FRAMOS / 모터 생산에서 광학 테스트를 적용하는 방법

‘Made by Stihl’은 양질의 제품 및 프로세스를 위한 세계적인 키워드이다. 파워 톱과 전기 제품 개발, 제조와 판매에 대한 전문 지식을 갖춘 핵심 분야에서, 회사의 이름은 우수한 기술 및 작동 안정성과 동의어다.

FRAMOS GmbH는 Stihl 제품에 설치된 피스톤에 대한 새로운 품질보증 솔루션을 사용해, 제품 최적화 및 생산효율 향상에 기여한다. 피스톤의 핵심 구성 요소는 디자인에 따라 피스톤 핀을 한쪽 또는 양쪽에 위치시키는 유지 링이다.  일반적인 조립방법을 사용하면 고정 링이 자동으로 삽입되지만, 이 과정에서 결함이 발생해 피스톤이 올바르게 작동하지 않을 수 있다.

지금까지 사용된 시험방법은 저항에 대해 유지 링을 검사하는 기계식 탐침을 사용했다. 이 기술은 충분히 신뢰할만한 것으로 입증되지 않았다.

전통적인 광학 검사 방법은 피스톤의 해당 영역을 조명하고 링과 그 주변에서 발생하는 반사를 검사한다. 그러나 이 방법 역시 오류가 쉽게 발생한다. 측정의 신뢰성은 일정한 주변 조명과 잘못된 판독으로 이어지는 임의의 불규칙성에 크게 의존된다.

FRAMOS의 개발 책임자인 Simon Che'Rose 박사는 “양 당사자는 보다 정교한 프로세스를 염두에 두고 프로젝트 개발을 주도한 개념을 개발했습니다. 이 연구에서는 실험실에서 다양한 기하학적 형상을 가진 다양한 피스톤 모델을 테스트했습니다. 작업의 핵심 과제 중 하나는 Stihl이 시장에 제공하는 제품의 다양성입니다. 최소한의 장비 변경으로 다양한 피스톤을 검사하고, 시간과 비용을 최소한으로 유지해야 합니다. 우리의 목표는 광학장치 하나를 표준화된 관리 시스템과 함께 사용하는 것이었고, Stihl과의 긴밀한 협력을 통해 성공했습니다.”라고 말했다.

FRAMOS는 Stihl의 택(tack)을 바꾸고 특별한 시도를 하기로 결정했다. 프로젝트 리더인 Che'Rose 박사는 “우리는 링의 최종 위치 위에 구조화된 광원을 설치했습니다. 라인 레이저는 빛을 링과 그 주변으로 투사합니다. 이것이 생산하는 프로파일은 카메라와 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)에 의해 촬영됩니다. 그런 다음, 이를 일반 회선 프로파일과 비교해 링이 계획대로 올바르게 배치됐는지를 정확하게 판단할 수 있습니다.”라고 설명했다.

각 공작물 및 작업에 대한 절차는 다음과 같다. 통합 테스트 시스템은 세 가지 상태에 대해 패턴 일치를 수행한다. 각 경우에 가장 잘 맞는 것은 주어진 상태를 제공한다.  결과는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)로 전송된다. Stihl의 조립 라인에 다른 버전 및 형상의 피스톤이 장착돼 있으므로, 광학장비는 장비변경 없이 모든 변형을 검사할 수 있도록 설계됐다.

FRAMOS 전문가는 피스톤이 항상 적당한 위치에 있기 때문에 텔레센트릭 방법을 선택했으며, 표준 렌즈를 사용하면 항상 프로파일이 달라지므로 원하는 결과를 얻지 못한다고 말했다. Stihl 솔루션은 클래스 1라인 레이저를 사용한다.

레이저의 장점은 눈의 안전과 문제없는 유지보수 및 쉬운 사용이다. 사용된 카메라에는 기가비트 이더넷 인터페이스가 있다.

FRAMOS 팀은 신뢰성을 최대한 보장하는 설정의 개발과 함께 특별한 도전을 극복하는 데 성공했다. Che'Rose는 “주위 조명과 상관없이 일관된 결과를 지속적으로 제공하는 감지 기능을 보장해야 합니다. 우리는 피스톤 어셈블리에서의 플레이, 피스톤과 링의 다른 표면 마감, 기하학적 형상에도 불구하고 이 작업을 수행해야 합니다.”라고 말했다.

표준화되고 개별적으로 적용 가능한 공정 덕분에, Stihl은 지금까지 다양한 피스톤 유형의 자동화된 조립 라인에 광학 품질 측정 기술을 설치하고 수작업 조립 라인을 수립했다. 여기에는 자동 관리가 없다. 측정은 조립 라인 작동에 의해 시작된다.

자료 제공: FRAMOS(www.framos.com)