JPH0655409A

JPH0655409A - フィードバック式加工条件補正装置

Info

Publication number: JPH0655409A
Application number: JP23540292A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Katou; 千智加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JP3173163B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加工後の寸法情報をフィードバックして定寸
装置の定寸点を補正する加工システムにおいて、その補
正の精度を向上させる。【構成】加工機１０の加工具を制御する定寸装置２２
と、加工機１０の下流に配置されて加工穴の内径を測定
する全数計測機１４とを、制御装置２８を介して互いに
接続する。さらに、この制御装置２８を、全数計測機１
４による測定値の目標値からの寸法誤差と、その寸法誤
差の微分値および２回微分値とに基づき、ファジィ推論
により定寸点の補正値を決定する。定寸装置２２はその
補正値に基づいて定寸点を補正するから、加工穴の寸法
精度のばらつきが小さくなる。

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、インプロセス制御，ポストプロセス制御，ハイブリ
ッド制御等が使用される。

【０００３】インプロセス制御は、加工中に加工部位の
寸法を測定するインプロセス測定具を用い、それによる
測定寸法が目標寸法に達したときに一回の加工を終了さ
せる制御である。なお、インプロセス制御においては普
通、測定寸法が判定基準値（例えば、定寸点）に達した
ときに実寸法が目標寸法に達するとの前提を用い、測定
寸法と判定基準値との比較によって実寸法が目標寸法に
達したか否かの判定が間接に行われるようになってい
る。

【０００４】ポストプロセス制御は、加工後に加工部位
の寸法を測定するポストプロセス測定具を用い、それに
よる測定寸法と目標寸法との差である寸法誤差をフィー
ドバックして加工具が次に使用すべき加工データ（例え
ば、ＮＣデータ）を補正する制御である。なお、ここに
おける「ポストプロセス測定具」は、常に加工終了直後
の加工部位の寸法を測定する態様で使用されるとは限ら
ず、それより先に加工された加工部位（複数回前に加工
済の加工部位）の寸法を測定する態様で使用される場合
もある。

【０００５】ハイブリッド制御は、それらインプロセス
制御とポストプロセス制御とを組み合わせた制御であ
る。ハイブリッド制御は普通、ポストプロセス制御にお
ける寸法誤差、すなわち、ポストプロセス測定具による
測定寸法に基づく加工後の寸法誤差をフィードバックし
て、インプロセス制御における目標寸法を実質的に補正
する制御とされる。なお、ここにおいて「目標寸法を実
質的に補正する」とは、目標寸法を直接補正することの
みならず、例えば前記判定基準値を補正することによっ
て目標寸法を間接に補正することをも意味する。

【０００６】それら制御のうちポストプロセス制御およ
びハイブリッド制御はいずれも、加工後の加工部位の寸
法誤差をフィードバックして加工具の加工条件を補正す
る制御である。しかし、従来のポストプロセス制御も従
来のハイブリッド制御も、寸法誤差のみに基づいて加工
条件としての、加工データ，判定基準値等を補正するも
のであるため、その補正精度を高めるにも限界があると
いう問題があった。加工条件の補正は本来、加工部位の
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
うべきものであるにもかかわらず、従来のポストプロセ
ス制御およびハイブリッド制御はいずれも、寸法誤差し
か勘案せずに加工条件を補正していたからである。

【０００７】従来のフィードバック式加工条件補正装置
にはさらに次のような問題もあった。前述のように、ポ
ストプロセス測定具は、常に加工終了直後の加工部位の
寸法を測定する態様で使用されるとは限らず、それより
先に加工された加工部位の寸法を測定する態様で使用さ
れる場合もある。これから行われるべき今回の加工より
何回も前に加工された加工部位（以下、単に古い加工部
位という）の寸法を測定する態様で使用される場合もあ
るのである。しかし、この場合に使用される従来のフィ
ードバック式加工条件補正装置においては、フィードバ
ックされる寸法が古い加工部位に係るものであるほど、
すなわち、フィードバックされる寸法情報が遠い過去の
ものであるほど、加工部位の補正精度が低下してしまう
という問題もあったのである。

