(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を自動的に加工する少なくとも１つの加工装置（２）を有し、この加工装置（２）は、制御命令に応じて製品のうちの１つの製品を加工する少なくとも１つの工具を操作し、
前記加工装置によって加工された製品のうちの１つの製品に対して少なくとも１つの幾何学的な実際寸法（１５）を自動的に測定するための少なくとも１つの測定装置（３）を有し、
１つの校正装置（４）を有し、この校正装置（４）は、前記加工装置（２）と前記測定装置（３）とに接続されていて、この校正装置（４）は、前記少なくとも１つの測定された実際寸法（１５）を、公差の上限（１０）と公差の下限（１１）とを有する公差（９）内に存在するプリセットされた目標寸法（８）と比較し、前記校正装置（４）が、それぞれの前記工具の前記制御命令に校正介入する製造設備において、
前記実際寸法（１５）が、１つの介入区間（１２）の外側に存在する時だけ、前記校正装置（４）が、それぞれの前記工具の制御命令に校正介入し、そして先行する実際寸法（１５）に応じて前記介入区間（１２）の前記介入の上限（１３）及び前記介入の下限（１４）を自動的に変えることを特徴とする製品を連続に生産する製造設備。
【請求項２】
前記加工装置（２）は、製品を自動的に加工するために構成されていて、制御命令に応じて製品のうちの１つの製品を加工する少なくとも１つの切削工具を操作することを特徴とする請求項１に記載の製造設備。
【請求項３】
前記校正装置（４）は、新しい生産サイクルの間に、プリセットした数の製品に対して操作モード（１７）で作動し、引き続き主操作モード（１８）に切り換わり、前記介入の上限（１３）及び前記介入の下限（１４）は、前記操作モード（１７）の間は一定であり、前記介入の上限（１３）及び前記介入の下限（１４）は、前記主操作モード（１８）の間は可変であることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造設備。
【請求項４】
前記校正装置（４）は、前記操作モード（１７）の間に、前記介入区間（１２）を目標寸法（８）に向かって中心にシフトさせるか、又は、実際の寸法（１５）に関して現在の製品ロットによって守るべき１つのプリセットした累積公差（２１）に向かって中心にシフトさせることを特徴とする請求項３に記載の製造設備。
【請求項５】
前記実際寸法（１５）が、前記介入区間（１２）の外側に存在する時に、前記校正装置（４）は、操作モード（１７）の間に前記制御命令を校正し、当該校正は、前記実際寸法（１５）が前記公差（９）の内側に存在するか又は外側に存在するかどうかに関係なく実施されることを特徴とする請求項３又は４に記載の製造設備。
【請求項６】
前記校正装置（４）は、前記主操作モード（１８）の間に前記介入区間（１２）を前記目標寸法（８）に対してシフトさせて設定することを特徴とする請求項４に記載の製造設備。
【請求項７】
前記実際寸法（１５）に関して現在の製品ロットによって守るべきプリセットした累積公差（２１）が得られるまで、前記校正装置（４）は、主操作モード（１８）中に前記介入区間（１２）を前記目標寸法（８）に対してシフトさせて設定し、希望した前記累積公差（２１）が得られた直後に、前記介入区間（１２）が、前記目標寸法（８）に向かって中心にシフトして設定されることを特徴とする請求項６に記載の製造設備。
【請求項８】
前記校正装置（４）は、前記介入区間（１２）を前記目標寸法（８）からシフトさせる偏心度を、前記累積公差（２１）に応じて、先行する実際寸法（１５）を考慮して設定する請求項６又は７に記載の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品を連続に生産する製造設備に関する。この製造設備の場合、加工によって、特に例えばドリリング，切削，研磨，粗削り及び仕上げ削りのような切削による加工によって適切に製造される。
【背景技術】
【０００２】
一般に、このような製造設備は、製品の自動的な、特に切削による加工を可能にする１つ又は多数の加工装置を有する。この場合、このような加工装置は、その都度の製品の加工のために制御命令に応じて１つ又は多数の工具、特に切削による工具を必要とする。例えばこのような加工装置は、ＣＮＣ切削機械である。製品がこのような加工装置によって連続して製造される場合、製品の幾何学的寸法が通常精確に保持され得ない。このことは、一方では加工装置に固有の公差が原因である。この公差は、例えばその都度の工具がその次の製品の加工をその前の製品と同じ開始位置で精確に開始しない時に発生する。加工装置が高価であるほど、これらの繰返公差は小さい。他方では、工具の摩耗及び温度の影響が生産過程の寸法安定性に影響を及ぼす。
