KR101189915B1

KR101189915B1 - 검사 장치

Info

Publication number: KR101189915B1
Application number: KR1020110073922A
Authority: KR
Inventors: 사토루 나카이; 키미아키 사토
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-10-10
Also published as: JP5419921B2; JP2012229933A

Abstract

[과제]
제조 가공 장치가 안정되기까지 시간을 필요로 하는 것이라 하여도, 또한, 제조 가공 장치 자체에 흔들림(편차)이 포함되어 있는 경우라 하여도, 계측 데이터로부터 제조 가공 장치에 의해 제조된 제품의 양부를 올바르게 판정할 수 있는 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
[해결 수단]
검사 장치(1)는, 마이크로 프로세서(2)와, 데이터 격납 메모리(3)와, 조작 입력부(4)와, 데이터 보존부(5)와, 신호 입력부(6)와, 신호 출력부(7) 및 조작 표시부(8)로 구성되어 있고, 데이터 격납 메모리(3)나 데이터 보존부(5)에 기억되어 있는 검사 프로그램 중에서, 조작 입력부(4)에서 지정된 검사 프로그램에 따라, 마이크로 프로세서(2)는, 신호 입력부(6)에 입력되는 피가공 제품의 가공도(계측치)(15)와 제조 가공 장치(9)의 운전상태치(20)로부터 상관치(상관 파형)(21)를 도출하고, 미리 기억되어 있는 양품의 상하한치(상하한 파형)(17, 18)와 비교하여 제조 가공의 양부의 판정 처리를 행한다.

Description

검사 장치{INSPECTION APPARATUS}

본 발명은, 수집된 계측 데이터로부터 피가공 제품의 제조 가공의 양부(良否)를 판정하는 검사 장치에 관한 것이다.

종래, 상태가 좋지 않은 부분이 있는 제품이 시장에 출하되는 것을 막기 위해, 제조된 제품의 양부를 판정하기 위해 소정의 검사가 실시되고 있다. 그 검사의 방법의 하나로서, 대상이 되는 제품에 대해 미리 결정된 시험 신호를 가하고, 그때의 제품의 거동을 센서 등에 의해 계측하고, 수집된 시계열의 계측 데이터를 해석함에 의해, 제품의 양부를 판정하는 방법이 알려져 있다.

예를 들면, 이 수집된 계측 데이터를 해석하여 제품의 양부를 판정하는 방법으로서는, 상한(上限) 파형과 하한(下限) 파형을 미리 설정하여 두고, 해석하여 얻어진 계측 파형 데이터가 이들 상한 파형 및 하한 파형(이하, 상하한 파형이라고 약기하는 경우가 있다)을 일탈(逸脫)하지 않는지의 여부를 판정 기준으로 하는 방법이 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1을 참조). 이 방법은, 밴드 비교라고도 불린다(비특허 문헌 1의 3. 3. 6 파형 해석의 (3) 밴드 비교를 참조). 이하, 도 10부터 도 12를 이용하여, 이 밴드 비교에 관해 설명한다.

[상하한 파형의 작성]

미리 양품(良品)인 것을 알고 있는 제품에 대해 소정의 시험 신호를 가하고, 그때의 제품의 거동을 샘플링 간격 △T로 계측하는 검사를 행하는 것으로 하고, 검사의 시작의 트리거를 검출하여 시작 시각 T1을 보존함과 함께 샘플링을 시작하고, 검사의 종료도 트리거를 검출하여 종료 시각 T2를 보존함과 함께 샘플링을 정지한다. 그 계측 결과로서, 1사이클의 소요시간 T(=T2-T1) 및 계측 점수(點數)의 n점이 얻어진다. 또한, 검사의 소요시간 T는 매회 일정하기 때문에, 1사이클의 시작 트리거로 파형 데이터의 수집을 시작하고, 그 후, 계측 점수가 n점이 된 시점에서, 계측 데이터의 수집을 종료하여도 같은 것이 된다. 이에 의해, 정상(正常) 계측 데이터를 취득한다. 마찬가지로, 불량품인 것을 알고 있는 제품에 대해서도 시험 신호를 가하고, 계측 데이터의 수집을 행하고, 이상(異常) 계측 데이터를 취득한다.

이와 같이 하여, 정상 계측 데이터와 이상 계측 데이터를 여러 개 취득하고, 이들 취득된 정상 계측 데이터와 이상 계측 데이터에 의거하여 상하한 파형을 규정한다. 예를 들면, 여러 개의 정상(正常)인 계측 데이터로부터 작성된 정상인 계측 파형에 의거하여, 평균화된 계측 파형을 작성하고, 상하 방향으로 옮겨 상하한 파형을 작성한다. 취득된 이상(異常)인 계측 데이터로부터 작성된 계측 파형의 전부가, 이 규정된 상하한 파형을 일탈하는 것을 확인하고, 최종적으로 상하한 파형(상한 파형 H1 내지 Hn, 하한 파형 L1 내지 Ln)으로서 규정한다(도 10 참조). 규정된 상하한 파형도 n점(샘플링 간격 △T)이다.

[계측 파형의 판정]

검사 대상인 제품에 대해서도 마찬가지로 시험 신호를 가하고, 그때의 거동을 샘플링 간격 △T로 계측하고, 그 결과로서 계측 파형 데이터(V1 내지 Vn)가 얻어졌다고 가정한다. 이 계측 파형이 상하한 파형을 일탈하고 있는지의 여부의 판정은, 계측 파형의 각 점의 값과, 상하한 파형의 각 점의 값을 비교함에 의해 행한다. 즉, 계측 파형의 각 점의 값이, 상한 파형의 각 점의 값보다 작고, 또한, 하한 파형의 각 점의 값보다 크면(L1<V1<H1, L2<V2<H2, …, Ln<Vn<Hn인 것을 확인한다), 계측 파형이 상하한 파형을 일탈하지 않고, 이 제품은 양품이라고 판정된다.

