KR101396926B1 - 누적 공차 분석 방법 및 이를 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 누적 공차 분석 방법 및 이를 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체에 관한 것이다. 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 복수 개의 부품들로 조립되는 제품의 목표 공차와 계산된 누적 공차를 비교한 후, 불량율을 판별하여, 최종 제품에 대한 공차 요소의 수정 여부를 결정하도록 누적 공차를 측정 및 분석한다. 제품은 예를 들어, 차량 등과 같이, 복수 개의 부품들이 결합된 복수 개의 어셈블리들을 포함한다. 본 발명에 의하면, 부품들 및 어셈블리들의 샘플들을 이용하여 누적 공차를 분석함으로써, 공차를 갖는 복수 개의 부품들로 구성된 제품에 대해 최종 제품을 제작하기 전에 문제 상황을 파악할 수 있으며, 이로 인해 제품의 불량률을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 누적 공차 분석 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 복수 개의 부품들로 조립되는 제품의 목표 공차와 계산된 누적 공차를 비교한 후, 불량율을 판별하여, 최종 제품에 대한 공차 요소의 수정 여부를 결정하도록 누적 공차를 측정 및 분석하는 누적 공차 분석 방법 및 이를 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체에 관한 것이다.
복수 개의 부품들로 구성된 제품에서의 치수 변화는 여러 가지 복합적인 요인에 의해서 발생된다. 이러한 요인들은 예를 들어, 기계 자체의 부정확도에 의한 오차, 공구 마모나 치핑(chipping)에 의한 오차, 재료의 변화나 성분 차이로 인한 오차, 작업자의 불완전한 셋팅이나 작업자의 숙련도 등 인적 요소로 인한 오차, 그리고 온도나 습도 등 환경의 영향에 따른 오차 등이 있다.
이러한 치수 변화에 의해 발생되는 공차는 다수의 부품들로 구성되는 제품을 조립할 때, 부품 또는 조립품(assembly)의 기능 및 조립성을 유지시키기 위하여 허용 가능한 오차 범위를 가리킨다. 각 부품들은 각각의 공차를 가지고 있으며, 부품이 조립되어 졌을 때, 제품에서 발생하는 공차를 누적 공차라 한다.
그러므로 제조 공정 상에서 누적 공차는 여러 가지 원인으로 나타날 수 있으며, 그것을 추적하는데는 매우 어려운 일이다. 부품들을 가공하거나 조립할 때, 공차들은 어떤 원칙에 의해서 누적되어 지는데, 제품을 조립하거나 가공할 때에 반드시 누적 공차를 고려해야 하므로, 이러한 누적 공차의 값은 생산성 및 생산 비용과 직결된다 하겠다.
이러한 제품은 반드시 조립 오차가 포함된다. 따라서 조립 오차의 범위를 줄이는 방향으로 제품을 제작하기 위해서는 적절한 방법을 통해 최적의 공차를 설정하는 것이 중요하다. 예를 들어, 누적 공차를 분석하는 방법으로는 한계 누적 분석법(Limit Stack Analysis), RMS(Root Mean Square) 분석법 및, 몬테카를로(monte carlo) 법 등이 있다. 여기서 몬테카를로 법은 시뮬레이션 기술의 일종으로, 구하고자 하는 수치의 확률적 분포를 반복 가능한 실험의 통계로부터 구하는 방법을 가리킨다.
공정 능력(Process Capability : CP)은 공정(Process)을 개선하기 위해서 요구되는 수준과 업무 결과에 대한 비교를 통해 공정 능력을 측정하기 위한 방법이다. 그 요구 수준(Specification)은 최대값 +3σ, 최소값 -3σ의 한계 내에서 공정을 통해 산출되는 결과가 나올 수 있는지를 알 수 있다.
그러나 일반적으로 복수 개의 부품 및 조립품들 간을 결합하여 제품을 제작하는데, 부품 및 조립품들 간의 공정 능력(CP)이 동일한 경우에만 그 공정 능력(CP)을 결정하여 제품을 제작하여야 하므로, 공정 능력(CP)이 다른 경우에는 복수 개의 부품 및 조립품들 간의 누적 공차에 대한 계산 및 분석에 어려움이 따른다.
