JP2004127304A - 自動車ボデー及びボデー部品又は同等品のための組立及び溶接ライン並びに本発明の方法による設備における誤差及び欠陥の識別及び管理のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　誤差を効率的に識別し、原因に溯り、解決のための有用な情報を与える。
【解決手段】　設備は、ボデー部品又は同等品に対する組立工程の実行のための複数の自動化されたステーションから作り上げられる。ステーションには、組立体内の部品の幾何学的な大きさの測定のために確立された測定点に測定センサーがある。センサーにより得られた測定データは処理ユニットにより受け取られ、このユニットは、種々のステーションにおける部品のいかなる変形も検出し、そして検出された変形からその原因に溯って追跡し、そして推定された原因の診断信号を出す。誤差を確かめるために、本発明による方法は解析段階を有し、これにおいて測定点が確かめられ、そして測定点における検出可能な測定値とかかる動きを作る可能性のある可能な原因との間の相関が確かめられる。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、自動車ボデー及びボデー部品又は同等品のための組立及び溶接ラインにおける誤差及び欠陥の識別及び管理のための方法に関する。特に、この管理は、診断に関連し、そして必要な場合は欠陥の回復に関する。本発明は、前記方法による設備にも関係する。

　従来技術においては、組み立てるべき部品の相互の位置決め用の複数個のブロッキングインサートを担持している構造体を備えた複数の自動化された精密組立ステーションからなるボデー及びボデー部品の生産ラインがよく知られている。組立装置、例えば関節式ロボット溶接用アームが、インサートにより位置決めされた部品を永久的に一緒に固定し、次いで仕上げられた製品は次のステーションに送られるためにこのステーションから引き出される。組立は、特別な要求に応じて溶接、接着、リベット付け、縫合などにより達成することができる。

　かかるラインにおいて遭遇する最も重要な問題の一つは、具体化された製品の寸法の正確さを確保することである。事実、種々の要因が、希望の対象物とは異なって作られた対象物を作るように作用する。劣化要因は、例えば使用される技法に特有のもの、或いは１個又は複数のステーションの最初の設定後に生ずる幾何学的変化によるものとすることができる。例えば、溶接による組立では、電極の消耗、電流又は溶接時間の変動、溶接点の作業位置又は順序の変化などによるような溶接パラメーターの変動又はドリフトが生ずる可能性がある。その他の組立方法に対しても同様な要因を追跡することができる。

　幾何学的変動は、ステーションの保守作業及び／又は調整、運動部品の摩耗又は組立中の部品の物理的パラメーターの変化（組み立てられる部品の組成、厚さ、形状などの変化）によっても発生する可能性がある。金属シートからプレスされる部品の厚さの生産ロットの変化による変化が典型である。

　欠陥製品の数を減らすために、従来技術においては、ラインの端末において間欠的に製品を取り上げ、そして［理想」形状からの偏差を見いだすために、特別な検査ステーションにおいてこれを検査することが普通行われている。許容限度を越す欠陥が見いだされたときは、ライン又はその部分が停止され、そしてこうして識別されたステーション内の欠陥の原因を追跡するために、欠陥の生じたステーションに溯って追跡することが要求される。最後に、所要の修正作業がなされる。

　しかし、かかる進行方法では、欠陥を見いだすより前に必然的に何個かの欠陥品が作られる。特に、このことは、完全にうまく行った種々の工程を既に通過し、従って欠陥ステーションにおけるこれらの組立時までは完全に受け入れ可能であった複合部品さえ廃棄することを含む。加えて、欠陥原因の探求と欠陥をなくすために、大きな費用及び工場の休止を伴う多くの時間が必要である。

　本発明の一般的な目的は、誤差の効率的な識別を許し、特定の原因に速やかに溯り、そしてもし必要ならばその急速かつ実際的な解決のために有用な情報を与える方法及び設備を利用可能とすることにより、上述の欠点を除くことである。

　この目的に鑑み、本発明により、ボデー部品又は同等品の組立工程の実行のための自動化された複数のステーションより作り上げられた設備であって、組み立てるべき部品の支持及びブロッキングのための自動化手段及び部品を支持しかつブロッキングするための自動組立手段がステーション内にある設備、並びに誤差及び欠陥を識別し管理するための方法であって、ステーションにおいて部品を支持しかつブロッキングする点よりなる拘束点の動きに敏感な測定点を決定し、更に前記動きに敏感な前記測定点において検出可能な測定値間の相関、及び前記動きを作る可能性のある可能な原因を決定する諸段階を含んだ予備解析段階、並びに、前に確かめられた測定点におけるいかなる動きもこれを展望し、そしてこの場合、動きの可能な原因に溯って追跡し、更にもし希望し又は要すれば可能な原因の排除を許すためにかかる可能な原因を信号する諸段階を含んだインライン診断段階を含む誤差及び欠陥の識別及び管理のための方法を提供することが考えられた。

