汽车工艺与材料
Automobile Technology&Material2021No.l 2021年第1期
AGV小车在商用车车架装配中的应用
马琳陈昭魏明斐
(东风商用车有限公司，十堰442000)
摘要：在商用车车架装配中设置AGV小车，满足车架装配中车架装配线的车架输送和装配线上的线体传输作业，根据商用车车架装配特点，先卧铆分装底盘铸件到单根纵梁，再装配横梁至纵梁内侧，进行合梁装配。将AGV小车引入车架装配的合梁工序，并增加带有车架装配定位辅具，贯穿合梁装配的后续车架装配工位，直至车架装配下线。小车上的装置可实现车架装配过程中外宽、对角线、平面度、同轴度等车架质量控制功能。
关键词:AG V小车车架装配商用车装配定位物流
中图分类号:U468.2+2文献标识码：B DOI:10.19710/Jki.1003-8817.20200260
Application of Automated Guided Vehicle in Commercial Vehicle
Frame Assembly
Ma Lin,Chen Zhao,Wei Mingfei
(Dongfeng Commercial Vehicle Co.,Ltd,Shiyan442000)
Abstract:Automated Guided Vehicle(AGV)is provided in the assembly of commercial vehicle frame to meet the requirements of frame transfer and line transmission on the frame assembly line.According to the characteristics of commercial vehicle frame assembly,the chassis castings are firstly riveted to single longitudinal beam,then the cross member is assembled to the inside of longitudinal beam.AGV is introduced into the beam closing process of frame assembly,and the auxiliary tool with frame assembly and positioning is added to run through the subsequent frame assembly station of the beam assembly until the frame assembly is off line.The device on the AGV can realize the frame quality control functions such as outer width,diagonal line,flatness,coaxiality and so on during the frame assembly process.
Key words:AGV,Frame assembly,Commercial vehicle,Assembly positioning,Logistics
1前言
自动导引小车(Automated Guided Vehicle, AGV)指在工业中能够按照导引路径，无人驾驶的运输车。此技术于20世纪50年代诞生于美国，随着工业技术的不断的发展,20世纪90年代后期在国外的制造业上使用普遍。进入21世纪，我国的汽车制造业蓬勃发展，AGV技术多应用在汽车装配制造业自动搬运，物流运输方面。主要介绍AGV小车在东风商用车车架装配过程中的应用，装配过程中进行车架装配运输，确保车架主要的装配尺寸满足车架外宽在±3mm以内，吊耳同轴度在@2mm，输送节拍上实现自动控制。且此装配使用的AGV定位小车具有运输、调整车架纵梁定位、夹紧、纵梁外倾角同步开合控制等功能，保证了车架关键特性，提升了装配质量。
作者简介：马琳(1985—)，女，中级工程师，硕士学位，研究方向为商用车车架制造及装配工艺。
参考文献引用格式：
马琳，陈昭，魏明斐.AGV小车在商用车车架装配中的应用[J].汽车工艺与材料,2021(1)：64-67.
MA L,CHEN Z,WEI M.Application of Automated Guided Vehicle in Commercial Vehicle Frame Assembly[J].Automobile Technology&Material, 2021(1):64-67.
生产装备马琳等:AGV小车在商用车车架装配中的应用-65-
2车架原有装配小车介绍