본 발명의 목적은 복수 개의 부품들로 조립되는 제품의 목표 공차와 계산된 누적 공차를 비교한 후, 불량율을 판별하여, 최종 제품에 대한 공차 요소의 수정 여부를 결정하도록 누적 공차를 측정 및 분석하는 누적 공차 분석 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 누적 공차 분석 방법을 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 목표 공차와 부품들 간의 결합면에 대한 각도를 제공하여 공정 능력을 파악하기 위한 누적 공차 분석 방법 및 이를 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 목표 공차를 제공하여 불량률을 파악하고, 최종 제품에 대한 공차 요소의 수정 여부를 결정하도록 누적 공차를 측정 및 분석하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 누적 공차 분석 방법은 복수 개의 부품들로 구성되는 제품에 대한 생산성 향상을 얻을 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 정규 분포를 띈 공차를 갖는 복수 개의 부품들로 구성되는 제품에 대한 누적 공차 분석 방법은, 상호 결합되어 상기 제품의 일부를 구성하고, 적어도 하나의 부품들을 포함하는 어셈블리들에 대한 목표 공차를 설정하는 단계와; 상기 부품들의 공차 및 공정 능력을 입력하는 단계와; 상기 부품들의 공차에 대한 난수를 발생하고, 난수에 따른 상기 부품들 각각의 샘플들을 복수 개 제작하는 단계와; 상기 부품들의 샘플들에 따른 상기 어셈블리들에 대한 절대 좌표계의 각 축방향의 누적 공차를 측정하여 누적 공차 영역을 생성하는 단계와; 상기 누적 공차 영역에서 공정 능력에 따른 타원 영역을 생성하는 단계와; 상기 타원의 중심점인 제3 점을 지나고, 상기 어셈블리들의 누적 공차 영역이 절대 좌표계의 어느 하나의 축으로부터 일정 각도 기울어져 결합되는 제1 직선과 상기 타원의 교차점인 제1 및 제2 점의 좌표를 산출하는 단계와; 상기 제1 및 상기 제2 점을 지나는 상기 제1 직선과 수직하고, 상기 어셈블리들 사이의 중앙점인 원점을 지나는 제2 직선을 산출하는 단계와; 상기 제2 직선과, 상기 제1 및 상기 제2 점을 지나는 상기 제1 직선이 교차하는 제4 점을 산출하는 단계와; 상기 제4 점과 상기 제2 점 사이의 거리를 산출하여 상기 어셈블리들의 결합면에 대한 상위 공차를 계산하고, 상기 제4 점과 상기 제1 점 사이의 거리를 산출하여 상기 어셈블리들의 결합면에 대한 하위 공차를 계산하는 단계와; 상기 상위 및 하위 공차에 대한 난수를 발생시키고 상기 어셈블리들의 샘플들을 제작하는 단계와; 상기 상위 공차 및 상기 하위 공차를 비교하여 상기 어셈블리들의 샘플들에 대한 각 축 방향에 따른 표준 편차, 공정 능력, 공정 능력 지수, 불량률, 최대값, 최소값 및 평균값들이 적어도 포함되는 데이터를 산출하는 단계 및; 상기 목표 공차와 상기 데이터를 이용하여 상기 어셈블리들의 샘플들에 대한 정규 분포도를 생성하여 상기 어셈블리들의 누적 공차를 분석하는 단계를 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 방법은; 상기 데이터의 공정 능력이 설정된 상기 목표 공차를 만족하는지를 판별하는 단계를 더 포함하되; 판별 결과, 상기 데이터의 공정 능력이 상기 목표 공차를 만족하지 않으면, 상기 목표 공차를 재설정하여 상기 방법을 반복 처리한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 부품들 각각의 샘플들은 절대 좌표계의 각 축 방향에 대한 공정 능력을 고려한 정규 분포를 띄는 공차에 대해 난수를 발생하고, 발생된 난수에 따라 복수 개를 제작한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 누적 공차 영역을 생성하는 단계는; 상기 어셈블리들 간의 결합면이 절대 좌표계에서 하나의 평면 상에 형성되고, 하나의 축에 대해 일정 각도로 기울어져 결합되면, 상기 하나의 평면을 형성하는 두 축 방향 각각에 대한 누적 공차를 측정한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 누적 공차 영역을 생성하는 단계는; 상기 어셈블리들 간의 결합면이 절대 좌표계에서 두 개의 평면 상에 복각으로 기울어져 있으면, 상기 두 개의 평면 각각에 대해 2 회 처리하여 누적 공차를 측정한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 누적 공차 영역을 생성하는 단계는; 상기 어셈블리들 간의 결합면이 각 축 방향으로 결합된다면, 상기 일정 각도를 0 도 또는 90 도로 설정하여 누적 공차를 측정한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 상위 공차 및 상기 하위 공차를 계산하는 단계는; 상기 어셈블리들 간에 편측 공차가 없으면, 상기 제4 점과 상기 타원의 중심점이 동일하게 위치되어, 상기 타원의 중심점과 상기 제2 점 사이의 거리로 상기 상위 공차를 계산하고, 상기 타원의 중심점과 상기 제1 점 사이의 거리로 상기 하위 공차를 계산한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 상위 공차 및 상기 하위 공차를 계산하는 단계는; 상기 어셈블리들 간에 편측 공차가 있으면, 상기 제4 점과 상기 타원의 중심점은 서로 다르게 위치되어, 상기 누적 공차 영역의 원점에 대응되는 상기 제4 점과 상기 제2 점 사이의 거리로 상기 상위 공차를 계산하고, 상기 제4 점과 상기 제1 점 사이의 거리로 상기 하위 공차를 계산한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 정규 분포를 띈 공차를 갖는 복수 개의 부품들로 구성되는 제품에 대한 누적 공차 분석 방법을 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장되는 저장 매체를 제공한다.
