自動化包裝流水線的組成與特點分析

文/本刊記者 林振強

目前IT技術(shù)、高級自動化機械以及智能型檢測、控制、調(diào)節(jié)裝置等已被引入物流包裝當中，從而促進了自動包裝流水線的發(fā)展。自動包裝流水線集紙箱成型、自動裝箱、自動封箱等設備和技術(shù)為一體，卻并非多個不同包裝設備的簡單組合，需要根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品的不同進行最適當?shù)拇钆洹?/p>

隨著市場需求變化、高新技術(shù)發(fā)展，原本屬于勞動密集型的物流包裝領(lǐng)域，也在發(fā)生著變化。單一包裝設備已無法滿足大批量產(chǎn)品包裝的高效、細致的要求，因此自動化包裝流水線應運而生，得到廣泛應用。

自動包裝流水線集紙箱成型、自動裝箱、自動封箱等功能于一體，可根據(jù)客戶不同的包裝要求進行個性化設計和制造，從而大大提升了包裝領(lǐng)域的安全性、準確性，進一步解放了包裝勞動力。實際上，自動包裝流水線并非多個不同包裝設備的簡單組合，需要根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品的不同進行最適當?shù)拇钆洌瑥亩喕窂胶吞嵘省?/p>

全自動低臺打包機

一、自動包裝流水線的特點介紹

自動包裝流水線主要是按照包裝的工藝過程，將自動包裝機和有關(guān)輔助設備用輸送裝置連接起來，再配以必要的自動檢測、控制、調(diào)整補償裝置及自動供送料裝置，成為具有獨立控制能力，同時能使被包裝物料與包裝材料、包裝輔助材料、包裝容器等按預定的包裝要求和工藝要求與工藝順序，完成物料包裝全過程的工作系統(tǒng)。

采用自動包裝流水線，產(chǎn)品的包裝不再是以單機一道一道地完成單個包裝工序，而是將各自獨立的自動或半自動包裝設備和輔助設備，按照包裝工藝的先后順序組合成一個連續(xù)的流水線。被包裝物料從流水線一端進入，以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，按照設定的包裝工藝順序，依次經(jīng)過各個包裝工位，通過各工位的包裝設備使包裝材料與被包裝物料實現(xiàn)結(jié)合，完成一系列包裝工序之后，形成包裝成品從流水線的末端不斷輸出。

自動包裝流水線可以改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率，可以提高包裝產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，合理利用資源,還可以降低產(chǎn)品包裝成本，一般適用于少品種、大批量的產(chǎn)品包裝，是大規(guī)模包裝生產(chǎn)的重要系統(tǒng)。

1.自動化包裝流水線的分類

(1)按包裝機之間連接特征可分為:①剛性自動化包裝流水線，是指各包裝機間直接用輸送裝置連接起來,以一定的生產(chǎn)節(jié)奏完成包裝作業(yè)的生產(chǎn)線。這一生產(chǎn)線有一個缺點,即所有機器按同一節(jié)拍工作,如果某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障,將會導致全線停產(chǎn)。②柔性自動化包裝流水線，在每個包裝機之間均加設儲存裝置，根據(jù)需要由輸送裝置送至下一包裝工序。這樣就克服了剛性包裝自動生產(chǎn)線的缺陷，即使某臺包裝機發(fā)生故障，也不會影響其他包裝機的包裝作業(yè)。③半柔性自動化包裝流水線，將自動生產(chǎn)線分成若干區(qū)段，對不易出現(xiàn)故障的區(qū)段不加設儲存裝置，以提高其剛性；對經(jīng)常出現(xiàn)故障的區(qū)段加設儲存裝置,以提高其柔性，這樣既保證了生產(chǎn)率，又減少了投資。

