AGV在冷軋磨輥間的應(yīng)用

劉洋 周一鳴

摘要：隨著我國(guó)人力成本的不斷上升，降低人工成本，提高工廠(chǎng)的自動(dòng)化程度越來(lái)越受各企業(yè)的重視。AGV作為一種自動(dòng)化的智能移栽設(shè)備，可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，提高員工作業(yè)安全性，其使用效果已經(jīng)得到了普遍認(rèn)可，也在越來(lái)越多的行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AGV;磨輥間;磁導(dǎo)航

針對(duì)國(guó)內(nèi)某鋼廠(chǎng)冷軋磨輥間現(xiàn)階段存在的軋輥運(yùn)輸效率低、員工負(fù)荷重、安全性低等問(wèn)題，提出了使用現(xiàn)代化物流運(yùn)輸設(shè)備AGV，實(shí)現(xiàn)磨輥間軋輥的運(yùn)輸自動(dòng)化和作業(yè)無(wú)人化。結(jié)合磨輥間實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了AGV小車(chē)、AGV控制系統(tǒng)和周邊輸送系統(tǒng)。該方法有效地提升了作業(yè)效率、管理水平和安全性能，對(duì)AGV在磨輥間的使用有一定的參考意義。

一、AGV小車(chē)設(shè)計(jì)

（一）AGV小車(chē)性能指標(biāo)和外形設(shè)計(jì)

本文因輥框的特殊性，AGV采用背馱式設(shè)計(jì)。為方便運(yùn)輸，軋輥放置在輥框內(nèi)，以輥框?yàn)閱卧M(jìn)行輸送，根據(jù)軋機(jī)的換輥需求，每個(gè)輥框放置5～6根軋輥。

（二）AGV單車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

AGV單車(chē)結(jié)構(gòu)主要由車(chē)體、導(dǎo)航系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、舉升機(jī)構(gòu)等組成。

（1）車(chē)體。車(chē)體是AGV的軀體，由車(chē)架和相應(yīng)的機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)等組成。車(chē)架必須根據(jù)承載重量、所載貨物形狀、移載機(jī)構(gòu)以及工廠(chǎng)布置狀況等進(jìn)行設(shè)計(jì)，以適應(yīng)物流系統(tǒng)的需要。（2）導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)主要解決AGV的定位問(wèn)題。AGV只有準(zhǔn)確判斷了自身位置及目標(biāo)位置，才能準(zhǔn)確無(wú)誤的到達(dá)目標(biāo)位置。常用的導(dǎo)引方式有電磁感應(yīng)導(dǎo)引、光發(fā)射導(dǎo)引、慣性導(dǎo)引、視覺(jué)導(dǎo)引、激光導(dǎo)引和磁導(dǎo)引。本文由于磨輥間內(nèi)設(shè)備多，環(huán)境復(fù)雜，地面會(huì)有軋機(jī)乳化液及磨床過(guò)濾系統(tǒng)產(chǎn)生的油污，且物流交叉較多，需預(yù)留變化路徑的能力，因此選擇磁帶導(dǎo)引。磁帶導(dǎo)航是通過(guò)在路面上貼磁帶，根據(jù)磁帶感應(yīng)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛控制及導(dǎo)航的非常有應(yīng)用前景的技術(shù)。導(dǎo)航磁條鋪設(shè)好后，維護(hù)費(fèi)用非常低，使用壽命長(zhǎng)，且移動(dòng)、修改、增刪、變更路徑比較容易。磁導(dǎo)航具有很高的測(cè)量精度和良好的重復(fù)性，且不易受光線(xiàn)變化的影響，在運(yùn)行過(guò)程中，磁傳感系統(tǒng)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。

二、新型驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）AGV驅(qū)動(dòng)單元組成和工作過(guò)程

AGV動(dòng)力單元主要包括：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)殼體、連接結(jié)構(gòu)。AGV驅(qū)動(dòng)單元主要依靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)為動(dòng)力來(lái)源通過(guò)鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳輸動(dòng)力給驅(qū)動(dòng)輪，通過(guò)和車(chē)體的連接結(jié)構(gòu)為整個(gè)AGV小車(chē)提供前進(jìn)后退的動(dòng)力。AGV驅(qū)動(dòng)單元是整車(chē)運(yùn)動(dòng)中關(guān)鍵的組成部分。

