Jak dosáhnout vysoce dynamického polohování u stohovacích jeřábů AS/RS pomocí AC servomotorů?

Moderní sklady jsou pod neustálým tlakem, aby skladovaly více zboží na menším prostoru, rychleji přemisťovaly palety, omezovaly chyby polohování a udržovaly spolehlivý provoz 24 hodin denně . To je jeden z důvodů, proč se automatizované skladovací a vyhledávací systémy nebo AS/RS stávají stále důležitějšími ve skladech s vysokou hustotou, výrobní logistice, distribučních centrech a automatizovaných výrobních zařízeních.

Středem mnoha paletových AS/RS systémů je stohovací jeřáb . Musí projíždět vodorovně úzkou uličkou, zvedat břemena svisle do různých úrovní regálů a ovládat zařízení pro manipulaci s břemeny pro umístění nebo vyzvednutí palet. Tyto pohyby musí být přesně koordinovány. Malá chyba polohování může mít za následek nesprávné vložení palety, kolizi s regálem, zbytečné korekční pohyby nebo delší cyklus skladování a vyskladnění.

Z tohoto důvodu není motor používaný pro pojezdové, zdvihací a manipulační osy pouhým zdrojem rotační síly. Je součástí stroje architektury řízení pohybu .

Pro vysoce dynamické aplikace AS/RS, Střídavé servomotory mohou poskytovat kombinaci točivého momentu, regulace rychlosti, zpětné vazby, řízení zrychlení, odezvy na polohování a komunikace potřebné pro koordinaci náročných profilů pohybu.

Co je AS/RS stohovací jeřáb?

, Stohovací jeřáb AS/RS také nazývaný stohovací jeřáb, skladovací a vyskladňovací stroj (SRM), nebo automatizovaný skladovací a vyskladňovací jeřáb , je automatizovaný stroj pro manipulaci s materiálem určený k přemisťování zboží mezi skladovacími místy a určenými vstupními/výstupními stanicemi.

Typický paletový stohovací jeřáb pracuje ve třech hlavních směrech pohybu:

• Horizontální pojezd podél skladové uličky

• Vertikální zvedání pro dosažení různých úrovní stojanu

• Manipulace s nákladem pomocí teleskopické vidlice, kyvadlové vidlice nebo jiného vytahovacího mechanismu

Stroj běžně spolupracuje se systémem řízení skladu (WMS), řídicím systémem skladu (WCS), PLC, senzory, polohovacími zařízeními a pohony pohybu.

Na rozdíl od konvenčního vysokozdvižného vozíku je stohovací jeřáb navržen tak, aby fungoval v definované uličce a opakoval automatizované příkazy pro skladování a vyzvedávání s omezeným lidským zásahem.

To vytváří velmi odlišné požadavky na motor.

Motor musí opakovaně zrychlovat, zpomalovat, zastavovat, couvat a přemisťovat stroj při změně podmínek zatížení. Současně může být konstrukce jeřábu vysoká a relativně flexibilní, což znamená, že agresivní zrychlení může vytvářet vibrace stožáru, které přímo ovlivňují přesnost polohování.

Výzkum dynamiky zakladač-jeřáb konkrétně identifikoval vysoká dynamická zatížení a vibrace stožáru jako faktory, které mohou snížit stabilitu stroje a přesnost polohování.

Proč jsou stohovací jeřáby AS/RS tak náročné?

Základní požadavek zní jednoduše: přesunout paletu z bodu A do bodu B.

V praxi je pohybový profil mnohem složitější.

Stohovací jeřáb může potřebovat:

1. Rychle zrychlujte z klidu.

2. Cestujte vysokou rychlostí úzkou uličkou.

3. Před dosažením cílového místa zpomalte.

4. Zastavte se v malém polohovacím okénku.

5. Zvedněte nebo spusťte těžký náklad.

6. Ovládání vysouvání a zasouvání vidlice.

7. Kompenzujte kolísání zatížení.

8. Opakujte stejný cyklus tisíckrát.

9. Koordinujte několik os bez nadměrných vibrací.

10. Neustále komunikujte s řídicí jednotkou stroje a systémem automatizace skladu.

Komerční specifikace AS/RS ilustrují, jak náročné mohou být tyto systémy. V závislosti na konstrukci stroje mohou stohovací jeřáby kombinovat vysoké rychlosti pojezdu, významné rychlosti zdvihu, značné užitečné zatížení a požadavky na polohování na milimetrové úrovni.

Zde je vysoce dynamické řízení pohybu servopohonů . důležité

Jkongmotor Přizpůsobené pohyby servomotoru

Poskytovatel řešení integrovaného stejnosměrného servomotoru na jednom místě

Co znamená vysoce dynamické polohování?

Vysoce dynamické polohování neznamená jednoduše 'pohybujte se rychleji'.

U stohovacího jeřábu AS/RS vysoce dynamické polohování znamená, že motor a hnací systém mohou rychle akcelerovat, přesně řídit rychlost, plynule zpomalovat, usadit se v cílové poloze a udržovat opakovatelnost za měnících se mechanických podmínek.

Užitečná pohybová sekvence může být reprezentována jako:

Zrychlení → Pojezd vysokou rychlostí → Řízené zpomalení → Jemné polohování → Potvrzení polohy

Obtížný je přechod mezi těmito fázemi.

Pokud je zrychlení příliš agresivní, stožár může vibrovat.

Pokud se zpomalování spustí příliš pozdě, může jeřáb překmitnout.

Pokud má motor nedostatečný točivý moment, může se pohon potýkat s těžkou paletou nebo měnícím se nákladem.

Pokud je odezva ovládání příliš pomalá, může stroj vyžadovat dodatečné korekční pohyby.

Pokud je rozlišení zpětné vazby nedostatečné, má regulátor méně informací, pomocí kterých může určit skutečnou polohu hřídele.

Cílem tedy není maximální rychlost sama o sobě. Cílem je vysoká propustnost s řízeným pohybem a předvídatelným polohováním.

Proč si mnoho designérů AS/RS vybírá Střídavé servomotory?

Pro náročné aplikace zakladačů a jeřábů nabízejí střídavé servomotory několik charakteristik, které odpovídají požadavkům automatizovaného pohybu.

1. Přesná poziční zpětná vazba

Servomotor normálně pracuje se zpětnou vazbou z kodéru nebo jiného snímače polohy.

Ovladač může porovnat přikázanou polohu se skutečnou polohou motoru a plynule upravovat odezvu motoru.

Tato architektura s uzavřenou smyčkou se zásadně liší od pouhého použití pevného napětí nebo frekvence na konvenční motor.

U zařízení AS/RS je zpětná vazba užitečná zejména během:

• Polohování

• Akcelerace

• Zpomalení

• Nízkorychlostní provoz

• Obrácení

• Naváděcí

• Variace zatížení

• Jemné polohování

Některé průmyslové servosystémy také podporují další kanály zpětné vazby pro přesnější řízení v uzavřené smyčce a kompenzaci mechanických nedokonalostí, jako je vůle a flexibilita.

2. Rychlé zrychlení a zpomalení

Systém AS/RS přináší produktivitu z doby cyklu.

Čím rychleji může jeřáb dokončit cyklus skladování nebo vyskladnění bez ohrožení stability, tím více transakcí může sklad potenciálně zpracovat.

Střídavý servosystém může být nakonfigurován pro řízené zrychlování a zpomalování namísto pouhého přepínání mezi plnou rychlostí a zastavením.

