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産業用インクジェットでの印字と文字検査の作業効率を大幅に改善。

産業用インクジェットを使った印字を行っていく上で、問題になることってなんだかご存知ですか? その問題は、時に〝ものすごく大きな事態〟になってしまう可能性を孕んでいます。

こんにちは、

マーキングことはじめ、担当のけたろーです。
いつもありがとう、感謝です。

さて。 

目次

印字作業を安易に考えていると、取り返しのつかないことに…

贈答品のような箱へ印字を行う場合の作業はどうされていますか? 恐らく、最近では産業用インクジェットを用いた印字が一般的だと思います。 この時、きれいな印字をするのは当然のことなのですけど、その他に大切なことがあります。 それは〝無印字〟を防ぐことです。 

無印字とは、

印字されていない状態のこと。

つまり、何らかの原因で印字されない状況が起きてしまうことです。 

贈答品に限らず、商品への賞味期限や消費期限、ロット番号などの表記は、今や、絶対的で当然のことになっています。 社内に向けたの固有判別のためだけなら、無印字が起きたとしてもそれほど大きな問題にはならないのかもしれません。

が、消費者に向けた表記については、それが起きてしまうと大きなクレームになってしまいます。 最悪の場合には、自主回収や謝罪会見などといった事態に陥ってしまう可能性があります。

しかし、産業用インクジェットといえども機械です。 無印字が絶対ゼロであるとは言えませんし、メンテナンスを怠れば、そのリスクも高まります。 とするなら、大事なことは、それを如何に未然に防ぐか? ということであって、その問題が起きたとしても適切に対処できる環境にしておくこと… が命題になるはずです。

最近では文字検査用のカメラなどを導入して、印字の抜けや漏れがないように事前にチェックするような体制を組まれているところも増えてきました。 

しかし、せっかく、カメラで検査を行ってOK・NGの判断ができたとしても、NG品がOK品に紛れてしまったのでは、目も当てられませんから、NG品が出た場合にきちんと分別することがポイントになります。

上包機を使った生産環境への印字対応。

ところで…

お土産などの贈答品の箱は包装紙を使って綺麗に包まれていると思いますが、どうやってその包装が行われているかご存知ですか? 

贈答品などに用いられている〝箱を包装紙で包むような包装形態〟のことをオーバーラッピングと言い、その包装では〝上包機〟と呼ばれる専用の包装機が使われます。

今回のお客様は、上包機を使って包装作業をされている作業現場でした。 ご依頼は、

上包機でオーバーラッピングされた箱にインクジェットで印字した後、印字した文字をカメラで検査して、NGがでた場合には自動的に分別したい。

という内容でした。 

また、オーバーラッピングされた箱を人手を介して投入するのではなく、

上包機から出てきた商品をそのまま印字できるようにしたい。

という要望もありましたので、上包機の出口に専用のコンベアを配置し、その流れの中でインクジェットによる印字とカメラによる文字検査を行い、合否によって分別を行うという構成で考えました。

文字検査のために、印字時の作業性と印字自体の安定性を考える。

導入されている上包機は、あくまでスタンドアローン(単体)での使用が前提となっているので、当然、包装後に他の装置が接続するようなことは想定されていません。 なので、包装後の商品は上包機側で矯正されることなく、そのまま放り出されるような格好で排出されるため箱の姿勢(向き)が一定しないのです。

箱の側面の所定の位置に対して印字を行うのですが、箱の姿勢が整わないと印字ができないため、この点が克服すべきポイントでした。 また、箱の側面への印字に対して、上包機からはセンター基調(いかなる箱のサイズに対しても、その中央が基準)で排出されてきます。 

こちらの装置をその流れに合わせて設計してしまうと、箱のサイズが変わるたびにプリントヘッドとカメラの位置を調整する作業が発生し、作業上とても煩雑になってしまう可能性があるため、その点も考慮すべきポイントでした。

誤った調整を行ってしまうと文字のサイズや字体の雰囲気が変る可能性があり、そうなると文字検査にも影響が生じるからです。 なので、極力、調整作業がいらない方法で設計を行いました。

