Automatic Guided Vehicle Tussenrapport
Beroepsproduct:
Tussenrapport
Groep:
WH29B2
Periode:
Blok H2.2 – Enkelstuksproduct 2
Ingeleverd op:
07-05-2012
Projectleden:
Luuk de Jong(10071482), Tomas Lenssen(10026347), Pieter de Lange(10044833), Jeroen Koeleman(10027505), Maurits de Koning(10005021), Edwin van der Mijl(10041214), Maik Klijberg(10066543), Samuel Liem(09048790), Stefan Immerzeel(10056025)
Ingeleverd door:
Stefan Immerzeel (10056025)
Tutor:
Dhr. de Jongh-Swemer
Inhoud Inleiding ................................................................................................................................................... 3 Figurenlijst ............................................................................................................................................... 4 Tabellenlijst ............................................................................................................................................. 4 1.
Plan van aanpak (PVA)..................................................................................................................... 5
Inleiding ................................................................................................................................................... 5 Probleem en doelstelling......................................................................................................................... 6
2.
3.
1.1
De projectopdracht ................................................................................................................. 7
1.2
Projectactiviteiten ................................................................................................................... 8
1.3
Projectgrenzen en randvoorwaarden ..................................................................................... 9
1.4
Producten .............................................................................................................................. 10
1.5
Kwaliteitsbewaking................................................................................................................ 11
1.6
Projectorganisatie................................................................................................................. 13
1.7
Planning ................................................................................................................................. 14
1.8
Kosten en baten .................................................................................................................... 16
Functie en taken ............................................................................................................................ 17 2.1
AGV ........................................................................................................................................ 17
2.2
Aandrijving............................................................................................................................. 17
2.3
Frame..................................................................................................................................... 17
2.4
Voeding.................................................................................................................................. 18
2.5
Laden en lossen ..................................................................................................................... 18
Analyses ......................................................................................................................................... 19 3.1
Analyse Werking AGV ............................................................................................................ 19
Wat is een AGV? ............................................................................................................................ 19 Waarom een AGV? ........................................................................................................................ 19 Voorkomende AGV ........................................................................................................................ 20 3.2
Analyse aandrijving en besturing .......................................................................................... 21
Aandrijving..................................................................................................................................... 21 Elektromotor met tandwieloverbrenging ....................................................................................... 0 Elektromotor met tandriem overbrenging...................................................................................... 0 Elektromotor met ketting overbrenging ....................................................................................... 22 Elektromotor met hydro motor..................................................................................................... 22 Elektromotor met pneumatiek motor........................................................................................... 23 3.3
Analyse frame en wielen ....................................................................................................... 24 1
Frame............................................................................................................................................. 24 Wielen ........................................................................................................................................... 25 3.4
Analyse oplaadbare voedingseenheid................................................................................... 28
Functie van de batterij/Accu ......................................................................................................... 28 Soorten voedingseenheden .......................................................................................................... 29 Oplaad– en wisselmethoden ......................................................................................................... 30 3.5
Analyse laden en lossen ........................................................................................................ 31
Laden en lossen ............................................................................................................................. 31 Rol plateau..................................................................................................................................... 31 Rol plateau met aandrijving .......................................................................................................... 32 Hydraulische arm........................................................................................................................... 32 3.6
Routings technieken .............................................................................................................. 33
Inductiedraad ................................................................................................................................ 33 Metaaldraad .................................................................................................................................. 33 Laserreflectie ................................................................................................................................. 33 Tapegeleiding ................................................................................................................................ 34 Gyroscoop...................................................................................................................................... 34 Rails en monorail ........................................................................................................................... 34 LPS (Local Positionings System) ..................................................................................................... 34 Overzichtstabel .............................................................................................................................. 35 4.
Pakket van eisen (PVE) .................................................................................................................. 36
5.
Morfologische kaart ...................................................................................................................... 36
Literatuurlijst en links ............................................................................................................................ 37
Bijlage .................................................................................................................................................. 368 1.
Normeringen en eisen ................................................................................................................... 36
2
Inleiding Dit rapport is tot stand gekomen als voorbereiding op het project van WH2.2. In dit blok wordt er van de groepen verwacht een Automatic Guided Vehicle te ontwerpen voor het bedrijf MHS Machinefabrieken. Om het ontwerp zo efficiënt en goed mogelijk te laten werken zullen de groepen studies moeten verrichten naar magazijnsystemen en laad- en lossystemen voor de bewerkingsmachines. Naast de ontwerpopdracht moet er een aanvullende opdracht worden gemaakt in de vorm van een studie of literatuur-onderzoek. In de colleges wordt er kennis vergaard over de AGV’s zodat de kennis kan worden toegepast in de rapporten. De hiërarchie van de projectgroep zit op de volgende manier in elkaar. Eerst komt de opdrachtgever (dhr van der Vlugt) dan komt de tutor (dhr de Jongh Swemer) hierna komt de projectleider van de groep (Samuel Liem) en daarna komt de rest van de projectgroep.
3
Figurenlijst Figuur 3.2.1Tandwielkast motor
Blz 20
Figuur 3.2.2 Tandriem overbrenging
Blz 20
Figuur 3.2.3 ketting overbrenging
Blz 21
figuur3.2.4 Hydraulische naaf motor
Blz 21
Figuur 3.3.1 Monocoque frame vorkheftruck
Blz 23
Figuur 3.3.2 Buizen frame jaguar C-type
Blz 23
Figuur 3.3.3 Rijdend chassis 1950 Ford truck
Blz 24
Figuur 3.6.1 Schematische uitleg inductiesysteem
Blz 32
Tabellenlijst Figuur 3.6.1 Overzichtstabel routing mogelijkheden met voor- en nadelen
Blz 34
Figuur 5.1 Morforlogische kaart
Blz 36
4
1. Plan van aanpak (PVA) Inleiding Een bedrijf wil hun materiaalstroom gaan automatiseren. Het automatiseren van de materiaalstroom is een moeilijke klus daarom heeft het bedrijf contact gezocht met een fabrikant van tandwielkasten. Deze twee bedrijven willen samen een nieuw bedrijf op gaan richten om de complexe klus te laten slagen. De naam van het nieuwe bedrijf is MHS Machinefabrieken en zal zich vooral richten op het ontwikkelen van een Automatic Guided Vehicles afgekort AGV’s. Naast het ontwikkelen van de AGV’s zal de ontwikkelingsafdeling zich gaan richten op studies voor magazijnsystemen en laad- en lossystemen voor de bewerkingsmachines. Om de bovenstaande doelen te realiseren wordt er binnen het bedrijf een ontwerpprojectteam samengesteld. De opdracht waar het team de meeste tijd aan zal besteden is het ontwerpen van de AGV. Bij het ontwerpen van de AGV zal het team de volgende punten moeten uitvoeren:
Een studie naar het ontwerp en de werking van de AGV (Automatic Guided Vehicle), dit betreft zowel de elektrische aandrijving, de besturing en het frame. Een studie naar de belading en het laadvermogen van de AGV. Een studie naar het laad- en losmechanisme van de AGV. De routing van de AGV in de fabriek. Productie en beproeven van een prototype (op dit moment vacant). Bepalen van de fabricage kostprijs aan de hand van materiaal en productiekosten; hierbij mag worden uitgegaan van een seriegrootte van 100 stuks.
Naast de bovenstaande opdrachten moet het team een aanvullende opdracht maken. Deze aanvullende opdracht bestaat uit een keuzeopdracht in de vorm van een studie of literatuuronderzoek. Het team heeft gekozen voor: Het ontwerp van de fabriek voor tandwielkasten in de vorm van een lay-out waarbij de loop van de AGV’s en de verschillende laad- en losstations zijn aangegeven.
5
Probleem en doelstelling Om de probleemstelling vast te leggen moet eerst naar de doelstelling gekeken worden. De doelstelling luidt: “Er moet een AGV ontworpen worden. Deze AGV dient elektrisch aangedreven te worden. Via een besturingssysteem moet de AGV onbemand transporttaken verrichten. Tevens moet de AGV in staat zijn om bagagekratten automatisch te laden en te lossen. Voor de wielen moet er worden gekeken naar een aandrijving en naar de stabiliteit van de AGV. Het laadgewicht wat de AGV maximaal kan dragen moet 10.000N bedragen. De AGV moet tevens containers dragen met een volume van L800xB600xH200. De probleemstellingen die hierbij optreden zijn:
Welk elektrische aandrijving wordt er gebruikt voor de AGV? Hoe worden de bagagekratten automatisch geladen en gelost van de AGV? Uit welke onderdelen bestaat een AGV? Ontwerp AGV o Wat zijn de functies en taken van de AGV? o Welke materialen komen in aanmerking voor de AGV? o Welke verbindingstechnieken kunnen er gebruikt worden voor de AGV?
