Как да изберем интегриран стъпков серво мотор за четирипосочни палетни совалки?

Четирипосочните совалки за палети се превръщат във важно решение за автоматизация за складове, които се нуждаят от съхранение с висока плътност, гъвкаво движение на палети и надеждна автоматизирана обработка . За разлика от конвенционалните палетни совалки, които се движат главно по фиксирана релса, четирипосочната совалка може да се движи както в надлъжна, така и в напречна посока. Това позволява едно превозно средство да обслужва множество складови ленти и прави разположението на склада по-гъвкаво.

Двигателната система играе критична роля в тази архитектура. Подходящ интегриран стъпков серво мотор , известен също като an интегриран стъпков двигател със затворен контур , може да комбинира двигателя, драйвера, енкодера и електрониката за управление в компактна единица за движение. За производителите на четирипосочни палетни совалки тази интеграция може да опрости окабеляването, да намали пространството в шкафа, да подобри производителността на позициониране и да направи задвижващата система по-лесна за персонализиране.

Но изборът на двигател не трябва да започва само с размера на рамката на двигателя или номиналния въртящ момент. Трябва да разгледаме пълния работен цикъл на совалката, включително тегло на палета, ускорение, диаметър на колелото, скорост на движение, условия на пистата, точност на позициониране, работен цикъл, напрежение на батерията, метод на комуникация и топлинни характеристики.

Какво представлява четирипосочната совалка за палети?

Четирипосочната совалка за палети е автоматизирано превозно средство за съхранение и извличане, предназначено да премества палети през складови системи за съхранение с висока плътност. Неговата определяща характеристика е способността му да се движи в четири посоки : напред, назад, наляво и надясно.

Типичната система включва:

• Стелажи за съхранение на палети

• Четирипосочни превозни средства

• Механизми за повдигане или прехвърляне

• Задвижващи двигатели

• Управляваща електроника

• Енкодери и сензори

• Батерийна система

• Софтуер за управление на склад или контрол на склад

Превозното средство обикновено се движи по релси, монтирани вътре в структурата на багажника. Когато достигне позиция за прехвърляне, вторичният му механизъм за движение му позволява да промени посоката и да влезе в друга пътека.

Тази конфигурация осигурява голямо предимство: една совалка може потенциално да има достъп до множество места за съхранение, без да изисква специално превозно средство за всяка лента.

За операторите на складове резултатът може да бъде по-висока плътност на складиране и по-добро използване на наличното подово пространство.

За производителите на оборудване обаче четирипосочното движение въвежда допълнителни изисквания към системата за движение. Задвижващите двигатели трябва да работят надеждно в различни посоки, като същевременно поддържат предвидима скорост, въртящ момент и позициониране.

Защо изборът на двигател има значение при дизайна на четирипосочната совалка

Задвижващият мотор не е просто отговорен за движението на совалката.

Пряко засяга:

• Стартиране на изпълнението

• Скорост на пътуване

• Точност на позициониране

• Реакция при промяна на посоката

• Стабилност при работа с палети

• Консумация на батерията

• Шум и вибрации

• Топлинна производителност

• Изисквания за поддръжка

• Общ размер на автомобила

Двигател, който изглежда адекватен въз основа на номиналния въртящ момент, все още може да работи лошо, ако приложението изисква чести стартирания, спирания, ускорение, забавяне, движение на заден ход или изкачване през малки механични преходи.

Четирипътните совалки за палети обикновено работят в повтарящи се цикли. Превозното средство ускорява, пътува, забавя, спира на определена позиция, извършва операция по обработка на палети и след това променя посоката или се връща. Това означава, че двигателят изпитва непрекъснато променящо се натоварване, а не обикновено състояние на постоянна скорост.

Поради тази причина препоръчваме да изберете двигателя въз основа на пълния профил на движение , вместо да използвате номиналната мощност като единствен критерий за избор.

Какво представлява интегриран стъпков серво мотор?

Интегриран стъпков серво мотор съчетава няколко компонента за управление на движението в един възел.

Една конвенционална система за движение може да изисква:

Стъпков двигател + външен драйвер + енкодер + окабеляване + интерфейс на контролера

Интегрирана стъпкова система със затворен контур може да комбинира двигателя, драйвера и енкодера в едно компактно устройство.

Енкодерът непрекъснато осигурява обратна връзка за позицията на ротора. Интегрираният драйвер използва тази информация, за да наблюдава движението на двигателя и правилното позициониране.

Това създава практическо средно положение между конвенционалните стъпкови системи с отворен цикъл и по-сложните серво архитектури.

За четирипосочни палетни совалки тази архитектура е привлекателна, защото превозното средство има ограничено пространство за инсталиране и изисква множество функции за координирано движение.

Jkongmotor Персонализирани серво моторни движения

Доставчик на решение за интегриран DC серво мотор на едно място

Типове интегрирани стъпкови серво мотори

Интегриран стъпков серво мотор съчетава двигателя и електрониката за управление на движението в компактен модул. В зависимост от механичната структура и изискванията за контрол, това семейство продукти може да бъде конфигурирано с енкодер, драйвер, скоростна кутия, линеен винт или защитен корпус.