车架传统装配线使用桥式链+装配小车（图1）的形式进行车架装配。车架纵梁卧钏完成零件钏接后，纵梁和横梁在桥式链上的小车上进行合梁装配。再通过桥式链将装配小车上的车架输送到车架装配的各个工位，完成后续的钏接、螺栓等作业。传统的车架装配线长度为100-145m，每2个小车间距离是固定的（3.8m,4.2m交替，4.2m、5.6m交替,4.6m,5.6m交替3种小车布置）。小车宽度也限定在960mm以内。而我们现有7大平台的车架从6m到11m，宽度从850mm到1020mm。装配小车的柔性化程度低，很多车架在此装配线的通过性极差，时常发生车架从装配小车上掉落、碰撞事故。在长期使用过程中，车架装配小车的表面磕碰变形严重，导致车架装配过程的相关尺寸（车架外宽、吊耳同轴度等）无法保证。维修不方便，需要相关人员钻入地沟进行维修。小车无法连续输送，间歇式输送效率低下，无法适应车架装配的节拍，亟需改善。
图1桥式链装配小车
3车架装配AGV小车设计
3.1车架装配AGV小车组成
车架装配AGV小车单车承载25000kg，小车运行靠磁带导引行驶路线，每个小车均能够自动充电，同时带有光电信号独立控制及无线局域网通讯传输控制功能。如图2所示，车架装配AGV小车，主要分为如下4个部分，导航系统、无接触电控充电系统、控制系统、车架装配定位夹紧伸缩系统。
3.1.1导航系统
新建车架装配车间地面贴上磁条,AGV小车按照磁条位置行驶。AGV小车行驶轨迹可以通过软件程序更改或者磁条粘贴位置更改。在AGV小车前端底部装载有专用磁导航，磁导航传感器结构小巧，抗干扰性强、维护方便，导航灵敏，精度高。AGV小车空载时，前后行驶的小车通过红外感应，保证小车之间的安全距离，避免发生碰撞。可以根据需要，通过小车上的控制面板，更改参数调整前后车的间距，保证车距在安全范围内。当AGV小车进入到车架装配段时，自动感知行驶的区域，自动关闭障碍报警，防止错误报警。AGV小车行驶中发生偏离轨道时候，脱线保护功能开启。行驶中发生故障,AGV会立即制动停车，并发出脱线报警。
图2车架装配AGV小车
3.1.2无接触电控充电系统
AGV小车供电方式为高倍率大容量锂电池，该种电池一方面在短时间内可提供较大的放电电流，在AGV启动时可提供较大的加速度；另一方面该种电池的最大充电电流可达到20A，使用大电流充电即可减少电池的充电时间,AGV的充电运行时间比可达到1：5，返回路线布置无接触供电系统用来充电，AGV小车加装取电器，小车电池容量及充电系统设计满足整线AGV连续运行要求；此外,AGV小车自动检测电池容量，电池容量即将不足时，发出声光报警提示。
3.1.3控制系统
AGV小车控制系统接收和存储扫描设备发送过来的车架纵梁和内梁型号信息流并进行一一对应，实时记录装配过程信息并按产品对生产数量进行实时统计（包含时间戳），统计信息所在数据块允许总控系统访问、分析、处理和统计。控制系统对小车进行编组控制，对各小车进行编码和识别。AGV小车的启动与停止必须受控于设备整体的控制系统。同时，该装置需向上提供其运行及故障状态信号。实时统计信息发送给装配线总控系统，为接入信息系统提供信息支撑，同时显示、设置和调节各小车的运行速度。
3.1.4车架装配定位夹紧伸缩系统
AGV小车前后支撑位置间距可调，满足所有车架
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产品承载位置柔性化，调整范围为4500~10500mm （可两段式伸缩），调控方式快捷方便;AGV小车控制在进入返冋通道前需实现自动缩短一定长度，在进入主线体纵梁合件上线工位停止前需实现根据车型信息自动调整好前后支撑位置；机构可实现纵梁定位、夹紧、纵梁外倾角同步开合及车架装配过程中外宽、对角线、同轴度、平面度等车架质量要求控制功能，结构可靠、动作高效；支撑面整体需水平，接触面对油漆件具有防护功能;AGV小车支撑面高度设计与车架高度相结合适宜人员作业。
3.2AGV车架装配定位小车控制系统
AGV系统配有上位监控系统（图3）。主要功能包括AGV小车单个或多个行驶状态控制，实时行驶状态跟踪，相关数据进行采集，传输到上位监控系统的屏幕上进行显示，数据包括AGV在车架装配线数量、行驶位置、线下等待数量和电量监视等，可以实时调整AGV小车之间的间距，避免追尾等事故发生。线上AGV小车具有无线通讯功能，可以跟上位监控系统进行通讯和传输数据，实现与上游的MES （生产计划系统）、MTDP（工艺数据制造系统）等数据系统通讯，实现装配线上车架信息的自动统计与定位、完工信息的自动统计及反馈和AGV小车伸缩长短工艺参数的自动调整。每条车架装配线均设有AGV小车的独立分控系统。AGV小车控制设有小车系统的控制画面，能手动设置AGV小车夹具参数配方或读取生产信息系统车架生产信息自动生成并保存夹具参数配方。通过先进的超高频RFID读卡系统，对埋设的电子地面进行读取，以实现AGV小车的位置控制及动作指令。采用超高频的读卡系统，可实现更大的读卡距离和更高的可靠性，避免电磁干扰对地标读取的影响。每台AGV小车配有无线通讯装置，可以实现小车间点对点通讯，自动实现交叉路口的避让、防撞。独立的通讯方式最大程度的避免了对中控系统的依赖，大大提高了系统的可靠性。