【０００８】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。一つは、本出願人の特願平４
−６１３０５号の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。別の一つは、特願平４−１５８７８
７号の明細書に記載されているフィードバック式加工条
件補正装置である。これは、少なくとも１種類からなる
複数のワークを順に加工する加工システムに設置される
ものであって、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、
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
補正手段とを含むものである。

【０００９】

【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を、従来の装置と同様に
加工具制御手段および寸法測定手段に接続して使用すれ
ば従来の装置より高い補正精度が得られる。しかし、そ
の後の研究によって、寸法誤差のみならずそれの変化傾
向を考慮して加工条件を補正してもまだ補正精度が十分
ではない場合があることが判明した。したがって、本発
明はさらに高い補正精度の得られるフィードバック式加
工条件補正装置を得ることを課題としてなされたもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨
は、図１に示すように、(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に、(c) 寸法測定手段による測定結
果に基づき、加工順のワークの寸法誤差，それら寸法誤
差の変化傾向およびその変化傾向の変化傾向を寸法情報
として取得する寸法情報取得手段と、(d) 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に
より取得された寸法誤差，寸法誤差の変化傾向およびそ
の変化傾向の変化傾向に基づいて決定する加工条件補正
手段とを設けることにある。

【００１１】なお、本発明に係るフィードバック式加工
条件補正装置は、例えば、１個のワークに加工部位が
１個だけ設定されていて、複数のワークの各々が順に同
じ加工具により加工される場合や、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の各々
が順に同じ加工具により加工される場合や、１個のワ
ークに加工部位が複数個設定されているが、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加工される
場合などにも適用することができる。なお、の場合に
は、その複数の加工部位の各々について個々に加工条件
の補正値を実際に決定するようにして本発明を実施する
ことは可能であるが、例えば、複数の加工部位が形も大
きさも互いに一致する場合には、それら加工部位の少な
くとも１個については加工条件の補正値を実際に決定す
るが、それ以外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
略するものとして本発明を実施することもできる。

【００１２】また、本発明における「ワーク」には、例
えば、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や、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
れるものを選ぶことができる。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。

【００１３】また、本発明において「加工条件の補正
量」とは、結果として加工具の加工状態が補正される量
を意味するのであって、加工条件を直接に補正する量の
みならず、加工条件を間接に補正するために加工条件に
関連するパラメータを補正する量をも意味する。

【００１４】本発明はポストプロセス制御に適用するこ
とができる。例えば、前記寸法情報取得手段を、ポスト
プロセス測定具による測定寸法と目標寸法との差を加工
後の寸法誤差として取得し、さらにそれの変化傾向（互
いに異なる複数の加工部位間における変化傾向）および
その変化傾向の変化傾向をも取得するものとし、かつ、
前記加工条件補正手段を、それら加工後の寸法誤差，寸
法誤差の変化傾向および変化傾向の変化傾向に基づい
て、加工条件としての加工データ（例えば、ＮＣデー
タ）の今回の補正値を決定するものとすることによっ
て、本発明をポストプロセス制御に適用することができ
るのである。

【００１５】また、本発明はハイブリッド制御に適用す
ることもできる。例えば、前記寸法情報取得手段を、ポ
ストプロセス測定具による測定寸法と目標寸法との差を
加工後の寸法誤差として取得し、さらにそれの変化傾向
（互いに異なる複数の加工部位間における変化傾向）お
よびその変化傾向の変化傾向をも取得するものとし、か
つ、前記加工条件補正手段を、それら加工後の寸法誤
差，寸法誤差の変化傾向および変化傾向の変化傾向に基
づいて、加工条件としての、インプロセス測定具による
測定寸法と比較されるべき判定基準値の今回の補正値を
決定するものとすることによって、本発明をハイブリッ
ド制御に適用することもできるのである。