В сравнение с конвенционален стъпков двигател, който използва отделен външен драйвер, интегрираният дизайн може да опрости системното окабеляване, да намали пространството за инсталиране и да направи интегрирането на машината по-лесно. Версиите със затворен контур също използват обратна връзка за наблюдение на позицията на двигателя и подобряване на надеждността на движението.

1. Интегриран стъпков серво мотор

Интегрираният стъпков серво мотор е основната конфигурация в това семейство продукти. Той съчетава стъпков двигател с вътрешен драйвер и базирана на енкодер система за обратна връзка.

Моторът може да получава команди за движение, докато интегрираната електроника управлява тока, скоростта и контрола на позицията. Обратната връзка със затворен контур помага на системата да открие позиционно отклонение, причинено от промени в натоварването или работни условия.

Основни характеристики

• Стъпков двигател с интегрирана задвижваща електроника

• Обратна връзка на енкодера за работа в затворен контур

• Точно и повторяемо позициониране

• Компактна структура за управление на двигателя

• Намалено външно окабеляване

• Множество опции за управление и комуникация

• Подходящ за многоосни системи за движение

Тази конфигурация обикновено се разглежда, когато една машина изисква повече обратна връзка и способност за контрол, отколкото стъпкова система с отворен цикъл, като същевременно запазва структурната простота на стъпковия двигател.

2. Интегриран стъпков двигател с редуктор

Интегриран стъпков двигател с редуктор добавя скоростна кутия към двигателя и интегрирания задвижващ модул. Намаляването на скоростта променя съотношението между скоростта на двигателя и изходящия въртящ момент, позволявайки на системата да се справя с приложения, които изискват по-голяма механична сила при по-ниска изходна скорост.

Планетарните скоростни кутии са една обща конфигурация, при която компактният размер, предаването на въртящия момент и механичната ефективност са важни.

Основни характеристики

• Мотор, водач и скоростна кутия, интегрирани в един възел

• По-висок изходен въртящ момент чрез намаляване на предавката

• По-ниска изходна скорост

• Компактна трансмисия

• Предлагат се различни предавателни числа за различни натоварвания

• Подходящ за приложения с ограничено пространство за инсталиране

Редукторната конфигурация е полезна, когато стандартен стъпков двигател не осигурява необходимия изходен въртящ момент или когато машината изисква по-бавно, контролирано движение.

3. Интегриран червячен стъпков двигател

The Интегрираният червячен стъпков двигател съчетава стъпков двигател и интегрирано задвижване с червячна скоростна кутия.

Червячната трансмисия осигурява значително намаляване на скоростта в рамките на сравнително компактно механично устройство. Неговата изходна конфигурация под прав ъгъл може също да опрости механичната интеграция, където моторът и задвижваният механизъм трябва да бъдат разположени перпендикулярно един на друг.

Основни характеристики

• Висока способност за намаляване на скоростта

• Повишен изходен въртящ момент

• Структура на предаване под прав ъгъл

• Компактна механична подредба

• Подходящ за движение с ниска скорост

• Може да осигури характеристики на задържане в зависимост от дизайна на скоростната кутия

Конфигурациите с червячна предавка могат да се разглеждат за позициониране, повдигане, регулиране и механизми за обработка на материали, където намаляването и механичното задържане са важни.

4. Интегриран стъпков серво мотор с червячна предавка

Интегрираният стъпков серво мотор с червячна предавка съчетава три функционални елемента: стъпков двигател, червячна скоростна кутия и управление със затворен контур.

Енкодерът предоставя обратна информация за позицията към интегрираната управляваща електроника. Междувременно червячната скоростна кутия осигурява механична редукция между двигателя и изходящия вал.

Тази комбинация е предназначена за системи, които се нуждаят както от висок редуциращ въртящ момент, така и от позициониране, контролирано от обратна връзка.

Основни характеристики

• Работа със стъпково серво затворен контур

• Интегрирана червячна скоростна кутия

• Обратна връзка за позиция, базирана на енкодер

• Опции с висок коефициент на намаляване

• Повишен изходен въртящ момент

• Компактен пакет двигател и трансмисия

• Намалено окабеляване на системата за управление

Действителната способност за самозаключване на червячна скоростна кутия зависи от фактори като геометрия на зъбното колело, съотношение на редукция, натоварване, смазване и работни условия, така че трябва да се потвърди за конкретното приложение, а не да се приема само от типа на скоростната кутия.

5. Интегриран водоустойчив стъпков серво мотор

The Интегрираният водоустойчив стъпков серво мотор е разработен за оборудване, работещо в среди, където влага, прах, пръски вода или други външни замърсители могат да повлияят на конвенционалните двигателни модули.

Моторът, компонентите за обратна връзка и задвижващата електроника са затворени в защитена конструкция. Подходящият IP рейтинг трябва да бъде избран според действителното излагане на оборудването на околната среда.