이 밖에, 상하한 파형의 일탈의 유무에 의한 판정에 의하지 않는 다른 파형 판정 방법으로서는, 계측 파형을 해석 처리하여 파형의 특징점을 추출하여 양부를 판정하는 방법도 생각되지만, 그 처리는 복잡하고, 올바르게 양부를 판정할 수 있는 파형의 해석 처리법이 확립되기까지는 시간과 노력을 필요로 한다. 따라서, 현재의 생산의 주류의 하나인 다품종 변량(變量) 생산에서는, 일품일양적(一品一樣的)으로 올바른 양부를 행할 수 있는 파형의 해석 처리를 확립하는 것이 현실적이지 않은 경우가 있다. 한편으로, 밴드 비교에 의하는 방법은, 상하한 파형을 설정하는 것만으로 좋기 때문에, 이와 같은 용도에 있어서 유효한 방법이다.

또한, 제조 가공 후의 제품에 대해 검사를 실시하여 제품의 양부를 판정하는 종래의 방식에서는, 제조 가공 공정 후에 검사 공정을 설치할 필요가 있고, 그만큼 제품 1개당의 제조 시작부터 완료까지 필요로 하는 시간도 길어진다. 이것을 해결하기 위해, 제조 가공 공정 중에서의 제어 지령이나 제조 가공상태에서 계측을 행하고, 그 결과로서 취득된 파형 데이터를 제조 가공시의 정상인 파형 데이터와 비교하여, 일탈의 유무를 확인함에 의해, 제품의 양부를 판정하는 방법이 있다. 이 방법은, 인라인 검사라든가 기상(機上) 검사(온·머신·베리피케이션) 등이라고 불린다. 이 제조 가공 공정에서의 파형 데이터에 의한 판정 방법은, 종래와 마찬가지라도 좋다. 즉, 제조된 제품에 대해 시험 신호를 가하고, 그때의 제품의 거동을 계측하는 대신에, 1개의 제품의 제조 가공(1사이클) 상태에서 계측을 행하고, 얻어진 파형 데이터에 의해 밴드 비교하면 좋다.

제조 가공에는, 프레스기(機) 등, 회전기구에 의거하여(즉, 회전기구에 동기시켜서) 제어하는 제조 가공이 있다. 이와 같은 제조 가공 설비 중에는, 난기(暖氣) 운전을 필요로 하는 등, 운전 시작(전원 투입)부터 회전기구의 회전이 안정되기까지에 시간을 필요로 하는 것이 있다. 또한, 회전기구의 회전에 흔들림(편차)이 포함되어 있는 것도 있다. 회전기구의 회전이 이와 같은 특성을 갖고 있어도, 제조 가공의 제어 자체가 회전기구에 동기하고 있기 때문에 제조 가공 정밀도 자체에는 문제는 없다. 환언하면, 회전기구의 회전이 이와 같은 특성을 갖고 있어도, 제조 가공 정밀도 자체에 문제가 없도록 제조 가공의 제어 자체를 회전기구에 동기하도록 구성되어 있는 것이다.

그러나, 이와 같은 특성을 갖는 제조 가공(이와 같은 궁리가 이루어진 제조 가공)에 대해, 종래의 파형 판정 방법에 의한 기상 검사를 행하면, 실제의 제품으로서는 양품임에도 불구하고, 파형에 의한 판정에서는, 불량품이 되어 버리는 문제가 있다.

예를 들면, 운전 시작(전원 투입)부터 회전기구의 회전이 안정되기까지 시간을 필요로 하는 것으로서, 운전 시작시의 회전수가, 안정시에 비하여 낮고(느리고), 서서히 회전수가 올라가는 특성을 갖는 경우, 도 11에 도시하는 바와 같이, 안정시의 제조 가공의 1사이클(도 11(a)의 사이클 번호 4)에 필요로 하는 시간 Ts(도 11(c))에 비하여, 운전 시작시의 제조 가공의 1사이클(도 11(a)의 사이클 번호 1)에 필요로 하는 시간 Tx(도 11(b))가 길어진다. 그 때문에, 안정시의 1사이클로 계측 데이터가 수집될 수 있도록, 가공 시작의 트리거로부터 일정수의 점수분을 일정 주기의 샘플링 주기로 계측하는 설정에서는, 운전 시작시의 1사이클에서의 수집을 할 수가 없음(수집 시간, 수집 점수가 충분하지 않고, 1사이클의 전부를 완전히 수집할 수가 없다)에도 불구하고, 그 불완전한 계측 파형에 대해 상한 파형 및 하한 파형을 일탈하고 있지 않은지를 기준으로 하여 판정하기 때문에 올바른 파형 판정이 이루어지지 않는다는 문제가 있다.

역으로, 운전 시작(전원 투입)부터 회전기구의 회전이 안정되기까지 시간을 필요로 하는 것으로서, 운전 시작시의 회전수가, 안정시에 비하여 높고(빠르고), 서서히 회전수가 내려가는 특성을 갖는 경우, 도 12에 도시하는 바와 같이, 안정시의 제조 가공의 1사이클(도 12(a)의 사이클 번호 4)에 필요로 하는 시간 Ts(도 12(c))에 비하여, 운전 시작시의 제조 가공의 1사이클(도 12(a)의 사이클 번호 1)에 필요로 하는 시간 Ty(도 12(b))가 짧아진다. 그 때문에, 안정시의 1사이클로 계측 데이터가 수집될 수 있도록, 가공 시작의 트리거로부터 일정수의 점수분을 일정 주기의 샘플링 주기로 계측하는 설정에서는, 운전 시작시의 1사이클 뿐만 아니라 쓸데없는 계측치까지 수집하여 버림에도 불구하고, 그 계측 파형에 대해 상한 파형 및 하한 파형을 일탈하지 않은지를 기준으로 하여 판정하기 때문에 올바른 파형 판정이 이루어지지 않는다는 문제가 있다.

