第一章 绪论 包装机械

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第一节 包装机械化的重要意义 第二节 包装机械的主要特点及发展方向 第三节 包装机械工业的概况及发展 第四节 包装机械的分类型号编编制方法

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第一章

绪

论

第一节 包装机械化的重要意义 近半个多世纪以来,随着生产与流通日益社会化、 近半个多世纪以来 ,随着生产与流通日益社会化、现 代化,产品包装正以崭新的面貌崛起,受到人们普遍重视。 代化,产品包装正以崭新的面貌崛起,受到人们普遍重视。 现代包装的基本含义是：对不同批量的产品, 现代包装的基本含义是 ： 对不同批量的产品 , 选用某 种有保护性、装饰性的包装材料或包装容器, 种有保护性 、 装饰性的包装材料或包装容器 ,并借助适当 的技术手段实施包装作业,以达到规定的数量和质量, 的技术手段实施包装作业,以达到规定的数量和质量,同时 设法改善外部结构,降低包装成本, 设法改善外部结构,降低包装成本,从而在流通直至消费的 整个过程中使之容易储存搬运,防止产品破损变质, 整个过程中使之容易储存搬运,防止产品破损变质,不污染 环境,便于识别应用和回收废料,有吸引力,广开销路, 环境,便于识别应用和回收废料,有吸引力,广开销路,不断 促进扩大再生产。 促进扩大再生产。

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无论在国内或国外, 无论在国内或国外,包装工作已涉及到各行各 面广量大,对人民生活、 业,面广量大,对人民生活、国际贸易和国防建设 都带来深刻的影响, 都带来深刻的影响 , 甚至在现代生活中出现了过 去难以想象的新情况: 未经包装出售的商品变得 去难以想象的新情况 : 越来越少了, 越来越少了 , 而且包装上的失败往往会使很好的 产品得不到成功的销售。 因而不妨这样说, 产品得不到成功的销售 。 因而不妨这样说 , 在将 来 , 如果没有现代化的包装就没有商品的生产和 销售; 销售 ; 可是如果没有先进的工业与科学技术的综 合发展,也不可能出现高水平的现代化包装。 合发展,也不可能出现高水平的现代化包装。

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迄今,一些科学技术发达的国家,在食品、 医药、 迄今 , 一些科学技术发达的国家 , 在食品 、 医药 、 轻工、 化工、 纺织、 电子、 仪表和兵器等工业部门, 轻工 、 化工 、 纺织 、 电子 、 仪表和兵器等工业部门 , 已经程度不同地形成了由原料处理、 已经程度不同地形成了由原料处理、中间加工和产品 包装三大基本环节所组成的包装连续化和自动化的生 产过程, 有的还将包装材料加工、 产过程 , 有的还将包装材料加工 、 包装容器成型及包 装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。 装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。 大量事实表明,实现包装的

机械化和自动化, 大量事实表明 ,实现包装的机械化和自动化 ,尤其 是实现具有高度灵活性( 或称柔性) 的自动包装线, 是实现具有高度灵活性 ( 或称柔性 ) 的自动包装线 , 不 仅体现了现代生产的发展方向, 仅体现了现代生产的发展方向 , 同时也可以获得巨大 的经济效益。 的经济效益。

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1)能增加花色品种,改善产品质量,加强市场竞争能力 能增加花色品种,改善产品质量, 现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模 仿人的动作, 仿人的动作 , 甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法包 装出来的成品,不论在式样、质地或精度等方面, 装出来的成品,不论在式样、质地或精度等方面,大都是手 工操作无法胜任和媲美的. 工操作无法胜任和媲美的 .随着商品的多样化 ,这一点越 来越引起了人们的重视.另外,用机械手代替人手, 来越引起了人们的重视 .另外 ,用机械手代替人手 ,就足以 最大限度地避免操作人员同产品直接接触时可能产生的感 从而保证食品药物的清洁卫生和金属制品的防锈防蚀。 染 ,从而保证食品药物的清洁卫生和金属制品的防锈防蚀 。

