DE4317903B4

DE4317903B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbauen von Werkstücken

Info

Publication number: DE4317903B4
Application number: DE4317903A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Nagoya Sugito; Yasuo Nagoya Hibi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: JP2768210B2; JPH0679546A; US5467517A; DE4317903A1

Abstract

Verfahren zum automatisierten Zusammenbauen von Werkstücken (101, 102), die eine Vielzahl von korrespondierenden Paaren von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) bestehend aus mindestens zwei Anschlußstücken aufweisen, wobei bei dem Verfahren die folgenden Schritte ausgeführt werden:
(a) Vorsehen einer Halteeinrichtung (84) zum stationären Halten eines der Werkstücke (102);
(b) Vorsehen einer Zusanvnenbaueinrichtung (81) zum beweglichen Halten des anderen Werkstücks (101), wobei die Zusammenbaueinrichtung jedes Anschlußteilstücks des anderen Werkstücks (101) relativ zu dem einen Werkstück (102) bewegen kann;
(c) Bestimmen einer aufeinanderfolgenden Reihenfolge von midestens zwei Zusammenbauoperationen, in welcher die Vielzahl von Paaren von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) zusammengebaut werden, wobei für jedes entsprechend der Reihenfolge ausgewählte Paar von Anschlußstücken nacheinander die folgenden Schritte ausgeführt werden:
(d) Messen, ob bei dem ausgewählten Paar von Anschlußstücken jedes Anschlußteilstück innerhalb eines Bereichs einer zulässigen Montagetoleranz liegt und falls das ausgewählte Paar der Anschlußstücke außerhalb des Bereichs der zulässigen Montagetoleranz...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Vorrichtung zum Zusammenbauen von Werkstücken.

DE 42 14 863 A1 offenbart ein Verfahren zum Einbauen von Werkstücken, in diesem Fall Fahrzeugtüren, in ein Fahrzeug mittels Roboter an einem Fließband. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Lage eines Türausschnitts in dem Fahrzeug erfasst, um eine gewünschte Einbaulage der Fahrzeugtür festzulegen. Weiterhin wird eine Halteeinrichtung vorgesehen, welche die Fahrzeugtür vor dem Einbau relativ zum Fahrzeug bewegen kann, um die Fahrzeugtür in der gewünschten Einbaulage an dem Fahrzeug zu befestigen. Bei diesem bekannten Verfahren können sich Probleme ergeben, wenn Fertigungsungenauigkeiten an der Tür oder dem Türausschnitt vorhanden sind, die außerhalb einer zulässigen Montagetoleranz liegen. Eine Korrektur der Abmessungen wird in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

DE 33 02 177 A1 betrifft ein anderes Verfahren zum Einsatz von Robotern an einem Fließband. Bei diesem Verfahren werden vorbestimmte Positionen an den Werkstücken markiert. Anhand der Markierungen erfasst anschließend ein Roboter die Lage eines Werkstücks auf einem Fließband, um bestimmte Arbeitsvorgänge an den Werkstücken auszuführen. Eine Korrektur der Abmessungen wird auch in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

EP 483 843 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zusammenbau einer Tintenstrahldrucker-Kartusche, die in einer oberen Abschlussplatte mehrere Öffnungen aufweist, die beim Zusammenbau mit der Position jeweils eines Heizers ausgerichtet werden, der zum Heizen von Tinte dient. Auch diese bekannte Vorrichtung sieht keine Anpassung von Abweichungen in der Montagetoleranz vor.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Vorrichtung vorzuschlagen, mit dem zunächst voneinander getrennte Werkstücke mit hoher Genauigkeit zusammengebaut werden können.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung gemäß Anspruch 3 gelöst. Das vorliegende Verfahren betrifft den Zusammenbau von Werkstücken die jeweils mehrere Anschlussstücke aufweisen, wobei die Anschlussstücke des einen Werkstücks mit den Anschlussstücken des anderen Werkstücks Paare von Anschlussstücken bilden. Die Werkstücke werden in einem mindestens zweistufigen Verfahren zusammengebaut, in dem die Paare von Anschlussstücken in einer bestimmten Reihenfolge aneinander befestigt werden. Dabei wird ermittelt, ob ein entsprechend der Reihenfolge ausgewähltes Paar der Anschlussstücke einen Abschnitt aufweist, dessen Abmessungen außerhalb eines Bereichs einer zulässigen Montagetoleranz liegen. In diesem Fall werden die abweichenden Abmessungen durch Relativbewegungen der beiden Werkstücke mittels einer Zusammenbaueinrichtung korrigiert, so dass das ausgewählte Paar der Anschlussstücke innerhalb der zulässigen Montagetoleranz liegt und zusammengebaut werden kann. Wenn ein weiteres Paar von Anschlussstücken, das als nächstes zusammenzufügen ist, eine Abweichung von der Montagetoleranz aufweist, wird das eine Werkstück gegenüber dem anderen verschoben, wodurch die Abweichung aufgehoben wird, während das erste Paar von Anschlussstücken im zusammengebauten Zustand bleibt. Dadurch wird das Werkstück in dem zuerst ausgewählten Paar von Anschlussstücken entsprechend der Bewegung durch die Zusammenbaueinrichtung elastisch deformiert. Somit wird die Elastizität der Werkstücke verwendet, um Abweichungen von der Montagetoleranz zu beseitigen.

1 ist eine schematische allgemeine perspektivische Ansicht, die einen Zusammenbauvorgang (eine Zusammenbauoperation) von Werkstücken nach dem Stand der Technik zeigt.
2 ist eine schematische, teilweise perspektivische Ansicht, die eine Beziehung zwischen Werkstücken zeigt, die miteinander zusammenzubauen sind.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Zusammenbauvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem System zum Steuern einer Zusammenbauoperation.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Zusammenbauvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit Förderleitungen zum Fördern von Werkstücken, die miteinander mittels der Zusammenbauvorrichtung zusammenzubauen sind.
5 ist ein Flußdiagramm, das allgemein die Zusammenbauoperation gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks (untere Gehäuse).
7-(A) zeigt für jedes Anschlußstück bei einem Werkstück eine Beziehung zwischen einer Steifigkeit und einer relativen Abweichung.
7-(B) ist ähnlich der 7-(A), zeigt aber eine sequentielle Reihenfolge der Zusammenbauoperation zwischen den Anschlußstücken.
8-(A) bis 8-(G) zeigen jeweils, und zwar in aufeinanderfolgender Reihenfolge bei dem Zusammenbauprozeß für alle Anschlußstücke, wie Beziehungen zwischen einer Steifigkeit und einer relativen Abweichung geändert werden.
9 zeigt allgemein, wie die Zusammenbauoperation bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
10 ist ein Flußdiagramm, das allgemein einen rechnerunabhängigen (off-line) Prozeß darstellt, der vor der Zusammenbauoperation bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
11 ist ein Flußdiagramm, das allgemein einen on-line Prozeß zum Ausführen einer Zusammenbauoperation darstellt.
12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die Werkstücke vor einer Zusammenbauoperation darstellt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die eine Beziehung zwischen gegenüberliegenden Anschlußstücken darstellt, die zusammenzubauen sind.
14 ist ähnlich der 13, stellt aber eine Abweichung dar, die zwischen den gegenüberliegenden Anschlußstücken existiert.
15 stellt dar, wie die Zusammenbauoperation durchgeführt wird, während die Abweichung der Anschlußstücke korrigiert wird.
16 ist ähnlich der 12, stellt aber einen Zustand dar, wenn ein Teilstück des Anschlußstücks in Eingriff gelangt ist.
17 zeigt Beziehungen zwischen der Steifigkeit und einer relativen Abweichung für jedes Stück unter dem Zustand der in 16 gezeigten Werkstücke.
18 ist ähnlich der 16, stellt aber einen Zustand dar, wo ein selbstgeführtes Zusammenbauen für das Anschlußstück beendet ist.
19 zeigt Beziehungen zwischen einer Steifigkeit und einer relativen Abweichung für jedes Stück unter dem Zustand der in 18 gezeigten Werkstücke.
20 ist ähnlich der 16, stellt aber einen provisorische Zusammenbauzustand für die Anschlußstücke dar.
21 zeigt Beziehungen zwischen der Steifigkeit und einer relativen Abweichung für alle Stücke unter der Zustand der in 20 gezeigten Werkstücke.
22 ist ähnlich der 16, stellt aber dar, daß ein Teilstück eines zweiten Stücks zusammengebaut wird.
23 zeigt Beziehungen zwischen einer Steifigkeit und einer relativen Abweichung für jedes Stück unter dem Zustand der in 22 gezeigten Werkstücke.
24 ist ähnlich der 16, stellt aber dar, daß eine Zusammenbauoperation der Werkstücke beendet ist.
25 zeigt Beziehungen zwischen einer Steifigkeit und einer relativen Abweichung für alle Stücke unter dem Zustand der in 24 gezeigten Werkstücke.
26-(A) bis (E) sind schematische perspektivische Ansichten, die in aufeinanderfolgender Reihenfolge den Zusammenprozeß zeigen.
27-(A) bis (E) entsprechen den 26-(A) bis (E), zeigen aber Beziehungen zwischen der Steifigkeit und Abweichungen für alle Anschlußstücke in den Werkstücken.
28 zeigt eine unvollständige perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein Paar von Anschlußstücken miteinander zusammengebaut ist.
29 ist die gleiche wie 28, zeigt aber einen Zustand, in dem das Ineingriffstehen teilweise gelöst ist.
30 zeigt eine unvollständige perspektivische Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Paar von Anschlußstücken vor ihrer Zusammenbauoperation darstellt, wobei die Anschlußstücke mit einem Anschlußstift und einem Anschlußloch versehen sind.
31 ist die gleiche wie 30, zeigt aber einen Zustand, wo das Zusammenbauen beendet ist.
32 ist die gleiche wie 30, zeigt aber einen provisorischen Zusammenbauzustand.
33 und 34 zeigen jeweils modifizierte Ausführungsbeispiele von Anschlußstücken.
35-(a) und (b) stellen dar, wie das selbstgeführte Zusammenbauen gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
36-(a), (b) und (c) stellen eine Korrektur der relativen Abweichung zwischen den paarweise angeordneten Stücken während des Ausführens der selbstgeführten Zusammenbauoperation gemäß der vorliegenden Erfindung dar und sind entlang der Linie XXXVI in 35-(b) entnommen.