또한, 이들을 해결하기 위해, 가공 시작의 트리거로부터 가공 종료의 트리거까지를 일정 주기의 샘플링 주기로 계측을 행하면, 취득된 계측 점수가 다르고, 같은 파형 판정 방법을 적용할 수가 없다는 문제도 생긴다. 또한, 이 문제를 해결하는 방법으로서, 그 계측된 회전수에 따른 미리 복수 종의 다른 회전수로 제조 가공한 때의 1사이클에서의 상하한 파형을 준비하여 두고, 1사이클의 제조 가공시의 회전수(회전 주기)를 계측하고, 그 계측된 회전수에 따른 상하한 파형으로써 파형 판정을 행하는 방법도 생각되지만, 판정 검사 정밀도를 올리려고 하면 회전수를 미세하게 나눈 상하한 파형을 다수 준비할 필요가 있고, 번잡한 동시에 다수의 상하한 파형을 기억하여 두는 영역에도 한계가 있기 때문에, 그다지 현실적이 아니라는 문제가 있다.

또한, 회전기구의 회전이 안정되기까지의 시간은, 계절이나 날씨 등 외적 요인에 영향받는 일도 있어서 일정하지 않고, 또한, 1사이클의 시작부터 종료까지의 소요시간도 매일 변하는 회전기구의 회전에 흔들림(편차)이 포함되어 있는 것에 대해, 올바른 기상 검사를 실시하기 위한 해결책이 곤란하다는 문제가 있다.

이들의 과제를 해결하는 방법으로서, 특허 문헌 1에 기재된 방법이 있다. 이것은, 실측(實測) 연속파형(즉, 계측 파형)의 시간축을 미리 결정되어 있는 파형 판정 에어리어(즉, 상하한 파형)의 시간축과 일치하도록 조정하는 것이다. 구체적으로는, 실측 연속파형에서의 기울기 전환점이 위치하는 개개의 시간축에는 실(實) 체크 포인트를, 그 실 체크 포인트와 대응하는 위치 관계에 있는 파형 판정 에어리어의 개개의 시간축에는 기준 체크 포인트를, 각각 입력 조작에 의해 입력하고, 대응하는 위치 관계에 있는 실 체크 포인트와 기준 체크 포인트와의 사이의 시간 축상의 위치에 시간차가 있는 때, 실 체크 포인트의 시간축을 기준 체크 포인트의 시간축에 일치시키는 것이다.

[비특허 문헌]

비특허 문헌 1 : 미쯔비시 데이터 수집 애널라이저 MELQIC IU2 시리즈 IU2-LOG-KIT1 유저스 매뉴얼, JZ990D48401, 2009년 2월

[특허 문헌]

특허 문헌 1 : 일본 특개2010-2358호 공보

그러나, 종래의 특허 문헌 1에 의하는 방법에서는, 체크 포인트의 입력 조작이 필요해진다. 따라서, 제품의 양부를 판정하기 위한 검사를 행할 때에, 제품 하나하나에 관해 체크 포인트의 입력 조작을 행할 필요가 있다. 즉, 제품의 양부를 판정하기 위한 검사를 자동으로 행할 수가 없다는 문제점이 있다.

또한, 실 체크 포인트와 기준 체크 포인트 사이의 시간축상의 위치에 시간차가 있을 때, 그 시간차가 라인 공정(즉, 제조 가공 공정)의 처리시간의 편차에 기인하는 것인지, 라인 공정에서 발생한 이상(즉, 불량 이름 제조 가공)에 기인하는 것인지를 별도 판정할 필요가 있다. 이 판정을 행하지 않은 채로, 이 방법을 이용하여 검사를 행하면, 본래 불량이라고 판정되어야 함에도 불구하고, 양(良)이라고 판정되도록 시간축의 위치가 조정되어 버리는 것이 가능하여, 본래 검출되어야 할 불량이 검출되지 않는다는 문제가 있다. 만약, 이 판정을 별도로 행한다고 하면, 그것은 검사 자체를 별도로 행하는 것이 되기 때문에 과제는 전혀 해결되지 않은 것이 된다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 제조 가공 장치가 안정되기까지 시간을 필요로 하는 것이라 하여도, 또한, 제조 가공 장치 자체에 흔들림(편차)이 포함되어 있는 경우라도, 계측 데이터로부터 제조 가공 장치에 의해 제조된 제품의 양부를 올바르게 판정할 수 있는 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 검사 장치는, 제조 가공시에 있어서 피가공 제품의 가공상태를 나타내는 가공도(加工度) 및 상기 가공도에 대응하는 제조 가공 장치의 운전상태를 나타내는 운전상태치(運轉狀態値)를 수집하는 수집 수단과, 상기 가공도와 상기 운전상태치의 상관치(相關値)를 도출하는 상관치 도출 수단과, 미리 상기 제조 가공상태가 양 판정이 되는 상하한치을 기억하는 기억 수단과, 상기 상관치와 상기 상하한치를 비교하여, 상기 제조 가공상태의 양부를 판정하는 비교 판정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 검사 장치에 의하면, 피가공 제품의 가공도(계측치)뿐만 아니라 제조 가공 장치의 운전상태치도 수집함에 의해, 운전 시작(전원 투입)부터 제조 가공 장치가 안정되기까지 시간을 필요로 하는 것이라 하여도, 그 제조 가공의 양부를 올바르게 판정할 수 있다. 또한, 제조 가공 장치 자체에 흔들림(편차)이 포함되어 있는 경우라도, 제조 가공의 양부를 올바르게 판정할 수 있다.

