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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Fertigungsvorgängen, insbesondere in einer Serienproduktion von mehreren Stückzahlen gleicher Güter, bei dem wenigstens ein zu überwachender Arbeitsvorgang manuell durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Überwachungsvorrichtung, aufweisend eine Befestigungsvorrichtung, die zur Befestigung der Überwachungsvorrichtung an einer Körperstelle eines Menschen, an einem Werkstück und/oder an einem manuell geführten Werkzeug ausgebildet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, wodurch die Qualität von zu fertigenden Gütern verbessert wird, insbesondere dadurch verbessert wird, dass manuell auszuführende Arbeitsvorgänge besser überwacht und dokumentiert werden und/oder fehlerhafte Arbeitsvorgänge erkannt und dadurch auch vermieden werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung von Fertigungsvorgängen, insbesondere in einer Serienproduktion von mehreren Stückzahlen gleicher Güter, bei dem wenigstens ein zu überwachender Arbeitsvorgang manuell durchgeführt wird, aufweisend die Schritte:
- – Befestigen einer Überwachungsvorrichtung, die wenigstens einen Positionssensor, wenigstens einen Orientierungssensor und wenigstens eine Steuereinrichtung aufweist, an einer Körperstelle eines Menschen, welcher den zu überwachenden Arbeitsvorgang manuell durchführt, an einem Werkstück, das manuell bearbeitet und/oder montiert wird, und/oder an einem manuell geführten Werkzeug, mit dem der manuelle Arbeitsvorgang durchgeführt wird,
- – Erfassen von Positionswerten und/oder Orientierungswerten des wenigstens einen Positionssensors, und/oder des wenigstens einen Orientierungssensors durch die Steuereinrichtung in zeitlich aufeinander folgenden Schritten und Speichern der erfassten Positionswerte und/oder Orientierungswerte in der Überwachungsvorrichtung.
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Gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren werden diejenigen Positionswerte und/oder Orientierungswerte erfasst und gespeichert, welche denjenigen Positionen und/oder Orientierungen der Überwachungsvorrichtung zu bestimmten Zeitpunkten entsprechen, die die Überwachungsvorrichtung im Raum, d.h. innerhalb einer Fertigungshalle, insbesondere an einem manuellen Arbeitsplatz einer Fertigungslinie während des manuell durchgeführten Arbeitsvorgangs einnimmt.
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Die Überwachungsvorrichtung kann dabei ein autarkes Gerät bilden, welches Positionen und/oder Orientierungen bestimmen kann, ohne externe Sender oder Empfänger zu benötigen. Die Überwachungsvorrichtung kann eine universelle Befestigungsvorrichtung aufweisen, so dass die Überwachungsvorrichtung flexibel an unterschiedlichsten Gegenständen, wie Werkstücken, Werkzeugen oder an dem Werker selbst befestigt, insbesondere lösbar befestigt werden kann.
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Indem die Positionswerte und/oder die Orientierungswerte durch die Steuereinrichtung in zeitlich aufeinander folgenden Schritten erfasst und in der Überwachungsvorrichtung gespeichert werden, kann ein zeitliches und räumliches Profil erstellt werden, auf welchem Pfad sich ein Gegenstand, an dem die Überwachungsvorrichtung befestigt ist, im Raum bewegt hat.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung des Verfahrens können die erfassten Positionswerte und/oder die erfassten Orientierungswerte gleicher Arbeitsvorgänge mehrerer Stückzahlen von Gütern in der Überwachungsvorrichtung, insbesondere in der Steuereinrichtung oder in einem zugeordneten Speicher zwischengespeichert werden und aus den zwischengespeicherten Positionswerten und/oder zwischengespeicherten Orientierungswerten wenigstens ein Datensatz erzeugt werden, der insbesondere drahtlos an eine von der Überwachungsvorrichtung getrennte Fertigungssteuerung übermittelt wird.
