KR20240023154A - 조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

조임 시스템(100)을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법으로서, 조임 시스템은, 볼트를 돌리기 위한 액추에이터(11)를 포함하는 사람이 조작하는 조임 도구(10); 처리 유닛(20); 및 사용자 인터페이스(30)를 포함하며, 조임 도구(10)는, 조임 도구(10)의 액추에이터(11)가 적어도 하나의 조임 시퀀스로 작동 가능한 제1 작동 모드와, 조임 도구(10)의 액추에이터(11)가 풀림 시퀀스로 작동 가능한 제2 작동 모드 사이를 전환가능하도록 구성되고, 조임 시퀀스 및 풀림 시퀀스 각각은 조임 도구(10)의 액추에이터(11)에 대한 미리결정된 작동 파라미터들을 포함하며, 그리고 조임 도구(10)는, 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 결정하기 위한 센서 유닛(12)을 더 포함하며, 적어도 하나의 파라미터들(P1, P2) 각각은 볼트식 연결의 품질 측정을 나타내고; 처리 유닛(20)은 센서 유닛(12)으로부터 수신된 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 처리하기 위한 것이고, 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)에 기초하여 볼트식 연결의 상태(ST)를 결정하도록 구성되고, 상태(ST)는 올바른 볼트식 연결을 나타내는 제1 상태 및 결함 있는 볼트식 연결을 나타내는 제2 상태를 포함하고; 그리고 사용자 인터페이스(30)는 볼트식 연결에 대한 연결 정보를 출력하며, 방법은, a) 인터페이스(21)에 의해, 제1 작동 모드에서 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에, 조임 도구(10)로부터 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 수신하는 단계; b) 볼트식 연결의 완료 시 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 상태(ST)를 결정하는 단계; c) 상태(ST)가 제2 상태에 대응하는 경우, 조임 도구(10)의 액추에이터(11)를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환하는 단계; 및 d) 제2 작동 모드로부터 제1 작동 모드의 적어도 하나의 조임 시퀀스들 중 제1 조임 시퀀스로 조임 도구(10)를 전환하여 볼트(51, 52, 53)를 다시 조이는 단계를 포함하는 방법.

Description

조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법 및 장치

본 발명은 조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

풍력 터빈들과 같은 대형 플랜트 구조물들의 공작물들은 볼트들을 사용하여 연결된다. 볼트들은 가혹한 조건들에서 25년 이상 견뎌야 하기 때문에 품질에 대한 주요 지표가 된다. 볼트식 연결이 실패하면, 전체 구조물이 무너질 수 있다. 따라서, 볼트식 연결들의 조임 공정에 대한 품질 관리는 매우 중요하다. 기록 이유들로, 볼트들을 조이는 모든 공정 단계를 모니터링하고 모니터링 시스템에 저장해야 한다.

현재는 조임 단계에 대한 정보를 작업자가 수동으로 확인해야 한다. 기술 파라미터들에 대한 정보는 서로 다른 소프트웨어 시스템들에서 확인해야 하며, 이는 시간이 많이 걸리고 사후에 수동 품질 관리만을 제공한다.

자동차 산업에서 사용되는 볼트들의 조임 공정을 모니터링하는 기존의 소프트웨어 도구들이 있다. 이 도구들은 작업자에게 조임 공정을 안내한다. 때때로 이러한 소프트웨어 도구들은 작업자가 올바른 위치에서 공정 단계를 수행하고 있는지 확인하는 포지셔닝 시스템들과 결합되기도 한다. 조립 라인 생산은 제품이 항상 스테이션의 동일 지점에 도달하도록 보장한다. 따라서, 제품의 볼트들의 포지션을 미리규정하기 쉬워 품질 관리를 위한 포지셔닝 시스템을 쉽게 통합할 수 있다.

이러한 기존 소프트웨어 도구들은 작업 환경이 서로 다르기 때문에 대형 플랜트 구조물들에서는 사용할 수 없다. 대형 플랜트 구조물들에서는 제품이나 공작물이 하나의 스테이션으로부터 다른 스테이션으로 이동하거나 크레인을 통해 이동하기 때문에, 제품이나 공작물이 스테이션에서 항상 같은 포지션에 있는 것은 아니다. 제품이 스테이션에 들어온 후에는 많은 작업자들이 장시간 제품 주변에서 작업하기 때문에 자동차 산업으로부터의 기존 소프트웨어 도구들을 활용하기 어렵다.

본 발명의 목적은 조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 쉽게 모니터링하는 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 독립 특허 청구항들에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 정의되어 있다.

본 발명은 조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법을 제공한다.

조임 시스템은 볼트를 돌리기 위한 액추에이터를 포함하는 사람이 작동하는 조임 도구를 포함하며, 조임 도구는 조임 도구의 액추에이터가 적어도 하나의 조임 시퀀스로 작동 가능한 제1 작동 모드와 조임 도구의 액추에이터가 풀림 시퀀스로 작동 가능한 제2 작동 모드 사이에서 전환 가능하도록 구성된다. 조임 시퀀스와 풀림 시퀀스 각각은 조임 도구의 액추에이터에 대해 미리결정된 작동 파라미터들을 포함한다. 또한, 조임 도구는 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 센서 유닛을 구비한다. 적어도 하나의 파라미터들 각각은 볼트식 연결의 품질 측정을 나타낸다.

