เครื่องบรรจุสกรู เป็นรากฐานสำคัญของบรรจุภัณฑ์ฮาร์ดแวร์และตัวยึดอัตโนมัติ ช่วยให้ผู้ผลิต ผู้จัดจำหน่าย และผู้บรรจุหีบห่อตามสัญญาสามารถนับ ชั่งน้ำหนัก และบรรจุสกรู สลักเกลียว น็อต และส่วนประกอบโลหะขนาดเล็กที่คล้ายกันได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำซึ่งการจัดการแบบแมนนวลไม่สามารถทำได้ ไม่ว่าคุณจะดำเนินกิจการโรงงานสกรูที่มีปริมาณมาก จัดการศูนย์กระจายสินค้าฮาร์ดแวร์ หรือตั้งค่าสายการผลิตบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กสำหรับการยึดแบบพิเศษ การทำความเข้าใจวิธีการทำงานของเครื่องบรรจุสกรู ประเภทใดบ้างที่มีอยู่ และข้อกำหนดเฉพาะที่กำหนดความเหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณ จะช่วยให้คุณตัดสินใจลงทุนได้ดีขึ้น และหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายที่ไม่ตรงกันระหว่างความสามารถของเครื่องจักรและความต้องการในการผลิต คู่มือนี้ครอบคลุมเนื้อหาเชิงลึกในทางปฏิบัติ

เครื่องบรรจุแบบสกรูทำหน้าที่อะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญ

ที่แกนกลาง เครื่องบรรจุสกรูทำให้กระบวนการตรวจวัดปริมาณสกรูที่กำหนดโดยอัตโนมัติ ไม่ว่าจะตามจำนวน น้ำหนัก หรือทั้งสองอย่าง และจัดส่งปริมาณนั้นลงในถุง กล่อง บลิสเตอร์แพ็ค หรือรูปแบบบรรจุภัณฑ์ขายปลีกหรืออุตสาหกรรมอื่นๆ ฟังดูตรงไปตรงมา แต่ความท้าทายอยู่ที่ลักษณะทางกายภาพของสกรูและตัวยึด: สกรูและตัวยึดมีน้ำหนักมากเมื่อเทียบกับปริมาตร เชื่อมโยงกันและพันกัน มีปลายแหลมคมและเกลียวที่ติดบนพื้นผิวลำเลียง และมีหลายขนาดและรูปทรงที่ต่างกันออกไปในระบบการป้อนและการนับ

การนับสกรูลงในถุงแบบแมนนวลนั้นช้า ขึ้นอยู่กับข้อผิดพลาดของมนุษย์ มีความต้องการตามหลักสรีระศาสตร์ และค่าแรงที่มีราคาแพงในทุกปริมาณการผลิตที่สำคัญ ผู้ปฏิบัติงานรายเดียวจะนับและบรรจุสกรูด้วยตนเองอาจผลิตถุงได้ 200–400 ถุงต่อชั่วโมงภายใต้สภาพที่ดี เครื่องบรรจุสกรูอัตโนมัติที่ระบุอย่างถูกต้องสามารถผลิตถุงได้ 800–3,000 ถุงต่อชั่วโมง ขึ้นอยู่กับขนาดสกรู จำนวนเป้าหมาย และรูปแบบถุง โดยโดยทั่วไปแล้วความแม่นยำในการนับจะเกิน 99.9% ด้วยการดำเนินการผลิตถุงนับล้านใบต่อปี ซึ่งเป็นกิจวัตรในสภาพแวดล้อมการผลิตฮาร์ดแวร์ปริมาณมาก ความแตกต่างของปริมาณงาน ต้นทุนค่าแรง และองค์ประกอบความแม่นยำในการนับในกรณีธุรกิจที่สำคัญสำหรับระบบอัตโนมัติ

