包装におけるマルチヘッド計量器とは？

マルチヘッド計量機は、マイクロコントローラが複数の計量ユニットを管理し、組み合わせ演算を使用して製品の最適重量を決定して放出する、高速・高品質・定量計量です。定量的で、設定された重量に達するまで1つのバケツに充填するリニアスケールとは対照的に、マルチヘッド計量機はバルク製品を小分けし、異なるホッパーで計量し、生産ランの目標重量に合わせてホッパーのセットを選択します。

様々な業界の自動食品包装設備において、マルチヘッド計量器は材料の主要な流通センターとして、また製品フロー全体の主要な制御処理装置として機能します。マルチヘッド計量器は単なる計量機ではなく、生産ラインの流れ、速度、精度を制御します。Vertical Form Fill and Sealや高速缶詰システムの包装機は、マルチヘッド計量器と同じ速さ、正確さでなければ作業できません。

包装業界の世界的な中小企業（SME）は、意図的かつ戦略的な投資を優先する一方で、高精度製造への完全自動化や、手動操作から半自動操作への移行を進めていると思われる。マルチヘッド計量器の最も大きな財務上の利点は、"ギブアウェイ "を最小化できることである。ギブアウェイとは、各パックが法的に定義された一定の最小重量を持たなければならない国家規制を遵守するために、パックに含まれる過剰な製品量のことである。手作業による計量の場合、従業員は計量不足によるペナルティを避けるため、パックに数グラム多く充填する。数百万パックの計量になると、これは壊滅的な打撃となります。マルチヘッド計量器なら、この過充填の幅を1グラム単位にまで減らすことができます。これが、節約した経費を直接利益に変えるため、コスト効率が非常に高い理由であり、投資した資本に対する回収期間も非常に早い。

マルチヘッドはかりシステムのコアコンポーネント

工場管理者にとって、装置の信頼性及び衛生基準を満たす装置の能力を評価する一環として、多頭 式はかりの動作原理を完全に把握するために、装置の構造工学の基本的な理解を持つことは有用 である。高品質のマルチヘッドはかりでは、多種多様な個々の構成部品は、物理的構成部品と電子的構成部品が 密接に統合されている好例となり得る。

• トップ コーン: マシンの最上部であるトップコーンは、最初の接点として機能し、上流の傾斜コンベヤまたはZバケットエレベータからバルク材を受け取ります。トップコーンは、振幅を調整しながら連続的に制御された振動を使用し、バルク製品をリニアフィーダーへ360度放射状に分散させます。
• リニア フィーダー フライパン： トップコーンとインフィードファネルの周囲に放射状に配置されたこれらのフィードパンは、散布された製品を集めます。各パンには独立した振動システムがあり、そのパラメータは、個々の供給ユニットへの製品の連続的で均一な流れを作り出すように制御されています。これらの各パンの設計は、取り扱われる製品の特定のフロー特性に合うように調整されます。
• フィードバケット（ホールディングバケット）： これらのバケットは、リニア供給パンのすぐ下にあり、一時的な貯蔵ユニットとして、材料を段階的に供給する役割を果たします。そのセッティングの1つ下の計量ホッパーが落下した瞬間に、供給バケットがゲートを開き、その計量バケットに補充を与えます。このステージングシステムにより、トップコーンが各バケットのサイクルを待たずに済むため、連続運転が容易になります。
• バケツの重さを量る： 計量プロセスのこの部分で最も重要なことは質量測定です。厚さ1.5mmから2mmの食品用304または316ステンレス鋼が、食品に接触するすべての部品とともに機械のフレームに使用されている。これらの材料のユニークな仕様は、長年にわたる連続的な高周波振動の中でもマイクロクラックが発生しないことを保証する。さらに、使用されている材料は安全で、酸や塩との接触による腐食に対して最高の耐性を備えています。
• ロードセル： ロードセル技術は、この機械で最も重要なセンサー部品を提供します。各計量バケットには、ストレインゲージ式ロードセルが1つずつあり、計量物によって加えられた下向きの力を測定し、それを重量測定に変換します。センサーは1ミリ秒で重量の変化を検出することができ、個々のピースの体積または重量に応じて、0.1g～1.5gの精度で物品を測定することができます。
• ステッピングモーター 各バケットゲートは、ステッピングモーターによって角度、速度、閉鎖力を細かく制御しながら開閉します。空圧シリンダーを使用する他のオプションに比べ、ステッピングモーターは、製品を押しつぶさないようにバケットゲートの位置を制御・調整できるため、より優れた制御が可能です。

