Kuidas parandada AGV aku eluiga ja kandevõimet madalpinge alalisvoolu servomootorite abil?

Kaasaegsete automatiseeritud juhitavate sõidukite (AGV) ja autonoomsete mobiilsete robotite (AMR) puhul on kaks jõudlusnäitajat alati tihedalt seotud:

Aku tööaeg ja kandevõime.

Liiga palju energiat tarbiv sõiduk vajab suuremat akut. Kuid suurem aku lisab ka kaalu, vähendades sõiduki kandevõimet.

Seetõttu väärib veojõusüsteem hoolikat tähelepanu.

Õigesti kavandatud madalpinge alalisvoolu servomootorisüsteem võib aidata AGV tootjatel parandada:

• Energiatõhusus

• Aku tööaeg

• Käivitus- ja tõusumoment

• Kasuliku koormuse ja sõiduki massi suhe

• Liikumise täpsus

• Regeneratiivne pidurdamine

• Termiline stabiilsus

• Üldine jõuülekande efektiivsus

USA AGV projektide puhul tuleks mootorite valikut kaaluda ka laiemas masinaohutuse raamistikus. Praegused viited hõlmavad ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 ja ANSI/ITSDF B56.5-2024.

AGV alalisvoolu servomootori lahendused

AGV-ajamid vajavad enamat kui lihtsalt mootori pöörlemist. Ajamimootor peab madala pingega alalisvoolu akusüsteemiga töötades tagama kontrollitud pöördemomendi, täpse kiiruse reguleerimise, sujuva kiirenduse ja usaldusväärse tagasiside. Sel põhjusel alalisvoolu servomootoreid, integreeritud alalisvoolu servomootoreid, käigukastiga alalisvoolu servomootoreid, STO servomootoreid ja AGV rummu mootoreid . kasutatakse AGV ja AMR ajamiarhitektuurides tavaliselt

JKONGMOTOR pakub mitmeid alalisvoolu servomootorite konfiguratsioone, mida saab sobitada erinevate AGV koormuse, kiiruse, ruumi, kaitse ja ohutusnõuetega.

AGV alalisvoolu servomootorite tootevalik

Jkongmotori kohandatud servomootori liigutused

Ühekordne integreeritud alalisvoolu servomootori lahenduste pakkuja

1. Integreeritud alalisvoolu servomootor

Integreeritud alalisvoolu servomootor ühendab mootori, servoajami ja kodeerija ühes kompaktses korpuses. See arhitektuur vähendab välist juhtmeid ja säästab paigaldusruumi, muutes selle eriti kasulikuks kompaktsete AGV ja AMR šassiide jaoks.

See toetab suletud ahela liikumisjuhtimist kiiruse, asendi ja pöördemomendi jaoks , samas kui integreeritud elektroonika lihtsustab mootori ja sõiduki kontrolleri vahelist ühendamist. Integreeritud servoarhitektuure kasutatakse laialdaselt, kui šassii ruum ja juhtmestiku tõhusus on olulised disainikaalutlused.

Tüüpilised AGV rakendused:

• Lao AGV-d

• AMR veorattad

• Autonoomsed materjalikäitlusrobotid

• Sorteerimisrobotid

• Kompaktsed mobiilsed robotid

2. Planetaarse käiguga alalisvoolu servomootor

Planetaarse käiguga alalisvoolu servomootor ühendab alalisvoolu servomootori planetaarkäigukastiga, et suurendada väljundmomenti, säilitades samal ajal kompaktse jõuülekande.

See konfiguratsioon sobib siis, kui AGV nõuab käivitamiseks, kiirendamiseks, kaldteed tõusmiseks või raskema kandevõime kandmiseks suuremat ratta pöördemomenti . Käigukast võimaldab mootoril töötada ka suuremal kiirusel, pakkudes samal ajal rattale väiksemat kiirust.

Tüüpilised rakendused:

• Raskeveokite AGV-d

• Laotranspordivahendid

• Kaubaaluste käitlemise robotid

• Mobiilsed materjalikäitlusseadmed

• AGV veorattad, mis nõuavad suurt pöördemomenti

3. Ussiülekandega alalisvoolu servomootor

Uduskäiguga alalisvoolu servomootor integreerib tigukäigukasti alalisvoolu servomootoriga. Selle kõrge reduktsiooniaste muudab selle sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt pöördemomenti ja kontrollitud madalal kiirusel liikumist.

Tigukäigukast võib olenevalt käigukasti konstruktsioonist ja töötingimustest pakkuda ka kasulikke koormustaluvusomadusi. See muudab selle rakendatavaks AGV mehhanismide puhul, kus on olulised kontrollitud liikumine ja mehaaniline hoidmine.

Tüüpilised rakendused:

• Raske koormusega AGV-ajamid

• Tõste- ja positsioneerimismehhanismid

• Konveieri ülekandeseadmed

• Tööstuslikud mobiilsed robotid

• Automatiseeritud käsitsemissüsteemid

4. Piduriga integreeritud alalisvoolu servomootor

Piduriga integreeritud alalisvoolu servomootor ühendab servomootori, koodri, ajami ja elektromagnetilise piduri üheks komplektiks.

