JP2014511476A - 物体の位置を求める位置決めシステム - Google Patents

Abstract

三次元空間内で動力レンチのような可動物体（１２）の実際の位置を求める位置決めシステムであり、多数の据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）と、可動物体（１２）に担持された可動信号通信モジュール（１８）とを有し、据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）が評価及び算出ユニット（２４）に接続され、評価及び算出ユニット（２４）が、据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）からの信号に応じてしかも可動信号通信モジュール（１８）と据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）との間の信号通信に基いて、可動物体（１２）の位置を求めるように構成される。据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）のうちの少なくとも一つの据置き信号通信モジュール（１６）は、通常遮蔽位置において物体（１２）における可動信号通信モジュール（１８）と信号通信接触できるように二つ以上の位置（Ａ、Ｂ）間で変位できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、三次元空間に配置した多数の据置き信号通信モジュール及びこれらの据置き信号通信モジュールと通信するため可動物体に担持した可動信号通信モジュールによって可動物体の三次元空間における実際の位置を求める位置決めシステムに関するものである。好ましい実施形態では、本発明は、作業物体における二つ以上の作業位置間の三次元空間内における可動の動力工具の実際の位置を求める位置決めシステムに関する。

上記型式の位置決めシステムは、車体におけるアッセンブリの装着に用いた動力レンチやナットランナーの実際の位置を求めるのに適している。この型式のシステムは、動力レンチにおける信号通信モジュールと据置きの信号通信モジュールとの間の信号の交換、すなわち動力レンチと該動力レンチを取り巻く空間内の明確な位置に配置される多数の据置き信号通信モジュールの各々との間の実際の個々の距離の遠隔表示に基いている。種々の距離関連信号は、三次元空間における物体の位置を求めるために評価及び算出ユニットへ送られる。信号通信モジュールは、任意の適当な形式、例えば光学的、音響的或いは無線周波数に基くものであり得、動力レンチと据置き信号通信モジュールとの間の個々の距離に相応した、信号通信モジュールの各々からの信号は、評価又は分析ユニットへ送られて、動力レンチの実際の三次元位置が算出される。この形式の一つのかかるシステムは、動力レンチに装着されしかも作動信号に応動し、据置き信号通信モジュールに信号を送出するように構成した信号伝送タグを備えている。

この形式のシステムは、車体組立ライン場所において、車体における特殊なねじ継手ガ操作されているかどうかそしてそれらねじ継手が特定の所望の締付けレベルまで締付けられているかどうかを確かめるのに用いられる。これは、単に品質保証のためのシステムだけでなく、動力レンチの軌道を特殊な車体に対する作業位置及び車体におけるねじ継手位置に保ち、最終製品すなわち自動車の安全性を保証する仕方として各ねじ継手に用いた動作レンチ作動データをチェックできるシステムでもある。

特許文献１には、組立ラインに沿って移動する車体において使用する動力レンチ用の超音波に基く位置決めシステムが記載されている。このシステムは、組立ライン上のどの車体において動力力レンチが実際に用いられているか、また車体における特定位置においてねじ継手に動力レンチが用いられているかを求めることができる。例えば、車体の特定の位置における各ねじ継手が締付けられているか否か、及びまた各ねじ継手の締付け結果が是認できるか否かを確認することが可能である。この公知のシステムは、組立ラインに隣接して設けた７据付けセンサーによって放出した超音波の動力工具からの反射に基いている。

しかし、上記の超音波に基くシステム及びまた光学システムに関連する問題点は、例えば車体内のある特定のねじ継手位置における動力レンチと通信するのが困難であることにあり、すなわち車体の部分が音響又は光信号の通信を妨げるからである。このことは、動力レンチと据置き信号通信モジュールとの間の通信がないか或いは弱く、信頼できる距離応答信号が評価ユニットへ供給されないことを意味している。作業者自体でも、ある幾つかの作業位置において信号を止めることができる。また、無線周波数信号は、車体の部分によって或いは作業者によってひどく妨げられ得、その結果、信号通信モジュールから評価ユニットへの信号は信頼できなかったり信頼性が乏しくなり得る。

米国特許第７，０５５，２３３号

本発明の目的は、三次元空間における可動物体の実際の位置を求めるため多数の据置き信号通信モジュールと、可動物体に担持した可動信号通信モジュールとを備え、他の物体又は周囲の構造体で通常遮断されて空間内の位置に到達するのが困難である物体と接触できるようにした位置決めシステムを提供することにある。