【００１６】また、本発明はインプロセス制御に適用す
ることもできる。例えば、前記寸法情報取得手段を、イ
ンプロセス測定具により各加工部位の寸法（各加工部位
全体を代表する１個の寸法）が逐次（各加工部位につい
て加工が進行するにつれて）測定されるごとにその測定
寸法と目標寸法との差を加工中の寸法誤差として取得
し、さらにそれの変化傾向（同じ加工部位における時間
の経過に対する変化傾向）およびその変化傾向の変化傾
向をも取得するものとし、かつ、前記加工条件補正手段
を、それら寸法誤差，寸法誤差変化傾向および変化傾向
の変化傾向に基づいて、加工具の加工条件（例えば、加
工具の送り速度）の今回の補正値を決定するものとする
ことによって、本発明をインプロセス制御に適用するこ
ともできるのである。

【００１７】さらに、前記寸法情報取得手段を、インプ
ロセス測定具を加工終了後に作動させて寸法を測定さ
せ、その測定寸法と目標寸法との差を加工後の寸法誤差
として取得し、さらにそれの変化傾向（互いに異なる複
数の加工部位間における変化傾向）およびその変化傾向
の変化傾向をも取得するものとし、かつ、前記加工条件
補正手段を、それら加工後の寸法誤差，寸法誤差変化傾
向および変化傾向の変化傾向に基づいて、加工条件とし
ての、インプロセス測定具による測定寸法と比較される
べき判定基準値の今回の補正値を決定するものとするこ
とによって、本発明をインプロセス制御に適用すること
もできる。つまり、この適用例は、ある加工部位に係る
寸法情報に基づいて別の加工部位に係る加工条件を補正
する例なのであり、これに対して、先の適用例は、ある
加工部位に対して加工が行われている最中にその加工部
位自体の寸法情報に基づいてその加工部位自体の加工条
件を補正する例なのである。

【００１８】

【作用】本発明装置においては、寸法情報取得手段によ
り、加工中と加工後との少なくとも一方において、各加
工部位の寸法誤差とそれの変化傾向およびその変化傾向
の変化傾向とがそれぞれ寸法情報として取得され、加工
条件補正手段により、取得された寸法誤差，寸法誤差の
変化傾向および変化傾向の変化傾向に基づいて今回の補
正値が決定される。

【００１９】このように、本発明装置においては、寸法
誤差のみならずそれの変化傾向および変化傾向の変化傾
向にも基づいて加工条件が補正されるから、加工条件
が、ワークの実寸法に影響を及ぼす要因との関係におい
て従来より適正に補正されることとなる。

【００２０】なお付言すれば、加工条件補正手段は例え
ば、少なくとも一部においてファジィ推論を用いること
によっ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。ファジィ推論を用いれば、寸法誤差等の入力情
報と加工条件との間に存在すると経験的に認識される規
則、つまり経験則を、それが線形性を示すか非線形性を
示すかを問わず、忠実に表現することができてそれに従
って加工条件の補正値を決定することができる。したが
って、この加工条件補正手段を採用する場合には、加工
条件が加工に係る種々の要因との関係において一層適正
に補正されることとなる。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。

【００２１】

【発明の効果】このように、本発明によれば、加工条件
を加工に係る種々の要因との関係において従来より適正
に補正することが可能となるため、ワークの寸法精度を
比較的簡単に高めることが可能となるという効果が得ら
れる。

【００２２】また、特に、ファジィ推論を用いて加工条
件の補正値を決定するものとして本発明を実施する場合
には、加工に係る経験則に忠実に従って加工条件が補正
されることとなるため、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
るという特有の効果が得られる。

【００２３】また、特に、ポストプロセス制御に本発明
を適用する場合には、次のような特有の効果が得られ
る。従来のポストプロセス制御には、加工具により相前
後して加工される２個の加工部位の寸法誤差の差、つま
り隣接間ばらつきを小さく抑えることが困難であるとい
う問題がある。しかし、このポストプロセス制御に本発
明を適用すれば、隣接間ばらつきが小さくなるようにも
加工条件が補正されることとなる。そのため、従来のポ
ストプロセス制御が持つ問題が解決され、ポストプロセ
ス制御のインテリジェント化が可能となるという特有の
効果が得られるのである。

【００２４】

【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。

【００２５】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、加工部位としての加工穴が複数個
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。