余談: 文字検査の考え方。

余談になりますが、文字検査についての考え方をお伝えしておきます。 それにはザクッと2通りあります。

〝あるなし〟を判定する。

1つが、規定の印字位置に文字があるか? ないか? を判断する方法です。 〝あるなし〟の単純な判定であるため器材としてもそれほどの性能は不要であり、比較的安価な構成で検査ができるため、無印字を避ける方法として広く用いられています。 最近では、〝あるなし〟判定に特化したようなカメラセンサーがリーズナブルな価格帯で市販されています。

字体・文字の欠けなどを含めて判定する。

2つ目が、例えば、字体に印字上の欠けがないか? とか、予め登録された書体に対して整合性はあるのか? ということなどを判定条件に組み入れ、印字された文字をより厳しく判定する方法です。 印字上の欠けとは、文字自体が欠けるのはもちろんのこと、インクの詰まりなどによって文字が鮮明に描かれない場合を指します。

インクジェットでの印字は、ノズルから〝インクの粒〟を噴出することにより行われています。 ノズルの状態によっては〝インク粒〟がうまく噴出されない場合があり、それが〝欠け〟などといったトラブルの原因になっています。 文字体に欠けの部分があれば読み違えの恐れもあるため、医薬業界などのようなシビアな基準が要求される分野では、厳格な検査方法が用いられています。

厳格な検査を行う場合には、器材として高度なスペックが要求され、また、文字判定を行うロジック開発(ソフト開発)に対しては特注になる場合が多いため、比較的高額な検査構成となります。 ちなみに、開発の価格帯は対応業者によってピンキリです。


今回のケースで用いた検査方法は、単なる文字のあるなしではなく、後者の〝文字の欠けも含めて検査する〟というパターンでした。  

印字時にプリントヘッドとワークとの距離が変ってしまうと文字サイズにも影響が生じ、また、ワークの位置が変ると検査時のカメラでの焦点距離にも影響がでるため、如何にして、安定した印字や検査が行える環境にするか? もポイントになりました。

NG品を分別するコンベア。

というわけで、以前につくったコンベアを紹介します。 前述までの通り、この機体を設計するにあたっては、印字に対する安定性や作業性と、文字検査時に対する操作性を両立させる必要がありました。

箱の側面への印字については、作業性を優先的に考え、センター基調での搬送ワークを強制的にコンベアの端の方へ移動させるという方法で対応しました。 こうすることで、印字を行う箱の側面がコンベアの端で揃うことになるため、箱のサイズが変ったとしても一定に揃えることができます。

ひとつ勉強になったのが、インシュロック(結束バンド)の種類です。 客先より、『食品のラインなので金属探知機に反応する結束バンドを使ってくれ』とのことでインシュロックの支給を受けました。 過去、食品向けのラインに対応したことはありましたが、そこまでの指示を受けたこともなかったので、恥ずかしながら、そういう対応品があることを知らず、その時初めて知りました。

『きっちりしているところは、きっちりしているんだなぁ。』 とすごく感心しました。

食品のラインでは、とりわけ異物混入が一番ナーバスになる事がらです。 しかし、機械を納めたラインは包装ラインであって、包装された後の製品です。 直接食品に触れることはないので、異物が入るリスクってほぼありません。 そんな環境ででも、社内のガイドラインを明確にして、徹底されているってところに、すごく共感を感じました。

検査後のNGを自動振り分けするコンベア。

完成品を撮り忘れ、製作途中の画しかなかったのですが、ご容赦を! 

検査後NG品振り分け機能付きコンベア

動画で。

Youtubeに動画をアップしています。 参考にどうぞ~。


印字 ⇒ 検査 ⇒ 分別 をひとつのラインでできるのはかなり便利だと思います。 しかし… 自動で分別してくれるからとその後の確認を疎かにしないようお願いしますね!


時短設計®の視点で、作業性や印字品質が向上する印字作業環境をプロデュースしています。

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2022/02/07 Re-Write

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けたろーのアバター けたろー 包装機械移相談士/時短設計®士。

包装機械相談士/時短設計®士。 ご縁を頂いて、産業用インクジェット向けの周辺機器を手掛けるようになりました。インクジェットなど印字装置の性能は、各社でそれほど差はありません。実は、ほんとに大事なことは、印字装置そのものよりも周辺機器なのです。印字作業って携わってる現場からすれば毎日のことなので、なるべくなら作業者さん達の負荷が減らせるようになればいいなって、切に思ってます。

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