วิธีการวัดหลักสองวิธี: การนับและการชั่งน้ำหนัก

วิธีการที่เครื่องบรรจุแบบสกรูวัดปริมาณของตัวยึดในแต่ละแพ็คถือเป็นความแตกต่างทางเทคนิคขั้นพื้นฐานที่สุดระหว่างเครื่องจักรประเภทต่างๆ และการเลือกระหว่างการนับและการชั่งน้ำหนักมีผลกระทบอย่างมากต่อความเร็ว ความแม่นยำ ต้นทุน และความเหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทต่างๆ

เครื่องนับอิเล็กทรอนิกส์

เครื่องบรรจุนับแบบอิเล็กทรอนิกส์ใช้เซ็นเซอร์ ซึ่งโดยทั่วไปคือเซ็นเซอร์ออปติคอลอินฟราเรดหรือระบบตรวจจับการสั่นสะเทือน เพื่อนับสกรูแต่ละตัวเมื่อผ่านโซนการตรวจจับ สกรูแต่ละตัวจะถูกป้อนเป็นไฟล์เดียวผ่านเซ็นเซอร์ สกรูแต่ละตัวจะกระตุ้นการนับพัลส์ จนกว่าจะถึงจำนวนเป้าหมาย และแบทช์จะถูกปล่อยลงในบรรจุภัณฑ์ด้านล่าง เครื่องนับจำนวนชิ้นที่แม่นยำ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับบรรจุภัณฑ์ขายปลีกที่มีการพิมพ์ปริมาณบรรจุภัณฑ์บนฉลาก และต้องถูกต้องแม่นยำด้วยเหตุผลด้านกฎระเบียบและความน่าเชื่อถือของผู้บริโภค มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับสกรูที่มีขนาดและรูปทรงสม่ำเสมอ โดยที่การระบุผลิตภัณฑ์ที่เชื่อถือได้สามารถทำได้ในระบบป้อนที่อยู่ต้นน้ำของเซ็นเซอร์

ข้อจำกัดของเครื่องนับคือความเร็ว: สกรูจะต้องผ่านเซ็นเซอร์ทีละตัว (หรือในกระแสขนาดเล็กที่กำหนดซึ่งเซ็นเซอร์สามารถแก้ไขได้อย่างน่าเชื่อถือ) ซึ่งจะกำหนดขีดจำกัดบนของอัตราการนับ สำหรับสกรูขนาดเล็กที่มีจำนวนต่อถุงสูง อาจกลายเป็นปัญหาคอขวดได้ สำหรับสกรูหรือสลักเกลียวขนาดใหญ่ที่บรรจุภัณฑ์มีชิ้นส่วนค่อนข้างน้อย (เช่น สลักเกลียวขนาดใหญ่ 10 หรือ 20 ชิ้นต่อถุง) เครื่องนับจำนวนจะให้ปริมาณงานและความแม่นยำที่ดีเยี่ยม

เครื่องชั่งน้ำหนัก (Multihead Weigher)

เครื่องบรรจุแบบใช้การชั่งน้ำหนักใช้โหลดเซลล์ที่มีความแม่นยำในการวัดน้ำหนักของสกรูแต่ละชุด แทนที่จะนับทีละชิ้น รูปแบบที่ซับซ้อนที่สุดคือเครื่องชั่งน้ำหนักแบบรวมหลายหัว โดยที่ถังชั่งน้ำหนักหลายถังจะจับส่วนเล็กๆ ของผลิตภัณฑ์พร้อมกัน และระบบควบคุมของเครื่องจักรจะระบุการรวมกันของฮอปเปอร์ที่มีน้ำหนักรวมใกล้เคียงกับน้ำหนักเป้าหมายมากที่สุด ด้วยการรวมโหลดฮอปเปอร์ต่างๆ เข้าด้วยกันแทนที่จะเติมจากสตรีมเดียว เครื่องชั่งน้ำหนักแบบหลายหัวจึงได้รับน้ำหนักเป้าหมายที่แม่นยำภายใน ±1–2 กรัม แม้ที่ความเร็วสูงมาก