Основни характеристики

• Интегрирана стъпкова серво архитектура

• Затворен двигател и електронни компоненти

• Обратна връзка от енкодера

• Намалено външно окабеляване

• Опции за защита за взискателни среди

• Подходящ за оборудване, изложено на влага или прах

Тази конфигурация може да бъде полезна в машини за обработка на храни, външна автоматизация, мобилно оборудване, селскостопански машини и други системи, където защитата на околната среда е част от спецификацията на двигателя.

6. Интегриран линеен стъпков серво мотор

Интегриран линеен стъпков серво мотор е проектиран да произвежда контролирано линейно движение, вместо да разчита само на изхода на въртящия се вал.

Винтов механизъм преобразува въртенето на двигателя в линейно изместване, докато интегрираният енкодер и управляващата електроника осигуряват обратна връзка за позициониране.

В зависимост от дизайна на машината могат да бъдат избрани различни винтови конструкции, за да се постигне необходимия ход, скорост, товароносимост и производителност на позициониране.

Основни характеристики

• Интегриран двигател и задвижване

• Обратна връзка, базирана на енкодер

• Директно линейно позициониране

• Компактна конфигурация на задвижващия механизъм

• Повтарящо се линейно движение

• Опции за водещ винт или сферичен винт

• Персонализиран ход и механичен интерфейс

Този дизайн е особено подходящ за оборудване, което се нуждае от контролирано линейно движение без изграждане на отделна комбинация двигател-задвижващ механизъм-задвижващ механизъм.

7. Интегриран стъпков двигател с линейно движение

Интегрираният стъпков двигател с линейно движение представлява по-завършен механизъм за линейно движение. Вместо да предоставя само двигателя, продуктът може да интегрира двигателя с винтов механизъм, направляваща структура, каретка или други механични компоненти.

Резултатът е готова за интегриране единица за линейно движение, която може да намали броя на отделните компоненти, необходими по време на сглобяването на машината.

Основни характеристики

• Интегрирана структура на линейния задвижващ механизъм

• Моторизирано задвижване с винт

• Компактен механичен дизайн

• Повтарящо се позициониране

• Опционални линейни направляващи и носещи конструкции

• Гъвкав ход и монтажни конфигурации

• Подходящ за автоматизирано линейно позициониране

Този тип решение е много подходящо за компактни модули за автоматизация, лабораторно оборудване, инспекционни машини, полупроводниково оборудване, CNC системи и роботизирани механизми.

Как се сравняват различните интегрирани стъпкови двигатели

Основната разлика между тези конфигурации е изискването за движение, за което са предназначени.

Ключови функции, необходими за четирипосочни двигатели за совалка на палети

Не всеки интегриран стъпков двигател е подходящ за складови приложения. Обикновено оценяваме няколко функции, преди да изберем окончателната конфигурация.

1. Обратна връзка за позицията в затворен контур

Обратната връзка за позицията е едно от най-важните изисквания.

Стъпковият двигател с отворен цикъл приема, че командваното движение е завършено. При претоварване, прекомерно ускорение, механично съпротивление или други необичайни условия, двигателят може да загуби синхронизация.

Стъпковият двигател със затворен контур използва енкодер за наблюдение на действителното движение на ротора.

Това позволява на системата да открива грешки при движение и да подобрява надеждността на позициониране.

За четирипосочен транспорт това е особено полезно, когато превозното средство трябва да спре на повтарящи се позиции на багажник за:

• Зареждане на палети

• Разтоварване на палети

• Прехвърляне на лентата

• Подравняване на позицията

• Ангажиране на повдигане

• Промени в посоката

2. Достатъчен стартов въртящ момент

Стартовият въртящ момент често е по-важен от простото гледане на непрекъснатия въртящ момент на двигателя.

Натоварена совалка за палети трябва да преодолее:

• Маса на превозното средство

• Палетно натоварване

• Съпротивление при търкаляне

• Загуби в скоростната кутия

• Релсово съпротивление

• Триене между колело и релса

• Сила на ускорение

Ако совалката работи на лек наклон или срещне допълнително механично съпротивление, необходимият начален въртящ момент може да се увеличи значително.

Затова препоръчваме да изчислите необходимия въртящ момент на колелото, преди да изберете двигателя.

Опростена връзка е:

F = ma + Fᵣ + Fg

където:

• F = необходима теглителна сила

• m = обща движеща се маса

• a = ускорение

• Fᵣ = съпротивление при търкаляне и механично съпротивление

• Fg = гравитационно съпротивление, когато е приложимо

Тогава въртящият момент на колелото може да бъде оценен от:

T = F × r

където r е ефективният радиус на колелото.

Тогава изходният въртящ момент на двигателя трябва да отчита съотношението на скоростната кутия и ефективността на трансмисията.

3. Контролирано ускоряване и забавяне

Совалката за палети не трябва да ускорява или спира агресивно, без да вземе предвид полезния товар.

Рязкото ускорение може да причини:

• Движение на палети

• Механичен удар

• Приплъзване на колелото

• Повишено структурно напрежение

• По-високо текущо търсене

Следователно подходяща интегрирана стъпкова серво система трябва да поддържа контролирани профили на ускорение и забавяне.

Плавното движение е особено важно при транспортиране на чупливи или нестабилни товари.

4. Надеждно обръщане на посоката

Четирипосочните совалки често променят посоката на движение.

