● 马泽生
Afterfulfilledthebasic demandforliquidpackaging,specialdesign mayhave standardization automaticcontrol It
allowsclienttogetbenefitfrom theso／u／ionthatcombinedthespecialapplication．Tomakethe equipmentcancarry
outthe designing conceptofnumericalcontro／forfastchangeover,then,to achieve the multi-functionalityofthe
equipment．
液体包装涵盖了我们生活中的方方
面面，如食品中的酒类、饮料、乳品、植
物油、调味品，日化产品中的洗涤剂、沐
浴露、化妆品等。
液体包装由于被包装物料的不同而
采用不同的充填方式和不同的灌装技术，
如等压灌装、负压灌装、常压灌装、压力
灌装、称重式灌装。
液体包装容器可以是玻璃瓶、塑料
瓶、金属罐，封口方式可以是皇冠盖的压
盖、螺纹瓶口的旋盖或易拉罐的二重卷
边压封。
液体包装技术首先是向单一高速型
发展的。
设备制造商接受用户订单时，通常
要求客户提供灌装物料、包装容器和瓶
盖，设备验收时也将用客户提供的样瓶和
瓶盖进行调试。为规范容器和瓶盖的一致
性，还制定相关的国家行业标准进行规
范，通常一条常规的高速包装线只适于一
种瓶型。如啤酒瓶，早先就只有640m1和
355ml的玻璃瓶；两片铝质易拉罐的几何
尺寸就从来没有什么大的变化。这些都为
高速、可靠的灌装提供了基础，最大包装
速度60，000瓶／时玻璃瓶和120，000罐／
时易拉罐的啤酒灌装机开始面世，装备的
生产效率得到极大提升。
许多产品要靠吸引消费者的眼球提
高市场的竞争力，内容物的更新速度远
低于包装容器的不断变化，这在饮料行
业和日化行业尤显突出。传统的适用于
大批量生产的高速生产线已经不能完全
满足企业的需求，企业必须寻找新的生
产技术以适应多品种、中小批量的市场
变化。因此，液体包装设备的多功能性设
计应运而生。
适用多种瓶型的灌装机
在白酒、饮料生产企业，一些小型企
业为增加包装的品种，曾提出在一些低
速灌装机使用形状和外形尺寸不同的玻
璃瓶，于是一台小型灌装机有时需要另
行配置三四套星轮和导板，灌装缸和封
口装置需要机械式升降机构，以满足客
户更换瓶型的需要。这种瓶型的机械更
换和调整一般需要比较长的时间。
塑料瓶重量轻，能降低运输成本，方
便消费者携带，降低破损，节约包装成
本，在液体包装中获得广泛的应用。其中
PET瓶包装的碳酸饮料、水饮料、茶饮料、
果蔬汁饮料已占饮料总产量的80％以上，
PET为瓶型的设计者提供了广阔的设计
空间，能强烈的吸引众多消费者，形成市
场消费的主流，这些优势使PET瓶包装正
逐渐替代玻璃瓶包装。
塑料瓶在液体包装领域的广泛使用，
为设备比较方便地进行瓶型的转换提供
了基础。
PET瓶一般具有规格尺寸相同的瓶
口，可以实现空气输送、卡瓶口灌装和封
口。这样只需更换星轮和导板就可实现
瓶型的更换，快速装卸也成为可能。
洗涤剂、沐浴露、化妆品等Et化产品
的传统包装是PVC瓶和PE瓶，许多Et化
产品其实基本是同质化的，其市场的最
大卖点往往在外包装上，展示企业形象、
独具匠心的精美包装是企业的追求，用
经济的成本生产与众不同的包装容器，
开发自己独特的包装，包装容器和细微
变化的产品在灌装线上进行不断的更换，
规格繁多的瓶型可以自行设计并在短时
间实施生产。
液体包装由于灌装物料的不同，容
器的规格、形状各异，封口方式多样化，
基本上属于专用机械。尤其是中小型企
业，产品品种多、批量小是其特点。经过
近二十多年对包装技术的引进、i肖化、吸
收和创新，包装机械已经达到模块化的
设计，通过加大通用化、标准化设计的比
重，装备的通用化部件和标准化部件在
不断增加，高度的专业化生产，使装备的
系列化开发得以实现，对满足用户需求、
缩短设备供货期、提高设备运行的可靠
性都极为有利。
这种技术趋势为设备的多功能性和
数控快速转换提供了基础。
生产线的数控快速转换
行业一致、普遍适用的包装设备设
计平台在满足最基本的实际需求之后，
特殊设计享有标准化的自动化控制，能
使客户受益于与其特殊应用要求相结合
的解决方案，形成了设备能够进行数控
快速转换的设计理念，进而实现设备的
多功能性。
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一 条用于饮料、乳品、药剂、日化产
品的完整包装线，大体应包括拆垛、理瓶、
输送、洗瓶、灌装、封口、贴标、装箱、
输箱、码垛等若干工序以及生产线中各工
序问的检测。包装容器和产品在一条包装
生产线上进行经常的更换，为设备调整和
设备的可靠运行带来了一定的困难。