【０００３】
製造工程の品質を保証するため、加工された製品が、それぞれ又は無作為抽出的に適切な測定装置によって測定される。場合によっては加工装置の制御命令を適切に校正できるようにするため、このように手動で又は自動的に生成された測定記録が、その都度の機械のオペレータによって評価される。この場合、生産を過度に遅らせることなしには、より小さい校正がそれに関連する経費に起因して実施できないという問題がある。さらに、入力エラーが発生しうる。しかも、機械のオペレータによって常に完全に把握できない校正が、個々の寸法間で発生する。その結果、最初の寸法の校正が、２番目の寸法又はその他の寸法の精度低下を後に引き起こしうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の製造設備に対して改良された、特に向上した製造特性と生産性を備えた実施形を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明により、独立請求項の構成によって解決される。好適な実施形の構成は、従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明は、自動的に作動する校正装置を設けるという一般的な考えに基づく。この校正装置は、測定装置によって自動的に測定された実際寸法に応じて加工装置の動作に自動的に介入し、そこでそれぞれの関連する工具の制御命令を適切に校正する。この場合、検査された実際寸法が介入区間の外側にある時にだけ、校正装置がそれぞれの工具の制御命令に校正的に介入することが特に重要である。この介入区間自体が、要求される目標寸法を含む公差区間内にある。例えば不利な変動作用が実際寸法内で回避され得るように、校正装置の校正作用が、このような介入区間によって特に影響を受けうる。このような変動（Ｓｃｈｗｉｎｇｕｎｇｅｎ）は、例えば校正値が加工装置に固有の繰返性の公差にほぼ等しい大きさの時に発生する。それにもかかわらず、完全に自動的に進行する制御命令の校正が、校正の実施に対して比較的小さい測定公差を可能にする。オペレータによる入力命令が、製造設備の個々の要素間のデータ伝送によって省略され得る。
【０００７】
特に好適なその他の構成の場合、校正装置が、履歴、すなわち製品のこれまでの経過を考慮し、外的作用と傾向のような統計的要素に基づいて校正の介入を制御命令に適切に適応させるように、この校正装置は構成されている。
【０００８】
さらにその他の構成では、介入区間の介入の上限及び介入の下限を履歴に応じて、すなわち先行する実際寸法及び／又は構成の介入に応じて変えることが提唱されている。
【０００９】
その他の特別な構成によれば、構成装置が製品の互いに影響し合いうる多数の寸法を同時に校正するように、この校正装置を構成してもよい。校正値が自動的に測定されるので、複雑な関係も考慮され得る。その結果、特に、互いに校正し互いに影響し合う複数の寸法を適切な校正の介入によって校正することが、このことによってその他の寸法の精度を悪くすることなしに可能である。
【００１０】
本発明の製造設備のその他の重要な特徴及び利点は、従属請求項，図面及びこれらの図面に基づく付随する図面の説明に記載されている。
【００１１】
以下に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の製造設備１は、少なくとも１つの加工装置２，少なくとも１つの測定装置３及び１つの校正装置４を図１にしたがって有する。この製造装置１は、ブランクから適切に製造される、例えば切削によって作り出される図示しなかった製品を製造するために使用される。例えば、これらの製品はタービンブレードである。
【００１３】
加工装置２は、ここでは製品を自動的にかつ切削によって加工するために構成されていて、この目的のために図示しなかった少なくとも１つの切削工具を有する。製品を自動的に加工するため、加工装置２は、制御命令によってその都度の工具を操作する。加工装置２は、例えばコンピュータ制御された機械、特に例えばＣＮＣ切削機械のようなＣＮＣ機械でもよい。加工工程が、加工装置２内で公知の方法で進行する。この加工工程の場合、その都度のブランクから所望の製品を作り出すため、適切な制御命令が、工具に対して連続して出力される。