Моторната система трябва да обработва повтарящи се команди напред/назад без прекомерни вибрации или грешка при позициониране.

Стъпково серво устройство със затворен контур осигурява обратна връзка, която помага на системата за управление да провери дали моторът е следвал зададеното движение.

Това е една от причините, поради която много разработчици на оборудване смятат интегриран стъпков двигател със затворен контур за компактни автоматизирани превозни средства.

Защо много клиенти избират интегрирани стъпкови двигатели със затворен контур?

За четирипосочни палетни совалкови системи клиентите обикновено търсят повече от двигател, който може просто да движи превозното средство. Задвижващата система трябва да осигурява стабилен въртящ момент, точно движение, надеждна обратна връзка, компактен монтаж и лесна интеграция с контролера на совалката.

Ето защо интегрираните стъпкови двигатели със затворен контур се превърнаха в привлекателна опция за много автоматизирани приложения за обработка на материали. Чрез комбиниране на стъпковия двигател, драйвера и енкодера в едно устройство, те могат да опростят задвижването, като същевременно осигуряват способността за обратна връзка, необходима за повтарящи се движения на совалката.

Компактен и спестяващ място дизайн

Четирипътната палетна совалка има много ограничено пространство за монтаж. Задвижващият мотор, скоростната кутия, батерията, контролерът, сензорите и механичните компоненти трябва да се поберат в сравнително компактно шаси на превозно средство.

Интегриран стъпков двигател със затворен контур съчетава двигателя и драйвера в един модул, намалявайки необходимостта от отделни места за монтиране на драйвера. Това може да даде на дизайнерите на оборудване повече свобода при подреждането на вътрешните компоненти.

За компактните складови роботи това може да се превърне в по-чисто механично оформление и по-лесна интеграция.

Опростено окабеляване на двигателя

Традиционните стъпкови системи обикновено изискват отделни връзки между двигателя, драйвера, енкодера и контролера. Тъй като броят на осите на движение се увеличава, окабеляването може бързо да се усложни.

При интегриран мотор голяма част от задвижващата електроника е включена в модула на двигателя. Това може да намали изискванията за насочване на кабела и да опрости монтажа.

За мобилно оборудване, като четирипосочни совалки, по-малкото външни връзки също могат да направят поддръжката и отстраняването на неизправности по-лесни.

Обратна връзка за позицията в затворен контур

Една от най-големите разлики между стъпков двигател с отворен цикъл и стъпков двигател със затворен контур е енкодерът.

Интегриран стъпков двигател със затворен контур използва обратна връзка от енкодера, за да наблюдава действителното движение на двигателя. Системата за управление може да сравни зададената позиция с действителната реакция на двигателя и да идентифицира отклоненията на движението.

Това е полезно, когато совалката за палети трябва многократно да спира на определени места за:

• Товарене и разтоварване на палети

• Позициониране на стелажи

• Прехвърляне на лентата

• Ангажиране на повдигане

• Движение напред и назад

• Подравняване на автомобила

За автоматизацията на склада повторяемото позициониране може да бъде също толкова важно, колкото и необработеният въртящ момент на двигателя.

Добър въртящ момент при ниска скорост

Стъпковите двигатели са известни с това, че осигуряват полезен въртящ момент при ниски и умерени скорости. Тази характеристика може да бъде от полза за приложенията с палетни совалки, тъй като превозното средство често тръгва от стационарно положение със значителен полезен товар.

Правилно избраният интегриран стъпков серво мотор може да осигури въртящия момент, необходим за контролирано стартиране, ускорение, забавяне и позициониране, без да е необходим ненужно голям двигател.

Действителният двигател все още трябва да бъде избран според общата маса на превозното средство, теглото на палета, диаметъра на колелото, съотношението на скоростната кутия, ускорението и работния цикъл.

Надеждна старт-стоп работа

Четирипътните совалки за палети рядко работят с една и съща постоянна скорост за дълги периоди. Техният профил на движение обикновено се състои от ускорение, движение с постоянна скорост, забавяне, спиране и рестартиране.

Този повтарящ се цикъл старт-стоп поставя различни изисквания към задвижването в сравнение с непрекъснатата работа на конвейера.

Обратната връзка със затворен контур може да помогне на моторната система да реагира на променящите се работни условия и да открие отклонения, причинени от прекомерно натоварване, механично съпротивление или други необичайни условия.

По-ниска сложност на системата

Интегрираният двигател не елиминира непременно всеки външен компонент, но може да намали броя на отделните компоненти за управление на движението, необходими около всеки двигател.

Вместо да проектирате система около:

Мотор + външен драйвер + енкодер + множество връзки

проектантът на оборудването може да използва интегрирана единица за движение, съдържаща:

Мотор + драйвер + енкодер

Това може да направи цялостната система по-лесна за стандартизиране, особено когато се използват няколко подобни задвижващи оси.

Гъвкави възможности за комуникация

Съвременните интегрирани стъпкови серво мотори могат да бъдат конфигурирани за различни архитектури на управление в зависимост от приложението.