การชั่งน้ำหนักเร็วกว่าการนับสำหรับการใช้งานสกรูขนาดเล็กที่มีจำนวนสูงอย่างมาก และเป็นวิธีที่นิยมใช้สำหรับชุดฮาร์ดแวร์จำนวนมาก โดยไม่จำเป็นต้องมีการนับที่แน่นอน แต่น้ำหนักของบรรจุภัณฑ์จะต้องอยู่ภายในช่วงที่ระบุ การแปลงน้ำหนักต่อการนับ — โดยที่เครื่องคำนวณจำนวนชิ้นโดยประมาณจากน้ำหนักเฉลี่ยต่อชิ้นที่ทราบ — ช่วยให้เครื่องชั่งน้ำหนักแสดงจำนวนโดยประมาณแม้ว่าการวัดหลักจะเป็นมวลก็ตาม ข้อจำกัดคือความแม่นยำของน้ำหนักขึ้นอยู่กับความสม่ำเสมอของน้ำหนักสกรูแต่ละตัว การแปรผันอย่างมีนัยสำคัญของน้ำหนักสกรูในแต่ละชุด (เนื่องจากเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนในการผลิต ขนาดผสม หรือการปนเปื้อน) จะลดความน่าเชื่อถือของการแปลงน้ำหนักเป็นการนับ

ประเภทของเครื่องบรรจุแบบสกรูตามการกำหนดค่า

นอกเหนือจากความแตกต่างระหว่างการนับและการชั่งน้ำหนักแล้ว เครื่องบรรจุแบบสกรูยังมีการกำหนดค่าหลายประเภทที่แตกต่างกันไปตามระดับการบูรณาการ ระบบอัตโนมัติ และรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่รองรับ

เครื่องนับและบรรจุกึ่งอัตโนมัติ

เครื่องจักรกึ่งอัตโนมัติทำให้ฟังก์ชันการนับหรือการชั่งน้ำหนักเป็นแบบอัตโนมัติ แต่ผู้ปฏิบัติงานต้องแสดงถุงหรือภาชนะ เริ่มรอบการบรรจุ และนำบรรจุภัณฑ์ที่บรรจุแล้วออกเพื่อปิดผนึก เครื่องจักรเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานในปริมาณน้อย สำหรับสายการบรรจุที่มีการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์บ่อยครั้ง หรือสำหรับธุรกิจที่ต้องการประสิทธิภาพด้านต้นทุนของการนับอัตโนมัติโดยไม่ต้องลงทุนเงินลงทุนในสายการผลิตแบบครบวงจร โดยทั่วไปจะมีเครื่องป้อนแบบชามแบบสั่นที่จะแยกและป้อนสกรูไปยังเซ็นเซอร์การนับ จอแสดงผลสำหรับการตั้งค่าการนับเป้าหมาย และรางปล่อยที่จะปล่อยแบทช์เมื่อถึงการนับ ผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์สามารถใช้เครื่องนับกึ่งอัตโนมัติได้ที่ 400–800 ถุงต่อชั่วโมง ขึ้นอยู่กับประเภทของสกรูและจำนวนเป้าหมาย

เส้นกรอกแบบฟอร์มอัตโนมัติ (FFS)

สายการบรรจุแบบสกรูอัตโนมัติเต็มรูปแบบรวมหน่วยนับหรือชั่งน้ำหนักเข้ากับเครื่องบรรจุภัณฑ์แบบบรรจุแบบฟอร์มแนวตั้ง (VFFS) หรือเครื่องบรรจุแบบปิดผนึกแบบฟอร์มแนวนอน (HFFS) ที่สร้างถุงจากม้วนฟิล์ม รับชุดที่วัดได้ ปิดผนึกถุง และปล่อยบรรจุภัณฑ์ที่เสร็จแล้ว ทั้งหมดนี้ไม่มีการแทรกแซงของผู้ปฏิบัติงานในวงจรการปิดผนึก รายการเหล่านี้คือการกำหนดค่ามาตรฐานสำหรับบรรจุภัณฑ์แบบยึดปริมาณมากที่ 1,000 ถุงต่อชั่วโมงขึ้นไป พวกเขาต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่ การลงทุนที่สูงกว่า และการบำรุงรักษาที่มีทักษะมากกว่าเครื่องจักรกึ่งอัตโนมัติ แต่การประหยัดต้นทุนแรงงานและปริมาณงานในปริมาณที่พิสูจน์ได้ว่าเป็นการลงทุนสำหรับการดำเนินงานใดๆ ที่ทำงานมากกว่ากะเดียวต่อวัน

