液體包裝的物料涵蓋了我們生活中的方方面面，如食品中的酒類、飲料、乳品、植物油、調(diào)味品，日化產(chǎn)品中的洗滌劑、沐浴露、化妝品，醫(yī)藥制劑，農(nóng)藥等。液體包裝由于被包裝物料的不同而采用不同的充填方式和不同的灌裝技術(shù)，如等壓灌裝、負(fù)壓灌裝、常壓灌裝、壓力灌裝、稱重式灌裝。液體包裝容器可以是玻璃瓶、塑料瓶、金屬罐，封口方式可以是皇冠蓋的壓蓋、螺紋瓶口的旋蓋或易拉罐的二重卷邊壓封。

    液體包裝技術(shù)首先是向單-高速型發(fā)展的。設(shè)備制造商接受用戶訂單時(shí)，通常要求客戶提供灌裝物料、包裝容器和瓶蓋，設(shè)備驗(yàn)收時(shí)也將用客戶提供的樣瓶和瓶蓋進(jìn)行調(diào)試。為規(guī)范容器和瓶蓋的一致性，還按照相關(guān)的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，通常一條常規(guī)的高速包裝線只適于一種瓶型。如啤酒瓶，早先就只有640ml和355ml的玻璃瓶；兩片鋁質(zhì)易拉罐的幾何尺寸就從來(lái)沒(méi)有什么大的變化。這些都為高速、可靠的灌裝提供基礎(chǔ)，最大包裝速度60，000瓶/小時(shí)玻璃瓶和120，000罐/小時(shí)易拉罐的啤酒灌裝機(jī)開(kāi)始面世，裝備的生產(chǎn)效率得到極大地提升。 

    許多消費(fèi)品要靠受眾的眼球提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，內(nèi)容物的更新速度遠(yuǎn)低于包裝容器的不斷變化，這在飲料行業(yè)和日化行業(yè)尤顯突出。傳統(tǒng)的適用于大批量生產(chǎn)的高速生產(chǎn)線已經(jīng)不能完全滿足企業(yè)的需求，企業(yè)必須尋找新的生產(chǎn)技術(shù)以適應(yīng)產(chǎn)品多品種、中小批量的市場(chǎng)變化。液體包裝設(shè)備的多功能性設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。 

適用多種瓶型的灌裝機(jī) 

    比較早在白酒、飲料生產(chǎn)企業(yè)，一些小型企業(yè)為增加包裝的品種，曾提出在一些低速灌裝機(jī)上使用形狀和外形尺寸不同的玻璃瓶，于是一臺(tái)小型灌裝機(jī)有時(shí)需要另行配置三四套星輪和導(dǎo)板，灌裝缸和封口裝置需要機(jī)械式升降機(jī)構(gòu)，以滿足客戶更換瓶型的需要。這種瓶型的機(jī)械更換和調(diào)整一般需要比較長(zhǎng)的時(shí)間。 

    塑料瓶質(zhì)量輕，能降低運(yùn)輸成本、方便消費(fèi)者攜帶、降低破損、節(jié)約包裝成本，在液體包裝中獲得廣泛的應(yīng)用。其中PET瓶包裝的碳酸飲料、水飲料、茶飲料、果蔬汁飲料已占飲料總產(chǎn)量的80％以上，PET為瓶型的設(shè)計(jì)者提供了廣闊的設(shè)計(jì)空間，能強(qiáng)烈的吸引眾多消費(fèi)者，形成市場(chǎng)消費(fèi)的主流，這些優(yōu)勢(shì)使PET瓶包裝正逐漸替代玻璃瓶包裝。 

    塑料瓶在液體包裝領(lǐng)域的廣泛使用，為設(shè)備比較方便地進(jìn)行瓶型的轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。PET瓶一般具有規(guī)格尺寸相同的瓶口，可以實(shí)現(xiàn)空氣輸送、卡瓶口灌裝和封口。這樣只需更換星輪和導(dǎo)板就可實(shí)現(xiàn)瓶型的更換，快速裝卸也成為可能。 

    洗滌劑、沐浴露、化妝品等日化產(chǎn)品的傳統(tǒng)包裝是PVC瓶和PE瓶，許多日化產(chǎn)品其實(shí)基本是同質(zhì)化的，其市場(chǎng)的最大賣點(diǎn)往往在外包裝上，展示企業(yè)形象、獨(dú)具匠心的精美包裝是企業(yè)的追求，用經(jīng)濟(jì)的成本生產(chǎn)與眾不同的包裝容器，開(kāi)發(fā)自己獨(dú)特的包裝，包裝容器和細(xì)微變化的產(chǎn)品在灌裝線上進(jìn)行不斷的更換，規(guī)格繁多的瓶型可以自行設(shè)計(jì)并在短時(shí)間實(shí)施生產(chǎn)。 