具备数控快速转换功能的生产线可
以认为是为用户包装需求量身订做的设
备，它是这种专用设备在一个企业进行
包装生产的通用化设备，它可以实现包
装物料的更换、瓶型的更换、商标的更
换、纸箱的更换、货盘的更换。
理想的数控快速转换，已经能够实
现把若干种包装方式，包括产品、瓶型、
充填量、包装能力的所有参数输入PLC
(可编程控制器)的CPU中，除必须更换的
部件外，其余都靠调整实现。生产线的
PLC设计有生产线的更换程序，所有程
序的调整由预先设置完成，而不需要任
何控制线路的改变。完成设备的调整，在
人机对话显示的触摸屏上根据需要灌装
的新容器的尺寸和形状创建参数，选择
所需要的某种设置，确认即可。同t~PLC
的所有参数都具有修改和添加的可能性。
这种转换的调整应该是不连续的调整。
必须变更件的数量愈少愈好，变更
件将利用定位销、夹具、刻度尺或数字显
示器定位安装而不需要调整。为了简化
这些调整，这些可调换的部件以特定容
器的规格进行统一编号，这些编号将存
储在PLC中。
为了让工作程序简单无误，每种瓶
型的所有变更件都是按相同的颜色编好
顺序。在生产线执行产品、瓶型、商标、
纸箱、货盘的更换时，PLC的变更程序一
般能够提示需要更换变更件的部位、数
量和安装方法。
它除了一次性投资费用较高外，其
它各项指标均优于常规的单一高速生产
方案。
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也正是由于设备投资成本加大，制
约了设备制造商对快速转换生产线的研
究开发，其主要原因还是考虑市场的容
量和用户投资的经济性。
具备快速转换功能设备的经济性
自动控制理论的发展和计算机的广
泛使用为新的技术解决方案的产生奠定
了基础。
具有快速转换功能的数控多功能液
体包装生产线，设备利用率高，生产具有
柔性，可以顺应生产变化。当市场需求或
设计发生变化时，不需要变化系统硬件结
构，设备具有生产不同产品的柔性。由于
它在解决多品种、中小批量生产上比传统
的技术有明显的经济效益，因此随着国际
竞争的加剧，无论发达国家还是发展中国
家都越来越重视柔性技术的开发。
具备数控快速转换的多功能性设计
更容易在小型包装生产线上实现。
有报道显示，国外包装机械更换瓶
型的快速转换设备最早出现在化妆品和
药品包装领域。如前所述，化妆品包装更
新换代比较快，这种市场需求触发了多
功能包装机的开发。快速转换基本还是
两种方式，一些部件无需使用工具实现
快速换装，比如灌装机的星轮、导板或灌
装阀；另一种如灌装缸的升降，贴标机、
装箱机和码垛机的调整由PLC控制若干
伺服电机的运转调整到需要的位置。
一 条液体包装生产线是否应具有快
速转换的功能，亦即产品是单一高速型
还是多功能型，取决于用户的需求，也取
决于其经济性。
大型生产线的多功能性有时可能并
不具有经济性。
以产品品种更换为例。灌装含气饮
料灌装机的灌装阀较灌装不含气饮料灌
装机的灌装阀复杂，设备造价高。一个企
业以生产含气饮料为主，偶尔生产一点
不含气饮料，可以采购一台含气饮料灌
装机灌装两种产品；反之，若以生产不含
气饮料为主，偶尔生产一些含气饮料，如
按照含气饮料灌装机配置生产线，就可
能会在采购一台不含气饮料灌装机的同
时另行配置一台小型的含气饮料灌装机，
比较起来可能后者更显得经济。
以产品瓶型更换为例。药品或化妆
品瓶型的外形尺寸变化比较小，容易实
现比较经济性的快速转换。如果瓶型的
外形尺寸变化较大，则需另有考虑。比如
一 台液体灌装机要使用直径 50mm和直
径 1 50mm两种瓶型，一般小规格瓶型灌
装速度快、瓶间距小、设备转速高；大规
格瓶型灌装速度慢、瓶间距大、设备转速
低，因为设备的转速要按照小瓶型设计，
设备的瓶间IgE(通常解释为设备的模数)要
按照大瓶型设计，设备的经济性可能要
大打折扣。高生产能力的理瓶设备则更
不能容忍瓶型变化较大的设计。
对于贴标、装箱、码垛设备，包装的
转换主要靠调整实现，一个新定位尺寸
的实现由伺服电机执行，其准确性不容
置疑。但位置实现后定位的稳定性和可
靠性取决于定位器的刚性，对大型设备
这也是加大投入的一个方面。所以对于
发展中国家或发展中企业来说，在目前
人力成本还比较低的情况下，有时更喜
欢使用机械调整和机械更换，许多更换
件的拆卸、安装、调整会耗费较多的时
间，比较而言数控快速转换设备可以降
低投资。
具备快速装换功能的多功能包装设
备已经是产品设计的发展方向了，是一
个趋势。在国外设备大量涌进国门之前，
国内的设备制造商应开始这方面的研究。
在开发此类产品时，生产线更要具备监
测、运行和故障诊断的显示系统，进行生
产线运行的精确设计，才能使整条生产
线的各种设备运转始终处于动态平衡之
中，确保设备的效率和可靠性。
作者单位：廊坊包装设备制造总公司
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