本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的、用于對(duì)通過夾緊固定來裝配兩個(gè)待連接構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)視的裝置和一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的、用于對(duì)通過夾緊固定來裝配兩個(gè)待連接構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)視的方法。

背景技術(shù)：

采用各種類型的夾緊固定將構(gòu)件可松脫地和不可松脫地固定是眾所周知的。在這種夾緊固定或者說卡扣連接中，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)構(gòu)件的連接，充分利用大多數(shù)情況下為塑料或者彈簧鋼的材料的彈性。兩個(gè)構(gòu)件中的一個(gè)具有夾具或者說接合件，其在形成夾緊固定的過程中會(huì)彈性變形，然后被可松脫地或不可松脫地鉤住。這構(gòu)成形狀配合。這兩個(gè)構(gòu)件被“夾緊”。夾緊固定被廣泛應(yīng)用于汽車業(yè)和消費(fèi)品行業(yè)的工業(yè)批量生產(chǎn)中。例如在汽車業(yè)中，可以通過夾緊固定來實(shí)現(xiàn)對(duì)裝鑲板件、裝飾條、安全氣囊鎖和車門面板的固定。由專利文獻(xiàn)de19939554a1可知一種用于將覆蓋物可松脫地固定在車體支柱上的夾緊固定，其中示出了一種大致為u形的且至少部分有彈性的夾具。

為了構(gòu)成夾緊固定，夾具通常包括至少一個(gè)具有夾持邊的固定套筒，該固定套筒可以與例如被設(shè)計(jì)為插頭或插接螺栓的(配對(duì))元件按鈕狀地連接。為了裝配兩個(gè)組件，可以在其中給一個(gè)組件上設(shè)置固定套筒，并在另一個(gè)組件上設(shè)置插頭。借助于夾緊固定裝配兩個(gè)組件通常是手動(dòng)執(zhí)行的。一般情況下，當(dāng)夾緊固定自身固有的裝配力被克服之后，插頭被鎖定。

為了對(duì)通過夾緊固定所實(shí)現(xiàn)的裝配進(jìn)行監(jiān)視，專利文獻(xiàn)de10308403b4公開了借助于臨近裝配工人地安裝在裝配工人的手部區(qū)域上的聲音傳感器來檢測在部件裝配過程中所產(chǎn)生的聲音信號(hào)。然后，該聲音信號(hào)被轉(zhuǎn)換成測量信號(hào)并提供給分析單元。

已經(jīng)證實(shí)：對(duì)聲音信號(hào)的檢測是非常敏感的。例如可能會(huì)產(chǎn)生干擾，并且這可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)裝配的錯(cuò)誤性監(jiān)視。無論是由于對(duì)夾緊固定的不完善設(shè)計(jì)而可能會(huì)發(fā)生意外的釋放，還是由于夾緊固定未被正確地安裝而需要進(jìn)行進(jìn)一步的測試，均需要進(jìn)行不必要的工作過程，而這是本應(yīng)要避免的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供用于對(duì)借助于夾緊固定來裝配兩個(gè)待連接構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)視的一種裝置和一種方法，其能夠更好地辨識(shí)夾緊固定是否被鎖定。

本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。其它的實(shí)施方式在下面的描述和從屬權(quán)利要求中給出。

本發(fā)明的核心是，除了檢測聲音信號(hào)之外，還設(shè)置用于檢測裝配力的傳感器。將源于所檢測到的裝配力的信息與所檢測到的聲音相結(jié)合能夠更好地對(duì)裝配進(jìn)行監(jiān)視，即，夾緊固定是否被安全鎖定。

根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“裝配”包括工業(yè)生產(chǎn)中的進(jìn)程，其中包括按計(jì)劃裝配部件、構(gòu)件和/或組件，以組裝成具有更高產(chǎn)品水品的產(chǎn)品或者說組件。根據(jù)本發(fā)明，任何要形成夾緊固定的嘗試均被視為裝配。因此，術(shù)語“裝配”還包括操作，而不僅僅是結(jié)果，因此這種夾緊固定還包括了沒有成功或沒有完全成功的夾緊固定。