Nun wird ein durch die vorliegende Erfindung zu lösendes Problem unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt werden. 1 zeigt einen Aufbau einer herhömmlichen Kühleinheit 9 für eine Klimaanlage für ein Automobil. Die Kühleinheit 9 ist bei ihrem Zentrum mit einem Verdampfer bzw. Evaporator 90 versehen, in dem ein Kühlmittel durchläuft, das einem Wärmeaustausch mit einem Luftfluß für sein Kühlen unterzogen wird. Der Verdampfer 90 ist von einer komplizierten Struktur, die aus verschiedenen Teilen aufgebaut ist, die zusammengebaut sind. Vor einem Montieren des Verdampfers 90 an einem Automobil wird der Verdampfer 90 mit einem Montagegehäuse verbunden, das es für den Verdampfer leicht macht, mit dem Automobil zusammengebaut zu werden. Das Montagegehäuse ist aus einem oberen und einem unteren Element 91 und 92 hergestellt, die aus einem bestimmten Kunststoffharzmaterial hergestellt sind. Das obere Gehäuse 91 hat eine nach unten geöffnete Vertiefung zum Aufnehmen eines oberen Teils des Verdampfers 90, während das untere Gehäuse 92 eine nach oben geöffnete Vertiefung zum Aufnehmen eines unteren Teils des Verdampfers 90 aufweist. Auf ein Verbinden des Verdampfers 90 mit der Kühleinheit 9 hin wird der Verdampfer 90 zuerst mit dem unteren Gehäuse 92 verbunden. Dann wird das obere Gehäuse 91 mit dem oberen Teil des Verdampfers verbunden, während das obere und das untere Gehäuse 91 und 92 miteinander mittels eines Vorsprungs verbunden werden, der an einem der Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Vorsprung in eine Nut eingebaut wird, die an dem anderen Gehäuse ausgebildet ist. Ein derartiges Ineingriffbringen des Vorsprungs mit der Nut wird herkömmlicherweise manuell durchgeführt.
Eine derartige manuelle Zusammenbauoperation unter Verwendung der Nut wird uneffektiv aufgrund der Tatsache, daß die Form des Gehäuses kompliziert ist oder verändert wird. Die Verbindung des Montagegehäuses 92 kann nämlich nicht effektiv durchgeführt werden, so daß der Prozeß zeitraubend ist, was verursacht, daß die Produktivität reduziert wird. Angesichts dieser Schwierigkeit wird, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, eine Verbesserung vorgesehen, wobei Positionierarme 93 und 94 an Seiten des Gehäuses 92 vorgesehen sind, um einen fixierten Zustand des unteren Gehäuses 92 zu erhalten. Die Arme 93 und 94 sind nämlich mit jeweiligen Stellgliedern bzw. Schaltern verbunden. Die Arme 93 und 94 haben an ihren Enden jeweils Stützelemente 93-1 und 94-1, die mit jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des unteren Gehäuses 92 in Kontakt stehen. Die Stellglieder werden nämlich so betrieben, daß die jeweiligen Arme 93 und 94 ausgestreckt werden, wie es durch einen Pfeil F in 2 gezeigt ist. Während des Montageprozesses wird das obere Gehäuse 91 mit dem unteren Gehäuse 92 zusammengebaut, das mittels der Arme 93 und 94 in diesem fixierten Zustand gehalten wird. Diese Anordnung ist effektiv für einen automatisierten Prozeß zum Zusammenbauen des oberen und des unteren Gehäuses 91 und 92 miteinander.
Die Anwendung der Arme 93 und 94 verursacht jedoch, daß die Teilstücke 911 der Seiten des unteren Gehäuses 92 deformiert werden, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Stützelemente 93-1 und 94-1 an dem Ende der jeweiligen Arme 93 und 94 mit dem Teilstück 911 in Kontakt sind. Aufgrund einer derartigen Deformation der Teilstücke der Seiten des oberen Gehäuses 92, wo die Arme 93 und 94 in Kontakt sind, wird eine relative Position zwischen dem oberen Gehäuse 91 und dem unteren Gehäuse 92 unterschiedlich von der gewünschten relativen Position. Um dieses Problem zu lösen wird eine Anzahl der benutzten Arme erhöht. Ein solches Erhöhen der Anzahl der Arme 93 und 94 verursacht jedoch, daß das System kompliziert wird, und zwar aufgrund der Tatsache, daß eine Einrichtung zum Steuern der Stellglieder kompliziert wird, und verursacht, daß das System sehr groß wird. Daher ist ein wesentliches Anwachsen der Kosten des Systems unvermeidlich.
Nun wird das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Lösen des oben angegebenen Problems unter Bezugnahme auf die 3 bis 8 erklärt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Zusammenbausystem 8 vorgesehen zum Erhalten eines Produkts 10, das aus einem oberen Abschnitt 101 und einem unteren Abschnitt 102 hergestellt ist, die miteinander zusammegebaut sind. Die Werkstücke sind mit einer Vielzahl von Anschlußstücken 11, 12, 13 und 14 versehen, wie es in 6 gezeigt ist. Wie es in 6 gezeigt ist, ist der untere Abschnitt 102 des Produkts 10 mit vier separaten Abschnitten (Anschlußstücken) 11, 12, 13 und 14 versehen, die separaten Zusammenbauoperationen in bezug auf entsprechende Anschlußstücke (nicht gezeigt) in dem gegenüberliegenden Abschnitt 101 des Produkts 10 unterzogen werden, wie es später vollständig beschrieben werden wird. Das Zusammenbausystem 8 enthält eine Einheit 81 zum Halten eines der Werkstücke (oberer Abschnitt 101) und zum Bewegen des einen Werkstücks, das durch die Einheit 81 gehalten wird, so daß es mit dem anderen Werkstück (unterer Abschnitt 102) zusammengebaut wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Reihenfolge der Zusammenbauoperationen zwischen den paarweise angeordneten Anschlußstücken anfänglich gemäß einem Steifigkeitsgrad bestimmt. Ein Teilstück eines anfänglich ausgewählten Stücks (Stück der geringsten Steifigkeit), das innerhalb einer zulässigen Montage-Abmessung liegt, wird bestimmt. Wenn ein derartiges Teilstück nicht existiert, wird eine relative Bewegung zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück 101 und 102 erhalten, bis eine zulässige Montage-Abmessung erzeugt wird, so daß das Zusammenbauen des momentanen Teilstücks ausgeführt wird. Dann wird ein selbstgeführtes Zusammenbauen für das anfänglich ausgewählte Stück ausgeführt. Dann wird, wenn es notwendig ist, ein provisorischer Zusammenbauzustand an einem Teilstück der geringsten Steifigkeit bei dem ersten Stück erzeugt, um zuzulassen, daß das zweite Anschlußstück zusammengebaut wird. Dann wird in bezug auf das zweite Anschlußstück ein Teilstück innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung bestimmt. Wenn ein derartiges Teilstück nicht in dem zweiten Stück existiert, wird eine relative Bewegung erhalten, bis die zulässige Montage-Abmessung erzeugt wird, während der provisorische Zusammenbauzustand des ersten ausgewählten Stücks beibehalten wird. Dann wird auch ein provisorischer Zusammenbauzustand für die zweiten Stücke erhalten. Diese Schritte zum Erhalten eines Zusammenbauzustands werden für die übrigen Anschlußstücke wiederholt. Auf ein Beenden der provisorischen Zusammenbauzustände für alle Stücke hin wird eine vollständige Zusammenbauoperation ausgeführt, um ein Endprodukt zu erhalten.
Zusätzlich zu der oben angegebenen Zusammenbaueinheit 81 zum Bewegen des oberen Abschnitts 101 des Werkstücks 10, so daß der obere Abschnitt 101 mit dem unteren Abschnitt 102 zusammengebaut ist, während die gegenseitige Position des oberen und des unteren Abschnitts 101 und 102 des Produkts 10 korrigiert wird, weist das Zusammenbausystem 8, wie es in 3 gezeigt ist, eine Einheit 82 zum Erfassen einer Abweichung zwischen dem oberen Werkabschnitt 101 und dem unteren Werkabschnitt 102 auf, und eine Steuereinheit 83, die auf die Information von der Abweich-Erfassungseinrichtung 82 zum Betreiben der Werkstück-Zusammenbaueinheit 81 antwortet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3 wird die Werkstück-Zusammenbaueinheit 81 durch einen Roboter 810 vom Vielgelenktyp hergestellt, der eine Hand 811 aufweist, die vorzugsweise auf herkömmliche Art ausstreckbar und drehbar ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die Abweich-Erfassungseinheit 82 als eine Vorrichtung zum Behandeln von Bildern aufgebaut, um eine Information entsprechend der relativen Abweichung R zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück 101 und 102 zu erhalten. Eine Videokamera 821 zum Erhalten von Bildern der Werkstücke 101 und 102 ist mit der Erfassungseinheit 82 verbunden. Von diesen Bildern erfaßt die Erfassungseinheit 82 einen Wert der relativen Abweichung R, die zwischen dem oberen und dem unteren Werkabschnitt 101 und 102 existiert. Ein Bezugszeichen 823 bezeichnet eine Beleuchtungsvorrichtung (Beleuchtungslampe) zum Erzeugen eines Beleuchtungslichts zu den Werkstücken 101 und 102, wenn die Bilder durch die Videokamera 821 aufgenommen werden. Die Beleuchtungsvorrichtung 823 ist mit einer Beleuchtungs-Steuerungsvorrichtung 823 verbunden, die durch die Zusammenbau-Steuereinheit 83 gesteuert wird.
Wie es in 4 gezeigt ist sind ein erstes und ein zweites Förderband 841 und 842 vorgesehen, so daß die Richtungen der Bewegung der Förderbänder 841 und 842 sich bei einem Winkel von 90° miteinander kreuzen. Das erste Förderband 841 dient zum Fördern der unteren Werkabschnitte 102 darauf, und zwar einen nach dem anderen. Das zweite Förderband 842 dient zum Fördern der unteren Werkabschnitte 101 darauf, und zwar einen nach dem anderen. An dem Ort (unten, Zusammenbauort) des ersten Förderbands 841, wo es mit dem zweiten Förderband 842 in bezug auf ein zweites Werkstück auf dem Förderband 841 kreuzt, das an der Zusammenbauposition angeordnet ist, wird ein oberes Werkstück 101 mittels der Zusammenbaueinheit 81 zusammengebaut, die den Roboter 810 aufweist, der lateral neben dem Zusammenbauort angeordnet ist. In 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 84 eine Halterung zum Verbinden jedes der Werkstücke mit dem Förderband 841 oder 842, wie beispielsweise eine Stapelplatte oder ein Futter.
