JP2003150226A - 製造工程監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品のバラツキをなくすと共に、歩留まりを
良くする製造工程監視方法を提供する。 【解決手段】 製品の加工データの測定値の大小方向に
倣う測定値領域を所定範囲ごとに分割し、各範囲におい
てサンプル入力される複数サイクルのデータを個々の点
で標準偏差処理を行ない、各範囲で上限データおよび下
限データを設定し、製品加工の１サイクルの中に設定点
を決め、該設定点での測定値を前記範囲に当て嵌めてそ
の上限下限データを選択し、加工中のデータを前記設定
点から順時間方向あるいは逆時間方向に比較し、そのデ
ータの相関を判定するようにした。分割した範囲で標準
偏差値を求めたので許容値が小さくなり、これによっ
て、製品の加工データの測定値に対応した幅の狭い上限
下限データで比較するので精度が上がり、製品の質があ
がる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、上限値と下限値の
幅を狭くして精度を上げるようにした製造工程監視方法
に関するものである。製品を生産する場合に、良品を多
く製品化するためには、各工程、例えば、切削工程や射
出成形工程等の製作途中を監視する必要がある。この場
合、製品を良品のサンプルデータと比較する方法が知ら
れており、製品の加工データがサンプルデータの許容値
（設定された上限値と下限値）の間に収まっていれば良
しとするものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、工場で製作された製品の検査に
は、色、傷、寸法、重量等を対象にしている。例えば、
図７（ａ），（ｂ）に示すように、生産ラインのコンベ
ア上に載置された製品、・・は所定の位置に設置し
た検出器によって高さを計測し、良品不良品の判定をす
る。この場合、目標とする寸法に対して最大最小の値の
幅があるので、上下限の幅に入るものを良品と判定して
いる。上下限の幅は所定数のサンプル製品を計測し、そ
の複数のデータについて標準偏差処理を行ない、比較用
の上下限データを作成している。例えば、計測したサン
プル製品の最大値または最小値が良品であれば、それよ
り大きな幅の上下限データを必要とし、この上下限デー
タが平均値±３σ（図６参照）としたとき、この間に高
さ寸法が検出されれば良品と判定される。なお、製品と
比較するサンプルデータは、この他、負荷電流、温度、
圧力等がある。 【０００３】図８（ａ），（ｂ）に示すワークは検出す
る表面に凹凸の形状があり、測定開始はトリガによって
行われ、ワークがコンベアに不等間隔で載置されていて
も検出器で同じように計測できる。ここでは、ワーク１
つについて平面の仕上がり状態を検査するので、凹凸の
平均高さ面を計測することになり、凹凸形状に意味のあ
るものであれば、別の検出方法を取る。 【０００４】例えば、所定サンプル数（複数製品を測
定）の測定値の最大値および最小値をポイントとして結
んだ波形を上限波形および下限波形として利用する方法
がある。また、所定サンプル数のデータにおいて、複数
サイクルの時系列の同一点における測定値を演算して標
準偏差処理を行ない、平均値に標準偏差値σを加えて上
限データおよび下限データを設定し、上限波形および下
限波形として利用する方法がある。 【０００５】上記のいずれかの方法により得た上限波形
および下限波形は、射出成形機、低圧鋳造機、高圧鋳造
機などの熱を加えて溶融させた材料を金型に充填して製
品を冷却し製造する生産設備においても利用される。図
９に示すように、これらの生産設備における加工突入時
のサンプルのデータはΔｙ１、Δｙ２という異なった値
を持ち、上限波形および下限波形は広い幅を備えること
になる。そして、上下限波形の幅内においては、波形の
高さが異なるが同じような波形を描く工程を示す正常波
形も複数通りに形成可能である。したがって、良品の歩
留まりも多くなる。以上述べた製品の監視方法では、圧
入器,引っ張り加工機等、相手の状態で抵抗が違うが、
良品、不良品がその工程の進行パターンで判定できる機
器に利用可能である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示す
ように、突入時の値はΔｙ１からΔｙ２まで多彩である
が、各サンプルにおいて、加工中のデータの正常波形は
相対的に似た波形が得られる。加工中のデータの不良製
品波形は正常波形とパターンが異なるので、１つまたは
複数の正常波形と不良製品波形とが交差することにな
る。しかしながら、不良製品でも加工データが上限デー
タと下限データの間であれば良品として出荷してしま
い、その結果、製品のバラツキの幅が大きくなり製品ラ
ンクが落ちることになる。 【０００７】また、上限データと下限データとの間隔を
狭くして正常な製品の加工データを監視することも考え
られるが、もともと上限データおよび下限データを作成
するサンプルデータに加工不良時のデータも含まれてい
る。したがって、図１０に示すように、上限データと下
限データとの間隔を狭くした場合、上限下限波形が表示
されている画面上で、異常波形は正常波形範囲に入って
