チェック計量機

重量チェック機は、包装された商品の重量をチェックするための自動または手動の機械です。通常、生産工程の最終段階で使用され、商品のパックの重量が指定された制限内であることを確認するために使用されます。許容範囲外のパックは自動的にラインから外されます。^{[1] [2]}

チェックウェイジャーは、1 分間に 500 個を超えるアイテムを計量できます (カートンのサイズと精度要件によって異なります)。チェックウェイジャーを金属探知機やX 線装置と併用することで、パックのその他の属性をチェックし、それに応じて対処することができます。

自動チェックウェイジャーには、一連のコンベア ベルトが組み込まれています。これらのチェックウェイジャーは、ベルト ウェイジャー、インモーション スケール、コンベア スケール、ダイナミック スケール、インライン スケールとも呼ばれます。充填アプリケーションでは、チェック スケールと呼ばれます。通常、3 つのベルトまたはチェーン ベッドがあります。

• インフィード ベルトは、パッケージの速度を変更し、計量に必要な速度まで上げたり下げたりすることができます。インフィードは、製品間のギャップを計量に最適な距離に設定するインデクサーとしても使用されることがあります。計量のために製品を配置するための特別なベルトやチェーンが付いている場合もあります。
• 計量ベルト。これは通常、ひずみゲージロード セルまたはサーボ バランス (フォース バランスとも呼ばれる) である重量トランスデューサーに取り付けられますが、スプリット ビームと呼ばれることもあります。古いマシンの中には、重量測定を行う前に計量ベッド ベルトを一時停止するものもあります。これにより、ライン速度とスループットが制限されることがあります。
• 許容範囲外の荷物をコンベア ラインから取り除く方法を提供するリジェクト ベルト。リジェクトはアプリケーションによって異なります。小さな製品をベルトから吹き飛ばすためにエア アンプが必要なものもありますが、より重いアプリケーションではリニア アクチュエータまたはラジアル アクチュエータが必要です。壊れやすい製品の中には、製品がビンまたは他のコンベアに静かに滑り込むようにベッドを「落とす」ことによってリジェクトされるものもあります。

高速精密計量器には、電磁力回復 (EMFR) を使用するロード セルが適しています。この種のシステムは誘導コイルを充電し、計量台を電磁場内で効果的に浮かせます。重量が追加されると、コイルを通る鉄材料の動きによって、物体の重量に比例したコイル電流の変動が発生します。使用されるその他の技術には、ひずみゲージや振動ワイヤ ロード セルなどがあります。

通常、正確な重量測定を保証するために、パッケージが計量台の上にある間、内蔵コンピュータがトランスデューサーから多数の重量測定を取得します。

校正は重要です。ラボスケールは通常、乾燥窒素で加圧された隔離されたチャンバー内（海面レベルで加圧）にあり、物体をプラスマイナス 100 分の 1 グラム以内で計量できますが、周囲の気圧が要因となります。動きがないときは簡単ですが、動きがあると、計量ベルトの動きによるノイズ、振動、通風を引き起こす空調や冷蔵など、目立たない要因が存在します。ロードセルのトルクにより、読み取り値が不安定になります。

動的な移動式重量チェック機はサンプルを採取し、それを分析して、一定期間にわたって正確な重量を算出します。ほとんどの場合、光学 (または超音波) 装置からのトリガーによって、荷物の通過が通知されます。トリガーが作動すると、遅延が設定され、荷物が計量台の「スイート スポット」(中央) に移動して重量をサンプリングできるようになります。重量は一定期間サンプリングされます。これらの時間のいずれかが間違っていると、重量も間違ってしまいます。これらのタイミングを予測する科学的な方法はないようです。一部のシステムには、これを実行するための「グラフ化」機能がありますが、一般的には、経験的な方法の方が最も効果的です。

• 不合格コンベアは、コンベア速度で移動しながら、許容範囲外の荷物を通常の流れから取り除くことができます。不合格メカニズムには、いくつかの種類があります。その中には、不合格パックをベルトから横に押し出す単純な空気圧プッシャー、パックを横に掃き出す方向転換アーム、パックを垂直に方向転換するために下げたり上げたりする不合格ベルトなどがあります。一般的なチェックウェイジャーには、通常、許容範囲外のパックを集めるための容器があります。これらの容器には、仕様外のアイテムがコンベア ベルトに戻されるのを防ぐためにロックが付いている場合があります。

