JP2924461B2

JP2924461B2 - フィードバック式加工条件補正装置

Info

Publication number: JP2924461B2
Application number: JP15878792A
Authority: JP
Inventors: 千智加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JPH05324021A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工後のワークの寸法
情報をフィードバックして加工条件を補正する装置に関
するものであり、特にその補正の精度を向上させる技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、車両のエンジンのシリンダボア
等の内円筒面，エンジンのクランクシャフトのジャーナ
ル面等の外円筒面等の加工部位をそれの実直径等の実寸
法が目標寸法に精度よく一致するように加工するために
フィードバック式加工条件補正装置が使用される。

【０００３】この装置の一形式に次のようなものが存在
する。それは、(a) 複数のワークを順に加工する加工具
を加工条件に従って制御する加工具制御手段と、(b) 加
工された複数のワークの寸法を順に測定する寸法測定手
段とに接続されて使用されるフィードバック式加工条件
補正装置であって、寸法測定手段による測定結果に基づ
き、加工された各ワークの寸法に関する情報を取得し、
それに基づいて加工具の加工条件を補正するものであ
る。

【０００４】この形式のフィードバック式加工条件補正
装置は従来、加工された各ワークの寸法誤差のみを寸法
情報として取得して加工条件を補正するように設計され
ていた。しかし、加工条件の補正は本来、ワークの実寸
法に影響を及ぼす要因をできる限り多く勘案して行うべ
きものである。そのため、従来装置では、その補正の精
度を十分には高めることができない。

【０００５】このような事情に鑑み、本出願人は先に次
のような装置を開発した。これは、本出願人の特願平４
−６１３０５号明細書に記載されているフィードバック
式加工条件補正装置であって、加工後のワークの寸法
誤差のみならずそれの変化傾向をも寸法情報として取得
する寸法情報取得手段と、取得された寸法情報に基づ
いて加工条件の補正値を決定する加工条件補正手段とを
含むものである。さらに、本出願人は、本出願人の特願
平４−６１３０６号明細書に記載されているフィードバ
ック式加工条件補正装置であって、上記寸法情報取得
手段と、加工条件の補正値を逐次決定する加工条件補
正手段であって、取得された寸法情報と少なくとも前回
の補正値を含む過去の補正値とに基づいて今回の補正値
を決定するものをも開発した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これら開発されたフィ
ードバック式加工条件補正装置（以下、単に開発装置と
いう）も前記加工具制御手段および寸法測定手段に接続
されて使用されることになるが、それら加工具制御手段
および寸法測定手段においては、ワークが加工具により
加工されたならば直ちに寸法測定手段により寸法測定が
行われるのではなく、加工されたワークについての寸法
測定は、それより先に加工されたワークについての寸法
測定の終了を待って行われるのが普通である。そのた
め、上記開発装置においては、加工されたワークであっ
て寸法測定を待つ待機ワークの数の標準値が一義的に設
定され、その標準値の下で最適な制御規則が設定され
て、前記加工条件補正手段が、その制御規則に従い、か
つ、最新の寸法情報（最新の寸法測定結果に基づく情
報）に基づき、加工具により次に加工されるべきワーク
の加工条件を補正するものとされていた。しかし、待機
ワーク数は実際には標準値から大きく外れる場合もあ
る。そのため、上記開発装置には、待機ワーク数が標準
値から大きく外れる場合には、所期の補正精度を実現す
ることができないという問題があった。

【０００７】以上、待機ワーク数が一定であるとの前提
の下に加工条件をフィードバック式で補正する装置の問
題を上記開発装置を例にとって説明したが、この問題は
開発装置のみならず、前述のように、寸法誤差に関する
情報として寸法誤差のみを取得し、それに基づいて加工
条件をフィードバック式で補正する従来の装置において
も同様に存在する。

【０００８】以上のような事情に基づき、本発明は、
(a) 少なくとも１種類から成る複数のワークを順に加工
する加工具を加工条件に従って制御する加工具制御手段
と、(b) 加工された複数のワークの寸法を順に測定する
寸法測定手段とに接続されて使用されるフィードバック
式加工条件補正装置において、ワークの寸法情報のみな
らず待機ワーク数をも勘案して加工条件を補正すること
により、上記の問題を解決することを課題として為され
たものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の要旨は、上記フィードバック式加工条件補正
装置を、図１に示すように、寸法測定手段による測定
結果に基づき、加工された各ワークの寸法に関する情報
をワークの種類ごとに取得する寸法情報取得手段１と、
加工具により加工されたワークであって寸法測定手段
による寸法測定を待っているものの数をワークの種類ご
とに取得する待機ワーク数取得手段２と、加工具によ
り次に加工されるべきワークの加工条件の補正値を、そ
のワークと種類が同じワークについて寸法情報取得手段
１および待機ワーク数取得手段２によりそれぞれ取得さ
れた寸法情報および待機ワーク数に基づいて決定する加
工条件補正手段３とを含むものとしたことにある。

【００１０】なお、本発明は、同じ加工具で１種類のワ
ークしか加工しない場合にも、複数種類のワークを加工
する場合にも適用することができるが、後者の場合に
は、「複数種類のワーク」が常に「目標寸法が互いに異
なる複数のワーク」を意味するとは限らない。目標寸法
すなわち目標加工形状が同じでもワークの剛性等が異な
れば、それに応じて加工条件を異ならせることが適当で
ある場合があり、この場合には、「目標寸法は同じでも
剛性等は異なる複数のワーク」が「複数種類のワーク」
に該当するからである。

