充填機

充填機とは

充填機とは、ビンや缶、チューブ等に一定の割合で液体や粉体のような内容物を充填する機械です。

充填機を導入するとラインの生産能力の向上や充填工程の精度向上、人件費削減を図れます。

充填機にはボタン等の操作により一定量の充填を行う半自動充填機、充填容器のキャップ締めやラベル貼り、ロット印字等までを一貫して行う全自動充填機の2種類があり、用途に応じて使い分けられます。

充填機の使用用途

充填機は食品や化粧品、日用品等の生産工程で作業の自動化や品質の向上を目的として幅広く利用可能です。

手作業を充填機を用いた作業に置き換えて生産速度を向上させ、作業精度のばらつきを抑え、コンピュータを用いて管理を行い作業に再現性を持たせます。

最も一般的な充填機は連続供給される容器に規定量を充填するタイプの製品ですが、化粧品のカラーパレットのように複数の内容物を充填する必要がある場合には専用の充填機が開発されています。

充填機の原理

充填する内容物が液体や粉体の場合には充填量を一定に保つため重量充填が最もよく用いられています。重量は装置内のロードセルによって検出され、一定重量が充填されると内容物の供給が停止し、キャップ締め等の次工程へ搬出可能です。ロードセルはボトル重量の計測も合わせて行うため、ボトルの重さが正常範囲を外れていた際に検出する役割も担っています。

内容物によっては充填ノズルへの付着や内部での飛散が問題となるため、内容物に応じた材質や機能が装置に取り入れられる場合もあります。

1. 液体充填機

内容物が液体の場合にはレベルセンサによる計測も用いられます。充填量の正確性ではロードセル方式に劣りますが、視覚的に充填の高さを揃えられます。

2. 粉体充填機

充填する内容物が粉体の場合には充填容器に内容物を供給して装置を止めた後、粉がこぼれ落ち充填量に影響を与える可能性があります。フィーダ内部にオーガと呼ばれるスクリュー状の構造を設け、スクリューの回転に応じて重量を計測する方法が取られる場合もあります。

充填機の種類

充填機は容器に液体や粉体を充填する工程で用いる産業用の機械です。液体充填機と粉体充填機の2種類に分類可能です。

1. 液体充填機

少量から大容量の充填まで、製品で仕様が違います。充填速度や排出能力は適切な充填バルブを選び、充填と容器に合うライン構成の構築が必要です。

低粘度から高粘度の液体まで、食品、化学薬品、塗料、洗剤、シャンプー、硬化剤、潤滑油、溶剤などの特性に応じた液体充填機があります。容器の大きさも1L以下の小型容器から、角型缶、丸型容器、ドラム缶、大容量容器までのあらゆる形状に対応可能です。

2. 粉体充填機

スクリューを使って粉末や顆粒のような固形物を送り出して計量しつつ充填可能です。スパイラルスクリューを用いるためスクリュー式充填機とも呼ばれています。

オーガー充填機は充填物の製造の際に最終プロセスに組み込まれています。固形物は粒状、粉末状、顆粒状のため流動性が低いです。そのためスクリュー部の回転により充填物を排出して流動性を向上でき、指定量を高速で測定して一定量を充填できます。

食品、農薬、飼料、石油化学製品、セラミック、医薬品などの業界を代表として導入されています。具体的には大豆粉、片栗粉、塩、こしょう、コンソメなどの顆粒調味料などの固形物に使用可能です。

充填機の選び方

充填機は数多くの種類があるため、メリットやデメリットを考えて選ぶ必要があります。

1. スクリュー式充填機

粉体を送り出して計量する粉体充填機です。

2. 振動フィーダー式充填機

固形物を振動させて充填物を移送する方式です。

3. チューブポンプ式充填機

充填物をチューブから吸い上げてポンプで移送し、計量機で量りつつ充填する液体用充填機です。

4. ロータリー式充填機

ポンプ室内にローターを2つ配置して容積変化で送り出し、粘体物を充填可能な機械です。

5. ピストン式充填機

大きな注射器のように充填物を吸い込んで吐き出す充填機です。

参考文献
https://jutenki-sanmi.com/feature/about/
https://www.sanshinseiki.co.jp/machine/
https://www.esukei.biz/filling-machine/
https://www.hbm.com/jp/6992/using-weighing-technology-for-automated-filling-processes/
https://www.yamato-scale.co.jp/content/wp-content/uploads/2020/01/10001-10002.pdf