모터 라미네이션 품질 관리: 라미네이션 스탬핑 및 스택 치수에 대한 SPC

A 스탬프 라미네이션 보고된 모든 치수를 충족하더라도 여전히 품질이 낮은 스택이 만들어질 수 있다.

인터로킹 후 보어 위치가 이동합니다. 배치마다 스택 높이가 달라집니다. 한 스트립 레인에서는 다른 레인보다 더 빨리 버가 발생합니다. 톱니 폭은 허용 오차 범위 내에 있지만, 몇 시간 동안 계속 편차가 발생하고 있습니다.

최종 검사에서는 부품이 확인됩니다. 통계적 공정 관리에서는 해당 부품을 생산한 공정, 즉 코일, 스트립 공급, 다이, 개별 적층, 접합 공정 및 완성된 스택을 검토해야 합니다.

유용한 SPC 계획은 이러한 단계들을 서로 연결해 줍니다. 방대한 검사 계획이 있다고 해서 자동으로 그런 역할을 하는 것은 아닙니다. 때로는 그저 수치만 더 늘어날 뿐입니다.

어떤 치수를 관리해야 할까요?

다음 네 가지 특성 그룹을 제어하십시오:

• 원자재 투입량: 판 두께, 도장 상태 및 스트립 폭
• 기능적 기하학: 내경 또는 외경, 치폭, 홈 개구부, 홈 위치, 피치, 동심도 및 편심도
• 도구 상태 지표: 버 높이, 모서리 형상, 이송 진행 경로 및 선택된 펀치에 따른 치수
• 스택 결과: 규정 하중 하에서의 높이, 면 평행도, 내경 또는 외경 편심도, 비스듬함, 및 맞물림 상태

특정 치수는 제품 기능을 예측하거나, 공구 마모를 드러내거나, 이송 또는 캐비티 문제를 파악하거나, 적층 과정에서 누적되거나, 누락 시 발생하는 비용이 클 경우 일상적인 SPC에 포함되어야 합니다.

왜 양질의 라미네이션이 불량한 스택을 만들 수 있는가

스택은 단순히 시트 두께에 적층 횟수를 곱한 값이 아닙니다.

H_stack = sum(t_i + c_i + b_i + e_i) - compression_set

Where:

• t_i = 베이스 시트 두께
• c_i = 유효 코팅 기여도
• b_i = 버 또는 모서리 접촉에 의한 기여도
• e_i = 접합 또는 맞물림 변형
• compression_set = 지정된 하중에 의해 감소된 높이

이는 설계 공식이 아닙니다. 이는 시트 두께가 일정하다고 해서 적층 높이가 반드시 일정해진다는 보장은 없다는 점을 상기시켜 주는 것입니다.

펀칭 공정은 변형, 잔류 응력, 파단 및 버 형성을 통해 절단면 영역을 변화시킵니다. 버는 절연재를 손상시키거나, 시트 더미가 압축될 때 인접한 시트들 사이에 접촉을 유발할 수 있습니다. 따라서 버는 단순한 외관상의 결함이 아니라 공정 변수이기도 합니다.

모터 라미네이션 SPC 점검표

이는 하나의 아키텍처일 뿐, 보편적인 제어 계획은 아닙니다. 접합, 연동 및 용접된 스택은 편차를 정확히 동일한 방식으로 누적하지 않습니다.

유니버설 버 번호를 복사하지 마십시오

“버는 항상 10 마이크로미터 미만이어야 한다”는 내용이 유용해 보입니다. 하지만 지금 보고 계신 제품에는 해당되지 않을 수도 있습니다.

허용 한도는 시트 두께, 재질 등급, 코팅, 버의 방향, 모서리 위치, 적층 압축, 접합 방법, 전기적 검증, 고객 요구 사항 및 측정 방법에 따라 달라집니다.

위험 요인이 뒷받침되는 경우 두 가지 한도를 적용하십시오:

1. 제품 제한: 도면상 또는 검증된 허용 한계치.
2. 유지보수 트리거: 불량 판정 전에 공구 검사를 시작하는 더 낮은 내부 단계.

