Bij het Oostenrijkse bedrijf Binderholz GmbH worden verschillende producten bewerkt met de nieuwste generatie schaafmachines. Als onderdelen van dit soort machines te heet worden, kan dit in het ergste geval leiden tot het ontbranden van de houtkrullen en resulteren in brand. Infraroodcamera's van Optris detecteren onmiddellijk oververhitte onderdelen, waardoor het risico op brand effectief wordt weggenomen. Maar bij deze toepassing biedt de infraroodtechnologie ook extra voordelen: verbrandingen op het hout, veroorzaakt door overmatige druk, worden geminimaliseerd.
Hout: een eeuwenoud bouwmateriaal
Hout heeft een millennia-oude traditie als materiaal en als bouwmateriaal. Zelfs vandaag de dag overtreft de productie van hout die van staal of beton. De mogelijkheden voor het gebruik van hout zijn divers: naast het gebruik als grondstof voor papierproductie, wordt hout ook gebruikt als bouwmateriaal in de civiele techniek en als interieurmateriaal in gebouwen en voor de constructie van meubels.
Hoogpresterende schaafsystemen
Het Oostenrijkse bedrijf Binderholz GmbH (zie kadertekst) is de Europese marktleider op het gebied van massieve houtproducten en innovatieve bouwoplossingen. Op hun locatie in Fügen produceert Binderholz onder andere laminaatplaten voor gelijmd gelamelleerd hout, profielplanken en vloerdelen. De ruwgezaagde massief houten onderdelen worden gladgemaakt, geschaafd en, indien nodig, geprofileerd op een schaafmachine. De 12 meter lange vierzijdige schaafmachine heeft in totaal elf spindels die het werkstuk in één doorgang van alle kanten kunnen bewerken. Tijdens dit proces beweegt het hout met een snelheid van maximaal 3,4 meter per seconde door de schaaflijn. Invoergeleiders en drukschoenen, die pneumatisch worden afgesteld, drukken de houtdelen tegen de spindels. “Vanwege de hoge snelheden is de juiste afstelling van de contactdruk erg belangrijk,” legt de specialist elektrotechniek uit, die verantwoordelijk is voor de uitrusting van de schaaflijnen bij Binderholz. Als de druk te hoog is, kunnen de invoergeleiders door overmatige wrijving oververhit raken, wat in het ergste geval tot brand kan leiden.
Temperatuurmonitoring op de schaaflijn
Om het risico op brand door hete machineonderdelen te voorkomen, vertrouwt Binderholz op een temperatuurmonitoringsysteem in de schaaflijn. Het was niet mogelijk om een temperatuurmeting uit te voeren met traditionele meetsensoren, omdat de hoeveelheid bekabeling die nodig zou zijn onpraktisch zou zijn vanwege het vereiste om op veel locaties de temperatuur te meten. Bovendien zouden de kabels beschermd moeten worden tegen schade door houtspaanders, bijvoorbeeld. De oplossing werd geleverd door Optris, de fabrikant van infraroodcamera’s. De cameramodellen PI 400 en PI 640 worden gebruikt. De PI 400 camera’s hebben een resolutie van 382 x 288 pixels; de PI 640 heeft zelfs 640 x 480 pixels. Voor elke pixel meten de infraroodcamera’s een individuele temperatuurwaarde – en dat tot 125 Hertz.
Infraroodcamera’s monitoren schaafsystemen – van brandbeveiliging tot kwaliteitscontrole
In totaal zijn er elf infraroodcamera’s geïnstalleerd op twee schaaflijnen bij Binderholz. Deze camera’s hebben zicht op alle kritische onderdelen van de schaafmachines die door overmatige temperaturen beschadigd zouden kunnen raken of, in het ergste geval, brand zouden kunnen veroorzaken. Naast de eerder genoemde geleiders, die door wrijving bij te hoge druk kunnen oververhitten, omvat dit ook onderdelen van de aandrijftechnologie, zoals versnellingsbakken, motoren en aandrijfassen. De software van de camera’s heeft een functionaliteit die vooral belangrijk is voor brandbeveiliging: de temperatuur van het heetste punt binnen het beeld – de zogenaamde hotspot – kan worden weergegeven en geëvalueerd. In de software is het mogelijk om drempelwaarden in te stellen voor de temperatuur waarbij bepaalde acties worden geactiveerd. Er zijn twee alarmniveaus voor brandbeveiliging: bij een temperatuur van 120°C wordt een vooralarm geactiveerd, dat wordt gesignaleerd door een universeel alarmlicht. Zo wordt de machinebediener op de hoogte gebracht van het alarm en kan de situatie gecontroleerd worden. Het beeld van de infraroodcamera, waarop de heetste positie is gemarkeerd, is daarbij bijzonder nuttig. Als een temperatuur van 130°C wordt overschreden, wordt het hoofdalarm geactiveerd en wordt de schaafmachine stilgezet. De temperatuurdrempels kunnen in de visualisatie vanuit de controlelocatie van de schaaflijn worden aangepast. Afhankelijk van het product en het type hout zijn hier verschillende drempelwaarden nodig. Tot nu toe is oververhitting al meerdere keren vroegtijdig gedetecteerd met het systeem. Wanneer dergelijke schade vroegtijdig wordt ontdekt, kan het onderhoudsteam de betreffende onderdelen vervangen voordat er echte schade optreedt. Zo wordt een storing met langere productieonderbrekingen vermeden, en neemt de totale systeembeschikbaarheid toe.
