(57)【要約】【課題】本明細書は、加工装置の目標値修正方法を提供する。【解決手段】本明細書が開示する加工条件決定方法は、次の通りである。まず、対象となる加工装置で加工したワークの仕上り品質を評価する所定の目的変数ｙと、目的変数ｙの理想値Ｙｒを設定する。次に、所定の目標値が設定された加工装置で複数個のワークを加工する。このとき、ｎ次元の加工条件の夫々に対して実現されるｎ次元の実現値を計測するとともに、夫々の実現値に対する目的変数ｙのワーク加工結果を計測する。ｎ次元の実現値に対応する目的変数ｙのワーク加工結果を加えたｎ＋１次元の加工実績値の点群に対して、ｎ＋１次元空間において点群の最外形の点を結んだｎ＋１次元多胞体を特定する。ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面とｎ＋１次元多胞体が交わる交差領域の中点を求める。求めた中点に対応する加工条件を、新たな目標値として加工装置に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個の加工条件の夫々に対して目標値が設定される加工装置の目標値修正方法であり、
前記加工装置で加工したワークの仕上り品質を評価する所定の目的変数ｙと、前記目的変数ｙの理想値Ｙｒを設定し、
前記目標値が設定された前記加工装置で複数個のワークを加工したときに、ｎ次元の加工条件の夫々に対して実現されるｎ次元の実現値を計測するとともに、夫々の実現値に対する前記目的変数ｙのワーク加工結果を計測し、
ｎ次元の前記実現値に対応する前記目的変数ｙのワーク加工結果を加えたｎ＋１次元の加工実績値の点群に対して、ｎ＋１次元空間において前記点群の最外形の点を結んだｎ＋１次元多胞体を特定し、
ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面と前記ｎ＋１次元多胞体が交わる交差領域の中点を求め、
前記中点に対応する前記加工条件を、新たな目標値として設定し直す、加工装置の目標値修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、加工装置に設定する目標値を修正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
どのような加工装置も、最初に、加工条件に対して目標値を設定する必要がある。例えば、切削機械では、加工対象物の回転速度や、刃物の送り速度が加工条件であり、イオンエッチングでは、印加する電圧や周波数が加工条件である。
【０００３】
加工条件の最適な目標値を決めるための技術が例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１に開示された技術は次の通りである。加工機械の加工品質と加工機械運転の設定条件因子との関係について加工試験を行う。次に、その加工試験データを用いて加工品質を特性値とし、設定条件因子を説明条件とする重回帰を行う。次に、その重回帰式を利用して最適な設定値（目標値）を算出する。ここで、ファジィ評価値使用の加工品質についてファジィ重回帰を行ない、そのファジィ重回帰のＭＩＮ問題の上限解、下限解、平均解の３つの重回帰式それぞれを使用してそれぞれの最適運転条件（目標値）を算出する。特許文献２は、加工装置の保守等により加工条件が大きく変化する場合に装置の状態を表すモデルを短時間で導出する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１５６２３８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２７２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加工装置の加工条件に対して最初に最適な目標値を設定しても、ワークを加工する毎に、設定された目標値に対して実現値はわずかにずれる。実現値がずれると、ワークの加工結果（品質）もずれてくる。時間が経過するうちに、加工装置に設定された目標値に対して実現される実現値の平均がずれてくることがある。実現値の平均がずれると、ワークの加工結果の品質の平均値も最適値からずれてくる。本明細書は、加工条件の目標値に対して実現される実現値と夫々の実現値のときの加工結果に基づいて目標値を修正する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する加工装置の目標値修正方法は、次の通りである。まず、ｎ個の加工条件を有する加工装置で加工したワークの仕上り品質を評価する所定の目的変数ｙと、目的変数ｙの理想値Ｙｒを設定する。次に、予め所定の目標値が設定された加工装置で複数個のワークを加工する。このとき、ｎ次元の加工条件の目標値の夫々に対して実現されるｎ次元の実現値を計測するとともに、夫々の実現値に対する目的変数ｙのワーク加工結果を計測する。ｎ次元の実現値に対応するワーク加工結果を加えたｎ＋１次元の加工実績値の点群を得る。ｎ＋１次元空間において加工実績値の点群の最外形を結んだｎ＋１次元多胞体を特定する。次に、ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面と、ｎ＋１次元多胞体が交わる交差領域の中点を求める。求めた中点に対応する加工条件を、加工装置の新たな目標値として設定し直す。
