JP3981911B2 - 製造工程監視方法 - Google Patents

Description

【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▲１▼、▲２▼・・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、１製品を加工する突入時から終了時までの１サイクル中に複数の測定点を設けて複数製品の加工を監視する製造工程監視方法であって、前記突入時の測定値の予想される測定範囲を複数の範囲に分割し、サンプル入力される複数サイクルのサンプリングデータを前記突入時の測定値が含まれる前記範囲別に仕分けするとともに、それぞれの前記範囲に属するサンプリングデータごとに、１サイクルの時系列上同一の測定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、それぞれの前記範囲に対して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、製品加工中の複数サイクルの加工データについて、１サイクル中の測定点の少なくとも１つを設定点として、該設定点における測定値に基づいて各サイクルの加工データが属する前記範囲に対して設定されている前記１つまたは複数の上限データおよび下限データを選択し、前記設定点から順時間方向あるいは逆時間方向の加工データと、該加工データに対して選択された前記１つまたは複数の上限データおよび下限データとを比較し、各加工データの良否を判定することを特徴とする。
【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１０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▲１▼と指定したとき、設定点▲１▼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▲１▼より逆時間方向に抽出し、この上下限データと設定点▲１▼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▲１▼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▲１▼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▲１▼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▲１▼の値Δｙ２を指定したとき、設定点▲１▼の値Δｙ２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▲１▼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▲１▼の値Δｙ３から設定点▲２▼への逆時間方向および設定点▲３▼の値Δｙ４から設定点▲４▼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. １製品を加工する突入時から終了時までの１サイクル中に複数の測定点を設けて複数製品の加工を監視する製造工程監視方法であって、
   前記突入時の測定値の予想される測定範囲を複数の範囲に分割し、サンプル入力される複数サイクルのサンプリングデータを前記突入時の測定値が含まれる前記範囲別に仕分けするとともに、それぞれの前記範囲に属するサンプリングデータごとに、１サイクルの時系列上同一の測定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、それぞれの前記範囲に対して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、
   製品加工中の複数サイクルの加工データについて、１サイクル中の測定点の少なくとも１つを設定点として、該設定点における測定値に基づいて各サイクルの加工データが属する前記範囲に対して設定されている前記１つまたは複数の上限データおよび下限データを選択し、前記設定点から順時間方向あるいは逆時間方向の加工データと、該加工データに対して選択された前記１つまたは複数の上限データおよび下限データとを比較し、各加工データの良否を判定することを特徴とする製造工程監視方法。

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