塑料軟管灌裝封尾機的工藝分析及關鍵技術

孟爽，黎光輝，劉松昀，張煒，吳朝武，許佩華

塑料軟管灌裝封尾機的工藝分析及關鍵技術

孟爽1，黎光輝1，劉松昀1，張煒2，吳朝武3，許佩華3

（1.哈爾濱商業大學 輕工學院，哈爾濱 150028；2.浙大寧波理工學院，浙江 寧波 315100； 3.浙江日高智能機械股份有限公司，浙江 溫州 325003）

通過分析國內外塑料軟管灌裝封尾機的發展現狀和特點，針對國內中小型企業研發新型高端軟管灌裝封尾機存在的技術難點等問題，對設備的生產工藝路線和關鍵技術進行深入剖析和總結。對軟管灌裝封尾機的整體布局和生產工藝進行分析，對比國內外知名企業研發生產的軟管灌裝封尾機關鍵工位的結構特點，詳細分析設備的上管、對標、灌裝和熱封尾等工藝路線。通過對軟管灌裝封尾機的工藝路線分析發現，未來軟管灌裝封尾機的傳動機構將更加融合伺服控制技術，設備也朝更加智能化、高速化、高效化等方向發展。對軟管灌裝封尾機的生產工藝路線和關鍵技術進行了詳細的介紹，為國內新型軟管灌裝封尾的發展提供基礎，為研發高性能軟管灌裝封尾的企業和人員提供參考。

粘稠物料；膏體；軟管；灌裝；封尾機

近年來，人們的生活水平有了很大的改善，人們對塑料軟管熱封尾的包裝要求也逐漸提高[1]。塑料軟管包裝廣泛應用于牙膏、藥膏、化妝品等膏體的灌裝封尾[2—7]，軟管包材主要以PE為主，其灌裝容量從幾克到四五百克，灌裝品質主要從2個方面管控：灌裝克重偏差，以及軟管尾部封尾和剪尾質量。隨著經濟和科技的快速發展以及市場需求的多樣化，軟管灌裝封尾機已成為牙膏、藥膏、化妝品等粘稠膏體灌裝封尾的核心設備[8—12]，其整線的灌裝效率與灌裝頭數息息相關，例如德國IWK、瑞典NORDEN給行業頂尖企業配置的灌裝設備的灌裝數量達到9頭，生產效率高達1000支/min。當前國內如浙江日高、華聯藥機、上海龍騰等比較知名企業大多只能夠研發生產單灌裝頭的設備，灌裝速度基本為80支/min，很少有企業有能力達到200支/min。

塑料軟管灌裝封尾機的發展從行業需求的角度分析，灌裝效率要求從數十支每分鐘到數百支每分鐘。從生產工藝角度來分析，工藝順序為自動上管、光電對標檢測、管內吹氣清潔、膏體灌裝、軟管加熱封尾、剪尾和下管[13—17]。當前國內生產軟管灌裝封尾機的企業在設備的生產效率、生產工藝等方面的關鍵技術與國外知名企業（如德國IWK、瑞典NORDEN）相比還有很大的差距。文中將基于軟管灌裝封尾的基本工藝流程和設備布局，注重介紹軟管灌裝封尾機的發展現狀和其產品生產工藝等關鍵技術路線，并進一步對國內外典型軟管灌裝封尾機的相關機構進行詳細闡述，同時總結國內設備生產存在的問題和未來發展的方向。

1 塑料軟管灌裝封尾機總體工藝和設備布局

1.1 灌裝封尾工藝

塑料軟管包裝的產品見圖1，這種包裝方式具有成本低、使用方便、攜帶便捷，以及能夠滿足產品封合要求的密封性、美觀性等優點[18—19]。膏體的灌裝精度、軟管熱封尾的密封性和剪尾美觀性等都與塑料軟管灌裝封尾機的總體工藝息息相關。

塑料軟管灌裝封尾機的生產工藝見圖2，大致分為以下步驟。

1）自動上管。軟管的自動上管有2種方式，一種采用連桿凸輪機構插管式，另一種為機械手插管式。

2）軟管對標檢測。軟管的對標檢測以軟管尾部黑色的小黑塊為檢測色標，主要檢測軟管是否完好無損。若軟管有缺陷，相關信息將被反饋到控制系統，則停止對該軟管進行膏體灌裝。當軟管的材料為鋁塑管時，檢測時一般還有圓度檢測，塑料軟管則不需要。

3）軟管清潔。軟管內部材料直接與灌裝膏體接觸，而且軟管在生產或搬運過程中可能會有灰塵或者纖維屑，對軟管管內進行吹氣和吸氣，一般吹入的氣體為氮氣或空氣等，軟管吹氣清潔能夠保證灌裝膏體不被其他雜質所污染。