또한, 조임 시스템은 센서 유닛으로부터 수신된 적어도 하나의 파라미터를 처리하기 위한 처리 유닛을 포함하며, 처리 유닛은 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 볼트식 연결의 상태를 결정하도록 구성되고, 여기서 상태는 올바른 볼트식 연결을 나타내는 제1 상태 및 결함 있는 볼트식 연결을 나타내는 제2 상태를 포함한다.

또한, 조임 시스템은 볼트식 연결에 대한 연결 정보를 출력하기 위한 사용자 인터페이스를 포함한다. 출력된 연결 정보는 작업자에게 조임 공정을 안내하거나 작업자에게 피드백을 제공하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 방법에 따르면, 조임 시스템의 작동 동안 다음 단계들이 수행된다.

단계 a)에서, 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터는 제1 작동 모드에서 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 조임 도구로부터 인터페이스에 의해 수신된다.

단계 b)에서, 볼트식 연결의 상태는 볼트식 연결의 완료 시 및/또는 완료 후에 결정된다.

단계 c)에서, 볼트식 연결의 상태가 제2 상태에 대응하는 경우, 즉 결함 있는 볼트식 연결이 표시되는 경우, 조임 도구의 액추에이터가 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환된다.

단계 d)에서, 조임 도구는 제2 작동 모드로부터 제1 작동 모드의 적어도 하나의 조임 시퀀스들 중 제1 조임 시퀀스로 전환되어 볼트를 다시 조인다.

본 발명의 방법은 조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 자동으로 감독하는 쉽고 간단한 방법을 제공한다. 특히, 조임 도구를 조작하는 작업자가 품질 모니터링을 위해 소프트웨어 도구에 임의의 정보를 수동으로 입력할 필요가 없다. 또한, 결함 있는 볼트식 연결의 경우 조임 도구의 작동 모드를 수동으로 전환할 필요가 없다. 처리 유닛이 볼트식 연결에 결함이 있다고 판단하는 경우, 조임 도구를 수동으로 전환하지 않고도 결함 있는 볼트식 연결을 자동으로 풀 수 있다. 결함 있는 볼트식 연결의 풀림을 완료한 후에는 조임 도구의 작동 모드가 다시 전환되어 조임 도구를 수동으로 전환하지 않고도 볼트를 다시 조일 수 있다. 추가의 장점으로, 볼트를 조이기 위해 복수의 조임 시퀀스들이 필요한 경우, 제1 조임 시퀀스로 재조임이 시작되는 것이 보장된다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 이 방법은 조임 시퀀스들의 미리결정된 순서에 따라 볼트를 다시 조이기 위해 제1 작동 모드의 제1 조임 시퀀스로부터 적어도 하나의 조임 후속 시퀀스로 조임 도구의 액추에이터를 제어하는 추가 단계 e)를 포함한다. 이 실시예에 따르면, 복수의 조임 시퀀스들 중 어느 조임 시퀀스에서 오류가 발생했는지에 관계없이 조임 도구를 조작하는 작업자에 의해 완전한 수의 조임 시퀀스들이 수행되도록 보장될 수 있다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 조임 도구를 전환하는 단계 및/또는 제2 작동 모드로부터 제1 작동 모드의 후속 조임 시퀀스들 중 하나 또는 제1 조임 시퀀스로 조임 도구를 전환하는 단계는 처리 유닛의 자동 제어하에 수행된다. 따라서, 작업자는 조임 도구를 제어하기 위한 임의의 수동 단계들을 수행할 필요가 없다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스는 볼트식 연결의 상태 및/또는 볼트식 연결의 품질 측정을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 디스플레이 상에 연결 정보로서 출력한다. 디스플레이 상에 연결 정보를 표시하면, 조임 디바이스를 조작하는 작업자가 볼트식 연결이 올바른지(좋음) 또는 결함이 있는지(좋지않음: 불호(not ok)) 결정된다. 연결 정보가 실시간으로 출력되는 것이 더욱 바람직하다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 단계 d)는 이하의 단계들이 수행된 후에 개시된다: 단계 c1)에서, 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터는 제2 작동 모드에서 풀림 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 조임 도구로부터 수신된다. 단계 c2)에서는 볼트식 연결이 완전히 풀렸는지 여부가 결정된다. 따라서, 미리결정된 수의 조임 시퀀스들로 볼트를 다시 조이기 전에 볼트식 연결이 완전히 풀렸는지 확인할 수 있다.