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2)能改善劳动条件,避免污染危害环境 能改善劳动条件, 对有剧毒、 刺激性的,低温、 潮湿性、 爆炸、 对有剧毒 、 刺激性的 , 低温 、 潮湿性 、 爆炸 、 发射 性的，以及必须放置在暗室的物品， 性的，以及必须放置在暗室的物品，实现了包装的机械 化和自动化，便可大大改善操作条件， 化和自动化，便可大大改善操作条件，避免污染危害环 至于对需要进行长期、频繁、 境。至于对需要进行长期、频繁、重复的以及其他笨重 的包装工作，如能实现机械化和自动化， 的包装工作，如能实现机械化和自动化，则能大大减轻 体力劳动强度，增进工人健康和提高生产效率。 体力劳动强度，增进工人健康和提高生产效率。 3)能节约原材料，减少浪费，降低成本。 能节约原材料，减少浪费，降低成本。 有些粉末、 有些粉末、液体物料在手工包装过程中容易发生逸 起泡、 飞溅现象, 散 、 起泡 、 飞溅现象 , 若改善机械包装则会大大减轻损 伤。

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4)能提高生产效率,加速产品的不断更新 能提高生产效率, 机械包装的生产能力往往比手工包装 提高几倍、十几倍甚至几十倍, 提高几倍、十几倍甚至几十倍,无疑这将会 更好地适应市场的实际需要, 更好地适应市场的实际需要,合理安排劳动 为社会多创造财富。 力,为社会多创造财富。 由此可见, 由此可见,实现包装机械化和建立现代 包装工业, 包装工业,乃是关系到国家长远规划的一件 大事。 大事。

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第二节 包装机械的主要特点及发展方向 包装机械的作用是

给有关行业提供必要的技术装备， 包装机械的作用是给有关行业提供必要的技术装备， 以完成所要求的产品包装工艺过程。 以完成所要求的产品包装工艺过程。为了对包装机械的发 生和发展找出规律性认识并制订适当的对策， 生和发展找出规律性认识并制订适当的对策，有必要深入 地了解它的一些特点。 地了解它的一些特点。 一、包装机械是特殊类型专业机械 包装机械为特殊类型的专业机械,机种繁多， 包装机械为特殊类型的专业机械 , 机种繁多 ， 综合研 究工艺、材料、设备乃是开拓包装新技术的根本途径。 究工艺、材料、设备乃是开拓包装新技术的根本途径。 首先指出，包装物品不仅花色品种多， 首先指出，包装物品不仅花色品种多，而且大都是可变化 如不同粘度的液体，不同粒度的散体和各种片状、 的，如不同粘度的液体，不同粒度的散体和各种片状、块 束状、环状及异形的物体等。而且人们对食品、药品、 状、束状、环状及异形的物体等。而且人们对食品、药品、 日用消费品等的包装还常提出更多更高的要求, 日用消费品等的包装还常提出更多更高的要求 ,以致在客 观上便形成了包装机械突飞猛进、更新较快的局面。 观上便形成了包装机械突飞猛进、更新较快的局面。

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任何事物之间总有它们的共性与个性。 任何事物之间总有它们的共性与个性。若能按照具体条件 探索出一种模块化(或称积木式)的包装机械体系, 探索出一种模块化(或称积木式)的包装机械体系,通过适当改 变模块的组合,使之具有不同的功能和生产能力, 变模块的组合,使之具有不同的功能和生产能力,那么必会有助 于简化设备构造,实现设计制造的计算机化,缩短工作周期, 于简化设备构造,实现设计制造的计算机化,缩短工作周期,降 低生产成本,增强市场竞争能力。如有的制袋成型充填机, 低生产成本,增强市场竞争能力。如有的制袋成型充填机,只配 备几种加料装置就实现了一机多用。 备几种加料装置就实现了一机多用。 鉴于大多数包装机构复杂、 动作精确、 运行速度快、 鉴于大多数包装机构复杂 、 动作精确 、 运行速度快 、 工 位多,所以应力求其工作协调可靠,尽量少发生故障和误动作。 位多,所以应力求其工作协调可靠,尽量少发生故障和误动作。 为此,要设法改善自动包装机及自动包装线的整机造型、 为此,要设法改善自动包装机及自动包装线的整机造型、总体 布局、故障显示和安全防护等措施。 布局、故障显示和安全防护等措施。 包装材料是包装工业的基础。 包装材料是包装工业的基础 。 选择合适的包装材料为有 效地利用资源,提高生产

