卷料OHT搬运的智能化提效改造，助力企业健康与幸福劳动
本文摘要：（由ai生成）
海同工业提供卷料生产专用智能设备解决方案，包括AMB人机交互式助力机械手和全自动OHT机械手，以应对卷料重达300Kg以上、易损坏等特性。其产品旨在减轻工人体能负担，提升生产效率，并已在宁德时代、艾利（中国）等企业成功应用。海同工业专注于人机交互技术，拥有多项自主知识产权和专利。
卷料是生产工艺过程中原材料或成品形态的一种，如新能源电池极料卷、极卷卷料、铝塑膜卷料，化纤化工行业碳纤维卷料、纺织布料行业布料卷、印刷纸品卷料、不干胶黏胶带卷料、卫生行业纸卷。料卷的上下线就成为了各行业的重要工艺环节。
各行业卷料均具有以下特点：
① 卷料重量均在300Kg以上，部分新能源金属卷料重量更达800Kg；
② 卷料均涉及成品卷料上分卷轴或成品绕卷下线，频繁的上下线操作均需要设备辅助才能完成。
工业卷料上下料工序，看似简单，由于工件笨重且部分卷料易损坏比如碳纤维径向较脆等材质特点，更需要用到带有专用卷料设备来完成卷料上下料及后续工作，需要专用的智能设备去辅助，基于企业的产能及产线布局，选择合适的上下料机械手成为了生产工序的重要一环。
以下为碳纤维卷料上料和下料姿态，上料（或卷绕完成时）为轴心水平于地面姿态（图1），而下料(或入库时)需要将其翻转90°，轴心垂直地面存放（图2）
卷料上下料作业操作一般可以采用两种解决方案：
① 机械手辅助人工完成：采用“人机交互式助力机械手” ，以实现轻松操作，高效生产为原则，辅助人员进行上下料作业；
② 全自动完成卷料上下料及后续工作：采用“自动搬运智能OHT机械手”来完成卷料上下料转运，过程中包括：自动化控制、上下料转运、数字化监控、智能化管理、信息化展示等一系列作业。
1、AMBTM “人机交互式助力机械手”一般有“四连杆式”及“T型臂”两种结构形式的助力机械手。
“四连杆式” 助力机械手
“T型臂”助力机械手
“人机交互”半自动≠效率降低
AMB人机交互式助力上下料机械手（助力机械臂）采用模块化设计，可以进行各种形式的模块化组合。主要组成部分有：桁架系统、AMB轨道系统、控制系统、上下料机械手、定制夹具系统等。各模块在机械上彼此相对独立，亦可以在一定范围内进行任意组合，可实现对模切机床、卷料开平机、绕卷机等各类卷料生产设备的人工助力上下料生产。
AMB人机交互式助力搬运机械手满足EHS对于Ergonomics的要求，融合AMB高强度低摩擦铝合金轨道技术及AMB电气悬浮平衡控制对位技术，轻松实现人工对位、按钮控制、手动牵引行走控制，达到人机协同。
AMB人机交互式助力搬运机械手卷料上下料流程如下：
①在机械手Locking位松开刹车，手动牵引机械手到取件位；
②借助涨轴导向机构，手动操控夹具胀轴与料卷内支撑筒对位；
③对位完成后，操控按钮夹持料卷；
④夹紧料卷后，手动牵引机械手到放件位；
⑤按下翻转按钮，翻卷料卷至设定角度，放下料卷完成下料功能；
⑥取料后，人工对接卷料与上料机台料轴，借助涨轴料卷导向机构，推动料卷至上料卷轴上，完成上料功能；
⑦上料完成，退出夹具，按下复位按钮，夹具复位至取件角度；
⑧操作完成后，手动牵引机械手到Locking位，按钮控制锁定刹车。
几种夹具形式-印刷纸品纸卷卷料上下料及翻转夹具
AMB“人机交互式助力机械手”的设计可适应不同身高作业人员操作，讲求Job fitswith the People（设备适应人员，而不是人员适应设备）；
海同工业根据不同岗位的人因工效特点，包括人机界面的设置，物料搬运的原则实践、预防WMSDs(与工作有关的肌肉骨骼疾患)，人员辅助岗位也可以做的轻松又高效！
随着科技的不断进步，卷料上下料设备生产商也逐渐将自动化控制、视觉识别、智能仓库管理系统串联到机械设备中，形成了从上料到下料的运动控制、生产信息及物料管理一整套的系统解决方案。
2、卷料智能自动上下料OHT机械手及信息化管理系统
采用AMBTMOHT机械手连同信息化系统，通过MES、对接资源管理平台（ERP），使用计算机程序智能化管理，实现工件生产和存储管理自动化、智能化、信息化，提高工件、料架周转率，降低差错率。
桁架系统； 轨道系统；（实现X、Y轴电机驱动）； 提升主机（实现Z轴升降、旋转电机驱动）； 料卷夹具； 视觉识别定位系统； 信息管理系统；
系统构成：
① 桁架系统
采用立柱框架式，主要由立柱、横梁、纵梁组成；
桁架系统为OHT机械手提供空中吊挂基础，确保机械手在自动行走过程中安全、稳定；
② 轨道系统
根据工况设计覆盖范围，满足工件搬运需求；
AMBTM工业品牌铝合金轨道，具有重量轻、强度高等特点；
轨道滑车采用高强度低阻尼尼龙轮，承载可达500kg，运动摩擦阻力小且静音；
增加二次保护，更安全，吊挂件金属构件安全系数5倍以上；
