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、調味品，日化產品中的洗滌劑、沐浴露、化妝品，醫藥制劑，農藥等。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試。為規范容器和瓶蓋的一致性，還按照相關的國家行業標準進行生產，通常一條常規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，這在飲料行業和日化行業尤顯突出。傳統的適用于大批量生產的高速生產線已經不能完全滿足企業的需求，企業必須尋找新的生產技術以適應產品多品種、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、飲料生產企業，一些小型企業為增加包裝的品種，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，以滿足客戶更換瓶型的需要。這種瓶型的機械更換和調整一般需要比較長的時間。 

    塑料瓶質量輕，能降低運輸成本、方便消費者攜帶、降低破損、節約包裝成本，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換提供了基礎。PET瓶一般具有規格尺寸相同的瓶口，可以實現空氣輸送、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、化妝品等日化產品的傳統包裝是PVC瓶和PE瓶，許多日化產品其實基本是同質化的，其市場的最大賣點往往在外包裝上，展示企業形象、獨具匠心的精美包裝是企業的追求，用經濟的成本生產與眾不同的包裝容器，開發自己獨特的包裝，包裝容器和細微變化的產品在灌裝線上進行不斷的更換，規格繁多的瓶型可以自行設計并在短時間實施生產。 

    液體包裝由于灌裝物料的不同，容器的規格、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，產品品種多、批量小是其特點。企業經過二十多年對包裝技術的引進、消化、吸收和創新，包裝機械已經達到模塊化的設計，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，高度的專業化生產，使裝備的系列化開發得以實現，對產品滿足用戶需求、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控快速轉換提供了基礎。 

生產線的數控快速轉換 

    行業一致、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合的解決方案，形成了設備能夠進行數控快速轉換的設計理念，進而實現設備的多功能性。 

    一條用于飲料、乳品、藥劑、日化產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線中各工序間的檢測。包裝容器和產品在一條包裝生產線上進行經常的更換，為設備調整和設備的可靠運行帶來了一定的困難。 

    具備快數控速轉換功能的生產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進行包裝生產的通用化設備，它可以實現包裝物料的更換、瓶型的更換、商標的更換、紙箱的更換、貨盤的更換。 

    理想的數控快速轉換，已經能夠實現把若干種包裝方式，涉及包裝的產品、瓶型、充填量、包裝能力的所有參數輸入PLC(可編程控制器)的CPU中，除必須更換的部件外，其余都靠調整實現。生產線的PLC設計有生產線的更換程序，所有程序的調整由預先設置完成，而不需要任何控制線路的改變。完成設備的調整，在人機對話顯示的觸摸屏上根據需要灌裝的新容器的尺寸和形狀創建參數，選擇所需要的某種設置，確認即可。同時PLC的所有參數都具有修改和添加的可能性。這種轉換的調整應該是不連續的調整。 

    必須變更件的數量愈少愈好，變更件將利用定位銷、夾具、刻度尺或數字顯示器定位安裝而不需要調整。為了簡化這些調整，這些可調換的部件以特定容器的規格進行統一編號，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。在生產線執行產品、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，其他各項指標均優于常規的單一高速生產方案。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換生產線的研究開發，其主要原因還是考慮市場的容量和用戶投資的經濟性。 

多功能型設備的經濟性 

    自動控制理論的發展和計算機的廣泛使用為新的技術解決方案的產生奠定了基礎。具有快速轉換功能的數控多功能液體包裝生產線，設備利用率高，生產具有柔性，可以適應生產變化。當市場需求或設計發生變化時，不需要系統硬件結構的變化，設備具有生產不同產品的柔性。由于它在解決多品種、中小批量生產上比傳統的技術有明顯的經濟效益，因此隨著國際競爭的加劇，無論發達國家還是發展中國家都越來越重視柔性技術的開發。 

    具備數控快速轉換的多功能性設計更容易在小型包裝生產線上實現。有報道顯示，國外包裝機械更換瓶型的快速轉換設備最早出現在化妝品和藥品包裝領域。如前所述，化妝瓶包裝更新換代比較快，這種市場需求觸發了多功能包裝機的開發�？焖俎D換基本還是兩種方式，一些部件無需使用工具實現快速換裝，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整由PLC控制若干伺服電機的運轉調整到需要的位置。 

    一條液體包裝生產線是否應具有快速轉換的功能，亦即產品是單一高速型還是多功能型，取決于用戶的需求，也取決于其經濟性。大型生產線的多功能性有時可能并不具有經濟性。以產品品種更換為例。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。一個企業以生產含氣飲料為主，偶爾生產一點不含氣飲料，可以采購一臺含氣飲料灌裝機灌裝兩種產品；反之，若以生產不含氣飲料為主，偶爾生產一點含氣飲料，如按照含氣飲料灌裝機配置生產線，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濟。 

    以產品瓶型更換為例。藥品或化妝品瓶型的外形尺寸變化比較小，容易實現比較經濟性的快i塞轉換。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，一般小規格瓶型灌裝速度快、瓶間距小、設備轉速高；大規格瓶型灌裝速度慢、瓶間距大、設備轉速低，因為設備的轉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)要按照大瓶型設計，設備的經濟性惟恐要大打折扣。高生產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，包裝的轉換主要靠調整實現，一個新定位尺寸的實現由伺服電機執行，其準確性不容置疑。但位置實現后定位的穩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。所以對于發展中國家或發展中企業，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整和機械更換，許多更換件的拆卸、安裝、調整會耗費較多的時間，但較之數控快速轉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是產品設計的發展方向了，是一個趨勢。在國外設備大量涌進國門之前，國內的設備制造商應開始這方面的研究。企業在開發此類產品時，生產線更要具備監測、運行和故障診斷的顯示系統，進行生產線運行的精確設計，才能使整條生產線的各種設備運轉始終處于動態平衡之中，確保設備的效率和可靠性。