도 1은 실시의 형태 1에 관한 검사 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 실시의 형태 1에 관한 검사 장치와 제조 가공 장치와의 관계를 도시하는 블록도.
도 3은 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에서의 양부 판정 처리를 도시하는 기능 블록도.
도 4는 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에서의 상한 파형의 작성을 도시하는 도면.
도 5는 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에서의 상관(相關) 파형에 의한 양부 판정의 플로우를 도시하는 플로우 차트.
도 6은 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에서의 위상과 상관 파형과의 관계 및 상한 파형과의 비교 판정법을 도시하는 도면.
도 7은 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에서의 상관 파형의 선분마다에 의한 상하한 파형과의 비교 판정법을 설명하는 도면.
도 8은 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에 흔들림이 있는 경우의 위상과 상관 파형의 관계를 도시하는 도면.
도 9는 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에서의 상한 파형의 분할 모델과 상하한 파형과의 비교 판정법을 설명하는 도면.
도 10은 종래예의 검사 장치에서의 밴드 비교를 설명하는 도면.
도 11은 종래예의 검사 장치에서의 회전기구가 안정되기까지 회전수가 증가하는 경우의 계측 파형을 설명하는 도면.
도 12는 종래예의 검사 장치에서의 회전기구가 안정되기까지 회전수가 저하되는 경우의 계측 파형을 설명하는 도면.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관한 검사 장치에 관해, 도 1 내지 도 9에 의거하여 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은, 실시의 형태 1에 관한 검사 장치를 도시하는 블록도이고, 도 2는, 이 검사 장치와 제조 가공 장치와의 관계를 도시하는 블록도이고, 또한, 도 3은, 이 검사 장치로의 판정 처리 순서를 도시하는 블록도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 검사 장치(1)는, 마이크로 프로세서(2)와, 데이터 격납 메모리(3)와, 조작 입력부(4)와, 데이터 보존부(5)와, 신호 입력부(6)와, 신호 출력부(7) 및 조작 표시부(8)로 구성되어 있고, 복수의 검사 프로그램은 데이터 격납 메모리(3)나 데이터 보존부(5)에 기억되어 있고, 조작 입력부(4)에서 지정되는 검사 프로그램에 따라, 마이크로 프로세서(2)는, 신호 입력부(6)에 입력되는 피가공 제품의 가공도(계측치)와 제조 가공 장치(9)의 운전상태치로부터 상관치(상관 파형)를 도출하고, 미리 기억되어 있는 양품의 상하한치(상하한 파형)과 비교하여 제조 가공의 양부 판정의 처리를 행한다. 또한, 그 판정 결과를 데이터 격납 메모리(3)나 데이터 보존부(5)에 기억시키고, 또한 신호 출력부(7)로부터 판정 결과를 출력시키는, 또는 조작 표시부(8)에 판정 결과를 표시시킨다.

또한, 검사 장치(1)의 종류별에 따라서는, 조작 표시부(8)을 구비하지 않은 것도 있다. 또한, 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 검사 프로그램에 따라, 신호 출력부(7)로부터 시험 신호를 출력시키고, 그 시험 신호를 검사 대상인 제조 가공되는 피가공 제품에 가하고, 그때에 피가공 제품으로부터 출력되는 계측치와 제조 가공 장치(9)의 가공상태치가 검사 장치(1)의 신호 입력부(6)에 입력되고, 미리 기억되어 있는 양품의 상하한 파형과 비교하여 양부 판정을 행하는 방법도 있다.

도 2에, 본 발명을 실시할 때의 제조 가공 장치와 검사 장치와의 관계를 도시한다. 제조 가공 장치(9)에는, 장치 제어부(10)가 구비되어 있고, 그 장치 제어부(10)로부터 제어 지령(11)이 출력됨에 의해 제조 가공(12)이 제어되고, 피가공 제품의 가공이 행하여진다. 예를 들면, 제조 가공 장치(9)가, 프레스기인 경우에는, 회전기구의 원동력이 되는 모터, 그 모터의 기동·정지·회전속도를 제어하는 장치 제어부(10), 그 모터의 회전 운동을 제조 가공 대상으로 전달하는 샤프트나 기어나 캠 등의 메카 기구가 구비되어 있고, 이들에 의해 프레스형(型)이 제어되어 제조 가공 대상인 금속판을 프레스한다.

여기서, 제조 가공 장치(9)의 장치 제어부(10)로부터 나온 제어 지령(11)에 의거하여, 피가공 제품의 제조 가공(12)이 지시되고, 그 가공상태치(가공도)가 가공상태 계측부(13)에 의해 계측되고, 그 계측 신호(계측치)는 검사 장치(1)의 신호 입력부(6)의 신호 계측 CH에 입력된다(CH1). 또한, 제어 지령(11)의 기초가 되는 장치 제어부(10)의 제조 가공에 대응한 운전상태치(위상)가 운전상태 계측부(19)에 의해 계측되고, 계측 신호(위상)도 신호 입력부(6)의 신호 계측 CH에 입력된다(CH2). 예를 들면, 제조 가공 장치(9)가 프레스기인 경우에는, 운전상태치로서 회전기구의 원동력이 되는 모터의 회전 각도(위상)가 계측된다, 또는 모터에 의해 회전되는 회전기구의 회전 각도(위상)가 계측된다. 이때, 위상이 단조(單調) 증가가 되도록 계측한다. 예를 들면, 제조 가공 중에 모터가 역회전하는 부분이 포함되어 있는 경우에는, 모터의 각도의 변화량(각도의 변화로부터 정전(正轉)/역전(逆轉)의 부호를 없앤 양)을 계측하도록 한다.

다음에, 검사 장치(1)에서의 판정 처리의 동작에 관해, 도 3에 도시하는 검사 장치에서의 양부 판정 처리의 순서를 도시하는 기능 블록도(소프트웨어 처리도)를 참조하여 설명한다.

신호 수집(14)이란, 신호 입력부(6)로부터 입력되고, 시간 간격 △T로, 샘플링된 피가공 제품의 계측치 및 제조 가공 장치(9)의 위상을 시계열로 데이터 격납 메모리(3)에 기억시키는 것이고, 또한, 그 계측치(15)와 위상(20)을 데이터 보존부(5)에 전송하여 보존하는 것이다. 본 발명의 실시 형태에서는, 피가공 제품의 계측치(15) 및 제조 가공 장치(9)의 운전상태를 나타내는 위상(20)이 같은 시간 간격 △T로 샘플링되고, 시계열 데이터로서 수집된다.