マルチヘッドはかりの動作原理 ステップバイステップ

包装を真にマスターするには、マルチヘッド計量器の動作原理を理解しなければならない。

ステップ1：材料の供給と分配

プロセスは上流のZエレベータが原料をトップコーン上に放出することから始まります。トップコーンの上にある光電センサーが製品ベッドの厚さを決定します。厚みが薄すぎる場合、センサーはエレベーターにより多くの製品を吐出させ、供給速度を最適化するよう命令します。厚みが過大であれば、センサーはエレベーターに停止命令を出します。このフィードバックループにより、構造的な損傷を防ぎ、安定した材料圧力を実現します。振動の助けを借りて、トップコーンは製品をリニアフィーダーパンに広げます。これらのパンは、特定の振動周波数を使用することにより、製品を均等に分散・分離し、一貫した流れを作り出します。パンの振動により、材料は端から掻き落とされ、漏斗を通して、または直接フィード・バケットのステージング・エリアに落下させることができます。

ステップ2：ホッパーでの単独計量

投入バケットに段積みされた原料が入ると、底部のゲートが同時に開き、製品が真下にある計量ホッパー・モジュールに放出されます。ここで実際に製品を計量します。各計量ホッパーには高精度のロードセルがあり、ホッパー内の材料の値を瞬時に測定します。センサーは、安定化と呼ばれるプロセスを一瞬で通過します。このプロセスでは、デジタル・ローパス・フィルターと呼ばれるメカニズムを通して、工場フロアからの周囲の機械振動ノイズをフィルターにかけます。その後、センサーは中央MCUのメインボードに質量値を送信する。例：システムは、ホッパーAが25g、ホッパーBが32g、ホッパーCが18gなど、全ヘッド数にわたって検出する。より高度なシステムにはオートストップ機能があります。多くのホッパーが空であることにセンサーが気づいた場合、システムは計量サイクルを停止して流れを安定させ、部分混合を回避します。

ステップ3：組み合わせアルゴリズムのマジック

マルチヘッド計量器の動作原理の真の魔法は、そのコンピュータ組合せ計量アルゴリズムの力から生まれます。生産ラインの目標パック重量が100gだとしよう。中央のCPUはすべてのホッパーの重量をヘッドコントローラーに送りますが、マイコンは1つのホッパーを正確に100gに充填しようとはしません。その代わり、マイコンはホッパーの可能な数学的組み合わせをすべて瞬時に計算する。

典型的な14ヘッドの計量器の場合、10分の1秒未満で、マイクロコントローラは何千もの重量の組み合わせを評価します。マイクロコントローラーは、100g、または100gを超える可能な限り近い重量（例えば、100.2g）をもたらす組み合わせを特定しようとします。一方、消費者保護法を遵守するため、目標重量を下回る組み合わせは厳密に回避し、拒否します。システムが、ホッパーA（25g）＋ホッパーD（31g）＋ホッパーG（44g）が100gであると計算すると、マイクロコントローラーは完璧な数学的解を持つ。マイクロコントローラーはホッパーA、D、Gのステッピングモーターに制御信号を送り、シャッターが開く。100gの材料は、中央の排出シュートを通って、待機しているブリキ缶、大型容器、複合紙管、またはロータリー包装機ですぐに使えるプレメイドパウチにきれいに排出されます。