特別是關(guān)于用于檢測裝配力的傳感器和聲音接收器，數(shù)量詞“一個(gè)”從對(duì)應(yīng)的語法上講是指正好存在一個(gè)這樣的元件以及存在多個(gè)相應(yīng)的元件。用于檢測裝配力的傳感器的數(shù)量和聲音接收器的數(shù)量可以是相同的或不同的。每一個(gè)用于檢測裝配力的傳感器均可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)聲音接收器。

在本發(fā)明中，術(shù)語“構(gòu)件”包括應(yīng)該借助于夾緊固定固定在另一個(gè)部件或組件上的部件或者組件。

根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語“夾緊固定”包括這樣的連接：其在形成連接時(shí)會(huì)產(chǎn)生離散的聲音信號(hào)，特別優(yōu)選產(chǎn)生咔咔聲。離散的聲音信號(hào)特別優(yōu)選是指裝配期間通常的聲音信號(hào)在其聲級(jí)和持續(xù)時(shí)間上的表現(xiàn)，例如研磨噪聲，當(dāng)待連接構(gòu)件的表面彼此摩擦?xí)r，這種研磨噪聲會(huì)生成不同的聲音信號(hào)。夾緊連接特別優(yōu)選是指所謂的“快速連接”，在這種快速連接中，一個(gè)管狀元件在一收納部中被夾緊。術(shù)語“夾緊固定”還包括連接器或其它的固定元件，它們?cè)谛纬蛇B接的過程中產(chǎn)生離散的聲音信號(hào)。

在本發(fā)明中，術(shù)語“聲音接收器”包括麥克風(fēng)，傳感器或者聲調(diào)接收器，其中，聲學(xué)信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電壓。根據(jù)現(xiàn)有的耦合器原理，可以是電動(dòng)力學(xué)的，靜電的，壓電的或壓阻的聲音變換。

根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“用于檢測裝配力的傳感器”是指可以測量力的力傳感器。在力傳感器中，對(duì)于力的測量可以有各種不同的設(shè)計(jì)方案和工作原理。已知的例如有彈簧體力傳感器，壓電式力傳感器，具有振動(dòng)元件的力傳感器和具有電磁補(bǔ)償?shù)牧鞲衅鳌?/p>

在本發(fā)明中，術(shù)語“裝配力”還包括垂直于裝配方向施加的力。例如，為了形成這種夾緊固定，執(zhí)行裝配的裝配工的一只手要至少部分地握住夾緊固定件或者具有夾緊固定件的待連接構(gòu)件，并使夾緊固定件和/或具有夾緊固定件的構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)。該“裝配力”也可以作為剪切力來測量，這將允許得出關(guān)于裝配成功的結(jié)論。特別是可以利用上述的力傳感器來確定垂直于裝配方向的力。用于測量剪切或者說剪切力的傳感器可以是壓電式力傳感器。這種類型的壓電式力傳感器可以具有細(xì)長的或線形的設(shè)計(jì)，通過這種傳感器能夠針對(duì)細(xì)長或線形的元件獲得關(guān)于裝配力的結(jié)論。剪切力還可以通過應(yīng)變儀或通過用于確定可彎曲體的姿態(tài)的傳感器的信號(hào)(微型操縱桿)來實(shí)現(xiàn)；這種可彎曲體能夠直接或間接地以一側(cè)抵接或者說貼靠在夾緊固定件和/或具有該夾緊固定件的構(gòu)件上。這種用于扭轉(zhuǎn)測量的細(xì)長或絲狀的元件也可以如同應(yīng)變計(jì)一樣優(yōu)選相對(duì)于手的縱向延伸方向成角度地延伸，該角度小于90°，特別是小于50°，最優(yōu)選小于45°。一個(gè)相對(duì)手的縱向延伸方向較小的角度能夠在剪切力的影響下引起更大的信號(hào)。

在本發(fā)明中，術(shù)語細(xì)長的或線形的包括相比于長度而言設(shè)計(jì)成薄且柔性的傳感器。

優(yōu)選將用于檢測裝配力的傳感器和/或聲音接收器設(shè)置在手套上，從而可以使得執(zhí)行裝配的操作人員能夠不太費(fèi)力地?cái)y帶該裝置。根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行裝配的操作人員所使用的手套可以配備用于檢測裝配力的傳感器和聲音接收器。

