冲压车间智能AGV 在冲压车间的应用

2022-01-04 05:56

随着汽车市场的快速发展，智能物流设备已经成为行业未来的发展方向。对于冲压车间来说，传统的冲压工艺是将零件在冲压线末端生产出来后，人工打包，然后用叉车运输到仓库。2017年，一汽-大众冲压车间首次采用冲压AGV技术，替代叉车运输，提升冲压智能物流能力。介绍了智能AGV系统及其在冲压车间的应用。

智能AGV系统的应用是冲压车间全新的技术变革。通过智能AGV的应用，冲压车间可以避免叉车进入生产区域，这对车间的安全、自动化率的提高和节能都有很大的帮助，同时也为企业下一步实现智能仓储系统奠定了基础。从智能自动导引车的结构和不同自动导引车之间的区别出发，详细介绍了智能自动导引车在冲压车间的应用。

智能自动导引车结构

如图1所示，AGV系统架构可分为中控单元、外壳、升降销、动力单元、操作面板、安全防护、安全检测和传感器八大部分。通过磁导航传感器，可以检测磁条在地面上的位置，从而通过计算相对位置和中央控制单元来控制方向盘和调整AGV的行驶姿态。通过射频识别地标传感器，可以获得当前的绝对位置，并根据绝对位置，通过无线网络获得来自控制系统的任务命令，用于物流运输。自动导引车如图2所示。

图2实物智能自动导引车

图3自动导引车申请表

冲压车间不同自动导引车的差异

物流行业使用的AGV有很多，可分为电磁导航AGV、磁条导航AGV、二维码导航AGV、激光导航AGV、惯性导航AGV和视觉导航AGV。根据AGV小车的换挡方式，可分为叉车AGV小车、牵引AGV小车、背负式AGV小车、卷筒式AGV小车、升降式AGV小车和拼装式AGV小车。

根据AGV结构的不同，冲压车间使用的AGV主要有三种类型:潜在双向牵引AGV；潜在全向牵引自动导引车；；全方位提升背驮式AGV。之所以采用这三种类型的AGV，是因为冲压车间的箱体尺寸和重量不同，其他类型的AGV很难覆盖这么多种类的箱体。此外，还有大量的冲压箱，会导致仓库面积和成本的增加。潜伏式或背负式AGV可以通过通用托盘在一定程度上降低AGV对集装箱标准化的要求，实现最大的通用性。

由于第三辆AGV是在第二辆AGV上更新的，本文重点介绍冲压车间第一辆AGV和第三辆AGV的区别，如图3所示。

双向牵引AGV是单方向盘AGV，具有来回运输和转弯的能力。由于冲压线末端空之间的要求，其操作需要配合伸缩机构。每次作业时，员工呼叫AGV在新闻发布会上；AGV拉动存放料箱的托盘运行到伸缩机构所在的位置；AGV与存放料箱的托盘分离，继续向前运行；伸缩机构夹住存放料盒的托盘，拉回压机的线边，工作人员进行摆件。

全向升降AGV是一种带升降电机的双方向盘AGV，可以升降物料箱。双方向盘，全向AGV可以横移，路线规划更简单。通过提升，可以减少印刷机边缘固定机构的数量。每个AGV都是一个独立的操作单元，大大提高了AGV系统的灵活性。通过改变磁条路线和系统程序，可以重新匹配生产线的节拍变化。

自动导引车安全系统

与叉车物流相比，智能AGV大大提高了冲压车间的物流安全性。AGV的安全装置有。

激光扫描仪。AGV小车运行时，AGV前方会形成一定的检测区域，AGV会根据与前方物体的距离进行减速和停车，如图4所示。

报警灯和蜂鸣器。主要通过闪烁的灯光和声音提醒车间工作人员注意安全。

图4 AGV传感器扫描区域

机械防撞边。AGV前方设置有接触式机械防撞安全边。当安全边缘与障碍物碰撞时，AGV会停下来进行保护。

紧急停止按钮。特殊情况下需要AGV紧急停车，可通过紧急停车按钮实现。

自动导引车监控调度系统

如图5所示，监控调度系统通过无线网络实时监控AGV的运行状态和位置，同时还对自动机构和充电设备进行监控，确保稳定运行。监控调度系统具备关键通道路口实时交通控制能力，避免AGV碰撞。该系统可以与冲压制造执行系统进行交互，进一步提高冲压车间的数字化能力。

