自動重量チェック装置の仕組みとは？

1 自動重量チェック装置 このシステムは、コンベアシステムを用いて製品を計量ベルト上で移動させることで動作します。高感度ロードセルが、移動中の製品の重量を測定します。コントローラーはこの重量をあらかじめ設定された目標値と比較し、基準を満たさない製品を不良品として排出する装置を作動させます。

注記：NISTハンドブック133のような規制は、正味内容量の遵守をガイドします。チェック計量器は、監査に不可欠なラベル表示量の検証に役立ちます。この技術は、食品、化粧品、医薬品など、多くの業界で不可欠です。医薬品箱用自動重量チェック装置正確性を保証します。

これらの機器の世界市場は着実に成長している。

主なポイント

• 自動重量チェック装置 コンベア、センサー、コントローラー、および不良品排出システムを使用して、ライン上を移動する製品の重量を測定する。
• この機械は、各製品の重量を設定された目標値と比較し、軽すぎるものや重すぎるものを排除します。
• このプロセスは、企業が製品の品質を確保し、法的重量要件を満たすのに役立ちます。

自動重量選別機の主要構成要素

1 自動重量チェック装置 これは、調和して動作する4つの主要コンポーネントから構成される高度なシステムです。各コンポーネントは、製品が主要生産ラインから最終的な重量確認済みの目的地に至るまでの過程において、それぞれ異なる役割を果たします。これらの主要コンポーネントを理解することで、機械がどのようにして高速かつ高精度を実現しているのかが明らかになります。

コンベアシステム：製品の搬送と配置

コンベアシステムは、重量チェッカーの物理的な基盤となる部分です。製品の搬送と、正確な計量のために製品間に適切な間隔を確保するという、2つの重要な役割を担っています。このシステムは通常、供給ベルト、計量ベルト、排出ベルトの3本のベルトで構成されています。供給ベルトは製品の間隔を制御し、計量ベルト上に一度に1つの製品のみが置かれるようにします。

コンベアの速度は精度に直接影響します。物品の移動速度が速いほど、重量測定器が測定できる時間が短くなります。この短い時間枠は、工場内の振動などの要因による誤差の可能性を高めます。つまり、高い処理能力と安定した精度との間でトレードオフが生じるのです。高度なシステムは、高性能センサーとインテリジェントなフィルタリングアルゴリズムによってこの問題を解決します。

ヒント：食品工場や製薬工場など、頻繁な清掃が必要な環境では、コンベアのフレームは耐久性のある素材で作られることが多い。304つや消しステンレス鋼過酷な洗浄手順に耐える能力があるため、よく選ばれる素材であり、IP69等級で示されることが多い。

様々な業界において、多様な製品を効率的に取り扱うためには、それぞれ異なる種類のコンベアベルトが必要となる。

• 衛生的な洗浄コンベア： これらは食品および医薬品製造現場において不可欠なものです。多くの場合、極端な温度変化にも耐え、厳格な滅菌処理にも耐えられる平型ワイヤーベルトが使用されます。
• 傾斜／下降ベルトコンベア： これらのベルトは、製品を滑りなく異なる高さに移動させるために、表面が粗くなっています。
• 曲線ベルトコンベア： これらは角を曲がって物を運ぶのに役立ち、床面積を最大限に活用するのに役立ちます。
• 特殊コンベヤベルト： 用途によっては、吸引力で軽量物を所定の位置に保持する真空ベルトや、目視による品質管理検査を支援するバックライト付きベルトなど、独自のソリューションが必要となる場合がある。

重量センサー（ロードセル）：精密な測定のために

ロードセルは、重量チェック装置の中核を成す部品です。この高感度センサーは、計量ベルト上を通過する各製品の重量を測定します。現代の重量チェック装置では、主に電磁力復元式（EMFR）とひずみゲージ式の2種類のロードセルが使用されています。

EMFRロードセルは、その卓越した精度と、振動や温度変化の影響を受けにくいことで知られています。一方、ひずみゲージ式ロードセルは、よりコスト効率の高いソリューションであり、高性能モデルの中には、EMFR技術のような高価格帯ではないにもかかわらず、0.01g（10mg）の精度を実現するものもあります。

