선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 가스 밸브 시간 제어 시스템1은 안전에 관한 제품으로 출하 전 제품의 신뢰성 검사를 필수적으로 진행해야하는 시스템으로서 검사시스템의 구축 없이 검사 인력을 배치할 경우 많은 인력의 손실이 발생하고 작업자가 장시간 동안 집중하기 어려워 부정확한 검사 결과가 생길 수 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 육안과 수작업으로 진행되던 검사를 자동으로 검사할 수 있도록 하고 가스 밸브 시간 제어 시스템1의 기본 기능과 내구성 검사를 기계적으로 정량화하여 제품의 품질 테스트를 균일하게 진행할 수 있도록 하였다. 또한 전자식 카운터를 사용하여 내구성 데이터를 기준으로 제품의 품질 관리를 통계적으로 할 수 있는 검사 시스템을 개발하였다.
제안 방법
- 가스 밸브 시간 제어 시스템1 본체 및 센서, 모터 등을 고정하기 위한 기구재료는 기계적 강도가 뛰어나고 전기적 특성과 가공성이 좋은 베크라이트를 이용 설계하였다.
- 가스 밸브 시간 제어 시스템1의 검사를 위한 기본적인 동작으로 핸들을 90도 회전시켜 밸브를 오픈시킨 후 원래의 상태로 돌아올 수 있도록 두 개의 리미트 스위치를 이용하여 ON/OFF 상태를 반복할 수 있도록 제어를 할 수 있도록 하였다.
- 본 연구에서 개발하고자하는 검사 시스템은 Fig 1의 가스 밸브 시간 제어 시스템1을 검사하는 시스템으로서 크게 웜모터(Worm Motor)를 이용하여 핸들 캡과 핸들을 결합·분리하는 공정, 핸들의 각도에 맞춰 핸들 캡을 회전시키는 공정, 복원 스위치 작동 공정과 검사 횟수를 카운트하는 공정으로 구성되어 있다. 검사 시스템은 자동 모드와 수동 모드로 구분되어 있고, 자동 모드는 전자식 카운터에서 테스트 횟수를 설정하고 설정 횟수만큼 수행한 후에 멈추도록 하고 1분당 10회 반복할 수 있도록 설계되어 있다. 핸들 캡의 상하위치와 회전각 제어를 위해 리미트 스위치를 채택하였고, 수동 모드는 각 공정에서 디바이스를 수동으로 제어할 수 있어 각 공정마다 문제 발생 시 문제점 해결 방안을 용이하게 도출할 수 있도록 개발하였다.
- 검사시스템의 전원에 따른 오동작을 방지하기 위해 리니어 방식의 전원 공급 장치에 비해 효율이 높고, 소형 및 경량화에 유리한 SMPS를 사용하여 개발을 진행하였다.
- 검사시스템의 제어를 SemiPLC를 적용하여 순차 제어기능과 타이머 기능 및 카운터 기능을 할 수 있도록 개발하였다. SemiPLC는 플래시 타입의 마이크로프로세서인 PIC16F716을 사용하므로 프로그램의 작성 및 변경이 용이한 특징을 갖고 있다.
- 밸브의 OFF 동작은 가스 밸브 시간 제어 시스템1 내부에 압축스프링이 핸들을 ON 상태로 압축하고 있으므로 수동 차단스위치를 솔레노이드를 이용하여 차단버튼을 누를 수 있도록 개발 하였다. 또한 솔레노이드의 큰 힘이 직접적으로 차단 스위치에 전달됨에 따른 손상을 제거하기 위해 솔레노이드 동작 거리와 차단 스위치의 동작 거리를 측정하여 시스템 본체에 손상이 없도록 설계를 하였다.
- 테스트 횟수의 설정 및 표시를 위해서 CT6Y-1P3를 사용하여 프리셋 카운터(Preset Counter)로서 설정된 수치까지 계수하였을 때 제어 신호가 출력될 수 있도록 함으로써 테스트 시점까지의 테스트 횟수를 용이하게 인지할 수 있게 개발하였다. 또한 입력신호가 입력될 때마다 숫자가 0부터 증가하는 모드로 설정하였고, 설정 횟수와 진행 횟수를 구별하기 위해 색상과 문자 높이를 달리함으로써 가독성을 높여주었다.
