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，如等壓灌裝、負壓灌裝、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。
液體包裝技術首先是向單-高速型發(fā)展的。設備制造商接受用戶訂單時，通常要求客戶提供灌裝物料、包裝容器和瓶蓋，設備驗收時也將用客戶提供的樣瓶和瓶蓋進行調(diào)試。為規(guī)范容器和瓶蓋的一致性，還按照相關的國家行業(yè)標準進行生產(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沒有什么大的變化。這些都為高速、可靠的灌裝提供基礎，最大包裝速度60，000瓶/小時玻璃瓶和120，000罐/小時易拉罐的啤酒灌裝機開始面世，裝備的生產(chǎn)效率得到極大地提升。
許多消費品要靠受眾的眼球提高市場的競爭力，內(nèi)容物的更新速度遠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)技術以適應產(chǎn)品多品種、中小批量的市場變化。液體包裝設備的多功能性設計應運而生。
適用多種瓶型的灌裝機
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上使用形狀和外形尺寸不同的玻璃瓶，于是一臺小型灌裝機有時需要另行配置三四套星輪和導板，灌裝缸和封口裝置需要機械式升降機構(gòu)，以滿足客戶更換瓶型的需要。這種瓶型的機械更換和調(diào)整一般需要比較長的時間。
塑料瓶質(zhì)量輕，能降低運輸成本、方便消費者攜帶、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為瓶型的設計者提供了廣闊的設計空間，能強烈的吸引眾多消費者，形成市場消費的主流，這些優(yōu)勢使PET瓶包裝正逐漸替代玻璃瓶包裝。
塑料瓶在液體包裝領域的廣泛使用，為設備比較方便地進行瓶型的轉(zhuǎn)換提供了基礎。PET瓶一般具有規(guī)格尺寸相同的瓶口，可以實現(xiàn)空氣輸送、卡瓶口灌裝和封口。這樣只需更換星輪和導板就可實現(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)品其實基本是同質(zhì)化的，其市場的最大賣點往往在外包裝上，展示企業(yè)形象、獨具匠心的精美包裝是企業(yè)的追求，用經(jīng)濟的成本生產(chǎn)與眾不同的包裝容器，開發(fā)自己獨特的包裝，包裝容器和細微變化的產(chǎn)品在灌裝線上進行不斷的更換，規(guī)格繁多的瓶型可以自行設計并在短時間實施生產(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，基本上屬于專用機械。尤其是中小型企業(yè)，產(chǎn)品品種多、批量小是其特點。企業(yè)經(jīng)過二十多年對包裝技術的引進、消化、吸收和創(chuàng)新，包裝機械已經(jīng)達到模塊化的設計，通過加大通用化、標準化設計的比重，裝備的通用化部件和標準化部件在不斷增加，高度的專業(yè)化生產(chǎn)，使裝備的系列化開發(fā)得以實現(xiàn)，對產(chǎn)品滿足用戶需求、縮短設備供貨期、提高設備運行的可靠性都極為有利。這種技術趨勢為設備的多功能性和數(shù)控快速轉(zhuǎn)換提供了基礎。
生產(chǎn)線的數(shù)控快速轉(zhuǎn)換
行業(yè)一致、普遍適用的包裝設備設計平臺，在滿足最基本的實際需求之后，特殊設計享有標準化的自動化控制，能使客戶受益于與其特殊應用要求相結(jié)合的解決方案，形成了設備能夠進行數(shù)控快速轉(zhuǎn)換的設計理念，進而實現(xiàn)設備的多功能性。
一條用于飲料、乳品、藥劑、日化產(chǎn)品的完整包裝線大體應包括拆垛、理瓶、輸送、洗瓶、灌裝、封口、貼標、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。包裝容器和產(chǎn)品在一條包裝生產(chǎn)線上進行經(jīng)常的更換，為設備調(diào)整和設備的可靠運行帶來了一定的困難。
具備快數(shù)控速轉(zhuǎn)換功能的生產(chǎn)線可以認為是為用戶包裝需求量身訂做的設備，它是這種專用設備在一個企業(yè)進行包裝生產(chǎn)的通用化設備，它可以實現(xiàn)包裝物料的更換、瓶型的更換、商標的更換、紙箱的更換、貨盤的更換。
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)整實現(xiàn)。生產(chǎn)線的PLC設計有生產(chǎn)線的更換程序，所有程序的調(diào)整由預先設置完成，而不需要任何控制線路的改變。完成設備的調(diào)整，在人機對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置，確認即可。同時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)格進行統(tǒng)一編號，這些編號將存儲在PLC中。