いる箇所もあるが本図では下限波形と交差する箇所があ
り、これによって製品不良を検出することができる。し
かしながら、この狭い許容値から外れてしまう良品の正
常波形も出現することになる。 【０００８】したがって、本発明は、製品のバラツキを
なくすと共に、歩留まりを良くする製造工程監視方法を
提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１の発明は、製品を加工する突入時
から終了時までの１サイクルの測定値の大小方向に倣う
測定値領域を所定範囲ごとに複数分割し、各範囲におい
て、サンプル入力される複数サイクルの時系列の同一点
におけるデータを演算して標準偏差処理を行ない、平均
値および標準偏差値を基にして１つまたは複数の上限デ
ータおよび下限データを設定し、製品加工中のデータの
一点を設定点として、該一点を共有する前記範囲に属す
る上限下限データと、前記設定点から順時間方向あるい
は逆時間方向に加工中に得られるデータとを比較し、そ
のデータの相関を判定するようにしたことを特徴とす
る。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。正常な良品を精度良く判定す
るために許容値の幅を狭くすると、射出成形機、低圧鋳
造機、高圧鋳造機などで製作される製品は、図９、図１
０に示すように、温度条件によっては検出器で比較する
許容値から外れる良品もでてくる。また、良品であれ
ば、加工データのパターンが類似することがわかってき
た。例えば、許容値の幅を上方にスライドして狭くする
と下限波形の下方に良品の正常データが下限波形に倣っ
て表示されることがある。したがって、本発明では加工
データが良品のパターンを示すかどうかを検査する装置
を提供する。 【００１１】図４に示すように、加工データを検査する
ためのサンプルデータは、複数の測定点ｎを設置し、複
数ｚ個を繰り返して測定する。この各測定点ｎの複数ｚ
の値の平均値を求め、各測定点ｎにおける最大値、最小
値、標準偏差値（σ）を算出する（図６参照）。サンプ
ルデータの上限および下限は平均値に対して標準偏差値
（σ）の値（±１σ、２σ±、±３σ）を加算する。そ
して、１サイクルの各点を繋ぐことにより最大値デー
タ、上限データ等の波形を表示することができる。その
結果、図５に示すように、平均値波形を挟んで上限波形
と下限波形が形成される。最大値波形および最小値波形
は上限波形と下限波形との内側になるように設定される
が、サンプルデータは製品全数を計測した訳ではないの
で、最大値波形および最小値波形の一部が上限波形また
は下限波形より外側に出る箇所がある。 【００１２】図３に示すように、検査装置は上記のサン
プルデータを得るために、入力回路１において１サイク
ル中に複数の測定点ｎを設置する。測定点ｎは加工デー
タが時系列的に変化が少ない箇所では、その間隔を時系
列的に長く取り、逆に、加工データが時系列的に変化が
多い箇所では、その間隔を時系列的に短く取る。また、
製品加工中の１サイクルを複数ｚ個サンプリングする
が、加工データが時系列的に変化が少ない箇所では、サ
ンプリングを間引いて、その分、他の箇所に時間を費や
すようにしている。なお、図示は略すが制御回路がそれ
ぞれの回路の始動、タイミングを制御している。 【００１３】本発明においては、１サイクル中の測定点
ｎの測定値の大小方向に倣う測定値領域（図４のアナロ
グ値軸）において、測定突入時の値を予想して測定範囲
（Δｙ２−Δｙ１）をｍ（例えば１０）等分し、入力回
路１において測定値をｍ分割に仕分けし、各々を比較演
算回路２に入力する。なお、分割は等分でなくても良
い。検査装置の比較演算回路２は、サンプリングのとき
には次々に入力されるデータを仕分け通りに区別して時
系列的に同じタイミングに入力された値を演算する。そ
してｍ分割に仕分けされた各データの平均値、最大値、
最小値を求め、標準偏差処理を行ない記憶回路３に収容
する。また、標準偏差処理により上限データ、下限デー
タを作成し、これらも記憶回路３に蓄積する。 【００１４】表示装置４は比較演算回路２の経過および
結果を数値データまたは波形によって表示することがで
き、また、異常時にはランプで報知したり、警報を鳴ら
したりすることができる。 【００１５】次に監視方法について説明する。一例とし
て、射出成形機等におけるサンプリングデータを上記の
手順で記憶させる。例えば、温度を監視データとして用
いる場合、測定値をΔｙ２＝６５０℃、Δｙ１＝４５０
℃、としてその差はΔｙ２−Δｙ１＝２００℃、とな
り、分割個数をｍ＝１０としたとき、上限データと下限
データの間隔が１０等分され、各幅は２０℃になる。そ
して各々の仕分けされて入力された値について全域の標
準偏差処理を行なう。このようにして、各範囲に最大値
波形、＋３σ波形、＋２σ波形、＋１σ波形、平均値波
形、−１σ波形、−２σ波形、−３σ波形、最小値波形
を表示するためのデータが得られ、記憶回路３に収納し
ておく。また、これらから製品監視に見合う幅の上限波
形および下限波形を選択する。 【００１６】製造工程を監視する準備が整った段階で、
監視装置をスタートさせると製品の加工データが突入時
から入力装置１に入力され記憶回路に蓄積される。 【００１７】図１（ａ）に示すように、検査員が、加工