(2)按包裝機的組合布局可分為：①串聯(lián)自動化包裝流水線，各包裝機按照工藝流程單向連接，各單機生產(chǎn)節(jié)奏相同。這種流水線的結(jié)構(gòu)比較簡單，布局比較緊湊，要求各包裝機的作業(yè)速度比較一致。②并聯(lián)自動化包裝流水線，將具有相同包裝功能的設備分成數(shù)組，共同完成同包裝作業(yè)，直至完成物料包裝的全部任務。在這一類流水線中，一般需加設換向或合流裝置。③混聯(lián)自動化包裝流水線，在一條生產(chǎn)線上同時采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式，其目的主要是為了平衡各包裝機的生產(chǎn)節(jié)拍,實現(xiàn)各包裝機的生產(chǎn)率匹配。不過，這樣常會使包裝自動生產(chǎn)線較長、機器數(shù)量較多,因此輸送、換向、分流、合流等裝置的種類也隨之復雜。

圖1：后道無人化包裝流水線

2.自動包裝流水線的組成

自動包裝流水線的種類繁多，所包裝的產(chǎn)品也各不相同，但總體上可分為控制系統(tǒng)、自動包裝機、輸送裝置和輔助工藝裝置4個組成部分。

（1）控制系統(tǒng)

在包裝自動生產(chǎn)線中，控制系統(tǒng)起著類似于人類大腦的作用，它將生產(chǎn)線中所有的設備聯(lián)結(jié)成一個有機的整體。控制系統(tǒng)主要是由工作循環(huán)控制裝置、訊號處理裝置以及檢測裝置組成。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種高新技術(shù)，如數(shù)控技術(shù)、光電控制、電腦控制等被大量采用到包裝自動生產(chǎn)線中，從而使控制系統(tǒng)更加完善、可靠，效率也更高。

（2）自動包裝機

自動包裝機是一種無需操作人員直接參與、主要由操作系統(tǒng)控制、在規(guī)定時間內(nèi)各機構(gòu)自動實現(xiàn)協(xié)調(diào)動作并完成包裝作業(yè)的機器設備。自動包裝機是包裝自動生產(chǎn)線上最基本的工藝設備，是包裝自動生產(chǎn)線的主體，主要包括完成包裝材料（或包裝容器）與被包裝物料的輸送、供料、計量、充填、包封、貼標簽等作業(yè)的設備，如灌裝機、充填機、裝箱機、捆扎機、封口機等等。

（3）輸送裝置

輸送裝置是將各臺完成部分包裝的自動包裝機連接起來，使之成為一條自動線的重要裝置，擔負著包裝工序間的傳送任務，并且使包裝材料（或包裝容器）和被包裝物料進入包裝自動生產(chǎn)線，以及成品離開包裝自動生產(chǎn)線。常用的輸送裝置大致分為重力式和動力式兩種，其中動力式輸送裝置是利用動力源（如電動機）的驅(qū)動作用，使物料得以輸送的裝置，是包裝自動生產(chǎn)線中最常用的輸送裝置，不但可實現(xiàn)由高處向地處的輸送，而且可實現(xiàn)由低處向高處的輸送，并且輸送速度穩(wěn)定可靠。

（4）輔助工藝裝置

在包裝自動生產(chǎn)線中，為滿足工藝上的要求，使包裝自動生產(chǎn)線能有節(jié)奏、協(xié)調(diào)地工作，需要配置一些輔助工藝裝置，如轉(zhuǎn)向裝置、分流裝置、合流裝置等等。

轉(zhuǎn)向裝置，是為了滿足包裝需要，用于改變被包裝物體輸送狀態(tài)或改變被包裝物料的輸送方向的裝置。轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)形式多樣，應根據(jù)不同物料、不同要求進行選擇。

分流裝置，是為了平衡生產(chǎn)節(jié)拍、提高生產(chǎn)率，在前臺包裝機完成其包裝作業(yè)后，將被包裝物分流給其他包裝機來完成后續(xù)工序的裝置。常用的分流裝置有擋臂式、二直角式、搖擺式、活門式、導軌滑板式等等。

合流裝置，是為了達到合流作用，用于連接前道工序多臺包裝機與后道工序一臺包裝機的裝置，常用的合流裝置有導板式、推板式、回轉(zhuǎn)圓盤式等種類。

3.自動包裝流水線的特點

目前IT技術(shù)、高級自動化機械以及智能型檢測、控制、調(diào)節(jié)裝置等已被引入物流包裝當中，從而促進了自動包裝流水線的發(fā)展。自動包裝流水線也體現(xiàn)出在包裝領(lǐng)域的優(yōu)勢，具體特點表現(xiàn)在諸多方面。