与运输效率,节约能耗, 效地利用资源,提高生产与运输效率,节约能耗,降低成本和广 开销路创造了有利的条件。在一般情况下, 塑料、 开销路创造了有利的条件。在一般情况下,纸、塑料、璃、陶 金属等材料均各有其利弊, 瓷、金属等材料均各有其利弊,应按具体条件经综合分析而决 定取舍。 定取舍。

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从五十年代起, 有机合成、 从五十年代起 , 有机合成 、 金属冶炼等工业部门取得 了迅速发展, 了迅速发展 , 并给包装工业部门提供了相当丰富的新型材 容器、涂料、油墨和粘合剂。从而使包装技术方法、 料、容器、涂料、油墨和粘合剂。从而使包装技术方法、 结构设计和所用的机械设备产生了革命性的变化。 结构设计和所用的机械设备产生了革命性的变化。例如拉 伸包装、收缩包装、喷雾包装、真空充气包装、 伸包装、收缩包装、喷雾包装、真空充气包装、热成型包 装、压敏贴标、高频热封等新技术和新装备就是在那个时 压敏贴标、 期应运而生的。 期应运而生的。 当前,液体软包装尤其是无菌软包装发展很快。借助 当前, 液体软包装尤其是无菌软包装发展很快。 塑料、铝箔、纸及其多层复合材料制作的各种形式的袋、 塑料、铝箔、纸及其多层复合材料制作的各种形式的袋、 大都用于充填果汁、牛奶、酱类、油脂、 管 、 瓶 、 罐 , 大都用于充填果汁 、 牛奶 、 酱类 、 油脂 、 冰 淇淋、洗涤剂和化妆品等物料。其优点是,保护作用好, 淇淋、洗涤剂和化妆品等物料。其优点是,保护作用好,便 于贮藏、运输、携带、使用,而且资源丰富,成本低, 于贮藏 、运输 、 携带 、 使用,而且资源丰富 ,成本低 ,能回 收处理。但是,对于一般用途的大型容器,为增强牢固性和 收处理。但是,对于一般用途的大型容器, 钢性,有的则以硬质塑料来代替。 钢性,有的则以硬质塑料来代替。

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总之, 总之 , 现代包装不单作为一个独立的工业部门已经取 得了惊人的进展, 得了惊人的进展 ,同时也逐步形成为一门崭新的综合性学 即国际上公认的“包装工程学” 科 , 即国际上公认的 “ 包装工程学 ” 。 其中包括包装材料 包装工艺学、包装设计学、包装印刷学、包装动力学、 学、包装工艺学、包装设计学、包装印刷学、包装动力学、 包装机械学、包装检测学、包装管理学、 包装机械学 、 包装检测学 、 包装管理学 、 以及包装标准 化等重要分支。反过来,这又为包装工业的健全发展打下 化等重要分支。 反过来, 坚实的理论与实践基础。 坚实的理论与实践基础。 二、在发展专用机种的同时,积极开发通用包装机械 在发展专用机种的同时, 包装机械在发展专用机种的

同时, 包装机械在发展专用机种的同时 , 为满足现代包装的 实际需要正在不断扩大其通用能力,积极开发各种新型的 实际需要正在不断扩大其通用能力, 通用包装机。 通用包装机。 研制通用包装机的目的,一是要适应被包装物品、包 研制通用包装机的目的, 一是要适应被包装物品、 装材料和包装形式的多样化; 装材料和包装形式的多样化 ;二是要照顾制造使用单位的 技术力量、设备配备和生产成本。 技术力量、设备配备和生产成本。

