柔性制造系統(tǒng)中應(yīng)用的自動(dòng)運(yùn)輸車(chē)是一種無(wú)人駕駛的，由微機(jī)控制的，按照一定程度或軌道自動(dòng)完成運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸工具，它適于箱體類(lèi)大型工件的長(zhǎng)距離搬運(yùn)。
在肉性制造系統(tǒng)中應(yīng)用的自動(dòng)運(yùn)輸車(chē)類(lèi)型很多，按其導(dǎo)向方式可以分為有軌和自導(dǎo)兩大類(lèi)；按驅(qū)動(dòng)方式分為自驅(qū)式和它驅(qū)式兩大類(lèi)。
它驅(qū)式是在地溝內(nèi)或架空軌道上裝設(shè)牽引鏈，用車(chē)前的傳動(dòng)削帶動(dòng)，要讓小車(chē)停下來(lái)。只需將傳動(dòng)削從牽引鏈中拔出即可。
自驅(qū)式一般為電動(dòng)小車(chē)，電源可由三相動(dòng)力滑線輸入或自備蓄電池。
有軌小車(chē)
有軌小車(chē)是由在地面上鋪設(shè)的兩條平行鋼軌和在鋼軌上沿軌道行走的小車(chē)組成，見(jiàn)圖50-65
有軌道小車(chē)的驅(qū)動(dòng)和定位方式有以下幾種：
利用普通帶制動(dòng)電動(dòng)機(jī)加變頻器、減速器，通過(guò)鏈輪鏈條驅(qū)動(dòng)小車(chē)的滾輪，靠滾輪與軌道的滾動(dòng)摩擦力推動(dòng)小車(chē)，在小車(chē)規(guī)定的停留位置設(shè)置減速和停止信號(hào)開(kāi)關(guān)。在小車(chē)上設(shè)置信息開(kāi)關(guān)撞塊，根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)使小車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)減速及制動(dòng)停車(chē)，其定位精度可達(dá)±1mm。為了提高小車(chē)的定位精度，可以采用定位插削等機(jī)械定位機(jī)構(gòu)使小車(chē)在規(guī)定位置上準(zhǔn)確停止。
在鋼軌的一側(cè)設(shè)置齒條，小車(chē)的驅(qū)動(dòng)齒輪與之嚙合，齒輪由電氣伺服系統(tǒng)（或數(shù)控系統(tǒng)）驅(qū)動(dòng)，其定位精度可達(dá)±0.4mm，甚至可達(dá)±0.1mm。通過(guò)修改程序，可以很方便地改變小車(chē)在導(dǎo)軌上的停留位置。
有軌小車(chē)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，其加速過(guò)程和移動(dòng)速度都比較快，移動(dòng)速度最大可達(dá)60~100m/min。其承載能力也很大，一般載重可達(dá)1~8t，甚至更重，同時(shí)它與設(shè)備的結(jié)合也比較容易，可以很方便地在同一軌道上來(lái)回移動(dòng)。在短距離移動(dòng)時(shí)，它的機(jī)動(dòng)性能比較好，在剛線自動(dòng)線間也可以用來(lái)輸送較大、較重的箱類(lèi)零件。
有軌小車(chē)的不足之處是，一旦將軌道鋪設(shè)好后就不便改動(dòng)。另外，其轉(zhuǎn)彎所要求的半徑很大，所以一般只適于直線輸送方式。
一般概念的有軌小車(chē)都是指小車(chē)在鋼軌上行走，由車(chē)輛上的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。此外，還有一種鏈索牽引小車(chē)，在小車(chē)的底盤(pán)前后各裝一導(dǎo)向銷(xiāo)，地面上修好一組固定路線的溝槽，導(dǎo)向銷(xiāo)嵌入溝槽內(nèi)，保證小車(chē)行進(jìn)時(shí)沿著溝槽移動(dòng)。前面的銷(xiāo)桿除作定向用外，還作為鏈索牽引小車(chē)行進(jìn)的推桿，推桿是活動(dòng)的，可在套筒中上下滑動(dòng)，鏈索每隔一定距離有一個(gè)推頭，小車(chē)前面的推桿可自由地插入或脫開(kāi)鏈索的推頭。由埋沒(méi)在溝槽內(nèi)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的接近開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)控制，銷(xiāo)桿脫開(kāi)鏈索的推頭，小車(chē)停止前進(jìn)，銷(xiāo)桿插入推頭，鏈索即推動(dòng)小車(chē)前進(jìn)，小車(chē)底盤(pán)下有車(chē)輪，支承負(fù)載和滾動(dòng)前進(jìn)，這種小車(chē)只能在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。所以適合簡(jiǎn)單的環(huán)形運(yùn)輸方式。
采用空架導(dǎo)軌的懸掛機(jī)器人，也屬于一種變化發(fā)展出的有軌小車(chē)，見(jiàn)圖50-66。在廠房?jī)?nèi)安裝了架在空中的導(dǎo)向?qū)к墸瑧覓焓綑C(jī)器人可以由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)在導(dǎo)軌上行走，工件以及安裝工件托盤(pán)，可以由機(jī)器人的支持架托起，并可上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。由于機(jī)器人可以自由地在x、y方向上移動(dòng)，它就可以將工件連同托盤(pán)移動(dòng)到導(dǎo)軌允許到達(dá)的任意位置上交換托盤(pán)和工件。
自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)（ACV）