6
1.1
De projectopdracht
De hoofdopdracht van het project is voor het bedrijf MHS Machinefabrieken een Automatic Guided Vehicle te ontwerpen. Voor de automatisering in de fabriek wordt er gebruik gemaakt van PFA technieken. Het ontwerpen van de AGV wordt in hoofdlijnen verdeeld. De hoofdlijnen van het ontwerp zijn:
Een studie naar het ontwerp en de werking van de AGV (Automatic Guided Vehicle), dit betreft zowel de elektrische aandrijving, de besturing en het frame. Een studie naar de belading en het laadvermogen van de AGV. Een studie naar het laad- en losmechanisme van de AGV. De routing van de AGV in de fabriek. Productie en beproeven van een prototype (op dit moment vacant). Bepalen van de fabricage kostprijs aan de hand van materiaal en productiekosten; hierbij mag worden uitgegaan van een seriegrootte van 100 stuks.
Bij de ontwerpfase moet er met de opdrachtgever worden besproken welke belangrijke specificaties de AGV moet bezitten zodat er geen misverstanden ontstaan. In deze fase van het project zijn de belangrijkste specificaties gegeven. De belangrijkste specificaties van de AGV zijn:
De AGV moet elektrisch aangedreven worden. De AGV moet via een besturingssysteem onbemand transporttaken kunnen verrichten. De AGV moet beschikken over een laad en lossysteem voor bagagekratten De accu van de AGV moet eenvoudig oplaadbaar zijn. Tevens moet de accubak eenvoudig uitwisselbaar zijn zodat er een maximale inzet van de AGV wordt gegarandeerd De AGV beschikt over een drietal wielen. Voor de neuswiel van de AGV moet een aandrijving worden ontworpen. De achterste tweetal wielen zijn steunwielen waardoor de stabiliteit van het voertuig wordt verbeterd De AGV moet volumecontainers kunnen dragen met een grote van L800xB600xH200 en heeft een laadgewicht van 10.000N De belangrijkste machineonderdelen moeten worden gedimensioneerd en op sterkte en levensduur worden berekend. Ook moet het frame worden berekend Er moeten samenstellingstekeningen en ontwerptekeningen van de hoofdpunten worden gemaakt
Naast de bovenstaande opdracht moet er een aanvullende opdracht gemaakt worden. Deze aanvullende opdracht is een keuzeopdracht in de vorm van een studie of literatuuronderzoek. De aanvullende opdracht luidt: Ontwerp een layout van de fabriek voor tandwielkasten waarbij de loop van de AGV’s en de verschillende laad- en losstations zijn aangegeven.
7
1.2
Projectactiviteiten
Tijdens het project zullen een aantal rapporten moeten worden ingeleverd. Bij elk rapport moeten er activiteiten worden doorlopen om de hoofdstukken in de rapporten te kunnen afronden. Het is van belang om te weten welke activiteiten dit zijn in verband met de planning. In dit hoofdstuk volgt een opsomming van alle rapporten en daarbij de activiteiten die vereist zijn in dit project opgedeeld in verschillende fasen. Oriëntatierapport
Analyse van de werking van de AGV Project planning Analyse onderdelen op functionele eigenschappen systeem grenzen, wet en regelgeving Project planning Pakket van Eisen en Wensen Plan van Aanpak Samenvoegen oriëntatierapport
Tussenrapport
Beschrijven functie en taak Concepten Concept keuze Uitwerkingconcept Samenvoegen tussenrapport
technisch product dossier
Ontwerptekeningenpakket Detailtekeningen van de hoofdpunten Berekeningen van de belangrijkste machineonderdelen Samenvoegen technisch product dossier
Eindrapport
Eindverantwoording van het ontwerp van de AGV Beschrijving van het definitieve ontwerp Kostprijsberekening van een serie AGV’s van 100 stuks Uitwerking aanvullende opdracht Managementsamenvatting Procesverslag Samenvoegen eindrapport
Presentatie 8
1.3
Uitleg ontwerp AGV Bevraging
Projectgrenzen en randvoorwaarden
De hoofdopdracht van het project is het ontwerpen van een AGV. Tevens moet er een aanvullende opdracht gemaakt worden in de vorm van een studie of literatuuronderzoek. Er moeten ook analyses worden gedaan naar de werking AGV project planning en naar de onderdelen op functionele eigenschappen.
De hoofdlijnen voor de uitvoering van de hoofdopdracht zijn:
Een studie naar het ontwerp en de werking van de AGV (Automatic Guided Vehicle), dit betreft zowel de elektrische aandrijving, de besturing en het frame. Een studie naar de belading en het laadvermogen van de AGV. Een studie naar het laad- en losmechanisme van de AGV. De routing van de AGV in de fabriek. Bepalen van de fabricage kostprijs aan de hand van materiaal en productiekosten; hierbij mag worden uitgegaan van een seriegrootte van 100 stuks.
Van de AGV die ontworpen wordt, worden de volgende punten meegenomen:
Het ontwerpen van het product. Soort materiaal. Prijs van het materiaal. Soorten verbindingen. Kosten van de verbindingen. Gemiddelde prijs van een werknemer en de arbeidstijd.
De groep zal dus een benadering doen naar de prijs van het onderdeel. Bij welk bedrijf dit kan en hoeveel geld het uiteindelijk echt zal kosten komt niet in het rapport te staan
9
1.4
Producten
MHS Machinefabrieken wil dat er een AGV wordt ontworpen. Om een AGV te kunnen ontwikkelen moeten er producten aan MHS Machinefabrieken worden geleverd. In dit hoofdstuk wordt er besproken welke producten bij het ontwerpen van een AGV komt kijken.
Analyse van de werking van de AGV Analyse onderdelen op functionele eigenschappen systeem grenzen, wet en regelgeving Project planning Pakket van Eisen en Wensen Plan van Aanpak Beschrijven functie en taak Concepten Concept keuze Uitwerking van het concept Tekeningenpakket van de AGV (alle benodigde tekeningen voor de productie van de AGV) Berekeningen van de belangrijkste machineonderdelen Eindverantwoording van het ontwerp van de AGV Beschrijving van het definitieve ontwerp Kostprijsberekening van een serie AGV’s van 100 stuks Uitwerking aanvullende opdracht (Layout van de tandwielen fabriek) Managementsamenvatting Procesverslag
10
1.5
Kwaliteitsbewaking
Om de kwaliteit van de producten te waarborgen worden er diverse maatregelen getroffen. Deze zijn Templates van de op te leveren rapporten Vooruit plan systeem Gebruikte normen Standaardisering software Deze maatregelen worden hieronder verder toegelicht. Templates van de rapporten Om te waarborgen dat de deelproducten van de groepsleden samen één geheel worden wordt er gebruik gemaakt van templates. Door deze te gebruiken wordt er gewaarborgd dat iedereen het juiste lettertype gebruikt en dat de opmaak bij iedereen gelijk is. Vooruit plan systeem Deze maatregel waarborgt een structurele planning in het project. Aan het begin van het project word er vooruit gepland en worden de taken al verdeeld zodat de opdrachtgever precies weet wie en wanneer er aan welk onderdeel werkt. Dit geeft een goed overzicht van iedereen zijn taken en iedereen weet waar hij/zij aan toe is. Gebruikte normen/richtlijnen Tijdens dit project moet er rekening worden gehouden met de volgende normen: Machine richtlijn, Richtlijn 98 37 EG, NPR 5269-1993 nl-en meet en regel techniek, EN ISO 13849-1 en NEN 3140.Dit zijn algemeen vastgestelde regels waar de onderdelen, schema’s, tekeningen en hygiëne aan moeten voldoen. Ook dient er rekening gehouden te worden met de richtlijnen deze zijn ook algemeen vastgesteld en bevatten de randvoorwaarden van het project. Standaardisering software Om er voor te zorgen dat alle documenten binnen de projectgroep uitwisselbaar zijn. Moet iedereen met dezelfde software werken. Hieronder volgt een opsomming van de documenten met de bijbehorende software: -
Tekstdocumenten: Tekstdocumenten worden gemaakt met Microsoft office wordt 2007 of 2010.
