ちょっと、そこ！製造現場、化学工場、物流倉庫を歩いたことがある人なら、おそらく、大きくて洗練されたタッチ スクリーンが壁に掛けられているか、重機のすぐ隣に取り付けられているのを見たことがあるでしょう。それらは産業用 HMI ですよね。産業用 HMI サプライヤーのゲームに何年も携わってきた者として、私もそれを理解します。工場管理者が新しい機器に多額の資金を投じるとき、彼らが最も望んでいないのは、フォークリフトのタイヤが少し砂を巻き上げたり、誰かが誤って化学物質をこぼしたりして、タッチ スクリーンが壊れることです。今日は、これらの HMI のタッチ スクリーンが実際にどれほど耐久性があるのか、そしてなぜそれがポケットの中にある携帯電話と同じではないのかについて話しましょう。
まず最初に、はっきりさせておきたいのは、産業用 HMI は一般的な消費者向けガジェットではないということです。 Instagram をスクロールするために iPhone を手に取るとき、あなたは 1 時間に 200 個の部品が動くベルトコンベアの隣ではなく、空調管理された部屋にいるのです。産業用 HMI のタッチ スクリーンは、汚れ、温度変化、振動、さらにはツールによる偶発的な衝撃など、さらに多くのことに対処する必要があります。しかし、実際のところ、それらはどのようにして積み重なるのでしょうか?私は、新しいプラントのオペレーターからの「このスクリーンはここで生き残れるでしょうか?」という問い合わせを数多く受けてきました。おそらく寝ている間に答えを暗唱できるでしょう。
産業用 HMI タッチ スクリーンの堅牢性の基本から始めましょう。見間違うと傷がついてしまう薄いガラスで作られた携帯電話の画面とは異なり、産業用 HMI 画面には特殊なガラス (通常は強化ガラス、さらには化学強化ガラス) が使用されています。紙皿と陶器の皿を比較するようなものだと考えてください。全体的な形状は同じですが、落下や傷に対する耐性がはるかに高くなっています。ここではゴリラガラスレベルの話をしていますが、産業用途に向けて強化されました。ほとんどの信頼できるサプライヤー (当社も含む) は、スクリーンをアンチグレア、防汚、防食層でコーティングしています。このコーティングは見た目のためだけではなく、油、水、低刺激の化学物質、さらには微細な金属粉塵がガラスにエッチングされたり、その下のタッチセンサーに浸透したりするのを防ぎます。
さて、実際のテストに移りましょう。データシートに記載されている仕様は、重要なときに画面が消えても意味がないからです。私たちは HMI を単に棚に置いて、それが良いと称するのではなく、地獄にさらします。温度検査は重要な検査です。工業用床は、凍結状態 (32°F の食肉包装工場を想像してください) から、うだるような暑さ (炉の近くで 120°F になる製鉄所) まで変化することがあります。私たちの研究室では、画面を -40°F まで下げてから 185°F まで上げるというサイクルを繰り返し実行し、ガラスとタッチ層が剥離したり、タッチの登録が停止したりしないことを確認します。安価な HMI が数回のサイクルで壊れるのを見たことがありますが、私たちのユニットはどうでしょうか？のぞき見ではありません。
振動も大きな要因です。製造装置は、コンベア、ポンプ、ロボットアームなど、絶え間なく振動しており、その動きによって内部の部品が緩む可能性があります。当社では、一般的な生産ラインで見られる正確な周波数と強度を模倣するシェーカー テーブルに HMI を取り付けて振動をテストし、場合によっては数週間にわたって 24 時間 365 日稼働させます。タッチ スクリーンは、あれだけ揺れた後でも、遅れや反応しない箇所がなく、動作し続ける必要があります。そして、物理的な影響もあります。店員がレンチでスクリーンをぶつけたり、部品のパレットが近づきすぎたりする可能性があります。コンクリート面への 3 フィートの高さからの落下テストも行っていますが、それでもスクリーンは機能する必要があります。たとえば、当社の標準 HMI 7 インチ モデルは、市場に投入される前にこれらすべてのテストを経ているため、お客様は本物の製品を入手していることがわかります。
