组合机的50年历程--回顾和展望

1975年，赫尔曼·宫喜德着手实现一个他已经酝酿很久的想法：开发一种机械连接的机器，在输送过程中尽可能没有自由运行的容器：一台组合机，在其内部通过星轮或者输送螺旋将瓶子逐个从一台机器传递到另一台机器。这是一场饮料机械制造领域的革命，因为在当时，几乎所有灌装线的机器都是相互间隔一定距离布置的。只有灌装机和封盖机能够形成一个组合单元。机器之间通过长长的输送带和相应的缓冲平台连接，其作用是防止停机故障扩展到整条生产线。当时的普遍看法：为了保证生产线的高效运行，必须有一定数量的缓冲平台。 

赫尔曼·宫喜德先生希望尽可能取消这种缓冲平台。20世纪70年代，在欧洲几乎全部灌装玻璃瓶。瓶子在缓冲平台相互挤压时，声音非常刺耳；如果在堵瓶压力作用下的瓶子出现破碎、翻倒或者卡住，就会出现运行故障。赫尔曼·宫喜德先生向专业界展示他的计算结果：大约80%与效率相关的故障和停机时间是由于缓冲空间过大造成的。此外，输送带还会产生场地、人员和能源成本以及本身的购置费用。“一定会有更好的解决办法！”，他对此深信不疑。他的想法大致是：“如果一台机器总是反复出现故障，我不会去增加一个更长的缓冲装置，而是会去分析并从根本上解决机器的故障原因。” 如果能够让每台机器近乎无故障地运行，那么就可以将它们连接在一起，而无需缓冲装置，这就是他的设想。 

“说起来容易，做起来难”，如今的专利部门负责人Matthias Wahl在为本文进行调研访谈时评论道。他回忆起赫尔曼·宫喜德在一次共同的出差途中，向他讲述组合机的产生：“他很久以前就有了这个想法，但最初缺乏实现组合机的技术前提：在60年代之前，人们通常需要在一台快速灌装机之后配备两到三台贴标机，只有这样才能达到所需的生产线速度。当时，贴标机引起的故障常常超过灌装机。当克朗斯在70年代初推出一款非常可靠的高性能标站之后，一台贴标机就足以应对最快的灌装机--此时，组合机在技术上首次成为可能。”当时，另一个困难体现在驱动装置：组合机中的机器通过机械方式相互连接，采用中央驱动方式，以完全相同的速度运行。如今常见的电子控制系统和用于无级调节三相电机的变频器，能够单独控制每一台机器，但在当时几乎无法负担得起。 

组合机彻底改变了行业发展 

70年代初，赫尔曼·宫喜德的设想还没有被接受，没有人相信他的组合机系统能够正常运行。但他始终锲而不舍。1974年，德国出台了一项新的噪声劳动保护条例，这对他来说是一个契机，促使他真正实现相对安静的组合机系统，另外，克朗斯从那一年起开始拥有自己的灌装机和封盖机。最终，他成功说服一家啤酒厂测试他的原型机。1975年，第一台“克朗斯BLOC”（由灌装机、封盖机和贴标机组成）在上普法尔茨地区投入使用，它将这条灌装线的效率从75%提升到97%。这是一个完全的成功，也标志着一项将彻底革新整个行业的开端，时至今日，组合机技术仍然是我们公司的开创性标志。 

“赫尔曼·宫喜德首先和他的团队一起解决了单台机器的故障问题，然后将这些机器组合成一体机，从而使啤酒厂获得了真正的优势”，克朗斯灌装技术负责人Franz Obermeier说，多年来，他在这个领域一直关注组合机技术：“直到今天，我们仍然在做这件事。我们不断利用这种方案开发更高的性能，并将功能和设备整合在一起，为客户创造更多的附加值。钻研组合机技术真的非常有趣。”

克朗斯继续“组合” 

1975年的灌装-贴标组合机只是一个开始：50年来，克朗斯不断推出新的组合机解决方案（详见文章末尾的时间线）。这种要求极高的组合方案需要大量的创新作为支撑，不论当时还是现在。下一代设备就已经增加了空瓶检测仪--这无疑带来了一定的性能风险，因为如果由于瓶子质量不佳导致过多容器被剔除，就会出现空隙，从而导致灌装机无法满负荷运行。“因此，克朗斯在1977年推出了当时非常新颖的电子组合理念。他们为检测仪配备了一个独立的无级变速驱动装置，确保在剔除大量空瓶时检测仪能够加速运行”，Matthias Wahl讲述。SynchroBloc通过电子方式将检测仪和灌装机连接起来，但随后的封盖机和贴标机仍然通过机械方式连接。 