-
Spreadsheets: Spreadsheets met berekeningen worden gemaakt met Microsoft office Excel 2007 of 2010.
-
Planning: De planning wordt gemaakt met Microsoft office Project. Als dit niet mogelijk is omdat een van de groepsleden niet in het bezit is van dit programma is een strokenplanning gemaakt in Microsoft office Excel ook goed.
-
Installatie schema’s: Installatie schema’s worden gemaakt met Microsoft office Visio 2007 of 2010 11
-
3D modellen: 3D modellen worden gemaakt met Autodesk Inventor 2012
Om te voorkomen dat er problemen met de opmaak van de samengestelde producten ontstaan, moeten de producten in PDF formaat opgeslagen worden.
12
1.6
Projectorganisatie
De projectgroep WH29B2 heeft dit blok de functies op de volgende manier verdeelt onder de projectleden: de taak van voorzitter zal Samuel Liem op zich nemen, en notulist wordt Edwin van der Mijl. De overige mensen in de groep zullen als projectleden functioneren. Ook dit blok is er weer een samenwerkingscontract opgesteld wat ondertekent dient te worden door alle leden van de groep, zodoende zullen er geen onduidelijkheden ontstaan over de taken per persoon. Ook staat hier vermeld wanneer er vergadert zal worden, en tevens de consequenties van het niet nakomen van deze overeenkomst. Ook zal de relatie met de opdrachtgever, de Haagsche Hogeschool onderhouden moeten worden. Omdat de opdrachtgever het vaak druk zal hebben, is de groep doorverwezen naar een tutor. Men zal voor vragen naar hem toe gaan en de groep staat een keer per week met hem ingedeeld in een vergadering. Hierin zullen alle vragen gesteld kunnen worden. Mocht de tutor geen antwoord hebben op een desbetreffende vraag, zal de groep aan de opdrachtgever moeten vragen of deze tijd heeft om de vraag te beantwoorden. Naast de relatie met de opdrachtgever is het belangrijk dat wij van elkaar op de hoogte blijven. Men heeft ervoor gekozen om één keer per week te vergaderen. Verder kan het ook mogelijk zijn dat er tussendoor een vraag komt. Hiervoor heeft de groep WH29.b.2 een speciale e-mail account aangemaakt. Met dit account is het mogelijk om een e-mail naar de hele groep te sturen. Natuurlijk is het ook mogelijk dat er specifieke vragen gesteld kunnen worden. Daarvoor staat er in het samenwerkingscontract de contractgegevens van alle meewerkende groepsleden. De producten dienen ingeleverd te worden via blackboard tevens moeten de producten als hardcopy worden ingeleverd bij de opdrachtgever (dhr. van der Vlugt) en de tutur (dhr. de Jongh Swemer).
13
1.7
Planning
Orientatierapport PVA PVE
iedereen Stefan Maik
Tussenrapport
Voldaan
Week
Deadline rapport
Deadline onderdeel
Persoon3 (kiezen)
-
-
26-4-2012 26-4-2012
-
-
26-4-2012
Ja
-
-
26-4-2012
Ja
-
-
26-4-2012
Ja
Samuël
-
-
26-4-2012
Ja
Pieter Maurits
-
-
26-4-2012 26-4-2012
Ja Ja
Luuk Tomas
-
-
29-4-2012 29-4-2012
Ja Ja Maandag 7-5-2012
iedereen Analyse functie en taak Morfologisch overzicht functie en taken Besturing AGV Rapport verbeteren NEN normen Samenvoegen
Conceptrapport
Vrijdag 29-4-2012
1 Ja Ja Ja
analyse aandrijving en besturing Jeroen Analyse wielen en frame Maurits Analyse werking agv Edwin Analyse oplaadbare voedingseenheid Analyse laden en Lossen Planning Templates rapporten Samenvoegen
Persoon2 (kiezen)
Persoon1 (kiezen)
Deel
In te leveren
In de planning voor dit project zijn alle in te leveren rapporten inclusief de deadlines opgenomen. De planning zal worden gemaakt en bijgehouden in MS Excel. Hieronder een grafische weergave van de planning.
2 Nee
Maik
5-5-2012
Nee
Edwin Jeroen Tomas Luuk Stefan
5-5-2012 5-5-2012 5-5-2012 5-5-2012 7-5-2012
Nee Nee Nee Nee Nee
Pieter Maurits
Vrijdag 11-5-2012
Iedereen Bedenken concepten Iedereen Conceptkeuze Keuzeverantwoordi ng
10-5-2012 10-5-2012
3 Nee Nee Nee
10-5-2012 14
Inleiding+samenvat ting
10-5-2012
Uitwerking gekozen concept Samenvoegen
10-5-2012 11-5-2012
TPD
Vrijdag 25-5-2012
Iedereen Inleiding+samenvat ting Berekeningen onderdelen Wetten en regelgeving Uitgebreide omschrijving gekozen concept Technische tekeningen Samenvoegen
Verbeterd TPD Verbeteren TPD
Nee
23-5-2012
Nee
23-5-2012
Nee
23-5-2012
Nee
23-5-2012 25-5-2012
Nee Nee Vrijdag 86-2012 Vrijdag 86-2012
Eindrapport
Presentatie
5 Nee
24-5-2012
Iedereen
Eindverantwoordin g van het ontwerp Beschrijving definitief ontwerp AGV Kosten en Baten (100 stuks) Uitwerking aanvullende opdracht Procesverslag Managementsame nvatting Samenvoegen
Nee Nee
6 Nee 7 Nee Nee
Nee Nee
Nee Nee 7-6-2012 8-6-2012 -
Nee Nee Begin week 9
9 Nee
15
1.8
Kosten en baten
De kosten binnen dit project zullen bestaan uit de ontwerpkosten en uit de kosten die gemaakt zullen om het ontwerp daadwerkelijk te realiseren. De kosten kunnen per deel weer onderverdeeld worden in kleinere kostenposten. De baten voor de opdrachtgever binnen dit project zullen bestaan uit een efficiënte machinelijn met weinig arbeidskosten en een hogere productkwaliteit. De besparing of extra winst die dit oplevert zijn de baten voor de opdrachtgever. Tevens moet de omzet worden meegenomen in de baten. De arbeidsuren zijn uitgerekend door het aantal uren te nemen die aan het project moeten worden besteed per persoon. Het aantal uren per persoon wordt vervolgens keer negen gedaan zodat de arbeidsuren van de hele groep wordt uitgerekend.
Kosten Ontwerpkosten:
Productiekosten:
Arbeidsuren.
1215 uur á €75,- per uur
Onvoorziene kosten
10% van bovenstaand
Materiaalkosten
Nader te bepalen
Arbeidskosten
Nader te bepalen
Inkoop standaard onderdelen
Nader te bepalen
Expoitatiekosten
Nader te bepalen
Onvoorziene kosten
10% van bovenstaand
Baten Minder menselijke arbeid.
20% tov conventionele manier.
Omzet AGV’s
Nader te bepalen
16
2. Functie en taken 2.1
AGV
Functie:
Het volledig automatisch transporteren van goederen.
Taken:
De AGV moet weten waar hij is en waar hij naar toe moet via een van tevoren bepaalde route. De AGV moet onbemand rond kunnen rijden. Dit betekend dat alle aandrijving en besturing automatisch geregeld moet worden.
2.2
Aandrijving
Functie:
Het in beweging brengen van het aandrijfwiel van de AGV.
Taken:
Er moet een moment op het wiel uitoefenen kunnen worden. De kracht niet voor dit moment zorgt moet ergens verkregen worden. Om bochten te kunnen maken moet het wiel gestuurd kunnen worden. De AGV moet zowel voor- als achteruit kunnen rijden. De AGV moet geremd kunnen worden.
2.3
Frame
Functie:
Het op de plaats houden van de componenten.
Taken:
Voldoende stevigheid bieden zodat de AGV een last van 10.000 Newton kan dragen. Zo gemaakt worden dat de AGV bij piekbelastingen niet bezwijkt. Zo ontworpen worden dat alle componenten zo compact maar wel zo functioneel mogelijk geplaatst kunnen worden.
17
2.4
Voeding
Functie:
Er zal energie nodig zijn om bepaalde functies van de AGV tot uitvoering te kunnen laten brengen. Deze energie moet uit de voeding komen.
