Grundlegendes zu AGV-DC-Servomotoren und STO: Ein Compliance-Leitfaden zur Sicherheit mobiler Roboter

Einführung: Warum die STO-Funktion für AGV-DC-Servomotoren immer wichtiger wird

Mit der rasanten Entwicklung von fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGVs), , autonomen mobilen Robotern (AMRs) und intelligenten Fabrikautomatisierungssystemen ist Sicherheit zu einem der wichtigsten Faktoren bei der Auswahl eines geworden DC-Servomotor für AGV-Anwendungen.

Moderne AGVs sind keine einfachen Transportplattformen mehr. Sie arbeiten mit Menschen, autonomen Geräten, Produktionslinien und Lagersystemen zusammen. Diese Umgebungen erfordern nicht nur eine genaue Bewegungssteuerung und hohe Effizienz, sondern auch fortschrittliche funktionale Sicherheitsfunktionen, um unerwartete Bewegungen zu verhindern und Betriebsrisiken zu reduzieren.

Eine der wichtigsten Sicherheitsfunktionen, die in moderne AGV-Servoantriebssysteme integriert sind, ist STO (Safe Torque Off)..

Mit AGV-DC-Servomotoren mit STO-Funktion können Hersteller ein höheres Sicherheitsniveau erreichen und gleichzeitig ein kompaktes Design, zuverlässige Leistung und die Einhaltung internationaler Standards wie IEC 61800-5-2, ISO 13849-1 und IEC 61508 beibehalten.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Not-Aus-Methoden, bei denen einfach die Stromversorgung unterbrochen wird, bietet STO eine zertifizierte Methode, um die Entstehung von Motordrehmoment zu verhindern und gleichzeitig das Antriebssystem für einen schnellen Neustart bereit zu halten.

Dieser Artikel erklärt:

• Was STO bei AGV-DC-Servomotoren bedeutet

• Warum AGV-Hersteller STO-Konformität benötigen

• Der Unterschied zwischen STO und Not-Aus (E-Stop)

• Wie STO in Niederspannungs-DC-Servomotoren funktioniert

• Sicherheitsstandards und erforderliche Sicherheitsniveaus für AGV-Systeme

• So wählen Sie den richtigen AGV-Servomotor mit funktionalen Sicherheitsfunktionen aus

Was ist die STO-Funktion in AGV-DC-Servomotoren?

STO (Safe Torque Off) ist eine funktionale Sicherheitsfunktion, die verhindert, dass ein Servomotor ein Drehmoment erzeugt, ohne die Stromversorgung vollständig zu unterbrechen.

In einem herkömmlichen Motorsystem bedeutet das Stoppen des Motors normalerweise:

1. Unterbrechen der Hauptstromversorgung

2. Betätigen mechanischer Bremsen

3. Warten, bis der Motor vollständig stoppt

Allerdings hat diese Methode mehrere Nachteile:

• Längere Stopp-Reaktionszeit

• Erhöhter mechanischer Verschleiß

• Schwierige Neustartprozeduren

• Höheres Risiko einer unerwarteten Motoraktivierung

Ein Der AGV-DC-Servomotor mit STO verwendet ein Sicherheitseingangssignal, um die Leistungsstufe des Motortreibers zu deaktivieren. Wenn STO aktiviert ist, verhindert der Antrieb sofort, dass Strom die Motorwicklungen erreicht, sodass der Motor kein Drehmoment erzeugen kann.

Der entscheidende Punkt ist:

STO befiehlt dem Motor nicht, anzuhalten. STO verhindert, dass der Motor Drehmoment erzeugt.

Dadurch eignet sich STO besonders für AGVs, bei denen unerwartete Bewegungen ein Sicherheitsrisiko darstellen können.

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Wie funktioniert STO in einem AGV-DC-Servomotorsystem?

Ein typischer AGV-DC-Servomotor mit STO-Funktion besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten:

• Niederspannungs-DC-Servomotor

• Integrierter Servotreiber

• Encoder-Feedbacksystem

• Motorleistungsstufe

• Sicherheitseingangskanäle

• AGV-Motion-Controller

Im Normalbetrieb empfängt der Servoantrieb Steuerbefehle vom AGV-Controller und versorgt die Motorwicklungen mit Strom. Dieser Strom erzeugt ein elektromagnetisches Drehmoment, das es den AGV-Rädern ermöglicht, zu beschleunigen, abzubremsen und die Geschwindigkeit beizubehalten.

Bei aktivierter STO-Funktion läuft folgender Vorgang ab:

1. Sicherheitssignal wird ausgelöst

Das Sicherheitssystem sendet einen STO-Befehl über dedizierte Sicherheitseingänge.

Typische auslösende Quellen sind:

• Not-Aus-Taster

• Sicherheits-Laserscanner

• Sicherheits-SPS-Systeme

• Türverriegelungen

• Kollisionserkennungssysteme

2. Die Ausgangsstufe des Servoantriebs ist deaktiviert

Die STO-Schaltung trennt die Steuersignale der Leistungstransistoren im Servotreiber.

Infolge:

• Motorstrom ist unterbrochen

• Die Leistungsstufe hört auf zu schalten

• Drehmomentbildung wird verhindert

Die DC-Versorgungsspannung darf weiterhin angeschlossen bleiben, der Motor kann jedoch kein aktives Antriebsmoment erzeugen.

3. Der AGV-Motor geht in einen sicheren Zustand über

Nach STO-Aktivierung:

• Der Motor kann nicht beschleunigen

• Der Motor kann kein Haltemoment erzeugen

• Unerwartete Bewegungen durch Motorsteuerbefehle werden verhindert

Dadurch wird sichergestellt, dass das AGV bei Wartungsarbeiten, in Notfallsituationen oder bei menschlicher Interaktion in einen sichereren Zustand übergeht.

STO bedeutet nicht einen sofortigen mechanischen Stopp

Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass STO das AGV sofort physisch stoppt.

In Wirklichkeit:

STO entfernt das Motordrehmoment, bremst jedoch nicht aktiv die mechanische Bewegung.

Wenn ein AGV beispielsweise eine schwere Last trägt und sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt:

• STO deaktiviert das Motordrehmoment sofort

• Aufgrund der Trägheit kann das AGV weiterrollen

• Möglicherweise sind zusätzliche Bremsmethoden erforderlich

Abhängig von der Anwendung können AGV-Hersteller STO kombinieren mit:

• Elektromagnetische Bremsen

• Dynamische Bremswiderstände

• Mechanische Bremsen

• Sicherer Stopp 1 (SS1)

• Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS)

Diese Kombination bietet sowohl funktionale Sicherheit als auch kontrollierte Stoppleistung.

Warum ist STO für AGV-DC-Servomotoren wichtig?

AGVs werden zunehmend eingesetzt in:

• Intelligente Fabriken

• Automatisierte Lager

• Logistikzentren

• Automobilproduktionslinien

• Medizinische Fertigung

• Halbleiteranlagen

Da AGVs oft in der Nähe von Arbeitern betrieben werden, sind die Sicherheitsanforderungen viel höher als bei herkömmlichen Industriegeräten.

Eine Standard-Gleichstrommotorsteuerung kann den Betrieb durch Softwarebefehle stoppen, aber softwarebasiertes Stoppen kann die Sicherheit nicht garantieren, wenn:

• Der Controller fällt aus

• Die Kommunikation ist unterbrochen

• Es liegt ein Programmierfehler vor

• Ein Sensor liefert falsche Informationen

STO bietet eine hardwarebasierte Sicherheitsschicht, die unabhängig von der normalen Bewegungssteuerung arbeitet.

STO-Funktion und AGV-Sicherheitsstandards

Moderne AGV-Hersteller entwerfen Systeme häufig nach internationalen Standards für funktionale Sicherheit.

IEC 61800-5-2: Funktionale Sicherheit von Antriebssystemen

Die IEC 61800-5-2 definiert sicherheitsbezogene Funktionen für elektrische Antriebssysteme.

STO ist eine der am weitesten verbreiteten Sicherheitsfunktionen, da sie Folgendes bietet:

• Zuverlässige Drehmomententfernung

• Schnelle Reaktionszeit

• Verhinderung unbeabsichtigter Bewegungen

ISO 13849-1: Sicherheit von Maschinen

ISO 13849-1 bewertet sicherheitsbezogene Steuerungssysteme anhand von Performance Levels (PL).

