1. Definition „Inline-Kontrollwaagen“ – Bauarten

„Inline-Kontrollwaagen“ sind – wie die Bezeichnung schon verrät – linien-integrierte automatische Wägesysteme. Die offizielle Bezeichnung derartiger Anlagen lautet „Selbsttätige Kontrollwaage“ – kurz SKW.
Selbsttätige Kontrollwaagen im Sinne dieser Definition sind in Deutschland seit ca. 1960 im Einsatz. Bereits zu dieser Zeit erreichten die auch als „Checkweigher“ bekannten automatischen Bandwaagen respektable Leistungen in Bezug auf Taktzahl und Messgenauigkeit. Das Handling war allerdings noch sehr umständlich, da weder moderne Digitaltechnik noch schnelle, hochauflösende Wägezellen mit befriedigender Linearität verfügbar waren. Im Zuge der technischen Fortentwicklung werden SKW heutzutage von schnellen Prozessor-Systemen gesteuert; als Wägezellen stehen mehrere Modellprinzipien alternativ zur Auswahl. Die beiden meistverwendeten Typen sind elektrodynamisch-kraftkompensierte Wägezellen und Dehnmessstreifen-Zellen.
Die Kriterien für eine eichfähige SKW werden am besten mit einer kraftkompensierten Wägezelle erfüllt. DMS-Wägezellen sind aus bauartbedingten Gründen nur bedingt zulassungsfähig. Aktuelle Entwicklungen aus dem Bereich der Laser-Technologie müssen noch zur Serienreife gebracht werden.

Man unterscheidet SKW in „dynamische“ und „statische“ Bauformen. Die typische dynamische SKW besteht aus einem System aneinandergereihter Förderbänder, wobei eines – das Wägeband – auf einer schnellen, hochauflösenden Messzelle aufgebaut ist. Alternativ dazu kennt man auch die sogenannte „Schleifband-“ oder „Schleifketten-Ausführung“. Statische SKW sind meist für hochpräzise Messungen eingesetzt oder als Einbauversionen zur direkten Integration in Verpackungsmaschinen, Dosieranlagen oder Schneidemaschinen geeignet. Auch zur effizienten Vollständigkeitskontrolle befüllter Gebinde, z.B. Kartons o.ä., kann man sich dieser Technik bedienen, die oftmals mit „Hub-Wägebrücken“ realisiert wird. „Dynamisch“ bedeutet dabei „im Durchlauf“, also ohne Unterbrechung des laufenden Produktstromes. Eine „statische“ Messung dagegen wird in ruhendem Zustand aus-geführt, z.B. Anhalten des Wägebandes, Ausheben des Produktes durch eine pneumatisch hochfahrende Wägebrücke etc. etc. Sehr wichtig für präzise Messungen ist die Notwendigkeit, die zugeführten Produkte vor der Wägeeinheit perfekt zu vereinzeln, da während einer Messung immer nur 1 Produkt in vollem Umfang auf dem Wägeband positioniert sein darf. Ist dies infolge der Eigenschaften der vorgeschalteten Aggregate nicht möglich, so kann eine SKW auch mit ggf. mehreren Beschleunigungsbändern vor dem eigentlichen Wägeband ausgestattet werden.

Selbsttätige Kontrollwaage in einer Produktionslinie für Brot, unmittelbar nach dem Teigteiler aufgestellt. Hauptsächliche Aufgabe: Aussonderung von Untergewichten und Auto-Korrektur des Teigteilers (Mittelwert-Optimierung)	Selbsttätige Kontrollwaage in einer Flachbeutel-Verpackungslinie. Hauptaufgabe: Füllmengenüberwachung und Regelung der Dosiermaschine