이 특징에 따른 저장 매체는, 휴대용 저장 매체 또는 컴퓨터 네트워크를 이용하여 온라인 상에서 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 복수 개의 부품들로 조립되는 제품의 목표 공차와 계산된 누적 공차를 비교한 후, 불량율을 판별하여, 최종 제품에 대한 공차 요소의 수정 여부를 결정하도록 누적 공차를 측정 및 분석함으로써, 부품들의 조립 이전에 누적 공차를 분석함으로써, 제품에 대한 불량율을 판별할 수 있으며, 목표 공차 및 공정 능력을 결정할 수 있다.
또 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 서로 다르게 설정된 목표 공차 및 공정 능력에 따른 복수 개의 샘플들을 이용하여 누적 공차를 분석함으로써, 공정 능력(CP)이 다른 경우에도 복수 개의 부품 및 조립품들 간의 누적 공차에 대한 계산 및 분석이 용이하다.
또한 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 어셈블리들의 목표 공차와 수집된 데이터들을 이용하여 어셈블리에 대한 샘플들을 분석하고, 그에 대한 정규 분포도를 생성하여 누적 공차를 분석함으로써, 수집된 데이터들을 통해 목표 공차 및 공정 능력을 만족하는 조건인지를 확인할 수 있으며, 또 표준 편차를 통해 어셈블리들의 결합 상태 등 불량률을 확인할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 누공 공차 분석 방법은 부품들의 샘플들을 이용하여 누적 공차를 분석함으로써, 공차를 갖는 복수 개의 부품들로 구성된 제품에 대해 최종 제품을 제작하기 전에 문제 상황을 파악할 수 있으며, 이로 인해 제품의 불량률을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복수 개의 부품들로 구성된 제품의 누적 공차를 분석하는 수순을 도시한 흐름도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공차를 갖는 하나의 부품을 도시한 도면;
도 3은 도 2에 도시된 복수 개의 부품들이 조립된 제1 또는 제2 어셈블리의 구성을 도시한 도면;
도 4는 도 3에 도시된 제1 또는 제2 어셈블리의 X 축 방향에 대한 난수를 발생시켜서 생성한 전체 샘플들의 X 축에 대한 다양한 데이터들을 측정하기 위한 도면;
도 5은 도 3에 도시된 일정 각도로 결합되는 제1 및 제2 어셈블리의 결합면을 나타내는 도면;
도 6은 도 5에 도시된 제1 및 제2 어셈블리의 누적 공차를 나타내는 도면;
도 7은 도 6에 도시된 제1 및 제2 어셈블리의 누적 공차를 분석하기 위한 타원 영역을 나타내는 도면;
도 8은 도 7에 도시된 제1 및 제2 어셈블리의 편측 공차에 대한 공차를 계산하기 위한 도면;
도 9는 도 8에서 계산된 샘플 데이터를 분석해서 형성된 정규 분포도를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명에 따른 누적 공차 분석 수순을 처리하는 프로그램을 나타내는 도면; 그리고
도 11a 내지 도 11e는 도 10에 도시된 프로그램의 각 구성별 기능을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공차를 갖는 하나의 부품을 도시한 도면;
도 3은 도 2에 도시된 복수 개의 부품들이 조립된 제1 또는 제2 어셈블리의 구성을 도시한 도면;
도 4는 도 3에 도시된 제1 또는 제2 어셈블리의 X 축 방향에 대한 난수를 발생시켜서 생성한 전체 샘플들의 X 축에 대한 다양한 데이터들을 측정하기 위한 도면;
도 5은 도 3에 도시된 일정 각도로 결합되는 제1 및 제2 어셈블리의 결합면을 나타내는 도면;
도 6은 도 5에 도시된 제1 및 제2 어셈블리의 누적 공차를 나타내는 도면;
도 7은 도 6에 도시된 제1 및 제2 어셈블리의 누적 공차를 분석하기 위한 타원 영역을 나타내는 도면;
도 8은 도 7에 도시된 제1 및 제2 어셈블리의 편측 공차에 대한 공차를 계산하기 위한 도면;
도 9는 도 8에서 계산된 샘플 데이터를 분석해서 형성된 정규 분포도를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명에 따른 누적 공차 분석 수순을 처리하는 프로그램을 나타내는 도면; 그리고
도 11a 내지 도 11e는 도 10에 도시된 프로그램의 각 구성별 기능을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복수 개의 부품들로 구성된 제품의 누적 공차를 분석하는 수순을 도시한 흐름도이고, 그리고 도 2 내지 도 9는 본 발명에 따른 누적 공차 분석 수순을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 누적 공차 분석 수순(S100)은 공차를 갖는 복수 개의 부품들로 구성된 제품에 대해 최종 제품을 제작하기 전에 문제 상황을 파악하기 위한 검증 방법으로서, 목표 공차 및 공정 능력(Process Capability : CP)을 파악하고, 이를 통해 누적 공차를 분석하여 제품의 불량율을 판단하고, 최종 제품에 대한 공차 요소의 수정 여부를 결정하도록 목표 공차 및 공정 능력을 결정한다. 여기서 제품은 예를 들어, 차량 등과 같이, 적어도 하나의 부품들을 갖는 2 개 이상의 어셈블리(assembly)들을 포함한다.