ระบบเครื่องชั่งแบบรวมสำหรับฮาร์ดแวร์เทกอง

สำหรับบรรจุภัณฑ์จำนวนมากความเร็วสูงของตัวยึดขนาดเล็ก เช่น สกรูไม้ สกรูเกลียวปล่อย สกรูเครื่องจักรในกลุ่มผลิตภัณฑ์ M3–M8 — เครื่องชั่งน้ำหนักแบบรวมหลายหัวที่ติดตั้งอยู่เหนือเครื่องบรรจุถุง VFFS ถือเป็นรูปแบบที่ต้องการ ระบบเหล่านี้ใช้หัวชั่งน้ำหนัก 10, 14 หรือ 16 หัวที่จัดเรียงเป็นรูปกรวย โดยผลิตภัณฑ์จะกระจายจากกรวยกระจายส่วนกลางไปยังฮอปเปอร์ชั่งน้ำหนักแต่ละตัว การคำนวณแบบผสมดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง โดยระบุการรวมกันของฮอปเปอร์ที่เหมาะสมที่สุดหลายครั้งต่อวินาที และระบบสามารถบรรลุความแม่นยำของน้ำหนักเป้าหมายที่ ±1% หรือดีกว่าที่ความเร็ว 30–60 รอบต่อนาที เทียบเท่ากับ 1,800–3,600 ถุงต่อชั่วโมงสำหรับการปล่อยถุงเดียว

ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญในการประเมินเมื่อเลือกเครื่องบรรจุแบบสกรู

การออกแบบระบบป้อนและผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องจักร

ระบบป้อน — กลไกที่ดึงสกรูจากถังบรรจุขนาดใหญ่และนำเสนอสกรูเหล่านั้นในกระแสที่มีการควบคุมและกำหนดทิศทางไปยังเซ็นเซอร์นับจำนวนหรือถังชั่งน้ำหนัก — เป็นส่วนประกอบที่มักเป็นสาเหตุของปัญหาประสิทธิภาพการทำงานในสายการบรรจุแบบสกรูบ่อยที่สุด เครื่องป้อนที่ออกแบบมาไม่ดีหรือกำหนดค่าไม่ถูกต้องจะทำให้สกรูพันกัน ติดขัด ข้ามรางป้อนอาหาร หรือปรากฏต่อเซ็นเซอร์ในกลุ่มที่ทับซ้อนกันซึ่งทำให้เกิดการนับผิด การลงทุนในการออกแบบเครื่องป้อนที่เหมาะสมสำหรับประเภทสกรูเฉพาะของคุณมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกเทคโนโลยีการนับหรือการชั่งน้ำหนักที่ถูกต้อง

เครื่องป้อนชามแบบสั่นสะเทือนเป็นประเภทเครื่องป้อนที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับการนับสกรู เครื่องป้อนแบบโถใช้รางเกลียวแบบสั่นภายในโถทรงกลมเพื่อลำเลียงสกรูขึ้นและออกผ่านรางทางออก ในระหว่างที่เครื่องมือบนรางจะปรับสกรูให้อยู่ในทิศทางที่สอดคล้องกัน (โดยทั่วไปจะชี้ไปข้างหน้าหรือหัวขึ้น) เครื่องมือป้อนชามต้องปรับแต่งสำหรับรูปทรงของสกรูแต่ละแบบ ความกว้างของราง ตำแหน่งใบมีดของเครื่องมือ และความถี่การสั่นสะเทือนทั้งหมดจะต้องตรงกับสกรูเฉพาะที่กำลังทำงานอยู่ อุปกรณ์ป้อนแบบโบวล์ที่ออกแบบมาสำหรับสกรูหัว P M6 × 20 จะไม่สามารถจับโบลท์หัวหกเหลี่ยม M8 × 40 ได้โดยไม่ต้องปรับแต่งใหม่