Schemaskizze einer klassischen dynamischen SKW mit mehreren Förderbändern

Auswurf fehlgewichtiger Produkte: Untergewicht/Übergewicht

Schemaskizze einer statischen SKW, z.B. für die Karton-Endkontrolle

2. Einsatz und Ausstattung selbsttätiger Kontrollwaagen

Das Einsatzgebiet selbsttätiger Kontrollwaagen ist extrem breit.
Produktions- oder Verpackungslinien im Fleischwarenbereich, bei Käse, in der Konservenindustrie, d.h. in Gläser- und Dosen-Linien, in Tiefkühlbetrieben, bei Backwaren und – wie überhaupt – in der gesamten Nahrungs- und Genussmittelerzeugung haben heute normalerweise eine SKW integriert. Dabei geht es um 3 hauptsächliche Aufgaben, die von den Kontrollwaagen zu erfüllen sind:

a) Vollautomatische Gewichtskontrolle mit Aussondern von Fehlgewichten
b) Füllmengenoptimierung durch kontinuierliche Tendenzberechnung und automatischem Justieren der vorgeschalteten Dosier- oder Schneideanlage
c) Vollständige statistische Gewichtsdatenerfassung, insbesondere bei Einsatz zur Füllmengenkontrolle nach der Fertigpackungsverordnung (FPV)

Zu a): Eine SKW führt eine 100%-Gewichtskontrolle durch. Die den Förderbändern zugeführten Produkte werden vereinzelt, automatisch verwogen und nach der Wägeeinheit bei Bedarf separiert (GUT-Klasse / Unter- und/oder Übergewichte). Dazu stehen verschiedene Auswerfersysteme zur Verfügung.

Zu b): Die Tendenzsteuerung einer SKW erfasst ständig die Produktgewichte und errechnet daraus zyklisch einen Mittelwert. Dieser wird in ein rechnerisches Verhältnis zum gewünschten Sollwert gesetzt und anhand der festgestellten Abweichung ein Korrektursignal zur Dosier/Schneidevorrichtung gegeben, welches proportional zur Größe der Abweichung ist. Dadurch wird die Füllmenge mittel- und langfristig derart optimiert, dass eine Quasi-Übereinstimmung zwischen Istwert und Sollwert erfolgt. Die Parameter des Regelkreises sind dabei frei definierbar; somit kann das Regelverhalten allen Arten von Produkten sowie den Verstellmechanismen von Dosier- und Schneidemaschinen exakt angepasst werden.

Zu c): Eine SKW kann auch ständige zeitaufwändige Gewichts-Stichproben und deren Auswertung ersetzen, welche in der FPV vorgeschrieben sind, wenn das System über eine Protokollierung der Produktionsdaten verfügt, die in der Regel durch einen integrierten Streifendrucker erfolgt. Alternativ kann eine SKW auch mit einer übergeordneten EDV vernetzt werden. Die meisten Anbieter von SKW verfügen auch über eigene PC-lauffähige Statistik-Programme mit der Anschlussmöglichkeit mehrerer Wägeeinheiten.

Damit ist auch schon das Thema „Ausstattung“ weitgehend behandelt. Die klassische Zusatzausstattung einer Standard-SKW beinhaltet ggf. zusätzliche Beschleunigungsbänder, verschiedene Auswerfersysteme, Statistik/Protokollierung und Füllmengenoptimierung durch die mittelwertorientierte Tendenzregelung.

Beispiel einer Protokollierung durch internen Streifendrucker

3. Eichrecht und Fertigpackungsverordnung (FPVO)

Häufig taucht die Frage auf, in welchem Zusammenhang der Einsatz einer SKW in Verbindung mit dem Eichrecht oder der FPVO zu sehen ist.

Die FPVO regelt klar, unter welchen Bedingungen eine SKW eichfähig sein muss (siehe Abschnitt 5), während die Eichordnung als Bestandteil des Eichrechts die Maßnahmen einer Eichung zum Thema hat und die zulässigen Fehlergrenzen für die Eichung anhand verschiedener Genauigkeitsklassen definiert.

Die aktuelle Eichordnung 10, Abschnitt 4, gibt hier im Rahmen einer Eichanweisung in tabellarischer Form die Fehlergrenzen für die mittlere (systematische) Messabweichung an, wobei selbsttätige Kontrollwaagen (auch vom Eichbeamten) je nach Messergebnis der Eichung in die Klasse 1 bis 3 eingestuft werden können. Eine weitere Tabelle gibt die maximal zulässige Standardabweichung der Eichung in Abhängigkeit von der Belastung bzw. Füllmenge des Produktes an. Eine Eichung erfolgt immer unter echten Produktionsbedingungen, d.h. die Bandgeschwindigkeit der SKW wird auf den produktionsrealistischen Wert eingestellt.

