În sistemul de automatizare logistică a producției de automobile, funcționarea stabilă a AGV-urilor (Automated Guided Vehicles) determină în mod direct eficiența și acuratețea modelului SPS (Set Parts Supply). Într-un anumit proiect SPS, trei probleme tehnice cheie au apărut frecvent în echipamentele AGV: spațiul liber al plăcii de ridicare, deraierea încărcăturii și abaterea de poziționare a știftului paletului. Această lucrare analizează cauzele fundamentale din perspectiva calculului mecanic, proiectării structurale și principiilor de transmisie și propune soluții practice la nivel de sistem-pentru a oferi referință tehnică pentru aplicarea fiabilă a AGV-urilor în logistica producției de automobile.
1. Spațiu liber excesiv după frânarea plăcii de ridicare: optimizarea dublă a transmisiei și a angrenajului treptelor de viteză
Fiind componenta centrală pentru transportul cărucioarelor de materiale, placa de ridicare are încă un spațiu deplasabil manual chiar și atunci când frâna este cuplată complet. Sub sarcină, căruciorul de materiale poate fi în continuare rotit în sens invers acelor de ceasornic, afectând grav precizia de poziționare și creând riscuri de abatere a materialului.
(1) Analiza cauzei principale: defecte ale conexiunii transmisiei și ale angrenajului
Prin demontarea și analiza sistemului de transmisie cu plăci de ridicare AGV, s-a constatat că problemele provin în principal din următoarele aspecte:
Defecțiunea conexiunii transmisie motor-cutie de viteze
Conexiunea dintre motor și cutia de viteze folosește un guler de prindere cu șuruburi. Cuplul de strângere inițial a fost insuficient. Sub sarcină, s-a produs o deplasare microunghiulară între cutia de viteze și motor, creând un „spațiu liber de rotație”.
Distanță excesivă de angrenare în perechea de angrenaje
Distanța de angrenare dintre angrenajul mare al rulmentului de rotire (180 de dinți) și pinionul de ieșire al cutiei de viteze (20 de dinți) a depășit toleranța de proiectare, amplificând și mai mult jocul liber de rotație din placa de ridicare.
(2) Calculul limitei mecanice: cuantificarea forței externe necesare pentru rotirea plăcii
Pe baza principiilor transmisiei cuplului, se stabilește modelul total de cuplu rezistent necesar pentru a roti placa:
FL Mai mare sau egal cu T × i₁ × η₁ × η₂ × i₂
F:Forța necesară pentru a roti placa (N)
L:Distanța de la punctul de aplicare a forței la centrul plăcii (m)
T:Cuplu de menținere a frânei (1,5 Nm)
i₁:Raport de reducere a cutiei de viteze (40)
i₂:Raport de transmisie (190/20=9)
η₁:Eficiența cutiei de viteze (0,98)
η₂:Eficiența angrenajului (0,95)
Calculul arată că, atunci când brațul de forță este de 0,6 m, 1,0 m și 1,5 m, forțele necesare sunt 873,8 N, 502,7 N și 335,0 N, corespunzătoare unor mase echivalente de 87,4 kg, 50,3 kg și 33,5 kg. Rezultatele indică faptul că structura mecanică singură nu poate elimina complet jocul; este necesară{10}compensarea sistemului de control.
(3) Soluții de rectificare sistematică
Upgrade conexiune de transmisie
Înlocuiți conexiunea de clemă originală cu o cutie de viteze NORD cu cheie. Structura cheii previne rotația relativă între motor și cutia de viteze, eliminând complet jocul liber de rotație.
Optimizarea angrenajului angrenajului
Reglarea distanței centrale:Frezați găurile de montare a cutiei de viteze pentru a controla spațiul de plasare între 0,1–0,15 mm.
Upgrade material și proces:Utilizați 20CrMnTi cu cementare și călire pentru a atinge precizia de gradul 6 (GB/T 10095.1-2008).
Adăugați o conexiune de cheie paralelă:Optimizați toleranța H9/h8 pentru a reduce jocul de rotație dintre angrenaj și arbore.
Compensarea-sistemului
Un algoritm de compensare a liberului este încorporat în controlerul AGV. După frânare, encoderul verifică abaterea reziduală; dacă este mai mare de 0,5 grade, sistemul efectuează o reglare fină automată pentru a menține abaterea finală în ±0,1 grade.
2. Deraierea încărcăturii AGV: Îmbunătățiri ale sistemului în distribuția încărcăturii și adaptabilitatea căii
AGV-ul a deraiat frecvent când transporta un rezervor de aer-de 1000 kg. Validarea hardware de rutină nu a găsit anomalii, necesitând o analiză mai profundă din perspectiva distribuției sarcinii și a comportamentului dinamic.
