自動充填・ラベル貼り・包装ライン

CNC VINAの自動ボトル充填・包装ラインの概要

自動ボトル充填・包装ラインは、空ボトルの供給、ボトルの前処理、充填、キャッピング、ラベリングから最終製品の包装まで、一連の工程を自動化する複数の設備を連携させたシステムです。製品の種類、容器の材質、ボトル容量、必要な生産能力などに応じて、完全自動化ラインだけでなく、自動設備と手作業を組み合わせた構成にも対応できます。各設備はコンベヤシステムによって接続され、工程間で製品を安定して搬送します。また、必要に応じて、日付印字機、各種センサー、製品検査装置、エンド・オブ・ライン包装設備などを組み込むことも可能です。これにより、工場の設置スペース、生産能力、実際の包装仕様に合わせた生産ラインを構築できます。

CNC VINAでは、充填機、自動ラベリングマシン、自動ボトルキャッピングマシン、シュリンク包装機、カートンシーラーなどの設備に加え、結束機やパレットストレッチ包装機などを組み合わせたライン構成を提案しています。すべての工程を一つのラインに組み込む必要はなく、製品特性、ボトルの種類・容量、必要な生産能力、包装仕様などに応じて、必要な設備と工程を選定します。

本ラインは、PETボトル、プラスチックボトル、ガラスボトルなど、さまざまな容器に対応できます。主な対象製品として、純水、清涼飲料水、アルコール飲料、果汁飲料、化学製品など、各種液体製品が挙げられます。大容量・高速生産が求められるラインでは、各設備を連続したシステムとして接続することで、工程間の中間搬送や手作業を削減し、安定した生産速度での運用を実現できます。

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自動ボトル充填・包装ラインにはどのような工程がありますか？

自動ボトル充填・包装ラインは、製品の種類や生産条件に応じて、さまざまな設備構成に設計できます。一般的な全自動システムでは、以下のような工程で構成されます。

ボトル供給 → ボトル洗浄・すすぎ → 充填 → キャッピング → 日付印字 → ラベリング → シュリンク包装またはパッキング → カートン詰め → 結束 → パレットストレッチ包装製品の種類、容器の仕様、導入要件などに応じて、一部の工程を省略したり、別の方式に変更したりすることも可能です。例えば、使い捨てのPETボトルについては、生産条件を満たした状態で供給される場合、充填前の洗浄工程を必要としないことがあります。一方、充填前にボトルの洗浄が必要な製品では、ボトル洗浄機やリンサーをラインに組み込むことができます。

また、大容量・高速生産向けのラインでは、ボトル洗浄、充填、キャッピングを一体化した3-in-1モノブロックシステムを採用することもできます。この構成により、設備間でのボトルの移送回数を減らし、設置スペースを有効活用するとともに、各工程間の同期性を高め、安定した連続運転を実現できます。

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自動ボトル供給

空ボトルは、ボトル供給システムとコンベヤを通じて生産ラインに投入されます。生産規模に応じて、作業員がコンベヤの入口にボトルを手作業で投入する方式や、自動ボトル供給装置を使用する方式を選択できます。ボトル供給装置は、次の工程へ搬送する前に、ボトルの向きや間隔を整え、所定の位置へ安定して供給する役割を担います。コンベヤシステムは、ライン内の各設備を接続するとともに、ボトル同士の間隔を適切に維持しながら搬送します。特に高生産能力のラインでは、ボトル供給機構を充填機の運転速度と同期させることが重要です。これにより、ボトルの滞留や供給不足、製品の流れの中断などを抑え、安定した連続運転につなげることができます。

ボトル供給装置の構成は、ボトルの形状、サイズ、材質、供給方法などによって異なります。PETボトル、プラスチックボトル、ガラスボトルでは、それぞれ適した供給方式が異なる場合があります。ボトルを安定してラインへ投入し、搬送中のボトル同士の衝突や転倒を抑えるためには、容器の特性に合わせた供給機構を選定する必要があります。