4）膏體物料灌裝。灌裝的物料大都為粘稠的膏體，而且膏體的灌裝要求快速、精確、衛生，特別是針對灌裝藥膏等昂貴的粘稠物料，其灌裝的精度要求更高。膏體灌裝的時候不能產生滴漏或拉絲的現象，否則可能會影響到后續軟管封尾的密封性等性能要求。

5）軟管尾部加熱。軟管尾部的加熱一般有2種形式：內熱和外熱。目前對于塑料軟管如PE等材料的加熱形式基本采用熱風加熱的內熱方式，軟管尾部封合的區域需要加熱，使其達到封合的溫度，并處于熔融狀態，為了把加熱的溫度控制在一定的范圍，加熱裝置需要有冷卻裝置，一般都采用水冷的方式。

6）軟管封合夾緊。軟管加熱完成后需要進行 夾緊封合，軟管尾部的封合需要達到產品密封性的要求。

7）軟管尾部的剪尾。軟管熱封后需要對軟管尾部進行剪尾，剪尾的目的是使產品封合美觀。

8）產品裝盒。剪尾完成后對產品進行生產日期、批號的打碼，接著對產品進行檢測，檢測前面的工藝是否達到成品要求，對符合要求的產品會被打包裝盒，最后通過傳送帶把成品輸出。

圖1 軟管包裝產品

1.2 設備整體布局

目前，軟管灌裝封尾機的整體布局按結構形式基本上分為2種類型：圓盤式和鏈帶跑道式[20—21]。

1）圓盤式。轉盤的布局方式更多應用于單管或者雙管灌裝設備。單管圓盤式的軟管灌裝封尾機一般應用于低速生產，生產能力在80支/min以下的場合，其轉盤的邊緣上周期排布軟管杯座，依次完成上述灌裝工藝步驟。雙管圓盤式生產速度較低，跑道速度最快是IWK TFS220雙管圓盤式軟管灌裝機，共有10個雙管杯座工位，其灌裝生產的速度可達到220支/ min，灌裝容量不明。

2）鏈帶跑道式。跑道式設備布局較圓盤式在設備配置、效率上具有更好的柔性，占用的場地較大，更加適合于機械手多管上料方式。其速度范圍涵蓋低速到高速，灌裝數量可以從單頭到6頭，灌裝的杯座超過100。目前，此種布局設備以德國IWK和瑞典NORDEN領先。

當前國內生產的軟管灌裝封尾機的布局方式基本為圓盤式，對鏈帶跑道式的應用還不廣泛，主要的問題在于對鏈帶跑道式的結構布局、多管灌裝、封尾等工藝路線結構布局的研究還處于初始階段。圓盤式與鏈帶跑道式整體布局的結構特點見表1。

軟管灌裝封尾機的結構布局對其生產效率有很大聯系，當前國內生產的軟管灌裝封尾機普遍采用圓盤式的結構布局，生產速度基本上達不到200支/min，這也是國內設備生產速度不高的原因之一。鏈帶跑道式的結構布局廣泛應用在高速、高精度、高質量的軟管產品生產線上，特別是能夠滿足當前市場對雙色、三色膏體的灌裝要求。鏈帶跑道式的傳動機構較復雜，需要更高的技術要求，制造、安裝、調試都很麻煩，需要投入的成本較高。

2 關鍵工位

2.1 上管裝置

上管裝置主要分為連桿凸輪機構插管式和機械手插管式[22]。前者最多實現3個軟管的上管，機構設計復雜，在高速生產過程中容易產生噪聲。連桿凸輪機構插管通過自動上管裝置把待灌裝的軟管通過真空吸附旋轉90°，把軟管從水平放置成垂直，再依次自動插入轉盤的管座內，見圖3a。后者可實現10支以上軟管的上管，效率高。隨著現代社會發展的需求，越來越多的企業傾向于采用機械手上管。由圖3b可知，IWK公司的機械手芯棒伸入成排的管中，雙排錯開抓取多支軟管，快速準確地把軟管插進轉盤的管座。超高速的灌裝機可能需要采用2個機器人互相配合，現已達到600支/min的灌裝速度。

表1 圓盤式、鏈帶跑道式結構布局特點

當前軟管灌裝封尾機的上管形式基本采用凸輪機構插管和機械手插管。凸輪機構插管式大多只能在中低速生產場合中應用，主要為方便安裝固定零部件，凸輪基本上都采用對半開的結構設計。凸輪對半開的結構破壞了凸輪輪廓曲線的完整性，在雙半凸輪連接處存在細小的縫隙，凸輪在高速轉動的過程中容易造成從動件滾子的跳動，在頻繁高速運行過程中會產生較大的噪音。為了解決這個問題，工程上普遍采用彈簧或氣缸對從動件進行壓緊，使得滾子與凸輪輪廓緊貼運動，這種方法雖然能使滾子跳動的問題得到一定的解決，但是在工程應用中的效果不夠完美。對此可以考慮保持凸輪輪廓曲線的完整性，在凸輪端面伸出的部分設計成兩半，只需要對凸輪端面伸出部分進行抱緊固定，同時考慮把凸輪設計成內溝槽凸輪，這能夠對凸輪滾子起到良好的導向作用，這種方法的缺點是凸輪的加工成本較高。機械手式插管能夠快速實現軟管的插管輸送，更能滿足高速生產的需求，機械手式插管的缺點是需要工作人員具備較高的技術本領，成本較高。

