การวัดค่า IR ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการขึ้นรูปเทอร์โมฟอร์มแบบพลาสติกแบบอยู่กับที่และแบบหมุน – สิงหาคม 2019 – เครื่องมือวัด R&C

การวัดอุณหภูมิที่แม่นยำและสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมพลาสติกเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปด้วยความร้อนจะมีการตกแต่งที่ถูกต้องในการใช้งานเทอร์โมฟอร์มทั้งแบบอยู่กับที่และแบบหมุน อุณหภูมิการขึ้นรูปต่ำจะทำให้เกิดความเครียดในชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป ในขณะที่อุณหภูมิที่สูงเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น การพองตัวและการสูญเสียสีหรือความมันเงา

ในบทความนี้ เราจะอภิปรายว่าความก้าวหน้าของการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสด้วยอินฟราเรด (IR) ไม่เพียงช่วยให้การดำเนินงานเทอร์โมฟอร์มเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตและผลลัพธ์ทางธุรกิจได้อย่างไร แต่ยังช่วยให้ปฏิบัติตามมาตรฐานอุตสาหกรรมในด้านคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอีกด้วย

การขึ้นรูปด้วยความร้อนเป็นกระบวนการที่ทำให้แผ่นเทอร์โมพลาสติกมีความอ่อนและยืดหยุ่นได้โดยการให้ความร้อน และการเปลี่ยนรูปแบบสองแกนด้วยการถูกบังคับให้มีรูปร่างสามมิติกระบวนการนี้อาจเกิดขึ้นเมื่อมีหรือไม่มีแม่พิมพ์การทำความร้อนแผ่นเทอร์โมพลาสติกเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดขั้นตอนหนึ่งในการดำเนินการเทอร์โมฟอร์มโดยทั่วไปเครื่องขึ้นรูปจะใช้เครื่องทำความร้อนแบบแซนวิชซึ่งประกอบด้วยแผงเครื่องทำความร้อนอินฟราเรดด้านบนและด้านล่างของวัสดุแผ่น

อุณหภูมิแกนกลางของแผ่นเทอร์โมพลาสติก ความหนา และอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการผลิต ล้วนส่งผลต่อการที่โซ่โพลีเมอร์พลาสติกไหลเข้าสู่สถานะขึ้นรูปได้ และเปลี่ยนรูปเป็นโครงสร้างโพลีเมอร์กึ่งผลึกโครงสร้างโมเลกุลแช่แข็งขั้นสุดท้ายจะกำหนดลักษณะทางกายภาพของวัสดุ รวมถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ตามหลักการแล้ว แผ่นเทอร์โมพลาสติกควรให้ความร้อนสม่ำเสมอจนถึงอุณหภูมิการขึ้นรูปที่เหมาะสมจากนั้นแผ่นงานจะถูกถ่ายโอนไปยังสถานีขึ้นรูป โดยที่อุปกรณ์จะกดแผ่นเข้ากับแม่พิมพ์เพื่อสร้างชิ้นส่วน โดยใช้อากาศสุญญากาศหรืออากาศที่มีแรงดัน บางครั้งอาจต้องใช้ปลั๊กเชิงกลช่วยในที่สุดชิ้นส่วนจะดีดออกจากแม่พิมพ์เพื่อเข้าสู่ขั้นตอนการทำความเย็นของกระบวนการ

การผลิตเทอร์โมฟอร์มส่วนใหญ่ใช้เครื่องป้อนแบบม้วน ในขณะที่เครื่องป้อนแบบแผ่นใช้สำหรับการใช้งานในปริมาณน้อยด้วยการปฏิบัติงานในปริมาณมาก ระบบเทอร์โมฟอร์มแบบวงปิดแบบอินไลน์แบบครบวงจรสามารถพิสูจน์ได้สายการผลิตจะรับวัตถุดิบพลาสติกและเครื่องอัดรีดป้อนเข้าเครื่องเทอร์โมฟอร์มโดยตรง

เครื่องมือเทอร์โมฟอร์มบางประเภทช่วยให้สามารถครอบตัดสิ่งของที่ขึ้นรูปภายในเครื่องเทอร์โมฟอร์มได้วิธีนี้ทำให้การตัดมีความแม่นยำมากขึ้น เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งผลิตภัณฑ์และเศษโครงกระดูกทางเลือกอื่นคือเมื่อแผ่นงานที่เกิดขึ้นจัดทำดัชนีโดยตรงไปยังสถานีการปลูกพืช