图3AGV车架定位小车控制拓扑
4AGV车架装配小车在车架装配车间应用方案
西坪车架建设二期项目考虑到张湾厂区桥式链小车的相关弊端，引入带有车架装配定位系统的AGV小车，同时减少了地面的相关施工，节约了费用，满足了二期建设提速及车架装配质量提升要求。车架装配车间设计有2条车架装配线，装配线AGV小车运行轨迹为地面环形冋转，返冋2条线共用1条行走通道。每条装配线AGV小车15台，主线体工位12台，剩余3台用于返冋衔接。线体AGV小车为间歇式输送，主线体输送速度2=30m/min，输送平稳前提条件下，速度越快越好，返冋电机加速返冋，满足节拍生产一个流
。
生产装备马琳等:AGV小车在商用车车架装配中的应用-67-
4.1AGV小车行驶路线设计
集配路线的确定是根据已有装配车间空间大小以及车架装配工艺要求，在线体上布置12个工位。分为图4所示的A~B、D~C、H~I的直线路线3段，其中D-C段属于共用段,E~D、B~C、D~H、I-C为4段弧线段。共同构成“00”形状，装配线体在3段直线间，属于AGV小车车架装配段。4.2AGV车架装配小车数目确定
AGV车架装配小车数量需求具体计算公式如下：
N S
N=V（1）式中，N为返回AGV数量需求；S为AGV车架装配小车行走路程（图4所示A~B、D~C的直线段2段，E~D、B~C的2段弧线段,S为上述4段路线之
图4AGV车架装配小车行驶路线
和）;V为AGV与车架装配线装配速度最佳匹配的行驶速度。
线上12个工位，共计12台小车。单条线AGV 小车总数为返回段的数量+12，经过计算，返回段需要布置3个AGV小车，每条线体总数为15个，2条车架装配线共计30个AGV小车。
4.3障碍物传感器设置方案
如图4所示,AGV小车的最大外宽1468mm, AGV障碍物传感器检测区域划分范围为G-B-C-D-E.A-F，区域设置1种障碍物传感器检测区域，区域范围为车宽每边0-400mm；E~A,F~G段设置另1种障碍物检测区域，区域范围为车宽每边0~ 50mm,AGV运行至E地点（升降机护栏入口处）切换地标，读到该地标后，该区域范围自动切换为车宽每边0~50mm，运行至A地点（升降机护栏出口处）切换地标，读到该地标后，该区域范围自动切换为车宽每边0-400mm；运行至F地点（装配线第3工位卧铆工位入口）切换地标，读到该地标后，该区域范围自动切换为车宽每边0~50mm，运行至G地点（装配线第4工位卧铆工位出口）切换地标，读到该地标后，该区域范围自动切换为车宽每边0~400mm。F~G（装配线第3、4工位卧铆工位）段区域，运行安全风险较大，由于AGV较重，惯性较大，遇到紧急情况时在50mm内不可能立即停车，会对线边人员及设备造成危险，此区域增加线边护栏，保护操作人员安全。
4.4AGV装配定位小车对车架装配的改善
为便于AGV小车在车架装配过程中对车架进行定位装配（图5），在产车架纵梁腹面，统一增加1个直径为021mm定位圆孔，采用销棒在装配时候进行定位。装配时的装配过程变为AGV小车根据上控系统提前
输入的车型号的车架长度、宽度、定位孔位置参数，再根据MES传递过来的车架装配顺序进行比对,AGV小车自动伸缩到车架总成适合的长度和外宽，满足根据车架1080mm/800mm、940mm/ 850mm、860mm外宽尺寸自动调整。AGV小车装
（a）AGV小车定位示意（b）AGV小车装配定位示意
图5AGV车架装配小车车架定位
（下转第72页
）
•72•汽车工艺与材料第1期
通过修正仿真环境，离线程序可以成功地导入实际环境中，并具有很高的准确度。
参考文献：
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(上接第67页)
配过程为纵梁放入小车、小车立梁、插定位销、小车夹紧、控制外宽、塞入横梁、车架拼装。
4.5AGV装配定位小车对车架倒运物流的改善
AGV小车输送到车架装配完成后，通过总控系统对AGV小车进行发交控制联动。车架装配完成后,AGV小车行驶到车架发交EMS线附近，由天车吊运车架至车架发交EMS线，通过EMS线转运至总装线体，从而满足车架装配线和总装线体的生产节拍。
通过此AGV小车与EMS车架发交线的联动，物流倒运上，省去了原有的大卡车对车架倒运至整车装配线的过程，直接由AGV+EMS倒运。每天倒运节省费用达到1235元(双班生产、车辆使用费用、人工成本)，一年物流成本约节省30万元。
5结束语
AVG车架装配定位小车使用近2年来，车架装配质量、物流效率也得到了提升，带来了巨大的经济效益。此应用可以推广到工业制造的相关领域，解决类似的装配和物流方面的问题，有一定的应用前景。