공장은 자체 공구 수명 데이터를 분석한 후, 제품 한계의 60%에서 80% 사이에 유지보수 시점을 설정할 수 있습니다. 이는 정책의 한 예일 뿐, 업계 규정은 아닙니다.

표준을 활용하되, 그것이 공학적 사고를 대체하게 해서는 안 된다

ISO 22514 시리즈는 공정 능력, 성능 및 측정 공정 능력에 대한 방법을 제시합니다. 현행 ISO 22514-2 판은 연속적 특성에 대해 다루고 있으며, ISO 22514-7은 측정 공정이 정의된 작업에 적합한지 여부를 다룹니다.

IEC 60404 시리즈는 전기강판 재료, 자기적 특성 시험, 등급, 기하학적 특성 및 검사 요건을 다룹니다. 예를 들어, IEC 60404-8-4는 지정된 공칭 두께의 완전 가공된 냉간 압연 비지향성 전기강판을 다룹니다. 이 표준은 완제품 라미네이션 도면이나 검증된 스택 사양을 대체하지 않습니다.

표준은 방법과 용어를 규정합니다. 도면은 합격 기준을 규정합니다. 관리 계획은 언제부터 대응해야 하는지를 규정합니다.

공정 이벤트를 중심으로 샘플링 계획을 수립하십시오

다이 설정, 다이 유지보수, 코일 교체, 스트립 재삽입, 프레스 걸림, 이송 조정, 스태커 조정, 접합 방식 변경 또는 게이지 프로그램 수정 후에는 반드시 점검을 실시하십시오. 이러한 각 작업은 새로운 공정 상태를 초래할 수 있습니다.

대량 스탬핑의 경우, 3~5개의 연속적인 라미네이션을 하위 그룹으로 선정하는 것이 합리적인 시작점입니다. 이 라미네이션들은 동일한 짧은 기간, 라인, 캐비티 및 공정 조건에서 나온 것이어야 합니다. 교대 근무의 시작, 중간, 끝 부분에서 각각 한 개씩을 골라 하위 그룹을 구성해서는 안 됩니다. 그렇게 하면 시간적 변동이 하나의 범위로 혼합되어 버리기 때문입니다.

타격 기반 또는 시간 기반 점검을 추가하십시오. 공구 수명 이력, 프레스 속도, 공차, 이전 드리프트율, 측정 시간, 관리 비용 및 누출 심각도를 바탕으로 점검 간격을 설정하십시오. “2시간마다”가 적절할 수 있습니다. 이력 데이터를 통해 그 이유를 설명해야 합니다.

부품 샘플링과 스택 샘플링을 별도로 진행하십시오. 부품 데이터는 다이 및 이송 동작을 보여줍니다. 스택 데이터는 축적, 결합, 압축 및 인덱싱을 보여줍니다. 코일, 레인, 캐비티, 타격 범위, 스태커 및 배치별로 두 데이터를 연계하십시오.

데이터에 맞는 차트를 선택하세요

다음과 같이 사용하세요. Xbar-R 차트 여러 개의 연속된 값을 하위 그룹으로 측정할 수 있는 경우입니다. 이는 주로 치아 폭, 보어 직경, 슬롯 개구부, 두께 및 반복적 적층 높이에 적합합니다.

다음과 같이 사용하세요. I-MR 차트 버 프로파일, 전체 스택 런아웃, 스큐 측정, 파괴 시험 또는 소량 스택과 같이 각 간격에서 단 하나의 결과만 실용적인 경우.

다음과 같이 사용하세요. 속성 표 누락된 인터록, 코팅 손상, 불량 스택 등과 같은 개수나 비율에 대해.

단순히 부품들이 도면 번호를 공유한다는 이유만으로 스트립 레인, 캐비티, 다이 또는 스태커를 하나의 차트로 통합해서는 안 됩니다. 하나의 차트는 하나의 공정 흐름을 나타내야 합니다. 일반적으로는 그렇습니다.

먼저 측정 과정을 검증하십시오

측정 잡음은 공정 변동처럼 보일 수 있습니다.