이를 위해, 본 발명의 누적 공차 분석 수순(S100)은 단계 S110에서 제품을 구성하고, 공차를 측정하고자 하는 어셈블리(도 3의 320, 330)의 목표 공차를 설정한다. 이 때, 어셈블리(320, 330)는 적어도 하나의 단일 부품이나 또 다른 어셈블리를 포함하는 하위 부품(310 ~ 318)들로 구성될 수 있다. 이 실시예에서는 하위 부품들이 단일 부품(310 ~ 318)들로 구성되는 것을 이용하여 설명한다. 단계 S120에서 하위 부품(310 ~ 318)들의 공차 및 공정 능력(CP)을 입력한다.
단계 S130에서 하위 부품(310 ~ 318)들의 공차에 대한 난수를 발생하고, 이에 따른 샘플들을 제작한다. 이 때, 각각의 샘플(310)은 도 2에 도시된 바와 같이, 절대 좌표계의 X, Y 및 Z 축 방향에 대한 공정 능력(CP)을 고려한 정규 분포를 띄는 공차에 대해 난수를 발생하고, 발생된 난수에 따라 복수 개를 제작한다. 예컨대, 각 샘플은 절대 좌표계의 각 축 방향으로 일정 수량 만큼 만든다. 이 실시예에서는 각 하위 부품(310 ~ 318)에 대한 샘플들을 각각 수 만 내지 수십 만 개로 난수를 발생시키고, 각 샘플들이 결합되는 어셈블리(320, 330)의 각 축 방향의 누적 공차를 생성한다. 어셈블리(320, 330)들은 각 샘플들이 각 축 방향으로 누적되어 제품의 일부를 구성한다. 또 이 실시예에서는 누적 공차를 분석하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 상호 결합되는 2 개의 제1 및 제2 어셈블리(320, 330)들을 이용한다. 여기서 샘플의 제작은 실질적인 하드웨어의 제작을 의미하는 것이 아니라, 공차의 난수에 대응하여 시뮬레이션하기 위한 컴퓨터 프로그램 상에서의 제작을 의미한다.
단계 S140에서 하위 부품(310 ~ 318)들이 결합된 어셈블리(320, 330)에 대한 각 축별 전체의 누적 공차 영역을 생성한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 어셈블리(320, 330)들 각각은 복수 개의 부품들 예를 들어, 제1 내지 제5 부품(310 ~ 318)들로 구성된다.
여기서 제1 및 제2 어셈블리(320, 330)들 각각의 X 축 공차는 제1 내지 제3 부품(310 ~ 314)들의 X 축 누적 공차의 합이 되고, Y 축 공차는 제3 및 제5 부품(314, 318)들의 Y 축 누적 공차의 합이 된다. 그리고 Z 축 공차는 제1 및 제4 부품(310, 316)의 Z 축 누적 공차의 합이 된다. 이들 각 축에 대한 공차의 합은 절대 좌표계 상에서 측정된 값이다. 따라서 각각의 어셈블리(320, 330)에서 부품(310 ~ 318)들이 결합되는 각 축 방향에 대한 누적 공차를 측정한다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 어셈블리(320, 330)의 X 축 누적 공차는 제1 내지 제3 부품(310 ~ 314)들의 복수 개의 샘플(샘플1 ~ 샘플 n)들 각각에서 X 축 방향의 합으로 측정된다. 그리고 Y 축 방향에 대한 각 어셈블리(320, 330)의 누적 공차를 제3 및 제5 부품(314, 318)의 누적 공차의 합으로 측정하고, Z 축 방향에 대한 각 어셈블리(320, 330)의 누적 공차를 제1 및 제4 부품(310, 316)들의 누적 공차의 합으로 측정한다. 이렇게 측정된 누적 공차 영역은 도 6에 도시된 바와 같이, 두 어셈블리(320, 330)들 사이에서 직사각형 형상으로 형성된다.
