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Vues : 0 Auteur : Jkongmotor Heure de publication : 2026-08-03 Origine : Site
Les véhicules à guidage automatique (AGV) et les robots mobiles autonomes (AMR) deviennent des composants essentiels dans les usines intelligentes, les entrepôts, les centres logistiques et les lignes de production automatisées. À mesure que les systèmes AGV passent de simples plates-formes de transport à des robots mobiles intelligents capables de transporter de lourdes charges, de fonctionner en continu et de collaborer avec les humains, les exigences relatives à leurs systèmes d'entraînement ont considérablement augmenté.
Le système moteur n’est plus seulement responsable du mouvement. Les AGV modernes nécessitent :
Couple de démarrage élevé pour les accélérations sous forte charge
Contrôle précis de la vitesse et de la position
Fonctionnement stable dans des conditions de service continu
Intégration compacte pour économiser de l'espace d'installation
Fonctions de sécurité fonctionnelle pour éviter tout mouvement inattendu
Communication fiable avec les contrôleurs de sécurité et les systèmes PLC
Parmi les différentes solutions d'entraînement, Les servomoteurs CC basse tension avec STO (Safe Torque Off) à double canal sont devenus un choix privilégié pour les fabricants d'AGV avancés car ils combinent performances de mouvement, efficacité énergétique et sécurité fonctionnelle dans une solution intégrée.
Un système de servomoteur AGV typique se compose de :
Servomoteur CC basse tension
Contrôleur/pilote de servo
Système de retour d'encodeur
Interface d'entrée de sécurité
Frein mécanique (en option)
Interface de communication telle que CANopen Safety, EtherCAT Safety ou connexion API de sécurité
Cet article explique comment sélectionner les servomoteurs CC basse tension adaptés aux applications AGV et comment intégrer les fonctions de sécurité STO double canal dans les systèmes électriques AGV.
La première étape de la sélection d’un servomoteur AGV consiste à déterminer les exigences mécaniques réelles du véhicule.
Contrairement aux machines industrielles conventionnelles, les AGV sont fréquemment confrontés à :
Accélérations et décélérations fréquentes
Mouvement avant et arrière
Variation de charge
Fonctionnement sur surface inclinée
Fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7
Par conséquent, sélectionner un moteur uniquement en fonction de sa puissance nominale ne suffit pas.
Les paramètres clés comprennent :
Paramètre |
Importance |
|---|---|
Poids du véhicule |
Détermine la force de traction requise |
Charge utile maximale |
Influence la demande de couple |
Diamètre de roue |
Détermine la relation entre la vitesse de sortie et le couple |
Angle de pente maximum |
Détermine la capacité d'escalade |
Vitesse de fonctionnement |
Définit les exigences de régime du moteur |
Cycle de service |
Détermine les performances thermiques |
Par exemple, un AGV lourd transportant 500 kg nécessite un couple de démarrage nettement plus élevé qu'un robot d'entrepôt léger, même si les deux fonctionnent à des vitesses similaires.
Le couple de base requis peut être calculé sur la base de :
T=F×rT = F imes r
T=F×r
Où:
T = couple de roue requis
F = force de traction
r = rayon de roue
La force de traction comprend :
Force d'accélération du véhicule
Résistance au roulement
Résistance à l'inclinaison
Frottement de charge
Pour les applications AGV, le moteur doit normalement fournir une marge de couple suffisante pour gérer des conditions inattendues.
Considérations de conception recommandées :
Le couple continu doit répondre aux exigences de fonctionnement normales
Le couple maximal doit prendre en charge l'accélération et les conditions d'urgence
La capacité de surcharge du moteur doit supporter des charges temporaires élevées
Les servomoteurs CC basse tension sont particulièrement adaptés car ils fournissent :
Densité de couple élevée
Réponse rapide
Régulation précise de la vitesse
Excellentes performances à basse vitesse
Les systèmes modernes AGV (Automated Guided Vehicle) et AMR (Autonomous Mobile Robot) nécessitent plus qu’une simple rotation du moteur. Ils ont besoin d'une solution de mouvement combinant un couple de sortie élevé, un contrôle précis, une conception compacte et une sécurité fonctionnelle . Les architectures d'entraînement AGV traditionnelles utilisant des moteurs séparés, des servomoteurs et des composants de sécurité externes augmentent souvent la complexité du système et réduisent la fiabilité.