Общите опции включват импулс/посока, RS485, Modbus, CANopen и EtherCAT.

За сравнително проста ос на движение импулсното управление може да е достатъчно. За мрежов складов робот с множество координирани оси, fieldbus като CANopen или EtherCAT може да осигури по-централизирана комуникация и контрол.

Подходящият интерфейс трябва винаги да съответства на главния контролер и софтуерната архитектура на совалката.

Подходящ за персонализирани дизайни на совалки

Четирипосочните совалки за палети често са проектирани според специфични складови изисквания. Размерите на превозното средство, капацитетът на полезен товар, конфигурацията на колелата, напрежението на батерията, скоростната кутия, комуникационната система и пространството за инсталиране могат да се различават.

В резултат на това стандартните каталожни спецификации не винаги осигуряват най-доброто прилягане.

Интегриран стъпков серво мотор може да бъде персонализиран с различен въртящ момент на двигателя, напрежение, енкодер, скоростна кутия, изходящ вал, кабел, конектор, комуникационен интерфейс и конфигурации за монтаж.

Това прави персонализирането на OEM особено полезно за производителите на совалки за палети, които разработват специална платформа за превозни средства.

Практически баланс между производителност и интеграция

За много компактни автоматизирани превозни средства решението не е просто между конвенционален стъпков двигател и високопроизводителна AC серво система.

Интегриран стъпков двигател със затворен контур може да осигури практична комбинация от характеристики на стъпковия въртящ момент, обратна връзка на енкодера, интегрирана електроника, компактна конструкция и гъвкав контрол.

За приложения с четирипосочна палетна совалка, където необходимата скорост и динамична производителност попадат в работния диапазон на двигателя, тази комбинация може да опрости задвижването, като същевременно поддържа обратната връзка за движение, необходима за надеждна автоматизирана работа.

Окончателният избор все още трябва да се основава на цялостното приложение, а не само на типа двигател. Полезният товар, ускорението, скоростта на движение, диаметърът на колелото, ефективността на скоростната кутия, работният цикъл, напрежението на батерията, топлинните условия и изискванията за позициониране трябва да бъдат оценени преди избора на двигателя.

Как да изберете правилния интегриран стъпков серво мотор

1. Започнете с общото натоварване на превозното средство

Първият параметър трябва да бъде пълната движеща се маса.

Не изчислявайте само теглото на палета.

Трябва да вземем предвид:

Маса на превозното средство + маса на палета + максимално тегло на стоките

Ако превозното средство тежи 250 kg и максималното натоварване на палета е 1000 kg, задвижващата система трябва да се движи приблизително 1250 kg, преди да се отчетат други динамични фактори.

Максималното работно състояние трябва да се използва за оразмеряване на двигателя.

2. Изчислете необходимия въртящ момент

Въртящият момент на двигателя трябва да се изчисли от действителните изисквания за колелата.

Основният процес е:

Обща маса → необходима теглителна сила → въртящ момент на колелото → изходен въртящ момент на скоростната кутия → въртящ момент на двигателя

Този подход е по-надежден от избора на двигател просто защото неговият каталожен въртящ момент изглежда близък до очакваното натоварване.

3. Проверете необходимата скорост на движение

Скоростта на двигателя зависи от:

• Диаметър на колелото

• Желаната скорост на автомобила

• Редукторно предавателно число

Приблизителната връзка е:

Скорост на превозното средство = обиколка на колелото × обороти на колелото

Ако се използва скоростна кутия, скоростта на двигателя трябва да се изчисли според избраното предавателно отношение.

Високоскоростен мотор, комбиниран с подходяща скоростна кутия, може да осигури практически баланс между скоростта и въртящия момент на колелото.

4. Оценете изискванията за ускорение

Две совалки, носещи еднакво тегло на палета, може да изискват напълно различни двигатели, ако техните цели за ускорение са различни.

Совалка, предназначена за високопроизводителна складова дейност, може да стартира и спира много пъти в минута.

Следователно трябва да оценим:

• Целево ускорение

• Целево забавяне

• Честота на цикъла

• Максимална скорост

• Стоп честота

• Честота на смяна на посоката

5. Помислете за напрежението на батерията

Напрежението на батерията пряко влияе върху електрическата архитектура.

Обичайните системи за мобилна автоматизация могат да използват 24 VDC, 36 VDC или 48 VDC , в зависимост от размера на превозното средство и изискванията за захранване.

Двигател, проектиран за конкретно напрежение на DC шина, трябва да бъде съобразен с батерията на совалката и архитектурата на контролера.

За мобилни системи с по-висока мощност по-високото постоянно напрежение може да помогне за намаляване на тока за същото ниво на мощност, което може да опрости дизайна на кабела и електричеството.

6. Изберете подходящия комуникационен интерфейс

Модерните четирипосочни палетни совалки често изискват комуникация между двигателната система и контролера на превозното средство.

В зависимост от архитектурата интегрираният двигател може да се нуждае от интерфейси като:

• Пулс/Посока

• RS485

• Modbus RTU

• CANopen

• EtherCAT

Правилният интерфейс зависи от контролера на превозното средство и необходимата архитектура за управление на движението.