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Der an die Fertigungssteuerung übermittelte wenigstens eine Datensatz kann zum Zwecke einer Dokumentation von Fertigungsvorgängen aufbewahrt werden. So können insbesondere Anforderungen aus dem Qualitätsmanagement in besonders genauer und sicherer Weise erfüllt werden.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung des Verfahrens können die in zeitlich aufeinander folgenden Schritten gespeicherten Positionswerte und/oder Orientierungswerte mit vorgegebenen Positionssollwerten und/oder Orientierungssollwerten verglichen werden.
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Aufgrund eines solchen Vergleiches können Rückschlüsse auf die fehlerfreie bzw. fehlerbehaftete Ausführung des manuellen Arbeitsvorgangs bezogen werden. Insbesondere kann eine fehlerbehaftete Ausführung des Arbeitsvorgangs einem Werker unmittelbar signalisiert werden. Dies ist insbesondere ohne weitere externe Auswerteinrichtungen möglich.
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Die vorgegebenen Positionssollwerte und/oder Orientierungssollwerte können in allen Ausgestaltungen der Erfindung in der Überwachungsvorrichtung gespeichert sein und das Vergleichen der in zeitlich aufeinander folgenden Schritten gespeicherten Positionswerte und/oder Orientierungswerte mit den vorgegebenen Positionssollwerten und/oder Orientierungssollwerten in der Steuervorrichtung der Überwachungsvorrichtung durchgeführt werden.
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Die Überwachungsvorrichtung kann ein Ausgabemittel aufweisen, wobei gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit des Ergebnisses aus einem Vergleich der in zeitlich aufeinander folgenden Schritten gespeicherten Positionswerte und/oder Orientierungswerte mit den vorgegebenen Positionssollwerten und/oder Orientierungssollwerten die Steuervorrichtung ein dem jeweiligen Ergebnis zugeordnetes Signal über das Ausgabemittel ausgibt.
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Das Ausgabemittel kann ein Display sein, auf dem das Signal optisch ausgegeben wird. Alternativ oder ergänzend kann das Signal das Vibrieren eines Vibrationsmittels sein, welches von einem Werker gehört und gespürt werden kann. So kann beispielsweise der Werker eine Überwachungsvorrichtung an seinem Handgelenk tragen, insbesondere eine Smartwatch am Handgelenk tragen, wobei entweder die korrekte Ausführung oder die fehlerbehaftete Ausführung eines manuellen Arbeitsvorgangs durch Vibrieren quittiert wird.
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Alternativ oder ergänzend kann bereits vor der Ausführung eines Arbeitsvorgangs die richtige Ausführung des Arbeitsvorgangs dem Werker auf dem Display angezeigt oder mittels des Vibrationsmittels dem Werker signalisiert werden.
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Zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren kann die Überwachungsvorrichtung ein tragbarer Computer, insbesondere ein PDA, ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone und/oder eine Smartwatch sein.
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Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch eine Überwachungsvorrichtung, aufweisend eine Befestigungsvorrichtung, die zur Befestigung der Überwachungsvorrichtung an einer Körperstelle eines Menschen, an einem Werkstück und/oder an einem manuell geführten Werkzeug ausgebildet ist, und aufweisend wenigstens einen Positionssensor, wenigstens einen Orientierungssensor und wenigstens eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, Positionswerte und/oder Orientierungswerte des wenigstens einen Positionssensors, und/oder des wenigstens einen Orientierungssensors eines zu überwachenden manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs, insbesondere in einer Serienproduktion von mehreren Stückzahlen gleicher Güter, in zeitlich aufeinander folgenden Schritten zu erfassen und zu speichern.
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Die Überwachungsvorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen, die ausgebildet und/oder eingerichtet ist, eines oder mehrere der beschriebenen Verfahren durchzuführen.
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Der wenigstens eine Orientierungssensor kann einen Gyrosensor und/oder der wenigstens eine Positionssensor kann einen Beschleunigungssensor aufweisen.
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In allen Ausführungen kann die Überwachungsvorrichtung einen Speicher aufweisen, in dem Positionssollwerte und/oder Orientierungssollwerte des zu überwachenden manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs, insbesondere in einer Serienproduktion von mehreren Stückzahlen gleicher Güter, gespeichert sind.