Taken:
Voldoende energie kunnen bieden om de AGV in bedrijf te kunnen houden. Zo ontworpen zijn dat deze voeding niet bloot komt te liggen aan de omgeving. Dit om gevaarlijke situaties te voorkomen.
2.5
Laden en lossen
Functie:
Ervoor zorgen dat de voorwerpen die de AGV moet transporteren op en van de AGV af geladen kunnen worden.
Taken:
Het voorwerp verantwoord op de AGV kunnen krijgen. Het voorwerp op de AGV houden. Het voorwerp verantwoord van de AGV af kunnen krijgen.
18
3. Analyses 3.1
Analyse Werking AGV
Wat is een AGV? Een Bestuurdersvrij Transportvoertuig of in het Engels Automated Guided Vehicle (AGV) is een vloergebonden transportmiddel met eigen rijaandrijving die automatisch geregeld en zonder contact geleid wordt. Bestuurdersvrije transportvoertuigen dienen voor het materiaaltransport, met name voor het trekken of dragen van transportgoed met actieve of passieve last opnamemiddelen. Intelligente Transportsystemen (ITS) zijn bedrijfsinterne, vloergebonden transportsystemen met automatisch geregelde voertuigen, waarvan de primaire taak het materiaaltransport, maar niet het personenvervoer is. Ze worden binnen en buiten gebouwen gebruikt en bestaan voornamelijk uit de volgende componenten: Intelligente Transportsystemen (ITS) zijn bedrijfsinterne, vloergebonden transportsystemen met automatisch geregelde voertuigen, waarvan de primaire taak het materiaaltransport, maar niet het personenvervoer is. Ze worden binnen en buiten gebouwen gebruikt en bestaan voornamelijk uit de volgende componenten: -
één of meerdere bestuurdersvrije transportvoertuigen een primair station voorzieningen ter keuze van locatie en positie detectie voorzieningen voor de datatransmissie infrastructuur en perifere voorzieningen
Waarom een AGV? De AGV wordt nooit ziek of moe, veroorzaakt geen ongelukken, werkt zeer slim en milieu vriendelijk, neemt geen pauze en behoeft geen maandelijks salaris. Is helemaal zelfstandig en heeft geen rails nodig. Ondanks deze aansprekende voordelen wordt de AGV niet massaal ingezet en soms zelfs aan de kant gezet. Nog lang niet iedereen kiest voor een AGV, Want er wordt zo een flink stuk flexibiliteit ingeleverd. AGV’s kunnen uitsluitend over vaste vooraf bepaalde routes rijden en goederen op vaste plekken opnemen en neerzetten, daarvan afwijken is niet mogelijk. Piekperiodes en wijzigingen in de productie en in magazijnsituaties zijn met een AGV dan ook beduidend minder flexibel op te vangen.
19
Voorkomende AGV Forked De meest voorkomende is de forked AGV, omdat ze heel flexibel zijn. Ze kunnen de meeste ladingen zoals pallets, metalen manden, laadrekken of kasten verplaatsen. Naast de functie ophalen en neerzetten kunnen ze ook gelinkt worden aan bijvoorbeeld gemotoriseerde transportbanden. De voertuigen zijn verkrijgbaar met een elektrische of een hydraulische hefgroep. Unit Load De lasergeleide voertuigen type Unit Load bieden uitgebreide mogelijkheden qua ladingshandeling, van eenvoudig monoplan transport tot distributie op verschillende niveaus. De lading kan worden opgepikt en/of afgeleverd op conveyors, hoge opslagsystemen of andere automatische handelingsvoertuigen.
Tug/Tow De Tug/Tow AGV zijn meer ontworpen om een reeks wagentjes of rolkasten te verslepen. Ze kunnen ook meerdere ladingen achter elkaar hangen. Ze kunnen ook uitgerust worden met een bestuurdersplaats om bepaalde bewegingen manueel uit te voeren.
Large Roll Op maat gemaakt volgens uw behoeften, is deze AGV in staat alle soorten van bobijnen of rollen te transporteren.
20
3.2
Analyse aandrijving en besturing
De aandrijving en besturing van de AGV geschieden beide op het voorwiel van het voertuig. Deze gecombineerde functies kunnen op diverse manieren uitgevoerd worden. In deze paragraaf wordt er een analyse gemaakt van de diverse functionele eigenschappen van deze onderdelen en wordt er onderzocht hoe deze functies uitgevoerd kunnen worden. Aandrijving De functie van de aandrijving is het voortbewegen van de AGV. Deze functie kan op diverse manieren uitgevoerd worden. Voor alle onderstaande oplossingen dient er een elektromotor gebruikt worden om ede elektrische energie van de accu om te zetten in mechanische energie.Hieronder wordt omschreven op welke manieren dit mogelijk is.
Tandwieloverbrenging De elektromotor wordt door middel van een tandwielkast of in ieder geval een tandwiel overbrenging met het aan te drijven wiel verbonden. Door te variëren met het formaat van de tandwielen kan er een bepaalde overbrengingsverhouding gerealiseerd worden. Voordelen - Relatief eenvoudige constructie - Goedkoop vanwege de verkrijgbaarheid van veel standaard onderdelen - Geen mogelijkheid tot doorslippen van de overbrenging - Bijna alle overbrengingsverhoudingen zijn te creëren
Figuur 3.2.1Tandwielkast motor
Nadelen - Zware oplossing Tandriem overbrenging De elektromotor wordt doormiddel van een tand riem en pulli’s aan het wiel verbonden. Door het diameters van de pulli’s te variëren kan er een bepaalde overbrengingsverhouding gerealiseerd worden. Voordelen - Eenvoudige constructie - Goedkoop vanwege de verkrijgbaarheid van veel standaard onderdelen - lichte oplossing Nadelen Figuur 3.2.2 Tandriem overbrenging - Mogelijkheid tot doorslippen van de overbrenging - Beperkte mogelijkheden in overbrengingsverhoudingen in verband met aanwezigheid van maar 2 pulli’s. 1 op de motor en 1 op de as.
21
Ketting overbrenging De elektromotor wordt doormiddel van een ketting en tandwielen aan het wiel verbonden. Door het diameters van de tandwielen te variëren kan er een bepaalde overbrengingsverhouding gerealiseerd worden. Voordelen - Eenvoudige constructie - Goedkoop vanwege de verkrijgbaarheid van veel standaard onderdelen - lichte oplossing
Figuur 3.2.3 ketting overbrenging
Nadelen - Mogelijkheid tot doorslippen van de overbrenging als er slijtage in het systeem optreed - Beperkte mogelijkheden in overbrengingsverhoudingen in verband met aanwezigheid van maar tandwielen. 1 op de motor en 1 op de as. Hydro motor De elektromotor drijft een hydrauliekpomp aan die op zijn buurt de (naaf)motor van het aandrijfwiel aandrijft. De richting van de hydrauliekvloeistof is te veranderen zodat de motor zowel voor als achteruit kan draaien. Voordelen - Eenvoudige constructie door gebruik van naafmotor - Zeer sterk - Hydrauliek pomp is ook voor het laad en los systeem van de AGV te gebruiken hierdoor zijn er minder andere systemen voor bijvoorbeeld het lossen en laden nodig. Nadelen - Zwaar( als de hydrauliek alleen voor de aandrijving gebruikt wordt)
figuur 3.2.4 Hydraulische naaf motor
22
Pneumatiek motor De elektromotor drijft een compressor aan die op zijn buurt de (naaf)motor van het aandrijfwiel aandrijft. De richting van de perslucht is te veranderen zodat de motor zowel voor als achteruit kan draaien. Voordelen - perslucht systeem is ook voor het laad en los systeem van de AGV te gebruiken hierdoor zijn er minder andere systemen voor bijvoorbeeld het lossen en laden nodig.
Nadelen - Beperkt aanbod van motoren
23
3.3
Analyse frame en wielen
Het frame en de wielen hebben als functie om alle onderdelen van de AGV en de lading te dragen en te verrijden. Deze functies kunnen op diverse manieren uitgevoerd worden. In deze paragraaf wordt er een analyse gemaakt van de diverse functionele eigenschappen van deze onderdelen en wordt er onderzocht hoe deze functies uitgevoerd kunnen worden. Frame Het frame van de AGV kan op verschillende manieren zijn opgebouwd. We maken hier de onderscheiding tussen verschillende ontwerpen. Bij elk ontwerp zijn een bepaald aantal materialen beschikbaar.