За проста ос може да е достатъчно импулсно управление.

За мрежова многоосна система CANopen или EtherCAT могат да осигурят по-интегрирана комуникационна архитектура.

Избор на енкодер за приложения с четирипосочна совалка

Изборът на енкодер заслужава специално внимание.

Базовият инкрементален енкодер може да осигури обратна връзка за позицията на двигателя, докато абсолютният енкодер може да предостави информация за позицията, без да изисква същия тип реконструкция на позиция след прекъсване на захранването.

За мобилно оборудване за автоматизация изборът на енкодер трябва да вземе предвид:

• Точност на позицията

• Резолюция

• Поведение при стартиране

• Съвместимост на контролера

• Условия за изключване на батерията

• Изисквания за насочване

• Комуникационен протокол

За приложения, където възстановяването на позицията е важно, опциите за абсолютен енкодер могат да осигурят допълнителна гъвкавост на системно ниво.

Топлинните характеристики са лесни за пренебрегване

Моторът може да осигури достатъчен пиков въртящ момент и все пак да бъде неподходящ за продължителна работа, ако термичните характеристики са недостатъчни.

Най-важните въпроси включват:

• Колко време совалката работи непрекъснато?

• Колко често се ускорява?

• Колко често спира?

• Какво е средното натоварване на двигателя?

• Какво е пиковото натоварване?

• Каква е температурата на околната среда?

• Моторът монтиран ли е в затворено шаси?

• Има ли достатъчен въздушен поток?

Интегриран двигател, монтиран в компактно шаси на совалка, може да има по-малко естествено разсейване на топлината от двигател, монтиран в отворена индустриална машина.

Следователно непрекъснатият въртящ момент и топлинните характеристики трябва да се оценяват заедно с върховия въртящ момент.

Избор на скоростна кутия за мотори за палетни совалки

В много приложения с четирипосочна совалка, моторът е съчетан с скоростна кутия.

Скоростната кутия може да увеличи изходящия въртящ момент, като същевременно намали скоростта на колелото.

Общи съображения включват:

• Предавателно отношение

• Изходен въртящ момент

• Механична ефективност

• Луфт

• Срок на експлоатация

• Конфигурация на вала

• Монтажни размери

• Радиална товароносимост

Ниският луфт е особено полезен, когато се изисква точно позициониране и повтарящо се спиране.

Скоростната кутия също трябва да бъде избрана според действителното натоварване на колелата и конструкцията на механичната трансмисия, а не само въртящия момент на двигателя.

Интегрирано стъпково серво устройство срещу традиционен отворен стъпков двигател

Основната разлика е обратната връзка.

За четирипосочна совалка за палети, работата в затворен контур може да бъде особено полезна, тъй като се очаква превозното средство да извършва повтарящи се позициониране и промени в посоката.

Често срещани грешки при избора на мотор за совалка

Избор само по номинален въртящ момент

Номиналният въртящ момент не описва пълното динамично изискване.

Ускорението, ефективността на скоростната кутия, радиусът на колелото, разпределението на натоварването и работният цикъл също трябва да бъдат взети предвид.

Игнориране на върховото натоварване

Мотор, който работи с празна совалка, може да се затрудни, когато превозното средство носи максималния си палетен товар.

Оразмеряването на двигателя винаги трябва да включва максималния очакван полезен товар.

Използване на прекомерен капацитет на двигателя

Прекомерното не е автоматично по-добро.

Извънгабаритният двигател може да увеличи:

• Тегло на превозното средство

• Консумация на батерията

• цена

• Място за монтаж

• Механични изисквания

Целта е подходящо оразмерен двигател с достатъчен оперативен резерв.

Игнориране на топлинните условия

Пиковият въртящ момент обикновено е наличен за ограничено работно състояние. Непрекъснатата работа изисква термичен анализ.

Избор на мотор преди механичния дизайн

Изборът на мотор трябва да бъде координиран с колелото, скоростната кутия, шасито, батерията и системата за управление.

Моторът трябва да се третира като част от цялостното задвижване, а не като изолиран компонент.

Защо OEM персонализирането може да има значение за четирипосочни палетни совалки

Четирипътните палетни совалки не са изградени около един универсален дизайн на задвижването. Товароносимостта, размерите на превозното средство, размерът на колелата, напрежението на батерията, съотношението на скоростната кутия, скоростта на движение, комуникационната система и пространството за инсталиране могат да варират значително между различните проекти за автоматизация на склада. Поради тези разлики, стандартният двигател може не винаги да осигурява правилната комбинация от въртящ момент, скорост, обратна връзка, управление и механична съвместимост.

Това е мястото, където OEM персонализирането става важно. Работата директно с производителя на интегриран стъпков серво мотор позволява двигателят да бъде конфигуриран около действителния дизайн на совалката, вместо да принуждава архитектурата на превозното средство да побира стандартен двигател.

Спецификациите на двигателя могат да съответстват на действителното натоварване на совалката

Четирипосочната совалка за палети се нуждае от достатъчно въртящ момент, за да премести собственото си тегло заедно с максималния товар на палета. Обаче простото избиране на двигател с по-висок номинален въртящ момент не води непременно до по-добро задвижване.