Pidur on eriti kasulik siis, kui AGV mehhanism peab pärast mootori jõu väljalülitamist oma asendit hoidma . Seda võib kaaluda tõstetelgede, vertikaalsete mehhanismide, kaldseadmete ja rakenduste puhul, kus tuleb takistada kontrollimatut mehaanilist liikumist.

Tüüpilised rakendused:

• AGV tõstemehhanismid

• Vertikaalsed ülekandesüsteemid

• Automatiseeritud käsitsemisseadmed

• Kaldajamiga mehhanismid

• Hoidmisnõuetega mobiilsed robotid

5. IP65 integreeritud alalisvoolu servomootor

IP65 integreeritud alalisvoolu servomootor on mõeldud AGV rakenduste jaoks, kus mootor võib puutuda kokku tolmu, pritsmetega või nõudlikes tööstustingimustes.

Selle integreeritud mootori ja ajami arhitektuur ühendab kompaktse paigalduse täiustatud korpuse kaitsega. See muudab selle kasulikuks lao logistika, mobiilsete masinate, välitingimustes kasutatavate seadmete ja tööstuslike AGVde jaoks , kus keskkonnakaitse on oluline spetsifikatsioon. JKONGMOTOR loetleb IP65 kaitse oma integreeritud servomootori platvormi saadaoleva konfiguratsioonina.

Tüüpilised rakendused:

• Välistingimustes kasutatavad AGV-d

• Logistikarobotid

• Tehase transpordivahendid

• Mobiilsed materjalikäitlusseadmed

• Tolmuohtlikud tööstuskeskkonnad

6. AGV STO DC servomootor

AGV STO DC servomootor on mõeldud AGV- ja AMR-süsteemide jaoks, kus ohutu pöördemomendi väljalülitamine (STO) on osa liikumisjuhtimise ohutusarhitektuurist.

STO keelab ajami võime genereerida mootori pöördemomenti, kui ohutusfunktsioon on aktiveeritud. Seetõttu erineb see tavalisest liikumiskäsklusest: STO takistab pöördemomendi tekkimist, mitte ei anna sõidukile lihtsalt pidurdamist.

Tüüpilised rakendused:

• Autonoomsed mobiilsed robotid

• Inimestele ligipääsetavad laopinnad

• Intelligentsed logistikasüsteemid

• Automatiseeritud materjalikäitlus

• AGV-d, mis nõuavad ohutusega seotud ajamifunktsioone

7. AGV rummu mootor

AGV rummumootor integreerib veomootori ratta- või rummukoostu, luues kompaktse rattaveolahenduse.

Võrreldes tavapärase mootori ja käigukasti paigutusega võib rummu mootor vähendada mehaanilisi ülekandekomponente ja kasutada paremini ära piiratud šassii ruumi. See on eriti oluline kompaktsete AGV-de, AMR-ide, autonoomsete transpordirobotite ja madala põrandaga mobiilsete platvormide puhul . Rummu-mootori arhitektuur tuleks valida vastavalt ratta läbimõõdule, sõiduki koormusele, vajalikule pöördemomendile, kiirusele ja soojustingimustele.

Miks valida AGV-de jaoks integreeritud alalisvoolu servomootor?

Peamine eelis on süsteemitaseme integreerimine , mitte lihtsalt mootori jõudlus.

Kompaktne paigaldus

Mootori, koodri ja ajami elektroonika saab ühendada üheks komplektiks, mis vähendab vajadust eraldi servoajami paigaldusasendi järele.

Lihtsustatud juhtmestik

Integreeritud servoarhitektuur võib vähendada mootori ja koodri kaablite marsruuti mootori ja välise ajami vahel, mis aitab lihtsustada AGV elektrilist disaini.

Suletud ahelaga liikumisjuhtimine

Kodeerija tagasiside võimaldab täpselt juhtida ratta kiirust ja asendit, mis on oluline AGV navigatsiooni ja rataste sünkroniseeritud töö jaoks.

Paindlik suhtlus

Olenevalt konfiguratsioonist võivad AGV servosüsteemid toetada selliseid sidemeetodeid nagu CANopen, RS485/Modbus ja EtherCAT . Neid liideseid kasutatakse tavaliselt servotelgede integreerimiseks AGV kontrolleritega.

Mitu mehaanilist konfiguratsiooni

Planetaarsed käigukastid, tigukäigukastid, pidurid, veekindlad korpused ja rummu ajami konstruktsioonid võimaldavad mootorit sobitada erinevate AGV arhitektuuridega.

Üks platvorm erinevate AGV ajamite jaoks

JKONGMOTORi integreeritud servoplatvorm hõlmab mitut mehaanilist ja juhtimiskonfiguratsiooni, sealhulgas 24 V/48 V alalisvoolusüsteemid, käigukasti valikud, pidurite konfiguratsioonid, koodri tagasiside, IP-reitinguga korpused ning Pulse, RS485, CANopen ja EtherCAT liidesed . Ettevõtte AGV lahenduste lehel on loetletud IDC60 ja IDC80 seeria konfiguratsioonid ning võimsusvahemik 26W kuni 1000W.