AGV-Systeme zielen üblicherweise auf Folgendes ab:

• PL d

• PL e

je nach:

• Fahrzeuggewicht

• Betriebsgeschwindigkeit

• Ebene der menschlichen Interaktion

• Ergebnisse der Risikobewertung

IEC 61508: Sicherheitsintegritätslevel (SIL)

IEC 61508 definiert Sicherheitsintegritätsstufen:

• SIL1

• SIL2

• SIL3

• SIL4

Für industrielle AGV-Anwendungen sind STO-Funktionen im Allgemeinen darauf ausgelegt, Folgendes zu unterstützen:

• SIL2

• SIL3

abhängig von Systemarchitektur und Diagnosefähigkeit.

STO vs. herkömmlicher Motorstopp: Hauptunterschiede

So wählen Sie eine aus AGV DC-Servomotor mit STO-Funktion

Bei der Auswahl eines STO-fähigen AGV-Servomotors sollten Hersteller Folgendes berücksichtigen:

1. Motorspannung und -leistung

Gängige AGV-Spannungsplattformen:

• 24V DC

• 36V DC

• 48V DC

Die Motorleistung sollte übereinstimmen mit:

• Fahrzeuggewicht

• Reisegeschwindigkeit

• Erforderliche Beschleunigung

• Betriebsumgebung

2. Drehmomentfähigkeit

AGVs benötigen ein ausreichendes Drehmoment für:

• Anfahren unter Last

• Steigungsklettern

• Dauerbetrieb

Untersetzungsoptionen wie:

• Planetengetriebe

• Schneckengetriebe

• Stirnradgetriebe

kann das Ausgangsdrehmoment erhöhen.

3. Encoder-Genauigkeit

Hochwertiges Feedback verbessert:

• Geschwindigkeitskontrolle

• Positionsgenauigkeit

• Navigationsstabilität

Zu den gängigen Optionen gehören:

• Inkrementalgeber

• Magnetischer Encoder

• Absolutwertgeber

4. Kommunikationsprotokoll

Industrielle AGV-Systeme erfordern häufig:

• CANopen

• RS485 Modbus

• EtherCAT

Die Kommunikationskompatibilität gewährleistet eine reibungslose Integration mit AGV-Controllern.

Vorteile und Anwendungen von AGV-DC-Servomotoren mit STO-Funktion

Einführung: Warum AGV-DC-Servomotoren mit STO immer wichtiger werden

Da fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) und autonome mobile Roboter (AMRs) zunehmend in intelligenten Fabriken, Lagern und der Logistikautomatisierung eingesetzt werden, Bewegungsgenauigkeit, Betriebszuverlässigkeit und Funktionssicherheit weiter. steigen die Anforderungen an

Herkömmliche Gleichstrommotoren können eine grundlegende Antriebsleistung bereitstellen, moderne AGV-Systeme erfordern jedoch erweiterte Steuerungsmöglichkeiten, darunter:

• Präzise Geschwindigkeitsregulierung

• Genaue Positionierung

• Hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl

• Batterieschonender Betrieb

• Kommunikation in Echtzeit

• Funktioneller Sicherheitsschutz

Aus diesem Grund setzen viele AGV-Hersteller auf Gleichstrom-Servomotoren mit integrierter STO-Funktion (Safe Torque Off)..

Ein AGV-DC-Servomotor mit STO kombiniert leistungsstarke Servosteuerungstechnologie mit einer zertifizierten Sicherheitsfunktion und ermöglicht so mobilen Robotern sowohl eine effiziente Bewegungssteuerung als auch eine sicherere Mensch-Maschine-Interaktion.

Hauptvorteile von AGV-DC-Servomotoren mit STO-Funktion

1. Verbesserte funktionale Sicherheit für AGV-Systeme

Der wichtigste Vorteil eines STO-fähiger AGV-Servomotor ist die verbesserte Sicherheitsleistung.

STO verhindert, dass der Motor Drehmoment erzeugt, wenn ein Sicherheitsereignis auftritt. Im Gegensatz zu normalen softwarebasierten Stoppbefehlen funktioniert STO über einen speziellen Sicherheitskreis im Servoantrieb.

Dies bietet Schutz vor:

• Unerwartete AGV-Bewegung

• Kommunikationsfehler des Controllers

• Softwarefehler

• Falsche Bewegungsbefehle

• Wartungsbedingte Unfälle

Bei AGVs, die in der Nähe von Arbeitern operieren, schafft STO eine zusätzliche Sicherheitsschicht zwischen dem Steuerungssystem und der mechanischen Bewegung.

2. Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards

Moderne Industriekunden verlangen zunehmend, dass AGV-Systeme internationalen Sicherheitsstandards entsprechen.

AGV-DC-Servomotoren mit STO-Funktionen unterstützen Sicherheitsdesigns basierend auf:

• IEC 61800-5-2 Funktionale Sicherheit von Antriebssystemen

• ISO 13849-1 Sicherheit von Maschinensteuerungssystemen

• Anforderungen an die funktionale Sicherheit gemäß IEC 61508

Abhängig von der Systemarchitektur kann STO AGV-Herstellern dabei helfen, Sicherheitsniveaus zu erreichen wie:

• SIL2 / SIL3

• PL d / PL e

Dadurch eignen sich mit STO ausgestattete Servomotoren besonders für Industriekunden, die eine CE-Zertifizierung und globale Sicherheitskonformität benötigen.

3. Kompaktes integriertes Design für AGVs mit begrenztem Platzangebot

Moderne AGVs erfordern kompakte Antriebslösungen, da der Bauraum begrenzt ist.

Ein integrierter DC-Servomotor mit integriertem Treiber und STO-Funktion kombiniert:

• Motor

• Servoregler

• Sicherheitsschnittstelle

• Kommunikationsmodul

• Encoder-Verarbeitung

zu einer kompakten Einheit.

Zu den Vorteilen gehören:

• Reduzierte Schaltschrankgröße

• Weniger Verkabelungsaufwand

• Einfachere mechanische Integration

• Schnellere Installation

• Höhere Systemzuverlässigkeit

Bei kleinen und mittleren AGVs vereinfachen integrierte Servomotoren die Fahrzeugkonstruktion erheblich.

4. Hohe Drehmomentabgabe für den Schwerlasttransport

AGVs müssen oft schwere Materialien transportieren, wie zum Beispiel:

• Automobilkomponenten

• Industrieteile

• Paletten

• Fabrikausrüstung

Ein leistungsstarker DC-Servomotor bietet:

• Hohes Anlaufdrehmoment

• Stabiler Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit

• Schnelle Beschleunigungsreaktion

• Präzise Geschwindigkeitsregelung

In Kombination mit Untersetzungsgetrieben wie:

• Planetengetriebe

• Schneckengetriebe

• Stirnradgetriebe

AGV-Servomotoren können ein höheres Ausgangsdrehmoment bei gleichzeitig kompakten Abmessungen liefern.

5. Präzise Bewegungssteuerung und Positionsgenauigkeit

Im Gegensatz zu herkömmlichen Gleichstrommotoren nutzen Servomotoren die Rückmeldung eines Encoders, um eine Regelung im geschlossenen Regelkreis zu erreichen.

Der Encoder überwacht kontinuierlich:

• Motorposition

• Rotationsgeschwindigkeit

• Änderungen laden

Der Servoregler passt das Ausgangsdrehmoment in Echtzeit an.

Dies ermöglicht:

• Sanfte Beschleunigung und Verzögerung

• Präzises Andocken

• Präzise Navigation

• Stabile Lastpositionierung

Diese Eigenschaften sind für AGVs, die in automatisierten Lagern und Produktionslinien eingesetzt werden, von wesentlicher Bedeutung.

6. Zuverlässiger Batteriebetrieb mit Niederspannungs-Gleichstromsystemen

Die meisten AGVs werden mit Batteriestromsystemen betrieben.

Zu den gängigen AGV-Spannungsplattformen gehören:

• 24V DC

• 36V DC

• 48V DC

Niederspannungs-DC-Servomotoren sind ideal für mobile Roboter, da sie Folgendes bieten:

• Hoher elektrischer Wirkungsgrad

• Geringerer Energieverbrauch

• Direkte Batteriekompatibilität

• Reduzierte Anforderungen an die Stromumwandlung

Dies trägt dazu bei, die Betriebszeit des AGV zu verlängern und die Ladehäufigkeit zu reduzieren.

