Teile zählen in der Metallverarbeitung: Stückzahlen an Presse, Band und Abpackung automatisch erfassen

Wie viele Teile hat die Presse in dieser Schicht wirklich ausgebracht, wie viele liegen in der Kiste, wie viele Bleche stehen auf dem Wagen vor dem Ofen? In Presswerken, Stanzereien, Drehereien und Schmieden wird diese Zahl oft geschätzt, von Hand ermittelt oder erst bei der Inventur sichtbar. Dieser Leitfaden ordnet die Zählaufgaben der Metallverarbeitung nach dem Ort, an dem die Zahl entsteht: am Band hinter der Presse, an der Kiste, die nach einer Sollmenge gewechselt wird, an der Rutsche, an der ein einzelner Strahl zählt, und am Wagen vor dem Ofen oder im Tray. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen, Ideen und Tests und beschreiben Aufgaben und Anforderungen; eine installierte Zähllösung ist nicht darunter.

Wichtige Punkte im Überblick

Beim Zählen ist die Zahl selbst das Ergebnis, etwa die Ausbringung einer Schicht oder der Inhalt einer Kiste, während eine Antwort i.O. oder n.i.O. zu einer Vollständigkeits-, Verbau- oder Defektprüfung gehört.
Für Teile, die sich auf dem Band bewegen, zählt der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 im AI Dynamic Count Modus jedes registrierte Objekt, das eine Zähllinie überquert, ohne dass das Band anhält oder die Teile ausgerichtet sind.
Oft ist die Zahl ein Auslöser: Im AI Dynamic Count Modus schaltet ein Statusausgang bei Gleichheit mit dem Sollwert oder ab dessen Erreichen, und ein automatisches Rücksetzen startet die nächste Zählung.
Ein Strahl an Rutsche oder Schacht zählt Unterbrechungen und keine Teile, fallen zwei Teile gleichzeitig, meldet er nur eines.
Müssen ähnliche Teile erst unterschieden werden, bevor die Zahl stimmt, kommt die All-in-One Kamera in Frage, deren AI-Klassifizierung bis zu 32 Produkttypen je Werkzeug trennt.

Wie viele, nicht ob einer fehlt: die Stückzahl als Ergebnis

In diesem Thema ist die Zahl selbst das Ergebnis. Kein Träger legt sie vorher fest, und niemand fragt, ob ein Teil fehlt. Gezählt wird die Ausbringung einer Schicht, die Menge eines Auftrags, der Inhalt einer Kiste bis zum Wechsel oder die Zahl der Bleche auf einem Wagen.

Die Nachbarfragen haben eigene Beiträge in dieser Reihe. Ob ein Teil das Werkzeug verlassen hat, gehört zum Werkzeugschutz an Presse und Stanzautomat, Doppelblech und Lamellenzahl im Blechpaket gehören zur Lagenkontrolle. Liegt auf einer Stange oder in einem Tray immer dieselbe Zahl, etwa bei Sägeblättern nach dem Härten, ist die Frage eine Vollständigkeitsprüfung. Fehlende Muttern, Nieten oder Bolzen am Teil sind Verbauprüfung, Löcher und Risse im Band Defektprüfung. In der Anwendungspraxis hilft eine Faustregel. Lautet die Antwort i.O. oder n.i.O., gehört die Aufgabe dorthin, lautet sie auf eine Zahl, gehört sie hierher.

Nach der Presse: Stanzteile auf dem Band zählen statt auf die Inventur zu warten

Hinter Presse und Stanzautomat fallen die Teile auf ein Band, in wechselnder Lage, glänzend oder geölt, und oft liegen mehrere zugleich im Bild. An einer Presse fallen fehlende Teile in einem dokumentierten Fall erst bei der Inventur am Jahresende auf; die Zählung am Band steht dort als Idee. Kontakte aus einer Kontaktstanze sollen auf einem grünen Förderband gezählt werden, um die Ausbringungsmenge zu kontrollieren. Eine weitere Zählstation soll hinter einer Presse mit einigen Dutzend Hüben je Minute arbeiten, bei ein bis zwei Teilen je Hub auf zwei Spuren und über hundert Teiletypen auf einem breiten Band mit öligen Reflexionen.

Für Teile, die sich auf dem Band bewegen, beschreibt der Katalog des AI Vision-Sensors der Modellreihe IV4 den AI Dynamic Count Modus. Der Vision-Sensor erkennt dabei mehrere Teile gleichzeitig, das Band muss nicht anhalten, und die Teile müssen nicht ausgerichtet sein. Gezählt wird jedes registrierte Objekt, das eine festgelegte Zähllinie überquert. Bei sehr breiten Bändern, vielen Teiletypen und sehr hohen Raten kommt eher die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS in Frage. Wie Bildfeld, Takt, Glanz und Teiletypen an der Presse zusammenspielen, vertieft ein eigener Beitrag dieser Reihe zu Stanzteilen nach der Presse.