See võimaldab AGV tootjatel valida mootori arhitektuuri vastavalt tegelikule sõiduki konstruktsioonile, selle asemel et kasutada iga rakenduse jaoks ühte mootorikonfiguratsiooni.

OEM-i AGV projektide puhul saab sobiva alalisvoolu servoajami lahenduse väljatöötamiseks hinnata koos mootori pöördemomenti, ratta suurust, sõiduki kaalu, kiirust, aku pinget, käigukasti suhet, koodri tüüpi, sideprotokolli, kaitseklassi ja ohutusnõudeid.

Miks on madalpinge alalisvoolu servomootorid AGV aku eluea ja kandevõime jaoks kriitilise tähtsusega?

Veomootor muudab aku energia ratta pöördemomendiks, mis tegelikult AGV-d liigutab.

Sel põhjusel mõjutab mootori efektiivsus otseselt seda, kui palju energiat sõiduk iga transporditsükli jooksul tarbib.

Erinevalt lihtsast avatud ahelaga ajamist jälgib suletud ahelaga alalisvoolu servosüsteem tagasiside kaudu pidevalt mootori asendit ja kiirust ning reguleerib väljundit vastavalt tegelikele töötingimustele.

See on eriti väärtuslik, kuna AGV-d töötavad harva ühe konstantse koormusega.

Tüüpilised AGV töötingimused

AGV võib korduvalt vajada:

Käivita → Kiirenda → Kruiis → Aeglusta → Peata → Pööra → Tagurda → Taaskäivita

Vajalik pöördemoment võib iga etapi vahel oluliselt muutuda.

Õigesti valitud servosüsteem suudab muutuvatele nõuetele kiiresti reageerida, selle asemel, et töötada fikseeritud väljundiga.

Aku efektiivsus ja sõiduki kaal on omavahel ühendatud

Põhisuhe on:

Elektrienergia = aku pinge × vool × tööaeg

Tarbetu voolu vähendamine võib vähendada kogu energiatarbimist, säilitades samal ajal vajaliku ratta pöördemomendi.

Samal ajal aitab jõuülekanne ise kaasa sõiduki massile.

Põhiline kasuliku koormuse suhe on järgmine:

Netokoormus = sõiduki lubatud täismass − sõiduki tühimass

See loob olulise disainivõimaluse.

Kompaktsem mootor, integreeritud ajam või optimeeritud käigukast võivad vähendada süsteemi kaalu ja vabastada lasti jaoks lisamahtu.

Miks on integratsioon oluline

Kaasaegne integreeritud servomootor võib kombineerida:

Mootor + kodeerija + servoajam + juhtelektroonika

üheks kompaktseks komplektiks.

See võib vähendada:

• Juhtmete keerukus

• Kabineti ruum

• Välised ajami komponendid

• Paigaldusaeg

• Üldine jõuülekande jalajälg

Piiratud AGV šassii konstruktsioonide puhul võivad need detailid oluliselt mõjutada sõiduki lõplikku arhitektuuri.

Kuidas teha Madalpinge alalisvoolu servomootorid pikendavad AGV aku tööaega suure tõhususe ja regeneratiivpidurduse abil?

Aku tööaega ei tohiks hinnata ainult mootori andmesildil oleva võimsuse järgi.

Kasulikum mõõtmine on AGV tegeliku töötsükli jooksul kulutatud energia.

Praktiline lähenemine on järgmine:

Kasutatud akuenergia ≈ keskmine alalisvoolu sisendvõimsus × tööaeg

Kuna AGV-d kiirendavad ja aeglustavad pidevalt, võib keskmine võimsus oluliselt erineda mootori nimivõimsusest.

Kõrge efektiivsusega töö

Servojuhtimisega mootor saab reguleerida pöördemomenti vastavalt tegelikule nõudlusele.

Ühtlase sõidu ajal võib vajalik pöördemoment olla suhteliselt madal.

Kiirenduse ajal võib süsteem ajutiselt vajada palju suuremat pöördemomenti.

See dünaamiline juhtimine võimaldab jõuülekandel paremini sobitada elektrisisendit mehaanilise nõudlusega.

Regeneratiivne pidurdamine

Regeneratiivpidurdus pakub veel üht potentsiaalset energiasäästumehhanismi.

Aeglustamise ajal võib mootor töötada generaatorina. Selle asemel, et muuta kogu kineetiline energia hõõrdumise või pidurdustakisti abil soojuseks, saab osa sellest energiast tagasi alalisvoolu siini.

Taastatud energia võib siis olla:

Taas aku juurde

või

Kasutatakse mujal DC siinis

olenevalt süsteemi arhitektuurist.

Regeneratiivpidurdus peab aga olema õigesti konstrueeritud.

Aeglustamise ajal võib alalisvoolu siini pinge kiiresti tõusta. Seetõttu vajab süsteem sobivat meetodit regenereeritud energia käitlemiseks, võttes arvesse aku vastuvõtmist, laetuse olekut, kontrolleri piire, temperatuuri ja pidurdussagedust.

Kus regeneratiivpidurdus pakub kõige rohkem väärtust

Regeneratiivpidurdus on eriti oluline AGV-de puhul, millel on sageli:

• Peatused

• Käivitub

• Suund muutub

• Aeglustussündmused

• Lühikesed transporditsüklid

• Vertikaalne või allamäge liikumine

Nende rakenduste puhul on Wh ühe lõpetatud tsükli kohta sageli kasulikum KPI kui teoreetiline mootori efektiivsus.