연결 정보의 상태는 작업자가 볼트 작업을 할 때마다 업데이트된다. 따라서, 사용자 인터페이스는 단계 c2)가 완료된 직후에 볼트식 연결의 연결 표시를 억제하는 것이 바람직하다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 조임 시스템은 볼트결합될 제품 또는 공작물의 기준점에 대한 볼트의 조임 또는 풀림 공정을 수행할 때 조임 도구의 포지션을 결정하도록 구성된 포지셔닝 유닛을 더 포함하며, 여기서 처리 유닛은 다음 단계들을 수행하도록 구성된다: 단계 e1)에서, 조임 도구의 포지션은 볼트의 조임 공정을 수행할 때 결정된다. 단계 e2)에서, 볼트식 연결의 상태가 제2 상태에 대응하는 경우, 조임 도구의 포지션이 제1 포지션으로서 저장된다. 단계 e3)에서, 제2 상태와 연관된 볼트를 풀기 위해 조임 도구는 조임 도구의 현재 포지션이 제1 포지션에 대응하는 경우에만 해제된다. 따라서, 제1 포지션이 결함이 있는 것으로 표시된 볼트의 작동 포지션에 대응하는 경우 조임 도구의 두 포지션들을 비교한다. 조임 도구의 제2 포지션은 풀어야 하는 볼트의 작동 포지션에 대응한다. 이 두 포지션들이 일치하는 경우, 조임 도구가 해제되고(즉, 액추에이터가 회전하기 시작하도록 제어할 수 있음) 풀림 공정이 시작될 수 있다. 이 두 포지션들이 일치하지 않으면 조임 도구가 해제되지 않는다. 따라서, 작업자가 액추에이터를 돌리도록 제어할 수 없다. 결과적으로 작업자는 자신이 올바른 볼트를 작업하고 있는지 즉각적인 촉각 피드백을 받게 된다. 결과적으로 실수들을 최소화하거나 방지할 수 있다.

추가의 바람직한 실시예에 따르면, 개개의 볼트식 연결에 연관된 카운터는 볼트식 연결의 상태가 제2 상태에 대응하는 경우, 1 씩 증가하는데, 여기서 카운터는 볼트식 연결의 상태가 처음으로 제2 상태에 대응하는 경우, 미리결정된 시작 값으로부터 시작하고, 이후 매번 볼트식 연결의 상태가 제2 상태에 대응하는 경우, 마지막으로 저장된 값으로 시작한다. 바람직하게는, 카운터의 실제 값이 미리결정된 임계값을 초과하는 경우, 새로운 볼트를 사용하라는 표시가 사용자 인터페이스에 출력된다. 이 특정 실시예는 작업자가 실제로 새 볼트를 사용했는지 여부를 감독할 수 있는 칸반 로직(KANBAN logic)으로 구축된 저장 시스템과 결합될 수 있다.

상기 방법 외에도, 본 발명은 조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 방법의 하나 이상의 바람직한 실시예들을 수행하도록 구성되는 장치에 관한 것이다.

게다가, 본 발명은 컴퓨터에서 프로그램 코드가 실행될 때 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 방법의 하나 이상의 바람직한 실시예들을 실행하기 위해 비일시적 기계 판독 가능 캐리어에 저장되는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 컴퓨터에서 프로그램 코드가 실행될 때 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 방법의 하나 이상의 바람직한 실시예들을 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 조임 시스템의 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 기본 실시예에 따른 본 발명의 방법에 따른 서로 다른 단계들을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 3 내지 도 11은 각각 3 개의 볼트들로 볼트결합될 공작물의 개략적인 예시 및 본 발명에 따른 조임 시스템의 조임 도구를 조작하는 작업자의 체결 공정을 나타내는 사용자 인터페이스에 출력되는 디스플레이 화면을 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 볼트들의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하기 위한 조임 시스템(100)의 개략적인 예시를 도시한다. 조임 시스템(100)은 오직 예시로서, 공작물(50), 예를 들어 풍력 터빈의 3 개의 볼트들(51, 52, 53)을 조이는 데 사용된다. 그러나, 공작물(50)은 다른 제품에 장착될 대형 플랜트 구조물의 임의의 제품일 수 있다.

조임 시스템(100)은 사람이 조작하는 조임 도구(10), 처리 유닛(20) 및 사용자 인터페이스(30)를 포함한다. 조임 시스템(100)은 선택적으로 포지셔닝 유닛(40)도 포함할 수 있다.

조임 도구(10)는 액추에이터(11), 센서 유닛(12) 및 프로세서(13)를 포함한다. 액추에이터(11)는 후속적으로 볼트들(51, 52, 53)을 돌리기 위해 도구 홀더에 연결된 모터일 수 있다. 조임 도구(10)는 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환 가능하도록 구성된다. 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이의 전환은 프로세서(13)의 제어하에 이루어진다. 제1 작동 모드에서, 액추에이터(11)는 제1 회전 방향(정방향)으로 회전하여 볼트들(51, 52, 53)을 조인다. 제2 작동 모드에서, 액추에이터는 제1 회전 방향의 반대 방향인 제2 회전 방향(역방향)으로 회전하여 볼트들(51, 52, 53)을 푼다.

