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バーコードリーダー／バーコードプリンター
(バーコードリーダー／バーコードプリンター)
バーコードリーダー／バーコードプリンターは、原料、製品、容器、作業指示などに付与されたバーコードを読み取り、または必要な情報をバーコードラベルとして印刷するための機器です。製造設備では、品名やロット番号の手入力を減らし、原料確認、誤投入防止、製造実績の記録、トレーサビリティなどに利用されます。
バーコードリーダーで読み取った情報は、PLC、タッチパネル、パソコン、生産管理システムなどへ送信されます。バーコードプリンターでは、製品番号、原料ロット、製造日時、実績重量、使用期限などを含むラベルを発行し、袋、容器、パレット、完成品へ貼り付けます。
機器を設置するだけで誤投入防止や履歴管理が完成するわけではありません。読み取った情報を製造指示と照合し、一致した場合だけ次工程を許可する制御や、読取失敗、通信断、ラベル再発行時の処理まで含めて設計することが重要です。
バーコードリーダーの仕組みと種類
バーコードリーダーは、コードへ光を照射し、黒い部分と白い部分の反射の違いを検出して、文字や数字のデータへ変換します。二次元コード対応機では、カメラでコード全体を撮像し、画像処理によって情報を読み取ります。
読み取ったデータは、USB、RS-232C、RS-485、Ethernetなどを通じて接続先へ送信されます。キーボード入力と同じように文字列を送る方式、PLCへ通信データとして送る方式、専用コマンドで読取指令や結果をやり取りする方式などがあります。
作業者が手に持って使用するハンディタイプのほか、設備へ固定して搬送中のラベルを自動読取する固定式があります。原料袋を投入前に確認する工程ではハンディタイプ、コンベア上の箱や容器を自動識別する工程では固定式が使用されます。
バーコードプリンターの仕組みと印刷方式
バーコードプリンターは、パソコン、PLC、タッチパネルなどから受信した情報をもとに、バーコード、文字、数字、ロゴなどをラベルへ印刷します。主な印刷方式には、感熱方式と熱転写方式があります。
感熱方式は、熱に反応する感熱紙へ直接印刷します。インクリボンが不要で構造を簡素化しやすい一方、熱、光、摩擦の影響で印字が薄くなる場合があり、長期保存には適さないことがあります。
熱転写方式は、インクリボンのインクを熱でラベルへ転写します。ラベル材質とリボンを適切に組み合わせることで、耐摩耗性、耐水性、耐薬品性、長期保存性を確保しやすくなります。
印刷後に作業者がラベルを貼る方式のほか、製品や箱へ自動貼付するラベラーと組み合わせる構成もあります。自動貼付では、ラベルの有無、貼付位置、印字内容をカメラやセンサで確認する場合があります。
一次元バーコードと二次元コード
一次元バーコードは、線の太さや間隔によって数字や文字を表現します。JAN、Code 39、Code 128、ITFなどがあり、品番や識別番号など比較的短い情報の記録に適しています。
二次元コードは、縦横方向へ情報を持たせるため、一次元バーコードより多くの情報を小さな面積へ記録できます。QRコード、Data Matrixなどが代表例で、品種、ロット、数量、日時など複数の情報を持たせる用途に使用されます。
ただし、バーコード内へ多くの情報を直接入れると、コードが大きくなったり、データ形式の変更が難しくなったりします。識別番号だけを記録し、詳細情報はデータベースから呼び出す方式も有効です。
主な用途
- 投入する原料の品名・ロット番号の照合
- 製造指示や配合情報の呼び出し
- 計量する容器、製品、パレットの識別
- 計量値と原料・製品情報のひも付け
- 完成品ラベル、現品票、出荷ラベルの発行
- 製造実績、入出庫、出荷履歴の記録