To umožňuje inženýrům vytvořit pohybový profil podle mechanických charakteristik jeřábu.

Například:

0 → zrychlení → pojezd vysokou rychlostí → řízené zpomalení → přiblížení nízkou rychlostí → zastavení

Přesné hodnoty závisí na konstrukci jeřábu, užitečném zatížení, převodovce, průměru kol, zvedacím mechanismu, geometrii regálu a bezpečnostních požadavcích.

3. Vysoký točivý moment během dynamického provozu

Stohovací jeřáb nepracuje vždy při stejném mechanickém zatížení.

Pojezdová osa se může pohybovat:

• Prázdný nosič nákladu

• Částečně naložený nosič

• Plná paleta

• Paleta s nákladem mimo střed

Zvedací osa zažívá ještě větší změny, protože motor musí překonat gravitační zatížení a mechanický převodový systém.

Z tohoto důvodu by výběr motoru měl vzít v úvahu trvalý točivý moment, špičkový točivý moment, točivý moment zrychlení, setrvačnost, převodový poměr, pracovní cyklus a požadavky na brzdění, spíše než spoléhat pouze na jmenovitý výkon motoru.

4. Stabilní řízení nízké rychlosti

Vysokorychlostní pojezd dostane jeřáb blízko k cíli.

Nízkorychlostní ovládání jej dostane do správné polohy.

Konečná fáze polohování je proto nesmírně důležitá.

Dobrý servosystém může udržovat kontrolovaný pohyb při nízké rychlosti a hladce přecházet z vysokorychlostního pojezdu do jemného polohování.

To snižuje potřebu náhlého zastavení a opakovaných opravných pohybů.

5. Potlačení vibrací

Velkou výzvou u vysokozdvižných stohovacích jeřábů jsou mechanické vibrace.

Vysoký stožár není dokonale tuhý. Rychlé zrychlení a zpomalení může vybudit strukturální režimy.

Výsledné kmitání může prodloužit dobu ustálení a učinit konečnou polohu méně stabilní.

Servosystémy mohou zahrnovat potlačení vibrací, kompenzaci rezonance, filtraci zářezů a pečlivě vyladěné profily zrychlení, aby se snížilo buzení mechanických rezonancí.

Moderní servoplatformy explicitně poskytují funkce pro potlačení vibrací a rezonance pro aplikace řízení pohybu.

Ladění serva však nemůže kompenzovat nevhodně navrženou mechanickou strukturu. Motor, převodovka, kolo, stožár, nosič nákladu, kodér a řídicí algoritmus musí být považovány za jeden systém.

Jaké funkce by měl mít AC servomotor pro AS/RS?

Při výběru střídavého servomotoru pro zakládací jeřáb AS/RS doporučujeme vyhodnotit celý systém pohonu spíše než se dívat pouze na výkon motoru.

Zpětná vazba kodéru s vysokým rozlišením

Rozlišení kodéru přímo ovlivňuje množství informací o poloze, které má ovladač k dispozici.

U náročných aplikací by kupující měli vyhodnotit:

• Rozlišení kodéru

• Absolutní nebo přírůstková zpětná vazba

• Možnost jednoho nebo více otáček

• Komunikační protokol

• Odezva na zpětnou vazbu

• Odolnost vůči prostředí

• Délka kabelu a požadavky na instalaci

Správný kodér závisí na architektuře stroje a metodě polohování.

Vysoký špičkový točivý moment

Špičkový točivý moment je důležitý během:

• Zrychlení jeřábu

• Zvedání nákladu

• Rychlý obrat

• Nouzově řízené zpomalení

• Startování při velkém zatížení

• Dynamické změny zatížení

Motor by neměl být vybírán pouze na základě jmenovitých provozních podmínek.

Vysokorychlostní provoz

Osa pojezdu může vyžadovat vysokou rychlost otáčení při zachování stabilního točivého momentu a zpětné vazby.

K převodu otáček motoru na požadovanou rychlost a točivý moment kola lze použít převodovku.

Správná kombinace je tedy:

Servomotor + převodovka + kolo + mechanická zátěž + ovládací profil

místo pouhého výběru vysokorychlostního motoru.

Přesná regulace rychlosti

Stabilní rychlost je důležitá, protože nekonzistentní rychlost ovlivňuje načasování zpomalení a polohování.

Servopohon může plynule regulovat motor podle přikázané rychlosti a signálu zpětné vazby.

Řízení polohy

U automatizovaných skladovacích systémů je řízení polohy ústředním bodem aplikace.

Ovladač může řídit:

• Absolutní pozice

• Relativní pohyb

• Naváděcí pohyb

• Rychlostní profil

• Akcelerace

• Zpomalení

• Tolerance polohy

Servopohon pak převádí tyto příkazy na točivý moment motoru a otáčky.

Schopnost komunikace

AS/RS jeřáb obvykle komunikuje s architekturou řízení vyšší úrovně.

V závislosti na systému mohou inženýři vyhodnotit komunikační rozhraní, jako jsou:

• EtherCAT

• CANopen

• PROFINET

• Modbus

• EtherNet/IP

• Puls a směr

Správné rozhraní závisí na PLC, řídicí jednotce pohybu, bezpečnostní architektuře a systémovém integrátorovi.

Brzdná schopnost

Aplikace vertikálního zvedání vyžadují zvláštní pozornost při brzdění.

K udržení zavěšeného břemene po odpojení napájení může být nezbytná motorová brzda.

To je zvláště důležité, protože funkce Safe Torque Off (STO) sama o sobě mechanicky neudrží zavěšené břemeno . STO zabraňuje dodávání energie produkující točivý moment do motoru; v závislosti na systému může být vyžadována přídavná mechanická přídržná brzda nebo jiný mechanismus zadržování nákladu.

Toto rozlišení by mělo být zohledněno ve fázi návrhu mechanické a funkční bezpečnosti.

Jak dosáhnout vysoce dynamického polohování krok za krokem

Krok 1: Vypočítejte skutečné mechanické zatížení

Začněte se skutečnou aplikací spíše než katalogem motorů.

Vypočítat:

• Celková pohybující se hmota

• Maximální hmotnost palety

• Průměr kola

• Poměr převodovky

• Valivý odpor

• Požadavek na zrychlení

• Případný sklon

• Účinnost přenosu

• Odražená setrvačnost

• Požadovaný pracovní cyklus

U zvedací osy zahrňte gravitační složku a účinnost zvedacího mechanismu.

Zjednodušený vztah točivého momentu lze vyjádřit jako:

T = F × r / η

kde:

• T = požadovaný výstupní moment

• F = požadovaná síla

• r = efektivní mechanický poloměr

• η = účinnost přenosu

Konečný výběr motoru by měl také zahrnovat moment zrychlení a vhodnou technickou rezervu.

Krok 2: Přizpůsobte setrvačnost motoru mechanickému systému

Na setrvačnosti motoru záleží, protože servo musí zrychlovat jak zátěž, tak svůj vlastní rotor.

Příliš velký poměr setrvačnosti může znesnadnit vyladění systému.

Příliš malý motor může postrádat dostatečnou rezervu točivého momentu.

Cílem je vyvážená kombinace:

Setrvačnost motoru + převodový poměr + setrvačnost odraženého zatížení

Pro vysoce dynamické aplikace je přizpůsobení setrvačnosti často stejně důležité jako jmenovitý výkon.