7. Verbesserte Systemzuverlässigkeit und reduzierter Wartungsaufwand

AGV-Systeme sind oft im Dauerbetrieb, manchmal rund um die Uhr, im Einsatz.

Eine zuverlässige Servoantriebslösung reduziert Ausfallzeiten durch:

• Bürstenloses Motordesign

• Regelung im geschlossenen Regelkreis

• Intelligente Schutzfunktionen

• Überstromschutz

• Übertemperaturschutz

• STO-Sicherheitsüberwachung

Im Vergleich zu herkömmlichen Gleichstrommotoren mit Bürsten bieten bürstenlose Gleichstromservomotoren Folgendes:

• Längere Lebensdauer

• Geringerer Wartungsaufwand

• Bessere Umweltbeständigkeit

8. Schnellere Integration mit industriellen Steuerungssystemen

Moderne AGV-Servomotoren unterstützen verschiedene industrielle Kommunikationsprotokolle, darunter:

• CANopen

• RS485 Modbus

• EtherCAT

• Puls-/Richtungssteuerung

Dies ermöglicht eine einfache Integration mit:

• AGV-Hauptcontroller

• SPS-Systeme

• Robotersteuerungen

• Lagerverwaltungssysteme

Die Kombination aus Kommunikationsfähigkeit und STO-Sicherheit vereinfacht die Entwicklung intelligenter mobiler Roboter.

Anwendungen von AGV-DC-Servomotoren mit STO-Funktion

1. Lagerlogistik-FTFs

Die Lagerautomatisierung ist einer der größten Anwendungsbereiche für STO-fähige AGV-Servomotoren.

Typische Anwendungen sind:

• FTS für den Palettentransport

• Regaltransportroboter

• Automatisierte Kommissioniersysteme

• Materiallieferroboter

Gewünschte Vorteile:

• Lange Betriebsstunden

• Zuverlässige Navigation

• Schutz der menschlichen Sicherheit

• Genaue Positionierung

STO trägt dazu bei, einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, wenn Arbeiter FTS-Betriebsbereiche betreten.

2. AGVs für den Automobilbau

Automobilfabriken nutzen AGVs für den Transport von:

• Motorkomponenten

• Fahrzeugteile

• Montagematerialien

• Produktionswerkzeuge

Diese Umgebungen erfordern:

• Hohe Tragfähigkeit

• Präzise Positionierung

• Dauerbetrieb

• Strikte Einhaltung der Sicherheitsvorschriften

AGV-DC-Servomotoren mit STO sorgen für eine zuverlässige Bewegungssteuerung für Produktionslogistiksysteme.

3. Intelligente Fabrik-Materialhandhabungsroboter

Industrie 4.0-Fabriken erfordern flexible Transportlösungen.

AGV-Servomotoren werden eingesetzt in:

• Automatisierte Produktionslinien

• Flexible Fertigungssysteme

• Fabriklogistikroboter

Die STO-Funktion erhöht die Sicherheit, wenn AGVs zusammen mit menschlichen Arbeitern arbeiten.

4. Autonome mobile Roboter (AMRs)

AMRs erfordern eine fortschrittliche Motorsteuerung, da sie auf Folgendes angewiesen sind:

• Autonome Navigation

• Dynamische Pfadplanung

• Hindernisvermeidung

• Menschliche Interaktion

STO-fähige Servomotoren bieten zusätzlichen Sicherheitsschutz für AMRs, die in öffentlichen oder halböffentlichen Umgebungen betrieben werden.

Zu den Anwendungen gehören:

• Serviceroboter

• Inspektionsroboter

• Lieferroboter

• Krankenhauslogistikroboter

5. Schwere industrielle Transport-FTFs

Schwerlast-FTF erfordern leistungsstarke und zuverlässige Antriebssysteme.

Typische Anwendungen:

• Stahlherstellung

• Luft- und Raumfahrtproduktion

• Transport großer Geräte

• Logistik von Fabrik zu Fabrik

Diese Fahrzeuge benötigen:

• Hohe Drehmomentabgabe

• Starke Überlastfähigkeit

• Sicherheitszertifizierte Stoppfunktionen

DC-Servomotoren mit STO tragen zur Verbesserung der Betriebssicherheit großer mobiler Plattformen bei.

6. Transportroboter für Medizin und Labor

Krankenhäuser und Labore nutzen AGVs zunehmend für:

• Lieferung von Medikamenten

• Probentransport

• Gerätebewegung

Diese Anwendungen erfordern:

• Leiser Betrieb

• Zuverlässige Kontrolle

• Hohe Sicherheitsstandards

Die STO-Funktion trägt zum Schutz von Personal und Patienten bei, indem sie unerwartete Roboterbewegungen verhindert.

7. Lebensmittel- und Pharmaautomatisierungssysteme

Die Lebensmittel- und Pharmaindustrie benötigt:

• Sauberer Betrieb

• Hohe Zuverlässigkeit

• Einfache Wartung

• Einhaltung der Sicherheitsvorschriften

AGV-Servomotoren mit STO eignen sich für:

• Automatisierte Einkaufswagen

• Materialtransportroboter

• Verpackungslogistiksysteme

Abschluss

Die STO-Funktion in AGV-DC-Servomotoren ist eine wichtige Sicherheitstechnologie, die eine unbeabsichtigte Erzeugung von Motordrehmomenten verhindert und autonome mobile Roboter dabei unterstützt, moderne industrielle Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Durch die Deaktivierung der Motorleistungsstufe über einen speziellen Sicherheitsmechanismus bietet STO eine zuverlässige Lösung zum Schutz von Bedienern, zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des AGV-Systems und zur Unterstützung der Einhaltung von Standards wie IEC 61800-5-2, ISO 13849-1 und IEC 61508.

Für moderne AGV- und AMR-Hersteller ist die Auswahl von a Gleichstrom-Servomotoren mit integrierter STO-Funktionalität werden zu einer wesentlichen Voraussetzung für den Aufbau sichererer, intelligenterer und zuverlässigerer mobiler Robotersysteme.

Warum benötigen AGVs DC-Servomotoren mit STO-Funktion?

AGVs arbeiten in dynamischen Umgebungen, in denen Menschen, Maschinen und Roboter denselben Arbeitsbereich teilen. Sicherheitsrisiken können auftreten durch:

• Sensorfehler

• Kommunikationsfehler

• Softwarefehler

• Fehlfunktion des Controllers

• Unerwartete menschliche Interaktion

• Mechanische Fehler

Ein Standard-Gleichstromservomotor bietet möglicherweise eine hervorragende Positionierungsgenauigkeit und Geschwindigkeitssteuerung, aber ohne funktionale Sicherheitsfunktionen erfüllt das System möglicherweise nicht die modernen industriellen Sicherheitsanforderungen.

1. Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards

Viele Industriekunden verlangen von AGV-Systemen, dass sie den globalen Sicherheitsvorschriften entsprechen.

Zu den wichtigsten Standards gehören:

IEC 61800-5-2: Funktionale Sicherheit von Antriebssystemen

IEC 61800-5-2 definiert Sicherheitsfunktionen für elektrische Antriebssysteme mit einstellbarer Geschwindigkeit.

STO ist eine der am häufigsten verwendeten Sicherheitsfunktionen, die in dieser Norm beschrieben werden.

Es gewährleistet:

• Sicheres Abschalten des Motordrehmoments

• Verhinderung unbeabsichtigter Bewegungen

• Zuverlässige Sicherheitsreaktion

ISO 13849-1: Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen

ISO 13849-1 bewertet die Zuverlässigkeit sicherheitsbezogener Steuerungssysteme.

AGV-Hersteller berücksichtigen häufig Folgendes:

• Leistungsniveau (PL)

• Kategoriestruktur

• Diagnoseabdeckung

• Ausfallwahrscheinlichkeit

Ein ordnungsgemäß konzipiertes AGV-Servosystem erfordert möglicherweise Sicherheitsstufen wie:

• PL d

• PL e

Abhängig von der Risikobewertung der Anwendung.

IEC 61508: Funktionale Sicherheitsnorm

IEC 61508 bietet einen allgemeinen Rahmen für funktionale Sicherheitssysteme.