2.2 對標裝置

軟管制造采用塑料片折圓熱封，在封口處采用雙側塑料熱壓熔合，其力學性能、熱封性能與其他單層片材不同，同時由于包裝圖案的正面展示性，需要將色標轉動固定的方位[23]。光標檢測需要把軟管頂起并旋轉，光標檢測工位中的測管光電開關通過色標傳感器檢測軟管上的定位點，由色標傳感器將檢測到的信號反饋傳到控制系統，從而實現對標的功能[24]。對標裝置常用的執行機構有2種，分別為純齒形（見圖4）、電磁鐵式。為了增加可靠性，齒形傳動處可增加永磁鐵。

電磁鐵需要通電才能與管座的鐵片吸合完成對標。德國IWK公司型號為TFS220的雙管圓盤式軟管灌裝封尾的電磁鐵式對標裝置見圖5。在桿件升降過程中，需要針對特定高度控制電磁鐵的通斷。軟管清潔裝置一般與對標裝置在一起或相鄰，大部分企業采取的吹氣方式是當軟管的蓋子蓋上后直接吹氣、吸氣，去除軟管內部可能存在的灰塵和纖維屑。軟管內部吹入的氣體大多為空氣或者氮氣。

圖3 上管裝置

圖4 齒形對標

圖5 IWK型號TFS220電磁鐵式對標裝置

純齒形傳動對標是一種可靠的對標方式，在高速生產的過程中需要以較快的速度實現齒形的嚙合，在這過程中會造成下方傳動齒形與杯座齒形的沖擊，在高速頻繁工作的情況下容易造成齒形之間的磨損，從而造成對標精度不高，需要經常對磨損的齒形器件進行更換。電磁鐵式對標傳動機構相對簡單一些，需要解決的技術難點是在磁性吸附對標停止時可能會產生微小的滑移，影響對標的精度。

2.3 灌裝裝置

2.3.1 灌裝原理

灌裝裝置需要根據灌裝膏體粘性的不同，采用正確的灌裝原理和相應的灌裝閥[25]。比較常用的灌裝方法有等壓式、常壓式、真空負壓式和機械壓力式 等[26—29]。對于日用化妝品、牙膏等，其流體粘度大，靠自身重力難以流動，必須靠外壓力才能更好地進行流動。此類流體在灌裝時應采用壓力法灌裝。柱塞式灌裝具有良好的輸送和定量特性，廣泛應用于高粘稠物料的灌裝[30—31]。

對于粘性較強會產生拉絲的膏體，灌裝完后可能存在膏體從灌嘴泄漏產生拉絲的情況，要求灌裝機構帶有止漏裝置結構[32]。對于粘稠膏體的灌裝，需要改善膏體灌裝機構，防止灌注產生拉絲[33]。如果產生膏體拉絲容易對軟管尾部產生污染，從而影響后面的封尾效果，甚至造成產品的不合格。對于粘性較強的膏體灌裝，需要考慮設計吹斷剪切裝置，以及灌裝嘴口開閉堵漏裝置。柱塞式灌裝頭是灌裝機構的重要組成部分[34—35]，常用柱塞灌裝結構的安裝方式有豎直型（見圖6a）和水平型（見圖6b），不管采用哪種安裝方式，在頻繁灌裝膏體時柱塞缸中的密封圈總是容易磨損，密封圈的壽命一般在3～5 d。

對于灌裝速度，需要考慮物料的粘度和相關的特性，灌注的速度并不是越快越好。在灌注時物料不飛濺的前提下，灌注的速度越快越好。這是整臺設備速度最重要的限制條件。灌裝膏體時，必須防止空氣滯留在產品中，這樣可以減少頂空真空[36—37]。灌裝時灌嘴伸入軟管的底部，實現邊灌裝邊退出（見圖7），確保物料不會因空氣的進入產生空段而出現膏體溢出[38]。

