AVG - eduweb.hhs.nleduweb.hhs.nl/~09058389/Eindrapport AVG H2.2.docx · Web viewBetreffende het...

Enkelstuksproduct 2 - Ontwikkeling AGV

Eindrapport

WH28A1

Module (vakcode):

Thema Enkelstuksproduct H2.2

Beroepsproduct: Eindrapport

Klas: WH28A1

Periode: Blok H2.2 Enkelstuksproduct 2

Ingeleverd op: Vrijdag 10 juni

Projectleden: Bart Buzink, Luuk van Dam, Asif Djorai, Dennis Hooghiemstra

Syco van de laar, Elko Niks, Bram Remmelts, Raymond de Ruyter,

Dharmdew Soman en Ben Wilson

Ingeleverd door: Dharmdew Soman

Gecheckt door (Peer):

Dharmdew Soman en Asif Djorai

Enkelstuksproduct 2 - Ontwikkeling AGV

Eindrapport

Coach:

Versie:

Dhr. H. de Jongh Swemer

1.2

VoorwoordVoorwoord

Dit eindrapport is geschreven door de project groep WH28 A1 voor het project in blok H2.2 in de functies van ontwerpers/constructeurs.

De projectgroep is samengesteld door de studenten zelf, dit is op eigen initiatief gedaan. Alle projectleden kende elkaar al. We zagen een kans om samen een project groep te vormen uit een groep hard werkende en gemotiveerde studenten. Dat we daarnaast ook een vriendengroep vormde is een positieve bijkomstigheid.

Dit eindrapport is bestemd voor iedereen die is geïnterneerd in het proces van het ontwerpen van een AGV (Automatic Guided Vehicle) en op zoek is naar informatie over AGV’s. In het bijzonder, bedrijven die streven naar vergaande automatisering van hun productieproces.

Dit rapport is mede tot stand gekomen dankzij alle docenten die meehielpen aan het project of theorie lessen gaven. In het bijzonder, de heer Jongh Swemer die ons begeleidt heeft gedurende het project.

InhoudsopgaveInhoudsopgave

Voorwoord

Samenvatting

Inleiding

1. Pakket van eisen en wensen...........................................................................10

2. Werkwijze...................................................................................................... 12

3. Conceptkeuze AGV.........................................................................................14

3.1 Wielinrichting......................................................................................................................15

3.2 Aandrijving en sturing.........................................................................................................16

3.3 Laaddek...............................................................................................................................18

3.4 Remmen..............................................................................................................................19

3.5 Lokalisatie...........................................................................................................................19

3.6 Stroomtoevoer....................................................................................................................22

3.7 Wisselsysteem Accu............................................................................................................23

4. Eindontwerp AGV........................................................................................... 25

4.1 Statisch en Dynamisch - ontwerpfase.................................................................................25

4.1.1 Frame en behuizing.........................................................................................................25

4.1.1.1 Berekening frame...................................................................................................25

4.1.1.2 Behuizing................................................................................................................28

4.1.2 Overbrenging..................................................................................................................29

4.1.2.1 Berekening voertuigvermogen...............................................................................29

4.1.2.2 Overbrenging AGV..................................................................................................30

4.1.2.3 Selectie type overbrenging.....................................................................................31

4.1.3 Besturing.........................................................................................................................33

4.1.3.1 Signaalgevers..........................................................................................................33

4.1.3.2 Computer...............................................................................................................33

4.1.3.3 Elektro - Hydraulische pomp..................................................................................34

4.1.3.4 Stuurpomp.............................................................................................................34

4.1.3.5 Stuurcilinder...........................................................................................................35

4.1.3.6 Totaal overzicht systeem........................................................................................35

4.1.4 Voorwielen......................................................................................................................36

4.1.4.1 Wielophanging.......................................................................................................36

4.1.4.2 Bepaling buigspanning...........................................................................................37

4.1.4.3 Torsiemomenten....................................................................................................39

4.1.4.4 Berekening lager....................................................................................................39

4.1.4.5 Conclusie................................................................................................................40

4.1.5 Achterwielen...................................................................................................................41

4.1.5.1 Berekening as.........................................................................................................41

4.1.5.2 Berekening lager....................................................................................................41

4.1.5.3 Wielen....................................................................................................................42

4.1.5.4 Conclusie................................................................................................................43

4.1.6 Laaddek...........................................................................................................................44

4.1.6.1 Analyse laaddek......................................................................................................44

4.1.6.2 Het Laaddek...........................................................................................................45

4.1.6.3 Conclusie................................................................................................................46

4.1.7 Remmen..........................................................................................................................47

4.1.8 Koppeling........................................................................................................................48

4.1.9 Smering...........................................................................................................................49

4.2 Electro - ontwerpfase..........................................................................................................50

4.2.1 Stroomvoorziening..........................................................................................................50

4.2.1.1 Accukeuze..............................................................................................................50

4.2.1.2 Effectieve capaciteit...............................................................................................50

4.2.1.3 Levensduur.............................................................................................................51

4.2.1.4 Gewicht..................................................................................................................51

4.2.2 Elektromotor...................................................................................................................53

4.2.2.1 Berekening voertuigvermogen...............................................................................53

4.2.2.2 Motorkeuze............................................................................................................54

4.2.3 Lokalisatie.......................................................................................................................56

4.2.3.1 De magneten met RFID..........................................................................................56

4.2.3.2 AGV - RFID..............................................................................................................56

4.2.3.3 Centrale computer.................................................................................................56

4.2.4 Traffic control..................................................................................................................58

4.2.4.1 Zone control...........................................................................................................58

4.2.4.2 Vooruit Sensor Control...........................................................................................58

4.2.4.3 Combination Control..............................................................................................59

5. Totaalbeeld AGV............................................................................................60

6. Ontwerp fabriekshal....................................................................................... 61

6.1 Pakket van eisen en wensen...............................................................................................61

6.2 2D tekening lay-out fabriek.................................................................................................62

6.3 Verklaring 2D tekening lay-out fabriek................................................................................64

7. Kostenbepaling.............................................................................................. 65

8. Conclusie........................................................................................................ 66

9. Literatuurlijst................................................................................................. 67

Bijlagen................................................................................................................. 68

I. Managementverslag...........................................................................................................68

II. Samenstellingstekening.......................................................................................................69

III. Stuklijst................................................................................................................................71

IV. Werktekeningen..................................................................................................................73

SamenvattingSamenvatting

Het ontwikkelingsbureau heeft van een tandwielenfabriek de opdracht toegewezen gekregen voor het ontwerp van een Automated Guided Vehicle (AGV) en een lay-out voor de productie van deze tandwielenfabriek. De ontwikkelingsafdeling wordt bij deze opdracht gevormd door 10 werktuigkundige ontwerpers en constructeurs welke aandacht hebben besteed aan deze opdracht waarbij mechatronica een belangrijke rol speelt.

Dit eindrapport is de totale uitwerking welke volgt op de eerdere conceptfase en TPD, waarin gefundeerde keuzes voor deelsystemen zijn bepaald naar aanleiding van het Programma van Eisen en Wensen en de uitgevoerde technische berekeningen. De AGV is een voertuig welke autonoom in de fabriek halffabricaten van een productiestation naar een volgend station kan vervoeren. Dit eindrapport bevat de totale dimensionering en de dimensionering van de deelsystemen met de technische berekeningen van de verschillende deelsystemen van de AGV. Waarbij ook de werktuigkundige tekeningen zijn vervaardigd. De sterkteberekeningen van het frame staan aan de basis van het ontwerp alsmede berekeningen van lagers, het voertuigvermogen en berekeningen van de benodigde overbrenging.

In de conceptfase is een ontwerp in kaders vastgelegd waarbij de AGV bestaat uit een voertuig op 4 wielen, waarbij de 2 achterwielen dicht naast elkaar zijn geplaatst. De technische uitwerking heeft het volgende ontwerp tot stand gebracht:

Het frame bestaat uit holle ronde profielbuizen met een diameter van 90 mm met een wanddikte van 4.05 mm. De sturing zal plaatsvinden op de 2 achterwielen welke aangedreven zullen worden door een hydraulische sturing. Een elektro-hydraulische pomp, een stuurpomp en stuurventiel zullen naar aanleiding van locatiesignalen de AGV laten sturen via een boordcomputer. De aandrijving gebeurt op de voorwielen welke door een BLDC elektromotor worden aangedreven via een overbrenging van kettingwielen in 2 stappen. Het voertuigvermogen is vastgesteld op 1670 Watt met een benodigde overbrengingsverhouding van 1:46 (1:7 x 1:6.57) voor de vereiste snelheid van 1 m/s. De wielen hebben een diameter van 30 cm. De lagers zullen gesmeerd zijn met lithiumzeepvet. Hierbij is nasmeering periodiek gewenst. Hieronder een opsomming als totale verduidelijking van de specificaties van de AGV:

Specificaties

Frame diameter: 90 mm

Frame wanddikte: 4.05 mm

Sturing: Achterwielen

Aandrijving sturing: hydraulisch

Aandrijving AGV: BLDC elektromotor

Accu: Vitron (89 A)

Overbrenging: ketting (2 stappen)

Vermogen: 1670 W

Overbrengingsverhouding: 1:46 (1:7 x 1:6.57)

Vereiste snelheid: 1 m/s

Diameter wielen: 30 cm

Betreffende het elektrotechnische gedeelte van het ontwerp, vindt de AGV zijn weg in de fabriek door magneten welke in een raster in de fabriek zijn geplaatst waarbij op de AGV een RFID scanner aanwezig is. Om ervoor te zorgen dat de AGV niet tegen obstakels oprijdt is er objectdetectie aanwezig via het systeem zone control. De benodigde accu is van het merk Vitron, welke de benodigde stroom van 89 Ampere zal leveren. Deze accu wordt door een automatisch wisselsysteem, Battery Swap geheten, vervangen en opgeladen. Bij de uitwerking van het laaddek zoals deze is gerold uit het de conceptfase is tijdens het ontwerpproces duidelijk geworden dat de hoogte verstelbaarheid van het dek geen goede optie zal zijn, waardoor tijdens het ontwerpproces hierop is ingespeeld en het laaddek in het eindontwerp zal bestaan uit rollen, welke niet in de hoogte verstelbaar zijn.

Voor de tandwielenfabriek is een lay-out vervaardigd welke optimaal rekening houdt met de routes van de AGV en locatie van de productiestations en opslag van de tandwielen. Het ontwerp van de AGV is samen met de lay-out een stap in de richting van de flexibele automatisering voor onze opdrachtgever, de tandwielenfabriek.

Tenslotte geeft een offerte de globale kosten weer waarin alle deelsystemen zijn benoemd met een bijbehorende prijsindicatie wat een totaal overzicht geeft van de mogelijke kosten van de AGV. Bijgevoegd is een managementverslag welke het groepsproces en de groepssamenwerking samenvat binnen de projectgroep.

InleidingInleiding

Om productie kosten te minimaliseren moet er geautomatiseerd worden. Dit houdt onder andere in dat er zo min mogelijk mensen nodig zijn voor het productieproces. Een belangrijk onderdeel van het productieproces is het vervoer van onderdelen en halffabricaten. Bij traditionele vervoersmethodes is de mens de belangrijkste factor, immers de mens bestuurd het vervoersmiddel. Door het introduceren van een Automatic Guided Vehicle (AGV) wordt de mens uit het proces gehaald.

