DE3637236C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerungs- und Überwachungsan
ordnung für ein Montage-Werkzeug insbesondere Schraubwerkzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Bei der industriellen Serienfertigung wird eine Vielzahl
von sich ständig wiederholenden Montagevorgängen, z.B.
das Festdrehen von Schrauben oder Muttern, mit Hilfe von
hand- oder motorgetriebenen Montage-Werkzeugen durchgeführt, wobei
es darauf ankommt, daß bestimmte Montageparameter, z.B. das
Drehmoment und/oder der Drehwinkel, mit dem eine Schraube
oder Mutter festgezogen wird, jeweils innerhalb vorgebbarer
Toleranzgrenzen mit ebenfalls vorgebbaren Sollwerten über
einstimmen.
Bei der folgenden Erfindungsbeschreibung werden nur Montage
vorgänge betrachtet, die hinsichtlich des rein äußeren Ab
laufes gleich sind, d.h., die immer mit ein und derselben
Art von Montage-Werkzeug durchgeführt werden können; dennoch werden
diese Montagevorgänge dann als voneinander verschieden be
zeichnet, wenn die Sollwerte für einen oder mehrere der rele
vanten Montageparameter und/oder die Toleranzgrenzen, inner
halb derer diese Sollwerte erreicht werden müssen, vonein
ander verschieden sind. Soll z.B. eine Schraube mit einem
Drehmoment von 10 Nm±10%, eine andere Schraube mit einem
Drehmoment von 15 Nm±10% und eine dritte Schraube mit
einem Drehmoment von 15 Nm±5% festgezogen werden, so han
delt es sich im vorliegenden Zusammenhang um drei voneinander
verschiedene Montagevorgänge, obwohl sie mit ein und demsel
ben Schraubendreher durchgeführt werden können.
Es sind sogenannte "intelligente" Montage-Werkzeuge bekannt, (vergleiche z. B. DE-Z. "ZwF", 1987, H. 3, ZM 50), die
einerseits zur Erzielung eines vorgebbaren Sollwertes für
wenigstens einen Montageparameter steuerbar sind, wobei die
ser vorgebbare Sollwert für jeden einzelnen Montagevorgang
ein anderer sein kann, und die andererseits Sensoren umfassen,
mit deren Hilfe der tatsächlich erzielte Istwert für den
wenigstens einen Montageparameter erfaßt und in ein ent
sprechendes Istwert-Signal umgesetzt wird. So kann z.B.
ein "intelligenter" Schraubendreher oder Mutternschlüssel
so aufgebaut sein, daß er das Festziehen der Schraube bzw.
der Mutter automatisch beendet, wenn ein vorgebbares Soll-
Drehmoment erreicht ist. Dabei ist der Wert bzw. die Größe
dieses Soll-Drehmoments veränderbar und wird von einer
Kontrolleinheit her vorgegeben, mit der das Montage-Werkzeug über
ein Kabel oder drahtlos in Verbindung steht. Nach jedem
durchgeführten Montagevorgang wird der von den Sensoren
ermittelte Istwert an die Kontrolleinheit übertragen, die
überprüft, ob er mit dem vorgegebenen Sollwert innerhalb
der zugehörigen ebenfalls vorgebbaren Toleranzgrenzen über
einstimmt. Ist eine Übereinstimmung innerhalb der Toleranz
grenzen gegeben, so wird der Montagevorgang als "gut" beur
teilt und das Werkstück für den nächsten Montagevorgang
oder Montageschritt freigegeben. Wird einer der Sollwerte
nicht innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen erreicht,
so wird das Werkstück im allgemeinen aus der Fertigungs
strecke ausgeschleust und einer Nachbesserung zugeführt.
Es ist durchaus möglich, mit einem "intelligenten" Montage-Werkzeug
der eben geschilderten Art der Reihe nach eine Vielzahl
von verschiedenen Montagevorgängen auszuführen, d.h. von
Montagevorgängen, bei denen im extremsten Fall jedesmal
andere Sollwerte und/oder andere Toleranzgrenzen für einen
oder mehrere Montageparameter vorgegeben werden. Voraus
setzung ist hierfür allerdings, daß diese verschiedenen Mon
tagevorgänge immer in der gleichen einmal vorgegebenen Reihen
folge ausgeführt werden, da die Kontrolleinheit die Sollwerte
und/oder Toleranzgrenzen für jeden Montagevorgang gemäß einem
festen Programm abruft. Die Bedienungsperson eines solchen
Montage-Werkzeuges muß die durch das Programm festgelegte Reihenfolge
kennen und genau einhalten, weil es sonst zu Montagefehlern
kommt, die überdies von der Kontrolleinheit nicht erkannt
werden können, da dieser ja keine Informationen darüber vor
liegen, daß ein falscher Sollwert vorgegeben wurde. In einem
solchen Fall würde die Kontrolleinheit lediglich die Überein
stimmung der erreichten Istwerte mit den vorgegebenen Soll
werten innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen feststellen
und den oder die betreffenden Montagevorgänge fälschlicherweise
als "gut" kennzeichnen.