2.3.2 灌裝驅動方式

正確灌裝動作需要轉閥、柱塞、托管和堵料開閉這4個動作合理配置，一般堵料開閉由氣缸驅動，其他3個動作可以由凸輪連桿、伺服機構單獨或組合驅動。

中低速的軟管灌裝封尾機常采用凸輪連桿機構實現上述3個灌裝動作的配合。凸輪連桿機構能夠實現整組灌裝機構的上下移動[39]，是保證灌裝設備平穩、快速地實現復雜動作的核心部件[40]。浙江日高企業的RGNF-80B機型見圖8，該機型的灌裝裝置采用純凸輪機構進行傳動，為了能夠實現大容量灌裝，凸輪需要較大的推程，凸輪的尺寸會相對較大。凸輪連桿機構在軌跡參數設計、加工等方面存在一定的難度，若凸輪連桿機構的相關參數設計得不合適，設備一旦高速運行便會出現抖動現象，雖然設備出現抖動對產品的生產不會造成很大的影響，但是各執行機構之間的傳動會有一定的沖擊，設備在頻繁運行后會產生較大的噪音。

圖6 灌裝機構

圖7 灌裝

圖8 日高純凸輪機構傳動封尾機

浙江日高企業新研發的雙軟管灌裝封尾機見圖9，轉閥采用凸輪驅動，柱塞和托管采用伺服驅動。日高新型的雙軟管灌裝封尾機簡化膏體灌裝機構，柱塞采用滾珠絲桿驅動，托管采用伺服電機同步帶機構，轉閥采用擺桿凸輪機構。IWK公司率先采用純伺服驅動[41—42]，3個主要動作都采用伺服驅動，并且采用曲柄連桿滑塊機構（見圖10）。

灌裝裝置是軟管灌裝封尾機的核心部件之一，并且能夠實現粘稠膏體的定量灌裝，目前灌裝裝置中尚有2個關鍵技術難點需要解決，其中一個是密封件易損問題，另一個是傳動機構的純伺服驅動控制。用于灌裝機構的密封圈一般采用食品級材料的O型密封圈，經過多年的工程實踐發現，在設備正常運行的情況下柱塞缸中活塞頻繁往復運動加劇了密封圈與柱塞缸的干摩擦，密封圈最長的壽命約為7 d，提高密封圈的使用壽命是當前膏體灌裝生產需要解決的技術難題之一。純伺服傳動驅動控制是實現設備智能化生產的前提，當前國內設備大多采用傳統的純凸輪傳動機構，少部分能夠采用伺服和凸輪傳動組合的結構。傳統凸輪傳動機構的傳動路線復雜，而且在設備高速運行過程中容易發生抖動等現象，這也是國內設備目前存在的問題之一。

圖9 日高凸輪與伺服電機組合灌裝封尾機

圖10 IWK純伺服傳動灌裝封尾機

2.4 熱封尾

軟管進行尾部封合前，其內側必須處于熔融 狀態，同時外側平整。加熱方式為內熱的熱風加熱封尾[43]。熱風加熱封尾利用電加熱器產生的熱風進入加熱裝置的內腔，加熱裝置內腔的熱噴頭會發熱，利用熱噴頭產生的熱量對軟管尾部進行熔融密封，見圖11。塑料軟管的熱封一般不采用高頻、電加熱和超聲波等加熱方式[44]，高頻密封技術只適用于極性材料的介電密封，如聚氯乙烯或需要金屬元件的感應密封，如鋁[45]，超聲波密封主要適用于粉末、咖啡、面粉等松散物料的灌裝封尾[46]。

熱風加熱塑料軟管時溫度需要控制在一定的范圍，溫度過高容易造成軟管膜損壞，影響外觀質量[47]。加熱機構需要設置冷卻裝置，如圖11中的冷卻管道，這樣可以防止熱封的溫度過高。熱封的傳動機構也有2種，分別為軟管上升和加熱裝置下降。需要其能夠根據軟管規格型號的不同進行上下升降行程的調節。

圖11 加熱裝置

軟管加熱和封尾是軟管灌裝封尾機的2個關鍵技術，封尾需要控制合適的壓力和間隙。熱封夾頭有2種設計：控制壓力和控制間隙。控制壓力通常采用氣缸進行夾緊密封；控制間隙需要有能夠微調的間隙，采用凸輪插片凸輪式來微調。同時，一般這兩者的傳動機構都可以采用凸輪連桿機構來實現，上下升降的行程可以通過調節連桿的長度來實現。

當前采用較多的塑料軟管的加熱方式是內熱的熱風加熱，這種加熱方式在國內外的應用都很成熟。熱噴頭吹出來的熱風還不能實現回收利用，而是直接排到大氣中。若能對熱噴頭吹出的熱氣經過濾回收利用，能有效減少資源浪費，同時也是未來高端軟管灌裝封尾機發展的方向之一。