【００１４】
本発明は、好ましくは切削加工に使用できる。基本的には、寸法に作用することによってブランクから最終製品を製造するその他の加工方法、例えば変形工程も可能である。
【００１５】
製品は、この製品の加工後に手動で又は自動的に矢印５にしたがって測定装置３に供給され、この製品が、この測定装置３内で自動的に測定される。この場合、この測定装置３は、この製品の少なくとも１つの幾何学的な実際寸法を測定する。しかしながら通常、測定装置３は、製品の多数の実際寸法を測定する。
【００１６】
測定された実際寸法は、測定装置３から矢印６にしたがって校正装置４に供給される。この校正装置４は、製品に対して所望の目標寸法の情報を有し、目標寸法と実際寸法とを比較する。次いで、この校正装置４は、この比較に基づいて校正介入値を生成し、この校正介入値を矢印７にしたがって加工装置２に再び送る。この校正装置４によって生成された校正介入値は、その都度の実際寸法に責任のある工具の命令を適切に校正する。
【００１７】
この場合、校正装置４は、その都度付随する目標寸法からの実際寸法の各（測定可能な）偏差を校正しない。というよりもむしろ、その都度測定される実際寸法が介入区間の上限及び下限の外側にある時にだけ、校正を実行しなければならない。この介入区間の上限及び下限自体が、その都度の目標寸法を包囲する公差区間内にある。
【００１８】
以下に、本発明の製造設備１又は校正装置４又は校正装置４によって実行される校正方法の機能を詳しく説明する：
図２，３中では、一点鎖線８が目標寸法を示す。この目標寸法は、加工装置２での製品の加工後のその都度の製品に対して存在しなければならない。公差区間９が、この目標寸法を包囲するように配置されている。この公差区間９は、公差の上限１０と公差の下限１１とによって制限されている。この目標寸法は、好ましくは両公差の上限１０と下限１１と間の中央に配置されている。公差区間９内では、介入区間１２が延在している。この介入区間１２自体が、介入の上限１３と介入の下限１４とによって制限されている。この介入の上限１３及び介入の下限１４は、動的つまり可変であるので、当該介入の上限及び介入の下限は、図２，３中では連続する複数の円によって示されている。このことは、以下で再度説明する。
【００１９】
図２，３のダイアグラムに関しては、１つの製造ロットの連続して製造された多数の製品に対してそれぞれ、所定の実際寸法が測定される。この場合、これらの実際寸法はそれぞれ、×印で示されている。その一部は、１５で付記されている。
【００２０】
この場合、目標寸法８からの測定された実際寸法１５の距離は、この目標寸法８からのこれらのそれぞれの実際寸法１５の偏差に一致する。実際寸法１５が介入の上限１３及び介入の下限１４内にある限り、校正装置４は校正信号を生成しない。しかしながら実際寸法１５が介入区間１２の外側にあるとすぐに、この校正装置４は適切な校正信号を生成する。これらの校正信号は、図２，３中では線１６によって示されている。これらの線１６は、それぞれの実際寸法１５から目標寸法８に延在している。
【００２１】
好ましくは、校正装置が一方では矢印によって示された操作モード１７及び他方では矢印によって示された主操作モード１８を可能にするように、この校正装置４は校正されている。製品の新しいロットを製造しなければならない場合、新しい生産サイクルが１９で開始する。この生産サイクルを開始するため、校正装置４がこの操作モード１７中に作動する。所定の数量の製品が製造された後、次いでこの校正装置４は、その動作モードを主操作モード１８に切換える。この主操作モード１８は、この生産サイクルが終了するまで保持される。操作モード１７及び主操作モード１８は、以下のように互いに異なる：
操作モード１７の間は、介入の上限１３及び介入の下限１４、したがって介入区間１２は一定である。その都度の実際寸法１５がまだ公差区間９内に存在するか又は公差９の外側にも存在する程度に介入区間１２の外側に既に存在するかどうかに関係なく、制御命令がこの操作モード１７の間に付加的に又は新たに校正される。
【００２２】
この実施形では、先行する実際寸法１５又は先行する校正介入値１６の履歴を考慮することなしに、校正装置４が操作モード１７中に個々の校正介入値１６を専らリアルタイムの実際寸法１５から確定する点が特に重要である。