โดยทั่วไปปริมาณการผลิตที่สูงจะต้องมีการบูรณาการระหว่างรถยกชิ้นส่วนกับเครื่องเทอร์โมฟอร์มเมื่อวางซ้อนกันแล้ว สิ่งของที่เสร็จแล้วจะบรรจุลงกล่องเพื่อขนส่งไปยังลูกค้าปลายทางเศษโครงกระดูกที่แยกออกมาจะถูกพันบนสว่านแมนดริลเพื่อการสับครั้งต่อไปหรือผ่านเครื่องตัดสับในแนวเดียวกันกับเครื่องเทอร์โมฟอร์ม

การขึ้นรูปด้วยความร้อนด้วยแผ่นขนาดใหญ่เป็นการทำงานที่ซับซ้อนซึ่งเสี่ยงต่อการถูกรบกวน ซึ่งสามารถเพิ่มจำนวนชิ้นส่วนที่ถูกปฏิเสธได้อย่างมากข้อกำหนดที่เข้มงวดในปัจจุบันสำหรับคุณภาพพื้นผิวของชิ้นส่วน ความแม่นยำของความหนา ระยะเวลาในการผลิต และผลผลิต ประกอบกับกรอบเวลาการประมวลผลขนาดเล็กของโพลีเมอร์ที่ออกแบบใหม่และแผ่นหลายชั้น ทำให้ผู้ผลิตมองหาวิธีปรับปรุงการควบคุมกระบวนการนี้

ในระหว่างการขึ้นรูปด้วยความร้อน แผ่นทำความร้อนจะเกิดขึ้นผ่านการแผ่รังสี การพาความร้อน และการนำไฟฟ้ากลไกเหล่านี้ทำให้เกิดความไม่แน่นอนอย่างมาก ตลอดจนความแปรผันของเวลาและความไม่เชิงเส้นในพลวัตการถ่ายเทความร้อนนอกจากนี้ การทำความร้อนแบบแผ่นยังเป็นกระบวนการที่มีการกระจายเชิงพื้นที่ซึ่งอธิบายได้ดีที่สุดโดยใช้สมการเชิงอนุพันธ์ย่อย

การขึ้นรูปด้วยความร้อนจำเป็นต้องมีแผนที่อุณหภูมิแบบหลายโซนที่แม่นยำก่อนการขึ้นรูปชิ้นส่วนที่ซับซ้อนปัญหานี้ประกอบขึ้นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าโดยทั่วไปแล้วอุณหภูมิจะถูกควบคุมที่องค์ประกอบความร้อน ในขณะที่การกระจายอุณหภูมิตามความหนาของแผ่นเป็นตัวแปรกระบวนการหลัก

ตัวอย่างเช่น วัสดุอสัณฐาน เช่น โพลิสไตรีน โดยทั่วไปจะคงความสมบูรณ์ไว้เมื่อถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิในการขึ้นรูป เนื่องจากมีความแข็งแรงหลอมเหลวสูงส่งผลให้ง่ายต่อการจัดการและขึ้นรูปเมื่อวัสดุที่เป็นผลึกถูกให้ความร้อน มันจะเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวอย่างรวดเร็วมากขึ้นเมื่อถึงอุณหภูมิหลอมเหลว ส่งผลให้หน้าต่างอุณหภูมิการขึ้นรูปแคบมาก

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบยังทำให้เกิดปัญหาในการเทอร์โมฟอร์มอีกด้วยวิธีการลองผิดลองถูกในการค้นหาความเร็วป้อนม้วนเพื่อสร้างแม่พิมพ์ที่ยอมรับได้อาจพิสูจน์ได้ว่าไม่เพียงพอหากอุณหภูมิของโรงงานเปลี่ยนแปลง (เช่น ในช่วงฤดูร้อน)การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 10°C อาจมีอิทธิพลอย่างมากต่อเอาต์พุต เนื่องจากมีช่วงอุณหภูมิการขึ้นรูปที่แคบมาก

เดิมที เทอร์โมฟอร์มเมอร์อาศัยเทคนิคพิเศษแบบแมนนวลในการควบคุมอุณหภูมิแผ่นอย่างไรก็ตาม วิธีการนี้มักจะให้ผลลัพธ์น้อยกว่าผลลัพธ์ที่ต้องการในแง่ของความสม่ำเสมอและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ผู้ปฏิบัติงานมีการปรับสมดุลที่ยากลำบาก ซึ่งเกี่ยวข้องกับการลดความแตกต่างระหว่างแกนของแผ่นงานและอุณหภูมิพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุด ขณะเดียวกันก็ทำให้ทั้งสองพื้นที่อยู่ภายในอุณหภูมิการขึ้นรูปขั้นต่ำและสูงสุดของวัสดุ

