充填ライン導入のポイント
充填ライン導入におけるポイント
当コラムでは充填ラインを導入するうえで考えなければならないポイントをご紹介します。是非ご確認ください。
充填ラインとは
ポイントをご説明する前に、まずは充填ラインのご説明をさせて頂きます。
充填ラインに明確な定義はありませんが、「瓶やペットボトル、紙パックといった容器に、液体または粉体を充填する為の生産ライン」のことを充填ラインと呼びます。
充填ラインを構成する機器
液体充填ラインは、複数の機器によって構成されます。充填ラインに決まった定義がないように、充填ラインを構成する機器も様々です。
液体充填ライン構成機器
１）容器供給機
充填ラインの最上流機器は容器供給機が設置されることが多いです。容器供給機といっても対象となる容器は様々であり、ペットボトル、瓶、紙パック、樹脂トレーなどが、容器特性にあった方法にて切り出されて搬送されます。
２）洗瓶機（エアリンサー・温水リンサー）
容器供給後、容器を洗浄する必要があり、リンサーと呼ばれる容器洗浄機が設置されます。容器洗浄機には、空気によって容器を洗浄するエアリンサーや、温水を噴射することで容器を洗浄する温水洗瓶機などの種類があります。
また、容器を反転させる機構が搭載されたものや、洗瓶能力を高めるためのロータリー式洗瓶機などがあり、製品特性、求める洗浄品質によって機器を選定します。
３）充填機
洗瓶した後は、メイン工程となる充填です。充填機にも多様な種類がありますが、液体充填機に関して言うと、充填方法によって大きく３つに分類されます。
①ピストン充填機
②重量式充填機
③グラビティ式充填機
充填方法だけでなく、充填ノズルの配列によっては、直線的に充填ノズルを設置する直線式充填機や、円状に充填ノズルを設置するロータリー式充填機に分類されます。
４）シール機
樹脂容器を用いる場合は、シール機が搭載される場合があります。シール機が用いられるのか、シール機を設置せずに、後述するキャッパーに搬送するのかは、製品仕様によります。
５）異物検査装置・重量チェッカー
シールやキャップされた製品は、金属検出器やX線検査装置などの異物検査装置に搬送されます。また、充填量に不足がないかをチェックするために、重量チェッカーが設置されます。
異物検査装置や重量チェッカーの設置箇所はレイアウトによって異なります。
６）キャッパー
充填された製品の蓋を閉める装置として、キャッパーが設置されます。キャッパーには、打栓キャッパーとスクリューキャッパーがあり、容器仕様によって異なります。
７）ラベラー
ボトルや瓶、樹脂容器の場合、ラベル貼りを行うラベラーが設置されることが多いです。こちらも仕様によりますが、インクジェットプリンターによって印字のみがされる場合もあります。
８）ケーサー
ラベル貼り等の工程を通り、最終製品になった充填製品は、ケーサーによって箱詰めされます。箱詰めには単軸や多軸のロボットが用いられる場合が多いです。
９）パレタイザー
ケーサーにて製品が詰められた段ボールは、パレタイザーによってパレット上に積まれていきます。パレタイザーにてパレット積みした後は、出荷ヤードや倉庫に搬送されます。
粉体の充填ライン
当社では粉体の充填は行っていませんが、粉体充填ラインは液体充填機とは異なる機器構成になります。粉体充填も容器は多数ありますが、袋に充填することが液体充填機より多い点も特徴です。
例としては、
①空気輸送機
②オーガ式充填機
③給袋包装機
④異物検査装置
⑤重量チェッカー
⑥ケーサー
⑦パレタイザー
といった機器構成が一般的です。
充填ラインの構成機器は製品仕様によって様々
充填ラインの構成機器は製品仕様によって様々です。そのため、生産能力、製品仕様、現充填ラインの課題などを見極め、レイアウト構築・機器選定を行う必要があります。以下では充填ライン導入のポイントを説明します。
充填ライン 導入のポイント
充填ライン導入のポイントを絞ってご説明します。今回は、各機器の選定ポイントではなく、ライン全体を構築するためのポイントをご紹介しますので、機器選定のポイントを確認されたい方は以下をご確認ください。
① 充填ライン導入のポイント：予算
充填ライン導入のポイントで最初に計画すべきは投資予算です。充填ラインは大型投資になることが多く、事業戦略ともかかわってきます。事業戦略に基づき、予算を定めたうえで充填ラインの導入範囲を決める事が重要となってきます。
② 充填ライン導入のポイント：納期
充填ラインの導入のポイントで、予算の次に決めておくべきことは納期です。充填ラインの導入には、計画→納品→稼働に１年以上の期間がかかる場合もあり、納期を決めておくことが必要です。充填ラインを構築する機器は、受託生産体制をとっている場合が多く、メーカーの受注状況によっては、納期がメーカーごとに大きく変わってきます。そのため、充填ラインを構築する際のメーカー選定で、納期が一つの基準になってきますので、納期を設定しておくことは重要となります。