Kuidas suurendab alalisvoolu servode suure võimsustihedusega disain otse AGV netokoormust?

Kandevõime on peamiselt jõuülekande ja sõiduki massi probleem.

AGV peab tekitama piisavalt veojõudu, et ületada:

Veeretakistus + kaldetakistus + kiirendusjõud + muud mehaanilised kaod

Lihtsustatud suhe on järgmine:

Ratta pöördemoment = veojõud × ratta raadius

Seetõttu ei saa mootori valikut lahutada ratta läbimõõdust, käigukasti ülekandearvust, sõiduki massist või kiirendusnõuetest.

Pöördemomendi tihedus loeb rohkem kui ainult mootori suurus

Suurem mootor võib pakkuda rohkem pöördemomenti, kuid see lisab ka:

• Kaal

• Helitugevus

• Maksumus

• Termiline koormus

• Aku nõudlus

Parem disainieesmärk on tavaliselt suurem kasutatav pöördemomendi tihedus.

Teisisõnu:

Praktilisem ratta jõudlus väiksema mootori massi ja mahu tõttu

Kompaktne servosüsteem aitab seda tasakaalu saavutada.

Eriti oluline on käivitusmoment

Maksimaalset kandevõimet kandev AGV võib väga madalal kiirusel vajada märkimisväärset pöördemomenti.

See kehtib eriti siis, kui sõiduk:

• Alustab puhkusest

• Kannab raskeid koormaid

• Ronib kaldteed

• Kiirendab kiiresti

• Töötab suurema vastupidavusega põrandatel

Sel põhjusel tuleks mootorit hinnata selle pideva pöördemomendi ja tipppöördemomendi , mitte ainult nimivõimsuse alusel.

Peamised jõuülekande parameetrid

Eesmärk ei ole lihtsalt paigaldada võimalikult suur mootor.

Eesmärk on saavutada nõutav kiirus, pöördemoment, kiirendus, ronimisvõime ja soojusvaru väikseima praktilise süsteemi kaaluga.

Kuidas valida õige Madalpinge alalisvoolu servosüsteem , mis vastab USA AGV ohutus- ja tööstusstandarditele?

Mootori valimisest ainult seetõttu, et selle nimipinge vastab akule, ei piisa.

USA AGV projekt peaks hindama kogu sõidukit ja selle ohutusarhitektuuri.

Praegused tööstusharu viited hõlmavad ANSI/A3 R15.08 seeriat tööstuslikele mobiilsetele robotitele ja ANSI/ITSDF B56.5-2024 juhita ja automaatse juhtimisega tööstussõidukitele.

Olenevalt tootest ja rakendusest võivad kehtida ka muud standardid ja nõuded.

Olulised valikutegurid

Elektriline ühilduvus

Kontrollige aku nimipinget ning minimaalset ja maksimaalset tööpinget.

Nominaalne 24 V alalisvoolu või 48 V alalisvoolu akusüsteem võib laadimise ja tühjenemise ajal kogeda olulisi pingemuutusi.

Tippvool

Kiirendus ja suure kandevõimega tingimused võivad tekitada oluliselt suurema voolu kui tavaline reisimine.

Aku, juhtmestik, kontroller ja kaitseseadmed peavad kõik taluma eeldatavat voolu.

Tagasiside

Kodeerija peaks tagama juhtimisarhitektuuris nõutava eraldusvõime, tagasiside tüübi ja sideliidese.

Ohutusfunktsioonid

Hädaseiskamist, tõrkereaktsiooni, pidurduskäitumist, pöördemomendi eemaldamist ja ohutusega seotud juhtseadiseid tuleks hinnata kogu AGV süsteemi osana.

Keskkonnakaitse

Mootor peaks vastama tegelikule keskkonnale, sealhulgas:

• Tolm

• Niiskus

• Temperatuur

• Šokk

• Vibratsioon

• Sissepääsu kokkupuude

Mehaaniline integreerimine

Kontrollige:

• Paigaldus mõõtmed

• Võlli konfiguratsioon

• Käigukasti liides

• Rattaühendus

• Kaabli marsruutimine

• Saadaval šassii ruumi

Kriitiline eristus

Mootori vastavus ei ole sama mis AGV süsteemi vastavus.

Terviklik masin peab olema projekteeritud, riskihinnatud, kaitstud ja valideeritud vastavalt selle kavandatud kasutuse nõuetele.

Kuidas saavad originaalseadmete tootjad ja sõidukipargi operaatorid AGV pärandajami uuendada Madalpinge alalisvoolu servosüsteemid?

Olemasoleva AGV uuendamine pärandajamilt servoarhitektuurile peaks algama tööandmetest , mitte eeldustest.

Praktilises moderniseerimise hinnangus tuleks märkida:

Tüüpiline moderniseerimisarhitektuur

Moderniseeritud veojõusüsteem võib välja näha selline:

Aku → alalisvoolukaitse → servoajam → alalisvoolu servomootor → käigukast → veoratas

Kooder edastab tööteabe kontrollerile tagasi.

