Brevet FR2543328A1 — publié le 19840928

* La présente invention concerne un appareil ser- vant au traitement de données telles qu'elles sont fournies en étant mesurées sur des échantillons tirés de lots de fa- brication Chaque paramètre contrôlé est déterminé par un dispositif de mesure raccordé à l'appareil et il se produit automatiquement l'établissement d'un diagramme de contrôle par impression ou bien un affichage optique sous la forme d'une moyenne X et d'une gamme de valeurs W, comme cela sera explicité ultérieurement de façon plus complète La technique connue comprend des instruments de mesure permet- tant un contrôle total ou à 100 % des paramètres contrôlés de toutes les pièces fabriquées, lesdits paramètres étant soit affichés un par un sur un écran vidéo, soit imprimés successivement sur un papier. Le concept de base des instruments utilisésdans ce type de mesure est d'apporter les corrections appropriées à la machine et par conséquent au processus de fabrication, lorsque les paramètres contrôlés prennent des valeurs qui avoisinent les limites d'erreur tolérées. A ce sujet, les paramètres contrôlés peuvent inclure des caractéristiques de surface, des dimensions et toutes les autres caractéristiques qui déterminent la qua- lité de la pièce. Cependant, un inconvénient intrinsèque de ces instruments existant est que l'erreur doit être corrigée après qu'elle ait été détectée, et par conséquent aprês que la pièce a été identifiée en tant que pièce de rebut. En outre, la procédure existante de compilation d'un dia- gramme de contrôle est manuelle et c'est pourquoi elle fait inévitablement l'objet d'erreurs qui compromettent sa validité. C'est pourquoi cette procédure existante a été remplacée par un contrôle statistique du processus de fa- brication, moyennant la compilation d'un diagramme de con- trÈle qui est constitué en réalité de deux diagrammes: Sur le premier diagramme, qui représente les valeurs moyennes X, la droite centrale î est tracée et la droite LSX représentant la limite supérieure et la droi- te LIX représentant la limite inférieure sont tracées, à des distances identiques au-dessus et au-dessous de ladite droite centrale, en fonction de la tolérance de la pièce soumise au contrôle Des points correspondant à la moyenne des valeurs mesurées de chaque échantillon sont marqués sur ce diagramme. Sur le second diagramme, qui représente la gam- me W des valeurs, la droite centrale W est tracée et la droite LSW représentant la limite supérieure et la droite O représentant la limite inférieure sont tracées au-dessus et au-dessous de cette droite centrale en fonction de la tolérance de la pièce soumise au contrôle. Ce diagramme montre les points correspondant à la différence entre la valeur maximale et la valeur minima- le de chaque échantillon mesuré. L'exemple suivant est indiqué afin de mieux illustrer la manière dont undiagranmede contrôle est établi. Une pièce d'un diamètre de 10 mm, avec une tolérance h 5, est équivalente à l'intervalle s'étendant de O à 0,06, tel que ceci est indiqué dans'les tables de l'Organisation de Normalisation Internationale. Pour le contrôle statistique appliqué à la fa- brication, il est bien connu dans ce cas que l'on a Ortolérance 6 l*micron. La droite centrale X correspond à tolérance _ 6 3 2 2 La droite LSX pourla limite supérieure corres- pond à X + Ao = 3 + 1, 5 x 1 1,5 (A = 1,5 pour chaque échantillon de 4 pièces). La droite LIX pour la limite inférieure corres- pond à X Ao = 3 1,5 x 1 = 4,5. Par conséquent, il est possible de tracer alors les droites parallèles X, LSX et LIX tel qu'indiqué sur la figure 1, concernant le diagramme des valeurs moyennes X. Les valeurs mesurées de chacun des 13 échantil- lons constitués de quatre pièces sont reportées successive- ment en rapport avec les nombres 1 à 13. Sur le côté droit de chacune des droites, on reporte la moyenne des valeurs dans la colonne X-et sur le diagramme des valeurs moyennes X. Il est bien connu que la droite centrale W cor- respond à d 2 o= 2,059 x 1 = 2,059 (d 2 = 2,059 pour chaque échantillons de 4 pièces). La droite LSW pour la limite