カートン包装ライン

自動カートン包装ラインの概要

カートン包装ラインは、カートンの成形、製品供給、製品のピッキング・カートン投入、カートンの封函、包装後のカートン搬送まで、一連の工程を連続して自動化するシステムです。製品の種類、カートンの仕様、必要な生産能力、工場の設置スペースなどに応じて、各用途に適した機械ユニットやグリッパー機構を組み合わせて設計できます。複数の工程を一つのラインに統合することで、手作業を削減し、安定した包装サイクルを維持するとともに、前後工程の設備との連携・同期を図ることができます。

お客様の仕様に合わせた自動化システムの設計・製作経験を活かし、CNC VINAでは、実際の生産条件に応じて設備構成、搬送機構、制御方式などをカスタマイズしたラインを提案できます。産業の発展に伴い、製品の包装は品質と商品価値を維持するための重要な工程となっています。そのため、カートン包装ラインは製品の生産・包装工程において重要な役割を担っています。本記事では、CNC VINAとともにカートン包装ラインの運転工程について詳しくご紹介します。

カートン包装ラインとは？

自動カートン包装ラインは、複数の設備を接続し、各工程を同期制御することで、製品をカートンへ投入して完成品として仕上げるまでの工程を自動化するシステムです。従来、カートンの成形、製品の投入、フラップの折り込み、封函などをそれぞれ手作業で行っていた工程を、一つのライン上に連続して配置することで、製品の搬送からカートンの完成までを効率的に自動化できます。

製品の特性に応じて、ラインにはカートン成形・底面封函機、製品ピッキング用トランスファーシステム、上面フラップ折り・封函機を組み込み、各工程を接続するコンベヤシステムと組み合わせることができます。各機械ユニットは、工場のレイアウトに合わせて配置できるほか、カートンの寸法、生産速度、製品の供給方式などに応じて構成を調整できます。

複数の製品モデルを処理する必要があるラインでは、グリッパー機構、位置決め機構、制御プログラムなどを製品ごとの仕様に合わせて設計できます。これは産業用包装システムにおいて重要なポイントです。ラインの生産能力は個々の設備の処理能力だけでなく、各工程をどれだけ適切に同期・連携できるかにも大きく左右されるためです。

カートン包装ラインの仕様

カートン成形・底面封函機の仕様

カートン包装ラインにおける製品投入用トランスファーシステム

製品のピッキングシステムには、自動制御式のトランスファーシステムを採用しています。柔軟なグリッパー機構により、さまざまな種類の製品をピッキングし、設定された配列に従ってカートン内へ垂直方向に投入できる構成となっています。

製品をカートンへ投入するトランスファーシステムの仕様

カートンの成形および底面の封函が完了すると、製品はピッキングエリアへ搬送されます。トランスファーシステムは、供給位置から製品を取り上げ、あらかじめ設定された配列に従ってカートン内へ投入する役割を担います。グリッパー機構は、製品の形状、寸法、重量、およびカートン内での配置条件に応じて設計されます。

1サイクルで複数の製品を処理する必要がある用途では、複数のグリッパーを備えた構成を採用し、製品のピッキングとカートンへの投入を同時に行うことも可能です。

製品を手作業でカートンへ投入する代わりにトランスファーシステムを使用することで、包装後の製品位置をより安定して管理できます。また、グリッパー機構にセンサーや制御システムを組み込むことで、カートンの状態やコンベヤの動作と連携させながら、製品投入工程を自動化できます。

製品カートンの上面フラップ折り・封函機

製品が所定数量カートン内へ投入された後、カートンは上面フラップの折り込み・封函ユニットへ搬送されます。ここでは、カートンのフラップを所定の順序で折り込み、テープで確実に封函して完成品の荷姿に仕上げます。

本機にはコンベヤシステムが組み込まれており、前工程から搬送されたカートンを自動的に受け入れます。センサーを使用してカートンの位置を検知し、その位置に応じて適切な折り込み・封函動作を開始することも可能です。封函が完了したカートンは、搬送システムを通じて機械から次の工程へ搬送されます。

製品カートンの上面フラップ折り・封函機の仕様

これらはカートン包装工程における基本的な作業工程です。その後、さらに大規模な包装・搬送工程へとつなげ、複数のカートンをまとめてパレット単位の荷姿に構成することもできます。

コンベヤシステム

コンベヤは、生産ライン内の各工程を接続する重要な搬送設備であり、製品やカートンを各機械ユニット間で搬送する役割を担います。ラインレイアウトに応じて、製品供給エリア、ピッキングエリア、カートン成形機と封函機の間など、さまざまな位置に配置できます。コンベヤ速度は、ライン内の各設備の動作サイクルと適切に同期させる必要があります。搬送速度を適切に調整することで、製品の滞留、カートン不足、工程間での待機時間などを抑え、システム全体の安定した連続運転を維持できます。

