传统皮带输送机能够经济而有效地输送各种物料。在工业生产中,皮带输送机在生产机械设备之间起到运输的纽带作用,实现生产环节的连续性和自动化,提高生产率和减轻劳动强度。
输送带根据摩擦传动原理而运动,具有输送量大、输送距离长、输送平稳、噪音较小、结构简单、维修方便、部件标准化等优点。因而广泛应用于采矿、冶金、化工、铸造、建材等行业的输送。根据输送工艺要求,可以单台输送,也可与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统,以满足不同布置形式的作业需要。
随着当前行业的变革,对传统输送机的要求越来越多,不再局限于传统的固定式输送机,AGV运输车在智能工厂中扮演着物流枢纽的重要作用。加载不同设备进而具有不同功能的AGV已经越来越多的应用于各种场合。具体如下:
(1)现代工厂中产品的组装、检测、包装运输。
(2)厂内多工位间上下料衔接。
(3)相邻两个工位产品传输。
(4)工位较为繁杂,空间较为狭小,不宜使用固定式输送机的厂内。
一台具有灵活移动,方便操控,既能够移动于不同工位,又具有传输衔接相邻工位的AGV就是最适合的设备。本文结合笔者自身的设计经验,对集成在AGV上的输送机的相关设计要件进行了总结,便于其他设计者在设计类似设备的情况下可以参考。
1. 皮带式输送机AGV概述
一改传统皮带式输送机的笨重,将针对不用工况的皮带式输送机简化安装在相对应的AGV运输车上,可以适应各种不同的场合,可以灵活的移动于各个工位,便捷的控制形式,灵活的移动能力,稳定的传输性能,让皮带式输送机AGV有了更多的应用空间,市场前景广阔。
图1 示意图(图片来源:http://www.wxxg.net/page177?product_id=293)
2. 皮带式输送机AGV常用输送机类型
① 按照输送机机架的连接形式可分为:固定式皮带输送机和移动式皮带输送机。
② 按照支撑装置的结构形式可分为:托辊支撑式输送机、平板支撑式输送机、气垫支撑式输送机。
3. 皮带式输送机AGV组成
3.1结构组成
皮带式输送机AGV主要由AGV运输车、皮带输送机、导航、控制系统、安全防护系统组成。
图2 皮带式输送机集成AGV示意图(图片来源:自创)
将皮带输送机安装于AGV小车上,AGV小车不用驾驶员,通过电脑控制和导航系统即能沿规定的路径行驶,皮带输送机与AGV小车为可拆卸连接,AGV小车可为皮带输送机提供导向,方便不同产品在不同工位上的转移,或者搬运货物时,方便货物的搬运,节省了用工成本,提高了工作效率。
3.2皮带式输送机的布置形式
针对不同的使用工况,皮带输送机在AGV运输车上的布置形式也有不同,可以分为以下3种:
(1)水平布置形式
单纯考虑皮带输送机的灵活移动功能,产品摆放位置或者两工位传输时出入口高度一致的情况下,(例如单层货柜或者相邻装配线等)可以采用水平布置形式的皮带输送机。将皮带输送机水平支撑在AGV运输车上,通过调整支撑框架的高度,调整输送机的进出口高度,皮带的头尾部滚筒中心线处于同一水平面内,皮带的倾斜角为0°,保证产品货物的稳定输出。(如图3)
图3 水平轨迹布置示意图(图片来源:自创)
(2)倾斜布置方式
在机场、物流等场合,货车和存放货柜高度存在差异,需要皮带输送机进行倾斜输送,在这种使用场合下我们可以采用倾斜布置方式或者在水平布置方式的基础上增加一套顶升机构,用来调整皮带输送机的倾斜角度,实现对货物的输送功能。(如图4)
图4 倾斜轨迹布置示意图(图片来源:自创)
(3)避让轨迹的布置方式
在一些具有空间避让要求的使用场合,可以采用较为复杂的输送轨迹布置方式,在常规水平输送机的基础上,增加拐点,将水平输送轨迹变成符合空间要求的输送轨迹,符合使用条件,平稳快速的将货物输送到指定位置。(如图5)