supérieure cor- respond à Dî'= 4,698 x 1 = 4,698 (D = 4,698 pour chaque é- chantillon de 4 pièces). La droite relative à la limite inférieure cor- respond à 0. Par conséquent, il est possible de tracer alors les droites parallèles et SLW, comme cela est indiqué sur lafigure 1 en rapport avec le diagramme des valeurs W de la gamme. Sur le côté droit, en rapport avec les valeurs moyennes X, on a reporté les valeurs sous la forme de dif- férences entre les valeurs maximales et minimales de chaque échantillon mesuré, dans la colonne W et sur le diagramme des valeurs de gamme W. De cette manière, on peut observer la progres- sion des valeurs moyennespour chaque échantillon prélevé et par conséquent l'état de la fabrication des pièces sous contrôle, lesdites limites englobant une zone d'erreurs to- lérables en deçà de la tolérance naturelle de la machiné- outil qui fabrique la pièce. A ce sujet, on sait que chaque machine-outil possède sa propre précision d'usinage, sa propre tolérance naturelle indiquant après quel nombre de pièces fabriquées une vérification doit être effectuée sur des pièces-échan- tillons retirées du lot Ceci permet de déterminer ce qu'on appelle la fréquence d'échantillonnage et l'étendue de l'é- chantillon, c'est-à-dire le nombre de pièces qui constituent l'échantillon et qui doivent être tirées du lot de pièces fabriquées Par exemple, dans l'exemple décrit ci-dessus, la fréquence est égale à 40, l'échantillon est constitué de 4 pièces et le lot se compose de 520 pièces, si bien que 13 échantillons sont prélevés à une fréquence d'une pièce pour chaque ensemble de 40 pièces fabriquées. En utilisant de cette manière la tolérance naturelle de la machine-outil, on peut utiliser un contrôle statistique dans un procédé de fabrication au lieu d'un con- trôle à 100 % des pièces fabriquées. Contrairement au contrôle à 100 %, un contrôle statistique du procédé de fabrication mettant en jeu une interprétation du diagramme de contrôle fournit 1 t avanta- ge indubitable de permettre la correction de l'erreur et par conséquent du processus de fabrication avant que la pièce fabriquée devienne une pièce mise au rebut En d'au- tres termes, les pièces fabriquées entre deux échantillon- nages successifs sont constituées par des 'bonnes"pièces ou au pire par des pièces devant être soumises à une sélec- tion Cependant, l'établissement du diagramme de contrôle requiert de la précision, de l'ordre, d'une démarche systé- matique et l'aptitude à calculer mentalement des moyennes statistiques avec comme résultat le fait qu'étant donné qu' il s'agit d'un calcul manuel, l'opération est longue, ce qui est un inconvénient, et que le document présente une fiabi- lité réduite Le présent appareil fournit l'avantage impor- tant selon lequel le diagramme de contrôle est automatique- ment imprimé ou affiché, directement et immédiatement, à l'instant auquel le dispositif de mesure vérifie les pièces fabriquées,qui constituent l'échantillon prélevé. Outre le fait d'afficher les valeurs déterminées et traitées sur un écran vidéo, cet appareil imprime les valeurs sous la forme de caractères typographiques et de nombres qui représentent les moyennes des valeurs détermi- nées En outre le dispositif de mesure, tel qu'un disposi- tif servant à déterminer les dimensions, le fini de surface, la planéité, etc peut être raccordé à l'appareil de trai- tement conforme à la présente invention en vue d'une adap- tation à une machine-outil quelconque indépendamment du ty- pe de procédé de fabrication pour lequel elle est utilisée. Le but de la présente invention est par consé- quent de réaliser automatiquement un diagramme de contrôle sous une forme imprimée et/ou affichée optiquement sous la forme d'une moyenne X et d'une gamme de valeurs W, ce dia- gramme servant de moyen pour prouver la conformité des paramètres contrôlés, c'est-à-dire pour fournir une indi- cation immédiate concernant l'état de contrôle du paramètre examiné. Le problème technique à la base de la présente invention est de fournir un appareil de taille réduite apte à traiter des données déterminées pendant les