DE10221032A1 - Verfahren und Vorrichtung zur computerunterstützten Montage von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur computerunterstützten Montage von Werkstücken (7), umfassend DOLLAR A - eine zentrale Datenbank (2), in der produktspezifische Daten und Steuerungsbefehle für Werkzeuge (8) in einem geräteunspezifischen Format abgelegt sind, DOLLAR A - mindestens einen Arbeitsplatzrechner und/oder Werkzeugrechner (4), mittels dessen ein Werkzeug (8) ansteuerbar und Ist-Werte des Werkstücks bzw. des Werkzeuges erfassbar sind, DOLLAR A - mindestens einen Bildschirm (5) zur Darstellung der für den Montagevorgang benötigten produktspezifischen Daten, DOLLAR A - mindestens ein Werkzeug (8) zur Durchführung von Montageschritten und DOLLAR A - mindestens eine Erkennungseinrichtung oder Eingabeeinrichtung zur Identifizierung eines Werkstückes, DOLLAR A wobei die Daten der Erkennungseinrichtung an die zentrale Datenbank (2) übertragbar sind, wo die das Werkstück und/oder den Montagevorgang betreffenden Daten zusammengestellt und zusammen mit zugeordneten geräteunspezifischen Steuerungsbefehlen an den Arbeitsplatzrechner und/oder den Werkzeugrechner (4) übertragbar sind, die Ist-Daten des Werkzeuges (8) bzw. Werkstückes (7) erfassbar und an die zentrale oder eine andere Datenbank übertragbar und abspeicherbar sind, wobei die geräteunspezifischen Steuerungsbefehle der zentralen Datenbank (2) im Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner (4), im Werkzeug (8) oder in einem Montagerechner (3) in gerätespezifische Steuerungsbefehle für das angeschlossene Werkzeug (8) umsetzbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur computerunterstützten Montage von Werkstücken.
• Aus der WO 00/177 19 ist eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks bekannt, das sich in einem vorgegebenen Bearbeitungsbereich befindet, an einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen, umfassend mindestens ein Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks an den jeweiligen Bearbeitungsstellen und eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung, ob sich das Bearbeitungswerkzeug in dem Bearbeitungsbereich befindet, wobei die Erkennungseinrichtung ausgelegt ist, um die jeweiligen Bearbeitungsstellen am Werkstück zu erkennen. Des weiteren umfasst die Bearbeitungsvorrichtung eine Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung zur Vorgabe der Bearbeitungsparameter für die jeweiligen Bearbeitungsstellen, wobei die Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung auf Grundlage der von der Erkennungseinrichtung erkannten Bearbeitungsstellen die Vorgabe der Bearbeitungsparameter vornimmt. Hierzu umfasst die Erkennungseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bildes wenigstens eines Abschnittes des Werkstücks, in dem sich wenigstens eine Bearbeitungsstelle befindet. Die Erkennungseinrichtung umfasst ferner eine Bildverarbeitungseinrichtung und einen Bildspeicher, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung ein von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenes Bildmuster mit in einem Bildspeicher gespeicherten vorgegebenen Bearbeitungsstellen-Bildmuster vergleicht und ein Erkennungssignal über die Erkennung einer vorgegebenen Bearbeitungsstelle an die Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung ausgibt, wenn eine Übereinstimmung zwischen dem aufgenommenen Bildmuster und einem gespeicherten Bearbeitungsstellen-Bildmuster festgestellt wird. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Erkennungseinrichtung eine Codeleseeinrichtung zum Lesen eines auf dem Werkstück angebrachten Codes, der die jeweilige Bearbeitungsstelle kennzeichnet. Das Bearbeitungswerkzeug ist beispielsweise ein Drehschrauber, wobei die von der Bearbeitungsparameter-Vorgabeeinrichtung vorgegebenen Bearbeitungsparameter ein vorgegebenes Drehmoment und/oder ein vorgegebener Drehwinkel sind. Vorzugsweise ist das Werkstück ein Kraftfahrzeug oder ein Teil eines Kraftfahrzeuges, wobei die Bearbeitungsstelle vorgegebene Montagestellen an dem Kraftfahrzeug oder an dem Teil sind, der Bearbeitungsbereich ein vorgegebener Montagebereich einer Montagestraße ist und die Bearbeitung die Montage von Montageteilen an den vorgegebenen Montagestellen ist. Weiter kann der Bearbeitungsvorrichtung eine Ist-Bearbeitungsparameter- Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Ist-Bearbeitungsparametern während des Bearbeitungsvorganges an der jeweiligen Bearbeitungsstelle und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der erfassten Ist-Bearbeitungsparameter mit den Soll- Bearbeitungsparametern und zur Steuerung des Bearbeitungswerkzeugs zugeordnet sein, so das bei dem Bearbeitungsvorgang der Ist- mit dem Soll-Bearbeitungsparameter in Übereinstimmung gebracht wird. Die Erkennungseinrichtung ist weiter derart ausgelegt, um die Lage des Bearbeitungswerkzeuges und des Werkstücks im Bearbeitungsbereich zu erkennen und daraus die relative Lage des Bearbeitungswerkzeuges zu der jeweiligen Bearbeitungsstelle zu bestimmen. Hierzu ist das Bearbeitungswerkzeug mit mindestens einer Markierung versehen, wobei die Erkennungseinrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bildes des Bearbeitungsbereiches und eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Erkennen der Lage des Bearbeitungswerkzeuges durch Verarbeitung des Bildes der mindestens einen Markierung und des Werkstücks umfasst. Weiter wertet die Bildverarbeitungseinrichtung Bewegungsmuster des Bearbeitungswerkzeuges aus und stellt fest, ob eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsvorgängen an den jeweiligen Bearbeitungsstellen ausgeführt worden ist. Weiter ist vorgesehen, dass eine Freigabeeinrichtung das erkannte Bearbeitungswerkzeug an einer vorgegebenen Bearbeitungsstelle nur dann freigibt, wenn die Erkennungseinrichtung eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsvorgängen an einer vorangehenden Bearbeitungsstelle erkannt hat. Nachteilig an der bekannten Bearbeitungsvorrichtung ist deren mangelnde Flexibilität, insbesondere bei der Fertigung von Kleinserien und Prototypen.
• Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur computerunterstützten Montage von Werkstücken, insbesondere von einem Kraftfahrzeug oder Teilen eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, mittels derer bei hoher Flexibilität der Montagevorgang verbessert wird.
• Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Hierzu umfasst die Vorrichtung eine zentrale Datenbank, in der produktspezifische Daten der Werkstücke abgelegt sind, wobei die Datenbank vorzugsweise als CAD-System bzw. Bestandteil eines CAD-Systems ausgebildet ist. Des weiteren beinhaltet die zentrale Datenbank Steuerungsbefehle für Werkzeuge in einem geräteunspezifischen Format. Weiter umfasst die Vorrichtung einen Arbeitsplatzrechner und/oder einen Werkzeugrechner, mittels dessen ein Werkzeug ansteuerbar und Ist-Werte des Werkstücks bzw. des Werkzeuges erfaßbar sind und einen Bildschirm zur Darstellung der für den Montagevorgang benötigten produktspezifischen Daten. Dabei wird unter Bildschirm allgemein ein geeignetes Gerät zur Visulisierung von Daten verstanden. Dem Arbeitsplatzrechner und/oder Werkzeugrechner ist ein Werkzeug zugeordnet, mittels dessen die Steuerungsbefehle zur Durchführung des Montagevorganges umgesetzt werden. Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Erkennungseinrichtung oder Eingabeeinrichtung zur Identifizierung eines Werkstücks, wobei die Daten der Erkennungseinrichtung oder Eingangseinrichtung an die zentrale Datenbank übertragbar sind, wo die das Werkstück und/oder den Montagevorgang betreffenden Daten zusammengestellt und zusammen mit zugeordneten geräteunspezifischen Steuerungsbefehlen an den Arbeitsplatzrechner und/oder den Werkzeugrechner übertragbar sind, die Ist-Daten des Werkzeuges erfassbar und an die zentrale oder eine andere Datenbank übertragbar und abspeicherbar sind. Die geräteunspezifischen Steuerungsbefehle der CAD-Datenbank können dabei entweder im Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner oder im Werkzeug selbst in gerätespezifische Steuerungsbefehle umgesetzt werden. Wird die Kommunikation zwischen der zentralen Datenbank und dem Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner durch einen oder mehrere Montagerechner gesteuert, so kann auch dieser die Umsetzung vornehmen bzw. eine entsprechende Konvertierungs-Software für die Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner oder das Werkzeug zur Verfügung stellen. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, die einen flexiblen Einsatz der Vorrichtung sowie eine systematische Zuordnung der einzelnen Montageschritte ermöglichen. Aufgrund der zentralen Datenbank, die vorzugsweise ein CAD-System bzw. ein Bestandteil eines CAD-Systems ist, liegen Konstruktionsänderungen in Echtzeit am Arbeitsplatz bzw. der Montagestation vor. Aufgrund der geräteunspezifischen Steuerungsbefehle ist ein flexibler Einsatz der vorhandenen Werkzeuge möglich, wobei nicht nur gleichartige Werkzeuge verschiedener Hersteller verwendet werden können, sondern auch in ihrer Funktion unterschiedliche Werkzeuge an einer Montagestelle verwendet werden können. Dies wiederum ermöglicht den flexiblen Ersatz von defekten Werkzeugen als auch die Fusion von verschiedenen Montagestellen auf einen Arbeitsplatz, was insbesondere bei der Montage von Prototypen oder Kleinserien von großem Vorteil ist. Anschaulich wird das Werkzeug am Arbeitsplatz angeschlossen und meldet sich bei der zentralen Datenbank und/oder dem Arbeitsplatzrechner an. Das Werkzeug teilt dann mit, über was für Leistungsmerkmale es verfügt. Ist der Datenbank bzw. dem Arbeitsplatzrechner bereits bekannt, was als nächster Montageschritt durchgeführt werden soll, so wird überprüft, ob das angeschlossene Werkzeug mit seinen Leistungsmerkmalen den Montageschritt durchführen kann. Hierdurch kann bei Bedarf eine Montagestraße mit mehreren Montagestellen auf einen einzigen Arbeitsplatz gestaucht werden, wo dann flexibel die jeweils benötigten Werkzeuge nacheinander angeschlossen werden. Die erfassten Ist-Werte des Werkzeuges bzw. genauer gesagt des Werkstücks werden dann mit Sollwerten verglichen und in einer Datenbank gespeichert.
• In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Darstellung der produktspezifischen Daten in Form von Montageblättern, die auf dem Bildschirm dargestellt werden. Dabei sind die Montageblätter entweder in der zentralen Datenbank abgespeichert oder werden dort generiert oder werden aus den Daten der Datenbank durch einen zwischengeschalteten Montagerechner generiert und an den Arbeitsplatz übertragen. In diese Montageblätter können dann die erfassten Ist-Werte eingetragen werden. Dabei wird vorzugsweise jedem Werkstück eine eindeutige Kennung zugeordnet, so dass auch eine einzelne Teilerückverfolgung möglich ist. Neben gezielteren Rückrufaktionen ermöglicht dies auch die systematische Auswertung der Montagedaten und der Baustände Werkstücke, also die genaue Kenntnis welche Teile in dem Werkstück verbaut sind. Wird beispielsweise an einem oder mehreren Werkstücken ein funktionaler Fehler entdeckt, obwohl alle Montagedaten im Sollbereich gelegen haben, so kann systematisch der Fehler eingegrenzt werden und gegebenenfalls eine Anpassung der Sollwerte vorgenommen werden. Dies ermöglicht eine systematische Fehlersuche und -eingrenzung.