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Die Überwachungsvorrichtung kann ein als Display und/oder Vibrationsmittel ausgebildetes Ausgabemittel und eine Kamera aufweisen, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, ein von der Kamera erfasstes Bild einer Umgebung auszuwerten, die aus der Bildauswertung erhaltenen Daten mit aus den erfassten Positionswerten und/oder Orientierungswerten generierten Erfassungsdaten und/oder aus den gespeicherten Positionssollwerte und/oder Orientierungssollwerte generierten Solldaten zu vergleichen und in Abhängigkeit eines aus dem Vergleich erhaltenen Ergebnisses ein dem jeweiligen Ergebnis zugeordnetes Signal auf dem Display und/oder dem Vibrationsmittel auszugeben.
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In allen Ausführungen kann die Überwachungsvorrichtung ein tragbarer Computer, insbesondere ein PDA, ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone und/oder eine Smartwatch sein.
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Es gibt beispielsweise bei der Fertigung von Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Arbeitsstellen an dem zu fertigen Kraftfahrzeug, an denen ein Prozess, d.h. ein Arbeitsvorgang durchzuführen ist, der nicht automatisch, insbesondere nicht online ohne Weiteres auf seine Qualität hin überwacht werden kann. Dies sind insbesondere manuell von einem Werker insbesondere mit einem Handwerkzeug auszuführende Arbeitsvorgänge. Ein Beispiel ist das manuelle Setzen von Stopfen an der Fahrzeugkarosserie. Die Stopfen stellen sogenannte Lochverschlüsse dar. Die Verantwortung, dass die Stopfen im Prozess, d.h. in der Fertigung der Seriengüter korrekt gesetzt werden, liegt bisher beim Mitarbeiter, d.h. dem Werker.
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Durch eine zunehmend größere Variantenvielfalt an zu fertigenden Gütern, insbesondere Fahrzeugen in einer Produktionslinie ändert sich der Plan für einen jeweiligen Arbeitsvorgang häufig. Aus Qualitätsgründen wird zum Teil ein erheblicher Aufwand betrieben, wobei beispielsweise mittels aufwändigen Kamerasystemen an Säulen und/oder Decken der Fertigungshalle der Arbeitsvorgang optisch überwacht wird, beispielsweise das Vorhandensein der Stopfen nach vollzogenem manuellen Arbeitsvorgang optisch abgeprüft wird. Abhängig vom Aufbauzustand des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der optischen Kontrolle können jedoch oftmals nicht mehr alle Stopfenstellen eingesehen werden.
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Ein weiteres Beispiel für eine Onlineüberwachung und Einstellung von Fertigungs- und/oder Montageprozessen ist das Schrauben mittels sogenannter EC-Schrauber. Solche elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Schrauber weisen im Allgemeinen Drehmoment- und Drehwinkel-Messwertaufnehmer und elektronische Steuerungen auf, welche die Schraubabläufe, insbesondere hinsichtlich eines einzuhaltenden Anzugsdrehmoments automatisch steuern. Die Schraubabläufe können erfasst und gespeichert werden, so dass einerseits die Schraubvorgänge nach Sollvorgaben eingehalten werden und andererseits die tatsächlichen Schraubabläufe insbesondere zur Erfüllung eines Qualitätsmanagements protokolliert und somit dokumentiert werden können.
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Mit solchen Schraubern können so Drehmomente und Drehwinkel aus Qualitätsgründen überwacht und dokumentiert werden. Durch das auf den Schraubern eingerichtete Schraubprogramm und der dazugehörigen Überwachung der Prozessgrößen ist sichergestellt, dass die jeweilige Schraube korrekt bzgl. Drehmoment und Drehwinkel eingeschraubt wird. Nicht sichergestellt ist, jedoch dass die Schraube an der richtiges Stelle sitzt, wenn beispielsweise die Schraube an mehreren Punkten am zu fertigenden Fahrzeug gefügt werden kann.