充填前のボトル洗浄・すすぎ

容器の種類や製品の衛生管理要件に応じて、ボトルは充填機へ搬送する前に洗浄またはすすぎ処理を行います。この工程では、ボトル内部に付着するほこりや異物など、充填後の製品品質に影響する可能性のある要因を除去します。ボトルの材質や状態、製品の特性、生産条件などを考慮して、適切な処理方法を選定します。

使い捨てボトル、特に生産ラインの要求条件を満たした状態で供給されるPETボトルの場合、洗浄工程を省略し、必要に応じてすすぎやエアブローなどの処理に変更することもできます。具体的な処理方法については、製品に求められる衛生基準や品質管理工程に基づいて決定する必要があります。

充填前にボトルの洗浄が必要なラインでは、設備の構成に応じて、水、洗浄液、クリーンエアなどを使用してボトルを処理します。処理後は、製品や容器の仕様に応じて、充填機へ搬送する前にエアブローや乾燥を行う場合もあります。大容量・高速生産向けのラインでは、ボトル洗浄・充填・キャッピングを一体化した3-in-1モノブロックシステムを採用し、3つの工程を一つのシステム内で連続して行うことも可能です。処理されたボトルは充填およびキャッピング位置へ直接搬送されるため、工程間の中間搬送を減らし、よりスムーズな連続運転を実現できます。

製品の充填

ボトルの供給および前処理が完了すると、ボトルは充填機へ搬送され、あらかじめ設定された充填量または重量に基づいて製品が充填されます。製品の特性に応じて、充填機には定量充填、重量充填、等圧充填、ポンプ充填など、さまざまな充填方式を採用できます。充填方式の選定は、製品の粘度、発泡性、温度、成分、必要な充填精度などを考慮して決定します。水や低粘度の液体では、一般的に高速運転に適した充填方式が使用されます。一方、粘度の高い製品、固形物を含む製品、発泡しやすい製品では、液だれや飛散、オーバーフロー、充填量の誤差を抑えるため、製品特性に適したポンプ、充填バルブ、充填速度を選定する必要があります。

製品に直接接触する部品には、一般的に必要な衛生基準および製品の化学的特性に適した材料が使用されます。食品、飲料、化学製品などの分野では、製品の特性、洗浄方法、実際の運転条件を考慮し、接液部の材質、シール材、配管などを適切に選定することが重要です。

充填機の生産能力は、充填ノズルの本数、ボトル容量、充填時間、定量方式、および関連設備の運転速度によって決まります。生産ラインを設計する際には、充填機をボトル供給システム、キャッピングマシン、コンベヤと適切に同期させる必要があります。これにより、各工程間での待機時間を抑え、ライン全体の連続運転と安定した生産能力を維持できます。

ボトルのキャッピング

充填後、ボトルはキャッピングマシンへ搬送されます。キャッピングマシンは、キャップを供給し、ボトル口部にセットした後、容器の種類に適した方法でキャップを締め付けたり、押し込んだりする役割を担います。キャップの種類に応じて、スクリューキャッピングマシン、プレスキャッピングマシン、アルミキャッピングマシンなど、さまざまなキャッピング機構を採用できます。

キャップの締付トルクとキャッピング速度は、十分な密封性を確保するとともに、ボトルのねじ山の損傷、キャップの変形、製品外観への影響を抑えられるよう、適切に調整する必要があります。自動ラインでは、キャップはホッパーまたは自動キャップ供給システムから供給され、ガイドシュート、ピックアップ機構、または専用のキャップ供給機構を通じてキャッピング位置まで搬送されます。また、キャッピング前にセンサーを使用して、ボトルやキャップの状態、製品の位置などを検知・確認することも可能です。

キャップの供給工程は、導入コストを抑えるために作業員が手作業で行うこともできます。また、キャップは**ボウルフィーダー（振動式ホッパー）**を使用して自動供給し、スクリューキャッピングマシンと連動させることも可能です。ボトルのラベリング方法としては、主にシュリンクフィルムラベルによるラベリングと、紙製ラベル、デカルラベル、ステッカーなどを使用したラベリングの2種類があります。

日付印字と製品検査

キャッピング後、ボトルは日付印字機を通過し、製造日、賞味期限・使用期限、ロット番号、その他必要なトレーサビリティ情報を印字することができます。印字位置は、製品のデザインや包装仕様に応じて、ボトル本体、肩部、底部、キャップ、または外装に設定できます。