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Vorrichtung eine Freigabeeinrichtung zugeordnet, mittels derer eine Weiterschaltung zu einem nachfolgenden Montageschritt solange verhindert wird, bis der durchzuführende Montageschritt ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Wird ein Fehler festgestellt, so erhält der Monteur eine genaue Anweisung zur Fehlersuche und Fehlerbeseitigung.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Einrichtung zur Referenzierung bzw. Positionierung des Werkstücks und/oder des Werkzeuges zugeordnet. Die Positionierung soll sicherstellen, dass beispielsweise eine vorgeschriebene Reihenfolge von Verschraubungen und die exakte Position von Werkzeug und Befestigungsmittel bei der Montage erfolgt. Dabei wird der Monteur entsprechend geführt. Bei falscher Positionierung vom Montagewerkzeug wird der Montagevorgang erst freigegeben, wenn die Positionierung korrekt ist. Die Positionierung erfolgt vorzugsweise über das 3-D-Modell bzw. die CAD-Daten als virtuelles Montageobjekt, wobei die Referenzierung des Werkstücks bzw. des Werkzeuges vorzugsweise über eine Stereokamera oder eine 3-Punkt-Messung erfolgt. Prinzipiell sind jedoch auch andere mechanische, optische, akustische oder elektromagnetische (Funk) Referenzierungen des Werkstückes und/oder Werkzeuges möglich. Eine mechanische Referenzierung kann beispielsweise mittels geeigneter Taster erfolgen, wobei akustisch vorzugsweise Triangulationsverfahren mit Infra- oder Ultraschall zur Anwendung kommen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform findet die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren auch Anwendung auf Demontage-, Reparatur- oder Umbau-Vorgänge des Werkstückes. Dabei erfolgt vorzugsweise eine Rückmessung von Schraubenvorspannkräften, die direkt mittels geeigneter Ultraschall-Verfahren oder über Losbrechmomente und Wiederanziehen indirekt ermittelbar sind. Hierdurch sind auch Auswirkungen der Benutzung des Werkstücks auf die Drehmomente dokumentierbar. Was hier für die Drehmomente gesagt, gilt auch für die Festigkeit anderer Verbindungen wie beispielsweise Klebestellen oder Nietverbindungen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigen:
• Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur computerunterstützten Montage eines Werkstücks und
• Fig. 2 eine Darstellung von produktspezifischen Daten eines Werkstücks in Form eines Montageblattes.
• Die Vorrichtung 1 zur computerunterstützten Montage eines Werkstücks, insbesondere eines Kraftfahrzeuges oder Teilen eines Kraftfahrzeuges, umfasst eine CAD-Datenbank 2, einen Montagerechner 3, einen Arbeitsplatz- bzw. Werkzeugrechner 4, einen Bildschirm 5 und eine Einrichtung 6 zur Erfassung der Position eines Werkstückes 7 sowie eines Werkzeuges 8, das entweder direkt über Kabel oder über eine Luftschnittstelle mit dem Werkzeugrechner 4 verbunden ist.
• Die CAD-Datenbank 2 enthält alle produktspezifischen Daten von Werkstücken und deren Einzelteilen sowie Montagevorschriften für Teile, Baugruppen und Module der Werkstücke. Des weiteren enthält diese 3-D-Darstellungen der Werkstücke, der Teile, Baugruppen und Module. Alternativ zur CAD-Datenbank 2 kann auch eine entsprechende Montagetabelle als Datenbasis dienen. Die CAD-Datenbank 2 ist mit verschiedenen Arbeitsplatzrechnern von Konstrukteuren vernetzt, die hier nicht dargestellt sind. Erfolgt durch einen Konstrukteur eine Änderung eines Werkstücks 7 bzw. der Montagevorschriften oder Toleranzen, so wird die CAD-Datenbank 2 entsprechend aktualisiert, so dass die geänderten Daten in Echtzeit auch dem Monteur zur Verfügung stehen. Auf Anforderung des Montagerechners 3 überträgt die CAD-Datenbank 2 alle für das Werkstück 7 notwendigen Daten, wie