Es führt ein:

• Sicherheitsintegritätslevel (SIL)

• Anforderungen zur Risikominderung

• Bewertung der Hardware-Zuverlässigkeit

Bei AGV-Anwendungen kann die STO-Implementierung dabei helfen, Folgendes zu erreichen:

• SIL2

• SIL3

abhängig von der Gesamtsystemarchitektur.

STO-Funktion vs. Not-Aus (E-Stop): Was ist der Unterschied?

Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass STO und Not-Aus dasselbe sind.

Sie sind verwandt, dienen aber unterschiedlichen Zwecken.

Not-Aus (E-Stop)

Ein Not-Aus-Taster ist eine manuelle Sicherheitsvorrichtung, die von Bedienern verwendet wird.

Beim Drücken:

• Die Maschine erhält einen Stoppbefehl

• Die Energieversorgung kann unterbrochen werden

• Die Bewegung stoppt je nach Systemdesign

Der Zweck von Not-Aus ist:

Um den gefährlichen Maschinenbetrieb in Notfällen schnell zu stoppen.

Sicher abgeschaltetes Moment (STO)

STO ist eine interne Sicherheitsfunktion im Servoantrieb.

Bei Aktivierung:

• Die Erzeugung eines Motordrehmoments wird verhindert

• Leistungselektronik ist deaktiviert

• Für einen Neustart sind Sicherheits-Reset-Bedingungen erforderlich

Der Zweck von STO ist:

Um sicherzustellen, dass der Motor kein unerwartetes Drehmoment erzeugen kann.

STO und E-Stop arbeiten zusammen

In einer typischen AGV-Sicherheitsarchitektur:

Not-Aus-Taste → Sicherheitssteuerung → STO-Eingang → DC-Servomotortreiber → Motordrehmoment deaktiviert

Der Not-Aus-Schalter erkennt den Notfallzustand, während STO für die sichere Motorabschaltfunktion sorgt.

Wie funktioniert STO in Niederspannungs-DC-Servomotoren?

Niederspannungs-DC-Servomotoren werden häufig in AGVs eingesetzt, weil sie Folgendes bieten:

• Kompakte Größe

• Hohe Effizienz

• Niederspannungsbetrieb

• Hervorragende Geschwindigkeitsregulierung

• Einfache Batterieintegration

Ein typisches AGV-DC-Servomotorsystem umfasst:

• Gleichstrommotor

• Servoregler

• Leistungs-MOSFET/IGBT-Stufe

• Encoder-Feedback

• Kommunikationsschnittstelle

• Sicherheitseingangsschaltung

Wenn STO ausgelöst wird:

Schritt 1: Aktivierung des Sicherheitssignals

Die Sicherheitssteuerung sendet ein STO-Signal über spezielle Sicherheitseingangsklemmen.

Beispiel:

• STO1

• STO2

Für höhere Sicherheitsniveaus wird üblicherweise ein zweikanaliges Eingangsdesign verwendet.

Schritt 2: Leistungsstufe deaktivieren

Der Servotreiber trennt die Steuersignale zur Steuerung der Leistungsendstufe.

Der Motorwicklungsstrom wird unterbrochen.

Schritt 3: Stoppt die Drehmomenterzeugung

Da durch den Motor kein Phasenstrom fließt:

• Das elektromagnetische Drehmoment verschwindet

• Der Motor kann das AGV-Rad nicht aktiv antreiben

Schritt 4: Sicherer Neustart

Nachdem die Sicherheitsbedingung entfernt wurde:

• Der STO-Eingang muss freigegeben sein

• Sicherheitscontroller bestätigt Systembereitschaft

• Der Servo-Aktivierungsbefehl wird wiederhergestellt

Dies verhindert einen versehentlichen Neustart.

Stoppt STO den AGV-Motor sofort?

Dies ist eine der wichtigsten Fragen bei der Auslegung von AGV-Antriebssystemen.

Die Antwort lautet:

STO entfernt sofort das Drehmoment des Motors, bremst den Motor jedoch nicht aktiv.

Nach STO-Aktivierung:

• Der Motor erzeugt keine Antriebskraft mehr

• Aufgrund der Trägheit kann sich das AGV weiterbewegen

• Möglicherweise ist mechanisches Bremsen oder dynamisches Bremsen erforderlich

Zum Beispiel:

Ein Schwerlast-FTF, der mehrere Tonnen Material transportiert, erfordert möglicherweise Folgendes:

• STO-Funktion

• Elektromagnetische Bremse

• Regeneratives Bremsen

• Sicherheitsgeschwindigkeitsüberwachung

um den erforderlichen Bremsweg zu erreichen.

Daher sollte STO als Teil eines vollständigen Sicherheitssystems und nicht als eigenständige Stoppmethode betrachtet werden.

AGV AC-Servomotoren vs DC-Servomotoren mit STO

Sowohl AC-Servomotoren als auch DC-Servomotoren können STO-Funktionen unterstützen, sie haben jedoch unterschiedliche Vorteile.

Für die meisten mobilen Roboteranwendungen bieten 24-V- und 48-V-DC-Servomotoren mit integrierten Treibern und STO-Funktionen eine hervorragende Balance zwischen Sicherheit, Effizienz und Systemeinfachheit.

Empfohlene Sicherheitsstufen für AGV-Servosysteme

Das erforderliche Sicherheitsniveau hängt ab von:

• Fahrzeuggewicht

• Höchstgeschwindigkeit

• Betriebsumgebung

• Menschliche Interaktion

• Ergebnisse der Risikobewertung

Zu den allgemeinen Sicherheitsanforderungen für AGVs gehören:

SIL2 / PL d

Geeignet für:

• Lager-FTFs

• Indoor-Transportroboter

• Mobile Plattformen mit niedriger Geschwindigkeit

SIL3 / PL z

Verwendet für:

• Schwerlast-AGVs

• Autonome Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge

• Gemeinsame Umgebungen zwischen Mensch und Maschine

Ein vollständiges AGV-Sicherheitssystem kann Folgendes umfassen:

• STO

• Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS)

• Sicherer Stopp 1 (SS1)

• Sicherheitsscanner

• Not-Aus-Taster

• Sicherheits-SPS

• Encoderüberwachung

Wichtige Merkmale, die bei der Auswahl eines AGV-DC-Servomotors mit STO zu berücksichtigen sind

Bei der Auswahl des richtigen Servomotorlieferanten müssen mehr als nur Drehmoment und Geschwindigkeit bewertet werden.

1. Integriertes Servoantriebsdesign

Eine integrierte Motor- und Treiberlösung bietet:

• Kleinerer Bauraum

• Reduzierter Verkabelungsaufwand

• Höhere Zuverlässigkeit

• Einfachere AGV-Integration

2. Auswahl der richtigen Spannung

Zu den gängigen AGV-Spannungsplattformen gehören:

• 24V DC

• 36V DC

• 48V DC

Die Motorspannung sollte übereinstimmen:

• Batteriesystem

• Controller-Architektur

• Leistungsbedarf

3. Encoder-Feedback-Fähigkeit

AGVs erfordern eine genaue Bewegungssteuerung.

Gängige Encoder-Optionen:

• Inkrementalgeber

• Magnetischer Encoder

• Absolutwertgeber

Encoder-Feedback verbessert sich:

• Positionsgenauigkeit

• Geschwindigkeitsregulierung

• Navigationsleistung

4. Kommunikationskompatibilität

Moderne AGV-Servomotoren unterstützen häufig:

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

Kommunikationskompatibilität vereinfacht die Integration mit:

• AGV-Controller

• SPS-Systeme

• Robotersteuerungsplattformen

Warum OEM-AGV-Hersteller DC-Servomotoren mit STO bevorzugen

Einleitung: Die wachsende Nachfrage nach sichereren AGV-Antriebssystemen

Während die Industrie die Einführung von beschleunigt fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGVs) und autonomen mobilen Robotern (AMRs) , sehen sich OEM-Hersteller mit steigenden Anforderungen an höhere Leistung, bessere Zuverlässigkeit und strengere Sicherheitsvorschriften konfrontiert.

