汪浩

【摘 要】AGV智能小車，通常也稱為AGV小車·指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車，以可充電之蓄電池為其動(dòng)力來源。在現(xiàn)在的煙草行業(yè)中運(yùn)用廣泛，其主要職能是將生產(chǎn)用的原材料運(yùn)送至各個(gè)機(jī)臺(tái)。但當(dāng)AGV小車發(fā)生故障，需要對其修時(shí)，卻異常的困難。目前我廠采用的是利用叉車將小車起吊后，對小車底部進(jìn)行維修。此方法不僅維修準(zhǔn)備工作繁瑣且耗時(shí)較長。在整個(gè)維修過程中存在重多的安全隱患。因此我們迫切需要一種全新的維修方式來解決這一問題。

【關(guān)鍵詞】起吊；液壓缸；AGV小車

1 問題現(xiàn)象

AGV小車時(shí)我廠物流系統(tǒng)中的重要節(jié)點(diǎn)設(shè)備。其運(yùn)行效率關(guān)系著卷煙的正常生產(chǎn)情況。但當(dāng)小車底部發(fā)生故障，對其進(jìn)維修時(shí)卻異常困難。其一是小車自重高達(dá)1.2噸。其二是小車底部離地間隙僅為2cm。目前我廠采用的維修方式為，叉車起吊AGV到一定高度，維修人員進(jìn)入小車底部進(jìn)行維修。此方法步驟多大致為：1呼叫叉車人員及叉車2人工搭建一個(gè)簡易平臺(tái)3叉車起吊AGV4運(yùn)送AGV小車到平臺(tái)上5維修人員開始維修。在整個(gè)流程中由于叉車人員不屬于維修部門，在尋求其協(xié)作時(shí)耗時(shí)較多。根據(jù)維修記錄反應(yīng)的數(shù)據(jù)來看平均耗時(shí)將近40分鐘。嚴(yán)重影響維修效率。且在整個(gè)起吊和運(yùn)送AGV小車的過程中，由于貨叉在小車上并沒有專門的著力點(diǎn)，小車搖晃厲害。如果小車重達(dá)1.2噸的AGV小車滑落，會(huì)砸損設(shè)備砸傷人員。此方法存在嚴(yán)重的安全隱患。我廠需要一種全新的檢修平臺(tái)來改變這一現(xiàn)狀。

2 檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

2.1 整體方案的選型

要對AGV小車底部進(jìn)行維修。首先得將小車的底部暴露于維修人員面前。如何達(dá)到這一目的。先試想了三種方案。方案一：側(cè)面放倒式檢修平臺(tái)。將小車從側(cè)面將其放到，小車的底部露出，維修人員對其進(jìn)行維修。此方案實(shí)施難度大，機(jī)械設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，且在放倒小車的同時(shí)。小車內(nèi)部的液體電池的電池液會(huì)隨之溢出，損壞設(shè)備。方案二：地面下洼式檢修平臺(tái)。此方案借鑒了傳統(tǒng)的汽車維修平臺(tái)樣式，將地面下挖出一定體積的土方。維修人員進(jìn)入洼地對小車底部進(jìn)行維修。該方案實(shí)施較為容易，但由于AGV小車的寬度僅為100cm。那么洼地的寬度不足100cm。然而我廠維修人員的平均肩寬為60cm，當(dāng)維修人員進(jìn)入洼地作業(yè)時(shí)，空間狹窄，操作方便。方案三：頂部吊裝式檢修平臺(tái)。將AGV小車起吊到一定的高度，維修人員進(jìn)入其底部對其進(jìn)行維修。此方案可實(shí)施行強(qiáng)，對于起吊重物，工程上有很多經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。因此選用方案三。

2.2 頂部吊裝式檢修平臺(tái)

新設(shè)計(jì)的檢修平臺(tái)共有三大部分組成：平臺(tái)支架，起吊系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。

2.2.1 平臺(tái)支架方案

1）支架的結(jié)構(gòu)

關(guān)于支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，借鑒了工程中常用的兩種起吊樣式。金字式和龍門吊式，這兩種吊裝樣式有著結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性強(qiáng)的諸多特點(diǎn)。在工程作業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。結(jié)合我廠的實(shí)際情況（小車的高度為160cm，小車的寬：100cm，起吊高度：100cm，預(yù)留吊鉤空間：40cm，AGV專用通道寬：470cm，高：320cm）對這兩種吊裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。

（1）金字塔式

該結(jié)構(gòu)整體高度為300cm通過等邊三角形計(jì)算可得出其底邊長度高達(dá)880cm。由于AGV小車在工作時(shí)必須經(jīng)過，其專用通道。而該通道的寬度為470cm。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于支架的寬度。該結(jié)構(gòu)不僅占地面積大且不具備通過性，故不采用此結(jié)構(gòu)。

（2）龍門吊式

該結(jié)構(gòu)整體高度也為300cm。但在寬度上僅需大于小車寬度100cm即可。在考慮到小車進(jìn)入平臺(tái)的情況，我們將其寬度設(shè)定為140cm。該結(jié)構(gòu)占地面積小，可通過AGV小車工作通道。采用此結(jié)構(gòu)。

龍門吊式結(jié)構(gòu)在起吊小車后，由于其作用力都集中在小車頂部吊鉤處。此時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題。問題一，當(dāng)維修人員對底部進(jìn)行維修時(shí)，小車會(huì)受力搖擺，導(dǎo)致維修人員使力困難。問題二：維修人員在搖擺的小車底部作業(yè)，存在嚴(yán)重的安全隱患。因此需要對龍門吊時(shí)的支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化：