データの測定点の１点を設定点と指定したとき、設定
点の値Δｙ１がｍ分割したなかのいずれの範囲に入る
かを確認してその範囲を条件として製作した上下限デー
タ（上下限波形）を選択する。そして、記憶回路３から
設定済みの監視幅の持つ複数（注意、危険、稼動停止等
の意味）の上限波形および下限波形が呼び出される。こ
の上下限データを設定点より逆時間方向に抽出し、こ
の上下限データと設定点前の加工データと比較し、正
常であるか否かを検査する。 【００１８】表示装置においては、上下限波形を設定点
から逆時間方向に表示し、正常波形がこの間に描かれ
るようになる。実際、記憶回路３に保存されているその
時までの加工データと、時間軸の設定した範囲時間だけ
波形比較を行ない、良品の判定をする。また、設定点
を加工突入時に合わせれば、リアルタイムで製品加工を
監視することができる。設定点から所定時間監視する
か後続全てを監視するかは状況による。 【００１９】図１（ｂ）に示すように、加工の途中箇所
の設定点の値Δｙ２を指定したとき、設定点の値Δ
ｙ２を含む範囲で作成した上下限データ（上下限波形）
を選択し、この上下限データを記憶回路３より順時間方
向に抽出し、表示装置４には測定中の正常波形が上下限
波形の間隔の中に描かれ、この上下限データと設定点
後の加工データと比較し、正常波形であるか否かを検査
する。 【００２０】また、製品加工の監視箇所は、図２に示す
ように、要部２箇所（複数箇所）でも良い。すなわち、
設定点の値Δｙ３から設定点への逆時間方向および
設定点の値Δｙ４から設定点への順時間方向に、測
定中の加工データとサンプルデータとを比較し、製品加
工の監視を行うようにする。この２個所の監視は独自に
行われるので、このほか、順方向どうしで監視したり、
逆方向どうしで監視したりすることができ都合４通りの
監視方法がある。監視方法の選択は材料、状況等の判断
による。これにより、従来では許容値の幅が充分過ぎて
不良品が混入することがあるが、本発明ではサンプルデ
ータの幅をｍ分割してそれぞれに標準偏差処理を行なっ
たので標準偏差値も略１／ｍとなり幅の狭い上下限デー
タを作成することができ、製品それぞれに測定値の大き
さを仕分けしてそれに見合った比較データ（上下限デー
タ）を整合させて精度の高い製品加工の監視を行うこと
ができる。 【００２１】 【発明の効果】本発明は以上述べた通りであり、請求項
１に記載の発明では、測定値の大小方向に倣う測定値領
域を所定範囲ごとに複数分割し、各範囲ごとに１サイク
ルのサンプルデータを複数取り、１サイクルの個々の点
で標準偏差処理を行ない、各範囲の中で１つまたは複数
の１サイクルの上限データおよび下限データを設定し、
記憶させている。また、分割した分だけ標準偏差値が小
さくなり許容値の幅が小さくなる。そして、製品加工中
のデータの一点を設定点として、該一点を含む範囲にお
いて作成した前記上限下限データを選択するので、許容
範囲の狭い監視を行なえ、精度の良い製品を作り出すこ
とができる。また、加工データが大きくても小さくても
仕分けして作成したいずれかの上下限データに対応させ
ることができ、精度を維持することができる。また、加
工中のデータを前記設定点から順時間方向あるいは逆時
間方向に比較し、そのデータの監視を開始することがで
きるので、要部の監視に便利であり、加工工程において
作業手順が緩和され、作業効率を良くする。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態における監視方法を（ａ）
逆方向、（ｂ）順方向から比較することを説明するグラ
フである。 【図２】本発明の実施の形態における監視方法を２箇所
で比較することを説明するグラフである。 【図３】実施の形態における監視方法を行なうための装
置の概略を示すブロック図である。 【図４】実施の形態におけるサンプルデータの標準偏差
処理を説明するグラフである。 【図５】実施の形態における上下限波形のグラフであ
る。 【図６】本発明に使用される標準偏差値を導く数式の図
である。 【図７】従来の、監視装置の要部を説明する検出部
（ａ）とデータ（ｂ）の模式図である。 【図８】従来の、他の監視装置の要部を説明する検出部
（ａ）とデータ（ｂ）の模式図である。 【図９】従来の製品加工をデータにより監視することを
説明するグラフである。 【図１０】従来の上下限データの不備を説明するグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 製品を加工する突入時から終了時までの
   １サイクルの測定値の大小方向に倣う測定値領域を所定
   範囲ごとに複数分割し、各範囲において、サンプル入力
   される複数サイクルの時系列の同一点におけるデータを
   演算して標準偏差処理を行ない、平均値および標準偏差
   値を基にして１つまたは複数の上限データおよび下限デ
   ータを設定し、 製品加工中のデータの一点を設定点として、該一点を共
   有する前記範囲に属する上限下限データと、前記設定点
   から順時間方向あるいは逆時間方向に加工中に得られる
   データとを比較し、そのデータの相関を判定するように
   したことを特徴とする製造工程監視方法。