Krok 3: Vyberte správný převodový poměr

Převodovka mění poměr mezi otáčkami motoru a výstupním momentem.

Vyšší převodový poměr obecně poskytuje větší výstupní točivý moment a nižší výstupní otáčky.

Nižší redukční poměr může podporovat vyšší výstupní rychlost.

Správný poměr by tedy měl být určen z:

Požadované otáčky kola + požadovaná rychlost pojezdu + požadované zrychlení + dostupné otáčky motoru + moment zatížení

U zvedacích mechanismů musí být navíc vyhodnocena převodovka a brzdový systém z hlediska držení nákladu a bezpečnosti.

Krok 4: Vytvořte pohybový profil S-Curve

Jednoduchý lichoběžníkový profil může způsobit náhlé změny ve zrychlení.

Profil S -křivky postupně mění zrychlení a zpomalení.

To může pomoci snížit:

• Mechanický šok

• Pohyb palety

• Vibrace stožáru

• Prokluzování kola

• Náraz převodovky

• Doba vyřízení

Řízení křivky S se již používá v systémech pohybu stohovač-jeřáb, aby se dosáhlo plynulejšího zrychlení a zpomalení.

U vysokých stohovacích jeřábů to může být zvláště cenné, protože mechanická struktura může mít relativně nízkou vlastní frekvenci.

Krok 5: Oddělte hrubé a jemné polohování

Praktická strategie určování polohy může mít dvě fáze.

Hrubé umístění:

Jeřáb se rychle pohybuje směrem k cíli.

Jemné umístění:

Servo snižuje rychlost a přibližuje se ke konečné souřadnici s větší kontrolou.

Tím se zabrání tomu, aby se stroj pokusil dosáhnout maximální rychlosti a maximální přesnosti současně.

Konečné přiblížení může používat příkaz menší rychlosti a užší toleranci polohy.

Krok 6: Koordinujte externí snímače polohy

Servokóder informuje pohon, co se děje na hřídeli motoru.

Hřídel motoru však není to samé jako konečná fyzická poloha palety.

Mechanické faktory, jako jsou:

• Vůle převodovky

• Prokluzování kola

• Pružnost pásu

• Natažení řetězu

• Průhyb stožáru

• Strukturální vibrace

• Pohyb nákladu

může způsobit chyby mezi polohou motoru a skutečnou polohou stroje.

Z tohoto důvodu systémy AS/RS běžně kombinují informace z kodéru s technologiemi určování polohy, jako je určování polohy pomocí čárového kódu, laserové měření vzdálenosti, fotoelektrické senzory nebo jiné externí referenční systémy . Příklady komerčních architektur AS/RS využívají kombinace kodéru a laseru nebo polohování pomocí čárového kódu pro polohování na milimetrové úrovni.

Samotné polohování motoru nestačí

Jedním z nejdůležitějších bodů v návrhu AS/RS motion je, že přesnost servopohonů se automaticky nerovná přesnosti stroje.

Předpokládejme, že kodér poskytuje vysoce přesnou zpětnou vazbu na hřídeli motoru.

Pokud má převodovka vůli, prokluzuje kolo nebo se stožár ohýbá pod zatížením, může se skutečná poloha palety stále lišit od vypočítané polohy motoru.

Proto by měl být polohovací řetězec považován za:

Motor → Převodovka → Převodovka → Kola/Zvedací mechanismus → Konstrukce jeřábu → Zatížení

Každý mechanický prvek může přispět ke konečné chybě polohování.

Pro vysoce přesné aplikace pocházejí nejlepší výsledky z kombinace:

vysoce výkonné servořízení + mechanická přesnost + externí polohovací zpětná vazba + optimalizované profily pohybu.

Jak snížit vibrace stožáru během vysokorychlostního provozu

Vibrace stožáru jsou jednou z hlavních výzev při zvyšování rychlosti pojezdu zakládacího jeřábu AS/RS. Stohovací jeřáb má obvykle vysoký a relativně štíhlý stožár, takže rychlé zrychlení, zpomalení, náhlé změny směru a nerovnoměrné rozložení zatížení mohou vyvolat strukturální vibrace. Pokud nejsou vibrace řízeny, může jeřáb vyžadovat další dobu usazení, než bude možné náklad přesně uložit nebo vyzvednout.

Z tohoto důvodu není vysokorychlostní konstrukce AS/RS pouze o výběru vyšších otáček AC servomotor . Servomotor , pohon, převodovka, mechanická konstrukce, kodér, pohybový profil a polohovací systém musí spolupracovat.

1. Použijte řízenou akceleraci a zpomalení

Jedním z nejúčinnějších způsobů, jak snížit vibrace stožáru, je vyhnout se náhlým změnám ve zrychlení.

Konvenční pohybový profil může aplikovat relativně agresivní zrychlení a zpomalení. Když vysoký jeřáb náhle změní své zrychlení, výsledná setrvačná síla může vybudit vlastní frekvenci stožáru.

Místo toho profil zrychlení a zpomalení v S-křivce postupně mění zrychlení.

Typická pohybová sekvence se stává:

Zrychlení → Pojezd konstantní rychlostí → Řízené zpomalení → Nízkorychlostní polohování → Stop

Namísto co nejrychlejšího mechanického zastavení jeřábu je cílem dosáhnout co nejkratšího praktického cyklu při zachování oscilace konstrukce v přijatelném rozsahu.

Tento přístup může snížit:

• Kmitání stožáru

• Mechanický šok

• Pohyb palety

• Prokluzování kola

• Náraz převodovky

• Překročení pozice

• Doba usazování po zastavení

2. Optimalizujte ladění AC servomotoru

Střídavý servomotor by měl být vyladěn podle skutečných mechanických vlastností zakládacího jeřábu.

Servosystém s příliš agresivním nastavením zesílení může rychle reagovat na chyby polohy, ale vyšší odezva řízení může také vyvolat mechanickou rezonanci.

Naopak příliš konzervativní nastavení může způsobit zpomalení jeřábu a prodloužení doby polohování.

Proces ladění serva by proto měl vzít v úvahu:

• Zisk polohové smyčky

• Zisk rychlostní smyčky

• Odezva točivého momentu

• Poměr setrvačnosti

• Rezonanční frekvence

• Zatěžovací charakteristiky

• Zrychlení a zpomalení

• Mechanická tuhost

Cílem je dosáhnout rovnováhy mezi rychlou odezvou a stabilním pohybem.

3. Použijte filtry potlačení rezonance a zářezu

Každá mechanická struktura má vlastní frekvence, při kterých je pravděpodobnější, že bude vibrovat.

Stožár, převodovka, sestava kola, nákladová plošina a další mechanické součásti mohou vytvářet různé rezonanční charakteristiky.

Moderní AC servopohony mohou poskytovat funkce, jako jsou zářezové filtry, potlačení rezonance, potlačení vibrací a adaptivní ladění..

Vrubový filtr může snížit odezvu servosystému kolem problematické rezonanční frekvence, což pomáhá zabránit regulační smyčce v neustálém buzení mechanické struktury.

Softwarové filtrování by však nemělo být považováno za náhradu za strojírenství.

Pokud je stožár nedostatečně tuhý, náklad je špatně rozložen nebo hnací ústrojí obsahuje nadměrnou mechanickou vůli, samotné ladění serva nemůže zcela eliminovat vibrace.

4. Přizpůsobte servomotor setrvačnosti zátěže

Vztah mezi setrvačností motoru a setrvačností odraženého zatížení má přímý vliv na dynamickou odezvu.