Les servomoteurs AGV DC intégrés avec fonction STO (Safe Torque Off) résolvent ces défis en combinant le moteur, le servocontrôleur, l'interface d'encodeur et les fonctions de sécurité dans une unité d'entraînement intelligente et compacte. Cette conception est devenue de plus en plus populaire parmi les fabricants OEM d'AGV, les sociétés d'automatisation logistique et les développeurs de robots mobiles.
Les systèmes d'entraînement AGV traditionnels nécessitent généralement plusieurs composants indépendants :
Moteur à courant continu
Servomoteur/contrôleur
Module encodeur
Relais de sécurité
Faisceau de câblage externe
Modules de communication
Cette architecture augmente :
Exigences en matière d'espace dans les armoires
Complexité du câblage
Temps d'installation
Difficulté d'entretien
Points de défaillance potentiels
Un servomoteur CC intégré combine ces composants en une seule unité compacte.
Un servomoteur AGV intégré typique comprend :
Moteur CC sans balais (BLDC)
Encodeur haute résolution
Servocontrôleur intégré
Contrôle de boucle de courant et de boucle de vitesse
Interface de communication
Entrée de sécurité STO double canal
Cette conception intégrée permet aux fabricants d'AGV de créer un système d'entraînement plus compact et plus fiable.
Exigences de câblage réduites
Par rapport aux solutions conventionnelles, les servomoteurs intégrés éliminent de nombreux câbles externes, notamment :
Câbles codeur séparés
Câbles de connexion moteur-pilote
Câblage de commande supplémentaire
Ceci est très avantageux pour les AGV où l’espace d’installation interne est limité.
Intégration système plus rapide
Les fabricants OEM peuvent raccourcir les cycles de développement car le système moteur est déjà optimisé pour :
Contrôle de mouvement
Régulation de vitesse
Gestion du couple
Fonctions de sécurité
Au lieu de concevoir l’ensemble de l’architecture d’entraînement à partir de zéro, les ingénieurs peuvent directement intégrer le moteur dans la plateforme AGV.
La sécurité est l’une des exigences les plus importantes pour les AGV modernes fonctionnant dans les usines, les entrepôts et les environnements de collaboration homme-machine.
Contrairement aux méthodes d'arrêt d'urgence traditionnelles qui coupent simplement l'alimentation, STO désactive directement la capacité de production de couple du servomoteur.
Lorsque STO est activé :
La sortie de courant du moteur est interrompue en toute sécurité
La génération de couple est supprimée
Les mouvements inattendus du moteur sont évités
L'AGV reste alimenté électriquement tandis que le moteur ne peut pas générer de couple moteur.
Une conception STO à double canal utilise deux canaux d'entrée de sécurité indépendants.
Par exemple:
STO Canal 1
STO Canal 2
Les deux canaux doivent fonctionner correctement pour maintenir le fonctionnement normal du moteur.
Si un canal rencontre :
Court-circuit
Panne de câblage
Défaut de composant
Le système de sécurité peut détecter la condition anormale et empêcher un fonctionnement dangereux.
Cela fournit :
Capacité de détection de défauts plus élevée
Intégrité de sécurité améliorée
Meilleur respect des normes de sécurité industrielle
Pour les fabricants d’AGV ciblant les marchés internationaux, la STO double canal permet de répondre aux exigences de sécurité liées à :
Sécurité des machines
Sécurité fonctionnelle
Collaboration homme-robot
Les AGV nécessitent un contrôle précis des mouvements, en particulier dans des applications telles que :
Navigation dans l'entrepôt
Lignes de production automatisées
Transport de matériel
Stations d'accueil pour robots
Les servomoteurs CC intégrés assurent un contrôle en boucle fermée via le retour du codeur.
Par rapport aux systèmes de moteur en boucle ouverte, la servocommande fournit :
Le contrôleur surveille en permanence la vitesse réelle du moteur et ajuste automatiquement la sortie.
Avantages :
Fonctionnement stable à basse vitesse
Accélération et décélération en douceur
Fluctuation de vitesse réduite sous des charges changeantes
Les AGV démarrent et s’arrêtent fréquemment pendant le fonctionnement.