Während der Zusammenbauoperation des Werks 10 unter Verwendung des Zusammenbausystems 8 gemäß der vorliegenden Erfindung wird die relative Differenz der Position zwischen dem unteren und dem oberen Werkstück 101 und 102 unter Verwendung der Erfassungseinheit 82 (3) erfaßt, und zwar basierend auf einer Behandlung der Bilder der Werkstücke 101 und 102, die durch die Kamera auf bekannte Weise aufgenommen werden. Das Signal von der Erfassungseinheit 82, das die Abweichung anzeigt, wird zu der Steuereinheit 83 übertragen. Die Steuereinheit 83 betreibt die Werk-Zusammenbaueinheit 81 so, daß die Abweichung des oberen Werkabschnitts 101 zu dem unteren Werkabschnitt 102 ausgelöscht wird. Dann wird eine Serie von Zusammenbauoperationen für die jeweiligen Anschlußstücke in der Reihenfolge wachsender Steifigkeit des Werks ausgeführt.
Nun wird der Zusammenbauprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung zum Zusammenbauen eines Werks 10, das eine Vielzahl von Anschlußstücken aufweist unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in 5 erklärt werden. Beim Schritt S100 wird die Steifigkeit der Anschlußstücke in dem oberen und dem unteren Gehäuse (Werkstück) 101 und 102 gemessen, und eine relative Abweichung bei den Anschlußstücken zwischen den Gehäusen 101 und 102 wird gemessen. Der Schritt S100 wird vor der Ausführung des Zusammenbauprozesses durchgeführt. Der Prozeß wird nämlich beim Schritt S100 durch einen off-line-Computer 500 durchgeführt, wie es unter Bezugnahme auf 9 erklärt ist, und die gemessenen Werte werden zu der Zusammenbau-Steuereinheit 83 eingegeben.
9 erklärt, wie die Werte der relativen Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt 101 und 102 erhalten werden. Die relative Abweichung R bedeutet nämlich Werte einer relativen Abweichung R zwischen dem oberen Werk 101 und dem unteren Werk 102 in einer horizontalen Ebene bei jedem der Anschlußteilstücke. Diese Messungen werden für jedes der Werkstücke 101 und 102 durch Messen der Werte der Abweichung in bezug auf den gewünschten Wert durchgeführt, wie er durch die Gestaltung des Produkts erhalten wird. Um eine Differenz zwischen Werkstücken auszulöschen wird die Messung für eine Anzahl zwischen mehreren bis mehreren zehn der Werkstücke durchgeführt, und die maximalen Werte der Abweichung unter den gemessenen Werten werden als Daten behandelt. Die Daten werden zu der Zusammenbau-Steuereinheit 83 eingegeben, die als ein Mikrocomputer ausgeführt ist. Von derartig eingegebenen Daten führt die Steuereinheit 83 den Prozeß zur Bestimmung der Reihenfolge der Zusammenbauoperationen und zur Ausführung der Zusammenbauoperation aus. Dieser Prozeß ist durch Schritte 101 bis 111 in 5 gezeigt.
Beim Schritt S101 in 5 wird ein Vergleich zwischen den Steifigkeitswerten der Anschlußstücke durchgeführt. Bei dem folgenden Schritt S102 wird ein Anschlußstück des niedrigsten Steifigkeitswerts als das eine ausgewählt, das der Zusammenbauoperation erster Ordnung unterzogen wird. Bei dem folgenden Schritt S103 wird basierend auf den eingegebenen Daten der relativen Abweichung bestimmt, ob bei dem ausgewählten Anschlußstück ein Anschlußteilstück existiert, das innerhalb eines Zustands einer zulässigen Montage-Abmessung ist.
Der Zustand zulässiger Montage-Abmessung wird erhalten, wenn der Wert der relativen Abweichung des Werks 10 in einem derartigen Bereich ist, daß, ungeachtet der Abweichung, das Werk mit oder ohne der Hilfe solcher Mittel wie kegeligen Teilstücken zusammengebaut werden kann, die an dem spitzen Ende des Anschlußeilstücks ausgebildet sind. Die relative Abweichung ist nämlich innerhalb eines Bereichs, der automatisch gelöscht wird, wenn die Zusammenbauoperation ausgeführt wird. Wenn ein derartiges Anschlußteilstück innerhalb der vorbestimmten Grenze existiert, d.h. ein Ja-Ergebnis beim Schritt S103 erhalten wird, geht der Programmablauf zu Schritt 104. Um eine Zusammenbauoperation des Teilstücks auszuführen hält die Roboterhand der Vorrichtung 8 das obere Werkstück 101 so, daß es in bezug auf das untere Werkstück 102 geneigt ist, und das obere Werkstück 101 wird nach unten bewegt, um mit dem unteren Werkstück bei dem Teilstück 111 in Eingriff gebracht zu werden. Dann wird die relative Drehung der Werkstücke fortgeführt, um ein selbstgeführtes Zusammenbauen der paarweise angeordneten Stücke auszuführen. Nämlich von dem Teilstück, das als Ursprung zusammengebaut worden ist, von dem ein Zusammenbauen der paarweise angeordneten Stücke schrittweise als relative Drehung ausgeht, dauert an aufgrund der elastischen Deformation des Stücks und aufgrund der selbstgeführten Aktion der Stücke, wenn sie zusammengebaut werden, wie es später vollständig beschrieben werden wird. Gegensätzlich dazu geht der Programmablauf zum Schritt S107, wenn ein Nein-Ergebnis beim Schritt S103 erhalten wird.
Beim Schritt S104 wird die Werk-Zusammenbaueinheit 83 so betrieben, daß das Anschlußteilstück innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung der Zusammenbauoperation unterzogen wird. Dann geht der Programmablauf zum Schritt S105, wo bestimmt wird, ob ein provisorischer Zusammenbauzustand bei dem momentanen Anschlußstück notwendig ist. Die Bestimmung des Schritts S105 wird durchgeführt durch Prüfen, ob eine Elastizität des anfänglich zusammengebauten Stücks ausreichend ist, um zuzulassen, daß eine relative Bewegung zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück 101 und 102 auftritt, wobei die Bewegung notwendig ist, um zuzulassen, daß das als zweites ausgewählte Stück zusammengebaut wird. Der provisorische Zusammenbauzustand wird erhalten durch Lösen des Teilstücks des Anschlußstücks, das ein anderes als ein Teilstück der geringsten Steifigkeit ist. In 6 wird nämlich angenommen, daß das Zusammenbauen anfänglich bei einem Teilstück durchgeführt wird, das mit einem Zeichen 111 bezeichnet ist, wobei das Teilstück einen großen Steifigkeitswert hat, obwohl die relative Abweichung gering ist. Somit sollte der provisorische Zusammenbauzustand bei dem Teilstück 112 des geringsten Steifigkeitswerts erhalten werden, wo ein großer Wert des relativen Versatzes zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück erhalten werden kann.
Wenn bei dem Schritt S105 eine Bestimmung erhalten wird, daß der provisorische Zusammenbauzustand notwendig ist, geht der Programmablauf zu Schritt S106, wo ein provisorischer Zusammenbauzustand auf derartige Weise angenommen wird, daß Anschlußteilstücke, die andere als das Teilstück der geringsten Steifigkeit sind, das anfänglich in den Zusammenbauzustand gebracht wird, gelöst werden. Dieser provisorische Zusammenbauzustand ist ein derartiger Zustand, daß die Beschränkung einmal bei dem anderen Anschlußteilstück ausgelöscht wird, oder ein Zustand, daß der Zusammenbau bei den anderen in Eingriff stehenden Teilstücken teilweise gelöst wird. Um dies durchzuführen führt die Roboterhand eine relative Bewegung zwischen den Werkstücken 101 und 102 aus, so daß sie zueinander geneigt sind. Als ein Ergebnis sind die Flächen, wie es in 32 gezeigt ist, außer an einem Ort der geringsten Steifigkeit voneinander gelöst, um den provisorischen Zusammenbauzustand zu erhalten. Wenn es bestimmt wird, daß der provisorische Zusammenbauzustand nicht notwendig ist, wird der Schritt S105 übersprungen und die Steuerung geht zu Schritt S109.
Wenn es bei dem Schritt S103 bestimmt wird, daß es kein Anschlußteilstück innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung bei dem momentanen Anschlußstück gibt, d.h. ein Nein-Ergebnis erhalten wird, geht der Programmablauf zu Schritt S107, wo die relative Abweichung R bei dem Anschlußteilstück der geringsten Steifigkeit bei dem Anschlußteilstück, das zu der Zeit bestimmt ist, durch die Abweichungs-Erfassungsvorrichtung 82 erfaßt wird. Bei dem folgenden Schritt S108 wird die erfaßte Abweichung zu der Zusammenbau-Steuereinheit 83 eingegeben, so daß ein Signal zu der Zusammenbaueinheit 81 gerichtet wird, um zu veranlassen, daß die relative Abweichung R kompensiert wird. Dann geht der Programmablauf vom Schritt S108 zum Schritt S104, was zuläßt, daß die Zusammenbauoperation des Werks durch die Werk-Zusammenbauvorrichtung begonnen wird, wenn die Abweichung kompensiert ist.
Beim Schritt S109 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob ein weiteres Anschlußstück, das zusammenzubauen ist, zurückbleibt. Wenn es bestimmt wird, daß kein Stück, das zusammenzubauen ist, zurückbleibt, d.h. ein Nein-Ergebnis erhalten wird, geht der Programmablauf zum Schritt S110, wo für alle Anschlußstücke eine selbstgeführte Zusammenbauoperation durchgeführt wird. Eine relative Bewegung wird nämlich zwischen den Werkstücken 101 und 102 durchgeführt, so daß alle Stücke 11 bis 14 unter den provisorischen Zusammenbauzuständen vollständig zusammengebaut werden. Gegensätzlich dazu geht, wenn eine Bestimmung beim Schritt S109 erhalten wird, daß eine Fläche, die zusammenzubauen ist, bleibt, d.h. ein Ja-Ergebnis erhalten wird, der Programmablauf zum Schritt S102 zum Wiederholen des oben angegebenen Prozesses. Wenn das Zusammenbauen aller Stücke beendet ist, geht der Programmablauf zum Schritt S111.