Häufig werden in einer Fertigungsstrecke mehrere gleiche oder
gleichartige Montage-Werkzeuge eingesetzt, die aber im allgemeinen
im oben definierten Sinn verschiedene Montagevorgänge durch
zuführen haben. Faßt man die Kontrolleinheiten dieser "in
telligenten" Montage-Werkzeuge zu einer Kontrollzentrale zusammen,
so muß diese Zentrale im allgemeinen an die verschiedenen
Montage-Werkzeuge verschiedene Sollwerte vorgeben und die von den
verschiedenen Montage-Werkzeugen gelieferten Istwerte mit dem jeweils
richtigen Sollwert vergleichen und/oder die Einhaltung unter
schiedlicher Toleranzgrenzen überwachen. Solange jedes der
Montage-Werkzeuge, wie dies nach dem Stand der Technik üblich ist,
immer für den gleichen Montagevorgang oder für die gleiche
Sequenz von Montagevorgängen verwendet wird, ergeben sich
hierbei keine Probleme, weil jedem Montage-Werkzeug in eindeutiger
und gleichbleibender Weise ein vorgebbarer Sollwert bzw.
Sollwertsatz und vorgebbare Toleranzgrenzen bzw. eine vor
gebbare Folge solcher Sollwerte und Toleranzgrenzen zugeord
net werden können. Unabhängig davon, ob mehrere Kontrollein
heiten zu einer Zentrale zusammengefaßt sind oder ob jedes
Werkzeug mit einer individuellen Kontrolleinheit verbunden
bzw. ausgestattet ist, kann bei einer solchen dem Stand der
Technik entsprechenden Steuerungs- und Überwachungsanordnung
ein Montage-Werkzeug immer nur für ein und denselben Montagevorgang
bzw. ein und dieselbe, genau einzuhaltende Folge von Montage
vorgängen verwendet werden, wenn die Bedienungsperson nicht
eine ständige Änderung des oder der Sollwerte und/oder der
Toleranzgrenzen für die Montageparameter vornehmen soll, was
in der Praxis einer industriellen Serienfertigung nicht durch
führbar ist.
Andererseits ist es aber wünschenswert, ein und dasselbe
"intelligente" Montage-Werkzeug für verschiedene Montagevorgänge in
beliebiger Reihenfolge einsetzen zu können; dies ist z.B.
für Nachbesserungen an den Werkstücken erforderlich, die aus
der Fertigungsstrecke an verschiedenen Stellen ausgeschleust
werden, weil die Istwerte des jeweiligen Montagevorganges mit
den betreffenden Sollwerten nicht innerhalb der zugehörigen
Toleranzgrenzen übereinstimmen. Bisher werden für solche
ständig wechselnden Nachbesserungs-Montagevorgänge nur ein
fache Montage-Werkzeuge verwendet, die eine Überwachung der mit ihnen
erreichten Montageparameter nicht zulassen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Steuerungs- und Überwachungsanordnung der eingangs genannten
Art so weiterzubilden, daß mit Hilfe eines "intelligenten"
Montage-Werkzeuges verschiedene Montagevorgänge in beliebiger Reihen
folge durchgeführt werden können, ohne daß die Bedienungs
person hierbei irgendwelche Änderungen am Steuerungs- und Überwachungssystem
vornehmen oder neue Daten eingeben muß.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch
1 niedergelegten Merkmale vor.