　更に、ボデー部品又は同等品の組立工程の実行のための自動化された複数のステーションより作り上げられた設備を具体化することを考えた場合、組み合わせられる部品のための自動支持及びブロッキングの手段及び支持されブロッキングされた部品のための自動組立手段がステーション内にあり、更に組立体の部品の幾何学的大きさの測定のためにステーション内の確立された測定点に測定センサーを備え、センサーにより得れた測定データは、処理ユニットにより受け取られ、このユニットは種々のステーションにおける部品のいかなる変形も検出しかつ組立工程において検出された変形からその原因に溯って追跡し、そして推定されたその原因の診断信号を出す。

　本発明の新規な原理及び従来技術と比較した本発明の利点の意味を明らかにするために、付属図面の支援を得て、この原理を適用した非限定的な例示の方法によりその可能な実施例を以下説明する。

　図面を参照すれば、本発明に従って具体化されかつ全体として番号１０により示された設備が、線図的に示される。この設備においては、複数のステーション１１があり、その各は組み立てられた部品又は自動車のボデー１２を具体化するための特定の段階の或る工程を実行する。種々の段階は、希望の製品を達成するための溶接、リベット打ち、接着などとすることができる。種々のステーションの構造及び組立手段は、公知であり本技術熟練者が容易に想像し得るため更に示されることはない。

　各ステーションは、組み立てるべき諸部品の相互の位置決めのための公知のブロッキングインサート１３、及び種々のボデー部品を永久的に固定するための公知の組立装置１４（例えば溶接用ロボット）を備える。

　以下明らかにされるように、各ステーションには、ステーション内のボデー部品の点の位置を（以下の記述に従って）検出する複数のセンサー１５がある。

　ステーションにおいて得られた測定値はすべて処理システム又はユニット１６内に集められ、このユニットはデータを処理しこれらをデータバンク１８において通常の方法でこれらを記憶し、更に端末装置１７上に表示する。

　組立ステーションにおけるセンサーに加えて、ラインの端部に、製品の幾つかの寸法的なパラメーターを検出するための公知の測定ステーション１９を置くことができる。

　以下明らかにされるように、実際の診断は、異常の原因のある生産工程の点（工程に沿った異常の位置）を識別することにある。位置決めは、処理ステーションレベルにおける位置決め（例えば「ボデーの幾何学的な点Ｎｏ．１２０」において作用する原因」）及び処理段階における位置決め（例えば「溶接段階において作用する原因」）の両者である。異常の生ずる部品上の点もまた識別しなければならない（「部品に沿った異常の位置決め）。

　位置決めは、設備に関連した部分に置き（例えば「原因はインサート２５及び２６の近傍にある」）、又はこれと組み合ったその他の部分に置く（例えば「原因は側面と床との結合面に沿ってある」）傾向がある。最後に、異常を生ずる原因の性質（「異常又は病理の性質の定義」）を識別しなければならない。

　工程に沿った原因の位置決めは、或る場合には、現象は、誤差倍増因子のため、これが発生した点から更に下流においてのみ明らかに現れることがあるため、より複雑になることがある。例えば、床の或る工程誤差は、ボデー形状ステーションにおいて側面との結合が実行されるときにだけ現れることが有り得る。

　部品に沿った原因の位置決めが、同様な問題を提供する可能性がある。この場合、損害を受けた点に関する原因のある位置を、この原因の結果の位置から区別することが必要である。これは、異常が部品の種々の点に現れるがこれらが単一の原因による場合に特に真実である。上の場合と同様に、誤差は、原因の近くの点におけるよりも遠い点においてより明らかであることが有り得る。例えば、床、従ってボデーの下方部分における誤差は、ボデー側面の位置決めの結局の誤差により作られた「てこ」効果のため、ボデーの屋根、従ってより高い部分においてより明らかとなる。

　本発明により、診断及び修正の機能のために構造解析を使用するように、種々のステーションにおける支持及びブロッキングの点の運動に敏感でありかつ模擬運動の可能な原因に敏感な測定点の識別、並びに解明が非常に早く従って試行錯誤によるインライン検索の実行に適した拘束及び測定の点で構築された単純化されたマトリックスの生成を含む予備段階が有利に行われる。こうして、検出された運動とこれを作る可能な原因との間の相関を確かめることができる。

　次いで、可能な修正作用に「敏感な」点を決定するために線形回帰推定及び相関を使うことができる。線形回帰推定は、ステーションにおける支持及びブロッキング点の修正に続く弾性戻りの変動を決定するためにも使用される。

