衛(wèi)品行業(yè)的智能化技術(shù)應(yīng)用

金昌飛 安慶市恒昌機(jī)械制造有限責(zé)任公司

2019年6月至7月中旬，為了讓業(yè)界能夠更多地了解恒昌公司近兩年的研發(fā)成果和新技術(shù)應(yīng)用，恒昌面向國內(nèi)及國際多家著名跨國公司客戶代表、戰(zhàn)略合作伙伴分期舉辦了多場新技術(shù)現(xiàn)場演示會。

演示會上恒昌現(xiàn)場帶料演示了一條集包裝、裝箱為一體的800ppm無人上料嬰兒拉拉褲生產(chǎn)線及一條400ppm成人失禁褲生產(chǎn)線，同時展出了應(yīng)用于高速設(shè)備的熱風(fēng)非織造布超聲波焊接技術(shù)、高速在線復(fù)合芯體技術(shù)、整機(jī)模塊化設(shè)計、HIM系統(tǒng)等一系列最新技術(shù)成果，其中高速拉拉褲生產(chǎn)線的卷狀材料無人上料技術(shù)引起了眾多嘉賓的廣泛關(guān)注。

圖1 800PPM無人上料嬰兒拉拉褲設(shè)備參觀現(xiàn)場

圖2 400PPM成人失禁褲設(shè)備參觀現(xiàn)場

進(jìn)入21世紀(jì)后，機(jī)器人技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。2018年全球電子行業(yè)機(jī)器人銷量已經(jīng)超過汽車行業(yè)，在企業(yè)升級轉(zhuǎn)型和AI、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的共同推動下，機(jī)器人的應(yīng)用釋放出了巨大的市場能量。特別是在汽車、3C電子、塑料、家電、金屬和機(jī)械加工等產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)有了相當(dāng)成熟的發(fā)展，而在衛(wèi)品設(shè)備制造行業(yè)，機(jī)器人的應(yīng)用還未見端倪。

圖3 嘉賓們參觀CNC加工車間

早在2017年，恒昌就已經(jīng)成功推出了RS-9和RI-10兩種機(jī)器人裝箱機(jī)以及三軸機(jī)械手自動裝箱機(jī)代替人工裝箱。RS-9裝箱機(jī)采用6軸機(jī)器人，鏟入式，適用于大箱包裝；RI-10裝箱機(jī)也采用6軸機(jī)器人，吸附式，適用于小箱包裝，與2,000ppm的衛(wèi)生巾生產(chǎn)線配套，可實(shí)現(xiàn)堆垛、裝袋、開箱、裝箱、封箱整個過程的全自動生產(chǎn)。這兩種裝箱機(jī)運(yùn)用智能化技術(shù)，靈活地實(shí)現(xiàn)不同的裝箱方式，以滿足不同市場終端對包裝規(guī)格的差異化要求；并且可以根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)參數(shù)，改變裝箱數(shù)量。同時，配套雙通道包裝機(jī)，可實(shí)現(xiàn)多種裝箱方式的有機(jī)組合。而三軸機(jī)械手自動裝箱機(jī)作為一種低成本的解決方案，也同樣得到了市場的認(rèn)可。

圖4 機(jī)器人吸附式裝箱機(jī)+機(jī)器人鏟入式裝箱機(jī)+三軸機(jī)械手自動裝箱機(jī)

本世紀(jì)初，國內(nèi)的衛(wèi)品設(shè)備線速度還不到200m/min，大部分的卷材直徑在600～800mm左右，一卷較薄的材料最多只能運(yùn)行30min，而某些較厚的材料單卷僅能運(yùn)行7～8 min，換接料頻繁。為此，上游原材料供應(yīng)商不斷改進(jìn)工藝，將部分材料改為箱式和紡錘式放卷以延長單卷原材料使用時間，大部分卷狀材料直徑已達(dá)到1,200mm甚至1,500mm，雖然有效地解決了拼接次數(shù)多的問題，但是對于高速生產(chǎn)線來說依然沒有解決頻繁換料問題，且卷材直徑的增加也大幅提升了原材料重量、人工裝卸的難度和危險性。

隨著市場需求的不斷提升，產(chǎn)品的個性化需求也越來越高，隨之而來的是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、原材料種類繁多，每種產(chǎn)品約有8～10種卷狀原材料，甚至包含了不同品種不同厚度的數(shù)種非織造布。設(shè)備均需安排專人換接料，平均10min即需要換接一次，勞動強(qiáng)度大、操作頻率高。時至今日，恒昌設(shè)備的線速度已經(jīng)達(dá)到500m/min，在如此高的線速度下，如果仍然采用人工換接料，不僅會增加勞動強(qiáng)度，而且不能有效減少單機(jī)操作工數(shù)量。為了避免人工操作過程中出現(xiàn)的失誤及不安全因素，如何讓機(jī)器取代人工成了恒昌研發(fā)工作中的一個重要課題。

2017年，恒昌開始著手研發(fā)智能化無人上料技術(shù)，耗費(fèi)2年的時間終于將此項技術(shù)成功推出。恒昌針對高速機(jī)研發(fā)的R-ML機(jī)器人上料系統(tǒng)，在接收到主機(jī)傳輸?shù)男盘柡蠹撮_始進(jìn)行上料流程：①拔出尾料空管并放入指定區(qū)域；②抓取材料；③將材料安裝就位；④牽引材料接頭至材料拼接單元；⑤機(jī)器人復(fù)位待命。整個過程無人操作且取放料精準(zhǔn)高效、狀態(tài)穩(wěn)定。

無人上料技術(shù)讓機(jī)器人從事精確度高、重復(fù)性強(qiáng)的工作，而人在機(jī)器人的輔助下可以做更有創(chuàng)造性、附加值更高的工作。這對于生產(chǎn)企業(yè)來說，無疑極大程度地降低了用人成本。我們相信，機(jī)器人上料技術(shù)將是不可阻擋的趨勢。目前，恒昌這項技術(shù)在國內(nèi)屬于首創(chuàng)，而在全球范圍內(nèi)，恒昌也位列第一梯隊。

圖5 機(jī)械手無人上料技術(shù)

超薄復(fù)合芯體的在線高速制作

本次的新技術(shù)現(xiàn)場展示月中，恒昌的高速在線復(fù)合芯體技術(shù)成為另外一個重要關(guān)注點(diǎn)。

近年來，復(fù)合芯體紙尿褲以其超薄透氣的效果在中國嬰兒紙尿褲市場占據(jù)了主導(dǎo)地位，目前市場上絕大部分的紙尿褲產(chǎn)品均采用線外制作的預(yù)制復(fù)合芯體。這種工藝是將蓬松非織造布作為中間體，加上不同的非織造布或者干法紙、水刺布及高吸收性樹脂以粘膠復(fù)合而成，生產(chǎn)效率、環(huán)保及運(yùn)輸成本均不占優(yōu)勢。

為了簡化工序流程、適配高速生產(chǎn)線，恒昌于2019年6月正式推出了高速在線復(fù)合芯體技術(shù)。這種技術(shù)可直接在主機(jī)上用非織造布和高吸收性樹脂完成復(fù)合芯體制作直至最終生產(chǎn)出成品。芯體復(fù)合完成后立即包覆邊緣，避免了制作過程中高吸收性樹脂泄漏；在保證成品高性能的情況下，兼顧高速生產(chǎn)線的效率，線速度至少可達(dá)350m/min。同時，此項技術(shù)對生產(chǎn)人員和場地沒有額外要求，廠房的綜合利用率、環(huán)境安全、生產(chǎn)效率顯著提高。

值得一提的是，在與市場中主流復(fù)合芯體的對比實(shí)驗(yàn)中，無論是保水量還是吸收性能，恒昌在線復(fù)合芯體的表現(xiàn)都非常優(yōu)秀。為了使在線復(fù)合芯體更加柔軟，恒昌仍在持續(xù)進(jìn)行更多的研究及測試。

表1 恒昌（HCH）高速在線復(fù)合芯體的吸收性能數(shù)據(jù)比較

當(dāng)今市場品牌化、規(guī)模化即將成為主流方向，隨著人口紅利的衰減、勞動要素成本的攀升，勞動密集型、低效能企業(yè)的生存空間也會被逐漸壓縮。市場永遠(yuǎn)執(zhí)行優(yōu)勝劣汰的法則，對于規(guī)?；捌放苹纳a(chǎn)企業(yè)來說，智能技術(shù)的應(yīng)用將很快成為企業(yè)必需面對的現(xiàn)實(shí)。

恒昌正是從生產(chǎn)企業(yè)的訴求出發(fā)，以高速、高效為基礎(chǔ)、以智能化為手段，研發(fā)出多種新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)線的快速升級和轉(zhuǎn)型。恒昌也將繼續(xù)加大研發(fā)投入，掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)，為客戶提供更加完善的整體解決方案，為行業(yè)集成上下游資源的整合發(fā)展，構(gòu)建共贏合作的產(chǎn)業(yè)鏈。

隨著工業(yè)4.0和5G時代的來臨，全球制造業(yè)的格局正在加速轉(zhuǎn)變，越來越多的先進(jìn)理念及技術(shù)被大家所接受。我們堅信，AI+ 信息化技術(shù)一定是未來設(shè)備發(fā)展的必由之路，少人化甚至無人化的智能技術(shù)應(yīng)用勢在必行，人工智能+機(jī)器人必將會暴發(fā)出更大的活力。