Seejärel haldab AGV juhtimissüsteem selliseid käske nagu:

Kiirus → suund → kiirendus → aeglustus → tõrkereaktsioon

Tööstuslikku sidet saab integreerida ka selliste liideste kaudu nagu CANopen, EtherCAT, RS-485/Modbus või mõni muu toetatud protokoll.

Järkjärguline moderniseerimine võib riski vähendada

Praktiline lähenemine on kõigepealt valideerida üks veojõumoodul.

Seejärel saab prototüüpi hinnata:

Praegune tarbimine

Kiirendus

Pidurdamine

Termiline jõudlus

Töötamine täiskoormusega

Aku tööaeg

Kommunikatsiooni usaldusväärsus

Vigane käitumine

Kui mõõdetud tulemused vastavad disainieesmärgile, saab sama arhitektuuri kasutusele võtta ka teistes sõidukites.

Kuidas hoiab alalisvoolu servode suurepärane soojusjuhtimine ära AGV aku enneaegset lagunemist?

AGV-mootorite võrdlemisel alahinnatakse sageli soojusjuhtimist.

Mootor, mis läheneb korduvalt oma termilisele piirile, võib tekitada suuremaid elektrikadusid ja kanda täiendavat soojust ümbritsevasse ajamisse.

Tulemuseks võib olla ahelreaktsioon:

Suuremad kaod → Rohkem soojust → Kõrgem temperatuur → Suurem koormus komponentidele

Aku temperatuur on samuti oluline.

Liitiumioonaku vananemist mõjutavad temperatuur, laetuse olek, laadimistingimused ja tööprofiil. Kõrgendatud temperatuur võib kiirendada lagunemist paljudes töötingimustes.

See tähendab, et jõuülekande tõhusus ei seisne ainult elektri säästmises.

Samuti võib see aidata kontrollida akut ja elektroonikat ümbritsevat soojuskeskkonda.

Peamised soojusallikad AGV jõuülekandes

Üldine soojuskoormus võib tuleneda:

• Vase kaod

• Rauakaod

• Laagrite hõõrdumine

• Kontrolleri lülituskaod

• Käigukasti kaod

• Rehvi- ja veerekaod

Seetõttu tuleks õige suurusega mootor valida vastavalt pideva töötamise nõuetele , mitte ainult lühiajalisele tipptulemusele.

Soojuskujundus peaks arvestama kogu süsteemiga

Oluliste muutujate hulka kuuluvad:

Ümbritsev temperatuur

Töötsükkel

Tippkoormuse sagedus

Pidev pöördemoment

Mootori kinnitus

Korpuse disain

Õhuvool

Soojusülekanne šassiile

Eesmärk on stabiilne töötemperatuur kogu veojõusüsteemis.

Mis on USA ladudes madalpinge alalisvoolu servode juurutamise mõõdetav ROI ja TCO vähenemine?

Servo uuendamise rahalist väärtust tuleks mõõta tegelike sõidukipargi andmete põhjal.

Lihtne mootori ostuhind ei kajasta tegelikku omamiskulu.

Praktiline AGV TCO mudel

TCO = riistvara + energia + hooldus + seisakud + aku + vahetus + laadimise infrastruktuur

Madalpinge alalisvoolu servosüsteem võib potentsiaalselt mõjutada mitut neist muutujatest samaaegselt.

Energiatarbimine

Mõõt:

kWh töötunni kohta

Kuid veelgi tugevam operatiivne KPI on:

Wh lõpetatud transporditsükli kohta

See võimaldab võrrelda erinevaid sõidutehnoloogiaid sama marsruudi ja kasuliku koormuse tingimustes.

Aku kasutamine

Väiksem energiatarbimine võib pikendada laadimistsüklite vahelist kasutusaega, olenevalt:

• Aku keemia

• Laadimisstrateegia

• Kasulik koormus

• Reisi kaugus

• Töökeskkond

• Töötsükkel

Hooldus

Suletud ahelaga draivid võivad pakkuda täiendavaid diagnostikaandmeid.

Olenevalt süsteemist võivad hooldusmeeskonnad jälgida:

Kodeerija vead

Ülevool

Ületemperatuur

Sidehäired

Mootori olek

Sõida alarmid

Parem diagnostika võib aidata vähendada tõrkeotsingu aega.

Seisakud

Automatiseeritud ladude puhul võib seisakutel olla suurem rahaline mõju kui mootori ostuhinnal endal.

Veojõusüsteem, mida on lihtsam diagnoosida, asendada ja hooldada, võib pakkuda väärtust, mis ületab esialgse riistvarakulu.

Kasuliku koormuse tootlikkus

Kasulikku koormust tuleks mõõta koos energiatarbimisega.

Selle asemel, et lihtsalt küsida:

'Mitu kilogrammi AGV suudab kanda?'

Kasulikum töönäidik võib olla:

'Mitu kilogrammi suudab AGV ühe aku laadimisega transportida?'

Muud kasulikud KPI-d hõlmavad järgmist:

kg transporditud töötunni kohta

täidetud missioone laadimise kohta

Wh tonnkilomeetri kohta

laadimisüritused vahetuse kohta

Need mõõdikud annavad sõidukipargi operaatoritele selgema pildi jõuülekande tegelikust tootlikkusest.