在本發(fā)明中，術(shù)語“手套”是指完全或部分地覆蓋手的服裝。術(shù)語手套還包括x-手指手套，其中，x手指被至少部分地覆蓋，在此，x是小于6的自然數(shù)。手的拇指在本發(fā)明中也被看做是手指。至少部分地覆蓋手指可以是在指尖區(qū)域和/或在手指的接合區(qū)域和/或在手指的側(cè)面。

優(yōu)選地，手套具有至少一個(gè)至少部分地圍繞手指的指狀部分，在此，用于檢測裝配力的傳感器被設(shè)置在該指狀部分的區(qū)域中。由此能夠確保：能夠盡可能準(zhǔn)確無誤地在用戶借助于夾緊固定進(jìn)行裝配的實(shí)際區(qū)域中測量裝配力。優(yōu)選地，將用于檢測裝配力的傳感器設(shè)置在手套的面向操作者的手指內(nèi)側(cè)的那一側(cè)。也可以將用于檢測裝配力的傳感器設(shè)置在手套的面向操作者的手指外側(cè)的那一側(cè)。用于檢測裝配力的傳感器的安裝位置特別優(yōu)選取決于用戶用于建立夾緊固定的手或手指的運(yùn)動(dòng)，特別是在所期待的力線從用戶的手通過手套到達(dá)構(gòu)件的位置上。也可以為多個(gè)手指中的每一個(gè)均配置一個(gè)或多個(gè)用于檢測裝配力的傳感器。

優(yōu)選地，所述指狀部分是拇指的部分，在此，用于檢測裝配力的傳感器被設(shè)置在拇指部分的至少部分圍繞拇指的前端側(cè)指尖的區(qū)域中。由此使得構(gòu)建夾緊固定的人員能夠使用手的可以在很大程度上不費(fèi)力地使出較大力的手指來構(gòu)建夾緊固定。優(yōu)選將用于檢測裝配力的傳感器設(shè)置在手套的面向操作者的手的拇指內(nèi)側(cè)的一側(cè)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于檢測裝配力的傳感器被設(shè)置在手套中，從而使得用于檢測裝配力的傳感器能夠得到周圍手套的保護(hù)，而不是平置在暴露于手套之外的表面上。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，手套具有下述的部分：在該部分中，兩個(gè)分別至少部分地包圍一個(gè)手指的指狀部分被合在一起。聲音接收器被設(shè)置在兩個(gè)指狀部分重合在一起的部分中。因此，聲音接收器是被設(shè)置在如下的區(qū)域中：沒有任何用于構(gòu)建夾緊固定的裝配的機(jī)械壓力被施加在該區(qū)域中；但是聲音接收器仍然需要充分地接近待構(gòu)建的夾緊固定。通過將聲音接收器設(shè)置在位于兩個(gè)指狀部分之間的區(qū)域中，當(dāng)用戶除了裝配兩個(gè)構(gòu)件之外還用手執(zhí)行另一操作時(shí)，聲音接收器也將得到保護(hù)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，該裝置適用于通過夾緊固定來裝配兩個(gè)待連接的構(gòu)件。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，該裝置還可以具有加速度傳感器。這樣的加速度傳感器優(yōu)選也設(shè)置在執(zhí)行裝配的操作人員的手套上，這種加速度傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠在裝配過程中確定和/或記錄下操作人員在貼靠該加速度傳感器的部分上的加速或者運(yùn)動(dòng)。由此例如可以使通過屏蔽夾具或者說很小的聲音信號(hào)(鎖定噪聲)難以確定的所構(gòu)建的夾緊固定的質(zhì)量，可以借助于對(duì)加速度傳感器的信號(hào)的分析得出關(guān)于裝配質(zhì)量的結(jié)論。利用設(shè)置在手套上的加速度傳感器(在手套上設(shè)置有聲音接收器和用于檢測裝配力的傳感器)，可以確定手或手指的加速度還有運(yùn)動(dòng)。正確的或者說成功地建立夾緊固定可以在操作者的手上引起預(yù)先設(shè)定的加速度傳感器的加速行為或加速度信號(hào)?？梢詫⒀b配過程中所實(shí)際確定的加速度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的加速度信號(hào)進(jìn)行比較，從而能夠推斷出對(duì)夾緊固定的可靠裝配。可以根據(jù)夾緊固定的類型，將用于檢測裝配力的傳感器的信號(hào)、聲音接收器的信號(hào)與加速度傳感器的信號(hào)彼此組合和關(guān)聯(lián)。例如，如果在構(gòu)建特定的夾緊固定時(shí)確定聲音接收器的信號(hào)沒有顯著的作用，則聲音接收器的信號(hào)可以不予考慮。