【００１１】また、本発明における「加工条件補正手段
３」の一態様は、ワークの種類ごとに、かつ、待機ワー
ク数がとり得る数すべてについて個々に、寸法情報と補
正値との関係を規定する１個の制御規則が予め記憶させ
られていて、取得された待機ワーク数と、次に加工され
るべきワークの種類とに応じて制御規則を選択し、それ
に従い、かつ取得された寸法情報に基づいて加工条件の
補正値を決定するものとすることができる。

【００１２】別の態様は、ワークの種類ごとに、前記制
御規則すべてのうちの、待機ワーク数がとり得る数すべ
てのうちの代表的なものに対応する複数の代表制御規則
が予め記憶させられていて、次に加工されるべきワーク
の種類に対応する複数の代表制御規則の各々が、取得さ
れた待機ワーク数の下で真の補正値に及ぼすと予想され
る影響度をそれぞれ推定し、複数の代表制御規則とそれ
ら各影響度とに基づいて加工条件の補正値を決定するも
のとすることもできる。

【００１３】さらに別の態様は、ワークの種類ごとに、
前記制御規則すべてを代表する１個の制御規則と、待機
ワーク数と補正係数との関係とがそれぞれ予め記憶させ
られていて、まず、次に加工されるべきワークの種類に
対応する代表制御規則に従い、かつ、取得された寸法情
報に基づいて加工条件の補正値の候補値を決定し、さら
に、上記関係に従い、かつ、取得された待機ワーク数に
応じて補正係数を決定し、決定された補正値の候補値と
補正係数とから補正値の真正値を決定するものとするこ
ともできる。

【００１４】さらに別の態様は、ワークの種類ごとに、
待機ワーク数と寸法情報と補正値との関係を規定する１
個の制御規則が予め記憶させられていて、その制御規則
に従い、かつ、取得された待機ワーク数および寸法情報
と、次に加工されるべきワークの種類とに基づいて加工
条件の補正値を決定するものとすることもできる。本発
明の一実施態様は、(a) 複数のワークを順に加工する加
工機と、(b) その加工機による加工中に前記各ワークの
寸法をインプロセス測定寸法として測定するインプロセ
ス測定具と、(c) 外部からの信号に基づき、前記加工機
による一回の加工を終了させる定寸点をその加工機の加
工条件として決定するとともに、前記測定されたインプ
ロセス測定寸法がその決定した定寸点に達したときに前
記加工機による一回の加工が終了するようにその加工機
を制御する定寸装置と、(d)前記加工機による加工が終
了した前記複数のワークについて寸法をポストプロセス
測定寸法として、加工順序と同じ順序で測定するポスト
プロセス測定具とを含み、かつ、加工機とポストプロセ
ス測定具との間に、加工機による加工が終了してポスト
プロセス測定具による寸法測定を待つ待機ワークが少な
くとも１個存在する加工システムに接続されて使用され
るフィードバック式加工条件補正装置であって、前記
ポストプロセス測定具により順に測定された複数個のポ
ストプロセス測定寸法について順に、目標寸法からの誤
差である寸法誤差を取得するとともに、取得した複数個
の寸法誤差の変化傾向をそれぞれ寸法情報として取得す
る寸法情報取得手段と、前記待機ワークの数を取得す
る待機ワーク数取得手段と、前記取得した寸法誤差お
よび寸法誤差変化傾向と、取得した待機ワーク数とに基
づいて前記定寸点の補正値を決定する加工条件補正手段
とを含むことを特徴とするフィードバック式加工条件補
正装置とすることができる。また、本発明における「寸
法情報取得手段」の一態様は、前記ワークの種類ごと
に、前記加工具による加工が終了した複数個の加工部位
について寸法を加工順序と同じ順序で測定することによ
り、それら加工部位について寸法誤差を順に取得すると
ともに、取得した複数個の寸法誤差について変化傾向
を、それら寸法誤差がそれらの取得順序に対して変化す
る際の傾きとして取得し、取得した寸法誤差と寸法誤差
変化傾向とをそれぞれ前記寸法情報とするものである。

【００１５】

【作用】本発明装置においては、寸法情報取得手段１に
より、寸法測定手段による測定結果に基づき、加工具に
より加工された各ワークの寸法情報がワークの種類ごと
に取得され、待機ワーク数取得手段２により、同じ加工
具により加工されたワークであって寸法測定手段による
寸法測定を待っているものの数がワークの種類ごとに取
得され、加工条件補正手段３により、取得された寸法情
報および待機ワーク数と次に加工されるべきワークの種
類とに基づき、そのワークについて加工条件の補正値が
決定される。寸法情報およびワークの種類のみならず待
機ワーク数をも勘案して加工条件の補正値が決定される
のである。

【００１６】

【発明の効果】このように、本発明によれば、待機ワー
ク数をも勘案して加工条件を補正することが可能となる
ため、待機ワーク数が大きく変動する場合でも、加工条
件を精度よく補正することが可能となるという効果が得
られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例であるフィードバッ
ク式の定寸点補正装置を含む加工システムを図面に基づ
いて詳細に説明する。

【００１８】本加工システムは、自動車のエンジンの、
複数個のシリンダボアを持つシリンダブロックを加工す
べきワークとし、かつ、各シリンダブロックの各シリン
ダボアの内円筒面を加工すべき加工穴として、その加工
穴をホーニングするために設けられている。すなわち、
本実施例においては、加工穴が複数個ずつ設定されたワ
ークが本発明における「ワーク」の一態様なのである。