단계 S150에서 누적 공차 영역에서 타원 영역을 생성한다. 즉, 두 어셈블리(320, 330)들의 누적 공차 영역에서 도 7에 도시된 바와 같이, 타원 영역을 형성한다. 이는 복수 개의 하위 부품들로 구성된 두 어셈블리(320, 330)의 누적 공차가 서로 다르므로, 누적 공차의 분포도가 일반적으로 타원 형상을 갖기 때문이다.
만약, 두 어셈블리(320, 330)의 누적 공차가 동일한 경우에는 누적 공차 영역의 분포도는 원형이 된다. 그리고 타원 영역의 중심점(P0)은 누적 공차 영역의 중심점(P3)이 된다.
이 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 어셈블리(320, 330)들 간에 일정 각도(θ)로 기울어져서 결합된 경우에 두 어셈블리(320, 330)들의 결합면 사이의 간격 A 값을 획득하기 위하여, 두 어셈블리(320, 330)들 간의 결합면이 절대 좌표계에서 하나의 평면 상에 형성된다고 가정한다.
예를 들어, 두 어셈블리(320, 330)들 간의 결합면은 절대 좌표계의 X 축 및 Z 축 상에 형성되고, X 축에 각도 θ 만큼 기울어져 결합된다면, 두 어셈블리(320, 330)들의 누적 공차를 측정하기 위해 X 축 및 Z 축 방향 각각에 대한 공차를 누적한다.
만약, 두 어셈블리(320, 330)들 간의 결합면이 절대 좌표계에서 두개의 평면 상에 형성되면, 각각의 평면에 대한 각도에 따른 공차 누적 측정을 2 회 실시한다. 즉, 복각인 경우에는 하나의 평면에서 기울어진 제1 각도에 대한 각 축 방향으로 공차를 누적하고, 다른 하나의 평면에서 기울어진 제2 각도에 대한 각 축 방향으로 공차를 누적한다.
물론 두 어셈블리(320, 330)들 간의 결합면이 각 축 방향으로 결합된다면, 즉, 두 어셈블리(320, 330)들 간의 결합면이 기울어져 있지 않다면, 각도를 0 도 또는 90 도로 설정하여 누적 공차를 측정한다.
이를 위해 X 축 및 Z 축 방향 각각에 대한 누적 공차는 도 1의 단계 S110 내지 단계 S140를 이용하여 측정된다. 이 때, 간격 A에 대한 측정된 누적 공차 영역은 도 6에 도시된 바와 같이, 두 어셈블리(320, 330)들 사이에서 공차의 중앙(center)이 되는 중앙점(P0)를 갖는 직사각형 형상으로 형성되며, 여기서는 X 축 상의 결과값을 'F-X 공차'라고 하고, Z 축 상의 결과값을 'F-Z 공차'라고 정의한다. 따라서 누적 공차 영역은 F-X 공차와 F-Z 공차의 합에 대한 영역이 된다.
단계 S160에서 타원의 중심점(P3)을 지나고, 제1 및 제2 어셈블리(320, 330)의 누적 공차가 절대 좌표계의 X 축에 각도 θ 만큼 기울어져 결합되는 제1 직선(L1)의 방정식을 이용하여 타원과 제1 직선(L1)의 교차점인 제1 및 제2 점(P1, P2)의 좌표를 산출한다. 즉, 타원과 제1 직전(L1)이 교차하는 두 지점의 좌표를 산출한다.
단계 S170에서 제1 및 제2 점(P1, P2)을 지나는 제1 직선(L1)과 수직하면서, 두 어셈블리(320, 330)들 사이의 중앙점인 원점(P0)을 지나는 제2 직선(L2)을 산출한다. 이 때, 두 어셈블리(320, 330)들 간에 편측 공차가 없으면, 도 7에 도시된 바와 같이, 누적 공차 영역의 원점(P0)과 타원의 중심점(P3)이 동일하게 위치되고, 두 어셈블리(320, 330)들 간에 편측 공차가 있으면, 도 8에 도시된 바와 같이, 누적 공차 영역의 원점(P0)과 타원의 중심점(P3)은 서로 다르게 위치된다.
따라서 단계 S180에서 편측 공차를 감안하기 위해 제2 직선(L2)과, 제1 및 제2 점(P1, P2)을 지나는 제1 직선(L1)에 교차하는 제4 점(P4)을 산출한다.