【００２６】本加工システムは、図２に示すように、複
数のワークが一列に並んで搬送される搬送ライン（図に
おいて白抜きの矢印で表す）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。したがっ
て、加工機１０と全数計測機１４との間には計測を待つ
複数個のワークが存在し、この待機ワークの数は変動す
る。

【００２７】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（これが前記インプロセス測定具の一態様である）
が組み込まれている。各インプロセス測定ヘッド１８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直接測定する。

【００２８】一方、全数計測機１４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直接測定するポ
ストプロセス測定ヘッド２０（これが前記ポストプロセ
ス測定具の一態様である）を加工穴ごとに備えている。

【００２９】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。全数計測
機１４は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。

【００３０】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、それら加工穴の間では作
動が共通するため、複数の加工穴のうちの１個について
の作動を代表的に説明することとする。また、以下、加
工機１０，インプロセス測定ヘッド１８，定寸装置２
２，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、ある１個の加工穴
に関連する部分を意味することとする。

【００３１】定寸装置２２は、一連の加工に先立ち、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
法に達したとして、一回の加工を終了させる制御信号を
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２２は、外部から定寸点の補
正値が入力されれば、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
公差内に収まるようにする。すなわち、本実施例におい
ては、定寸点が前記判定基準値の一態様であり、本発明
における「加工条件」の一態様でもあるのである。

【００３２】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を決定するものである。

【００３３】具体的には、制御装置２８は、それのコン
ピュータのＲＯＭに、図３のフローチャートで表される
プログラムを記憶しており、そのプログラムを実行する
ことによって定寸点の補正値を決定するものである。

【００３４】制御装置２８はさらに、そのＲＯＭにおい
て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に関する複数のメ
ンバーシップ関数，(d) 微分値Ｔの微分値、すなわち誤
差値Ｒの２回微分値Ｄ，(e) 定寸点の補正値Ｕに関する
複数のメンバーシップ関数，(f) それら誤差値Ｒ，微分
値Ｔ，２回微分値Ｄ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等から成っている。

【００３５】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および２回微分値Ｄにつ
いては、それらがそれぞれ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およ
び図６にグラフで表されるようになっている。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』，『Ｐ
Ｓ』，『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７にグラフで表されるようになっている。
なお、補正値Ｕが増加すれば定寸点が高くなって加工穴
が大径化され、逆に、補正値Ｕが減少すれば定寸点が低
くなって加工穴が小径化されることになる。

【００３６】複数のファジィルールの一例は、 If Ｒ＝ＮＳ and Ｔ＝ＰＳ then Ｕ＝ＰＳであり、このような複数のファジィルールが２回微分値
Ｄの『ＮＢ』，『ＮＳ』，『ＺＯ』，『ＰＳ』および
『ＰＢ』に対してそれぞれ１群ずつ用意されている。各
ファジィルール群をそれぞれ表１，表２，表３，表４お
よび表５（これらをファジィルール表という）に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】各ファジィルール表の傾向を判り易くするために図化し
たのが図８，図９，図１０，図１１および図１２であ
る。

【００４２】各ファジィルール群は次のような思想に基
づいて設計されている。インプロセス測定へッド１８
は、加工に基づく振動や、ワークの加工歪みや、寸法測
定対象との温度不一致などが存在するという厳しい条件
の下で寸法を測定しなければならない。さらに、インプ
ロセス測定ヘッド１８は、全数計測機１４ほどには頻繁
に較正が行われず、また、加工穴の測定結果を電気信号
として出力するものであってその電気信号にはドリフト
が発生する。これらの事情から、インプロセス測定ヘッ
ド１８は全数計測機１４ほどには高い精度で寸法測定を
行うことができず、また、そのような原因に基づいてイ
ンプロセス測定ヘッド１８からの出力信号に発生する誤
差は普通、比較的長い周期（大きなうねり）を持つ成分
である。

