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Anwendungsbereiche

 

Infrarotkameras überwachen Hobelanlagen - Vom Brandschutz zur Qualitätskontrolle

„Wo gehobelt wird, da fallen auch Späne“, sagt ein bekanntes Sprichwort. Beim österreichischen Unternehmen Binderholz GmbH werden verschiedene Produkte auf modernsten Hobelmaschinen bearbeitet. Wenn Teile einer solchen Maschine zu heiß werden, könnten sich im ungünstigsten Fall die Späne entzünden und so zu einem Brand führen. Infrarotkameras von Optris detektieren überhitzte Teile sofort und bannen so wirkungsvoll die Brandgefahr. Aber die Infrarottechnik leistet in dieser Anwendung weit mehr: Durch einen zu hohen Anpressdruck verursachte Verbrennungen auf dem Holz werden minimiert.

Holz hat als Bau- und Werkstoff eine jahrtausendealte Tradition. Auch heute noch übersteigt die Holzproduktion diejenigen von Stahl oder Beton. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig: Neben dem Einsatz als Rohstoff für die Papierproduktion wird Holz auch als Baumaterial für den Hochbau und als Ausstattungsmaterial im Gebäudeausbau und für den Möbelbau verwendet.

 

Hochleistungs-Hobelanlagen

Logo von Binderholz
Unser Partner ist Europas Marktführer für Massivholzprodukte.

Die österreichische Binderholz GmbH ist Europas Marktführer für Massivholzprodukte und innovative Baulösungen. Am Standort Fügen produziert binderholz unter anderem Lamellen für Leimbinder und Profilbretter sowie Fußbodendielen. Die sägerauen Massivholzteile werden auf einer Hobelmaschine geglättet, abgerichtet und ggf. profiliert. Die etwa 12 Meter lange Mehrseiten-Hobelmaschine hat insgesamt elf Spindeln, die das Werkstück in einem Durchlauf von allen Seiten bearbeiten kann. Das Holz bewegt sich dabei mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3,4 Metern pro Sekunde durch die Hobellinie. So genannte Einführungslineale und Druckschuhe, die pneumatisch verstellt werden, pressen die Holzteile gegen die Spindeln. „Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten ist die korrekte Einstellung des Anpressdrucks sehr wichtig“, sagt der Elektro-Betriebstechniker, der bei binderholz für die Ausrüstung der Hobellinien zuständig ist. Ist der Druck zu hoch, überhitzen die Lineale durch die große Reibung, was im schlimmsten Fall zu einem Brand führen kann.

 

Infrarotkameras im Merging-Modus

Die Software PIX Connect ermöglicht die Überlappung mehrerer Wärmebilder zu einem Gesamtbild /Merging-Modus). Der Vorteil ist, dass der heißeste Punkt (Hotspot) auch innerhalb des Gesamtbildes detektiert werden kann.
Quelle: binderholz

 

Temperaturüberwachung an der Hobellinie

Um die Brandgefahr durch heiße Maschinenteile zu bannen, setzt binderholz auf eine Temperaturüberwachung in der Hobellinie. Eine Temperaturmessung mit herkömmlichen Messfühlern war in der Anlage nicht realisierbar, da der Verkabelungsaufwand schlicht zu groß gewesen wäre, da an sehr vielen Stellen die Temperaturen gemessen werden sollte. Hinzu kommt, dass die Kabel vor Beschädigungen etwa durch Späne hätten geschützt werden müssen.

Die Lösung brachte der Einsatz von Infrarotkameras des Herstellers Optris. Zum Einsatz kommen die Kameramodelle PI 400 und PI 640. Die Kameras vom Typ PI 400 haben eine Auflösung von 382 x 288 Pixel; bei der PI 640 sind es sogar 640 x 480 Pixel. Für jeden Bildpunkt messen die Infrarotkameras einen eigenen Temperaturwert – und das mit bis zu 125 Hertz.

Insgesamt sind bei binderholz an zwei Hobellinien elf Infrarotkameras installiert. Diese haben alle kritischen Komponenten der Hobelmaschinen im Blick, die bei zu hohen Temperaturen Schaden nehmen oder im schlimmsten Fall einen Brand verursachen könnten. Neben den bereits oben genannten Linealen, die bei zu großem Druck durch die Reibung überhitzen können, zählen dazu auch Teile der Antriebstechnik, wie Getriebe, Motoren und Antriebswellen. Die Software der Kameras hat eine für den Brandschutz besonders wichtige Funktionalität: Die Temperatur des heißesten Punktes innerhalb des Bildes – der so genannte Hotspot – kann angezeigt und ausgewertet werden. In der Software lassen sich Schwellwerte für die Temperatur festlegen, bei denen bestimmte Aktionen ausgelöst werden. Für den Brandschutz gibt es zwei Alarmierungsstufen: Bei einer Temperatur von 120 °C wird ein Voralarm ausgelöst, der durch eine Rundum-Meldeleuchte signalisiert wird. Der Maschinenbediener wird so alarmiert und kann die Situation überprüfen. Besonders hilfreich ist dabei das Bild der Infrarotkamera, auf dem die heißeste Stelle markiert ist. Wird eine Temperatur von 130 °C überschritten, löst das System den Hauptalarm aus und die Hobelmaschine wird gestoppt. Die Temperaturschwellen können vom Bedienstand der Hobellinie aus in der Visualisierung verändert werden.