2.5 剪尾

剪尾機構與夾緊封尾機構的執行動作很相似，可以借鑒夾緊封尾機構。常見的軟管剪尾形式（見圖12）有波浪形、裙邊形、圓弧形等。

為了保證剪尾效果的美觀，需要注意剪尾刀的布局放置：外側切刀平行安裝，切尾時先到位，靠住已經封尾的外側邊；內側切刀傾斜安裝，切尾時后到位，完成切尾動作；外側刀在垂直方向上應該浮動，補償剪尾是切刀的垂直方向上的間隙，見圖13。

圖12 軟管剪尾形式

圖13 剪尾機構

上述軟管剪尾形式都體現了剪尾機構能夠實現多元化的軟管尾部剪尾。在工程中還需考慮到實際應用的問題，例如直線型采用的是剪刀方式切邊，受力區域是1個點，依次形成一條直線，這樣切出的軟管尾部才美觀；曲線型（如弧線、波浪形狀）切刀的形狀和磨損特別嚴重，可能1次磨完尺寸就會有變化，曲線切割應該從中間向兩邊切開，刀具的磨損和刀具的布置是軟管尾部剪尾需要解決的技術難點之一。

3 結語

概述了塑料軟管灌裝封尾機的工藝分析和關鍵技術的研究，并分析得到以下結論。

1）灌裝機構中密封件壽命短，需要頻繁更換的問題尚未得到有效的解決。在灌裝機構中密封圈的應用比較多，密封圈的類型以食品級硅膠O型密封圈為主，若密封圈處于靜密封的環境中壽命能夠長達一兩個月，處于動密封的環境中密封圈的使用壽命最長為7 d。對于膏體灌裝密封問題，至今尚未找到一 種材料既滿足食品衛生要求，又具備較長壽命的密 封圈。

2）在未來的設計和發展中，軟管灌裝封尾機的發展需要集多種新材料于一體，采用高新的技術提升設備的使用性能，進一步拓寬設備的使用范圍，主要體現在設備的灌裝機構具備易清洗結構、符合人機工程學、用途多、外觀整潔美觀，符合食品衛生等要求，以及設計過程中注入的環保意識強，節能化程度高等。

3）新型的軟管灌裝封尾機的結構布局將趨向于鏈帶跑道式結構發展，生產也將朝著更加高速、高效化等方向發展，生產出來的產品更加美觀，封尾、剪尾的圖案類型也更加多元化。

4）未來高端的軟管灌裝封尾機的驅動方式將朝著純伺服控制技術的方向發展，能夠實現更加智能化生產，例如能夠實現產品的在線稱質量、遠程控制診斷、自動排查處理故障等一系列的智能化服務。

文中詳細介紹了軟管灌裝封尾的關鍵工藝和技術，分析了軟管灌裝封尾機的各個生產工藝路線，包括自動上管的不同方式、光電傳感器對標檢測的不同傳動機構、灌裝的工作原理，以及不同的結構類型、熱封尾和剪尾形式等關鍵工位結構特點。文中還對比分析了國內外知名企業研發生產的典型軟管灌裝設備的關鍵裝置和技術，為從事此類研發的人員提供了技術綜述。

[1] LSHRAT M, GUlZAR A N, SHUAIB M D, et al. Novel Food Packaging Technologies: Innovations and Future Prospective[J]. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 2018, 17(4): 454-462.

[2] 趙鵬, 曹樂. 牙膏包裝發展探討[J]. 包裝工程, 2010, 31(4): 117-119.

ZHAO Peng, CAO Le. Development of Toothpaste Packaging[J]. Packaging Engineering, 2010, 31(4): 117-119.

[3] 趙小芳, 黃丹. 包裝容器開啟方式的宜人性設計探析[J]. 包裝工程, 2009, 30(1): 210-212.

ZHAO Xiao-fang, HUANG Dan. Analysis of the Pleasant Design of Packing Container Opening Mode[J]. Packaging Engineering, 2009, 30(1): 210-212.

[4] 白冰. 藥品包裝行業發展態勢[J]. 包裝工程, 2004(4): 124-126.

BAI Bing. Development Trend of Drug Packaging Industry[J]. Packaging Engineering, 2004(4): 124-126.

[5] 佚名. 塑料軟管包裝發展勢頭強勁[J]. 中國包裝工業, 2007(11): 29-30.

ANON. Plastic Hose Packaging is Strong[J]. China Packaging Industry, 2007(11): 29-30.

[6] 田耀華. 軟管包材發展趨勢和GMP對其制造的要求[J]. 機電信息, 2004(10): 17-19.

TIAN Yao-hua. Development Trend of Hose Packaging Material and GMP Requirements for Its Manufacturing[J]. Electromechanical Information, 2004(10): 17-19.

[7] 章金宇, 馬清龍, 李海軍. 視覺檢測技術在高速軟管灌裝機上的使用[J]. 制造業自動化, 2019, 41(1): 79-82.