为下一步发展奠定基础的仍然是噪音防护，Wahl先生说：“由于克朗斯在其产品系列中拥有组合机系统，德国联邦发展部从1982年开始对我们开发低噪音的灌装设备提供支持。”在这个项目中，克朗斯打造了一套真正快速的超级组合机（SuperBLOC），包括检测仪、灌装机、封盖机和贴标机，并围绕整套组合机为瓶子输送以及进瓶和出瓶实现了低噪音的解决方案。在1983年，每小时6万瓶的产能意味着“飞快运行”。凭借这种设备，克朗斯实现了突破。它安装在慕尼黑的一家啤酒厂，当时这家啤酒厂希望更快地进行灌装，但没有足够的空间来安装传统生产线--这正是SuperBLOC的典型应用场景。在1985年的Interbrau展会期间，克朗斯邀请其客户参观这家啤酒厂，向他们展示这种创新技术。“前去参观灌装车间的客户数量常常超过前来站台的客户”，赫尔曼·宫喜德在他的回忆录中写道。SuperBLOC最初主要用于玻璃瓶，后期不断得到改进。1993 年，克朗斯在 drinktec 展会上推出了一款呈 V 字形排列的SuperBLOC，即所谓的 V-BLOC。这款机型首次配备了触摸屏操作面板

组合机用于全部容器类型

克朗斯从1988年开始扩展包装容器的适用品种，并于1992年开发了一种用于易拉罐的灌装卷封组合机。在这种组合机中，经过蒸汽灭菌的罐盖在灌装机出口处被放置在罐体上，随后立即在卷封机转盘中完成封盖。2017年，克朗斯推出了易拉罐组合机--Modulfill Bloc FS-C，并配备了克朗斯自己的Modulseam卷封机。自2020年起，该系统还可选配无菌隔离装置，用于敏感型饮料的包装。 

同样是在80年代末期，当时新兴的PET瓶开启了全部组合机解决方案的序幕：1988年，克朗斯展示了Contiform Bloc的最初机型，不过当时在吹瓶机和灌装机之间仍然采用气流输送系统。由于PET瓶表面柔软，特别容易出现所谓的擦伤--即在输送过程中，瓶子相互碰撞或与导轨表面摩擦时会产生擦环和划痕--克朗斯从1995年开始研发一种新的瓶颈夹持系统，通过夹环来解决这一问题：它仅通过瓶颈部位，更确切地说是通过瓶颈的提环来抓取瓶子，并以悬挂方式无接触地输送瓶子。这种新技术的一大亮点：PET瓶的提环在经过冲瓶机、灌装机和封盖机时始终保持在同一高度水平，无论瓶子的具体尺寸如何。因此，无需为不同高度的容器调整每台机器的顶部部件，从而避免了调整的麻烦。1997年，克朗斯向公众展示了一台PET-SuperBLOC，它由冲瓶机、灌装机、封盖机和贴标机组成，并配备了新的瓶颈夹持系统。

继1997年推出第一台克朗斯拉伸吹瓶机之后，1999年又推出了Contiform Bloc，对于不含二氧化碳饮料，它已经具有当今的形态，包括吹瓶机、灌装机和封盖机；对于含二氧化碳饮料，当时在其之间还直联一台冲瓶机。不久之后，针对非碳酸水和果汁推出了一种机型，基于微生物考虑，吹瓶机和灌装机被有意识地保持一定的距离。单个瓶子的传输通过直线输送带完成--这是一种带有瓶颈夹环的齿形皮带--瓶子穿过一个气帘闸区域。灌装机可以单独进行泡沫刷洗，不会对吹瓶机造成任何影响。 

PET瓶的里程碑 

随着塑料瓶在市场中的日益快速普及，相关的发展也在不断推进。克朗斯通过其PET冷无菌系统，实现了一个由吹扫、冲瓶和灌装组成的一体机，用于在洁净室的无菌条件下灌装微生物敏感型饮料。吹瓶机同样也与洁净室内的设备部件保持一定距离，通过带有瓶颈夹环的直线输送机相连。2005年，这一方案在展会上推出，与之不同的是，这次使用的是带有瓶颈夹环的输送链条，而不是直线输送机。它形成了一个动态的储瓶缓冲，能够暂时补偿吹瓶机与后续设备之间不同的速度或短暂的故障。 

