ネジ梱包機は、手動の梱包プロセスでは大規模には達成できない速度と精度で、ネジ、ボルト、ナット、ワッシャー、その他の小さな留め具を数え、分類し、袋、箱、またはブリスター パックに梱包するように設計された特殊な自動梱包ソリューションです。ハードウェアの製造、建設資材、自動車部品、電子機器の組み立て、および消費者向け製品の流通では、ネジとファスナーを正確な数量 (袋あたり 5 本、箱あたり 10 個、小売用ブリスターあたり 50 個の各種固定具) で梱包する必要があります。最終顧客に届く計数ミスは、紛失したファスナー自体のコストをはるかに上回る、保証上の問題、否定的なレビュー、およびブランドの損傷を引き起こします。適切に仕様化されたスクリュー包装機は、計数エラーを排除し、人件費を削減し、包装のスループットを向上させ、小売顧客と産業顧客の両方の期待に応える、一貫して提供されるパッケージを生産します。これらの機械のテクノロジー、主要な性能パラメータ、および選択基準を理解することは、ファスナーの梱包作業の自動化またはアップグレードを目指す製造業者や流通業者にとって不可欠です。

スクリュー包装機の仕組み

あ スクリュー梱包機 は、大量の緩んだファスナーを、配布準備が整ったカウントされた密封されたパッケージに変換するために順番に動作するいくつかの機能サブシステムを統合しています。このプロセスは供給段階から始まります。そこでは、大きなホッパーまたは振動ボウルフィーダーがバルクファスナーを受け取り、制御された振動、遠心力、またはコンベアの動きを使用して、ネジを個数化し、計数に適した単一列の流れに方向付けします。適切な個別化が重要です。スクリューが固まって移動したり、適切に分離されていないと、計数エラーが発生したり、下流の計数機器で詰まりが発生したりすることがあります。

単一化されたネジは、フィーダーから、光学センサー、重量測定、またはその両方の組み合わせを使用して、個々の留め具を検出および集計する機械の最も技術的に要求の高いコンポーネントである計数システムを通過します。目標カウントに達すると、ゲートまたはバルブ機構によってカウントされたバッチが包装ステーションに送られ、そこで選択された包装フォーマットに入れられます。次に、包装ステーションは、ポリ袋のヒートシール、カートンの折り畳みとテーピング、ブリスターパックの熱形成を通じてパッケージを密封し、完成したパッケージをコンベアまたは収集エリアに排出します。その後、サイクル全体が次のパッケージに対して自動的に繰り返されます。最新のスクリュー包装機は、個数サイズ、パッケージ形式、機械構成に応じて、パッケージごとにこの完全なシーケンスを 2 ～ 15 秒で実行し、手作業の包装チームが生産シフト全体にわたって維持できないスループット レートを実現します。

スクリュー包装機の計数技術

計数機構は、あらゆるネジ包装機の性能を決定するコンポーネントであり、計数技術の選択は、計数精度、機械が処理できる留め具の種類の範囲、および達成可能な最大処理速度に大きく影響します。

光学式計数（光電センサーシステム）

光学式計数では、スクリュー流路を横切って配置された 1 つまたは複数の光電センサー ビームが使用されます。各ネジがセンサー ビームを通過すると、光路が遮断され、機械の制御システムによって記録されるカウント パルスが生成されます。光学式計数は高速かつ非接触で、計数対象の留め具の磁気特性や導電率の影響を受けません。確実に単一化され、きれいで明確なセンサー中断を生成するのに十分な一貫性のあるプロファイルを備えたネジで良好に機能します。基本的な光学式計数の主な制限は、ペアで移動するファスナーや部分的に重なった位置で移動するファスナー (カウント数が不足する状況) や、直径がビーム幅に近い非常に小さなファスナーに対する感度が高く、カウント漏れの原因となる可能性があることです。マルチビーム光学システムと洗練された信号処理アルゴリズムは、より高仕様のマシンにおけるこれらの制限に対処します。

