トラッキング充填機は、コンベヤー上を移動し続けるボトルや容器に充填するための、自動液体・ペースト充填システムです。固定式ノズルの下でボトルを停止させる従来のインライン充填機とは異なり、トラッキング充填機は充填サイクル中、容器と一緒に充填ヘッドを移動させます。
トラッキング充填機の仕組み
一般的なトラッキング充填工程はいくつかの段階で構成されます。
1. ボトルがコンベヤーに入る
空のボトルは、充填部へ連続的に搬送されます。生産ラインの設計によっては、ボトル整列機、ボトル間隔調整装置、または上流側のコンベヤーを使用して、ボトル間隔を適切に保ちます。
2. ボトルを検知
光電センサーなどの検出装置が、流れてくるボトルを識別し、位置情報を制御システムに送ります。
PLCはこの情報を使って、充填サイクルを開始する正確なタイミングを判断します。「ボトルがなければ充填しない」機能により、想定された容器がない場合に充填ヘッドから製品が吐出されるのを防ぎます。
3. 充填ヘッドがボトルを追従
ボトルを検知すると、充填ヘッドは加速し、ボトルと同じ方向に移動します。
ボトルが移動し続ける間、トラッキングシステムはノズルをボトルの口に合わせた状態に保とうとします。
これが、トラッキング充填と従来の固定ノズル式充填との大きな違いです。
4. 製品をボトルに充填
ポンプまたは定量供給システムによって、供給する製品の量が決まります。
用途に応じて、ピストンポンプ、ギアポンプ、ローターポンプ、ペリスタルティックポンプ、または別の定量供給技術が使用されます。
適切なポンプは、次のような要因によって決まります。
- 充填量
- 製品の粘度
- 流動特性
- 粒子の有無
- 必要な充填精度
- 泡立ちの特性
- 衛生要件
- 製品接触部の材質要件
5. トラッキングヘッドが戻る
充填サイクルが完了すると、充填ヘッドは開始位置に戻るか、次のボトル群に対応する位置へ移動します。
正確な動作の順序は、充填ヘッドの数、コンベヤーの速度、機械の設計によって異なります。
トラッキング充填機を使う理由
液はねと泡立ちを軽減
トラッキング機能だけで、泡や液はねが自動的になくなるわけではありません。ただし、トラッキング充填機は、潜り込みノズル、底部からの充填、多段階の充填速度制御など、他の技術と組み合わせることができます。
泡立ちやすい製品の場合、ノズルがボトルの奥まで入るように設計し、充填中に徐々に上昇させることができます。多段階の速度制御を行うことで、高速で液体が容器に入る際の影響も軽減できます。
洗剤、シャンプー、その他の泡立つ液体などの製品で、特に役立つ機能です。
これらの要件に基づき、SUNHAN SH-VTGF4 4ヘッド自動サーボギアポンプ式定量ボディウォッシュ・化粧水・高粘度液体・ペースト追従式充填機は、サーボ制御による追従機構を備え、さまざまな液体製品に対応する充填システムを設定可能な、移動中のボトルへの連続充填用に設計されています。
- サーボギアポンプで充填を制御
- 充填量を直接設定
- ボディウォッシュ、化粧水などに
自動ラインとの連携性向上
ボトルが充填ステーションを動き続けられるため、追従式充填機は、次のような他の連続式包装設備と組み合わせられます。
ボトル整列機 → 洗浄システム → 追従式充填機 → キャッピング機 → ラベリング機 → コーディング機 → 包装設備
生産ライン全体で比較的途切れのない製品の流れを維持する必要がある場合に便利です。
追従式充填機と従来型インライン充填機の比較
どちらのシステムもボトルの自動充填に使われますが、動作原理は異なります。
| 項目 | 追従式充填機 | 従来型の間欠式充填機 |
| ボトルの動き | ボトルは動き続けます | 通常、充填中はボトルが停止します |
| ノズルの動き | 充填ヘッドがボトルを追従します | ノズルは固定された充填位置にとどまります |
| コンベヤーの動作 | 連続またはほぼ連続 | 停止・再始動 |
| 高速ラインへの組み込み | 連続運転のラインに最適です | 間欠運転のラインに適しています |
| 泡の制御 | 追従機構と潜り込み式・多段充填を組み合わせ可能 | 潜り込み式ノズルや速度制御にも対応可能 |
| 切り替え | 通常、ガイド、ノズル調整、保存済みパラメーターを使用 | 機械の設計による |
| 制御システム | 一般にPLCとサーボモーション制御を使用 | PLCまたはその他の制御システム |
| 一般的な用途 | 高生産量の液体・ペースト充填ライン | 一般的な自動充填 |
