Dans le système d'automatisation de la logistique de la fabrication automobile, le fonctionnement stable des AGV (Automated Guided Vehicles) détermine directement l'efficacité et la précision du modèle SPS (Set Parts Supply). Dans un certain projet SPS, trois problèmes techniques clés survenaient fréquemment dans les équipements AGV : le jeu de la plaque de levage, le déraillement de la charge et l'écart de positionnement des axes de palette. Cet article analyse les causes profondes du point de vue du calcul mécanique, de la conception structurelle et des principes de transmission, et propose des solutions pratiques au niveau du système-pour fournir une référence technique pour l'application fiable des AGV dans la logistique de fabrication automobile.
1. Jeu excessif après le freinage de la plaque de levage : double optimisation de la transmission et de l'engrènement des engrenages
En tant qu'élément central du transport des chariots de matériaux, la plaque de levage présente toujours un jeu mobile manuellement, même lorsque le frein est complètement engagé. Sous charge, le chariot à matériaux peut toujours tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui affecte sérieusement la précision du positionnement et crée des risques de déviation du matériau.
(1) Analyse des causes profondes : défauts de connexion de transmission et d’engrènement d’engrenages
Grâce au démontage et à l'analyse du système de transmission à plaque élévatrice de l'AGV, il a été constaté que les problèmes provenaient principalement des aspects suivants :
Défaillance de la liaison transmission moteur-réducteur
La liaison entre le moteur et le réducteur utilise un collier de serrage avec des vis. Le couple de serrage d'origine était insuffisant. Sous charge, un micro-déplacement angulaire se produit entre la boîte de vitesses et le moteur, créant un « jeu de rotation libre ».
Jeu d'engrènement excessif dans la paire d'engrenages
Le jeu d'engrènement entre le grand roulement d'orientation (180 dents) et le pignon de sortie de la boîte de vitesses (20 dents) dépassait la tolérance de conception, amplifiant encore le jeu libre en rotation dans la plaque de levage.
(2) Calcul des limites mécaniques : quantification de la force externe requise pour faire tourner la plaque
Basé sur les principes de transmission du couple, le modèle de couple résistant total nécessaire pour faire tourner le plateau est établi :
FL Supérieur ou égal à T × i₁ × η₁ × η₂ × i₂
F:Force nécessaire pour faire tourner la plaque (N)
L:Distance entre le point d'application de la force et le centre de la plaque (m)
T:Couple de maintien du frein (1,5 Nm)
i₁:Rapport de réduction de boîte de vitesses (40)
i₂:Rapport de transmission (190/20=9)
η₁:Efficacité de la boîte de vitesses (0,98)
η₂:Efficacité des engrenages (0,95)
Le calcul montre que lorsque le bras de force mesure 0,6 m, 1,0 m et 1,5 m, les forces requises sont de 873,8 N, 502,7 N et 335,0 N, correspondant à des masses équivalentes de 87,4 kg, 50,3 kg et 33,5 kg. Les résultats indiquent que la structure mécanique à elle seule ne peut pas éliminer complètement le jeu ; une compensation du système de contrôle-est requise.
(3) Solutions de rectification systématique
Mise à niveau de la connexion de transmission
Remplacez la connexion par collier d'origine par une boîte de vitesses NORD à clé. La structure de clé empêche la rotation relative entre le moteur et la boîte de vitesses, éliminant ainsi complètement le jeu libre en rotation.
Optimisation du maillage des engrenages
Réglage de l’entraxe :Fraisez les trous de montage de la boîte de vitesses pour contrôler le jeu d'engrènement entre 0,1 et 0,15 mm.
Mise à niveau des matériaux et des processus :Utilisez 20CrMnTi avec carburation et trempe pour atteindre une précision de niveau 6 (GB/T 10095.1-2008).
Ajoutez une connexion à clé parallèle :Optimisez la tolérance H9/h8 pour réduire le jeu de rotation entre l'engrenage et l'arbre.
Contrôler-la compensation du système
Un algorithme de compensation de jeu est intégré au contrôleur AGV. Après le freinage, le codeur vérifie l'écart résiduel ; si la valeur est supérieure à 0,5 degré, le système effectue un réglage fin automatique pour maintenir l'écart final à ± 0,1 degré.
2. Déraillement de charge AGV : améliorations du système en matière de répartition de la charge et d'adaptabilité de la voie
L'AGV déraille fréquemment lors du transport d'un réservoir de stockage d'air-de 1 000 kg. La validation matérielle de routine n'a révélé aucune anomalie, ce qui a nécessité une analyse plus approfondie du point de vue de la répartition de la charge et du comportement dynamique.
