Prozeßstörungen vermeiden

Dipl.-Ing. Christoph König Inframetrics Infrared Syst.Dietzenbach

Wenn bei Matthias Schmitt das Telefon klingelt, dann handelt es sich meistens um eine schlechte Nachricht. Solche Neuigkeiten entgegenzunehmen und sie aus der Welt zu schaffen, ist schließlich die Aufgabe des Diplom-Ingenieurs für Elektrotechnik.

Schmitt arbeitet im Werk 1 der Mannesmann-Sachs AG in Schweinfurt im Bereich Sicherheitstechnik / Instandhaltung und ist unter anderem für Störungen, Änderungen und Reparaturen von Maschinen und Anlagen zuständig.

Eine vielschichtige Aufgabe, denn im Werk 1 befinden sich sowohl die Fertigung der PKW-Wandler, als auch die Naben-Fertigung. Dazu kommen noch die Montage der Ausrücker für Fahrzeugkupplungen sowie Galvanik und Härterei. Alles in allem ein recht breites Spektrum an Ablaufprozessen, die hier zu betreuen sind.

Ein Störungsfall an einer der Maschinen muß nicht zwangsläufig einen allzu langen Produktions-Stopp zur Folge haben. Oft können die Elektriker vor Ort den Schaden beheben, wenn sich ein „Hardware-Fehler“ ausmachen läßt. Matthias Schmitt und seine Kollegen werden in solchen Fällen erst gar nicht verständigt. Nur, wenn die besagte Störung elektrotechnischer Art ist, treten die Experten auf den Plan.

Die Prüfung setzt mit einem Programmiergerät an. Mögliche Störungen in der Prozeßsteuerung können damit genauso geortet werden wie fehlerhafte Bauteile. „Ist das defekte Bauteil gefunden, wird es sofort ausgetauscht und die Sache ist perfekt. Läuft die Maschine dann trotzdem nicht, muß man weiter suchen,“ erläutert Schmitt das Vorgehen.

Der Defekt kann vielerlei Ursachen haben. Vielleicht ein Wärmefehler? Oder eine schlecht verarbeitete Klemmstelle? Eine fundierte Antwort konnte in der Vergangenheit nur über das Prinzip von „Trial and Error“ gefunden werden. Auf Verdacht wurden einzelne Elemente solange ausgetauscht, bis die Störung behoben war. Ein Suchspiel, das mitunter zeitraubende Ausmaße annehmen konnte.

Die Anschaffung einer Infrarot-Wärmebildkamera war daher nur eine Frage der Zeit. Wenn Matthias Schmitt heute zu einem Störfall gerufen wird, hat er nicht nur das Programmiergerät, sondern auch eine Infrarot-Kamera „ThermaCAM“ im Gepäck.

Mit dieser kann er leicht und ohne großen Aufwand alle verdächtigen Bereiche der Maschine abchecken, indem er jeweils ein Wärmebild erstellt. Überhitzte Leitungen, fehlerhafte Kontakte oder Defekte an Oberflächen lassen sich in kürzester Zeit ermitteln und ausmachen. „Die Effektivität unserer Prüfung“, so Schmitt, „hat sich durch die Infrarot-Kamera ganz entscheidend erhöht.“ Klassisches Beispiel: überhitzte Leitungen in Schaltschränken. Bei einem Verdacht über die defekte Stelle, richtet er die Kamera darauf und betrachtet die anvisierte Stelle als Wärmebild. Sofort erkennt der Bediener, ob sich in dem gewählten Ausschnitt überhitzte Stellen befinden oder nicht. Über die Zoom-Funktion lassen sich nun Details zur näheren Betrachtung vergrößern.

Der Meßbereich wurde in diesem Fall mit einer Obergrenze von 38 °C festgelegt. Das reicht, um generell festzustellen, ob es Teile mit zu hoher Erwärmung im Schaltschrank gibt. Um eine konkrete Temperaturangabe zu erfahren, kann der Bediener den Meßbereich nach oben hin verändern. Die ThermaCAM ist in der Lage, Angaben zur Temperatur eines einzelnen Meßpunkts oder eines frei zu definierenden Bildausschnitt festzulegen.

Dem Bediener stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, ein Wärmebild zu erhalten und es – zumindest zwischenzeitlich – zu konservieren. Einmal kann man mit der ThermaCAM das gezeigte Bild einfrieren und damit kurzfristig festhalten. Oft genügt dies dem Bediener für eine schnelle Analyse und Entscheidung.

Will er aus Gründen der Dokumentation die Bilder längerfristig festhalten, reicht ein Knopfdruck und die Kamera speichert das Bild ab. Die ThermaCAM verfügt über eine PCMCIA-Speicherkarte, mit denen bis zu 256 Bilder je Karte festgehalten werden können. Das Gerät von Mannesmann Sachs ist überdies mit der leistungsstarken Bildverarbeitungs-Software ThermaGRAM for Windows, ausgestattet.

Die Bedienung dieser Software erfolgt äußerst einfach, denn sie ist nach der für Windows typischen Drag-and-Drop-Systematik aufgebaut. Der Anwender findet die vertraute Umgebung und die vertrauten Befehlsstrukturen wieder, die von den gängigen PC-Programmen bekannt sind. So geht die Analyse von Live- oder Standbildern recht einfach vonstatten. Per Mausklick können die thermischen Aufnahmen der relevanten Daten in andere Windows-Programme übertragen werden.

