世界クラスの品質を実現することは、JSTの第一の目標です。最近、JSTは、0.1mmの精度で部品を測定できるビジョンシステムを導入することで、従来は人による検査では達成できなかったレベルまで、すでに非常に高かった品質をさらに向上させることに成功しました。ビジョンシステムは、人間の検査員よりもはるかに速くバリエーションを識別し、欠陥を避けるために機械パラメータをすぐに調整することができます。その結果、最新の測定期間における不適合品数は100万個当たり0件（0ppm）まで低減され、極めて厳しいシックスシグマ品質基準である3.4ppmを大きく下回る水準を達成しました。
イリノイ州ウォキーガンに拠点を置くJSTは、3万種類以上のコネクタを製造しています。そのラインナップは、表面実装、フレキシブルプリント基板、圧着型電線対基板、ヘッダー、フラットケーブル、電線対電線、基板対電線、基板対基板、電線対基板、EMIシールド、そしてICメモリカード用コネクタなど、多岐にわたります。ほとんどの標準端子には、高い導電性と優れた靭性を備え、水素脆化の心配なくろう付けが可能な無酸素銅が使用されています。JSTの標準製品はすべて亜鉛メッキが施されており、さらに電気めっきの密着性を最大化する特殊処理が行われています。これにより、電気抵抗がさらに低減され、耐食性も向上しています。
厳密な寸法公差
JSTの2.54mmピッチHCMはんだレス端子は、自動車業界において、圧着式コネクタを用いてワイヤーをプリント基板に接続する用途で使用されています。主な構成部品は、ハウジングとリテーナーの2つです。ユーザは、ハウジングの一方の側からワイヤーを挿入し、その後、反対側の開口部にリテーナーを押し込み、リテーナーのタブを押してハウジングにロックします。ハウジングとリテーナーの両方は、厳しい寸法公差で射出成形によって製造されます。しかし、射出成形プロセスは非常に高精度である一方で、成形条件に問題が生じると、金型が完全に充填されない「ショートショット」と呼ばれる不具合が発生するごくわずかなリスクがあります。部品が機能しなくなるようなショートショットであれば、肉眼でも容易に確認できます。ですが、JSTの厳しい品質規格では、わずか0.1mmの材料欠損しか生じないような、肉眼では検出できないほど小さなショートショットでも欠品として処理されます。このように小さな欠陥は部品の性能には影響しませんが、それでもJSTでは許容されません。
過去に使用した手動検査
JSTは、手作業による検査に相当な時間とリソースを費やして、高い品質を維持していました。「私たちは、これらの部品を継続的に確認するために多くの時間を費やしていました」と、JSTの設備マネージャーであるネイト・ホーゼルトン氏は述べています。「多くの場合、問題は部品が成形されてから1～2日後まで検出されませんでした。その場合は、戻ってかなりの数の部品を再検査する必要がありました。後になってから、成形機のどこに問題があったのかを特定するのは、時に困難でした。工程条件、材料、機械パラメータなどの記録は残していましたが、運転中に何か異常が起きていたとしても、オペレータがそれを正確に覚えていないことがありました。その結果、各不適合の調査には通常、数日と約1,500ドルのコストがかかっていました」
ホーゼルトン氏は、このアプリケーションをマシンビジョンに適した用途として特定しました。「当工場では品質への強いこだわりから、長年にわたってマシンビジョンを活用してきました」とホーゼルトン氏は述べました。「実際、当社ではマシンビジョンシステムの主要サプライヤ3社すべてのシステムを導入しています。このプロジェクトでは、プログラミングが非常に簡単で迅速であるため、コグネックスIn-Sight®ビジョンシステムを選択しました。私はコグネックスのトレーニングクラスに参加し、わずか10分で名刺を読み取るシンプルなアプリケーションを開発しました。その経験に基づいて、ビジョンシステムを組立機械のプログラマブルロジックコントローラ（PLC）とヒューマン機械インタフェース（HMI）に接続する作業も含め、私はこのアプリケーションをわずか45分でプログラミングしました。「社内のエンジニアリングリソースやインテグレータを関与させる必要はありませんでした」