- 핸들 캡의 상하위치와 회전각 제어를 위해 리미트 스위치를 채택하였고, 수동 모드는 각 공정에서 디바이스를 수동으로 제어할 수 있어 각 공정마다 문제 발생 시 문제점 해결 방안을 용이하게 도출할 수 있도록 개발하였다. 또한 자동 모드에서 수동 모드로 전환 시 설정 횟수에 구애받지 않고 테스트를 수행할 수 있도록 설계하였다.
- 이러한 이유로 본 연구에서는 육안과 수작업으로 진행되던 검사를 자동으로 검사할 수 있도록 하고 가스 밸브 시간 제어 시스템1의 기본 기능과 내구성 검사를 기계적으로 정량화하여 제품의 품질 테스트를 균일하게 진행할 수 있도록 하였다. 또한 전자식 카운터를 사용하여 내구성 데이터를 기준으로 제품의 품질 관리를 통계적으로 할 수 있는 검사 시스템을 개발하였다.
- 밸브 ON 동작은 시계반대방향으로 90도 회전을 하여 밸브를 ON시킨 후에 원래의 상태로 돌아 올 수 있게 90도의 회전각을 가지고 동작한다. 밸브 핸들을 제어하기 위해 제어하기 판넬에 KD1-3448-050 모터를 Fig 6과 같이 중앙에 고정한 후 모터에 핸들 지지대를 장착하였고, 리미트 스위치를 판넬에 90도를 유지할 수 있도록 장착함으로써 같은 회전각으로 정량적 테스트가 가능하도록 하였다.
- 밸브의 OFF 동작은 가스 밸브 시간 제어 시스템1 내부에 압축스프링이 핸들을 ON 상태로 압축하고 있으므로 수동 차단스위치를 솔레노이드를 이용하여 차단버튼을 누를 수 있도록 개발 하였다. 또한 솔레노이드의 큰 힘이 직접적으로 차단 스위치에 전달됨에 따른 손상을 제거하기 위해 솔레노이드 동작 거리와 차단 스위치의 동작 거리를 측정하여 시스템 본체에 손상이 없도록 설계를 하였다.
- 밸브의 닫힘을 측정하기 위한 검출용 센서는 무접촉식 검출방식으로 물체의 유무를 판별할 수 있고, 가스 밸브 시간 제어 시스템1의 핸들이 돌출되어 있는 점을 감안하여 직접 반사형 포토센서(BJ300-DDT2)를 이용하여 밸브의 ON/OFF를 인식할 수 있도록 개발을 하였다. 직접 반사형 포토센서는 투광부와 수광부가 일체형으로 되어 있으며, 투광부로부터 발광된 광이 검출 물체에 반사되어 수광부에 입광되면 광의 양을 판별하여 출력하는 포토센서이다.
- 본 연구에서 개발하고자하는 검사 시스템은 Fig 1의 가스 밸브 시간 제어 시스템1을 검사하는 시스템으로서 크게 웜모터(Worm Motor)를 이용하여 핸들 캡과 핸들을 결합·분리하는 공정, 핸들의 각도에 맞춰 핸들 캡을 회전시키는 공정, 복원 스위치 작동 공정과 검사 횟수를 카운트하는 공정으로 구성되어 있다.
- 본 연구에서는 가스 밸브 시간 제어 시스템1의 기본 기능과 내구성을 검사하는 데 있어 효율적인 인력 배분과 정량적 품질 테스트를 위해 할 수 있도록 검사시스템을 Fig 8과 같이 개발하였다. 이 시스템의 적용 효과는 첫째, 제품의 신뢰성 테스트를 위한 별도의 인력이 추가될 필요가 없다.
- BJ300-DDT를 같은 감도에서 무광택 핸들과 크롬 도금 핸들을 비교 측정한 결과 무광택 핸들의 감지 거리가 약 160mm이고 크롬 도금 핸들의 감지거리는 약 450mm까지 측정이 가능하였다. 본 연구에서는 핸들과 센서와의 거리는 약 100mm이내이므로 무광택 핸들과 크롬 도금 핸들 모두 BJ300-DDT를 사용하여 감지할 수 있도록 개발하였다.