Moderne AGVs sind keine isolierten Maschinen mehr, die in begrenzten Bereichen betrieben werden. Es handelt sich um intelligente mobile Plattformen, die mit Folgendem zusammenarbeiten:

• Fabrikbetreiber

• Lagermitarbeiter

• Produktionsausrüstung

• Kollaborative Roboter

• Automatisierte Systeme

Durch diese Mensch-Maschine-Interaktion entstehen höhere Sicherheitsanforderungen. Herkömmliche Motorlösungen, die nur eine grundlegende Geschwindigkeitsregelung bieten, reichen für anspruchsvolle AGV-Anwendungen nicht mehr aus.

Aus diesem Grund entscheiden sich viele AGV-OEM-Hersteller fungieren DC-Servomotoren mit STO (Safe Torque Off) . Als bevorzugte Antriebslösung

Ein STO-fähiger DC-Servomotor kombiniert:

• Hochpräzise Servosteuerung

• Niederspannungs-DC-Kompatibilität

• Encoder-Feedback

• Integrierte Antriebstechnik

• Funktioneller Sicherheitsschutz

Diese Kombination ermöglicht es FTS-Herstellern, sicherere, effizientere und einfacher zu zertifizierende mobile Roboterplattformen zu bauen.

1. Verbesserte Sicherheitskonformität für globale AGV-Märkte

Einer der Hauptgründe, warum OEM-AGV-Hersteller sich für DC-Servomotoren mit STO entscheiden , ist die Notwendigkeit, internationale Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Beim weltweiten Export von AGVs verlangen Kunden häufig die Einhaltung von Standards wie:

• IEC 61800-5-2 Funktionale Sicherheit von Antriebssystemen

• ISO 13849-1 Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen

• IEC 61508-Standard für funktionale Sicherheit

STO ist eine der am häufigsten verwendeten Sicherheitsfunktionen, da es den Motor direkt daran hindert, Drehmoment zu erzeugen.

Für AGV-OEM-Hersteller bietet dies mehrere Vorteile:

• Einfachere Sicherheitszertifizierung

• Reduzierte Systementwicklungszeit

• Verbesserte Kundenakzeptanz

• Geringeres Risiko bei der Sicherheitsbewertung

Anstatt einen komplexen externen Sicherheitskreis zu entwerfen, können OEMs einen Servomotor mit integrierter STO-Funktionalität in ihre Fahrzeugarchitektur integrieren.

2. Verhindern unerwarteter AGV-Bewegungen

Unerwartete Bewegungen sind eines der größten Sicherheitsrisiken bei mobilen Roboteranwendungen.

Mögliche Ursachen sind:

• Fehlfunktion des Controllers

• Kommunikationsunterbrechung

• Softwarefehler

• Sensorfehler

• Falsche Betriebsbefehle

Ein normaler Stoppbefehl hängt davon ab, dass das Steuerungssystem ordnungsgemäß funktioniert.

STO bietet jedoch einen unabhängigen Sicherheitsmechanismus.

Wenn STO aktiviert ist:

• Der Servoantrieb schaltet die Leistungsendstufe ab

• Die Stromversorgung des Motors ist unterbrochen

• Drehmomentbildung wird verhindert

• Das AGV kann die Räder nicht aktiv antreiben

Dies ist besonders wichtig für:

• Schwerlast-FTF

• Gemeinsame Umgebungen zwischen Mensch und Maschine

• Automatisierte Fabriktransportsysteme

3. Vereinfachtes AGV-Systemdesign mit integrierten Servolösungen

OEM-Hersteller konzentrieren sich ständig auf die Reduzierung von:

• Fahrzeuggröße

• Entwicklungskomplexität

• Anforderungen an die Verkabelung

• Montagezeit

Ein herkömmliches AGV-Antriebssystem erfordert möglicherweise separate Komponenten:

• Gleichstrommotor

• Externer Motortreiber

• Sicherheitsrelais

• Encoder-Modul

• Kommunikationsschnittstelle

Ein integrierter DC-Servomotor mit STO vereint diese Funktionen in einer kompakten Lösung.

Zu den Vorteilen gehören:

Reduzierte Verkabelung

Weniger Kabel bedeuten:

• Geringere Installationskosten

• Höhere Zuverlässigkeit

• Einfachere Fehlerbehebung

Kleinerer Schaltschrank

Integrierte Servomotoren reduzieren den Bedarf an großen Schaltschränken und ermöglichen OEMs die Entwicklung kompakterer AGVs.

Schnellere Entwicklung

Ingenieure können sich auf Folgendes konzentrieren:

• Fahrzeugstruktur

• Navigationssoftware

• Anwendungsoptimierung

anstatt übermäßig viel Zeit in die Entwicklung von Motorsteuerungshardware zu investieren.

4. Bessere Bewegungssteuerungsleistung

AGV-Anwendungen erfordern mehr als nur eine einfache Drehung.

Der Motor muss Folgendes bieten:

• Sanfte Beschleunigung

• Präzise Geschwindigkeitsregulierung

• Präzises Anhalten

• Stabiler Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit

DC-Servomotoren erreichen dies durch Feedback im geschlossenen Regelkreis.

Der Encoder überwacht kontinuierlich:

• Motorposition

• Rotationsgeschwindigkeit

• Änderungen laden

Der Servoregler passt das Ausgangsdrehmoment automatisch an.

Dadurch können AGVs Folgendes erreichen:

• Präzises Andocken

• Reibungsloser Transport

• Bessere Navigationsleistung

• Reduzierte mechanische Vibration

Für OEM-Hersteller verbessert dies die Gesamtqualität des AGV-Endprodukts.

5. Hervorragende Kompatibilität mit batteriebetriebenen AGVs

Die meisten AGVs verwenden Batteriesysteme, weshalb Niederspannungs-DC-Servomotoren die ideale Wahl sind.

Zu den gängigen AGV-Stromversorgungsplattformen gehören:

• 24V DC

• 36V DC

• 48V DC

Im Vergleich zu AC-Servosystemen bieten DC-Servomotoren:

• Direkte Batteriekompatibilität

• Höhere Energieeffizienz

• Geringere Stromumwandlungsverluste

• Vereinfachte elektrische Architektur

Dies ist besonders wertvoll für:

• Lagerroboter

• Mobile Umschlagplattformen

• Indoor-Logistik-FTFs

6. Höhere Zuverlässigkeit für den industriellen Betrieb rund um die Uhr

OEM-Kunden verlangen häufig einen kontinuierlichen Betrieb von AGVs mit minimalen Ausfallzeiten.

Eine zuverlässige AGV-Motorlösung muss Folgendes aushalten:

• Lange Betriebsstunden

• Häufiges Beschleunigen und Bremsen

• Variable Belastungen

• Staub- und Vibrationsumgebungen

DC-Servomotoren mit STO bieten:

• Bürstenlose Motortechnologie

• Intelligente Schutzfunktionen

• Überstromschutz

• Übertemperaturüberwachung

• Sicherheitsabschaltmöglichkeit

Diese Funktionen verbessern:

• Lebensdauer

• Systemstabilität

• Wartungseffizienz

7. Einfachere Integration mit AGV-Steuerungssystemen

Moderne AGVs basieren auf der Kommunikation zwischen:

• Hauptcontroller

• Navigationssystem

• Sicherheitssystem

• Motorantrieb

STO-fähige DC-Servomotoren können industrielle Kommunikationsprotokolle unterstützen wie:

• CANopen

• RS485 Modbus

• EtherCAT

• Puls/Richtung

Dies ermöglicht OEM-Herstellern die einfache Integration von Motoren in verschiedene AGV-Plattformen.

Zum Beispiel:

AGV-Controller → Kommunikationsschnittstelle → Servoantrieb → Motor → Encoder-Feedback

Diese Closed-Loop-Architektur verbessert die Fahrzeugintelligenz und Steuerungsgenauigkeit.

8. Reduzierte Entwicklungskosten für AGV-OEM-Projekte

OEM-Hersteller müssen Leistung und Kosten in Einklang bringen.

Der Einsatz von DC-Servomotoren mit integriertem STO trägt zur Reduzierung der Gesamtsystemkosten bei:

Geringere Hardwareanforderungen

Weniger Bedarf an:

• Externe Sicherheitsmodule

• Zusätzliche Verkabelung

• Separate Motorsteuerungen

Kürzere Engineering-Zyklen

Vorintegrierte Lösungen reduzieren:

• Motor-Tuning-Zeit

• Elektrokonstruktionsarbeiten

• Testverfahren

Niedrigere Wartungskosten

Zuverlässige Servosysteme reduzieren:

• Ausfallzeit

• Austauschhäufigkeit

• Serviceanforderungen

9. Flexible Anpassung für verschiedene AGV-Anwendungen

Unterschiedliche AGV-Plattformen haben unterschiedliche Anforderungen.