Figuur 3.3.1 Monocoque frame vorkheftruck
Monocoque Een mogelijke optie voor het frame van een AGV is het monocoque principe. Vaak wordt bij deze term gelijk aan auto’s of bussen gedacht maar ook voor een AGV is dit een optie. (Zie figuur 1.2.1) Een monocoque frame is een zelfdragend frame dat veelal uit plaatwerkdelen is vervaardigd. Deze plaatwerkdelen worden in elkaar gelast of gebout. Hierbij ontstaat zowel een frame waar de wielen, aandrijving, accu’s, stuurinrichting en andere onderdelen op kunnen worden gemonteerd als een carrosserie waarbij voornamelijk het uiterlijk wordt gevormd. Bij een monocoqueframe zullen er weinig plaatdelen voor het uiterlijk en de vorm van de AGV nodig zijn. Wel moeten de plaatdelen voldoende dik worden gekozen waardoor het fabriceren van bepaalde vormen erg kostbaar kan worden. Een monocoqueframe voor een AGV is meestal van staal maar ook een frame van aluminium of vezelversterkte kunststoffen zijn geen ondenkbare oplossingen. Nadeel van een monocoqueframe is de relatief hoge productiekosten. Ook zijn aanpassingen of meerdere modellen gebaseerd op één frame lastiger dan bij andere frames. Zelfdragend frame Een andere vorm van een zelfdragend frame is een 3d structuur van kokers of buizen. Veelal wordt dit frame van staal of RVS gemaakt. De kokerdelen, die onderling met elkaar verbonden worden door een las- of boutverbinding, bepalen in grote mate de vorm van de AGV. Het frame is sterk genoeg om de lading en accu’s te dragen en om de krachten van de aandrijving en stuurinrichting te kunnen
Figuur 3.3.2 Buizen frame jaguar C-type
24
verdragen. Om een goed uiterlijk en de draaiende of scherpe delen af te schermen zal er waarschijnlijk een kunststof of metalen beplating op het frame moeten komen. In figuur 1.2.2 is een voorbeeld van een zelfdragend kokerframe in de vorm van een auto te zien.
Rijdend chassis Een derde optie voor het frame van een AGV is een los chassis. Dit chassis dat gemaakt wordt uit kokerbalken of buizen bevat genoeg sterkte om alle delen van de AGV te dragen. Direct op dit chassis is de aandrijving, stuurinrichting en de wielen gemonteerd. Op het losse chassis kunnen de verdere onderdelen als de los- en laadinrichting, besturing en de plaatdelen worden geplaatst. Een groot voordeel van een los chassis is de Figuur 3.3.3 Rijdend chassis 1950 Ford truck grote vrijheid die het geeft om verschillende modellen te maken. Deze modellen kunnen dan dezelfde basis met aandrijving en wielen gebruiken maar krijgen een andere opbouw naargelang de wens van de gebruiker. Een nadeel is dat het vaak vrij zwaar wordt uitgevoerd doordat de geringe hoogte van het frame een klein oppervlakte traagheidsmoment creëert. figuur 1.2.3 bevat een mooi voorbeeld van een rijdend chassis van een Ford truck.
Wielen Om het de AGV te verplaatsen dienen er wielen gebruikt te worden. De wielen zijn te verdelen in 4 soorten wielen. (aangedreven wielen, gestuurde wielen, losse zwenkwielen en vaste niet aangedreven wielen) Ook zijn er verschillen in de configuratie van de wielen. In beginsel wordt er uitgegaan van een 3-wielige AGV. Maar een AGV met 4 of 5 wielen is zeker niet ondenkbaar. In deze paragraaf zal per aantal wielen de voor en nadelen worden besproken. Om een voldoende comfort te kunnen geven en voldoende sterkte voor de AGV en lading wordt de voorkeur gegeven aan stalen wielen met een gevulkaniseerd loopvlak van bijvoorbeeld vulkollan.
25
3-wielen stuurwiel aangedreven Vanuit de opdracht wordt uitgegaan van een 3-wielige AGV. Hierbij zullen twee achterste wielen vaste niet aangedreven wielen zijn en zal het voorste wiel zowel de besturing als aandrijving op zich moeten nemen. Dit concept lijkt erg sterk op het 5-wielige systeem waarbij er naast het aangedreven stuurwiel nog 2 zwenkwielen ten behoeve van de stabiliteit zijn toegevoegd. Voordelen Compacte aandrijving en besturing mogelijk Mogelijkheid tot het maken van scherpe bochten (>90 graden) Achterruit rijden zonder omschakelen aandrijfmotor mogelijk Geen gevaar voor loshangende wielen. Nadelen Instabiele machine. Neiging tot kantelen Aangedreven wiel ook sturen veroorzaakt ingewikkelde constructie Zware aandrijving op gestuurde wielen 3-wielen achterwielen aangedreven Een andere optie voor een driewielige AGV is om de aandrijving op de achterste wielen te realiseren en de sturing op het voorste zwenkwiel. Hierbij zal er, om da achterste wielen aan te drijven, een differentieel moeten worden geplaatst of per wiel één aandrijfmotor moeten worden geïnstalleerd. Eventueel kunnen er naast het sturende voorwiel twee zwenkwielen worden geplaatst om de stabiliteit te vergroten. Voordelen Geen zware constructie op sturend wiel (lichtere stuurmotor nodig) Geen gevaar voor loshangende wielen Geen ingewikkelde constructie om sturend wiel ook aan te drijven Nadelen Neiging tot onderstuur bij scherpe bochten Geen bochten >90 graden mogelijk Instabiele machine (neiging tot kantelen)
26
4-wielen Naast de 3 of 5 wielige AGV’s bestaan er ook AGV’s met 4 wielen. Hierbij zijn er grofweg twee mogelijkheden. Een met gestuurde wielen en een met 4 vaste wielen waarbij gestuurd kan worden door het linker- en rechter wiel paar met verschillende snelheden te laten draaien. Hieronder staan de voor- en nadelen van de twee opties. Voordelen AGV met gestuurde wielen Stabiel voertuig Simpele constructie Stuurmotor kan licht uitgevoerd worden Nadelen AGV met gestuurde wielen Neiging tot onderstuur bij scherpe bochten Geen bochten >90 graden mogelijk Kans op loshangende wielen bij onvlakke ondergrond Differentieel bij achterwielen benodigd
Voordelen AGV met vaste wielen Zeer scherpe bochten mogelijk Kan zowel voor- als achteruit rijden volgens hetzelfde principe Geen stuurinrichting en stuurmotor nodig Geen differentieel benodigd Stabiel voertuig Simpele besturing
Nadelen AGV met vaste wielen Wielen kunnen gaan wringen bij sturen Twee aandrijfmotoren nodig 5-wielen De 5-wielige AGV lijkt sterk op de 3-wielige AGV met het stuurwiel aangedreven. Echter zijn bij de 5wielige AGV nog twee extra zwenkwielen naast het gestuurde wiel aangebracht om de stabiliteit te verhogen. Voordelen Compacte aandrijving en besturing mogelijk Mogelijkheid tot het maken van scherpe bochten (>90 graden) Achterruit rijden zonder omschakelen aandrijfmotor mogelijk Stabiele machine Nadelen Kans op loshangende wielen bij onvlakke ondergrond Aangedreven wiel ook sturen veroorzaakt ingewikkelde constructie Zware aandrijving op gestuurde wielen
27
3.4
Analyse oplaadbare voedingseenheid
De AGV is een mobiele platform dat gevoed wordt door een stroom bron. Om de AGV mobiel te houden wordt de AGV niet via een lange draad dat aan het stopcontact zit van stroom voorzien. In dit geval wordt er gebruikt gemaakt van een accu of set batterijen. Er kan gekozen worden voor een van de voedingseenheden of een combinatie ervan. Om een goede keuze te kunnen maken wordt de voedingseenheid nader bestudeerd. (Dit onderdeel hoeft niet ontworpen te worden.)
Functie van de batterij/Accu De batterij of accu ook wel een voedingseenheid genoemd slaat energie op. Het energie dat opgeslagen zit kan verplaatst worden. Doordat de voedingseenheid dan als een klein verplaatsbare energiebron functioneert, kan de AGV mobiel energie uitputten.