希望する生産速度だけで選ぶべきではありません。ボトルの安定性、製品の特性、充填量、設置スペース、後工程の設備も考慮する必要があります。
追従式充填機の精度はどのくらいですか？
充填精度を左右するのは、追従機構だけではありません。
実際の結果は、計量技術、製品の特性、充填量、ノズルの設計、温度、ポンプの特性、機械の設定によって異なります。
導入を検討する際は、実際の製品とボトルでテストを行い、以下を確認することをおすすめします。
- 目標充填量
- 許容充填誤差
- 製品の温度
- 製品の粘度
- 充填ヘッドの数
- 生産速度
- 充填方式
- ノズルの種類
追従式充填機にはどのポンプを選べばよいですか？
追従機構は、充填を行う位置とタイミングを制御します。ポンプは、製品の吐出量を制御します。
製品に応じてポンプを選ぶことが重要です。
| ポンプの種類 | 一般的な用途 | 主な検討事項 |
| サーボピストンポンプ | ソース、クリーム、ペースト、高粘度液体 | 中粘度から高粘度まで、多くの製品の容量式定量充填に適しています |
| ギアポンプ | オイル、ローション、洗剤などの流動性のある液体 | 連続回転式の定量吐出と流量調整が可能 |
| ペリスタルティックポンプ | デリケートな液体、少量充填用途、一部の医薬品 | 製品が接触するのはポンプ機構ではなくチューブ |
| ローターポンプ | 粘度の高い液体や、穏やかな移送が必要な製品 | 粘度と製品特性に応じて選定 |
あらゆる追跡式充填機に適したポンプはありません。
異なるサイズのボトルに切り替えるには？
ボトル切り替えの方法は、機械の具体的な設計に大きく左右されます。
一般的な調整箇所には、次のようなものがあります。
- コンベアのガイドレール
- ボトル間隔
- 充填ヘッドの高さ
- ノズル間隔
- ノズルの挿入深さ
- 追跡パラメーター
- 充填量
- コンベア速度
- 充填速度
多くの最新のサーボ制御機では、タッチスクリーン式HMIとレシピ保存機能を採用しています。オペレーターはボトルの形式ごとにパラメーターを保存し、次回以降の生産時に呼び出せます。公開されている追跡式充填機の仕様からも、ボトルや製品の切り替えにレシピ保存機能が使われていることがわかります。
ただし、レシピの呼び出しが、工具不要で切り替えられることを必ずしも意味するわけではありません。
そのため、実際のボトル図面に基づき、具体的な切り替え手順を当社にご確認ください。
追跡式充填機はどのように泡立ちを抑えるのか？
泡立ちは、機械の問題であると同時に、製品に起因する問題でもあります。
製品に応じて、以下の技術を使用できます。
ダイビング充填ノズル
ノズルをボトル内に挿入し、低い位置から充填します。充填の進行に合わせてノズルを上昇させることもできます。
液体が落下する距離を短くできるため、泡の発生を抑えられる可能性があります。
SUNHAN 4ヘッド自動サーボギアポンプ式シャンプー・ローション・高粘度液体・ペースト追跡式充填機は、生産ニーズに対応できる理想的な追跡式充填機です。
- サーボギアポンプで充填を制御
- シャンプー、ローション、洗濯用洗剤の包装に適しています
多段階充填速度
1回のサイクル中に、充填速度を段階的に切り替えられます。
例：高速充填 → 速度低下 → 最終充填
この方法により、充填工程の終盤における乱流を抑えられます。
液だれ防止ノズル
液だれ防止バルブや遮断機構を使用すると、充填サイクル終了後に残液が滴下するのを防げます。
ただし、ノズルの設計は製品の粘度や流動特性に合わせる必要があります。
追跡式充填機や追従式充填機のメーカーは、泡立ちや飛び散りが懸念される製品に対して、これらの方法を組み合わせることがよくあります。
SUNHAN自動サーボモーター式ダブルヘッド対応ヘアクリーム・スプレー・液体石けん・カークリーナー・食器用洗剤・ローションボトル追従式充填機には、充填中の液だれを防ぐ液だれ防止充填ノズルが装備されています。
一般的な空気圧の要件
ノズルの昇降、潜り込み機構、ボトルの取り扱い、その他の機械機能に空圧部品を使用する場合があります。
各種追従式充填機の公表仕様では、使用空気圧は通常0.5～0.8 MPa程度ですが、実際の必要圧力は機種によって異なります。たとえば、0.5～0.7 MPaと指定する機種もあれば、0.6～0.8 MPaと指定する機種もあります。
そのため、必要条件は必ず選定した機械の技術仕様に基づいて確認してください。
設置前に、以下を確認してください。
