劉洋 周一鳴

摘要：隨著我國人力成本的不斷上升，降低人工成本，提高工廠的自動化程度越來越受各企業(yè)的重視。AGV作為一種自動化的智能移栽設(shè)備，可以減輕工人勞動強度，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

針對國內(nèi)某鋼廠冷軋磨輥間現(xiàn)階段存在的軋輥運輸效率低、員工負(fù)荷重、安全性低等問題，提出了使用現(xiàn)代化物流運輸設(shè)備AGV，實現(xiàn)磨輥間軋輥的運輸自動化和作業(yè)無人化。結(jié)合磨輥間實際情況，設(shè)計了AGV小車、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AGV在磨輥間的使用有一定的參考意義。

一、AGV小車設(shè)計

（一）AGV小車性能指標(biāo)和外形設(shè)計

本文因輥框的特殊性，AGV采用背馱式設(shè)計。為方便運輸，軋輥放置在輥框內(nèi)，以輥框為單元進(jìn)行輸送，根據(jù)軋機的換輥需求，每個輥框放置5～6根軋輥。

（二）AGV單車結(jié)構(gòu)設(shè)計

AGV單車結(jié)構(gòu)主要由車體、導(dǎo)航系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、舉升機構(gòu)等組成。

（1）車體。車體是AGV的軀體，由車架和相應(yīng)的機械電氣結(jié)構(gòu)等組成。車架必須根據(jù)承載重量、所載貨物形狀、移載機構(gòu)以及工廠布置狀況等進(jìn)行設(shè)計，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，地面會有軋機乳化液及磨床過濾系統(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)航是通過在路面上貼磁帶，根據(jù)磁帶感應(yīng)信號來實現(xiàn)車輛控制及導(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)費用非常低，使用壽命長，且移動、修改、增刪、變更路徑比較容易。磁導(dǎo)航具有很高的測量精度和良好的重復(fù)性，且不易受光線變化的影響，在運行過程中，磁傳感系統(tǒng)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。

二、新型驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）AGV驅(qū)動單元組成和工作過程

AGV動力單元主要包括：驅(qū)動電機、驅(qū)動輪、傳動結(jié)構(gòu)、驅(qū)動殼體、連接結(jié)構(gòu)。AGV驅(qū)動單元主要依靠驅(qū)動電機為動力來源通過鏈傳動、齒輪傳動、帶傳動等傳動機構(gòu)傳輸動力給驅(qū)動輪，通過和車體的連接結(jié)構(gòu)為整個AGV小車提供前進(jìn)后退的動力。AGV驅(qū)動單元是整車運動中關(guān)鍵的組成部分。

（二）新型驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)模型建立

新型驅(qū)動單元主要針對載重500kg，運行速度為30m/min的背負(fù)式AGV小車進(jìn)行設(shè)計，所設(shè)計的獨立懸掛的驅(qū)動單元與車體的連接方式為柔性連接，通過最大載荷選擇適用的彈簧。根據(jù)參數(shù)要求通過AGV所受力的分析計算，及其相關(guān)因數(shù)影響的考量，從而得到AGV小車所需的總驅(qū)動力，再通過效率和傳動比換算進(jìn)而選擇合適的電機。新型驅(qū)動單元的驅(qū)動殼體分左右兩部分獨立懸掛，上部通過彈簧和光軸與連接板柔性連接，可以保證驅(qū)動單元的上下運動。獨立的驅(qū)動殼體與三個光軸以三角形的布局方式連接，保證了整個裝置的穩(wěn)定性。鏈傳動具有穩(wěn)定的傳動比和穩(wěn)定性，所以驅(qū)動電機和驅(qū)動輪通過鏈傳動的傳動方式連接。驅(qū)動殼體的前后端各種有兩個直線導(dǎo)軌。

三、AGV在磨輥間的應(yīng)用

磨輥間AGV物流運輸情況、軋輥的運輸以輥框為基本單元，每個輥框內(nèi)放置5～6根工作輥或側(cè)支撐輥，使用AGV將舊輥從軋機區(qū)域運輸至立體倉庫進(jìn)行存儲;然后再從立體倉庫運輸至磨床進(jìn)行磨削;之后AGV再將磨削好的新輥運輸至立體倉庫，通過計算機管理系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，根據(jù)軋機的需要將磨削好的新輥運輸至軋機區(qū)域。同時，為實現(xiàn)整個過程的自動化，設(shè)置多個交換輥架，AGV可將輥框自動放置在交換輥架上并從交換輥架上自動運走。

磨輥間AGV運輸軋輥的具體步驟：

（一）舊輥從單機架運輸至立庫。操作人員在呼叫終端呼叫所需AGV，計算機管理系統(tǒng)依照指令自動調(diào)度相應(yīng)的AGV小車前往對應(yīng)站點，將舊輥從交換輥架自動取出，沿已經(jīng)規(guī)劃好的固定路徑運送至磨輥間立體庫。

（二）舊輥從立體庫運輸至磨床（107/108磨床）。AGV中央控制系統(tǒng)依照由ERP系統(tǒng)或立體倉庫中控中心發(fā)出的指令，按照一定的出庫原則選定出庫貨物，由堆垛機把貨物從貨格中取出送至立庫區(qū)的交換輥架上，然后WMS系統(tǒng)產(chǎn)生出庫任務(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)定的路線將軋輥放到相應(yīng)的磨床區(qū)域。

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

（四）新棍從立庫輸送至軋機區(qū)。新輥由立體庫區(qū)的堆垛機取件放置在出庫工位交換輥架上，然后通過立體庫的倉庫管理系統(tǒng)產(chǎn)出成品出庫任務(wù)，然后出庫任務(wù)傳送到AGV中央管理系統(tǒng)，AGV中央控制系統(tǒng)自動產(chǎn)生AGV配送任務(wù);由該系統(tǒng)分配AGV執(zhí)行任務(wù)。AGV小車到達(dá)出庫工位進(jìn)行自動取料，沿著已規(guī)劃的路徑運輸?shù)杰垯C區(qū)域。

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

四、結(jié)束語

AGV在現(xiàn)代制造車間應(yīng)用比較多，在鋼鐵行業(yè)冷軋磨輥間使用尚屬首次，本項目采用重載AGV，可降低物料運輸成本，減輕勞動強度，提高作業(yè)效率，減少貨物處理和信息處理過程的差錯并合理有效地結(jié)合庫存管理，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)代制造車間中會有越來越多的應(yīng)用價值。

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