Bis zur Sollmenge: Kiste wechseln, Auftrag abschließen, Messung auslösen

Oft ist die Zahl kein Bericht, sondern ein Auslöser. An einem Förderband mit Stanzteilen soll ein Boxenwechsler nach einigen Hundert Teilen die Kiste tauschen und den Zähler zurücksetzen, gewünscht ist dazu eine Anzeige. Im Test hat der Vision-Sensor im AI Dynamic Count Modus gut gezählt, auch ein Test vor Ort verlief erfolgreich. Bei kleinen Pins aus einer Stanzmaschine soll nach einer festgelegten Zahl von mehreren Tausend Teilen ein Signal eine Messung auslösen; ob ein Lasersensor das übernimmt, ist noch zu klären.

Die Logik dafür bringt der Vision-Sensor selbst mit. Laut Anleitung hat jedes Zählwerkzeug im AI Dynamic Count Modus zwei Statusausgänge, die wahlweise bei Gleichheit mit dem Sollwert oder ab Erreichen des Sollwerts schalten, dazu ein automatisches Rücksetzen bei einem festgelegten Wert. Zählwert und Tagessumme reichen bis 9.999.999. Wo die Teile einzeln einen Strahl passieren, bietet der Digitale Lasersensor der Modellreihe LV-N bei den Ausführungen mit zwei Ausgängen einen Modus Zählerausgang, für den sich die Zählmethode wählen lässt. Wie Zählwert und Wechselsignal in die Steuerung gelangen, behandelt der Beitrag zur Bestückungskontrolle im Maschinen- und Anlagenbau.

Dreh-, Schleif- und Kleinteile abzählen, die sich ähnlich sehen

In Drehereien, Schleifereien und bei Kleinteileherstellern ähneln sich die Teile oft stark. Ein Lohnfertiger für Dreh- und Frästeile will von Hand ausgelegte Kleinteile in rund hundert Varianten automatisch zählen, weil eine Zählung heute mehr als 20 Sekunden dauert. Speichen aus blankem Edelstahl oder verzinktem Stahl kommen in Losen von einigen Hundert Stück, bis zu fünf Durchmesser liegen nur 0,2 mm auseinander, und der Werker soll sehen, wie viele er hat. Die Speichen liegen bei der Aufnahme still. Weitere Zählaufgaben betreffen geschliffene Teile und Schneidelemente aus einer Metallscheibe, für die ein Kleinteilezähler gesucht ist. In einer Schmiede sollen Zylinder auf einem Band gezählt werden.

Liegen die Teile still, zählt der Vision-Sensor mit dem Werkzeug AI Count im Einzelbild, bis zu 500 Objekte je Werkzeug. Müssen ähnliche Teile erst unterschieden werden, bevor die Zahl stimmt, kommt die All-in-One Kamera in Frage. Ihre AI-Klassifizierung trennt bis zu 32 Produkttypen je Werkzeug, ihr Blob-Werkzeug zählt und misst Fläche und Schwerpunkt. Ob 0,2 mm Durchmesserunterschied im Bild sicher getrennt werden, zeigt nur der Test mit Originalteilen. Die Variantenfrage selbst behandelt der Beitrag zur Typunterscheidung in der Blechverarbeitung.

Ein Strahl an Rutsche und Schacht: zählen ohne Bild

Nicht jede Zählung braucht ein Bild. Wo Teile einzeln eine Stelle passieren, genügt oft ein Strahl. Ein Stückzahlzähler für Stanze und Presse ist als Idee notiert, ebenso eine Produktzählung an einer Verpackungslinie für Stahlteile und Bolzen; für beide kommt der Lasersensor der Modellreihe LV-N in Frage. Sein Katalog nennt die Zählung fallender Prüfobjekte mit einer Lichtschranke von 30 mm Erkennungsbreite als Anwendungsbeispiel.

Die Grenzen dieser Methode sind Grenzen der Klasse. Fällt ein Teil nur kurz durch den Strahl, muss das Signal lange genug anstehen, damit die Steuerung es erfasst; Ansprechzeit und Ausgangsverhalten des Sensors müssen also zum Fall passen. Ein Strahl zählt Unterbrechungen und keine Teile. Fallen zwei Teile gleichzeitig, meldet er nur eines, und Öltropfen können ein Lichtband ebenfalls unterbrechen. Den Strahl im Werkzeug, der den Auswurf vor dem nächsten Hub bestätigt, behandelt der Beitrag zum Werkzeugschutz.