기준 데이터를 수집하기 전에 기준 체계, 고정구, 힘, 지지점, 온도 조건, 광학 에지 규칙, 버(burr) 추적 방향, 스택 압축력, 체류 시간, 작업자 방법 및 게이지 분해능을 정의하십시오.

부하가 명시되지 않은 스택 높이 측정 결과는 불완전합니다. 고정된 위치가 없는 버 측정값은 비교하기 어렵습니다. 에지 임계값이 변동하는 광학 프로그램은 안정적인 측정 과정이 아닙니다.

일반 텍스트 형식의 기능 공식

공정이 충분히 안정화된 후에야 능력치를 산출해야 합니다.

Cp = (USL - LSL) / (6 * sigma_within)

Cpk = min(
  (USL - 평균) / (3 * sigma_within),
  (평균 - LSL) / (3 * sigma_within)
)

Pp = (USL - LSL) / (6 * sigma_overall)

Ppk = min(
  (USL - 평균) / (3 * sigma_overall),
  (평균 - LSL) / (3 * sigma_overall)
)

USL 그리고 LSL 이는 사양 한계치입니다. sigma_within 단기 변동을 추정합니다. sigma_overall 선택한 기간 동안의 변동성을 포함합니다.

예제: 치아 폭

아래의 그림들은 단지 교육용 예시일 뿐입니다.

공칭값 = 5.000 mm
하한값(LSL) = 4.960 mm
상한값(USL) = 5.040 mm
평균값 = 5.014 mm
내부 표준편차(sigma_within) = 0.006 mm

Cp = (5.040 - 4.960) / (6 * 0.006)
Cp = 2.22

상한 Cpk = (5.040 - 5.014) / (3 * 0.006) = 1.44
하한 Cpk = (5.014 - 4.960) / (3 * 0.006) = 3.00

Cpk = min(1.44, 3.00)
Cpk = 1.44

Cp 값이 높은 이유는 분산이 상대적으로 작기 때문입니다. Cpk 값이 낮은 이유는 공정이 상한 쪽으로 치우쳐 있기 때문입니다. 금형을 조정하기 전에 관리도, 레인, 캐비티, 게이지 안정성 및 최근 금형 관련 이력을 확인하십시오.

예시: 통합된 데이터는 문제를 가려버릴 수 있다

가상의 치아 폭 평균값을 가진 2차선 구간을 생각해 보자:

합산 평균은 이상적으로 보입니다. 두 차선 모두 이상적인 상태를 보이지 않고 있습니다.

별도의 차트는 서로 다른 마모, 정렬 또는 간극 상태를 나타낼 수 있습니다. 여러 캐비티나 스태커의 데이터를 통합할 때도 이와 같은 왜곡 현상이 발생합니다.

통제 불능 신호에 대한 대응 계획

1. 마지막으로 확인된 정상 점검 결과의 내용을 포함합니다.
2. 정의된 측정 기준과 방법에 따라 신호를 확인하십시오.
3. 코일, 레인, 캐비티, 타격 범위, 프레스, 스태커 및 배치를 확인하십시오.
4. 관련 특성을 확인하고, 예를 들어 버의 크기와 슬롯 크기, 모서리 형상을 비교해 보십시오.
5. 가능한 원인을 점검하십시오: 공급 장치, 파일럿, 펀치, 다이 간극, 스트리퍼, 고정구, 인터록 스테이션 또는 접합 설정 등입니다.
6. 원인을 시정하고, 연속적인 적합 하위 집합을 확인하십시오.
7. 문서화된 규칙에 따라 수거된 물품을 배출하거나 분류하십시오.
8. 원인, 조치 사항 및 확인된 재개 지점을 기록하십시오.

단 한 개의 데이터가 한계치를 벗어났다고 해서 관리 한계를 재계산해서는 안 됩니다. 실제적이고 명확한 공정 변경이 발생한 후에야 한계를 조정해야 합니다.

