Dynamische Kontrollwaagen für maximale Effizienz und Sicherheit

Prinzipiell muss zwischen dynamischen und statischen Kontrollwaagen unterschieden werden: Bei statischen Waagen handelt es sich um Tischwaagen oder Bodenwaagen, auf der manuell Produkte aufgelegt werden müssen und die Waage den Zeitraum bestimmt, wann sie zu einer Gewichtseinschätzung gekommen ist. Dies führt zu hochgenauen Wägeergebnissen, jedoch kann dieses Verfahren lediglich stichprobenartig durchgeführt werden, zu dieser Kategorie von Produkten finden Sie hier weitere Informationen.

Eine typische dynamische Kontrollwaage besteht dabei in der Regel aus einem System dreier aneinander gereihter Förderbänder, wobei das wichtige Zuführband die Aufgabe der Produkt-Übernahme vom kundenseitigen Förderband, der korrekten Vereinzelung durch Produktbeschleunigung und der möglichst perfekten Übergabe an das nachfolgende Wägeband übernimmt,  Das möglichst schwingungsarm konstruierte Wägeband ist auf der Kernkomponente Wägezelle aufgebaut. Minebea Intec bietet hier sowohl DMS (Dehnungsmeßstreifen) –Technologie an wie auch hochpräzise und extrem schnelle EMK (elektromagnetische Kraftkompensation) –Technologie an. Das anschließende Abzugsband dient der sicheren Ausschleusung fehlerhaften (unter- oder übergewichtigen) Produkte. Zusätzlich gibt es zu jedem Produkt ergänzende Produkte, wie etwa Ausscheidesysteme oder passende Softwaretools wie etwa SPC@Enterprise. Dynamisch Kontrollwaagen (mit oder ohne integrierte Metallsuchgeräte) liefern aufgrund Ihrer lückenlosen Erfassung aller Meßergebnisse enorm viele und wichtige Daten über die tatsächliche Leistung (und damit Effizienz) von Produktionslinien. Um diese Daten leichter auswerten und beurteilen zu können, bietet Minebea-Intec eine Vielzahl von Datenschnittstellen, wie auch fertige, bidirektional kommunizierende Auswertetools wie etwa SPC@Enterprise.

Einhaltung der Fertigpackungsverordnung

Selbsttätige Kontrollwaagen sind seit ca. 1965 im Einsatz. Viele Einsätze dieser Waagen unterliegen dabei jeweils nationalen Gesetzgebungen bezüglich einzuhaltender Mindestgewichte und Durchschnittsgewichte: Hersteller von Fertigverpackungen mit einem einheitlichen und für den Endverbraucher sichtbaren (und damit verkauftem) Nenngewicht müssen sicherstellen, dass die in Umlauf gebrachten Produkte bestimmte Sollwerte nicht unterschreiten. Die Einhaltung dieser Regel liegt jedoch letztendlich in der Verantwortung der Hersteller dieser Fertigverpackungen. Viele Staaten dieser Welt verlangen zur Einhaltung dieser Fertigpackungsverordnung zusätzlich eine (unabhängige) periodische Überprüfung (in Europa „Eichung“) der in diesen Produktionsstätten hierzu eingesetzten Messmittel (Kontrollwaagen). Zusätzlich wird in der EU, Rußland und Japan über eine Erstinverkehrbringung - und periodischen Prüfung vor Ort (Eichung, Nacheichung) hinaus sogar eine, in diesen Regionen gesetzlich beschlossene, Bauartzulassung dieser Messmittel (Kontrollwaagen) vorausgesetzt, die die Meßgenauigkeit der verwendeten Geräte aufgrund vorangegangener Tests durch national akkreditierte Institute (e.g. PTB, NMI etc.) belegt. (EU:MID Regulierung). Die Bauartzulassung ist Bedingung, um eine Kontrollwaage überhaupt vor Ort unter realen Produktionsbedingungen erst in Betrieb zu nehmen oder nacheichen zu können.

Vollständigkeitskontrolle

Zu verwiegende Produkte können Flüssigkeiten, Pulver aber auch feste Komponenten enthalten, welche unendlich viele verschiedene Gewichtswerte annehmen können. Bestimmte Produkte jedoch enthalten eine endliche Soll-Anzahl von Komponenten, deren Einzelgewichte mehr oder weniger bekannt sind. Solche Produkte können somit (theoretisch) lediglich eine endliche Anzahl von Gewichtswerten annehmen. Insbesondere denke man hierbei an lediglich eine, oder wenige fehlende Komponente(n) die ein Produkt (eine Endverpackung) hierdurch unvollständig macht. Die Aufgabenstellung einer dynamischen Kontrollwaage besteht darin, Produkte auf ihre Vollständigkeit zu überprüfen und unvollständige Produkte mit ausreichender Messsicherheit aus dem Produktionsprozess auszuschleusen. Vollständigkeitskontrolle wird sowohl bei Einzelverpackungen wie auch bei End-of-Line-Verpackungen wie beispielsweise Kartons angewendet.