　試行錯誤によるインライン検索作業のための単純化されたマトリックス生成の第１段階が、公知の構造解析の考え方の使用により生ずる。

　しかし、構造解析の通常の使用は、ある種の応力により誘導された変形を得ることより構成される。この作業方法は、「直接手順」と呼ぶことができる。

　しかし、本発明の目的に対しては、「逆手順」、即ち実験的に検出された変形からこれに生じた応力に溯る追跡を許す手順を実行することが必要である。この場合、可能な手順は、試行錯誤により作業すること、即ち可能なすべての応力を数学的モデルに適用し、そして適用された応力が、測定点において実際に測定された応力に最も近い変形を与えるものであることを判定することである。しかし、可能な応力の組合せは非常に多く、かつ各構造解析のための計算時間は長い。これが、この方法の実際への適用を非実用的なものとする。

　本発明の原理により、処理される部品の数学的構造モデル化は通常の技術によりなされ、従って「完全な構造モデル」を定めることができる。次いで、完全モデルから「単純化された構造モデル」が得られる。これにおいては、拘束及び応力適用の点（例えば、ステーションにおける基準及びブロッキングインサートの点）、並びに処理ステーションの測定センサーの読取り点におけるノードが減らされる。公知の技法により、この単純化されたモデルは、高速で計算し得る極めて簡単なマトリックスを得るために更に縮小させることができ有利である。

　次いで、測定点においてインラインで検出される変形を起こすブロック上の応力を見いだすために、上述の「試行錯誤」法が単純化モデルに適用される。試行錯誤検索作業は、処理数を減らすよう考えることが容易である。この事実は、マトリックスの大きい計算速度と共にこの方法を実用的なものとさせ好ましい。

　特に、試行錯誤解法は、診断作業であって、検出された実際の変形の或る分布が与えられたとき、変形を作る応力点及びこの応力の大きさが得られ、更に修正作業（又は「治療」）のために、検出された実際の変形の或る分布が与えられたとき、この変形を補償するために適用し得る応力の分布が得られるような診断作業である。

　上述の治療作業は、応力点が測定点より多数であるため、通常は無限の解に導く。しかし、例えば、無限な可能な解の中で、作業又は品質希望の特別な要求に応じて選択し得る（「最適基準」と呼ばれる）幾つかのパラメーターを最適にするものを探すために、自由度を使用することができる。例えば、修正後の残りの変形を最小にすること、使用される修正応力の数を最小にすること、適用される修正応力の総量を最小にすること、或いは修正応力などにより誘起される内部張力を最小にすることを望むことができる。

　変形が検出される点は、診断作業又は治療作業のための変形を作る拘束又は応力適用の点（例えばインサート）の定義付けを最適にするように選定されねばならない。

　これにより、点はインサートの小さい動きに「敏感」であること、即ち、点はインサートの位置の変化により幾何学的に変化すること、及び個々の点が模擬された種々の原因の差に適合することが要求される。

　本発明によりこれを達成するために、応力の模擬された原因（例えば、インサートの位置）及びその可能な組合せについての（一連の点により定められた）感度の「帯域」を決定するために部品の構造モデルが使用される。

　次いで、このように定められた「帯域」がこれと組み合わせられた原因に関して区別され、更に最適の測定点を定めるために「試行錯誤」法が、区別された帯域に適用される。この手順は、先に区別された「帯域」のセンサーの事実上のセンサーの位置決め及び検出可能な原因の数の計算よりなる。

　すべての可能なセンサーの移動を模擬すれば、検出し得る原因数の最大化及び使用されるセンサー数の最小化を確実にするためセンサーの複合体により構成される最適の解を定めることができる。

　こうして得られた結果は、次いで、区別し得る模擬された原因（通常は全部）、及び選ばれた「帯域」と原因、即ち測定値間の全単射結合として理解され、或る閾値に関してオールオアナッシング（１又は０）で表された原因との間の相関、並びに関連原因を定めるために使用される。

　このとき、可能な欠陥の種々の原因の「記号」を得ることができる。即ち、すべての測定値についての正規化された効果のポロフィルが得られる。

　システムの通常の機能中に、可能な原因の全てを区別するために必要なセンサーの数より少数のセンサーを使用することを決定することもできる。この場合、区別可能な実際の原因は模擬されたものより少ない数とすることができる。

　いずれの場合も、システムは、上述の全てのパラメーターに付随する区別可能な原因を示すことでき、またそれぞれの記号に付随する区別不可能な原因も示すことができる。

　或る診断及び修正の機能を実現するために、或る構造計算の概念が使用される。

　通常、自動車用金属板の溶接ステーションにおいては、ブロッキングインサートの位置を動かすことにより種々の種類の偏差又は幾何学的誤差を補償することが試みられる。インサートを「幾何学的配置外れ」にする、即ち称呼値の外側にする動きにより、ブロッキング時に処理されている部品内に内部張力が誘発される。通常、材料の永久塑性変形を生ずるようなかかる張力は望ましくない。このため、正常な条件下、即ち「線形」領域内においては、ブロッキングを無くしたときの弾性戻りが、いかなる補償の導入もなく部品を最初の状態に戻す。