【００１９】本加工システムは、図２に示すように、１
種類のみから成る複数のワークが一列に並んで搬送され
る加工ライン（図において矢印で表す）を有し、そのう
ちのある位置に、ホーンを加工具として各ワークの各シ
リンダボアをホーニングする加工機１０が配置され、そ
れの下流側のある位置に、ホーニング加工されたワーク
全部について各加工穴の内径を計測する全数計測機１４
が配置されている。

【００２０】加工機１０は、加工具を加工穴ごとに備え
（各ワークにおける加工穴の数と同数備え）、さらに、
各加工具を駆動する駆動装置も加工穴ごとに備えてい
る。各加工具のホーンの内部にインプロセス測定ヘッド
１８が組み込まれている。各インプロセス測定ヘッド１
８はホーンと共に運動しながら、加工中に加工穴の内径
をエアマイクロメータ方式により測定する。一方、全数
計測機１４は、ポストプロセス測定ヘッド２０を加工穴
ごとに備えている。各ポストプロセス測定ヘッド２０
は、加工後の加工穴の内径を電気マイクロメータ方式に
より測定する。

【００２１】すなわち、本実施例においては、加工穴の
内径が本発明における「寸法」の一態様であり、また、
全数計測機１４が「寸法測定手段」の一態様なのであ
る。

【００２２】加工機１０とインプロセス測定ヘッド１８
とはそれぞれ定寸装置２２に接続されている。一方、全
数計測機１４は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを含むコ
ンピュータを主体とする制御装置２８に接続されてい
る。この制御装置２８は定寸装置２２にも接続され、さ
らに、データを保存する装置としてのデータバンク３２
にも接続されている。

【００２３】本実施例においては、加工機１０と全数計
測機１４との間の加工ライン上において、全数計測機１
４による計測を待つワークが存在し、このような待機ワ
ークの数は、コンピュータを主体とするワーク数カウン
タ３４により測定される。ワーク数カウンタ３４は、加
工機１０からのワークの搬出を検出する第１センサ（例
えばリミットスイッチ等）３６と、全数計測機１４への
ワークの搬入を検出する第２センサ３８（例えばリミッ
トスイッチ等）とに接続されていて、第１センサ３６に
よりワーク搬出が検出されるごとに待機ワーク数のカウ
ント値を１ずつ加算し、一方、第２センサ３８によりワ
ーク搬入が検出されるごとにそのカウント値を１ずつ減
算することによって待機ワーク数の現在値を測定する。

【００２４】すなわち、本実施例においては、このワー
ク数カウンタ３４が第１および第２センサ３６，３８と
共同して、本発明における「待機ワーク数取得手段２」
の一態様を構成しているのである。

【００２５】なお付言すれば、このような待機ワーク数
は、全数計測機１４における寸法情報を入力信号、制御
装置２８における定寸点の補正値Ｕを出力信号とする制
御系におけるむだ時間を意味する。むだ時間の概念を具
体的に説明すれば、待機ワーク数が０である場合には、
全数計測機１４は加工終了直後のワークの寸法を測定す
ることになるから、むだ時間が１となるのに対し、待機
ワーク数がＹ（≧１）である場合には、全数計測機１４
は、加工機１０により（Ｙ＋１）回前に加工されたワー
クの寸法を測定することになるから、むだ時間が（Ｙ＋
１）となる。

【００２６】次に作動を説明する。

【００２７】なお、各ワーク内の複数の加工穴は互いに
異なる加工具により同時に加工され、各加工穴について
の作動は互いに共通するため、１個の加工穴についての
作動を代表的に説明することとする。

【００２８】また、以下、加工機１０，インプロセス測
定ヘッド１８，定寸装置２２，ポストプロセス測定ヘッ
ド２０，制御装置２８およびデータバンク３２というと
きには、その代表的な１個の加工穴に関連する部分を意
味することとする。

【００２９】定寸装置２２は、一連の加工（複数回の加
工）に先立ち、それの定寸点が作業者によって較正され
る。具体的には、目標寸法と同じ寸法に仕上げられたマ
スタワークがインプロセス測定ヘッド１８により測定さ
れている状態で、定寸点を表す基準電圧が、インプロセ
ス測定ヘッド１８からの出力電圧（測定寸法を表す）に
ちょうど一致して両者の差がゼロとなるように、作業者
によって較正される。そして、定寸装置２２は、加工中
の加工穴の内径をインプロセス測定ヘッド１８を介して
逐次監視し、それによる測定寸法が定寸点に達したとき
に実寸法が目標寸法に達したと予想して、一回の加工を
終了させる旨の制御信号を加工機１０（正確には、前記
駆動装置）に対して出力する。さらに、この定寸装置２
２は、外部から定寸点の補正値Ｕが入力されれば、それ
に応じて定寸点を補正し、加工機１０により加工された
加工穴の内径が実際に一定の公差内で収まるようにす
る。すなわち、本実施例においては、定寸点が本発明に
おける「加工条件」の一態様なのである。

【００３０】その定寸点補正値を決定して定寸装置２２
に対して出力するのが制御装置２８である。制御装置２
８は、概略的に説明すれば、全数計測機１４による加工
穴の測定値が測定データとして入力され、それに基づ
き、データバンク３２を利用しつつ、ファジィ推論を用
いて定寸点の補正値Ｕを決定する。