本発明の別の目的は、三次元空間に配置した多数の据置き信号通信モジュール及び可動物体に担持した可動信号通信モジュールによって可動物体の三次元空間における実際の位置を求め、据置き信号通信モジュールの一つ以上が、周囲の構造体又は物体で通常遮断される位置に到達するのが困難である可動物体に担持した可動信号通信モジュールと接触できるように二つ以上の位置間で移動できる位置決めシステムを提供することにある。

本発明の更なる目的、特徴及び利点は以下の説明及び図面から明らかとなる。

以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。

組立ラインに沿って連続して列を成して移動する車体に対して組立ラインの三次元空間に適用した本発明による位置決めシステムを示す。

図面には、組立ライン１０に沿って連続して列を成して移動する車体に対して組立ラインの三次元空間に適用した本発明による位置決めシステムを示している。車体の一つ１１には、特に該車体１１の内部にねじ継手を締付けるために用いられるようにした動力レンチ１２が示されている。動力レンチ位置決めシステムは、三次元空間内の明確な位置に配置した三つの据置き信号通信モジュール１５、１６、１７及び動力レンチ１２に担持した一つの可動信号通信モジュール１８を有している。動力レンチ１２は実際に、可動物体であり、その位置は、ある一定の時点で求められることになる。据置き信号通信モジュール１５、１６、１７は、配線２２を介して据置き評価及び算出ユニット２４に接続されている。据置き評価及び算出ユニット２４はまた、動力レンチ１２から無線通信を介して動作データを送受信する手段を備えている。動力レンチ１２と据置き評価及び算出ユニット２４とのこの無線動作データ通信は、本発明の一部を成さず、従って詳細には説明しない。

据置き信号通信モジュール１５、１６、１７は、動力レンチ１２に取付けた信号通信モジュール１８によって反射されることになる信号を送出する形式のものであり得る。代わりに、動力レンチ１２における可動信号通信モジュール１８は、据置き信号通信モジュール１５、１６、１７で受信されることになる信号を送出する信号通信タグ或いは任意の他の形式の装置であり得る。いずれの場合でも、据置き信号通信モジュール１５、１６、１７で受信した信号の方向及び各据置き信号通信モジュール１５、１６、１７と可動信号通信モジュール１８との距離は、据置き評価及び算出ユニット２４によって表示され評価される。かかる信号評価の結果として、空間内における動力レンチ１２の三次元位置が求められる。

据置き信号通信モジュール１５、１６、１７及び可動信号通信モジュール１８の両方は、モジュール間の距離の違い及び方向の違いの両方に応じて、信号を送受信するように構成されている。動力レンチ１２における信号通信モジュール１８はまた好ましくは、種々の平面における動力レンチ１２の回転位置に応じて信号を送出及び／又は反射する。例えば、六次元の自由度ＤＯＦと同じように回転位置を表示できる信号通信モジュールを使用し得る。この形式の信号通信モジュールは、それ自体従来から公知であり、本発明の如何なる部分も形成しない。

動力レンチ１２は車体１１内でまさに締付け作業を行なおうとしているので、据置き信号通信モジュール１５、１６、１７又は動力レンチ１２における可動信号通信モジュール１８によって送出された信号を遮る車体のある特定の部品例えばルーフが存在し、その結果、据置き信号通信モジュール１５、１６、１７と動力レンチ１２における可動信号通信モジュール１８との間の信号通信が断たれたり低下したりすることになり、従って動力レンチの位置表示ができなくなる。この問題を解決するために、据置き通信モジュールの一つ１６は、車体における窓又は扉の開口部を介して車体１１内の動力レンチ１２と適切な通信を行なわせるために二つ以上の位置間で変位できる。図面に示す例では、信号通信モジュール１６は、二つの明確な位置Ａ、Ｂの間で移動するために回動アーム２５に装着されている。回動アーム２５は据置き回動点２６を備えている。動力レンチ１２が車体の内側のある特定の位置においてねじ継手を締付けることになる場合には、信号通信モジュール１６は、アーム２５の揺動運動を介して位置Ａから位置Ｂへ変位し、それにより、車体の後部窓開口１９を介して動力レンチ１２における可動信号通信モジュール１８に対してフリーな信号通信経路を得るようにしている。二つの位置Ａ、Ｂは明確にされ、それらの座標は評価及び算出ユニット２４に記憶される。