Zweites Beispiel: Ein Schütz in einem Schaltschrank zu einem Ölaggregat. Die drei Stromleitungen müßten eigentlich gleichmäßig stark belastet sein und daher die gleiche Erwärmung aufweisen. Das tun sie aber nicht – ein deutliches Indiz dafür, daß hier etwas nicht in Ordnung sein kann.

„Etwas nicht in Ordnung“ – bedeutet das jedesmal den sofortigen Wechsel des jeweiligen Teiles? – Das bedeutet es eben nicht. „Dies ist ja der eigentliche Fortschritt, den wir mit unserer Infrarot-Kamera gemacht haben“, meint Schmitt erfreut. „Ich erhalte damit frühzeitige Hinweise auf verdächtige Stellen und kann präventiv arbeiten.“

Präventiv arbeiten, das heißt: Es gar nicht erst soweit kommen zu lassen, bis eine Störungsmeldung eintrifft. Die Instandhaltungs-Experten haben den Wert dieser Technologie schnell erkannt und sich dementsprechend darauf eingestellt. Inzwischen wird die ThermaCAM dazu genutzt, frühzeitig potentielle Gefahrenherde aufzudecken.

„Ein Wärmebild, das mir sagt, es ist alles in Ordnung, hat für das Unternehmen fast noch mehr Wertigkeit, als eines, das einen Defekt entdeckt,“ erläutert Schmitt. Beispiel: Die Prüfung eines Wärmetauschers. Das Wärmebild wurde aus rein präventiven Gründen aufgenommen, um die Effizienz abzuchecken.

Nicht nur Zeit und Ärger lasse sich damit einsparen, sondern auch eine ganze Menge Geld. Was für Schmitt aber am wichtigsten ist: Die Qualität der Arbeit und der Nutzen, den seine Abteilung für die Kollegen bringen kann, hat sich durch die Investition erhöht. Während in den ersten Wochen der Erprobungsphase solche Präventiv-Aufnahmen eher sporadisch gemacht wurden, geht das Mannesmann-Sachs-Team schon bald einen Schritt weiter:

Zukünftig will man auf die „Feuerwehr-Einsätze“ der Instandhalter möglichst verzichten. Dafür sollen regelmäßige Inspektionsrundgänge mit der Infrarot-Kamera sorgen, die in fest definierten Intervallen stattfinden. Alle Inspektionen werden – mit Hilfe der ThermaGRAM-Software dokumentiert, so daß man auch die Zustands-Chronologie einer Maschine, eines Schaltschranks oder einzelner Bauteile verfolgen kann.

Die präventiven Instandhaltungsqualitäten der ThermaCAM haben sich im Werk herumgesprochen. Ihre Einsätze gehen längst über die elektrotechnischen Anwendungen hinaus. Zum Beispiel zur Isolationsprüfung von Härteöfen (Abb. 1). Hier tragen Wärmebilder zur Erkennung schadhafter Ausmauerungen bei und zu einer fundierten Entscheidung darüber, ob der betreffende Ofen instandgesetzt werden kann oder erneuert werden muß.

Oder zur Feststellung von Lagerschäden an Spindelköpfen (Abb.2). Durch die Funktion des „Spottings“ liefert die ThermaCAMpunktgenaue Temperaturangaben oder auch, wie im Bild zu sehen, das Temperaturintervall bestimmter Ausschnitte. Die ermittelte Maximal-Temperatur von 40,7 °C gibt allen Anlaß zur Sorge, da die zulässige Meßtoleranz für den Spindelkopf 40° C beträgt und damit überschritten ist. Es ist anzunehmen, daß die Erwärmung der Spindel selbst noch um einige Grad höher liegen dürfte – höchste Zeit also, sie auszuwechseln.

Das Beispiel Mannesmann Sachs zeigt sehr deutlich, wie sich Anwendungsfelder für ein Infrarot-Meßsystem im Laufe der Zeit entwickeln und ausweiten können. Wie kam es zur Auswahl der ThermaCAM?

Die Auswahl sei von seiten von Mannesmann Sachs sehr gründlich vollzogen worden. Nahezu alle derzeitigen Anbieter wurden „unter die Lupe“ genommen. Letztendlich fiel die Entscheidung zugunsten von inframetrics vor allem wegen der leichten Handhabung der ThermaCAM aus. „Man hält die ThermaCAM fast wie eine Videokamera. Sie ist leicht und notfalls auch mit einer Hand zu bedienen,“ erklärt Schmitt. Weitere Faktoren wie die hohe Meßgenauigkeit, die einfache Bedienung der Software kamen als Pluspunkte dazu.

Erfreulich sei auch gewesen, daß alle inframetrics-Kunden auf ihren Geräten geschult werden. Fünf Tage lang, so Schmitt, sei ihm und den anderen Teilnehmern alles über die optimale Anwendung einer ThermaCAM vertraut gemacht worden. Und das war gut so, denn: Nur, wer ausreichend mit den Funktionen des Systems und den Möglichkeiten der Infrarot-Thermografie im allgemeinen vertraut gemacht wurde, der kann auch effizient damit arbeiten, so Schmitt.

Effizient arbeiten – das tut man bei Mannesmann-Sachs schon die ganze Zeit. Und in der Instandhaltung ist die Arbeit seit kurzem noch ein Stück effizienter und präventiver geworden. Übrigens: Anrufe mit Störungsmeldungen bekommt Matthias Schmitt noch immer, aber immer seltener.

Weitere Informationen A QE 603