Durch diese Maßnahmen ist es möglich, daß eine Bedienungs
person mit ein und demselben Montage-Werkzeug in beliebiger Reihenfolge
an verschiedenen Montagestellen arbeitet, an denen jeweils von
einander verschiedene Montagevorgänge durchgeführt werden müssen,
wobei an ein und derselben Montagestelle immer der gleiche
Montagevorgang wiederholt wird. Der oder die Sollwerte und
Toleranzgrenzen für den oder die Montageparameter eines Montage
vorgangs sind mit der Montagestelle verknüpft, an der der je
weilige Montagevorgang durchgeführt werden soll. Da sämtliche
in Frage kommenden Sollwerte und Toleranzgrenzen in der Kon
trolleinheit gespeichert sind, genügt es, daß die Erkennungs
einrichtung dann, wenn die Bedienungsperson das Montage-Werkzeug in
den Raumbereich einer Montagestelle bringt, ein Erkennungs
signal erzeugt und an die Kontrolleinheit weitergibt, das
eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Montage-Werkzeug und der Ein
satz-Montagestelle herstellt, d.h. der Montagestelle, an der
das Montage-Werkzeug momentan zum Einsatz kommen soll. Die Kontroll
einheit kann dann anhand des Erkennungssignals den oder die
momentan für den aktuellen Montagevorgang zu verwendenden
Sollwerte und Toleranzgrenzen auswählen, dem Montage-Werkzeug vor
Beginn des Montagevorgangs den oder die richtigen Sollwerte
vorgeben und nach Durchführung des Montagevorgangs den oder
die Sollwerte und die Toleranzgrenzen zur Beurteilung der
vom Montage-Werkzeug gelieferten Istwerte heranziehen.
Erfindungsgemäß kann dieses Prinzip auch dann angewendet wer
den, wenn die Kontrolleinheiten mehrerer Montage-Werkzeuge zu einer
Kontrollzentrale zusammengefaßt sind. Wesentlich ist lediglich,
daß das Erkennungssignal immer eine eindeutige Zuordnung von
Einsatz-Montagestelle (= Vorgabe der erforderlichen Sollwerte
und Toleranzgrenzen) und dem dort verwendeten Werkzeug
(= Lieferant der Istwerte) ermöglicht.
Eine bevorzugte Realisierungsmöglichkeit für eine Erkennungs
einrichtung, die im Rahmen einer erfindungsgemäßen Steuerungs-
und Überwachungsanordnung zum Einsatz kommen kann, besteht
darin, daß für jede Montagestelle ein Sender vorgesehen ist,
der ein die Montagestelle kennzeichnendes und von
anderen Montagestellen unterscheidendes Signal so aussendet,
daß es von einem am Montage-Werkzeug angebrachten Empfänger nur dann
empfangen wird, wenn das Montage-Werkzeug zur Durchführung des be
treffenden Montagevorganges in die unmittelbare Nähe der
Montagestelle gebracht wird, wo der Empfänger zwangsläufig in
die vom Sender abgestrahlte "Informationsdusche" eintaucht.
Damit liegt zunächst beim Montage-Werkzeug eine Information darüber
vor, an welcher Montagestelle es momentan zum Einsatz kommt.
Diese Information wird an die Kontrolleinheit bzw. die Kon
trollzentrale weitergegeben, die dann den oder die relevan
ten Sollwerte und Toleranzgrenzen zur Ansteuerung des Montage-Werk
zeugs und zum Vergleich mit den von dem betreffenden Montage-Werkzeug
gelieferten Istwerten heranziehen kann.
Kommen mehrere Montage-Werkzeuge zum variablen Einsatz, von denen
jedes über einen eigenen Übertragungskanal, z.B. eine Ver
bindungsleitung, sowohl die Sollwert-Vorgabe erhält als auch
das Erkennungssignal und die Istwerte an die Kontrollzentrale
weitergibt, so ist die erforderliche Zuordnung der Steuersig
nale für die Montage-Werkzeuge und der Erkennungssignale, die die In
formation über die jeweilige momentane Einsatz-Montagestelle
enthalten, und dem Werkzeug, das eine Sollwert-Vorgabe benötigt
und die gemessenen Istwerte liefert, bereits durch diesen ge
sonderten Übertragungskanal gewährleistet. Eine andere Möglich
keit besteht darin, zu dem Erkennungssignal, das die Einsatz-
Montagestelle kennzeichnet, noch ein Informationssignal hinzu
zufügen, welches das Werkzeug, das dieses Erkennungssignal an
die Kontrollzentrale weiterleitet, von allen anderen Montage-Werkzeugen
unterscheidet.