【００３１】そのため、制御装置２８は、それのコンピ
ュータのＲＯＭにおいて、図３のフローチャートで表さ
れるプログラムを予め記憶し、さらに、ファジィ推論の
ためのデータも予め記憶している。ファジィ推論のため
のデータは、(a) 推論プログラム，(b) ポストプロセス
測定ヘッド２０による測定値Ｘと目標値Ａ₀ との差であ
る誤差値Ｒに関する複数のメンバーシップ関数，(c) 誤
差値Ｒの微分値Ｔ（後に〔００５１〕欄において詳述す
る）に関する複数のメンバーシップ関数，(d)定寸点の
補正値Ｕに関する複数のメンバーシップ関数，(e) むだ
時間ＭＳに関する複数のメンバーシップ関数，(f) 誤差
値Ｒ，微分値Ｔおよび補正値Ｕ相互の関係を規定する複
数のファジィルール群等から成っている。

【００３２】誤差値Ｒについては、それが負から正に向
かって増加するにつれて『ＮＢ』，『ＮＭ』，『Ｎ
Ｓ』，『ＺＯ』，『ＰＳ』，『ＰＭ』および『ＰＢ』に
順に変化する７個のファジィラベルが用意されており、
それぞれのメンバーシップ関数は図４にグラフで表され
るようになっている。微分値Ｔについては、それが負か
ら正に向かって増加するにつれて『ＮＢ』，『ＮＳ』，
『ＺＯ』，『ＰＳ』および『ＰＢ』に順に変化する５個
のファジィラベルが用意されており、それぞれのメンバ
ーシップ関数は図５にグラフで表されるようになってい
る。なお、同図において「Ｔ＝tan θ」は、同図のグラ
フの横軸に微分値Ｔが取られていることと、後に〔００
５１〕欄において詳述するように、微分値Ｔが最小二乗
回帰直線の傾きをθした場合にtan θとして算出される
ものであることとを表している。補正値Ｕについては、
それが負から正に向かって増加するにつれて『ＮＢ』，
『ＮＭ』，『ＮＳ』，『ＺＯ』，『ＰＳ』，『ＰＭ』お
よび『ＰＢ』に順に変化する７個のファジィラベルが用
意されており、それぞれのメンバーシップ関数は図６に
グラフで表されるようになっている。なお、補正値Ｕが
増加することは、定寸点が高くなって加工穴が大径化さ
れることを意味し、一方、補正値Ｕが減少することは、
定寸点が低くなって加工穴が小径化されることを意味す
る。むだ時間ＭＳについては、それが１から２０に向か
って増加するにつれて『ＰＳ』，『ＰＭ』および『Ｐ
Ｂ』に順に変化する３個のファジィラベルが用意されて
おり、それぞれのメンバーシップ関数は図７にグラフで
表されるようになっている。

【００３３】ファジィルール群は３個用意されていて、
それぞれむだ時間ＭＳが１，１０および２０であるとき
に最適なものとされている。むだ時間ＭＳが１であると
きに最適なファジィルール群を次に表で表す。

【００３４】

【表１】

【００３５】なお、この表においてファジィルールの一
例は、 If Ｒ＝ＮＳ and Ｔ＝ＰＳ then Ｕ＝ＰＳで表されている。

【００３６】また、むだ時間ＭＳが１０であるときに最
適なファジィルール群を次に表で表す。

【００３７】

【表２】

【００３８】また、むだ時間ＭＳが２０であるときに最
適なファジィルール群を次に表で表す。

【００３９】

【表３】

【００４０】それら各ファジィルール群は基本的には、
誤差値Ｒのファジィラベルが増加する（以下、単に誤差
値Ｒが増加するという。他のパラメータについても同じ
とする）につれて補正値Ｕが減少するのはもちろん、微
分値Ｔが増加するにつれて補正値Ｕが減少するようにも
設計されている。

【００４１】ところで、インプロセス測定ヘッド１８は
何らかの事情で故障することがあり、この場合にはそれ
の測定精度が急にかつ大きく低下することになる。それ
にもかかわらずインプロセス測定ヘッド１８からの出力
信号を信頼して補正値Ｕを決定すると、加工穴の実際の
寸法精度が許容公差範囲から逸脱してしまうおそれがあ
る。

【００４２】このような事情に鑑み、各ファジィルール
群は基本的には、ポストプロセス測定ヘッド２０による
測定値Ｘが急に減少してかなり小さくなった場合と、急
に増加してかなり大きくなった場合とにはそれぞれ、補
正量Ｕが十分に０に近づくようにも設計されている。こ
のようにすれば、インプロセス測定ヘッド１８が故障し
た場合には、それからの出力信号が無視されて前回まで
の定寸点が今回も適当であると予想して加工が行われる
から、インプロセス測定ヘッド１８の故障の影響をそれ
ほど強く受けることなく加工穴の寸法精度を高く維持す
ることが可能となる。

【００４３】このように各ファジィルール群は基本的に
は互いに同じ思想に基づいて設計されているのである
が、むだ時間ＭＳの大小とは無関係に製品の寸法ばらつ
きを安定させるために、各むだ時間ＭＳごとに特有の事
情を勘案して各ファジィルール群は設計されている。

【００４４】図３のプログラムについて説明する。この
プログラムは、概略的に説明すれば、まず、今回の測定
値Ｘ_iに基づいて今回の誤差値Ｒ_iを算出し、それの微
分値Ｔ_iを算出し、続いて、それら誤差値Ｒ_iおよび微
分値Ｔ_iとむだ時間ＭＳとに基づいてファジィ推論を用
いて今回の真正補正値Ｕ_i ^*の候補値である候補補正値
Ｕ_iを決定し、それを過去の候補補正値Ｕを用いて補正
して今回の真正補正値Ｕ_i ^*を決定するものである。