ちょっと待って、サイズが違う場合はどうなるでしょうか?小さい画面のほうが大きい画面よりも厳しいのか、それともその逆なのか疑問に思うかもしれません。分解してみましょう。コンパクトな HMI 7 インチは、パッケージング ラインや CNC ツールなどの小型機械によく使用されます。ガラス領域が小さいため、大きな画面よりもわずかに剛性が高くなります (衝撃を受けたときのたわみが少ない) が、それは HMI 10 インチが前かがみであるという意味ではありません。私たちは同じコアガラスとコーティング技術を使用して両方のサイズを設計し、フィットするようにフレームを調整するだけです。大きな画面では、エッジを衝撃から保護するためにベゼルがわずかに幅広になっている場合がありますが、タッチ層自体の耐久性は同じです。それが私たちの製品ラインで気に入っている点の 1 つです。サイズに関係なく、耐久性にも手を抜きません。
もちろん、どんなに頑丈な画面であっても、壊れてしまうものはあります。嘘はつきません。産業用 HMI は壊れないわけではありません。フッ化水素酸のような強力な化学物質をスクリーンに吹き付けたり、50 ポンドのスチール部品をガラスに直接落としたりすると、ひびが入ってしまいます。しかし良いニュースは、私が目にするほとんどの「失敗」は大きなトラウマによるものではなく、無視によるものであるということです。ホコリや汚れの蓄積は大変なものです。定期的に画面を掃除しないと (適切なものを使用します。Windex は使用しません。これは誰もが犯す間違いです)、画面がタッチ層の下に入り込み、反応しない箇所が発生する可能性があります。もう 1 つの一般的な問題は、電力サージです。産業環境には電力を急増させる重機が大量にあり、HMI に適切なサージ保護が備わっていない場合、物理的な磨耗よりもはるかに早くタッチ センサーが故障する可能性があります。
ほとんどの人が気づいていないのは、タッチ スクリーンの耐久性はガラスだけの問題ではないということです。パッケージ全体です。内部のタッチコントローラー、配線、湿気や埃を防ぐためにすべてを密封するフレーム。どんなに優れたガラススクリーンでも、フレーム内に水が入り込んでセンサーがショートしてしまうと役に立ちません。そのため、当社は産業用 HMI に IP 定格テスト (特に IP65) を実施しています。それはどういう意味ですか？防塵性があり (ダストホースで吹き飛ばしても粉塵が侵入しません)、あらゆる方向からの低圧水流から保護されています。そのため、作業員が床を掃除するために誤ってホースでスクリーンにスプレーしても、ショートすることはありません。これは、流出や定期的な清掃に対処する工場にとっては状況を大きく変えるものです。
これを思い出させるお客様の事例があります。数年前、私たちは HMI 10 インチを食品加工工場に販売しました。数か月後、彼らの運用マネージャーがパニックになって私に電話をかけてきました。HMI の真上でパイプが破裂し、画面が水浸しになったと言いました。絶対に交換しなければいけないだろうと思っていましたが、1週間後にまた電話があり、まだ動いているとのことでした。 IP65 等級はその役割を果たし、厚いガラスが水の浸入を防ぎ、タッチ層も良好でした。それこそが、この仕事に価値があるものなのです。私たちのギアを知っていれば、最も必要なときに人々をがっかりさせることはありません。
さて、すべての HMI が同じように作られているわけではないため、産業用 HMI タッチ スクリーンを購入するときに何に注意すればよいかについて話しましょう。まず、IP 定格を確認します。非常に過酷な環境 (IP67 が必要な鉱山現場など) でない限り、IP65 は最低限の値となります。次に、温度範囲について尋ねます。それが植物の極端な温度範囲をカバーしていることを確認してください。第三に、産業用として販売されている「消費者向け」HMI に騙されないでください。それらのほとんどは特殊なガラスとコーティングをスキップしており、すぐに失敗します。大規模な工業用サイトから安価な HMI を購入した人が、ちょっとした気のせいで 6 か月で故障してしまうのを見たことがあります。当社の製品ラインは、HMI 7 インチであろうと、より大型の 10 インチであろうと、最も過酷な環境でも 5 年以上、基本的な手入れをしていれば場合によってはそれ以上長持ちするように作られています。