นอกจากนี้ การสัมผัสโดยตรงกับแผ่นพลาสติกนั้นทำไม่ได้ในการเทอร์โมฟอร์ม เนื่องจากอาจทำให้เกิดรอยตำหนิบนพื้นผิวพลาสติกและเวลาตอบสนองที่ยอมรับไม่ได้

อุตสาหกรรมพลาสติกค้นพบประโยชน์ของเทคโนโลยีอินฟราเรดแบบไม่สัมผัสมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการวัดและควบคุมอุณหภูมิในกระบวนการโซลูชันการตรวจจับด้วยอินฟราเรดมีประโยชน์สำหรับการวัดอุณหภูมิภายใต้สถานการณ์ที่ไม่สามารถใช้งานเทอร์โมคัปเปิลหรือเซนเซอร์ชนิดโพรบอื่นๆ ได้ หรือไม่ได้ให้ข้อมูลที่แม่นยำ

สามารถใช้เทอร์โมมิเตอร์ IR แบบไม่สัมผัสเพื่อติดตามอุณหภูมิของกระบวนการที่เคลื่อนที่เร็วได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดยวัดอุณหภูมิผลิตภัณฑ์โดยตรงแทนเตาอบหรือเครื่องอบผ้าจากนั้นผู้ใช้สามารถปรับพารามิเตอร์กระบวนการได้อย่างง่ายดายเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณภาพดีที่สุด

สำหรับการใช้งานเทอร์โมฟอร์ม โดยทั่วไประบบตรวจสอบอุณหภูมิอินฟราเรดอัตโนมัติจะมีอินเทอร์เฟซผู้ปฏิบัติงานและหน้าจอสำหรับการวัดกระบวนการจากเตาอบเทอร์โมฟอร์มเทอร์โมมิเตอร์แบบ IR วัดอุณหภูมิของแผ่นพลาสติกที่ร้อนและเคลื่อนที่ด้วยความแม่นยำ 1%แผงควบคุมดิจิตอลพร้อมรีเลย์เชิงกลในตัวจะแสดงข้อมูลอุณหภูมิและส่งสัญญาณเตือนเมื่อถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้

การใช้ซอฟต์แวร์ระบบอินฟราเรด เทอร์โมฟอร์มเมอร์สามารถตั้งค่าอุณหภูมิและช่วงเอาท์พุต เช่นเดียวกับการแผ่รังสีและจุดแจ้งเตือน จากนั้นติดตามการอ่านค่าอุณหภูมิแบบเรียลไทม์เมื่อกระบวนการถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ รีเลย์จะปิดและส่งไฟแสดงสถานะหรือเสียงเตือนเพื่อควบคุมวงจรข้อมูลอุณหภูมิกระบวนการสามารถเก็บถาวรหรือส่งออกไปยังแอปพลิเคชันอื่นเพื่อการวิเคราะห์และจัดทำเอกสารกระบวนการ

ด้วยข้อมูลจากการวัด IR ผู้ปฏิบัติงานในสายการผลิตสามารถกำหนดการตั้งค่าเตาอบที่เหมาะสมที่สุดเพื่อทำให้แผ่นอิ่มตัวอย่างสมบูรณ์ในระยะเวลาอันสั้นที่สุด โดยไม่ทำให้ส่วนตรงกลางร้อนเกินไปผลลัพธ์ของการเพิ่มข้อมูลอุณหภูมิที่แม่นยำให้กับประสบการณ์จริงทำให้การขึ้นรูปแบบเดรปมีการคัดแยกน้อยมากและโครงการที่ยากกว่าด้วยวัสดุที่หนาหรือบางกว่าจะมีความหนาของผนังสุดท้ายที่สม่ำเสมอมากขึ้นเมื่อพลาสติกได้รับความร้อนอย่างสม่ำเสมอ

ระบบเทอร์โมฟอร์มมิ่งพร้อมเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ IR ยังสามารถปรับกระบวนการเทอร์โมพลาสติกดีโมลด์ให้เหมาะสมได้อีกด้วยในกระบวนการเหล่านี้ บางครั้งผู้ปฏิบัติงานใช้เตาอบร้อนเกินไป หรือทิ้งชิ้นส่วนไว้ในแม่พิมพ์นานเกินไปด้วยการใช้ระบบที่มีเซ็นเซอร์อินฟราเรด พวกเขาสามารถรักษาอุณหภูมิการทำความเย็นที่สม่ำเสมอทั่วทั้งแม่พิมพ์ เพิ่มปริมาณการผลิต และช่วยให้ชิ้นส่วนถูกถอดออกโดยไม่สูญเสียอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการเกาะติดหรือการเสียรูป

แม้ว่าการวัดอุณหภูมิอินฟราเรดแบบไม่สัมผัสจะให้ข้อได้เปรียบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วมากมายสำหรับผู้ผลิตพลาสติก แต่ซัพพลายเออร์ด้านเครื่องมือวัดยังคงพัฒนาโซลูชันใหม่ๆ ต่อไป ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแม่นยำ ความน่าเชื่อถือ และความสะดวกในการใช้งานของระบบ IR ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีความต้องการสูง

เพื่อแก้ไขปัญหาการมองเห็นด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบ IR บริษัทอุปกรณ์ได้พัฒนาแพลตฟอร์มเซ็นเซอร์ที่ให้การมองเห็นเป้าหมายแบบรวมผ่านเลนส์ รวมถึงการเล็งด้วยเลเซอร์หรือวิดีโอวิธีการแบบผสมผสานนี้ช่วยให้มั่นใจในการเล็งและตำแหน่งเป้าหมายที่ถูกต้องภายใต้สภาวะที่เลวร้ายที่สุด

เทอร์โมมิเตอร์ยังอาจรวมการตรวจสอบวิดีโอแบบเรียลไทม์พร้อมกันและการบันทึกและจัดเก็บภาพอัตโนมัติ ดังนั้นจึงส่งมอบข้อมูลกระบวนการใหม่อันทรงคุณค่าผู้ใช้สามารถจับภาพกระบวนการได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย และรวมข้อมูลอุณหภูมิและเวลา/วันที่ไว้ในเอกสารประกอบ

เทอร์โมมิเตอร์ IR ขนาดกะทัดรัดในปัจจุบันมีความละเอียดเชิงแสงมากกว่าเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่รุ่นก่อนๆ ถึงสองเท่า เพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานในการควบคุมกระบวนการที่มีความต้องการสูง และช่วยให้สามารถเปลี่ยนโพรบแบบสัมผัสได้โดยตรง

การออกแบบเซ็นเซอร์ IR ใหม่บางรุ่นใช้หัวเซนเซอร์ขนาดเล็กและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แยกจากกันเซ็นเซอร์สามารถรับความละเอียดออปติคัลได้สูงสุด 22:1 และทนต่ออุณหภูมิแวดล้อมที่ใกล้ถึง 200°C โดยไม่ต้องระบายความร้อนใดๆช่วยให้สามารถตรวจวัดขนาดสปอตขนาดเล็กมากในพื้นที่จำกัดและสภาวะแวดล้อมที่ยากลำบากได้อย่างแม่นยำเซ็นเซอร์มีขนาดเล็กพอที่จะติดตั้งได้ทุกที่ และสามารถติดตั้งไว้ในกล่องสเตนเลสสตีลเพื่อป้องกันจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่รุนแรงนวัตกรรมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์ IR ยังปรับปรุงความสามารถในการประมวลผลสัญญาณ รวมถึงฟังก์ชันการแผ่รังสี ตัวอย่างและการเก็บค่า ค่าการเก็บค่าสูงสุด ค่าค่าหุบเขา และการหาค่าเฉลี่ยสำหรับบางระบบ ตัวแปรเหล่านี้สามารถปรับได้จากอินเทอร์เฟซผู้ใช้ระยะไกลเพื่อเพิ่มความสะดวก

ขณะนี้ผู้ใช้สามารถเลือกเทอร์โมมิเตอร์แบบ IR ที่มีการโฟกัสเป้าหมายตัวแปรแบบใช้มอเตอร์และควบคุมจากระยะไกลได้ความสามารถนี้ช่วยให้สามารถปรับโฟกัสของชิ้นงานการวัดได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ไม่ว่าจะด้วยตนเองที่ด้านหลังของเครื่องมือหรือจากระยะไกลผ่านการเชื่อมต่อ PC RS-232/RS-485

เซ็นเซอร์ IR พร้อมการโฟกัสเป้าหมายแบบแปรผันที่ควบคุมจากระยะไกลสามารถกำหนดค่าได้ตามความต้องการการใช้งานแต่ละอย่าง ซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องวิศวกรสามารถปรับโฟกัสเป้าหมายการวัดของเซ็นเซอร์ได้อย่างละเอียดจากความปลอดภัยในสำนักงานของตนเอง และสังเกตและบันทึกการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในกระบวนการอย่างต่อเนื่องเพื่อดำเนินการแก้ไขทันที

