JP6310329B2 - 車両組立用締結保証システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両組立システムに係り、より詳しくは、車体に部品を組み立てる組立ラインで車体に対する部品の締結履歴を管理することができる車両組立用締結保証システム及びその制御方法に関する。

一般に、自動車メーカーでは、自動車を生産するまでの全ての量産工程内で数万個余りの部品を数多くの溶接及び組立工程で組み立てる。
特に、完成車生産工程中の艤装工程で行われる大部分の作業は、ボルトとナットなどのような結合部材を利用して車体に多様な部品を締結する締結工程である（例えば特許文献１を参照）。

このような締結工程は、完成車の耐久性や静粛性など消費者が感じる車両の品質指数と直接に関連するため、車体に対する部品の徹底した締結履歴の管理が必要である（例えば特許文献２を参照）。
しかし、当業界では、車体に対する部品の締結履歴管理の重要性を認識しているにもかかわらず、技術的な限界により実効性の高い締結履歴管理がきちんと行われていない実情である。

特開平７−３１５２６６号公報 特開２００８−８９２号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、車両の組立ラインで、車体と締結工具の位置を精密に認識して、実効性の高い締結履歴管理を図ることができるようにした車両組立用締結保証システム及びその制御方法を提供することにある。

本発明に係る車両組立用締結保証システムは、コンベヤラインを通じて移送される車体に、締結対象物を締結部材で組み立てる車両組立ラインの締結保証システムであって、前記組立ラインに設置され、コンベヤラインに進入する車体を感知する車体感知器と、前記組立ラインにコンベヤラインに沿って配置され、コンベヤライン上の締結工具の位置を感知する複数個の工具感知器と、前記締結工具に設置され、車体と締結対象物との締結地点に対する締結工具の角度及び移動変位を感知する慣性センサーモジュールと、既設定された車体と締結対象物との締結地点、締結部材の種類及び締結工具の締結トルクに対応する制御信号を締結工具に印加する工具コントローラーと、前記車体感知器、工具感知器及び慣性センサーモジュールを通じて車体及び締結工具の位置情報、締結工具の角度及び移動変位を獲得して車体と締結対象物との締結地点、締結部材の種類及び締結工具の締結トルクを設定し、該設定値を工具コントローラーに伝送し、前記工具コントローラーから車体の車台番号、締結部材の種類及び締結工具の締結トルク結果値を受信して格納するメインコントローラーと、を含むことができる。

前記車体感知器は、前記コンベヤラインの車体進入側に設置され、車体に付着したバーコードを認識するバーコードスキャナーを含むことができる。

前記バーコードスキャナーは、前記コンベヤラインに進入する車体の車台番号を認識し、該車台番号を利用して車体の序列情報を生成し、車体の序列情報を前記メインコントローラーに伝送することができる。

前記メインコントローラーは、前記工具感知器から獲得した締結工具の位置情報と、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位値と、を基盤として前記締結工具の移動速度を予測し、前記締結工具の移動速度が一定の場合、該移動速度をコンベヤラインの移動速度として設定することができる。

前記メインコントローラーは、前記車体の序列情報と前記コンベヤラインの移動速度を基盤として前記コンベヤライン上の車体の位置情報を獲得することができる。
前記メインコントローラーは、前記車体の位置情報と前記締結工具の位置情報で締結工具が近接した車体を締結作業対象として認知することができる。

前記メインコントローラーは、前記慣性センサーモジュールを通じて獲得した締結工具の角度値で締結部材の種類を判断し、締結工具の締結トルクを設定することができる。
前記慣性センサーモジュールは、前記締結工具の角度、加速度、及び角速度を感知することができる。

前記締結工具には、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）帯域の信号を周期的に発信するＲＦＩＤタグが設置されることができる。
前記工具感知器は、前記ＲＦＩＤタグから発信する信号を受信して締結工具の位置をリアルタイムで計算するＲＦＩＤセンサーを含むことができる。

前記メインコントローラーは、前記慣性センサーモジュールを通じて獲得した締結工具の移動変位値を基盤として、車体と締結対象物との締結地点を設定することができる。
前記メインコントローラーは、前記車体と締結対象物との締結地点が複数の場合、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位値を基盤として、締結地点に対する締結工具の締結作業パターンを決定することができる。