　「永久」修正を持つために、即ち部品のブロッキングを無くした後もこれを保持したい場合は、「非線形」作業を、部品のブロッキングとブロッキング外しとの間に起きる生産サイクル内に組み合わせなければならない。上述のような塑性変形の非線形作業のない溶接の場合は、非線形作業は、ブロッキング時に組み立てられる部品の金属板の相対運動（走り又は打撃の運動）より構成され、これは溶接作業により続いて固定される。もしこれら相対運動がブロッキングの位置により影響を受けるならば、相対的なインサートの動きが永久修正を生ずる。相当したこれらの永久修正は、ここでは「敏感な点」として定められる。

　問題はこれら敏感な点を決定することである。

　本発明は、通常微妙でかつ費用のかかる作業であるブロッキングの物理的な移動を必要としない統計的処理に基づいた幾つかの溶接処理の「敏感な点」の決定も企てる。これらの点の決定は、ここでは、これに入る部品の形状及び位置の分散の効果により、部品の幾何学的配置と静的レベルにおいて使用可能なインサートの幾何学的配置との間の多くの組合せがあるという考えに基づく。

　続いて、検査下の溶接サイクルの入力及び出力における幾何学的誤差の分散の傾きの検査に進む。これら分散について、入力と出力との間の「相関」及び「線形回帰線」を調査する。もし相関が高く（１に近く）かつ回帰線が４５゜に近い傾斜（１に近い角度係数）であるならば、これは、ブロッキングに関する部品の相対位置とは関係なく、生産工程が出力における部品に戻りを与える。このことは、これを入力の際に見られたものから変えないことを意味する。これら条件下においては、点は「敏感でない」。逆に、点は、入力と出力との間の相関が低くかつ線形回帰線の傾斜が４５゜から遠くなると「感受性」がより大きい。

　このように定められた「敏感な」点は、永久修正を作ることを許すが、いずれの場合も、修正の効果を損なう弾性戻りによる影響を受ける。換言すれば、希望の結果を得るためには、弱くされた部品の修正作用は、これを、修正の前後の状態間に生ずる弾性戻り変動により増強しなければならない。

　従って、このため、ブロッキングインサートと部品との間の相対位置の変動の関数として溶接ステーションの入力と出力との間の部品の点の弾性戻りの変動の法則を定めることが必要である。これは、測定点における修正作用を得るために必要なブロッキングインサートの運動の調整を定めることである。これは、先の点において見られた同じ統計的考慮に基づくことができる。

　この場合も、ブロックの物理的移動を要しない統計的解析に基づき評価をすることが望ましい。このため、問題の溶接サイクルの入力と出力とにおける幾何学的誤差の分散の傾きを調査する。これら分散について、入力と出力との間の「線形回帰線」を調査する。この回帰線の傾斜は、弾性戻り変動により弱くされた運動部品を識別する。言い換えれば、ｓをインサートの動き、ｘを入力における測定値、ｙを出力における測定値、そしてｍを回帰線の傾斜係数とすると、
　　ｙ＝ｓ−ｍ・ｓ
が得られ、この式から
　　ｓ＝ｙ／（１−ｍ）
が導かれる。

　従って、出力ｙにおける誤差を修正するためにインサートに与えるべき動きｓは、係数１／（１−ｍ）で変えねばならない。この係数の傾きは、ｍが０に向かうと１に向かい（非調整時）、またｍが１に向かうと、即ち回帰線の傾斜が４５゜に向かうと無限に向かう（修正不可能）。この全ては上に見られる「感受性」の定義と整合する。

　今日まで、上述のような診断に使用される所要の測定データは、これらが互いに相関しかつ整合し、従って直接使用できるように単一の測定システムから生じたとされて来た。　　　

　実際は、データは異なる作業ステーション及び異なる測定システムからくるであろう。測定（即ち、観察されることが好ましい寸法的特徴の測定及び読取りのシステム）が、（占有空間の必要なしに全溶接作業中に測定できるように種々のステーションの設備内に直接取り付けられ）工程に沿って分散されかつ（例えば、ＤＥＡ形式の座標を有する測定器により具体化された）ライン端末に集中されることが有利である。