インクの種類、包装材、ライン速度などに応じて、インクジェット印字、サーマル印字、レーザーマーキングなど、適切な印字方式を選定します。印字装置は、印字内容が明瞭で、他の部品やラベルなどに隠れず、ライン稼働中にも容易に確認できる位置に設置する必要があります。

必要に応じて、カメラやセンサーをラインに組み込み、キャップ欠品、キャップのずれ、製品欠品、ラベル位置のずれ、印字内容の不良などを検査することも可能です。不適合品を検出した場合は、包装工程へ移る前にラインから排出することで、後工程への不良品の流入を防止できます。

ボトルのラベリング

キャッピングと日付印字が完了したボトルは、ラベリングマシンへ搬送されます。ラベルの種類や製品の識別要件に応じて、デカルラベル、シュリンクフィルムラベルなど、さまざまなラベル方式を採用できます。デカルラベリングマシンは、あらかじめ粘着剤が塗布されたロール状のラベルをボトル表面に貼り付けます。この方式は、さまざまな形状のプラスチックボトル、PETボトル、ガラスボトルに対応できます。設備は、ボトル径、ラベルの高さ、貼付位置、製品の搬送速度などに合わせて適切に調整する必要があります。

シュリンクフィルムラベルを使用する場合は、ラベルフィルムをボトル本体またはボトルネックの周囲に装着・成形した後、加熱収縮トンネルを通過させます。フィルムの材質やボトル形状に応じて、収縮温度と加熱時間を適切に設定することで、ラベルをボトル表面に均一に密着させ、しわや変形を抑えることができます。

シュリンク包装・梱包

販売形態や流通方法に応じて、ボトルはシュリンクフィルムでまとめてパックにしたり、カートンに梱包したりできます。一般的なシュリンク包装機は、フィルム供給ユニット、フィルムカット機構、加熱収縮トンネルなどで構成されています。1パックあたりのボトル本数は、製品の包装仕様に合わせて設定します。

カートンに梱包する製品の場合は、あらかじめ設定した本数に合わせてボトルを整列させ、その後カートンへ投入します。この工程は、ボトル整列機、ケースパッカーなどの自動設備を使用するほか、自動設備と作業員による手作業を組み合わせて行うこともできます。

丸ボトルへのデカルラベル・ステッカー貼付

紙製のデカルラベルやステッカーを使用したラベリングは、PEボトル、PETボトル、ガラスボトルなど、表面が滑らかでラベル貼付面の形状が一定している容器に適しています。この方式では、ボトルをラベリングシステムに搬送し、ローラー機構でボトルを回転させながら、指定された位置にラベルを正確に貼り付けます。

デカルラベルや紙製ステッカーを使用する場合、ナイロン系ラベルやプラスチックフィルム製のシュリンクラベルとは異なり、ラベルを熱収縮させるための加熱収縮トンネルを必要としません。

一般的な紙ラベリングマシンは、主に以下のユニットで構成されます。

ボトル分離ユニット：ボトルが機械へ搬送されてラベリング位置に到達する前に、隣り合うボトルとの間隔を適切に確保します。これにより、一定のサイクルタイムを維持し、各機構がスムーズかつ連続的に動作できるようにします。

ボトル押さえ・回転ユニット：回転用モーターとエアシリンダーで構成され、ラベリング時にボトルを安定して押さえながら回転させます。ボトルを一定の速度で回転させることで、ラベルを所定の位置に均一に貼り付けることができます。

自動ラベル供給ユニット：ステッピングモーターとセンサーを使用し、ラベルの停止位置や投入されたボトルを検知することで、ラベルの供給と停止位置を高精度に制御します。制御システムは各機構の動作速度を自動的に調整・同期させ、丸ボトルへのラベリング工程を順序よく、正確に実行します。

エラー検知・制御システム：センサーを使用して、ボトルの未投入、ラベルロールの終了、ラベルの破れなど、運転中に発生する異常を検知します。異常を早期に検出することで、ラベリング不良を最小限に抑え、安定した連続運転を維持します。