단계 S190에서 제4 점(P4)과 제2 점(P2) 사이의 거리를 산출하여 상위 공차를 계산하고, 제4 점(P4)와 제1 점(P1) 사이의 거리를 산출하여 하위 공차를 계산한다. 이 때, 두 어셈블리(320, 330)들의 결합면이 한쪽 방향으로 치우쳐서 편측 공차가 없으면, 제4 점(P4)은 누적 공차 영역의 원점(P0) 또는 타원의 중심점(P3)과 일치하게 된다. 그러므로 제4 점(P4), 원점(P0) 또는 중심점(P3)과 제2 점(P2) 사이의 거리를 산출하여 상위 공차를 계산하고, 제4 점(P4), 원점(P0) 또는 중심점(P3)과 제1 점(P1) 사이의 거리를 산출하여 하위 공차를 계산한다. 또 두 어셈블리(320, 330)들 간에 편측 공차가 있으면, F-X 공차, F-Z 공차와, 중심점(P3)이 누적 공차 영역의 중심점(P0)에서 일측으로 벗어난 경우이므로, 제4 점(P4)과 제2 점(P2) 사이의 거리를 산출하여 상위 공차를 계산하고, 제4 점(P4)와 제1 점(P1) 사이의 거리를 산출하여 하위 공차를 계산한다.
단계 S200에서 어셈블리(320, 330)들의 결합면에 대한 상위 및 하위 공차에 대한 난수를 발생시키고 샘플들을 제작한다. 이는 단계 S130과 동일한 방법으로 어셈블리들에 대한 샘플을 복수 개로 제작한다.
단계 S210에서 목표 공차의 상위 및 하위 공차를 비교하여 두 어셈블리(320, 330)들의 결합에 따른 각 축 방향에 대한 데이터를 측정하여 수집하여, 최종 샘플들에 대한 결과값들 예컨대, 결합된 두 어셈블리(320, 330)들의 각 X, Y 및 Z 축 방향에 대한 표준 편차, 공정 능력(CP), 공정 능력 지수(CPk), 불량률, 최대값, 최소값 및 평균값들을 산출한다.
단계 S220에서 두 어셈블리(320, 330)들의 목표 공차와 수집된 결과값들을 이용하여 두 어셈블리(320, 330)에 대한 샘플들의 수량을 분석하고, 그에 대한 정규 분포도를 생성하여 누적 공차를 분석한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 샘플들의 상위 및 하위 공차 구간을 일정한 크기로 여러 단계로 나누고, 단계별 범위에 포함되는 샘플들의 수량을 분석하여 누적 공차를 분석하고, 이에 따른 정규 분포도를 생성한다.
이어서 단계 S230에서 누적 공차의 분석 결과에 따른 공정 능력(CP)이 설정된 목표 공차를 만족하는지를 판별한다. 판별 결과, 공정 능력이 목표 공차를 만족하지 않으면, 이 수순은 단계 S110으로 진행하여 목표 공차를 수정 입력하여 재설정하고, 단계 S120 내지 단계 S230의 수순들을 반복 처리한다. 그리고 판별 결과, 공정 능력이 목표 공차를 만족하면, 누적 공차 분석 수순(S100)은 종료되고, 이를 통해 두 어셈블리(320, 330)의 결합 상태 등 불량률을 확인할 수 있다.
계속해서 도 10은 본 발명에 따른 누적 공차 분석 수순을 처리하는 프로그램을 나타내는 도면이고, 도 11a 내지 도 11f는 도 10에 도시된 프로그램의 각 구성별 기능을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명에 따른 누적 공차 분석 프로그램(400)은 상술한 도 1의 수순(S100)을 처리하기 위한 컴퓨터가 판독 가능한 프로그램으로, 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 예를 들어, 하드 디스크, 컴팩트 디스크, DVD 미디어, 플래쉬 메모리 등과 같은 저장 매체에 저장되거나, 컴퓨터 네트워크를 이용하여 온라인으로 제공된다.
도 10 내지 도 11f를 참조하면, 누적 공차 분석 프로그램(400)은 제품에서 결합되는 어셈블리들 간의 공차 분석 위치들을 선택하고, 어셈블리들 간의 결합면에 대한 목표 공차를 설정하는 위치 설정부(410)와, 어셈블리들에 포함된 부품들의 공차 요소를 입력하는 공차 입력부(420)와, 설정된 목표 공차에 대응하여 샘플들의 누적 공차 영역, 타원 영역 및 상하위 공차에 대한 데이터들을 나타내는 제1 데이터 표시부(430)와, 누적 공차 분석 결과에 따른 다양한 결과 데이터들을 나타내는 제2 데이터 표시부(440)와, 어셈블리들의 결합면에 따른 공차 각도를 입력하는 각도 입력부(470) 및 설정된 목표 공차와 공차 요소에 대한 제품의 누적 공차 분석 결과를 나타내는 분석 표시부(480)를 포함한다.
위치 설정부(410)는 단계 S110을 위해, 제품(412)에서 결합되는 두개의 어셈블리(320, 330)를 선택하여 공차 분석 위치(414)를 선택하고, 선택된 공차 분석 위치(414)에서 두 어셈블리(320, 330)들 간의 결합면에 대한 갭(gap) 및 플러쉬(flush)에 따른 목표 공차를 입력(416) 설정한다.