Eine andere Möglichkeit, eine erfindungsgemäß zu verwendende
Erkennungseinrichtung zu realisieren, besteht darin, daß jede
Montagestelle über einen Sensor verfügt, der dann, wenn er
das Eindringen eines Montage-Werkzeuges in den unmittelbaren Umgebungs
bereich der Montagestelle registriert, ein entsprechendes
Erkennungssignal erzeugt. Dabei ist es nicht unbedingt erfor
derlich, daß das Montage-Werkzeug einen aktiven Sender trägt. Statt
dessen ist es möglich, daß die Annäherung des Montage-Werkzeuges an
eine Montagestelle z.B. ein von einem dort angeordneten Sensor er
zeugtes Feld so verändert, daß diese Veränderung vom Sensor
eindeutig wahrgenommen werden kann. Das vom Sensor jeweils
erzeugte Erkennungssignal wird auch in diesen Fällen an die
Kontrolleinheit weitergegeben, wobei z.B. durch die Verwendung
voneinander getrennter Übertragungskanäle die Zuordnung zwi
schen Einsatz-Montagestelle und Montage-Werkzeug hergestellt werden
kann. Kommen mehrere Montage-Werkzeuge zur Verwendung, die von einer
gemeinsamen Kontrollzentrale überwacht werden, ist auch hier
eine eindeutige Identifizierung des jeweils an einer Montage
stelle zum Einsatz kommenden Montage-Werkzeuges erforderlich, was
z.B. dadurch realisiert werden kann, daß jedes Montage-Werkzeug einen
eigenen Sender mit eng begrenzter Reichweite trägt, der ein
nur vom Empfänger der jeweiligen Einsatz-Montagestelle empfang
bares Signal abstrahlt, das das zugehörige Montage-Werkzeug von allen
anderen Montage-Werkzeugen unterscheidet.
Im allgemeinen sind an oder in einer Fertigungsstrecke eine
Vielzahl von Montagestationen vorgesehen, an denen das Werk
stück, an dem die Montagevorgänge durchgeführt werden sollen,
jeweils für eine bestimmte Zeitspanne in einer definierten Lage
verweilt, um dann zur nächsten Montagestation weitertransportiert
zu werden. Solange sich das Werkstück in einer Montagestation
befindet, kann vorgesehen sein, daß an einer oder mehreren
Montagestellen, d.h. an einer oder mehreren Stellen am Werk
stück selbst, jeweils immer gleiche oder verschiedene Mon
tageaufgaben erledigt werden. Soll in einer Montagestation
nur an einer Montagestelle des Werkstücks eine Montageaufgabe
oder an mehreren Montagestellen immer die gleiche Montageauf
gabe erledigt werden, so genügt es gemäß der Erfindung, immer
eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Montage-Werkzeug, das in be
liebiger Reihenfolge an verschiedenen Montagestationen einge
setzt werden kann, und der jeweiligen Einsatz-Montagestation
herzustellen. In einem solchen Fall kann der Begriff "Montage
station" anstelle des Begriffs "Montagestelle" in den Patent
ansprüchen und der vorausgehenden Beschreibung treten. Für
den bevorzugten Fall, daß die Erkennungseinrichtung einen
die Montagestelle kennzeichnenden Sender und einen am Montage-Werk
zeug vorgesehenen Empfänger umfaßt, bedeutet dies, daß an
einer Montagestation jeweils ein Sender vorgesehen ist,
der ein auf den Umgebungsbereich der Montagestation be
grenztes Signal aussendet. Im Bereich einer so identifizier
ten Montagestation kann dann entweder nur eine einzige Art
von Montageaufgaben gegebenenfalls an mehreren Montagestellen
oder mehrere verschiedene Montageaufgaben in einer genau vor
gegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Hier ist nur der freie
Wechsel des Montage-Werkzeuges von Montagestation zu Montagestation
in beliebiger Reihenfolge möglich.
Demgegenüber kann aber die erfindungsgemäße Anordnung auch
so ausgebildet werden, daß an einer einzigen Montagestation
mehrere voneinander verschiedene Montageaufgaben in beliebiger
Reihenfolge gelöst, d.h. verschiedene Montagevorgänge mit
unterschiedlichen Sollwerten und/oder Toleranzgrenzen an
verschiedenen Montagestellen ohne Bindung an ein fest vor
gegebenes Programm durchgeführt werden können. Für den Fall,
daß die Erkennungseinrichtung einen die jeweilige Montage
stelle kennzeichnenden Sender und einen am Montage-Werkzeug angeord
neten Empfänger umfaßt, bedeutet dies beispielsweise, daß
an einer Montagestation mehrere Sender vorgesehen sind,
von denen jeder in einen genau begrenzten Raumbereich hinein
ein Signal abstrahlt. Auch hier kann ein Sender den Raumbe
reich mehrerer Montagestellen am Werkstück abdecken, an denen
dann aber immer die gleiche Montageaufgabe oder verschiedene
Montageaufgaben in fest vorgegebener Reihenfolge erledigt werden
müssen.
