W systemie automatyzacji logistyki produkcji motoryzacyjnej stabilna praca pojazdów AGV (Automated Guided Vehicles) bezpośrednio determinuje wydajność i dokładność modelu SPS (Set Parts Supply). W pewnym projekcie SPS w sprzęcie AGV często występowały trzy kluczowe problemy techniczne: prześwit płyty podnoszącej, wykolejenie ładunku i odchylenie w położeniu sworzni palety. W tym artykule przeanalizowano przyczyny pierwotne z perspektywy obliczeń mechanicznych, projektu konstrukcyjnego i zasad przekładni, a także zaproponowano praktyczne rozwiązania na poziomie-systemowym, aby zapewnić techniczne odniesienie do niezawodnego stosowania pojazdów AGV w logistyce produkcji samochodów.
1. Nadmierny luz po hamowaniu płyty podnoszącej: podwójna optymalizacja przekładni i zazębienia przekładni
Jako główny element wózków do transportu materiałów, płyta podnosząca ma nadal ręcznie przesuwany prześwit, nawet gdy hamulec jest całkowicie włączony. Pod obciążeniem wózek z materiałem może nadal obracać się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, co poważnie wpływa na dokładność pozycjonowania i stwarza ryzyko odchylenia materiału.
(1) Analiza pierwotnej przyczyny: wady połączenia skrzyni biegów i zazębienia przekładni
Po rozbiórce i analizie układu przeniesienia napędu z płytą podnoszącą AGV stwierdzono, że problemy wynikają głównie z następujących aspektów:
Awaria połączenia przekładni silnik-przekładnia
Połączenie silnika z przekładnią odbywa się za pomocą kołnierza zaciskowego ze śrubami. Pierwotny moment dokręcania był niewystarczający. Pod obciążeniem pomiędzy skrzynią biegów a silnikiem wystąpiło mikro przemieszczenie kątowe, tworząc „luz swobodnego obrotu”.
Nadmierny luz zazębienia w parze kół zębatych
Luz zazębienia pomiędzy dużym kołem zębatym łożyska obrotowego (180 zębów) a kołem zębatym wyjściowym skrzyni biegów (20 zębów) przekroczył tolerancję projektową, jeszcze bardziej zwiększając luz obrotowy w płycie podnoszącej.
(2) Obliczenie granicy mechanicznej: ilościowe określenie siły zewnętrznej wymaganej do obrócenia płyty
W oparciu o zasady przenoszenia momentu obrotowego ustala się model całkowitego momentu obrotowego wymaganego do obracania płyty:
FL Większy lub równy T × i₁ × η₁ × η₂ × i₂
F:Siła potrzebna do obrócenia płytki (N)
L:Odległość od punktu przyłożenia siły do środka płyty (m)
T:Moment trzymania hamulca (1,5 Nm)
i₁:Przełożenie redukcji skrzyni biegów (40)
i₂:Przełożenie przekładni (190/20=9)
η₁:Sprawność skrzyni biegów (0,98)
η₂:Wydajność przekładni (0,95)
Obliczenia pokazują, że gdy ramię siłowe wynosi 0,6 m, 1,0 m i 1,5 m, wymagane siły wynoszą 873,8 N, 502,7 N i 335,0 N, co odpowiada masom równoważnym 87,4 kg, 50,3 kg i 33,5 kg. Wyniki wskazują, że sama konstrukcja mechaniczna nie jest w stanie całkowicie wyeliminować luzu; wymagana jest-kompensacja systemu sterowania.
(3) Systematyczne rozwiązania naprawcze
Aktualizacja połączenia transmisyjnego
Wymień oryginalne połączenie zaciskowe na przekładnię NORD z wpustem. Kluczowa konstrukcja zapobiega względnemu obrotowi pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów, całkowicie eliminując luz obrotowy.
Optymalizacja zazębienia przekładni
Regulacja odległości od środka:Wyfrezować otwory montażowe przekładni, aby kontrolować luz zazębienia w zakresie 0,1–0,15 mm.
Ulepszenie materiału i procesu:Użyj 20CrMnTi z nawęglaniem i hartowaniem, aby osiągnąć dokładność stopnia 6 (GB/T 10095.1-2008).
Dodaj połączenie klucza równoległego:Zoptymalizuj tolerancję H9/h8, aby zmniejszyć luz obrotowy pomiędzy kołem zębatym a wałem.
Kontroluj-kompensację systemu
Algorytm kompensacji luzu jest wbudowany w sterownik AGV. Po hamowaniu enkoder sprawdza odchylenie resztkowe; jeśli jest powyżej 0,5 stopnia, system przeprowadza automatyczną precyzyjną regulację, aby utrzymać końcowe odchylenie w granicach ±0,1 stopnia.
2. Wykolejenie ładunku AGV: ulepszenia systemu w zakresie rozkładu obciążenia i możliwości dostosowania torów
Pojazd AGV często się wykolejał podczas transportu-zbiornika powietrza o masie 1000 kg. Rutynowa weryfikacja sprzętu nie wykazała żadnych nieprawidłowości, co wymagało głębszej analizy z perspektywy rozkładu obciążenia i zachowania dynamicznego.