図示例では、信号通信モジュール１６は、回動アームによって変位でき、しかも例えば直線レールに沿って移動できる。信号通信モジュール１６は、二つ以上の特定な位置間で変位できる。例えば、信号通信モジュール１６は、都合の良い信号通信位置を見出すために任意の特定な通路に沿って或いは空間内を自由に連続して動くことができる。詳細には記載していないが、変位可能な信号通信モジュール１６には、信号通信タグを設けることができ、そして他の据置き通信モジュール１５、１７は該信号通信タグと連続して通信するようにでき、それにより、評価及び算出ユニット２４は、信号通信モジュール１６の瞬時位置と動力レンチ１２の瞬時位置との両方を算出できる。

記載した実施形態では、評価及び算出ユニット２４は、別個のユニットとして示されているが、据置き通信モジュール１５、１７の一つに結合してもよい。また本明細書出用いた用語“信号通信モジュール”は、物体／動力レンチにおける光源から放出した光学信号を反射するために据置きモジュールの位置において幾つかの応用で用いたミラーも包含することも指摘されるべきである。

組立ライン１０及び車体は図面に矢印で示すように連続して動いているので、評価及び算出ユニット２４を含むシステムは、締付けるべきねじ継手に対する動力レンチ１２の実際の瞬時位置を求める際にかかる動きを考慮するようにプログラムされる必要がある。この目的で、組立ライン上の各車体には識別タグが設けられており、この識別タグは、どのタイプの車体、モデル等が組立ラインを通過しているか正確にはある特定の時点においてローカル空間におけるどこに車体があるかを組立プラントシステム及びローカルステーションに知らせる。また車体のモデル等は、締付けられることになるねじ継手がある特定の時点においてねじ継手に対して動力レンチがどこにあるかを正確かつ安全に確認するための条件である車体のどこに配置されるかを正確にシステムに知らせる。評価及び算出ユニット２４は、動力レンチ１２の瞬時位置を締付けるべきねじ継手の位置及び該各ねじ継手に適用されるべき記憶したねじ継手締付けデータと比較することによって各ねじ継手において動力レンチ１２が許容できる締付け作業を行なっているかどうかを評価し決めるようにプログラムされる。

１０：組立ライン
１１：車体
１２：動力レンチ
１５：据置き信号通信モジュール
１６：据置き信号通信モジュール
１７：据置き信号通信モジュール
１８：可動信号通信モジュール
１９：車体の後部窓開口
２２：配線
２４：据置き評価及び算出ユニット
２５：回動アーム
２６：据置き回動点

Claims (5)

1. 三次元空間内で可動物体（１２）の実際の位置を求める位置決めシステムであって、
   三次元空間内の明確な個々の位置に配置した多数の据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）と、
   可動物体（１２）に取付けられた可動信号通信モジュール（１８）と、
   据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）と通信し、また据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）と可動信号通信モジュール（１８）との間で通信しかつ据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）の各々と可動信号通信モジュール（１８）との間の個々の距離及び／又はそれらモジュールの角度位置に相当する信号に基いて、物体（１２）の実際の位置を算出するように構成した評価ユニット（２４）と
   を有し、
   据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）のうちの少なくとも一つの据置き信号通信モジュール（１６）が、通常遮蔽位置において物体（１２）における可動信号通信モジュール（１８）と信号通信できるように二つ以上の位置（Ａ、Ｂ）間で変位できることを特徴とする位置決めシステム。
2. 据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）のうちの少なくとも一つの上記据置き信号通信モジュール（１６）の上記二つ以上の位置が他の据置き信号通信モジュール（１５、１７）の位置に対して明確に決められることを特徴とする請求項１記載の位置決めシステム。
3. 少なくとも一つの上記据置き信号通信モジュール（１６）が、二つの明確な位置（Ａ、Ｂ）間で変位するために回動アーム（２５）に装着されていることを特徴とする請求項１記載の位置決めシステム。
4. 可動信号通信モジュール（１８）が、作動信号に応動しかつ据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）へ送る信号を送出するように構成した信号通信タグで形成されていることを特徴とする請求項１記載の位置決めシステム。
5. 据置き信号通信モジュール（１５、１６、１７）及び可動信号通信モジュール（１８）が、三次元空間内の物体の実際の多次元方向に応動するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の位置決めシステム。

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