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Heavy Duty Nicht ins Schwitzen kommen: Lichtschranken für gläserne Schwerstarbeit

| Autor / Redakteur: Roland Hackenjos* / Sariana Kunze

Die Produktion von Glasflaschen ist nichts für Sensibelchen. Hitze, Dampf, Staub machen die Behälterglasproduktion zum Heavy Duty-Bereich. Für sichere Funktion unter rauesten Bedingungen in den Systemlösungen von Heye International sorgen Glaslichtschranken und Hochtemperatur-Reflektoren von Sick.

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Bei der Produktion von Glasflaschen entstehen Temperaturen von mehr als 1.000 °C. Hierfür sind Komponenten gefragt, die nicht schnell ins Schwitzen kommen.
Bei der Produktion von Glasflaschen entstehen Temperaturen von mehr als 1.000 °C. Hierfür sind Komponenten gefragt, die nicht schnell ins Schwitzen kommen.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Deutlich mehr als eine Mio. 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 Sensoren müssen zugleich hohen Umgebungstemperaturen, starken mechanischen Beanspruchungen, Rußpartikeln, Glasstaub, feinsten Ölpartikeln und Wasserdampf in der Luft sowie dem Einwirken chemischer Stoffe wie beispielsweise Salzsäure standhalten. Die Clearsens-Glaslichtschranke WL12G-3 und der Hochtemperatur-Reflektor SW50 sind Teil des Heavy Duty-Portfolios von Sick und werden von Heye International eingesetzt.

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Heavy-Duty-Sensoren für Behälterglasproduktion

Mit dem Slogan „We are Glass People“ unterstreicht Heye International in Obernkirch seine Position auf dem Gebiet von Dienstleistungen und Technologien im Bereich der Behälterglasindustrie. Das Unternehmen produziert unter der Marke „Hiperform“ Maschinen und Anlagen zur effizienten Behälterglasherstellung, setzt mit „Hishield“ Prüf- und Inspektionssysteme für verschiedenste Hohlglas-Behältertypen um und bietet mit „Hitrust“ Dienstleistungen für das Projektmanagement, die Projektplanung, die Ausführung und den Bau neuer Produktionsanlagen sowie die Optimierung und Effizienzsteigerung bestehender Prozesse an. „Hiperform“ steht für das sogenannte heiße Ende der Behälterglasproduktion. Aus einer mehr als 1.000 °C heißen, flüssigen Glasschmelze formen die Produktionsmaschinen im täglichen Dreischichtbetrieb Flaschen. Diese weisen, wenn sie als kontinuierlicher Flaschenstrom zu den nächsten Prozessschritten transportiert werden, immer noch Temperaturen bis zu 650 °C auf – was die Atmosphäre in der Umgebung auf mehr als 120 °C erwärmt. Zusätzlich erschweren Fremdstoffe und Feuchtigkeit in der Luft, teilweise starke Vibrationen in den Maschinen die Einsatzbedingungen von Sensoren, mit denen Flaschen gezählt und der Flaschenstrom kontrolliert werden sollen.

Glaslichtschranke als Überlebenskünstler

Heye International hat vor diesem Hintergrund verschiedene Sensoralternativen betrachtet. 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 sowie der kritischen, hitzeumflimmerten Oberfläche der Glasflaschen. Man entschied sich für 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 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 2 m gewährleistet dieser Autokollimations-Sensor ein sicheres Detektionsverhalten und bietet zugleich hohe Funktionsreserven, beispielsweise bei Belagbildung auf der Sensoroptik. Diese besteht aus kratzfestem sowie medien- und alterungsbeständigem PMMA-Acrylglas.

Die Schaltfrequenz der Reflexions-Lichtschranke beträgt 1.500 Hertz – was ein zuverlässiges Detektieren und Zählen der einzelnen Flaschen im Transportstrom gewährleistet. Hier kommt 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 nicht: Mit ihrem in den eloxierten Aluminium-Montagerahmen eingesetzten Borosilikatglas widerstehen sie dauerhaft Temperaturen bis 300 °C. Da die Flaschen- und Behälterglasmaschinen rund um die Uhr im Einsatz sind, ist es wichtig, dass die Sensoren auch in der dritten Schicht – also ohne einen Instandhaltungstechniker – betätigt werden können.

* Roland Hackenjos, Produktmanager Industrial Sensors, Sick

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