加速度傳感器可以設(shè)置在手套的手指上，手背上和/或手掌上，用于確定操作人員的手指、手背或手掌的加速度。

在本發(fā)明中，術(shù)語“加速度傳感器”包括可用于測量加速度的慣性傳感器。加速度傳感器可以被設(shè)計(jì)為運(yùn)動(dòng)傳感器，在此，加速度傳感器作為簡單且便宜的傳感器是易得和適用的。術(shù)語加速度傳感器可以同義于運(yùn)動(dòng)傳感器、加速計(jì)、加速度計(jì)(英語：accelerometer)、加速度計(jì)(德語：akzelerometer)、b刀或g傳感器等術(shù)語。

本發(fā)明還提出了一種對(duì)借助于夾緊固定來裝配兩個(gè)待連接的構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)視的方法。在此，兩個(gè)構(gòu)件被放置在一起，以執(zhí)行通過夾緊固定所進(jìn)行的裝配。在對(duì)這兩個(gè)構(gòu)件進(jìn)行裝配期間，作用在這兩個(gè)構(gòu)件中的至少一個(gè)上的力將通過用來連接這兩個(gè)構(gòu)件的裝置來測量。此外，還將對(duì)在裝配這兩個(gè)構(gòu)件期間所產(chǎn)生的聲音進(jìn)行測量。該方法還可以由兩個(gè)或更多個(gè)設(shè)備來執(zhí)行，以便例如在裝配構(gòu)件期間對(duì)多個(gè)夾緊固定進(jìn)行監(jiān)視，或者對(duì)在兩個(gè)構(gòu)件上的夾緊固定的裝配進(jìn)行監(jiān)視。

在該方法中，優(yōu)選根據(jù)時(shí)間來接收所測得的力的變化，和/或根據(jù)時(shí)間來接收所測得的聲音的變化，由此獲得對(duì)所述裝配的質(zhì)量保證的可能性。這些數(shù)據(jù)可以被記錄下來。

為了確保對(duì)整個(gè)裝配進(jìn)程的監(jiān)視，在操作人員進(jìn)行當(dāng)前的裝配進(jìn)程期間，仍然可以存儲(chǔ)先前裝配進(jìn)程中的數(shù)據(jù)。當(dāng)通過信號(hào)分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的信號(hào)是不完全的，例如分析窗口已經(jīng)移動(dòng)，則例如也可以將所存儲(chǔ)的可能與先前的裝配進(jìn)程相對(duì)應(yīng)的時(shí)間段與當(dāng)前的裝配進(jìn)程相對(duì)應(yīng)。用于檢測裝配進(jìn)程的時(shí)間窗口的長度是可調(diào)節(jié)的，并且特別優(yōu)選在200毫秒至500毫秒的范圍內(nèi)，優(yōu)選在300至450毫秒的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在350至420毫秒的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，用于檢測裝配力的傳感器在400毫秒時(shí)間窗口中的采樣頻率為50khz。因此在該時(shí)間窗口中可能有20000次檢測。

在該方法中，當(dāng)關(guān)于時(shí)間的力的變化和/或關(guān)于時(shí)間的聲音的變化與一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)相符時(shí)，優(yōu)選對(duì)該關(guān)于時(shí)間的力變化和/或關(guān)于時(shí)間的聲音變化進(jìn)行分析，并生成指示夾緊固定的裝配的質(zhì)量的信號(hào)。