opérations de commande, par conversion de ces valeurs en des données ou symboles graphiques imprimés successivement sur un papier ou affichés les uns après les autres, dans des zones qui sont subdivisées en classes de valeurs correspondant aux valeurs déterminées. La solution de ce problème technique est four- nit par un appareil servant au traitement de données d'é- chantillonnagesde produits, reçues de la part de disposi- tifs de détection à des fins de comparaison avec des don- nêeq de valeurs limites mémorisées préalablement, et de pro- duction d'un signal de sortie optique indiquant l'état physique du produit échantillonné, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un transducteur servant à recevoir un signal indicatif d'un paramètre physique d'un échantillon mesuré au oiyen d'un disposi- tif approprié, (b) un convertisseur raccordé à une sortie analocîiaue dudit transducteur et recevant un sianal analor Tirnue de ce clernier et servant à convertir ce signal analogique d'entrée en un signal numérique de sortie représentatif des paramètres à mesurer, et (c) un microprocesseur dans lequel-les don- nées de valeurs limites mémorisées antérieurement sont con- tenues et qui est raccordé audit convertisseur numérique, afin de produire un affichage-pouvant être examiné,montrant les résultats de la comparaison entre les données mémori- sées antérieurement et les données échantillonnées - D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description donnée ci-après pri- se en référence aux dessins annexés, sur lesquels: -la figure 1 montre un exemple du schéma de commande éta- bli manuellement; -la figure 2 est une vue de l'appareil conforme à la pré- sent invention, raccordée au dispositif de mesure; -la figure 3 est un schéma-bloc de l'appareil; et -la figure 4 est un exemple du diagramme de contrôle tel qu'il est imprimé par l'appareil. L'appareil servant à traiter les données de chaque échantillon, telles qu'elles sont déterminées par l'appareil de mesure 2 qui est muni du détecteur 3 ser- vant à la mesure du paramètre contrôlé, est raccordé au- dit appareil de mesure par le câble 3 ' qui arrive à l'en- trée E de l'appareil 1 Ledit détecteur 3 est raccordé, à l'intérieur de l'appareil 1, au transducteur 4 pour la transmission des données individuelles mesurées de chaque échantillon de pièces, le transducteur 4 étant raccordé à son tour au convertisseur analogique/numérique 5, qui réalise l'impression sur le diagramme de contrôle 8 à l'aide du microprocesseur 6 auquel les limites inférieure LIX et supérieure LSX et la limite supérieure de gamme LSW sont envoyées en tant qu'entrées au moyen du "compteur nu- mérique" 7 ou d'un clavier approprié Ce diagramme peut être obtenu au mzyen d'un affichage optique des graphiques,au lieu d'une impression de ces derniers Les chiffres de référence 9, , 11, 12 désignent respectivement les lampes qui s'allu- ment lorsque cela est approprié, pour indiquer l'état prêt à la réception de l'entrée desdites limites LIX, LSX et LSW, et lorsqu'une erreur est commise par inadvertance. La lettre I désigne le commutateur et appareil et les chiffres de référence 13, 14, 15 et 16 désignent des lampes qui s'allument lorsque cela est approprié pour indi- quer l'état prêt à la réception des mesures des première, deuxième, troisième et quatrième pièces de chaque échantil- lon. Le convertisseur analogique-numérique 5 est éga- lement raccordé à l'indicateur de dimension 17 qui affiche les données individuelles des composants de chacun échantil- lon, lorsqu'ils sont mesurés. Le microprocesseur 6 est également raccordé à un dispositif d'affichage optique 18 servant à fournir une indication de l'état des données par rapport aux limites fournies de X et W Ce dispositif d'affichage optique com- porte trois signaux 19, 20, 21 qui sont présents respecti- vement sous la forme d'une lampe verte, d'une lampe jaune et d'une lampe rouge La première lampe indique que les données mesurées et par conséquent la fabrication corres- pondant à l'échantillon prélevé se situent dans les limi- tes réglées, la seconde lampe implique qu'au