倾斜布置的后半段与水平布置的前半段进行组合的一种布置方式
图5 带拐点的避让轨迹布置示意图(图片来源:自创)
※设计选用皮带输送机时要注意皮带输送机的实际倾斜角取决于以下几个要素:
・被输送物料与输送带之间的动摩擦系数。
・输送带的断面形状(水平或者槽型)。
・物料的堆积角。
・装载方式。
・输送带的运动速度。
4. AGV皮带输送机相关部件的选用设计要点
4.1输送带的选择要点
输送带是输送机中的牵引和承载构件,所以应耐磨,具有较高强度,在横的或纵的方向都有好的挠曲性,皮带一般分橡胶运输带、塑料运输带、钢带、金属网带等。为了便于货物产品更加平稳的输送,不同产品在选用输送带的时候主要考虑其与输送带的摩擦系数,太低容易打滑,造成倾翻事故的发生。
4.2带速的设计要点
输送带的带速很大程度上取决于所选输送的货物的物理特性以及时间节拍的要求。粉末状的、易碎的物料和大型货物要采用足够低的带速输送,以最大程度地减少灰尘对周边环境的影响和减少大型货物在传输过程中皮带发生跳动和碎裂的可能性。对于小型零部件,以及节拍数量要求的货物产品要采用满足传输速度的带速进行传输。
4.3带宽的计算
在此举例说明对于皮带宽度的计算,以散谷粒等散装物料的传输为例:
假设在谷场要求对谷粒装车的输送能力Q1=110t/h;物料性质堆积物密度为r=2.5t / m3;动堆积角q=20°;根据所需的输送量计算得带速为=1m/ s,
对于散状物料,输送带宽度
B---式中输送带宽度m;
Q1- --所需输送量 t/ h;
r---物料松散密度 t /m3;
---输送带速度 m/ s;
c---倾角系数 见<表1>;
y---断面系数 见<表2>;
k---装载系数 一般取k=0.8~0.9。
圆整取带宽B=400mm
由于输送散状物料时输送机的允许倾角b ≤12°~18° ,初步选取14° ,则c=0.90
由于输送机的动堆积角为20°采用槽型,两节式l=25°,可得y =0.112
4.4 输送带张紧设计
张紧装置保证输送带有足够的张力,防止打滑;保证输送带各点的张力不低于一定值,以防止输送带因过分松弛而引起撒料和增加运动阻力;补偿带的塑性伸长;为输送带重新接头提供必要的行程。有固定绞车式张紧、重锤张紧和自动张紧(如图6)三种形式。
※根据自身设计的输送机要求来选择合适的张紧装置。
图6 带自动张紧的输送带示意图
(图片来源:https://www.misumi.com.cn/vona2/detail/110302537530/?rid=rid3_complex_top)
5. 皮带式输送机AGV-支承装置设计
根据使用场地的现场情况,设计时选好皮带输送机后,AGV运输车的支撑装置的设计是必不可少的,在一些空间要求较小的情况下,AGV运输车本体不会很大,但输送机的输送范围却往往超出车体自身大小,为了保证货物输出的稳定性,以及防止车体在输送过程中由于中心偏载导致倾覆的事故发生,需要在AGV车上设计支撑装置。在运输车托运输送机到达指定工作位置的时候,将支撑装置打开,支撑在地面上,将AGV运输车的支撑范围扩大,保证在货物运输的过程中,车体的重心在支撑范围内,避免倾覆的事故发生。相对应的输送机和AGV运输车连接的支撑框架也要进行强度的校核。这个属于常规的框架设计,机械设计手册有详细的设计指导。
总结
将输送机设备集成到AGV运输车上,使原本笨重的输送设备变成了可灵活移动的传输设备,节省空间的基础上,提高了生产效率,降低了成本。米思米官网中有许多可供选择的输送机,可以与AGV集成使用,实现在不同工况下的各种用途。具体输送机的选择参照下列网址。
https://www.misumi.com.cn/maker/misumi/mech/product/cvs/case/case5.html