Bleche und Trays in Stück: vor dem Ofen und im Ladungsträger

Manchmal steckt die Zahl in einem Ladungsträger, dessen Beladung wechselt. In einem dokumentierten Fall sollten Bleche in den Einschüben eines Wagens auf einem Bildfeld von etwa 2 x 2 m gezählt werden, weil aus der Zahl der Bleche auf das Gewicht des Wagens geschlossen wird, bevor er in den Ofen fährt. Die Bleche haben viel Spiel in den Einschüben, und Bleche eines dahinterstehenden Wagens dürfen nicht mitgezählt werden. Getestet wurde die Zählung mit einem Vision-Sensor und dem Blob-Werkzeug. Bei Blechteilen in Trays sollte zunächst die Stapelhöhe über IO-Link oder analog in eine Stückzahl umgerechnet werden. Gefordert ist inzwischen nur ein Schaltsignal bei einer festgelegten Höhe, auf etwa 1 mm genau. Dafür kommt der CMOS-Lasersensor der Modellreihe LR-X in Frage. Zwei weitere Anwendungen nennen nur die Aufgabe: Stahlplatten im Greifer und Stahlteile vor dem Beladen eines Ofens zählen.

Ein Strahl oder ein Bild: die Wahl nach Teil und Teilestrom

Die Wahl folgt dem Teilestrom. Passieren die Teile einzeln und mit Abstand eine feste Stelle, etwa in einer Rutsche oder einem Schacht, reicht ein Lasersensor mit Zählimpuls oder Zählerausgang. Kommen mehrere Teile gleichzeitig und in wechselnder Lage auf einem Band, braucht die Zählung ein Bild. Der Vision-Sensor im AI Dynamic Count Modus zählt dann an einer Zähllinie, im Hochgeschwindigkeitsmodus laut Katalog auch fallende Objekte. Je nach Betriebsmodus lassen sich dabei bis zu zwei Zählwerkzeuge festlegen, im Betriebsmodus Präzision bis zu sechs. Ist ein Band breiter als ein Bildfeld, führt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G bis zu acht Kameras an einem Controller zusammen. Steht die Zahl in einer Höhe, etwa im Tray, liefert ein CMOS-Lasersensor den Abstand. Eine 3D-Zählung im Durchlauf mit Laser-Profilsensoren beschreibt der Beitrag zur Bestückungskontrolle im Maschinen- und Anlagenbau.

Häufige Fragen

F Wie zählt man Stanzteile in wechselnder Lage auf dem Band?

Eine einzelne Lichtschranke erfasst nur Unterbrechungen des Strahls und trennt Teile nicht, die gleichzeitig durchlaufen. Ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 im AI Dynamic Count Modus erkennt mehrere Teile gleichzeitig und zählt jedes registrierte Teil, das eine Zähllinie überquert. Das Band muss dafür nicht anhalten, und die Teile müssen nicht ausgerichtet sein. Welche Teilerate an der eigenen Linie sicher gezählt wird, zeigt ein Test mit Originalteilen.

F Kann ein Vision-Sensor fallende Teile zählen?

Laut Katalog erlaubt der Hochgeschwindigkeitsmodus des AI Dynamic Count Modus auch das Zählen fallender Objekte. Ob das an der eigenen Rutsche mit Teilegröße, Fallweg und Beleuchtung trägt, zeigt ein Test mit Originalteilen. Fallen die Teile einzeln und mit Abstand, kann auch ein Lasersensor genügen.

F Wie wird nach einer bestimmten Stückzahl die Kiste gewechselt?

Im AI Dynamic Count Modus schaltet ein Statusausgang, wenn der Zählwert dem Sollwert entspricht oder ihn erreicht hat, und ein automatisches Rücksetzen startet die nächste Zählung. Dieses Signal kann einen Boxenwechsler ansteuern. Beim Digitalen Lasersensor der Modellreihe LV-N übernimmt der Modus Zählerausgang diese Aufgabe, allerdings nur bei den Ausführungen mit zwei Ausgängen.

F Reicht eine Lichtschranke, um Teile in einer Rutsche zu zählen?

Fallen die Teile einzeln und mit Abstand, kann ein Strahl genügen. Das Signal eines kurzen Durchgangs muss lange genug anstehen, damit die Steuerung es erfasst. Öltropfen verfälschen die Zahl, weil sie den Strahl ebenfalls unterbrechen. Kommen mehrere Teile gleichzeitig und in wechselnder Lage, ist ein Bild die sicherere Methode.

F Wie hoch kann der Zählwert eines Vision-Sensors werden?

Im AI Dynamic Count Modus reichen Zählwert und Tagessumme laut Anleitung bis 9.999.999. In einem einzelnen Bild erfasst ein Werkzeug AI Count bis zu 500 Objekte, insgesamt bis zu 999 Elemente. Für Schicht- oder Auftragsmengen an der Presse ist also der laufende Zählwert die passende Größe, nicht die Zahl im Einzelbild.

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