ちょっと待って、タッチテクノロジーについてはどうですか?ほとんどの産業用 HMI は、携帯電話と同じように静電容量式タッチを使用していますよね?しかし、違いがあります。消費者向けの静電容量式タッチは皮膚の電気に依存しているため、画面が濡れていたり、分厚い手袋で覆われている場合はうまく機能しません。産業用 HMI には、いわゆる「グローブタッチ」機能が備わっていることが多いため、作業者が分厚い軍手 (ほとんどの工場では標準) を着用していても、通常どおり画面をタップしたりスワイプしたりできます。これは耐久性に影響を与えるものではありませんが、実際の使用において画面の信頼性をさらに高める大きな使いやすさの機能です。私は手袋タッチのない HMI を使用したことがありますが、それは悪夢でした。設定を調整する必要があるたびに手探りで手袋を外さなければならず、それが間違いにつながります。
私がよく聞くもう 1 つの迷信は、「タッチ スクリーンは物理ボタンよりも信頼性が低い」です。わかります。ボタンはシンプルで、多少のゴミが付いても反応しなくなることはありません。しかし、現代の工業用タッチ スクリーンの信頼性は 10 年前に比べてはるかに向上しています。適切なエンジニアリングを行うことで、優れたタッチ スクリーンは何百万回のタッチを摩耗することなく処理できます。私たちはタッチ レイヤーを 1,000 万タップまでテストします。これは、平均的な工場が 1 年間に行うテストよりもはるかに多いです。これを物理ボタンと比較してください。物理ボタンは強く押しすぎたり、ボタンの下に汚れが入り込んだりすると、固着したり壊れたりする可能性があります。重要なのは、安価な模造品ではなく、高品質のタッチ レイヤーを使用することです。
以上をまとめると、産業用 HMI タッチ スクリーンの耐久性はどのくらいでしょうか?壊れないわけではありませんが、一般に信じられているよりもはるかに丈夫です。特に、特殊なガラス、厳格なテスト、適切な密閉を使用する評判の良いサプライヤーと提携している場合にはなおさらです。当社が提供する HMI 7 インチ、HMI 10 インチ、および完全な産業用 HMI ラインはすべて、机の上に置くだけでなく、製造現場の混乱にも耐えられるように設計されています。確かに、無視すれば壊れる可能性がありますが、適切なユニットを選択し、基本的なメンテナンス（柔らかい布と中性洗剤で拭き、刺激の強い化学物質は使用しないでください）に従い、大きな外傷から保護すれば、何年も持ちます。
結局のところ、産業用 HMI はプラントの中枢です。生産量が減少すると、生産が停止し、資金が失われ、期限が守られなくなります。だからこそ、耐久性は単なる優れた機能ではなく、交渉の余地のないものなのです。産業用 HMI サプライヤーとして、私たちが日々注力しているのは、床がどのような衝撃を与えても、止まらないスクリーンを構築することです。新しい HMI の市場にいる場合、小型機械用のコンパクトなユニットが必要な場合でも、生産ライン用の大きな画面が必要な場合でも、当社はお客様の環境とニーズに合った適切な HMI を見つけるお手伝いをいたします。安物の、テストされていないスクリーンで満足して、ハイになって乾いた状態にしないでください。ご連絡いただき、お客様の業務に必要なものについてお話しください。私たちはお客様を導く専門知識を持っています。
参考文献:
- 国際電気標準会議 (IEC) 規格 60068-2-1: 低温に対するテスト。
- 国際電気標準会議 (IEC) 規格 60068-2-2: 乾熱試験。
- 米国電気製造者協会 (NEMA) 規格 250: 電気機器のエンクロージャ。
- 産業用途向けの Corning Gorilla Glass: 技術仕様。
- 産業用 HMI タッチ スクリーン耐久性テスト レポート、2023 年、独立ラボ テスト グループ。