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Um heutzutage sicherzustellen, dass alle Schrauben in einer Arbeitsstation mit dem korrekten Drehmoment und Drehwinkel angezogen werden, werden auch sogenannte Bitwechselsysteme verwendet, wodurch der Schrauber das vom Bit abhängig korrekte Schraubprogramm einstellt. Alternativ werden mehrere Schrauber in einer Station platziert, so dass der Mitarbeiter, d.h. der Werker abhängig von der Schraube den entsprechenden Schrauber verwendet.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. mithilfe einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist es hingegen möglich, Werkzeuge oder allgemein Körper und/oder Gegenstände in ihrer Position und/oder Orientierung im Raum zu verfolgen. Dadurch können Informationen darüber erhalten werden, an welchen Punkten im Raum ein Gegenstand, wie beispielsweise ein Schrauber, oder sogar ein vollständig manuell zu bedienendes Werkzeug, wie beispielsweise ein Schraubenschlüssel, ein Schraubendreher oder ein Hebel entlanggeführt wird, verweilt und/oder bewegt, insbesondere umorientiert wird. Eine solche erfindungsgemäße Überwachung von Positionen und/oder Orientierungen von Körperstellen eines Menschen, welcher den zu überwachenden Arbeitsvorgang manuell durchführt, und/oder eines Werkstücks, das manuell bearbeitet und/oder montiert wird, und/oder eines manuell geführten Werkzeugs, mit dem der manuelle Arbeitsvorgang durchgeführt wird, ermöglicht Rückschlüsse auf die Vollständigkeit von Fertigungsaufgaben und/oder Montageaufgaben auf Basis dieser Positionsinformationen und der zugeordneten Zeitinformationen.
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Beispielsweise kann eine automatische Anwahl von Schraubprogrammen auf Basis der Positionsinformationen und/oder Orientierungsinformationen erfolgen. Somit ist eine vom Werker unabhängige Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle möglich. Es ist dadurch beispielsweise möglich, denselben Schrauber für unterschiedliche Schraubaufgaben zu verwenden. So kann beispielsweise derselbe Schrauber, welcher mit einem bestimmten Bit oder einer bestimmten Nuss versehen ist, gleichartige Schrauben, d.h. Schrauben mit demselben Kopf, an verschiedenen Stellen des zu fertigen Gutes, insbesondere des zu fertigen Fahrzeugs mit unterschiedlichen Drehmomenten und/oder Drehwinkeln angezogen werden. Dazu kann in Abhängigkeit der örtlichen Position und/oder Orientierung der Schraubstelle eine jeweils der Schraubstelle zugeordnete eigene Drehmomenten- und/oder Drehwinkle-Anzugsvorschrift anzuwenden sein. Ein Werker dagegen kann alleine die Qualität nicht garantieren, insbesondere nicht wertgenau dokumentieren, wenn er für jede Schraubstelle das passende Schraubprogramm manuell anwählen muss.
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Mit den erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtungen ist eine Prozesskontrolle möglich, ob der Arbeitsvorgang des Setzens beispielsweise einer Schraube oder eines Stopfens eine bestimmte Beschleunigungscharakteristik aufweist, welche auf die Prozessqualität rückschließen lässt.
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Außerdem können die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtungen den Mitarbeiters, d.h. den Werkers bei der Durchführung von Prozessen, d.h. Arbeitsvorgängen beispielsweise dem Setzens einer Schraube oder eines Stopfens unterstützen, indem ihm die nächste Setzstelle optisch, akustisch oder durch Vibration angezeigt wird.
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Insgesamt kann dadurch die Genauigkeit der Positionsbestimmung verbessert bzw. überhaupt erst realisiert werden.
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Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten 1 bis 3d näher erläutert. Konkrete Merkmale dieses exemplarischen Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Montagearbeitsplatzes an einer Linie einer Serienproduktion von Fahrzeugen,
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2 eine schematische Darstellung der Weg-/ Zeitüberwachung zweier verschiedener manuell durchgeführter Arbeitsvorgänge mittels einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung am Beispiel eines handgeführten Schraubwerkzeugs,
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3a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung,
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3b ein PDA als ein erstes Beispiel einer Überwachungsvorrichtung gemäß 3a,
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3c ein Smartphone als ein zweites Beispiel einer Überwachungsvorrichtung gemäß 3a, und
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3d ein in Form eines als Armbanduhr ausgebildetes Smartphone (Smartwatch) als ein drittes Beispiel einer Überwachungsvorrichtung gemäß 3a.
