自动包装机械的设计趋势2009-11-15

　　包装机械设计依据市场调研及市场分析，努力为客户尤其是大型企业服务。随着科学技术的发展及市场竞争的加剧，客户的需求也越来越高，这种需求体现在以下几个方面：

　　提高生产效率，以满足交货期和降低工艺流通成本的需要，对一些产品，还要求包装机械和生产机械相衔接。 

　　为适应产品更新变化的需要，包装机械要具有高的柔性和灵活性。设备出现故障要求能进行远程诊断服务。环境污染，包括噪声、粉尘和废弃物少。购置设备投资尽可能少，价格要尽可能低。

　　为满足客户要求设计部门采取了如下措施：

　　1.工艺流程自动化程度越来越高

　　几年前，自动化技术还只占包装机械设计的30％，现在已占50％以上，大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。包装机械自动化程度不断提高，一是为了提高生产率；二是为了提高设备的柔性和灵活性；三是因为包装机械需要完成的动作复杂，多采用机械手来完成。如巧克力糖就用机械手替代了原来的手工动作，使包装保持了原来的风格。

　　包装机械自动化设计有以下两个特点：

　　1)每个机械手均由单独电脑控制

　　一台包装机械为完成复杂的包装动作，需由多个机械手完成。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。

　　2)具有对材质及厚度的高分辨能力

　　在包装过程中，包装材料的厚度及材质变化不易为人眼所辨别，所以在包装机械上常采用由电脑控制的摄像机和探测器来分辨。摄像机现已发展到能自行检查和辨别摄像的图片，并在显示屏上显示。当前机器在加工的转速是不能变的，今后应根据分辨后材料的变化改变转速，控制在最优化状态下工作，并且实现自动清理，自动消毒和自动清洁。

　　2.提高生产效率，降低工艺流程成本，最大限度地满足生产要求

　　德国包装机械中以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。其饮料灌装速度高达1200 瓶／小时，香烟包装12000支／分。

　　提高机器转速是一个复杂问题，速度越高，单件生产成本越低，但厂房使用面积随之增高，故障率也随之提高，反会使效率降低，因此应寻找两曲线的结合点。

　　另外，电动机速度也是有限度的。一般而言，转速提高15-20％，就将带来一系列复杂问题。

　　提高生产效率除提高转速外，还可从另外的渠道设法解决：

　　1)采用连续工作或多头工作方式

　　包装机械工作方式有间歇式和连续式，能连续工作，也就提高了生产效率；一台设备内也可有多条生产线生产，生产同一产品或几种不同产品，但必须提高可靠性。

　　2)降低废品率，提供故障分析系统

　　废品造成的生产损失是惊人的，包括产品损失和材料损失，因此要尽量减少废品损失；包装机械出售时还应提供故障分析系统，既进行模态分析寻找故障，或通过Inter网进行远程诊断。今后要使包装机械进一步智能化，即设备自己寻找故障、自己解决故障，以降低废品率及故障率，使生产效率得以提高。

　　3)使产品机械和包装机械一体化

　　许多产品要求生产之后接着就进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产设备及包装设备就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。

　　3.适应产品变化，设计要具有好的柔性和灵活性

　　为适应市场激烈竞争，产品更新换代的周期已越来越短。如化妆品生产，三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因而要求包装机械具有好的柔性和灵活性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性要求。

　　包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下三个方面：

　　1)量的灵活性

　　既能包装单个产品，也能包装不同批量产品。

　　2)构造的灵活性

　　整台设备采用单元组成，换用一个或几个单元，即可适应产品的变化。

　　3)供货的灵活性

　　采用单元组合，将各单元组合在一起供货，如糖果包装机机在一个共同基础上，组合不同的单元：三个进料口，四种不同的折叠包装形式，这样一台机器就可同时包装8-10种不同的糖果，由多个机械手操作，在一台摄像机的监控下，指挥其动作，要包装哪种糖果就可取哪种进行包装。产品改变了，只要改变摄像机内的程序即可，从而使设备具有好的柔性和灵活性。

　　4.提供成套设备

　　包装机械设计尤其重视根据用户需求，为生产企业提供全面考虑结构性及经济性的完整系统方案，并用计算机仿真技术演示操作给用户看，征求意见后进行修改。在为用户提供生产自动线或生产流水线设备时尤其注重成套完整性，无论是高技术附加值还是较简单的设备门类，都按配套性要求提供。

　　包装机械厂家也将提供成套设备作为自己的努力目标。如一条饮料灌装线，有200多个微电脑件，有许多管线、显示屏，有100多种控制各种包装动作的软件程序，为满足1200瓶／小时的生产能力还需两条线工作，因此整个饮料灌装线的生产需占半个足球场的面积，他们都要求所有这些设备均能在一个厂家内完成。而我国当前包装机械生产一大弱势就是生产单机多，而成套流水线少，主机多、辅机少，配套性差。这种作法很值得我们借鉴。

　　5.普遍使用计算机仿真设计技术

　　随着新产品开发速度不断加快，包装机械设计普遍采用了计算机仿真技术，即将各种机器元素以数据库存入计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机即可自动合成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可仿照真实工作情况进行操作，演示出能达到的生产能力是多少，废品有多少，生产线各环节是否能匹配生产，瓶颈在何处等等，使客户根据显示屏上显示的曲线一目了然，并可根据客户的意见修改模型。计算机合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客户或设计者满意。采用计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

　　包装机械设计不仅要重视其功能和效率，也要注重其经济性。所谓经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6-8％，其它的就是运转成本