随着改进型 Contiroll HS贴标机的推出，这种动态瓶缓冲方案也被考虑用于吹瓶机之后或者瓶缓冲之后的贴标机。但实际发展并非如此：克朗斯开发了一种高精度的驱动方案，借此，组合机中所有机器的驱动可以精确地相互匹配。“包括设备启动和停机阶段”，Matthias Wahl强调说：“由此，可以取消动态瓶缓冲。” 

这些以及许多其他创新在2009年汇聚成了全球首创的ErgoBloc L。它的独特之处不仅在于将吹瓶机、贴标机、灌装机和封盖机集成在一个模块中，同时还体现在新的机器排序：在灌装之前对新吹制的、干燥且无尘的PET瓶进行贴标。这里需要创新，因为这些空的、薄壁的PET瓶在贴标时无法提供足够的反向压力。“因此，我们回收吹瓶机最后一道工序的压缩空气，将其用于PET瓶的背压”，Matthias Wahl表示。“这是组合机理念的核心：我们合理利用原有的资源，以此降低成本。每一次进步可能看起来微不足道，但正是这些进步的总和构成了克朗斯组合机技术的成功”，他强调说：“在经历了无数次创新研发之后，ErgoBloc L才达到了当今的技术水平。” 

星轮和机器采用独立驱动，相互之间完全同步，因此不再需要动态瓶缓冲，除此之外，还有许多有利的细节，例如，一个工位出现缺瓶或者瓶子被剔除：以前，后续机器继续向空位灌装、贴标和封盖。现在，它们通过电子信号得知空缺并跳过这些位置。由此，节省了商标、标胶、灌装产品和瓶盖。还有另外一些将原有模块并入的实例，例如，用于膜卷的Multireel标仓，它可以显著降低操作人员的工作量；2017年推出的机械手，它可以自动更换吹瓶模。就这样，ErgoBloc L逐步发展成为一种高效、经济、人员需求很少的设备，此外，它还可以高速处理重量极轻、壁厚特别薄的瓶子。特别是在饮用水灌装领域，ErgoBloc L当时在市场上树立了很高的标准。 

这就是组合机理念的核心：我们合理利用原有的资源，以此降低成本。每一次进步可能看起来微不足道，但正是这些进步的总和构成了克朗斯组合机技术的成功。 Matthias Wahl专利部负责人

2013年，Contipure AseptBloc实现了一条完整并且可以保证无菌安全的工艺链。如今，克朗斯组合机方案可以为PET瓶提供个性化配置的积木式系统，几乎涵盖了湿区部分的所有任务：吹瓶、灌装和封盖、贴标，根据需要，还可以包括PET瓶坯的化学或者物理灭菌。但这还不是全部，因为：在干区也可以实现模块化，即包装机和码垛机。

将湿区和干区完全连接起来，这将非常接近赫尔曼·宫喜德的理想--在整条生产线上实现容器的无接触输送，但目前还没有完全达到这一目标。“湿区以高速、连续方式逐个处理瓶子，而干区则不是连续运行，而是以一定节拍分段运行，并且以批次方式处理瓶子和包装。目前，这一转换过程还需要在生产流程中留出一点缓冲空间”，Franz Obermeier解释说：“我们为此提供了一种解决方案，它能够在无压力的状态下从单排容器流切换到多排容器流，同时在极小的空间内满足早期输送带方案的缓冲功能。” 

组合机的光明前景 

组合机是否到一定时候就会走到尽头？“技术上不会”，Obermeier先生表示，“但是，组合机必须具有经济性。如果其中的一台机器出现故障，整台组合机就会停止运行。”他认为，组合机技术比任何其他技术都更能体现克朗斯的创新能力：“直到今天，我们在这一领域始终保持着一定的领先优势，这不仅是因为我们积累了半个世纪的经验，还因为我们对每台机器的专业知识都融入到了我们的工作中。我们每天都能发现一些新的东西，可以将其整合到组合机系统中，为我们的客户带来利益，并且其他人在短时间内很难复制。这确实是克朗斯的独特卖点。”组合机技术的开发远未结束。Matthias Wahl对此强调说：“赫尔曼·宫喜德先生的理想是在整条生产线上实现全程无接触的瓶输送，对此我们始终铭记在心。” 

我认为，组合机技术比任何其他技术都更能体现克朗斯的创新能力。直到今天，我们仍然不断从这一概念中挖掘更高的性能，并且精准地整合功能和设备，为客户创造更多的附加值。 Franz Obermeier灌装技术负责人