구매자가 라미네이션 스탬핑 공급업체에 물어봐야 할 사항

두 개 이상의 Cpk 값을 요청하십시오:

• 차선 및 캐비티 분리 기능 데이터
• 내경, 톱니, 버, 스택 검사에 대한 측정 시스템 근거
• 정확한 스택 높이 적재량, 체류 시간 및 고정 방식
• 버 매핑 및 다이 유지보수 트리거
• 코일에서 적층 배치, 스택에 이르는 추적성
• 반응, 봉쇄 및 공정 변경 규칙
• 파트 수준 및 스택 수준 레코드가 서로 연결되어 있음을 보여주는 증거

단순히 대시보드가 친환경적이라고 해서 충분한 것은 아닙니다. 각 수치 뒤에 숨겨진 프로세스의 정체성이 중요합니다.

자주 묻는 질문

모터 라미네이션에서 가장 중요한 SPC 지표는 무엇인가요?

먼저 판 두께, 내경 또는 외경, 톱니 폭, 슬롯 개구부 및 위치, 런아웃, 버 높이, 평탄도, 인터록 형상, 적층 높이, 면 평행도, 스큐 순으로 시작하십시오. 이 목록을 제품의 고장 모드에 맞춰 조정하십시오.

모든 도면 치수에 관리도를 작성해야 할까요?

아닙니다. 일부 치수는 설정 승인이나 정기적인 감사만 필요하기도 합니다. 일상적인 SPC는 기능적 특징, 마모 지표, 고위험 치수, 그리고 스택에 누적되는 특성에 중점을 두어야 합니다.

버 높이에 대한 보편적인 제한이 있나요?

아닙니다. 승인된 한계치는 도면, 도장 시스템, 스택 압축, 전기적 검증, 고객 요구 사항 및 합의된 측정 방법을 바탕으로 결정되어야 합니다.

버 높이는 얼마나 자주 확인해야 하나요?

설치 및 유지보수 후 점검하고, 이후에는 충격 횟수와 관찰된 마모율을 기준으로 한 주기마다 점검하십시오. 손이 닿기 쉬운 가장자리 아무 곳이나가 아니라, 고정된 고위험 구역을 측정하십시오.

판 두께가 일정할 때 스택 높이가 달라질 수 있는 이유는 무엇인가요?

코팅, 버, 파동, 이물질, 맞물림 변형, 접합 조건, 부품 수, 압축 반응, 측정 하중 및 체류 시간 등이 모두 영향을 미칠 수 있습니다.

CP와 CpK 중 어느 것이 더 중요할까요?

Cp는 분산을 바탕으로 한 잠재적 능력을 나타냅니다. Cpk는 중심도도 반영합니다. 안정적인 공정과 적절한 측정 방법이 없다면 이 두 지표 모두 신뢰할 수 없습니다.

양질의 라미네이션 SPC가 양질의 모터 코어를 보장할 수 있을까?

아닙니다. 완성된 스택은 여전히 높이, 런아웃, 평행도, 비뚤어짐, 접합 상태, 절연 상태 및 제품별 성능 테스트에 대한 검사가 필요합니다.

실용적인 원칙

기능을 예측할 수 있는 치수를 관리하십시오. 마모 상태를 파악할 수 있는 측정값을 추적하십시오. 정의된 조건 하에서 완성된 스택을 검증하십시오.

데이터를 실제 출처(코일, 레인, 캐비티, 금형, 프레스, 스태커)별로 구분하여 관리하십시오.

이것이 바로 SPC가 최종 검사 단계에서 불량 스택의 원인을 규명해야 하는 상황이 발생하기 전에 변화하는 공정을 포착하는 방법입니다.

SPC 라미네이션 검토 요청

유용한 제조 가능성 검토 또는 견적 검토를 위해 적층 및 스택 도면, 재료 등급 및 두께, 코팅, 연간 생산량, 접합 방법, 스택 높이 측정 하중, 버 및 평탄도 요구 사항, 비뚤어짐 요구 사항, 필수 능력 지수, 그리고 추적성 기대 사항을 제공해 주십시오.

견적은 생산이 시작된 후에 추가하는 것이 아니라, 부품 단계에서 이미 관리 방법을 정의해 둘 때 더 정확해집니다.