(1) Weryfikacja możliwości sprzętu
Weryfikacja mocy napędu, wyjściowego momentu obrotowego i siły docisku sprężyny potwierdziła, że wszystkie parametry teoretycznie spełniają wymagania obciążeniowe, wykluczając przyczynę niewystarczającej mocy.
(2) Podstawowe przyczyny wykolejenia
Mimośród obciążenia skutkujący nierównym naciskiem kół
Cylindryczny zbiornik powietrza spowodował odchylenie środka ciężkości o 150–200 mm od środka pojazdu AGV, znacznie zwiększając nacisk kół z jednej strony i zmniejszając go z drugiej. Podczas kierowania lub mijania połączeń torów prawdopodobieństwo wykolejenia staje się większe.
Niewystarczająca dokładność interfejsu ścieżki
W przypadku niektórych połączeń gąsienic różnice wysokości wynosiły 0,5–0,8 mm (w specyfikacji mniejsze lub równe 0,3 mm). Pojazdy AGV-o dużym obciążeniu wytwarzają siły uderzenia podczas przejeżdżania przez takie połączenia, zwiększając prawdopodobieństwo wykolejenia.
Algorytm sterowania nie jest dostosowany do warunków dużego-obciążenia
Tryb sterowania ze stałą prędkością kątową nie uwzględnia zwiększonej bezwładności pod dużym obciążeniem, zwiększającej siły uderzenia na złączach gąsienic.
(3) Kompleksowe środki naprawcze
Kontrola i monitorowanie obciążenia
Krótkoterminowe-:Zmniejsz pojedynczy-ładunek do 800 kg; ograniczyć odchylenie środka ciężkości--do wartości mniejszej lub równej 50 mm.
Długoterminowe-:Dodaj czujniki-mimośrodowości obciążenia; zabronić uruchamiania AGV w przypadku przekroczenia limitów.
Śledź przywrócenie dokładności połączenia
Szlifować i wypoziomować spoiny, aby różnica wysokości była mniejsza lub równa 0,3 mm.
Dodaj bufory poliuretanowe, aby zmniejszyć wibracje uderzeniowe.
Aktualizacja algorytmu sterowania układem kierowniczym
Ustal tabelę dopasowania prędkości kątowej obciążenia, aby ograniczyć prędkość kierowania przy dużym obciążeniu.
Użyj wzroku, aby zidentyfikować połączenia torów i-zapobiegawczo zmniejszyć prędkość.
3. Odchylenie w położeniu sworznia palety: kompensacja systemu na podstawie wielu źródeł błędów
Kiedy podnośnik AGV wykonuje wkładanie sworzni, często nie udaje mu się zaczepić otworów blokujących wózka na materiał. Główną przyczyną jest kumulacja błędów na wielu etapach: ręczne umieszczanie, ruch wózka, projekt konstrukcyjny i obrót AGV.
(1) Analiza źródła błędów
Błąd ręcznego wyrównania:Początkowe odchylenie umiejscowienia może osiągnąć ±20 mm.
Dryf koszyka:Nachylenie podłogi powoduje wtórne przesunięcie wynoszące ±10 mm.
Wadliwa struktura otworu:Cienka blacha stalowa i konstrukcja z prostymi-otworami nie pochłaniają odchyleń.
Błąd płyty obrotowej:Mikro-ruch podczas podnoszenia powoduje odchylenie współosiowości.
(2) Pełne-rozwiązania do kontroli błędów łańcucha
Sztywny system wyrównania
Zainstaluj ograniczniki uziemienia w kształcie litery L-w połączeniu z laserowymi czujnikami wyrównania, aby zmniejszyć początkowe odchylenie do ±3 mm.
Konstrukcja zapobiegająca-dryfowaniu wózków
Dodaj kółka z hamulcem zapadkowym, aby zapobiec przemieszczaniu się na zboczach o nachyleniu mniejszym lub równym 1 stopień.
Ulepszenie struktury otworu pozycjonującego
Wymień cienką blachę o grubości 1,5 mm na stal Q345 o grubości 8 mm.
Zmień otwór prosty na otwór złożony z fazowaniem pod kątem 60 stopni; średnica wejścia φ15 mm; długość odcinka prowadzącego 10 mm.
Wygładź wewnętrzną ścianę, aby zmniejszyć tarcie.
System wynagrodzeń oparty-na wizji
Kamera wizyjna identyfikuje rzeczywiste położenie otworu i steruje kompensacją X/Y/θ obrotowej płyty, aby utrzymać odchylenie współosiowe mniejsze lub równe 2 mm.
4. Podsumowanie
Problemy AGV omówione w tym artykule zasadniczo odzwierciedlają niewystarczające dopasowanie systemu pomiędzy strukturami mechanicznymi, algorytmami sterowania i warunkami terenowymi. Dzięki systematycznemu podejściu inżynieryjnemu obejmującemu „analizę ilościową, pełną-koordynację łańcucha oraz połączoną kompensację dynamiczno-statyczną” wdrożone rozwiązania przyniosły niezwykłe wyniki: problem luzu płyty podnoszącej został całkowicie rozwiązany, częstotliwość wykolejeń pojazdów AGV spadła do zera, a wskaźnik pomyślnego włożenia sworzni wzrósł do 99,5%. Rozwiązania te stanowią cenne odniesienie do poprawy stabilności systemu AGV w-scenariuszach logistyki o dużej przepustowości, takich jak produkcja samochodów.