　異なるシステムにより得られたデータは、通常は、測定学的一貫性がなく、即ちこれらは種々の理由で直接比較することができない。我々の特別な事例においては、測定すべき金属板の組立体は非常に可撓性のあることが多く、従って種々のステーション間で測定値は一様でなく、各作業ステーションにおいて、部品は、異なった報告がなされ、垂直方向とは異なる配置を有し従って重量の影響で異なる変形を有し、最後に異なる方法のこれらの支持及びブロッキングにより異なって変形されることを考慮しなければならない。

　異なる読取りからの一連のデータを正しく使用するには、データを一緒に「相互に関係付ける」こと、即ち、或るシステムにより測定されたデータから別のシステムにより測定されたデータに行くことを許す法則を見いだすことが必要である。換言すれば、差を無くして部品の実際寸法に依存せずかつこれらを測定する方法にも依存しないようにすることが必要である。従って、ばらばらな上述の３個の原因について、少なくも或る一つの読取りシステムから他のシステムへの変換の法則を決めることが必要である。

　異なった方法で報告された部品に対しては、通常、寸法測定において、その絶対位置に基づいた基準値の変換が行われる。診断用の場合は、システムは、次の理由により辛うじて使用可能である。即ち、基準値は誤差により（診断を受けることよっても）影響を受ける可能性のあるため、及び測定中に部品は、例えばこれが取扱い用部材により掴まれたときに生ずるような低い精度でその基準面上に支持されることなく更にその他の既知の点で支持されないためである。

　別の方法は、比較したい読取りシステムの双方から来たデータに対する（残留誤差を最小にする部品の回転移動の探索よりなる）「最良の適合」処理の達成よりなる。もし同じ点において最良の適合がなされたならば、２組のデータの最終の基準値は、これらの最初の測定に使用された基準値とは無関係に一致するであろう。

　垂直方向とは異なったトリムを有する部品の問題については、二つの事例において異なった作用をしている重量に関連した変形による差を確かめるために構造解析を使用することが革新的に選ばれた。

　最後に、異なる部材を異なる方法で保持しブロッキングする影響により異なる方法で変形された部品による誤差の問題は、便宜上、２個の下位事例に分割することができる。

　第１の事例は、部品が平衡して保持される事例である。この事例においては、変動は、重量の差の影響によるだけであり、解は、先行事例のそれと類似している。

　第２の事例は、部品が不静定に保持されブロッキングされる事例である。この場合は、異なる重量の影響による変動及び先行の事例におけるような定量化に加えて、ブロッキングにより誘導された変形について許容値を作ることが必要である。

　全ての事例において、構造解析の概念の使用により、部品及びブロッキング部材の（別のシステムにより確かめるべき）実際の幾何学的配置を許すことによりブロッキングにより誘発される変動を確かめることができる。

　異なる読取りシステムから来る相互に関係付けられた測定データの使用の第１の例は、いわゆる「工程記号」のそれである。

　診断の目的に対しては、異常、従ってその原因の始点を位置決めすることが非常に重要である。位置は、処理点、処理サイクルの段階、及び異常の現れた部品の点を決定するするに相違ない。

　工程に沿って分布された計測が、異常の現れ始めた場所を信号し、これに備える。しかし、異常は、誤差ゼロからの偏差として常に単純に現れるわけではない。事実、自動車用金属板加工のような処理においては、工程及び部品の或る点においてゼロからの或る偏差を有し、仕上がり製品上のゼロ誤差を得るために、これらが続いて補償され無効化されることが普通である。

　これは、例えばプレス段階で発生した誤差を無くすことは常に可能でなく、更にどこも「ゼロ内部張力」を持つことは可能でないためであり、従って工程に沿って進化する形状の変動を生ずる内部の「共同作用」状態を受け入れかつ管理しなければならない。

　言い換えれば、工程に沿った誤差を後で無くすことが普通である。入力の際の部品及び半製品部品の形状は、剛性及び機械的な収縮により生じた内部の共同作用状態並びに処理ラインに沿って生ずる熱応力の変動の結果として、処理ラインに沿って進化する。

　部品の形状及び支持及びブロッキング設備の形状は、金属板の弾性戻りのため異なることも考えるべきである。

　最後に、厳密な計測の観点から、半製品の幾何学的な読取りは、測定が通常行われる異なる条件の結果としての仕上がり製品のそれとは一致しない。

　このため、誤差の形式を即時に信号しそしてこれらが検出されると同時にこれに基づいて部品を排除することは効率的ではない。

　工程に沿った或る点の称呼値からの偏差の評価は、入力における部品において開始し、前進の種々の段階における半製部品において連続し、そして仕上げられた部品において終了し、この点において「工程記号（ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）」を構成する。この名称は、各工程及び各点がこれを区別する典型的な展開を有することに由来する。