【００２３】
これとは対照的に主操作モード１８では、介入の上限１３及び介入の下限１４が可変であり、生産工程のリアルタイムの状況に動的に適合される。この場合、特に、介入の上限１３及び介入の下限１４、したがって介入区間１２を製造工程の履歴に応じて、すなわち先行する実際寸法１５又は先行する校正介入値１６に応じて自動的に変更することが可能である。特に図２から分かるように、多数の実際寸法１５が連続して校正介入を必要とせず、及び／又は介入の上限１３及び介入の下限１４からそれぞれ相対的にかなり遠くにあるならば、校正装置４は介入区間１２を小さくする。同様に、連続する複数の校正介入値の大きさが減少するならば、介入区間１２も小さくできる。
【００２４】
校正装置が頻繁に必要になり、及び／又は連続する複数の校正介入値の大きさが増大するならば、校正装置４は介入区間１２を反対に大きくする。さらに、校正装置４は、例えば統計的な評価によって製造工程のこれまでに開発された方法を考慮できる。これによって、特に傾向と規格外品の状況（Ａｕｓｒｅｉｓｓｅｒｖｅｒｈａｌｔｅｎ）が確認され得る。校正装置４の校正状況を加工装置２の状況にリアルタイムで適合できるようにするためには、履歴を考慮することが校正値の計算に対しても非常に有益である。この場合、実際の校正介入値が、リアルタイムの実際寸法１５から及び先行する実際寸法１５又は先行する校正介入値１６に応じて確定される。
【００２５】
公差９の外側に存在する実際寸法をまだ公差の上限１０及び下限１１の内側に存在する実際寸法と別に処理することが、主操作モード１８に対して付加的に又は新たに提唱され得る。例えば、実際寸法１５が公差９の外側に存在する場合は、実際寸法がまだ公差９の内側に存在する時よりも、目標寸法に対する距離をより大きい重み付けで校正介入値の計算に算入してもよい。
【００２６】
さらに、校正介入値を確定する場合、目標寸法と実際寸法との間の距離が異なる程度で考慮されるという点で操作モード１７と主操作モード１８とは相違する。例えば図２の実施形の場合、後続する製品に関連する寸法が目標値を有しなければならないように、校正介入値１６が選択される。これとは対照的に主操作モード１８では、後続する製品に関連する寸法が目標寸法の上又は下に適切に存在しなければならないように、校正介入値１６が模範的に選択される。
【００２７】
図２の実施形の場合、介入区間１２が、目標寸法８に対して常に中心にシフトされている。しかしながら特別な使用形態の場合、製品の１つ又は多数の寸法の実際値の位置を公差９内に適切に制御することが望ましい。例えば、実際寸法１５が、特に目標寸法の上に、すなわち目標寸法８と公差の上限１０との間に保持されることが特定の用途に対しては好ましい。介入の区間１２が公差９内で目標寸法８に対してシフトさせて位置決めされることによって、このような構成を本発明の校正装置４で簡単に実現することができる。したがって図３によれば、介入区間１２が、目標寸法８のほぼ上に配置されている。校正介入値１６が介入区間１２に対して実際寸法１５の位置にほぼ向いているので、このことは、多数の位置に関連する実際寸法１５が目標寸法８の上に存在することを意味する。この場合の目的は、介入の上限１３及び介入の下限１４内で上に向かってシフトされている中心に校正することである。
【００２８】
その他の特別な使用形態の場合、特定の幾何学的な寸法に関しては、個々の製品の個々の公差だけを考慮するのではなくて、１つの生産ロットの全ての公差を考慮することが望ましい。この基準は、例えば後で何回もの製造で取付ける必要があり、この取付け状況でその全体で特定した公差を満たす必要のある製品に合致する。この生産ロットの全ての公差は、累積公差とも呼ばれる。この場合、全生産ロットによって最終的に守るべき累積公差を個々の製品の個々の公差の平均値からずらすことが全く可能である。このような生産ロットを実現するため、本発明の校正装置４は、適切な方法で介入区間１２を目標寸法に対してシフトさせて公差９内に配置できる。このような例が、図３中に示されている。この図３では、所望の累積公差２１の値が、破線で記入されている。この場合、この累積公差２１は、目標寸法８の上に延在している。少なくとも操作モード１７では、介入区間１２は、好ましくは累積公差２１に対して中心にシフトされている。図３中では、瞬間の累積公差２２が、直線状に示されている。この累積公差２２は、既に製造された製品の値から成る加算によって得られる。図３から分かるように、この瞬間の累積公差２２は、所望の累積公差２１に次第に接近する。
