モーター/エンジンおよび潤滑油充填生産ラインのケーススタディ：SFXBの成功事例

このケーススタディでは、大手潤滑油製造工場が喫緊の生産課題に直面していました。モーターオイルとエンジンオイルの需要の急増により、老朽化した充填ラインに負担がかかり、スループットと一貫性のボトルネックが発生していました。手作業による充填と半自動設備では新規注文に対応できず、品質のばらつきも拡大していました。お客様は、1～5リットルのオイル缶を高速かつ高精度に、そして最小限の労力で処理できるターンキーソリューションを必要としていました。 SFXB (シュエバ) これらのニーズに応えるべく、SFXBはカスタムメイドのオイル充填生産ラインを設計しました。ボトル充填からパレタイジングまで、エンジンオイルの充填・梱包を統合したラインを設計し、ワークフロー全体を自動化することで、厳しい技術要件を満たしました。同様の大量生産案件において、SFXBのシステムは生産性を劇的に向上させました。例えば、最近実施した6,000 BPHの漂白ラインプロジェクトでは、完全自動化によりスループットが3倍に向上しました。このオイル充填プロジェクトにおいても、SFXBは同様のターンキーソリューションの専門知識を活用し、シーメンスPLC制御とCE認証コンポーネントを用いて、エンジンオイル製品の一貫した漏れのない充填・梱包を実現しました。

プロジェクトの範囲とカスタムソリューション

お客様の主な要件は明確でした。1L～5Lのプラスチック製オイル缶（ジェリカン）に少なくとも2000本/時（BPH）のボトルを充填でき、容積精度±1%で食品グレードの材料を使用した自動オイル充填システムです。接触部品はすべてステンレスまたはPVCで洗浄が容易で、電気/機械部品は安全規格に適合するためにCE認証を取得する必要がありました。これを実現するために、SFXBは次の主要コンポーネント（それぞれ指定および統合済み）を含むモジュラー生産ラインを設計しました。ボトルアンスクランブラー/フィーダー、10ヘッドサーボ駆動ピストン充填機、ダブルヘッドサーボキャッピングユニット、両面ラップアラウンドラベラー、誘導ホイルシール機、リジェクト機能付きインラインチェックウェイジャー、自動ケースエレクター、落下式カートンパッカー、ケースフラップシーラー、ABBロボットパレタイザー、自動ストレッチラッパー。各ユニットのフレームは304ステンレス鋼で製造され、制御システムはシーメンス製PLCとタッチスクリーンHMIを中心としていました。このカスタムラインはSFXBによってターンキー方式で設置され、工場でのテストと現地での試運転を経て、顧客の効率と品質目標を上回ることが確認されました。

哺乳瓶での授乳と解乳

SFXBのソリューションには、空のオイル缶をコンベアに自動的に供給する高速ボトルアンスクランブラーが含まれていました。振動式のインレットホッパーがHDPEボトルを整列させ、インフィードコンベアに供給します（設計はクライアントの1Lおよび5L缶の寸法に合わせてカスタマイズされました）。当社の漂白剤ラインのケースでは、同様のアンスクランブラーが300～1000mLボトルを最大150本/分の速度で処理しました。オイルラインでは、アンスクランブラーが充填機への連続的なボトルフローを確保し、手作業による配置作業を排除します。その後、インフィードコンベアがボトルの間隔を調整し、充填ステーションへのボトルの速度を調整します。このフロントエンドの自動化により、手作業によるボトル投入のボトルネックが解消され、充填機への安定した供給が確保されます。

10ヘッドサーボピストンオイル充填機

このラインの心臓部は10ヘッドのサーボ駆動 ピストン充填機 オイル用にカスタマイズされています。このマルチヘッド容積式充填機は、1～5 L の範囲で高精度に指定されています。10 個のノズルそれぞれが、サーボ制御のピストン ポンプを使用して計量されたオイル投与量を供給します。主な仕様 (プロジェクト ドキュメントによる) は、1～5 L の容量、充填速度最大 2000 本/時 (1 L と 5 L の両方のサイズ)、充填精度 ±1% です。すべての液体接触部品 (ノズル、供給マニホールドなど) は 304 ステンレス鋼または食品用 PVC で、衛生面と潤滑剤との化学的適合性を確保しています。ローカルの Siemens PLC と 7 インチ タッチ HMI (必要に応じて) が充填操作を制御します。システムには調整可能な高さおよびフロー制御が組み込まれているため、同じマシンで複数のボトル モデルを充填できます (クライアントは 8 種類のサンプル ボトル スタイルを提供しました)。こぼれを防ぎ、ポンプ コンポーネントを保護するために、「ボトルなし、充填なし」センサーやフィルター付きオイル再循環ループなどの安全機能が組み込まれています。この10ヘッド構成は、工場でテスト済みで、±1%の精度で2000BPHの充填量を確実に供給できます。業界ガイドラインでは、粘性油の標準はサーボピストン式充填機であり、2～16ヘッド構成が可能です。サーボドライブと精密機械部品を使用することで、お客様は安定した再現性の高い充填サイクルを実現し、製品間の切り替えも容易に行えます。