　「工程記号」として工程に沿った組織的な誤差の典型的な傾きを定義した場合は（記号は各設備に対する特徴である）、「ゼロ記号」として、最終部品におけるゼロ誤差を有することを導く工程記号を定義することができる。これは、この状況が意図された対象物を構成する場合でも決して完全な「フラット」ではない。なぜならば、これが理想的な「ゼロ張力」過程の状態の一つであるためである。

　ゼロ記号は、完全に実現することは決してできないが準備することがよい理想的な状況を構成する「ゼロ張力過程」の極端な場合においてのみゼロ（フラットゼロ記号）と全く等しい。

　「ゼロ記号」は、ラインに沿って測定されたデータとライン端末において測定された（「計測関連の検定又は監査」）データとの間の相関により得られる。記号を得ることは、組織的な値について計算される典型的な統計的作業である。次いで、実際の記号がインラインで得られ、そしてこれのゼロ記号からの偏差が、異常な挙動を有する処理点（異常位置）を無くすために使用される。

　異なる読取りシステムからくる相関した計測データの使用の第２の例は、位置及び形状の誤差の分類作業におけるフィギュアーの分解及び組替えの例である。

　事実、診断の重要な対象の一つは、−例えば金属板のプレスの際に作られる−局所的な形状誤差に変換する異常の原因と、例えば不正確な溶接作業により作られた組み合わせられた部品の相互位置誤差に変換される異常の原因とを区別することである。

　従って、最大可能な完全性で実際の部品の形状を再構成し、次いでこれらの相補を許しつつ全ての利用可能な読取り源を使用することが適切である。本発明により、形状の局所的誤差を記述するデータを、部品の連結方法から誘導した全体的な幾何学的配置をデータに「組み合わせる」ことにより部品の実際の幾何学的配置が再構成される。これを行うために、以下の３段階の方法が続けられることが有利である。

　第１段階においては、柔軟な読取りシステム２０、例えば座標測定機器又はヒト形の測定ロボットにより作られた測定値を臨界測定帯域上に焦点を合わせることが必要な場合は、局所的形状データが読まれる。測定は、最終製品又は最終部品１２が具体化されるまで部品２１の組立体により実現される部品の下位組立体を構成する部品２１においてなされる。

　第２段階においては、部品の連結の幾何学配置の一般的なデータがインライン機械、例えばステーションのセンサーシステム１５を備え又はセンサーシステムである公知の並列測定システムにより、非常に高いサンプリング速度で読み取られる、
　第３段階においては、データは処理ユニット１６に送られ、そして出発用の幾何学的配置データとして第１段階において得られた局所的形状誤差データを使用しかつ拘束のために第２段階において得られた部品位置決め用データを使用して公知の構造解析により前記ユニットにより一般的な幾何学的配置の再構成が行われる。

　今や、ここに説明されたシステム及び方法により、以下の問題に適切に解答することが可能であることが明らかである。
−製品は満足であり、従って方法は正しく機能し、又は（方法が満足に機能しない場合は）どこで或いはどうしてこれがうまく機能しないか？
−方法が満足に機能しない場合は、これをいかに矯正（治療）するか？そして
−間違った活動を取る前に、模擬された矯正の効果は何か？（予測）。

　治療の適用（即ち、方法の修正）に当たっては、以下の予備的な作業が達成される間に第１の段階があるであろう。
−ステーション内のブロッキングインサートの位置における措置により、部品の永久的修正が可能である領域として理解される敏感な帯域を無くし、
−可能な修正措置の帯域（多くの誤差を有する敏感な領域）を無くし、更に
−措置より生ずる弾性戻り変動を許すための、インサートの動きの限定に要する調整を無くす。

　予備作業の後で、インサートの動きの識別による、即ち、動かすべきインサートの識別と予め設定された最終の正確な対象物の関数としての動きの量とによる治療の第１段階を継続する。

　インサートの動きの識別においては、治療的療法、即ち欠陥の原因を除去しようとする療法、及び補償的療法、即ち原因が発生した場所に措置を取ることが不可能又は不適切であるとき、欠陥の原因を知ることがなくとも欠陥を補償しようとする療法（例えば、プレスによる部品の形状誤差の組立ラインにおける補償）の２種の異なった治療戦略を適用することができる。

　治療的療法の適用においては、システムが「定位置外れ」インサートを識別し、そしてこれに行うべき修正を示す。

　補償的療法においては、（例えばオペレーターが獲得したい最大残留誤差を示した後）システムは動かすべきインサートの最大数を明らかにし、そして最小の動きで結果を得るように作用するようにインサートを選択し、行うべき動きを示し、最後に修正後の残留誤差を示す。