どちらを選ぶかは、多くの場合、アプリケーションの具体的な精度要件と予算要件によって決まります。

環境要因はロードセルの精度に大きな影響を与える可能性があります。温度変化によって材料が膨張または収縮すると、センサーの出力が変化し、誤った測定値につながることがあります。同様に、近くの機械からの振動は機械的な「ノイズ」を発生させ、測定精度を損なう可能性があります。これらの干渉からロードセルを隔離するには、適切な設置と高度なフィルタリングアルゴリズムが不可欠です。

コントローラー：作戦の頭脳

コントローラー、またはヒューマンマシンインターフェース（HMI）は、自動重量検査機の頭脳です。ロードセルからの重量信号を処理し、事前に設定された許容範囲と比較し、不良品排出機構に指令を出します。

最新のコントローラーは、操作を簡素化する大型で直感的なタッチスクリーンを備えています。オペレーターはHMIを使用して以下の操作を行うことができます。

• 目標重量と許容上限値および下限値を定義して、新製品を設定します。
• 各アイテムの重量を含む、リアルタイムの生産データを表示します。
• 品質管理分析のための詳細な統計レポートにアクセスできます。

コントローラは強力なデータハブでもあります。生産データをCSV形式（スプレッドシートプログラムへのインポートが容易）やPRN形式（直接印刷可能）で記録できます。このデータはトレーサビリティとコンプライアンスにとって不可欠です。多くのコントローラは、製造実行システム（MES）や企業資源計画（ERP）システムといった工場全体のシステムとシームレスに統合されます。イーサネット/IPやOPC-UAなどのプロトコルを用いたこの接続により、企業全体でリアルタイムのデータ共有とプロセス監視が可能になります。

不良品排除メカニズム：製品を選別して取り除く

の 拒否メカニズム これは工程の最終段階です。コントローラーが製品の重量不足または重量超過を検出すると、この装置を作動させて規格外の製品を生産ラインから除去します。これにより、重量仕様を満たす製品のみが次の工程に進むことが保証されます。

使用する排出装置の種類は、製品の重量、形状、および壊れやすさによって異なります。最新の排出システムは非常に高速で動作することができ、一部のエアジェットシステムは毎分最大250個の荷物を排出できます。

一般的な拒否メカニズムの種類には、以下のようなものがあります。

製品を効率的に選別することで、不良品排出機構は品質管理のループを完成させ、生産ラインから出荷されるすべての製品が必要な基準を満たしていることを保証します。

段階的な計量および選別プロセス

4 つのコアコンポーネント 自動重量チェック装置 正確かつ順序立てられたプロセスで連携して作業を行います。このシステムにより、すべての製品が数秒以内に正確に計量、分類、仕分けされることが保証されます。各ステップは前のステップに基づいて構築され、主要生産ラインから最終包装エリアまでシームレスな流れを実現します。

ステップ1：供給と製品間隔

工程は供給コンベアから始まります。このベルトはメイン生産ラインから製品を運び、計量準備を行います。主な役割は、各製品間の間隔を一定に保つことです。計量ベルトは一度に1つの製品しか計量できないため、適切な間隔を確保することが不可欠です。この間隔を確保するために、供給コンベアはメインラインとは異なる速度で稼働することがよくあります。

製品の間隔が適切でないと、重大な性能問題やコスト増につながります。製品同士が近すぎると、システムが正確な測定値を取得できません。

• 二重積エラー計量ベルト上に2つの荷物が同時に載っている場合、機械はそれらを個別に計測することができません。両方の荷物を「計測不能」として拒否します。
• 拒否率の上昇これらのエラーにより、システムは全く問題のない製品を拒否してしまい、不必要な製品損失につながります。
• 廃棄物冷蔵品や冷凍品が誤って拒否された場合、直ちに再処理しないと腐敗する可能性があります。
• 計量精度の低下：一部の作業員は、製品の二重計量エラーを避けるためにコンベアの速度を上げています。これにより、計量器が各製品を計量する時間が短くなり、全体の精度が低下します。
• 充填量の増加精度が低いことを補うため、メーカーは最低重量を下回らないようにパッケージに過剰に製品を詰めることがある。こうした無料の製品の提供は、毎年数千キログラムもの廃棄物につながる可能性がある。