Zweckmäßige Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 nieder
gelegt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be
schrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs
gemäßen Steuerungs- und Überwachungsanordnung,
und
Fig. 2 ein schematisiertes Blockschaltbild der in der
Steuerungs- und Überwachungsanordnung nach Fig. 1
zur Verwendung kommenden Kontrolleinheit.
In Fig. 1 sind drei Montagestationen 2, 3, 4 wiedergegeben,
in denen sich jeweils ein durch ein Rechteck symbolisiertes
Werkstück 5 befindet, an dem im Fall der Montagestationen
2 und 4 jeweils eine Montageaufgabe an einer Montagestelle
6 bzw. 7 und im Fall der Montagestation 3 zwei verschiedene
Montageaufgaben an den beiden Montagestellen 8 und 9 durch
geführt werden sollen; beispielsweise soll an jeder der Mon
tagestellen eine zuvor nur leicht eingedrehte Schraube fest
gezogen werden. Diese Montageaufgaben sind alle voneinander
verschieden, was in Fig. 1 auch dadurch zum Ausdruck kommt,
daß die jeweils durch einen Kreis wiedergegebenen Montage
stellen 6, 7, 8, 9, die z.B. aus einem Gewindeloch bestehen,
in dem die zu montierende Schraube festgezogen werden soll,
sich in jeder Montagestation 2, 3, 4 an einer anderen Stelle
des Werkstücks 5 befinden. Der entscheidende Unterschied
zwischen den hier angenommenen Montageaufgaben liegt aber
nicht nur in der unterschiedlichen geometrischen Anordnung
der Montagestellen 6, 7, 8, 9, sondern vor allem darin, daß
die Schrauben an den verschiedenen Montagestellen mit unter
schiedlichen Montageparametern festgezogen werden sollen.
Beispielsweise soll die in der Montagestation 2 an der Mon
tagestelle 6 festzuziehende Schraube mit einem Drehmoment
von 15 Nm±5%, die in der Montagestation 3 an den Montage
stellen 8, 9 jeweils festzuziehende Schraube mit einem Drehmoment
von 20 Nm±5% bzw. einem Drehmoment von 20 Nm±10% bzw.
die in der Montagestation 4 an der Montagestelle 7 festzu
ziehende Schraube mit einem Drehmoment von 10 Nm±10%
festgezogen werden.
Alle diese verschiedenen Montagevorgänge sollen mit ein und
demselben Montage-Werkzeug 10 durchgeführt werden, das im vorliegen
den Fall von einem beispielsweise durch Preßluft angetriebenen
(dieser Motorantrieb ist nicht dargestellt) ansonsten aber
von Hand betätigbaren Schraubendreher gebildet wird. Das Montage-Werk
zeug 10 ist einerseits durch eine Kontrolleinheit 15, mit
der es über ein Kabel 12 in Verbindung steht, so steuerbar,
daß sich mit ihm für wenigstens einen Montageparameter gege
benenfalls bei jedem einzelnen Montagevorgang ein anderer
Sollwert erzielen läßt; andererseits sind in das Montage-Werkzeug 10
in Fig. 1 nicht dargestellte Sensoren eingebaut, mit deren
Hilfe der oder die jeweils interessierenden Montageparameter,
hier das Festzieh-Drehmoment für die einzudrehenden Schrauben,
gemessen werden können.
Diese Meßwerte werden als Istwerte von dem Montage-Werkzeug 10 eben
falls über das Kabel 12 an die Kontrolleinheit 15 weiterge
leitet, die für jeden einzelnen Montagevorgang die so gelie
ferten Istwerte mit den entsprechenden Sollwerten vergleicht
und überprüft, ob etwaige Abweichungen innerhalb vorgebbarer
Toleranzgrenzen liegen.
Da, wie vorstehend angegeben, für die verschiedenen Montagestellen
6, 7, 8 und 9 die jeweils zu erreichenden Sollwerte und/oder
die für Abweichungen zulässigen Toleranzgrenzen voneinander
verschieden sind, ist es erforderlich, daß die Kontrollein
heit 15 für jeden einzelnen Montagevorgang eine Information
darüber erhält, an welcher Montagestelle 6, 7, 8 oder 9 er
durchgeführt wird. Zu diesem Zweck ist jede der Montagesta
tionen 2 und 4 mit einem Sender 18 ausgerüstet, der in einen
auf die unmittelbare Umgebung des jeweiligen Werkstückes 5,
an dem der Montagevorgang durchgeführt werden soll, begrenzten
Raumbereich 19 hinein ein Signal aussendet, das eine die be
treffende Montagestelle 6 oder 7 in eindeutiger Weise kenn
zeichnende Information enthält.
