(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも工作物への工具の案内のために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であって、
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、
工具に配置されていて送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）からの信号を受信する受信器（Ｅ）と、
受信器（Ｅ）により受信された少なくとも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し、この離間距離と各々の送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の位置から受信器（Ｅ）の位置を決定する評価ユニット（２０）とを備えている前記装置において、
組立てラインの前進運動を介して把握される工作物（Ａ１，Ａ２）の位置（Ｆ１，Ｆ２）を出力する信号表示装置（３０）と、
受信器（Ｅ）の決定された位置と工作物の位置（Ｆ１，Ｆ２）を比較して、その距離が所定の範囲内に位置するとき、少なくとも工作物への工具の案内のために工具位置を特定の工作物（Ａ１，Ａ２）に割り当てる割り当てユニット（４０）とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が定置されて配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が、対応付けられた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。
【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。
【請求項５】
割り当てユニット（４０）から供給される、工作物（Ａ１，Ａ２）に対する工具の割り当てデータ（ＳＰ）が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。
【請求項６】
工具による作業結果が検出可能であ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。
【請求項７】
工具による作業結果がデータとして記憶装置に記憶されていることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
少なくとも工作物への工具の案内のために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であって、
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、
工具に配置されていて受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）への信号を送信する送信器（Ｓ’）と、
受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）により受信された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し、この離間距離と各々の受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）の位置から送信器（Ｓ’）の位置を決定する評価ユニットとを備えている前記装置において、
組立てラインの前進運動を介して把握される工作物（Ａ１’，Ａ２’）の位置（Ｆ１’，Ｆ２’）を出力する信号表示装置と、
受信器（Ｅ）の（Ａ１，Ａ２）に割り当てる割り当てユニット（４０）とを備えていることを特徴とする装置。
送信器（Ｓ’）の決定された位置と工作物の位置（Ｆ１’，Ｆ２’）を比較して、その距離が所定の範囲内に位置するとき、少なくとも工作物への工具の案内のために工具位置を特定の工作物（Ａ１’，Ａ２’）に割り当てる割り当てユニットとを備えていることを特徴とする装置。
【請求項９】
受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）が定置されて配置されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）が、対応付けられた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８記載の装置。
【請求項１１】
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８〜１０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
割り当てユニットから供給される、工作物（Ａ１’，Ａ２’）に対する工具の割り当てデータが記憶装置に記憶されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
工具による作業結果が検出可能であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
工具による作業結果がデータとして記憶装置に記憶されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも工作物への工具の案内のために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であって、
受信器（Ｅ）が工具に配置され且つ少なくとも１つの送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）が定置されてまたは組立てラインに配置されている、または送信器（Ｓ’，Ｓ”）が工具に配置され且つ少なくとも１つの受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）が定置されてまたは組立てラインに配置されていて、
送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ’，Ｓ”）から送信され、受信器（Ｅ，Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）によって受信された各々の信号の伝播時間を検出し、
この伝播時間から送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ’，Ｓ”）と受信器（Ｅ，Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）の間の離隔距離を決定し、
この離間距離と各々の送信器（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の位置から受信器（Ｅ）の位置を決定する、またはこの離間距離と各々の受信器（Ｅ１’，Ｅ２’，Ｅ３’）の位置から送信器（Ｓ’，Ｓ”）の位置を決定し、
組立てライン（Ｂ）の前進運動の把握に基づき、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’）を決定し、
受信器（Ｅ）の決定された位置と工作物の位置（Ｆ１，Ｆ２）を比較して、または送信器（Ｓ’，Ｓ”）の決定された位置と工作物の位置（Ｆ１’，Ｆ２’）を比較して、その距離が所定の範囲内に位置するとき、少なくとも工作物への工具の案内のために工具位置を特定の工作物（Ａ１，Ａ２，Ａ１’，Ａ２’）に割り当てることを特徴とする方法。
【請求項１６】
工具による作業結果が検出され、作業の行われた工作物に対応付けて記憶されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
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１，８，１５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台番号）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いる。送信器と付設の受信器、即ち選定された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、工具が既知の識別符号を有する工作物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、工具が工作物にガイド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具に使用可能である。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ば、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、電動ドライバに加えられるトルクの検出値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にも使用可能である。
【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および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および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、その車台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、信号表示装置（アナンシェータ）３０から、組立てラインＢ上にある車両Ａ１およびＡ２の異なる位置Ｆ１および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’, Ｅ２’, 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。
【図１】
0004644408.tif 000002
【図２】
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【図３】
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