Je nach Produkt und Holzart sind hier verschiedene Schwellwerte notwendig. Bisher konnten mit dem System schon mehrmals Überhitzungen detektiert werden. Werden solche Schäden frühzeitig erkannt, kann die Instandhaltung die entsprechenden Teile austauschen, bevor es zum Schaden kommt. Ein Ausfall mit längerem Produktionsstillstand wird so vermieden, und im Ergebnis erhöht sich die Verfügbarkeit der gesamten Anlage.

Überwachung der Gesamtanlage

Überwachung des Prozesses über einen großen Live-Monitor.
Quelle: binderholz

 

Infrarotüberwachung bietet weitere Möglichkeiten

Die Überwachung von Temperaturen an den Hobellinien bietet aber noch mehr Möglichkeiten, die weit über den präventiven Brandschutz hinausgehen. So lässt sich die Temperatur der Holzoberfläche ebenfalls auswerten. Je nach Anpressdruck der Anschlaglineale kann sich die Holzoberfläche ebenfalls beträchtlich erwärmen. Neben der Brandgefahr können, wenn die Temperaturen zu hoch sind, Verfärbungen oder sogar Brandspuren die Qualität der Oberfläche beeinträchtigen. Direkt nach der Hobellinie gibt es eine Qualitätskontrolle, aber bis die Verfärbungen dort bemerkt werden, sind schon viele weitere Bretter gehobelt worden. Um solche Qualitätseinbußen zu verhindern, können ebenfalls die Infrarotkameras von Optris verwendet werden. Diese überwachen die Oberflächentemperatur des Werkstücks und sichern dadurch die Qualität des Endproduktes. Mit der Temperaturüberwachung der Holzoberfläche durch die Infrarotkameras direkt in der Maschine lässt sich die Ausschuss-Menge reduzieren.

Einfache Integration der kompakten Kameras in die Steuerungstechnik

Durch die kompakte Bauweise der Infrarotkameras von lediglich 46 mm x 56 mm x 90mm können die Messgeräte auch in beengten Räumlichkeiten optimal eingesetzt werden. Für den Elektro-Betriebstechniker war ebenso wichtig, dass sich die Kameras einfach in die Steuerungs- und Bedienarchitektur der Hobelanlage integrieren lassen: „Das sehr gute Interface der Optris-Kameras war für uns hierbei ein entscheidender Vorteil.“ Im ersten Schritt wurde bei Erreichen der verschiedenen Temperatur-Schwellwerte über den digitalen Ausgang ein Signal an die SPS übermittelt, die dann entsprechend reagiert hat. „Inzwischen lesen wir den Temperaturmesswert in die SPS ein und verfolgen so den Temperaturverlauf“, erläutert er weiter. Für den präventiven Brandschutz werden die Infrarot-Bilder der Kameras zusätzlich auf einem PC, geliefert von der Firma Kapsch BusinessCom AG (Niederlassung Innsbruck), dargestellt. Dort läuft die lizenz- und kostenfreie Software PIX Connect von Optris. Die moderne Software hat eine intuitive Bedienoberfläche und bietet zahlreiche Funktionen zur Analyse und Dokumentation der Messdaten. Die Software lässt sich individuell anpassen und ermöglicht die Einstellung der Alarme, die bei verschiedenen Temperaturen ausgelöst werden. Besonders wichtig ist die Anzeige des Hotspots innerhalb des aufgenommenen Bereichs. Dadurch erkennt der Maschinenbediener im Fall eines Alarms mit einem Blick, welcher Teil der Maschine aktuell zu heiß ist, so dass er entsprechende Maßnahmen einleiten kann.

Weitere Installationen geplant

Der Einsatz der Infrarotkameras von Optris bei binderholz ist eine Erfolgsgeschichte. Neben dem präventiven Brandschutz, der die Investitionen schützt, lässt sich auch eine innovative Qualitätssicherung direkt an den Hobelanlagen integrieren. Das System hat die Verantwortlichen so überzeugt, dass weitere Installationen in den Werken in Österreich und Deutschland umgesetzt wurden. „Die Systeme laufen absolut stabil und sind sehr ausfallsicher“, fasst der Experte die positiven Erfahrungen zusammen.

 

Hobelanlage bei binderholz

Durch die elf Meter langen Hobelanlagen läuft
das Holz mit bis zu 200 Metern pro Minute.

Quelle: binderholz

 

Vorteile auf einen Blick

  • Berührungslose Temperaturüberwachung detektiert potenzielle Brandherde in Echtzeit
  • Unerwünschte Oberflächenveränderungen an Werkstücken (z.B. Verbrennungen an Holz) können aufgrund thermischer Veränderungen frühzeitig erkannt werden
  • Industrielle Infrarotkameras können Prozesse mit hohen Geschwindigkeiten abbilden
  • Berührungslos messende IR-Kameras benötigen deutlich weniger Verkabelung an der Anlage als herkömmliche Messfühler
  • Die Koppelung von verschiedenen Infrarotkameras ermöglicht die Überwachung größerer Anlagen bzw. vieler kritischer Komponenten
  • Die Software von Optris ermöglicht die Einstellung unterschiedlicher Alarmierungsstufen

 

Autoren

 

Mitarbeiter von binderholz

in Kooperation mit

Dipl.-Ing. Torsten Czech, Optris
Head of Product Management

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Ihr Ansprechpartner

Maik Lippe

Dipl.-Ing. Maik Lippe

Tel.: 030 / 500 197-0
Fax: 030 / 500 197-10
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