そして、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、（ａ）車体感知器、工具感知器、慣性センサーモジュール、工具コントローラー、及びメインコントローラーを含む車両組立用締結保証システムを提供し、（ｂ）コンベヤラインに進入する車体を、前記車体感知器を通じて感知して車体の車台番号を認識し、該車台番号で車体の序列情報を生成し、（ｃ）前記工具感知器を通じてコンベヤライン上の締結工具の位置を感知し、前記慣性センサーモジュールを通じて締結工具の移動変位及び角度を感知し、（ｄ）前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位と車体の序列情報で車体の位置情報を獲得し、（ｅ）車体の位置情報と前記工具感知器から獲得した締結工具の位置情報とを基盤として締結工具が近接した車体を認知し、（ｆ）車体及び締結工具の位置情報、締結工具の角度、及び移動変位を獲得して、車体と締結対象物との締結地点、締結部材の種類、及び締結工具の締結トルクを設定し、該設定値を前記工具コントローラーに伝送し、（ｇ）前記工具コントローラーを通じて締結工具に締結信号を印加して車体と締結対象物との締結地点に締結部材を締結し、（ｈ）前記工具コントローラーから車体の車台番号、締結部材の種類及び締結工具の締結トルク結果を受信して格納することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、締結工具の位置情報と、締結工具の移動変位と、を基盤として、締結工具の移動速度を予測することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、締結工具の移動速度が一定の場合、該移動速度をコンベヤラインの移動速度として設定することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、車体の序列情報とコンベヤラインの移動速度とを基盤として、コンベヤライン上の車体位置情報を獲得することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、前記車体と締結対象物との締結地点が複数の場合、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位値を基盤として、締結地点に対する締結工具の締結作業パターンを決定することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の加速度値を二重積分して、締結工具の移動距離を算出することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の角速度値を積分して、締結工具の移動経路を予測することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、車体の位置と締結工具の位置とを比較して、締結工具の締結作業が行われていない場合、コンベヤラインで車体の脱荷が発生したと判断することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、車体の車台番号、締結部材の種類、及び締結工具の締結結果値を、後続リペア工程に伝送することができる。

また、本発明の実施例に係る車両組立システム用締結保証システムの制御方法は、前記後続リペア工程で、各締結地点に対する締結部材の締結不良の有無を判断することができる。

本発明の実施例によれば、車体感知器、工具感知器、及び慣性センサーモジュールを通じて、車体と締結工具の位置を精密に認識して実効性の高い締結履歴管理を図ることができる。
また、本発明の実施例では、作業者が指定された作業順序に従わずに任意の順で作業を実施するか、又は作業者が指定された作業位置から外れて作業を実施しても、締結結果と締結対象との正確な締結履歴管理が可能である。

さらに、本発明の実施例では、締結対象の範囲を車両単位の把握から締結部材単位に細分化することができ、締結結果を締結対象と正確にマッチングして管理することで、締結品質の向上に寄与することができる。
そして、本発明の実施例では、システムの単純化を通じて投資額を節減することができ、締結作業の範囲をさらに拡張させることで作業便宜性を増大させることができる。

この図面は、本発明の例示的な実施例を説明することに参照するためのものであり、本発明の技術的な思想を添付の図面に限定して解釈してはならない。
本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムを示した図面である。 本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムのブロック図である。 本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムが適用される締結対象物の組立例を示した図面である。 本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムに適用される締結工具を示した図面である。 本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムに適用される締結工具を示した斜視図である。 本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、添付の図面を参考として、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現でき、以下で説明する実施例に限定されない。
本発明を明確に説明するために、説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を適用する。

図面に示した各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図面に示されたものに限定されるものではなく、様々な部分及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。
そして、下記の詳細な説明において、構成の名称を第１、第２等に区分したことは、その構成が同一の関係でこれを区分するためであり、下記の説明で必ずしもその順序に限定されるものではない。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とすると、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
また、明細書に記載された「〜ユニット」、「〜手段」、「〜部」、「〜部材」等の用語は、少なくとも一つの機能や動作をする包括的な構成の単位を意味する。

図１は、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムを示した図面であり、図２は、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムのブロック図である。
図１及び図２を参照すると、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システム１００は、一定の間隔で移送される車体１に所定の締結部品（以下、「締結対象物」という）を締結／組み立てる自動車生産工程の車両組立システムに適用される。