コンベヤシステムの仕様

カートン包装ラインの運転工程

設備構成、製品特性、ラインレイアウトなどに応じて、運転工程は各工場の生産条件に合わせて調整できます。ただし、基本的には、カートンの成形、製品供給、製品のピッキング・カートン投入、フラップの折り込み、封函、完成カートンの搬送といった各工程を順番に連携させて運転します。

ラインを稼働させる前に、作業員は電源、圧縮空気、コンベヤの状態、グリッパー機構、カートンブランクの供給位置、包装資材の残量などを確認する必要があります。また、カートン寸法、ピッキング位置、1カートンあたりの製品数量、搬送速度などの各種設定値は、実際の生産仕様に合わせて適切に設定します。各工程の運転条件が整った後、ラインを起動し、設定されたシーケンスに従って自動運転を開始します。基本的なカートン包装工程は、以下の順序で行われます。

カートンブランク供給 → カートン成形・底面封函 → 製品供給 → 製品のピッキング・カートン投入 → カートンフラップ折り込み → 封函 → 完成カートン搬送

段ボール箱の成形・底面テープ貼り

段ボール箱のブランクは、ケースフォーマーの供給エリアにあらかじめセットされます。ラインが稼働すると、吸着機構またはブランク搬送機構によって段ボールシートを1枚ずつ成形位置へ搬送します。その後、装置がブランクを開き、側面を折り曲げながら、あらかじめ設定された寸法に合わせて箱を成形します。

箱の成形後、底面フラップを所定の順序で折り込み、搬送中にフラップの位置ずれや底面の開きが発生しないようにします。その後、テープを供給して底面を確実に封緘し、製品を投入する前に箱の形状を安定させます。

成形および底面の封緘が完了した箱は、コンベヤによって製品投入エリアへ搬送されます。この工程では、センサーを使用して箱が所定の位置まで搬送され、次工程へ進める状態になっていることを確認できます。箱が不足している場合、成形状態に異常がある場合、または底面が適切に封緘されていない場合には、システムを停止したり、警告を発したりすることで、オペレーターによる確認を促します。

製品の供給・位置決め

前工程から搬送された製品は、コンベヤまたは用途に応じた中継機構によって供給エリアへ搬送されます。ここでは、製品を所定の向きおよび位置に整列させ、グリッパーが安定して製品を把持できる状態にする必要があります。

製品の形状や搬送条件に応じて、単列コンベヤ、仕分けコンベヤ、製品ストッパー、位置決めテーブルなどを組み合わせることができます。これらの機構によって製品間の間隔を一定に保ち、製品をピックアップ位置まで正確に搬送します。製品の向きが一定でない場合には、トランスファー工程へ搬送する前に、方向合わせや姿勢補正の機構を追加することも可能です。

製品の位置決め精度は、ピックアップ動作の安定性だけでなく、箱内部での製品配置にも直接影響します。製品の位置がずれていたり、製品同士が重なっていたり、向きが適切でなかったりすると、グリッパーが製品を正確に把持できない、または箱内の所定位置へ正しく投入できない場合があります。

製品のピックアップ・箱詰め

段ボール箱と製品が所定の位置に到達すると、トランスファー機構がピックアップ動作を開始します。グリッパーは製品供給位置まで移動し、製品の形状や材質に応じて、エアグリッパー、真空吸着パッド、その他の専用把持機構などを使用して製品を把持します。設定された数量の製品をピックアップした後、トランスファー機構が段ボール箱の位置まで移動し、製品を箱内部へ投入します。製品は、あらかじめ設定されたレイアウトに従って、1層または複数層、横方向・縦方向の列など、所定のパターンで整然と配置されます。製品を投入する位置は、箱の側面との接触や干渉を抑え、後続製品を安定して投入できるように管理する必要があります。

1サイクルで複数個の製品をピックアップする場合には、複数のグリッパーを搭載した機構や、複数製品を同時に把持できる専用機構を採用することもできます。製品を投入するたびに、制御システムが投入数量やサイクルの進行状態を更新し、設定数量に達したかを確認します。所定数量に達した場合は箱を封函工程へ搬送し、数量が不足している場合は次のピックアップ動作を継続します。

封函前の状態確認

箱の上面を折り畳み、封緘する前に、設定数量の製品が投入されていること、および箱の開口部に障害物がないことを確認します。センサーやグリッパーからの信号を利用して、製品投入工程が正常に完了したかを確認することができます。製品が所定の位置に配置されていない場合、投入数量が不足している場合、または箱がコンベヤの所定位置に正しく停止していない場合には、箱が未完成の状態で封函されることを防ぐため、システムを一時停止します。これにより、製品不足、箱の開口部での製品の引っ掛かり、封函時のフラップ折り不良などのトラブルを低減できます。