Vanuit het bedrijfsleven kwam de opdracht, het ontwerpen van een AGV. Dit rapport behandelt de eigenschappen van deze AGV. Hierbij komen ontwerpen als: ontwerp, materiaalgebruik en berekeningen aan bod. Daarnaast wordt het doorlopen proces toegelicht.

In de eerste hoofdstukken van dit rapport komt het PVE en de werkwijze aan bod. Vervolgens wordt de gekozen ontwerp besproken. Hierbij worden de onderdelen afzonderlijk toegelicht. Hierna wordt het eindontwerp in twee fases gehandeld. Als eerste de mechanische onderdelen zoals: frame en behuizing, overbrenging, voor- en achterwielen.

Het tweede gedeelte van het eindontwerp bespreekt het elektronische deel van de ontworpen AGV. Hierbij komen hoofdstukken als stoomvoorziening, elektromotor en de lokalisatie aan bod.

Als aanvullende opdracht is er een lay-out van de fabriekshal ontwikkeld.

1.1. Pakket van eisen en wensenPakket van eisen en wensen

Aan de te ontwerpen AGV zijn een aantal eisen en wensen gesteld. De eisen zijn een verplichting waar aan de AGV moet voldoen. De wensen zijn een pre, het is niet verplicht dat deze nageleefd worden maar het kan wel een voordeel of gemak zijn.

Eisen

De AGV dient elektrisch aangedreven te zijn

Voldoen aan NEN Normen

Volledig geautomatiseerd voertuig

De AGV moet minimaal 8 uur actief zijn

De AGV dient te beschikken over een eenvoudig uitwisselbare accubak. Hierdoor kan een maximale inzet van de AGV worden gegarandeerd, terwijl de accu’s ook eenvoudig oplaadbaar zijn,

De AGV moet minimaal een snelheid kunnen halen van 1 m/s (= 3,6 km/h)

De AGV moet minimaal 1000 kg kunnen dragen

De AGV moet minimaal in staat zijn om volumecontainers met een grootte van 800 x 600 x 200 te dragen

De elektromotoren van de AGV moeten indirect geschakeld zijn met de wielen.

Wensen

Opvallend (hier valt onder dat de AGV beschikt over reflextoren, een opvallende kleur heeft zoals geel/rood en fluorescerende lijnen heeft)

Mogelijkheid tot handmatig besturen wanneer de AGV in storing zou kunnen zijn. De elektromotoren zouden daarvoor ontkoppelbaar gemaakt kunnen worden.

Mogelijkheid tot in hoogte verstelbaarheid.

Er moet een mogelijkheid komen om meerdere AGV’s achter elkaar aan te koppelen.

De onderhoudsintervallen dienen zo groot mogelijk te zijn, waarbij het onderhoud dat moet worden uitgevoerd gemakkelijk kan worden uitgevoerd.

De AGV dient ook automatisch stuurbaar te zijn, dit betekent dat de draagkracht van het stuur-wiel groter moet zijn dan de draagkracht van de steunwielen. Bovendien moet hierbij een zinnig besturingssysteem ontworpen worden.

Naast deze hoofdopdracht hebben we nog een sub-opdracht. Hierbij hebben we gekozen voor het ontwerpen 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.

Eisen

Het pad dat de AGV rijdt moet toegankelijk zijn voor de AGV en daarnaast ook nog toegankelijk kunnen zijn voor personen

De AGV moet elke bestemming kunnen bereiken

De bochten in het te doorlopen pad moet groot genoeg zijn zodat er meerdere AGV’s aan elkaar de bochten zonder probleem kunnen nemen.

De lay-out moet een duidelijk totaaloverzicht geven

De lay-out moet begrijpbaar zijn voor niet ervaren medewerkers of gasten

Op de lay-out moeten de laad- en losstations zijn weergegeven

Op de lay-out moet het pad zichtbaar zijn welke de AGV’s lopen

Er moeten ook minimaal 2 AGV’s naast elkaar kunnen rijden

Wensen

Er moet een centraal punt zijn waar alle AGV’s staan en ook kunnen worden opgeladen

De route die de AGV doorloopt moet gemarkeerd zijn

Er moet een punt zijn waar onderhoud kan worden verricht aan de AGV’s

2.2. WerkwijzeWerkwijze

Om tot een goed doordacht eindconcept te komen is het van belang dat ieder groepslid zijn bijdrage en visie kan inbrengen in de groep. Vandaar dat er begonnen is met een bijeenkomst, hierin is besloten dat ieder groepslid zijn ideeën uitwerkt in een persoonlijk concept. Zo krijgt iedereen de mogelijkheid om zijn idee van een AGV in te brengen. Daarnaast krijgen groepsleden ook een beter beeld aan de hand van tekeningen die bij de concepten horen, zodat de concepten goed met elkaar vergeleken kunnen worden.

Nadat elk groepslid zijn concept had bedacht is men bijeen gekomen om de concepten toe te lichten. Ieder groepslid kreeg ongeveer vijf minuten de tijd om zijn concept aan de groep te presenteren waarna er vragen gesteld konden worden. Toen ieder concept duidelijk was heeft men een keuzematrix opgesteld waarmee de concepten vergeleken konden worden. Dit is in overleg gegaan zodat iedereen de punten in kon brengen die hij belangrijk vindt.

In het weekend heeft men de ideeën kunnen laten bezinken en er nog eens goed over na kunnen denken. Vervolgens is men weer bij elkaar gekomen om een definitief concept te verkrijgen. Dit is gebeurd aan de hand van de keuze criteria die opgesteld waren in de vorige vergadering. Deze criteria zijn aangevuld, en onderverdeeld in verschillende subcategorieën. Elke subcategorie is apart beoordeeld zodat er uiteindelijk een geheel uit voort vloeit. Nadat elke subcategorie is beoordeeld kwam er bij elke categorie een winnend concept uit de bus. Deze verschillende categorieën zijn samengevoegd tot een geheel, het eindconcept. Hieronder is een schematische weergave van het keuzeproces te zien.

Opdracht

Definitief concept

Beoordelingsmatri

Eindconcep

Concept per groepslid

Eisen en

Het eindconcept is nog eens in zijn geheel doorgenomen en daarbij kwamen nog wat onduidelijkheden naar boven. Deze onduidelijkheden zijn vervolgens verdeelt en uitgezocht, hierdoor was het concept helemaal compleet.

Nadat het concept compleet was zijn de technische specificaties op papier gezet. Zo is bijvoorbeeld bepaald hoe het frame eruit kwam te zien en welke diameter de assen moesten hebben. Vervolgens zijn er subcategorieën gemaakt, deze zijn gemaakt aan de hand van de beoordelingsmatrix. Ieder groepslid kreeg een categorie aangewezen die hij in zijn geheel moest uitwerken. Dit uitwerken hield in dat hij de technische specificaties op papier zetten met daarbij een stuk uitleg over de werking ervan.

Nadat ieder groepslid zijn taak volbracht had met het formuleren en het berekenen van zijn onderdeel, was het tijd om het concept visueel te maken aan de hand van Autodesk Inventor. Elk groepslid tekende zijn onderdeel(en) in het 3D tekenprogramma om vervolgens alles bij elkaar te voegen in een assembly. Het concept is nu compleet en visueel voor de opdrachtgever.

Nu het concept geheel berekend en visueel gemaakt is, was er nog maar een ding dat moest gebeuren en dat is het eindrapport opstellen. Dit is gedaan aan de hand van het samenvoegen van alle essentiële onderdelen uit de voorgaande rapporten. Deze onderdelen zijn gecontroleerd en aangepast zodat ze goed op elkaar aansluiten. Het eindresultaat betreft een goed doordacht concept dat uitgebreid beschreven, berekend & visueel gemaakt is.

3.3. Conceptkeuze AGVConceptkeuze AGV

Voor het tot stand brengen van een kwalitatief goed eindconcept heeft de ontwerpgroep gekozen om deelsystemen van de te ontwerpen AGV vast te stellen en voor verscheidende deelsystemen een keuzematrix te vervaardigen. Op deze manier kon elk van de te ontwerpen subsystemen uitvoerig via toetsingscriteria onderzocht. Het dimensioneren van het frame volgt na de keuzes van de deelsystemen. Gekozen is om eerst wielen, aandrijving, sturing, laaddek en overige deelsystemen vast te stellen. Binnen deze kaders is het frame vorm gegeven en heeft het doorrekenen plaatsgevonden.

Voor de keuzematrices zijn per deelsysteem met alle ontwerpers/constructeurs relevante criteria opgesteld waarbij tevens een weegfactor aan elke criteria is gehangen. Vervolgens zijn alle bedachte concepten uit de eerdere individuele brainstorm met ontwerp voor een AGV opgenomen. Elk van de criteria is beoordeeld op een schaal van 1 tot 3 bij elk deelsysteem door gezamenlijke stemronden. Om tot een totaalbeoordeling voor een concept te komen, is de voor elk concept de weegfactor vermenigvuldigd met het cijfer van de criteria en is de som genomen voor alle criteria. Vervolgens is de totaalscore omgerekend naar een relatieve waardering, waarna met een sterktediagram de uiteindelijke keuze voor het eindconcept heeft plaatsgevonden.

3.13.1 WielinrichtingWielinrichting

Voor het eindconcept betreffende de wielinrichting is een AGV met 3 wielen de beste keuze. Uit de technische en economische analyse voor de wielinrichting blijken de concepten uitgaande van 3 wielen namelijk het beste uit de bus te komen. De plaatsing van de wielen is tevens afhankelijk van de keuze voor de aandrijving en zal verder vastgelegd worden bij de beoordeling voor de aandrijving.

3.23.2 Aandrijving en sturingAandrijving en sturing

De stuurinrichting hangt nauw samen met de keuze voor de aandrijving; om tot een keuze te komen voor beide, zijn de concepten voor aandrijving en sturing gezamenlijk beoordeeld.

©WH28 A1 - Ontwikkeling AGV - Eindrapport Pagina 21

Voor het deelsysteem aandrijving met sturing zijn de volgende 4 concepten het beste uit het sterktediagram gekomen:

2 aangedreven voorwielen door een elektromotor, waarbij de sturing op de achterwielen d.m.v. een hydraulische besturing plaatsvindt. Dit concept maakt gebruik van 4 wielen.

2 aangedreven voorwielen, waarbij het achterwiel zorgt voor sturing

2 elektromotoren: 1 voor aandrijving en 1 voor sturing

1 aangedreven voorwiel

De geselecteerde concepten hebben een gelijke economische score. Het systeem met 2 aangedreven voorwielen door een elektromotor en besturing van de achterwielen door een hydraulische sturing blijkt het beste te scoren op de technische beoordeling. Hiervoor is dit concept voor het eindontwerp gekozen. Dit betekend wel dat ingeleverd zal worden op de keuze voor 3 wielen, zoals gewenst na de beoordeling van de wielinrichting, aangezien dit concept 2 voorwielen en 2 achterwielen gebruikt. De 4 wielen maken in combinatie met de aandrijving met elektromotor en hydraulische sturing een kwalitatief hoogstaand ontwerp mogelijk.