Pokud je setrvačnost zátěže vzhledem k motoru příliš velká, může servosystém vyžadovat větší točivý moment k dosažení požadované akcelerace. Odezva se může zpomalit a ladění může být obtížnější.

Převodovka mění setrvačnost odraženou zpět do motoru. Výběr motoru a převodovky by proto měly být prováděny společně.

Technický výpočet by měl vzít v úvahu:

Setrvačnost motoru + převodový poměr + setrvačnost odraženého zatížení + požadavek na zrychlení

U osy pojezdu AS/RS by měl výpočet zahrnovat celkovou pohybující se hmotnost spíše než pouze hmotnost palety.

Pohybující se hmota může zahrnovat:

• Konstrukce jeřábu

• Stožár

• Nosný vozík

• Vidlicový mechanismus

• Paleta

• Produkt

• Kabelový systém

• Komponenty kol a převodovky

5. Vyhněte se nadměrnému zrychlení, jen abyste zvýšili cestovní rychlost

Vyšší zrychlení může zkrátit dobu potřebnou k dosažení maximální cestovní rychlosti, ale může také zvýšit mechanické vibrace.

To vytváří důležitý rozdíl mezi maximální rychlostí a užitečnou rychlostí.

Například jeřáb může technicky dosáhnout velmi vysoké rychlosti pojezdu, ale pokud po dosažení cílové polohy potřebuje dlouhou dobu k usazení, celková doba cyklu se nemusí zlepšit.

Lepší cíl optimalizace je:

Vysoká rychlost pojezdu + řízené zrychlení + plynulé zpomalení + krátká doba ustálení

Jinými slovy, nejrychlejší AS/RS jeřáb nemusí být nutně ten s nejvyššími maximálními otáčkami. Je to ten, který dokáže efektivně dokončit celý cyklus ukládání nebo vyhledávání.

6. Ovládejte zpomalovací bod

Fáze zpomalení je zvláště důležitá pro vibrace stožáru.

Pokud zpomalení začne příliš pozdě, jeřáb bude možná muset v blízkosti cílového místa agresivně zabrzdit. To může způsobit značné dynamické zatížení stožáru.

Pokud začne zpomalování příliš brzy, jeřáb tráví příliš mnoho času cestováním nízkou rychlostí.

Dobře vyladěný servosystém může využít zpětnou vazbu polohy z kodéru a ovladače pohybu k určení, kdy přejít z vysokorychlostního pojezdu na řízené zpomalování.

Cílem je vytvořit předvídatelný přístup:

Vysoká rychlost → Plynulé zpomalení → Nízká rychlost → Přesné zastavení

To snižuje potřebu opakovaných opravných pohybů poté, co jeřáb dosáhne cíle.

7. Zvažte rozložení nákladu a polohu užitečného zatížení

Vibrace stožáru nejsou způsobeny samotným motorem.

Poloha a rozložení užitečného zatížení může významně ovlivnit dynamiku jeřábu.

Těžká nebo nerovnoměrně rozložená paleta může změnit efektivní těžiště a zvýšit oscilaci při zrychlování a zpomalování.

Z tohoto důvodu by návrháři AS/RS měli zvážit:

• Maximální užitečné zatížení

• Minimální užitečné zatížení

• Provoz s prázdným vozem

• Těžiště užitečného zatížení

• Rozměry palety

• Stabilita nákladu

• Prodloužení vidlice

• Výška nákladu

Profil pohybu serva může být potřeba optimalizovat pro nejhorší dynamické podmínky spíše než pouze pro nominální užitečné zatížení.

8. Snižte mechanickou vůli a konstrukční vůli

Dokonce a vysoce výkonný střídavý servomotor nemůže donekonečna kompenzovat nadměrnou mechanickou vůli.

Vůle v převodovce nebo převodovce může způsobit rozdíl mezi pohybem motoru a skutečným pohybem jeřábu.

Mezi potenciální zdroje patří:

• Vůle převodovky

• Uvolněné spojky

• Vůle mezi koly a kolejnicí

• Opotřebovaná ložiska

• Pružnost řetězu nebo pásu

• Konstrukční spoje

• Montážní tolerance

Když motor změní směr, mohou se tyto mechanické vůle náhle zachytit a způsobit malý náraz nebo poruchu polohy.

Proto součásti převodovky s nízkou vůlí a mechanicky tuhé uložení . mohou být pro vysoce dynamické aplikace AS/RS důležité

9. Kombinujte zpětnou vazbu kodéru motoru s externím polohováním

Servokodér primárně měří hřídel motoru.

Skutečná poloha jeřábu je však určena kompletním mechanickým převodem.

Mezi motorem a zátěží může být:

Motor → Převodovka → Spojka → Kolo → Kolejnice → Konstrukce jeřábu → Zatížení

Každá součást může způsobit malé množství chyb.

Pro vysoce přesné aplikace AS/RS lze proto servoenkodér kombinovat s technologiemi externího polohování, jako jsou:

• Laserové polohování

• Umístění čárového kódu

• Absolutní polohovací systémy

• Senzory přiblížení

• Koncové spínače

• Referenční značky

To umožňuje řídicímu systému rozlišovat mezi polohou motoru a skutečnou polohou stroje.

10. Minimalizujte dobu ustálení namísto pouhého zvýšení výkonu motoru

Jedním z nejužitečnějších indikátorů pro vysoce dynamické polohování je doba ustálení.

Předpokládejme, že dva stohovací jeřáby jezdí stejnou rychlostí.

Jeřáb A dosáhne cíle, ale pokračuje v oscilaci po dobu 0,8 sekundy.

Jeřáb B dosáhne cíle a usadí se během 0,2 sekundy.

I když jsou jejich maximální rychlosti pojezdu totožné, může jeřáb B potenciálně dosáhnout kratší celkové doby cyklu.

To je důvod, proč by inženýři AS/RS měli vyhodnotit:

• Cestovní čas

• Doba zrychlení

• Doba zpomalení

• Čas umístění

• Doba vyřízení

• Doba provozu vidlice

• Doba přenosu nákladu

spíše než se soustředit pouze na jmenovité otáčky motoru.

11. Použijte úplnou strategii řízení pohybu

Nejúčinnějším řešením je obvykle kombinace několika opatření spíše než jedna technologie.

Praktická strategie vysokorychlostního pohybu AS/RS může zahrnovat:

Vysoce výkonný AC servomotor

↓

Zpětná vazba kodéru s vysokým rozlišením

↓

Správné přizpůsobení převodovky a setrvačnosti

↓

S-křivka zrychlení/zpomalení

↓

Optimalizace zisku serva

↓

Potlačení rezonance

↓

Externí polohová zpětná vazba

↓

Jemné polohování a kontrola usazování

Tento přístup na systémové úrovni pomáhá zakládacímu jeřábu dosáhnout vyšší dynamické výkonnosti bez zbytečného zvýšení mechanického namáhání.

12. Mechanický design je stále na prvním místě

Servo technologie může zlepšit dynamickou odezvu zakladače AS/RS, ale nedokáže zcela překonat zásadní mechanické problémy.

Před zvýšením zesílení nebo zrychlení serva by měli inženýři zkontrolovat:

• Tuhost stěžně

• Vyrovnání kolejnice

• Stav kola

• Stav ložiska

• Vůle převodovky

• Vyrovnání spojky

• Rozložení zatížení

• Konstrukční spoje

• Pohyb kabelu

• Mechanická rezonance

Pokud se vibrace objevují pouze při určité rychlosti, může to být užitečným znamením, že se systém blíží k mechanické rezonanci.