【０００７】
上記の方法によって、目的変数ｙの理想値Ｙｒに近い加工結果を得ることができる加工条件（交差領域の中点に対応する加工条件）が得られる。得られた加工条件を新たな目標値として設定し直すことで、再び、目標変数ｙの理想値Ｙｒに近い加工結果を得ることができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書が開示する目標値修正方法を１次元の加工条件に適用した例を示すグラフである。
【図２】本明細書が開示する目標値修正方法を２次元の加工条件に適用した例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、本明細書が開示する技術を１個の加工条件を有している加工装置に適用した例を説明する。加工装置は、例えば、ワークの表面を研磨する研磨装置であり、加工条件ｘは例えば研磨ツールの送り速度である。初めに、加工条件に対して所定の目標値を加工装置に設定する。所定の目標値（送り速度の目標値）が設定された加工装置でワークを加工する。加工装置に目標値が設定されていても、ワークを加工する毎に、目標値に対して実現される値（実現値）は多少ずれる。例えば、加工装置がＩ型サーボでフィードバック制御を実施している場合、フィードバック制御の目標値に対して所定のずれ（偏差）が生じる。それぞれのワークの加工の際に、研磨ツールを動作させるモータの電流を計測する。モータの電流値から、送り速度の実現値が得られる。
【００１１】
（ステップ１）加工装置（研磨装置）で加工したワークの仕上り品質を評価する所定の目的変数ｙと、目的変数の理想値Ｙｒ、即ち、仕上り品質の理想値を設定する。加工装置が前述した研磨装置の場合、目的変数ｙとしては、例えば表面粗さが考えられる。表面粗さは、例えば、算術平均粗さＺａで定量的に評価することができる。目的変数ｙの理想値Ｙｒとして、例えば、算術平均粗さＺａの目標値Ｚａｒを設定する。図１に、１次元の場合の加工条件ｘと目的変数ｙのグラフを示す。
【００１２】
（ステップ２）次に、加工条件に対して予め所定の目標値が設定された加工機械でｐ個のワークを加工する。それぞれのワークの加工の際に、研磨ツールを動作させるモータの電流を計測する。モータの電流値から、送り速度の実現値が得られる。ｐ個の実現値の夫々で加工されたワークの表面粗さｙｋ（ｋ＝１〜ｐ）を測定する。そうすると、ｐ個の加工実績値の点群（ｘｋ、ｙｋ）が得られる（ｋ＝１〜ｐ）。図１において、複数の黒丸の一つひとつが加工実績値（ｘｋ、ｙｋ）を表している。
【００１３】
（ステップ３）加工条件ｘと目的変数ｙの２次元平面において、ｐ個の点群（ｘｋ、ｙｋ）のうち、最外形の点を結んだ２次元多胞体を特定する（図１参照）。多胞体は、例えば、QuickhullやGiftwrappingという公知の手法で凸包を算出し、それで代用すればよい。ここでの多胞体は、２次元の領域となる。
【００１４】
（ステップ４）加工条件ｘと目的変数ｙの２次元平面において、目的変数ｙ＝Ｙｒ（理想値）の線分と多胞体が交わる領域（交差線分Ｌ）を特定する。そして、交差線分Ｌの中点Ｐｍを求める。
【００１５】
（ステップ５）中点Ｐｍのｘ座標ｘｍが、求める加工条件となる。求まった加工条件ｘｍを、加工装置の新たな目標値として設定し直し、以後のワークの生産を実施する。
【００１６】
次に、本明細書が開示する目標値修正方法を、加工条件が２個の場合に適用した例を示す。
【００１７】
（ステップ１）加工装置で加工したワークの仕上り品質を評価する所定の目的変数ｙと、目的変数ｙの理想値Ｙｒを設定する。例えば、加工装置はドライエッチング装置であり、加工変数ｘ１、ｘ２は、印加する電圧と印加する交流の周波数である。図２に、本明細書が開示する技術を２次元に適用した場合の一例のグラフを示す。
【００１８】
（ステップ２）次に、加工条件に予め所定の目標値が設定された加工機械でｐ個のワークを加工する。夫々のワークを加工するときの電圧と周波数を計測しておく。そうすると、各ワークに対して、加工条件の実現値の組（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ）が得られる。ここで、実現値の組（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ）は、電圧と周波数を要素に有する二次元ベクトルとなる。また、ｋ＝１〜ｐである。ｐ個の実現値の組（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ）の夫々に対して、目的変数ｙのワーク加工結果ｙｋが得られる（ｋ＝１〜ｐ）。ｐ個の実現値の組（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ）の夫々に、対応する目的変数ｙのワーク加工結果値ｙｋを加えたｎ＋１次元（ｎ＝２）のｐ個の加工実績値の点群が得られる。点群は、（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ、ｙｋ）と表せる（ｋ＝１〜ｐ）。