3.33.3 LaaddekLaaddek

Uit de beoordeling van de verschillende concepten voor het laaddek zijn er 2 mogelijkheden naar voren gekomen. Dit zijn:

Een plateau met rollen; het plateau is in hoogte verstelbaar.


Een lopende bank op de machine (kassa idee).

Beide selecties scoren gelijk op de economische en technische beoordeling. Gezien de gelijke score is de keuze voor het eindconcept gevallen op een plateau met rollen, welke in hoogte verstelbaar is.

3.43.4 RemmenRemmen

De keuze voor de remsystemen voor de te ontwerpen AGV zijn bepaald na overleg tussen de constructeurs. Overwogen zijn schijfremmen, trommelremmen, een tramrem en remmen door elektromotoren (regeneratief remmen). Gekozen is voor regeneratief remmen in combinatie met een tramrem. Met een tramrem wordt remmen bedoeld zoals trams remmen door een blok op de rail te drukken. Voor de AGV betekent dit dat een op de ondergrond gedrukt zal worden door een stempel, zodat ook bij hoogteverschillen in de fabriek (hellingen) compleet stil kan worden gestaan.

3.53.5 LokalisatieLokalisatie

Om een systeem te kiezen voor de navigatie en lokalisatie van de AGV zijn een aantal systemen bekeken en overwogen. Er is een groot aanbod en vereist daarom enig onderzoek. De uiteindelijke keuze is verder uitgewerkt dan de andere opties.

Inductie

Bij deze vorm van lokalisatie binnen een bedrijf is het vereist dat er een geul wordt aangebracht in de bedrijfsvloer. Hierin wordt vervolgens een kabel aangebracht die een magnetisch veld veroorzaakt , deze wordt opgepikt door de antennes van de AGV en volgt zo dit spoor.

Voordeel: Nauwkeurig en relatief goedkoop.

Nadeel: Route ligt min of meer vast, aanpassen is ingrijpend en duur.

Tape


De tape variant heeft vele overeenkomsten met de inductie kabel. Hierbij is echter geen geul nodig en kan een stuk makkelijker worden aangepast dan een geul. De tape bestaat uit de types gekleurd en magnetisch, deze worden waargenomen door de AGV en die zal deze blijven volgen.

Voordeel: Nauwkeurig en nog goedkoper, aanpassen is relatief makkelijk.

Nadeel: Slijtage en Vervuiling

Laser

Een navigatie doormiddel van het zenden en vervolgens weer opvangen van het uitgezonden signaal. Hierbij wordt de hoek van het binnenkomende signaal gemeten. Vervolgens wordt dit vergeleken met de voor ingecalculeerde route en waar nodig wordt de AGV in zijn route aangepast. Het terugkaatsen van het signaal gebeurt doormiddel van reflecterende tape of reflectiebordjes.

Voordeel: Nauwkeurige positionering en eenvoudige routeaanpassing.

Nadeel: Minder geschikt voor buitentoepassingen. Reflectoren zijn ook gevoelig voor vervuiling.

Teach in

Hierbij wordt met de AGV 1 keer de juiste route gereden waarbij alles in het geheugen van de AGV wordt opgeslagen. Vervolgens zal de AGV deze route blijven overdoen. Echter spelen kleine foutjes hierbij dus al een grote rol.

Voordeel: Makkelijk om aan te passen. Waarschijnlijk de goedkoopste.

Nadeel: Veranderingen binnen het traject moeten worden vermeden.

Raster

Dit kent vele overeenkomsten met het systeem waarbij de volg tape wordt gebruikt. Alleen hierbij is een rooster aangebracht op de vloer. Het raster lijkt bijvoorbeeld erg op een schaakbord en hierdoor kan de AGV afleiden waar die zich bevindt.


Voordeel: Nauwkeurige positionering zowel indoor als outdoor. Eenvoudige routeaanpassing bij optische systemen;

Nadeel: Duurder door toegevoegde ‘intelligentie’. Kwaliteit en reikwijdte zijn afhankelijk van het oppervlak van het schaakbord. Rasterpunten van rasterpatronen mogen niet verder uit elkaar liggen dan het voertuig breed is om tot vrije navigatie te kunnen komen.

Raster met losse magneten

Dit systeem gaat uit van het zelfde principe als het raster systeem. Alleen is hierbij de tape achterwege gelaten. Er word op een vaste interval in de grond een gat geboord waar een magneet met een rfid chip in kan, de wagen herkent het punt aan de magneet en weet waar het is door de code die de rfid geeft.

Voordeel: het systeem is makkelijk te veranderen en er zijn geen vaste routes

Nadeel: de startkosten zijn hoger, er moeten gaten geboord worden in de vloer voor de magneten er rfid chips. Wel is er weer extra intelligentie nodig.

GPS

Hierbij wordt de AGV zijn positie doorgegeven doormiddel van een satelliet . Dit is dan ook het grote nadeel van de GPS oplossing. Er zijn hiervoor wel aanvullende systemen die het dit systeem wel mogelijk maken.

Voordeel: Tot op 30 cm goede positionering mogelijk op buitenterreinen. Het systeem is erg flexibel.

Nadeel: Indoor toepassing is zonder aanvullende technieken nog problematisch. Aanvullende technieken zijn relatief duur.


Gekozen oplossing

Hierbij is er gekozen voor een raster van magneten die in de vloer zijn verwerkt. Dit is gekozen omdat het een behoorlijk flexibel systeem is wat goed aan onze project grenzen voldoet. Dit systeem heeft een aantal hoofdonderdelen:

De magneten met RFID

In de vloer komen op een afgesproken interval die niet groter mag zijn dan de breedte van de AGV zelf magneten met RFID te zitten. Bij het maken van de keuze voor het interval moet er hier een afweging worden gemaakt tussen lage kosten en de precisie van de AGV, want het is nu eenmaal zo dat des te dichter de magneten bij elkaar liggen, hoe preciezer het systeem is.

De toevoeging van een RFID chip bij de magneet is zodat er informatie kan worden opgeslagen over welke rij en welke kolom magneten de AGV nu rijdt en waar dat is t.o.v. waar deze heen moet.

De AGV zelf

Op de AGV zelf zit een sensor voor inductie van de magneten en een RFID scanner. Dit alles zit gekoppeld aan een computer in de AGV die weet:

Waar de AGV heen moet aan de hand van de info die van de Centrale computer komt

Waar de AGV zich bevind en welke kant er op gereden wordt aan de hand van de (gepasseerde) RFID tags

Welke AGV welke goederen waarvandaan, waarheen moet vervoeren door middel van optimalisatie software.

Een centrale computer

De centrale computer van de AGV zit gekoppeld aan het verkoop proces van het bedrijf. Hiermee word bedoeld dat de computer weet wanneer wat waar klaar is en vervoerd moet worden. Aan de hand daarvan kan worden berekent welke AGV het best gebruikt kan worden voor de taak, dit is wat de centrale computer doet, hier komt het allemaal samen.

In een AGV zelf is dus een computer aanwezig die het daadwerkelijk besturen en een noodstop als er iets in de weg staat op zich neemt, deze computer werkt samen met de hoofdcomputer om te weten


waar producten klaar zijn en waar ze heen moeten. Deze route hoeft niet vast te liggen zoals bij een magneetstrip maar kan ook anders zijn als de werkplaats anders word ingericht, of als hiervoor andere aanleiding is.

Om dit alles technisch gezien te realiseren is het nodig om enige infrastructuur aan te leggen. De stappen die moeten worden genomen:

Er moet circa elke m² in de grond een gat geboord worden en een magneet met een RFID chip daarbij worden aangebracht.

Elke RFID tag moet een logische naam krijgen.

Er moet een soort netwerk worden aangelegd, hoogstwaarschijnlijk wifi.

Er moet een hoofdcomputer komen

De plattegrond van het gebouw met de aangebrachte RFID tags moet in de computer worden gezet.

Er moeten nu AGV’s komen te rijden

3.63.6 StroomtoevoerStroomtoevoer

De stroomvoorziening voor de AGV wordt gehaald uit een of meerdere accu’s. Deze Accu’s zorgen voor de aandrijving van de elektromotoren en de elektronische systemen aan boord van de AGV. Het is dus zeker een zeer belangrijk onderdeel van de AGV, omdat bijna alle andere deelsystemen a7fhankelijk zijn van de accu. De accu moet voldoende stroom kunnen leveren om minimaal acht uur actief te zijn. Ook moet de accu voldoende kracht bezitten om de elektromotor te kunnen voorzien, zelfs bij een zware belasting.

Soorten Accu's

Er zijn enorm veel verschillende accu’s op de markt, met allemaal weer onderlinge verschillen in belastbaarheid, herlaadtijd, levensduur, energiedichtheid etc. Het grootste deel van de accu’s valt op te delen in 4 hoofdgroepen (experimentele en niet relevante accu’s uitgezonderd).


De loodaccu is misschien wel de bekendste van de vier groepen. Deze accu’s zitten in het merendeel van de auto’s. Dit komt omdat de accu’s goedkoop zijn en een grote elektrische stroom kan leveren. Het nadeel is dat deze accu’s erg zwaar zijn en de energiedichtheid is laag, samen met de vermogensdichtheid.

De Nikkelcadmium accu wordt veelal gebruikt in snoerloos gereedschap als elektrische boormachines. Het voordeel van deze accu’s is dat ze relatief goedkoop zijn, ten opzichte de nieuwere en meer geavanceerde batterijen. Ook is de vermogensdichtheid erg groot en de accu is hoog belastbaar. Wel bevat de accu het giftige cadmium en dit is schadelijk voor het milieu, ook is de energiedichtheid laag.

De Nikkel-metaalhydride accu komt ook voor in snoerloos gereedschap maar word ook gebruikt in laptop en mobile telefoons. De batterij bevat niet het schadelijke cadmium dus is minder schadelijk voor het milieu. Wel gaat de accu minder lang mee dan een nikkelcadmium accu. Ook is deze accu minder goed bestand tegen temperatuurschommelingen, bij lage tempraturen zal de accu zelfs zijn lading verliezen.

De lithium-ion accu is een veelgebruikte accu in consumentenelektronica. Deze dure maar krachtige accu, met een hoge energie-dichtheid en vermogensdichtheid is geschikt voor talloze toepassingen. Wel moet de accu specifiek voor het betreffende apparaat worden gemaakt, en kan er een explosie plaatsvinden als de accu aan hoge tempraturen word blootgesteld. De accu is milieuvriendelijker dan andere batterijen op de markt.


AGV trekt accu uit station Accu stations

Gekozen accu: Nikkelcadmium

Uit praktijk is gebleken dat Nikkelcadmium accu veel in de industrie wordt gebruikt voor AGV's. Bedrijven die gespecialiseerd zijn in het bouwen van AGV's zoals, Changhong, Hoppecke batteries en Savant Automations gebruiken voor hun AGV's Nikkelcadmium accu's.