V takových případech může správné řešení zahrnovat kombinaci mechanického zesílení, nastavení rychlostního profilu, rezonanční filtrace a přeladění serv.

Praktický vzorec pro snížení vibrací AS/RS stožáru

Užitečný inženýrský princip je:

Nižší vibrace = správná mechanická tuhost + správné přizpůsobení setrvačnosti + řízená akcelerace + optimalizované ladění serva + přesná zpětná vazba polohy

U vysokorychlostních zakladačových jeřábů není cílem eliminovat každý fyzický pohyb. Místo toho je cílem dostatečně dobře ovládat dynamickou odezvu, aby jeřáb dosáhl cílové polohy rychle, bezpečně a opakovatelně..

Když je AC servomotor správně sladěn s nákladem jeřábu, převodovkou, enkodérem a řídicím systémem, může stroj dosáhnout lepší rovnováhy mezi vysokou rychlostí pojezdu, plynulým pohybem, přesností polohování a krátkou dobou ustálení..

Pro AS/RS OEM je to v konečném důsledku klíč ke zvýšení dynamického výkonu bez pouhého zvýšení výkonu motoru nebo nucení jeřábu pracovat nad jeho mechanické limity.

Kontrolní seznam pro výběr AC servomotoru pro AS/RS

Před zakoupením AC servomotoru pro zakladačový jeřáb doporučujeme zkontrolovat následující parametry.

Proč je přizpůsobení OEM důležité AS/RS servomotory

Standardní katalogové motory nejsou vždy nejefektivnějším řešením pro zakladačový jeřáb.

Výrobce AS/RS může vyžadovat motor se specifickým:

• Montážní příruba

• Rozměr hřídele

• Rozhraní převodovky

• Konfigurace brzd

• Kodér

• Kabelový vývod

• Konektor

• Komunikační rozhraní

• Jmenovité napětí

• Rozsah točivého momentu

• Úroveň ochrany

• Orientace instalace

Zvláště důležité je mechanické rozhraní.

Motor může mít dostatečný výkon, ale přesto může být obtížné jej nainstalovat, protože jeho montážní rozměry nebo konfigurace hřídele neodpovídají stávajícímu hnacímu ústrojí.

U projektů OEM proto může přizpůsobení motoru omezit práci na přepracování a usnadnit integraci servosystému do kompletního jeřábu.

Jak zlepšit propustnost AS/RS bez pouhého zvýšení rychlosti motoru

Častou chybou je myslet si, že vyšší rychlost automaticky znamená vyšší produktivitu.

V reálném AS/RS systému závisí propustnost na kompletním cyklu.

Zjednodušený cyklus může zahrnovat:

Pojezd → Zpomalení → Polohování → Prodloužení vidlice → Přenos nákladu → Zatažení vidlice → Pojezd → Zvednutí → Polohování

Pokud se jeřáb pohybuje rychleji, ale vyžaduje dlouhou dobu usazení na cílovém místě, může teoretické zvýšení rychlosti přinést jen malý praktický přínos.

Lepší strategií je optimalizace:

• Akcelerace

• Zpomalení

• Polohování

• Doba vyřízení

• Pohyb vidlice

• Synchronizace výtahu

• Přenos zatížení

• Komunikační latence

• Odezva senzoru

• Koordinace pohybu

To je důvod, proč je vysoce výkonné servořízení cenné: řeší dynamické chování celého pohybového cyklu , nejen maximální otáčky.

Střídavé servomotory pro horizontální pojezd, zvedání a osy vidlic

Zakládací jeřáb AS/RS nevykonává pouze jeden pohyb. Musí projít skladovou uličkou, zvedat náklad do různých úrovní regálu a přesně vysunout nebo zasunout vidlici, aby dokončil cyklus skladování nebo vyskladnění.

Přestože jsou tyto tři pohyby součástí stejného stroje, jejich požadavky na motor se liší. Horizontální osa pojezdu upřednostňuje dynamické zrychlení a přesné zastavení, osa zdvihu vyžaduje vysoký krouticí moment a spolehlivé držení nákladu, zatímco osa vidlice klade důraz na kompaktní integraci a opakovatelné polohování.

Z tohoto důvodu není výběr jedné standardní konfigurace AC servomotoru pro každou osu vždy nejpraktičtějším přístupem. Motor, převodovka, kodér, brzda, pohon a profil pohybu by měly být přizpůsobeny specifickým požadavkům každé osy.

1. Střídavé servomotory pro horizontální pojezdovou osu

Horizontální pojezdová osa posouvá zakládací jeřáb podél skladovací uličky. V mnoha vysokorychlostních systémech AS/RS se jedná o jednu z nejnáročnějších pohybových os, protože motor musí urychlit velkou pohybující se hmotu a poté přesně zastavit jeřáb v místě cílového stojanu.

Pohybující se hmota může zahrnovat:

• Jeřábový stožár

• Nosný vozík

• Vidlicový mechanismus

• Paleta

• Produkt

• Kabely a kabelové nosiče

• Kola

• Komponenty převodovky

Pojezdový servomotor proto potřebuje dostatečný trvalý točivý moment a špičkový točivý moment , aby zvládl normální provoz i zrychlení.

Typická cestovní sekvence je:

Zastavení → Zrychlení → Vysokorychlostní pojezd → Zpomalení → Jemné polohování → Zastavení

Cílem není pouze maximalizovat cestovní rychlost. Jeřáb musí také minimalizovat vibrace a dobu sedání.

Klíčové požadavky na cestovní servomotor

Vhodný AC servomotor pro horizontální pojezd AS/RS může vyžadovat:

• Vysoký špičkový točivý moment

• Vysokorychlostní provoz

• Rychlá odezva točivého momentu

• Přesná zpětná vazba kodéru

• Plynulé zrychlení a zpomalení

• Nízká rychlost polohování

• Vysokocyklový provoz

• Kompatibilita s převodovkou

• Schopnost regeneračního brzdění

• Kompatibilita s průmyslovou komunikací

převodový poměr . Zvláště důležitý je Určuje vztah mezi otáčkami motoru a otáčkami kola a ovlivňuje dostupný výstupní moment.

Například zvýšení redukčního poměru může zvýšit výstupní točivý moment a zároveň snížit otáčky kola. Správný poměr by se proto měl vypočítat z požadované rychlosti pojezdu, průměru kola, rychlosti motoru, zrychlení a celkové pohybující se hmotnosti.

2. Jak servomotory zlepšují horizontální polohování

Stohovací jeřáb může potřebovat zastavit na stovkách nebo tisících skladovacích míst. Dosažení správných souřadnic uličky je proto základní součástí výkonu AS/RS.

Kodér poskytuje zpětnou vazbu servopohonu a umožňuje řídicímu systému porovnávat přikázaný pohyb se skutečným pohybem motoru.

Poloha motoru však nemusí být nutně totožná s polohou jeřábu.

Mechanické faktory, jako jsou:

• Vůle převodovky

• Prokluzování kola

• Železniční podmínky

• Vůle spojky

• Strukturální průhyb

• Mechanické opotřebení

může ovlivnit konečnou pozici.

U vysoce přesných systémů lze tedy servo zpětnou vazbu kombinovat s externími technologiemi určování polohy, jako je laserové měření, polohování čárových kódů nebo referenční senzory.