Die oben angegebene Zusammenbauoperation, die durch das Zusammenbausystem 8 gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, ist vorteilhaft angesichts der folgenden Punkte. Die Anwendung des selbstgeführten Zusammenbauens gemäß der vorliegenden Erfindung ist effektiv zum Erhalten einer zuverlässigen Zusammenbauoperation, ungeachtet einer kleinen Anzahl von Arbeitseinheiten, die nur die Werk-Zusammenbaueinheit 81, die Abweichungs-Erfassungseinheit 82 und die Zusammenbau-Steuereinheit 83 aufweisen. Als ein Ergebnis wird eine automatisierte Zusammenbauoperation realisiert, während der Aufbau einfach und billig gehalten wird. Ungleich dem Stand der Technik, wo eine äußere Kraft mittels Armen einer Vielzahl von Stellgliedern er forderlich ist, ist der Aufbau der vorliegenden Erfindung sehr einfach.
Weiterhin kann das Zusammenbausystem 8 gemäß der vorliegenden Erfindung eine gewünschte Operation sogar in dem Fall erhalten, wo die Form und die Anzahl der Anschlußstücke verändert werden. Mittels der Werkstück-Zusammenbaueinheit können nämlich die Werkstücke positiv mit hoher Präzision gehalten werden, während verhindert wird, daß ein Werk zerstört wird. Die Werkstücke werden nämlich fest gehalten, ungeachtet der verschiedenen Kräfte, die darin aufgrund der Zusammen bauoperation erzeugt werden, wie z.B. Zusammenbaukräfte, Bearbeitungskräfte und Trägheitskräfte.
Nun wird ein tatsächlicher Zusammenbauprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung, der gemäß dem Flußdiagramm in 5 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erklärt werden. Wie es in 6 gezeigt ist, hat das untere Werk 102 nämlich vier Anschlußstücke 11, 12, 13 und 14. Um eine Zusammenbauoperation dieser Stücke 11, 12, 13 und 14 zu erhalten, wird die Steifigkeit jedes der Stücke erfaßt und miteinander verglichen (Schritt S101 in 5). 7-(A) zeigt in bezug auf die Anschlußstücke Beziehungen zwischen der Steifigkeit und einer relativen Abweichung. Wie es leicht gesehen werden wird, hat unter den Anschlußstücken das Anschlußstück 11 den geringsten Wert einer minimalen Steifigkeit. Die Steifigkeit wird erhöht in der Reihenfolge des zweiten Anschlußstücks 12, des dritten Anschlußstücks 13 und des vierten Anschlußstücks 14. Durch alle 7 und 8 hindurch zeigt eine Linie 15 eine Grenze des beweglichen bzw. veränderlichen Abstands des Werkstücks in bezug auf den Gesamtwert der Steifigkeit des zusammengebauten Anschlußstücks (der zusammengebauten Anschlußstücke), während der Zusammenbauzustand beibehalten wird. Der Wert des beweglichen Abstands ist auf der rechtsseitigen Koordinate gezeigt. Die Linie 15 der beweglichen Grenze ist, wie es in den 7-(A) und (B) gezeigt ist, aufgebaut durch einen ersten Grenzlinien-Abschnitt 151, der ungeachtet der Steifigkeit konstant ist und der eine Grenze anzeigt, wo eine relative Bewegung der Werkstücke, wie sie zusammengebaut sind, veranlaßt, daß das zusammengebaute Teilstück gelöst oder zurückgezogen wird, und eine zweite Grenzlinie 152, die gemäß der Steifigkeit verändert wird und die eine Grenze anzeigt, wo eine relative Bewegung zwischen Werkstücken unter einem zusammengebauten Zustand veranlaßt, daß das zusammengebaute Teilstück zerstört wird. Die Linie 152 zeigt, daß, je größer die Steifigkeit ist, umso kleiner der Wert der relativen Abweichung ist, der veranlaßt, daß das Anschlußteilstück zerstört wird.
Angesichts des obigen wird die Reihenfolge des Zusammenbauprozesses zwischen den Stücken und zwischen den Anschlußteilstücken jedes der Stücke bestimmt (siehe Schritt S102 in 6). Weiterhin wird eine Bestimmung durchgeführt, ob das Anschlußstück (die Anschlußstücke) innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung ist (sind) (siehe Schritt S103 in 6).
Basierend auf der obigen Bestimmung der Reihenfolge des Zusammenbauprozesses wird das Zusammenbauen in der Reihenfolge durchgeführt: das erste Anschlußstück 11, das zweite Anschlußstück 12, das dritte Anschlußstück 13 und das vierte Anschlußstück 14, wie es in 7-(B) dargestellt ist. Diese Reihenfolge des Zusammenbauprozesses wird unter Bezugnahme auf die 8-(A) bis 8(G) erklärt werden. Diese Figuren zeigen, wie in den 7-(A) und (B), die Beziehung zwischen der Steifigkeit auf der Abszisse und der relativen Abweichung für die jeweiligen Anschlußstücke auf der Ordinate. Zuerst nämlich wird das Anschlußteilstück 111 des ersten Anschlußstücks 11 innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung mittels der Werk-Zusammenbaueinheit 81 zusammengebaut (siehe Schritt S104 in 5). Dies führt dazu, daß eine relative Abweichung bei dem Teilstück 111 für nichtig erklärt wird aufgrund der Bewegung des Teilstücks 111, wie es durch eine Pfeil F1 gezeigt ist, was dazu führt, daß die charakteristische Kurve der relativen Abweichung des ersten Stücks 11 von einer Position 11A auf einer punktierten Linien zu einer durchgezogenen Linie versetzt wird. Als nächstes wird, wie es in 7-(B) gezeigt ist, von dem zusammengebauten Teilstück 111 des ersten Anschlußstücks als einem Anfangspunkt ein selbstgeführtes Zusammenbauen bis zu dem Teilstück 112 der geringsten Steifigkeit durchgeführt. Aufgrund der Existenz des selbstgeführten Zusammenbauens wird die relative Abweichung des ersten Anschlußstücks 11 an jedem Teilstück entlang der Pfeile F2 in 8-(B) für nichtig erklärt. Dann wird, wie es in 8-(C) gezeigt ist, ein provisorischer Zusammenbauzustand erhalten, wobei das zusammengebaute Teilstück (die zusammengebauten Teilstücke), das (die) ein anderes (andere) als das Teilstück 112 der geringsten Steifigkeit ist (sind), teilweise gelöst wird (werden) (siehe Schritt S105 in 5 und 32). Der povisorische Zusammenbauzustand ermöglicht, daß der Zusammenbauprozeß des anderen Anschlußteilstücks bei der letzteren Stufe erleichtert wird aufgrund der Tatsache, daß ein großer Versatz unter der Elastizität des Teilstücks des Stücks unter dem provisorischen Zusammenbauzustand erhalten wird. Als nächstes wird, wie es in 8-(D) gezeigt ist, ein Zusammenbauprozeß des zweiten Anschlußstücks 12 ausgeführt. Ein Teilstück des Anschlußstücks 12 wird nämlich in einen Zustand einer zulässigen Montage-Abmessung gebracht. Dann wird ein Zusammenbauprozeß für das zweite Stück ausgeführt. Schließlich wird ein provisorischer Zusammenbauzustand erhalten, so daß die Teilstücke des zweiten Stücks 12, die andere als das Teilstück 112 mit geringster Steifigkeit sind, losgelöst werden. Somit wird die charakteristische Kurve, wie sie durch eine punktierte Linie 12A gezeigt ist, vor Beginn der Zusammenbauoperation versetzt, wie es durch eine durchgezogene Linie entlang der Richtung des Pfeils F4 gezeigt ist. Nach diesem Prozeß wird eine Prüfung der Zusammenbauoperation aller Anschlußstücke durchgeführt, um zu erfassen, ob ein nicht zusammengebautes Anschlußstück übrig bleibt (siehe Schritt S109 in 5). Als nächstes wird, wie es in 8-(E) gezeigt ist, ein Zusammenbauprozeß des dritten Anschlußstücks 13 ausgeführt, so daß die charakteristische Kurve auf der punktierten Linie 13A vor der Zusammenbauoperation versetzt wird, wie es durch eine durchgezogene Linie entlang einem Pfeil F5 gezeigt ist. Dann wird, wie es in 8-(F) gezeigt ist, ein Zusammenbauprozeß des vierten Anschlußstücks 14 auf ähnliche Weise ausgeführt, wie es durch einen Pfeil F6 gezeigt ist. Somit wird auch ein provisorischer Zusammenbauzustand für das Stück 14 erhalten. Schließlich wird, wie es in 8-(G) gezeigt ist, eine vollständige Zusammenbauoperation aller Anschlußstücke unter dem provisorischen Zusammenbauzustand, wie es durch punktierte Kurven gezeigt ist, ausgeführt, so daß der Zusammenbauoperationsprozeß beendet wird, um ein Endprodukt zu erhalten, wie es durch Pfeile F7, F7', F7'', F7''' gezeigt ist.
Wie oben erklärt ist wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Zusammenbauoperation aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Steifigkeit von dem Anschlußstück eines niedrigeren Steifigkeitswerts ausgeführt. Darüber hinaus wird bei jedem der Anschlußstücke das Zusammenbauen in der Reihenfolge eines Anschlußteilstücks innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung und darauffolgend eines Anschlußteilstücks des geringsten Steifigkeitswerts ausgeführt. Als ein Ergebnis wird eine Zusammenbauoperation von Werkstücken mit einer Vielzahl von Anschlußstücken leicht und zuverlässig ausgeführt. Eine derartige Zusammenbauoperation gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Korrigieren einer relativen Abweichung zwischen den Werkstücken und durch den Effekt eines selbstgeführten Zusammenbauens erhalten. Kurz gesagt wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine idealisierte Zusammenbauoperation ausgeführt, ungeachtet einer Tatsache, daß das Werk eine komplizierte Form aufweist und das Werk von verschiedenen Typen ausgeführt ist. Somit wird die Effizienz der Zusammenbauoperation erhöht. Darüber hinaus ist gemäß der obigen Beschreibung das Ausführungsbeispiel auf die Werkstücke mit einer Vielzahl von Anschlußstücken gerichtet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf ein Werk mit nur einem Anschlußstück oder einer realtiv einfachen Form angewendet werden. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine automatisierte Zusammenbauoperation realisiert, die zuläßt, daß die Geschwindigkeit der Zusammenbauoperation erhöht wird, wodurch die Arbeitseffizienz erhöht wird.