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Die 1 zeigt einen beispielhaften Montagearbeitsplatz an einer Linie einer Serienproduktion von Fahrzeugen. Die gezeigte Rohkarosse 1a stellt ein in mehreren Stückzahlen zu produzierendes Gut 1 dar. Im Zuge einer solchen Serienproduktion sind an der beispielhaften Rohkarosse 1a verschiedene Arbeitsvorgänge manuell durchzuführen. Ein solcher manueller Arbeitsvorgang kann, wie dargestellt, ein Festschrauben einer Schraube an der Karosserie 1a mittels eines Schraubwerkzeugs 2a sein, das von einer Hand 3 eines Werkers 4 geführt und betätigt wird. Der Werker 4 hält das Schraubwerkzeug 2a in seiner Hand 3 und führt es durch Bewegen, insbesondere seines Armes 5 an eine geplante Schraubstelle 6a an der Rohkarosse 1a.
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Eine erste erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 7.1 ist an dem manuell geführten Werkzeug 2, d.h. an dem Schraubwerkzeug 2a befestigt, mit dem der manuelle Arbeitsvorgang durchgeführt wird. Eine alternative oder ergänzende zweite Überwachungsvorrichtung 7.2 kann an einer Körperstelle 8, beispielsweise an einem Handgelenk 8a des Werkers 4 befestigt sein, welcher den zu überwachenden Arbeitsvorgang manuell durchführt. Eine alternative oder ergänzende dritte Überwachungsvorrichtung 7.3 kann an einem Werkstück, d.h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Rohkarosse 1a befestigt sein, das manuell bearbeitet und/oder montiert wird.
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Die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 weist, wie in 3a schematisch aufgezeigt, eine Befestigungsvorrichtung 9 auf, die zur Befestigung der Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 an einer Körperstelle 8 des Werkers 4, an einem Werkstück (Rohkarosse 1a) und/oder an einem manuell geführten Werkzeug 2 (Schraubwerkzeug 2a) ausgebildet ist. Die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 weist außerdem wenigstens einen Positionssensor 10, wenigstens einen Orientierungssensor 11 und wenigstens eine Steuereinrichtung 12 auf, die ausgebildet ist, Positionswerte und/oder Orientierungswerte des wenigstens einen Positionssensors 10, und/oder des wenigstens einen Orientierungssensors 11 eines zu überwachenden manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs, insbesondere in einer Serienproduktion von mehreren Stückzahlen gleicher Güter 1, in zeitlich aufeinander folgenden Schritten zu erfassen und zu speichern.
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Um die Positionswerte und/oder Orientierungswerte in der Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 speichern zu können, weist die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 einen Sensordatenspeicher 13 auf, in dem die erfassten Positionswerte und/oder Orientierungswerte des zu überwachenden manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs zeitlich zuordenbar abgelegt sind.
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Um die in zeitlich aufeinander folgenden Schritten erfassten und abgelegten Positionswerte und/oder Orientierungswerte mit den vorgegebenen Positionssollwerten und/oder Orientierungssollwerten vergleichen zu können, weist die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 einen Solldatenspeicher 14 auf, in dem die vorgegebenen Positionssollwerte und/oder Orientierungssollwerte vorgespeichert sind.
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Die Steuereinrichtung 12 ist dabei ausgebildet und eingerichtet, die in dem Speicher 13 gespeicherten in zeitlicher Reihenfolge erfassten Positionssollwerte und/oder Orientierungssollwerte mit den in dem Speicher 14 vorgegebenen Positionssollwerten und/oder Orientierungssollwerten zu vergleichen.
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Die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel darüber hinaus ein als Display 15a und als Vibrationsmittel 15b ausgebildetes Ausgabemittel 15 und eine Kamera 16 auf. Die Steuereinrichtung 12 ist dabei ausgebildet, eine von der Kamera 16 erfasstes Umgebung als ein Bild auszuwerten, wobei aus der Bildauswertung erhaltenen Daten mit aus den erfassten Positionswerten und/oder Orientierungswerten generierten Erfassungsdaten und/oder aus den gespeicherten Positionssollwerte und/oder Orientierungssollwerte generierten Solldaten durch die Steuereinrichtung 12 verglichen werden und in Abhängigkeit eines aus dem Vergleich erhaltenen Ergebnisses ein dem jeweiligen Ergebnis zugeordnetes Signal auf dem Display 15a und/oder dem Vibrationsmittel 15b ausgegeben wird.
