浅谈重型承载式AGV装配线体的应用

张含，张启，刘贵军，杨涛，张海婧



浅谈重型承载式AGV装配线体的应用

张含，张启，刘贵军，杨涛，张海婧

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

现行重型卡车装配线的方式为在轮胎工位进行线体爬坡处理，实现轮胎的在线装配，从而降低小车的支撑高度，满足人机工程的要求。文章分析的流水线形式为重载AGV承载，低位装配，具备举升功能，配备举升平台实现AGV平面循环及车辆下线。

人机工程；重载AGV；平面循环

1 AGV基本概述

1.1 基本原理

自动导引运输车(简称AGV)，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运输车。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，运输车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

1.2 发展应用

从20世纪80年代以来，AGV系统已经发展成为生产物流系统中最大的专业分支之一，并出现产业化发展的趋势，成为现代化企业自动化装备不可缺少的重要组成部分。在我国，随着物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不断扩展，如何能够开发出能够满足用户各方面需求的AGV系统技术是未来我们必须面对的现实问题。

2 项目应用背景

2.1 项目纲领

规划年产单班10000辆核心产品，一条装配线体，设计相应的总体布局，匹配节拍基本设定4JPH。

2.2 建设要求

厂房的设计主体长度应为两侧通道长度与流水线长度之和，考虑成本，缩短主线长度为项目的优化点。

3 线体布置形式的分析

在重型卡车装配线体设计要求中，多以绿色、节能和人机工程佳为前提条件，常用的设计方案见表1。

表1 重卡装配线设计形式

3.1 工艺分析

线体的形式，根据其主要应用范围不同，技术要求的侧重也不相同，具体说明如下：

3.1.1方案A

本方案为重卡生产线的主流形式，正向装车工艺，通过小车支撑车桥（轴），保证车体稳定并可将车体的设计支撑高度降低。通常保证各车桥（轴）线距离地面高度400mm左右，小车通过销孔与地拖链连接，实现线体和小车联动。在装配轮胎工位之前，配合线体爬坡设计，实现整车爬坡至设计高度H。（H=轮胎装配所需轴线高度-小车支撑确定轴线高度，H一般取值350mm，坡度控制在5%以内）

通过线体爬坡后，保证各车桥（轴）线距离地面高度≮700mm，可以将轮胎顺利的安装于车桥上（16.00 R20充气后直径1309mm）。完成轮胎安装后线体设计下坡段，下坡运行中整车与支撑轮胎的同步双板链对接，支撑小车脱离，轮胎顺次落于在双板链上，运行节拍与地拖链一致。下坡工位结束后，车辆在双板链上向下一工位运行。

3.1.2方案B

正向装车工艺，通过重载AGV集成的支撑结构，实现车桥（轴）支撑，保证车体稳定。AGV沿设定的线路承载整车行进，支撑高度可柔性设计，车轮的在线装配通过性依据AGV的固定支撑高度和举升行程合理组合设计，原则上保证非轮胎装配工位各车桥（轴）线距离地面高度≮500mm，在轮胎装配工位，将支撑模块举升250mm，满足轮胎安装高度要求。下线状态车辆运行到举升台工位，托举整车满足车辆举升400~500（mm），确保AGV支撑结构与车辆完全脱离，AGV与举升机构通讯互联，举升到位后，本工位的AGV独立自动运行，驶出工位，完成平面循环，举升平台下降，再次运行线体前，车辆在举升平台上完成相关作业并驶出装配线。

3.1.3方案C

正向装车工艺，通过小车支撑车桥（轴），保证车体稳定，小车通过销孔与地拖链连接，实现线体和小车联动。小车支撑高度决定车轮的在线装配通过性，通常保证各车桥（轴）线距离地面高度≮700mm，可以将轮胎顺利的安装于车桥上，下线状态车辆运行至举升台工位，通过举升平台托举，满足整车举升400~500（mm），确保支撑小车与车辆完全脱离，实现整车下线。