제1 작동 모드에서, 조임 도구(10)의 액추에이터(11)는 하나 또는 복수의 조임 시퀀스들로 작동할 수 있다. 개개의 조임 시퀀스는 조임 공정의 완료 동안 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 토크 및/또는 각도와 같은 하나 이상의 미리결정된 파라미터들에 도달하기 위해 조임 도구(10)의 액추에이터(11)에 대한 회전 속도 및/또는 토크와 같은 미리결정된 제어 파라미터들을 포함한다. 이러한 미리결정된 파라미터들(P1, P2)은 볼트식 연결의 품질 측정들을 나타낸다(나중에 참조될 도 3 내지 도 11의 디스플레이 화면 참조).

볼트(51, 52, 53)를 복수의 조임 시퀀스들로 조여야 하는 경우, 조임 공정은 다수의 단계들로 실행된다. 예를 들어, 제1 단계에서는 볼트(51, 52, 53)가 최종 토크의 최대 75%까지 조여진다. 제1 단계를 완료한 후에는 볼트(51, 52, 53)가 정착될 때까지 기다려야 한다. 짧은 휴식 후 최종 토크에 도달하기 위해 마지막 25 %를 조이면 조임 공정이 완료된다.

제2 작동 모드에서, 조임 도구(10)의 액추에이터(11)는 풀림 시퀀스로 작동할 수 있다. 풀림 시퀀스에서 조임 도구(10)의 액추에이터(11)는 제2 회전 방향으로 회전하여 볼트(51, 52, 53)를 완전히 풀도록 제어된다.

센서 유닛(12)은 토크 센서 및/또는 회전 속도 센서 및/또는 힘 센서 등과 같은 하나 이상의 센서들을 포함한다. 센서 유닛(12)은 조임 시퀀스 및/또는 풀림 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 하나 이상의 파라미터들(P1, P2)을 결정하도록 조정된다.

처리 유닛(20)은 제1 인터페이스(21), 제2 인터페이스(22), 선택적 제3 인터페이스(23) 및 프로세서(24)를 포함한다.

처리 유닛(20)은 제1 인터페이스(21)를 통해, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 조임 도구(10)를 전환하기 위한 개개의 제어 데이터를 제공하고, 제1 작동 모드에서 개개의 조임 시퀀스에 대한 올바른 제어 데이터를 적용하기 위해 조임 도구(10)에 연결된다.

또한, 처리 유닛(20)은 제1 인터페이스(21)를 통해 센서 유닛(12)에 의해 획득된 하나 이상의 파라미터들(P1, P2)을 수신하여 센서 유닛(12)의 하나 이상의 파라미터들에 기초하여 각각의 볼트식 연결의 상태(ST)를 결정한다(도 3 내지 도 11의 디스플레이 화면 참조). 볼트식 연결(12)의 상태(ST)는 올바른 볼트식 연결("좋음")을 나타내는 제1 상태 및 결함 있는 연결("좋지않음")을 나타내는 제2 상태를 포함한다.

사용자 인터페이스(30)는 디스플레이(31) 및 입력 수단(32)을 포함한다. 디스플레이(31) 및 입력 수단(32)은 터치 스크린과 같은 하나의 사용자 인터페이스에 결합될 수 있다. 디스플레이(31)는 볼트식 연결의 하나 이상의 파라미터들(P1, P2), 볼트식 연결의 성공 또는 실패(즉, 상태 "좋음" 또는 상태 "좋지않음") 등과 같은 볼트식 연결에 대한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이(31)를 통해 출력되는 정보는 복수의 볼트들(51, 52, 53)을 조이는 공정에서 작업자를 안내할 수 있다. 이후 참조될 도 3 내지 도 11은 이러한 디스플레이 화면의 예를 예시한다.

사용자 인터페이스(30)는 제2 인터페이스(22)를 통해 처리 유닛(20)에 연결된다. 디스플레이(31) 상에 디스플레이될 정보는 조임 도구(10)로부터 수신된 센서 데이터에 기초하여 처리 유닛(20)의 프로세서(24)에 의해 결정되고, 선택적으로 제2 인터페이스(22)를 통해 출력된다.

포지셔닝 유닛(40)은 센서 유닛(41) 및 프로세서(42)를 포함한다. 센서 유닛(41)은 하나 이상의 카메라들, 하나 이상의 근접 센서들, 하나 이상의 레이더 센서들 등과 같은 하나 또는 복수의 센서들로 구성된다. 프로세서(42)는 볼트결합될 제품(52)의 표시되지 않은 기준점에 대하여 개개의 볼트(51, 52, 53)의 조임 또는 풀림 공정을 수행할 때 센서 유닛(41)으로부터 수신된 센서 데이터에 기초하여 조임 도구(10)의 포지션을 결정하도록 조정된다.

도 2는 기본 실시예에 따른 본 발명의 방법에 따른 서로 다른 단계들을 예시하는 흐름도를 도시한다. 이 방법은 처리 유닛(20)에 의한 조임 공정을 모니터링하고, 조임 도구(10)의 제어를 통해 문제들이 발생하더라도 작업자가 올바른 시퀀스에 따라 작업을 수행할 수 있도록 하는 것을 고려하는 것에 기초된다. 처리 유닛(20)에 의한 모니터링 및 감독은 전체 조임 공정을 더 쉽게 만든다. 문제가 있는 경우, 조임 도구(10)는 올바른 다음 단계를 위해 제어되며, 이는 사용자 인터페이스(30)를 통해 추가로 출력된다.