สำหรับสกรูและโบลต์ขนาดใหญ่ที่ไม่สามารถวางแนวชามแบบสั่นได้ จะใช้เครื่องป้อนแบบขั้นบันไดและเครื่องป้อนสายพาน เครื่องป้อนแบบขั้นบันไดใช้ชุดชั้นวางแบบยื่นหมูยื่นแมวเพื่อยกสกรูจากถังบรรจุไปยังจุดจัดส่ง โดยอาศัยแรงโน้มถ่วงและรูปทรงของขั้นบันไดเพื่อแยกผลิตภัณฑ์โดยไม่ต้องมีการวางแนวที่แม่นยำ เครื่องป้อนแบบขั้นบันไดมีความทนทาน รองรับสกรูได้หลากหลายขนาดโดยต้องปรับเพียงเล็กน้อย และมีโอกาสติดสกรูที่ยาวหรือหนักน้อยกว่าเครื่องป้อนแบบโถ ข้อจำกัดคือไม่ได้วางผลิตภัณฑ์ให้สม่ำเสมอเหมือนกับเครื่องป้อนแบบชามที่มีเครื่องมืออย่างดี ซึ่งอาจส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของเซ็นเซอร์นับจำนวนสำหรับรูปทรงของสกรูบางตัว

บูรณาการกับการติดฉลาก การพิมพ์ และบรรจุภัณฑ์รอง

ในการดำเนินการบรรจุภัณฑ์ด้วยฮาร์ดแวร์สมัยใหม่ เครื่องบรรจุแบบสกรูแทบจะไม่ทำงานแบบแยกส่วน โดยทั่วไปจะรวมเข้ากับสายการผลิตซึ่งรวมถึงการป้อนและจัดเก็บต้นน้ำ ตัวเครื่องบรรจุเอง และอุปกรณ์การติดฉลากขั้นปลาย การพิมพ์ และอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์รอง การทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบเหล่านี้เชื่อมต่อกันอย่างไรช่วยให้ผู้ซื้อวางแผนการลงทุนทั้งหมดได้ แทนที่จะค้นพบช่องว่างในการบูรณาการหลังจากซื้อและส่งมอบเครื่องจักรแต่ละเครื่องแล้ว

การติดฉลากแบบอินไลน์ — โดยที่ผู้ติดเครื่องพิมพ์ฉลากจะติดฉลากที่พิมพ์ไว้กับถุงสำเร็จรูปแต่ละถุงทันทีหลังจากการปิดผนึก — ไม่ต้องใช้สถานีงานติดฉลากแยกต่างหาก และช่วยให้มั่นใจได้ว่าถุงทุกใบจะมีข้อมูลการผลิตแบบเรียลไทม์ที่แม่นยำ รวมถึงหมายเลขแบทช์ รหัสวันที่ และบาร์โค้ด ตัวควบคุมเครื่องบรรจุถุง VFFS ส่วนใหญ่สามารถส่งสัญญาณทริกเกอร์ไปยังเครื่องติดฉลากที่ซิงโครไนซ์กับวงจรการปล่อยถุง สำหรับบรรจุภัณฑ์ขายปลีกที่ต้องใช้การ์ดส่วนหัวหรือรูแขวน เครื่องบรรจุถุง VFFS สามารถติดตั้งอุปกรณ์เจาะรูที่สร้างช่องแขวนระหว่างการสร้างถุง

บรรจุภัณฑ์รอง — จัดเรียงถุงสำเร็จรูปลงในกล่องหรือถาดเพื่อจำหน่ายโดยอัตโนมัติ — สามารถใช้งานร่วมกับเครื่องบรรจุกล่องแบบหุ่นยนต์หรือสายพานลำเลียงแบบกึ่งอัตโนมัติสำหรับสายการผลิตที่มีปริมาณมาก สำหรับปริมาตรที่ต่ำกว่า สายพานลำเลียงแบบแรงโน้มถ่วงหรือสายพานที่สะสมถุงสำเร็จรูปสำหรับการบรรจุลงกล่องด้วยตนเองเป็นขั้นตอนกลางที่ใช้งานได้จริงและคุ้มต้นทุน ซึ่งไม่จำเป็นต้องลงทุนทุนกับเซลล์บรรจุรองแบบหุ่นยนต์