為了讓工作程序簡單、無誤，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、紙箱、貨盤的更換時，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用較高外，其他各項指標均優(yōu)于常規(guī)的單一高速生產(chǎn)方案。也正是由于設備投資成本加大，制約了設備制造商對快速轉(zhuǎn)換生產(chǎn)線的研究開發(fā)，其主要原因還是考慮市場的容量和用戶投資的經(jīng)濟性。
多功能型設備的經(jīng)濟性
自動控制理論的發(fā)展和計算機的廣泛使用為新的技術解決方案的產(chǎn)生奠定了基礎。具有快速轉(zhuǎn)換功能的數(shù)控多功能液體包裝生產(chǎn)線，設備利用率高，生產(chǎn)具有柔性，可以適應生產(chǎn)變化。當市場需求或設計發(fā)生變化時，不需要系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的變化，設備具有生產(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)的技術有明顯的經(jīng)濟效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都越來越重視柔性技術的開發(fā)。
具備數(shù)控快速轉(zhuǎn)換的多功能性設計更容易在小型包裝生產(chǎn)線上實現(xiàn)。有報道顯示，國外包裝機械更換瓶型的快速轉(zhuǎn)換設備最早出現(xiàn)在化妝品和藥品包裝領域。如前所述，化妝瓶包裝更新?lián)Q代比較快，這種市場需求觸發(fā)了多功能包裝機的開發(fā)?？焖俎D(zhuǎn)換基本還是兩種方式，一些部件無需使用工具實現(xiàn)快速換裝，比如灌裝機的星輪和導板；另一種如灌裝缸的升降，貼標機、裝箱機和碼垛機的調(diào)整由PLC控制若干伺服電機的運轉(zhuǎn)調(diào)整到需要的位置。
一條液體包裝生產(chǎn)線是否應具有快速轉(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)濟性。大型生產(chǎn)線的多功能性有時可能并不具有經(jīng)濟性。以產(chǎn)品品種更換為例。灌裝含氣飲料灌裝機的灌裝閥較灌裝不含氣飲料灌裝機的灌裝閥復雜，設備造價高。一個企業(yè)以生產(chǎn)含氣飲料為主，偶爾生產(chǎn)一點不含氣飲料，可以采購一臺含氣飲料灌裝機灌裝兩種產(chǎn)品；反之，若以生產(chǎn)不含氣飲料為主，偶爾生產(chǎn)一點含氣飲料，如按照含氣飲料灌裝機配置生產(chǎn)線，就可能會在采購一臺不含氣飲料灌裝機的同時另行配置一臺小型的含氣飲料灌裝機，比較起來可能后者更顯得經(jīng)濟。
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，容易實現(xiàn)比較經(jīng)濟性的快i塞轉(zhuǎn)換。如果瓶型的外形尺寸變化較大，則需另有考慮。比如一臺液體灌裝機要使用直徑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、設備轉(zhuǎn)速高；大規(guī)格瓶型灌裝速度慢、瓶間距大、設備轉(zhuǎn)速低，因為設備的轉(zhuǎn)速要按照小瓶型設計，設備的瓶間距(通常解釋為設備的模數(shù))要按照大瓶型設計，設備的經(jīng)濟性惟恐要大打折扣。高生產(chǎn)能力的理瓶設備則更不能容忍瓶型變化較大的設計。
對于貼標、裝箱、碼垛設備，包裝的轉(zhuǎn)換主要靠調(diào)整實現(xiàn)，一個新定位尺寸的實現(xiàn)由伺服電機執(zhí)行，其準確性不容置疑。但位置實現(xiàn)后定位的穩(wěn)定性和可靠性取決于定位器的剛性，對大型設備這也是加大投入的一個方面。所以對于發(fā)展中國家或發(fā)展中企業(yè)，在目前人力成本還比較低的情況下，有時更喜歡使用機械調(diào)整和機械更換，許多更換件的拆卸、安裝、調(diào)整會耗費較多的時間，但較之數(shù)控快速轉(zhuǎn)換設備可以降低投資。
但具備快速裝換功能的多功能包裝設備已經(jīng)是產(chǎn)品設計的發(fā)展方向了，是一個趨勢。在國外設備大量涌進國門之前，國內(nèi)的設備制造商應開始這方面的研究。企業(yè)在開發(fā)此類產(chǎn)品時，生產(chǎn)線更要具備監(jiān)測、運行和故障診斷的顯示系統(tǒng)，進行生產(chǎn)線運行的精確設計，才能使整條生產(chǎn)線的各種設備運轉(zhuǎn)始終處于動態(tài)平衡之中，確保設備的效率和可靠性。
信息來源：中國食品機械設備網(wǎng)