Kuidas parandada AGV aku tööiga ja kandevõimet madalpinge alalisvoolu servomootorite abil: 1,5-tonnise AMR-i ümberkujundamise juhtumiuuring

See ümberkujundamise projekt keskendus 1,5-tonnisele raskeveojõulisele latentsele AGV-le / sukelatavale AMR-ile, mille töötas välja Euroopa intralogistika automaatikatootja.

Kliendil oli kolm praktilist probleemi:

Šassii suur kaal vähendas tõhusat kandevõimet.

Aku tööaeg oli alla soovitud 8-tunnise tööeesmärgi.

Piiratud šassiiruum ja liigne juhtmestik muutsid elektrilise integreerimise üha keerulisemaks.

Lahenduseks oli tavapärase jaotatud mootori ja ajamiga arhitektuuri asendamine kahekordsega 48 V madalpinge integreeritud alalisvoolu servomootorid , mis ühendavad mootori ja ajami elektroonika kompaktseteks rattaveomooduliteks CANopen/EtherCAT sidega.

Ümberkujundamise tulemused

Peamine tulemus: ümberkujundatud AGV vähendas jõuülekande massi 7,3 kg , suurendas töökestvust 7,5 tunnilt 10,2 tunnini ja tõstis efektiivset kandevõimet 1000 kg-lt 1250 kg-ni, kasutades sama 48V/100Ah liitiumaku.

Algne AGV disain ja selle piirangud

Algses sõidukis kasutati tavalist jagatud mootor-juhi arhitektuuri.

Mootorid paigaldati veorataste lähedusse, servoajamid aga eraldi peamise elektriruumi sisse.

See arhitektuur tekitas kompaktses raskeveokite AMR-is mitmeid väljakutseid.

1. Liigne jõuülekande kaal

Kahe mootori, väliste servoajamite, kaablikimpude, pistikute, varjestuse ja kinnitusdetailide kogukaal ulatus ligikaudu 18,5 kg-ni..

Fikseeritud täismassipiiranguga sõiduki puhul vähendas see lisamass otseselt veose hulka, mida AGV võiks seaduslikult ja mehaaniliselt vedada.

2. Pikad kõrge voolu kaablid

Eraldi ajamiarhitektuur nõudis suure vooluga mootorikaableid, et liikuda keskse elektrikilbi ja rattaveosõlmede vahel.

Kompaktses AMR-is kulutavad need kaablid väärtuslikku paigaldusruumi ja muudavad marsruutimise keerulisemaks.

Samuti võivad need tekitada täiendavaid elektrikadusid kaabli takistuse kaudu.

3. Piiratud siseruum

Kaks välist servoajamit vajasid spetsiaalset kappi ja DIN-liistu paigaldusruumi.

See vähendas ruumi, mis on saadaval:

Aku komponendid

PLC ja I/O

Ohutusriistvara

Sideseadmed

Soojusjuhtimise komponendid

Juurdepääs teenusele

4. Aku tööaeg alla sihtmärgi

Algne süsteem töötas 7,5 tundi kasutades ligikaudu 48V/100Ah liitiumaku .

Raskeveoki puhul, mis peaks toetama laiendatud laooperatsioone, jättis see väikese tegevusmarginaali.

Integreeritud 48 V alalisvoolu servolahendus

Kolme probleemi samaaegseks lahendamiseks asendas klient jagatud ajami süsteemi kahega 48V madalpinge integreeritud alalisvoolu servomootorid.

Uus arhitektuur integreerib mootori ja ajami elektroonika otse rattaveo moodulisse.

Uus jõuülekande arhitektuur

48V aku

↓

Peamine AGV kontroller / PLC

↓

CANopen / EtherCAT sidebuss

↓

Kaks 48 V integreeritud alalisvoolu servomootorit

↓

Veorattad

See vähendab oluliselt kesksesse elektrikilpi paigaldatud seadmete hulka.

Uus lahendus toetab ka kõrget ülekoormusmomenti , suletud ahelaga juhtimist ja siinipõhist sidet.

Kuidas integreeritud alalisvoolu servosüsteem aku eluiga pikendas

Aku tööaja paranemine tulenes pigem mitmetest tehnilistest muudatustest kui aku suurendamisest.

Vähendatud kaablikadud

Algses süsteemis ühendasid suure vooluga mootorikaablid tsentraalse ajami elektroonika veomootoritega.

Elektrienergia kadu juhis saab ligikaudselt hinnata, kasutades:

P = I²R

kus:

• P = võimsuskadu

• I = vool

• R = kaabli takistus

Liigutades ajami elektroonika otse mootorisõlmele, muutub kõrge vooluühendus äärmiselt lühikeseks.

Selles projektis vähendati juhi ja mootori faasijuhtme kaugust alla 5 cm.

Tulemuseks oli kaabliga seotud kadude oluline vähenemine ja puhtam toitearhitektuur.

48 V töötamine Vähendatud vooluvajadus

Ümberkujundamine viis ka AGV toitearhitektuuri üle 24 V pingelt 48 V alalisvoolule.