ステップ2：計量ベルト上での走行中計量

適切な間隔で配置された製品は、計量ベルト上に移動します。このコンベアはロードセルの真上に設置されています。ほんの一瞬、製品だけが計量器の上に載っている状態になり、ロードセルはその重量を正確に計測します。これを「動作中計量」または「動的計量」と呼びます。

正確な計測を行うためには、計量ベルトの長さは製品の長さの少なくとも1.5倍でなければなりません。この規定により、次の製品が到着する前に、システムが対象物を完全に認識して計量するのに十分な時間が確保されます。

工場環境は、他の機械からの振動で満ちていることがよくあります。この「ノイズ」は、高感度なロードセルに干渉し、不正確な測定値を引き起こす可能性があります。この問題を解決するために、重量チェッカーは高度なデジタルフィルタリングアルゴリズムを使用して、真の重量信号を分離します。

• 可変帯域幅フィルタリング コンベア速度に基づいてフィルター設定を調整し、さまざまな条件下でも精度を維持します。
• デジタルマルチノッチフィルター 特定の周波数で発生する周期的なノイズを特定し、除去する。
• A 1次元カルマンフィルタアルゴリズム 単純な平均化方法よりも効果的に、動きの速い商品の真の重量を推定するのに役立ちます。
• シェーパーベースフィルタ（SBF） ロードセルの応答モデルを使用して振動を打ち消し、重量測定値を迅速に安定させる。

ステップ3：データ処理と合否判定

ロードセルが重量を測定すると、コントローラに電気信号が送信されます。コントローラはこの信号を瞬時に重量値に変換します。次に、この値を、オペレーターがシステムにプログラムした目標重量と許容範囲と比較します。この比較結果に基づいて、合否判定が行われます。

ほとんどのシステムでは、製品を分類するために3つのゾーンに分けます。オペレーターは2つの重量制限を設定し、それによって3つの異なるカテゴリが作成されます。

• ゾーン1：低体重：下限値以下の商品。
• ゾーン2：適正体重：下限値と上限値の間に収まる製品。
• ゾーン3：過体重上限を超える商品。

この分類は、合否判定の中核を成すものです。「適正重量」の範囲内にある製品のみが合格となります。これらの判定が信頼性が高く、法的要件を満たしていることを保証するため、高精度システムは厳格な試験を受けます。自動計量機器の技術要件を規定するOIML R51などの国際計量規格に適合する必要があります。適合性試験では、認証済みの分銅を用いて機械をテストし、標本平均誤差と標準偏差が許容範囲内であることを証明します。

ステップ4：排出と自動排出

最終工程では、制御装置の判断に基づいて製品を選別します。製品は計量ベルトから排出コンベアへと移動します。製品が許容重量範囲内であれば、生産ラインを下って次のステーションへと進みます。

コントローラーが製品の重量不足または重量超過を検知した場合、製品が通過する際に排出機構に信号が送られます。排出機構が作動し、規格外の製品をラインから除去し、多くの場合、別の容器やコンベアに振り分けます。このプロセス全体は、生産速度を落とすことなく自動的に行われます。

不良品の取り扱いには、法令遵守とエラー防止のために厳格な品質保証手順が必要です。業界標準の手順により、不良品が適切に管理されることが保証されます。

1. ラベル表示と分別品質管理担当者が不良品にラベルを貼ります。その後、不良品は良品と混ざらないように、専用の施錠された「不良品保管室」に移されます。
2. 文書「不良品報告書」が作成され、倉庫部門と購買部門に送付されます。不良品リストは不良品保管室に表示されます。
3. 処分決定購買部門は、資材を供給業者に返却するか、廃棄するかを決定します。
4. 返還か破壊か返品された場合は、倉庫から適切な書類とともに仕入先に返送されます。廃棄される場合は、「廃棄指示書」に記入し、管理者が署名します。その後、品質保証担当者と警備担当者の立ち会いのもと、資材は廃棄されます。

コンベア、ロードセル、コントローラー、および不良品排出装置のシームレスな統合により、自動重量検査装置が機能します。このシステムは100%リアルタイムの重量検査を提供し、消費者の信頼を高め、ブランドの評判を守ります。AIやX線統合などの将来のトレンドは、製造業者にとってさらに高い効率性と品質管理を実現することが期待されます。