淺談重型承載式AGV裝配線體的應用

張含，張啟，劉貴軍，楊濤，張海婧

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淺談重型承載式AGV裝配線體的應用

張含，張啟，劉貴軍，楊濤，張海婧

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

現行重型卡車裝配線的方式為在輪胎工位進行線體爬坡處理，實現輪胎的在線裝配，從而降低小車的支撐高度，滿足人機工程的要求。文章分析的流水線形式為重載AGV承載，低位裝配，具備舉升功能，配備舉升平臺實現AGV平面循環及車輛下線。

人機工程；重載AGV；平面循環

1 AGV基本概述

1.1 基本原理

自動導引運輸車(簡稱AGV)，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業應用中不需駕駛員的運輸車。一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道來設立其行進路線，電磁軌道黏貼于地板上，運輸車則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。

1.2 發展應用

從20世紀80年代以來，AGV系統已經發展成為生產物流系統中最大的專業分支之一，并出現產業化發展的趨勢，成為現代化企業自動化裝備不可缺少的重要組成部分。在我國，隨著物流系統的迅速發展，AGV的應用范圍也在不斷擴展，如何能夠開發出能夠滿足用戶各方面需求的AGV系統技術是未來我們必須面對的現實問題。

2 項目應用背景

2.1 項目綱領

規劃年產單班10000輛核心產品，一條裝配線體，設計相應的總體布局，匹配節拍基本設定4JPH。

2.2 建設要求

廠房的設計主體長度應為兩側通道長度與流水線長度之和，考慮成本，縮短主線長度為項目的優化點。

3 線體布置形式的分析

在重型卡車裝配線體設計要求中，多以綠色、節能和人機工程佳為前提條件，常用的設計方案見表1。

表1 重卡裝配線設計形式

3.1 工藝分析

線體的形式，根據其主要應用范圍不同，技術要求的側重也不相同，具體說明如下：

3.1.1方案A

本方案為重卡生產線的主流形式，正向裝車工藝，通過小車支撐車橋（軸），保證車體穩定并可將車體的設計支撐高度降低。通常保證各車橋（軸）線距離地面高度400mm左右，小車通過銷孔與地拖鏈連接，實現線體和小車聯動。在裝配輪胎工位之前，配合線體爬坡設計，實現整車爬坡至設計高度H。（H=輪胎裝配所需軸線高度-小車支撐確定軸線高度，H一般取值350mm，坡度控制在5%以內）

通過線體爬坡后，保證各車橋（軸）線距離地面高度≮700mm，可以將輪胎順利的安裝于車橋上（16.00 R20充氣后直徑1309mm）。完成輪胎安裝后線體設計下坡段，下坡運行中整車與支撐輪胎的同步雙板鏈對接，支撐小車脫離，輪胎順次落于在雙板鏈上，運行節拍與地拖鏈一致。下坡工位結束后，車輛在雙板鏈上向下一工位運行。

3.1.2方案B

正向裝車工藝，通過重載AGV集成的支撐結構，實現車橋（軸）支撐，保證車體穩定。AGV沿設定的線路承載整車行進，支撐高度可柔性設計，車輪的在線裝配通過性依據AGV的固定支撐高度和舉升行程合理組合設計，原則上保證非輪胎裝配工位各車橋（軸）線距離地面高度≮500mm，在輪胎裝配工位，將支撐模塊舉升250mm，滿足輪胎安裝高度要求。下線狀態車輛運行到舉升臺工位，托舉整車滿足車輛舉升400~500（mm），確保AGV支撐結構與車輛完全脫離，AGV與舉升機構通訊互聯，舉升到位后，本工位的AGV獨立自動運行，駛出工位，完成平面循環，舉升平臺下降，再次運行線體前，車輛在舉升平臺上完成相關作業并駛出裝配線。

3.1.3方案C

正向裝車工藝，通過小車支撐車橋（軸），保證車體穩定，小車通過銷孔與地拖鏈連接，實現線體和小車聯動。小車支撐高度決定車輪的在線裝配通過性，通常保證各車橋（軸）線距離地面高度≮700mm，可以將輪胎順利的安裝于車橋上，下線狀態車輛運行至舉升臺工位，通過舉升平臺托舉，滿足整車舉升400~500（mm），確保支撐小車與車輛完全脫離，實現整車下線。