自动导引车实际应用综述

通过冲压式AGV的实际应用，经验总结如下。

节奏和路线规划。

由于冲压车间生产不平衡，峰值节拍可达40s，低节拍为300s，因此需要设定程序和规划路线。系统需要判断零件的节拍，调整AGV路线。不同的节拍采用不同的路线和速度，从而优化AGV的数量。通过持续的路线优化和调试优化，一汽-大众冲压车间仅用29辆AGV就完成了两条高速冲压线的物流转运。

减振。

AGV的行走轮是刚性的，在AGV实际运行过程中会产生很大的振动。因此，在AGV的结构设计中，有必要考虑使用弹簧来减小振动幅度，降低故障率。每次定位销锚定在托盘车上，也会产生振动，因此需要采用缓冲机构来减少定位销的冲击。同时，多个定位销可以提高定位销与托盘车的匹配性，减少匹配过程中的摆动，分担作用力。

配重。

冲压车间的地面一般为钢纤维耐磨地面。当AGV拉动1吨左右的冲压件在地面行驶时，会从磁条轨道上滑落。需要在AGV前后预留配重空间进行配重调整。同时要选择大功率方向盘，避免配重调整造成动力不足。

负载不平衡。

由于AGV搭载的托盘是通用托盘，一般按照最大尺寸设计。为了保证料箱与装修人员之间的距离最小，料箱会放在通用托盘的一侧，而不是中心，因此在操作时会有不平衡的负载。需要通过合理布置脚轮和AGV配重以及程序补偿来抵消负载不平衡导致的不正确驱动角度。

转弯半径。

冲压线末端的空空间有限。为保证空空间不被过多占用，一般要求双向牵引AGV转弯半径小于1.5m，因此需要将托盘脚轮布置到中心，以减小转弯半径。

方向盘和磁导航传感器的布局。

作为整个AGV的动力轮，方向盘的位置非常关键。如果方向盘经过磁条路线区域，会损坏磁条，需要考虑磁导航传感器的偏置，避免方向盘压过磁条路线。

脱轨。

AGV小车在运行过程中，经常会发生脱轨现象。案例一:如果单方向盘AGV在前进行驶中脱轨，需要考虑方向盘布局尽量向前。案例二:退车时如果发生脱轨，由于退车主要发生在冲压取样和修理站，考虑增加导向机构辅助导向。

速度选择。

AGV小车的速度不是越快越好。开得太快会增加刹车距离。同时，惯性可能导致货物倾销，存在很大的安全隐患。如果车速过高，会导致转弯时脱轨，反复加减速，能耗也会增加。根据测试，冲压式AGV的直线速度一般不超过1m/s，转弯速度不超过0.4m/s，可以保证AGV的稳定运行。

图5监控调度系统示意图

操作和维护。

AGV全寿命周期的监督、维护和备件成本应在项目前期规划中综合考虑。比如动力电池需要3-5年更换一次。

结束语

智能AGV的使用确实给冲压车间带来了很大的效益。

第一，安全性大大提高。在冲压件的生产过程中，容器的转移流程不是一成不变的。比如生产侧壁类零件时，压线末端的输送流量很大，侧壁类容器的长度尺寸在3500mm以上，但输送空的空间非常有限。叉车转移时，经常会发生颠簸。采用AGV后，避免了这种情况，降低了仪器的维护成本，也降低了可能存在的安全风险。其次，估计使用AGV可以节省20%左右的能耗。此外，采用AGV还节省了物流运营成本。最后，智能AGV系统可以与冲压MES系统进行数据交换，同时为下一步实现智能化无人冲压仓物流奠定基础，提升冲压车间的数字化和智能化。

作者简介

冲压规划工程师，主要从事冲压车间规划、数字化工厂、新技术应用等。负责规划一汽-大众佛山、青岛、天津、长春生产基地，主持安装天津8100t高速冲压生产线等项目。