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Die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 kann eine entsprechend der Erfindung ausgebildete spezielle Vorrichtung sein, oder, wie in 3b beispielhaft illustriert ein PDA 18 sein, alternativ, wie in 3c beispielhaft illustriert ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone 19 und eine Smartwatch 20 sein.
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In einem Smartphone 19 als beispielhafte Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3, aber auch in einer allgemeinen erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 können eine Vielzahl von Sensoren, u.a. Beschleunigungssensoren und Gyroskope vorhanden sein. Damit ist eine Bewegungserkennung in den drei Richtungen und in den drei Orientierungen im kartesischen Raum möglich. Somit kann durch die Überwachungsvorrichtung eine translatorische und eine rotatorische Bewegung desjenigen Teils, also beispielsweise des manuell geführten Werkzeugs 2, des Schraubwerkzeugs 2a, der Körperstelle 8, wie das Handgelenk 8a des Werkers 4 oder des Werkstücks, d.h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Rohkarosse 1a erfasst werden. Es kann beispielsweise ein insbesondere industrietaugliches Smartphone 19 oder eine entsprechende spezielle Sensorik zur sechsdimensionalen Bewegungserkennung zum Einsatz kommen.
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Die Steuereinrichtung 12 der Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 kann ausgebildet sein, aus den detektierten Werten der Beschleunigungs- und Orientierungssensoren, die tatsächliche Bewegung desjenigen Teils im Raum zu berechnen, an dem die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 befestigt ist.
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Wie in 2 schematisch dargestellt, kann ausgehend von einer definierten Startposition S, die beispielsweise eine Ablage für den Schrauber oder für ein Stopfensetzwerkzeug sein kann, die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 mittels der integrierten Beschleunigungs- und Orientierungssensoren die Bewegung der Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 im Raum erfassen und damit die Bewegung des Teils, an dem die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 befestigt ist, fortlaufend erfassen. Da es sich bei der Berechnung der Bewegung aus Beschleunigungs- und Orientierungswerten um ein Integrationsverfahren handelt, ist mit fortlaufender Zeit zwar eine Drift der Position zu erwarten. Diese Drift ist jedoch über verschiedene Maßnahmen, mitunter über dem Fachmann als solches bekannte Maßnahmen, beherrschbar.
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Einerseits kann bei jedem Linientakt, der ca. 40 bis 120 Sekunden betragen kann, das Werkzeug 2 (Schraubwerkzeug 2a) zu Beginn bzw. am Ende des Taktes in eine definierte Aufnahme gelegt werden, wodurch das Werkzeug 2 eine neue Startposition S erhält, insbesondere die Position der Aufnahme als eine neue Startposition S wieder referenziert werden kann. Danach bezieht sich die Prozessüberwachung dann auf diese neue Referenzposition.
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Andererseits kann jede bereits in Position und/oder Orientierung bekannte Schraubstelle 6a, 6b, Stopfenstelle, und/oder Ablage als Referenzposition herangezogen werden, um den Driftfehler kontinuierlich zu minimieren. Das bedeutet, dass die Drift nur jeweils zwischen zwei insbesondere zeitlich eng beieinander liegenden Prozesspunkten beherrscht werden muss, sodass eine sichere Aussage möglich ist, von welchem zu welchem Prozesspunkt die Bewegung erfolgte und ob dies hinsichtlich eines richtig auszuführenden Arbeitsvorganges plausibel ist. Bei jedem erreichten und aufgrund der zwischen den Punkten nur geringen Drift bekannten Prozesspunkt, kann die Drift insbesondere durch erneutes Referenzieren eliminiert werden, wodurch auch über einen längeren Zeitraum die Position im Raum exakt verfolgt werden kann.