공차 입력부(420)는 단계 S120을 위해, 선택된 공차 분석 위치(414)에 따른 공차 요소를 제어하기 위한 제품(412)의 공정 능력(422)과, 어셈블리(320, 330)들의 결합면에 형성된 공차 영역에 대한 각 축별로 공차(424, 426)들을 입력한다.
제1 데이터 표시부(430)는 단계 S130 내지 단계 S200을 위해, 난수 발생에 따른 부품 샘플들의 누적 공차 영역에 대한 데이터(432)들을 표시하고, 타원 영역, 어셈블리 샘플들 및 상하위 공차에 대한 데이터(434)들을 표시한다.
제2 데이터 표시부(440)는 단계 S210을 위해, 제품(412)에서 샘플에 대한 스펙(SPEC)(442)과, 계산되어진 제품의 샘플에서 공차의 최대값과 최소값의 중간값(444), 공차의 평균값(446), 공차의 최대값과 최소값(448), 공차의 최대값과 최소값에 대한 범위(450), 목표 공차 범위(452), 표준 편차의 범위(454), 목표 공차에 의해 계산된 샘플들의 공정 능력(CP)과 공정 능력 지수(CPk)(456), 목표 공차(458) 및, 목표 공차 범위를 초과한 샘플들의 불량 수량을 백분율로 나타내는 불량률(460) 등 누적 공차 분석에 따른 결과 데이터들을 표시한다.
각도 입력부(470)는 단계 S140을 위해, 제품(412) 전체를 고정하기 위한 기준으로부터 측정되어질 두 어셈블리(320, 330)들의 결합면이 이루는 각도 요소(472)를 입력한다. 만약 두 어셈블리(320, 330)들의 결합면이 축 방향으로 결합되면, 각도 요소는 0 도 또는 90 도로 입력된다.
그리고 분석 표시부(480)는 단계 S220을 위해, 설정된 목표 공차와 공차 요소들 및 공차 각도를 이용하여 상술한 수순들에 의해 누적 공차 분석 결과를 그래프로 표시한다. 이 실시예에서는 분석 표시부(480)는 어셈블리들의 결합면의 갭과 플러쉬에 대한 누적 공차 분석 결과를 정규 분포도(482, 484)로 각각 표시한다. 따라서 정규 분포도를 확인하여 두 어셈블리에 대한 공정 능력(CP) 및 불량률을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 부품들의 조립 이전에 누적 공차를 분석함으로써, 제품에 대한 불량률을 판별하여, 목표 공차 및 공정 능력을 결정할 수 있다. 또한 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 두 어셈블리가 각도 θ 만큼 기울어진 상태에서 결합되는 경우나, 편측 공차가 발생되는 경우에도 목표 공차 및 각도 만을 주어짐으로서, 누적 공차 분석이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 누적 공차 분석 방법은 복수 개의 부품들로 구성되는 제품에 대한 누적 공차를 분석하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 시뮬레이션 프로그램으로 구비된다. 따라서 본 발명의 시뮬레이션 프로그램을 통해 목표 공차를 입력하면, 자동으로 누적 공차를 분석할 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 복수 개의 부품들로 구성되는 제품에 대한 누적 공차 분석 방법의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
300 : 제품
310 ~ 318 : 부품
320, 330 : 어셈블리
400 : 누적 공차 분석 프로그램
310 ~ 318 : 부품
320, 330 : 어셈블리
400 : 누적 공차 분석 프로그램
Claims (10)
- 정규 분포를 띈 공차를 갖는 복수 개의 부품들로 구성되는 제품에 대한 누적 공차 분석 방법에 있어서:
상호 결합되어 상기 제품의 일부를 구성하고, 적어도 하나의 부품들을 포함하는 어셈블리들에 대한 목표 공차를 상기 제품에 대한 누적 공차를 분석하기 위한 컴퓨터로 설정하는 단계와;
상기 컴퓨터로 상기 부품들의 공차 및 공정 능력을 입력하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 부품들의 공차에 대한 난수를 발생하고, 난수에 따른 상기 부품들 각각의 샘플들을 시뮬레이션하도록 복수 개로 생성하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 부품들의 샘플들에 따른 상기 어셈블리들에 대한 절대 좌표계의 각 축방향의 누적 공차를 측정하여 누적 공차 영역을 생성하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 누적 공차 영역에서 공정 능력에 따른 타원 영역을 생성하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 타원의 중심점인 제3 점을 지나고, 상기 어셈블리들의 누적 공차 영역이 절대 좌표계의 어느 하나의 축으로부터 일정 각도 기울어져 결합되는 제1 직선과 상기 타원의 교차점인 제1 및 제2 점의 좌표를 산출하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 제1 및 상기 제2 점을 지나는 상기 제1 직선과 수직하고, 상기 어셈블리들 사이의 중앙점인 원점을 지나는 제2 직선을 산출하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 제2 직선과, 상기 제1 및 상기 제2 점을 지나는 상기 제1 직선이 교차하는 제4 점을 산출하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 제4 점과 상기 제2 점 사이의 거리를 산출하여 상기 어셈블리들의 결합면에 대한 상위 공차를 계산하고, 상기 제4 점과 상기 제1 점 사이의 거리를 산출하여 상기 어셈블리들의 결합면에 대한 하위 공차를 계산하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 상위 및 하위 공차에 대한 난수를 발생시키고 상기 어셈블리들의 샘플들을 시뮬레이션하도록 생성하는 단계와;