許容方法にはいくつかあります。

• 従来の「最小重量」システムでは、指定された重量を下回る重量は拒否されます。通常、最小重量は、パックに印刷されている重量、または水分を含む商品の蒸発など、製造後の重量損失を考慮してそれを超える重量レベルです。大手卸売会社は、出荷されるすべての製品について正確な重量チェックを行うことを義務付けており、顧客は支払った量の製品が確実に手に入ると確信できます。これらの卸売業者は、不正確に充填されたパッケージに対して高額の料金を請求します。
• ヨーロッパ平均重量システムは、「パッカーズルール」として知られる3つの特定のルールに従います。^[3]
• ^{NISTハンドブック133 [4]}などの他の公表された標準および規制

欧州平均重量システムでは、チェックウェイジャーで収集したデータをアーカイブし、検査に利用できるようにすることが義務付けられています。そのため、最新のチェックウェイジャーのほとんどには通信ポートが装備されており、実際のパック重量と派生データをホスト コンピューターにアップロードできます。このデータは、プロセスを微調整し、生産パフォーマンスを監視するための管理情報としても使用できます。

イーサネットポートなどの高速通信機能を備えたチェックウェイジャーは、同一製品を生産する生産ラインのグループを重量管理の目的で 1 つの生産ラインと見なせるよう、グループに統合することができます。たとえば、平均重量が低いラインを、平均重量が高い別のラインで補完することで、2 つのラインの合計が依然として規則に準拠するようにすることができます。

代替案としては、異なる重量許容範囲のバンドをチェックするようにチェックウェイヤーをプログラムする方法があります。たとえば、有効重量の合計が 100 グラム ±15 グラムであるとします。これは、製品の重量が 85 グラムから 115 グラムになる可能性があることを意味します。ただし、1 日に 10,000 パックが製造され、そのほとんどが 110 グラムである場合、100 kg の製品が失われます。85 グラムに近い値で動作する場合、不合格率が高くなる可能性があります。

例: チェックウェイジャーは、1 g の分解能で 5 つのゾーンを示すようにプログラムされています。

ゾーン チェックウェイジャーとしてプログラムされたチェックウェイジャーを使用すると、ネットワーク経由のデータ収集とローカル統計から、パッケージへの流れをより適切に制御するために上流の機器の設定を確認する必要があることがわかります。場合によっては、ダイナミック スケールが充填機に信号を送信し、たとえば、バレル、缶、バッグなどへの実際の流れをリアルタイムで制御します。多くの場合、チェックウェイジャーには、各製品のゾーン重量の変化を示すために、さまざまなライトが付いたライト ツリーがあります。

このデータを使用して、上流の充填機または包装機に問題があるかどうかを判断できます。チェックウェイジャーは、機械に信号を送信して、パッケージに入れる量を増減できます。これにより、生産者は廃棄量を適切に管理できるため、チェックウェイジャーに関連する投資回収^[5]が実現します。牛ひき肉と包装の節約を概説したチェックウェイジャーのケーススタディを参照してください。

チェックウェイジャーによって達成できる速度と精度は、以下の要素によって影響を受けます。

インモーションスケールは、何千ものタスクを実行できるように設計できる動的な機械です。コンベア ラインの最後にある単純なケース計量機として使用され、完成したパッケージ製品全体が目標重量内であることを確認します。

移動式コンベア式チェックウェイジャーは、マニュアルやその他の付属品が欠けている携帯電話のパッケージなど、キットの紛失品を検出するために使用できます。チェックウェイジャーは通常、家禽処理工場の入庫コンベア チェーンと、出庫前パッケージコンベアチェーンで使用されます。鳥はコンベアに載せられた時点で計量され、最後に処理と洗浄が行われた後、ネットワーク コンピューターは鳥が吸収した水分が多すぎるかどうかを判断できます。その後の処理で水分が排出され、目標重量を下回ります。

高速コンベアスケールを使用すると、複数のパックを箱詰めするコンベア マシンに入る前に、製品の速度を速めたり遅らせたりしてパック間の距離を変更することで、ライン上の製品のペースまたはピッチを変更できます。「ピッチ」とは、製品がコンベア ラインの先端から先端まで流れてくるときの測定値です。