    液體包裝由于灌裝物料的不同，容器的規(guī)格、形狀各異，封口方式多樣化，基本上屬于專用機(jī)械。尤其是中小型企業(yè)，產(chǎn)品品種多、批量小是其特點(diǎn)。企業(yè)經(jīng)過(guò)二十多年對(duì)包裝技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新，包裝機(jī)械已經(jīng)達(dá)到模塊化的設(shè)計(jì)，通過(guò)加大通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的比重，裝備的通用化部件和標(biāo)準(zhǔn)化部件在不斷增加，高度的專業(yè)化生產(chǎn)，使裝備的系列化開(kāi)發(fā)得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)產(chǎn)品滿足用戶需求、縮短設(shè)備供貨期、提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性都極為有利。這種技術(shù)趨勢(shì)為設(shè)備的多功能性和數(shù)控快速轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。 

生產(chǎn)線的數(shù)控快速轉(zhuǎn)換 

    行業(yè)一致、普遍適用的包裝設(shè)備設(shè)計(jì)平臺(tái)，在滿足最基本的實(shí)際需求之后，特殊設(shè)計(jì)享有標(biāo)準(zhǔn)化的自動(dòng)化控制，能使客戶受益于與其特殊應(yīng)用要求相結(jié)合的解決方案，形成了設(shè)備能夠進(jìn)行數(shù)控快速轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能性。 

    一條用于飲料、乳品、藥劑、日化產(chǎn)品的完整包裝線大體應(yīng)包括拆垛、理瓶、輸送、洗瓶、灌裝、封口、貼標(biāo)、裝箱、輸箱、碼垛等若干工序以及生產(chǎn)線中各工序間的檢測(cè)。包裝容器和產(chǎn)品在一條包裝生產(chǎn)線上進(jìn)行經(jīng)常的更換，為設(shè)備調(diào)整和設(shè)備的可靠運(yùn)行帶來(lái)了一定的困難。 

    具備快數(shù)控速轉(zhuǎn)換功能的生產(chǎn)線可以認(rèn)為是為用戶包裝需求量身訂做的設(shè)備，它是這種專用設(shè)備在一個(gè)企業(yè)進(jìn)行包裝生產(chǎn)的通用化設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)包裝物料的更換、瓶型的更換、商標(biāo)的更換、紙箱的更換、貨盤(pán)的更換。 

    理想的數(shù)控快速轉(zhuǎn)換，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)把若干種包裝方式，涉及包裝的產(chǎn)品、瓶型、充填量、包裝能力的所有參數(shù)輸入PLC(可編程控制器)的CPU中，除必須更換的部件外，其余都靠調(diào)整實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)線的PLC設(shè)計(jì)有生產(chǎn)線的更換程序，所有程序的調(diào)整由預(yù)先設(shè)置完成，而不需要任何控制線路的改變。完成設(shè)備的調(diào)整，在人機(jī)對(duì)話顯示的觸摸屏上根據(jù)需要灌裝的新容器的尺寸和形狀創(chuàng)建參數(shù)，選擇所需要的某種設(shè)置，確認(rèn)即可。同時(shí)PLC的所有參數(shù)都具有修改和添加的可能性。這種轉(zhuǎn)換的調(diào)整應(yīng)該是不連續(xù)的調(diào)整。 

    必須變更件的數(shù)量愈少愈好，變更件將利用定位銷、夾具、刻度尺或數(shù)字顯示器定位安裝而不需要調(diào)整。為了簡(jiǎn)化這些調(diào)整，這些可調(diào)換的部件以特定容器的規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，這些編號(hào)將存儲(chǔ)在PLC中。 

    為了讓工作程序簡(jiǎn)單、無(wú)誤，每種瓶型的所有變更件都是按相同的顏色編好順序。在生產(chǎn)線執(zhí)行產(chǎn)品、瓶型、商標(biāo)、紙箱、貨盤(pán)的更換時(shí)，PLC的變更程序一般能夠提示需要更換變更件的部位、數(shù)量和安裝方法。 

    它除了一次性投資費(fèi)用較高外，其他各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)的單一高速生產(chǎn)方案。也正是由于設(shè)備投資成本加大，制約了設(shè)備制造商對(duì)快速轉(zhuǎn)換生產(chǎn)線的研究開(kāi)發(fā)，其主要原因還是考慮市場(chǎng)的容量和用戶投資的經(jīng)濟(jì)性。 

多功能型設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性 

    自動(dòng)控制理論的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的廣泛使用為新的技術(shù)解決方案的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。具有快速轉(zhuǎn)換功能的數(shù)控多功能液體包裝生產(chǎn)線，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)具有柔性，可以適應(yīng)生產(chǎn)變化。當(dāng)市場(chǎng)需求或設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí)，不需要系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的變化，設(shè)備具有生產(chǎn)不同產(chǎn)品的柔性。由于它在解決多品種、中小批量生產(chǎn)上比傳統(tǒng)的技術(shù)有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，因此隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇，無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家都越來(lái)越重視柔性技術(shù)的開(kāi)發(fā)。 