Ni-Cad-cel-technologie heeft een uitstekende geleidend materiaal, zodat de betrouwbaarheid van Ni - cad oplaadbare batterijen hoog is. Ni-Cad oplaadbare accu's hebben een uitstekende snel opladen prestaties onder hoge stroom. De kenmerken van klein volume, licht gewicht, om zo de draagkracht van de voertuigen te verhogen. De verwachte levensduur is meer dan 5 jaar; veranderende-lozen levensduur met 10% van de capaciteit is meer dan 12000 keer.

De technische aspecten van de accu worden in het Technische product dossier verder uitgewerkt en toegepast.

3.73.7

3.73.7 Wisselsysteem AccuWisselsysteem Accu

In de eisen staat dat de AGV moet minimaal 8 uur mee gaan en voorzien moet zijn van een verwisselbare accu. Aangezien de accu’s ontzettend zwaar zijn van de AGV. En normaal moeilijk te verwisselen wordt er gebruik gemaakt van een Automatic Battery Swap. Dit houdt in dat de AGV zijn accu zelf kan verwisselen. De AGV zal als zijn accu bijna leeg is naar een station toerijden en haalt daar uit het station een volledig opgeladen accu. De lege accu stopt de AGV terug in het station en deze zal dan weer worden opgeladen.

Het voordeel van dit systeem is dat het verwisselen van de accu weinig energie en tijd kost. Bij handmatig verwisselen moet voor het verwisselen van de accu man uren ingezet worden, en het kost


dan ook veel meer tijd omdat meestal de AGV opengemaakt moet worden. Tevens is er ook nauwelijks effectiviteit verlies. De AGV zal hoogstens vijf minuten bezig zijn met het verwisselen van zijn accu. Hierna kan de AGV zijn werk hervatten.

Hoe de Battery swap volledig in zijn werk gaat, is in de punten hierop volgend vermeld.

Er zijn eventueel meerder stations waarin de accu wordt opgeladen dit is afhankelijk aan het aantal AGV’s. Dit betekent als er een AGV is er ook maar één accu station is.

Er zijn altijd minimaal twee accu’s eentje voor het opladen en eentje om op te rijden. Het is mogelijk om meerdere accu’s te hebben. Bijvoorbeeld als de oplaadtijd langer is dan dat de AGV er mee kan rijden of in geval van back-up.

Als de AGV opmerkt dat de accu bijna leeg is. Zal de AGV automatisch naar het oplaadt station rijden.

Eenmaal aangekomen bij het oplaadt station, zal er doormiddel van een robot arm de lege accu uit de AGV geschoven worden en in het oplaadt station geplaatst worden (te zien op rechter afbeelding hier boven).

Nadat de lege accu geplaatst is. Haalt de zelfde robot arm uit het oplaadt station een volledig opgeladen accu en plaats die in de AGV.

Hierna kan de AGV de route hervatten in zijn taak en begin het proces opnieuw.

Dit is de manier waarop de batterij verwisseling die in het pakket van eisen vermeldt wordt voldaan zal worden. De Automatic Battery Swap vereist wel een extra grote investering. Maar er wordt hiermee wel een effectiviteit gewaarborgd.


4.4. Eindontwerp AGVEindontwerp AGV

4.14.1 Statisch en Dynamisch - ontwerpfaseStatisch en Dynamisch - ontwerpfase

In dit hoofdstuk komen de statische en dynamische aspecten van de AGV naar voren. Door de vele berekeningen, argumenten en tekeningen wordt er een beeld geschept wat de AGV in het praktijk van toepassing kan zijn.

4.1.1 Frame en behuizing

4.1.1.1 Berekening frame

Om een frameberekening op te stellen moet gekeken worden naar de kritische punten van het frame. Bij deze AGV is dat het gedeelte wat in de lengterichting ligt. Eerst wordt er een simpele situatie schets gemaakt.

Bovenstaand is een simpele situatie schets. Hierin zijn 2 onbekende verdeelde lasten weergegeven. Hierin is W1 de last van de massa van het te vervoeren product (= 1000 kg). W2 is de verdeelde massa van de elektromotor en de andere besturingsmodules.


W 1=1000 kg∗9,81 m /s2

0,9m=10900 N

m

W 2=700 kg∗9,81 m /s2

0,5m=13734 N

m


Nu deze bekend zijn kan er een Vrij Lichaam Schema worden opgesteld waarin de lasten W1 W2 zijn omgerekend naar puntkracht F1 en F2 en de nog onbekende resulterende krachten. Deze worden berekend door middel van het opstellen van de moment die werken rond punt A.

F 1=1000 kg∗9,81m / s2=9810 N

F 2=700 kg∗9,81 m/ s2=6867N

Ma = 0 ;

F r ,b∗0,8m – W 1∗9,81 ms

2

∗0,9m∗0,8m=0

F r ,b=7848 N

Fy = 0 ;

– F 2+F r ,a– F 2+F r ,b=0©WH28 A1 - Ontwikkeling AGV - Eindrapport Pagina 35

F r ,a=8829 N

Maximale buigmoment blijkt uit momenten grafiek

M max=F 1∗(0,2m )=1962Nm


Nu de grootst werkende moment bekend is kan de diameter berekend worden van een holle draag as. Ook is nodig om de materiaalsoort te kunnen kiezen. Hiervoor wordt een methode gebruikt uit Rolof Matek – Machineonderdelen (zie blz 325).

σbD = 320 uit tabel 1 - 1 van Machineonderdelen voor S275

d a=3,4 ∙√ M max((1 – k 4 )∗σ bD )

d a=86,4 mm

De buitendiameter moet dus voldoen aan 86,4 mm. Hierom is gekozen voor het onderstaande product.

Artikelnummer: 907102679

Omschrijving: Ndl EN10255M zw gld 3" 88,9x4,05mm

Basisprijs: EUR 78.45 / m

Naadloos: Ja

Nominale binnendiameter: 3" (80)

Wanddikte: 4.05 mm

Uitwendige buisdiameter: 88.9 mm

Dat samen met het gekozen ontwerp vanuit de conceptfase maakt tot de volgend ontwerp.


4.1.1.2 Behuizing

Voor de behuizing van de AGV is gekozen voor een simpel ontwerp om het geheel tijdens de productie ook simpel te houden. Door uit te gaan van 5 platen, voor- en achterkant, zijkanten en een bovenkant, is een minimaal aantal platen benodigd. Nu is het gewenst om ook de achterwielen die uitsteken te beschermen tegen eventueel puin wat op de weg van de AGV ligt. Om deze reden is er een beschermkap om de wielen heen geconstrueerd. De voorwielen zijn de sturende wielen, dus zullen deze de ruimte moeten hebben om te kunnen draaien. Door uitsparingen in de zijkant van de behuizing open te laten is het mogelijk om ook deze actie te verrichten.

In de bovenkant is het achterste deel afgedekt, dit is het deel waar de motordelen zich bevinden dus mag dit niet open liggen. De rest, wat ook lager is gesitueerd, is opengelaten omdat dit de positie van het laaddek is. Het laaddek komt dus binnen de platen van de behuizing te liggen.

Alle platen kunnen van plaatstaal of aluminium gemaakt worden, wat dus een vrij productievriendelijke methode is en tegelijkertijd aan de eisen voldoet. Alle platen kunnen op elkaar gelast worden, voor een gladde en sterke verbinding.


Ook zal deze AGV worden uitgevoerd met bumpers, zodat deze de klap opvangen wanneer de AGV tegen een obstakel oprijdt. Deze bumpers zullen op drie punten op de AGV worden bevestigd en zullen worden vervaardigd uit staal.


4.1.2 Overbrenging

Voor het aandrijven van de AGV is een overbrenging benodigd. Allereerst is het voertuigvermogen bepaald, waaruit de overbrengingsverhouding en as- en motorkoppel zijn bepaald. Het type overbrenging wordt nader uitgewerkt waarbij tevens het aantal tanden van de kettingwielen is berekend.

4.1.2.1 Berekening voertuigvermogen

Het bepalen van het voertuigvermogen is van belang voor de keuze van de overbrenging, accu’s en elektromotor. Een aanname betreffende de massa van de AGV zal worden gemaakt om het vermogen vast te stellen.

Massa voertuig

Mlast = 1000 kg

Magv = 700 kg

Geschatte totale massa AGV = 1700 kg

Rolweerstand

Maximale snelheid AGV = 1 m/s (harde eis)

Bij deze snelheid is de luchtweerstand van het voertuig verwaarloosbaar op de rolweerstand die de AGV dient te overwinnen.


Benodigd vermogen

4.1.2.2 Overbrenging AGV

Voor het behalen van de snelheid van 1 m/s zoals geëist in het ontwerp van de AGV, is het van belang dat een overbrenging wordt toegepast in de aandrijflijn. Deze zal dienst doen als reductor. Berekening van de overbrengingsverhouding en motorvermogen zijn van elkaar afhankelijk, waardoor aannames zijn gemaakt bij het construeren van het ontwerp.

Berekening Overbrengingsverhouding

Wieldiameter = 30 cm

De straal R is dan 15 cm


Het benodigd netto vermogen is 1670 W

Aangenomen wordt dat het rendement van de overbrenging 85% bedraagt.

Dit betekend dat de elektromotor een vermogen van 1670/0.85 = 1970 W zal moeten leveren.

De elektromotor heeft een toerental van 3000 omw/min (rpm). Hieruit volgt:

De overbrengingsverhouding i is dan:

Er zal 46 keer vertraagd moeten worden.

Het aandrijfkoppel op de aandrijfas kan tevens bepaald worden:


Het uitgaande koppel van de elektromotor zal een theoretisch maximale waarde bezitten in de orde van 7 Nm:

4.1.2.3 Selectie type overbrenging

Voor de overbrenging zijn verschillende typen overbrengen binnen de groep constructeurs overwogen: tandwielen, kettingoverbrenging of een continu variabele transmissie (CVT / vario). Voor toepassing in de AGV is gekozen voor een kettingoverbrenging. De volgende overwegingen hebben de keus doen vallen op een kettingoverbrenging:

Betrouwbaarheid

Economisch aantrekkelijk voor in het ontwerp

Vormgesloten en slipvrij

Er zal gebruik worden gemaakt van een schakelkettingen, zoals weergegeven op de onderstaande productafbeelding van een gespecialiseerd bedrijf in de aandrijftechniek:

De overbrenging zal een vertraging van 46 op de hoeksnelheid van de motor moeten kunnen bewerkstelligen. Dit zal om constructieve redenen in 2 stappen moeten gebeuren. Een te grote overbrengingsverhouding tussen de kettingwielen is namelijk ongunstig voor het rendement van de overbrenging en slijtage van de kettingen.


Er zullen 4 kettingwielen worden toegepast om 2 stappen te realiseren.

De bijbehorende overbrengingverhoudingen van de combinatie met 4 kettingwielen:

Realistische tanden van kettingwielen voor deze overbrenging volgen uit Roloff Matek (H17, kettingoverbrenging). Dit geeft:

Kettingoverbrenging 1

Dus benodigd is een klein kettingwiel met 17 tanden; groot kettingwiel met 120 tanden.

Kettingoverbrenging 2

Dus benodigd is een klein kettingwiel met 17 tanden; groot kettingwiel met 112 tanden.

De diameter van de wielen bedraagt 30 cm. Het kettingwiel op de aandrijfas zal 28 cm in diameter bedragen. Voor de kettingen is gekozen een transmissierollerketting Type B volgens Europese norm.