Um dieses Signal und die in ihm enthaltene Information empfan
gen zu können, besitzt das Montage-Werkzeug 10 einen Empfänger 20, der
so ausgebildet ist, daß er unabhängig von der jeweiligen
momentanen Lage des Montage-Werkzeuges 10 das vom Sender 18 ausgesandte
Signal mit Sicherheit immer dann empfangen kann, wenn das Mon
tagewerkzeug 10 zur Durchführung des betreffenden Montagevor
ganges in die vom Sender 18 ausgehende "Informationsdusche"
eintaucht.
Da in der Montagestation 3 an zwei Montagestellen 8 und 9
zwei verschiedene Montageaufgaben durchgeführt werden müssen,
sind an dieser Montagestation 3 zwei Sender 18, 18′ vorge
sehen, von denen jeder ein anderes Signal in einen Raumbereich
19, 19′ hinein abstrahlt, der gegen den Raumbereich 19′, 19
des Nachbarsenders so abgeschirmt ist, daß der Empfänger 20
am Montage-Werkzeug 10 immer nur eines der beiden Signale empfängt,
wenn er in den betreffenden Raumbereich 19, 19′ eintaucht.
Damit erhält die Kontrolleinheit 15 auch hier immer ein ein
deutiges Identifizierungssignal, das angibt, ob ein Montage
vorgang an der Montagestelle 8 oder an der Montagestelle 9
durchgeführt wird. Damit kann die Bedienungsperson auch die
Montagevorgänge, die an der Montagestation 3 durchzuführen
sind, in beliebiger Reihenfolge ausführen. Erfindungsgemäß
kann die Anzahl der innerhalb einer Montagestation vorge
sehenen Montagestellen, an denen Montagevorgänge in beliebiger
Reihenfolge durchgeführt werden können, auch mehr als zwei
betragen. Hierfür ist lediglich erforderlich, daß eine ent
sprechend große Anzahl von Sendern vorgesehen und an der
Montagestation so angeordnet wird, daß sich die von den
Sendern bestrahlten Raumbereiche nicht überschneiden und
daß das Montage-Werkzeug 10 zumindest mit seinem Empfänger 20 mit
Sicherheit in den zu jeder Montagestelle gehörenden Raum
bereich eintaucht, wenn es von der Bedienungsperson an die
betreffende Montagestelle herangeführt wird.
Das vom Empfänger 20 bei Annäherung des Montage-Werkzeuges 10 beim
Eintauchen in einen der Raumbereiche 19, 19′ empfangene
Signal wird als Erkennungssignal ebenfalls über die Leitung
12 an die Kontrolleinheit 15 weitergeleitet. Die in dem
Signal enthaltene Information wird entweder bereits im Montage-Werk
zeug 10 oder in der Kontrolleinheit 15 dekodiert und von
der Kontrolleinheit dazu verwendet, den oder die für die be
treffende Montagestelle 6, 7, 8 oder 9 vorgegebenen Sollwerte
und/oder Toleranzgrenzen aus einem Speicher abzurufen und
zum Steuern des Montage-Werkzeugs 10 sowie zum Vergleich mit den bei
dem betreffenden Montagevorgang vom Montage-Werkzeug 10 gelieferten
Istwerten zur Verfügung zu stellen.
Zur Durchführung der eben geschilderten Vorgänge kann die
Kontrolleinheit 15 z.B. die in Fig. 2 schematisch dargestellten
ten Schaltungsanordnungen umfassen. Es wird davon ausgegangen,
daß der Kontrolleinheit 15 das Erkennungssignal über einen Eingang
E1 zugeführt wird. Von dort gelangt es an einen Dekoder 30,
der die im Erkennungssignal enthaltene Information, die die
momentane Einsatz-Montagestelle 6, 7, 8 oder 9 kennzeichnet,
dekodiert und ein entsprechendes Informationssignal an eine
Speichersteuerung 31 weitergibt, die daraufhin einen Speicher
32 so ansteuert, daß er den oder die für die betreffende Mon
tagestelle erforderlichen Sollwerte auf seiner Sollwert-Aus
gangsleitung 33 und die für die Beurteilung der Abweichungen
der Istwerte von den Sollwerten erforderlichen Toleranzgrenzen-
Werte auf seiner Toleranzgrenzen-Ausgangsleitung 34 zur Verfügung
stellt.