計量と重量ベースの計数

重量ベースの計数は、個々のファスナーの一貫した質量に基づいて、バッチの総重量から計数を推測します。精密ロードセルは計量皿に置かれた留め具の累積重量を測定し、制御システムは測定された重量を既知の個々の留め具の重量で割ってカウントを計算します。このアプローチは、締結具の向きや供給の一貫性とは無関係であるため、光学的計数のために確実に個片化することが難しい不規則な形状の締結具に適しています。重量ベースの計数の精度は、個々のファスナーの重量の一貫性 (製造公差によって異なります) と、単一ファスナーの重量に対するロードセルの分解能によって決まります。数分の一グラムの重さの小さなネジの場合、単一個数の計数精度を達成するには、高分解能のロードセルと慎重な校正が必要です。最新の機械の多くは、重量ベースの事前計数と光学的検証を組み合わせて、速度と精度の両方を実現しています。

振動板とチャンネルカウント

一部のネジ包装機は、個々の締結具を一度に 1 つずつ物理的に捕捉して計数する、正確な寸法のポケットまたはチャネルを備えた振動プレートまたはセグメント化された計数ホイールを使用します。各ポケットには指定されたサイズのネジが 1 本正確に保持され、プレートまたはホイールが回転すると、捕捉された各ネジが計数ゲートを通って下のパッケージに落ちます。この機械的な計数アプローチは、特定のサイズ範囲内の留め具に対しては非常に正確ですが、留め具のサイズを切り替えるときに計数プレートを機械的に切り替える必要があります。この制限により、制御ソフトウェアのパラメータ変更のみを必要とするセンサーベースのシステムと比較して切り替え時間が増加します。

ネジ包装機の主な種類

スクリュー包装機は、自動化の程度、包装形式の互換性、処理能力、設置面積の異なるいくつかの構成で利用できます。正しいマシンタイプを選択するには、これらの特性を特定の生産要件および施設の運用状況に適合させる必要があります。

垂直成形充填シール (VFFS) 機械は、中規模から大量の生産環境におけるネジ包装用の完全自動フォーマットとして最も広く導入されています。平らな包装用フィルムのロールから袋を形成し、数えられたバッチの留め具を詰めて上部をシールします。これらすべてが連続サイクルで行われ、バルク留め具の供給と密封された完成した袋の間で手作業を必要としません。高スループット、生産量に比べて設置面積がコンパクト、幅広い袋サイズやフィルムタイプとの互換性により、世界中の自動ファスナー包装ラインの主力製品となっています。

評価すべき主要なパフォーマンスパラメータ

スクリュー包装機を評価する場合、選択した機械が現在のニーズと予想される将来の需要の両方を確実に満たすように、生産環境の特定の要件に照らしていくつかの定量化可能な性能パラメータを評価する必要があります。

• 計数精度率： 正確な目標個数を満たすパッケージの割合として表される計数精度は、ファスナー包装機にとって最も重要な性能仕様です。業界をリードする機械は、適切に個別化されたファスナーを使用して、通常の動作条件下で 99.9% 以上の精度率を達成します。ファスナーの形状によって性能が大幅に異なるため、精度の主張は生産を目的とした特定のファスナー タイプで検証する必要があります。
• 包装速度 (1 分あたりの袋またはパッケージ): カウンタだけでなく、機械全体のスループット速度によって、機械が利用可能な稼働時間内に毎日の生産目標を達成できるかどうかが決まります。毎日の目標量と利用可能な生産時間に基づいて 1 分あたりに必要なバッグを計算し、必要な最小機械速度を確立する前に、計画されたメンテナンス、切り替え、軽度の停止に備えて 20 ～ 30% のバッファを追加します。
• 互換性のあるファスナー サイズ範囲: ほとんどのネジ梱包機は、定義されたサイズ範囲内の留め具 (たとえば、M3 ～ M12 ネジ、または直径 2 mm ～ 10 mm) を処理できるように設計されています。複数の機械を必要としたり、生産の合間に頻繁に大規模な再構成を行う必要がなく、機械の指定範囲が現在および予測可能な製品範囲のすべてのファスナー サイズを完全に網羅していることを確認します。
• 製品間の切り替え時間: 異なるカウント サイズやパッケージ形式を必要とする多くの異なるファスナー SKU を使用する生産環境では、ある製品から別の製品に機械を切り替えるのに必要な時間が、総生産コストに大きく影響します。工具不要の切り替え機構、レシピベースの電子パラメータストレージ、クイックリリースの供給コンポーネントを備えた機械は、切り替えのダウンタイムを最小限に抑え、全体的な設備効率 (OEE) を向上させます。
• パッケージ形式の柔軟性: 現在、または予想される将来の生産シナリオにおいて、機械が複数の包装形式 (さまざまなサイズのポリ袋、箱、ブリスター) に対応する必要があるかどうかを検討してください。さまざまなフォーマットに合わせて再構成できるモジュール式パッケージング ステーション設計の機械は、初期資本コストが高くても、単一フォーマットのみの代替品よりも運用上の柔軟性が高くなります。