図：10ヘッドサーボピストンオイル充填機

表1：10ヘッドピストンホット充填機の主な仕様

ダブルヘッドサーボキャッピングマシン

充填後、ボトルはダブルヘッドサーボキャッパーへと移動します。SFXB は、各キャップタイプ用に振動フィードホッパーを備えたリニア 2 ヘッドキャッパーを納入しました。このユニットは、陽極酸化アルミニウムガイドを備えた研磨 304 SS フレーム上に構築されています。サーボ駆動の 2 つのキャッピングスピンドルは、ボトルの前進に追従し、それぞれがプログラム可能なトルク制御によりキャップを口に当てます。このマシンは、クライアントの 2 種類のキャップサイズ (必要に応じてグリッパーヘッドを交換する) のどちらも処理し、ボトルネックなしで 2000 BPH のフローを超えます。仕様書の技術的なハイライトには、各ヘッドに 400 W のサーボモーターがあり、最大 2000 本/時のキャッピング速度が挙げられます。トルク設定は Siemens HMI を介して調整可能で、ねじ山を潰すことなくキャップをしっかりと締めることができます。たとえば、プロジェクトの仕様には「2000 本/時」と締めすぎを防ぐ堅牢なトルク制御が記載されています。すべてのモーターとギアボックスにはCE認証が付与されました。サーボキャッパーを使用することで、お客様はすべてのオイル缶に対して正確かつ一貫した閉止トルクを実現し、旧式の機械でよく見られたキャップの緩みによる不良品の発生を解消しました。

図：ダブルヘッドサーボキャッピングマシン

両面ラベリングマシン

次に、この行はラップアラウンドでラベルを適用します 両面ラベリングマシンこの自動ラベラーは、コンベア上を通過するオイルボトルの前面と背面に感圧ラベルを貼り付けます。生産ラインと同期し、約2000BPHで稼働します。ラベラーのサーボドライブと光電センサーにより、±1mmの精度でラベルを貼り付けます。ラベルロールのスピンドルは、最大直径300mmの大型ロールに対応し、交換時のダウンタイムを最小限に抑えます。システムは完全にPLC制御されており、ロール巻き出し時の電子張力制御により、しわのない貼り付けを実現します。ラベルコンベアのチェーンとガイドはすべてステンレス製で、衛生基準を満たしています。 この両面ラベラーは、鮮明でまっすぐなラベルを高速で印刷します。 これは、ブランド情報や製品情報が油環境に耐えなければならないオイル充填ラインにおいて、重要な利点となります。（当社の漂白ラインの例では、同様にサーボ駆動式ラベラーを6000BPHで±1mmの精度で使用していました。ここでもコンセプトは同じで、2000BPHにスケールアップされています。）

図：両面ラベリングマシン

アルミホイル誘導シーラー

漏れのない包装を確実にするために、キャップをされた各ボトルはインライン検査機の下を通過します。 誘導ホイルシーラー充填前にキャップに貼り付けられるアルミホイルライナーが、誘導コイルによってボトル口に接着されています。仕様書によると、この装置はフラットコイルヘッドで2000BPHの定格となっています。実際には、誘導機は充填と同じ速度でスキャンし、すべてのオイル瓶を密閉します。仕様書には3kWの空冷式シーリングステーションが要求されており、迅速かつ確実なシールを行うのに十分なパワーを備えています。このアルミホイルシール（未密封の容器は自動的に排除されます）は、潤滑油の安全性と長期保存を保証します。また、これらの缶の包装後の漏れ検査も不要になります。

図：アルミホイル誘導シーラー

インライン計量機と不合格品検査

SFXB社は、充填の一貫性を検証し、重量不足/過剰ボトルを排除するために、密封直後にオンライン計量機を導入しました。各ボトルは最高速度で計量され、設定された正味重量と比較されます。仕様書には、±2gの精度で2000BPHの容量が指定されています。許容範囲外のボトルは、空気圧プッシャー（0.6～0.8MPaの空気圧）によって自動的に廃棄物容器に送られます。計量機のPLCロジックは、ドリフト時にアラームを発し、HMIに統計情報を記録します。この装置により、お客様は100%充填重量監視を利用できるようになります。完全に計量されたボトルのみが処理されるため、製品の一貫性が確保されます。インライン計量により、過剰充填や、空または半分しか入っていないオイル缶に関する顧客からの苦情も大幅に削減されます。