제조 가공의 1사이클을 계측하기 위한 시작 트리거나 종료 트리거는, 제조 가공 장치(9)의 장치 제어부(10)로부터의 트리거 출력을 신호 입력부(6)의 트리거 검출 CH(Chtr)에 접속함에 의해 검출된다. 이와 같은 계측치(15) 및 위상(20)의 수집에 관한 일련의 처리는, 마이크로 프로세서(2)에 의해 행하여진다. 즉, 마이크로 프로세서(2)는, 신호 입력부(6)의 트리거 검출 CHtr에서 시작 트리거를 검출하면, 신호 입력부(6)의 신호 계측 CH에서의 입력 신호(계측치, 위상)를 시간 간격 △T로 샘플링하여, 계측된 계측치(15) 및 위상(20)을 시계열로 데이터 보존부(5)에 보존하는 수집 처리(14)를 시작시키고, 신호 입력부(6)의 트리거 검출 CHtr에서 종료 트리거를 검출하면, 이 수집 처리(14)를 종료시킨다.

여기서, 밴드 비교(22)를 행하기 전에, 위상을 좌표축으로 하는 상한치(상한 파형)(17) 및 하한치(하한 파형)(18)을 미리 데이터 격납 메모리(3) 또는 데이터 보존부(5)에 기억시켜 두고, 계측치 및 위상의 수집 처리의 후에, 밴드 비교 처리를 행한다. 즉, 마이크로 프로세서(2)는, 계측치(15) 및 위상(20)의 수집 처리(14)가 완료되면, 이들의 값으로부터 계측치 및 위상을 좌표축으로 하는 상관치(상관 파형)(21)를 도출하고, 데이터 격납 메모리(3) 또는 데이터 보존부(5)에 기억되어 있는 상한 파형(17) 및 하한 파형(18)을 판독하고, 상관 파형과의 비교 판정을 행한다. 또한, 그 판정 결과(16)을, 데이터 격납 메모리(3) 또는 데이터 보존부(5)에 기억시킴과 함께, 신호 출력부(7) 및 조작 표시부(8)에 출력시킨다.

<상하한 파형의 작성>

우선, 본 실시의 형태에서의 상하한 파형의 작성에 관해, 도 4를 참조하여 설명한다. 제조 가공의 안정상태에 있어서, 1사이클의 계측치(CH1)와 회전기구의 위상(CH2)을 샘플링 간격 △T로 계측한다(도 4(a), 도 4(b) 참조). 1사이클의 시작을 트리거 검출에 의해 시작 시각 T1을 보존시킴과 함께 샘플링을 시작하고, 1사이클의 종료의 트리거 검출에 의해 종료 시각 T2를 보존시킴과 함께 샘플링을 정지시킨다. 그 결과로서, 1사이클의 소요시간이 T(=T2-T1) 및 샘플링 점수가 n점으로 되었다고 한다. CH1도 CH2도 동시에 샘플링되기 때문에, 모두 샘플링 점수는 n점이 된다. 이 제조 가공의 안정상태에서는, 소요시간 T는 매 사이클 일정하기 때문에, 1사이클의 시작 트리거로 신호 수집(14)를 시작시키고, 그 후, 수집 점수가 n점이 된 시점에서, 신호 수집(14)를 종료시켜도, 같다.

수집된 CH1의 계측치와 CH2의 위상으로부터, 위상 및 계측치를 좌표축으로 하는 위상과 계측치의 상관 그래프(상관 파형)가 도출된다(도 4(c) 참조). 제조 가공의 안정상태에서는, CH2의 위상(P1 내지 Pn)은, 단조 증가의 직선(선형성)을 나타내기 때문에, 정상의 경우에는, 상관 파형은, 결과적으로 CH1의 계측치(V1 내지 Vn)와 같게 된다. 즉, CH1의 계측치의 샘플링 간격 △T가, 위상과 계측치의 상관 파형에서는 샘플링 간격 △P가 되고, 그 △P는, 1사이클의 제조 가공에서, 회전기구의 위상(CH2)이 P 진행된다고 하면, △P=P/n이다.

이때에 제조 가공된 피가공 제품의 검사를 별도 행하고, 그 피가공 제품이 양품이라면, 이 제조 가공에 의해 얻어진 상관 파형은 정상 파형이 되고, 그 피가공 제품이 불량품이라면, 이 제조 가공에 의해 얻어진 상관 파형은 이상 파형이 된다. 이와 같이 하여, 위상과 파형치의 상관 파형의 정상 파형과 이상 파형을 여러 개 취득하고, 이들 취득된 정상 파형과 이상 파형에 의거하여 상하한 파형을 규정한다. 예를 들면, 여러 개의 정상 파형을 평균화하여 얻어진 상관 파형을 상하 방향으로 옮겨 상하한 파형을 작성한다. 도 4(d)에 상한 파형(H1 내지 Hn)을 도시한다. 취득된 이상 파형의 모두가, 이 작성된 상하한 파형을 일탈하는 것을 확인하여, 최종적으로 상하한 파형(상한 파형 H1 내지 Hn, 하한 파형 L1 내지 Ln)으로서 규정한다. 여기서 규정된 상하한 파형 점수도 n점이다.

<상관 파형의 판정>

다음에, 본 실시의 형태의 피가공 제품의 양부의 판정의 방법에 관해, 도 5의 상관 파형 판정의 플로우를 나타내는 플로우 차트를 참조하여 설명한다.