可能的標(biāo)準(zhǔn)可以是檢測到的裝配力的局部或絕對(duì)最大值、檢測到的裝配力的局部或絕對(duì)最小值、對(duì)裝配力峰值(montagekraftplateau)的檢測、對(duì)所確定的裝配力關(guān)于時(shí)間的變化的分析(例如，通過確定斜率所進(jìn)行的數(shù)學(xué)推導(dǎo))、所檢測到的聲音的局部或絕對(duì)最大值、所檢測到的聲音的局部或絕對(duì)最小值，對(duì)所確定的聲音中的峰值的檢測、對(duì)所確定的聲音關(guān)于時(shí)間的變化的分析(例如，通過確定斜率所進(jìn)行的數(shù)學(xué)推導(dǎo))和/或上述標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：聲音接收器的信號(hào)的振幅超過設(shè)定的閾值。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：聲音信號(hào)的最大值(峰值)低于或高于設(shè)定的寬度。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：設(shè)定的聲音信號(hào)在時(shí)間窗口內(nèi)的最大值的數(shù)量沒有被超過。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：所檢測到的裝配力和聲音信號(hào)之間存在這樣的相關(guān)性，即，所檢測到的裝配力從時(shí)間上看在接近聲音信號(hào)的最大值時(shí)降低，例如形成局部最小值。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：裝配力存在局部最小值，該局部最小值在聲音信號(hào)的峰值之前或之后小于裝配力的設(shè)定的百分比(例如85％)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：在針對(duì)裝配確定聲音信號(hào)之前，裝配力具有設(shè)定的值和/或設(shè)定的上升。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，裝配是否成功，即夾緊固定是否被可靠鎖定的標(biāo)準(zhǔn)可以是：所確定的裝配力在對(duì)確定用于裝配的聲音信號(hào)進(jìn)行檢測之后仍高于對(duì)確定用于裝配的聲音信號(hào)進(jìn)行檢測之前。

由此，可以針對(duì)例如不同類型的夾緊固定使用不同類型的標(biāo)準(zhǔn)，并且根據(jù)本發(fā)明的方法可以適用于不同的夾緊固定。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過信號(hào)補(bǔ)償器(signalentzerrer)和/或數(shù)字低通濾波器對(duì)由用于檢測裝配力的傳感器和聲音接收器所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理。

附圖說明

下面基于在附圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明。在圖中：

圖1a和圖1b以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置，

圖2a和圖2b以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置。

具體實(shí)施方式

圖1示出了適用于對(duì)通過夾緊固定來裝配兩個(gè)待連接的構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)視的裝置。該裝置包括手套1，在此，在圖1a中示出了手套1的手背區(qū)域，在圖1b中示出了手套1的手掌側(cè)的區(qū)域。在拇指區(qū)域中，在拇指的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有用于檢測裝配力的傳感器2。由用于檢測裝配力的傳感器2所產(chǎn)生的信號(hào)通過線路3從該用于檢測裝配力的傳感器2傳輸?shù)浇邮諉卧?。在拇指或食指的指尖區(qū)域的外表面上，從外面在手套1上設(shè)置聲音接收器4。由聲音接收器4生成的信號(hào)經(jīng)由線路5傳輸至分析單元。

圖2以示意圖示出了位于手套1中的根據(jù)本發(fā)明的裝置，在手套1中設(shè)有用于檢測裝配力的傳感器2和聲音接收器4，其中，在圖2a中示出了手套1的手背區(qū)域，并在圖2b中示出了手套1的手掌側(cè)的區(qū)域。用于檢測裝配力的傳感器2被設(shè)置在中指上，該傳感器被設(shè)計(jì)為線形壓電元件，并沿手的或者說手的手指的縱向方向延伸。通過傳感器2，可以確定扭轉(zhuǎn)力或剪切力形式的裝配力。

在圖2中的手套1上設(shè)有加速度傳感器6，其信號(hào)通過線路7傳輸?shù)浇邮諉卧?。在接收單元中可以?duì)加速度傳感器的信號(hào)進(jìn)行分析。可以將傳感器2的信號(hào)和/或聲音接收器4的信號(hào)相互關(guān)聯(lián)。