Die Sollwert-Ausgangsleitung 33 des Speichers 32 ist einer
seits mit einem Ausgang A 1, der zum Montage-Werkzeug 10 führt, und
andererseits mit dem einen Eingang eines Sollwert/Istwert-
Komparators 35 verbunden, dessen anderem Eingang die vom
Montage-Werkzeug 10 über den Eingang E 2 der Kontrolleinheit 15
kommenden Istwerte zugeführt werden. Das über den Ausgang
A1 abgegebene Sollwert-Signal dient dazu, das Montage-Werkzeug 10 so
zu steuern, daß beim nächsten Montagevorgang der oder die
vorgegebenen Sollwerte erreicht werden können. Die Schaltungs
einheiten, die gegebenenfalls zur Umsetzung
des Sollwert-Signals in ein entsprechendes Steuersignal
und/oder für eine Leistungsverstärkung benötigt werden,
sind der Einfachheit halber in Fig. 2 nicht dargestellt.
Sie können sowohl im Montage-Werkzeug 10 als auch in der Kontroll
einheit 15 oder auf beide verteilt angeordnet werden.
Der Sollwert/Istwert-Komparator 35 erzeugt an seinem Aus
gang ein Differenzsignal, das die Größe der Abweichung der
Istwerte von den vorgegebenen Sollwerten sowie das Vorzeichen
dieser Abweichung wiedergibt. Dieses Differenzsignal wird
dem einen Eingang eines Toleranzgrenzen-Komparators 38 zuge
führt, dessen anderer Eingang mit der Toleranzgrenzen-Aus
gangsleitung 34 des Speichers 32 verbunden ist.
Der Toleranzgrenzen-Komparator vergleicht das Differenz
signal mit den Toleranzgrenzen und erzeugt an seinem Aus
gang ein "gut/nicht-gut"-Signal, das einerseits einer An
zeigeeinheit 40 und andererseits über einen Ausgang der
Kontrolleinheit 15 einer weiteren Verarbeitung zugeführt
wird. Diese weitere Verarbeitung kann z.B. darin bestehen,
daß dann, wenn dieses Signal den Wert "nicht-gut" besitzt,
das betreffende Werkstück 5 einer Nachbesserung zugeführt
wird.
Da im Speicher 32 die Sollwerte und Toleranzgrenzen für alle
an den verschiedenen Montagestellen 6, 7, 8, 9 durchzuführen
den Montagevorgänge enthalten sind und jederzeit abgerufen
werden können, stehen mit der geschilderten Anordnung jeder
zeit die für einen speziellen Montagevorgang benötigten Werte
zur Verfügung. Da das erfindungsgemäße Steuerungs- und Über
wachungssystem automatisch die Einsatz-Montagestelle, d.h.
also diejenige Montagestelle 6, 7, 8 oder 9, an der das
Montage-Werkzeug 10 momentan zum Einsatz kommt, identifiziert, kann
die Kontrolleinheit 15 immer die richtigen Sollwerte und
Toleranzgrenzen auswählen, ohne daß die Bedienungsperson
des Montage-Werkzeuges 10 diese Werte kennen und in das Steuerungs-
und Überwachungssystem eingeben muß. Einzige Voraussetzung für
das einwandfreie Arbeiten dieses Steuerungs- und Überwachungs
systems ist lediglich, daß an jeder der Montagestellen 6, 7,
8 oder 9 immer der gleiche Montagevorgang durchgeführt wird.
Dabei kommt es nicht auf die exakte geometrische Lage der
Montagestelle am Werkstück 5, sondern lediglich darauf an,
daß sich die Montagestelle innerhalb des vom zugehörigen
Sender 18, 18′ bestrahlten Raumbereiches 19, 19′ befindet
und daß die Montageparameter (Sollwerte und Toleranzgrenzen)
an ein und derselben Montagestelle immer die gleichen sind.
Selbstverständlich ist die Anzahl der Montagestationen bzw.
Montagestellen, an denen das erfindungsgemäße Steuerungs- und
Überwachungssystem zum Einsatz kommen kann, nicht auf die
in Fig. 1 dargestellte Anzahl beschränkt. Die Übertragung
des Erkennungssignals und der gemessenen Istwerte vom
"intelligenten" Montage-Werkzeug 10 zur Kontrolleinheit 15 kann
statt über ein Kabel auch drahtlos erfolgen. Weiterhin können
mehrere Kontrolleinheiten 15 von verschiedenen Montage-Werkzeugen 10
zu einer Kontrollzentrale zusammengefaßt werden, die einen
für alle Montage-Werkzeuge gemeinsamen Speicher für die Sollwerte
und Toleranzgrenzen aufweisen kann.