ซัพพลายเออร์กำลังปรับปรุงความสามารถรอบด้านของการวัดอุณหภูมิอินฟราเรดเพิ่มเติมโดยการจัดหาระบบที่มีซอฟต์แวร์การสอบเทียบภาคสนาม เพื่อให้ผู้ใช้สามารถสอบเทียบเซ็นเซอร์ได้ที่ไซต์งานนอกจากนี้ ระบบ IR ใหม่ยังนำเสนอวิธีการเชื่อมต่อทางกายภาพที่แตกต่างกัน รวมถึงตัวเชื่อมต่อแบบตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วและการเชื่อมต่อเทอร์มินัลความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสำหรับการวัดอุณหภูมิสูงและต่ำและตัวเลือกสัญญาณมิลลิแอมป์ มิลลิโวลต์ และเทอร์โมคัปเปิล

ผู้ออกแบบเครื่องมือวัดได้ตอบสนองต่อปัญหาการแผ่รังสีที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ IR ด้วยการพัฒนาหน่วยความยาวคลื่นสั้นที่ช่วยลดข้อผิดพลาดเนื่องจากความไม่แน่นอนของการแผ่รังสีอุปกรณ์เหล่านี้ไม่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงการแผ่รังสีบนวัสดุเป้าหมายเหมือนกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิสูงทั่วไปด้วยเหตุนี้ จึงอ่านค่าได้แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับเป้าหมายที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิต่างกัน

ระบบวัดอุณหภูมิ IR พร้อมโหมดแก้ไขการแผ่รังสีอัตโนมัติช่วยให้ผู้ผลิตสามารถตั้งค่าสูตรอาหารที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์บ่อยครั้งการระบุความผิดปกติของความร้อนภายในเป้าหมายการวัดอย่างรวดเร็ว ช่วยให้ผู้ใช้สามารถปรับปรุงคุณภาพและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ ลดของเสีย และปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานหากเกิดข้อผิดพลาดหรือข้อบกพร่อง ระบบสามารถส่งสัญญาณเตือนเพื่อให้สามารถดำเนินการแก้ไขได้

เทคโนโลยีการตรวจจับอินฟราเรดที่ได้รับการปรับปรุงยังสามารถช่วยปรับปรุงกระบวนการผลิตได้อีกด้วยผู้ปฏิบัติงานสามารถเลือกหมายเลขชิ้นส่วนจากรายการอุณหภูมิที่กำหนดที่มีอยู่ และบันทึกค่าอุณหภูมิสูงสุดแต่ละค่าโดยอัตโนมัติโซลูชันนี้ช่วยลดการเรียงลำดับและเพิ่มรอบเวลานอกจากนี้ยังปรับการควบคุมโซนทำความร้อนให้เหมาะสมและเพิ่มผลผลิตอีกด้วย

เพื่อให้เทอร์โมฟอร์มเมอร์สามารถวิเคราะห์ผลตอบแทนจากการลงทุนของระบบวัดอุณหภูมิอินฟราเรดอัตโนมัติได้อย่างเต็มที่ พวกเขาจะต้องพิจารณาปัจจัยสำคัญบางประการการลดต้นทุนที่สำคัญที่สุดหมายถึงการพิจารณาเวลา พลังงาน และปริมาณของการลดเศษที่อาจเกิดขึ้น ตลอดจนความสามารถในการรวบรวมและรายงานข้อมูลในแต่ละแผ่นที่ผ่านกระบวนการเทอร์โมฟอร์มประโยชน์โดยรวมของระบบตรวจจับ IR อัตโนมัติประกอบด้วย:

• ความสามารถในการจัดเก็บและให้ภาพความร้อนของทุกชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นเพื่อเอกสารคุณภาพและการปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO แก่ลูกค้า

การวัดอุณหภูมิอินฟราเรดแบบไม่สัมผัสไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ แต่นวัตกรรมล่าสุดได้ลดต้นทุน เพิ่มความน่าเชื่อถือ และทำให้หน่วยการวัดมีขนาดเล็กลงเทอร์โมฟอร์มเมอร์ที่ใช้เทคโนโลยี IR ได้รับประโยชน์จากการปรับปรุงการผลิตและลดปริมาณของเสียคุณภาพของชิ้นส่วนยังดีขึ้นด้วย เนื่องจากผู้ผลิตได้รับความหนาที่สม่ำเสมอมากขึ้นจากเครื่องเทอร์โมฟอร์มของพวกเขา

For more information contact R&C Instrumentation, +27 11 608 1551, info@randci.co.za, www.randci.co.za