(57)【要約】【課題】本明細書は、加工装置の目標値の修正方法を提供する。【解決手段】本明細書が開示する目標値修正方法では、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目的変数ｙと、目的変数ｙの理想値Ｙｒを設定する。次に、各加工条件に対して目標値が設定された加工装置で複数のワークを加工する。夫々のワークに対して、ｎ次元の加工条件の実現値を計測し、夫々に実現値に対して目的変数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に対して回帰式を求める。加工実績値の点群の夫々と回帰式との距離ｄ１を求めるとともに、ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面と点群の夫々との距離ｄ２を求める。加工実績値の点群の中から、距離ｄ１と距離ｄ２の和が最小となる最小距離点を特定する。最小距離点における実現値の組を、新たな目標値とする。【選択図】図１
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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回帰式を求め、
前記点群の夫々と前記回帰式との距離ｄ１を求めるとともに、ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面と前記点群の夫々との距離ｄ２を求め、
前記点群の中から、前記距離ｄ１と前記距離ｄ２の和が最小となる最小距離点を特定し、
前記最小距離点における前記実現値の組を、前記加工条件の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、予め目標値が設定された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に対して回帰式（重回帰式）を求める。加工実績値の点群の夫々と回帰式との距離ｄ１を求めるとともに、ｎ＋１次元空間におけるｙ＝Ｙｒを満足する超平面と点群の夫々との距離ｄ２を求める。加工結果の点群の中から、距離ｄ１と距離ｄ２の和が最小となる最小距離点を特定する。最小距離点における実現値の組を、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（最小距離点における実現値の組）が得られる。最小距離点における実現値の組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。
【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、加工条件は例えば研磨ツールの送り速度である。
【００１１】
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。
【００１２】
加工条件は、研磨ツールに与える送り速度である。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複数個のワークを加工する。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。
【００１３】
ここでは、例えばｐ個のワークを加工したとする。加工ごとに、送り速度の実現値ｘｋ（ｋ＝１〜ｐ）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）。
【００１４】
ｐ個の点群に対して重回帰式を求める。この場合の重回帰式は、次の（数１）で表すことができる。
【００１５】
【数１】
2019141962.tif 000003
【００１６】
（数１）にｐ個の加工実績値の点群（ｘｋ、ｙｋ）を代入し、偏回帰係数ｃ０、ｃ１を求める。偏回帰係数ｃ０、ｃ１を求めることが、重回帰式を求めることに相当する。次に、ｐ個の点群（ｘｋ、ｙｋ）の夫々に対して、（数１）の重回帰式との距離ｄ１ｋを求める。ｄ１ｋは、次の（数２）で得られる。以下の式においても、ｋは、１からｐの整数である。
【００１７】
【数２】
2019141962.tif 000004
【００１８】
次に、ｐ個の点群（ｘｋ、ｙｋ）の夫々に対して、ｙ＝Ｙｒの直線との距離ｄ２ｋを求める（ｋ＝１〜ｐ）。ｄ２ｋは、（数３）で求めることができる。
【００１９】
【数３】
2019141962.tif 000005
【００２０】
最後に、ｐ個の点群（ｘｋ、ｙｋ）の中から、距離ｄ１ｋと距離ｄ２ｋの和が最小となる点（最小距離点）を特定する。今、ｋ＝ｍの点が最小距離点であると仮定する。特定した最小距離点に対応する実現値ｘｍが、加工の仕上り品質の理想値Ｙｒに近い、最も良い新たな目標値として選定される。そこで、特定した最小距離点の実現値ｘｍを、加工装置（ここでは研磨装置）の新たな目標値（ここでは研磨ツールの送り速度）に設定し直す。
