Teile zählen in der Kunststoff- und Gummiverarbeitung: Stückzahl nach Werkzeug, Abförderband und Extruder automatisch erfassen

Hinter einer Spritzgießmaschine steht meist ein Karton, eine Kiste oder eine Gitterbox, und irgendwann muss jemand entscheiden, dass sie voll ist. In vielen Betrieben geschieht das über das Gewicht, über eine feste Zahl von Fördertakten oder per Handzählung. Anlass für die dokumentierten Anwendungen hinter diesem Beitrag sind Reklamationen wegen falscher Stückzahlen aus Schichten ohne Personal, Differenzen am Jahresende und Kartons, die mehr Teile enthalten, als sie sollen. Der Beitrag folgt dem Weg des Teils: vom Fall aus der Maschine über das Abförderband bis zur Extrusionslinie. Am Ende steht die Frage, wann ein Lichtleitersensor genügt und wann ein Bild nötig ist. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen und beschreiben Aufgaben und Anforderungen.

Wichtige Punkte im Überblick

Gezählt wird, wenn die Zahl selbst das Ergebnis ist: Teile aus Werkzeug, Rutsche oder Abförderband werden aufaddiert, bis eine Sollmenge den Kartonwechsel, das Verschweißen eines Beutels oder ein Signal auslöst.
Wechselt der Karton nach einer festen Zahl von Fördertakten, folgt der Inhalt der Taktzahl und nicht der Teilezahl, deshalb schwankt die Menge, sobald je Takt unterschiedlich viele Teile ankommen.
In den dokumentierten Fällen dominiert an der Fallstrecke der Lichtleitersensor mit Bereichsoptik und auf dem Abförderband der Vision-Sensor.
Auf dem Band zählt der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 im AI Dynamic Count Modus bewegte Objekte, die die Zähllinie passiert haben, auch mehrere gleichzeitig und ohne Anhalten.
Welche Methode trägt, entscheidet das eigene Zählgut mit Form, Farbe, Fallhöhe und der Frage, ob Teile einzeln oder im Bündel eines Schusses ankommen, und ein Test mit Originalteilen an der Maschine klärt das schneller als jede Papierauslegung.

Wie viele, nicht ob alle: die Zählfrage hinter der Spritzgießmaschine

Die Frage dieses Themas ist eine Zahl. Sie ist offen oder groß, und kein Träger legt sie vorher fest. Gezählt wird, was aus dem Werkzeug fällt, über die Rutsche rutscht oder auf dem Band vorbeikommt, bis eine Sollmenge erreicht ist und der Karton gewechselt, ein Beutel verschweißt oder ein Signal ausgegeben wird.

Ähnlich klingende Aufgaben haben eigene Beiträge in dieser Reihe. Ob ein Nest oder Tray die richtige Stückzahl trägt und ob ein Teil doppelt liegt, behandelt der Beitrag zu Vollständigkeit und Stückzahl im Spritzguss. Ob das geöffnete Werkzeug leer ist, gehört zur Kavitätenkontrolle am Entnahmehandling, und wenn ein Zählwerkzeug nur Punkte oder Noppen ausliest, um Varianten zu trennen, ist das Typunterscheidung. In der Anwendungspraxis hilft eine Probe: Gibt es eine feste Sollzahl je Träger und die Antwort lautet i.O. oder n.i.O., ist es eine Vollständigkeitsprüfung. Ist die Zahl selbst das Ergebnis, wird gezählt.

Drei Dinge prägen das Zählen in der Kunststoff- und Gummiverarbeitung. Der Ort liegt direkt hinter der Maschine, an Rutsche, Abförderband oder Abwurf in den Karton, und oft an vielen Maschinen derselben Art. Die Teile sind meist klein und leicht; sie kommen schussweise, berühren sich oder liegen übereinander, und Gummi kann glänzen. Und der Anlass ist die Menge im Karton, nicht ein Fehler am Teil.

Nach dem Auswerfen: Teile im freien Fall vor dem Karton zählen

Die Fallstrecke ist ein naheliegender Zählpunkt, weil hier jedes Teil die Maschine schon verlassen hat und nur noch in den Karton muss. An einer Spritzgießmaschine wurden fallende Teile mit Digitalen Lichtleitersensoren der Modellreihe FS-N und einem Lichtleitergerät der Modellreihe FU als Bereichsoptik erfolgreich getestet. Bei fallenden Steckverbindern an Spritzgießmaschinen ist eine Zählung mit fallender Flanke und einem Zeitglied eingerichtet, und der Sensor ist dort im Einsatz.