　システムにより実現された予測、即ち提案された修正の効果のシミュレーションは、費用を要する物質的な作業を行うより前の、その作業の良好な成果の調査を可能とする。

　本発明によるシステムにより、設備の管理の全ての要求を含んだ種々の機能を得ることができる。従って、以下の機能がある。
−システムが、総合的かつ詳細な解析レベルで実時間で更新された過程の完全な機能をオペレーターに供給する指揮及び管理機能、
−もし異常が発生したならばシステムが自動的にオペレーターの注意を喚起するように、システムの全ての点における工程を常に管理下に保つ監視及び警告機能、
−異常が発生した場合に原因の位置を決める修正活動を提案しかつこの有効性を調査する診断及び治療機能、
−システムが製品の全ての品質データを常に管理下に保ちかつ許容値を越えた点の存在を信号する製品品質管理機能、及び
−全体的な性能を改善したい場合に、システムが工程の個々の基本的作業に属す可能性のある誤差を照準とした解析を提供する工程の最適化機能。

　設備の寿命中に生ずる全ての重要な事象はシステムにより検出され、工程の統計及び文書化の目的のための履歴的データが収集される。

　本発明による方法及びシステムの利点は数え切れない。例えば、新しいラインの始動段階、或いは製品又は工程又は部品供給者の変更（例えば、金属板のロットの変更）の導入段階におけるラインの再校正の段階における設定時間の大幅な減少がある。故障に続く再設定又は保守作業のための工程の停止時間の基本的な減少も明らかである。更に、特に固有の不安定の存在又は例えばレーザー溶接のような幾何学的に微妙な処理における工程の品質レベルの保持による製品品質の相当な改善及び安定化がある。

　また、不合格品の生産又は処理の繰返しの減少、及び間欠的な外部撹乱のある場合のよく管理され従って安定した生産の流れもある。

　本発明の新規な原理を適用した実施例の以上の説明は、請求される排他的な権利の範囲内における前記原理の限定しない例として与えられた。例えば、処理ステーション及び測定手段の数、形式及び配置は、特別な実際的要求に応じて変更することができる。

本発明を応用した自動車ボデーの組立ラインを示す。

符号の説明

　１０　設備
　１１　ステーション
　１２　ボデー
　１４　組立装置
　１６　処理システム
　１９　測定ステーション

Claims (15)