Die Fertigpackungs-Verordnung (FPVO) wiederum definiert, was Fertigpackungen im Sinne dieser Bezeichnung sind. Mit einigen Ausnahmen (z.B. Briketts) werden damit Endverbraucher-Erzeugnisse angesprochen, deren Gewicht bzw. Volumen zwischen 5 g/ml bis 10.000 g/ml beträgt. Für diese Produkte schreibt die FPVO z.B. eine Kennzeichnungspflicht vor, deren Bestandteil u.a. die in der Packung enthaltene Füllmenge ist. Jeder Hersteller von Fertigpackungen ist verpflichtet, den Produktionsvorgang in Bezug auf die produzierten Mengen, Packungs-Mittelwerte, Standard-abweichung etc. zu protokollieren. Eine selbsttätige (SKW) oder nicht selbsttätige Wägevorrichtungen, die für die Belange der FPVO eingesetzt werden und die vorgenannten Produktionsdaten dokumentieren, müssen geeicht sein (siehe Abschnitt 6). Nicht selbsttätige Waagen bergen die Gefahr in sich, dass Produkte oder Packungen unterhalb der zulässigen Toleranz-Untergrenze in Verkehr gebracht werden, was nach FPVO unzulässig ist. Deshalb ist – zumindest bei leistungsstarken Produktionslinien – der Einsatz einer SKW durch die Möglichkeit der automatischen Ausschleusung untergewichtiger Produkte generell gerechtfertigt.

Entgegen vieler Meinungen sind Abfüll- oder Dosieranlagen nicht eichpflichtig, es sei denn, sie werden zum Herstellen von Packungen über 10.000 g/ml eingesetzt und es gibt keine weitere Endkontrollwaage. Die FPVO schreibt völlig klar die Prüfung und Dokumentation von verschlossenen Packungen vor, d.h. auch SKW innerhalb der Produktionslinie vor der Endverpackung sind in der Regel weder eichfähig noch eichpflichtig. Es gibt jedoch durchaus Ermessensspielräume der unter Länderhoheit stehenden Eichbehörden. Grundsätzlich wird bei der eichamtlichen Prüfung zuerst aus einem vorhandenen Fertigwarenlager Produkt entnommen und geprüft. Wenn soweit alles in Ordnung ist, d.h. keine groben Verstöße gegen die FPVO festgestellt werden, wird der Eichbeamte wenig Interesse dafür zeigen, wie die Produktionslinie aufgebaut ist und welche Kontrollmechanismen darin enthalten sind. Erst bei festgestellten Verstößen gegen die FPVO wird er sich davon überzeugen.

4. Eichpflicht für selbsttätige Kontrollwaagen (SKW)

Die Eichbehörden führen regelmäßig Kontrollen in Produktionsbetrieben durch die Fertigpackungen herstellen, also Produkte, die für den Endverbraucher bestimmt sind und im Sinne der FPVO zu kennzeichnen sind. Gemäß FPVO hat der Produzent die Produktionsdaten zu erfassen und zu protokollieren. Ist in einer Produktionslinie keine SKW integriert, so genügen auch stichprobenartige Prüfungen, die mit einem manuellen statischen Wägesystem mit Protokolliermöglichkeit durchgeführt werden. Dieses System muss geeicht sein.

Eine noch relativ große Unsicherheit besteht bei der Frage, inwieweit die im Betrieb eingesetzten SKW geeicht werden müssen. Irrtümlich gehen viele Anwender davon aus, dass dies ein generelles Erfordernis ist.

Eine SKW ist zu eichen, wenn sie – eingesetzt im Sinne der Fertigpackungs-VO – statistische Aufzeichnungen ermittelt und protokolliert, die als einzige Dokumentation aufbewahrt werden und dem prüfenden Eichbeamten vorgelegt werden können. Das heißt also, dass in der betreffenden Produktionslinie keine anderen z.B. stichprobenartigen Gewichtsprüfungen und Dokumentationen stattfinden.