OEM-Hersteller benötigen häufig Anpassungsoptionen wie:

• Unterschiedliche Spannungswerte

• Verschiedene Drehmomentstufen

• Individuelle Montagemaße

• Verschiedene Schaftausführungen

• Getriebeintegration

• Encoder-Optionen

• Kommunikationsprotokolle

Zulieferer von DC-Servomotoren mit OEM/ODM-Fähigkeiten können maßgeschneiderte Lösungen für Folgendes anbieten:

• Kleine Lagerroboter

• Schwerlast-Transport-FTFs

• AMRs

• Mobile Roboterplattformen

Diese Flexibilität ermöglicht es Herstellern, differenzierte Produkte für bestimmte Märkte zu entwickeln.

10. Wettbewerbsvorteil bei Smart Factory-Anwendungen

Die globale Fertigungsindustrie bewegt sich in Richtung:

• Industrie 4.0

• Intelligente Fabriken

• Autonome Logistik

• Mensch-Roboter-Kollaboration

Sicherheit wird zum entscheidenden Kauffaktor.

AGV-Hersteller, die STO-fähige Servomotoren verwenden, können ihren Kunden Folgendes bieten:

• Höhere Sicherheitsniveaus

• Höhere Zuverlässigkeit

• Einfachere Zertifizierung

• Erweiterte Automatisierungsfähigkeit

Dies schafft einen Wettbewerbsvorteil bei Ausschreibungen für internationale Automatisierungsprojekte.

Typische Anwendungen von STO-fähigen DC-Servomotoren in FTS-Systemen

Mit der rasanten Entwicklung von Smart Manufacturing, Industrie 4.0 und intelligenter Logistik werden AGVs (Automated Guided Vehicles) und AMRs (Autonomous Mobile Robots) zu unverzichtbaren Geräten für die automatisierte Materialhandhabung und den automatisierten Transport.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrieanlagen, die in isolierten Bereichen eingesetzt werden, teilen sich moderne AGVs häufig die Arbeitsumgebung mit Bedienern, Produktionsmaschinen und anderen Robotern. Dies erfordert nicht nur eine hervorragende Bewegungsleistung, sondern auch fortschrittliche Sicherheitsfunktionen.

STO-fähige DC-Servomotoren sind für viele AGV-Systeme zu einer bevorzugten Antriebslösung geworden, weil sie Folgendes vereinen:

• Hochpräzise Servosteuerung

• Niederspannungs-Gleichstrombetrieb

• Energieeffiziente bürstenlose Motortechnologie

• Encoder-Feedback

• Integrierte Sicherheitsfunktionen

Die Funktion „Safe Torque Off“ (STO) stellt sicher, dass der Motor bei einem Sicherheitsereignis kein Antriebsdrehmoment erzeugen kann, und hilft AGV-Herstellern dabei, einen sichereren Betrieb zu erreichen und internationale Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Im Folgenden sind die häufigsten Anwendungen aufgeführt STO-fähige DC-Servomotoren in FTS-Systemen.

1. Lagerautomatisierungs-FTFs

Anwendungsübersicht

Die Lagerautomatisierung ist eines der größten Einsatzgebiete für FTS-Systeme. Moderne Lagerhäuser nutzen AGVs für den automatischen Warentransport zwischen:

• Lagerbereiche

• Kommissionierstationen

• Verpackungslinien

• Versandzonen

Typische AGV-Typen sind:

• Palettenbewegende AGVs

• Regalheberoboter

• FTS mit Förderband

• Mobile Kommissionierroboter

Diese Fahrzeuge sind in der Regel stundenlang ununterbrochen im Einsatz und müssen sicher um Arbeiter und andere Geräte herumfahren.

Warum STO-fähige DC-Servomotoren verwendet werden

Für Lager-FTFs ist Folgendes erforderlich:

Zuverlässiger Sicherheitsschutz

Wenn Arbeiter den Betriebsbereich des AGV betreten, kann STO das Motordrehmoment sofort deaktivieren und so unerwartete Bewegungen verhindern.

Präzise Positionskontrolle

Servo-Feedback ermöglicht genaues:

• Docking

• Positionsausrichtung

• Geschwindigkeitsregulierung

Dies ist besonders wichtig für automatische Be- und Entladevorgänge.

Hohe Energieeffizienz

Batteriebetriebene Lagerroboter profitieren von Niederspannungs-DC-Servomotoren, weil sie Folgendes bieten:

• Geringerer Energieverbrauch

• Längere Betriebszeit

• Effiziente Batterienutzung

2. AGVs für den Automobilbau

Anwendungsübersicht

Automobilfabriken gehören zu den ersten Anwendern der AGV-Technologie.

AGVs werden häufig zum Transport von Folgendem eingesetzt:

• Motorkomponenten

• Getriebeteile

• Fahrzeugmontagen

• Produktionswerkzeuge

• Materialbehälter

Der Automobilbau erfordert eine äußerst hohe Zuverlässigkeit, da Produktionsunterbrechungen zu erheblichen Verlusten führen können.

Vorteile von STO-Servomotoren in Automobil-FTFs

Hohe Belastbarkeit

Automobile AGVs transportieren häufig Hunderte Kilogramm oder mehrere Tonnen Material.

Gleichstrom-Servomotoren in Kombination mit Getrieben bieten:

• Hohes Anlaufdrehmoment

• Stabile Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit

• Starke Überlastfähigkeit

Sicherheit in der Mensch-Maschine-Kollaboration

In modernen Automobilfabriken werden AGVs häufig neben Folgendem eingesetzt:

• Montagearbeiter

• Industrieroboter

• Wartungspersonal

Die STO-Funktion bietet eine zusätzliche Sicherheitsebene, indem sie eine versehentliche Motoraktivierung verhindert.

Kontinuierlicher Betrieb

Automobilproduktionslinien sind oft rund um die Uhr in Betrieb.

STO-fähige Servomotoren verbessern:

• Systemzuverlässigkeit

• Wartungseffizienz

• Betriebssicherheit

3. AGVs für den Schwerlast-Materialtransport

Anwendungsübersicht

Schwerlast-FTF sind für den Transport großer und schwerer Lasten in Branchen wie den folgenden konzipiert:

• Stahlherstellung

• Luft- und Raumfahrt

• Schiffbau

• Schwermaschinenbau

Typische Anwendungen sind:

• Großkomponententransport

• Werkslogistikwagen

• Automatisierte Transferplattformen

Warum die STO-Funktion für schwere AGVs von entscheidender Bedeutung ist

Schwerlast-FTFs bergen höhere Sicherheitsrisiken aus folgenden Gründen:

• Große Fahrzeugmasse

• Hohe kinetische Energie

• Langer Bremsweg

STO hilft zu verhindern:

• Unerwartete Beschleunigung

• Unkontrolliertes Motordrehmoment

• Zufällige Bewegung während der Wartung

Bei Schwerlast-AGVs wird STO normalerweise kombiniert mit:

• Elektromagnetische Bremsen

• Mechanische Bremssysteme

• Sicherheitsscanner

• Sicherheits-SPS-Systeme

um eine vollständige Sicherheitskontrolle zu erreichen.

4. Autonome mobile Roboter (AMRs)

Anwendungsübersicht

AMRs stellen die nächste Generation mobiler Roboter dar.

Im Gegensatz zu herkömmlichen AGVs, die festen Routen folgen, nutzen AMRs Folgendes:

• LiDAR-Navigation

• Vision-Systeme

• Algorithmen der künstlichen Intelligenz

• Dynamische Pfadplanung

Zu den Anwendungen gehören:

• Fabrikinspektionsroboter

• Lieferroboter

• Mobile Serviceroboter

• Autonome Transportplattformen

Vorteile von STO-fähige Servomotoren für AMRs

Sichere Mensch-Roboter-Interaktion

AMRs werden häufig in öffentlichen oder halböffentlichen Umgebungen eingesetzt.

STO trägt dazu bei, dass der Roboter kein Antriebsdrehmoment mehr erzeugen kann, wenn eine Sicherheitsbedingung erkannt wird.