ホーゼルトン氏は、モジュール型パッケージで完全なソリューションを提供し、追加のハードウェアや他の機器を必要としないことから、In-Sight5000シリーズのビジョンシステムを選定しました。ビジョンシステムは、60mm x 110mm x 80mmというコンパクトなサイズのため、製造工場内の限られたスペースにも容易に収まります。選定されたIn-Sight5000シリーズのモデルは、1600 x 1200ピクセルの解像度と15フレーム／秒の画像取得速度を備えていました。コグネックスEasyBuilder®ソフトウェアは、ビジョンアプリケーションのセットアップ手順をユーザにステップごとに案内します。ユーザは、関心のある機能をクリックするだけで、ツールをドロップインできます。
ビジョンシステムのプログラミング
ホーゼルトン氏は、ビジョンシステムを組立機に取り付け、PLC、HMI、そしてEasyBuilderソフトウェアを実行するノートパソコンに接続することからプログラミング作業を開始しました。同氏がビジョンシステムを部品に向けると、その結果得られた画像がノートパソコン上のEasyBuilderインタフェースに表示されます。そこから、ソフトウェアに用意されているウィザードを使用して、スケールおよび非線形キャリブレーションを設定しました。ハウジングの各側面の位置特定には、黒い部分から白い背景への移行に基づいて、エッジツールを選択しました。また、追加のエッジツールを使用し、黒から白への変化を基にして、リテーナーが挿入される部品の開口部の各辺を識別しました。その後、ホーゼルトン氏は計測ツールを使用し、ハウジングの全長から壁の長さを差し引くことで、開口部のサイズを算出しました。図面に基づいて公差を測定ツールに入力すると、それに基づいてビジョンシステムがギャップを測定し、0.1mmというわずかな変動があった場合でもアラートを送信します。
ホーゼルトン氏は、EasyBuilderのポイント＆クリックによる通信設定を使用し、新しい部品が所定の位置に来た際に画像を取得するよう、PLCからの信号でビジョンシステムに通知設定を行いました。また、検査結果をPLCとHMIに送り返しました。最後に、最新の部品画像、直近の部品を表示するフィルムストリップ、そして結果一覧のテーブルを表示するユーザインタフェースを構築するため、追加のツールを使用しました。ビジョンシステムは各部品を約40ミリ秒で検査でき、装置に求められる毎分ストローク数の生産速度を大きく上回っています。組立機を操作するオペレータが使用するHMIは工場ネットワークに接続されているため、JSTのマネージャはリアルタイムでも、アーカイブを検索してでも、自席からマシンビジョンシステムの画像を確認できるようになりました。
すでに高い品質レベルをさらに向上
In-Sightビジョンシステムは、すでに高かった品質レベルを大幅に向上させます。製造担当者は、性能に影響を及ぼさず、肉眼では確認できないほど微小な変動であっても、ビジョンシステムから即座にフィードバックを受け取ります。組立機のオペレータは、検査情報とともに部品をすぐに回収し、品質管理部門へ持ち込むことができます。品質管理部門は部品を成形技術者のもとへ持ち込み、技術者は直ちに問題への対応に取りかかることが可能となります。その結果、製造ばらつきの根本原因を特定し、対処するまでに要する時間が1日に短縮されました。不適合報告のコストは1,500ドルから100ドルに削減されました。
最も重要なのは、極めて小さなばらつきであっても検出・是正できる能力によって、同社が厳格なシックスシグマの品質目標を上回る成果を達成している点です。直近の計測期間では、同社が製造した数百万個の部品には1つの欠陥もありませんでした。JSTのマネージャーは、これをマシンビジョンシステムの導入によるものだと評価しています。「品質は、当社の成功において最も重要な要素です」とホーゼルトン氏は話します。「マシンビジョンのおかげで、欠陥が発生する前にばらつきを素早く検知して修正できるようになったので、生産性が大きく向上しました」 このアプリケーションの成功を受けて、ホーゼルトン氏は、別の製品を製造する類似の組立機にも、もう1台のIn-Sightビジョンシステムを導入しました。2つの製品の主な違いは、ハウジングのギャップが異なるサイズであるということです。ホーゼルトン氏は、最初の組立機向けに開発したプログラムをベースに作業を開始し、わずか15分で新しい製品向けに元のプログラムを調整することができました。