手計量工程では、作業者が原料袋のバーコードを読み取り、製造指示で指定された原料コードと照合します。一致した場合だけ計量を開始し、実績重量と原料ロットを製造番号へひも付けて保存することで、誤投入防止と記録作業の効率化を図れます。
誤投入防止とトレーサビリティ
似た名称や似た外観の原料を目視だけで確認すると、取り違えが発生する可能性があります。バーコードを読み取り、製造指示に登録された原料コードと一致するかを自動照合することで、誤投入を抑えやすくなります。
照合結果が一致した場合だけ、投入扉を開く、計量機を使用可能にする、供給機を運転するなどのインターロックを設けます。不一致、未登録、使用期限切れ、既に使用済みのコードなどを検出した場合は、警報を表示して次工程を禁止します。
読み取った原料コード、ロット番号、計量値、製造番号、作業日時、担当者などを関連付けて保存すれば、完成品から使用原料をさかのぼることができます。原料ロットから、その原料を使用した製品や出荷先を検索する仕組みにも利用できます。
設計・制御上のポイント
コード体系とデータ形式を統一する
既存ラベル、取引先ラベル、生産管理システムが使用しているコード体系を確認し、対応するリーダーを選定します。品種コード、ロット番号、数量、使用期限などを含める場合は、文字数、桁数、区切り文字、文字コードを統一します。
取引先ごとに形式が異なる場合は、先頭文字、文字数、区切り記号などから形式を判別し、必要な項目を取り出す処理を設けます。不正な桁数や想定外の文字を受信した場合は、未登録データとして扱います。
読み取り環境を確認する
ラベルの汚れ、しわ、破れ、反射、印字のかすれ、読取距離のずれによって、読み取りに失敗することがあります。固定式リーダーでは、コードの向き、移動速度、設置角度、照明、読取範囲を確認します。
粉じん、水分、油分、低温、高温がある場所では、機器の保護構造、レンズの汚れ、ケーブルの耐環境性も考慮します。読取失敗時は、再読取を促す表示やブザーを出し、未確認のまま工程を進めないようにします。
照合とインターロックを設ける
読み取った文字列を画面へ表示するだけでは、誤投入防止として十分ではありません。製造指示、品種マスター、使用期限、投入順序などと照合し、条件を満たした場合だけ次の操作を許可します。
管理者が例外的に手入力や照合解除を行える構成では、権限を分け、変更前後の情報、日時、操作者、理由を履歴として保存します。通常操作で容易に解除できる構成は避けます。
重複読取と読取タイミングを管理する
同じバーコードを続けて読み取ると、同じ原料を二重投入したように記録される場合があります。読取後は一定時間同じコードを無効にする、工程完了まで再読取を禁止する、投入完了信号と組み合わせるなどの対策を行います。
搬送設備では、センサで容器の到着を確認してから読取指令を出し、読み取ったコードをその容器の位置情報へひも付けます。容器の抜き取りや順序変更がある場合の修正方法も決めておきます。
ラベルの耐久性と貼付場所を決める
ラベルは、使用期間、温度、湿度、水分、油分、薬品、摩擦、屋外使用などの条件に合わせて選定します。印字が残っていても、ラベルがはがれたり別の容器へ貼り替えられたりすると、正しい追跡ができません。
貼付位置を統一し、作業者や固定式リーダーが読み取りやすい向きにします。曲面や凹凸面では、ラベルの浮きやしわが発生しない材質と大きさを選びます。
印字品質を確認する
バーコードは目視で読めても、線幅のつぶれ、かすれ、余白不足などによって機器では読み取れない場合があります。印刷濃度、印刷速度、ヘッド温度、ラベルとリボンの組み合わせを調整します。
重要な用途では、印刷後にバーコードを再読取し、印刷した内容と発行データが一致することを確認します。印字ヘッドの汚れや摩耗も読取率に影響するため、定期清掃と交換が必要です。
通信異常・印刷異常時の動作
バーコードリーダー、プリンター、PLC、パソコン間の通信が途絶えると、照合やラベル発行ができません。通信タイムアウト、機器電源断、ケーブル断、用紙切れ、リボン切れ、印字ヘッド開放、ラベル詰まりなどを監視します。