moins sept éléments de données s'écartent de la moyenne, dans la bon- ne direction, et la troisième lampe indique le cas o un élément de donnée quelconque se situe au-delà de l'une des limites On suppose que la pièce à contrôler est la même que celle considérée ci-dessus, en rapport avec le diagram- mede contrôle établi, reproduit sur la figure 1. C'est pourquoi dans le cas du diagramme de contrôle 8 établi automatiquement par l'appareil, ce dia- gramme sort en permanence de l'appareil selon des pas en fournissant une impression réalisée sous la forme de colonnes telles que représentées sur la figure 4 et sur les- quelles les lignes LIX, X, LSX, 0, W et LSW sont imprimées avec des points (petits rectangles) et avec des valeurs nu- mériques correspondantes Ces valeurs sont les mêmes que celles reportées dans les colonnes X et W de la figure 1. Ces points peuvent être réunis ensemble de manière idéale sous la forme d'un graphique dont les points, qui sont si- tués à l'extérieur des limites LIX, LSX ou LSW sont impri- més sur les droites de limitation et sont indiqués par un signe particulier représenté par la référence P sur la figure 4 et adjoints à leur valeur numérique. Si le diagramme de contrôle est affiché sur un écran, les données sont reproduites par exemple en vert si elles se situent à l'intérieur des limites et en rouge si elles se situent à l'extérieur des limites, ou bien moyen- nant l'utilisation d'autres signes appropriés de différen- ciation permettant d'indiquer ces deux cas. Dans le cas d'affichage optique, il est prévu une imprimante optionnelle servant à imprimer le résultat final et reliée au microprocesseur 6. Il est possible de prévoir une entrée supplé- mentaire E' accouplée à l'entrée E, pour permettre de réa- liser des mesures avec un détecteur supplémentaire fournis- sant une sommation ou une différence: Lorsque l'on contrôle simultanément plusieurs paramètres, il est prévu des entrées supplémentaires pour le raccordement aux différent détecteurs des dispositifs supplémentaires de mesure Dans le-cas d'une pluralité de paramètres contrôlés, on obtient par conséquent un nombre de diagrammes de contr 8 le identique au nombre desdits pa- ramètres ou, sinon, un seul diagramme contenant un nombre de graphiques qui est égal au nombre des paramètres con- trôlés D'autres modifications peuvent être apportées au présent appareil, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Pour l'utilisation dudit appareil, tout d'abord on place dans la position "marche" l'interrupteur I et on raccorde le dispositif de mesure 2 à l'entrée E de l'appa- reil 1 au moyen des câbles 3 ' Puis on introduit dans l'ap- pareil les limites LIX, LSX et LSW, calculées préalablement conformément aux règles d'établissement manuel du diagramme de contrôle comme indiqué ci-dessus, comme cela est mis en évidence sur le compteur numérique 7, à l'aide du bouton- poussoir T, selon la séquence indiquée par l'allumage des lampes 9, 10, 11. Si aucune erreur n'est commise, la lampe 12 ne s'allume pas et la première partie des valeurs limites LIX, X, LSX, O, W, LSW sont imprimées sur le diagramme de con- tr 8 le 8, comme cela est représenté par la référence F sur la figure 4, et le microprocesseur est prêt à recevoir les quatre mesures du premier échantillon. Par conséquent, les quatre pièces constituant ledit premier échantillon sont mesurées par le dispositif 2, les lampes 13, 14, 15, 16 s'allumant pour indiquer l'é- tat prêt à la réception desdites mesures. Lorsque le micro-ordinateur 6 reçoit la qua- trième mesure, il lit d'abord les données et délivre la partie imprimée présentée par la référence F' sur la fi- gure 4 et se rapportant aux 4 premières pièces. Après l'opération de mesure effectuée sur les pièces des échantillons ultérieurs, la partie imprimée correspondante du diagramme de contr 8 le 8 sort pas à pas de l'appareil. En outre, moyennant une observation du dia- gramme de contrôle, on voit que l'appareil a fourni une bonne évaluation du processus de fabrication, c'est-à- dire que l'allumage de l'un des trois signaux respectifs 19, 20, 21 possédant des