Sama mehaanilise väljundvõimsuse korral:

I = P / U

Süsteemi pinge suurendamine vähendab antud võimsustaseme jaoks vajalikku voolu.

Madalam vool võimaldab:

Väiksemad kaabli ristlõiked

Madalamad takistuskadud

Vähendatud kaabelküte

Kompaktsem juhtmestik

See on eriti kasulik suure võimsusega mobiilsetes seadmetes, kus pikad kaablid võivad muutuda oluliseks osaks elektrikonstruktsioonis.

Regeneratiivne pidurdamine

Integreeritud servokontrollerid optimeerisid ka regeneratiivpidurdust.

Aeglustamise või allamäge liikumise ajal võivad veomootorid töötada generaatoritena.

Selle asemel, et hajutada kogu saadaolev kineetiline energia soojusena, suunab süsteem taaskasutatava energia tagasi 48 V alalisvoolu siini ja akusüsteemi , järgides akude aktsepteerimise ja kontrolleri piiranguid.

See muutub eriti väärtuslikuks raskeveokite AGV-de puhul, kuna 1,5-tonnine sõiduk kannab liikumise ajal olulist kineetilist energiat.

Mida sagedamini sõiduk kiirendab ja aeglustab, seda olulisemaks muutub regeneratiivne energia taaskasutamine.

FOC Vector Control

Integreeritud servosüsteem kasutab väljale orienteeritud juhtimist (FOC) . mootori voolu ja pöördemomendi reguleerimiseks

Reguleerides mootori magnetvälja ja pöördemomenti tekitavat voolu täpsemalt, saab süsteem töötada nõutavale koormuspunktile lähemal.

Praktilised eesmärgid on järgmised:

Stabiilne pöördemomendi tootmine

Tõhus voolukasutus

Vähendage mittevajalikku kütet

Sujuv kiirendus ja aeglustamine

Täiustatud madala kiiruse juhtimine

Suure koormusega AMR-i puhul, mis töötab pidevalt mitmes vahetuses, võivad need omadused mõjutada nii energiatarbimist kui ka termilist stabiilsust.

Peamised tehnilised täiustused ja ROI andmed

Tehniline süvasukeldumine: kuidas integreeritud alalisvoolu servod lahendavad kahekordse väljakutse

1. Aku tööea pikendamine

• Kaabli vase kadumise kõrvaldamine: Traditsioonilised AGV konstruktsioonid juhivad suure vooluga faasikaablid keskjuhtimispuldist alla veoratasteni. Madalpinge integreeritud alalisvoolu servod ühendavad draiveri otse mootori kodeerija tagaosa külge, lühendades faasijuhtme kaugust alla 5 cm.
• Regeneratiivne pidurdamise optimeerimine: integreeritud kontrollerid hõivavad kineetilise energia aeglustamisel ja kallakutel allamäge liikumisel, suunates alalisvoolu otse tagasi 48 V akupaketti.
• Suure tõhususega FOC-vektori juhtimine: optimeeritud väljale orienteeritud juhtimisalgoritmid hoiavad pideva koormuse korral töötemperatuuri madalal, säilitades voolutarve optimaalsete töötsüklite juures.

2. Kasuliku koormuse suurendamine

• Šassii kaalu vähendamine: väliste draiverikorpuste, raskete varjestuskaablite ja DIN-liistude kinnituste kõrvaldamine vabastab peaaegu 7,3 kg tühimassi. Iga šassii massi pealt säästetud kilogramm tähendab otseselt suuremat kandevõimet.
• Suure ülekoormuse pöördemomendi võimsus: integreeritud madalpinge alalisvoolu servomootorid taluvad kuni 3-kordset nimipöördemomenti esialgse suure koormuse kiirenduse ja kaldteel tõusmise ajal (kuni 5° kallakutel), vältides seiskumisvigu ilma liigseid mootoreid vajamata.

3. Rakendamise etapid

1. Toitesüsteemi üleviimine: uuendage süsteemisiin 24V-lt 48V alalisvoolule. Kõrgem pinge vähendab üldist töövoolu ( I = P/U ), vähendades kaabli ristlõike nõudeid ja soojuse hajumist.

2. Ajamimooduli mehaaniline moduleerimine: paigaldage kaks 48 V integreeritud alalisvoolu servot otse diferentsiaali veoratastele või rooliratta sõlmedele.

3. Kommunikatsioonisiinide topoloogia: ühendage üks varjestatud CANopen/EtherCAT ahelaga kaabel peamise AGV PLC kontrolleri ja mõlema integreeritud mootori vahel, asendades 16+ diskreetset juhtkaablit.

Mõõdetud tulemused enne ja pärast

Ümberkujundamine tõi kaasa mõõdetavaid täiustusi peamistes AGV jõudlusnäitajates , sealhulgas jõuülekande kaal, siseruum, tõhusus, aku vastupidavus ja kandevõime.

Üldine tulemus: integreerides alalisvoolu servoajamid otse rattamoodulitesse, saavutas AGV väiksema jõuülekande massi, väiksema siseruumivajaduse, suurema süsteemi efektiivsuse, pikema aku vastupidavuse ja suurema kasuliku kandevõime.