材料別マルチヘッド計量器タイプ

工場では様々な製品を処理するため、コンビネーションスケールは非常に汎用性があります。

顆粒・乾燥スナック用高速モデル

精度とスピードを追求したこれらの機種は、顆粒を扱う大量かつ高精度の環境で威力を発揮します。製品としては、ミックスナッツ、ドライペットフード、押し出しスナック、シリアル、コーヒー、米などがあります。リニアパンとホッパーの接触面は、製品の摩擦係数に応じて、標準的な微細ディンプル加工表面または標準的な平滑ステンレス鋼で作られています。ディンプル加工された表面は接触面積を減らすため、油性の顆粒や湿った顆粒がべたつくことがありません。全体的な設計は、迅速な製品の流れとロードセルの瞬時の安定を保証します。このタイプのヘッドウェイガーは、以下の速度に合うように設計されています。 高速製缶機 またはVFFSバガーを使用することで、下流装置が十分に活用され、最適なパフォーマンスで稼動することを保証します。

壊れやすいスナック菓子のための低滴下モデル

フリーズドライフルーツ、ベークドビスケット、ポテトチップスなどの包装製品は、包装時にその完全性を失い、簡単に破損することがあります。一般的な重力落下では、包装ホッパー内の金属壁に触れたときに製品が破損し、許容できない破損や包装エリアでの埃の発生につながります。低落下マルチヘッドはかりは、製品の運動エネルギーを下げる方法で製品を供給します。要するに、エンジニアリング設計が機械の内部形状を変えるのです。排出シュートのスライド角度はより浅くなり、垂直方向の距離はトップコーン、フィードバケット、計量バケットの最大値に圧縮されます。このように、機械の設計は、製品が自由落下することなくスライドするのを助けるものである。この設計は、バルクフィードから包装までのさまざまな段階を通して製品を保護することを目的としています。

粘着性食品用スクリューフィーダー

標準的な振動式マルチヘッドはかりの多くは、粘着性のある製品、または粘性の高い、あるいは漬け込みの多い、湿った新鮮な製品を扱うときに失敗します。このカテゴリーに該当する製品は、ウェットなペットフードの塊、調理済みの食事、新鮮な角切り肉、粘着性のある保存フルーツなどである。これらの製品はステンレス・スチール製のフライパンに付着し、振動によって圧縮されるだけで、前進するどころかフライパンの中で固着してしまう。この流体力学的な問題を解決するために、直線的な振動供給の代わりにスクリューシステムが統合されている。その代わりに、モーター駆動のスクリュー・オーガーが供給トラフに設置される。これらのスクリューは、粘着性のある製品を積極的に押したり出したりするため、供給バケットが完全に満たされ、製品がどれほど湿っていても、粘着性があっても、供給される製品の量は同じになる。

選び方：10ヘッド vs 14ヘッド vs 24ヘッド

コンビネーションスケールの適切な構成を選択する際には、機械の技術的パラメーターを、工場で予想される生産量、利用可能な予算、および扱う材料の特定のタイプに適合させることが重要です。

中小企業の生産設備について語るとき、最も論理的な設備投資は14ヘッドマルチヘッド計量機です。計量14ヘッドモデルは、高精度で計量するように設計された工業標準モデルです。計量精度のばらつきはわずか0.1g～2gです。製品の個数に応じて、14ヘッドマルチヘッド秤量機は1.6Lまたは2.5Lのホッパー容量を持ち、毎分60～120個までの連続充填をサポートします。14ヘッドはアクティブサーボと7インチタッチパネル付きインテリジェントMCU制御システムを装備しています。14ヘッドマルチヘッド計量機は、生産ラインを迅速に変更できるように設計されています。手作業による変更なしに多品種生産が可能です。生産ラインは50gのコーヒーから500gの米飯まで数秒で変更できます。