自動縮小

加熱室付きシュリンクフィルム機により、ラベルが熱収縮し、ボトル本体にしっかりと密着します。ペットボトルやガラス瓶用のナイロンフィルム収縮機は、ボトルラベルの種類に応じて温度や熱風量を簡単に調整することができ、ボトルや中身の製品の品質に影響を与えることなく、素早く、しっかりと、美しくフィルムを収縮させます。 。

丸ボトルラベル、デカール、ステッカー

転写紙を使用したラベルをボトルに貼り付ける方法で、PE、PET、ガラスのボトルの形状が滑らかで、ラベルの表面が変化しない場合に使用されるシールです。このラベル付け方法では、ボトルをラベル ローラー システムに通し、回転させてボトル本体の正しい位置にラベルを付けるだけで済みます。転写ラベルやシール紙ラベルの貼り付けには、ナイロンラベルやプラスチックフィルムラベルのようなシュリンクフィルム機械は必要ありません。

紙ラベル貼付機の構造には通常、次のものが含まれます。

ボトル セパレーター アセンブリ (製品) は、ボトルが接着位置に到達するために機械に入ったときに、サイクル タイムとシステムのスムーズな動作を確保するために、2 つの隣接するボトルの間に隙間を作る必要があります。

ラベル貼り付け用のボトル回転プレスアセンブリには、回転モーターと制御シリンダーが含まれています

自動ラベル供給クラスター: ステップモーターとセンサーを使用してラベルの停止位置を感知し、入力製品センサーがラベルの正確な供給と停止に役立ちます。インテリジェントな制御システムが計算および調整します。機能クラスターが連携して、丸ボトルのラベル貼り付けプロセスが連続的かつ正確になるようにします。センサーを備えたエラー制御システム。ボトルがない場合、ラベルがない場合、ラベルが破れている場合などをセンサーが検出し、エラーを最小限に抑えます。

制御システム

電気制御盤は機械本体にコンパクトに組み込まれており、PLC、サーボモーター、ドライブ、インバータ、センサー、タッチパネル式HMIなどの主要な制御機器には、Schneider、Panasonic、Deltaなどのメーカー製品を採用しています。台湾、EU、日本、オーストラリア、中国などの各市場から調達したこれらの制御機器を使用することで、安定した設備運転を実現するとともに、ラベリング工程における貼付品質と位置精度の向上につなげます。

タッチパネル式HMIは、直感的に操作できる分かりやすいインターフェースを備えており、設備の設定や運転を容易に行うことができます。また、ボトル形状に合わせてラベル貼付位置を調整するための機構を備えており、製品の種類やラベル貼付位置に応じて設定を変更できます。

特に、角型ボトルや平型ボトルなど、通常とは異なるラベリング方法が必要な製品については、ラベル貼付機構を製品仕様に合わせてカスタマイズできます。これにより、ラベルをボトル表面の所定位置に正確に貼り付け、しわや折れを抑えながら、安定した密着性を確保します。

製品の形状やラベリング仕様に応じて、平面ラベリングマシン、角型ボトル用ラベリングマシン、平型ボトル用ラベリングマシン、片面ラベリングマシン、両面ラベリングマシン、横型ラベリングマシンなど、さまざまな構成に対応できます。一般的なミネラルウォーターや飲料水のボトルでは、ラベリング、キャッピング、キャップのシュリンク包装が完了した製品を、そのままカートンシーラーによるカートン詰め工程へ搬送できます。一方、清涼飲料水などでは、カートンに詰める前に複数本のボトルをシュリンクフィルムでまとめ、ブロック状のパックにする方式も一般的です。ボトルをシュリンクフィルムでまとめて包装することで、製品の搬送、保管、流通時の取り扱いを容易にできます。

カートン詰め・結束・パレットストレッチ包装

包装後、ボトルパックまたは個別の製品をカートンへ投入します。カートンは、設備構成に応じてテープまたはホットメルト接着剤で封函できます。輸送や保管時により高い安定性が求められるラインでは、カートンを結束して荷姿の強度を高めることも可能です。