Nun stellen 35 und 36 dar, wie das selbstgeführte Zusammenbauen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. In der 35-(a) hat ein oberes Werkstück ein Stück L1 eines glatt geformten Vorsprungs, während ein unteres Werkstück ein Stück L2 mit einer Nut G aufweist, mit der das Stück L1 in Eingriff steht. Das Stück L1 des oberen Werkstücks hat ein Teilstück L1A von einer höheren Steifigkeit und einer geringeren Abweichung und ein Teilstück L1B einer geringeren Steifigkeit und einer höheren Abweichung. Das erste Teilstück L1A kann nämlich mit der Nut G zusammengebaut werden, da die Abweichung klein ist. Das zweite Teilstück L1B ist gekrümmt, was es schwierig macht, das Teilstück L1B mit der Nut G des zweiten Stücks L2 zusammenzubauen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine relative Drehbewegung auf das obere und das untere Werkstück angewandt, was es ermöglicht, daß das Teilstück L1A der niedrigsten Steifigkeit und von einer geringeren Abweichung mit der Nut G des unteren Stücks L2 zusammengebaut wird, wie es in 35-(b) gezeigt ist. Dann wird eine relative Drehbewegung auf das obere und das untere Werkstück angewandt, wie es durch einen Pfeil F gezeigt ist. Das obere Stück L1 hat einen bestimmten Elastizitätsbetrag. Aufgrund einer derartigen Elastizität erlaubt die relative Drehung, wie sie durch den Pfeil F gezeigt ist, daß das zweite Teilstück L1B mit der Nut G auf eine selbstgeführte Weise in Eingriff gelangt, wenn die relative Drehung, wie sie durch den Pfeil F gezeigt ist, fortdauert. Somit wird die Abweichung des Teilstücks L1B bei dem oberen Stück L1 von dem entsprechenden Teilstück in dem unteren Stück L2, das außerhalb der zulässigen Montage-Abmessung ist, durch die selbstgeführte Operation gemäß der vorliegenden Erfindung schrittweise und automatisch korrigiert. Bei den Stellen A, B und C in 35-(A) sind nämlich die Beziehungen zwischen dem oberen Stück L1 und dem unteren Stück L2 wie es jeweils durch die (a), (b) und (c) gezeigt ist. Die Abweichung bei dem Punkt A oder B vor dem Kontakt des oberen und des unteren Stücks ist größer als die zulässigen Montage-Abmessung. Jedoch wird die Abweichung bei der Kontaktstelle C aufgrund der elastischen Deformation korrigiert, was zuläßt, daß das Zusammenbauen stattfindet. Die selbstgeführte Operation, die auftritt, wenn die relative Drehung fortdauert, läßt zu, daß der Zustand in 36-(b) oder (a) schrittweise in den Zustand in 36-(c) geändert wird, was zuläßt, daß das gesamte obere Stück L1 schließlich vollständig mit dem unteren Stück L2 zusammengebaut wird.
Als nächstes ist es gemäß der vorliegenden Erfindung erwünscht, daß der provisorische Zusammenbauzustand durch Anwendung von Zusammenbaustiften erhalten wird, wie es in den 30 bis 32 gezeigt ist, wobei die Zusammenbaustifte zum Erhalten des oben angegebenen provisorischen Zusammenbauzustands benutzt werden. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind nämlich die Teilstücke der geringsten Steifigkeit die Enden der Anschlußstücke 11, 12, 13 und 14, die jeweils durch die Bezugszeichen 112, 1122, 132 und 142 gezeigt sind. An den Teilstücken geringster Steifigkeit sind Zusammenbaustifte 613 vorgesehen, wie in den 30 bis 32 gezeigt ist. An den Enden der entsprechenden Anschlußstücke der oberen Werkstücke sind Anschlußöffnungen 6230 zum Erhalten des provisorischen Zusammenbauzustands der Anschlußstifte 613 vorgesehen. Diese Anschlußstifte 613 und die Anschlußöffnung 6230 werden durch Erhalten einer relativen Drehung zwischen den Stücken 61 und 62 des unteren Werkstücks in den provisorischen Zusammenbauzustand gebracht, wie es in 32 gezeigt ist, während die Zusammenbauoperation der übrigen Anschlußstücke ausgeführt wird. Eine solche Erzeugung des provisorischen Zusammenbauzustands zwischen dem Anschlußstift und dem Anschlußloch wird später unter Bezugnahme auf das fünfte Ausführungsbeispiel erklärt werden.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in den 9 bis 11 gezeigt ist, werden vor der Zusammenbauoperation in dem separaten off-line Computer 500 unabhängig von der Zusammenbauoperation durchgeführt: (1) eine Messung der Steifigkeit des Werkstücks und eine Messung der relativen Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Werkstückabschnitt durch die Abweichungs-Erfassungsvorrichtung 821, (2) eine Eingabe der gemessenen Daten, (3) die Bestimmung der Reihenfolge der Zusammenbauoperation und der Orte, wo die Erfassungsvorrichtung 82 für die Messung der Abweichung betrieben werden sollte, und (4) eine Übertragung der Daten zu der Zusammenbauvorrichtung 8. Gegensätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel in 5 werden nur eine Messung der Steifigkeit der Werkstücke und eine Messung der relativen Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Werkabschnitt und eine Eingabe der gemessenen Daten bei dem off-line Computer 500 durchgeführt, und die übrigen Operationen werden bei dem on-line Computer 8 ausgeführt, während die Zusammenbauoperation ausgeführt wird.
Dieses zweite Ausführungsbeispiel kann die Anzahl von Schritten erhöhen, die mit dem off-line Computer 500 durchgeführt werden.
9 stellt dar, wie die off-line Operation unabhängig von dem Zusammenbauprozeß bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Wie für die off-line Operation, wie sie oben erklärt ist, werden (1) die Steifigkeit jedes Anschlußteilstücks in dem oberen und dem unteren Gehäuse 101 und 102 und die relative Abweichung R, R', R'' und R''' zwischen den Gehäusen gemessen.
Als nächstes werden (2) diese gemessenen Daten dem off-line Computer 500 eingegeben, der als ein Microcomputer hergestellt ist, und zwar zur Bestimmung der Reihenfolge der Zusammenbauoperation. Dann wird (3) bei dem Microcomputer 500 basierend auf den eingegebenen Daten die Reihenfolge der Zusammenbauoperationen bestimmt, die Art der Zusammenbauoperation wird bestimmt, d.h. es wird bestimmt, ob die durchzuführende Zusammenbauoperation eine bloße Zusammenbauoperation oder ein provisorischer Zusammenbauzustand ist, und der Ort, wo die Abweichungs-Erfassungsvorrichtung (der Fehlersensor 82 in 1) arbeitet, wird bestimmt. Diese Bestimmungen werden entsprechend einem Flußdiagramm ausgeführt, wie es in 10 dargestellt ist. Die Information, wie sie durch die Ausführung des Programms erhalten wird, wie es in 10 gezeigt ist, wird in die Zusammenbau-Steuereinheit 83 des Zusammenbau-Steuersystems 8 eingefügt, wie es in 1 gezeigt ist. Die Zusammenbau-Steuereinheit gibt Befehle aus, die entsprechend dem Programmablauf in 10 bestimmt werden. Während der Ausführung der Zusammenbauoperation, wie für die Stücke, wo die relative Abweichung existiert, kann die Einheit 8 auf eine online Weise eine Abweichung korrigieren, die durch den Sensor, beispielsweise eine Videoeinheit 821, erfaßt wird, und zwar vor der Ausführung der Zusammenbauoperation.
Nun wird das Verfahren bei dem zweiten Ausführungsbeispiel vollständig unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in 10 erklärt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zu behandelnde Werkstück 10 das gleiche, das bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels dargestellt ist. Bei dem Anfangsschritt T100 werden eine Steifigkeit eines Anschlußteilstücks des Anschlußstücks und eine relative Abweichung zwischen einem oberen und einem unteren Werkstück gemessen. Das Ergebnis dieser Messung wird der Vorrichtung zur Bestimmung der Reihenfolge der Zusammenbauoperationen eingegeben, die als Microcomputer ausgeführt ist. Bei der Vorrichtung der Bestimmung der Zusammenbaureihenfolge wird der Programmablauf zum Bestimmen der Zusammenbaureihenfolge gemäß den Schritten T101 bis T110 durchgeführt, so daß die Reihenfolge der Zusammenbauoperation schließlich beim Schritt T111 bestimmt ist. Diese Schritte T101 bis T110 sind die gleichen wie die Schritte S101 bis S110 in 5 bei dem ersten Ausführungsbeispiel, außer daß eine tatsächliche Zusammenbauoperation nicht durchgeführt wird. Man beachte, daß bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Reihenfolge der Zusammenbauoperation bestimmt wird, während die Zusammenbauoperation bei den Schritten S101 bis S110 ausgeführt wird. Gegensätzlich zu diesem wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nur die Reihenfolge der Zusammenbauoperation durch das Ausführen der Schritte T101 bis T110 bestimmt.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt nach der Bestimmung der Reihenfolge der Zusammenbauoperation das on-line-Zusammenbausystem 8 (9) die Zusammenbauoperation gemäß dem Flußdiagramm aus, wie es in 11 gezeigt ist. Dieses Flußdiagramm zeigt, wie die Zusammenbauoperation für das Werk ausgeführt wird, wie es in 6 gezeigt ist. Beim Schritt P101 wird das Zusammenbauen bei dem Anschlußteilstück 111 des ersten Anschlußstücks 11 durchgeführt. Dann wird beim Schritt P102 bei dem Anschlußstück 11 ein selbstgeführtes Zusammenbauen durchgeführt, und zwar von dem Teilstück 111 mit höchster Steifigkeit zu dem Teilstück 112 mit geringster Steifigkeit, und dann wird ein provisorischer Zusammenbauzustand erhalten, wobei die zusammengebauten Teilstücke, die andere als das Teilstück mit geringster Steifigkeit sind, gelöst werden. Beim Schritt P103 wird eine Messung bezüglich einer relativen Abweichung (Fehler) zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt des Werkstücks bei dem Anschlußteilstück 122 in dem Anschlußstück durchgeführt. Beim Schritt P104 wird die Korrektur der relativen Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt bei dem Anschlußteilstück 122 durchgeführt durch Erhalten einer entsprechenden relativen Abweichung zum Auslöschen dergleichen. Beim Schritt P105 wird die Zusammenbauoperation des Anschlußteilstücks 122 ausgeführt. Beim Schritt P106 wird eine relative Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt bei dem Anschlußteilstück 132 in dem zweiten Anschlußstück 13 gemessen. Beim Schritt P107 wird für das Anschlußstück 132 eine Korrektur der relativen Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt durchgeführt. Beim Schritt P108 wird die Zusammenbauoperation des Anschlußteilstücks 132 ausgeführt. Beim Schritt P109 wird ein Zusammenbauen des Anschlußteilstücks 142 in dem Anschlußstück 14 durchgeführt. Beim Schritt P110 wird ein selbstgeführtes Zusammenbauen für alle Anschlußstücke 11, 12, 13 und 14 durchgeführt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 11 bis 25 beschrieben werden. Ungleich dem Werkstück 10 bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Werkstücke mit zwei Anschlußstücken versehen. Das Zusammenbausystem, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel erklärt ist, kann zum Ausführen der Zusammenbauoperation benutzt werden. Ein Programmablauf ähnlich jenem, der in 5 erklärt ist, wird ausgeführt. Wie es in 12 gezeigt ist, ist das Produkt 5 durch einen oberen Abschnitt 51 und einen unteren Abschnitt 52 aufgebaut. Dieser obere und der untere Abschnitt 51 und 52 haben eine unterbrochene Struktur. Das Produkt 5 ist beispielsweise ein Teil einer Klimaanlage für ein Automobil.