Kompakte Integration

Kleine AMRs erfordern kompakte Komponenten.

Integrierte DC-Servomotoren mit STO reduzieren:

• Einbauraum

• Komplexität der Verkabelung

• Systemgewicht

Hohe Bewegungsgenauigkeit

Die Encoder-basierte Servosteuerung bietet:

• Reibungslose Bewegung

• Präzise Geschwindigkeitsregelung

• Präzises Anhalten

was die Navigationsleistung verbessert.

5. Intelligente Produktionslogistiksysteme für Fabriken

Anwendungsübersicht

Intelligente Fabriken erfordern flexible Transportsysteme, die sich an veränderte Produktionsanforderungen anpassen können.

AGVs, die mit STO-fähigen DC-Servomotoren ausgestattet sind, werden verwendet für:

• Werkstücktransport

• Versorgung der Produktionslinie

• Automatisierte Materiallieferung

• Flexible Fertigungssysteme

Hauptvorteile

Verbesserte Produktionsflexibilität

AGVs können feste Fördersysteme ersetzen und bieten:

• Flexible Streckenführung

• Einfache Produktionsänderungen

• Reduzierte Infrastrukturkosten

Verbesserte Sicherheitskonformität

Fabriken mit häufigem menschlichen Kontakt erfordern zuverlässige Sicherheitsfunktionen.

STO hilft Herstellern beim Aufbau sicherer automatisierter Logistiksysteme.

6. Pharmazeutische und medizinische Logistikroboter

Anwendungsübersicht

Krankenhäuser und pharmazeutische Einrichtungen nutzen AGVs zunehmend für:

• Transport von Medikamenten

• Lieferung von Laborproben

• Bewegung medizinischer Geräte

• Sterile Materialhandhabung

Diese Umgebungen erfordern:

• Hohe Zuverlässigkeit

• Leiser Betrieb

• Sicherer Umgang mit Menschen

Warum STO-fähige DC-Servomotoren geeignet sind

Sicherer Betrieb in der Nähe von Menschen

Krankenhäuser sind stark menschenzentrierte Umgebungen. STO bietet Schutz vor unerwarteten Roboterbewegungen.

Sanfte und geräuscharme Bewegung

Servogesteuerte bürstenlose Motoren bieten:

• Geringe Vibration

• Leiser Betrieb

• Sanfte Beschleunigung

Zuverlässiger Langzeitbetrieb

Medizinische Logistikroboter sind oft im Dauerbetrieb und erfordern langlebige Motorlösungen.

7. AGVs für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Anwendungsübersicht

Lebensmittel- und Getränkefabriken nutzen AGVs für:

• Rohstofftransport

• Verpackungslogistik

• Bewegung des fertigen Produkts

Die Branche benötigt:

• Hohe Zuverlässigkeit

• Einfache Wartung

• Sauberer Betrieb

Vorteile von STO-Servomotoren

STO-fähige DC-Servomotoren bieten:

• Zuverlässiger Betrieb in automatisierten Umgebungen

• Reduzierter Wartungsaufwand

• Verbesserte Bedienersicherheit

In Kombination mit geeigneten Schutzstufen wie IP65-zertifizierten Designs können sie sich an anspruchsvolle Industrieumgebungen anpassen.

8. AGVs für die Halbleiter- und Elektronikfertigung

Anwendungsübersicht

Elektronik- und Halbleiterfabriken erfordern eine äußerst präzise und saubere Materialhandhabung.

AGVs werden eingesetzt für:

• Wafertransport

• Lieferung elektronischer Komponenten

• Reinraumlogistik

Warum Servomotoren mit STO bevorzugt werden

Diese Anwendungen erfordern:

Hohe Präzision

Servo-Feedback sorgt für eine genaue Positionierung.

Stabiler Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit

Wichtig für empfindliche Materialien.

Sicherheit und Zuverlässigkeit

STO verhindert unerwartete Bewegungen, die teure Produkte beschädigen könnten.

9. Automatisierte Förderband-Transfer-AGVs

Anwendungsübersicht

Viele Fabriken nutzen AGVs, die mit Fördermodulen ausgestattet sind, um Produkte zwischen Produktionsstationen zu transportieren.

Zu den Anwendungen gehören:

• Montagelinien

• Verpackungssysteme

• Sortierstationen

Motorische Anforderungen

Diese Systeme erfordern:

• Präzise Geschwindigkeitssynchronisation

• Häufiger Start-Stopp-Betrieb

• Zuverlässige Sicherheitskontrolle

STO-fähige Servomotoren bieten sowohl Bewegungssteuerungsleistung als auch Sicherheitsschutz.

10. Mobile Plattformen für den Außenbereich und die Industrie

Anwendungsübersicht

Einige AGV-Systeme werden im Freien oder in rauen Industrieumgebungen betrieben.

Beispiele hierfür sind:

• Baulogistikroboter

• Transportplattformen für den Bergbau

• Inspektionsroboter für den Außenbereich

Erforderliche Motorfunktionen

Für AGV-Anwendungen im Freien ist häufig Folgendes erforderlich:

• Hohe Drehmomentabgabe

• Wetterbeständigkeit

• Stoß- und Vibrationsfestigkeit

• Zuverlässige Sicherheitsfunktionen

STO-fähige DC-Servomotoren tragen zur Verbesserung der Betriebssicherheit in unvorhersehbaren Umgebungen bei.

Schlüsselfaktoren bei der Auswahl von STO-fähigen DC-Servomotoren für AGV-Anwendungen

Vor der Auswahl einer Motorlösung sollten AGV-Hersteller Folgendes berücksichtigen:

1. Drehmoment- und Lastanforderungen

Auswerten:

• Fahrzeuggewicht

• Maximale Nutzlast

• Beschleunigungsanforderungen

• Neigungsfähigkeit

2. Kompatibilität der Batteriespannung

Zu den gängigen AGV-Spannungssystemen gehören:

• 24V DC

• 36V DC

• 48V DC

Der Motor sollte zur Leistungsarchitektur des Fahrzeugs passen.

3. Sicherheitsanforderungen

Bestätigen:

• STO-Verfügbarkeit

• Konfiguration des Sicherheitseingangs

• SIL/PL-Fähigkeit

• Zertifizierungsanforderungen

4. Kommunikationskompatibilität

Zu den gängigen Schnittstellen gehören:

• CANopen

• RS485 Modbus

• EtherCAT

• Puls/Richtung

5. Umweltschutz

Berücksichtigen Sie je nach Anwendung Folgendes:

• IP-Schutzart

• Temperaturbereich

• Vibrationsfestigkeit

• Staubschutz

Abschluss

STO-fähige DC-Servomotoren werden zu einer wichtigen Antriebstechnologie für moderne AGV- und AMR-Systeme, da sie die perfekte Kombination aus Sicherheit, Präzision, Effizienz und Zuverlässigkeit bieten.

Von der Lagerautomatisierung und der Automobilfertigung bis hin zu Schwerlasttransportrobotern und medizinischen Logistiksystemen helfen diese Motoren OEM-Herstellern, sicherere und intelligentere mobile Roboterlösungen zu entwickeln.

Während sich die Industrie weiterhin in Richtung intelligenter Fabriken und autonomer Logistik bewegt , werden AGV-Systeme, die mit Gleichstrom-Servomotoren mit STO-Funktionssicherheitstechnologie ausgestattet sind , eine immer wichtigere Rolle bei der Verbesserung der Produktivität, der Reduzierung von Betriebsrisiken und der Ermöglichung der industriellen Automatisierung der nächsten Generation spielen.

Fazit: Sicherere AGVs bauen mit STO-fähige DC-Servomotoren

Sicherheit ist für moderne AGV- und AMR-Systeme kein optionales Feature mehr. Da autonome mobile Roboter immer schneller, schwerer und enger mit menschlichen Arbeitskräften integriert werden, ist funktionale Sicherheit zu einer zentralen Designanforderung geworden.

AGV-DC-Servomotoren mit STO-Funktion bieten eine zuverlässige Lösung zur Verhinderung unbeabsichtigter Drehmomenterzeugung und unterstützen gleichzeitig die Einhaltung globaler Sicherheitsstandards wie IEC 61800-5-2, ISO 13849-1 und IEC 61508.