Infraroodmonitoring biedt verdere mogelijkheden
Het monitoren van temperaturen op de schaaflijnen biedt echter nog meer mogelijkheden die veel verder gaan dan preventieve brandbeveiliging. Zo kan ook de temperatuur van het houtoppervlak worden geëvalueerd. Afhankelijk van de contactdruk van de aanslagrail kan het houtoppervlak ook aanzienlijk opwarmen. Naast het risico op brand, kunnen bij te hoge temperaturen verkleuringen of zelfs schroeiplekken de kwaliteit van het oppervlak aantasten. Er is een kwaliteitscontrole stap direct na de schaaflijn, maar tegen de tijd dat de verkleuring daar wordt opgemerkt, zijn er al veel meer planken geschaafd. Om dergelijke kwaliteitsgebreken te voorkomen, kunnen ook de infraroodcamera’s van Optris worden gebruikt. Deze monitoren de oppervlaktetemperatuur van het werkstuk en zorgen zo voor de kwaliteit van het eindproduct. Met de temperatuurmonitoring van het houtoppervlak door de infraroodcamera’s direct in de machine kan het aantal afgekeurde producten worden verminderd.
Eenvoudige integratie van de compacte camera’s in de besturingstechnologie
Dankzij het compacte ontwerp van de infraroodcamera’s, slechts 46 mm x 56 mm x 76 mm, kunnen de meetapparaten ook optimaal worden gebruikt in krappe ruimtes. Voor de fabrieks-elektricien was het net zo belangrijk dat de camera’s eenvoudig in de besturings- en bedieningsarchitectuur van het schaafsysteem geïntegreerd konden worden. In de eerste fase, bij het bereiken van de verschillende temperatuurdrempelwaarden, werd een signaal via de digitale uitgang naar de PLC verzonden, die vervolgens overeenkomstig reageerde. “Inmiddels lezen we de temperatuursmeetwaarde in de PLC en volgen we op deze manier het temperatuurprofiel,” legt hij verder uit.
Voor de preventieve brandbeveiliging worden de infraroodbeelden van de camera’s daarnaast weergegeven op een PC, geleverd door het bedrijf Kapsch BusinessCom AG (vestiging Innsbruck). De licentie- en kostenvrije software PIX Connect van Optris draait op de PC. Deze moderne software heeft een intuïtieve bedieningsinterface en biedt tal van functies voor de analyse en documentatie van de meetgegevens. De software kan individueel worden aangepast en maakt het mogelijk om de alarmen in te stellen, die bij verschillende temperaturen worden geactiveerd. Het weergeven van het heetste punt binnen de vastgelegde regio is hierbij bijzonder belangrijk.
In geval van een alarm kan de machinebediener zo in één oogopslag herkennen welk deel van de machine momenteel te heet is, zodat hij de nodige maatregelen kan nemen.
Voordelen in één oogopslag
- Contactloze temperatuurmonitoring detecteert potentiële brandbronnen in real-time.
- Ongewenste oppervlakteveranderingen op werkstukken (bijv. brandplekken op hout) kunnen vroegtijdig worden herkend op basis van thermische veranderingen.
- Industriële infraroodcamera’s kunnen processen met hoge snelheid in beeld brengen.
- De contactloze IR-meetcamera’s vereisen aanzienlijk minder bekabeling in het systeem dan conventionele sensoren.
- Koppeling van verschillende infraroodcamera’s maakt monitoring van grotere systemen of vele kritieke componenten mogelijk.
- De Optris-software biedt de mogelijkheid om verschillende alarmniveaus in te stellen.
Citaat
“De systemen werken absoluut stabiel en zijn zeer storingsbestendig.”
Monitoring van het proces via een groot live-scherm
“De zeer goede interface van de Optris-camera’s was voor ons een doorslaggevend voordeel.”