Claims (10)
1. Steuerungs- und Überwachungsanordnung für ein Montage-Werkzeug, insbesondere Schraubwerkzeug,
das so steuerbar ist, daß mit ihm bei nacheinander er
folgenden Montagevorgängen für wenigstens einen Montage
parameter verschiedene Sollwerte erreichbar sind, und
das Sensoren umfaßt, die dazu dienen, den bei einem
durchgeführten Montagevorgang erzielten Istwert des
wenigstens einen Montageparameters zu erfassen, mit
einer Kontrolleinheit, die dem Montage-Werkzeug den für einen
durchzuführenden Montagevorgang gewünschten Sollwert
für den wenigstens einen Montageparameter vorgibt und
den vom Montage-Werkzeug für einen durchgeführten Montagevorgang
gemessenen Istwert empfängt und überprüft, ob der Ist
wert innerhalb vorgebbarer Toleranzgrenzen mit dem vorgegebenen
Sollwert übereinstimmt, wobei in der Kontroll
einheit für verschiedene Montageaufgaben verschiedene
Sollwerte und Toleranzgrenzen ge
speichert sind, die sich von Montageaufgabe
zu Montageaufgabe voneinander unterscheiden
können, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Montageaufgabe, die sich hinsichtlich
der zu erzielenden Sollwerte und/oder Toleranz
grenzen von anderen Montageaufgaben unterscheidet,
eine eigene Montagestelle (6, 7, 8, 9) zugeordnet
ist und daß eine Erkennungseinrichtung (18, 18′, 20)
vorgesehen ist, die für jede Montagestelle (6, 7, 8, 9)
beim Eintritt des Montagewerkzeuges (10) in den
Raumbereich (19, 19′) der Montagestelle (6, 7, 8, 9)
ein die Montagestelle und/oder das Montagewerkzeug
(10) kennzeichnendes Erkennungssignal erzeugt, das
zur Kontrolleinheit (15) übertragen wird und dort
zur Auswahl des wenigstens einen für die betreffende
Montageaufgabe gewünschten Sollwertes und der zuge
hörigen Toleranzgrenzen dient.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erkennungseinrichtung (18, 18′,
20) für jede Montagestelle (6, 7, 8, 9) einen Sender (18,
18′) und einen am Montage-Werkzeug (10) angebrachten Empfänger (20)
umfaßt, und daß der Sender (18, 18′) in den Raumbereich
(19, 19′) der zugehörigen Montagestelle (6, 7, 8, 9) hinein
und auf diesen Raumbereich (19, 19′) begrenzt ein Signal
aussendet, das die Montagestelle (6, 7, 8, 9) kennzeichnet
und das vom Empfänger (20) empfangen und an die Kontroll
einheit (15) weitergeleitet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erkennungseinrichtung für jede
Montagestelle einen Detektor bzw. Sensor umfaßt, der ein in den Raum
bereich der Montagestelle eintretendes Montage-Werkzeug identifi
ziert und ein das Montage-Werkzeug kennzeichnendes Signal an die
Kontrolleinheit (15) weiterleitet.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der we
nigstens eine Montageparameter das Drehmoment ist, mit
dem eine zu montierende Schraube oder Mutter festgezogen
wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenig
stens eine Montageparameter der Drehwinkel ist, um den
eine Schraube oder Mutter bei der Montage verdreht wird.
6. Anordnung nach Anspruch 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das vom
Sender (18) ausgesandte Signal ein Trägersignal ist,
auf das ein die Montagestelle (6, 7, 8, 9) kennzeich
nendes Signal aufmoduliert ist, und daß dem Empfänger
(20) ein das Erkennungssignal erzeugender Demodulator
nachgeschaltet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Trägersignal ein
Infrarotsignal ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Trägersignal ein
Ultraschallsignal ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ist
werte und/oder das Erkennungssignal drahtlos an die
Kontrolleinheit (15) übermittelt werden.
10. Anordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontrolleinheiten (15) mehrerer Montage-Werkzeuge (10) zu
einer Kontrollzentrale zusammengefaßt sind, die die
Erkennungssignale und Istwerte von den einzelnen Montage-Werkzeugen (10)
empfängt und auswertet.
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