を、所定の特性曲線と比較するため外部制御ユニット（３１）に送信することができる、
   ことを特徴とする、組立装置。
2. 前記無線周波数タグ（１４）は、アンテナ（２７）に接続されたチップ（２８）に含まれる、１以上の個別識別コード（ＩＤ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の組立装置。
3. 前記測定センサ（２６）は、前記無線周波数タグ（１４）の前記チップ（２８）に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の組立装置。
4. 前記測定センサ（２６）は、前記無線周波数タグ（１４）のアンテナ（２７）を介して前記チップ（２８）と交信することを特徴とする、請求項２に記載の組立装置。
5. 前記制御システム（ＣＲ）は組み込まれた動力源を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の組立装置。
6. 前記測定センサ（２６）は、組立時に、前記特徴的な曲線を生成するために、前記無線周波数タグ（１４）の前記チップ（２８）に組み込まれたマイクロプロセッサ（２９）に測定信号（ＳＭ）を送信することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一に記載の組立装置。
7. 前記特徴的な曲線を表すデータ（Ｄ）が、前記マイクロプロセッサ（２９）により生成され、そして前記チップ（２８）に組み込まれたメモリ（３０）に送信されることを特徴とする、請求項６に記載の組立装置。
8. 前記マイクロプロセッサ（２９）は、前記無線周波数タグ（１４）の前記アンテナ（２７）の、前記生成された特徴的な曲線を表す励起信号（ＳＥ）を生成することができることを特徴とする、請求項６又は７に記載の組立装置。
9. 前記制御信号（ＳＣ）は、前記無線周波数タグ（１４）の前記アンテナ（２７）の前記励起信号（ＳＥ）を表し、前記アンテナ（２７）によって送信されることを特徴とする、請求項８に記載の組立装置。

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