우선, 설명의 순서로서, 아직 안정상태에 이르지 않는 제조 가공에서, 안정시의 제조 가공의 1사이클에 필요로 하는 시간에 비하여, 운전 시작시의 제조 가공의 1사이클이 길어지는 경우에 관해 설명한다. 단, 회전기구의 회전에 흔들림이 포함되어 있어도, 그 흔들림이 판정 정밀도에 비하여 무시할 수 있는 정도 작은 경우에 관해 설명한다(도 6 참조).

여기서, 안정상태에 이르고 있지 않는 제조 가공의 1사이클의 계측치(CH1)와 회전기구의 위상(CH2)을, 마찬가지로 샘플링 시간 간격 △T로 계측한다. 1사이클의 시작이 트리거 검출된 시작 시각 Ta로서 보존됨과 함께 샘플링이 시작되고, 1사이클의 종료가 트리거 검출된 종료 시각 Tb로서 보존됨과 함께 샘플링이 정지되고, 그 결과로서, 1사이클의 소요시간이 Tc(=Tb-Ta) 및 샘플링의 점수가 m점(계측치 F1 내지 Fm, 위상 G1 내지 Gm)이었다고 한다(도 6(a), 도 6(b) 참조).

수집된 CH1의 계측치와 CH2의 위상으로부터, 위상 및 계측치를 좌표축으로 하는 위상과 계측치의 상관 그래프(상관 파형)가 도출된다(도 6(c)). 안정상태에 이르지 않은 제조 가공 중에서도, 특히, 안정시의 제조 가공의 1사이클에 필요로 하는 시간에 비하여, 운전 시작시의 제조 가공의 1사이클이 길어지는 경우에는, 회전기구의 회전에 흔들림이 포함되어도, 그 흔들림이 판정 정밀도에 비하여 무시할 수 있는 정도 작은 경우에서는, 운전 시작시에 수집된 CH1의 계측치와 CH2의 위상으로부터 상관치를 도출하면, CH2의 위상(G1 내지 Gm)은, 단조증가의 직선(선형성(線形性))을 나타내기 때문에, 정상의 경우에는, 결과적으로 CH1의 계측치(F1 내지 Fm)의 파형과 같게 된다. 그리고, 이와 같은 경우에는 운전 시작시라도, 1사이클의 제조 가공에 필요로 한 회전기구의 위상(CH2)은, 안정상태와 동일한 P이다. 즉, CH1의 계측치의 샘플링 시간 간격이 △T라도, 위상과 계측치의 상관 파형에서는, 샘플링 위상 간격 △P는, 샘플링의 점수가 m점이기 때문에 △P=P/m이 된다.

위상과 계측치의 상관 관계로부터 얻어진 상관 파형을, 상하한 파형과 비교하면, 어느 쪽도 위상은 0 내지 P이고, 상하한 파형을 확축(확대 또는 축소)할 필요는 없다. 단, 상하한 파형 점수가 n인 것에 대해, 상관 파형 점수는 m이기 때문에, 점마다 비교할 수가 없고, 종래의 밴드 비교의 처리를 이용할 수가 없다(도 6(c), 도 6(d) 참조). 그래서, 선분마다 비교할 필요가 있다. 즉, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상관 파형의 선분 Fk 내지 Fk+1(단, k=1 내지 m)에 관해, 그 위상 Gk 내지 Gk+1의 범위에 해당하는 상한 파형의 선분 Hi 내지 Hi+1과 Hi+1 내지 Hi+2 및 하한 파형의 선분 Li 내지 Li+1과 Li+1 내지 Li+2(단 i=1 내지 n)보다 위에 있는지, 아래에 있는지, 또는 교차하고 있는지의 판정을 행한다. 또한, 상한 파형의 선분보다 아래에 있으며 교차하지 않고, 하한 파형의 선분보다 위에 있으며 교차하지 않으면, 그 위상 범위에서 상관 파형은 양이라는 판정이 된다.

우선, 상관 파형의 최초의 선분 F1 내지 F2에 관해 비교 판정을 행한다(도 6(c), 도 6(d) 참조). 여기서, F1은, 위상이 "0"에서의 계측치이고, F2는, 위상이 P/m(G2-G1=P/m이다.)에서의 계측치라는 것을 이용하여, 상한 파형의 모든 선분 및 하한 파형의 모든 선분 중에서, 위상 0 내지 P/m의 범위에 해당하는 선분만으로 엄선하고 나서, 상관 파형의 선분이, 상한 파형의 선분보다 위에 있는지, 하한 파형의 선분보다 아래에 있는지, 또는 상하한 파형의 선분이라고 교차하고 있는지의 여부를 판정한다(도 5의 플로우 차트의 스텝 S1부터 S4를 참조). 이 경우, 상한 파형의 최초의 선분 H1 내지 H2 및 하한 파형의 최초의 선분 L1 내지 L2는, 위상 0 내지 P/n의 범위에 있기 때문에, 위상 0 내지 P/m의 범위에 해당하는 선분이다. 상한 파형의 다음의 선분 H2 내지 H3 및 하한 파형의 최초의 선분 L2 내지 L3는, 위상 P/n 내지 2×P/n의 범위에 있기 때문에, 위상 0 내지 P/m의 범위에는 해당하지 않는다. 그리고, 그 이후의 상한 파형의 선분 및 하한 파형의 선분은, 모두 위상 0 내지 P/m의 범위에는 해당하지 않는다. 따라서, 상관 파형의 선분 F1 내지 F2는, 상한 파형의 선분 H1 내지 H2 및 하한 파형의 선분 L1 내지 L2에 대해, 상한 파형의 선분보다 위에 있는지, 하한 파형의 선분보다 아래에 있는지, 또는 이들과 교차하고 있는지의 여부의 판정을 행한다.