28
Soorten voedingseenheden Typische voedingseenheden dat gebruikt wordt bij elektrische voertuigen ook AGV. Tractie lood accu Positief Lang levensduur gebruikt tot 80% van capaciteit Goedkoop
Tractie Gel accu Positief Lang levensduur gebruikt tot 80% van capaciteit Geen water vullen laag onderhoudskosten
Nikkel-cadmium-accu Positief Snel opladen hoge stroom Weinig water nodig laag onderhoudskosten Licht
Sealed-lead battery Positief Snel oplaadbaar hoge stroom Lage zelfontlading Gasdicht maar met lang levensduur Tractie blok accu Positief Kleiner dan loodaccu Goede langlevensduur capaciteit
Gel blok accu Positief Goedkoper gel accu Auto startaccu Positief Heel goedkoop Lage zelfontlading Gasdicht
Negatief Opladen 7-9 uur Ongeveer 1 keer per week water vullen Zwaar
Negatief Opladen 8-12 uur Duur Zwaar
Negatief Duur Weinig capaciteit, vaak opladen
Negatief Relatief duur Net als Nicad
Negatief Relatief duur
Negatief Geen goed langlevensduur
Negatief Net als Nicad maar met lang levensduur
29
Oplaad– en wisselmethoden
Batterijwissel Swap-Out Bij deze methode wordt de batterij van de AGV door een werknemer verwisseld wanneer de accu dreigt op te raken. De meeste AGV’s hebben een ruimte met rollers waar de accu op ligt. Op de batterij kar wordt de lege batterij geladen en langs een tafel met rollers langs gereden naar een lege oplaadstation. Dan andersom wordt een volgeladen batterij op de batterij kar gerold en dan weer langs de tafel naar de AGV gereden. De batterij wordt ingeladen en de AGV kan zijn werk weer doen. Dit kan ook doormiddel van een hijskraan worden gedaan. Gelegenheidswissel Bij deze methode is het nodig te weten hoelang elk AGV kan werken op een opgeladen batterij. Hierdoor kan een planning worden gemaakt. Op een goed moment kan men de batterij verwisselen. Ten opzichte van het Swap-out weet men waar de AGV aan toe is. Bij de Swap-out kan het zo zijn dat het op een ongunstig moment de batterij leeg raakt. Automatische batterijwissel Bij deze methode zal de batterijwissel geautomatiseerd. Bij een vooraf ingestelde accuspanning zal de AGV naar één van de accuwissel stations begeven. Hier zal de bijna lege accu worden verwisseld voor een nieuwe. De accu wordt in het station achtergelaten om te worden opgeladen en is de accu verwisseld met een nieuwe. Automatisch opladen De AGV rijdt langs een station wanneer het nodig is om op te laden. De contactpunten zijn zodanig gemaakt dat deze zonder extra hulp zelfstandig kan opladen. Wanneer de AGV weer vol is pakt het weer zijn taak doen. Hier is belangrijk te weten wanneer de accu niet meer goed werkt dat is aan de hand van het levensduur of oplaadcyclussen van de accu te registreren.
30
3.5
Analyse laden en lossen
De AGV moet in staat zijn om onbemand transport taken te verrichten, hiertoe is het nodig de AGV uit te rusten met een laad- en los systeem. Er zijn verscheidene systemen waar een keuze uit gemaakt kan worden. In deze paragraaf wordt een analyse gemaakt van de diverse functionele eigenschappen van deze onderdelen en wordt er onderzocht hoe deze functies uitgevoerd kunnen worden. Laden en lossen De functie van het laad- en los syteem is het transporteren van objecten. Deze functie kan op een aantal manieren worden uitgevoerd. Er zijn tevens een aantal eisen aan dit systeem. Dit systeem moet aan een paar eisen voldoen:
De AGV dient, via een besturing, in staat te zijn om onbemand transporttaken te verrichten. Het laadgewicht van de AGV dient 10.000 N te bedragen Tevens moet de AGV in staat zijn om volumecontainers met een grootte van L800xB600xH200 te dragen.
Rol plateau Dit is een plateau van rollen waar de volumecontainers door een externe machine op en afgerold kunnen worden, de containers worden vervolgens door middel van een verankering van de AGV zelf vastgezet. Voordelen
Simpele constructie Sterke constructie
Nadelen
Meer machines nodig Langzame oplossing
31
Rol plateau met aandrijving Dit is een plateau van rollen waar de volume containers door een lopende band een klein stukje op de rollen word geplaatst, hierna nemen de zelf aangedreven rollen het transport over en zorgen die dat de container goed op zijn plaats komt. Voordelen
Minder machines Simpele, sterke constructie
Nadelen
Veel stroom nodig voor de aangedreven rollen Onderhoudsintensief
Hydraulische arm Een hydraulische arm die ervoor zorgt dat de containers worden opgepakt en op hun plek worden gezet op de AGV. Voordelen
Hydraulische installaties hebben een hogere energiedichtheid dan elektrische machines. (met kleinere machines kan een groter vermogen geleverd worden) Standaard machine is dus snel leverbaar.
Nadelen
Slecht rendement (vergeleken elektrische aandrijving) Het doordringende geluid wat hydraulische systemen maken lekproblemen
32
3.6
Routings technieken
Om de AGV in de fabriek de weg te laten vinden moet er een routingssysteem aanwezig zijn. Dit kan variëren van een systeem dat volledig in de AGV zit, of een die alleen de AGV aanstuurd. Meeste systemen zijn een combinatie van beide. We hebben verschillende technieken onderzocht en vervolgens de voor- en na delen op een rijtje gezet. Inductiedraad Bij inductiedraad is er een draad in de grond gelegd waar stroom door heen gaat. Dit wekt een magnetisch veld op wat gedetecteerd wordt met een antenne in de AGV. Een voordeel van dit systeem is dat het niet veel werk vereist om het in de fabriek te bouwen. Verder is het systeem onafhankelijk, het werkt namelijk met RFID-chips die verwerkt zitten in de grond, hierdoor weet de AGV waar die is en welke handeling vereist is. Voor als het systeem op afstand te sturen moet zijn moet er een constante verbinding zijn met een externe systeem wat verteld bij welk punt welke handeling verricht moet worden.