Ähnliche Zählpunkte finden sich an weiteren Stellen. Teile verschiedener Form, kammartig oder steckdosenähnlich, laufen über ein Band, könnten vereinzelt werden und fallen dann in einen Karton; dort soll gezählt werden. An einem Handarbeitsplatz werfen Mitarbeitende Teile in eine Kiste auf einer Waage, und auch dort kommt ein Lichtleitersensor mit Bereichsoptik in Frage. Für Kunststoffteile, die nach dem Prozess in eine Packstation fallen, kommen der Lichtleitersensor oder zwei Lichtschranken in Frage. Bei einem Hersteller von Spritzgussteilen für Fahrzeuge geht es um fallende Kunststoffteile an der Fallstrecke.

Wo Teile zusammen fallen oder in der Form wechseln, kommt das Bild ins Spiel. Gummispritzgussteile sollten mit einem AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 gezählt werden, bevor sie in die Kiste fallen, auf Geschwindigkeit eingestellt und mit Pappe als Hintergrund. Das Bild sah in einem ersten Versuch gut aus; für eine sichere Aussage reicht ein solcher Versuch nicht, und als Aufbau sind eine Rutsche und drei Boxen statt einer denkbar. Bei Werkstücken, die aus einer Spritzgießmaschine fallen, verliefen Tests mit dem Vision-Sensor erfolgreich.

Auf dem Abförderband bis zur Sollmenge: Karton wechseln nach Stückzahl

Auf dem Band soll mitgezählt werden, und bei der Sollmenge kommt das Signal. Wechselt der Karton nach einer festen Zahl von Fördertakten, folgt die Menge der Taktzahl und nicht der Teilezahl; kommen je Takt unterschiedlich viele Teile, schwankt der Inhalt. Genau so beschreibt eine dokumentierte Anwendung den Ausgangspunkt: Spritzgussteile sollen im Durchlauf gezählt werden, mit einem Signal bei einigen tausend Stück. Ob die Zählung stimmt, lässt sich prüfen, indem man einige Kartons mit Zählung fährt und von Hand nachzählt.

Für diese Aufgabe dokumentiert der Vision-Sensor den AI Dynamic Count Modus. Er zählt bewegte Objekte, auch mehrere gleichzeitig und ohne Anhalten, an einer Zähllinie; im Hochgeschwindigkeitsmodus auch fallende Objekte. Der Zählwert reicht bis 9.999.999, der Ausgang schaltet bei Gleichheit mit dem Sollwert oder bei dessen Erreichen und Überschreiten, und ein automatischer Reset ist vorgesehen.

Die dokumentierten Bandfälle zeigen, was ein Test sichtbar macht. In einem neuen Reinraum, in dem mehr verpackt wird, als in die Kiste müsste, funktionierte das Zählen im Test gut. Für kleine Spritzgussteile auf einem neuen Band von rund 30 cm Breite verlief ein Test ebenfalls gut. An rund zehn Spritzgießmaschinen ohne direkte Zählung sah ein Test gut aus; offen ist, warum der Sensor einige Male doppelt zählte, wo nur ein Teil war. Beim Entladen von Spritzgussartikeln hat das Zählen in einem Test an der Anlage gut funktioniert.

Weitere Aufgaben setzen am selben Punkt an. Gummibälge, die heute von Hand gezählt werden, sollen im Durchlauf gezählt werden. Helle Kunststoffteile werden an vielen Anlagen in Behälter gezählt. Bei einem Betrieb mit mindestens zwei Spritzgießmaschinen gehört eine Zählung zu einer neuen Verpackungsanlage, und dort steht auch die Frage, wer überzählige Teile nach dem Signal aus dem Karton nimmt.

Mehrere Teile je Zyklus führen zum Schuss gegen Kavitäten. Große Teile aus einem Zweifachwerkzeug kommen über eine Rutsche und können sich berühren, deshalb ist eine Kamera nötig. In einem Reinraum laufen Teile aus mehreren Kavitäten auf dem Band in eine Verpackung. Gemeint ist immer das Teil nach dem Auswerfen.

Liegen Gummiteile übereinander, hilft die Höhe. Ein 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 funktionierte beim Zählen in einem Test in der Anlage sehr gut. Die andere Stellgröße ist die Teileführung, die das Übereinanderliegen von vornherein vermeidet. Wie eine 3D-Zählung im Durchlauf ausgelegt wird, behandelt der Beitrag zu Zählen in Verpackungs- und Montagelinien.

Extrusion und Endlosware: Abschnitte, Umdrehungen und Fasern als Zählwert

An einer Extrusionslinie gibt kein Werkzeugtakt das Stück vor. Halsbänder laufen nach der Extrusion durch eine Verpackungsmaschine, an deren Ende ein Zähler zwischen zwei Boxen umschaltet, sobald eine voll ist. Vor Ort erfasste der Lichtleitersensor mit Bereichsoptik jedes Teil. An einem Gummiprodukt sollen Umdrehungen über eine weiße Markierung gezählt werden, auf möglicherweise glänzendem Gummi.