チェックウェイジャーは、各パッケージの重量と容積を読み取る機能を含め、パックを数え、出荷用パレットに載せる箱の総重量を計測するために使用できます。コントローラ コンピュータは、製品の出荷を通じて重量、容積、出荷先住所、およびマシン ID のその他のデータを識別するために、出荷ラベルとバーコード ラベルを印刷できます。出荷品の受け取りチェックウェイジャーは、バーコード スキャナーでラベルを読み取り、輸送業者が出荷者の荷積みドックから受け取る前の状態であるかどうか、および箱が紛失していないか、輸送中に何かが盗まれたか破損していないかを判断します。

チェックウェイジャーは品質管理にも使用されます。たとえば、ベアリングを機械加工するための原材料は、プロセスを開始する前に計量され、プロセス後、品質検査員は仕上げ工程で一定量の金属が除去されたと予想します。完成したベアリングはチェックウェイジャーで計量され、重量が過剰または不足しているベアリングは物理検査で不合格となります。これは検査員にとって利点であり、不合格とならないベアリングは機械加工許容範囲内であると高い信頼度で判断できます。一般的な使用法は、洗剤を包装するボトルが完成品包装業者の​​要件を満たすように、プラスチック押出機のスロットルを調整することです。

品質管理では、非破壊検査用のチェックウェイジャーを使用して、一般的な評価方法を使用して完成品を検証し、ベアリングのグリースやハウジング内のローラーの欠落など、「完成」製品から欠落している部品を検出できます。

チェックウェイジャーには、金属探知機、X 線検査装置、オープン フラップ検出、バーコード スキャナー、ホログラフィック スキャナー、温度センサー、視覚検査装置、製品間のタイミングと間隔を設定するタイミング スクリュー、製品をコンベア上の指定エリアに並べるインデックス ゲートとコンセントレータ ダクトが組み込まれています。産業用モーション チェックウェイジャーは、1 グラム未満の製品から何キログラムもの製品を仕分けできます。英国単位では、100 分の 1 オンス未満から 500 ポンド以上の重量まであります。特殊なチェックウェイジャーは、民間航空機の重量を計測し、重心の位置を見つけることもできます。

チェックウェイジャーは非常に高速で動作し、1 グラム未満の製品を 100m/m (メートル/分) 以上で処理し、医薬品や 200 ポンドの農産物の袋などの材料を 100fpm (フィート/分) 以上で処理します。さまざまな形状やサイズで設計でき、天井から吊り下げたり、中二階に上げたり、オーブンや冷蔵庫で動作させたりできます。搬送媒体には、工業用ベルト、低静電気ベルト、自転車のチェーンに似たチェーン (ただしはるかに小さい)、または任意の幅の連結チェーン ベルトを使用できます。チェーン ベルトは、特殊な材料、さまざまなポリマー、金属などで作成できます。

チェックウェイジャーは、クリーンルーム、造幣局（硬貨のロール）^[6] 、乾燥雰囲気環境、湿潤環境、農産物納屋、食品加工、薬品加工などで使用されます。チェックウェイジャーは、環境の種類と使用される洗浄の種類によって指定されます。通常、農産物用のチェックウェイジャーは軟鋼で作られており、漂白剤などの強力な化学薬品で洗浄されるものは、ロードセルも含め、すべての部品がステンレス鋼で作られています。これらの機械には「完全洗浄」というラベルが貼られており、すべての部品とコンポーネントが洗浄環境に耐えられるように指定されている必要があります。

チェックウェイジャーは、一部のアプリケーションでは非常に長期間、つまり年間 24 時間 365 日稼働します。通常、コンベア ラインは、メンテナンスが必要な場合、または E ストップと呼ばれる緊急停止が発生しない限り、停止しません。高密度コンベア ラインで稼働するチェックウェイジャーには、E ストップが発生した場合に E ストップが解除されてリセットされるまで、すべてのモーターに供給されるすべての電力が確実に遮断されるように、多数の特別な装置が設計に組み込まれている場合があります。

• ヤム、KL、「パッケージング技術百科事典」、ジョン ワイリー アンド サンズ、2009 年、ISBN 978-0-470-08704-6 

• ウィキメディア・コモンズのチェック・ウェイジャーに関連するメディア