- 둘째, 정량적 검사에 의한 품질이 향상된다. 셋째, 설정 횟수의 내구성 데이터를 기준으로 제품의 품질을 통계적으로 관리할 수 있도록 개발하였다.
- 자동 모드에서는 Fig 7과 같은 순서에 의하여 검사를 수행하고 수동 모드에서는 3개의 동작 스위치에 의하여 핸들 캡 상승·하강, 핸들 캡의 회전·복귀 그리고 솔레노이드 밸브 스위치의 ON/OFF 동작, 카운트를 진행할 수 있도록 개발하였다.
- 테스트 횟수의 설정 및 표시를 위해서 CT6Y-1P3를 사용하여 프리셋 카운터(Preset Counter)로서 설정된 수치까지 계수하였을 때 제어 신호가 출력될 수 있도록 함으로써 테스트 시점까지의 테스트 횟수를 용이하게 인지할 수 있게 개발하였다. 또한 입력신호가 입력될 때마다 숫자가 0부터 증가하는 모드로 설정하였고, 설정 횟수와 진행 횟수를 구별하기 위해 색상과 문자 높이를 달리함으로써 가독성을 높여주었다.
- 포토센서로 핸들의 ON/OFF를 인식하여 검사 횟수를 카운트 할 수 있고, 검사 설정 횟수가 되면 검사를 멈추도록 개발하였다.
- 포토센서를 이용하여 밸브의 Open/Close를 인식하도록 설계하였다.
- 핸들 캡과 핸들의 방향이 같지 않을 때 웜모터가 작동하여 내려올 경우 제품에 손상의 염려가 있으므로 페어링되었을 경우에 동작하도록 설계하였다.
- 검사 시스템은 자동 모드와 수동 모드로 구분되어 있고, 자동 모드는 전자식 카운터에서 테스트 횟수를 설정하고 설정 횟수만큼 수행한 후에 멈추도록 하고 1분당 10회 반복할 수 있도록 설계되어 있다. 핸들 캡의 상하위치와 회전각 제어를 위해 리미트 스위치를 채택하였고, 수동 모드는 각 공정에서 디바이스를 수동으로 제어할 수 있어 각 공정마다 문제 발생 시 문제점 해결 방안을 용이하게 도출할 수 있도록 개발하였다. 또한 자동 모드에서 수동 모드로 전환 시 설정 횟수에 구애받지 않고 테스트를 수행할 수 있도록 설계하였다.
- 핸들을 90도 회전하여 밸브를 ON시키기 위해 핸들 캡과 핸들을 결합시키기 위해 웜기어 모터를 될 수 있도록 리미트 스위치를 이용하여 위치 제어를 하였다.
대상 데이터
- 핸들 구동용 모터는 가스 밸브 시간 제어 시스템1에 내장된 스프링의 강도를 고려하여 최대 830gf.Cm의 토크를 출력할 수 있는 KD1-3448-050 모터를 이용하여 개발을 하였다.
이론/모형
- 시험 횟수를 설정 및 계수하는데 사용하였다. 검사 시스템은 Fig 2와 같이 구성되었고, 기구 설계 프로그램인 SolidWorks를 이용하여 Fig 3과 같이 모델링하여 진행하였다.
성능/효과
- BJ300-DDT를 같은 감도에서 무광택 핸들과 크롬 도금 핸들을 비교 측정한 결과 무광택 핸들의 감지 거리가 약 160mm이고 크롬 도금 핸들의 감지거리는 약 450mm까지 측정이 가능하였다. 본 연구에서는 핸들과 센서와의 거리는 약 100mm이내이므로 무광택 핸들과 크롬 도금 핸들 모두 BJ300-DDT를 사용하여 감지할 수 있도록 개발하였다.
- 이 시스템의 적용 효과는 첫째, 제품의 신뢰성 테스트를 위한 별도의 인력이 추가될 필요가 없다. 둘째, 정량적 검사에 의한 품질이 향상된다. 셋째, 설정 횟수의 내구성 데이터를 기준으로 제품의 품질을 통계적으로 관리할 수 있도록 개발하였다.
후속연구
- 향후 연구과제는 다량의 제품을 검사 효율성을 높이기 위해 한번에 여러 개의 제품을 검사할 수 있도록 시스템으로 개발한다면 대량양산에 기여할 수 있을 것으로 기대되어 이에 대한 연구를 진행할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.