월드 클래스 수준의 품질을 달성하는 것은 JST의 최우선 목표입니다. 최근 JST는 과거에 인간 검사관으로 달성할 수 없었던 것보다 더 나은 0.1mm의 정확도로 부품을 측정하는 비전 시스템을 구현하여 이미 매우 높은 수준의 품질을 개선할 수 있었습니다. 또한 비전 시스템은 인간 검사자보다 훨씬 더 빠르게 변이를 식별하여 결함을 방지할 수 있을 만큼 신속하게 기계 매개변수를 조정할 수 있습니다. 그 결과, 최근 측정 기간의 부적합성 수가 0백만분율(ppm)으로 감소했으며, 이는 매우 까다로운 6시그마 품질 벤치마크인 3.4ppm보다 훨씬 낮았습니다.
일리노이주 워키건에 본사를 둔 JST는 표면 실장, 플랫 플렉서블 회로, 압착 전선 대 기판, 헤더, 플랫 케이블, 전선 대 전선, 기판 대 전선, 기판 대 기판, 전원 대 공급, 전선 대 기판, EMI 차폐 및 IC 메모리 카드 커넥터를 포함하여 30,000가지 이상의 다양한 유형의 커넥터를 만듭니다. 대부분의 표준 단자에서 JST는 무산소 구리를 사용하며, 이는 높은 전도도와 고유한 인성을 가지며 수소 취성의 가능성 없이 납땜할 수 있습니다. JST의 표준 제품은 모두 전기도금의 최대 접착력을 보장하고 전기 저항을 더욱 줄이며 내식성을 향상시키는 특수 방법으로 아연 도금 및 처리됩니다.
엄격한 치수 공차
JST의 2.54mm 피치 HCM 무납땜 단자는 압착형 커넥터를 사용하여 인쇄 회로 기판에 전선을 연결하는 데 사용됩니다. 두 가지 주요 구성 부품은 하우징과 리테이너입니다. 사용자는 와이어를 하우징의 한 면에 삽입한 다음, 리테이너를 다른 면의 개구 내로 밀어 넣습니다. 사용자는 리테이너의 탭을 눌러 하우징에 잠급니다. 하우징과 리테이너는 모두 엄격한 치수 공차로 사출 성형하여 생산됩니다. 그러나 사출 성형 공정은 매우 정확하지만 공정 조건의 문제로 인해 금형이 불완전하게 채워질 수 있는 매우 작은 위험이 있습니다. 이를 쇼트 샷이라고 합니다. 부품이 작동하지 않도록 하는 쇼트 샷은 육안으로 쉽게 볼 수 있습니다. 그러나 JST의 엄격한 품질 사양은 육안으로는 감지할 수 없을 정도로, 재료가 단 0.1mm만 누락되는 훨씬 더 작은 쇼트 샷까지도 허용하지 않습니다. 이 작은 결함은 부품의 성능에 영향을 미치지 않지만 JST에서는 여전히 용납할 수 없습니다.
과거에 사용된 수동 검사
JST는 수동 검사에 상당한 시간과 자원을 투자하여 높은 수준의 품질을 유지했습니다. JST의 시설 관리자인 Nate Hoselton은 이렇게 말했습니다. “우리는 이러한 부품을 지속적으로 확인하는 데 많은 시간을 들였습니다. 부품이 성형된 후 1~2일이 지나야 문제가 감지되는 경우가 많았습니다. 이 경우 돌아가서 상당수의 부품을 다시 검사해야 했습니다. 때때로 성형 기계의 문제를 사후에 파악하기가 어려웠습니다. 공정 조건, 재료, 기계 매개변수 등에 대한 기록을 보관했지만 작업자는 실행 중에 발생한 비정상적인 사항을 기억하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 그 결과, 각 부적합 사항을 조사하는 데 보통 며칠이 걸렸고 약 1,500달러가 들었습니다.”
Hoselton은 이 애플리케이션을 머신 비전에 적합한 애플리케이션으로 확인했습니다. Hoselton은 이렇게 말했습니다. “우리는 품질에 집중하기 때문에 이 공장에서 오랫동안 머신 비전을 사용해 왔습니다. 사실, 우리는 머신 비전 시스템의 세 개의 주요 공급업체 모두의 시스템을 보유하고 있습니다. 이 프로젝트를 위해 우리는 Cognex In-Sight® 비전 시스템을 선택했는데, 프로그래밍이 매우 쉽고 빠르기 때문이었습니다. 저는 Cognex 훈련 과정을 수강했고 불과 10분 만에 명함을 읽는 간단한 애플리케이션을 개발했습니다. 이러한 경험을 바탕으로 저는 비전 시스템을 어셈블리 머신의 Programmable Logic Controller(PLC) 및 Human Machine Interface(HMI)에 연결하는 것을 포함하여 약 45분 만에 이 애플리케이션을 프로그래밍했습니다. 내부 엔지니어링 자원이나 통합 업체에 도움을 구할 필요가 없었습니다.”