제1 단계(S1)에서, 제1 작동 모드에서 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 파라미터들(P1, P2)이 조임 도구(10)로부터 수신된다. 다음으로, 처리 유닛(20)은 볼트식 연결의 완료 시/또는 완료 후에 볼트식 연결의 상태(ST)를 결정한다(단계(S2)). 상태(ST)가 제2 상태(좋지않음)(즉, ST = 좋지않음)에 대응하는 경우, 조임 도구(10)는 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환된다(단계(S3)). 마지막 단계(S4)에서, 조임 도구(10)는 제2 작동 모드로부터 제1 작동 모드의 적어도 하나의 조임 시퀀스들 중 제1 조임 시퀀스로 전환하여 제2 상태(좋지않음)와 연관된 볼트(51, 52, 53)를 다시 조인다.

도 3 내지 도 11은 각각 좌측에 조임 도구(10)를 사용하여 작업자가 3 개의 볼트들(51, 52, 53)을 조여야 하는 공작물(50)의 개략도를 도시한다. 우측에는 볼트 체결 진행 상황을 나타내는 예시적인 디스플레이 화면이 도시되어 있다. 디스플레이 화면은 작업자의 정보 및 안내를 위해 디스플레이(31)에 출력된다.

단지 예로서, 볼트들(51, 52, 53)은 2 개의 조임 시퀀스들, 즉 예를 들어 32 Nm의 토크를 요구하는 제1 조임 시퀀스 및 예를 들어 40 Nm의 최종 토크를 요구하는 제2 조임 시퀀스로 조여져야 한다. 두 조임 시퀀스들은 도 1과 함께 설명된 바와 같이 동일한 조임 도구(10)를 사용하여 실행된다고 가정한다. 필요한 파라미터들(액추에이터의 회전 속도, 토크 등)에 대한 조임 도구(10)의 제어는 위에서 설명한 바와 같이 처리 유닛(20)에 의해 이루어지고 감독된다.

작업 사양에 따르면, 볼트들(51, 52, 53)은 제1 조임 시퀀스에 의해 차례로 조여진 후 제2 조임 시퀀스로 조임 공정을 거치게 된다. 조임 진행 상황은 도 3 내지 도 11 각각의 우측에 있는 디스플레이 화면에 표시된다.

도 3 내지 도 5는 제1 조임 시퀀스를 수행한 후 볼트들(51, 52, 53)의 조임을 도시한다. 제1 조임 시퀀스 후 성공적인 볼트식 연결은 볼트들의 기준 숫자들(51, 52, 53) 각각에 접미사 "/1"과 좌측 아래에서 우측 위로의 해칭으로 표시되어 있다.

각각의 볼트식 연결에 대한 정보가 디스플레이 화면에 디스플레이된다. 디스플레이 화면에는 현재 볼트 조임 공정에 대한 공정 번호(PN)와 함께 볼트 조임 공정 결과의 상태(ST), 조임 도구(10)의 센서 유닛(12)에 의해 획득된 파라미터들(P1 및 P2) 및 포지셔닝 유닛(40)에 의해 획득된 포지션 정보(POS)가 표시된다. 예를 들어, 제1 파라미터(P1)는 조임 공정의 토크를 나타내며, 여기서 달성될 토크는 미리결정된 범위 내에 있어야 한다. 제2 파라미터(P2)는 예를 들어 각도를 나타내며, 여기서 달성해야 하는 각도는 미리결정된 범위 내에 있어야 한다. 포지션(POS)의 좌표들(x/y/z)은 공작물(50)의 지정된 기준점(표시되지 않음)을 기준으로 표시된다. 임의의 적절한 좌표계를 사용할 수 있다.

도 3은 첫 번째(좌측) 볼트(51)가 제1 조임 시퀀스로 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 1이다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 32, P2 = 10 및 POS = 10/20/30으로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(51/1)의 상태(ST)가 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도 4는 제1 조임 시퀀스로 두 번째(가운데) 볼트(52)가 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 2이다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 32, P2 = 9 및 POS = 10/20/32로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(52/1)의 상태(ST)가 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도 5는 세 번째(우측) 볼트(53)가 제1 조임 시퀀스로 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 3이다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 32, P2 = 11 및 POS = 10/20/34로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(53/1)의 상태(ST)가 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도 6 내지 도 8은 제2 조임 시퀀스를 수행한 후 볼트들(51, 52, 53)의 조임을 도시한다. 제2 조임 시퀀스 후 성공적인 볼트식 연결은 볼트들의 기준 숫자들(51, 52, 53) 각각에 접미사 "/2"와 십자형 해칭으로 표시되어 있다.