Figuur 3.6.1 – Schematische uitleg inductiesysteem
Metaaldraad Een metaaldraad is vrijwel identiek aan het inductiedraad systeem, echter loopt er geen stroom door het metaaldraad. Wat dus geen magnetisch veld opwekt. Hier door kan het draad alleen maar gedetecteerd worden door metaaldetectoren, deze zijn dan op dezelfde manier geplaatst als bij het inductiedraad. Met dit systeem kan in tegenstelling het inductiedraad systeem niet detecteren waar de AGV is en wordt snel gestoord door losse metalen stukken. In een fabriek waar tandwielen worden gemaakt is dit onhandig i.v.m. spanen die op de grond kunnen liggen, hierdoor kan de AGV van het spoor gaan waardoor deze problemen veroorzaakt. Laserreflectie Bij het laserreflectie systeem is er een paal op de AGV bevestigd die laserstralen uitzend en ontvangt. Door reflectoren die door de fabriekshal geplaatst zijn worden deze stralen terug gestuurd naar de AGV. De AGV kan dan d.m.v. de afstand tot de reflectoren en de hoek tussen 2 of meerdere
33
reflectoren bepalen waar de AGV zich bevind. Indien de fabriek heel groot is is dit systeem te combineren met het minder nauwkeurige LBS systeem. (Zie verder) Tapegeleiding Tapegeleiding is de optische variant van de inductiedraad, hierbij wordt een zwarte (of anders gekleurde) lijn herkend op de grond. Dit systeem werkt vrijwel hetzelfde als de inductie variant maar dan met kleursensoren. Het nadeel van dit systeem is dat de lijn niet te vies mag worden, de lijn kan niet bedekt worden met karton of ander afval materiaal. Het bepalen van handelingen kan met behulp van een scanner die een UPC (Universal Product Code), ook wel streepjescode genoemd, scant. Deze zijn dan in de AGV gekoppeld aan bepaalde handelingen. QR-codes gebruiken zou ook kunnen echter vereist het herkennen en scannen van QRcodes een stilstaande scanner, wij willen dat de AGV een code herkend terwijl deze rijdt, hierdoor zijn QR-codes niet toepasbaar. Omdat door vervuiling de lijn en codes bedekt kunnen raken kunnen er storingen en fouten optreden. Gyroscoop Een gyroscoop kan G-krachten herkennen die op de AGV werken. Deze G-krachten komen door het maken van bochten of door het optrekken of remmen van het voertuig. Hierdoor kan de gyroscoop uitrekenen hoe snel het voertuig gaat en dus welke afstand deze aflegd. Omdat door schokken en stoten de gyroscoop valse waardes meet vereist de AGV veel herkenningspunten in de fabriek. Hiermee kan de locatie van de AGV geijkt worden. Rails en monorail Rails werkt hetzelfde als een trein, het spoor wordt dan in de grond in de fabriek gelegd, ook wissels. In het geval van rails kan de AGV geen strakke bochten maken dus is dit alleen mogelijk op grotere afstanden. Monorail is een geleidingsspoor in de grond wat werkt als de fysieke versie van inductie, het geleidingsspoor stuurt direct het stuurwiel aan. Het nadeel is van rails dat de AGV niet handmatig rond gereden kan worden. De monorail kan eventueel de stuurinrichting uit het geleidingsspoor ophalen. LPS (Local Positionings System) Dit is een systeem dat met behulp van Wi-Fi accespoints de locatie van de AGV kan bepalen. Dit is een nieuwe techniek die minstens 3 accespoints vereist. Naar aanleiding van de verbindingssterkte met de accespoints kan de locatie van de AGV bepaald worden. Dit systeem is vrij betrouwbaar maar kan niet precies genoeg werken. De precisie kan variëren van 2 tot 4,5 meter. Dit is niet precies genoeg om correct ergens heen te rijden. GPS (Global Positionings System) maakt gebruik van satellieten die om de aarde circuleren. Echter kan er geen gebruik gemaakt worden van GPS. De GPS ontvanger vereist een open blik op de lucht, in een fabriekshal is dit niet mogelijk dus is deze manier van niet toepasbaar in een fabriekshal. 34
Au
to ob mat st isc ak h Ui els ont tb w ijk r en m eidi og n g el s St ijkh or e in den gs be st en On di af g ha nk el ijk sy st ee m
wb a ro u
Be t
Inductiedraad Metaaldraad
++ ++
+ ++
++ --
++ ++
++ ++
++ --
---
-
+ ++
+ ++
Laserreflectie Tapegeleiding
++
++
++ -
+ ++
++ ++
+ -
+ --
+ ++
+ -
+ ++
Stappenteller Gyroscoop Rails Monorail
--++ ++
++ ++ +
+ ++ ++ ++
++ ++ ++ ++
--++ ++
--+ +
-----
++ ++ +
+ ++ ++ ++
++ ++ ++ ++
LPS GPS
+ +
++
++ ++
--
+ +
++ +
++ ++
++ ++
+ -
--
M
ak k
Na uw
ke u
ks el ij
ar
rig he
id
ee m ys t
ig nd
ta lla tie Vu ilb
es te
le Sim
pe
Ka n
zo
nd
in s
er k
ali b
ra tie
Overzichtstabel In onderstaande overzicht zijn de verschillende technieken weergeven die hierboven beschreven staan, er staan ook technieken in de lijst die voor zichzelf spreken.
Tabel 3.6.1 – Overzichtstabel routing mogelijkheden met voor- en nadelen
35
4. Pakket van eisen (PVE) Harde eisen
Aandrijving o De AGV moet elektrisch aangedreven zijn. o Stationaire snelheid van 0,5 m/s o Géén wielslip tijdens de versnellingsfase toegestaan. o Het z.g. neuswiel draagt zorg voor de besturing. Het neuswiel mag niet worden aangedreven met een z.g. wielmotor.
Dimensies o Het laadgewicht van de AGV dient 10.000 N te bedragen. o De AGV moet in staat zijn om volumecontainers met een grootte van L800xB600xH200 mm te dragen.
Noodschakelaar vereist. De AGV dient, via een besturing, in staat te zijn om onbemand transporttaken te verrichten. De mogelijkheid om de AGV met de hand te bedienen moet aanwezig zijn. De AGV dient in staat te zijn om bagagekratten automatisch te laden en te lossen.
Zachte eisen
De AGV dient te beschikken over een eenvoudig uitwisselbare accubak. De accu’s moeten eenvoudig oplaadbaar zijn. De AGV moet een laag zwaartepunt hebben. De AGV dient, met lading, een normale remweg te behouden. Tijdens deze remweg moet de AGV zo geconstrueerd zijn dat de lading tijdens de remweg stabiel op de plaats blijft liggen.
Wensen
Lange levensduur van de accu’s. Laag energieverbruik. Zo min mogelijk storing m.b.v. de softwareprogramma’s. De AGV dient zo breed mogelijk inzetbaar te zijn. Dit houdt in dat deze meerdere routes kan berijden zonder dat er veel tijd verloren gaat.
36
5. Morfologische kaart In het volgende hoofdstuk wordt er gebruik gemaakt van een morfologische kaart. Een morfologische kaart is een ontwerpmethode om alle mogelijke ideeën die zijn bedacht voor in dit geval een AGV ontwerp in kaart te brengen. Tevens kan er ook een keus worden gemaakt welke ideeën het beste bij elkaar passen.
Motor
Wielen
Frame
Voedings eenheid Routings technieken Laden & Lossen Besturing
Mogelijkheid 1
Mogelijkheid 2
Mogelijkheid 3
Mogelijkheid 4
Elektromotor met tandwiel overbrenging 3-wielen stuurwiel aangedreven
Elektromotor met tandriem overbrenging 3-wielen achterwielen aangedreven
Elektromotor met ketting overbrenging 4-wielen
Elektromotor met hydro motor 5 wielen
Monocoque
Zelfdragend
Rijdend chassis
Tractie lood /gel accu
frame Nikkelcadmium-accu
Sealed-lead battery
Tractie blok accu
Auto start accu
Inductie draad
Metaaldraad
Laserreflectie
Tapegeleiding
LPS
Rol plateau
Rol plateau met aandrijving
Hydraulische arm
Lithium accu
Optima accu
Mogelijkheid 5 Elektromotor met pneumatiek motor
Tabel 5.1 – Morfologische kaart
Literatuurlijst en links 3.1 http://www.ek-automation.com
Types AGV en besturingsprogramma’s
http://www.logistiek.nl/
Algemene werking AGV 37
http://www.ceratec.be/typesagv.html
Algemene werking AGV
Bijlage
38
1. Normeringen en eisen De AGV zal aan een groot aantal normen en eisen voldaan moeten worden. In deze paragraaf zullen de belangrijkste normen worden toegelicht en zullen de kernpunten van de norm, eis of richtlijn worden genoemd. De te ontwerpen AGV zal aan al deze normen en eisen voldoen.
39
1.1 Algemene machinenormering Richtlijn 98 37 EG In de “Richtlijn 98 37 EG” staan fundamentele richtlijnen van het ontwerpen van de bouw van machine. Gezondheid –en veiligheidseisen staan voorop en worden hierin vernoemd. Delen die van toepassing zijn voor de groep b2 zijn hieronder samengevat. Opmerkingen vooraf 1. De verplichtingen vervat in de fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen zijn alleen van toepassing indien het desbetreffende gevaar bij de betrokken machine aanwezig is wanneer deze op de door de fabrikant bedoelde wijze wordt gebruikt. De eisen van de punten 1.1.2, 1.7.3 en 1.7.4 zijn in elk geval van toepassing op alle onder de richtlijn vallende machines. 2. De in de richtlijn vermelde fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen zijn dwingend. Gezien de stand van de techniek is het evenwel mogelijk dat de gestelde doelen niet kunnen worden bereikt. In dat geval moeten deze doelen bij ontwerp en bouw van de machine zoveel mogelijk worden nagestreefd. 3. De fundamentele veiligheids- en gezondheidseisen zijn gegroepeerd naar de risico's waartegen zij gericht zijn. De machines hebben een reeks risico's die in verscheidene hoofdstukken van deze bijlage kunnen worden genoemd. De fabrikant heeft de plicht een risicoanalyse te verrichten om na te gaan welke risico's voor zijn machine gelden; bij het ontwerp en de constructie van de machine moet hij vervolgens rekening houden met zijn analyse. Algemene veiligheidseisen In de norm wordt een tal van algemene richtlijnen gegeven. Deze norm gaat vooral om het algemene machinebouw. Onder veiligheid 1.1.1 wordt aandacht besteed aan beveiliging, het hanteren ervan, alarmfuncties, stopinrichtingen en dergelijke. Het gebruikersgemak, maar ook het veilig kunnen bedienen van de machine is zeer belangrijk. Zie hoofdstuk 1.2 voor bediening. In het ontwerpen moet al gekeken worden naar preventieve maatregelen (1.3) Er zal moeten worden gedacht aan gevaren voor vallende of wegschietende deeltjes, gladde oppervlakken, scherpe kanten, hoeken, gevaren in verband met gecombineerde machines etc. In 1.4 worden nog eens de eigenschappen van de veiligheidsschermen en beveiligingsinrichtingen vastgesteld. Naast gevaren voor montagefouten (1.5.4) zijn er ook gevaren die machine op langer termijn kunnen aanrichten. Vanaf 1.5.6 wordt er aandacht besteed aan ontploffingsgevaar, geluidsoverlast, trillingen, straling etc. In hoofdstuk 1.6 zal er worden ingegaan op het onderhoud van de machine.