Hoselton은 In-Sight 5000 시리즈 비전 시스템을 선택했습니다. 이는 모듈형 패키지로 완벽한 솔루션을 제공하고 추가 하드웨어나 기타 장비가 필요하지 않았기 때문입니다. 비전 시스템의 60mm x 110mm x 80mm 패키지는 제조 공장의 좁은 공간에도 쉽게 맞습니다. 선택한 In-Sight 5000 시리즈 모델은 1600 x 1200 픽셀의 해상도와 초당 15 프레임의 이미지 획득 시간을 제공합니다. Cognex EasyBuilder® 소프트웨어는 비전 애플리케이션 설정 프로세스를 사용자에게 단계별로 안내합니다. 사용자는 관심 있는 기능을 클릭하기만 하면 툴을 사용할 수 있습니다.
비전 시스템 프로그래밍
Hoselton은 조립 기계에 비전 시스템을 장착하고 EasyBuilder 소프트웨어를 실행하는 PLC, HMI 및 노트북 컴퓨터에 연결하여 프로그래밍 프로세스를 시작했습니다. 그는 비전 시스템이 특정 부분을 가리키도록 했고 결과 이미지는 노트북의 EasyBuilder 인터페이스에 나타났습니다. 그는 소프트웨어에서 제공하는 마법사를 사용하여 스케일 및 비선형 보정을 설정했습니다. 그는 검은색 부분에서 흰색 배경으로의 전환을 기반으로 하우징의 각 측면의 위치를 식별하기 위해 엣지 툴을 선택했습니다. 그는 추가 엣지 툴을 사용하여 리테이너가 삽입된 부품의 구멍의 각 측면을 식별했으며, 다시 검은색에서 흰색으로의 전환을 기반으로 했습니다. 그런 다음, Hoselton은 측정 툴을 사용하여 총 길이에서 하우징 벽의 길이를 빼서 개구부의 크기를 계산했습니다. 그는 청사진의 측정 툴에 공차를 입력했습니다. 이러한 공차를 기반으로 비전 시스템은 갭을 측정하고 0.1mm만큼 작은 차이가 생길 때 경고를 보냅니다.
Hoselton은 EasyBuilder의 포인트 앤 클릭 커뮤니케이션 설치를 통해 PLC의 신호를 사용하여 새 부품이 제자리에 있을 때 이미지를 획득하도록 비전 시스템에 알림을 보냈습니다. 그는 검사 결과를 PLC와 HMI로 다시 보냈습니다. 마지막으로, 그는 추가 툴을 사용하여 최신 부품의 이미지를 보여주는 사용자 인터페이스, 최근 부품을 보여주는 필름 스트립, 결과 테이블을 설정했습니다. 비전 시스템은 기계의 분당 필요한 스트로크 생산 속도보다 훨씬 빠른 약 40밀리초 만에 각 부품을 검사합니다. 조립 기계 운영자가 사용하는 HMI는 공장 네트워크에 연결되어 있으므로 JST 관리자는 이제 실시간으로 또는 아카이브를 검색하여 책상에서 머신 비전 시스템의 이미지를 볼 수 있습니다.
이미 높은 수준의 품질 개선
In-Sight 비전 시스템은 이미 높은 품질 수준을 크게 개선했습니다. 제조 담당자는 비전 시스템으로부터 성능에 영향을 미치기에는 너무 작고 육안으로 보기에는 너무 작은 미세한 변화에 대한 즉각적인 피드백을 받습니다. 조립 기계 작업자는 검사 정보와 함께 부품을 즉시 수집하여 품질 관리 부서로 보냅니다. 품질 관리는 부품을 성형 기술자에게 보내 문제를 해결하기 위해 즉시 작업을 시작합니다. 그 결과, 제조 변동의 근본 원인을 확인하고 해결하는 데 필요한 시간이 단 하루로 단축되었습니다. 부적합성 보고서 비용이 1,500달러에서 100달러로 감소했습니다.
가장 중요한 점으로, 가장 작은 변형도 감지하고 교정하는 능력을 통해 회사는 까다로운 6시그마 품질 목표를 초과 달성했습니다. 가장 최근의 측정 기간에는 회사가 생산한 수백만 개의 부품에 단 하나의 결함도 없었습니다. JST 관리자는 이 결과가 머신 비전 시스템 구현 덕분이라고 생각합니다. Hoselton은 이렇게 결론지었습니다. “품질은 우리 회사의 성공에서 가장 중요한 요소입니다. 머신 비전은 결함 발생 전에 시정할 수 있게 더 조기에 변이를 감지하도록 지원하므로 상당한 개선을 달성할 수 있었습니다.” Hoselton은 이 애플리케이션 성공을 바탕으로 다른 제품을 생산하는 유사한 조립 기계에 또 다른 In-Sight 비전 시스템을 설치했습니다. 두 제품의 주요 차이점은 하우징의 갭 크기가 서로 다르다는 것입니다. Hoselton은 첫 번째 조립 기계를 위해 개발한 프로그램으로 시작했습니다. 단 15분 만에 그는 원래 프로그램을 신제품에 맞게 조정할 수 있었습니다.