供給システムとそれが機械のパフォーマンスに及ぼす影響

計数機構の上流にある供給システムは、機械全体のパフォーマンスに大きな影響を与えます。たとえ最も正確な計数システムであっても、そこに到達するファスナーが適切に個別化されておらず、方向が一貫していなければ、エラーや詰まりが発生します。さまざまな供給アプローチの長所と限界を理解することは、機械の設計を評価したり、既存の設備におけるパフォーマンスの問題をトラブルシューティングしたりするのに役立ちます。

振動ボウルフィーダ

振動ボウルフィーダは、制御された振動を使用してボウル内の螺旋トラックに沿ってファスナーを移動させ、ボウルの出口に向かって進むにつれてファスナーの向きを徐々に変えます。ボウル内の正しく設計されたツール (形状レール、ポケット、ディフレクター) は、正しい向きのファスナーを選択し、間違った向きの部品をボウルに戻して再表示します。振動ボウルフィーダは定評があり、信頼性が高く、さまざまなタイプのファスナーに対応できますが、各ファスナーのタイプとサイズに固有のボウル工具が​​必要です。つまり、複数 SKU の操作では製品ごとに個別のボウルまたはボウルの再調整が必要になります。

遠心ディスクフィーダー

遠心ディスクフィーダーは、回転ディスクを使用して、遠心力によってファスナーを外側に加速し、単一の流れでレールまたはチャネルシステムに送ります。これらは通常、振動ボウルフィーダよりも高速で動作し、部品間の滑り接触が少ないため、表面仕上げされたファスナーに対してより優しいです。遠心フィーダは、高スループットと表面保護の両方が優先されるスクリュー梱包作業でますます人気が高まっていますが、同様に工具要件は製品固有です。

フレキシブル振動フィーダー

フレキシブル振動フィーダ (フレキシブル供給システムまたはロボット ビジョン誘導フィーダとも呼ばれます) は、振動する平坦またはわずかに凹面の供給面をマシン ビジョンおよびロボットによるピック アンド プレースと組み合わせて使用​​し、製品固有の工具を使用せずにさまざまな種類の部品を処理します。ビジョン システムは、振動面上の各留め具の位置と方向を識別し、ロボットまたはエアジェットに正しい方向の部品を選択して計数ステーションに転送するように指示します。これらのシステムは、従来のボウル フィーダと比較して、より高い資本投資とより複雑なソフトウェア構成を犠牲にして、複数 SKU の運用に優れた柔軟性を提供します。

制御システムと生産ラインとの統合

最新のスクリュー包装機には、PLC ベースの制御システムとタッチスクリーン HMI インターフェイスが装備されており、オペレーターは機械パラメータ、生産データ、診断情報に直感的にアクセスできます。制御システムの高度化は、機械の使いやすさ、オペレーターのスキル レベル全体で一貫したパフォーマンスを維持する能力、およびプラント レベルの生産管理システムとの互換性に大きく影響します。

レシピ管理 (製品 SKU ごとに完全なマシン パラメータ セットを保存および呼び出す機能) は、最新のマシンの標準機能であり、切り替え時間と人間によるパラメータ設定エラーを大幅に削減します。適切に実装されたレシピ システムには、ターゲット数、パッケージ重量制限、フィーダー速度、シール温度と時間、各製品のラベル印刷パラメータを含むすべての関連設定が保存され、多数の個別パラメータを手動で再入力するのではなく、保存されたレシピを呼び出すことで完全な切り替えを実行できます。多くの SKU を持つ施設の場合、レシピ管理能力 (保存できるレシピの数) とレシピの作成と編集の容易さは、マシンの選択時に重要な実際的な考慮事項となります。