（二）新型驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)模型建立

新型驅(qū)動(dòng)單元主要針對(duì)載重500kg，運(yùn)行速度為30m/min的背負(fù)式AGV小車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的獨(dú)立懸掛的驅(qū)動(dòng)單元與車(chē)體的連接方式為柔性連接，通過(guò)最大載荷選擇適用的彈簧。根據(jù)參數(shù)要求通過(guò)AGV所受力的分析計(jì)算，及其相關(guān)因數(shù)影響的考量，從而得到AGV小車(chē)所需的總驅(qū)動(dòng)力，再通過(guò)效率和傳動(dòng)比換算進(jìn)而選擇合適的電機(jī)。新型驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)殼體分左右兩部分獨(dú)立懸掛，上部通過(guò)彈簧和光軸與連接板柔性連接，可以保證驅(qū)動(dòng)單元的上下運(yùn)動(dòng)。獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)殼體與三個(gè)光軸以三角形的布局方式連接，保證了整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。鏈傳動(dòng)具有穩(wěn)定的傳動(dòng)比和穩(wěn)定性，所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)方式連接。驅(qū)動(dòng)殼體的前后端各種有兩個(gè)直線(xiàn)導(dǎo)軌。

三、AGV在磨輥間的應(yīng)用

磨輥間AGV物流運(yùn)輸情況、軋輥的運(yùn)輸以輥框?yàn)榛締卧?，每個(gè)輥框內(nèi)放置5～6根工作輥或側(cè)支撐輥，使用AGV將舊輥從軋機(jī)區(qū)域運(yùn)輸至立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ);然后再?gòu)牧Ⅲw倉(cāng)庫(kù)運(yùn)輸至磨床進(jìn)行磨削;之后AGV再將磨削好的新輥運(yùn)輸至立體倉(cāng)庫(kù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，根據(jù)軋機(jī)的需要將磨削好的新輥運(yùn)輸至軋機(jī)區(qū)域。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化，設(shè)置多個(gè)交換輥架，AGV可將輥框自動(dòng)放置在交換輥架上并從交換輥架上自動(dòng)運(yùn)走。

磨輥間AGV運(yùn)輸軋輥的具體步驟：

（一）舊輥從單機(jī)架運(yùn)輸至立庫(kù)。操作人員在呼叫終端呼叫所需AGV，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)依照指令自動(dòng)調(diào)度相應(yīng)的AGV小車(chē)前往對(duì)應(yīng)站點(diǎn)，將舊輥從交換輥架自動(dòng)取出，沿已經(jīng)規(guī)劃好的固定路徑運(yùn)送至磨輥間立體庫(kù)。

（二）舊輥從立體庫(kù)運(yùn)輸至磨床（107/108磨床）。AGV中央控制系統(tǒng)依照由ERP系統(tǒng)或立體倉(cāng)庫(kù)中控中心發(fā)出的指令，按照一定的出庫(kù)原則選定出庫(kù)貨物，由堆垛機(jī)把貨物從貨格中取出送至立庫(kù)區(qū)的交換輥架上，然后WMS系統(tǒng)產(chǎn)生出庫(kù)任務(wù)并將任務(wù)送到AGV中央控制系統(tǒng)，AGV中央控制系統(tǒng)分配AGV取貨，按規(guī)定的路線(xiàn)將軋輥放到相應(yīng)的磨床區(qū)域。

（三）新輥從磨床運(yùn)輸至立體庫(kù)。軋輥磨削完成后，磨床將完成信號(hào)傳到AGV中央控制系統(tǒng)，AGV中央控制系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生配送任務(wù)，AGV到達(dá)磨床取貨，然后按規(guī)定的路線(xiàn)自動(dòng)將貨物運(yùn)送至立庫(kù)區(qū)的交換輥架上，堆垛機(jī)收到貨物到達(dá)信息后，自動(dòng)將貨物入庫(kù)，放入系統(tǒng)分配的庫(kù)位。

（四）新棍從立庫(kù)輸送至軋機(jī)區(qū)。新輥由立體庫(kù)區(qū)的堆垛機(jī)取件放置在出庫(kù)工位交換輥架上，然后通過(guò)立體庫(kù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)出成品出庫(kù)任務(wù)，然后出庫(kù)任務(wù)傳送到AGV中央管理系統(tǒng)，AGV中央控制系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生AGV配送任務(wù);由該系統(tǒng)分配AGV執(zhí)行任務(wù)。AGV小車(chē)到達(dá)出庫(kù)工位進(jìn)行自動(dòng)取料，沿著已規(guī)劃的路徑運(yùn)輸?shù)杰垯C(jī)區(qū)域。

（五）新輥配對(duì)。AGV將需要配對(duì)的新輥，從108磨床自動(dòng)運(yùn)輸至107磨床，采用107磨床的懸臂吊進(jìn)行人工配對(duì)。

四、結(jié)束語(yǔ)

AGV在現(xiàn)代制造車(chē)間應(yīng)用比較多，在鋼鐵行業(yè)冷軋磨輥間使用尚屬首次，本項(xiàng)目采用重載AGV，可降低物料運(yùn)輸成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，減少貨物處理和信息處理過(guò)程的差錯(cuò)并合理有效地結(jié)合庫(kù)存管理，提高管理水平，提升企業(yè)的安全性，降低企業(yè)事故的發(fā)生率。隨著技術(shù)的發(fā)展，重載型AGV在現(xiàn)代制造車(chē)間中會(huì)有越來(lái)越多的應(yīng)用價(jià)值。

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