도 6은 첫 번째(좌측) 볼트(51)가 제2 조임 시퀀스로 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 4이다. 일 대안으로서, 디스플레이 옵션 라인 PN = 1을 덮어쓸 수도 있다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 40, P2 = 15 및 POS = 10/20/30으로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(51/2)의 상태(ST)가 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도 7은 두 번째(가운데) 볼트(52)가 제2 조임 시퀀스로 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 5이다. 일 대안으로서, 디스플레이 옵션 라인 PN = 2를 덮어쓸 수도 있다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 40, P2 = 16 및 POS = 10/20/32로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(52/2)의 상태(ST)가 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도 8은 세 번째(우측) 볼트(53)가 제2 조임 시퀀스로 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 6이다. 일 대안으로서, 디스플레이 옵션 라인으로 PN = 3을 덮어쓸 수도 있다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 40, P2 = 30 및 POS = 10/20/34로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(53/2)의 상태(ST)가 결함이 있음을, 즉 ST = 좋지않음을 결정한다. 이는 디스플레이 화면에 라인 PN = 6을 강조 표시하여 표시된다. 또한, 볼트(53)의 볼트식 연결은 53/F 및 서로 다른 해칭으로 표시된다.

결함 있는 볼트식 연결의 결과로서, 볼트(53)를 풀어야 하며 제1 및 제2 조임 시퀀스를 모두 반복해야 한다. 상태(ST)가 좋지않음(제2 상태)에 대응한다는 결정에 따라, 조임 도구(10)는 제1 작동 모드(볼트 조임용)로부터 제2 작동 모드(볼트 풀기용)로 자동 전환된다. 즉, 회전 방향이 반전된다. 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로의 전환은 처리 유닛(20)의 제어하에서 자동으로 이루어진다.

다음 단계로서, 작업자는 볼트(53)를 풀어야 한다. 작업자가 올바르게 조여진 다른 2 개의 볼트들(51, 52) 중 하나를 푸는 것을 방지하기 위해, 포지셔닝 유닛(40)은 조임 도구(10)가 올바른 포지션에 있는 경우에만 볼트(53)를 풀기 위해 조임 도구를 해제하도록 구성된다. 이를 위해, 조임 유닛(40)은 볼트들(51, 52, 53)의 조임 공정을 수행할 때 조임 도구(10)의 포지션을 결정하도록 구성된다. 볼트식 연결(여기서는: 53/F)의 상태(ST)가 좋지않음에 대응하는 경우, 조임 도구의 포지션(이 예에서는 좌표들(10/20/34))이 도시되지 않은 메모리에 제1 포지션으로서 저장된다. 작업자가 볼트(53)(또는 볼트들 중 임의의 하나)를 풀려고 할 때, 조임 도구의 포지션이 다시 결정된다. 조임 도구(10)의 현재 포지션(좌표들(10/20/34))이 저장된 제1 포지션에 대응하는 경우,, 조임 도구(10)가 해제되어 볼트(53)가 풀릴 수 있다.

도 9 내지 도 11은 볼트(53)의 풀림 및 재조임을 도시한다. 제1 조임 시퀀스 후 성공적인 볼트식 연결은 다시 볼트의 기준 숫자 53에 접미사 "/1"을 붙이고 좌측 아래에서 우측 위로의 해칭으로 표시한다. 제2 조임 시퀀스 후 성공적인 볼트식 연결은 볼트(53)의 기준 숫자 53에 접미사 /2 및 십자형 해칭으로 표시된다.

도 9는 세 번째(우측) 볼트(53)가 풀린 상황을 도시한다. 디스플레이 화면에서, PN = 3 및 PN = 6 라인들의 표시를 억제하여 성공적인 풀림을 시각화한다. 디스플레이 화면의 다른 라인들은 변경되지 않는다.

도 10은 제1 조임 시퀀스로 세 번째(우측) 볼트(53)가 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 이제 PN = 3.1이다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 32, P2 = 11 및 POS = 10/20/34로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득한 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(53/1)의 상태(ST)가 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도 11은 세 번째(우측) 볼트(53)가 제2 조임 시퀀스로 조여진 상황을 도시한다. 디스플레이 화면의 공정 번호는 PN = 6.1이다. 획득된 파라미터들(P1, P2) 및 포지션(POS)은 P1 = 40, P2 = 14 및 POS = 10/20/34로 표시된다. 처리 유닛(20)은 획득된 파라미터들(P1, P2)을 통해 볼트식 연결(53/2)의 상태(ST)가 현재 올바른지, 즉 ST = 좋음인지 결정한다.

도시되지 않은 실시예에 따르면, 개개의 볼트식 연결에 연관된 카운터는 볼트식 연결의 상태(ST)가 좋지않음에 대응하는 경우 1 만큼 증가될 수 있으며, 여기서 카운터는 볼트식 연결의 상태(ST)가 처음으로 좋지않음에 대응하는 경우 미리결정된 시작 값(예를 들어, 0)에서 시작하고, 볼트식 연결의 상태(ST)가 이후 매번 좋지않음에 대응하는 경우 마지막으로 저장된 값으로부터 시작한다. 카운터의 실제 값이 미리결정된 임계값을 초과하는 경우 새 볼트를 사용하라는 표시가 사용자 인터페이스에 출력되는 것이 바람직하다. 이 특정 실시예는 작업자가 실제로 저장소에서 새 볼트를 가져왔는지 여부를 감독할 수 있는 칸반 로직으로 구축된 저장 시스템과 결합될 수 있다.