品質管理の要求仕様に応じて、製品高さを検出するセンサー、空箱検知センサー、または箱内部の製品配置を確認する画像検査カメラなどを追加することも可能です。

箱のフラップ折り・上面封緘

製品の投入が完了すると、段ボール箱はコンベヤによって上面の折り畳み・封緘装置へ搬送されます。装置内では、箱のフラップをガイドしながら所定の順序で折り込み、箱上面を形成します。その後、箱の位置を安定させた状態でテープを供給し、フラップの接合部に沿ってテープを貼り付けます。テープの貼付位置および押圧状態を安定させることで、テープの浮き、剥がれ、貼付位置のずれなどを抑え、確実に封緘します。

封緘後、必要に応じて押圧ローラーなどを通過させ、テープを段ボール表面に均一に密着させます。これにより、箱を装置から排出する前に封緘部を安定させることができます。

完成品の搬送

封緘が完了した段ボール箱は、コンベヤによって装置外へ搬送されます。コンベヤ速度は、上面封緘装置の処理能力および後工程のタクトに合わせて設定します。また、箱同士の衝突や搬送部での滞留を防ぐため、箱と箱の間隔を適切に維持する必要があります。

工場の生産工程に応じて、完成した箱は外観検査、重量検査、ラベル貼付、トレーサビリティコードの印字、パレット積載、または倉庫への搬送工程へ接続できます。これらの設備を後工程として連続的に組み込むことで、包装工程全体の自動化にも対応できます。運転中は、コンベヤの状態、テープ残量、箱の搬送位置、制御盤やHMIに表示されるアラームなどをオペレーターが確認します。異常が発生した場合は、安全手順に従ってラインを停止したうえで、原因の確認および復旧作業を行います。

CNC VINAの段ボール箱自動梱包ラインにおけるカスタマイズ対応

すべての製品が同じサイズ、重量、積載方法、箱仕様を持つわけではありません。そのため、包装ラインはすべての製品に対して固定された構成を使用するのではなく、各工場の生産条件や要求仕様に合わせて設計することが重要です。CNC VINAでは、段ボール箱のサイズ、製品の種類、必要生産能力、製品供給方式、1箱あたりの梱包数量、設置スペースなどの条件に応じて、包装システムをカスタマイズできます。

ケースフォーマー、トランスファー機構、コンベヤ、フラップ折り・封緘装置などの各ユニットは、実際の工場レイアウトに合わせて配置し、製品および箱の搬送方向を最適化します。

また、制御システムについても、オペレーターが設備の稼働状態を確認し、許容範囲内で各種設定値を調整したり、HMI上でアラームや異常状態を確認したりできるよう構成できます。複数の製品モデルを処理するラインでは、設備構成が要求条件を満たす場合、製品仕様ごとに運転プログラムを設定することも可能です。要求仕様に合わせてラインを設計することで、特に設置スペースが限られている工場や、既存の自動化設備と包装システムを接続する必要がある生産現場において、より柔軟なライン構築が可能になります。

CNC VINAは、お客様の要求に合わせた自動梱包ラインを設計・製作します

自動包装設備の導入効果を高めるためには、設備、製品、実際の生産工程を適切に連携させることが重要です。そのため、設計前には、製品の種類、製品サイズ・重量、段ボール箱の仕様、必要生産能力、設置スペースなどを明確にする必要があります。

CNC VINAは、お客様の要求仕様に合わせた自動化システムの設計・製作に対応しており、単体の自動機から複数工程を統合した自動包装ラインまで、幅広い設備構成をご提案します。プロジェクトの仕様に応じて、製品搬送用コンベヤ、ピックアップ機構、センサー、制御システムなどを組み合わせ、各工程を連携させた自動包装システムを構築します。

段ボール箱への自動箱詰め・梱包ラインの導入をご検討の場合は、製品サンプル、段ボール箱のサンプル、必要生産能力などの情報をご提供いただくことで、機構、設備構成、レイアウトを含めたより具体的な検討が可能になります。

段ボール箱自動梱包ラインは、箱の成形、製品の供給・整列、箱詰め、フラップの折り畳み・封緘、完成品の搬送まで、一連の包装工程を自動化するためのシステムです。各工程を個別に処理するのではなく、複数の設備を一つのシステムとして連携させることで、安定した梱包サイクルを維持し、手作業を削減できます。ライン構成は、段ボール箱のサイズ、製品の特性、必要生産能力、設置スペースなどの条件に応じて柔軟に変更できます。自動化システムの設計・製作に関する経験を活かし、CNC VINAは各生産現場の用途や要求仕様に適した段ボール箱自動梱包ソリューションをご提案します。自動包装ラインの導入や設備の自動化をご検討の企業様は、CNC VINAまでお気軽にお問い合わせください。

CNC VINA（ベトナム CNC テクノロジー＆アプリケーション株式会社）

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