③ 充填ライン導入のポイント：自動化範囲
予算、納期をきめた後、自動化範囲を決定します。充填ラインは全自動でなく、一部半自動にて構築することももちろん可能です。また、当たり前のことですが、全自動のほうが半自動より高コストになりやすいです。
自動化範囲を決定する上で、予算が一つの基準になってきます。
④ 充填ライン導入のポイント：自動化対象製品
生産量によって自動化対象製品を定めます。自動化対象製品を定める場合、ABCのランク付けを行うことがベストです。「必須自動化製品：A」、「できれば自動化：B」、「自動化しない：C」というランク付けを行うことで、のちの予算・納期・自動化範囲の調整の基準になります。
予算・納期・自動化範囲・自動化対象製品を決定した後、メーカー選定に移ります。メーカー選定→見積取得後、予算調整、納期調整、自動化範囲調整、自動化対象製品の調整を行っていきます。
予算・納期・自動化範囲・自動化対象製品を決定せずにメーカーへの見積依頼を行ってしまうと、基準がなく、充填ライン導入計画のとん挫や、スピーディな投資が行えなくなる可能性があり、事前に決定しておくことが重要です。
⑤ 充填ライン導入のポイント：メーカー選定
予算・納期・自動化範囲・自動化対象製品を決定した後に、見積取得を行い、メーカー選定を行いますが、事前に上記の４つを決めておくと、自社で重要な要素が何なのかが容易にわかるためメーカー選定をスムーズに行うことが可能です。
調整を行った際に予算がとにかく重要ということであれば、低コストで導入できるメーカー選定を行い、各機器を自社にて選定し、可能な限りコストを抑える選択が行われます。
一方で、自動化範囲が重要だということであれば、充填ラインを一括で委託でき、メーカーという専門家の立場で自動化範囲の調整を行ってくれるメーカーを選定することが必要となります。
当社の充填ライン 導入事例
ここまで、充填ラインとは何か、そして充填ライン 導入のポイントをご説明させて頂きました。液体充填機・充填ライン.comを運営するメイワは、充填機・キャッパー・洗瓶機と搬送ラインをはじめとした生産設備を生産するメーカーであり、充填ラインの導入実績を数多く持ちます。
当社の充填ライン導入事例を一部紹介いたします。
マヨネーズ充填ライン 導入事例
マヨネーズは高粘度であり、糸引きの対策は必須となります。糸引き発生は、容器が汚れ製品品質の低下につながる他、歩留まり低下にも起因します。当社は、マヨネーズ充填を最適化したシャットノズルを設計・開発し、糸引き発生リスクを回避することで、製品品質の維持を実現しています。
ブローボトルのマヨネーズ充填ラインにおいて、インダクションシーラーの前工程は全て内製化しており、ブローボトルの口切り・リーマーを自社にて最適化することが可能です。当事例のお客様の課題のように、形状が斜めになったりバリが発生するとシール不良が発生するリスクがあります。当社は、切り刃・研磨刃の工夫（特注化）を行い、試作を複数回繰り返すことで口切り・リーマー工程を最適化しました。これにより、シール不良を激減することが可能となりました。
たれ・つゆ充填ライン
当充填ラインの最大のポイントは、人手による容器供給の作業性・生産性向上です。これまでは、ペットボトルを一本一本並べた後充填ラインに搬送していましたが、今回は投入ホッパー→傾斜コンベア→ロータリーフィーダーの仕様とし、ホッパーに無作為にペットボトルを投入すれば、ペットボトルが一本づつ切り出され、搬送されるようにしました。
容器供給部の作業性が大幅に上昇し、生産性を向上させることが可能となりました。
たれ・つゆは糖度が高く、従来の充填ラインでは、テフロン磨耗に伴う異物混入リスクがありました。導入した充填機については、ピストン部にシャワーを取り付けテフロンの摩耗粉が出ないように対策しました。
油性塗料充填ライン
今回、安全上防爆構造での対応となったため、制御盤はエアパージ仕様で、モータ・電磁弁等は防爆仕様としております。また、防爆仕様の中継端子を介して制御部とセンサーを繋いでいます。
当事例のポイントは、液だれや飛び散りを回避することで作業性や歩留まりを向上することにありました。充填ノズルには多孔式の特注ノズルを採用し液だれ防止機構も特注仕様としております。孔の角度、サイズ、数を試行錯誤し最適化することで、飛び散りを回避しています。
充填ライン導入は当社にお任せください
液体充填機・充填ライン.comは、食品・化粧品・医薬・工業業界における充填ラインの導入実績を数多く持ちます。
充填ラインの導入を検討中の皆様、お気軽に当社に御相談ください。