【００４５】具体的には、まず、ステップＳ１（以下、
単にＳ１で表す。他のステップについても同じとする）
において、加工穴の内径の目標値Ａ₀，後述の移動平均
に係る定数ω，ｎ_max等のパラメータ等が入力される。
続いて、Ｓ２において、全数計測機１４から今回の測定
値Ｘ_i（ｉ＝０，１，・・・）が入力され、Ｓ３におい
て、データバンク３２（図８参照）から、今回より先に
取得された複数の測定値Ｘ_i-1，Ｘ_i-2，・・・（以
下、単に過去の測定値Ｘという）が入力される。

【００４６】その後、Ｓ４において、過去の測定値Ｘと
今回の測定値Ｘ_iとに基づき、今回の測定値Ｘ_iからそ
れの隣接間ばらつき（短周期成分）を除去すべく、今回
の測定値Ｘ_iについて移動平均値Ｐ_iが算出される。具
体的には、

【００４７】

【数１】

【００４８】なる式を用いて算出される。ただし、ここ
において「ω_i」は今回の測定値Ｘ_iに係る重み係数、
「ｎ_max」は過去の測定値Ｘの数をそれぞれ意味し、い
ずれも既知の定数である。重み係数ω _i および過去の測
定値Ｘの数ｎ _max は、今回の測定値Ｘ _i からそれの隣接
間ばらつき（短周期成分）が除去されるように決定され
る。

【００４９】なお、本ステップにおいては、データバン
ク３２に現に保存されている測定値Ｘの数がｎ_maxに達
しない間は、今回の測定値Ｘ_iがそのまま今回の移動平
均値Ｐ_iとされるようになっている。

【００５０】したがって、例えば、図９(a) にグラフで
表される複数の測定値Ｘ_iについては、同図(b) にグラ
フで表される複数の移動平均値Ｐ_iが算出されることに
なる。

【００５１】Ｓ４の実行が終了すれば、Ｓ５において、
今回の移動平均値Ｐ_iの目標値Ａ₀からの誤差値Ｒ_iが
算出される。続いて、Ｓ６において、データバンク３２
から過去ｍ（≧２）回分の移動平均値Ｐが入力され、そ
れらと今回の移動平均値Ｐ_iとから最小二乗回帰直線が
算出され、それの微分値Ｔ_i（すなわち、その算出され
た最小二乗回帰直線の傾きをθ（ラジアン）とした場合
のtan θ）が算出される。

【００５２】なお、本ステップにおいては、データバン
ク３２に現に保存されている移動平均値Ｐの数がｍに達
しない間は、今回の微分値Ｔ_iが０とされるようになっ
ている。微分値Ｔ_iの算出に必要な過去の移動平均値Ｐ
全部が未だ揃っていないからである。

【００５３】以上のようにして今回の誤差値Ｒ_iと微分
値Ｔ_iとが算出されたならば、Ｓ７において、ワーク数
カウンタ３４から待機ワーク数が入力され、続いて、Ｓ
８において、誤差値Ｒ_iおよび微分値Ｔ_iとむだ時間Ｍ
Ｓとに基づくファジィ推論が行われる。

【００５４】このファジィ推論を具体的に説明する。ま
ず、各ファジィルール群ごとに誤差値Ｒ_iおよび微分値
Ｔ_iに基づくファジィ推論値（論理和）が演算される。
むだ時間ＭＳが１，１０，２０であるときにそれぞれ最
適なファジィルール群について個々に、図４〜図６のメ
ンバーシップ関数を用いて論理和ｙ₁，ｙ₁₀およびｙ₂₀
が演算されるのである。続いて、図７の３個のメンバー
シップ関数の各々につき、むだ時間ＭＳの現在値に対応
する適合度ｚ_PS，ｚ_PMおよびｚ_PBが演算され、その後、
論理和ｙ₁には適合度ｚ_PSが、ｙ₁₀にはｚ_PMが、ｙ₂₀に
はｚ_PBがそれぞれ掛け算され、それら３個の積を総合す
ることによって最終的なファジィ推論値ｙが演算され
る。最後に、その演算されたファジィ推論値ｙが、図示
しない非ファジィ化ルールに従って非ファジィ化される
ことによって今回の候補補正値Ｕ_iが算出される。

【００５５】その後、Ｓ９において、データバンク３２
から、過去の２個の候補補正値Ｕ_i-1，Ｕ_i-2が入力さ
れ、続いて、Ｓ１０において、それらと今回の候補補正
値Ｕ_iとから最小二乗回帰直線が算出され、今回の候補
補正値Ｕ_iが、その算出された最小二乗回帰直線で想定
される値に補正されることによって今回の真正補正値Ｕ
_i ^*が算出される。すなわち、本ステップにおいては、
真正補正値Ｕ^*は本来、加工の進行につれて滑らかに変
化するという連続性を示すという事実に基づき、２個の
過去の候補補正値Ｕを用いて今回の候補補正値Ｕ_iを補
正することによって今回の真正補正値Ｕ_i ^*が算出され
るのである。

【００５６】なお、本ステップにおいては、データバン
ク３２に現に保存されている候補補正値Ｕの数が２個に
達しない間は、今回の候補補正値Ｕ_iがそのまま今回の
真正補正値Ｕ_i ^*とされるようになっている。