Výsledkem je vrstvená strategie umístění:

Servoenkodér → Poloha motoru → Mechanická převodovka → Referenční externí poloha → Skutečná poloha jeřábu

To je zvláště užitečné, když jeřáb pracuje vysokou rychlostí, ale musí se zpomalit a přesně umístit, než vidlice vstoupí do regálu.

3. Střídavé servomotory pro zvedací osu

Zvedací osa má zásadně jiný požadavek než horizontální pojezd.

Místo pohybu velké hmoty po vodorovné kolejnici musí zvedací motor zvedat a spouštět břemeno proti gravitaci.

To znamená, že točivý moment a brzdění jsou obzvláště důležité.

Zvedací servomotor může potřebovat zvládnout:

• Maximální hmotnost palety

• Hmotnost nosného vozíku

• Hmotnost vidlicového mechanismu

• Případně protizávaží

• Rychlost zvedání

• Akcelerace

• Zpomalení

• Účinnost převodovky

• Rozměry bubnu, řemenice nebo řetězového kola

• Gravitační zatížení

• Nepřetržitá povinnost

Zjednodušený vztah zvedacího momentu lze vyjádřit jako:

T = F × r / η

kde:

• T = požadovaný výstupní moment

• F = zvedací síla

• r = efektivní mechanický poloměr

• η = účinnost přenosu

Skutečný výpočet by měl také zahrnovat moment zrychlení, mechanické ztráty, setrvačnost a vhodnou technickou rezervu.

4. Proč je brzdění kritické pro osu zvedání

Zvedací osa vyžaduje další pozornost, protože náklad může být zavěšen nad zemí.

Když se motor zastaví nebo je odpojeno napájení, může být nutné, aby systém mechanicky držel zátěž.

Z tohoto důvodu může být zvedací servomotor konfigurován s mechanickou přídržnou brzdou.

Brzda by měla být hodnocena podle:

• Maximální zatížení

• Poměr převodovky

• Zvedací mechanismus

• Požadovaný přídržný moment

• Podmínky zastavení

• Odezva brzd

• Bezpečnostní architektura

Je důležité rozlišovat mezi STO a mechanickou brzdou.

Bezpečné vypnutí krouticího momentu zabraňuje motoru generovat krouticí moment za příslušných bezpečnostních podmínek, ale samotný STO by neměl být považován za mechanický mechanismus přidržující zátěž pro zavěšené břemeno.

Kompletní zvedací systém by proto měl řešit řízení motoru, mechanické brzdění a bezpečnost stroje.

5. Rychlost zvedání a přesnost polohy

Zvedací osa musí nejen dosáhnout správné úrovně regálu; tam musí dorazit hladce.

Pokud zvedací motor zpomaluje příliš agresivně, může způsobit:

• Výkyv zatížení

• Vibrace stožáru

• Mechanický šok

• Pohyb palety

• Překročení pozice

Profil zrychlení a zpomalení pomocí křivky S může pomoci snížit náhlé změny zrychlení.

Praktická sekvence může být:

Rychlý zdvih → Řízené zpomalení → Nízkorychlostní přiblížení → Potvrzení polohy

To umožňuje jeřábu rychle se pohybovat mezi regálovými úrovněmi při zachování kontrolovaného pohybu během fáze konečného polohování.

U vysokopolohových AS/RS zařízení může mít tato rovnováha mezi rychlostí a stabilitou přímý vliv na celkový cyklus ukládání a vyhledávání.

6. Střídavé servomotory pro osu vidlice

Osa vidlic je zodpovědná za přesun palety mezi zakládacím jeřábem a skladovacím regálem.

Přestože vidlicový mechanismus může nést menší celkovou hmotnost než samotný jeřáb, požadavky na jeho umístění mohou být velmi náročné.

Vidlice se musí vysunout do správné hloubky, správně zapadnout do palety a zasunout se bez kontaktu s konstrukcí regálu.

Servomotor proto může upřednostňovat:

• Přesné polohování

• Opakovatelnost

• Hladký pohyb při nízké rychlosti

• Kompaktní velikost

• Rychlá odezva vpřed/vzad

• Spolehlivá detekce limitů

• Mechanická kompatibilita

K pohybu vidlice obvykle dochází poté, co jeřáb již dosáhl své cílové horizontální a vertikální polohy.

To znamená, že přesnost polohování vidlic částečně závisí na přesnosti předcházejících os pojezdu a zdvihu.

7. Proč umístění vidlice vyžaduje přesné servořízení

Zvažte paletu, kterou je třeba vložit do regálu.

Pokud je jeřáb umístěn nesprávně, může se vidlice dostat do nesprávné výšky nebo horizontálních souřadnic.

Pokud se pak vidlice vysune příliš daleko, může potenciálně zasahovat do součástí stojanu.

Pokud nevyčnívá dostatečně daleko, paleta nemusí být správně přenesena.

Servo vidlice proto potřebuje předvídatelný pohyb při vysokých i nízkých rychlostech.

Typický pohyb vidlice lze rozdělit na:

Rychlé vysunutí → Řízené zpomalení → Konečná poloha → Přenos nákladu → Řízené zatažení

Tento přístup umožňuje systému snížit rychlost před konečnou fází vkládání nebo vyjímání.

8. Porovnání požadavků na servo napříč třemi osami

Toto srovnání ukazuje, proč může být osově specifická konfigurace serva cenná pro zařízení AS/RS.

Stejná specifikace motoru nemusí poskytovat nejlepší kombinaci točivého momentu, rychlosti, rozměrů a výkonu ovládání pro všechny tři mechanismy.

9. Jedna servo platforma, více konfigurací

Pro výrobce AS/RS může použití společné platformy servomotorů s různými konfiguracemi poskytnout praktickou rovnováhu mezi přizpůsobením a standardizací.

Výrobce může například používat různé verze stejné servo platformy pro:

Cestovní osa

• Vyšší výkon

• Vyšší špičkový točivý moment

• Převodovka

• Vysokorychlostní provoz

• Zpětná vazba kodéru

Osa zvedání

• Vyšší trvalý točivý moment

• Mechanická brzda

• Převodovka

• Řízený sestup

• Zpětná vazba ve vysokém rozlišení

Osa vidlice

• Nižší výkon

• Kompaktní rozměry

• Vysoká opakovatelnost polohování

• Rychlá odezva vpřed/vzad

Tento přístup může zjednodušit vývoj produktu a přitom stále přizpůsobovat motor každé ose.

10. Párování servomotoru a převodovky

Servomotor by nikdy neměl být hodnocen odděleně od převodového systému.

Pro osu pojezdu musí převodovka zajistit dostatečný točivý moment kol při zachování požadované maximální rychlosti pojezdu.

Pro zvedání musí převodovka poskytovat dostatečný krouticí moment pro zvednutí nákladu a práci s brzdovým systémem.

Pro osu vidlice by převodovka měla poskytovat požadovanou rychlost vysouvání a přesnost polohování bez nadměrné vůle.

Mezi důležité parametry převodovky patří:

• Redukční poměr

• Jmenovitý výstupní moment

• Špičkový výstupní točivý moment

• Vůle

• Účinnost

• Mechanická tuhost

• Životnost

• Instalační rozměry

Převodovka s nízkou vůlí může být zvláště užitečná, když aplikace vyžaduje přesné polohování a časté změny směru.