（1）包裝自動化

自動化程度是衡量包裝設備和技術(shù)水平的重要標志，其內(nèi)容包括工藝過程、工藝參數(shù)、物料流動、產(chǎn)品質(zhì)量、運行故障、安全防范等的自動控制和包裝物、包裝材料或容器、包裝產(chǎn)品、包裝過程的自動檢測兩個方面。

在整個包裝流水線的工藝流程上都采用自動化設備，如包裝材料或包裝容器的自動整理、輸入以及產(chǎn)品的輸出，單機及機組和生產(chǎn)線的自動協(xié)調(diào)工作與故障的自動處理，對包裝質(zhì)量的在線自動檢測和自動剔除不合格品等。

（2）設備成套性強

自動包裝流水線多為連續(xù)作業(yè)的單機聯(lián)動線和機組，成套性較強，通常是把具有不同功能的單機或機組與輔助設備配套成連續(xù)作業(yè)線，或者設計制造具有多種功能的作業(yè)線，將現(xiàn)代化生產(chǎn)中制袋、充袋、封口、稱量、碼垛、運輸、清洗滅菌、計量、貼標、打印、檢測和傳遞輸送等功能結(jié)合起來組成成套作業(yè)線。

（3）通用性較強

包裝設備的通用化、系列化，包裝線及裝備的構(gòu)成模塊化，更有利于實現(xiàn)包裝自動化。用戶在物料的特性、稱量精度以及裹包、封口等方面可能會有不同的要求，但有很多動作是相同或相似的，只是尺寸大小不一樣。因此，包裝自動生產(chǎn)線通用化，可提高包裝自動生產(chǎn)線的利用價值。

（4）技術(shù)含量高

IT技術(shù)、傳感技術(shù)等新技術(shù)的應用，形成高新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的復合，提高了包裝自動生產(chǎn)線的工作質(zhì)量、精度、速度和可靠性，促進了包裝生產(chǎn)線向智能化、高度自動化方向的發(fā)展，如計算機控制技術(shù)應用于實現(xiàn)物料定量包裝的精確計量、高速充填和包裝過程自動控制。在包裝自動生產(chǎn)線的發(fā)展中，管理控制一體化的要求也越來越高。

自動化包裝設備

三、自動包裝流水線的未來發(fā)展

面對巨大的市場潛力，物流包裝設備企業(yè)必須積極提升技術(shù)水平，通過技術(shù)創(chuàng)新提高行業(yè)對市場的適應能力，從而更好地滿足客戶對于物流包裝的需求。因此，在自動化包裝流水線的規(guī)劃和設計當中，需要關(guān)注一些新的變化。

1.對生產(chǎn)效率的要求越來越高

快節(jié)奏的生活帶動了周圍的一切事物，包裝行業(yè)也不例外。高速包裝機要求與前道工序要有相關(guān)銜接，不需搬運環(huán)節(jié)，包括控制銜接。整個生產(chǎn)線接生產(chǎn)及包裝工序排列要做到倒序啟動，順序停機。

2.對包裝設備的靈活性要求越來越高

由于所服務的行業(yè)跨度大，行業(yè)的不同以及產(chǎn)品生產(chǎn)模式的不同都需重新設計解決方案，這是物流包裝環(huán)節(jié)設計的難點之一。未來將要求包裝設備要具有很高的柔性和靈活性，允許在一定的尺寸范圍內(nèi)包裝物大小可以變化。因為產(chǎn)品的生命週期遠短于設備使用壽命，變更產(chǎn)品及包裝不至于更換昂貴的包裝生產(chǎn)線。

3.對包裝機械要求越來越高

要保證生產(chǎn)和物流運作高效，要求包裝設備必須具有自動識別功能，例如可以自動識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，通過電腦反饋到機械手調(diào)整動作幅度，保證不反彈。另外，通過對物料位置進行識別，將物品按準確的位置及方向放入托盤中，快而且準，排除人工操作帶來的誤差。