【００４３】そして、加工はインプロセス測定ヘッド１
８の測定結果に基づいて行われるため、インプロセス測
定ヘッド１８の測定誤差はワークの寸法誤差として現
れ、それがポストプロセス測定ヘッド２０によって測定
されることになる。なお、誤差の長周期成分はインプロ
セス測定ヘッド１８自体が原因であるものが大半である
のが普通であるが、全数計測機１４自体が原因であるも
のなども存在する。

【００４４】このような事情に基づき、各ファジィルー
ル群は、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が減少するのは勿
論、微分値Ｔが増加するにつれて補正値Ｕが減少するよ
うに設計されている。また、ファジィルール群間におい
ては、２回微分値Ｄが増加するにつれて補正値Ｕが減少
するように設計されている。

【００４５】そして、このことは具体的に、例えば表３
のファジィルール表において次のように現れている。す
なわち、例えば、微分値Ｔが『ＮＳ』である場合には、
誤差値Ｒが増加するにつれて補正値Ｕが『ＰＢ』，『Ｐ
Ｍ』，『ＰＳ』，『ＺＯ』，『ＺＯ』，『ＮＳ』および
『ＮＭ』の順に減少し、また、誤差値Ｒが『ＮＭ』であ
る場合には、微分値Ｔが『ＮＳ』，『ＺＯ』および『Ｐ
Ｓ』の順に増加するにつれて補正値Ｕが『ＰＭ』，『Ｐ
Ｍ』，『ＰＳ』と減少するのである。

【００４６】また、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し、ワークの寸法精度も急
に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が正常であるとして補正値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
ら逸脱してしまう恐れがある。

【００４７】このような事情に鑑み、ファジィルール
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。

【００４８】このことは具体的に、例えば表３のファジ
ィルール表において次のように現れている。すなわち、
誤差値Ｒが『ＮＢ』または『ＮＭ』であり、かつ、微分
値Ｔが『ＮＢ』である場合と、誤差値Ｒが『ＰＭ』また
は『ＰＢ』であり、かつ、微分値Ｔが『ＰＢ』である場
合とにはそれぞれ、補正値Ｕが『ＺＯ』となっているの
である。

【００４９】また、２回微分値Ｄと補正量Ｕとの関係に
ついては、２回微分Ｄが『ＰＳ』である場合には、２回
微分値Ｄが『ＺＯ』である場合に比較して補正値Ｕが全
体的に小さ目に、２回微分値Ｕが『ＮＳ』である場合に
は大き目となっている。ただし、２回微分値が『ＰＳ』
である場合と『ＮＳ』である場合とは、２回微分値Ｄが
『ＺＯ』である場合に関して完全に対称にはされていな
い。このようにする方が製品精度が安定するのである。
さらに、２回微分値Ｄが『ＰＢ』の場合と『ＮＢ』の場
合とには、誤差値Ｒおよび微分値Ｔの絶対値が大きい場
合と同様の理由で補正値Ｕが概して『ＺＯ』とされてい
る。

【００５０】以下、図３のプログラムを参照しつつ補正
値の決定について説明する。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および２回微
分値Ｄ_iを算出し、それら誤差値Ｒ_i，微分値Ｔ_iおよ
び２回微分値Ｄ_iに基づいてファジィ推論を行って今回
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、それと過去の候補補正値Ｕと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。

【００５１】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図示しない特
定のメモリから入力される。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
２参照）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。

【００５２】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、

【００５３】

【数１】

【００５４】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する。

【００５５】本実施例においては、加工機１０と全数計
測機１４との間の搬送ライン上において、全数計測機１
４による計測を待つワークが存在する。このように待機
するワークの数は、全数計測機１４に基づく寸法情報を
入力信号、定寸点の補正値Ｕを出力信号とする制御系に
おけるむだ時間である。むだ時間の概念を具体的に説明
すれば、待機するワークの数が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、待機する
ワークの数がＹ（＞０）である場合には、全数計測機１
４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。

【００５６】そして、本実施例においては、待機するワ
ークの数が１９個と仮定されてむだ時間が２０とされて
おり、その値に応じて上記重み係数ω_iの各値および数
ｎ_maxの値もファジィルールおよびメンバーシップ関数
の特性も予め設定されている。