Qualitätskontrolle

Eine weitere Aufgabenstellung ist die rein innerbetriebliche Qualitätskontrolle, bei der eine Sollgewichtsabweichung (sowohl Über- als auch Untergewicht) auf fehlerhafter Fertigung schließen lässt, z.B. die Gewichtskontrolle eines Gußteiles, aus dessen Gewicht hervorgeht, ob z.B. eine Lunkerbildung (Luftblase im Innern) vorliegt, die den Ausschuss des kontrollierten Teiles erfordert.

Klassierung

In den oben erwähnten Anwendungen wird zwar auch klassiert, jedoch nur in die Einteilung nach gut und schlecht, bestimmte Gewichtwerte werden demnach akzeptiert oder ausgeschleust. Eine weitere Anwendung stellt jedoch das Klassieren im Sinne einer Klassenzuordnung dar. Hierbei werden oft mehrere aufeinander folgende Ausschleusemechanismen verwendet, um Produkte unterschiedlicher Gewichtsklassen in entsprechend unterschiedliche weiterführende Bahnen oder Auffangbehälter zu führen, die dann lediglich Produkte enthalten mit Gewichten innerhalb der zuvor festgelegten Gewichtsbereiche. Ein Auffangbehälter Nr.1 enthält so beispielsweise Produkte mit Gewichte zwischen 100g und 120g, Auffangbehälter Nr.2 enthält lediglich Produkte mit Gewichte zwischen 120g und 140g usw.

Optimierung der Füll- und Dosierprozesse (Tendenzregler)

Eine weitere Aufgabenstellung einer Kontrollwaage kann das aktive Steuern eines Füllprozesses sein. Der sogenannte Tendenzregler einer Kontrollwaage hat die Aufgabe, die der Kontrollwaage vorgeschalteten Abfüll-, Portionier- oder Schneidemaschinen über entsprechende Stellsignale so zu beeinflussen, dass der als Sollgewicht definierte Gewichtswert erreicht und möglichst konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck werden die Wäge-Ergebnisse entsprechend ausgewertet. Als Ergebnis der Auswertung wird ein Stellsignal (Stellgröße) ausgegeben, das der Verstellung des Abfüllaggregates dient. Die eingegebenen Regelparameter bestimmen die Art der Auswertung und der Regeleigenschaft. Diese müssen auf die Eigenschaften des zu regelnden Abfüllaggregates angepasst werden. Der Parameter “Sollwert” definiert das gewünschte Sollgewicht, das eingehalten werden soll. 

Um einen besseren Eindruck zu vermitteln, wofür Kontrollwaagen eingesetzt werden, anbei Beispiele, welche Aufgaben in den verschiedenen Industriebereichen von den Produkten übernommen werden.

FPV-Kontrolle (z.B. nach internationalen OIML R 87 Empfehlungen)

• Lebensmittel: Fertigmenüs, Gebinde von Backmischungen, Kaugummipackungen, Süßwaren
• Baustoffindustrie: Zement, Kalk, Gips, Mörtel

Vollständigkeitskontrolle (Anzahl je Verpackungseinheit prüfen):

• Kunststoff: Gebinde von Spielzeug, Spritzgussteile
• Metallverarbeitung: Schraubensortimente, Kugellager, Baumarktartikel, Möbel- und Baubeschläge
• Lebensmittel: Eiscreme, Süsswaren, Backwaren, Tiefkühlkost
• Kosmetik: Hygieneartikel
• Verlage: Bücher
• Pharma: Kartons mit Blisterverpackung und Beipackzettel

Qualitätskontrolle (Prüfung von Qualitätsmerkmalen über das Gewicht)

• Kunststoff: Wandstärke, Luftblasen
• Metallverarbeitung: Gussteile auf Lunker prüfen, Stanz- und Formteile prüfen
• Spritzgussteile: Vollständigkeit, Lufteinschlüsse
• Backwaren: Teiglinge
• Lebensmittel: Fertigmenüs, Gebinde von Backmischungen, Kaugummipackungen, Süßwaren und weitere
• Kunststoffbehälter: Stabilität, Wandstärke

Klassierung (Verteilung in Gewichtsklassen)

• Lebensmittel: Nichtgleichgewichtige Produkte wie Früchte, Gemüse, Fleisch, Fisch
• Naturprodukte: Pflanzenstecklinge, Blumenzwiebeln

Tendenzregler

• Lebensmittel: Milchprodukte, Eiscreme, Süsswaren, Backwaren, Gewürze, Backpulver, Teigware
• Baustoffindustrie: Zement, Kalk, Gips, Mörtel