適切なスクリュー包装機を選択するための実践的なヒント

スクリュー包装機の選択には、技術的能力、生産要件、予算の制約、運用上の実用性のバランスが含まれます。構造化された評価プロセスを実行することで、選択したマシンが耐用年数にわたって必要なパフォーマンスと価値を確実に提供できるようになります。

• 仕様の前に完全な製品範囲を定義します。 機械が処理する必要があるすべてのファスナーのタイプ、サイズ、仕上げをリストします。現在の主な製品だけでなく、範囲に追加されることが予想されるすべての製品もリストします。現行製品のみに仕様指定されたマシンは、新製品の導入時に高価な改造や交換が必要になる可能性がありますが、予想される範囲全体に合わせて仕様化されたマシンは、追加の設備投資なしで成長に対応できます。
• 購入前に製品トライアルをリクエストしてください: 購入を約束する前に、機械のサプライヤーに、一般的なテスト部品ではなく、実際のファスナーを使用して計数精度とスループット速度を実証するよう要求してください。ファスナーの形状、表面仕上げ、生産バッチ内のサイズのばらつきはすべて、理想的な条件に基づくサプライヤーの仕様が反映されない形で、現実の計数精度に影響を与えます。
• 購入価格だけでなく、総所有コストを評価します。 各製品のボウル工具、継続的なメンテナンス部品、包装フィルムやラベルなどの消耗品、トレーニング、技術サポートのコストを、機械間の生涯コストの比較に織り込みます。購入価格は低いものの、工具コストが高く、ローカル サポートが不十分で、メンテナンス要件が高いマシンは、より高価でサポートが充実している代替マシンよりも、5 年間の総コストが高くなる可能性があります。
• あssess spare parts availability and service support: 機械サプライヤーが地元または地域のサービス拠点を維持しており、迅速な配送が可能な純正のスペアパーツを提供していることを確認してください。輸入されるスペアパーツを待って機械が 2 週間アイドル状態にある場合、生産損失が発生し、すぐに機械の購入価格を超える可能性があります。サプライヤーの評価では、機械の技術仕様と並んで、部品の入手可能性とサービスの応答時間に重点を置く必要があります。
• 将来のスケーラビリティを考慮してください。 生産量の増加に応じて、計数ヘッドの追加、より高速なフィーダー、ラベル貼り付け装置、または下流の箱詰め自動化など、機械をアップグレードできるかどうかを評価します。モジュール拡張用に設計されたマシンは、容量要件が元の仕様を超えて増加した場合に完全に交換する必要があるマシンよりも、投資のリスクが低くなります。

スクリュー包装機の稼働時間を最大化するためのメンテナンス方法

予防メンテナンスは、スクリュー包装機の精度、速度、信頼性を稼働期間全体にわたって維持するための最も費用対効果の高い戦略です。供給、計数、シールシステムの機械的複雑さは、摩耗と汚染が徐々に蓄積し、完全な故障を引き起こす前に測定可能な形で性能に影響を与えることを意味します。早期の検出と修正は、故障後の事後保全よりも中断とコストが大幅に少なくなります。

毎日のメンテナンス ルーチンには、振動フィーダー ボウルとトラックの清掃を含めて、生産中に蓄積し、供給の異常やセンサーの汚染の原因となる金属の粉、油の残留物、ファスナーの破片を除去する必要があります。光学式計数センサーは、検出感度を低下させ、計数不足の原因となるセンサー面上の塵や金属粒子の堆積がないか検査する必要があります。通常、定期的なメンテナンス間隔の間にセンサーの性能を維持するには、圧縮空気による洗浄と糸くずの出ない布でセンサー面を定期的に拭くだけで十分です。完成したパッケージのシール品質についてヒート シール ジョーを毎日検査し、シールの品質が低下した場合にはメーカーの仕様に基づいてシール温度を校正する必要があります。摩耗した PTFE シール テープと劣化したシリコン バッキング パッドは、シールの品質が低下する最も一般的な原因であり、予定された交換部品の計画に含める必要があります。各機械のすべての検査、調整、部品交換を記録する包括的なメンテナンス ログは、発展傾向の特定、部品交換要件の予測、計数精度に関する製品品質の苦情発生時のデュー デリジェンスの実証に必要な履歴データを提供します。