상기 컴퓨터가 상기 상위 공차 및 상기 하위 공차를 비교하여 상기 어셈블리들의 샘플들에 대한 각 축 방향에 따른 표준 편차, 공정 능력, 공정 능력 지수, 불량률, 최대값, 최소값 및 평균값들이 적어도 포함되는 데이터를 산출하는 단계 및;
상기 컴퓨터가 상기 목표 공차와 상기 데이터를 이용하여 상기 어셈블리들의 샘플들에 대한 정규 분포도를 생성하여 상기 어셈블리들의 누적 공차를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은;
상기 컴퓨터가 상기 데이터의 공정 능력이 설정된 상기 목표 공차를 만족하는지를 판별하는 단계를 더 포함하되;
판별 결과, 상기 데이터의 공정 능력이 상기 목표 공차를 만족하지 않으면, 상기 컴퓨터로 상기 목표 공차를 재설정하여 상기 방법을 반복 처리하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 부품들 각각의 샘플들은 절대 좌표계의 각 축 방향에 대한 공정 능력을 고려한 정규 분포를 띄는 공차에 대해 난수를 발생하고, 발생된 난수에 따라 시뮬레이션하도록 상기 컴퓨터가 복수 개를 생성하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 누적 공차 영역을 생성하는 단계는;
상기 어셈블리들 간의 결합면이 절대 좌표계에서 하나의 평면 상에 형성되고, 하나의 축에 대해 일정 각도로 기울어져 결합되면, 상기 컴퓨터가 상기 하나의 평면을 형성하는 두 축 방향 각각에 대한 누적 공차를 측정하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 누적 공차 영역을 생성하는 단계는;
상기 어셈블리들 간의 결합면이 절대 좌표계에서 두 개의 평면 상에 복각으로 기울어져 있으면, 상기 컴퓨터가 상기 두 개의 평면 각각에 대해 2 회 처리하여 누적 공차를 측정하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 누적 공차 영역을 생성하는 단계는;
상기 어셈블리들 간의 결합면이 각 축 방향으로 결합되면, 상기 컴퓨터로 상기 일정 각도를 0 도 또는 90 도로 설정하여 누적 공차를 측정하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 상위 공차 및 상기 하위 공차를 계산하는 단계는;
상기 어셈블리들 간에 편측 공차가 없으면, 상기 제4 점과 상기 타원의 중심점이 동일하게 위치되어, 상기 컴퓨터가 상기 타원의 중심점과 상기 제2 점 사이의 거리로 상기 상위 공차를 계산하고, 상기 타원의 중심점과 상기 제1 점 사이의 거리로 상기 하위 공차를 계산하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 상위 공차 및 상기 하위 공차를 계산하는 단계는;
상기 어셈블리들 간에 편측 공차가 있으면, 상기 제4 점과 상기 타원의 중심점은 서로 다르게 위치되어, 상기 컴퓨터가 상기 누적 공차 영역의 원점에 대응되는 상기 제4 점과 상기 제2 점 사이의 거리로 상기 상위 공차를 계산하고, 상기 제4 점과 상기 제1 점 사이의 거리로 상기 하위 공차를 계산하는 것을 특징으로 하는 누적 공차 분석 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 상기 누적 공차 분석 방법을 처리하는 상기 컴퓨터가 판독 가능한 프로그램을 저장하는 저장 매체.
- 제 9 항에 있어서,
상기 프로그램은 컴퓨터 네트워크를 이용하여 온라인으로 제공 가능한 저장 매체.
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| KR1020130133742A KR101396926B1 (ko) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 누적 공차 분석 방법 및 이를 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체 |
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| KR1020130133742A KR101396926B1 (ko) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | 누적 공차 분석 방법 및 이를 처리하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램이 저장된 저장 매체 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101845427B1 (ko) * | 2016-09-12 | 2018-04-05 | 삼성중공업(주) | 상갑판 모듈 설치 공차 관리 장치 및 방법, 기록 매체 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 몬테칼로 시뮬레이션을 이용한 ECV의 공차누적분석(한국자동차공학회논문집 제22권 제1호) * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101845427B1 (ko) * | 2016-09-12 | 2018-04-05 | 삼성중공업(주) | 상갑판 모듈 설치 공차 관리 장치 및 방법, 기록 매체 |
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