- 工場の圧縮空気圧力
- 空気消費量
- 空気の品質
- コンプレッサーの能力
- 接続口のサイズ
- 必要なろ過および乾燥処理
空気供給が不十分だと、空圧動作や機械の安定性に影響することがあります。
どのような場合に追従式充填機を選ぶべきですか？
生産ラインに次の要件のいずれかがある場合は、追従式充填機の導入を検討する価値があります。
- 充填中もボトルを動かし続ける必要がある
- 生産速度が断続的な充填によって制限されている
- ラインでコンベヤーを連続稼働させる必要がある
- 充填を後工程のキャッピングやラベリングと同期させる必要がある
- 高速充填時に製品が飛び散りやすい
- 複数の充填ヘッドが必要である
- サーボ式のモーション制御が望ましい
- 異なるボトルの形状を、保存したパラメーターで管理する必要がある
生産量が少ない場合、ボトルの位置が大きくばらつく場合、または連続追従運転に容易に組み込めない特殊な充填方式が必要な製品には、追従式充填機が適さないことがあります。
機械の公称速度だけでなく、生産工程全体を考慮して選定してください。
追従式充填機を購入する際に必要な情報
見積もりを依頼する前に、以下の情報をできるだけご用意ください。
1. 製品：
液体またはペーストの名称と種類。
2. 粘度：
可能であれば、粘度のデータをお知らせください。
3. 充填量：
例：250 ml、500 ml、1 L、または5 L。
4. ボトルの寸法：
ボトルの直径または幅、高さ、口径。
5. ボトルの材質：
PET、HDPE、ガラス、その他の材質。
6. 目標生産能力：
例：1時間あたり3,000本、または1分あたり60本。
7. 泡立ちの特性：
洗剤、シャンプーなど、泡立ちやすい液体では特に重要です。
8. 製品温度：
加熱製品や温度に敏感な配合製品では重要です。
9. 必要なポンプの種類：
適切な計量方式がすでに分かっている場合。
10. 充填ライン全体の構成：
充填機をボトル整列機、キャッパー、ラベラー、印字機、梱包機に接続する必要があるかをご指定ください。
これらの情報があれば、標準モデルだけに頼らず、実際の生産条件に基づいて機械の構成を評価できます。
よくあるご質問
追従式充填機は従来型の充填機より速いですか？
すべての用途で必ずしもそうとは限りません。追従技術により、充填中にボトルを繰り返し停止させる必要がなくなり、適切な連続生産ラインでは生産性の向上が期待できます。実際の生産能力は、ボトルのサイズ、充填量、ヘッド数、液体の特性、コンベヤー速度、機械全体の構成によって異なります。
追従式充填機はボトルを停止させますか？
通常、追従システムは、ボトルがコンベヤー上を移動し続けている間に充填することを目的としています。
追従式充填機で粘度の高い液体を充填できますか？
はい。追従式充填機には、粘度の高い製品に適したピストンポンプ、ギアポンプ、その他の定量供給システムを構成できます。ただし、ポンプを選定する前に、粘度、製品の性質、充填量を評価する必要があります。
タッチスクリーンから充填量を変更できますか？
サーボ制御の追従式充填機の多くは、PLCとHMIタッチスクリーンを使用して充填量や動作パラメーターを調整します。一部の機種ではレシピ保存も可能です。利用できる機能は、制御システムと機械の構成によって異なります。
追従式充填機には圧縮空気が必要ですか？
一部の追従式充填機は空圧部品を使用するため、圧縮空気が必要です。必要な圧力と空気消費量は機種によって異なります。公表されている例では、約0.5～0.8 MPaです。
追従式充填機ではCIPが標準ですか？
いいえ。CIPは一部の機械で標準搭載されているか、オプション構成として利用できます。一方、洗浄時に製品接触部品を取り外す方式を採用しているシステムもあります。洗浄方法は、製品と衛生要件に応じて指定してください。
結論
追従式充填機は、充填中もボトルが動き続ける生産ライン向けに設計されています。そのため、適切な追従式充填機は、カタログ上の速度や充填精度だけで選ぶのではなく、製品、ボトル、充填量、目標生産能力、生産ライン全体の要件に基づいて選定する必要があります。
追従式充填機をご検討の場合、製品名、ボトルの寸法、充填量、1時間あたりの必要ボトル数をお知らせいただくと、適切なポンプ、充填ヘッド、追従機構の構成、ラインレイアウトを決めるうえでの最適な出発点となります。 追従式充填機をお探しの場合は、右下をクリックしてチャットするか、info@sunhanpack.com までメールでお問い合わせください。