Bron: Richtlijn 98 37 EG
1.2 Machinerichtlijn Machine richtlijn praktisch toepassen
40
De machinerichtlijn is een Europese richtlijn voor de machine-industrie betreffende de veiligheidscriteria waaraan machines dienen te voldoen. Delen die van toepassing zijn voor de groep b2 worden hieronder aangestipt. Hieronder zal gerefereerd worden naar de desbetreffende paragrafen in de machinerichtlijn. De AGV moet aan de machinerichtlijn voldoen omdat het een machine is die in de industrie wordt ingezet . In de richtlijn staan bepaalde paragrafen die in dit project van toepassing zijn. De eisen van de machinerichtlijn worden besproken in paragraaf 2.7. De essentiële veiligheids- en gezondheidseisen zoals brandbaarheid, radioactiviteit en nauwkeurigheid komen in paragraaf 2.8 aan bod. De richtlijn elektromagnetische compatibiliteit zie paragraaf 3.2.6., gaat over de eisen qua elektromagnetische straling. In 3.2.7 bevinden zich richtlijnen voor milieu en omgeving. De arbowetgeving word besproken in paragraaf 4.5. De activiteiten om aan deze richtlijnen te voldoen staan in hoofdstuk 5. Dit gehele hoofdstuk moet in acht worden genomen tijdens het ontwerpen van de AGV. Er zijn verscheidene documentatieverplichtingen die komen kijken bij het op de markt brengen van een machine. Hieronder valt onder andere een technisch constructiedossier(7.2), conformiteitsverklaring (7.3), EG-verklaring van overeenstemming betreffende machines (7.3.1) en de CE-markering (7.4).
Bron: Machinerichtlijn praktisch toepassen (Ir. Paul Hoogrkamp)
1.3 Machineveiligheid In NEN-EN-ISO 13849-1:2008 staan 3 veiligheidsstandaarden betreft machines beschreven. Deze standaarden zijn: a) Type-A standards (basis standards) give basic concepts, principles for design and general aspects that can be applied to machinery. b) Type-B standards (generic safety standards) deal with one or more safety aspect(s), or one or more type(s) of safeguards that can be used across a wide range of machinery: type-B1 standards on particular safety aspects (e.g. safety distances, surface temperature, noise); type-B2 standards on safeguards (e.g. two-hands controls, interlocking devices, pressure sensitive devices, guards). c) Type-C standards (machinery safety standards) deal with detailed safety requirements for a particular machine or group of machines.
Bron: NEN-EN-ISO 13849-1:2008; ‘Introduction’ pagina vi
Hoofdstuk 4 beschrijft de methode waarop de SRP/CS (Safety Related Part of Control System) ontworpen moet worden. Hierbij 41
Figuur 1.1 – Schema voor het bepalen van de PLr
wordt onder andere gebruik gemaakt van een PLr (required Performance Level). De PLr wordt bepaald door figuur 2.1. Hoofdstuk 4 bevat ook formules en tabellen met betrekking tot MTTFd. (Mean Time To dangerous Failure) Voor het bepalen van de DC (Diagnostic Coverage) wordt gebruik gemaakt van een tabel in Annex E. Indien er gebruik gemaakt wordt van softwarematige beveiliging moet hoofdstuk 4.6 (Software safety requirements) geraadpleegd worden voor de vereisten aan de software. Hoofdstuk 5 beschrijft eisen waaraan onder bepaalde condities voldaan moet worden. Bijvoorbeeld dat indien het lokaal bedienen van een machine mogelijk is, er geen gevaar mag optreden bij het wisselen tussen hoofdbediening en lokale bediening. In hoofdstuk 6 staan verschillende categorieën beschreven en hun relatie met MTTFd, DVavg en CCF. De rest van de hoofstukken bevatten informatie over het vastleggen van mogelijke fouten, het valideren van de SRP/CS, onderhoud en technische documentatie.
Bron: EN ISO 13849-1
1.4 Laagspanning In NEN-norm 3140 worden de cruciale eisen aangekaart die zijn bepaald voor een laagspanningsinstallatie. Met name de gezond en veiligheids eisen staan voorop. Deze gehele norm is van toepassing op onze AGV , maar de delen die extra van toepassing zijn voor onze AGV worden hieronder even aangestipt De werkplek, gevarenzone en nabijheidzone die belangrijk is bij het werken met laagspanning wordt besproken in paragraaf 3.3. 42
Figuur 1 Minimale waarden van de grenzen van de gevarenzone volgens NEN 3140:2011.
De bescherming voorzieningen worden in kaart gebracht in paragraaf 3.5. het toezicht op de veiligheid van laagspanning komt in paragraaf 3.7 aan bod. In hoofdstuk 4 worden uitgangspunten besproken zoals veilige bedrijfsvoering 4.1 , personeel 4.2, werkplek 4.5, en gereedschappen, hulpmiddelen en beschermingsmiddelen 4.6 . in 4.8 worden de waarschuwingsborden duidelijk gemaakt deze zijn erg van belang zodat je weet met wat voor soort laagspanning je te maken hebt. In paragraaf 5.3 , 5.3.3, 5.101 en 5102 wordt de inspectie besproken. Dit is van belang zodat je weet wanneer je wordt gecontroleerd dat je weet waarop en waaraan je moet voldoen. Heel hoofdstuk 6 is cruciaal voor het werken met laagspanning omdat het hier gaat over de procedures, deze moeten altijd worden opgevolgd dus is het zaak dat het gehele hoofdstuk 6 aandachtig gelezen wordt. In hoofdstuk 7 komen de onderhoudprocedures naar voren. De reparatiewerkzaamheden in paragraaf 7.3 zijn belangrijk. En in 7.4 wordt vervanging van onderdelen in de laagspanning besproken. Het is zaak dat alle normen goed worden na geleefd zodat er een veilige werkomgeving is. Bron: Laagspanningsinstallaties. Werken met NEN 3140 (Peter Coppes)
1.5 Meet- en regeltechniek De richtlijn “NPR 5269” bevat een uitgebreide uitleg over het maken van een documentatie voor procesbesturing via een PLC of microcontroller. Deze richtlijn is gebaseerd een groot aantal NEN en ISO normen. Deze normen kunnen in de bronnenlijst van de NPR richtlijn worden teruggevonden. Ondanks dat de projectgroep zich in dit blok niet direct met de besturing en het programmeren van de PLC’s of microcontrollers bezighoudt is het goed te weten welke normen en eisen er moeten worden gevolgd en welke handelingen er moeten worden verricht. Hoofdstuk 5 van de richtlijn geeft een uitgebreid overzicht van de verschillende fases tijdens een project. Bij elke fase zal een basisdocumentatie moeten worden gemaakt. De fases in chronologische volgorde met de bijbehorende documenten staan in figuur 2.2 weergeven. Hoofdstuk 6 geeft een uitgebreidere beschrijving van de documenten die per fase moeten worden gemaakt. Ook worden hierbij de Engelse termen gegeven om eenvoudig de documentatie in het Engels te schrijven.
43
Figuur 1.2 – Overzicht van basisdocumentatie per projektfase. Bron: NPR 5269 pagina 10
In de bijlage A van de richtlijn NPR 5269 zijn de fases met bijbehorende documenten als in figuur 2.2 in een flowchart weergeven. Bijlage B van de richtlijn bevat van alle documenten een voorbeeld die als leidraad kunnen functioneren bij het opstellen van de procesbesturingsdocumentatie. Zo bevat de bijlage onder andere stroomschema’s, functiediagrammen, materiaallijsten en kabellijsten en tekeningen. Bron: NPR 5269. Meet- en regeltechniek
44