Wie es in den 13 und 14 gezeigt ist, ist das obere Werkstück 51 mit einem Paar von Seitenteilstücken 511 und 512 versehen, die jeweils Anschlußstücke bilden, von denen jedes ein Bodenteilstück 510 mit einem spitzen Ende 510 aufweist, das nach unten kegelförmig ist. An einem Ort über dem kegelförmigen spitzen Teilstück 510 ist das Werkstück mit einem Flanschteilstück 5102 versehen, das sich horizontal erstreckt. Gegensätzlich dazu hat das untere Werkstück 52 ein Paar von Seitenteilstücken 521 und 522, von denen jedes ein oberes Teilstück 520 hat, das eine nach außen geöffnete Vertiefung 520 definiert, in die das kegelförmige Teilstück 510 des oberen Werkstücks 51 eingebaut wird. In 13 ist das Stück 511 (durchgezogene Line in 15) in einem Zustand, in dem keine Abweichung zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück existiert, so daß eine Zusammenbauoperation in einer Richtung möglich ist, wie sie durch einen Pfeil G1 gezeigt ist.
14 zeigt eine Beziehung zwischen dem oberen Werkstück 51 und einem unteren Werkstück 52, wenn eine Abweichung R dazwischen aufgrund der Deformation des Werks, wenn es hergestellt wird, existiert, wenn die erste Fläche 510 des oberen Werkstücks 51 in einem provisorischen Zusammenbauzustand bezüglich des Stücks 522 des unteren Werkstücks 52 ist. Der Wert der Abweichung R ist ein horizontaler Abstand zwischen der Achse des unteren Vorpsrungs 510 des oberen Werkstücks 51 und der Achse der Vertiefung 5201 des unteren Werkstücks 52. Eine Existenz der Abweichung R verhindert, daß die Zusammenbauoperation zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück ausgeführt wird. Somit ist eine relative Bewegung zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück notwendig. Als ein Ergebnis wird das Stück, wie es bei der punktierten Linie in 15 gezeigt ist, zu der Position versetzt, wie sie durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, und zwar aufgrund, der elastischen Deformation des Stücks 510, wie sie durch eine punktierte Linie in 15 gezeigt ist, die in dem provisorischen Zusammenbauzustand ist. Somit wird das Zusammenbauen des Stücks 511 möglich.
Nun wird die Zusammenbauoperation zwischen dem oberen Werkstück 51 und dem unteren Werkstück 52 mittels des vorstehenden Teilstücks 510 und der Vertiefung 5201 auf ausführliche Weise erklärt werden. Wie es in 12 gezeigt ist, werden zuerst für die gegenüberliegenden Seitenteilstücke 512 und 522, die zusammenzubauen sind, in der Richtung (horizontale Richtung), wie es durch Pfeile gezeigt ist, transversal zu der Richtung (vertikale Richtung) der Zusammenbauoperation der Steifigkeitsbetrag und eine relative Abweichung zwischen den Teilstücken 512 und 522 gemessen. Dieser Prozeß entspricht dem Schritt S100 in 5.
Als nächstes wird ein Vergleich durchgeführt, um das Teilstück der geringsten Steifigkeit in jedem Anschlußstück wie in dem Schritt S101 in 5 zu bestimmen. In diesem Fall bilden die Seitenteilstücke 521 und 522 jeweils Anschlußstücke. Dann wird eine Bestimmung der Reihenfolge des Zusammenbauens zwischen den Anschlußstücken durchgeführt, die die Seitenteilstücke 521 und 522 sind. Dieser Schritt entspricht dem Schritt S102 in 5. Dann betreibt, basierend auf dieser Information, die Zusammenbau-Steuereinheit 83 die Zusammenbaueinheit 81 zum Beginnen der Zusammenbauoperation. Auf die Zusammenbauoperation hin wird wie es in den 16 und 17 gezeigt ist eine Zusammenbauoperation eines Anschlußteilstücks 5221, das bestimmt ist, mit der zulässigen Montage-Abmessungslinie 513 eins zu sein (Schritt S103 in 5) mittels der Werk-Zusammenbaueinheit 81 in den 3 und 4 durchgeführt (Schritt S104 in 5). Wie es in den 16 bis 17 gezeigt ist, wendet nämlich der Roboter 810 in 3 eine Drehbewegung auf das obere Werkstück 51 um das Anschlußteilstück 5221 an, das das Teilstück des geringsten Steifigkeitswerts ist und innerhalb der zulässigen Montage-Abmessunglinie ist. Somit wird das Teilstück 5221, das auf einer punktierten Linie 5221 angeordnet ist, zu einer zusammengebauten Positon versetzt, wie sie durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, und zwar entlang einer Richtung h1 in 17. Dann wird ein selbstgeführtes Zusammenbauen des restlichen Teilstücks in dem rechten Seitenteilstück 522 des unteren Werkstücks 52 entlang dem Pfeil 517 ausgeführt. Das Teilstück 5222 der größten Abweichung wird nämlich eingebaut, wie es durch einen Pfeil h2 gezeigt ist. Somit wird ein Zusammenbauprozeß des Seitenteilstücks 522 durchgeführt, wie es in 18 gezeigt ist, so daß ein Zustand erhalten wird, in dem keine Abweichung in dem Stück 522 existiert, wie es in 19 gezeigt ist. Dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob es für das Stück 522 notwendig ist, einen provisorischen Zusammenbauzustand zu erhalten (Schritt S105 in 5). Wenn die Antwort ja ist werden, wie es in den 20 und 21 gezeigt ist, die zusammengebauten Teilstücke der rechten Seite 522 des unteren Werkstücks 52 gelöst, außer dem Teilstück 5222 des geringsten Steifigkeitswerts, so daß der provisorische Zusammenbauzustand erreicht wird, in dem das Stück 522 der Werkstücke gelöst wird außer bei einer Position 5222, die eine andere als die geringster Steifigkeit ist, wie es in der 21 gezeigt ist, und zwar in einer Richtung des Pfeils h3.
Als nächstes wird in diesem provisorischen Zusammenbauzustand, wie er in den 22 und 23 gezeigt ist, für ein Teilstück 5222 der geringsten Steifigkeit als Ausgangspunkt ein Zusammenbauen ausgeführt. Das Anschlußstück 521, das in einer Position ist, wie sie durch eine punktierte Linie 521A gezeigt ist, wird nämlich entlang der Pfeile H4 versetzt. Somit wird ein provisorischer Zusammenbauzustand auch für dieses Stück 521 erhalten, wobei die Teilstücke, die andere als das Teilstück 5222 mit geringster Steifigkeit sind, gelöst sind. Dann wird, wie es in den 23 und 24 gezeigt ist, für alle Anschlußflächen ein selbstgeführtes Zusammenbauen ausgeführt. Somit werden die Stücke 521 und 522 unter dem provisorischen Zusammenbauzustand in punktierten Linien vollständig in Eingriff gebracht, wie es durch durchgezogene Linien in 25 gezeigt ist, und zwar in der Richtung des Pfeils h5. Als ein Ergebnis wird die Zusammenbauoperation des Werkstücks beendet (Schritt S111).
Wie oben erklärt kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Zusammenbauoperation eines Werkstücks 5 unter Benutzung einer Vertiefung leicht ausgeführt werden, und ein ähnlicher Effekt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann erhalten werden. Darüber hinaus haben, wie es in den 13 und 14 gezeigt ist, die rechte und die linke Seite 511 und 512 des Werkstücks (oberer Abschnitt) 51 kegelförmige untere Endteilstücke 5101, so daß die Zusammenbauoperation zu der Vertiefung 5201 des uneren Werkstücks 52 effektiv wird.