【００５７】その後、Ｓ１１において、今回の測定値Ｘ
_iがデータバンク３２に保存され、Ｓ１２において、今
回の移動平均値Ｐ_iも保存され、Ｓ１３において、今回
の候補補正値Ｕ_iも保存され、Ｓ１４において、今回の
真正補正値Ｕ_i ^*も保存される。続いて、Ｓ１５におい
て、その今回の真正補正値Ｕ_i ^*が定寸装置２２に対し
て出力され、Ｓ１６において、Ｓ８の今回の実行におい
て複数のファジィルールのうち今回のファジィ演算にお
いて適合したもの（誤差値Ｒと微分値Ｔとの少なくとも
一方の適合度が０ではないファジィルール）の各々の番
号およびメンバーシップ関数の値もデータバンク３２に
保存される。以上で本プログラムの一回の実行が終了
し、続いてＳ２以下のステップにおいて次回の実行が行
われる。

【００５８】なお、複数のファジィルールのうち今回の
ファジィ演算において適合したものの番号等を保存する
のは次のような理由からである。すなわち、それらが保
存されていれば、例えば、一連の加工が終了した後にそ
の加工において使用されたファジィルールの種類と頻度
とが判明し、それを用いてファジィルールの内容や各メ
ンバーシップ関数の特性を簡単かつ正確にチューニング
することができるからである。

【００５９】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、寸法誤差に関する情報のみならずむだ時間
ＭＳをも勘案して真正補正値Ｕ^*が決定されるため、む
だ時間ＭＳの変動とは無関係に製品の寸法ばらつきを安
定させることができるという効果が得られる。

【００６０】さらに、本実施例においては、寸法情報と
して誤差値Ｒのみならず微分値Ｔをも勘案して真正補正
値Ｕ^*が決定されるため、前述の、インプロセス測定ヘ
ッド１８の信号ドリフト等に基づく測定誤差，故障等の
外乱とは無関係に、加工穴の直径を精度よく加工するこ
とが可能となるという効果が得られる。

【００６１】さらにまた、本実施例においては、真正補
正値Ｕ^*が連続性を示すという事実に基づいて今回の真
正補正値Ｕ_i ^*が決定されるから、このことによって
も、むだ時間ＭＳの変動とはほぼ無関係に寸法ばらつき
が安定するという効果も得られる。

【００６２】さらに、本実施例においては、誤差値Ｒと
微分値Ｔと補正値Ｕとの間に存在すると経験的に認識さ
れる規則、すなわち、いわゆる経験則が、それが線形性
を示すか非線形性を示すかを問わず、ファジィルールと
して忠実に表現されていて、その経験則に忠実に従って
加工条件が補正されるため、加工条件を加工に係る種々
の要因との関係において一層適正に補正することが可能
となるという効果も得られる。ただし、本発明はファジ
ィ推論以外の制御理論、例えば、ＰＩＤ制御理論や現代
制御理論を用いて加工条件の補正値を決定するものとし
て実施することも可能である。

【００６３】さらに、本実施例においては、むだ時間Ｍ
Ｓごとにファジィルール群を記憶させるのではなく、代
表的なファジィルール群のみが記憶されているから、そ
の記憶にかかるコストおよび時間が削減できるという効
果が得られる。

【００６４】さらに、本実施例においては、ファジィル
ール群がむだ時間ＭＳの影響を受けないものとされてい
て、ファジィルール群とむだ時間ＭＳのメンバーシップ
関数とを互いに切り離して設計することができるように
なっている。そのため、それらのメインテナンスにかか
る設計者の負担が、各ファジィルール群をむだ時間ＭＳ
の影響を勘案して設計する場合に比較して軽減されると
いう効果も得られる。

【００６５】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、定寸装置２２が本発明における「加工具制
御手段」の一態様を構成し、制御装置２８のうち、図３
のＳ１〜６，１０および１１を実行する部分が「寸法情
報取得手段１」の一態様を構成し、制御装置２８のう
ち、同図のＳ７〜９およびＳ１２〜１４を実行する部分
が「加工条件補正手段３」の一態様を構成しているので
ある。

【００６６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、その他の態様で本発明を実施することがで
きる。

【００６７】例えば、上記実施例においては、真正の補
正値Ｕ_i ^*は本来、連続性を示すという事実に基づき、
図３のＳ８において算出された補正値Ｕ_iを過去の補正
値Ｕで補正することによって真正の補正値Ｕ_i ^*が取得
されるようになっていたが、このようにすることは本発
明を実施する上で不可欠ではなく、例えば、Ｓ８におい
て算出された補正値Ｕ_iを直ちに真正の補正値Ｕ_i ^*と
するようにして本発明を実施することもできる。

【００６８】また、前記実施例においては、各ファジィ
ルール群は、誤差値Ｒと微分値Ｔとをそれぞれ入力、補
正値Ｕを出力とする２入力１出力式とされていたが、例
えば、誤差値Ｒと微分値Ｔとむだ時間ＭＳとをそれぞれ
入力、補正値Ｕを出力とする３入力１出力式とすること
もできる。この３入力１出力式を採用することは、各フ
ァジィルール群を入力が３つ（誤差値Ｒと微分値Ｔとむ
だ時間ＭＳ）、出力が１つ（補正値Ｕ）であるように構
成することを意味する。

【００６９】また、前記実施例は、加工機１０も全数計
測機１４も１個ずつ備えた単流式の加工ラインであって
１種類のワークしか加工されないものに使用される定寸
点補正装置に本発明を適用した場合の一例であったが、
本発明は他の方式の加工ラインに使用される定寸点補正
装置に適用することもできる。