다음에, 상관 파형의 2번째의 선분 F2 내지 F3에 관해 비교 판정을 행한다. 이 선분은, 위상 P/m 내지 2×P/m의 범위에 있다. 상한 파형의 최초의 선분 H1 내지 H2 및 하한 파형의 최초의 선분 L1 내지 L2는, 위상 0 내지 P/n의 범위에 있기 때문에, 위상 P/m 내지 2×P/m의 범위에 해당하는 선분이다. 상한 파형의 다음의 선분 H2 내지 H3 및 하한 파형의 최초의 선분 L2 내지 L3는, 위상 P/n 내지 2×P/n의 범위에 있기 때문에, 위상 P/m 내지 2×P/m의 범위에 해당하는 선분이다. 상한 파형의 다음의 선분 H3 내지 H4 및 하한 파형의 최초의 선분 L3 내지 L4는, 위상 2×P/n 내지 3×P/n의 범위에 있기 때문에, 위상 P/m 내지 2×P/m의 범위에는 해당하지 않는다. 그리고, 그 이후의 상한 파형의 선분 및 하한 파형의 선분은, 모두 위상 P/m 내지 2×P/m의 범위에는 해당하지 않는다. 따라서, 상관 파형의 선분 F2 내지 F3는, 상한 파형의 선분 H1 내지 H2와 H2 내지 H3 및 하한 파형의 선분 L1 내지 L2와 L2 내지 L3에 대해, 상한 파형의 선분보다 위에 있는지, 하한 파형의 선분보다 아래에 있는지, 또는 이들과 교차하고 있는지의 여부의 판정을 행한다.

이와 같이 하여, 상관 파형의 모든 선분 F1 내지 F2, F2 내지 F3, …, Fm-1 내지 Fm에 관해, 상하한 파형과의 비교 판정을 행함으로써, 그 제조 가공이 양인지, 불량인지를 판정할 수 있다.

다음에, 도 8의 검사 장치에 흔들림이 있는 경우의 위상과 상관 파형의 관계를 도시하는 도면을 참조하여, 회전기구의 회전이 안정상태에 이르고 있음, 있지 않음에 관계없이, 제조 가공 중에 있어서, 회전기구의 회전에 흔들림이 포함되어 있는 경우의 동작에 관해 설명한다.

회전기구의 회전에 흔들림이 포함되어 있는 경우에는, 회전기구의 위상(CH2)의 샘플링의 결과, 시간 축상의 위상 G1 내지 Gm은, 도 6에 도시하는 바와 같은 직선으로는 되지 않고, 예를 들면, 도 8(c)에 도시하는 바와 같이, 단조 증가이기는 하지만 직선이 아닌 비선형성의 파형이 된다. 즉, CH1의 계측치, CH2의 위상 모두 샘플링 시간 간격 △T가 일정하여도(도 8(b), 도 8(c)), 위상과 계측치와의 상관 파형으로 하면, 샘플링 위상 간격 △P는, 일정하게는 되지 않는다(도 8(d)). 그러나, 수집된 계측치(CH1)와 회전기구의 위상(CH2)의 상관 파형 상에서, 상하한 파형과 비교하여 판정하면, 회전기구의 회전에 흔들림이 포함되어 있음, 있지 않음에 관계없이, 같은 수법, 즉, 본 실시의 형태에 의해, 그 제조 가공이 양인지 불량인지를 판정할 수 있다. 즉, 상하한 파형의 작성할 때에도, 제조 가공이 안정상태에 있는지, 흔들림이 없는지, 라는 것은, 실은 걱정하지 않아도 좋다.

또한, 도 5, 도 6 및 도 7에서는, 상관 파형의 점수 m에 따른 선분 m-1개에 관해, 상한 파형 및 하한 파형의 점수 n에 따른 선분 n-1개로부터 해당하는 선분을 추출하여 비교하는 처리를 리얼타임으로 계산 처리할 필요가 있다. 이 때문에, 특히 택트가 짧은 제조 가공의 기상 검사나, 샘플링 점수가 많은 기상 검사에 대해서는, 상관 파형을 판정하는 리얼타임 처리를 다음의 1사이클의 시작까지 완료시키는 충분한 계산 능력을 갖는 컴퓨터가 필요해진다.

그와 같은 문제가 우려되는 경우에는, 상하한 파형을 스플라인 곡선으로 모델화(스플라인 곡선으로 근사(近似))하여 수식으로 표현하고, 상관 파형의 각 점의 위상을 그 수식에 대입하여 상하한 판정을 행하면 좋다. 상하한 파형의 수식 모델링 처리에 다소 시간이 걸려도, 그것은 오프 라인에서 행한 작업, 즉, 제조 가공을 시작하기 전, 기상 검사를 시작하기 전에 행할 수 있는 작업이고, 수식에 대입하는 연산은, 선분 m-1개에 관해 해당하는 선분을 추출하여 비교한 처리보다도 현격하게 계산량이 적어도 되기 때문에, 리얼타임 처리에 적합하다.

상하한 파형을 하나의 수식으로 모델링하는 것은, 수식이 복잡하게 되는 등, 부적당하기 때문에, 상하한 파형의 구조(극대 극소점이나 변곡점의 수)에 따라, 복수 개의 수식으로 분할하여 모델화를 행한다. 이것에는, 2차나 3차 또는 그 이상의 고차원의 다항식으로 표현된 스플라인 곡선, Bezier 곡선이나 B-Spline 곡선, 2차나 3차 또는 그 이상의 고차원의 다항식으로 표현되는 NURBS 곡선 등이 있다.

예를 들면, 도 9에, 도 4의 상한 파형을, 4개의 2차 스플라인 곡선으로 분할하여 모델화한 경우에 관해 설명한다. 여기서는, 상한 파형의 점렬(點列) H1 내지 Hn 중, 변곡점(즉, 파형의 형상이 볼록하게 되어 있는 곳과 오목하게 되어 있는 곳)으로 분할하여, 모델화한 예에 관해 나타낸다. 최초의 오목형으로 되어 있는 H1 내지 Hx까지를 제 1의 2차 스플라인 곡선 Hx(p)로 근사하고, 다음의 볼록형으로 되어 있는 Hx 내지 Hy까지를 제 2의 2차 스플라인 곡선 Hy(p)로 근사하고, 그 다음의 오목형으로 되어 있는 부분은 Hy의 부근에서 매우 작은 것으로서 무시할 수 있는 것으로 하고, 그 다음의 볼록형으로 되어 있는 Hy 내지 Hz까지 를 제 3의 2차 스플라인 곡선 Hz(p)로 근사하고, 최후의 오목형으로 되어 있는 Hz 내지 Hn까지를 제 4의 2차 스플라인 곡선 Hw(p)로 근사하고 있다. 단, p는 위상을 나타낸다.