4.1.3 Besturing

De AGV zal gestuurd worden door middel van een hydraulisch systeem. Dit systeem zorgt ervoor dat de achterste twee banden worden gestuurd. Hiervoor is gekozen vanwege het feit dat hierdoor minder slijtage van de banden optreed. Naast de lage slijtage is zijn ook de draaicirkel en de eenvoudigheid van de besturing van belang. De besturing van de achterste twee wielen zal een apart circuit bedragen en los staan van de aandrijving van de voorwielen.

De besturing van de AGV bestaat uit een elektro-hydraulische pomp die druk zal geven op een stuurventiel. Dit stuurwiel zal er vervolgens voor zorgen dat de betreffende wielen de gewenste kant op draaien. De elektro-hydraulische pomp zal signalen ontvangen van meerdere signaalgevers, zo wordt er gekeken naar de huidige stand van de wielen en de richting gewenst is. Hieronder zal elk onderdeel van de besturing toegelicht worden waarna vervolgens een totaal overzicht zal worden gegeven.

4.1.3.1 Signaalgevers

Een van de signaalgevers is de lokalisatiesensor die op de AGV is aangebracht. Deze sensor bepaald waar de AGV zich bevind binnen het gebouw. Het systeem werkt hetzelfde als een schaakbord, het bepaald aan de hand van magneten in de vloer met een RFID-chip de positie van de AGV. Wanneer een AGV het signaal terug krijgt dat het stuk waar hij zich naar toe wil begeven vrij is kan de AGV aangedreven worden. Een uitgebreide beschrijving van het lokalisatiesysteem is te vinden in het hoofdstuk lokalisatie.

Wanneer de AGV zijn baan volgt moet er ook een veiligheidssysteem aanwezig zijn die bepaald aan de hand van een optische sensor of er zich daadwerkelijk niets in de baan van de AGV staat. Wanneer iemand bijvoorbeeld een object neerzet in een baan van de AGV, dan zal het lokalisatiesysteem dit niet waarnemen. Vandaar dat de objectdetectie een extra signaalgever is die de aandrijving kan uitschakelen. Een uitgebreide beschrijving van het lokalisatiesysteem is te vinden in het hoofdstuk objectdetectie.

4.1.3.2 Computer

De signalen die ontvanger worden aan de hand van een automatische piloot omgevormd tot een signaal voor de elektro-hydraulische pomp. De automatische piloot is een elektronisch geregeld besturingsautomaat dat ervoor zorgt dat er continue gestuurd wordt in de goede richting. Vanwege ©WH28 A1 - Ontwikkeling AGV - Eindrapport Pagina 46

het feit dat er continue gekeken wordt of er niks in de weg staat en of de AGV nog in zijn baan rijd is, kan de besturing continue worden aangepast. De automatische piloot is dus het centrale systeem die bepaald hoe de AGV stuurt, wanneer er meer of minder nauwkeurigheid gewenst is kan dit in de computer worden aangepast.


4.1.3.3 Elektro - Hydraulische pomp

De pomp die zorgt ervoor dat het elektrische signaal uit de computer omgezet word in oliedruk voor de stuurinrichting. Vandaar dat er gekozen is voor een elektro-hydraulische pomp, deze pomp ontvangt een signaal vanuit de computer. Aan de hand van dit signaal word de hoeveelheid oliedruk bepaald, ook wordt er bepaald in welke slang/richting de oliedruk in het stuurventiel wordt gepompt. Wanneer de oliedruk in het ventiel komt zal het ventiel een bepaalde positie schuiven waardoor de stuurwielen meedraaien. De elektriciteit die deze pomp nodig heeft kan worden gehaald uit verschillende bronnen. Wanneer de accu’s een te lage spanning leveren (benodigd: 12/24 V) kan de pomp ook aangesloten worden op de DC motor zodat er altijd stroom aanwezig is. Hierdoor kan de AGV altijd sturen en zal nooit stuurloos rond rijden.

4.1.3.4 Stuurpomp

De elektro-hydraulische pomp zal ook in verbinding staan met een stuurpomp die op een klein stuurwiel is aangesloten, zodat er eventueel ook met de hand gestuurd kan worden in nood. Deze stuurpomp bevat een ingebouwde terugslagklep zodat de tegendruk moeiteloos opgevangen kan worden. Dit is een veiligheidsmaatregel die in ingebouwd.


4.1.3.5 Stuurcilinder

Wanneer de druk van de elektro-hydraulische pomp aankomt bij het stuurventiel zal dit ventiel een hydraulische cilinder aansturen. Door de oliedruk die in een van de twee ventielen aankomt zal de cilinder in een bepaalde stand uitschuiven (zie ook de betreffende afbeelding hieronder). Hierdoor zal de stuurinrichting met hieraan de twee stuurwielen de juiste positie innemen. Het principe van het sturen met een cilinder is te vergelijken met een roer van een boot. De hydraulische cilinder zal ook in contact staan met de hydraulische stuurpomp, zodat wanneer er met de hand gestuurd wordt de hydraulische cilinder ook hierop zal reageren.

4.1.3.6 Totaal overzicht systeem

1. Signaal-ontvanger©WH28 A1 - Ontwikkeling AGV - Eindrapport Pagina 49

2. Computer

3. Stuurpomp

4. Wielstand aangever

5. Elektro hydraulische pomp

6. Hydraulische stuurcilinder (groen)

4.1.4 Voorwielen

4.1.4.1 Wielophanging

Voor de voorwielophanging van de AGV is gekozen voor een ketting aangedreven systeem. De elektromotor drijft een tandwiel aan op een tussen-as met daaraan een ketting die naar de tandwielblad op de vooras loopt. De ophanging zal niet geveerd worden omdat dit meer nadelen dan voordelen oplevert. Als de vooras geveerd zou zijn dan kan bij het laden en lossen de AGV instabiel worden en bestaat de mogelijkheid op kantelen. Er is voor dit systeem gekozen omdat de voorwielen niet sturend zijn, dit gebeurd in de achterkant van de AGV. Hierdoor is een simpelere constructie mogelijk omdat er geen stuursysteem hoeft worden bevestigd.

De wielen zelf zullen niet gelagerd worden, de assen zelf worden direct gelagerd. Het lageren van de as gebeurd bij de bevestiging van de draagarm.


In dit figuur is duidelijk te zien hoe het frame is gelagerd in plaats van de wielen. Wel zal de draagarm verder uit elkaar moeten komen om zo voor meer stabiliteit te zorgen. De draagarm zal uit één deel bestaan, hierdoor word het schuiven en speling geminimaliseerd.


Voor het berekenen van de as dikte gaan we de minimale diameter van de as berekenen. Hierbij is het van belang dat de as dik genoeg is om het gewicht te dragen over de levensduur van de AGV, maar niet te dik om te voorkomen dat er extra gewicht word vervoerd.

d is minimale diameter

M is grootste buigende moment

π is pi is de toelaatbare buigspanning

4.1.4.2 Bepaling buigspanning

Het bepalen van de buigspanning gaat aan de hand van tabellen. In de tabel moet er voor een staalsoort worden gekozen die gerelateerd is aan een bepaalde; treksterkte, vloeigrens en de maximaal toelaatbare buigspanning.


Het materiaal naar keuze is uiteindelijk gevallen op Fe 490 vanwege de uitstekende materiaaltechnische eigenschappen. Ook wordt dit soort staal vaker in assen vervaardigd.

Het ongelegerde koolstofstaal wat is gekozen heeft een maximaal toelaatbare buigspanning van 260 N/mm².

Hiermee is de toelaatbare buigspanning bekend, pi is bekend en het grootste buigende moment is: 1962 N/m

Nu de buigspanning is bepaald is de minimale diameter van de as te berekenen:


Pi= 3.14

M=1962 N/m

= 260N/mm².

Hieruit is te bepalen dat de minimale diameter d= 6.793cm is.

4.1.4.3 Torsiemomenten

Torsie is ook nog een belangrijke factor die zeker ook meegenomen moet worden in het concept. Om torsie op de assen te kunnen berekenen is er deze formule:

waarbij: - M het maximale koppel is, - tau de toelaatbare wringspanning is, - D de diameter van de as is.

Hierbij is het maximale koppel op de aandrijfas via de overbrenging bekend : 293 Nm

En de diameter van de as is ook bekend; 70mm

Daaruit valt de toelaatbare wringspanning te berekenen

293 = π70^3 /16 * tau

Tau = 229.85 maximaal torsie


4.1.4.4 Berekening lager

= Levensduur deze is gesteld op 40000 uur.

= Statisch draaggetal

= Dynamisch equivalente lager belasting

= Het toerental van de as

Levensduur van de lager: er is vanuit gegaan dat de lagers 24u per dag in bedrijf zijn. Ook moeten de lagers het hele jaar rond kunnen werken, en dat vijf jaar lang.

Voor de lagers van de vooras worden er groefkogellagers gebruikt. Dit type lagers is geschikt voor onze toepassingen, en hier is veel keuze in. Het gekozen lager heeft een binnendiameter van 70mm dit is nodig omdat de as-diameter minimaal 68mm moest zijn. De buitendiameter van de lager is 110mm, en de breedte van de lager is 20mm. Dit lagertype is een 6014 type, en is geschikt om grote lasten te dragen.


4.1.4.5 Conclusie

Als vooras is berekend dat er een as van minimaal 68mm moet komen, omdat er geen lagers te krijgen zijn met een binnendiameter van 68mm is er gekozen voor een as met een diameter van 70mm. Hierop komt een groefkogellager van het type 6014, die een binnendiameter heeft van 70mm en een buitendiameter van 110mm. De breedte van de lager is 20mm en het gewicht is 0,6kg per lager.


4.1.5 Achterwielen

4.1.5.1 Berekening as

Een onderdeel van de berekening van de AGV zijn de as berekeningen en de daarop volgende lager berekeningen. De totale lengte van de achteras is 40 centimeter, door de wielen is de lengte van het niet ondersteunde gedeelte 20 centimeter. Vanwege de lage snelheid van de AGV wordt er van een statische belasting uit gegaan. De as berekeningen zullen als eerste aan bod komen. Voor deze berekening is er vanuit gegaan dat de assen in de categorie cilindrische draagassen vallen. Bij dit type as horen de volgende formules.

Voor de minimale diameter van een as geldt:

d ≥ 3√(32M ¿¿ π σ )¿

d is minimale diameter

M is grootste buigende moment

π is pi σ is de toelaatbare buigspanning

Deze waardes moeten eerst bepaald worden voordat de as diameter berekend kan worden.

Het grootste buigende moment volgt uit de eigenschappen van de as en wordt bepaald voor het slechtste scenario. Dit is de radiale kracht 8829 Newton maal de helft van de niet ondersteunde as lengte, de bedraagt 10 centimeter. Hierdoor is het buigend moment op de as 882.9 Nm.

Pi is uiteraard bekend, 3.14.

De toelaatbare buigspanning kan bepaald worden met behulp van tabel 1-1 uit Roloff Matek machine onderdelen. Deze waarde is afhankelijk van het gekozen materiaal. Voor de assen van de AGV wordt staalsoort S275J2G3 gekozen, dit vanwege het belastings type en de gebruikelijkheid bij assen in het algemeen. De toelaatbare buigspanning is 215.