Die 26 bis 29 stellen ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es in der 28 gezeigt ist, hat das Werkstück 10 spitze Teilstücke 1011 und Flanschteilstücke 1012, die wirksam sind, um den provisorischen Zusammenbauzustand zu erhalten. Ähnlich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen wird eine Zusammenbauoperation des Stücks 101 mit geringster Steifigkeit ausgeführt und dann wird eine Zusammenbauoperation der übrigen Anschlußteilstücke ausgeführt. Während der Zusammenbauoperation der zweiten Stufe wird auf ein Auftreten eines Anschlußteilstücks hin, bei dem eine Zusammenbauoperation schwierig auszuführen ist, ein provisorischer Zusammenbauzustand erhalten, wie es in der 29 gezeigt ist. Die Anschlußteilstücke, die andere als das Teilstück 1012 mit geringster Steifigkeit in dem anfänglich zusammengebauten Stück sind, werden nämlich provisorisch in der Vertiefung 1020 derart "in der Schwebe gehalten", daß eine relative Bewegung zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück aufgrund der Elastizität der Werkstücke erlaubt ist, so daß das zweite Stück transversal versetzt wird, um einen Zustand zu erbringen, in dem sein Zusammenbauen möglich ist. Als ein Ergebnis wird die relative Abwei chung zwischen den Werkstücken bei dem Anschlußteilstück, bei dem die Zusammenbauoperation schwierig ist, kompensiert, was ermöglicht, daß die Zusammenbauoperation ausgeführt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 10 aus einem oberen Werkstück 101 und einem unteren Werkstück 102 aufgebaut. Wie es in den 28 und 29 gezeigt ist, ist das obere Werkstück 101 versehen mit einem unteren spitzen Teilstück 1011 und einem sich horizontal erstreckenden Flanschteilstück 1012, das von dem spitzen Ende des Teilstücks 1011 beabstandet ist. Gegensätzlich dazu hat das untere Werkstück 102 eine Vertiefung 1020 zum Ineingriffgelangen mit dem spitzen Teilstück 1011 des oberen Werkstücks 101. Ähnlich zu den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden paarweise angeordnete Anschlußstücke in diesen oberen und unteren Werkstücken 101 und 102 einem sequentiellen Zusammenbauprozeß gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen. Wie es in den 26-(A) und 27-(A) gezeigt ist, wird nämlich ein Zusammenbauen eines Teilstücks 111 eines ersten Anschlußstücks 11 innerhalb der zulässigen Montage-Abmessung in einer Richtung gemäß einem Pfeil J1 ausgeführt. Somit wird das Anschlußstück 11 auf einer punktierten Linie 11A in einen Zustand versetzt, wie er durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist. Dann wird, wie es in den 26-(B) und 27(B) gezeigt ist, von dem anfänglichen Anschlußteilstück 111 zu dem Anschlußteilstück 112 ein selbstgeführtes Zusammenbauen für das erste Stück ausgeführt. Somit wird das Anschlußstück 11, wie es durch eine punktierte Linie 11B gezeigt ist, in eine Position versetzt, wie sie durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist. Als nächstes wird, wie es in den 26-(C) und 27(C) gezeigt ist, ein provisorischer Zusammenbauzustand erhalten, in dem die Anschlußteilstücke, die andere als das Teilstück 112 mit geringster Steifigkeit sind, teilweise schwebend gehalten werden. Somit wird das Anschlußstück 11 auf einer punktierten Linie 11c in einen Zustand versetzt, wie er durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, und zwar in einer Richtung eines Pfeils J2. Dann wird, wie es in den 26-(D) und 27(D) gezeigt ist, eine Zusammenbauoperation für die übrigen Anschlußstücke 12, 13 und 14 ausgeführt, während die provisorischen Zusammenbauzustände für jede der Zusammenbaueinrichtungen erhalten werden. Schließlich wird, wie es in den 26-(E) und 27(E) gezeigt ist, das Zusammenbauen des Werks 10 beendet. Dieser Prozeß ermöglicht, daß das Werk einfach und positiv zusammengebaut werden kann.
Die 30 bis 32 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel, wobei das Werk 6 mit einem Eingriffsstift 612 und einer Eingriffsbohrung 6230 versehen ist, was es leicht macht, den provisorischen Zusammenbauzustand zu erhalten. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden nach dem Ineingriffbringen der Teilstücke 6111, 613 und 623 geringerer Steifigkeit die übrigen Teilstücke zusammengebaut. Während dieses Zusammenbauprozeses werden, wenn ein Teilstück einzubauen ist, das schwierig einzubauen ist, die ersten zusammengebauten Teilstücke 614, die andere als die Teilstücke 6111, 613 und 623 geringster Steifigkeit sind, teilweise in den provisorischen Zusammenbauzustand gelöst. Dann wird die Zusammenbauoperation fortgeführt, während eine Korrektur der relativen Abweichung ausgeführt wird.
Wie es in den 30 bis 31 gezeigt ist, ist das Produkt 6 bei dem fünften Ausführungsbeispiel durch ein oberes Werkstück 61 und ein unteres Werkstück 62 aufgebaut. Wie es in den 30 bis 31 gezeigt ist, ist das obere Werkstück 61 mit einem Zusammenbaustift 613 und einem Flansch 612 über dem Stift 613 versehen. Das obere Werkstück 61 ist weiterhin mit sich nach unten erstreckenden Teilstücken 614 mit kegelförmigen Endteilstücken 6110 versehen. Das untere Werkstück 62 ist mit einem oberen Teilstück 620 versehen, das eine nach oben geöffnete Vertiefung zum Aufnehmen der unteren Teilstücke 6110 des oberen Werkstücks 61 definiert. Auf das Ineingriffbringen des oberen Werkstücks 61 mit dem unteren Werkstück 62 hin wird, wie es in der 31 gezeigt ist, der untere Vorsprung 611 einerseits in die Zusammenbaunut 6201 eingebaut und der Zusammenbaustift 613 wird in die Zusammenbauöffnung 6230 eingebaut. Darüber hinaus wird der provisorische Zusammenbauzustand durch eine Bedingung erhalten, daß das Teilstück 6111 geringster Steifigkeit des unteren vorspringenden Teilstücks 611 mit der Einbaunut 6201 in Eingriff steht, daß der Zusammenbaustift 613 mit der Zusammenbauöffnung 6230 in Eingriff steht und daß das übrige Anschlußteilstück 614 zumindest teilweise gelöst ist. Diese Konstruktion ist vorteilhaft darin, daß der provisorische Zusammenbauzustand zuverlässig ist aufgrund der Anwendung eines Ineingriffstehens zwischen dem Stift 613 und der Bohrung 6230.
In ähnlicher Weise wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird der provisorische Zusammenbauzustand erhalten, wenn eine Zusammenbauoperation bei dem übrigen Anschlußteilstück schwierig ist aufgrund des großen Werts der relativen Abweichung bei paarweise angeordneten Stücken zwischen dem oberen und dem unteren Werkstück. Nach der Korrektur einer derartigen Abweichung wird eine Zusammenbauoperation auf eine verglichen mit dem vierten Ausführungsbeispiel zuverlässigere Weise ausgeführt.
33 stellt ein sechstes Ausführungsbeispiel da, wobei anstelle eines Zusammenbauens zwischen einem Vorsprung und einer Nut bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Stirnflächenkontakt-Zusammenbauen angewendet wird. Bei diesem Stirnflächenkontakt-Zusammenbauen hat das obere Werkstück 71 eine Vertiefung 711, während das untere Werkstück 72 mit einer Vertiefung 721 versehen ist, die komplementär zu der Vertiefung 711 ist. Diese Vertiefungen 711 und 721 stehen miteinander in Kontakt in einer Stirnflächen-zu-Stirnflächen-Beziehung. Das Stirnflächenkontaktieren ist vorteilhaft darin, daß die Zusammenbauoperation leicht ist und eine Operationsgeschwindigkeit erhöht wird.
34 stellt ein siebtes Ausführungsbeispiel dar, wobei wie für das Zusammenbauelement ein Paar voneinander beabstandeter Zusammenbaustifte verwendet werden kann. In diesem Fall ist das Produkt 7 durch ein oberes und ein unteres Werkstück 71 und 72 aufgebaut, die miteinander zusammengebaut sind. Das obere Werkstück 71 ist mit einem Paar voneinander beabstandeter Stäbe 712 versehen, die mit entsprechenden Löchern 720 zusammengebaut sind, die in dem unteren Werkstück 72 ausgebildet sind. Eine derartige Konstruktion der Anschlußteilstücke läßt die Zusammenbauoperation leichter werden. Darüber hinaus wird ein zuverlässiger provisorischer Zusammenbauzustand erhalten, in dem die Anschlußteilstücke teilweise losgelöst sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine höhere Ordnung der Zusammenbauoperation erhalten, wenn die Steifigkeit des Werks oder der Fehler bei der relativen Positon klein ist. Als ein Ergebnis kann ein zuverlässiges und positives Zusammenbauen ausgeführt werden, sogar in dem Fall, in dem das Werkstück, das der Zusammenbauoperation unterzogen wird, eine komplizierte Struktur hat, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Elastizität in dem Werkstück effektiv benutzt wird, was zuläßt, daß ein selbstgeführter Zusammenbaueffekt auftritt, was zuläßt, daß das Zusammenbauen ungeachtet einer Existenz einer relativen Abweichung der Position zwischen den Teilstücken der zusammenzubauenden Werkstücke effektiv ausgeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Elastizität des Werkstücks benutzt, um die relative Abweichung auszulöschen, so daß ein Zusammenbauen eines Werkstücks einer komplizierten Form vereinfacht wird, und zwar ohne ein Verschlechtern der Produktivität.
Schließlich ist die vorliegende Erfindung geeignet zum Erhalten einer Automatisation der Zusammenbauoperation, und zwar ohne unvernünftig erhöhte Kosten zu erfordern.
Der Ausdruck Werkstücke bedeutet Teile, die miteinander zusammenzubauen sind, um verschiedene Produkte herzustellen, wie beispielsweise eine Heizeinheit, eine Kühleinheit und eine Starter-(Gebläse)-Einheit für eine Klimaanlage für ein Automobil, einen handgehaltenen Scanner, einen Personalcomputer, Kisten zum Aufbewahren verschiedener Produkte, wie beispielsweise Puppen und Spielzeuge, Kisten zum Aufbewahren von Kleidungsstücken und Schuhen und Kisten zum Aufbewahren von Nahrungsmitteln oder vermischten Waren, Teile für Möbel, Zwischen-(Produkt)-Teile, Teile zum Herstellen eines Gebäudes, und Teile für eine Umhüllung usw. Das Werkstück kann vorteilhaft als ein geformtes Produkt aus elastischem oder flexiblem Material, wie beispielsweise Kunststoff, oder als ein geformtes Produkt aus einem dünnen Gewebematerial, wie beispielsweise Weißblech und Zinkblech, oder als ein geformtes Produkt aus einer dicken Papierplatte, wie beispielsweise Wellpappe, hergestellt sein. Diese Werkstücke können verschiedene Formen aufweisen, wie beispielsweise einen Kubus, ein rechtwinkliges Parallelepiped, eine polygonale Säulenform oder einen zylindrischen Körper mit oder ohne unterbrochenen Teilstücken.