エンジニアのための一般的なトラブルシューティングガイド

MCUシステムを搭載したハイレベルな機器でも、共通の問題が発生する。トラブルシューティング、メンテナンス、運用プロトコルは、改善とユーザーエクスペリエンスの鍵となる。

• 不正確な計量： 計量センサーはまだ取り外さないでください。MCUのタッチスクリーンからソフトウェアゼロ校正機能を使用して、ゼロ校正を開始します。
  • 工場の床をチェックしてください。ロードセルは非常に敏感で、気圧の影響を受けることがあります。空調システムや大型の工業用ファンなどから強い気流が計量バケットに吹き付けていないことを確認してください。
  • 物理的な振動を調べてください。マルチヘッド計量器が、できるだけ大きな振動から解放されるように、下流の包装機やシーマーに接続されていない独自の支持構造上に設置されていることを確認してください。
• ロードセルの埃とセンサーのエラー： 医薬品や粉体、埃っぽい物質を扱う場所では、細かい埃の粒子がロードセル周辺のわずかな隙間に詰まってしまい、センサーが動かなくなってエラーメッセージが表示される。
  • 洗浄は非常に重要である。もし機器に洗浄レベルを上回る高レベルのIP防水等級が与えられていなければ、衛生クルーは機器のどこでも高圧洗浄を使用することはできない。
  • エンジニアは、乾燥した圧縮空気と帯電防止ブラシを使ってセンサーの隙間からホコリを取り除かなければならない。
• ホッパー内の材料の詰まり： バケットゲートが開いたときに製品が常に完全に排出されない場合は、まず MCU パネルにアクセスし、ステッピングモーターのパラメーターを確認してください。プログラムされた開放角度とドア開放滞留時間が、製品の量と流量に対して十分であることを確認してください。
  • 機械的な設定は正しいが、材料（グミや塩分の多いスナック菓子）がスチールに付着している場合、標準的な304ステンレスでは対応できません。技術的な答えは、標準的なホッパーを、テフロン（PTFE）でメッキされたものや、表面の摩擦や粘着を減らすくぼみのある特殊なパターンに置き換えることです。

まとめと次のステップ

適切なマルチヘッドはかりを見つけるための第一歩は、お客様固有のマテリアルハンドリング要件と床面積の制約を理解することです。計量器は、より広範で高性能なエコシステムの中に完璧に統合されて初めて最大の効率を達成します。

で レバパック当社は、世界中の中小企業に特化した精密な自動パッケージング・ソリューションのエンジニアリングを専門としています。硬直した既製の機械を提供するのではなく、お客様の生産ニーズにぴったり合ったソリューションを提供します：

• カスタム・エンジニア・システム スタンドアロン LPE-SFM014 高速はかり または 完全に統合された缶詰 そして プレメイドパウチ包装ライン私たちは、お客様の工場に合わせて、機械の構造、速度、レイアウトを調整します。
• 妥協しない 精密 耐久性： 当社の機器は、マイクロレベルの精度を達成するために、高度なCNC機械加工を使用して製造されています。高級ステンレス鋼と国際的な一流部品（シーメンスやシュナイダーなど）を利用することで、長期的な機械的信頼性を確保しています。
• 包括的なライフサイクルサポート： 私たちは、お客様が購入される機械とともに、貴重なオペレータートレーニング、詳細なマニュアル、積極的なスペアパーツ管理を提供し、お客様の労働力を強化し、生産稼働時間を最大化します。
• 業界をリードするプロテクション： 24時間365日の技術対応と遠隔診断を提供するグローバルサービスネットワークに支えられ、16ヶ月の延長包括保証でお客様の設備投資を保護します。

へ エンジニアリングチームと話す 特定のマルチヘッド計量ニーズについて、またお客様の工場に最適な統合パッケージについて、今すぐお問い合わせください。また、お客様の材料サンプルを弊社施設にお送りいただき、導入前に性能を検証するための厳格な無料機械試験を実施することも可能です。