Hieruit volgt dat de minimale diameter 3.5 centimeter moet zijn.

4.1.5.2 Berekening lager

Het volgende onderdeel is het berekenen van de lagers. Bij deze lager berekening is van een levensduur van 5 jaar uitgegaan en een bedrijfstijd van 12 uur per dag. Dit houdt in dat ze 20000 uur mee moeten gaan als ze 365 dagen per jaar actief moeten zijn. Om het juiste lager te kunnen selecteren moet het statische draaggetal berekend worden. De levensduur(L10 h) is bekend, hiermee kan terug gerekend worden naar het statisch draaggetal met de volgende formule.

L10 h=106 ¿¿

L10 h = Levensduur deze is gesteld op 20000 uur.

C = Statisch draaggetal

P = Dynamisch equivalente lager belasting

ηas = Het toerental van de as

De dynamisme equivalente lager belasting volgt de volgende berekening en is bepaald op 8830N

Vanwege het feit dat er statische belasting optreed is er alleen een radiale factor. Hierdoor is P gelijk aan F r.

P=X F r+Y Fa

X = Radiale factor

F r = Radiale component van de lager belasting

Y = Axiale factor

Fa = Axiale component van de lager belasting


Het toerental van de as kan berekend worden doormiddel van de vastgestelde snelheid en de omtrek van de wielen. De snelheid van de AGV is vastgelegd vanuit de projecteisen en komt neer op 1 m/s.

ηas=v /(d¿¿wiel π )¿

v = Snelheid van de AGV deze is gesteld op 1m/s

dwiel = Diameter van het wiel

π = Pi

4.1.5.3 Wielen

De twee kenmerken waarop de keuze van de wielen is gebaseerd zijn: de diameter en de bandkeuze. In overleg met de projectgroep is er voor gekozen om een diameter van dertig centimeter te nemen. Dit is een gunstige maat in verband met de rotatie snelheid van de as, tegelijkertijd is deze maat niet zodanige groot dat de AGV onstabiel zou worden. Hoe groter het wiel is des te langzamer de as draait, hierdoor kan er bespaard worden op de lagers. Echter zal een te hoge AGV onstabiel zijn.

De banden van de AGV worden gemaakt van een hard polymeer. Dit heeft enkele voordelen: harde wielen zijn slijtvast, hebben een lage wrijvingsweerstand en behoeven weinig onderhoud. De breedte van de wielen is 10 centimeter.


4.1.5.4 Conclusie

Vanwege de vergaande standaardisatie en eenvoud wordt er gekozen voor groefkogellagers. Doordat de as diameter en het statische draaggetal bekend is, kan het juiste lager type bepaald worden. Dit aan de hand van tabel 14-2 uit het eerder genoemde tabellen boek. Het lager type is een 6012 groefkogellager.


4.1.6 Laaddek

4.1.6.1 Analyse laaddek

Uit het conceptrapport is gekomen dat de AGV voorzien moet zijn van in een hoogte verstelbaar dek.

Hieronder is in het kort vermeld hoe het verstelbare laaddek systeem van de AGV volgens het conceptrapport in werking zal gaan.

De lift bestaat uit een techniek die is afgekeken van de heftruck. Het plateau met daarop het product kan in hoogte worden versteld doormiddel van een sterke kabel die rondgedraaid word. Hiervoor zal beneden in het frame een extra motor moeten komen. Vanwege de zware last is er gekozen voor extra sterkte doormiddel van een scharnierende stang. Deze stang zorgt ervoor dat een deel van het gewicht over word gebracht naar het X-profiel in het frame aan de achterkant.

Om het product van of op de AGV te laden is er gekozen voor een plateau met aangedreven rollen. Deze rollen zullen gaan draaien waardoor het product zonder beschadigingen van/op de AGV geladen of gelost kan worden.

In het TPD wordt er verder gekeken naar de mogelijkheden van het concept. Dit houdt in dat er wijzigingen plaats vinden in vergelijking met het concept uit het conceptrapport. Dit kan gebeuren


doordat de aanpassing effectiever of optimaler zijn voor de AGV. Waardoor er wijziging kunnen plaats vinden.


De AGV (globaal visueel)

Aandrijving en Accu voor Laaddek

4.1.6.2 Het Laaddek

Het systeem wat geplaatst wordt in de AGV is hetzelfde systeem als de heftrucks hebben. Er zal dus twee hogen palen zijn waar tussen het laaddek op en neer kan gaan. Hoewel in het concept staat dat er gebruik gemaakt wordt van een extra stang. Wordt dit niet toegepast aangezien de systemen die in de huidige heftrucks geplaatst worden met gemak minimaal 1000 kg aan kunnen. Het laaddek systeem wat er in de AGV geplaatst wordt krijgt een maximaal laad gewicht van 1250 kg. Op dit systeem zijn de volgende punten van toepassing:

- Max. tilgewicht: 1250 kg- Hefsnelheid: 0,26 m/s- Daalsnelheid: 0,55 m/s- Accugewicht: 50 kg- Accuvermogen: 24 V- Hefhoogte: 2000 mm

Voor de heftruck telling is er een elektromotor nodig de meest gebruikte elektromotoren voor heftrucks zijn de zogenoemde SEM-tractiemotor (Seperately Excited Motor). Dit type motor zal naast de aandrijf motor ook in de AGV geplaatst moeten worden.

Hieronder volgt een schematische tekening van het laad systeem van de AGV:

Zijaanzicht


Het laaddek van de AGV zal voorzien worden van rollen zodat de containers met inhoud makkelijk van het laaddek kunnen worden afgeschoven. Aangezien de lading van de zijkant op en af de AGV geschoven wordt. Zullen de rollen ook in de lente op het laaddek geplaatst worden. Hieronder een bovenaanzicht voor verduidelijking. (de zwarte horizontale balken stellen globaal de rollen voor)


Bovenaanzicht

Er hoeft geen contragewicht bij dit systeem geplaatst te worden aangezien de lading niet buiten de AGV komt. Waardoor het gewicht boven de AGV hangt. En dus nooit kan kantelen.

4.1.6.3 Conclusie

Na nader overleg in de project groep is er besloten om geen verstelbaar laaddek in de AGV te plaatsen. Dit vanwege het enorme gewicht van de accu’s en laaddek op zich. Om het enorme gewicht van het laaddek systeem te kunnen opvangen zullen er veel aanpassingen verricht moeten worden aan het frame de motor en de assen/lagers. Deze aanpassingen zijn een te grote investering in vergelijking met de functie (1 meter om hoog brengen) in onze ogen waardoor het verstelbare laaddek komt te vervallen. Het enige wat overblijft van het concept zijn de rollen in het laaddek waardoor de kratten met tandwielen makkelijk er op en af gereden kunnen worden.


4.1.7 Remmen

Er moet op een AGV natuurlijk een remsysteem aanwezig zijn, om te kunnen stoppen op de gewenste locatie, maar ook om een noodstop te maken. Op de AGV zijn twee verschillende systemen aanwezig om te remmen. Het systeem dat hoofdzakelijk wordt gebruikt om te remmen is de motor. Er word geen energie meer toegevoerd, waardoor de rotor van de Elektromotor door de wielen wordt aangedreven, waardoor wrijving ontstaat die de AGV afremmen.

In het geval dat er een persoon voor de AGV loopt en er moet een noodstop worden gemaakt met een zware lading is dit remmen op de wrijving niet voldoende, de remweg kan korter en dit is veiliger. Hiervoor is er een rem soortgelijk aan wat men onder verscheidene trams kan vinden, een blok onder de AGV wat hydraulisch naar de grond toe word geduwd op het moment dat er remkracht nodig is. Dit blok raakt de grond dan met een rubberen onderkant waardoor er wrijving ontstaat. De remkracht is te reguleren met het hydraulisch systeem. Deze rem is tevens de parkeerrem van de AGV.


4.1.8 Koppeling

Om bij het starten van de AGV het koppel verschil op te vangen wordt er een koppeling tussen de motoras en de tandwielas aangebracht. Er wordt hier globaal naar een oplossing gekeken. Naast de hoofdfunctie van het overbrengen van het vermogen is er ook een nog een belangrijk subfunctie namelijk het opvangen van koppelstoten. Deze koppelstoten moeten zoveel mogelijk worden geminimaliseerd zodat de rest van de overbrenging beschermd wordt.

Eerste kenmerk wat de koppeling dus moet bezitten is een compenserende werking. Hierdoor vallen starre koppelingen en dergelijke dus af. Daarnaast gaat de voorkeur uit naar een onderhoudsvrije en trillingsdempende koppeling.

Doormiddel van tabel 13-58 uit het Roloff/Matek machine onderdelen

Is de aanbevolen keuze de elastische klauwkoppeling


Deze koppeling is geschikt voor het vereffenen van startstoten en asverplaatsing en ze staan grote axiale verplaatsing toe. Bij wisselende draairichting en bij grote stoten van het koppel kan de schadelijke torsiespeling worden uitgeschakeld door dikkere tussenpakketten te monteren.

Deze koppeling is daarnaast ook relatief goedkoop gezien de simpelheid van de koppeling.


4.1.9 Smering

Smering is essentieel voor elke lagertoepassing. Er zijn een tweetal smeringsmethoden die toegepast kunnen worden met behulp van vet of met olie. Een smeermiddel heeft primair drie functies:

Slijtage voorkomen of tenminste zien te verminderen. De wrijving in het lager op een laag niveau houden . Het binnendringen van vuil tegen te gaan.

Andere functies die smeermiddelen kunnen volbrengen: bescherming tegen corrosie, het afvoeren van warmte en van slijtagedeeltjes. Voor de smering van lagers onder normale omstandigheden wordt in de meeste gevallen vet gebruikt. Vet heeft als grote voordeel boven olie dat het gemakkelijker in het lager blijft of wordt vastgehouden. Standaard zijn afgedichte lagers reeds van vet voorzien met een hoeveelheid van ongeveer 30% van de vrije ruimte in het lager. Meer vet dan de 30% is nadelig voor het goed functioneren van de lager (snellere stijging van de temperatuur in bedrijfsuren). Vetten bestaan uit minerale of synthetische oliën. Het standaard kogellagervet is op basis van lithiumzeep dit vet kan bedrijfstemperaturen bereik van -30° C. tot +110° C. Voor extremere situaties zijn er andere vet soorten te verkrijgen bijvoorbeeld voor zeer lage of hoge temperaturen, extreme toerentallen en belastingen. Oliesmering wordt vaak gebruikt in toepassingen die reeds oliesmering hebben of waar men gebruik kan maken van een smeersysteem of waar olie wordt nodig is als koelmiddel. Ook wordt oliesmering in het algemeen toegepast indien hoge toerentallen of bedrijfstemperaturen geen vetsmering meer toelaten.