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今后,根据旅游、地质勘探、国防建设的实际需要, 今后 ,根据旅游、 地质勘探 、国防建设的实际需要 ,还得 大力研究方便食品和方便口粮等包装新技术, 大力研究方便食品和方便口粮等包装新技术 , 随之将进一步 促进包装机械的革新与创造。 促进包装机械的革新与创造。 近十多年内, 近十多年内 , 高强度的卷筒纸和玻璃瓶开始应用于包装 工业领域,加上大大改进了机械的结构材料( 工业领域,加上大大改进了机械的结构材料(如优质轻合金构 制造装配精度和传动控制系统,还增设了自动供料、 件)、制造装配精度和传动控制系统,还增设了自动供料、接 头等装置,结果使裹包机、 灌装机都得以大幅度地提高生产 头等装置 , 结果使裹包机 、 能力。 能力。 有一种新型香皂包装机, 有一种新型香皂包装机 , 所用的外层包装纸预先涂有速 干的粘合剂,在高速连续供送过程中依次进行裹包、 干的粘合剂 , 在高速连续供送过程中依次进行裹包 、 热封和 冷却,结果生产能力比一般间歇式的增加一倍左右。 冷却,结果生产能力比一般间歇式的增加一倍左右。 罐包装容器的封口形式, 除早期的王冠盖、 瓶 、 罐包装容器的封口形式 , 除早期的王冠盖 、 螺旋盖 以外,又出现了如易开的撕拉盖、扭断盖等新形式, 以外,又出现了如易开的撕拉盖、扭断盖等新形式,有的还外 加起保护、装饰、标志作用的热收缩封套。 加起保护、装饰、标志作用的热收缩封套。

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因而国际包装界日益重视包装机的通用性, 因而国际包装界日益重视包装机的通用性 , 以便借助 有限的机械设备获得较大的经济效益。下面举例说明。 有限的机械设备获得较大的经济效益。下面举例说明。 国外盛极一时的接缝式裹包机(俗称卧式枕形包装机) 国外盛极一时的接缝式裹包机(俗称卧式枕形包装机) 可用多种柔性材料在较宽的尺寸范围内包装各种块、 可用多种柔性材料在较宽的尺寸范围内包装各种块、片、 棒状及外形不规则的单件或组合件,有的还能窝边、充气。 棒状及外形不规则的单件或组合件 ,有的还能窝边 、 充气 。 此类机种的最新一代产品配有微型电子计

算机控制系统, 此类机种的最新一代产品配有微型电子计算机控制系统 , 按给定的被包装物品尺寸和生产能力通过微机储存的程序 进行运算以确定应调量,再控制有关的伺服电机来灵活改 进行运算以确定应调量, 变料带的横封切割间距及同步运行速度, 变料带的横封切割间距及同步运行速度 ,并用数子显示出 达到切割准确,节省包装材料,操作方便等目的。 来,达到切割准确,节省包装材料,操作方便等目的。 新近问世的压敏贴标机因具有结构简单、工艺先进、 新近问世的压敏贴标机因具有结构简单、工艺先进、通用 性强等优点已被大量采用。 性强等优点已被大量采用。此标签预涂一层持久性压敏粘 合剂、再匀敷到加有硅酮的卷带上。 合剂、再匀敷到加有硅酮的卷带上。工作时借专用机构展 至转折处将标签脱开而移于物件所要贴的部位上。 开,至转折处将标签脱开而移于物件所要贴的部位上