요약하면, 제안된 방법은 복수의 장점들을 가지고 있다:

문제들이 있는 경우에도 올바른 조임 시퀀스가 수행되도록 보장할 수 있다. 또한, 조임 시스템으로 전체 작업을 더 쉽게 만들 수 있다. 문제가 발생하면, 작업자가 작업 공정을 안내하며, 이에 의해 수동 오류들을 방지한다.

조임 도구와 처리 유닛 사이에 데이터 연결이 있기 때문에, 작업자의 잠재적 실패나 부정 행위가 없다. 결함 있는 연결의 결과는 처리 유닛에 의해 자동으로 삭제된다. 따라서, 작업자가 결함 있는 연결을 잊어버릴 가능성이 없다. 또한, 품질상의 이유들에 기한 기록은 깨끗하다.

포지셔닝 유닛의 기능으로 대규모 플랜트 구조물에서 이를 활용하여 생산 안전성을 높일 수 있다.

결과적으로 대형 플랜트 구조물들에서 무고장 생산을 보장할 수 있는 새로운 작업자 안내 시스템이 제공된다. 이 시스템은 대형 플랜트 구조물의 디지털 품질 관리를 위한 메인 시스템으로서 사용될 수 있다.

Claims (14)

1. 조임 시스템(tightening system)(100)을 사용하여 볼트(bolt)의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여(computer-implemented) 감독하는 방법으로서,
   상기 조임 시스템은,
   볼트를 돌리기 위한 액추에이터(actuator)(11)를 포함하는 사람이 조작하는 조임 도구(10);
   처리 유닛(processing unit)(20); 및
   사용자 인터페이스(user interface)(30)를 포함하며,
   상기 조임 도구(10)는,
   상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)가 적어도 하나의 조임 시퀀스(tightening sequence)로 작동 가능한 제1 작동 모드와,
   상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)가 풀림 시퀀스로 작동 가능한 제2 작동 모드 사이를 전환가능하도록 구성되고,
   상기 조임 시퀀스 및 상기 풀림 시퀀스 각각은 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)에 대한 미리결정된 작동 파라미터(parameter)들을 포함하며, 그리고
   상기 조임 도구(10)는, 조임 시퀀스의 완료 동안 그리고/또는 완료 후에 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 결정하기 위한 센서 유닛(sensor unit)(12)을 더 포함하며,
   상기 적어도 하나의 파라미터들(P1, P2) 각각은 상기 볼트식 연결의 품질 측정을 나타내고;
   상기 처리 유닛(20)은 상기 센서 유닛(12)으로부터 수신된 상기 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 처리하기 위한 것이며, 상기 처리 유닛(20)은 상기 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)에 기초하여 상기 볼트식 연결의 상태(ST)를 결정하도록 구성되고,
   상기 상태(ST)는 올바른 볼트식 연결을 나타내는 제1 상태 및 결함 있는 볼트식 연결을 나타내는 제2 상태를 포함하고; 그리고
   상기 사용자 인터페이스(30)는 상기 볼트식 연결에 대한 연결 정보를 출력하기 위한 것이며;
   상기 방법은,
   a) 인터페이스(21)에 의해, 상기 제1 작동 모드에서 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에, 상기 조임 도구(10)로부터 상기 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 수신하는 단계;
   b) 상기 볼트식 연결의 완료 시 및/또는 완료 후에 상기 볼트식 연결의 상태(ST)를 결정하는 단계;
   c) 상기 상태(ST)가 상기 제2 상태에 대응하는 경우, 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)를 상기 제1 작동 모드로부터 상기 제2 작동 모드로 전환하는 단계; 및
   d) 상기 제2 작동 모드로부터 상기 제1 작동 모드의 적어도 하나의 조임 시퀀스들 중 제1 조임 시퀀스로 상기 조임 도구(10)를 전환하여, 상기 볼트(51, 52, 53)를 다시 조이는 단계를 포함하는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 방법은,
   e) 상기 제1 작동 모드의 상기 제1 조임 시퀀스로부터 적어도 하나의 조임 후속 시퀀스로 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)를 제어하여, 미리결정된 조임 시퀀스들의 순서에 따라 상기 볼트(51, 52, 53)를 다시 조이는 단계를 더 포함하는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 제1 작동 모드로부터 상기 제2 작동 모드로 상기 조임 도구(10)를 전환하는 단계 및/또는 상기 제2 작동 모드로부터 상기 제1 작동 모드의 후속 조임 시퀀스들 중 하나 또는 상기 제1 조임 시퀀스로 상기 조임 도구(10)를 전환하는 단계는 상기 처리 유닛(20)의 자동 제어 하에 수행되는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 사용자 인터페이스(30)는 연결 정보로서 상기 볼트식 연결의 상태(ST) 및/또는 상기 볼트식 연결의 품질 측정을 나타내는 적어도 하나의 파라미터(P1, P2)를 디스플레이(31) 상에 출력하는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 연결 정보는 실시간으로 출력되는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 d)는,
   c1) 상기 제2 작동 모드에서 상기 풀림 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 상기 조임 도구(10)로부터 상기 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터를 수신하는 단계; 및