【００２９】
同様に図３から分かるように、校正装置４は、製品の進行時に所望の累積公差２１に対する介入区間１２の位置を変える。この場合、介入区間１２のこの位置は、目標寸法８に対する介入区間１２の偏心度の変更と共に変更される。校正装置４は、先行する実際寸法又は先行する校正介入値の履歴に応じて介入区間１２の偏心度を変更できる。偏心度の測定に重要なファクターは、例えば所望の累積公差２１と既に得られた瞬間の累積公差２２との間の残りの距離で確認され得る。瞬間の累積公差２２が所望の累積公差２１に接近するほど、介入区間１２の偏心度は小さく選択される。
【００３０】
瞬間の累積公差２２が所望の累積公差２１に達した直後に、校正装置４が介入区間１２を目標寸法８に向かってシフトさせる。
【００３１】
特別な実施形では、校正装置４が、必要な校正介入値の確定時に場合によっては加工装置２内でこの間に起きる工具の交換をさらに考慮できる。
【００３２】
製造設備１がより多くの加工装置２と共に作動する場合、リアルタイムで測定される製品とこの製品を生産する加工装置２との間の一義的な割当てを実行することが、校正装置４に対して特に重要である。さらに、バッファが測定装置３と加工装置２との間に存在し得ることを考慮する必要がある。例えば、加工装置２内でリアルタイムに進行している加工工程に対する校正介入が測定の評価後に不可能である程度に、測定装置３内の測定工程が多くの時間を必要とする。したがって、先行する製品で測定された校正値がその直後の製品に対して影響を及ぼすので、校正に対して考慮してはならない許されない実際寸法を有する１つの製品が、校正介入に至らせる許されない実際寸法を有するもう１つの製品に追従できることを、校正装置４が認識する必要がある。したがって図３内では、円２３で示された実際寸法１５が校正介入されない。
【００３３】
さらに、予め決定された又は予め決定可能な校正限界係数が、校正介入値の確定時に考慮され得るように、校正装置４を構成することが可能である。この場合、この校正限界係数は、可能な最大校正値をプリセットする。最大校正値は、実際寸法と目標寸法との間の偏差がそれに応じて大きい時に校正ステップで考慮され得る。これによって、場合によっては変動作用が抑制され得る。
【００３４】
好ましくは、その都度調べられた実際寸法がまだ公差９内に存在する時にだけ、この校正限界係数が校正装置４によって考慮される。その都度の実際寸法が公差９の外側に存在するならば、より大きい校正が受け入れ可能になる。
【００３５】
既に上述したように、寸法が１つだけサンプル的に示されている。この寸法は、測定装置３によって測定され、校正装置４によって考慮される。校正工程を自動化することによって、特にコンピュータを支援し、比較的簡単により多くの異なる、しかも相互に作用している寸法を検査することが可能である。その結果、１つの寸法の校正が、１つ又は多数のその他の寸法に影響を及ぼしうる。本発明の校正装置４は、これらの複雑な関係を考慮でき、したがって校正命令に適合できて、その都度調べられた別の寸法への影響を阻止する。多数の異なる寸法を校正しなければならない場合、所望の校正がその他の重要でない寸法に悪影響を及ぼすことなしに得られるように、校正装置４が必要な校正介入値を選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の製造設備の配線図的な原理図である。
【図２】生産過程の時間の経過を示すダイアグラムである。
【図３】製造設備の別の実施形での図２と同様なダイアグラムである。
【符号の説明】
【００３７】
１  製造設備
２  加工装置
３  測定装置
４  校正装置
５  矢印
６  矢印
７  矢印
８  目標寸法
９  公差
１０  公差の上限
１１  公差の下限
１２  介入区間
１３  介入の上限
１４  介入の下限
１５  実際寸法
１６  校正介入値
１７  操作モード
１８  主操作モード
１９  生産サイクルの開始
２０  主操作モードの開始
２１  所望の累積公差
２２  瞬間の累積公差
２３  円
【図１】
0004593893.tif 000002
【図２】
0004593893.tif 000003
【図３】
0004593893.tif 000004