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关于装盒( 机械的发展方向是进一步扩大多种、 关于装盒 ( 箱 ) 机械的发展方向是进一步扩大多种 、 多 规格的单件或组合件的包装,加上盒( 型变化多、变化快, 规格的单件或组合件的包装,加上盒(箱)型变化多、变化快, 因而大都属于充填或裹包类型的装盒( 机械, 因而大都属于充填或裹包类型的装盒(箱)机械,其通用化程 度越来越高了。 度越来越高了。 当前,在提高包装机通用能力方面又取得了不少新进展。 当前,在提高包装机通用能力方面又取得了不少新进展。 例如对装箱、封箱、捆扎、 例如对装箱 、 封箱 、 捆扎 、 结扎等流水线传送来的多规格 物件,已经能够实现随机处理。 物件,已经能够实现随机处理。当它们一到达包装工位便可 自动调节执行机构而完成所规定的包装作业。 今后如何扩 自动调节执行机构而完成所规定的包装作业 。 大混流自动包装线的随机处理范围, 大混流自动包装线的随机处理范围,则是国际包装界的科技 人员深感兴趣的一大课题。 人员深感兴趣的一大课题。 应该指出,在强调通用包装机的发展时, 应该指出 , 在强调通用包装机的发展时 , 还要注意发展 专用机种。现以胶囊和卷烟的包装为例, 专用机种。现以胶囊和卷烟的包装为例,鉴于其形状和尺寸 能保持相对稳定,因而宜于选用专用包装机, 能保持相对稳定 , 因而宜于选用专用包装机 , 以便简化结构 和控制系统, 和控制系统,大幅度提高生产能力并且可组成多功能包装机 或者自动包装线。 或者自动包装线。

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应该指出, 在强调通用包装机的发展时, 应该指出 , 在强调通用包装机的发展时 , 还要注意 发展专用机种。现以胶囊和卷烟的包装为例,鉴于其形 发展专用机种。现以胶

囊和卷烟的包装为例, 状和尺寸能保持相对稳定,因而宜于选用专用包装机, 状和尺寸能保持相对稳定 , 因而宜于选用专用包装机 , 以便简化结构和控制系统,大幅度提高生产能力, 以便简化结构和控制系统 , 大幅度提高生产能力 , 并且 可组成多功能包装机或者自动包装线。 可组成多功能包装机或者自动包装线。 总之,通用、 多用、 专用包装机的分类, 总之 , 通用 、 多用 、 专用包装机的分类 , 主要取决 于包装品种和包装批量的多少与组合。 于包装品种和包装批量的多少与组合 。 它们都各有特 点和适用范围, 点和适用范围,只不过在发展的比重上要随着社会的需 求而有所侧重。 求而有所侧重 。 许多国家曾走过的发展包装机械的成 功道路足以证实这一点。 功道路足以证实这一点。 三、包装机械日趋联动化、高速化、自动化 包装机械日趋联动化、高速化、 包装机械日趋联动化、高速化, 包装机械日趋联动化、高速化,并相应提高自动化 技术水平,使设备功能逐步完善。在这方面, 技术水平 , 使设备功能逐步完善 。 在这方面 , 国际包装 机械的发展大体上经历了四个主要阶段： 机械的发展大体上经历了四个主要阶段：

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热成型的贴体包装原先都是用单张膜片和多孔底板间 歇包封五金元件及日用品的。如今已研制成功将塑料挤出 成型与底板热封合为一体并能连续工作的机组了。这样, 不仅大幅度提高生产效率,还节省原料和电耗。 对贵重仪器、手工艺品的装箱,已采用现场喷射发泡 填充剂的办法使之可靠定位,并达到缓冲防震、减轻箱重 等目的。它的功能给缓冲包装设计和装箱机械化增添了新 的课题。 关于包装设计必须从艺术与功能的角度来选则包装材 料、包装形式及其结构尺寸。譬如老式的“天地帽”和 “翻转盖”的硬纸盒型就难以满足机械包装的要求;而新 近研制出来的一种连续式安瓶式充填封口机,可将安瓶的 波形衬板改在现场用卷筒纸制造,然后往上排瓶、计数、 切断、再推入已被打开的折叠式细纸盒内。有了这种多功 能机,自然使安瓶的装盒工艺过程大为改观。

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第一阶段—从本世纪初直至第二次世界大战结束以前,在 食品、医药、卷烟、火柴、日用化工等工业部门实现了包 装作业的机械化。 第二阶段—五十年代,包装机广泛采用以普通电开关和电 子管为主的自动控制系统,实现了初级自动化。 第三阶段—六十年代,以机电液气综合技术(包括由晶体管 等元件组成的控制系统)装备起来的先进包装机明显增多, 机种进一步扩大,在此基础上实现了专用的自动包装。 第四阶段—七十年代,将微电子技术引入自动包装机和自 动包装线,实