CAD-Modelle, Montagetabellen, Listen und Modelle, an den Montagerechner 3. Der Montagerechner 3 verknüpft die übertragenen Basisdaten mit dazugehörigen Montageblättern bzw. aktualisiert bereits vorhandene Montageblätter. Der Montagerechner 3 überträgt diese Daten an den Bildschirm 5 und den Werkzeugrechner 4, wobei einzelne Daten nicht an den Bildschirm 5 oder den Werkzeugrechner 4 übertragen werden müssen. Beispielsweise müssen die CAD- Modelle nicht an den Werkzeugrechner 4 übertragen werden. Die an den Werkzeugrechner 4 übertragenen Daten beinhalten auch Sollwerte für einzelne Montageschritte sowie geräteunspezifische Steuerungsbefehle für die Werkzeuge 8. Ist der Bildschirm 5 als Touch- Screen ausgebildet, so kann der Monteur einen durchgeführten Montageschritt bestätigen, der dann zusammen mit erfassten Ist-Werten des Werkzeuges 8 bzw. des Werkzeugrechners 4 an den Montagerechner 3 zurückübertragen wird, wo diese Daten in einem Speicher 9 abgelegt werden. Daneben kann der Monteur auch Bemerkungen zum durchgeführten Montageschritt eingeben, beispielsweise bestimmte Auffälligkeiten, was insbesondere später für eine Fehlersuche von Interesse sein kann.
• Nachfolgend soll beispielhaft ein solcher Montageprozess erläutert werden. In einem ersten Schritt wird ein bestimmtes Werkzeug 8 dem Werkzeugrechner 4 zugeordnet. Dieses Werkzeug 8 überträgt seine Leistungsmerkmale an den Werkzeugrechner 4 und dieser gegebenenfalls an den Montagerechner 3. Da der Montagerechner 3 nur geräteunspezifische Steuerungsbefehle für Werkzeuge 8 überträgt, muss das Werkzeug 8 und/oder der Werkzeugrechner 4 über eine normierte Schnittstelle für diese geräteunspezifischen Steuerungsbefehle aufweisen oder aber über ein geeignetes Konvertierungsprogramm verfügen, das gegebenenfalls vom Montagerechner 3 zur Verfügung gestellt wird. Alternativ erfolgt die Konvertierung der Steuerungsbefehle bereits im Montagerechner 3. In einem nächsten Schritt meldet sich der Monteur über eine Nutzerkennung beim Montagerechner 3 an. Der Montagerechner 3 überprüft dann die Berechtigung des Monteurs, da beispielsweise nicht jeder Monteur alle Werkstücke montieren darf. In einem nächsten Schritt gibt der Nutzer ein, welches Werkstück 8 dieser montieren möchte. Diese Eingabe kann manuell über eine Tastatur, über den als Touch- Screen ausgebildeten Bildschirm 5 oder über Barcode-Scanner oder ähnliches erfolgen. Des weiteren wird dem Werkstück eine eindeutige Kennzeichnung zugeordnet. Diese Informationen werden an den Montagerechner 3 übertragen, der dann die Berechtigung des Monteurs für dieses Werkstück überprüft. In einem nächsten Schritt stellt dann der Montagerechner 3 die Montagedaten mittels der Datenbasis der CAD-Datenbank 2 für das Werkstück 7 zusammen und überprüft, ob das angeschlossene Werkzeug 8 mit seinen gemeldeten Leistungsmerkmalen die Montageschritte durchführen kann. Ergibt die Prüfung, dass das Werkzeug 8 geeignet ist, so werden die Montagedaten an den Bildschirm 5 und den Werkzeugrechner 4 übertragen. Anschließend führt der Monteur mittels des Werkzeuges 8 oder das Werkzeug 8 vollautomatisch die Montageschritte in der vorgegebenen Reihenfolge durch. Nach jedem Montageschritt wird die Durchführung bestätigt, wobei das Werkzeug 8 oder eine dem Werkzeugrechner 4 zugeordnete Messeinrichtung die Ist-Werte des Montageschrittes erfasst und an den Montagerechner 3 überträgt. Dieser überprüft, ob die Ist-Werte innerhalb der Soll-Werte liegen und gibt erst bei positivem Prüfergebnis den nächsten Montageschritt frei. Hierdurch werden frühzeitig Fehler erkannt und spätere notwendige Demontage-Vorgänge vermieden. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Monteur mittels einer manuellen Zwangsweiterschaltung den Montagevorgang fortsetzen kann, obwohl ein Ist-Wert außerhalb der Toleranz liegt. Diese manuelle Zwangsweiterschaltung muss jedoch vom jeweiligen Monteur begründet und dokumentiert werden.