【００１９】
（ステップ３）次に、加工条件ｘ１、ｘ２と目的変数ｙの３次元空間において、ｐ個の点群のうち、最外形の点を結んだ３次元多胞体を特定する（図２参照）。ここでも、多胞体は、例えば、QuickhullやGiftwrappingという公知の手法で凸包を算出し、それで代用すればよい。
【００２０】
（ステップ４）加工条件ｘ１、ｘ２と目的変数ｙの３次元平面において、目的変数ｙ＝Ｙｒ（理想値）を満たす平面と多胞体が交わる領域（交差領域Ｓ）を特定する。特定した交差領域Ｓの中点Ｐｍを求める。図２では、理解を助けるため、交差領域Ｓをグレーで示してある。ｎ＝２の場合、交差領域Ｓは、平面ｙ＝Ｙｒの上の多角形領域となる。
【００２１】
（ステップ５）中点Ｐｍのｘ１座標とｘ２座標の組（ｘ１ｍ、ｘ２ｍ）が、求める加工条件となる。求まった加工条件（ｘ１ｍ、ｘ２ｍ）を、新たな目標値として加工装置に設定し、以後のワークの生産を実施する。
【００２２】
上記の手法をｎ次元の加工条件を有する加工機械に適用すると、以下の通りである。
【００２３】
（ステップ１）加工装置で加工したワークの仕上り品質を評価する所定の目的変数ｙと、前記目的変数ｙの理想値Ｙｒを設定する。
【００２４】
（ステップ２）加工条件の夫々に対して目標値が設定された加工装置で複数個のワークを加工する。加工の際、ｎ次元の加工条件の夫々に対して実現されるｎ次元の実現値を計測する。また、夫々の実現値に対する目的変数ｙのワーク加工結果を計測する。
【００２５】
（ステップ３）ｎ次元の実現値に対応する目的変数ｙのワーク加工結果を加えたｎ＋１次元の加工実績値の点群を得る。得られた加工実績値の点群に対して、ｎ＋１次元空間において点群の最外形の点を結んだｎ＋１次元多胞体を特定する。
【００２６】
（ステップ４）ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面とｎ＋１次元多胞体が交わる超平面領域（交差領域Ｓ）の中点Ｐｍを求める。
【００２７】
中点Ｐｍに対応する加工条件を、新たな目標値として加工装置に設定する。以後、設定された目標値でワークの加工を実施する。
【００２８】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。本明細書が開示する技術では、ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面と、ｎ＋１次元多胞体が交わる交差領域Ｓの中点Ｐｍを求める。ここで、中点は、数学的に厳密な意味での中点のみならず、実用上で実質的に中点と等価とみなせる範囲を含む。中点は、典型的には、重心でもよい。さらには、中点は、所定の重みを付けた重心であってもよい。
【００２９】
本明細書が開示する技術では、加工条件の夫々に対して目標値が設定された加工装置でｐ個のワークを加工する。加工の際、ｎ次元の加工条件の夫々に対して実現されるｎ次元の実現値を計測する。また、夫々の実現値に対する目的変数ｙのワーク加工結果を計測する。ｎ次元の実現値に対応する目的変数ｙのワーク加工結果を加えたｎ＋１次元の加工実績値の点群（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ、・・・ｘｎｋ、ｙｋ）を得る（ｋ＝１〜ｐ）。そして、得られた点群に対して、ｎ＋１次元空間において点群の最外形の点を結んだｎ＋１次元多胞体を特定する。ここでの多胞体は、得られた点群を包含する凸包（凸包絡）のうち、最小の凸包（凸包絡）であることが望ましい。
【００３０】
本明細書における「加工機械」は、単一の加工機械だけでなく、複数の加工機械からなる加工システムであってもよい。複数の加工機械の夫々が加工条件を有しており、複数の加工機械の総加工条件を、上記したｎ次元の加工条件としてもよい。
【００３１】
加工装置がフィードバック制御により加工条件を制御している場合（例えば電流フィードバックでアーク溶接の強さを制御している場合）、フィードバックループのために計測する計測値が実現値として採用できる場合がある。そのような場合は、実現値計測のためのセンサを新たに設ける必要がない。
【００３２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図１】
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【図２】
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