Eine eigene Art Zählwert liefert ein Faserbündel aus eigener Extrusion. Ein Modul trägt einige tausend Fasern, und ihre Zahl ist nicht bei jedem Modul gleich; der Zählwert der einen Seite wird zum Sollwert der Gegenseite. Ein Test mit dem 3D Laser-Snapshot-Sensor der Modellreihe LJ-S8000 war erfolgreich.

Lichtleiter oder Bild: was das Zählgut entscheidet

In den dokumentierten Fällen teilen sich zwei Methoden das Feld. An der Fallstrecke dominiert der Lichtleitersensor, auf dem Band der Vision-Sensor. Ein Lichtleiter mit Bereichsoptik deckt die Breite der Fallstrecke ab und gibt je Teil einen Impuls an die Steuerung, die zählt. Im dokumentierten Fall an den Steckverbindern wertet die Zählung dabei die fallende Flanke mit einem Zeitglied aus. Für Betriebe mit vielen gleichen Maschinen und einem Zählpunkt je Maschine ist das der einfache Weg.

Die Klassengrenze ist bekannt. Ein Strahl oder ein Lichtgitter zählt Unterbrechungen; fallen zwei Teile aneinanderhaftend, entsteht nur eine. Bei Kleinteilen aus Gummi und Kunststoff, die aus einem Rütteltopf rund 10 cm tief fallen und teilweise zusammenkleben, war genau diese Frage gestellt. Ob ein Bild von oben sich berührende Teile auseinanderhält, ist eine Frage für den Test. Der Vision-Sensor arbeitet mit einem Arbeitsabstand von 50 mm bis über 3 m, AI Count erfasst bis zu 500 Objekte je Werkzeug.

Werden die Teile so geführt, dass sie nicht aneinanderliegen, oder ist das Bildfeld groß, kommt die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS in Frage. Ihr Blob-Werkzeug zählt und misst Fläche und Schwerpunkt; in einer dokumentierten Anwendung sollen Spritzgussteile, vermutlich auf einem Band, so geführt werden. Heiße Umgebung an der Maschine, Reinraum und viele gleiche Maschinen gehören von Anfang an in die Auslegung. Welche Methode trägt, entscheidet am Ende das eigene Zählgut: Form, Farbe, Fallhöhe und die Frage, ob Teile einzeln oder im Bündel eines Schusses ankommen. Ein Test mit Originalteilen an der Maschine klärt das schneller als jede Papierauslegung, und er zeigt, wie viele Doppel- oder Fehlzählungen nach dem Einstellen noch offen sind.

Häufige Fragen

F Was unterscheidet Zählen von einer Vollständigkeitsprüfung?

Bei der Vollständigkeitsprüfung gibt es eine feste Sollzahl je Träger, etwa je Nest oder Tray, und die Antwort lautet i.O. oder n.i.O. Beim Zählen ist die Zahl selbst das Ergebnis: Teile, die fallen oder auf dem Band vorbeikommen, werden aufaddiert, bis eine Sollmenge eine Aktion auslöst.

F Wie zählt man fallende Spritzgussteile vor dem Karton?

In dokumentierten Anwendungen deckt ein Lichtleitersensor mit einem Lichtleitergerät als Bereichsoptik die Breite der Fallstrecke ab und gibt je Teil einen Impuls, den die Steuerung aufaddiert; ein dokumentierter Aufbau wertet dabei die fallende Flanke mit einem Zeitglied aus. Fallen Teile zusammen oder wechseln sie die Form, kommt ein Vision-Sensor von oben über der Rutsche in Frage; ob er sich berührende Teile auseinanderhält, zeigt der Test.

F Kann ein Vision-Sensor Teile auf dem laufenden Band zählen?

Ja. Der AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4 dokumentiert einen AI Dynamic Count Modus, der bewegte Objekte ohne Anhalten an einer Zähllinie zählt, auch mehrere gleichzeitig. Der Ausgang schaltet, wenn der Zählwert den Sollwert erreicht, und kann den Kartonwechsel anstoßen.

F Warum schwankt die Stückzahl, wenn der Karton nach Fördertakten gewechselt wird?

Eine feste Zahl von Fördertakten bestimmt die Taktzahl, nicht die Teilezahl. Kommen je Takt unterschiedlich viele Teile, enthält jeder Karton eine andere Menge. Wer nach Stückzahl wechselt, zählt die Teile selbst.

F Was tun, wenn sich Teile berühren oder übereinander liegen?

Ein einzelner Strahl zählt aneinanderliegende Teile als eines. Ein Vision-Sensor von oben erfasst mehrere Teile gleichzeitig; liegen Teile übereinander, kommt ein Profilsensor in Frage, der die Höhe auswertet. Ob eine der Methoden sich berührende Teile am eigenen Zählgut sicher auseinanderhält, zeigt ein Test mit dem Originalzählgut im echten Takt.

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