• Insbesondere bei einer vorgegebenen Reihenfolge einer Verschraubung ist es notwendig zu wissen, ob das Werkzeug 8 an der richtigen Schraube angesetzt ist. Daher muss die Lage des Werkzeugs 8 zum Werkstück 7 bekannt sein. Mittels der Einrichtung 6 wird daher die relative Lage des Werkzeuges 8 zum Werkstück 7 mittels der CAD-Daten bestimmt, so dass der Werkzeugrechner 4 die genaue Position des Werkzeuges 8 zum Werkstück 7 kennt und den Montageschritt erst freigibt, wenn das Werkzeug 8 in der richtigen Position zum Werkstück sich befindet. Die Einrichtung 6 zur Positionsbestimmung kann dann je nach Werkstück 7 bzw. Werkzeug 8 unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise als Stereokamera, 6-Komponenten-Schlitten oder Laser. Wird für einen nächsten Montageschritt ein anderes Werkzeug benötigt, so wird dies einfach mit dem Werkzeugrechner 4 verbunden und meldet wieder seine Leistungsmerkmale an den Montagerechner 3, der diese überprüft. Aufgrund der Tatsache, dass die Steuerungsbefehle des Montagerechners geräteunspezifisch sind, können an den Werkzeugrechner 4 Werkzeuge 8 unterschiedlicher Hersteller, aber auch unterschiedliche Werkzeuge 8 eingesetzt werden, solange nur gewährleistet ist, dass die unterschiedlichen Werkzeuge 8 die Steuerungsbefehle interpretieren und ausführen können. Die hierzu notwendige Konvertierungssoftware kann auf dem Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner 4, im Werkzeug 8 oder auf dem Montagerechner 3 implementiert werden. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der vorhandenen Werkzeuge nach Bedarf.
• Nach Beendigung eines Montagevorganges wird dieser vom Monteur bestätigt und das ausgefüllte Montageblatt mit allen Ist-Werten und der eindeutigen Kennung an den Montagerechner 3 übertragen und im Speicher 9 abgelegt. Bei komplexen Werkstücken 8mit verschiedenen Modulen ist es dabei ausreichend, wenn dem einzelnen Modul eine Kennung des Werkstücks 8 zugeordnet ist, so dass aufgrund eines Merkmals des Moduls die Werkstücke identifizierbar sind, in denen Module mit diesem Merkmal verbaut sind. Dies ermöglicht auch eine rückwärtige Fehlverfolgung, auch wenn zuvor alle Werkstücke innerhalb der Toleranz waren. Stellt sich beispielsweise nachträglich heraus, dass bei einer bestimmten Ist-Wert-Konfiguration das Werkstück nicht einwandfrei arbeitet, so kann ermittelt werden, in welchen weiteren Werkstücken diese Ist-Wert-Konfiguration auftritt, um diese durch eine gezielte Rückrufaktion auszutauschen bzw. zu überprüfen.
• In der Fig. 2 ist beispielhaft ein Montageblatt für eine Pleuel/Kolben-Verbindung eines Kraftfahrzeugmotors dargestellt. Im linken Bereich des Montageblattes ist eine 3-D- Explosionsdarstellung aus der CAD-Datenbank 2 dargestellt, wobei die dargestellten Nummern die Reihenfolge der Montage-Schritte darstellen. Das dargestellte Montageblatt entspricht im Wesentlichen einem Montageblatt für eine reine manuelle Montage. Werden hingegen Soll-Werte vorgegeben, wie bei der Arbeitsposition 11 das Drehmoment bzw. der Drehwinkel, so wird bei der Durchführung dieses Montageschrittes das Ist-Drehmoment bzw. der Ist-Drehwinkel meßtechnisch erfasst und von den Werkzeugrechner 4 in das Montageblatt geschrieben. Nach kompletter Abarbeitung des Montageblattes bestätigt der Monteur den kompletten Montagevorgang und der Werkzeugrechner und/oder der Bildschirm übertragen das komplette Montageblatt an den Montagerechner. Neben den beschriebenen Parametern Drehmoment und Drehwinkel kann die Erfindung auch ohne Einschränkung auf andere Fertigungsparameter wie beispielsweise Klebestellen, Vernietungen oder Ölungen angewendet werden.