Der Ausdruck "Anschlußstück" bezeichnet einen abgetrennten Abschnitt in einem Werkstück, der von seinem übrigen Abschnitt (seinen übrigen Abschnitten) abgetrennt ist und der einer separaten Zusammenbauoperation mit einem entsprechenden Abschnitt in einem gegenüberliegenden Werkstück unterzogen wird.
Der Ausdruck "Anschlußteilstück" bezeichnet einen Ort in einem Anschlußstück, das zu einem paarweise angeordneten Anschlußeilstück in einem Anschlußstück in einem gegenüberliegenden Werkstück zusammengebaut ist. Ein derartiges Paar von Anschlußstücken weist auf: eine Kombination eines Vorsprungs und einer Nut (13), eine Kombination eines Stifts und eines Lochs (30) oder eine Kombination von Oberflächen mit Vertiefungen (33).
Der Ausdruck "Teilstück geringer Steifigkeit" bezeichnet ein Teilstück unter den Teilstücken in einem Anschlußstück, das einen relativ geringeren Steifigkeitswert zeigt, d.h. einen höheren Elastizitätswert.
Der Ausdruck "provisorischer Zusammenbauzustand" bezeichnet einen Zustand, in dem ein Anschlußstück in einem Werkstück teilweise mit einem in dem gegenüberliegenden Zusammenbau- bzw. Anschluß-Werkstück in Eingriff steht, so daß eine relative Bewegung zwischen Werkstücken leicht durch ihre Elastizität zugelassen wird, während der teilweise zusammengebaute Zustand beigehalten wird.
Der Ausdruck "relative Abweichung" bezeichnet den Abstand eines Teilstücks eines Anschlußstücks von einem entsprechenden Teilstück des gegenüberliegenden Anschlußstücks, wobei diese Anschlußstücke miteinander zusammengebaut sind.
Der Ausdruck "Zusammenbauerlaubnis" bzw. "zulässige Montage-Abmessung" bedeutet, daß eine relative Abweichung zwischen Anschlußstücken innerhalb eines Bereichs ist, der erlaubt, daß diese Anschlußstücke miteinander in Eingriff gebracht werden, und zwar aufgrund einer Führungsoperation.
Der Ausdruck "selbstgeführtes Zusammenbauen" ist eine Zusammenbauoperation eines Paars von Anschlußstücken in Werkstücken, die durch eine relative Drehung der Werkstücke veranlaßt wird, wobei die Zusammenbauoperation von einem Ort der Stücke als Ursprung begonnen wird, an dem sie zusammengebaut sind, und die schrittweise unter einer selbstführenden Aktion der Anschlußstücke fortschreitet, bis sie zusammengebaut sind.
Ein Produkt, wie beispielsweise eine Klimaanlage für ein Automobil, ist im wesentlichen aus separaten Teilen hergestellt, die miteinander zusammengebaut sind. Bei dieser Produktart ist eine Vielzahl von Anschlußstücken vorgesehen, was es schwierig für die Zusammenbauoperation macht, leicht und zuverlässig ausgeführt zu werden. Um eine erwünschte Zusammenbauoperation zu erhalten sollte nämlich eine erwünschte Beziehung zwischen den separaten Teilen in jedem Anschlußstück beibehalten werden. Bei dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Stützelementen vorgesehen, um eine gewünschte Beziehung zwischen den separaten Teilen in allen Anschlußstücken zu erhalten. Dies erfordert jedoch eine Verwendung einer großen Anzahl von Stützelementen, was die Vorrichtung kompliziert und den Zusammenbauprozeß schwierig macht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Gerät zum Erhalten einer Zusammenbauoperation für ein Werkstück einer komplizierten Struktur zu schaffen, während der Zusammenbauprozeß leicht ist und der Aufbau relativ einfach ist und wenig kostet.

Claims

Verfahren zum automatisierten Zusammenbauen von Werkstücken (101, 102), die eine Vielzahl von korrespondierenden Paaren von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) bestehend aus mindestens zwei Anschlußstücken aufweisen, wobei bei dem Verfahren die folgenden Schritte ausgeführt werden: (a) Vorsehen einer Halteeinrichtung (84) zum stationären Halten eines der Werkstücke (102); (b) Vorsehen einer Zusanvnenbaueinrichtung (81) zum beweglichen Halten des anderen Werkstücks (101), wobei die Zusammenbaueinrichtung jedes Anschlußteilstücks des anderen Werkstücks (101) relativ zu dem einen Werkstück (102) bewegen kann; (c) Bestimmen einer aufeinanderfolgenden Reihenfolge von midestens zwei Zusammenbauoperationen, in welcher die Vielzahl von Paaren von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) zusammengebaut werden, wobei für jedes entsprechend der Reihenfolge ausgewählte Paar von Anschlußstücken nacheinander die folgenden Schritte ausgeführt werden: (d) Messen, ob bei dem ausgewählten Paar von Anschlußstücken jedes Anschlußteilstück innerhalb eines Bereichs einer zulässigen Montagetoleranz liegt und falls das ausgewählte Paar der Anschlußstücke außerhalb des Bereichs der zulässigen Montagetoleranz liegt: (e) Korrigieren einer relativen Abweichung des ausgewählten Paares von Anschlußstücken durch Bewegen des anderen Werkstücks (101) relativ zu dem einen Werkstück mittels der Zusammenbaueinrichtung (81), so daß das ausgewählte Paar der Anschlußstücke innerhalb des Bereichs der zulässigen Montagetoleranz liegt, wobei bereits zusammengebaute Paare zusammengebaut bleiben; (f) Ausführen einer Zusammenbauoperation bezüglich des ausgewählten Paares der Anschlußstücke (11, 12, 13, 14) durch Bewegen des anderen Werkstücks (101) mittels der Zusammenbaueinrichtung (81), so daß nur das ausgewählte Paar der Anschlußstücke zusammengebaut wird, während die noch nicht zusammengebauten Paare von Anschlußstücken außer Eingriff bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Schritte aufweist: Provisorisches Zusammenbauen der jeweils ausgewählten Anschlußstücke, so daß die jeweiligen Anschlußteilstücke (11, 12, 13, 14), nur teilweise in Eingriff sind; und nachdem alle An schlußstücke (11, 12, 13, 14) provisorisch zusammengebaut sind, Ausführen einer selbstgeführten Zusammenbauoperation bis alle Anschlußteilstücke vollständig zusammengebaut sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei des weiteren die Festigkeit der Anschlußstücke (11, 12, 13, 14) bestimmt und verglichen wird, und wobei die Bestimmung der Reihenfolge der Zusammenbauoperationen im Schritt (c) derart ist, daß jeweils das Anschlußstück geringerer Festigkeit der Zusammenbauoperation der ersten Zusammenbauoperation unterzogen wird, und daß das Anschlußstück größerer Festigkeit der zweiten Zusammenbauoperation unterzogen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–3 zum Zusammenbauen von Werkstücken (1101, 102), die voneinander getrennt sind und eine Vielzahl von korrespondierenden Paare von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) aufweisen, wobei die Vorrichtung aufweist: (a) eine Einrichtung (84) zum stationären Halten eines der Werkstücke (101); (b) eine Zusammenbaueinrichtung (81) zum beweglichen Halten des anderen Werkstücks (102), wobei die Zusammenbaueinrichtung das andere Werkstück (102) gegenüber dem einen Werkstück bewegen kann; (c) eine Einrichtung zum Bestimmen einer aufeinanderfolgenden Reihenfolge der Zusammenbauoperationen zwischen der Vielzahl der Paare von Anschlußstücken; (d) jeweils für jedes Paat von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Abweichung zwischen den zusammenzubauenden Anschlußteilstücken; (e) jeweils für jedes Paat von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) eine Einrichtung zum Bestimmen, ob die Abweichung zwischen den Anschlußteilstücken, innerhalb eines Bereichs einer zulässigen Montagetoleranz ist; (f) jeweils für jedes Paat von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14) eine Einrichtung, die auf ein Bestimmen hin, daß das ausgewählte Paar der Anschlußstücke außerhalb des Bereichs der zulässigen Montagetoleranz ist, die Zusammenbaueinrichtung (81) betreibt, um eine relative Bewegung zwischen den Werkstücken zu erhalten zum Korrigieren einer relativen Abweichung bei dem ausgewählten Stück, so daß das ausgewählte Paar von Anschlußstücken innerhalb eines Bereichs der zulässigen Montagetoleranz ist, während bereits zusammengebaute Paare zusammengebaut bleiben; (g) jeweils eine Einrichtung, die bezüglich der ausgewählten Anschlußstücke, die innerhalb des Bereichs der zulässigen Montagetoleranz liegen, die Zusammenbaueinrichtung (81) derart betreibt, um eine Zusammenbauoperation durch Bewegen des anderen Werkstücks (102) durch die Zusammenbaueinrichtung auszuführen, so daß nur das ausgewählte Paar der Anschlußstücke miteinander zusammengebaut wird;
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung aufweist: – eine Einrichtung zum Erfassen der Festigkeit der einzelnen Anschlußstücke; – eine Einrichtung zum Vergleichen der Festigkeitswerte der Anschlußstücke (11, 12, 13, 14), um jeweils das Anschlußstück auszuwählen, das den geringeren Wert der Festigkeit aufweist; – eine Einrichtung für jedes Paar von Anschlußstücken (11, 12, 13, 14), um einen provisorischen Zusammenbauzustand zu erhalten, in dem die mit jeweils geringeren Festigkeitswerten ausgewählten Anschlußteilstücke nur teilweise in Eingriff steht; – eine Einrichtung zum Betreiben der Zusammenbaueinrichtung (81) zum Ausführen einer vollständigen Zusammenbauoperation aller Anschlußstücke durch eine selbstgeführte Zusammenbauoperation von den Teilstücken, nachdem alle Anschlußstücke provisorisch zusammengebaut sind bis alle Anschlußteilstücke vollständig in Eingriff sind.