自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)是以蓄電池為動(dòng)力源，以橡膠輪胎在地面上行走，由外部控制的電動(dòng)小車(chē)。按其導(dǎo)向方式還可以分成線導(dǎo)（或光導(dǎo)）小車(chē)和遙控小車(chē)，遙控小車(chē)沒(méi)有傳送信息的電纜，而是以無(wú)線電發(fā)送接受設(shè)備傳送命令和信息。車(chē)輛的控制（如起、停、轉(zhuǎn)彎）都是無(wú)線電信號(hào)傳遞。其活動(dòng)范圍和路線基本上不受限制。有很大的柔性。但其控制器和操縱機(jī)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。
目前在柔性制造系統(tǒng)中使用較多的是線導(dǎo)小車(chē)。
線導(dǎo)小車(chē)的導(dǎo)向方法是靠在地面敷設(shè)電磁感應(yīng)導(dǎo)線來(lái)引導(dǎo)小車(chē)，感應(yīng)線的敷設(shè)和停車(chē)位置的設(shè)定方法見(jiàn)圖50-67，過(guò)去因?yàn)楦袘?yīng)線埋沒(méi)在地溝內(nèi)，要改變小車(chē)的行駛路線仍然比較困難，現(xiàn)在已可以采用帶狀導(dǎo)線或磁線涂料直接在地面上敷設(shè)，所以大大增強(qiáng)了柔性制造系統(tǒng)布局的柔性，這種小車(chē)的緩沖自停精度較差。約為±30mm。若想達(dá)到較高的定位精度。需使用圓錐支點(diǎn)等機(jī)械定位裝置，使其定位精度可達(dá)±0.1mm。
感應(yīng)線還可以傳遞外部控制信號(hào)，其原理是：
小車(chē)上設(shè)有特征信號(hào)傳感器，檢測(cè)流入感應(yīng)線內(nèi)的特征信號(hào)。
對(duì)檢測(cè)到的特征信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和選擇相應(yīng)的控制程序。
控制裝置按程序的指令控制小車(chē)前進(jìn)加速、緩沖定位、左右轉(zhuǎn)向或返回運(yùn)行等。
表50-16所示的是幾種自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)的傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向方式
自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)的傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向方式50-16
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型式 |
驅(qū)動(dòng)方式和回轉(zhuǎn)向方式 |
特點(diǎn) |
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Ⅰ |
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三輪式
前輪驅(qū)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)向
一個(gè)方向移動(dòng) |
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Ⅱ |
消耗車(chē)中心軸有兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪
四角有四個(gè)自由轉(zhuǎn)動(dòng)輪
根據(jù)中央兩驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)彎
二個(gè)方向移動(dòng) |
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Ⅲ |
四輪式
兩輪驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向
四個(gè)方向移動(dòng) |
目前應(yīng)用較多的是Ⅱ型自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)圖50-68所示是這種小車(chē)的外觀和基本尺寸。
圖50-69所示是Ⅱ型自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)的導(dǎo)向原理圖。當(dāng)天線3偏離導(dǎo)向感應(yīng)線4的左右任一側(cè)時(shí)。大線中的一對(duì)線圈的輸入信號(hào)（感應(yīng)電壓）就產(chǎn)生了信號(hào)差，通過(guò)控制系統(tǒng)，使左右兩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，經(jīng)驅(qū)動(dòng)輪1使小車(chē)沿感應(yīng)線轉(zhuǎn)向，甚至信號(hào)差為零。
在柔性制造系統(tǒng)中采用自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：
較高的柔性，只要改變一下導(dǎo)向程序，就可以較容易地改變，修正、擴(kuò)充自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)的移動(dòng)路線，但如果要改變固定的傳送帶運(yùn)輸線或有軌小車(chē)的軌道就相對(duì)要困難一些。
