Glasklar im Vorteil - Lichtschranken im Heavy Duty-Einsatz

Deutlich mehr als eine Million Glasflaschen pro Tag werden in Spitzenzeiten in der Behälterglasproduktion einer Glashütte auf Maschinen von Heye International hergestellt. Das Detektieren und Zählen im High-Speed-Flaschenstrom ist jedoch nicht die einzige Herausforderung an die eingesetzten Lichtschranken WL12G-3 von SICK, sondern auch die extrem rauen Einsatzbedingungen. Flaschentemperaturen von über 600 °C in Verbindung mit Strahlungshitze sorgen dafür, dass auch den neben der Förderstrecke installierten Sensoren und Reflektoren ordentlich heiß wird.

Die ClearSens-Glaslichtschranke WL12G-3 und der Hochtemperatur-Reflektor SW50 bilden bei Heye International eine hitzebeständige und hoch verfügbare „Best-in-Glass“-Systemlösung. Dabei wächst die Herausforderung mit der Kombination kritischer Einsatzbedingungen: In der Behälterglasproduktion bei Heye International müssen die Sensoren zugleich hohen Umgebungstemperaturen, starken mechanische Beanspruchungen, Rußpartikeln, Glasstaub, feinsten Ölpartikeln und Wasserdampf in der Luft sowie dem Einwirken chemischer Stoffe wie beispielsweise Salzsäure standhalten.

Heye International: „We are Glass People”

Mit dem Slogan “We are Glass People” unterstreicht die Heye International GmbH in Obernkirch ihre weltweit führende Position auf dem Gebiet von Dienstleistungen und Technologien im Bereich der Behälterglasindustrie. Das Unternehmen, das seit dem Jahr 2003 der international agierenden Ardagh Group angehört, produziert u.a. Maschinen und Anlagen zur effizienten Behälterglasherstellung unter der Marke HiPERFORM.

Aus einer mehr als 1.000 °C heißen, flüssigen Glasschmelze formen die Produktionsmaschinen im Dreischichtbetrieb in Spitzenzeiten mehr als eine Million Flaschen. Wenn diese als kontinuierlicher Flaschenstrom zu den nächsten Prozessschritten transportiert werden, weisen sie immer noch Temperaturen bis zu 650 °C auf – und erwärmen auch die Umgebungstemperatur auf mehr als 120 °C. Sensoren, die unter diesen Einsatzbedingungen Flaschen zählen und den Flaschenstrom kontrollieren sollen, müssen zusätzlich zur Wärme Fremdstoffen und Feuchtigkeit in der Luft, sowie starken Vibrationen in den Maschinen standhalten.

„Best-in-Glass“ – die ClearSens-Glaslichtschranke WL12G-3

Bei der Auswahl geeigneter Sensoren betrachtete Heye International verschiedene Sensoralternativen. „Nicht-optische Systeme erwiesen sich als ungeeignet, weil ihr Arbeitsabstand nicht ausreichte, ihre Baugröße nicht passte, ihre Detektionsqualität nicht überzeugen konnte oder sie mit ihrer Ansprechzeit zu träge reagierten. Aber auch bei Optosensoren gab es Einschränkungen: Einweg-Lichtschranken waren wegen des doppelten Montage- und Installationsaufwands für Sender und Empfänger unerwünscht und Lichttaster scheiterten vor allem am Arbeitsabstand und der kritischen, hitzeumflimmerten Oberfläche der Glasflaschen“, so Roland Hackenjos, Produktmanager Industrial Sensors bei SICK.

Als „Best-in-Glass“-Lösung erwies sich die ClearSens-Glaslichtschranke WL12G-3 von SICK im Zusammenspiel mit einem Hochtemperatur-Reflektor SW50. Aufgrund ihres Metallgehäuses in Schutzarten bis IP 67 ist sie mechanisch sehr robust und beständig gegen eine Vielzahl aggressiver Medien. Die maximale Umgebungstemperatur im Betrieb ist auf sichere +60 °C spezifiziert. Tatsächlich beweist sie im Dauereinsatz bei Heye International – montiert hinter einem Wärmeschutzblech – eine Temperaturbeständigkeit von mehr als +80 °C. Mit einem spezifizierten Schaltabstand in dieser Applikation von zwei Metern gewährleistet dieser Autokollimations-Sensor ein sicheres Detektionsverhalten und bietet zugleich hohe Funktionsreserven, beispielsweise bei Belagbildung auf der Sensoroptik. Die Schaltfrequenz der Reflexions-Lichtschranke beträgt 1.500 Hertz und gewährleistet ein zuverlässiges Detektieren und Zählen der einzelnen Flaschen im Transportstrom. Hier kommt jetzt auch der Reflektor ins Spiel, denn an dessen Montageort auf der dem Sensor gegenüberliegenden Seite des Flaschenstroms herrschen ebenfalls hohe Temperaturen. Standardreflektoren aus Kunststoff würden bereits nach kurzer Zeit durch die intensive Wärmebestrahlung schmelzen und sich verformen. „Diese Gefahr besteht bei den Hochtemperaturreflektoren SW50 nicht, denn mit ihrem in den eloxierten Aluminium-Montagerahmen eingesetzten Borosilikatglas widerstehen sie dauerhaft Temperaturen bis 300 °C“, erklärt Roland Hackenjos.

Und schließlich legt Heye International aus Erfahrung viel Wert auf die einfache Bedienbarkeit des Sensors. Die Flaschen- und Behälterglasmaschinen sind rund um die Uhr im Einsatz – es ist daher wichtig, den Sensor bei Bedarf auch in der dritten Schicht, das heißt ohne einen Instandhaltungstechniker, betätigen zu können.

ÜBER DEN AUTOR

Als Leiterin des Bereichs Communication ist Ute Hofmann bei SICK verantwortlich für die externe und interne Kommunikation. Im Fokus stehen dabei besonders die Digitalisierung und Industrie 4.0. Diese Entwicklungen bedeuten für das Unternehmen und sein Umfeld nicht nur einen technologischen, sondern auch einen kulturellen Wandel, der kommunikativ begleitet werden muss. Ute Hofmann ist seit 2016 bei SICK tätig.