(1) Verificarea capacității hardware
Verificarea puterii de antrenare, a cuplului de ieșire și a forței de presare a arcului a confirmat că toți parametrii îndeplinesc teoretic cerințele de sarcină, excluzând puterea insuficientă ca cauză.
(2) Cauzele fundamentale ale deraierii
Excentricitatea sarcinii rezultând o presiune neuniformă pe roată
Rezervorul de aer cilindric a făcut ca centrul de greutate să devieze cu 150-200 mm de la centrul AGV, crescând semnificativ presiunea pe roți pe o parte și reducând-o pe cealaltă. În timpul virării sau depășirii îmbinărilor de cale, deraierea devine mai probabilă.
Precizie insuficientă a interfeței pistei
Unele îmbinări ale căii au avut diferențe de înălțime de 0,5–0,8 mm (specificație Mai mică sau egală cu 0,3 mm). AGV-urile cu sarcină grea-producă forțe de impact atunci când trec pe lângă astfel de îmbinări, crescând probabilitatea de deraiere.
Algoritmul de control al direcției nu este adaptat condițiilor de-sarcină grea
Modul de direcție cu viteză unghiulară fixă nu ia în considerare inerția crescută la sarcini mari, amplificând forțele de impact la articulațiile căii.
(3) Măsuri de rectificare cuprinzătoare
Controlul și monitorizarea sarcinii
Pe termen scurt{0}:Reduceți o singură-încărcare la 800 kg; limitați abaterea centrului-de-gravitație la Mai mică sau egală cu 50 mm.
Pe termen lung{0}:Adăugați senzori de-excentricitate; interziceți pornirea AGV atunci când depășiți limitele.
Refacerea preciziei articulațiilor de cale
Slefuiți și nivelați îmbinările pentru a asigura o diferență de înălțime mai mică sau egală cu 0,3 mm.
Adăugați tampoane din poliuretan pentru a reduce vibrațiile de impact.
Actualizare algoritm de control al direcției
Stabiliți un tabel de potrivire sarcină-viteză unghiulară pentru a limita viteza de direcție la sarcină mare.
Folosiți viziunea pentru a identifica articulațiile șinelor și{0}}reduceți preventiv viteza.
3. Abaterea de poziționare a știftului paletului: Compensarea sistemului în mai multe surse de eroare
Când AGV-ul de ridicare execută inserarea știftului, adesea nu reușește să cupleze orificiile de blocare ale căruciorului de materiale. Cauza principală este acumularea de erori în mai multe etape: plasarea manuală, mișcarea căruciorului, proiectarea structurală și rotația AGV.
(1) Analiza sursei erorilor
Eroare de aliniere manuală:Deviația de plasare inițială poate ajunge la ±20 mm.
Deplasarea căruciorului:Panta pardoselii cauzează o derivă secundară de ±10 mm.
Structura găurii defectuoasă:Placa subțire de oțel și designul cu-găuri drepte nu pot absorbi abaterile.
Eroarea plăcii de rotație:Micro-mișcarea în timpul ridicării introduce o abatere de coaxialitate.
(2) Soluții de-lanț complet pentru controlul erorilor
Sistem rigid de aliniere
Instalați opritoare de sol în formă de L-combinate cu senzori de aliniere laser pentru a reduce abaterea inițială la ±3 mm.
Design anti-derivare pentru cărucioare
Adăugați roți de frână cu clichet pentru a preveni mișcarea pe pante Mai mici sau egale cu 1 grad.
Îmbunătățirea structurii găurii de poziționare
Înlocuiți placa subțire de 1,5 mm cu oțel Q345 de 8 mm.
Schimbați gaura dreaptă într-o gaură compozită cu o teșitură de 60 de grade; diametrul de intrare φ15 mm; lungime secțiune de ghidare 10 mm.
Slefuiți peretele interior pentru a reduce frecarea.
Sistem de compensare bazat{0}}viziunii
O cameră de vedere identifică poziția reală a găurii și compensează X/Y/θ a plăcii rotative pentru a menține deviația coaxială mai mică sau egală cu 2 mm.
4. Rezumat
Problemele AGV discutate în această lucrare reflectă în esență o potrivire insuficientă a sistemului între structurile mecanice, algoritmii de control și condițiile de câmp. Prin abordarea sistematică de inginerie de „analiza cantitativă, coordonarea completă-lanțului și compensarea combinată dinamică-statică”, soluțiile implementate au obținut rezultate remarcabile: problema degajării plăcilor de ridicare a fost complet rezolvată, frecvența deraiării AGV a scăzut la zero și rata de succes a inserării știfturilor a crescut la 99,5%. Aceste soluții oferă o referință valoroasă pentru îmbunătățirea stabilității sistemului AGV în scenarii de logistică cu randament ridicat-, cum ar fi producția de automobile.