Need tulemused näitavad, et ümberkujundamine parandas aku jõudlust ja kandevõimet samaaegselt, kombineerides jõuülekande integreerimist, vähendades juhtmestiku kadusid, parandades mootori juhtimist ja vähendades sõiduki massi.

Klientide tagasiside

'48 V integreeritud madalpinge alalisvoolu servomootoritele üle minnes lühendasime AGV koosteaega 40% tänu lihtsustatud rakmete marsruutile. Veelgi olulisem on see, et meie kliendid saavutasid täieliku 3 vahetuse töökatvuse (24 tundi) vaid kahe lühikese lisatasuga päevas.'

— Industrial AMR Solutionsi uurimis- ja arendustegevuse juht

Mida see 1,5-tonnine AMR-i ümberkujundamine näitab

See projekt toob esile mitu olulist õppetundi raskeveokite AGV ja AMR tootjatele.

Aku tööiga on jõuülekandesüsteemi probleem

Aku mahu suurendamine ei ole ainus viis pikema tööaja saavutamiseks.

Elektrikadude vähendamine, mootori juhtimise parandamine, pidurdusenergia taastamine ja sõiduki massi vähendamine võivad kõik aidata kaasa suurema kasutusvastupidavuse saavutamisele.

Kasulikku koormust mõjutab iga sõiduki massi kilogramm

Mootor, ajam, korpus, kinnitusriistvara ja kaabli kaal kulutavad osa sõiduki kogumassi eelarvest.

Integreeritum veojõuarhitektuur võib seega luua täiendava kandevõime ilma mootori suurust lihtsalt suurendamata.

48 V arhitektuur muutub võimsuse kasvades aina atraktiivsemaks

Kõrgem süsteemipinge võib vähendada voolu teatud võimsusvajaduse jaoks, aidates AGV tootjatel hallata kaabli suurust, takistuskadusid ja termilist koormust.

Integreeritud servoarhitektuur lihtsustab kompaktseid AMR-e

Mootori ja ajami ühendamine üheks mooduliks võib välistada välised ajamikapid ja lühendada kõrge vooluga juhtmeid.

See võib parandada nii mehaanilist pakkimist kui ka kokkupaneku efektiivsust.

Maksimaalne pöördemoment on raskeveokite jaoks kriitiline

1,5-tonnine AGV vajab sõitmiseks enam kui küllaldaselt pöördemomenti.

Samuti peab see kiirendama puhkeolekust, kandma maksimaalset kasulikku koormust, ronima kaldteed ja hakkama saama lühiajaliste ülekoormustega.

See muudab tipppöördemomendi ja ülekoormusvõime oluliseks valikukriteeriumiks.

Lõplike tulemuste kokkuvõte

Raskeveokite AGV-de ja AMR-ide puhul võib integreeritud madalpinge alalisvoolu servoarhitektuur pakkuda praktilist teed suurema kasuliku koormuse, pikema tööaja, puhtama juhtmestiku ja kompaktsema veosüsteemi integreerimise poole , kui mootor on õigesti sobitatud sõiduki tegeliku töötsükliga.

Kuidas me läheneme Madalpinge alalisvoolu servomootori disain AGV-dele

OEM AGV tootjate jaoks ei piisa alati tavalisest mootorist.

Erinevatel AGVdel võivad olla täiesti erinevad nõuded:

Kasulik koormus

Ratta läbimõõt

Sõiduki kaal

Sõidukiirus

Kiirendus

Kalle

Aku pinge

Töötsükkel

Juhtimisprotokoll

Keskkonnatingimused

Seetõttu tuleb mootorit, käigukasti, koodrit, kontrollerit ja ratast käsitleda kui üht integreeritud veosüsteemi.

Lõplik pakkumine AGV originaalseadmete tootjatele

AGV aku tööea ja kandevõime suurendamine ei seisne lihtsalt suurema aku või suurema võimsusega mootori paigaldamises.

Kõige tõhusam lähenemine on optimeerimine kogu veosüsteemi .

Õigesti konstrueeritud madalpinge alalisvoolu servomootor võib kaasa aidata järgmiselt:

Kõrge efektiivsusega töö

Suletud kontuuriga pöördemomendi ja kiiruse reguleerimine

Regeneratiivne pidurdamine

Kõrge pöördemomendi tihedus

Kompaktne integratsioon

Parem soojuslik jõudlus

Parem diagnostika

Kui need omadused on õigesti sobitatud käigukasti, ratta, aku, kontrolleri ja AGV töötsükliga, võivad tulemuseks olla mõõdetavad täiustused:

Aku tööaeg + kasulik koormus + energiatõhusus + termiline stabiilsus + sõidukipargi tootlikkus

Originaalseadmete tootjate ja laohaldurite jaoks ei ole seega kõige olulisem küsimus lihtsalt 'Millisel mootoril on rohkem võimsust?'.

Parem küsimus on:

'Milline jõuülekanne suudab tagada vajaliku ratta pöördemomendi ja liikumisjõudluse, kasutades kõige vähem praktilist energiat, kaalu, ruumi ja hooldust?'

See süsteemitasandi lähenemisviis annab tugevama aluse tõhusate, usaldusväärsete ja skaleeritavate AGV-veoplatvormide kujundamiseks.