用于自动化生产线的子母运输车设计

甘雄涛　曹鹏飞　戴启胜

【摘 要】智能化的运输是智能制造中的一个重要环节，不同的生产线设计对智能运输提出了不同的要求。为解决解决狭长AGV小车直角转弯及运转速度不足的问题，设计了一种智能化生产线用的自动控制子母传送车。该自动控制子母传送车为一组子车和母车的组合，是可以包含多个子车和多个母车组成的系统。子车在生产线的支线上运行，沿Y方向移动，母车在生产线主线上运行，沿X方向移动。由于子车和母车没有电缆连接，母车、子车可以分别在主线和支线上灵活调动，自由组合，具有自动化、智能化的云概念特点。

【关键词】自动传送；智能调度；子母车

【Abstract】Intelligent transportation is an important part of intelligent manufacturing，different design of production line put forward different requirements for intelligent transportation. In order to solve the problem of right angle turn and insufficient running speed of AGV car， this paper designs an automatic control sub-transmission vehicle for intelligent production line. The automatic control unit is a combination of a set of sub cars and a mother vehicle， which is a system comprising multiple sub cars and a plurality of master cars. The sub car runs on the branch line of the production line and moves along the Y direction. The mother car runs on the main line of the production line and moves along the X direction. Since the sub car and the mother car have no cable connection， the mother car and the sub car can flexibly move on the main line and the branch line respectively， and have the characteristics of automatic and intelligent concept of the cloud.

【Key words】Automatic transmission； Intelligent scheduling； Master car

0 引言

在车间生产线的设计过程中，离不开物料传送路线、传送方式的设计。随着人力成本的逐步提升，AGV（Automated Guided Vehicle）自动导引运输车越来越受到大家的关注。自动导引运输车，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线？以及行为，或利用电磁轨道（electromagnetic path-following system）来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，运输车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。AGV具有自动化程度高，充电自动化，美观，观赏度高，方便，减少占地面积等优点。

1 生产线设计

根据生产的产品特点，我们设计了一款“非”字形生产线。生产线包含上线区、下线区、物料上线区、耐压工位4个、工序工位114个。主物料从上线区上线，配套物料从物料上线区上线，和主物料一起依次传送到工序1，工序2，工序3……，最终回到下线区传送下线。运输车需要在生产线产品上线下线位置、配套物料货位、生产工位之间进行物料的传送。

2 设计需求

在生产线上，物料转运车需要按照规定的路线，把工位上所需的物料传送到工位上，把上一工序完成的产品传送到下一工序。因为该产线传送的都是比较重和比较大的物料，为安全考虑让运输路线与人行通道进行分离，也为了节省空间，传送路线设计成在工位中间的方式（如图1所示）。上下中间X 方向的为主线，上下6条与主通道成十字交叉的通道为支线。运输通道上设置滑轨，运输通道与其他区域隔离。一般的AGV不能實现直角转弯，且在十字交叉处，滑轨结合处容易有高度差，导电接触块在此处极易损坏而造成故障。

需要设计一款子母运输车，母车在主轨道上运行，子车在支线轨道上运行。以前有的子母转运车也能实现直角方向运动，但是子车和母车采用电缆连接和通讯，子车不能脱离母车运行，子车运行的时候母车必须在原地等待，效率比较低下。我们设计的母车和子车需要能够分开各自单独运行，只是在需要的时候子车上到母车上，在主轨道方向运行，其他的时间子车和母车可以各自运行，执行任务。而且子车和母车不是一对一的关系，假如生产线上有3个母车和4个子车，1号子车可以通过1号母车传送到一个工位，完成工作后1号子车可以上到2号母车或者3号母车到下一个工位都是可以的。这样母车和子车配合灵活多样，也省去了母车等待的时间，提升了工作效率。

3 子母车设计

根据设计需求，我们把母车设计成由滑轨供电的方式，子车设计成蓄电池供电的方式，子车和母车都采用无线通讯方式，统一由平台进行智能调度。如图2所示，母车上布置铝合金轨道与子车轨道对接，母车由滑轨供电，子车上到母车平台上后，可由滑触线进行充电。子车内侧由轨迹轴承作为轨道导向，确保轨道对接的平缓与流畅，来回运行方向固定，无需做转弯动作。如图3所示，母车上带喇叭形的接口簧片，子车底部的触头进入喇叭口即可以形成可靠的接触。

4 子母车配合动作

用生产线例子说明如何通过多车配合，实现物料的远距离运输。假如根据生产线的运输节拍需求，计算出生产线上需要有3个子车，3个母车，分别为分别编号为Z1车、Z2车、Z3车、M1车、M2车、M3车。生产线包含工位区域A1到A6，B1到B5，一共11个工作区域，每个区域包含10个工位，共110个工位，如图1所示。主框架物料从上线区域进入生产线，由子车Z1车接收，然后子车Z1上到母车M1车上，运行到A1区域，Z1车从母车M1车上下来，进入支线轨道，把主框架物料运到A1区域系统指定的空缺工位，进行相关的安装操作。工位操作完成后，由Z1车把主物料运到主线，上到M2车上，M2车搭载Z1车一起运行到A2区域，Z1车从母车上下来，进入支线轨道，把主框架物料运到系统指定的空缺工位，进行A2区域的相关安装操作。在A2区域的工位操作完成后，由Z2车进入支线，把主物料运输到主线，上到M2车上，M2车搭载Z2车一起运行到A3区域，Z2车从母车上下来，进入支线轨道，把主框架物料运到系统指定的空缺工位，进行A3区域的相关安装操作。如此交替循环，完成A4区域到A6区域工位，B1区域到B5区域工位的操作。由于子车和母车之间没有电缆连接，通过无线通信进行信息传送，子车和母车接口是统一的，所以子车和母车可以灵活调度，不同的子车和母车都可以配合运输，实现物料远距离的运输任务。根据工位数量、运行节拍等，可以灵活确定子车和母车的总数量。

5 结束语

子母传送车的设计较好的满足了车间生产线的需求，节省空间，安全高效，是一个比较成功的设计方案。现有的技术在不断发展进步，新的事物不断的出现，无线通讯和控制已经比较成熟，在生产中合理利用这些技术，能够起到事半功倍的效果。endprint