Spurensuche im Lehm

Die 1873 gegründete Vedstaaruper Ziegelei befindet sich seit fünf Generationen in Familienbesitz. Modernste Technik und eine kleine, hochqualifizierte Stammbelegschaft bestimmen heute das Traditionsunternehmen: Der Automatisierungsgrad in der Produktion ist in-
zwischen so hoch, dass die Anlage trotz der riesigen Kapazität für den Betrieb rund um die Uhr nur noch eine Handvoll Operateure und technische Spezialisten erfordert. Umso entscheidender ist der störungsfreie Maschinenlauf, der tadellose Werkstoffe voraussetzt. Hergestellt werden die Ziegel aus einer Mischung von Lehm, Sand und Wasser. Das Rohmaterial Lehm stammt aus der nahen Umgebung und birgt einige Tücken: Außer Geröll, das von Steinbrecheranlagen gut zerkleinert wird, enthält es Metallteile, vorwiegend Bolzen, Nägel und Schrauben, Kronkorken und Stahldraht, aber auch Kugeln aus dem Schwedenkrieg und auch schon mal einen Fahrradlenker. Eingegossen in einen Mauerstein wären die kleineren Fremdkörper kein Problem. Sie sind jedoch eine erhebliche Gefahr für die Roboter, selbstfahrenden Wagen, Öfen und Mischmaschinen, weil sie dort im Produktionsprozess große Schäden verursachen können. Zum Beispiel beim Walzen des Lehms: Der Abstand der Stahlwalzen verringert sich dazu auf 0,6 bis 0,8 mm. Verklemmt sich hier ein mitgeförderter Nagel, können Anlage und Produktion bereits stillstehen. In der Vergangenheit beliefen sich einzelne Schadensfälle auf bis zu 10.000 €, zuzüglich dem noch schwerer wiegenden Produktionsausfall von bis zu zwei Tagen. Metallische Fremdkörper müssen deshalb frühzeitig erkannt und entfernt werden.

Wer dreimal warnt, dem glaubt man nicht

Der Einsatz herkömmlicher Metalldetektoren erwies sich in Vedstaarup als unbefriedigende Lösung, vor allem, weil solche Sensoren auch kleinste Stücke erfassten und ständig die Anlage stoppten. Allzu häufig konnte der Maschinenführer keine störenden Teile erkennen, quittierte ein ums andere Mal die Störung als Fehlalarm, bis schließlich doch ein größerer Fremdkörper vom Sensor erkannt, aber übersehen wurde: Erneut trat ein schwerer Schaden ein. Als problematisch erwies sich zudem die Platzierung der Sensoren in der Anlage, weil sie grundsätzlich von metallischen Anlagenteilen in ihrer Umgebung gestört wurden.

Überwachung am laufenden Band

Erfolg brachten erst Detektoren des Sensorspezialisten EGE, die unter den Transportbändern installiert wurden, die den Lehm zu den unterschiedlichen Verarbeitungsstationen transportieren. Die Funktionsweise blieb dieselbe: Auch die neuen Detektoren melden Metallteile und stoppen das Band, worauf ein Operateur die aufgefundenen Fremdkörper entfernen muss. Im Unterschied zu den zuvor eingesetzten Modellen erkennen die EGE-Sensoren jedoch zuverlässig nur die entscheidenden Metallteile, weil sie exakt auf das Einsatzumfeld eingestellt werden können. In der Ziegelei werden nun sicherheitshalber alle Teile vom Nagel bis hin zur Pflugschar erfasst. Bei noch kleineren Stücken jedoch wird kein Stillstand mehr ausgelöst.

Induktive Messung

Als induktive Näherungsschalter sprechen Metalldetektoren auf den physikalischen Effekt der Güteänderungen eines Resonanzschwingkreises an, der durch Wirbelstromverluste in leitfähigen Materialien ausgelöst wird. Solche Änderungen entstehen gemäß dem Induktionsgesetz, wenn Metallkörper in das vom LC-Schwingkreis erzeugte hochfrequente Wechselfeld an der aktiven Fläche des Sensors eintreten: Dem Schwingkreis wird Energie entzogen, die gemessene Amplitude wird kleiner und ein Schalt-signal löst aus.

Das Messprinzip erfasst grundsätzlich sowohl ruhende als auch bewegte Metalle. EGE koppelt jedoch den Sensor mit einem speziellen Steuer- und Auswertegerät, das durch eine automatische Anpassregelung ruhende Teile ausblendet. Erfasst und gemeldet werden nur noch bewegte Metalle, also die problematischen Fremdkörper. „Seit Einführung der EGE-Metalldetektoren läuft die Produktion wesentlich reibungsloser," so Thorlejf Christiansen, Automatisierungsexperte der Vedstaaruper Ziegelei. „Schon im Vorfeld verhindern sie fast ohne Fehlalarme das Eindringen größerer Metallstücke, so dass wir keine erheblichen Schäden und vor allem keine tagelangen Stillstände mehr haben. Im Gegensatz zu den vorherigen Lösungen hat sich der Einbau dieser Sensoren schon mehrfach bezahlt gemacht: Heute halten die Bänder nämlich nur an, wenn es wirklich sein muss. Und bei den Anschaffungskosten liegt unser neues System mit nur einem Drittel des Preises auch noch deutlich unter der früher eingesetzten Technik."

Detektorsystem aus Sensor und Auswerteelektronik

Das Metalldetektor-System 3300 besteht aus der induktiv arbeitenden Detektorspule und dem angeschlossenen Auswertegerät. Die vom Auswertegerät umgewandelten Signale werden direkt an die programmierbare Steuerung im Kontrollraum gemeldet. Bei Erfassung eines Metallteils signalisiert eine LED-Anzeige am Auswertegerät dessen Größe. Zusätzliche Funktionsanzeigen melden den Status der Versorgungsspannung, die Betriebsbereitschaft des Systems oder Systemstörungen. Die Erkennungsempfindlichkeit des Detektors wird über ein Potentiometer justiert. In Vedstaarup hat sich die Anpassung an die relevanten Faktoren – die Transportgeschwindigkeit, die Spulenumgebung und die elek-
tromagnetischen Eigenschaften der typischen Fremdkörper im Fördermaterial – als äußerst präzise erwiesen und die Produktivität entscheidend optimiert.