Моторът трябва да отговаря на действителните изисквания, включително:

• Максимално тегло на автомобила и палета

• Необходимо ускорение и забавяне

• Скорост на пътуване

• Диаметър на колелото

• Съотношение на скоростната кутия

• Ефективност на механичната трансмисия

• Работен цикъл

• Честота на стартиране и спиране

OEM производител на двигател може да оцени тези параметри и да конфигурира двигателя около необходимия работен профил. Това помага да се избегне както по-малкият размер на двигателя, така и ненужното наддаване.

Скоростната кутия може да бъде персонализирана с мотора

Моторът и скоростната кутия работят като едно задвижване, така че избирането им поотделно може да създаде ненужни компромиси.

Например, четирипосочна совалка може да изисква относително висок въртящ момент на колелата при контролирана скорост на движение. Вместо да се използва по-голям двигател просто за получаване на по-голям изходен въртящ момент, подходящо намаляване на предавката може да увеличи въртящия момент на колелото, като същевременно поддържа подходяща работна скорост на двигателя.

Персонализирането на OEM може да обхваща:

• Предавателно отношение

• Тип скоростна кутия

• Изходен въртящ момент

• Изходящ вал

• Размери на вала

• Монтажна конфигурация

• Ориентация на скоростната кутия

Това позволява на цялостния интегриран стъпков серво мотор и модула на скоростната кутия да пасват по-прецизно на механичната структура на совалката.

Опциите на енкодера могат да отговарят на изискванията за позициониране

Обратната връзка за позицията е важна за автоматизираните складови превозни средства, тъй като совалката трябва многократно да спира на предварително определени позиции.

Различните приложения може да изискват различни конфигурации на енкодер. В зависимост от контролната архитектура, производителите могат да определят инкрементална или абсолютна обратна връзка и да изберат подходящата разделителна способност и интерфейс на енкодера.

За приложения, изискващи надеждна информация за позиция след прекъсване на захранването или по-усъвършенствано управление на позицията, може да се обмислят и опции за абсолютен енкодер .

Персонализирането на OEM позволява конфигурацията на енкодера да бъде избрана според действителните изисквания за контролер и позициониране, вместо да се разчита на фиксирана стандартна конфигурация.

Комуникационните интерфейси могат да бъдат адаптирани към системата за управление

Моторът трябва да комуникира ефективно с главния контролер на совалката.

В зависимост от архитектурата на превозното средство, интегриран стъпков двигател със затворен контур може да използва Pulse/Direction, RS485, Modbus RTU, CANopen или EtherCAT.

Например, проста ос на движение може да използва импулсно управление, докато многоосно автоматизирано превозно средство може да се възползва от мрежова архитектура за управление.

OEM конфигурацията може да помогне да се гарантира, че комуникационният интерфейс на двигателя, контролните параметри и системата за обратна връзка са съвместими със съществуващата платформа за автоматизация на клиента.

Механичните размери могат да бъдат проектирани около ограничено пространство за инсталиране

Пространството често е основно ограничение в четирипосочната совалка за палети.

Може да се наложи задвижващият двигател да се побере заедно с:

• Батерии

• Управляваща електроника

• Повдигащи механизми

• Сензори

• Скоростни кутии

• Структурни компоненти

• Предпазни устройства

Мотор, който работи електрически, но не отговаря на наличното механично пространство, не е практично решение.

Персонализирането на OEM може да се отнася до дължината на двигателя, монтажните отвори, размерите на вала, позицията на съединителя, маршрутизирането на кабела и общите инсталационни размери . Това дава на дизайнерите на оборудване по-голяма свобода да оптимизират шасито на автомобила.

Конфигурацията на кабела и конектора може да бъде персонализирана

Мобилното складово оборудване поставя специални изисквания към кабелното трасиране.

Може да се наложи кабелът на двигателя да премине през тясно шаси, да се движи с механичен възел или да се свърже към конкретен сноп на превозно средство.

OEM доставчиците на двигатели могат да персонализират:

• Дължина на кабела

• Посока на кабела

• Тип конектор

• Местоположение на съединителя

• Окабеляване на енкодер

• Комуникационно окабеляване

• Силово окабеляване

Подходящата кабелна конфигурация може да направи монтажа по-чист и да намали ненужното окабеляване вътре в совалката.

Напрежението и мощността могат да съответстват на архитектурата на батерията

Четирипътните палетни совалки са мобилни машини, захранвани от батерии, така че електрическите спецификации на двигателя трябва да съответстват на системата за постоянен ток на превозното средство.

В зависимост от дизайна, системата може да използва 24 VDC, 36 VDC или 48 VDC архитектура на батерията , наред с други конфигурации.

Моторът трябва да бъде оценен заедно с батерията, драйвера, пиковия ток, непрекъснатия ток и очаквания работен цикъл.

Персонализирането на OEM позволява електрическата конфигурация да бъде разработена около действителната енергийна система на клиента, вместо да изисква големи промени в архитектурата на батерията на автомобила.

Персонализирането помага при управлението на топлината

Термичните характеристики могат да се превърнат в значителен проблем, когато моторът работи в компактно шаси на совалка.