ข้อกำหนดในการบำรุงรักษาและต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ

เครื่องบรรจุสกรูทำงานในสภาพแวดล้อมที่ยากต่อส่วนประกอบทางกลและอิเล็กทรอนิกส์ ฝุ่นโลหะและเศษโลหะจากสกรูสะสมบนเซ็นเซอร์และชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว สายพานลำเลียงให้คะแนนปลายสกรูแหลมคมและซับในรางน้ำ และการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องของระบบป้อนจะเร่งการสึกหรอของตัวยึดและแบริ่ง การนำข้อกำหนดในการบำรุงรักษามารวมกับการคำนวณต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเปรียบเทียบที่แม่นยำระหว่างตัวเลือกเครื่องจักร ณ จุดราคาที่ต่างกัน

• ช่วงเวลาการทำความสะอาดเซ็นเซอร์: เซ็นเซอร์นับแบบใช้แสงจำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นประจำเพื่อขจัดฝุ่นโลหะที่สะสมอยู่บนใบหน้าของเซ็นเซอร์ และทำให้เกิดการนับผิดพลาด ในการทำงานด้วยความเร็วสูงโดยใช้สกรูที่มีฤทธิ์กัดกร่อน อาจจำเป็นต้องทำความสะอาดเซ็นเซอร์ทุกวัน เครื่องจักรที่เข้าถึงได้ง่ายโดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ช่วยลดเวลาในการทำความสะอาดและส่งเสริมการปฏิบัติตามข้อกำหนด
• การสึกหรอของเครื่องมือป้อนชาม: ส่วนประกอบเครื่องมือที่ทำจากโพลียูรีเทนหรือสเตนเลสสตีลภายในเครื่องป้อนโบลว์แบบสั่นจะสึกหรออย่างต่อเนื่อง เปลี่ยนรูปทรงของราง และความน่าเชื่อถือในการวางแนวลดลงในที่สุด เครื่องมือทดแทนควรมีเก็บไว้สำหรับสกรูแต่ละประเภทที่ใช้งาน และควรรวมการตรวจสอบการสึกหรอไว้ในขั้นตอนการบำรุงรักษารายสัปดาห์
• การบำรุงรักษาขากรรไกรปิดผนึก: สำหรับเครื่องบรรจุถุง VFFS ปากคีบปิดผนึกด้วยความร้อนที่สร้างซีลถุงต้องมีการตรวจสอบเป็นระยะเพื่อดูการสะสมของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ที่ตกค้าง และการเปลี่ยนสารเคลือบปากคีบกันติดเมื่อเสื่อมสภาพ ปากคีบซีลที่ล้มเหลวทำให้เกิดการซีลแบบเปิดหรืออ่อนแอซึ่งล้มเหลวระหว่างการขนส่ง ส่งผลให้ลูกค้าส่งคืนและสูญเสียผลิตภัณฑ์
• ความพร้อมของอะไหล่: ก่อนที่จะซื้อเครื่องบรรจุสกรูใดๆ โดยเฉพาะจากผู้ผลิตในต่างประเทศ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนอะไหล่ที่สำคัญ (เซ็นเซอร์ ส่วนที่ใส่ขากรรไกร สายพานขับเคลื่อน มอเตอร์สั่น) มีอยู่ในสต็อกในท้องถิ่นหรือสามารถจัดส่งได้ภายในระยะเวลารอคอยสินค้าที่ยอมรับได้ เครื่องจักรที่หยุดทำงานเป็นเวลาสองสัปดาห์เพื่อรอเซ็นเซอร์ที่นำเข้าสามารถลบการประหยัดต้นทุนได้หลายเดือน