完成したカートンは、その後パレット上に積載されます。パレットストレッチ包装機はPEストレッチフィルムを使用してパレット積載物を固定し、搬送中の荷崩れや位置ずれを抑えるとともに、製品を保護します。フィルムの巻き数、フィルム張力、ラッピング高さは、パレットの寸法や積載物の特性に応じて調整できます。

自動結束 – ストラッピングマシン

完成した製品カートンをプラスチックバンドで結束する工程では、カートン用自動結束機を使用することで、保管時や輸送時の荷姿を安定させることができます。結束機は、さまざまなサイズや重量のカートンに対応できるよう、幅や厚さの異なるプラスチックバンドを使用できます。対応するバンドサイズは、幅9～15 mm、厚さ0.5～1.1 mmです。また、カートンの形状や包装仕様に応じて、横方向および縦方向の結束に柔軟に対応できます。1回の結束作業は数秒で完了し、結束速度は20～30本/分に達します。これにより、完成品の梱包工程において高い結束処理能力を実現できます。

単一カートンの結束に使用される小型および中型結束機。パレット梱包オプションを使用すると、大型の結束機が箱をパレットにまとめて固定します。

パレット包装 - 包装機

製品はパレットに積み込まれ、倉庫に保管または顧客への輸出を待った後、輸送中の製品を保存するために自動フィルム包装機を使用してフィルムに包装されます。パレットのサイズと重量に応じて、パッケージはターンテーブルまたはサポートコンベア上でフィルムで包まれます。

生産ライン設計時に確認すべき主な要件

適切な設備構成を選定するためには、メーカー側で以下の基本情報を事前に確認する必要があります。

• 製品の種類および液体の特性

• ボトル容量および許容充填誤差

• ボトルの材質、形状、寸法

• キャップの種類およびキャッピング方式

• ラベルの種類および貼付位置

• 必要な生産能力（本/時、または製品/分）

• ライン末端における最終包装仕様

• 設置スペースおよび製品の搬送方向

• 必要な自動化レベル

• 電源、圧縮空気、水、洗浄システムなどの設備条件

これらの情報をもとに、必要な充填ノズルの本数、ポンプの種類、ボトル供給方式、コンベヤ速度、キャッピングマシンの処理能力、エンド・オブ・ライン包装の構成などを決定します。生産ライン全体を初期段階から各工程が連携するように設計することで、ある設備の処理能力が高くても、前工程または後工程の設備能力によってライン全体の生産能力が制限されるといった問題を抑えることができます。

CNC VINAはお客様の仕様に合わせた充填・ボトリングラインを設計

CNC VINAは、各メーカーの製品特性、容器の種類、生産能力に応じて、自動ボトル充填・包装ラインの設計・システムインテグレーションを行っています。ご要望に応じて、単体の充填機のみを導入する構成から、ボトル供給機、ボトル洗浄機、キャッピングマシン、日付印字機、ラベリングマシン、エンド・オブ・ライン包装設備までを連携させた一体型システムまで対応できます。 適切な設備構成を提案するためには、製品の種類、ボトル容量、容器材質、必要な生産能力、包装方法、設置条件などを明確にすることが重要です。これらの情報をもとに、適切な充填方式、充填ノズルの本数、ポンプの種類、ボトル供給機構、キャッピング設備、コンベヤ速度などを選定します。

メーカー様は、製品情報、ボトルの画像、ボトル容量、希望生産能力、包装仕様などをご提供いただくことで、CNC VINAから製品に適した設備構成をご提案できます。

自動ボトル充填・包装ラインの導入・ご購入をご検討のお客様は、下記までお気軽にお問い合わせください。

ベトナム・テクノロジー＆CNCアプリケーション株式会社
（VIETNAM TECHNOLOGY & CNC APPLICATION JOINT STOCK COMPANY）

工場： Song Cung Industrial Cluster, Dong Thap Commune, Dan Phuong District, Hanoi, Vietnam

オフィス： Rox Tower (Rox Center Goldmark City), 136 Ho Tung Mau Street, Bac Tu Liem District, Hanoi, Vietnam

電話： +84.916 63 9355 / +84.915 74 4664

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