In de AGV zal vet smering toegepast worden aangezien deze goedkoop is en vaak wordt toegepast. Tevens ook omdat de AGV zich in normale omstandigheden bevindt dus oliesmering overbodig is. De vetsmering bevindt zicht al in de te aanschaffen lagers. Het vet wat zich in deze lagers bevindt zal lithiumzeepvet zijn. Alle vet lagers zullen moeten worden nagesmeerd, de nasmeerperiode is afhankelijk van de lagerbedrijfstemperatuur en de omgevingssituatie. Hieronder een tabel ter verduidelijking:

Omgevingssituatie

Lagerbedrijfstemp. Schoon Vuil Vuil en vochtig

50 graden C 3 jaar 6 maanden 3 maanden

70 graden C 1 jaar 2 maanden 1 maand


100 graden C 3 maanden 2 weken 1 week

Voor het nasmeren kan elk standaard vetspuit gebruikt worden. Normaal gesproken is ongeveer 30% van de vrije ruimte in het lager gevuld met vet (zo als eerder vermeldt). Dit is tijdens het nasmeren echter niet meer te controleren. Daarom mag geen overmatige vetdruk worden gebruikt, omdat anders de lagerafdichtingen kunnen worden beschadigd. Nasmeren kan het beste worden gedaan tijdens als de AGV in werking is, dit bemiddeld gelijk een goede verdeling van het vet.


4.24.2 Electro - ontwerpfaseElectro - ontwerpfase

In dit hoofdstuk komen de elektrische en systemen aspecten van de AGV naar voren. Door de vele berekeningen, argumenten en tekeningen wordt er een beeld geschept wat de AGV in het praktijk van toepassing kan zijn.

4.2.1 Stroomvoorziening

4.2.1.1 Accukeuze

De voordelen van Lithium-ion accu’s in het algemeen en het Victron Lithium-ion accusysteem in het bijzonder zijn evident. Minstens zo interessant is de vraag hoe het Victron Lithium-ion accusysteem presteert ten opzichte van conventionele Victron accu’s. Enkele feiten ter illustratie:

4.2.1.2 Effectieve capaciteit

Een conventionele loodaccu mag tot slechts

50% ontladen worden. Een hoger percentage gaat ten koste van de levensduur. Een Li-ion accu kan voor maximaal 80% ontladen worden.


4.2.1.3 Levensduur

Lithium-ion accu’s kunnen ver houdingsgewijs veel vaker open ontladen worden. De initiële investering mag dan hoger zijn; door deze hoge cycle life verdient de Li-ion accu zichzelf al heel snel terug.

4.2.1.4 Gewicht

Een Lithium-ion accu weegt minder dan de helft van een gelijkwaardige loodaccu. Dit betekent een forse gewichtsbesparing. En dat is weer interessant voor de eindgebruiker (recreatievaart, kampeerauto’s, enzovoort). Het gaat nog meer tot de verbeelding spreken als we het uitdrukken in de Power-to-Weight-ratio. Voorbeeld: het Victron Lithium-ion accusysteem weegt 55 kilo. Om dezelfde prestaties uit loodaccu’s te halen zijn twee in serie geschakelde 12V/220Ah accu’s van 66 kilogram nodig. Dat is in totaal 132 kilo.


4.2.2 Elektromotor

4.2.2.1 Berekening voertuigvermogen

In het hoofdstuk overbrenging wordt een berekening gedaan van het voertuigvermogen. Er wordt dan gebruik gemaakt van de volgende formule:

P=F ∙v

Hierin is

P het voertuigvermogen

F de te overwinnen rolweerstand Fw

V de snelheid

Omdat de rolweerstand nog niet bekend is moet deze eerst nog berekend worden. Deze kan berekend worden door middel van de normaalkracht en de rolweerstandscoefficient, welke in dit geval 0,1 bedraagd. Als volgt:

Fw=Fn ∙μ

Hierin kan Fn berekend worden door het totale gewicht, 1000 kg voor de last en 700 kg voor de AGV zelf, te vermenigvuldigen met de zwaartekrachtscoefficient, 9,81 [m/s2]. Hieruit volgt dat deze 16700 N bedraagt. Dit invullen geeft:

Fw=16700 ∙ 0,1=1670 N

Nu de rolweerstand is uitgerekend kan ook het voertuigvermogen berekend worden:

P=1670 ∙1=1670 W©WH28 A1 - Ontwikkeling AGV - Eindrapport Pagina 75

Nu het benodigde voertuigvermogen is berekend kan er bijna een motortype gekozen worden, er moet enkel nog 1 berekening gemaakt worden. Omdat men altijd te maken heeft met een rendement van de motor en de RED moet hier rekening mee gehouden worden bij het kiezen van de motor. Hierbij wordt gekozen dat η= 0,9 x 0,9 = 0,81

Uitgaande van een rendement van 81% kan vervolgens een minimaal vermogen voor de motor berekend worden. Volgens de volgende formule:

η=PuitPin

∙100 %


Omgeschreven wordt dit:

Pin=Puitη

Invullen:

Pin=1670 W0.81

=2061,73 W

De te kiezen motor zal dus minimaal 2062 Watt moeten leveren om voldoende te functioneren in de AGV, voor het gemak zullen we hier uitgaan van 2100 Watt.

4.2.2.2 Motorkeuze

Na wat onderzoek gedaan te hebben, is op www.stroeber.de onderstaande informatieve over borstelloze DC – motoren gevonden. Deze zijn van een Duitse fabrikant welke vele verschillende gradaties van motoren heeft, en dus veel ervaring op dit gebied. Hieronder de informatie over verschillende motoren.

EK Servo Motor

Compact design with superior torque. Excellent true running at low speeds 3 frame sizes with one or two overall lengths each

EK 501 to EK 803

Static torque: 3.36 to 33.5 Nm


http://www.stroeber.de/

www.stoeber.de

Omdat een vermogen van 2,1 kW gehaald moet worden valt de keuze op het type EK702U, deze heeft een vermogen van 2,13kW, dit is genoeg voor de AGV

Bij deze motor zal ook een accu gekozen moeten worden, hiervoor moet eerst wel bekend zijn wat de capaciteit van de accu moet zijn. Deze wordt berekend doormiddel van de volgende formule.

P=U ∙ I


Deze omschrijven geeft:

I= PU

Invullen:

I=213024

=88,75 ≈ 89 A


4.2.3 Lokalisatie

Hierbij is er gekozen voor een raster van magneten die in de vloer zijn verwerkt. Dit is gekozen omdat het een behoorlijk flexibel systeem is wat goed aan onze project grenzen voldoet. Dit systeem heeft een aantal hoofdonderdelen:

4.2.3.1 De magneten met RFID

In de vloer komen op een afgesproken interval die niet groter mag zijn dan de breedte van de AGV zelf magneten met RFID te zitten. Bij het maken van de keuze voor het interval moet er hier een afweging worden gemaakt tussen lage kosten en de precisie van de AGV, want het is nu eenmaal zo dat des te dichter de magneten bij elkaar liggen, hoe preciezer het systeem is.

De toevoeging van een RFID chip bij de magneet is zodat er informatie kan worden opgeslagen over welke rij en welke kolom magneten de AGV nu rijdt en waar dat is t.o.v. waar deze heen moet.

4.2.3.2 AGV - RFID

Op de AGV zelf zit een sensor voor inductie van de magneten en een RFID scanner. Dit alles zit gekoppeld aan een computer in de AGV die weet:

Waar de AGV heen moet aan de hand van de info die van de Centrale computer komt.

Waar de AGV zich bevind en welke kant er op gereden wordt aan de hand van de (gepasseerde) RFID tags.

Welke AGV welke goederen waarvandaan, waarheen moet vervoeren door middel van optimalisatie software.

4.2.3.3 Centrale computer

De centrale computer van de AGV zit gekoppeld aan het verkoop proces van het bedrijf. Hiermee word bedoeld dat de computer weet wanneer wat waar klaar is en vervoerd moet worden. Aan de


hand daarvan kan worden berekent welke AGV het best gebruikt kan worden voor de taak, dit is wat de centrale computer doet, hier komt het allemaal samen.

In een AGV zelf is dus een computer aanwezig die het daadwerkelijk besturen en een noodstop als er iets in de weg staat op zich neemt, deze computer werkt samen met de hoofdcomputer om te weten waar producten klaar zijn en waar ze heen moeten. Deze route hoeft niet vast te liggen zoals bij een magneetstrip maar kan ook anders zijn als de werkplaats anders word ingericht, of als hiervoor andere aanleiding is.

Om dit alles technisch gezien te realiseren is het nodig om enige infrastructuur aan te leggen. De stappen die moeten worden genomen:

Er moet circa elke m² in de grond een gat geboord worden en een magneet met een RFID chip daarbij worden aangebracht.

Elke RFID tag moet een logische naam krijgen.

Er moet een soort netwerk worden aangelegd, hoogstwaarschijnlijk WIFI.

Er moet een hoofdcomputer komen

De plattegrond van het gebouw met de aangebrachte RFID tags moet in de computer worden gezet.


4.2.4 Traffic control

Naast de sensoren die er voor zorgen dat de AGV de juiste weg/route neemt. Zijn er ook sensoren nodig die ver komen dat de AGV tegen objecten of personen botst. Deze zogenoemde Traffic Control sensoren zijn er in meerdere types te verkrijgen. Hieronder worden twee types besproken en de gemaakte keuze die in de AGV wordt toegepast.

4.2.4.1 Zone control

Zoneregeling wordt in de meeste omgevingen toegepast, omdat het eenvoudig te installeren en eenvoudig uit te breiden is. Zone control maakt gebruik van een draadloze zender en zendt een signaal uit in de ruimte. Elke AGV bevat een sensor om dit signaal te ontvangen en zendt dit weer terug naar de zender. Dit houdt in dat als er in het gebouw een AGV rijdt dat de AGV makkelijk een signaal kan geven wanneer een gebied niet te betreden is omdat de AGV daar op dat moment is. En zo kan er dus duidelijk aan geven worden of een gebied “vrij” is of dat er een AGV in dat gebied rijdt.

Tevens is het mogelijk dat als er meerdere AGV is het bedrijf rijden dat de AGV’s doormiddel van de zender weten dat er op een bepaalde plek een andere AGV is. Zo kunnen AGV’s nooit tegen elkaar botsen. Voor en nadelen van dit systeem worden hieronder vermeldt:

Voordelen

Makkelijk te plaatsen

Makkelijk uit te breiden ( i.v.m. meerdere AGV’s)

De AGV’s kunnen niet tegen elkaar botsen

Er wordt aangeven waar (in welke ruimte) er AGV rijden

Het systeem gebruikt weinig van de accu.

Nadelen

Als er personen niet opletten dan rijdt de AGV alsnog iemand aan (ondanks de melding).

Als het systeem uitvalt dan rijdt de AGV tegen iemand of een andere AGV aan.


4.2.4.2 Vooruit Sensor Control

Vooruit sensor control maakt gebruik van sensoren om botsingen te vermijden met andere personen en om botsingen te voorkomen met andere AGV’s in een gebied. Deze sensoren zijn sonisch en werken als een radar. Ze maken gebruik van een optische infrarood sensor die geplaatst is in de bumper. De meeste AGV's zijn uitgerust met een bumper sensor van een soort als een soort faal safe. De sonisch sensoren sturen een "piep" of hoogfrequent signaal uit en wachten dan op een antwoord van de omgeving doormiddel van het antwoord van de AGV kan bepaald worden er of een object voor zich bevindt, de AGV neemt dan zo nodige maatregelen om een aanvaring te voorkomen. Voor en nadelen van dit systeem worden hieronder vermeldt:

Voordelen

De AGV zelf detecteert als er een object of persoon voor zich bevindt

De AGV is onafhankelijk en kan ook als stroom uitvalt goed functioneren omdat de sensoren gevoed worden door de accu.