Claims (13)

1. Vorrichtung (1) zur computerunterstützten Montage von Werkstücken (7), umfassend

- eine zentrale Datenbank (2), in der produktspezifische Daten und Steuerungsbefehle für Werkzeuge (8) in einem geräteunspezifischen Format abgelegt sind,

- eines mindestens einen Arbeitsplatzrechner und/oder Werkzeugrechner (4), mittels dessen ein Werkzeug (8) ansteuerbar und Ist-Werte des Werkstücks bzw. des Werkzeuges erfassbar sind,

- mindestens einen Bildschirm (5) zur Darstellung der für den Montagevorgang benötigten produktspezifischen Daten,

- mindestens ein Werkzeug (8) zur Durchführung von Montageschritten und

- mindestens eine Erkennungseinrichtung oder Eingabeeinrichtung zur Identifizierung eines Werkstückes,

wobei die Daten der Erkennungseinrichtung an die zentrale Datenbank (2) übertragbar sind, wo die das Werkstück und/oder den Montagevorgang betreffenden Daten zusammengestellt und zusammen mit zugeordneten geräteunspezifischen Steuerungsbefehlen an den Arbeitsplatzrechner und/oder den Werkzeugrechner (4) übertragbar sind, die Ist-Daten des Werkzeuges (8) bzw. Werkstückes (7) erfassbar und an die zentrale oder eine andere Datenbank übertragbar und abspeicherbar sind, wobei die geräteunspezifischen Steuerungsbefehle der zentralen Datenbank (2) im Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner, im Werkzeug (8) oder in einem Montagerechner (3) in gerätespezifische Steuerungsbefehle für das angeschlossene Werkzeug (8) umsetzbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die produktspezifischen Daten in Form von Montageblättern darstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Freigabeeinrichtung umfasst, mittels derer eine Weiterschaltung zu einem nachfolgenden Montageschritt solange verhindert wird, bis der durchzuführende Montageschritt ordnungsgemäß durchgeführt wurde oder eine manuelle Zwangsweiterschaltung mit Begründung erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Werkstück (7) eine eindeutige Kennung zugeordnet ist, unter der die Montagedaten abgelegt sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung eine Einrichtung (6) zur Referenzierung des Werkstücks (7) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6) als mechanischer und/oder optischer und/oder akustischer und/oder elektromagnetischer Abtaster, insbesondere als Stereo-Kamera oder als Laser- Abtaster ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Einrichtung (6) zur Erfassung der Position des Werkzeuges (8) zugeordnet ist.

8. Verfahren zur computergestützten Montage von Werkstücken, mittels mindestens einer zentralen Datenbank, in der produktspezifische Daten und Steuerungsbefehle für Werkzeuge in einem geräteunspezifischen Format abgelegt sind, mindestens einen Arbeitsplatzrechner und/oder Werkzeugrechner (4), mittels dessen Steuerungsbefehle an das Werkzeug übertragbar werden, mindestens einem Bildschirm (5) zur Darstellung der für den Montagevorgang benötigten produktspezifischen Daten, mindestens einem Werkzeug (8) zur Durchführung von Montageschritten sowie mindestens einer Erkennungseinrichtung oder Eingabeeinrichtung zur Identifizierung eines Werkstückes (7), umfassend folgende Verfahrensschritte:

a) Identifizieren des Werkzeuges (8) durch den Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner (4) oder einen Montagerechner (3),

b) Identifizierung eines zu montierenden Werkstückes (7),

c) Übermitteln von produktspezifischen Daten des zu montierenden Werkstückes (7) von der zentralen Datenbank (2) an den Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner (4) und/oder den Bildschirm (5),

d) Übermitteln von geräteunspezifischen Steuerungsbefehlen aus der CAD- Datenbank (2) für ein Werkzeug (8) zur Durchführung des oder der Montagevorgänge,

e) Umsetzen der geräteunspezifischen Steuerungsbefehle in gerätespezifische Steuerbefehle durch den Arbeitsplatz- und/oder Werkzeugrechner (4), das Werkzeug (8) oder den Montagerechner (3),

f) Durchführen der Montagevorgänge mittels des Werkzeuges (8) und

g) Übermitteln der Ist-Werte der Montagevorgänge an die zentrale Datenbank (2) oder an einen anderen Speicher (9).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die produktspezifischen Daten in Form von Montageblättern übertragen werden, die Ist-Werte des Montagevorganges in die Montageblätter eingetragen und zusammen mit einer eindeutigen Kennung des Werkstückes (7) abgespeichert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Freigabeeinrichtung eine Weiterschaltung zu einem nachfolgenden Montageschritt solange verhindert wird, bis der durchführende Montageschritt ordnungsgemäß durchgeführt wurde, oder eine manuelle Zwangsweiterschaltung mit Begründung erfolgt ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (7) und das Werkstück (8) in ihrer Lage zueinander referenziert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf einem Demontage-, Reparatur- oder Umbau-Vorgang angewendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückmessung von Schraubenvorspannkräften erfolgt, die dokumentiert werden.