现了由电子计算机控制的包装生产过程。从 八十年代初开始,在某些包装领域里将微机、机械人更多 地应用于供料、检测和管理等方面,准备向柔性自动包装 线和“无人化”自动包装车间过渡。

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在加速发展包装机械自动化的工作中;有些关健性问题值 得认真考虑： 1)根据我国实际情况既要大力研制先进的全自动和半自动 的包装机,还要对某些行业中有效、小型轻巧的手动包装工具 与装置给予足够重视,以充分发挥其相辅相成的作用。 2)为提高自动包装机的工作可靠性,必须设法简化结构、 控制系统和操作程序,并尽量采用连续传动。虽然有不少包装 机是在模拟手工包装动作的基础上创造出来的,可是却没有必 要一切都按手工动作去做,以免弄巧成拙,得不偿失。 3)包装自动化程度的高低会直接影响产品质量、能量消耗、 操作环境和劳动生产率但这并非是确切估量机械结构复杂程度 的唯一标志。例如,粉粒物料和液体物料一般都可借助较简单 的装置来妥善解决自动供送问题,然而对卷筒式包装机材料和 不规则块状物品要想实现全自动供送就不那么容易了。

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4)在包装机械自动化中,今后的主攻方向： 一是包装材料、包装容器、被包装物品的自动整理、供送和成品输 出, 二是单机、联合机及作业线内部的自动协调工作和对故障、更换产 品的自动处理; 三是对包装质量的非接触式的自动检测以及不合格品自动剔除,并 可随机地自动调节有关参数从而维持正常的工作条件; 四是为适应多品种、小批量包装日益发展的实际需要,加强机电一 体化,开辟新一代的柔性自动包装机和自动包装线,建立相应的生产 管理体系。 实践表明,搞好包装机械自动化不单脱离不开机电光液气(包括 射流)等常规技术手段的相互渗透与配合,同时还必须了解和有关的 尖端科学,因地制宜地吸收对改进包装机械确有实用价值的部分,使 之保持一定的生命力 。

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在包装机械自动化中,光电技术越来越起着重要作用。 例如可用来自动检测流水线上包装容器的形状、口径、伤 痕、污垢、缺盖以及箱体的外廓尺寸、排列间距、移动速 度、装入个数、封条有无等;还可用于比如混合物料按色 泽逐个自动分选,斗槽内料位或液位的自动控制,大型物件 多道捆扎的自动定位,卷简商标纸的自动对位切割,充料软 管的自动定向封口,以及其它类似情况。 现在,依靠机电等综合技术对产品包装实行记忆式自 动控制逐渐增多,其主要特点是,将检测出来的信息通过记 忆构件或记忆演算,指令远距离执行机构完成所规定的动 作,如自动剔除不合格品、无料不送袋、断瓶不充填、缺 盒不上标等等。微型电子计算机的

迅速普及,使得包装机 械的自动化水平发生了巨大变化,尤其是随机处理多品种、 多规格的产品更能发挥它的独特功效。

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据不完全统计,除前面已介绍过的以外,诸如、新研制 的粗细给料高精度计量组合秤、称重计价贴标机、成型封 口机、自动装盒(箱)机、多道捆扎机、最佳集积包装机、 高速喷墨印刷机等也都配备了微机自动控制系统。此外可 以预料,利用电子计算机进行辅助设计(CAD)与辅助制造 (CAM),以寻求包装机和钢性包装容器的优化结构条件,同 样会取得丰硕的成果. 当前,还有一些跨学科的高技术正引入到包装机械领 域内,范围之广,令人瞩目. 1)利用热管与电热丝的有机组合可改善某些裹包机充 填规模高频装置的热封效果。由于提高了封头的热容量和 匀导热性,使得封口质量稳定可靠,还降低了加热温度与能 量消耗。另外,也可让发热比较强烈集中的构件通过热管 散发多余热量至所希望的机械部位或外界空间。

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