11. Výběr kodéru pro servoosy AS/RS

Výběr kodéru by měl být založen na kompletním systému řízení pohybu.

Mezi relevantní parametry patří:

• Rezoluce

• Přírůstková nebo absolutní zpětná vazba

• Možnost jednoho nebo více otáček

• Protokol zpětné vazby

• Maximální rychlost

• Kompatibilita disku

• Odolnost vůči prostředí

Pro vysokocyklové AS/RS systémy by měl být kodér také vhodný pro provozní prostředí a očekávanou životnost.

Kodér s vysokým rozlišením může poskytnout servopohonu podrobnější informace o poloze, ale celková přesnost stroje stále závisí na mechanickém převodu a externím polohovacím systému.

12. Komunikace mezi servopohony a AS/RS kontrolérem

Tyto tři osy musí fungovat jako koordinovaný systém.

Jeřáb by například neměl vysunout vidlici, dokud osy pojezdu a zdvihu nedosáhnou správné polohy.

Řídicí architektura tedy může využívat průmyslové sítě, jako jsou:

• EtherCAT

• PROFINET

• CANopen

• EtherNet/IP

• Modbus

Konkrétní protokol závisí na PLC, řídicí jednotce pohybu, servopohonu a systémovém integrátoru.

Rychlá komunikace může pomoci koordinovat:

Poloha pojezdu + poloha zdvihu + poloha vidlice

Tato koordinace je nezbytná pro spolehlivou automatizovanou manipulaci s paletami.

13. Snížení vibrací napříč pojezdovými a zvedacími osami

Vysokorychlostní pojezd a zvedání mohou vytvářet strukturální vibrace.

Řešení by mělo kombinovat:

• Správné dimenzování motoru

• Výběr vhodné převodovky

• Setrvačné přizpůsobení

• Pohybové profily S-křivky

• Ladění zisku serva

• Potlačení rezonance

• Řízené zpomalování

• Mechanická tuhost

• Přesná zpětná vazba polohy

Cílem je zkrátit dobu usazování , nikoli pouze snížit maximální rychlost.

Jeřáb, který se pohybuje rychle, ale vyžaduje značný čas na zastavení oscilace, nemusí zajistit kratší celkový cyklus.

14. Proč je pro tyto tři osy důležité přizpůsobení OEM

Výrobci AS/RS zařízení mají často různé požadavky na pojezdové, zdvihací a vidlicové mechanismy.

Přizpůsobení OEM může řešit:

• Rozměry motoru

• Velikost hřídele

• Montážní příruba

• Typ kodéru

• Konfigurace brzd

• Poměr převodovky

• Délka kabelu

• Pozice konektoru

• Jmenovité napětí

• Rozsah točivého momentu

• Požadavky na komunikaci

Například zdvihací motor může vyžadovat brzdu, zatímco motor pojezdu nikoli. Vidlicový motor může vyžadovat kompaktní tělo, zatímco pojezdový motor může upřednostňovat špičkový točivý moment.

Přizpůsobení umožňuje, aby se konfigurace motoru řídila konstrukcí stroje, místo aby stroj nutil sledovat standardní motor.

15. Jak vybrat správný AC servomotor pro každou osu AS/RS

Před výběrem motoru by měli výrobci AS/RS připravit aplikační data.

Pro horizontální jízdní osu

Určit:

• Celková pohybující se hmota

• Maximální cestovní rychlost

• Průměr kola

• Akcelerace

• Zpomalení

• Poměr převodovky

• Odolnost kolejnice

• Pracovní cyklus

• Požadovaná přesnost polohování

Pro zvedací osu

Určit:

• Maximální užitečné zatížení

• Hmotnost nosného vozíku

• Rychlost zvedání

• Výška zdvihu

• Akcelerace

• Průměr kladky nebo bubnu

• Převodový poměr

• Požadovaný přídržný moment

• Požadavky na brzdy

• Pracovní cyklus

Pro osu vidlice

Určit:

• Hmotnost vidlice

• Maximální zatížení

• Vzdálenost prodloužení

• Požadovaná rychlost vysunutí

• Přesnost polohování

• Frekvence cyklu

• Dostupný instalační prostor

• Typ převodovky

Tyto informace umožňují dodavateli motoru vyhodnotit skutečnou aplikaci namísto výběru motoru pouze ze samotného jmenovitého výkonu.

16. JKONGMOTOR Střídavé servomotory pro AS/RS aplikace

Pro výrobce AS/RS může JKONGMOTOR poskytnout řešení AC servomotorů navržená podle požadavků na pohyb specifických aplikací.

Řešení lze hodnotit podle požadavků:

• Pojezdová osa

• Zvedací osa

• Osa vidlice

Konfigurace OEM může zahrnovat úvahy, jako je výkon motoru, točivý moment, rozměry, konfigurace hřídele, kodér, brzda, přizpůsobení převodovky, uspořádání kabelů a kompatibilita řídicího systému..

U nových platforem AS/RS může vývojový proces následovat:

Analýza aplikací → Výběr motoru → Návrh mechanického rozhraní → Prototyp → Testování → Optimalizace → Sériová výroba

Tento přístup umožňuje, aby byl servomotor vyhodnocen jako součást kompletního pohybového systému spíše než jako izolovaná komponenta katalogu.

Závěr

Stohovací jeřáb AS/RS závisí na několika koordinovaných pohybových osách a každá osa má jiné požadavky na servomotor.

Horizontální pojezdová osa vyžaduje vysokou dynamickou odezvu, vysokorychlostní provoz a přesné zastavení. Zvedací osa vyžaduje vysoký krouticí moment, řízený vertikální pohyb a spolehlivé držení nákladu. vyžaduje Osa vidlice kompaktní integraci, hladký pohyb a vysoce opakovatelné polohování.

Z tohoto důvodu je efektivní řízení pohybu AS/RS založeno na přizpůsobení AC servomotoru skutečné mechanické funkci každé osy..

Když jsou výkon motoru, točivý moment, převodový poměr, kodér, brzda, pohybový profil a architektura řízení správně sladěny, může stohovací jeřáb dosáhnout lepší rovnováhy mezi vysokou rychlostí, přesností polohování, hladkým provozem, spolehlivostí a celkovou dobou cyklu ukládání a vyzvedávání..

Pro výrobce AS/RS OEM je nejpraktičtějším přístupem spolupráce s výrobcem servomotorů, který může podporovat jak standardizované platformy servomotorů, tak přizpůsobení OEM specifické pro aplikaci , což umožňuje přizpůsobit osy pojezdu, zvedání a vidlice podle skutečných požadavků jeřábu.

Střídavé servo vs. konvenční motor pro AS/RS

Konvenční indukční motor s pohonem s proměnnou frekvencí může být vhodný pro mnoho průmyslových aplikací.

Náročné AS/RS aplikace však mohou vyžadovat podrobnější řízení pohybu.

Volba by měla být nakonec založena na kompletní konstrukci stroje. Ne každá osa AS/RS vyžaduje stejnou technologii motoru.

Běžné problémy při výběru špatného servomotoru

Motor může mít správný jmenovitý výkon a přesto fungovat špatně v AS/RS aplikaci.

Nedostatečný špičkový točivý moment

Motor může běžet normálně, ale při akceleraci s plně naloženou paletou má potíže.

Nadměrná setrvačnost

Servo může být obtížné ladit, což může mít za následek pomalou dynamickou odezvu nebo nestabilní chování.