1. 　ボデー部品又は同等品の組立工程の実行のための複数の自動化されたステーションより作り上げられた設備において、ステーション内に、組み立てるべき部品の支持及びブロッキング用の自動手段並びに支持及びブロッキングされた部品のための自動組立手段がある前記設備であって、
   ａ．−ステーションにおける部品の支持及びブロッキングの点よりなる拘束点の動きに敏　　感な測定点を決定し、更に
   　　−前記動きに敏感な前記測定点において検出可能な測定値間の相関、及びかかる動き　　を作る可能性のある可能な原因を決定する
   諸段階を含んだ予備解析段階、
   ｂ．−前に識別された測定点におけるいかなる動きもこれを展望し、そしてこの場合、動　　きの可能な原因に溯って追跡し、更に
   　　−もし希望し又は要すればかかる可能な原因の排除を許すためにかかる可能な原因を　　信号する
   諸段階を含んだインライン診断段階
   を含む誤差及び欠陥の識別及び管理のための方法。
2. 　　−確立された読取り点に部品の幾何学的な大きさを測定するためのセンサーを配列　　　し、
   　　−種々のステーションにおいて組み立てられた部品の数学的構造モデルを具体化し、　　−複数の可能な原因のモデルへの適用、及び複数の応力の中で測定点において実際に　　検出された変形に最も近い変形をモデルに与えるものの決定よりなる試行錯誤法をモ　　デルに適用し、更に
   　　−このように識別された応力の分布を、設備における組立体の欠陥又は誤差の診断を　　供給するために、実際にこれを作る応力点を得るように使用する
   諸段階を含む請求項１による方法。
3. 　数学的モデルが単純化されたモデルであって、これにおいては、モデルのノードが、ステーション内の部品の支持及びブロッキングの点よりなる拘束及び応力適用の点及び前記読取り点に減らされる請求項２による方法。
4. 　このように識別された応力の分布から、ステーションにおいて適用されかつ設備において組立体の欠陥又は誤差のための治療を供給するために実際に検出された変形を補償するように意図された１個又はそれ以上の修正応力の分布が得られる請求項２による方法。
5. 　変形を補償しようとする多くの応力分布がある場合に、これらの中から実際に使用すべき応力分布として、先に識別されたパラメーターを最適にするものが選定される請求項４による方法。
6. 　最適にすべきパラメーターが、修正後の残留変形の最小化、使用すべき修正応力の数の最小化、適用すべき応力の総数の最小化、及び修正応力による誘導される内部張力の最小化の中から選ばれる請求項５による方法。
7. 　読取り点の選択が、
   　　−測定することが望ましい応力又は応力の可能な組合せの各原因に対して敏感な一連　　の点により定められる帯域を確認するために部品の構造モデルを使用し、
   　　−これらと組み合わせられた原因に関して定められた帯域を明らかにし、更に
   　　−最適の測定「帯域」を定めるために、センサーが最大数の原因を測定する位置を見　　いだすように、先に識別された帯域内のセンサーを実質的に位置決めしかつ測定可能　　な原因の数を計算することにより識別された帯域に試行錯誤法を適用する
   諸段階を含む請求項３による方法。
8. 　全てのセンサーの可能な位置決め並びに測定可能な原因の数の最大化と使用されるセンサー数の最小化とを保証するセンサーの複合体よりなる最適の解が提供される請求項７による方法。
9. 　組み立てられた部品の先に識別された点の位置が、これらの組立前のステーションにおける拘束点の動きに敏感であるか否かまたその程度はどの位かを判定するために、
   　　−組立作業の前後において前記事前確認された点における幾何学的誤差の分散の傾き　　　を検出し、
   　　−前記分散の入力と出力との間の「相関」と「線形回帰線」とを調査し、更に
   　　−入力と出力との間の相関が小さくかつ更に線形回帰線の傾斜が４５゜から遠いとき　　事前確認された点をより「敏感」であると定める
   諸段階を含む請求項４による方法。
10. 　ステーションにおいて組み立てられた部品の事前確認された点の位置を永久的に変えるように、ステーションにおいて課される拘束点の移動量を決定するために、
    　　−組立作業の前後における前記事前確認された点における幾何学的誤差の分散の傾き　　を測定し、
    　　−入力と出力との間の前記分散の「線形回帰線」を調査し、更に
    　　−ｘが入力における測定値、ｙが出力における測定値、そしてｍが回帰線の角度例数　　であるとき、
    　　　　　　　　　ｓ＝ｙ／（１−ｍ）
    　　に等しい動きｓを拘束点に課す
    諸段階を含む請求項４による方法。
11. 　誤差及び欠陥について応答可能な工程の点を追跡するために、
    　　−「工程記号」と呼ばれるであろう工程に沿った組織的誤差の典型的な傾きを計算し　　、
    　　−工程の終端において組み立てられた部品のゼロ誤差を持つように導く「ゼロ記号」　　と呼ばれる理想的な工程記号を定め、
    　　−ステーションの測定センサーから部品の現在の寸法データを受け取り、そしてこれ　　から現在の工程記号を計算し、更に
    　　−誤差及び欠陥に対する応答可能な工程の点を確かめるために、現在の工程記号のゼ　　ロ記号からの偏差を使用する
    諸段階を含む請求項４による方法。
12. 　組み立てられた部品の幾何学的再構成を実現するために、
    　　ａ．構造解析及び「最良適合」により、同じ部品について、異なるステーションで得　　られた測定値を一致させ、
    　　ｂ．組み合わせるべき部品の局所的な幾何学的配置データを測定値から得て更にこれ　　から局所的形状誤差データを抽出し、
    　　ｃ．部品の幾何学的配置の位置決めについての一般データを測定値から得て、更に設　　備に沿って部品についてのこれらを得て、更に
    　　ｄ．上で得られた局所的形状データと一般的な幾何学的配置データとを処理し、そし　　て出発幾何学的データとして段階ｂにおいて得られた局所的誤差データを、また制約　　として段階ｃにおいて得られた部品の位置決めデータを使用して構造解析により部品　　の一般的な幾何学的配置を再構成する
    諸段階を含む請求項３による方法。
13. 　ボデー部分又は同等品の組立工程の実行のために複数の自動ステーションより作り上げられた設備であって、ステーション内に、組み合わせられる部品のための自動支持及びブロッキングの手段及び支持されブロッキングされた部品のための自動組立手段があり、更にステーション内に組立体の部品の幾何学的大きさの測定のために確立された測定点に測定センサーを備え、センサーにより得られた測定データは処理ユニットにより受け取られ、これは種々のステーションにおける部品のいかなる変形も取り上げそして組立工程において検出された変形からその原因に溯って追跡し、そして推定された原因の診断信号を出す前記設備。
14. 　種々のステーションにおいて組み立てられた部品の単純化された数学的構造モデルが処理ユニットにおいて記憶され、これにおいてモデルのノードが拘束及び応力適用の点に減らされ、これらはステーションにおける部品の支持及びブロッキングの点及び前記測定点よりなり、中央ユニットはモデルに複数の可能な応力を適用しそして複数の応力の中で実際にセンサーにより検出された変形に最も近いモデル変形において与えられたものを決定することを特徴とする請求項１３による設備。
15. 　ステーションに、検出された変形の修正を供給するために組立体内のその部品片に作用し得る手段があることを特徴とする請求項１３による設備。

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