couleurs différentes montre l'é- tat du processus, c'est-à-dire que le signal vert indique que le processus est correct, le signal jaune indique que le processus tend à fournir des pièces hors du contrôle, et que le signal rouge indique que le processus se déroule en-dehors du contrôle Dans ce cas, il est nécessaire d'apporter une correction et de contr 1 ôler les pièces fa- briquées dans les deux derniers échantillons. Sur la ligne LIX du diagramme de contr 8 le 8, un petit rectangle P apparaît représentant un aspect diffé- rent par rapport à d'autres points, avec la valeur numérique correspondante. il REVENDICATIONS 1 Appareil utilisé pour le traitement de don- nées d'échantillonsde produits, reçtes de la part de disposi- tifs de détection ( 3) à des fins de comparaison avec des données de valeurs limitées mémorisées préalablement et servant à produire un signal de sortie optique indiquant l'état physique du produit échantillonné, caractérisé en ce qu'il comporte:: (a) un transducteur ( 4) servant à recevoir un signal indi- catif d'un paramètre physique d'un échantillon mesuré au moyen d'un dispositif de mesure-approprié ( 2); (b) un convertisseur ( 5) raccordé à la sortie analogique dudit transducteur ( 4) et recevant un signal analogique de ce dernier et servant à convertir le signal analogique ar- rivant en un signal de sortie numérique représentatif des paramètres à mesurer;et (c) un microprocesseur ( 6) dans lequel des données de va- leurs limites mémorisées préalablement sont contenues et qui est raccordé audit convertisseur numérique ( 5), de ma- nière à recevoir le signal de sortie de ce dernier et à le comparer aux données de valeurs mémorisées préalablement, et des moyens ( 8) raccordés audit microproceur ( 6) de manière à produire un affichage ( 8) pouvant être examiné etmontrant les résultats de la comparaison entre les don- nées mémorisées préalablement et les données échantillonnées. 2 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit appareil comporte également, des moyens ( 17) raccordés de manière à recevoir le signal de sortie du- dit convertisseur analogique-numérique ( 5) en vue de réali- ser l'affichage des;dimensions de chaque produit lorsqu'il est échantillonné. 3 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit microprocesseur ( 6) est racoordé à un dispositif d'affichage optique ( 18) servant à l'affichage des résultats comparés. 4 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les valeurs limites mémorisées préalablement sont envoyées audit microprocesseur ( 6) au moyen d'un dispo- sitif ( 7) d'introduction d'impulsions discrètes. 5 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit affichage pouvant être examiné est un diagramme de contrôle ( 8) qui sort pas à pas de l'appareil ( 1) et présente les données comparatives sous laforme de colonnes imprimées, dans lesquelles des points sont impri- més ainsi que leurs valeurs moyennes numériques (X) et leurs valeurs de gamme (W), les points qui sont situés en dehors des limites étant indiqués par un signe particulier (P) ad- joint à leur valeur numérique. 6 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'un tube cathodique est prévu pour l'affichage des données comparatives sur un écran, les données compara- tives situées à l'intérieur des limites et les données com- paratives situées à l'extérieur des limites étant représen- tées respectivement par des signes les différenciant. 7 Appareil selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le dispositif d'affichage optique ( 18) uti- lisé pour les données comparatives est constitué par trois signaux ( 19, 20, 21) réalisés sous la forme de lampes verte, jaune et rouge, la première lampe servant à indiquer que les données mesurées et par conséquent la fabrication cor- respondant au produit échantillonné se situent à l'inté- rieur des limites réglées, alors que la seconde lampe sert à indiquer qu'au moins sept éléments de données s'écartent de la moyenne dans la bonne direction, et que la troisième lampe sert à indiquer le moment o un élément de donnée quelconque sort à l'extérieur des limites.