ZHANG Jin-yu, MA Qing-long, LI Hai-jun. Use of Visual Detection Techniques on High-Speed Hose Filling Machines[J]. Manufacturing Automation, 2019, 41(1): 79-82.

[8] 謝宇. PLC鋁管灌裝封尾機控制系統的改造[J]. 溫州職業技術學院學報, 2009, 9(4): 58-60.

XIE Yu. Transformation of PLC Aluminum Pipe Filling Tail Control System[J]. Journal of Wenzhou Vocational and Technical College, 2009, 9(4): 58-60.

[9] 劉恒珍, 吳秀梅. 全自動裝盒機軟管下料機構的設計[J]. 包裝工程, 2008(5): 52-54.

LIU Heng-zhen, WU Xiu-mei. Design of Lower Feeding Mechanism of Fully Automatic Packing Machine Hose[J]. Packaging Engineering, 2008(5): 52-54.

[10] ZHANG De-min, LI Shi-bo. Design and Realization of Liquid Filling Machine Intelligent Control System[C]//Proceedings of 2015 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation(ICMA). IEEE, 2015: 1283-1288.

[11] 馬祖達, 吳朝武, 馬仟仲, 等. 全自動軟膏灌裝封尾機的研究與開發[J]. 包裝與食品機械, 2006(1): 1-6.

MA Zu-da, WU Chao-wu, MA Qian-zhong, et al. Research and Development of Automatic Ointment Filling Sealing Machine[J]. Packaging and Food Machinery, 2006(1): 1-6.

[12] 盧勉軍. 軟管封尾機的現狀與改進[J]. 包裝工程, 1999, 20(6): 43-47.

LU Mian-jun. Current Situation and Improvement of Hose Tail Sealing Machine[J]. Packaging Engineering, 1999, 20(6): 43-47.

[13] 吳華清, 彭佶. OPTIMA2400全自動灌裝封尾機傳動機構常見故障分析及改造修復的實踐[J]. 輕工科技, 2015, 31(7): 63-64.

WU Hua-qing, PENG Ji. Practice of Common Fault Analysis and Transformation and Repair of OPTIMA2400 Fully Automatic Filling and Tail Sealing Machine Transmission Mechanism[J]. Light Industry Technology, 2015, 31(7): 63-64.

[14] 張世榮. 軟管的灌裝和封尾[J]. 包裝與食品機械, 1994(1): 9-12.

ZHANG Shi-rong. Filling and Tail Sealing of the Hose[J]. Packaging and Food Machinery, 1994(1): 9-12.

[15] 龐鳳華, 龐超熒. 維生素E乳膏GMP廠房布局設計[J]. 化學工程與裝備, 2014(9): 64-67.

PANG Feng-hua, PANG Chao-ying. Vitamin E Cream GMP Plant Layout Design[J]. Chemical Engineering and Equipment, 2014(9): 64-67.

[16] 高甲君. 降低牙膏灌裝廢品率的幾項措施[J]. 口腔護理用品工業, 2014, 24(4): 44-47.

GAO Jia-jun. Several Measures to Reduce the Waste Rate of Toothpaste[J]. Oral Care Supplies Industry, 2014, 24(4): 44-47.

[17] 楊國太, 劉有余. 全自動封閉式非定量塑管灌裝封口機的研制[J]. 機械工程師, 2008(2): 80-82.

YANG Guo-tai, LIU You-yu. Development of Fully Automatic Closed Non-Quantitative Plastic Tube Filling and Seal Machine[J]. Mechanical Engineer, 2008(2): 80-82.

[18] 周文會, 李玉乾. 化妝品用口部灌裝軟管長度的測量方法的探討[J]. 上海包裝, 2020(2): 59-61.

ZHOU Wen-hui, LI Yu-qian. Measurement of the Length of Mouth Filling Hose for Cosmetics[J]. Shanghai Packaging, 2020(2): 59-61.

[19] 張銳. 淺談化妝品軟管包裝[J]. 上海包裝, 2015(6): 31-33.

ZHANG Rui. Talk about Cosmetic Hose Packaging[J]. Shanghai Packaging, 2015(6): 31-33.

[20] 徐春生. 《牙膏生產技術理論》系列講座第八講牙膏設備技術理論[J]. 日用化學品科學, 2020, 43(8): 55-56.

XU Chun-sheng. "Toothpaste Production Technology Theory" Series Lecture on the Eighth Toothpaste Equipment Technology Theory[J]. Daily Chemical Science, 2020, 43(8): 55-56.

[21] 田耀華, 劉廣利, 劉恒珍. 無菌軟膏劑滅菌灌裝封尾連續生產裝置及特點[J]. 機電信息, 2014(32): 1-6.