3.2 對比分析

3.2.1下線方式

方案B、C：通過舉升平臺將車輛整體舉升，滿足車輛與對應支撐大間隙脫離；

方案A：在坡道下坡階段，完成自前輪到后輪依次與雙板鏈接觸，同步完成走線節拍一致。

3.2.2線體循環方式

方案A、C：通過地坑配合回轉軌道，滿足支撐小車在立體空間完成循環；

方案B：在平面一定的轉彎半徑范圍內完成平面循環。

3.2.3人機工程

方案A、B：可以實現在多數工位滿足低位裝配的需求，符合人機工程需求，降低勞動強度；

方案C：作業高度相對較高。

綜上所述，在三種方案中，全部滿足線體循環、車輛輪胎在線裝配，但是方案C無法滿足人機工程，不建議實施。故主要分析方案選定為方案A、B。

4 重載AGV應用分析

根據項目總體需求，從建設需求和運行過程方面，分析線體布置參數、線體長度設計及工藝設計等內容，對廠房建設等方面進行應用分析。

4.1 建設要求分析

主要按照線體設計的必要性，分析線體設計內容如下：

4.1.1方案A

對線體驅動電機及主減速機布置理論設計，滿足安裝尺寸及維修的便利空間。需求尺寸常規≮6000（mm），匹配人機工程降低車輛上翼面高度，爬坡段需考慮整車在爬升段的防滑，坡度≯2.8°。爬坡段爬升高度一般處于350~400（mm），爬坡段距離7100~8100（mm），下坡段距離同樣限于車輛在支撐上的防滑，坡度≯3°，下坡段距離6600~7600（mm），理論上此區域車輛在支撐上有滑動的趨勢，不建議在此段區域設計裝配內容，故有13700~15700（mm）區間屬于不利于裝配段。地拖鏈線體爬坡形式見圖4-2。

L =LG+LD+LP= LG+6+14.7= （LG+20.7）m=（LG+20.7）m

注：L實際線體會產生的線體占用長度，LG=裝配工位數*工位長度，LD線體電機及維修占用長度，LP線體爬坡占用長度。

圖1 地拖鏈線體爬坡示意圖

4.1.2方案B

AGV轉彎過程需設計必要的轉彎半徑，計算AGV滿足平面循環的最小轉彎半徑參數，該參數決定線體占用的多余長度，實際AGV轉彎半徑參照AGV軸距長度的1.5倍計算。按照方案需求AGV整體長度3米，軸距2.3米，轉彎半徑約為3.5米。AGV轉彎過程線體布置示意見圖4-2。

L= LG+2*LZ= (LG+2*3.5)m=（LG+7）m

注：L實際線體會產生的線體占用長度，LG=裝配工位數*工位長度，LZ=AGV轉彎半徑。

圖2 AGV轉彎過程線體布置示意圖

綜合上述分析，得出以下結論：

方案A：廠房最短建設長度=（LG+20.7）+必要通道預留尺寸；

方案B：廠房最短建設長度=（LG+7）+必要通道預留尺寸。

4.2 運行形式分析

主要按照線體運行形式，考慮線體設備的維修保養、線體需求配套等設計要點，分析內容如下：

4.2.1方案A

線體小車與線體同步循環，配套小車多，理論上為線體工位小車數的兩倍；驅動電機維修區域小，集成在兩側地坑內，線體下部地坑需考慮人員維修時的便利性；坡道處影響線體上其他設備的過線流暢性，要求地坑深度不低于3.2米。此線體設計一經建成，改造難度大，設計形式基本凍結。

4.2.2方案B

AGV整體式成套設計，考慮備用一臺，應對線體設備故障；線體為平面布置，維修區域可設計在線體的下線端，維修人員無需地坑作業，勞動強度低；地面上保持水平、無障礙，主線沒有管理盲點。運行形式特點見表2。

表2 運行形式特點表

5 結論及推廣分析

5.1 結論

綜合上述分析能夠得出：

方案A：傳統設計形式，運行簡單，可兼顧人機工程，廠房長度需求大，設施配套多，設備維護保養難度大，流水線建設復雜，改造柔性差。

方案B：自動化線體形式，廠房面積需求小，設施配套少，流水線目視化效果佳，升級改造柔性好，設備管理要求高。

5.2 推廣分析

在對比傳統方案的過程中發現，新的AGV布置線體形式還存在以下幾點優勢：

1）平面循環以較小的土建施工量配合線體建設，不存在大量的地坑、地溝施工，利于工期的控制；

2）線體的日常維護不用工人在線體下部地溝中操作，利于勞動強度、工作環境的改善；

3）施工后線體平面可以復原為地坪，利于現場管理、“6S”和精益管理理念更好實施；

4）線體的節拍可以通過程序控制完成不均等節拍走線，路徑可以通過改造成雙岔路、S型線路，進而適應產品的變更和工藝的改善；

5）AGV控制系統可以完成車輛管理、交通管理、通訊管理等系統與MES系統的集成，滿足信息化線體的集成管理需求；

6）AGV系統有準確的定位功能，具備匹配智能機器人的條件，可實現線體智能化改造。

6 小結

AGV以輪式移動為特征，活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。本文通過對線體方案、建設要求和運行形式等方面的分析，希望對高度體現柔性化、智能化、可視化、信息化的生產線建設項目提供思路和依據。隨著AGV技術的發展及其應用范圍的拓展，下一步深入研究高JPH的重載AGV生產線設計方案。

The Brief Analysis Of Heavy-load AGV Assembly Line

Zhang Han, Zhang Qi, Liu Gguijun, Yang Tao, Zhang Haijing

( Shaanxi Heavy-duty Motor Company C., LTD, Shaanxi Xi'an 710200 )

At present, in order to reduce working altitude and meet the requirements of human factors, the design ideas of heavy-duty truck assembly line is use the climbing line to complete tire assembly at the tire assembly station. The assembly line form analyzed in this paper is Heavy-load AGV, optimal human factors, with lifting function, use lifting platform to complete AGV plane circulation and complete the final process.

human factors; Heavy-load AGV; plane circulation

A

1671-7988(2018)16-207-03

U461.99

A

1671-7988(2018)16-207-03

CLC NO.: U461.99

張含，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.074