[发明专利]工件的生产和测量

说明书

披露了一种生产工件的方法，其中，将该工件连续地装载到两个或更多个机床(10，12，14，16)上，并且其中，执行一个或多个加工操作以在每个机床(10，12，14，16)上生产该工件的一个或多个特征。在所有这些机床(10，12，14，16)上的加工操作之后，将该工件传递到公共尺寸检验站(20，22，24)。在该公共尺寸检验站(20，22，24)处，测量通过该两个或更多个机床(10，12，14，16)上的这些加工操作而生产的该工件的特征的尺寸。基于测量这些特征的尺寸的结果来产生两个或更多个输出信号，该两个或更多个输出信号分别与执行这些加工操作的该两个或更多个机床(10，12，14，16)的性能相关。将这些输出信号中的每一个反馈到执行相应操作的机床(10，12，14，16)，以调整每个对应机床(10，12，14，16)的生产过程。

技术领域

本发明涉及工件或零件的生产和测量，并且还涉及用于这种生产和测量的方法和制造系统。在本说明书中，术语“工件”和“零件”可互换使用。

背景技术

自动化工厂制造系统可以包括用于生产工件的一个或多个生产机器(诸如，机床)。通常，这些工件可以作为一系列标称相同的工件来生产。该制造系统还可以包括一个或多个检验站，用于检验所生产的工件。检验站可以包括常规测定，诸如固定测定仪器或甚至手动测定仪器(诸如，高度测定仪器或卡尺)。或者，该检验站可以包括用于测量工件的坐标测量机(CMM)、或用于将工件与主参考进行比较的比较测定机器。这些生产机器和检验机器可以各自具有通过网络链接到一个或多个服务器计算机的数字控制装置或计算机控制装置。示例参见美国专利号5,189,624(Barlow等)。

可以在检验站处检验在生产机器上生产的一部分工件(或者甚至所生产的所有工件)。服务器可以调度要传送到检验站的工件，并且可以为此目的，控制传送机器人或输送机。

在一些现有技术示例中，检验结果可以简单地是通过决策或失败决策。在失败决策(拒绝)的情况下，可以反馈该检验结果以允许对生产机器进行调整，从而控制和改进后续的生产过程。在美国专利号5,189,624的示例中，对生产过程的这种控制被手动地执行。可替代地，即使在通过决策的情况下，如果单个工件的尺寸已经超过控制极限，也可能提供自动反馈以调整生产机器，例如以尺寸误差的适当百分比来更新切削工具偏移量。在这种情况下，可以将控制极限设置为比工件将被拒绝的公差极限更低的水平。可替代地，可以将控制极限设置为工件被拒绝的水平。

已知对一系列标称相同的工件中的多个工件的检验结果执行更精细的分析。例如，可以对连续工件的特定尺寸的一系列测量结果进行过滤，以去除离群值。可替代地，可以分析该系列测量结果以检测趋势。例如，如果生产机器是具有在使用中磨损或遭受热漂移的切削工具的机床，则可能存在所生产工件的特征的尺寸随时间推移增大或减小的渐变趋势。这种分析可以在质量控制室或实验室中对与生产机器分离开的工件进行检验之后执行。随后，可以由熟练的机器操作员对生产过程应用手动校正，但是这将对在此期间已经生产的工件没有有益的影响。

美国专利申请公开号2003/0040830(Parikh等人/应用材料)示出了一种多步骤半导体处理系统。通过独立地操作多个处理工具来连续地处理工件的单个特征，这些处理工具中的每一个对有关特征执行不同类型的制造操作。在每个制造操作之间或在所有制造操作之后，移开工件并将其放置在(多个)计量站中，在该计量站中对该工件进行测量以识别工件的特征是否在某些参数之内。计量数据分析器可以使用所收集的数据来前馈或反馈控制信号，以调整处理工具。

美国专利申请公开号2003/0040830(Cameron/劳斯莱斯)示出了一种具有多个处理工具的加工单元，该多个处理工具可以对工件执行操作。该单元还包括测量设备，用于在已经执行操作之后测量工件。

美国专利号6571145(Matsumiya等人/日本三丰)示出了一种具有多个机床的制造系统。这些机床处理工件的相同零件。测量装置测量由每个机床生产的工件，从而产生针对有关机床的校正数据文件，该校正数据文件包含工件的多个尺寸的校正值。反馈该校正数据文件以调整机床。