照合が必要な工程では、通信異常中に前回読み取ったコードを使い続けず、現在の読取結果を無効として扱います。復旧後は、対象原料や製品を再度読み取り、正しい製造指示とひも付いていることを確認してから工程を再開します。
ラベル発行に失敗した場合は、発行番号を破棄するのか、同じ番号で再発行するのかを決めます。欠番や重複番号が品質管理へ影響する場合は、発行状態を「未印刷」「印刷済み」「貼付済み」などに分けて管理します。
再発行と履歴管理
ラベルを紛失、汚損、貼り間違えた場合に再発行を行うことがあります。再発行を無制限に許可すると、同じ識別番号を持つラベルが複数存在する可能性があります。
再発行は管理者権限とし、対象番号、再発行日時、作業者、理由、発行回数を記録します。古いラベルの回収や無効化についても運用手順を定めます。必要に応じて、再発行を示す記号や発行回数をラベルへ印刷します。
保守と設備更新
定期点検では、リーダーの読取窓、プリンターの印字ヘッド、プラテンローラー、ラベルセンサ、ケーブル、コネクタなどを確認します。粉じんやラベルの糊が付着すると、読取率や印字品質が低下する場合があります。
機器を更新する際は、接続方式だけでなく、送信文字列、終端文字、通信速度、ポート番号、対応コード、印刷コマンド、ラベルレイアウトの互換性を確認します。旧機種と同じ設定では動作しない場合があるため、PLCやパソコン側のソフト変更も含めて検討します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、計量設備、配合設備、搬送設備などへバーコードリーダーやバーコードプリンターを組み込み、原料照合、誤投入防止、製造指示の呼び出し、実績記録、ラベル発行を行うシステムを検討します。
使用するバーコードの種類、ラベル形式、作業手順、上位システムの仕様を確認し、PLC、タッチパネル、計量コントローラ、パソコンとの通信や制御を設計します。原料一致時だけ計量や投入を許可するインターロック、不一致時の警報、管理者による例外操作にも対応します。
計量値、原料ロット、製造番号、作業者などを関連付けて保存し、製造完了後に現品票や製品ラベルを発行する構成も検討できます。生産管理システムや基幹システムから受信した製造指示をラベルへ反映し、発行結果や製造実績を上位システムへ返す連携にも対応します。
既設設備へ追加する場合は、現在の作業手順、PLCや制御盤の空き入出力、通信方式、データ形式、ラベル管理方法を確認します。通信断時の一時保存、再送、重複防止、機器更新時の互換性まで含めて改造範囲を整理します。
よくある質問
Q. バーコードを読み取っても照合できない場合は何を確認しますか？
A. 読み取った文字列、桁数、区切り文字、品種マスターへの登録内容を確認します。取引先のラベル形式が変更され、システムが必要な項目を正しく取り出せていない場合もあります。
Q. 同じバーコードを二重に読み取ることを防げますか？
A. 読取後に同一コードを一定時間無効にする、工程完了まで再読取を禁止する、投入完了信号と組み合わせるなどの方法で防止できます。
Q. 印刷したバーコードが読み取れない原因は何ですか？
A. 印字のかすれ、濃すぎによる線のつぶれ、余白不足、ラベルのしわ、プリンターヘッドの汚れなどが考えられます。印刷濃度、速度、ラベル材質、リボンを確認します。
Q. 既設のプリンターを新機種へ交換しても同じラベルを印刷できますか？
A. ラベルサイズや印刷解像度に対応していても、印刷コマンドや通信仕様が異なる場合があります。既存レイアウト、ソフトウェア、接続方式を確認し、必要に応じて変更します。
Q. 通信断中に読み取った情報や計量結果を保存できますか？
A. PLC、タッチパネル、パソコンなどへ一時保存し、通信復旧後に上位システムへ再送する構成を検討できます。連番や製造番号を用いて、データの欠落や二重登録を防ぎます。