ケース組立・カートン梱包機

充填されラベルが貼られたボトルは、カートン詰めセクションに入ります。まず、自動ケースエレクター（カートンフォーマー）が毎分8～12ケースの速度で段ボール箱を組み立てます。組み立てられた箱は、ボトリングラインの下を垂直に搬送されます。集積後、落下式ドロップパッカー（垂直型「自動梱包機」）がボトルを重力でケースに詰め込みます。仕様によると、このドロップパッカーは上流速度に合わせて、約2000本/時で稼働します。304ステンレス鋼のフレームとPLC制御を使用しています。内部では、ガイドと振動ガイダーがボトルを整列させ、事前に配置したパターンでカートンにきれいに落とします。ボトルが所定の位置に収まると、充填されたケースは次のステーションに移動します。 自動カートン詰め 手作業による箱詰めが不要になり、充填速度を維持できます。ドロップパッカーはボトルを落下させるだけなので、重いオイル容器でも機械的な詰まりがなく、スムーズに処理できます。

図：カートンオープナー	図：カートンフィラー

ケースフラップシーラー、パレタイザー、ラッパー

ラインの最後には、ケースが密封され、出荷の準備が整います。ケースフラップシーラーは、上部のフラップを折り畳んでテープを貼ります。この機械は最大 600×500×500 mm のカートンを処理でき、最大 20 m/分のコンベヤ速度で稼働します。私たちは、サイドベルトまたはローラー駆動のシーラー (ボックスのサイズによって異なります) を使用し、テープヘッドは 48 mm または 60 mm の粘着テープを使用するように設定しました。密封後、ロボットパレタイジングステーション (ABB IRB 6700、6 軸) がケースを選び、パレットに積み重ねます。このロボットは最大 60 kg のケースを処理でき、1.9 m の高さまで積み重ねることができます。安定した層積み重ねのために、事前にプログラムされたパターンに従います。最後に、ストレッチラッパーが各パレットを包みます。ラッパーは、最大 1300×1200 mm のパレットに対応するサイズのターンテーブルモデルで、高さ 1900 mm までラップできるエレベーターを備えています。 1時間あたり40～50枚のパレットを包装できます。これらの最終工程モジュールにより、缶詰から箱詰めパレットまで、プロセスが完全に自動化されたターンキーソリューションが完成します。

図:図:カートンシーラー	図：パレタイザー	図：包装機

主要技術とコンプライアンス

システム全体は、産業オートメーションのベストプラクティスに基づいて構築されています。すべての動作とロジックは、シーメンス製コントローラーによって処理されます。フィラーとインフィードにはシーメンス製PLCと7インチタッチHMI、キャッパーとコンベアにはシーメンス製サーボドライバーとインバーターが使用されています。これにより、堅牢な信頼性と工場ネットワークへの容易な統合が保証されます。重要な安全性と品質コンポーネントは、必要に応じてCE認証を取得しています。AIRTAC（台湾）製の空気圧アクチュエータと高品質センサー（使用する場合はLeuze photoeyes）が再現性を保証します。機械フレームと接触部品には304/316ステンレス鋼とアルミニウム合金を使用することで、耐久性と清掃のしやすさの両方を実現しています。例えば、仕様書では、フィラー、キャッパー、ラベラー、パッカーには304ステンレス鋼フレーム、バルブにはオイル適合性を確保するためにPTFEベースのシールを指定しています。これらの高品質コンポーネントを組み合わせることで、SFXBは国際的なCE/EU機械安全基準を満たし、産業用24時間365日生産品質で構築された自動オイル充填システムを実現しました。

プロセスフローと視覚的な概要

生産フローは連続的で同期されています (下のビデオの例)。空のオイル缶がコンベアに入り (手動で置かれたか、またはスクランブルされていない)、10 ヘッド マシンで充填されます。次に、各ボトルはデュアル ヘッド キャッパー (下の画像) に移動してサーボ制御のスクリュー キャッピングが行われ、続いてラップアラウンド ラベラーで両面ラベルが貼られます。キャッピングとラベル貼りの後、ボトルは誘導シーラーの下を通過し、チェックウェイアー上を通過します。良品の容器は層が準備できるまで蓄積されます。ケースは自動成形され、ケース パッカーによって重力で充填され、テープで密封されます。最後に、ケースはパレタイジング ロボットに到達し、包装されます。ライン全体で速度が均衡化されているため、ボトルネックはありません。たとえば、2000 BPH フィラーは直接 2000 BPH キャッパーおよびラベラーに供給します。統合された Siemens 制御により、1 つのステーションでの速度低下 (空の不足や小さな詰まりなど) が検出され、上流のマシンが一時停止してこぼれや溢れを防止します。このオイル充填プロセス フローの視覚的な説明では、各コンポーネントが次のコンポーネントに接続されてシームレスで高速なラインが形成される様子が示されています。