    具備數(shù)控快速轉(zhuǎn)換的多功能性設(shè)計(jì)更容易在小型包裝生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)。有報(bào)道顯示，國(guó)外包裝機(jī)械更換瓶型的快速轉(zhuǎn)換設(shè)備最早出現(xiàn)在化妝品和藥品包裝領(lǐng)域。如前所述，化妝瓶包裝更新?lián)Q代比較快，這種市場(chǎng)需求觸發(fā)了多功能包裝機(jī)的開(kāi)發(fā)。快速轉(zhuǎn)換基本還是兩種方式，一些部件無(wú)需使用工具實(shí)現(xiàn)快速換裝，比如灌裝機(jī)的星輪和導(dǎo)板；另一種如灌裝缸的升降，貼標(biāo)機(jī)、裝箱機(jī)和碼垛機(jī)的調(diào)整由PLC控制若干伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整到需要的位置。 

    一條液體包裝生產(chǎn)線是否應(yīng)具有快速轉(zhuǎn)換的功能，亦即產(chǎn)品是單一高速型還是多功能型，取決于用戶的需求，也取決于其經(jīng)濟(jì)性。大型生產(chǎn)線的多功能性有時(shí)可能并不具有經(jīng)濟(jì)性。以產(chǎn)品品種更換為例。灌裝含氣飲料灌裝機(jī)的灌裝閥較灌裝不含氣飲料灌裝機(jī)的灌裝閥復(fù)雜，設(shè)備造價(jià)高。一個(gè)企業(yè)以生產(chǎn)含氣飲料為主，偶爾生產(chǎn)一點(diǎn)不含氣飲料，可以采購(gòu)一臺(tái)含氣飲料灌裝機(jī)灌裝兩種產(chǎn)品；反之，若以生產(chǎn)不含氣飲料為主，偶爾生產(chǎn)一點(diǎn)含氣飲料，如按照含氣飲料灌裝機(jī)配置生產(chǎn)線，就可能會(huì)在采購(gòu)一臺(tái)不含氣飲料灌裝機(jī)的同時(shí)另行配置一臺(tái)小型的含氣飲料灌裝機(jī)，比較起來(lái)可能后者更顯得經(jīng)濟(jì)。 

    以產(chǎn)品瓶型更換為例。藥品或化妝品瓶型的外形尺寸變化比較小，容易實(shí)現(xiàn)比較經(jīng)濟(jì)性的快i塞轉(zhuǎn)換。如果瓶型的外形尺寸變化較大，則需另有考慮。比如一臺(tái)液體灌裝機(jī)要使用直徑50mm和直徑150mm兩種瓶型，一般小規(guī)格瓶型灌裝速度快、瓶間距小、設(shè)備轉(zhuǎn)速高；大規(guī)格瓶型灌裝速度慢、瓶間距大、設(shè)備轉(zhuǎn)速低，因?yàn)樵O(shè)備的轉(zhuǎn)速要按照小瓶型設(shè)計(jì)，設(shè)備的瓶間距(通常解釋為設(shè)備的模數(shù))要按照大瓶型設(shè)計(jì)，設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性惟恐要大打折扣。高生產(chǎn)能力的理瓶設(shè)備則更不能容忍瓶型變化較大的設(shè)計(jì)。 

    對(duì)于貼標(biāo)、裝箱、碼垛設(shè)備，包裝的轉(zhuǎn)換主要靠調(diào)整實(shí)現(xiàn)，一個(gè)新定位尺寸的實(shí)現(xiàn)由伺服電機(jī)執(zhí)行，其準(zhǔn)確性不容置疑。但位置實(shí)現(xiàn)后定位的穩(wěn)定性和可靠性取決于定位器的剛性，對(duì)大型設(shè)備這也是加大投入的一個(gè)方面。所以對(duì)于發(fā)展中國(guó)家或發(fā)展中企業(yè)，在目前人力成本還比較低的情況下，有時(shí)更喜歡使用機(jī)械調(diào)整和機(jī)械更換，許多更換件的拆卸、安裝、調(diào)整會(huì)耗費(fèi)較多的時(shí)間，但較之?dāng)?shù)控快速轉(zhuǎn)換設(shè)備可以降低投資。 

    但具備快速裝換功能的多功能包裝設(shè)備已經(jīng)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展方向了，是一個(gè)趨勢(shì)。在國(guó)外設(shè)備大量涌進(jìn)國(guó)門之前，國(guó)內(nèi)的設(shè)備制造商應(yīng)開(kāi)始這方面的研究。企業(yè)在開(kāi)發(fā)此類產(chǎn)品時(shí)，生產(chǎn)線更要具備監(jiān)測(cè)、運(yùn)行和故障診斷的顯示系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)線運(yùn)行的精確設(shè)計(jì)，才能使整條生產(chǎn)線的各種設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)始終處于動(dòng)態(tài)平衡之中，確保設(shè)備的效率和可靠性。