Четирипосочна совалка за палети може да извършва стотици или хиляди повтарящи се цикли на движение с често ускоряване, забавяне, спиране и рестартиране. Полученото средно натоварване на двигателя може да бъде много различно от краткосрочното пиково натоварване.

По време на разработването на OEM двигателят може да бъде оценен според действителните:

Натоварване → скорост → ускорение → време на цикъл → работна температура

връзка.

Това осигурява по-добра основа за определяне на непрекъснат въртящ момент, пиков въртящ момент, размер на двигателя и топлинни изисквания.

Тестването на прототип може да намали риска от интеграция

За нова платформа за совалка за палети само лабораторните спецификации не винаги са достатъчни.

Един практически процес на разработка на OEM може да включва:

Анализ на изискванията → Избор на двигател → Механично съвпадение → Прототип → Тестване на проби → Тестване на превозни средства → Оптимизиране на параметри → Масово производство

По време на тестването на прототипа производителят и разработчикът на совалката могат да оценят стартовия въртящ момент, ускорението, позиционирането, повишаването на температурата, шума, вибрациите, консумацията на батерията и ефективността на комуникацията.

След това резултатите могат да се използват за оптимизиране на параметрите на двигателя, преди да се започне масово производство.

OEM поддръжката става по-ценна за големи проекти

За еднократна машина понякога може да е достатъчен стандартен двигател. За производител на совалки за палети, произвеждащ стотици или хиляди превозни средства обаче, последователността става много по-важна.

Доставчик на OEM може да помогне за установяване на специална конфигурация на двигателя с определени:

• Електрически параметри

• Механични размери

• Спецификации на енкодера

• Настройки за комуникация

• Конфигурация на скоростната кутия

• Конфигурация на кабела и конектора

• Изисквания за производствени тестове

Това може да направи двигателя по-лесен за стандартизиране в различни партиди превозни средства.

Какво трябва да бъде включено в спецификацията на двигателя на OEM?

Преди да се свържете с производител на интегриран стъпков серво мотор, препоръчваме да подготвите основна спецификация на приложението.

Като минимум трябва да включва:

1. Максимално тегло на автомобила

2. Максимално натоварване на палета

3. Целева скорост на пътуване

4. Ускоряване и забавяне

5. Диаметър на колелото

6. Необходим въртящ момент на колелото

7. Съотношение на скоростната кутия

8. Напрежение на батерията

9. Оперативен цикъл

10. Комуникационен протокол

11. Изискване за енкодер

12. Налично място за монтаж

13. Работна температура

14. Изисквания към кабела и съединителя

15. Очакван годишен обем на производството

Колкото по-точно са дефинирани тези параметри, толкова по-лесно е да се разработи двигател, който пасва на цялата совалкова система.

Персонализирането на OEM е повече от промяна на спецификациите на двигателя

За производителите на четирипосочни палетни совалки персонализирането на OEM не трябва да се ограничава до промяна на напрежението или дължината на двигателя. Истинската стойност идва от разработването на цялостно решение за движение около механичната и електрическата архитектура на автомобила.

Добре съчетан интегриран стъпков двигател със затворен контур може да комбинира двигателя, драйвера, енкодера и опционалната скоростна кутия в компактно задвижване. С правилното персонализиране получената система може да опрости инсталацията, да намали външните компоненти, да поддържа контрол на движението в затворен контур и да отговаря на физическите ограничения на совалката.

Поради тази причина при избора на интегриран стъпков серво мотор за четирипосочна совалка за палети , полезно е да се оценят не само каталожните спецификации, но и способността на доставчика да поддържа OEM/ODM персонализиране, разработване на прототипи, тестване на приложения и обемно производство.

Окончателен контролен списък за избор на четирипосочен совалков двигател

Преди да финализирате двигателя, препоръчваме да потвърдите пет области.

Механични: Въртящият момент достатъчен ли е за максимално натоварване на превозното средство, диаметър на колелото, съотношение на скоростната кутия и ускорение?

Електрически: Моторът отговаря ли на напрежението на батерията и архитектурата на захранването?

Контрол: Интегрираният драйвер поддържа ли необходимия интерфейс за управление Pulse, RS485, CANopen, EtherCAT или друг?

Обратна връзка: Енкодерът осигурява ли необходимите възможности за позициониране и наблюдение на движението?

Термично: Може ли моторът да се справи с действителния работен цикъл в шасито на совалката?

Успешното задвижване на четирипосочна палетна совалка следователно не се основава на избора на мотор с най-висок въртящ момент или най-голям размер на рамката. Той идва от съвпадение на въртящия момент, скоростта, обратната връзка, управлението, скоростната кутия, напрежението, топлинните характеристики и механичните размери към реалния работен профил.

За компактни складови роботи, an интегрираният стъпков серво мотор със затворен контур може да осигури практична комбинация от управление с обратна връзка, компактен монтаж, опростено окабеляване и повтарящо се движение. Когато е правилно оразмерен и персонализиран, той може да се превърне в ключова част от надеждна четирипосочна система за задвижване на палети.