図３は、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムが適用される締結対象物の組立例を示した図面である。例えば、図３に示すように、本発明の実施例は、完成車を生産する工程中の艤装工程で、車体１にブレーキペダルなどのような艤装部品の締結対象物３を締結組み立てる車両組立ラインに適用される。
ここで、本発明の実施例に係る締結保証システム１００は、当該工程（例えば、艤装工程）内に位置した車体１と締結工具１０に対する位置をリアルタイムで追跡し、これを利用して車体１に対する締結対象物３の締結履歴を管理するためのものである。

上記で車体１は、コンベヤライン５を通じて一定の間隔で当該工程に移送されるが、コンベヤライン５は、当業界で広く知られた公知技術のコンベヤベルト装置を含む。
一方、図３のように、締結対象物３が締結される車体１の締結部位は、互いに異なる締結角度及び締結値を要求する複数個所（例えば、図面には５ヶ所）の締結地点Ｐ１〜Ｐ５を含む。

この場合、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５のうち、第１の締結地点Ｐ１では、例えば、２３度の締結角度と所定ｋｇｆの締結値が要求され、残りの締結地点Ｐ２〜Ｐ５では、例えば、９０度の締結角度と所定ｋｇｆの締結値が要求される。

本発明の実施例に適用される締結工具１０は、ナットなどの結合部材を車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に締結する電動締結器具であり、複数の各締結地点Ｐ１〜Ｐ５に互いに異なる締結力（ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）で結合部材を締結することができる。

図４は、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムに適用される締結工具を示した図面であり、図５は、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムに適用される締結工具を示した斜視図である。
締結工具１０は、複数個で全体コンベヤライン５の設定された地点にそれぞれ配置される。このような締結工具１０は、図４及び図５のように、工具本体１１及び駆動ユニット１２を含む。
工具本体１１は、電動締結器具のボディーをなし、その工具本体１１には、所定の構成要素が装着される。工具本体１１は、所定の構成要素を支持するための各種のカラー、ブラケット、支持ブロックなどのような付属要素が備えられる。

しかし、上記の付属要素は、各種構成要素を支持するためのものであり、本発明の実施例では、例外的な場合を除いては、上記の付属要素を工具本体１１と通称する。
工具本体１１は、円筒状の本体からなり、その内部には駆動ユニット１２が構成される。

ここで、工具本体１１の一側端部（図面における上段部）側には、ボルトまたはナットなどのような結合部材（図示せず）を車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に締結するための締結部１３が具備される。
締結部１３は、締結部材を支持するソケット（図示せず）を含み、そのソケットは、駆動ユニット１２によって回転可能である。

そして、工具本体１１の他側端部（図面における下段部）には、駆動ユニット１２に電源を印加するための電源連結部１４が設置され、電源連結部１４は、外部電源が連結されてもよく、バッテリーが装着されてもよい。
工具本体１１の略中間部位には、作業者の把持のための取手部１５が設置される。このような取手部１５は、ゴム素材またはプラスチック素材からなる。

駆動ユニット１２は、締結部１３に締結動力（回転力）を提供するためのもので、電源連結部１４と電気的に連結し、締結部１３とは機構学的に連結し、工具本体１１の内部に設置される。
駆動ユニット１２は、回転力を発生させるモータ１６と、そのモータ１６の回転力を締結部１３に伝達する動力伝達部１７とを含む。

ここで、動力伝達部１７は、モータ１６と締結部１３を連結するベベル駆動ギヤ及びベベルピニオンギヤ（図示せず）を例として挙げられ、その他に、モータ１６の回転力を所定の回転体に伝達する多様なギヤ類などを含んでもよい。
このような動力伝達部１７は、当該技術分野の通常の技術者に自明な事項であるので、本明細書でその構成のさらに詳しい説明は省略する。

上記のような車体１の移送構造及び締結工具１０を利用して、車体１に締結対象物３を締結する艤装工程に適用できる本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システム１００は、車体１と締結工具１０の位置を精密に認識して実効性の高い締結履歴管理を図ることができる構造からなる。

このため、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システム１００は、図１及び図２のように、基本的に、車体感知器（ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２０、工具感知器（ｔｏｏｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）３０、慣性センサーモジュール５０、工具コントローラー７０、及びメインコントローラー９０を含む。

車体感知器２０は、車両組立ラインで、コンベヤライン５に進入する車体１を感知するためのもので、その組立ラインでコンベヤライン５の車体進入側に設置される。
車体感知器２０は、車体１に付着したバーコード２を認識して、その車体１の車台番号（ｖｅｈｉｃｌｅｉ ｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ）を確認することができるバーコードスキャナー２１を含む。

ここで、バーコードスキャナー２１は、コンベヤライン５に進入する車体１のバーコード２をスキャンしてその車体１の車台番号を認識し、該車台番号を利用して車体１の序列情報（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を生成し、その車体１の序列情報をメインコントローラー９０に伝送する。

バーコードスキャナー２１で生成した車体１の序列情報は、メインコントローラー９０でコンベヤライン５上に位置している車体１の位置を計算することに活用する。
このようなバーコードスキャナー２１は、当業界で広く知られた公知技術のバーコードリーダー装置からなるので、本明細書でその構成のさらに詳しい説明は省略する。

工具感知器３０は、コンベヤライン５上に配置された締結工具１０の位置を感知し、その感知信号（感知値）をメインコントローラー９０に出力するもので、組立ラインにコンベヤライン５に沿って設定された間隔を開けて配置される。例えば、工具感知器３０は、ＲＦＩＤセンサー３１を含む。

本発明の実施例において、ＲＦＩＤセンサー３１を通じて締結工具１０の位置を感知するために、その締結工具１０には、例えば、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）帯域の信号を周期的に発信するＲＦＩＤタグ４０が設置される。

そして、ＲＦＩＤセンサー３１は、少なくとも３つ以上で、コンベヤライン５に沿って組立ラインに設定された間隔を開けて配置される。この場合、ＲＦＩＤタグ４０から発信する信号は、最少３つ以上のＲＦＩＤセンサー３１に受信され、締結工具１０の正確な位置を計算することに用いられる。

ＲＦＩＤセンサー３１は、締結工具１０に設置されたＲＦＩＤタグ４０から発信するウルトラワイドバンドの信号を受信して締結工具の位置をリアルタイムで計算する。つまり、ＲＦＩＤセンサー３１は、ＲＦＩＤタグ４０からの発信信号を受信して、特定時点に締結工具１０がコンベヤライン５上でどの車体１に隣接しているかを把握するために使用される。

上記のようなＲＦＩＤセンサー３１及びＲＦＩＤタグ４０のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術は、電波を利用して近距離で情報を認識する技術をいう。
ここで、ＲＦＩＤタグ４０は、アンテナと集積回路からなり、集積回路中に情報を記録し、アンテナを通じて読取機に情報を送信する。この情報は、タグが付着された対象を識別することに利用される。

慣性センサーモジュール５０は、コンベヤライン５上に位置している締結工具１０自体の移動変位、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対する締結工具の角度及び移動変位を感知するためのものである。

慣性センサーモジュール５０は、図４及び図５のように、締結工具１０の工具本体１１に設置される。例えば、慣性センサーモジュール５０は、締結工具１０の角度、加速度及び角速度を感知するもので、装着ブラケット５５を通じて工具本体１１の締結部１３側に設置される。

このような慣性センサーモジュール５０は、角度センサー、加速度センサー及び角速度センサーを含み、締結工具１０の角度、加速度及び角速度情報をメインコントローラー９０に出力し、メインコントローラー９０は、収集された慣性センサーモジュール５０の信号を利用して締結工具１０の精密位置を計算する。

加速度センサー及び角速度センサーは、締結工具１０がコンベヤライン５を通じて移動したり、作業者が締結工具１０を持って移動したりする時、締結工具１０の移動変位による加速度及び角速度をリアルタイムで感知する。

そして、角度センサーは、締結工具１０を利用してボルトまたはナットなどの結合部材を結合する時、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に固定（載置）された締結工具１０の角度を感知する。ここで角度センサーは、所定物体の傾きを計測する光テコ式角度センサー及び偏光式角度センサーなどを含む。

このような加速度センサー、角速度センサー、及び角度センサーは、当業界で広く知られた公知技術の加速度センサー、角速度センサー、及び角度センサーからなるので、本明細書でその構成のさらに詳しい説明は省略する。

工具コントローラー７０は、車体感知器２０、工具感知器３０、及び慣性センサーモジュール５０を通じて、リアルタイムで把握される車体１の位置情報及び締結工具１０の位置情報などを基盤として、メインコントローラー９０で設定された車体１と、締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対する締結工具１０の作業セッティング値と、をその締結工具１０に伝送する。

つまり、工具コントローラー７０は、メインコントローラー９０で設定された車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５、締結部材の種類及び締結工具１０の締結トルクに対応する制御信号を締結工具１０に印加する。

ここで、工具コントローラー７０は、メインコントローラー９０と、リアルタイム通信を通じて上記の締結工具１０の作業セッティング値を受信し、これに基づいて、締結工具１０の作業セッティング値をリアルタイムで修正することができる。
上記で、メインコントローラー９０は、本発明の実施例に係る締結保証システム１００の全般的な運用をコントロールするためのものである。

メインコントローラー９０は、車体感知器２０、工具感知器３０及び慣性センサーモジュール５０を通じて、車体１及び締結工具１０の位置情報、締結工具１０の角度及び移動変位を獲得して、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５、締結部材の種類及び締結工具１０の締結トルクを設定し、該設定値を工具コントローラー７０に伝送する。

そして、工具コントローラー７０から上記の設定値に相応する制御信号の印加を受けた締結工具１０が、締結対象物３の締結地点Ｐ１〜Ｐ５に締結部材を締結すると、メインコントローラー９０は、工具コントローラー７０から締結完了信号を受信する。
また、メインコントローラー９０は、締結完了信号を受信すると同時に、工具コントローラー７０から、車体１の車台番号、締結部材の種類、及び締結工具１０の締結トルク結果値を受信して格納する。

ここで、メインコントローラー９０は、工具感知器３０から獲得した締結工具１０の位置情報と、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の移動変位値と、を基盤として、その締結工具１０の移動速度を予測することができる。
この場合、メインコントローラー９０は、締結工具１０の移動速度が一定であると判断すれば、該移動速度をコンベヤライン５の移動速度として設定することができる。

従って、メインコントローラー９０は、車体感知器２０から獲得した車体１の序列情報と、上記のコンベヤライン５の移動速度と、を基盤として、そのコンベヤライン５上の車体１の位置情報を獲得することができる。
そして、メインコントローラー９０は、車体１の位置情報と、締結工具１０の位置情報と、を利用して、コンベヤライン５上で、その締結工具１０が近接した車体１を締結作業対象として認知することができる。

一方、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０を通じて獲得した締結工具１０の角度値で締結部材の種類を判断し、締結工具１０の締結トルクを設定することができる。
さらに、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０を通じて獲得した締結工具１０の移動変位値を基盤として、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５を設定することができる。

他方、メインコントローラー９０は、本発明の実施例のように、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５が複数個の場合、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の移動変位値を基盤として、締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対する締結工具１０の締結作業パターンを決定することができる。

つまり、メインコントローラー９０は、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５が複数の場合、その締結地点Ｐ１〜Ｐ５の細部区分のために、締結工具１０の締結作業パターンを分析する。

この場合、メインコントローラー９０の締結作業パターンの分析は、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の加速度値を二重積分してその締結工具１０の移動距離を算出し、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の角速度値を積分してその締結工具１０の移動経路を予測することで可能である。

また他方、メインコントローラー９０は、車体１の位置と締結工具１０の位置とを比較して、その締結工具１０の締結作業が行われていない場合、コンベヤライン５で車体１の脱荷（ｕｎｌｏａｄ）が発生したと判断する。

つまり、メインコントローラー９０は、特定車台番号を有する車体１に対する締結工具１０の作業結果がない時、コンベヤライン５上で不良等により車体１が除去された状態であるかを認知することができる。
そして、メインコントローラー９０は、工具コントローラー７０を通じて提供された車体１の車台番号、締結部材の種類、及び締結工具１０の締結結果値を、後続リペア工程に伝送する。

そこで、後続リペア工程では、車体１と締結対象物３との各締結地点に対する締結部材の不良の有無を判断し、その締結不良の締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対するアラームを出力する。
以下、上記のように構成される本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システム１００の制御方法を、上記で開示した図面及び添付の図面を参照して詳しく説明する。
図６は、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システムの制御方法を説明するためのフローチャートである。

図１乃至図６に示すように、車両組立ラインのコンベヤライン５に車体１が進入すると（Ｓ１１ステップ）、車体感知器２０のバーコードスキャナー２１は、コンベヤライン５の車体進入側でそのコンベヤライン５に進入する車体１を感知する（Ｓ１２ステップ）。

ここで、バーコードスキャナー２１は、車体１に付着したバーコード２をスキャンして車体１の車台番号を認識し、該車台番号を利用して車体１の序列情報を生成し、車体１の序列情報をメインコントローラー９０に伝送する（Ｓ１３ステップ）。
このような過程で、本発明の実施例における工具感知器３０のＲＦＩＤセンサー３１は、コンベヤライン５上に配置された締結工具１０の位置を感知する（Ｓ２１ステップ）。

この場合、ＲＦＩＤセンサー３１は、締結工具１０に付着したＲＦＩＤタグ４０で周期的に発信するウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）帯域の信号を受信して締結工具１０の位置をリアルタイムで計算し、その位置値をメインコントローラー９０に伝送する。

そして、本発明の実施例で締結工具１０に設置された慣性センサーモジュール５０は、締結工具１０の角度及び移動変位を感知し、その感知信号をメインコントローラー９０に出力する（Ｓ２２ステップ）。

慣性センサーモジュール５０は、角度センサー、加速度センサー、及び角速度センサーを通じて締結工具１０に対する角度、加速度、及び角速度情報をメインコントローラー９０に出力する。すると、メインコントローラー９０では、慣性センサーモジュール５０から締結工具１０の移動変位値を受信して締結工具１０の位置を計算する。

一方、本発明の実施例において、メインコントローラー９０は、工具感知器３０及び慣性センサーモジュール５０を通じて、締結工具１０の位置情報と締結工具１０の移動変位とを基盤として、その締結工具１０の移動速度を予測する。
ここで、締結工具１０の移動速度が一定の場合、メインコントローラー９０は、締結工具１０の移動速度をコンベヤライン５の移動速度として設定する（Ｓ２３ステップ）。

メインコントローラー９０は、車体感知器２０を通じて獲得した車体１の序列情報と、上記のコンベヤライン５の移動速度と、を基盤として、そのコンベヤライン５上の車体位置情報を獲得する（Ｓ１４ステップ）。
そして、メインコントローラー９０は、上記のような車体１の位置情報と工具感知器３０から獲得した締結工具１０の位置情報と、を基盤として、その締結工具１０が近接した車体１を認知する（Ｓ３１ステップ）。

以後、作業者が作業を実施するために、締結工具１０を車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に載置すれば、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０を通じて獲得した締結工具１０の移動変位値（角速度と加速度情報）を基盤として、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５を設定する（Ｓ３２ステップ）。

また、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０を通じて受信される締結工具１０の角度値が設定時間の間、例えば０．５秒以上一定であるかを判断する。このように、締結工具１０の角度値が０．５秒以上一定であれば、メインコントローラー９０は、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対して締結工具１０が載置されたと判断する。

従って、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０を通じて受信される締結工具１０の角度値で締結部材の種類を判断し、これに適合した締結工具１０の締結トルクを設定する（Ｓ３３ステップ）。

そこで、メインコントローラー９０は、車体１及び締結工具１０の位置情報、締結工具１０の角度及び移動変位を獲得して、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５、締結部材の種類及び締結工具１０の締結トルクを設定し、該設定値を工具コントローラー７０に伝送する（Ｓ３４ステップ）。

すると、工具コントローラー７０は、メインコントローラー９０で設定された車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５、締結部材の種類、及び締結工具１０の締結トルクに対応する制御信号を締結工具１０に印加する。
工具コントローラー７０を通じて締結工具１０に締結開始信号が印加されれば、締結工具１０は、既設定された車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に、締結部材を設定された締結トルクで締結することができる（Ｓ３５ステップ）。

本発明の実施例において、車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５が複数の場合、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の移動変位値（角速度及び加速度情報）を基盤として、締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対する締結工具１０の締結作業パターンを決定する（Ｓ３６ステップ）。

ここで、メインコントローラー９０は、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の加速度値を二重積分して締結工具１０の移動距離を算出し、慣性センサーモジュール５０から獲得した締結工具１０の角速度値を積分してその締結工具１０の移動経路を予測することで、締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対する締結工具１０の締結作業パターンを決定することができる。

このように、締結工具１０を通じて車体１と締結対象物３との締結地点Ｐ１〜Ｐ５に締結部材を締結すれば、工具コントローラー７０は、締結完了信号をメインコントローラー９０に伝送する。
すると、メインコントローラー９０は、工具コントローラー７０から車体１の車台番号、締結部材の種類、及び締結工具１０の締結トルク結果値を受信して格納する（Ｓ３７ステップ）。

一方、本発明の実施例において、メインコントローラー９０が車体１の位置と締結工具１０の位置とを比較して、その締結工具１０の締結作業が行われていないと判断すれば、そのメインコントローラー９０は、コンベヤライン５で車体１の脱荷が発生したと認知する。

つまり、メインコントローラー９０は、特定車体１の車台番号に相当する締結工具１０の作業結果がない時、コンベヤライン５の途中で不良により車体１が除去された状態で認知をする（Ｓ３８ステップ）。
他方、本発明の実施例において、メインコントローラー９０は、工具コントローラー７０を通じて提供された車体１の車台番号、締結部材の種類及び締結工具１０の締結結果値を後続リペア工程に伝送する（Ｓ３９ステップ）。

すると、後続リペア工程では、車体１と締結対象物３との各締結地点に対する締結部材の締結不良の有無を調査し（Ｓ４０ステップ）、その締結不良の締結地点Ｐ１〜Ｐ５に対するアラームを出力することができる。

これまで説明したように、本発明の実施例に係る車両組立用締結保証システム１００は、車体感知器２０、工具感知器３０、及び慣性センサーモジュール５０を通じて車体１と締結工具１０の位置とを精密に認識して実効性の高い締結履歴の管理を図ることができる。
また、本発明の実施例では、作業者が指定された作業順序に従わずに任意の順で作業を実施したり、作業者が指定された作業位置から外れて作業を実施したりした場合、締結結果と締結対象の正確な締結履歴管理が可能である。

さらに、本発明の実施例では、締結対象の範囲を車両単位の把握から締結部材単位に細分化することができ、締結結果を締結対象と正確にマッチングして管理することで、締結品質の向上に寄与することができる。
そして、本発明の実施例では、システムの単純化を通じて投資額を節減することができ、締結作業の範囲をさらに拡張させることで作業便宜性を増大させることができる。

以上で本発明の実施例について説明したが、本発明の技術的な思想は本明細書で提示される実施例に制限されず、本発明の技術的な思想を理解する当業者は、同一の技術的な思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加等によって他の実施例を容易に提案することができるが、これも本発明の権利範囲内にあるといえる。

１： 車体
２： バーコード
３： 締結対象物
５： コンベヤライン
１０： 締結工具
１１： 工具本体
１２： 駆動ユニット
１３： 締結部
１４： 電源連結部
１５： 取手部
１６： モータ
１７： 動力伝達部
２０： 車体感知器
２１： バーコードスキャナー
３０： 工具感知器
３１： ＲＦＩＤセンサー
４０： ＲＦＩＤタグ
５０： 慣性センサーモジュール
５５： 装着ブラケット
７０： 工具コントローラー
９０： メインコントローラー
Ｐ１〜Ｐ５：締結地点

Claims (20)

1. コンベヤラインを通じて移送される車体に、締結対象物を締結部材で組み立てる車両組立ラインの締結保証システムであって、
   前記組立ラインに設置され、コンベヤラインに進入する車体を感知する車体感知器と、
   前記組立ラインにコンベヤラインに沿って配置され、コンベヤライン上の締結工具の位置を感知する複数個の工具感知器と、
   前記締結工具に設置され、車体と締結対象物との締結地点に対する締結工具の角度及び移動変位を感知する慣性センサーモジュールと、
   既設定された車体と締結対象物との締結地点、締結部材の種類及び締結工具の締結トルクに対応する制御信号を締結工具に印加する工具コントローラーと、
   前記車体感知器、工具感知器及び慣性センサーモジュールを通じて車体及び締結工具の位置情報、締結工具の角度及び移動変位を獲得して車体と締結対象物との締結地点、締結部材の種類及び締結工具の締結トルクを設定し、該設定値を工具コントローラーに伝送し、前記工具コントローラーから車体の車台番号、締結部材の種類及び締結工具の締結トルク結果値を受信して格納するメインコントローラーと、
   を含むことを特徴とする車両組立用締結保証システム。
2. 前記車体感知器は、
   前記コンベヤラインの車体進入側に設置され、車体に付着したバーコードを認識するバーコードスキャナーを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両組立用締結保証システム。
3. 前記バーコードスキャナーは、
   前記コンベヤラインに進入する車体の車台番号を認識し、該車台番号を利用して車体の序列情報を生成し、車体の序列情報を前記メインコントローラーに伝送することを特徴とする請求項２に記載の車両組立用締結保証システム。
4. 前記メインコントローラーは、
   前記工具感知器から獲得した締結工具の位置情報と、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位値を基盤として前記締結工具の移動速度を予測し、
   前記締結工具の移動速度が一定の場合、該移動速度をコンベヤラインの移動速度として設定することを特徴とする請求項３に記載の車両組立用締結保証システム。
5. 前記メインコントローラーは、
   前記車体の序列情報と前記コンベヤラインの移動速度を基盤として前記コンベヤライン上の車体の位置情報を獲得することを特徴とする請求項４に記載の車両組立用締結保証システム。
6. 前記メインコントローラーは、
   前記車体の位置情報と前記締結工具の位置情報で締結工具が近接した車体を締結作業対象として認知することを特徴とする請求項５に記載の車両組立用締結保証システム。
7. 前記メインコントローラーは、
   前記慣性センサーモジュールを通じて獲得した締結工具の角度値で締結部材の種類を判断し、締結工具の締結トルクを設定することを特徴とする請求項１に記載の車両組立用締結保証システム。
8. 前記慣性センサーモジュールは、
   前記締結工具の角度、加速度及び角速度を感知することを特徴とする請求項１に記載の車両組立用締結保証システム。
9. 前記締結工具には、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）帯域の信号を周期的に発信するＲＦＩＤタグが設置されることを特徴とする請求項１に記載の車両組立用締結保証システム。
10. 前記工具感知器は、
    前記ＲＦＩＤタグからの発信信号を受信して締結工具の位置をリアルタイムで計算するＲＦＩＤセンサーを含むことを特徴とする請求項９に記載の車両組立用締結保証システム。
11. 前記メインコントローラーは、
    前記慣性センサーモジュールを通じて獲得した締結工具の移動変位値を基盤として車体と締結対象物との締結地点を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両組立用締結保証システム。
12. 前記メインコントローラーは、
    前記車体と締結対象物との締結地点が複数の場合、
    前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位値を基盤として締結地点に対する締結工具の締結作業パターンを決定することを特徴とする請求項１に記載の車両組立用締結保証システム。
13. 車体感知器、工具感知器、慣性センサーモジュール、工具コントローラーそしてメインコントローラーを含む請求項１の車両組立用締結保証システムの制御方法において、
    コンベヤラインに進入する車体を前記車体感知器を通じて感知して車体の車台番号を認識し、該車台番号で車体の序列情報を生成し、
    前記工具感知器を通じてコンベヤライン上の締結工具の位置を感知し、前記慣性センサーモジュールを通じて締結工具の移動変位及び角度を感知し、
    前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位と車体の序列情報で車体の位置情報を獲得し、
    メインコントローラーが車体の位置情報と前記工具感知器から獲得した締結工具の位置情報を基盤として締結工具が近接した車体を認知し、
    メインコントローラーが車体及び締結工具の位置情報、締結工具の角度及び移動変位を獲得して車体と締結対象物との締結地点、締結部材の種類及び締結工具の締結トルクを設定し、該設定値を前記工具コントローラーに伝送し、
    前記工具コントローラーを通じて締結工具に締結信号を印加して車体と締結対象物との締結地点に締結部材を締結し、
    メインコントローラーが前記工具コントローラーから車体の車台番号、締結部材の種類及び締結工具の締結トルク結果を受信して格納することを特徴とする車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
14. メインコントローラーは、締結工具の位置情報と、締結工具の移動変位を基盤として締結工具の移動速度を予測することを特徴とする請求項１３に記載の車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
15. 締結工具の移動速度が一定の場合、メインコントローラーは、該移動速度をコンベヤラインの移動速度として設定することを特徴とする請求項１４に記載の車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
16. メインコントローラーは、車体の序列情報とコンベヤラインの移動速度を基盤としてコンベヤライン上の車体位置情報を獲得することを特徴とする請求項１５に記載の車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
17. 前記車体と締結対象物との締結地点が複数の場合、
    メインコントローラーは、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の移動変位値を基盤として締結地点に対する締結工具の締結作業パターンを決定することを特徴とする請求項１３に記載の車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
18. メインコントローラーは、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の加速度値を二重積分して締結工具の移動距離を算出し、
    メインコントローラーは、前記慣性センサーモジュールから獲得した締結工具の角速度値を積分して締結工具の移動経路を予測することを特徴とする請求項１７に記載の車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
19. メインコントローラーが車体の位置と締結工具の位置を比較して締結工具の締結作業が行われていない場合、コンベヤラインで車体の脱荷が発生したと判断することを特徴とする請求項１３に記載の車両組立システム用締結保証システムの制御方法。
20. メインコントローラーは、車体の車台番号、締結部材の種類及び締結工具の締結結果値を後続リペア工程に伝送することを特徴とする請求項１３に記載の車両組立用締結保証システムの制御方法。

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