Genaue berührungslose Temperaturmessung in Glashärtungsanlagen

Thermisches Vorspannen zur Verstärkung und zum Schutz von Glas erfordert präzise Temperaturkontrolle

Das thermische Vorspannen ist eines der Verfahren, die in dieser Branche regelmäßig von vielen Unternehmen eingesetzt werden. Es findet Anwendung in Bereichen wie Glasveredelung, Glasbau, Sicherheitsglas und Glasdesign. Das thermische Vorspannen von Einscheibensicherheitsglas, oft auch als Härten bezeichnet, erhöht die Biegefestigkeit der behandelten Glasscheiben auf Werte, die über 200 N/mm² liegen können.

Diese Wärmebehandlung steigert die Temperaturwechselbeständigkeit der Glasscheiben. Während des thermischen Vorspannens wird die Glasscheibe zunächst in einem Ofen über den Transformationspunkt auf etwa 620 °C bis 670 °C erhitzt. Anschließend wird die Oberfläche sehr schnell abgekühlt, meist durch Einblasen von kalter Luft in den Kühlbereich. Der gesamte Prozess hängt stark davon ab, dass die Temperatur der Glasscheibe beim Beginn der Abkühlung gleichmäßig über dem Transformationspunkt liegt. Ist dies nicht der Fall, können übermäßige Zugspannungen im Glas dazu führen, dass die Scheibe bricht. Ob die gesamte Oberfläche während des Erhitzungsvorgangs die richtige Temperatur erreicht hat, lässt sich ohne IR-Messung nicht feststellen.

Traditionell wurde vorgespanntes Glas mit Pyrometern oder Infrarot-Linienscannern von oben gemessen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass Glas mit einer Low-E-Beschichtung (niedrige Emissivität) im Infrarotbereich stark reflektiert. Daher erfassen herkömmliche Messmethoden mit Pyrometern oder Linienscannern oberhalb der Produktionslinie falsche Temperaturen. Zudem übersteigt die Umgebungstemperatur oberhalb des Ausgangs des Härteofens oft die zulässige Betriebstemperatur der installierten Geräte, was den Einsatz einschränkt, die Messgenauigkeit verringert und die Installation erschwert.

Innovative Lösungen für die Low-E-Glasprüfung: Das BUGIS-System von Optris

Low-E-Glas stellt für die Infrarotmesstechnik eine erhebliche Herausforderung dar. Es wird in Mehrscheiben-Isolierverglasungen eingesetzt und besitzt eine beschichtete Seite mit sehr niedriger Emissivität, die im Winter den Wärmeverlust reduziert und im Sommer die Aufheizung durch Sonneneinstrahlung minimiert.

Das Bottom-Up Glass Inspection System (BUGIS) von Optris begegnet dieser Herausforderung und spielt eine entscheidende Rolle bei der Qualitätskontrolle von Low-E-Glas. Durch den Einsatz von zwei unterhalb der Vorspannlinie montierten Infrarotkameras misst das System kontinuierlich die Temperatur auf der unbeschichteten, hoch emittierenden Seite des Glases.

Die Effizienz des BUGIS-Systems wird durch das ultraschnelle Optris CTlaser 4M-Pyrometer mit einer Ansprechzeit von nur 90 μs weiter verbessert, das ebenfalls unterhalb montiert ist. Zusammen mit dem digital gesteuerten Linsenschutzsystem (DCLP) sind beide Infrarotkameras zuverlässig gegen Glasbruch geschützt. Das DCLP nutzt einen Aktuator, um eine Metallabdeckung vor das Pyrometer oder die Infrarotkamera zu bewegen, wenn keine Messung erfolgt. Dies verlängert die Wartungsintervalle für die Reinigung der Optik erheblich und macht eine zusätzliche Druckluftreinigung überflüssig.

Optris bietet das Bottom-Up Glass Inspection System in zwei Varianten an: das hochauflösende GIS 640i G7 und das leistungsstarke GIS 450i G7. Beide Systeme sind vormontiert und ermöglichen eine einfache Installation an Glasvorspannanlagen. Zum Lieferumfang gehören Infrarotkameras, Pyrometer, Verschlusssysteme, ein kompakter Schaltschrank mit allen elektronischen und Steuerkomponenten sowie alle erforderlichen Kabel – eine umfassende Lösung für präzise und effiziente Temperaturmessung in der Glasproduktion.