モーター/エンジンおよび潤滑油充填生産ライン

メリットと結果

新しい自動化システムは、即座に目に見える効果をもたらしました。生産速度は目標の2000 BPHを余裕を持って達成し、従来の半自動ラインと比較してラインの有効生産量は2倍以上に増加しました。オペレーターは充填シフト中に足止めされることがなくなり、ラインは24時間365日連続稼働しています。充填精度と一貫性も大幅に向上しました。容積式ピストンは±1%の充填精度を達成し、インラインチェックウェイアーは厳しい重量公差から外れたボトルを排出します。その結果、製品の無駄が大幅に削減されました。同様のSFXBのケースでは、自動化ラインは6000 BPHで±0.5%の精度と「空充填」防止を実現しました。このオイルラインは、設計速度で同様に安定した結果を提供しています。労働効率も大きなメリットです。従来のラインでは多くの作業員が必要でしたが、このラインでは数人のオペレーターで監視できます。シーメンスHMIを介してPLCレシピを簡単に変更できるため、サイズの変更は数分で完了します。顧客は、以前はチーム全員で作業する必要があった作業を、今では1人でこなせるようになったと報告しています。品質と安全性も向上しています。すべてのボトルは密封・計量されているため、お客様にお届けするボトルは形状不良ゼロです。CE認証ドライブと万全の保護構造を採用しているため、この装置は電気的および機械的安全性に関するすべての監査に合格しています。手作業によるプロセスと比較して、お客様は流出や漏洩のリスクをほぼ排除できました。つまり、生産量の安定性が向上し、稼働率が向上し（初期慣らし運転では腐食や機械故障は報告されていません）、メンテナンスの負担も大幅に軽減されました。これらのメリット（スピード、精度、一貫性、そして労力削減）は、SFXBのターンキーアプローチの戦略的優位性を表しています。

「このシステムは時計のように正確に作動し、清掃も簡単です。充填のムラやダウンタイムの心配もなくなりました。エンジンオイル専用に設計されているからです」と、ある生産マネージャーは稼働開始後にコメントしました。「処理能力が向上し、品質管理も向上したことで、オイルと人件費を節約できました。」こうしたフィードバックは、プロジェクトの成功を裏付けています。

戦略的優位性

SFXB（XueBa）を選択したことで、顧客はエンジンオイル生産において大きな競争力を獲得しました。統合型ラインは潤滑油向けに最適化されており、既製の充填機やラベラーでは、そのままでは必要な精度や衛生基準を満たすことはできません。その代わりに、カスタムエンジニアリングされたソリューションにより、シーメンスPLCからABBロボットまで、あらゆるテクノロジーがシームレスに連携します。このレベルの自動化と精度は標準的な包装ラインではまれであるため、国際的な販売代理店とエンドユーザーにメリットをもたらします。高度な制御ロジックと品質チェックにより、廃棄物と手直しが大幅に削減され、利益率が向上します。さらに、ラインのモジュール設計により、顧客は最小限の追加エンジニアリングでアップグレードや拡張（充填ヘッドの追加や新しいボトル形式の追加など）が可能です。急速に進化する市場において、このような将来を見据えた柔軟なオイル充填システムを導入することで、工場は生産を迅速に拡大し、新しい市場に参入することができます。全体として、このプロジェクトは、SFXB の深い専門知識とターンキー サービスが、実際の ROI、つまり、Google の産業における卓越性に関する EEAT (専門知識、経験、権威、信頼性) 標準に準拠した、高速性、完全なトレーサビリティ、信頼性の高い出力にどのように変換されるかを示しています。

重要なポイント: SFXBのカスタム エンジンオイル充填ライン 高速かつ高精度な充填（10ヘッドピストン式充填機、2000BPH、±1%の精度）、信頼性の高いキャッピングとラベリング、そして自動化されたケースハンドリングを組み合わせることで、クライアントの課題を解決しました。シーメンス製の制御装置とCE認証コンポーネントを使用したこのオールインワンソリューションは、スループットの劇的な向上、高い一貫性、そして人件費の削減をもたらしました。このケーススタディは、高品質のオイルと戦略的自動化が、 充填装置 従来の工場を非常に効率的な生産拠点に変えることが可能です。

潤滑油充填生産ラインに関するよくある質問（FAQ）