不適切な温度管理によるプラスチック接続部からの漏れ

浄水フィルター製造における加熱および溶着プロセスを監視するソリューションの提案要求をあるメーカーから受けました。浄水フィルターは、赤外線エミッター（ヒーター）を使用して端を加熱して溶かすことによって互いに溶着したいくつかのプラスチック部品で構成されています。メーカーは、温度を迅速かつ正確に測定し、閾値を逸脱した場合には加熱プロセスを自動的に調整する信頼性の高い温度測定システムを必要としています。さらに、不良の可能性がある製品を正確に検出することも重要です。

浄水フィルターの製造工程はいくつかのステップに分かれます。まず、通常原材料として使われるポリプロピレン（PP）やポリエチレン（PE）などの熱可塑性プラスチックを溶融し、所望の形状に成形します。これらの部品には、フィルターハウジング、フィルターエレメント、接続部が含まれます。成形して冷却した後、これらのプラスチック部品を接合して、シームレスで水の侵入しない接続を作成する必要があります。

赤外線ヒーターは、接合されるプラスチック部品の接触面を加熱します。この非接触での加熱により、汚染のリスクが最小限に抑えられ、均一な加熱が行えます。タングステンまたはカーボンフィラメントを備えた石英ガラス管である赤外線エミッター（ヒーター）は、プラスチックによく吸収される中赤外線（２ ～ ６µm）の赤外線放射を生成します。最適な溶解と接合を実現するには、溶接部分を150℃まで正確に加熱する必要があります。また、加熱プロセスはわずか数秒と短時間で完了するため、メーカーは高速でリアルタイムな温度測定を必要としています。不適切な加熱は漏れにつながるため、温度監視が不可欠です。

熱の可視化と赤外線温度測定による高精度なプラスチック溶着の自動化

この問題に対処するために、Optris社の小型サーモグラフィーカメラXi400が採用されています。この赤外線熱画像カメラは、OEMアプリケーションに最適です。サーモグラフィーカメラXi400は、自動化を可能にする溶着エリアにおける信頼性の高い温度記録、迅速な温度測定、プロセスへのシームレスな組込みといった顧客の主なニーズを満たします。

Xi400高い光学解像度（382×288）で温度分布を測定し、溶着部分の加熱をリアルタイムで継続的に監視します。加熱ツールは数秒という短時間のみ開くため、最速80Hzのフレームレートにより迅速に温度測定ができることは非常に重要です。接続する２つのパーツそれぞれの温度を確認するために、２台のXi400を１つのシステムで使用することができます。赤外線サーモグラフィーカメラに搭載されているモーターフォーカスは、遠隔からフォーカス調整が行え、測定エリアの正確な記録を可能にします。

PLCは赤外線サーモグラフィーカメラから出力される温度のアナログ信号を受け、OK/NGの判定を出力します。これにより温度のずれも即座に対応することができ、正しく溶着されえた浄水フィルターだけが次の処理に進むことができます。

このように加熱プロセスを正確に制御することで、不良品の識別と選別が可能になります。工場の制御システムへの接続を容易にするPIF（プロセスインターフェース）を介して赤外線サーモカメラは生産ラインに組み込まれており、プロセスは完全に自動化されています。

求めやすい価格のOptrisサーモグラフィーカメラでプラスチック溶着プロセスを改善

Xi400の高速測定と精度の高さは、生産効率と品質の工場に大きく貢献します。ユーザーは、Optrisの赤外線サーモグラフィーカメラと分析ソフトウェアソリューションの統合の容易さと幅広い機能から大きな恩恵を受けることができます。また、最小限の投資と最小限の労力であらゆる熱処理の課題に対処できる強力で完全なパッケージを入手できます。例えば、OptrisのXiカメラシリーズは、浄水フィルターの製造プロセスやプラスチック溶着プロセス全般を大幅に最適化します。

自動ホットスポット検出や最大 80/27Hzのフレームレートなどの機能により、測定範囲内に数ミリ秒しか表示されない大きく複雑な測定面であっても、異常温度を迅速に捕捉できます。

Xi400の382×288ピクセルの高い光学解像度と最大390：1の距離対スポット比、50mKの高い温度感度（NETD）により、小さな温度差も正確に検出できます。ソフトウェアで温度レンジを切り替えることで、-20 ～ 900℃の広い温度範囲に対応しており、多用途の様々な処理要件に対応できます。

堅牢でコンパクトな設計により、難しい条件でもカメラを使用することが可能です。産業用PIF（IO基板）などの柔軟な接続オプションのおかげで、サーモグラフィーカメラを簡単に制御システムに統合することができます。記録された温度情報は４ ～ 20mAの電流値に変換してPLCに入力できるため、プロセスの効率的な自動化が可能になります。