3.2 对比分析

3.2.1下线方式

方案B、C：通过举升平台将车辆整体举升，满足车辆与对应支撑大间隙脱离；

方案A：在坡道下坡阶段，完成自前轮到后轮依次与双板链接触，同步完成走线节拍一致。

3.2.2线体循环方式

方案A、C：通过地坑配合回转轨道，满足支撑小车在立体空间完成循环；

方案B：在平面一定的转弯半径范围内完成平面循环。

3.2.3人机工程

方案A、B：可以实现在多数工位满足低位装配的需求，符合人机工程需求，降低劳动强度；

方案C：作业高度相对较高。

综上所述，在三种方案中，全部满足线体循环、车辆轮胎在线装配，但是方案C无法满足人机工程，不建议实施。故主要分析方案选定为方案A、B。

4 重载AGV应用分析

根据项目总体需求，从建设需求和运行过程方面，分析线体布置参数、线体长度设计及工艺设计等内容，对厂房建设等方面进行应用分析。

4.1 建设要求分析

主要按照线体设计的必要性，分析线体设计内容如下：

4.1.1方案A

对线体驱动电机及主减速机布置理论设计，满足安装尺寸及维修的便利空间。需求尺寸常规≮6000（mm），匹配人机工程降低车辆上翼面高度，爬坡段需考虑整车在爬升段的防滑，坡度≯2.8°。爬坡段爬升高度一般处于350~400（mm），爬坡段距离7100~8100（mm），下坡段距离同样限于车辆在支撑上的防滑，坡度≯3°，下坡段距离6600~7600（mm），理论上此区域车辆在支撑上有滑动的趋势，不建议在此段区域设计装配内容，故有13700~15700（mm）区间属于不利于装配段。地拖链线体爬坡形式见图4-2。

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

注：L实际线体会产生的线体占用长度，LG=装配工位数*工位长度，LD线体电机及维修占用长度，LP线体爬坡占用长度。

图1 地拖链线体爬坡示意图

4.1.2方案B

AGV转弯过程需设计必要的转弯半径，计算AGV满足平面循环的最小转弯半径参数，该参数决定线体占用的多余长度，实际AGV转弯半径参照AGV轴距长度的1.5倍计算。按照方案需求AGV整体长度3米，轴距2.3米，转弯半径约为3.5米。AGV转弯过程线体布置示意见图4-2。

L= LG+2*LZ= (LG+2*3.5)m=（LG+7）m

注：L实际线体会产生的线体占用长度，LG=装配工位数*工位长度，LZ=AGV转弯半径。

图2 AGV转弯过程线体布置示意图

综合上述分析，得出以下结论：

方案A：厂房最短建设长度=（LG+20.7）+必要通道预留尺寸；

方案B：厂房最短建设长度=（LG+7）+必要通道预留尺寸。

4.2 运行形式分析

主要按照线体运行形式，考虑线体设备的维修保养、线体需求配套等设计要点，分析内容如下：

4.2.1方案A

线体小车与线体同步循环，配套小车多，理论上为线体工位小车数的两倍；驱动电机维修区域小，集成在两侧地坑内，线体下部地坑需考虑人员维修时的便利性；坡道处影响线体上其他设备的过线流畅性，要求地坑深度不低于3.2米。此线体设计一经建成，改造难度大，设计形式基本冻结。

4.2.2方案B

AGV整体式成套设计，考虑备用一台，应对线体设备故障；线体为平面布置，维修区域可设计在线体的下线端，维修人员无需地坑作业，劳动强度低；地面上保持水平、无障碍，主线没有管理盲点。运行形式特点见表2。

表2 运行形式特点表

5 结论及推广分析

5.1 结论

综合上述分析能够得出：

方案A：传统设计形式，运行简单，可兼顾人机工程，厂房长度需求大，设施配套多，设备维护保养难度大，流水线建设复杂，改造柔性差。

方案B：自动化线体形式，厂房面积需求小，设施配套少，流水线目视化效果佳，升级改造柔性好，设备管理要求高。

5.2 推广分析

在对比传统方案的过程中发现，新的AGV布置线体形式还存在以下几点优势：

1）平面循环以较小的土建施工量配合线体建设，不存在大量的地坑、地沟施工，利于工期的控制；

2）线体的日常维护不用工人在线体下部地沟中操作，利于劳动强度、工作环境的改善；

3）施工后线体平面可以复原为地坪，利于现场管理、“6S”和精益管理理念更好实施；

4）线体的节拍可以通过程序控制完成不均等节拍走线，路径可以通过改造成双岔路、S型线路，进而适应产品的变更和工艺的改善；

5）AGV控制系统可以完成车辆管理、交通管理、通讯管理等系统与MES系统的集成，满足信息化线体的集成管理需求；

6）AGV系统有准确的定位功能，具备匹配智能机器人的条件，可实现线体智能化改造。

6 小结

AGV以轮式移动为特征，活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。本文通过对线体方案、建设要求和运行形式等方面的分析，希望对高度体现柔性化、智能化、可视化、信息化的生产线建设项目提供思路和依据。随着AGV技术的发展及其应用范围的拓展，下一步深入研究高JPH的重载AGV生产线设计方案。

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

张含，就职于陕西重型汽车有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.074