Nadelen

Het systeem is moeilijk te plaatsen

Het systeem is moeilijk om mee te werken

4.2.4.3 Combination Control

Dit type systeem wordt gekozen in de AGV, en is een combinatie van de zone control en vooruit sensor control. De combinatie van de twee helpt om botsingen te voorkomen in elke situatie. Voor een normale werking wordt gebruik gemaakt van de zone control om botsing te vermijden en als een faal safe wordt gebruik gemaakt van de vooruit sensor control. Het voordeel hiervan is dat er van een accu zuinig systeem gebruik gemaakt wordt. En in het geval dat er iemand ondanks de melding dat er een AGV in de ruimte is toch in botsing dreigt te komen met een AGV. Kan de AGV gebruik maken van het vooruit sensor control systeem en stopt de AGV alsnog. Een ander situatie is bijvoorbeeld als de zone control down is kan de AGV alsnog een botsing voorkomen doormiddel van het vooruit sensor control systeem. Voor en nadelen van dit systeem worden hieronder vermeldt:


Voordelen

De combinatie zorgt ervoor dat er gebruik gemaakt kan worden van de voordelen van beide systemen.

Het systeem geeft de beste oplossing dat er nihil kas is op botsingen.

Nadelen

Het plaatsen van het vooruit sensor control systeem is nog steeds moeilijk.

Het zal bij elkaar een grote investering zijn om beide systemen in gebruik te nemen


5.5. Totaalbeeld AGVTotaalbeeld AGV


6.6. Ontwerp fabriekshalOntwerp fabriekshal

Het gekozen deelopdracht voor het project Ontwikkeling AGV is het ontwerpen van een fabriekshal waarin de laad- en lospunten, route, onderhoud AGV en de Swap battery system is weergeven.

6.16.1 Pakket van eisen en wensenPakket van eisen en wensen

Naast deze hoofdopdracht hebben we nog een subopdracht. Hierbij hebben we gekozen voor het ontwerpen 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.

Eisen

Het pad wat de AGV rijdt moet toegankelijk zijn voor de AGV en daarnaast ook nog toegankelijk kunnen zijn voor personen

De AGV moet elke bestemming kunnen bereiken

De bochten in het te door lopen pad moet groot genoeg zijn dat er meerdere AGV’s aan elkaar de bochten zonder probleem kan nemen.

De lay-out moet een duidelijk totaal overzicht geven

De lay-out moet begrijpbaar zijn voor niet ervaren medewerkers of gasten

Op de lay-out moeten de laad- en losstations zijn weergegeven

Op de lay-out moet het pad zichtbaar zijn welke de AGV’s lopen

Er moeten ook minimaal 2 AGV’s naast elkaar kunnen rijden

Wensen

Er moet een centraal punt zijn waar alle AGV’s staan en ook kunnen worden opgeladen

De route die de AGV doorloopt moet gemarkeerd zijn


Er moet een punt zijn waar er onderhoud kan worden verricht aan de AGV’s


6.26.2 2D tekening lay-out fabriek2D tekening lay-out fabriek

Zie volgende pagina voor tekening.


6.36.3 Verklaring 2D tekening lay-out fabriekVerklaring 2D tekening lay-out fabriek

Schaal

Het gekozen schaal is 1 : 100. Dit geeft de ruimte om de tekening goed op een A3 weer te geven.

Legenda

In de tekening zijn vele symbolen weergeven. In de legenda worden de symbolen uitgelegd.

Productieproces

De drie gekozen banen voor de productie is uit schatting bepaald. Het moet alleen duidelijk zijn hoe de AGV er langs rijdt en waar de laad- en lospunten zijn bij zo'n band.

Opslag materialen en onderdelen

Dit concept is uit schatting bepaald. Op de tekening moet worden weergeven waar de AGV de materialen en onderdelen haalt die nodig zijn voor de productieproces.

Magneten

De magneten zijn een afstand van 500 mm van elkaar geplaatst. Dit geeft meer nauwkeurigheid voor de route die de AGV loopt. De magneten zijn door de hele hal geplaatst. Mocht de eerste route verhindert zijn, moet de AGV een alternatieve route lopen om toch van A naar B te kunnen rijden.

Opslag tandwielkasten


Dit concept is uit schatting bepaald. De tekening moet alleen weergeven waar de tandwielkasten worden opgeslagen.

Maten

De maten zijn naar schatting bepaald.


7.7. KostenbepalingKostenbepaling

De kosten zijn naar schatting bepaald.

Beschrijving Aantal Eenheid Prijs per eenheid BTW Bedrag

Overbrenging

Ketting (1.5meter) 1 Stuks € 78,00 19,00% € 78,00

Tandwiel klein 2 Stuks € 45,00 19,00% € 90,00

Tandwiel groot 2 Stuks € 60,00 19,00% € 120,00

Laaddek, battery swamp, traffic control

Laaddek 1 Stuks € 600,00 19,00% € 600,00

Battery swamp + Accu 1 Stuks € 6.500,00 19,00% € 6.500,00

Traffic control 1 Stuks € 800,00 19,00% € 800,00

Tramrem

Remsysteem 2 Stuks € 150,00 19,00% € 300,00

Remblokken 2 Stuks € 40,00 19,00% € 80,00

Hydrauliek

Stuurcilinder en stuurpomp 1 Stuks € 670,00 19,00% € 670,00

Computer en signaalgever 1 stuks € 1.100,00 19,00% € 1.100,00

Elektro-hydraulische pomp 1 Stuks € 750,00 19,00% € 750,00

Hydrauliek slangen en noodkabel 1 Stuks € 240,00 19,00% € 240,00

Frame

Frame buizen 8 meter € 79,00 19,00% € 632,00

Lasnaden 30 lasnaden € 15,00 19,00% € 450,00

Electromotor

Electromotor 1 Stuks € 5.000,00 19,00% € 5.000,00

Assen en behuizing


Vooras (inclusief lagers en wielen) 1 stuks € 550,00 19,00% € 550,00

Achteras (inclusief lagers en wielen) 1 Stuks € 400,00 19,00% € 400,00

Behuizing 1 Stuks € 2.500,00 19,00% € 2.500,00

Subtotaal € 20.860,00

BTW bedrag 19%

€ 3.963,40 Totaal

€ 24.823,40

8.8. ConclusieConclusie

Het uiteindelijke ontwerp voldoet aan alle eisen zoals die zijn opgesteld in het PVE. Dit houdt onder anderen in dat de AGV een laadvermogen heeft van 1000 kilogram en een maximum snelheid van 1 meter per seconde.

Uit het verrichtte onderzoek zijn de volgende gegevens te concluderen. Het frame van de AGV bestaat uit holle buizen. Deze buizen hebben een uitwendige diameter van 90 mm met een wanddikte van 4.05 mm.

De AGV wordt bekrachtigd door een elektromotor met een vermogen van circa twee kilowatt. De benodigde elektriciteit voor de elektromotor wordt geleverd door een Lithium ion accu van het merkt Victron.

De overbrenging is bepaald op 1 op 46. Deze overbrenging gebeurt door middel van een ketting. De wielen van de AGV hebben een diameter van 30 centimeter. De besturing van de AGV is door middel van een hydraulische systeem, hiervoor is een aparte elektromotor geplaatst.

De voor de lokalisatie van de AGV bestaat uit twee aparte systemen. Zone control, hierdoor weet de AGV zijn locatie en welke richting hij op moet. Vooruit sensor control dient als nood installatie om aanrijdingen of botsingen te voorkomen.


Het laad dek is niet in hoogte verstelbaar, de nadelen van dit systeem waren te groot. Het laad dek bestaat uit afzonderlijke rollen waarvan enkele zijn aangedreven.

De lagers van voor en achteras zijn berekend. De lagers van de vooras is van het type 6014, de lagers van de achteras zijn van het type 6012.


9.9. LiteratuurlijstLiteratuurlijst

Hoogland, W. Rapport over rapporteren. 5de druk, Rotterdam/Delft, maart 2006

Hibbeler, R.C. Mechanica voor technici Dynamica. 4de druk, Amsterdam, oktober 2009

Muchs. D, Wittel. H, Becker. M, Jannasch. D, Voßiek Roloff / Matek Machine Onderdelen Theorieboek. 4de druk, Den Haag, mei 2005

Muchs. D, Wittel. H, Becker. M, Jannasch. D, Voßiek Roloff / Matek Machine Onderdelen Tabellenboek. 4de druk, Den Haag, april 2005


BijlagenBijlagen

I.I. ManagementverslagManagementverslag

Het ontwerp van de AGV en de aanvullende opdracht, het vervaardigen van een lay-out van de productie van de tandwielenfabriek, is tot stand gekomen in een projectgroep van 10 ontwerpers en constructeurs. Terugblikkend op de gestelde projectdoelen van het Plan van Aanpak, heeft de groep het ontwerp met de beroepsproducten binnen de grenzen weten te vervaardigen, zo ook binnen de planning.

De ontwerpgroep bestond dit project uit 10 personen welke reeds op elkaar waren ingespeeld door een eerder project welke tot stand was gekomen. Dit project was iedereen bekend met de sterke persoonlijke kanten en als projectleider was dit project te merken dat het verloop in het algemeen prima in elkaar over liep, gezien iedereen wist waar hij bij de andere projectleden aan toe was. De peerreviews welke dit project tussentijds en reeds ook in het vorige project werden uitgevoerd, hebben ervoor gezorgd dat de ontwerpers en constructeurs konden reflecteren en wisten hoe anderen hun werk beoordelen.

Binnen de termijn van 7 weken is een ontwerp afgeleverd welke voldoet aan de Eisen en Wensen van o.a. de opdrachtgever. Het vervaardigen van de assembly heeft iets langer op zich laten wachten, maar is door de planning waarbij uitloop was ingecalculeerd goed opgevangen. Hiernaast heeft de assembly engineer zijn verantwoordelijkheid genomen om de assembly op orde te krijgen. Verschillende deelonderwerpen binnen het ontwerp van een mechatronische installatie zijn uitgewerkt. Verassende keuzes zijn gemaakt naar aanleiding van de ontwerpfase, zoals de keuze voor een aandrijving op basis van hydrauliek. Ook is kennisgemaakt met de aandrijftechniek. Al met al heeft dit project positieve constructieve kennis en projectervaring als bagage meegegeven voor de ontwerpers en constructeurs bij het ontwerp van de AGV.


II.II. SamenstellingstekeningSamenstellingstekening

Zie volgende pagina voor samenstellingstekening.


IV.IV. WerktekeningWerktekeningenen

Zie volgende pagina voor 2D werktekeningen.


AVG - eduweb.hhs.nleduweb.hhs.nl/~09058389/Eindrapport AVG H2.2.docx · Web viewBetreffende het...

Documents

Transcript of AVG - eduweb.hhs.nleduweb.hhs.nl/~09058389/Eindrapport AVG H2.2.docx · Web viewBetreffende het...