【００７０】例えば、上記単流式の加工ラインであって
複数種類のワークが加工されるものに使用される定寸点
補正装置に適用することもできる。そして、この場合に
は、本発明における「待機ワーク数取得手段２」を例え
ば次のようにすることができる。

【００７１】すなわち、図１０に示すように、前記ワー
ク数カウンタ３４，第１および第２センサ３６，３８に
加えて、(a) 加工機１０の入口に配置されて、そこに搬
入されるワークの種類を識別する識別センサ５０（ここ
からの信号は定寸装置２２にも送信されてワークの種類
ごとに加工条件が選択される）と、(b) 全数計測機１４
の入口に配置されて、そこに搬入されるワークの種類を
識別する識別センサ５２（ここからの信号は全数計測機
１４にも送信されてワークの種類ごとにポストプロセス
測定ヘッド２０の測定子が選択される）とを含むものと
し、かつ、ワーク数カウンタ３４を、ワークの種類ごと
にカウンタ値が用意されていて、第１センサ３６により
加工機１０からのワークの搬出が検出されれば、そのワ
ークの種類（識別センサ５０により識別される）に対応
するカウンタ値を１だけ増加させ、一方、第２センサ３
８により全数計測機３８へのワークの搬入が検出されれ
ば、そのワークの種類（識別センサ５２により識別され
る）に対応するカウンタ値を１だけ減少させることによ
り、ワークの種類ごとに待機ワーク数を取得するものと
することができるのである。

【００７２】なお、識別センサ５２からの信号を用いれ
ば、ワークが全数計測機１４に搬入された事実を間接に
検出することができるため、この識別センサ５２を設け
た場合には第２センサ３８を省略することもできる。

【００７３】さらに、図１１に示すように、加工機１０
は複数個、全数計測機１４は１個だけ備えた合流式の加
工ラインであって１種類のワークしか加工されないもの
に使用される定寸点補正装置に本発明を適用することも
できる。そして、この場合には、ワークの種類は１個だ
けであるが、加工機１０ごとに加工条件を補正すること
が必要であるため（例えば、加工機１０の種類が１個で
も、加工機１０ごとに加工特性が異なるのが普通である
ため）、本発明における「待機ワーク数取得手段２」は
例えば次のようにすることが望ましい。

【００７４】すなわち、同図に示すように、前記ワーク
数カウンタ３４，第１および第２センサ３６，３８を含
むものとし、かつ、第１センサ３６は加工機１０ごとに
配置し、一方、第２センサ３８も加工機１０ごとに配置
するが、各加工機１０から下流に互いに並列に延びる複
数の部分加工ラインの各々の末端位置に配置し、さら
に、そのワーク数カウンタ３４を、加工機１０ごとに
（すなわち、加工機１０を識別する番号ごとに）カウン
タ値が用意されていて、各第１センサ３６により各加工
機１０からのワークの搬出が検出されれば、そのワーク
を加工した加工機１０の番号（そのワーク搬出を検出し
た第１センサ３６の所在から判明する）に対応するカウ
ンタ値を１だけ増加させ、一方、各第２センサ３８によ
り全数計測機３８へのワークの搬入が検出されれば、そ
のワークを加工した加工機１０の番号（そのワーク搬入
を検出した第２センサ３８の所在から判明する）に対応
するカウンタ値を１だけ減少させることにより、加工機
１０ごとに待機ワーク数を取得するものとすることが望
ましいのである。なお、この合流式の加工ラインにおい
ては、各部分加工ラインの末端位置から全数計測機１４
に向かって搬出されたワークは直ちに全数計測機１４に
搬入されるように設計されているため、各第２センサ３
８は全数計測機１４へのワークの搬入の検出を加工機１
０ごとに行い得るのである。

【００７５】さらにまた、上記分流式の加工ラインであ
って複数種類のワークが加工されるものに使用される定
寸点補正装置に本発明を適用することもできる。そし
て、この場合には、加工機１０ごとのみならず、ワーク
の種類ごとにも加工条件を補正することが必要であるた
め、本発明における「待機ワーク数取得手段２」は例え
ば次のようにすることが望ましい。

【００７６】すなわち、図１２に示すように、前記ワー
ク数カウンタ３４，第１および第２センサ３６，３８に
加えて、(a) 各加工機１０の入口に配置されて、それに
搬入されるワークの種類を識別する識別センサ７０と、
(b) 全数計測機１４の入口に配置されて、それに搬入さ
れるワークの種類を識別する識別センサ７２とを含むも
のとし、かつ、ワーク数カウンタ３４を、ワークの種類
と加工機１０の番号との組合せごとにカウンタ値が用意
されていて、各第１センサ３６により各加工機１０から
のワークの搬出が検出されれば、そのワークの種類（識
別センサ７０により識別される）とそのワークを加工し
た加工機１０の番号（そのワーク搬出を検出した第１セ
ンサ３６の所在から判明する）との組合せに対応するカ
ウンタ値を１だけ増加させ、一方、各第２センサ３８に
より全数計測機３８へのワークの搬入が検出されれば、
そのワークの種類（識別センサ７２により識別される）
とそのワークを加工した加工機１０の番号（そのワーク
搬入を検出した第２センサ３８の所在から判明する）と
の組合せに対応するカウンタ値を１だけ減少させること
により、加工機１０の番号とワークの種類との組合せご
とに待機ワーク数を取得するものとすることが望ましい
のである。

【００７７】なお、識別センサ７２を、ワークの種類の
みならずワークを加工した加工機１０の種類をも識別す
るものとすれば（例えば、ワークを加工した加工機１０
の番号を加工機１０に直接または間接に付着し、その番
号を識別センサ７２で読み取らせれば、ワークを加工し
た加工機１０の種類の識別も可能となる）、第２センサ
３８を省略することもできる。