(1) Vérification des capacités matérielles
La vérification de la puissance d'entraînement, du couple de sortie et de la force de pression du ressort a confirmé que tous les paramètres satisfont théoriquement aux exigences de charge, excluant ainsi une puissance insuffisante comme cause.
(2) Causes profondes du déraillement
Excentricité de la charge entraînant une pression inégale sur les roues
Le réservoir d'air cylindrique a fait dévier le centre de gravité de 150 à 200 mm du centre de l'AGV, augmentant considérablement la pression des roues d'un côté et la réduisant de l'autre. Lors du braquage ou du dépassement des joints de voie, le déraillement devient plus probable.
Précision insuffisante de l'interface de piste
Certains joints de voie présentaient des différences de hauteur de 0,5 à 0,8 mm (spécification inférieure ou égale à 0,3 mm). Les AGV à charge lourde- produisent des forces d'impact lors du passage de ces joints, augmentant ainsi la probabilité de déraillement.
Algorithme de contrôle de direction non adapté aux conditions de-charges élevées
Le mode de direction à vitesse angulaire fixe ne prend pas en compte l'inertie accrue sous de lourdes charges, amplifiant les forces d'impact au niveau des joints de voie.
(3) Mesures de rectification globales
Contrôle et surveillance de la charge
À court-terme :Réduisez le poids d'une-charge unique à 800 kg ; limiter l'écart du centre-de-gravité à moins ou égal à 50 mm.
À long-terme :Ajoutez des capteurs d'excentricité de charge- ; interdire le démarrage de l'AGV en cas de dépassement des limites.
Restauration de la précision des articulations
Meuler et niveler les joints pour garantir une différence de hauteur inférieure ou égale à 0,3 mm.
Ajoutez des tampons en polyuréthane pour réduire les vibrations d'impact.
Mise à niveau de l'algorithme de contrôle de direction
Établissez un tableau de correspondance charge-vitesse angulaire pour limiter la vitesse de direction sous forte charge.
Utilisez votre vision pour identifier les joints de voie et-réduire la vitesse de manière préventive.
3. Écart de positionnement des broches de palette : compensation du système pour plusieurs sources d'erreur
Lorsque l'AGV de levage exécute l'insertion des broches, il ne parvient souvent pas à s'engager dans les trous de verrouillage du chariot de matériaux. La cause première est l’accumulation d’erreurs à travers plusieurs étapes : placement manuel, mouvement du chariot, conception structurelle et rotation de l’AGV.
(1) Analyse de la source d'erreur
Erreur d'alignement manuel :L'écart de placement initial peut atteindre ±20 mm.
Dérive du chariot :La pente du sol provoque une dérive secondaire de ±10 mm.
Structure de trou défectueuse :Les plaques d'acier fines et les trous droits-ne peuvent pas absorber les déviations.
Erreur de plaque rotative :Les micro-mouvements lors du levage introduisent une déviation de coaxialité.
(2) Solutions complètes de contrôle des erreurs en chaîne-
Système d'alignement rigide
Installez des butées au sol en forme de L- combinées à des capteurs d'alignement laser pour réduire l'écart initial à ± 3 mm près.
Conception anti-dérive pour chariots
Ajoutez des roulettes à frein à cliquet pour empêcher tout mouvement sur des pentes inférieures ou égales à 1 degré.
Mise à niveau de la structure des trous de positionnement
Remplacez la plaque mince de 1,5 mm par de l'acier Q345 de 8 mm.
Remplacez le trou droit par un trou composite avec un chanfrein à 60 degrés ; diamètre d'entrée φ15 mm ; longueur de section de guidage 10 mm.
Affûtez la paroi intérieure pour réduire la friction.
Système de rémunération basé sur la vision-
Une caméra de vision identifie la position réelle du trou et entraîne la compensation X/Y/θ de la plaque rotative pour maintenir la déviation coaxiale inférieure ou égale à 2 mm.
4. Résumé
Les problèmes liés aux AGV abordés dans cet article reflètent essentiellement une adéquation insuffisante des systèmes entre les structures mécaniques, les algorithmes de contrôle et les conditions de terrain. Grâce à l'approche d'ingénierie systématique de « l'analyse quantitative, la coordination complète de la chaîne et la compensation combinée dynamique-statique », les solutions mises en œuvre ont obtenu des résultats remarquables : le problème de dégagement de la plaque de levage a été complètement résolu, la fréquence des déraillements des AGV est tombée à zéro et le taux de réussite de l'insertion des broches a augmenté à 99,5 %. Ces solutions constituent une référence précieuse pour améliorer la stabilité du système AGV dans des scénarios logistiques à haut débit tels que la fabrication automobile.