TIAN Yao-hua, LIU Guang-li, LIU Heng-zhen. Continuous Production Device and Characteristics of Sterile Ointment Sterilization and Tail Filling[J]. Electromechanical Information, 2014(32): 1-6.

[22] 袁國盼, 謝柳輝. 軟管插放機械手的結構設計及其優化[J]. 機電工程技術, 2006(11): 81-83.

YUAN Guo-pan, XIE Liu-hui. Structural Design and Optimization of the Hose Plug and Release Manipulator[J]. Electromechanical Engineering Technology, 2006(11): 81-83.

[23] 袁國盼. 光電識標對管裝置的優化設計與標準檢驗[J]. 機電工程技術, 2007(12): 61-64.

YUAN Guo-pan. Optimization Design and Standard Test of Tube Device[J]. Mechanical and Electrical Engineering Technology, 2007(12): 61-64.

[24] ZHANG Hui. Application Strategies of Photoelectric Detection in Mechanical Design and Manufacture[C]// 2017 4th International Conference on Machinery, Materials and Computer (MACMC 2017). Atlantis Press, 2018: 754-757.

[25] 慶波. 高效率灌裝機的關鍵結構設計與研究[D]. 南京: 南京理工大學, 2015: 18-24.

QING Bo. Key Structure Design and Research of High-Efficiency Filling Machine[D]. Nanjing: Nanjing University of Technology, 2015: 18-24.

[26] 劉丁丁, 譚保輝, 馮志華, 等. 等壓及常壓灌裝閥灌裝時間的分析計算[J]. 蘇州大學學報(工科版), 2012, 32(4): 33-39.

LIU Ding-ding, TAN Bao-hui, FENG Zhi-hua, et al. Analysis and Calculation of the Filling Time of Equal Pressure and Constant Pressure Filling Valve[J]. Journal of Soochow University (Engineering Edition), 2012, 32(4): 33-39.

[27] 黃志剛. 食品包裝技術及發展趨勢[J]. 包裝工程, 2003, 24(5): 90-91.

HUANG Zhi-gang. Food Packaging Technology and Development Trends[J]. Packaging Engineering, 2003, 24(5): 90-91.

[28] 丁春龍. 粘稠物料計量灌裝技術研究與裝置開發[D]. 哈爾濱: 哈爾濱商業大學, 2019: 2-3.

DING Chun-long. Research and Device Development of Metering and Filling Technology of Viscous Materials[D]. Harbin: Harbin University of Commerce, 2019: 2-3.

[29] 郭天寶, 孔軍平. 自動灌裝機的誤差分析與控制對策探討[J]. 中國高新區, 2018(11): 149-150.

GUO Tian-bao, KONG Jun-ping. Error Analysis and Control Countermeasures of Automatic Filling Machine[J]. China High-Tech Zone, 2018(11): 149-150.

[30] 楊福馨, 王生澤. 充填管口孔形對粘稠流體斷流效果的影響研究[J]. 包裝工程, 2010, 31(17): 94-96.

YANG Fu-xin, WANG Sheng-ze. Study on the Effect of Filling Orifice on Fracture of Thick Fluid[J]. Packaging Engineering, 2010, 31(17): 94-96.

[31] 呂帥, 張裕中. 高粘稠物料在灌裝閥體內的流動狀態分析[J]. 包裝工程, 2012, 33(15): 10-15.

LYU Shuai, ZHANG Yu-zhong. Analysis of the Flow State of High Viscous Material in the Filling Valve[J]. Packaging Engineering, 2012, 33(15): 10-15.

[32] 何晶. 全自動軟膏灌裝封尾機的研究與開發[J]. 現代制造技術與裝備, 2019, 276(11): 37-38.

HE Jing. Research and Development of Automatic Ointment Filling Sealing Machine[J]. Modern Manufacturing Technology and Equipment, 2019, 276(11): 37-38.

[33] SAVOIE-LAVIGUEUR G, LEBEL A, LAJOIE S, et al. Gating System for Accumulating Items and Related Filling Machine and Methods: US, 16/837 242[P]. 2020-10-08.

[34] 丁毅, 陳立民. 基于CFX-ANSYS的灌裝頭斜T型管接頭的流固耦合分析[J]. 包裝工程, 2011, 32(15): 85-87.

DING Yi, CHEN Li-min. Analysis of Inclined T Coupling Based on CFX-ANSYS[J]. Packaging Engineering, 2011, 32(15): 85-87.

[35] LIU Ke, YANG Da-zhi, YANG Zong-ze. Optimization and Design of Key Technology of New Type Bottled Water Filling Machine[J]. International Core Journal of Engineering, 2020, 6(9): 399-405.

[36] FELLOWS P J. Food Processing Technology Principles and Practice[M]. Cambridge: Woodhead Publishing Series in Food Science, 2009: 783-787.