   c2) 상기 볼트식 연결이 완전히 풀렸는지 여부를 결정하는 단계가 수행된 후에 개시되는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 사용자 인터페이스(30)는 단계 c2)가 완료된 직후에 상기 볼트식 연결의 연결 표시를 억제하는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조임 시스템은 볼트결합될 제품의 기준점에 대한 볼트(51, 52, 53)의 조임 또는 풀림 공정을 수행할 때 상기 조임 도구(10)의 포지션을 결정하도록 구성되는 포지셔닝 유닛을 더 포함하며, 상기 처리 유닛(20)은,
   e1) 상기 볼트(51, 52, 53)의 조임 공정을 수행할 때 상기 조임 도구(10)의 포지션을 결정하는 단계;
   e2) 상기 볼트식 연결의 상태가 상기 제2 상태에 대응하는 경우, 상기 조임 도구(10)의 포지션을 제1 포지션으로서 저장하는 단계;
   e3) 상기 조임 도구(10)의 현재 포지션이 상기 제1 포지션에 대응하는 경우에만 상기 제2 상태와 연관된 상기 볼트(51, 52, 53)를 풀기 위해 상기 조임 도구(10)를 해제하는 단계를 수행하도록 구성되는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   볼트식 연결의 상태가 상기 제2 상태에 대응하는 경우, 개개의 볼트식 연결과 연관된 카운터(counter)가 1씩 증가되는데, 상기 카운터는, 상기 볼트식 연결의 상태가 처음으로 상기 제2 상태에 대응하는 경우, 미리결정된 시작 값으로부터 시작하고, 그리고 이후 매번 상기 볼트식 연결의 상태가 상기 제2 상태에 대응하는 경우, 마지막으로 저장된 값으로부터 시작하는,
   조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 카운터의 실제 값이 미리결정된 임계값을 초과하는 경우, 새로운 볼트(51, 52, 53)를 사용하라는 표시가 상기 사용자 인터페이스(30)에 출력되는,
    조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 방법.
11. 조임 시스템을 사용하여 볼트(51, 52, 53)의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 장치로서,
    상기 조임 시스템은,
    상기 볼트를 돌리기 위한 액추에이터(11)를 포함하는, 사람이 조작하는 조임 도구(10);
    처리 유닛(20); 및
    사용자 인터페이스(30)를 포함하며,
    상기 조임 도구(10)는, 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)가 적어도 하나의 조임 시퀀스로 작동 가능한 제1 작동 모드와, 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)가 풀림 시퀀스로 작동 가능한 제2 작동 모드 사이를 전환가능하도록 구성되고, 상기 조임 시퀀스 및 상기 풀림 시퀀스 각각은 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)에 대한 미리결정된 작동 파라미터들을 포함하며, 그리고 상기 조임 도구(10)는, 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 센서 유닛을 가지며, 상기 적어도 하나의 파라미터들 각각은 상기 볼트식 연결의 품질 측정을 나타내고;
    상기 처리 유닛(20)은 상기 센서 유닛으로부터 수신된 적어도 하나의 파라미터들을 처리하기 위한 것이며, 상기 처리 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 상기 볼트식 연결의 상태를 결정하도록 구성되고, 상기 상태는 올바른 볼트식 연결을 나타내는 제1 상태 및 결함 있는 볼트식 연결을 나타내는 제2 상태를 포함하고; 그리고
    상기 사용자 인터페이스(30)는 상기 볼트식 연결에 대한 연결 정보를 출력하기 위한 것이며,
    상기 처리 유닛(20)은,
    a) 상기 제1 작동 모드에서 조임 시퀀스의 완료 동안 및/또는 완료 후에, 상기 조임 도구(10)로부터 볼트식 연결의 적어도 하나의 파라미터를 수신하는 단계;
    b) 상기 볼트식 연결의 완료 시 및/또는 완료 후에 상기 볼트식 연결의 상태를 결정하는 단계;
    c) 상기 상태가 상기 제2 상태에 대응하는 경우, 상기 조임 도구(10)의 액추에이터(11)를 상기 제1 작동 모드로부터 상기 제2 작동 모드로 전환하는 단계; 및
    d) 상기 제2 작동 모드로부터 상기 제1 작동 모드의 적어도 하나의 조임 시퀀스들 중 제1 조임 시퀀스로 상기 조임 도구(10)를 전환하여, 상기 볼트(51, 52, 53)를 다시 조이는 단계를 수행하도록 구성되는,
    조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 장치는 제2 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는,
    조임 시스템을 사용하여 볼트의 조임 공정을 컴퓨터로 구현하여 감독하는 장치.
13. 프로그램 코드(program code)가 컴퓨터에서 실행될 때, 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위해, 비일시적 기계 판독 가능 캐리어(non-transitory machine-readable carrier)에 저장되는,
    프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품.
14. 프로그램 코드가 컴퓨터에서 실행될 때, 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 것인,
    프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램.