【００７８】また、前記実施例においては、１個のワー
クに加工部位が複数個設定されていて、複数のワークの
各々が順に、かつ、各ワークにおいては複数の加工部位
がそれぞれ互いに異なる加工具により同時に加工される
とともに、各加工部位について個々に寸法情報が取得さ
れ、それら各寸法情報に基づいて各加工部位の加工条件
の補正値が個々に決定されるようになっていた。しか
し、複数の加工部位のうちそれを代表する少なくとも１
個についてのみ寸法情報を取得してその代表する加工部
位についてのみ加工条件の補正値を実際に決定するが、
他の加工部位については、その決定された補正値を流用
することによって補正値の実際の決定を省略するように
して本発明を実施することができる。

【００７９】また、前記実施例においては、本発明にお
ける「ワーク」が、直径が変化しないで真っ直ぐに延び
る円筒面を有してそこが加工部位とされるものとされて
いたが、例えば、直径が変化しながら真っ直ぐに延びる
円筒面を有してそこが加工部位とされるものとして本発
明を実施することもできる。なお、前者の場合には、各
円筒面についてそれの直径が１個の寸法として測定され
るのが普通であるため、その１個の寸法が本発明におけ
る「寸法」となる。これに対し、後者の場合には、円筒
面の各軸方向位置ごとに寸法が測定されるのが普通であ
るため、各軸方向位置ごとの寸法が本発明における「寸
法」となる。

【００８０】これらの他にも、特許請求の範囲を逸脱す
ることなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良
を施した態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を概念的に示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例であるフィードバック式の定
寸点補正装置を含む加工システムの構成を示す図であ
る。

【図３】図２における制御装置のコンピュータのＲＯＭ
に記憶されているプログラムを示すフローチャートであ
る。

【図４】図２における制御装置のＲＯＭにおいて誤差値
Ｒに関して記憶されている複数のメンバーシップ関数を
示すグラフである。

【図５】図２における制御装置のＲＯＭにおいて微分値
Ｔに関して記憶されている複数のメンバーシップ関数を
示すグラフである。

【図６】図２における制御装置のＲＯＭにおいて補正値
Ｕに関して記憶されている複数のメンバーシップ関数を
示すグラフである。

【図７】図２における制御装置のＲＯＭにおいてむだ時
間ＭＳに関して記憶されている複数のメンバーシップ関
数を示すグラフである。

【図８】図２におけるデータバンクの構成を概念的に示
す図である。

【図９】上記実施例における測定値の一例およびそれに
ついて取得された移動平均値をそれぞれ示すグラフであ
る。

【図１０】本発明の別の実施例である定寸点補正装置に
おける待機ワーク数の取得原理を説明するための図であ
る。

【図１１】本発明のさらに別の実施例である定寸点補正
装置における待機ワーク数の取得原理を説明するための
図である。

【図１２】本発明のさらに別の実施例である定寸点補正
装置における待機ワーク数の取得原理を説明するための
図である。

【符号の説明】

１０加工機１４全数計測機１８インプロセス測定ヘッド２０ポストプロセス測定ヘッド２２定寸装置２８制御装置３２データバンク３４ワーク数カウンタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】(a) 少なくとも１種類から成る複数のワー
クを順に加工する加工具を加工条件に従って制御する加
工具制御手段と、(b) 加工された複数のワークの寸法を
順に測定する寸法測定手段とに接続されて使用されるフ
ィードバック式加工条件補正装置であって、前記寸法測定手段による測定結果に基づき、加工された
各ワークの寸法に関する情報をワークの種類ごとに取得
する寸法情報取得手段と、前記加工具により加工されたワークであって前記寸法測
定手段による寸法測定を待っているものの数をワークの
種類ごとに取得する待機ワーク数取得手段と、前記加工具により次に加工されるべきワークの前記加工
条件の補正値を、そのワークと種類が同じワークについ
て前記寸法情報取得手段および待機ワーク数取得手段に
よりそれぞれ取得された寸法情報および待機ワーク数に
基づいて決定する加工条件補正手段とを含むことを特徴
とするフィードバック式加工条件補正装置。
【請求項２】前記加工条件補正手段が、前記ワークの種
類ごとに、前記寸法情報と前記補正値との関係を規定す
る制御規則を、前記待機ワーク数がとり得る数すべての
うちの代表的なものに対応してそれと同数、予め記憶し
ており、それら複数の制御規則のうち、次に加工される
べきワークの種類に関連する関連制御規則の各々が、取
得された待機ワーク数の下で前記補正値の真正値に及ぼ
すと予想される影響度を推定し、推定した影響度と前記
複数の関連制御規則とに基づき、次に加工されるべきワ
ークについて前記補正値を決定するものである請求項１
または２に記載のフィードバック式加工条件補正装置。
【請求項３】前記寸法情報取得手段が、前記ワークの種
類ごとに、前記加工具による加工が終了した複数個の加
工部位について寸法を加工順序と同じ順序で測定するこ
とにより、それら加工部位について寸法誤差を順に取得
するとともに、取得した複数個の寸法誤差について変化
傾向を、それら寸法誤差がそれらの取得順序に対して変
化する際の傾きとして取得し、取得した寸法誤差と寸法
誤差変化傾向とをそれぞれ前記寸法情報とするものであ
る請求項１または２に記載のフィードバック式加工条件
補正装置。