Nesprávný převodový poměr

Jeřáb může dosáhnout požadované rychlosti, ale postrádá dostatečný výstupní krouticí moment nebo vytváří nadměrnou rychlost kola.

Špatný výběr kodéru

Systém nemusí mít dostatečné rozlišení zpětné vazby pro požadovaný výkon polohování.

Nadměrné zrychlení

Motor může být dostatečně výkonný, ale konstrukce jeřábu může nadměrně vibrovat.

Nevhodná konstrukce brzd

Zvedací osa vyžaduje zvláštní pozornost k udržení nákladu, když je odpojeno napájení.

Špatná konfigurace kabelu

Dlouhé pohyblivé kabely a opakovaný pohyb jeřábu mohou způsobit problémy s instalací a spolehlivostí, pokud nejsou kabely a konektorový systém vhodně zvoleny.

Praktický vzorec pro vysoce dynamický AS/RS Motion

Užitečný způsob, jak přemýšlet o celé aplikaci, je:

Výkon polohování = odezva motoru + kvalita zpětné vazby + mechanická přesnost + pohybový profil + ladění ovládání

A:

Propustnost = jízdní výkon + zrychlení + zpomalení + doba ustálení + cyklus manipulace s nákladem

To vysvětluje, proč prostý nákup servomotoru s vyšším výkonem nemusí nutně vést k rychlejšímu systému AS/RS.

Motor musí být správně sladěn s mechanickým systémem a strategií řízení.

Závěrečné úvahy pro vysoce dynamické polohování AS/RS

Dosažení vysoce dynamického umístění v zakládacím jeřábu AS/RS není jen otázkou instalace vysokorychlostního motoru.

Nejvýkonnější systémy jsou navrženy na základě interakce mezi servomotorem, servopohonem, kodérem, převodovkou, mechanickou strukturou, externími polohovacími senzory, profilem pohybu a řídicím systémem skladu..

Základem dynamického řízení je AC servomotor. Kodér poskytuje zpětnou vazbu. Pohon reguluje točivý moment a otáčky. Převodovka převádí charakteristiky motoru na využitelný mechanický výkon. Polohovací systém potvrzuje fyzickou polohu stroje. Nakonec pohybový ovladač koordinuje celý cyklus.

Pro vysokorychlostní AS/RS zařízení proto nejpraktičtějším konstrukčním cílem není maximální rychlost motoru , ale maximální užitečná propustnost s řízenou akcelerací, krátkou dobou ustálení, spolehlivým polohováním a opakovatelným provozem.

Pro výrobce OEM zakladačů a jeřábů může tento přístup na úrovni systému znamenat rozdíl mezi motorem, který jednoduše pohybuje strojem, a řešením servopohybu navrženým pro vysoce dynamické automatizované skladování a vyzvedávání..

Nejčastější dotazy

1. Jaký typ AC servomotoru je vhodný pro zakladač AS/RS?

Vhodný střídavý servomotor závisí na ose jeřábu, užitečném zatížení, rychlosti, zrychlení, převodovém poměru, pracovním cyklu a požadavcích na umístění. Pojezdové, zdvihací a vidlicové osy normálně vyžadují různý točivý moment, rychlost, brzdu a mechanické konfigurace.

2. Proč se AC servomotory používají pro horizontální pojezd AS/RS?

Střídavé servomotory poskytují vysokou dynamickou odezvu, přesné řízení rychlosti, zpětnou vazbu kodéru a řízené zrychlování a zpomalování . Tyto vlastnosti pomáhají zakládacímu jeřábu rychle cestovat uličkou a přitom dosáhnout přesné polohy v cílovém skladovacím místě.

3. Jaké požadavky na střídavý servomotor jsou důležité pro zvedací osu AS/RS?

Zvedací osa obecně vyžaduje vysoký trvalý a špičkový točivý moment, přesnou zpětnou vazbu polohy, řízené zrychlování a zpomalování a vhodné mechanické brzdění . Výběr motoru by měl vzít v úvahu maximální užitečné zatížení, rychlost zdvihu, zdvihací mechanismus, převodový poměr, pracovní cyklus a požadavky na držení nákladu.

4. Proč osa vidlice AS/RS potřebuje přesné servořízení?

Vidlice se musí přesně vysouvat a zatahovat z regálu, aniž by došlo k poškození palety, regálu nebo manipulačního mechanismu. Servomotor poskytuje opakovatelné polohování, řízený pohyb nízkou rychlostí, rychlou odezvu vpřed/vzad a přesné zastavení , které jsou důležité pro spolehlivý přesun palet.

5. Lze jeden AC servomotor použít pro všechny AS/RS osy?

U některých konstrukcí strojů je to technicky možné, ale tři osy mají často různé provozní požadavky. Pojezdové, zdvihací a vidlicové mechanismy mohou vyžadovat různé konfigurace výkonu, točivého momentu, rychlosti, převodovky, brzdy, kodéru a montáže. Praktickým řešením může být společná servo platforma s konfiguracemi specifickými pro osu.

6. Jak střídavý servomotor zlepšuje přesnost polohování AS/RS?

Střídavý servosystém využívá zpětnou vazbu kodéru k monitorování pohybu motoru a regulaci polohy a rychlosti. Konečná přesnost jeřábu však závisí také na převodovce, převodovce, prokluzu kol, mechanické tuhosti, vůli, externích polohovacích senzorech a řídicím systému . Zpětná vazba serva by proto měla být považována za součást kompletní architektury polohování.

7. Potřebuje servomotor zvedání AS/RS brzdu?

Zvedací osa může vyžadovat mechanickou přídržnou brzdu, když konstrukce potřebuje udržet vertikálně zavěšené břemeno, když není k dispozici točivý moment motoru. Brzda by měla být vybrána podle zatížení, převodového systému, požadovaného přídržného momentu a bezpečnostní konstrukce stroje. STO a mechanické držení zátěže by neměly být považovány za stejnou funkci.

8. Jak mohou AC servomotory snížit vibrace u vysokorychlostních AS/RS jeřábů?

Vibrace lze řešit pomocí vhodného dimenzování motoru a převodovky, přizpůsobení setrvačnosti, zrychlení a zpomalení pomocí křivky S, ladění serva, potlačení rezonance, mechanické tuhosti a přesné zpětné vazby . Samotné zvýšení rychlosti motoru nebo zrychlení nezkrátí nezbytně celkovou dobu cyklu AS/RS.

9. Lze střídavé servomotory pro zařízení AS/RS přizpůsobit?

Ano. Přizpůsobení OEM může zahrnovat rozměry motoru, konfiguraci hřídele a příruby, kodér, převodovku, brzdu, kabel, konektor, jmenovitý točivý moment, rychlost a další požadavky specifické pro aplikaci . Přizpůsobení je zvláště užitečné, když se servomotor musí vejít do vyhrazeného hnacího ústrojí zakladače a jeřábu.

10. Jaké informace by měl výrobce AS/RS poskytnout při výběru servomotoru?

Mezi nejužitečnější informace patří celková pohybující se hmotnost, maximální užitečné zatížení, pojezdová rychlost, rychlost zdvihu, zrychlení, zpomalení, rozměry kol nebo převodovky, převodový poměr, pracovní cyklus, přesnost polohování, montážní prostor, požadavky na kodér, požadavky na brzdy a řídicí protokol . Přesná aplikační data umožňují dodavateli motoru vyhodnotit celý pohybový systém spíše než vybírat motor pouze na základě jmenovitého výkonu.