【００５７】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。

【００５８】したがって、例えば、図１３(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。

【００５９】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ta
n θ）が算出される。また、Ｓ７においてはデータバン
ク３２から過去ｒ（ｒ≧２）回分の微分値と今回の微分
値とから最小二乗回帰直線が算出され、それの微分値、
つまり２回微分値Ｄ_iが算出される。

【００６０】なお、Ｓ６およびＳ７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および微
分値Ｔの数がそれぞれｍおよびｒに達しない間は、今回
の微分値Ｔ_iおよび２回微分値Ｄ_iが０とされるように
なっている。これらの算出に必要な過去の移動平均値Ｐ
および微分値全部が未だ揃っていないからである。

【００６１】すなわち、本実施例においては、各加工穴
について１個ずつ取得される測定値Ｘ_iが本発明におけ
る「寸法」の一態様であり、誤差値Ｒ_iが「寸法誤差」
の一態様、微分値Ｔ_iが「変化傾向」の一態様、２回微
分値Ｄ_iが「変化傾向の変化傾向」の一態様なのであ
る。ただし、正確には、今回の測定値Ｘ_iの目標値Ａ₀
からの外れ量が「寸法誤差」とされているのではなく、
今回の移動平均値Ｐ_iの目標値Ａ₀ からの外れ量が「寸
法誤差」とされているのであるから、今回の移動平均値
Ｐ_iが本発明における「寸法」の一態様であると考える
こともできる。

【００６２】以上のようにして今回の誤差値Ｒ_i，微分
値Ｔ_iおよび２回微分値Ｄ_iが算出されたならば、Ｓ８
において、それらに基づき、ファジィ推論を用いて今回
の候補補正値Ｕ_iが算出される。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。２回微分値Ｄ_iが
『ＮＢ』，『ＮＳ』，『Ｚ０』，『ＰＳ』，『ＰＢ』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５および図７のメンバーシップ関数を用
いて論理和ｙ_NB，ｙ_NS，ｙ_Z0，ｙ_PS，ｙ_PBが演算される
のである。その後、図６の５個のメンバーシップ関数の
各々につき、２回微分値の現在値Ｄ_iに対応する適合度
ｚ_NB，ｚ_NS，ｚ_Z0，ｚ_PS，ｚ_PBが演算され、論理和ｙ_NB
には適合度ｚ_NBが、論理和ｙ_NSには適合度ｚ_NSが、とい
うようにそれぞれ対応する論理和と適合度とが掛け算さ
れ、それら５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。そして、最後にその最後
に演算されたファジィ推論値ｙが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。

【００６３】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上の値
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^*は加工の進行につれて滑らかに変化する連続性を
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。

【００６４】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。

【００６５】その後、Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４
およびＳ１５において、それぞれ今回の測定値Ｘ_i，今
回の移動平均値Ｐ_i，今回の微分値Ｔ_i，２回微分値Ｄ
_i，今回の候補補正値Ｕ_i，今回の真正補正値Ｕ_i ^*が
それぞれデータバンク３２に保存される。続いて、Ｓ１
６において今回の真正補正値Ｕ_i値が０ではないか否か
が判定され（真正補正値Ｕ_iは整数で得られるようにな
っている）、判定がＹＥＳであればＳ１７において今回
の真正補正値Ｕ_i ^*が定寸装置２２に対して出力される
が、ＮＯであればＳ１７がバイパスされ、定寸装置２２
への出力は行われない。

【００６６】最後にＳ１８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適合度算出に使用
されたものの各々の番号もデータバンク３２に保存され
る。使用されたファジィルールの番号が保存されていれ
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。以上で本プログラムの１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。

【００６７】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、誤差値Ｒのみならず微分値Ｔおよび２回微
分値Ｄ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，故障等の外乱の影響を受けることが
少なく、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。