[37] FELLOWS P J. Food Processing Technology Principles and Practice[M]. Cambridge: Woodhead Publishing Series in Food Science, 2016: 1045-1050.

[38] 盧立新, 彭國勛, 陸佳平. 包裝機械概論[M]. 北京: 中國輕工業出版社, 2011: 289.

LU Li-xin, PENG Guo-xun, LU Jia-ping. Introduction to Packaging Machinery[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2011: 289.

[39] 趙林林, 范倩男, 徐建高, 等. 藥用灌裝機針升降機構的設計[J]. 機械研究與應用, 2019, 32(6): 79-81.

ZHAO Lin-lin, FAN Qian-nan, XU Jian-gao, et al. Design of the Pharmaceutical Filling Machine Needle Lifting Mechanism[J]. Mechanical Research and Application, 2019, 32(6): 79-81.

[40] 何咸榮, 潘嘹, 盧立新, 等. 無菌灌裝機預成型凸輪連桿組合機構運動可靠性分析[J]. 食品與機械, 2021, 37(4): 98-102.

HE Xian-rong, PAN Liao, LU Li-xin, et al. Motor Reliability Analysis of Combined Mechanism of Sterile Filling Machine[J]. Food and Machinery, 2021, 37(4): 98-102.

[41] 龔偉. 隆力奇高起點進軍口腔護理品市場[J]. 口腔護理用品工業, 2014, 24(2): 59.

GONG Wei. Longrich Enters the Oral Care Products Market from a High Starting Point[J]. Oral Care Supplies Industry, 2014, 24(2): 59.

[42] 龔偉. 隆力奇高起點進軍口腔護理市場在國際日化巨頭的圍剿下異軍突起[J]. 中國質量萬里行, 2014(4): 54-55.

GONG Wei. Longrich from the High Starting Point Into the Oral Care Market in the International Daily Chemical Giants Suddenly Rose[J]. China Quality Thousand Miles, 2014(4): 54-55.

[43] 劉爽. 關于軟管封尾機的現狀與改進的研究[J]. 現代制造技術與裝備, 2019(11): 58-59.

LIU Shuang. Research on the Current Situation and Improvement of Hose Tail Seal Machine[J]. Modern Manufacturing Technology and Equipment, 2019(11): 58-59.

[44] 林華國. 簡述復合管封尾設備[J]. 牙膏工業, 2001(3): 34-35.

LIN Hua-guo. Brief Description of Composite Pipe Sealing Equipment[J]. Toothpaste Industry, 2001(3): 34-35.

[45] EMST U. Sealing of Packaging Sheets Using High- Frequency Techniques[J]. Packaging Technology and Science 1993, 6(93): 63-67.

[46] SASCHA B, KARSTEN T, JENS-PETER M. Ultrasonic Sealing of Flexible Packaging Films-Principle and Characteristics of an Alternative Sealing Method[J]. Packaging Technology and Science, 2012, 25(4): 233-248.

[47] QIN Hui-gong. Application of Parameter-Adaptative Fuzzy PID Control in the Temperature Control System for Liquor Filling and Sealing Machine[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 3360(599): 831-834.

Process Analysis and Key Technology of Plastic Hose Filling and Sealing Machine

MENG Shuang1, LI Guang-hui1, LIU Song-yun1, ZHANG Wei2, WU Chao-wu3, XU Pei-hua3

(1.School of Light Industry, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China; 2.Ningbo Tech University, Ningbo 315100, China; 3. Zhejiang Rigao Intelligent Machinery Co., Ltd., Wenzhou 325003, China)

The work aims to analyze the development status and characteristics of plastic hose filling and sealing machines at home and abroad, in order to deeply analyze and summarize the production process route and key technologies of the equipment for solving the technical difficulties existing in the research and development of new high-end hose filling and sealing machines by domestic small and medium-sized enterprises. The overall layout and production process of hose filling and sealing machine were analyzed. Compared with the structural features of key stations of hose filling and sealing machines developed and produced by well-known enterprises at home and abroad, the process routes such as hose feeding, benchmarking, filling and heat sealing were investigated in details. Through the analysis on the process route of the hose filling and sealing machine, it was found that the transmission mechanism of the hose filling and sealing machine was more integrated with servo control technology, and the equipment would be more intelligent, high-speed and efficient in the future. The production process route and key technologies of hose filling and sealing machine are introduced in details, which provides a basis for the development of new hose filling and sealing machine in China and a reference for enterprises and personnel developing high-performance hose filling and sealing machine.

sticky materials; paste; hose; filling; sealing machine

TB486

A

1001-3563(2022)01-0042-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.01.006

2021-08-01

寧波市公益類科技基金（202002N3082）

孟爽（1979—），女，博士，哈爾濱商業大學副教授，主要研究方向為現代食品加工技術與裝備。