Da jedoch die Einsatzmöglichkeiten von Inline-SKW weit über den Rahmen der Produktprüfung nach FPVO hinausgehen (siehe Kapitel 6), kann man nicht sagen, daß eine SKW generell geeicht werden muss. Es geht immer um die bestimmungsgemäße Verwendung.

5. Voraussetzung für eine Eichfähigkeit von SKW

Eine SKW kann nicht ohne weiteres zur Eichung gestellt werden. Voraussetzung dafür ist eine generelle Bauart-Zulassung, die nach Bestehen einer eingehenden Prüfung seitens der PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig) erteilt wird. Nach bestandenen PTB-Prüfmaßnahmen erhält eine SKW eine Zulassungs-Nummer, wobei ein entsprechender Prüfbericht an alle Eichbehörden geht. Bei Antrag auf Eichung einer SKW muss die entsprechende Zulassungsnummer angegeben werden.

Im Gegensatz zu nicht selbsttätigen Waagen gibt es noch keine EU-Richtlinie, welche die Bauartzulassung von selbsttätigen Waagen (neben SKW z.B. auch Preisauszeichner) EU-weit regelt. Hierüber wird seit vielen Jahren diskutiert. In der Praxis verhält es sich jedoch so, dass man im EU-Bereich eine Zulassung für ein bestimmtes Land leichter realisieren kann, wenn diese in einem anderen EU-Staat schon erteilt ist. Allerdings führt für die Hersteller selbsttätiger Waagen kein Weg an einem entsprechenden Zulassungsantrag mit all seinem Verwaltungs- und Kostenaufwand vorbei.

6. SKW als Sicherheitsinstrumente und Produktsparer – auch ohne Eichung

Es wurde bereits festgestellt, dass eine Eichung von SKW nicht generell erforderlich ist. Viele sinnvolle Einsatzgebiete von SKW betreffen nicht direkt die Belange der FPVO, sondern gehen in Richtung Sicherheitskontrolle oder Füllmengenoptimierung.

Natürlich geht es bei der Prüfung nach FPVO u.a. auch um eine Sicherheitskontrolle, aber SKW können beispielsweise auch zur Vollständigkeitskontrolle von Gebinden (z.B. befüllten Umkartons) eingesetzt werden. Hier haben wir es nicht mehr mit einer Kontrolle nach FPVO zu tun, weil das ganze Gebinde nicht für den Endverbraucher bestimmt ist, sondern für den Grossisten oder Discounter. Gebindebefüllung erfolgt heutzutage häufig mit robotähnlichen Vorrichtungen, die durchaus nicht fehlerfrei sind. So kann es leicht geschehen, dass ein Gebinde nicht vollständig befüllt ist. Eine Sicherheitskontrolle mittels SKW ist eine sinnvolle Einrichtung, um solche Gebinde zu detektieren und vor der Endverpackung (z.B. Palettierung) auszuschleusen.

Hauptsächlich zu betrachten wäre jedoch der Einsatz von SKW zur Erzielung einer Füllmengenoptimierung. Die SKW ist hier in der Lage, vorgeschaltete Dosier- oder Portioniervorrichtungen zu überwachen und automatisch nachzuregeln. Hierfür ist softwareseitig eine mittelwert-orientierte „Tendenzregelung“ vorgesehen. Eine programmierbare Anzahl von Produkten wird erfasst, deren Mittelwert errechnet und sofort mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Je nach Abweichung sendet die SKW Korrektursignale an das Portioniersystem und sorgt für eine kontiniuerliche Überwachung und Richtigstellung des Dosierprozesses. Damit verbunden ist eine Füllmengen-Optimierung, die enorme Mengen an Produkt einsparen kann. SKW, die zu diesem Zweck eingesetzt werden, müssen eine schnelle Reaktionszeit haben. Dazu ist es erforderlich, sie möglichst unmittelbar im Anschluss an die Dosier- oder Portioniereinheit zu installieren. Etliche Produkte sind hier jedoch noch nicht in ihrer Verpackung (Backwaren, Fleischprodukte, Käse etc.), d.h. die betreffende SKW prüft in diesem Zustand noch gar keine Fertigpackung. Folgerichtig kann sie auch nicht nach FPVO eingesetzt werden, weil das noch unverpackte Produkt keine Fertigpackung im Sinne der FPVO ist.