【００６８】微分値Ｔのみならず２回微分値Ｄをも考慮
して補正値Ｕが決定される場合には、特願平４−１５８
７８７号の明細書に記載されているように待機ワーク数
の変動を考慮にいれて補正値が決定される場合と同等あ
るいはそれ以上の補正精度が得られるため、待機ワーク
数取得手段を省略することができる。待機ワーク数を取
得するためには、例えば加工機１０の出口部と全数計測
機１４の入口部とにワークの通過を検出してその数をカ
ウントするワークカウンタを設けることが必要となり、
装置コストが増大するのみならず、従来からある加工シ
ステムの改造を行う場合の所要日数が多くなる等の不都
合が生じるのであるが、この不都合を回避することがで
きるのである。ただし、本発明が待機ワーク数を考慮に
いれて補正を行うことを排除するわけではない。これも
考慮に入れれば補正精度が一層向上するのである。

【００６９】また、本実施例においては、真正補正値Ｕ
_i ^*が０である場合にはその制御装置２８から定寸装置
２２への供給が行われない。この供給はＲＳ２３２Ｃ等
を用いた通信によって行われるのであるが、加工機１０
と全数計測機１４との作動サイクルがまちまちで一致し
ない場合（一致しないことが多い）には、通信処理に時
間がかかるため、サイクルタイムに合わせるためにプロ
グラムに高級言語を用いるか、ハード化することが必要
になるのであるが、通信回数を減らすことによってこの
問題を回避することができる。例えば、３００個のワー
クを加工する場合に真正補正値Ｕ_i ^*が０ではなくなる
のは１０回程度であるのが普通であり、真正補正値Ｕ_i
^*が０ではない場合にのみ通信させることにすれば通信
処理の時間が少なくて済むため、プログラムに高級言語
を必要としないシステムを採用できるのである。

【００７０】本出願人は、本実施例の性能を確認するた
めに次のようなシミュレーションを行った。すなわち、
実際の複数の測定値Ｘ_iに基づき、誤差値Ｒ_i，微分値
Ｔ_iおよび２回微分値Ｄ_iからファジィ推論を用いて今
回の候補補正値Ｕ_iを決定し、さらに、その今回の候補
補正値Ｕ_iを過去の候補補正値Ｕによって補正して今回
の真正補正値Ｕ_i ^*とし、真正補正値Ｕ_i ^*が０ではな
い場合にのみそれを定寸装置２２に供給する加工システ
ムのシミュレーション（これを実施例シミュレーション
と称する）を行ったのである。また、本実施例との比較
のために、大きさの如何を問わずすべての真正補正値Ｕ
_i ^*を定寸装置２２に供給する加工システムのシミュレ
ーション（これを比較例シミュレーションと称する）も
行った。

【００７１】実施例シミュレーションの結果を図１４
に、比較例シミュレーションの結果をそれぞれ図１５
に、また、補正を全く行わない場合のデータを図１６に
示す。これらのグラフにおいては、各シミュレーション
結果である複数の測定値Ｘの３シグマ限界の幅が「目標
値との差」として表されている。図１４の実施例シミュ
レーションにおいては図１６の補正を全く行わない場合
に比較して寸法精度が著しく向上する。また、実施例シ
ミュレーションにおいては真正補正値Ｕ_i ^*が０ではな
い場合にのみそれを供給する通信が行われるに過ぎない
にもかかわらず、図１５の毎回通信が行われる比較例シ
ミュレーションの場合と同等の寸法精度が得られる。

【００７２】本実施例において、さらに次のようないく
つかの特有の効果も得られる。本実施例は、本出願人が
本発明完成前に使用していた加工システム、すなわち、
加工機１０，インプロセス測定ヘッド１８，定寸装置２
２，全数計測機１４等を主体とするものに対して、設置
が比較的簡単かつ安価な制御装置２８，データバンク３
２，通信ケーブル等を付加したものである。このよう
に、本実施例は、加工機１０等の主要なハードはそのま
まにして、ソフトで定寸精度を向上させるものであるた
め、本発明を簡単かつ安価に実施することができるとい
う効果が得られる。