Bei der Auswahl einer AGV-Motorlösung sollten Hersteller Folgendes berücksichtigen:

• STO-Verfügbarkeit

• Anforderungen an das Sicherheitsniveau

• Motordrehmomentfähigkeit

• Encoder-Leistung

• Kommunikationsprotokolle

• Umweltschutz

• OEM-Anpassungsmöglichkeit

Durch die Kombination leistungsstarker DC-Servotechnologie mit fortschrittlichen funktionalen Sicherheitsfunktionen können AGV-Hersteller sicherere, intelligentere und zuverlässigere autonome Transportsysteme für die Zukunft bauen.

FAQ: STO-fähige DC-Servomotoren für AGV-Systeme

1. Was ist die STO-Funktion in AGV-DC-Servomotoren?

STO (Safe Torque Off) ist eine funktionale Sicherheitsfunktion, die in AGV-DC-Servomotoren und Servoantriebe integriert ist, um zu verhindern, dass der Motor Drehmoment erzeugt, wenn ein Sicherheitsrisiko auftritt.

Wenn STO aktiviert ist, deaktiviert der Servoantrieb die Leistungsendstufe des Motors und verhindert so, dass Strom die Motorwicklungen erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass das AGV nicht aktiv fahren oder unerwartet beschleunigen kann.

STO wird häufig in AGV-, AMR- und mobilen Industrieroboteranwendungen eingesetzt , da es eine zusätzliche Sicherheitsebene unabhängig von normaler Bewegungssteuerungssoftware bietet.

2. Warum benötigen AGV-Hersteller DC-Servomotoren mit STO-Funktion?

FTS-Hersteller entscheiden sich für Gleichstrom-Servomotoren mit STO , weil moderne mobile Roboter in Umgebungen arbeiten, in denen Menschen und Maschinen zusammenarbeiten.

STO trägt dazu bei, Risiken zu reduzieren, die durch Folgendes verursacht werden:

• Controller-Ausfälle

• Kommunikationsfehler

• Fehlfunktionen der Software

• Falsche Bewegungsbefehle

• Unerwartete AGV-Bewegung

Für OEM-AGV-Hersteller vereinfacht STO außerdem die Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards wie IEC 61800-5-2, ISO 13849-1 und IEC 61508.

3. Stoppt STO sofort die Bewegung eines AGV?

Nein. STO entfernt das Motordrehmoment, bremst aber nicht aktiv die mechanische Bewegung.

Wenn STO ausgelöst wird:

• Der Motor erzeugt kein Antriebsdrehmoment mehr

• Aufgrund der Trägheit kann sich das AGV weiterbewegen

• Möglicherweise sind zusätzliche Bremsmethoden erforderlich

Bei Schwerlast-AGVs wird STO oft kombiniert mit:

• Elektromagnetische Bremsen

• Mechanische Bremsen

• Dynamische Bremssysteme

• Sicherer Stopp 1 (SS1)

Diese Kombination bietet sowohl Sicherheitsschutz als auch kontrollierte Stoppleistung.

4. Welche Vorteile bietet die Verwendung? STO-fähige DC-Servomotoren in FTS-Systemen?

STO-fähige DC-Servomotoren bieten mehrere Vorteile:

• Verbesserte Funktionssicherheit

• Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards

• Verhinderung unbeabsichtigter motorischer Bewegungen

• Kompaktes integriertes Motor- und Treiberdesign

• Reduzierter Verkabelungsaufwand

• Höhere Systemzuverlässigkeit

• Höhere Genauigkeit der Bewegungssteuerung

• Geringerer Wartungsaufwand

Diese Vorteile machen sie ideal für automatisierte Logistik, intelligente Fabriken und autonome mobile Roboter.

5. Welche AGV-Anwendungen erfordern STO-fähige Servomotoren?

STO-fähige DC-Servomotoren werden häufig eingesetzt in:

• AGVs zur Lagerautomatisierung

• AGVs für den Automobilbau

• Hochleistungsroboter für den Materialtransport

• Autonome mobile Roboter (AMRs)

• Intelligente Fabriklogistiksysteme

• Medizinische Transportroboter

• Pharmazeutische Automatisierungsausrüstung

• Logistikroboter für die Lebensmittelverarbeitung

• Halbleiter-Reinraum-FTFs

Anwendungen, die eine Mensch-Maschine-Interaktion erfordern, stellen in der Regel einen höheren Bedarf an STO-Sicherheitsfunktionen dar.

6. Welche Sicherheitsstandards gelten für STO in AGV-Servomotoren?

Die STO-Technologie wird üblicherweise nach internationalen Standards für funktionale Sicherheit entwickelt, darunter:

IEC 61800-5-2

Definiert Sicherheitsfunktionen für elektrische Antriebssysteme, einschließlich Safe Torque Off.

ISO 13849-1

Bewertet sicherheitsrelevante Steuerungssysteme anhand von Leistungsstufen wie:

• PL d

• PL e

IEC 61508

Definiert funktionale Sicherheitsanforderungen mithilfe von Sicherheitsintegritätsstufen:

• SIL2

• SIL3

Das genaue Sicherheitsniveau hängt vom gesamten AGV-Systemdesign und der Risikobewertung ab.

7. Was ist der Unterschied zwischen STO und einem Not-Aus-Taster an einem AGV?

Ein Not-Aus-Taster und STO erfüllen unterschiedliche Funktionen.

In einem typischen AGV-Sicherheitssystem:

Notstopp → Sicherheitssteuerung → STO-Eingang → Servoantrieb → Motordrehmoment deaktiviert

Beide Funktionen arbeiten zusammen, um die FTS-Sicherheit zu verbessern.

8. Können STO-fähige DC-Servomotoren für schwere AGVs verwendet werden?

Ja. STO-fähige DC-Servomotoren eignen sich für schwere AGVs, wenn sie richtig abgestimmt sind auf:

• Erforderliche Drehmomentabgabe

• Untersetzungssystem

• Bremslösung

• Batteriespannung

• Anforderungen an den Arbeitszyklus

Schwerlast-FTFs nutzen häufig:

• 24V DC-Servomotoren

• 48V DC-Servomotoren

• Servomotoren mit Planetengetriebe

• BLDC-Servomotoren mit hohem Drehmoment

Für Anwendungen mit großer Nutzlast sollte STO mit einer vollständigen Sicherheitsarchitektur kombiniert werden.

9. Welche Kommunikationsprotokolle werden von AGV-DC-Servomotoren mit STO unterstützt?

Moderne AGV-DC-Servomotoren mit STO können verschiedene Kommunikationsschnittstellen unterstützen, darunter:

• CANopen

• RS485 Modbus

• EtherCAT

• Puls-/Richtungssteuerung

Diese Kommunikationsoptionen ermöglichen eine nahtlose Integration mit:

• AGV-Controller

• SPS-Systeme

• Navigationssysteme

• Industrielle Automatisierungsnetzwerke

10. Wie wähle ich den richtigen STO-fähigen DC-Servomotor für ein AGV-Projekt aus?

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines STO-fähigen DC-Servomotors für AGV-Anwendungen Folgendes:

Motorleistung

• Nenndrehmoment

• Spitzendrehmoment

• Geschwindigkeitsbereich

• Beschleunigungsanforderungen

Elektrische Anforderungen

• Batteriespannung

• Stromverbrauch

• Dauerbetriebsfähigkeit

Sicherheitsanforderungen

• STO-Verfügbarkeit

• Anforderungen an das Sicherheitsniveau

• Zweikanaliger Sicherheitseingang

Mechanische Anforderungen

• Getriebekompatibilität

• Schaftdesign

• Montagemaße

• IP-Schutzart

Kontrollanforderungen

• Encodertyp

• Kommunikationsprotokoll

• Kompatibilität mit AGV-Controllern

Die Wahl eines Lieferanten mit OEM/ODM-Anpassungsmöglichkeiten kann dabei helfen, die Motorlösung für bestimmte AGV-Designs zu optimieren.

Suchen Sie einen zuverlässigen AGV-DC-Servomotor mit STO-Funktion für Ihr mobiles Roboterprojekt? Kontaktieren Sie unser Engineering-Team für maßgeschneiderte Motorlösungen, einschließlich integrierter Servomotoren, Encoderoptionen, Kommunikationsschnittstellen und OEM/ODM-Designs, die auf Ihre Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind.