衛品行業的智能化技術應用

金昌飛 安慶市恒昌機械制造有限責任公司

2019年6月至7月中旬，為了讓業界能夠更多地了解恒昌公司近兩年的研發成果和新技術應用，恒昌面向國內及國際多家著名跨國公司客戶代表、戰略合作伙伴分期舉辦了多場新技術現場演示會。

演示會上恒昌現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線及一條400ppm成人失禁褲生產線，同時展出了應用于高速設備的熱風非織造布超聲波焊接技術、高速在線復合芯體技術、整機模塊化設計、HIM系統等一系列最新技術成果，其中高速拉拉褲生產線的卷狀材料無人上料技術引起了眾多嘉賓的廣泛關注。

圖1 800PPM無人上料嬰兒拉拉褲設備參觀現場

圖2 400PPM成人失禁褲設備參觀現場

進入21世紀后，機器人技術在全球范圍內得到了廣泛的應用。2018年全球電子行業機器人銷量已經超過汽車行業，在企業升級轉型和AI、物聯網等新技術的共同推動下，機器人的應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、金屬和機械加工等產業，已經有了相當成熟的發展，而在衛品設備制造行業，機器人的應用還未見端倪。

圖3 嘉賓們參觀CNC加工車間

早在2017年，恒昌就已經成功推出了RS-9和RI-10兩種機器人裝箱機以及三軸機械手自動裝箱機代替人工裝箱。RS-9裝箱機采用6軸機器人，鏟入式，適用于大箱包裝；RI-10裝箱機也采用6軸機器人，吸附式，適用于小箱包裝，與2,000ppm的衛生巾生產線配套，可實現堆垛、裝袋、開箱、裝箱、封箱整個過程的全自動生產。這兩種裝箱機運用智能化技術，靈活地實現不同的裝箱方式，以滿足不同市場終端對包裝規格的差異化要求；并且可以根據需要隨時調節參數，改變裝箱數量。同時，配套雙通道包裝機，可實現多種裝箱方式的有機組合。而三軸機械手自動裝箱機作為一種低成本的解決方案，也同樣得到了市場的認可。

圖4 機器人吸附式裝箱機+機器人鏟入式裝箱機+三軸機械手自動裝箱機

本世紀初，國內的衛品設備線速度還不到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行30min，而某些較厚的材料單卷僅能運行7～8 min，換接料頻繁。為此，上游原材料供應商不斷改進工藝，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到1,200mm甚至1,500mm，雖然有效地解決了拼接次數多的問題，但是對于高速生產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，產品的個性化需求也越來越高，隨之而來的是產品結構復雜、原材料種類繁多，每種產品約有8～10種卷狀原材料，甚至包含了不同品種不同厚度的數種非織造布。設備均需安排專人換接料，平均10min即需要換接一次，勞動強度大、操作頻率高。時至今日，恒昌設備的線速度已經達到500m/min，在如此高的線速度下，如果仍然采用人工換接料，不僅會增加勞動強度，而且不能有效減少單機操作工數量。為了避免人工操作過程中出現的失誤及不安全因素，如何讓機器取代人工成了恒昌研發工作中的一個重要課題。

2017年，恒昌開始著手研發智能化無人上料技術，耗費2年的時間終于將此項技術成功推出。恒昌針對高速機研發的R-ML機器人上料系統，在接收到主機傳輸的信號后即開始進行上料流程：①拔出尾料空管并放入指定區域；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機器人復位待命。整個過程無人操作且取放料精準高效、狀態穩定。

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

圖5 機械手無人上料技術

超薄復合芯體的在線高速制作

本次的新技術現場展示月中，恒昌的高速在線復合芯體技術成為另外一個重要關注點。

近年來，復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了主導地位，目前市場上絕大部分的紙尿褲產品均采用線外制作的預制復合芯體。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合而成，生產效率、環保及運輸成本均不占優勢。

為了簡化工序流程、適配高速生產線，恒昌于2019年6月正式推出了高速在線復合芯體技術。這種技術可直接在主機上用非織造布和高吸收性樹脂完成復合芯體制作直至最終生產出成品。芯體復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，兼顧高速生產線的效率，線速度至少可達350m/min。同時，此項技術對生產人員和場地沒有額外要求，廠房的綜合利用率、環境安全、生產效率顯著提高。

值得一提的是，在與市場中主流復合芯體的對比實驗中，無論是保水量還是吸收性能，恒昌在線復合芯體的表現都非常優秀。為了使在線復合芯體更加柔軟，恒昌仍在持續進行更多的研究及測試。

表1 恒昌（HCH）高速在線復合芯體的吸收性能數據比較

當今市場品牌化、規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、低效能企業的生存空間也會被逐漸壓縮。市場永遠執行優勝劣汰的法則，對于規模化及品牌化的生產企業來說，智能技術的應用將很快成為企業必需面對的現實。

恒昌正是從生產企業的訴求出發，以高速、高效為基礎、以智能化為手段，研發出多種新技術來實現企業生產線的快速升級和轉型。恒昌也將繼續加大研發投入，掌握自主知識產權的關鍵核心技術，為客戶提供更加完善的整體解決方案，為行業集成上下游資源的整合發展，構建共贏合作的產業鏈。

隨著工業4.0和5G時代的來臨，全球制造業的格局正在加速轉變，越來越多的先進理念及技術被大家所接受。我們堅信，AI+ 信息化技術一定是未來設備發展的必由之路，少人化甚至無人化的智能技術應用勢在必行，人工智能+機器人必將會暴發出更大的活力。