實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，由控制計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地對(duì)自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)進(jìn)行監(jiān)視，如果柔性制造系統(tǒng)根據(jù)某種需要，要求改變進(jìn)度表或作業(yè)計(jì)劃，則可很方便地重心安排小車(chē)路線。此外，還可以為緊急需要服務(wù)，也可向計(jì)算機(jī)報(bào)告負(fù)載的失效，零件錯(cuò)放等事故。
安全可靠，自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)能已低速運(yùn)行，一般在10~70m/min范圍內(nèi)操作。通常自動(dòng)車(chē)由微機(jī)控制，能用本區(qū)的控制器通訊，以防止相互之間磁撞，小車(chē)本身也裝有報(bào)警信號(hào)燈，緊急按鈕，安全連鎖裝置等，在其行駛過(guò)程中，碰到人和物體時(shí)，可設(shè)定的微小變形會(huì)使其安全連鎖裝置中的信號(hào)裝置發(fā)出緊急信號(hào)，使小車(chē)緊急停車(chē)。
維護(hù)方便，維護(hù)包括對(duì)小車(chē)蓄電池的充電，以及對(duì)電動(dòng)機(jī)，車(chē)上控制器。通訊裝置，安全報(bào)警裝置的常規(guī)檢測(cè)。大多數(shù)自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)都裝備有蓄電池狀況自動(dòng)報(bào)告設(shè)置，它與控制主機(jī)互聯(lián)，蓄電池的儲(chǔ)電量降到需要充電的規(guī)定值時(shí)，小車(chē)會(huì)自動(dòng)去充電站充電，一般自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)可工作8h無(wú)需充電。
設(shè)計(jì)柔性制造系統(tǒng)時(shí)，選用自動(dòng)導(dǎo)巷小車(chē)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)指標(biāo)及問(wèn)題：
外形尺寸。一般長(zhǎng)度750~2500mm，寬450~1500mm，高550~650mm左右。
載重量50~200kg，選擇載重量時(shí)不應(yīng)僅僅考慮工件的重量，還應(yīng)考慮托盤(pán)和夾具的重量。
運(yùn)行速度10~70m/min。
轉(zhuǎn)彎半徑，一般指在某種速度下，最小的轉(zhuǎn)彎半徑。
蓄電池的電壓，每?jī)纱纬潆娭g的平均使用時(shí)間。
安全設(shè)備是否有安全杠、警報(bào)揚(yáng)聲器、警示燈、全速行駛時(shí)的停止距離。
載物平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，是否有液壓或其他形式的提升器，以及平臺(tái)的拉升高度。
控制方式，人工控制或有線控制。
定位方式，托盤(pán)在小車(chē)上的固定方式。10）
兼容的控制計(jì)算機(jī)類(lèi)型。
自動(dòng)運(yùn)輸小車(chē)的附加裝置
為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)輸任務(wù)，在小車(chē)上還必須設(shè)置必要的附加裝置。
依載裝置。在小車(chē)的臺(tái)面上設(shè)置托盤(pán)或工件的傳送和接收裝置，以實(shí)現(xiàn)與機(jī)床或裝卸站之間的自動(dòng)交換聯(lián)接，圖50-70所示是裝在小車(chē)臺(tái)面上的幾種移載裝置。
輥輪式，是利用輥輪與托盤(pán)或工件間的摩擦力。將托盤(pán)或工件移進(jìn)或移出小車(chē)，這種移栽裝置與輥式傳送機(jī)配合使用。
滑動(dòng)叉式。是利用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)叉，將托盤(pán)或工件推出或拉入，兩邊的支承滾子是為了減少移栽時(shí)的驅(qū)動(dòng)力。
升降臺(tái)式。是利用升降臺(tái)將托盤(pán)或工件升高，物料架上的托物叉伸入托盤(pán)或工件底部、升降臺(tái)下降，托物叉退回將托盤(pán)或工件移出。脫盤(pán)或工件的移入過(guò)程與之相反。
當(dāng)自動(dòng)輸送小車(chē)與搬運(yùn)機(jī)器人等有搬運(yùn)機(jī)能的設(shè)備組合使用時(shí)，小車(chē)臺(tái)面只需設(shè)置托盤(pán)和工件的定位機(jī)構(gòu)而不需要移栽裝置。
升降對(duì)齊裝置，由于承載重量不等，小車(chē)車(chē)輪充氣程度不同，以及料架高度不一致，當(dāng)由小車(chē)本身對(duì)托盤(pán)或工件實(shí)現(xiàn)移載時(shí)，可能由于高度差而發(fā)生移栽故障，所以在小車(chē)內(nèi)部，需要設(shè)置能保持水平的升降對(duì)齊裝置。
緩沖定位機(jī)能，這一機(jī)能應(yīng)該由合理地選擇小車(chē)的控制系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)和定位裝置來(lái)保證。
安全保護(hù)機(jī)能，在輸送線內(nèi)有多臺(tái)小車(chē)自由運(yùn)行，線路上可能會(huì)出現(xiàn)障礙物，為了避免發(fā)生碰撞事故，運(yùn)輸小車(chē)上應(yīng)設(shè)有探測(cè)障礙物的檢測(cè)傳感器，撞擊緩沖器。行走異常報(bào)警器，以及自動(dòng)停止裝置等。為了防止碰撞，一般采用分區(qū)段控制方式。這種方式就是把系統(tǒng)分割成若干區(qū)段，以一個(gè)區(qū)段內(nèi)一臺(tái)小車(chē)為制約條件，即該區(qū)段內(nèi)有一臺(tái)小車(chē)，即不允許第二小車(chē)進(jìn)入，同時(shí)設(shè)置讓車(chē)專(zhuān)線。