【００２１】
図１を使って上記した方法を再度説明する。図１は、１次元の加工条件に適用した場合のグラフである。横軸が加工条件ｘ（ここでは研磨ツールの送り速度）を示しており、縦軸が目標変数ｙ（ここではワークの表面粗さ）を示している。
【００２２】
図１の複数の黒丸点と星印点が、加工条件の実現値ｘｋ（送り速度）と、その実現値で加工したときの加工結果ｙｋ（ワークの表面粗さ）の組を示している。なお、ｋ＝１〜ｐである（ｐは２以上の整数）。距離ｄ１ｋは、点（ｘｋ、ｙｋ）と、（数１）で表される回帰式との間の距離である。距離ｄ１ｋは、先の（数２）で求めることができる。距離ｄ２ｋは、目標変数ｙが理想値Ｙｒである直線（即ち、ｙ＝Ｙｒを満足する直線）と点（ｘｋ、ｙｋ）との間の距離である。距離ｄ２ｋは、先の（数３）で求めることができる。
【００２３】
図１では、グラフ中、星印の点（ｘｍ、ｙｍ）が、距離ｄ１ｋと距離ｄ２ｋの和が最小となる点（最小距離点）であり、その最小距離点（ｘｍ、ｙｍ）に含まれる実現値、即ち、ｘ＝ｘｍが、理想値Ｙｒに最も近い目的変数ｙが得られる目標値として特定される。即ち、実現値ｘｍを新たな目標値として設定し直せば、それ以後のワークの加工結果として、理想値Ｙｒに近い目的変数ｙが得られる。
【００２４】
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以上の場合に拡張する。今、加工条件の数がｎ個であると仮定する。「ｎ」は２以上であればよい。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、加工変数は印加する電圧と印加する交流の周波数である（この場合、ｎ＝２となる）
【００２５】
次に、夫々の加工条件に対して初期の目標値が設定されている加工装置でｐ個のワークを加工する。ｐ個のワークを加工し、ｎ個の加工条件に対して、加工装置の実現値の組ｘｉｋを計測する（ｋ＝１〜ｐ）。実現値の組ｘｉｋは、電圧と周波数を要素に有する二次元ベクトルとなる。実現値の組ｘｉｋは、ｘｉｋ＝（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ、ｘ３ｋ・・・ｘｎｋ）と表せる（ｋ＝１〜ｐ）。そして、実現値の組ｘｉｋの夫々に対して、目的変数ｙのワーク加工結果値ｙｋが得られる（ｋ＝１〜ｐ）。ｐ個の実現値の組ｘｉｋ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次元のｐ個の加工実績値の点群が得られる。点群は、（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ、ｘ３ｋ・・・ｘｎｋ、ｙｋ）と表せる（ｋ＝１〜ｐ）。
【００２６】
次に、ｐ個の点群（ｘ１ｋ、ｘ２ｋ、ｘ３ｋ・・・ｘｎｋ、ｙｋ）に対する回帰式（重回帰式）を求める。回帰式は、次の（数４）で表すことができる。
【００２７】
【数４】
2019141962.tif 000006
【００２８】
（数４）に点群の夫々を代入し、偏回帰係数ｃ０、ｃ１、・・・、ｃｎを求める。即ち、点群に対する重回帰式を求める。次に、点群の夫々と、（数４）の回帰式との距離ｄ１ｋを求める。距離ｄ１ｋは、次の（数５）で求めることができる。なお、距離ｄ１ｋは、ユークリッド距離である。（数４）の偏回帰係数が一意に求まるためには、実現値のｐ個の組は、ｎ個の加工条件に目的変数ｙを加えたｎ＋１次元ベクトルが互いに独立となるように選定するのがよい。
【００２９】
【数５】
2019141962.tif 000007
【００３０】
次に、点群の夫々と、目標変数ｙ＝Ｙｒの超平面との距離ｄ２ｋを求める。距離ｄ２ｋは、先の（数３）で得ることができる。そして、点群の中から、距離ｄ１ｋ＋ｄ２ｋが最小となる点（距離最小点）を特定する。ここでも、ｋ＝ｍのときが距離最小点であると仮定する。特定した距離最小点に含まれる加工条件の実現値（ｘ１ｍ、ｘ２ｍ、・・・、ｘｎｍ）が、最もよい加工条件として特定される。最後に、特定した加工条件（実現値ｘｍ）を、加工装置の新たな目標値に設定し直す。最適な目標値が設定された加工機械でワークの加工を行えば、理想とする仕上り品質ｙ＝Ｙｒに近い加工結果が得られる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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】
2019141962.tif 000008