轨道系统配置输能组件，根据实际需求输入气源、电源或电气同输，图为拖链组件；
轨道系统为OHT机械手提供X、Y向电驱动行走基础，通过轨道滑车和葫芦滑车与轨道行走腔的配合使用，确保机械手行走平稳顺畅，噪声低阻力小；
X、Y 向采用伺服驱动结合齿轮齿条传动形式，行程二维码检测系统，实现精确定位，高效传动及任意行程位置实时反馈。
③ 提升主机（含Z轴升降、旋转电机驱动）
主机由X、Y、Z向电机驱动机构、滚珠丝杆升降机构、定位机构以及相应的电气控制模块组成，实现点对点的定位行走；
特点
主机刚性结构，移动稳定，晃动量小；
Z向采用伺服电机+滚珠丝杆实现升降及旋转控制，结合轨道系统X、Y轴驱动系统，可精准实现运动闭环控制，实现精确定位；
旋转电机实现主机±90°旋转，单套机械手覆盖左右两侧上料机台；
工位执行呼叫后，电控程序自动控制实现行走对位；
配置蜂鸣器与光电报警灯，运行状态提示；
配置安全扫描仪，实现在自动行走时安全避障，避免主机在自动行走时碰撞现场设备及人员；
信息管理系统实时监控主机位置状态，以便于对其进行统一调度智能化管理；
④ 料卷夹具
由胀轴、料筒夹取机构/翻转机构、推料机构、胀轴水平校准机构、对位悬浮机构以及相应的电气控制模块组成，实现电池薄膜、新能源极片或碳纤维卷料的料卷夹持、搬运、翻转或夹持、搬运、上料、下料；
特点
工作流程均有电控程序控制，自动实现碳纤维卷料夹持、翻转、转运；
水平校正机构，对因负载引起设备弹性变形，进行水平校正，保证与机台料轴对接时水平精度；
对位悬浮机构消除末端定位误差，避免胀轴与机台料轴硬性对接；
翻转机构实现不同姿态的碳纤维卷料夹取；
信息管理系统实时监控夹具状态，以便于对其进行统一调度智能化管理；
⑤ 视觉识别定位系统
视觉识别定位系统由工业相机及图像处理软件系统组成，目的在于对料轴进行识别，引导OHT胀轴与机台料轴定位，最终以最优姿态实现精准对位；
特点
对料轴识别，其与伺服驱动系统形成闭环控制，提高设备可靠性；
末端视觉引导对位机制，降低对设备精度要求，提高设备容错性；
计算机算法和图像处理技术相结合，使设备对位具备主观判断能力，更加智能化；
⑥ 信息化管理系统
卷料自动搬运OHT机械手信息化管理系统，通过MES、对接资源管理平台（ERP），使用计算机程序智能化管理，实现工件生产和存储管理自动化、智能化、信息化，提高工件、料架周转率，降低差错率。同时对生产线生产数据信息采集、生产过程实时监控、人员状况分析等，把生产、设备、人员和物料有机结合一体，促进生产管理水平的提高。
系统优势：
系统化人机工作站，可集成ERP、MRP、MES、等多项物料生产管理系统，实现数字化精益生产；
设备无人化自动生产控制，智能管理，高效、快捷的生产模式；
物料智能转运、调度，数字化管控；
减少由于长期重复性频繁作业给工人造成的职业性肌肉骨骼疾患(WMSDs)，彻底解放劳动力；
方案总结：
由于人力成本的上升，自动化技术的发展，越多越多的企业开始引进OHT自动上下料机械手，但是部分企业由于各种原因限制，与自己企业的实际情况相结合，同样会选择AMB人机交互式卷料上下料助力机械手，自动上料机械手主要与产品种类、产能节拍、生产工艺、配套设备、工序平衡率、布局、人员配置相关。在OHT自动上料和AMB上下料助力机械手助力设备两种方式之间，如何选择？下面为大家介绍几项重要评估因素。
1、上料机台的布局
OHT自动上下料机械手适合大批量产品，机台平行线布局的卷料生产，单台自动上料X向可覆盖范围达20m以上，左右两侧机台均可满足上下料，若为单机单工位上下料，则选用AMB人机交互式卷料上下料助力机械手更为合适；
2、自动化周边配套
采用OHT自动上下料机械手，需同步配置Docking来料小车或AGV自动送料，以满足机械手自动取料定位精度，周边配套若不能及时满足，则可AMB人机交互式卷料上下料助力机械手。
3、工序对产品质量的要求
人工操作使产品品质不稳定，如碳纤维卷料产生挤压易碎等风险，采用自动上料可有效避免人工操作的潜在人为风险；
4、上下料操作难度
上下料作业主要操作主要涉及卷料重量、上料高度、变位翻转角度，若卷料重量＞500Kg以上，采用AMB上下料助力机械手操作相应惯性较大，同时，若上料高度大于1.7米，基于Ergonomics评估风险，卷轴对位轴线高于视野范围，操作难度加大，选择自动上下料机械手更为合适。
海同工业通过对卷料生产现场产线的科学改造和设备升级，对比改造前产能，可实现产能提升150%。目前AMBTMOHT机械手改造升级自动上下料方案在宁德时代的新能源极卷卷料、艾利（中国）的不干胶黏胶带卷料上下料，及中国巨石，重庆复合材料，上海石化等碳纤维上市公司的碳纤维卷料卷材上下料等已开始推广应用。 |
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