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Abhängig vom Prozess Schrauben, Stopfensetzen oder Teile aus Kisten holen, ist ein einmaliges Einlernen der Prozesspunkte notwendig. Der Stopfenprozess oder jeder andere Schraub- oder Fügeprozess wird eingelernt, indem alle Stopfen, Schrauben, Teile nacheinander gefügt werden, ggf. mit jeweils einem Zwischenstopp an der Referenzposition. Somit sind alle Teile bezogen auf die Referenzposition oder bezogen aufeinander, d.h. hintereinander als Kette mit jeweils relativem Bezug aufeinander, bekannt. Ab diesem Zeitpunkt kann jeder Prozesspunkt in einer beliebigen Reihenfolge bearbeitet werden, da die Relativposition der Punkte, bezogen auf die Referenzposition, bekannt ist.
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Die Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3 wird am Schrauber 2a bzw. am Stopfen-Setzwerkzeug befestigt. Die Bewegungsmuster 21, 22 von Prozessstelle zu Prozessstelle werden erfasst und die Qualität dokumentiert oder die Prozessgrößen erfasst und mit den gespeicherten Soll-Bewegungsmuster 23, 24, die Toleranzbänder aufweisen können, verglichen.
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Der Mitarbeiter, d.h. der Werker 4 kann beispielsweise, wie in 1 gezeigt, eine Smartwatch 20 am Handgelenk 8a tragen, wodurch die Position der Hand bzw. des Werkzeugs 2 (Schraubwerkzeug 2a) des Werker 4s verfolgt werden kann, was wiederum Rückschlüsse zulässt, ob er an jeder Prozessstelle und/oder an der richtigen Prozessstelle den Arbeitsvorgang durchgeführt hat.
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Darüber hinaus kann dem Werker 4 eine Hilfestellung beim Prozess, d.h. während des Ausführens des Arbeitsvorgangs gegeben werden, beispielsweise indem das am Schraubwerkzeug 2a befestigte Smartphone 19 mithilfe der integrierten Kamera 16 (3a) das zu bearbeitende Bauteil erfasst, insbesondere fotografiert oder als Video filmt. Auf einem ebenfalls integrierten Anzeigemittel 15, wie dem Display 15a, kann dann beispielsweise eine virtuelle Markierung über das angezeigte Bild beispielsweise der als nächstes zu bearbeitenden Stelle angezeigt werden. Alternativ oder ergänzend kann auf dem Anzeigemittel 15 beispielsweise auch die Richtung anzeigt werden, in welche das Werkzeug 2, das Schraubwerkzeug 2a oder das Stopfensetzwerkzeug zu bewegen ist, um zur nächsten Prozessstelle zu kommen.
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Erfolgreich oder nicht erfolgreich erfasste und/oder durchgeführte Prozessschritte können zudem sofort auf dem Anzeigemittel 15 angezeigt werden, insbesondere auf einem Anzeigemittel 15 derjenigen Überwachungsvorrichtung angezeigt werden, welche an der Körperstelle 8 des Werkers 4 befestigt ist, beispielsweise in Form eines als Armbanduhr ausgebildeten Smartphones 19 (Smartwatch 20), das am Handgelenk 8a des Werkers mittels eines Bandes 25 als Befestigungsvorrichtung 9 befestigt ist. Alternativ oder ergänzend kann an der Überwachungsvorrichtung, insbesondere an dem Smartphone 19 eine diesbezügliche Information über eine erfolgreiche oder nicht erfolgreiche Ausführung des Arbeitsvorgangs durch Vibrieren des Vibrationsmittels 15b signalisiert werden.
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Signale, welche ein erfolgreiches oder nicht erfolgreiches Erfassen und/oder Durchführen der Prozessschritte auf der Smartwatch 20 des Werkers 4 anzeigen sollen, können von einer anderen Überwachungsvorrichtung 7.1, 7.2, 7.3, welche beispielsweise an dem Werkzeug 2, dem Schraubwerkzeug 2a oder dem Gut 1, d.h. der Karosserie 1a befestigt ist, über eine insbesondere drahtlose Schnittstelle 17, wie einer Bluetooth-Schnittstelle, einer W-LAN-Schnittstelle oder über ein Mobilfunknetz auf die Smartwatch 20 des Werkers 4 übermittelt werden.