제 1의 2차 스플라인 곡선 Hx(p)를 예로 하여, 다음 식(1)을 이용하여 설명한다.

Hx(p)=Axp²+Bxp+Cx … (1)

여기서, 정수 Ax, Bx, Cx는, H1 내지 Hx의 각 점에서의 오차가 최소가 되도록 결정된다. 이와 같이 오차가 최소가 되는 파라미터의 산출 방법의 예로서는, 최소제곱법이 알려져 있기 때문에, 이것을 이용하면 좋다.

그 후는, 상관 파형의 각 점 m개가 그 수식보다도 위에 있는지 아래에 있는지를 산출함으로서, 상하한 파형보다도 위에 있는지 아래에 있는지를 판정하면 좋다. 예를 들면, 상관 파형의 점 Fj에 관해서는, 그 위상(1사이클의 시작부터의 위상의 경과)이 Gj이기 때문에, 그것에 해당하는 상한 파형의 수식 Hy(p) 및 하한 파형의 수식 Ly(p)를 이용하여, Ly(Gj)<Fj<Hy(Gj)인지의 여부의 여부를 판정한다.

이와 같이, 실시의 형태 1에 관한 검사 장치에 의하면, 피가공 제품의 가공도(계측치)뿐만 아니라 제조 가공 장치의 운전상태치(위상)도 수집함에 의해, 운전 시작(전원 투입)부터 제조 가공 장치의 회전기구의 회전이 안정되기까지에 시간을 필요로 하는 것이라 하여도, 그 제조 가공의 양부를 올바르게 판정할 수 있다. 또한, 회전기구의 회전 자체에 흔들림(편차)이 포함되어 있는 경우라도, 제조 가공의 양부를 올바르게 판정할 수 있다는 현저한 효과를 기대할 수 있다.

또한, 상술한 실시의 형태에서는, 프레스기와 같이 제조 가공 장치가 회전기구를 갖는 것으로서, 운전상태치로서 위상을 이용하는 경우에 관해 설명하였지만, 회전기구를 갖지 않는 제조 가공 장치라도, 예를 들면, 제조 가공 장치에서의 운전상태를 나타내는 온도, 압력, 각도 또는 위치 정보 등을 운전상태치를 이용함에 의해 같은 효과를 기대할 수 있다.

또한, 피가공 제품의 계측치로서는, 전기적, 음향적, 기계적(응력 등) 외에, 광학적인 신호 등의 어느 것을 이용하여도 좋고, 이들의 계측치를 단체(單體) 또는 복합적으로 이용하여 양부의 판정을 행하여도 좋다. 또한, 미리 결정된 시험 신호를 피가공 제품의 제조 가공시에 가하고, 그때의 피가공 제품으로부터 출력되는 신호(계측치)를 이용한다. 또는, 제조 가공시에 피가공 제품 스스로로부터 출력되는 신호(계측치)를 이용하여도 좋다.

또한, 도면에서, 동일 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

1 : 검사 장치 2 : 마이크로 프로세서
3 : 데이터 격납 메모리 4 : 조작 입력부
5 : 데이터 보존부 6 : 신호 입력부
7 : 신호 출력부 8 : 조작 표시부
9 : 제조 가공 장치 10 : 장치 제어부
11 : 제어 지령 12 : 제조 가공
13 : 가공상태 계측부 19 : 운전상태 계측부

Claims

제조 가공시에 있어서 피가공 제품의 가공상태를 나타내는 가공도(15) 및 상기 가공도(15)에 대응하는 제조 가공 장치(9)의 운전상태를 나타내는 운전상태치(20)를 수집하는 수집 수단(14)과,
상기 가공도(15)와 상기 운전상태치(20)의 상관치(21)을 도출하는 상관치 도출 수단과,
미리 상기 제조 가공상태가 양 판정로 되는 상하한치(17, 18)를 기억하는 기억 수단(5)과,
상기 상관치(21)과 상기 상하한치를 비교하여, 상기 제조 가공의 양부를 판정하는 비교 판정 수단(22)을 구비한 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1항에 있어서,
상기 기억 수단(5)에는, 하나의 k차(k는 정수)의 다항식 또는 2개 이상의 k차의 다항식을 조합시킨 다항식으로 상기 상하한치(17, 18)가 기억되어 있고, 또한, 상기 비교 판정 수단(22)은, 상기 상관치(21)와 상기 다항식을 비교 판정하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 비교 판정 수단(22)은, 상기 제조 가공시에 있어서의 1사이클 시간에 변동이 있는 것에 적용되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 비교 판정 수단(22)은, 상기 제조 가공시에 있어서의 운전상태에 흔들림이 있는 것에 적용되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1항에 있어서,
상기 비교 판정 수단(22)은, 상기 상관치(21)의 m점렬(m은 정수)이 구성하는 선분 m-1개의 각 선분에 대해, 상기 상한치(17) 및 하한치(18)의 n점렬(n은 정수)이 구성하는 선분 n-1개로부터 상기 상관치 범위와 겹쳐지는 선분을 추출하고, 상기 추출된 상한치(17) 및 하한치(18)의 선분과 대응하는 상기 상관치(21)의 선분을 비교 판정하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제조 가공 장치(9)는 회전기구를 갖고 있고, 상기 운전상태치(20)가 상기 회전기구의 위상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.