首先，在起吊后的小車底部加入兩根可移動(dòng)的安全橫桿，對小車的底部進(jìn)行支撐。

其次，從龍門吊的側(cè)面100cm的高度設(shè)計(jì)一根橫梁，作為安全橫桿的物理支撐。

接著，將整體結(jié)構(gòu)延伸成立方體形，增強(qiáng)整體支架的穩(wěn)定性。最后，在支架的底部設(shè)計(jì)四個(gè)可調(diào)節(jié)支撐座，用于平臺(tái)工作時(shí)的物理里支撐。為了滿足平臺(tái)的可移動(dòng)性在平臺(tái)的四個(gè)角設(shè)計(jì)四個(gè)滑動(dòng)滾輪。

2）支架的材料

市面上常見的三種材料：鋁合金、不繡鋼以及45號(hào)鋼。它們有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。然而選取 45號(hào)鋼材做為平臺(tái)的材料。因?yàn)槠溆兄鴱?qiáng)度高、任性好、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。

在確定了支架結(jié)構(gòu)后，根據(jù)實(shí)際情況我們拿出了支架的具體尺寸結(jié)合所選的材料。根據(jù)材料力學(xué)強(qiáng)度計(jì)算公式 （M：彎矩W：抗彎截面系數(shù)）對平臺(tái)支架進(jìn)行了強(qiáng)度校核。通過計(jì)算得出該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足要求。

2.2.2 傳動(dòng)方式

對于平臺(tái)的傳動(dòng)，日常中常見的傳動(dòng)方式有電動(dòng)鏈條傳動(dòng)，手動(dòng)吊葫蘆傳動(dòng)，液壓缸傳動(dòng)。這三種方式有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。（a）電動(dòng)鏈條式傳動(dòng)：運(yùn)用電機(jī)加減速器，利用電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條傳動(dòng)。該方案設(shè)計(jì)復(fù)雜，且需要為小車設(shè)計(jì)鐵塊配重。且在起吊小車時(shí)存在電機(jī)被拉反轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，安全性差（b）手動(dòng)吊葫蘆傳動(dòng)：在支架的頂部安裝一個(gè)吊葫蘆，利用吊葫蘆將AGV小車起吊。該方案設(shè)計(jì)簡單，但在起吊AGV小車時(shí)，需要人員手動(dòng)起吊費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不宜采用。（c）液壓缸式傳動(dòng)：在支架的兩邊安裝液壓缸，利用液壓缸的伸出來起吊小車。該方案也是我們常見的重物起升樣式。用液壓缸起升重物有著結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)，等諸多特點(diǎn)。

液壓缸傳動(dòng)方式更適合AGV小車的起吊作業(yè)，根據(jù)小車起吊的實(shí)際情況提出了液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)要求（工作壓力：10Mpa 安全系數(shù)：5 承重：>1.2噸 液壓缸伸長量：>100cm）由于液壓系統(tǒng)的核心部件時(shí)液壓缸，液壓缸的選型取決于來兩個(gè)重要參數(shù)，一是內(nèi)徑（內(nèi)徑越大承重越大）二是桿長（桿長越長起吊高度越高）。通過公式D=2*R=其中F：單個(gè)液壓缸受力計(jì)算得出液壓缸的內(nèi)徑D>62mm。然而AGV小車的設(shè)計(jì)起吊高度為100cm因此液壓桿長L>100cm。在確定了液壓缸后，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組裝（圖1）。

2.2.3 電控系統(tǒng)方案

根據(jù)操作需求電控系統(tǒng)需要滿足以下四個(gè)功能：1點(diǎn)擊上升按鈕液壓缸上升。2點(diǎn)擊下降按鈕，液壓缸下降。3按下急停按鈕，平臺(tái)停止工作。4配合廠房內(nèi)電源箱，380V電源輸入。此方案的電控系功能需求比較簡單，用常見的繼電器電路就可滿足（圖2）。

在確定了平臺(tái)支架、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和繼電器控制系統(tǒng)后。AGV小車檢修平臺(tái)最終方案如圖3所示。

3 AGV檢修平臺(tái)的實(shí)施及效果

在確定了最終平臺(tái)方案后，將支架圖紙交于外協(xié)單位按圖施工，平臺(tái)的液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)都可以自己動(dòng)手完成組裝。經(jīng)過一個(gè)月的安裝調(diào)試AGV檢修平臺(tái)開始投入使用。從近三個(gè)月的維修記錄中，可以看處在使用新平臺(tái)對小車進(jìn)行維修后，維修作業(yè)時(shí)的準(zhǔn)備時(shí)間大幅縮短由原來的平均耗時(shí)49分鐘減少到了12分鐘以內(nèi)，同時(shí)在起吊和維修小車時(shí)的安全性也大大提高。

4 結(jié)語

針對AGV小車底部維修困難和安全隱患高這一系列問題。本文設(shè)計(jì)了一種全新檢修平臺(tái)。改變了以往維修小車底部的操作流程，縮短了維修時(shí)間。同時(shí)提高了維修小車時(shí)人員的安全性。降低了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。提高了設(shè)備的有效運(yùn)行率，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。由于AGV小車運(yùn)在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，該檢修平臺(tái)有著巨大的推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2014.11.

[2]蔣持平.材料力學(xué)[M].國防工業(yè)出版社，2009.01.

[責(zé)任編輯：王偉平]