【００７３】全数計測機１４は本来、ある工程の最終位
置に配置されてそこから寸法不良のワークが次の工程に
流出するのを防止することを主な目的とするものであっ
て、ポストプロセス制御に専用のポストプロセス測定具
とはやや性格を異にする。しかし、加工後のワークの寸
法を測定する点では共通するため、本実施例において
は、既存の全数計測機１４をポストプロセス測定具とし
て流用することによりフィードバック式の定寸点補正が
行われるようになっている。つまり、全数計測機１４に
加えてポストプロセス測定具を用いることによって本発
明を実施することは可能なのであるが、本実施例におい
ては、全数計測機１４の測定結果を有効に活用すること
によってフィードバック式の定寸点補正が可能とされて
いるのであり、このことによっても、本発明の実施にか
かる負担が軽減されるという効果が得られる。

【００７４】加工機１０により加工されるべき加工穴
が、シリンダボア等のようにそれに別の部品が隙間なく
嵌合されるべきものである場合には、加工穴の寸法精度
と嵌合相手の寸法精度とが合致することが要求される。
従来の加工システムでは、加工穴の寸法精度のばらつき
をそれほど小さく抑えることができない。そのため、そ
の対策として、加工穴を実際の寸法精度に応じて複数の
ランクに分け、また、それに対応して嵌合相手も実際の
寸法精度に応じて複数のランクに分け、合致するランク
に属するワークと嵌合相手とを選び出して互いに組み合
わせることが行われている。そのため、ランクを識別す
るために加工穴周辺に刻印する装置，その刻印を読み取
る装置，その刻印に応じて加工穴を選別する装置，選別
されたワークを保管する棚等が不可欠であった。しか
し、本実施例においては、加工穴の寸法精度のばらつき
を十分に抑制することができるため、ランク分けが不要
になるか、必要であるとしてもそのランクの数が少なく
て済むため、ランク分けにかかる費用，手間，スペース
等が完全にまたは部分的に省略できるという効果も得ら
れる。

【００７５】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〜Ｓ７，Ｓ１１ないしＳ１３を実行する部分が全
数計測機１４と共同して「寸法情報取得手段」の一態様
を構成し、制御装置２８のうち、同図のＳ８〜Ｓ１０お
よびＳ１４〜Ｓ１７を実行する部分が「加工条件補正手
段」の一態様を構成しているのである。

【００７６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様でも実施する
ことが可能である。

【００７７】例えば、図３のプログラムに次のようなス
テップを追加することが可能である。すなわち、微分値
Ｔの絶対値がしきい値を１回または連続して複数回超え
たならば、インプロセス測定ヘッド１８が故障している
可能性があると判定して、その旨を作業者に警告するス
テップを追加することが可能なのである。このようにす
れば、作業者がいちいちインプロセス測定ヘッド１８の
故障の有無を診断することなく、故障を簡単かつ早期に
検出してそれに対する早期対策が可能になるという効果
が得られる。

【００７８】なお、この追加されたステップは、例え
ば、複数個の測定値Ｘ_iがデータバンク３２に保存され
ていることを有効に活用すべく、今回の測定値Ｘ_iと前
回の測定値Ｘ_i-1 との差、すなわち、隣接間ばらつきを
算出し、それに基づいてインプロセス測定ヘッド１８の
故障を検出するステップとすることも可能である。

【００７９】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可能である。

【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、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、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、２回微分値
Ｄ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、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８】表１のファジィルール群を示す図である。

【図９】表２のファジィルール群を示す図である。

【図１０】表３のファジィルール群を示す図である。

【図１１】表４のファジィルール群を示す図である。

【図１２】表５のファジィルール群を示す図である。

【図１３】上記実施例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１４】上記実施例の性能を示すグラフである。

【図１５】上記実施例との比較例の性能を示すグラフで
ある。

【図１６】上記実施例との比較のために、補正が全く行
われない場合の誤差値を示すグラフである。

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (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、前記寸法測定手段による測定結果に基づき、加工順のワ
ークの寸法誤差，それら寸法誤差の変化傾向およびその
変化傾向の変化傾向を寸法情報として取得する寸法情報
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、前記寸法情報取得手段により取得され
た寸法誤差，寸法誤差の変化傾向およびその変化傾向の
変化傾向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。