Les servomoteurs intégrés fournissent :
Réponse rapide au couple
Forte capacité de démarrage
Meilleures performances en montée
Ceci est particulièrement important pour les AGV transportant de lourdes charges ou circulant sur des rampes.
Le retour du codeur permet :
Positionnement précis
Amarrage précis
Performances de navigation améliorées
Cela aide les AGV à atteindre une plus grande précision d’automatisation dans les usines intelligentes.
Les AGV ont des limitations strictes en termes d'espace mécanique, car les batteries, les capteurs, les contrôleurs et les systèmes d'entraînement doivent tenir dans un châssis compact.
Les servomoteurs intégrés offrent un encombrement d'installation réduit par rapport aux systèmes d'entraînement motorisés séparés.
Les avantages comprennent :
Les systèmes d'asservissement traditionnels nécessitent :
Servoamplificateurs externes
Borniers
Systèmes de refroidissement supplémentaires
Les solutions intégrées réduisent ou éliminent ces composants.
Un servomoteur compact permet aux concepteurs d'AGV de :
Réduire la taille du châssis
Augmenter la capacité de la batterie
Améliorer le taux de charge utile
Optimiser le placement des roues
Pour les petits AMR et les robots mobiles, le gain de place peut directement améliorer les performances globales du système.
L'efficacité de la batterie est un facteur critique pour les AGV, car la durée de fonctionnement affecte directement la productivité.
Les servomoteurs CC intégrés améliorent l’efficacité énergétique grâce à :
Le servocontrôleur ajuste le courant du moteur en fonction des exigences réelles de la charge.
Lorsque l’AGV nécessite moins de couple :
Le courant du moteur diminue
La consommation d'énergie est réduite
L’autonomie de la batterie augmente
Par rapport aux systèmes d'entraînement externes surdimensionnés, les solutions d'asservissement intégrées minimisent :
Pertes de câble
Pertes de conversion
Consommation d'énergie inutile
Cela aide les AGV à atteindre :
Cycles de fonctionnement plus longs
Fréquence de charge réduite
Coûts d’exploitation réduits
De nombreux AGV industriels fonctionnent en continu dans :
Centres de distribution
Usines automobiles
Usines de fabrication d'électronique
Entrepôts logistiques
Les systèmes d’entraînement doivent donc résister :
Fonctionnement continu
Vibration
Accélérations fréquentes
Stress thermique
Les servomoteurs intégrés améliorent la fiabilité en réduisant le nombre de connexions externes.
Les avantages incluent :
Un système simplifié réduit les risques causés par :
Connecteurs desserrés
Dommages au câble
Câblage incorrect
De nombreux servomoteurs AGV intégrés prennent en charge :
Protection IP65
Résistance à la poussière
Résistance aux projections d'eau
Fonctionnement à température industrielle
Cela les rend adaptés aux environnements industriels exigeants.
Pour les opérateurs d’AGV, les temps d’arrêt affectent directement l’efficacité de la production.
Les servomoteurs intégrés simplifient la maintenance grâce à :
De nombreux servomoteurs avancés offrent :
Retour d'erreur
Protection contre les surintensités
Alarmes de surchauffe
Détection d'erreur d'encodeur
Surveillance de l'état STO
Les ingénieurs de maintenance peuvent identifier rapidement les problèmes sans vérifier plusieurs composants.
Parce que le moteur et le contrôleur sont intégrés :
Moins de composants doivent être remplacés
Le temps d'installation est réduit
La récupération du système devient plus rapide
Ceci est particulièrement utile pour les grandes flottes d’AGV.
Les AGV modernes nécessitent une communication entre :
Contrôleurs de mouvement
Automates de sécurité
Systèmes de gestion de flotte
Systèmes de navigation
Les servomoteurs CC intégrés peuvent prendre en charge des protocoles de communication tels que :
CANopen
Sécurité CANopen
EtherCAT
RS485
Modbus RTU
Cela permet :
Surveillance du moteur en temps réel
Configuration des paramètres
Diagnostic à distance
Gestion intelligente de la flotte
Pour les applications de l'Industrie 4.0, la capacité de communication devient un facteur de sélection clé lors du choix Fournisseurs de moteurs AGV.
Bien que les servomoteurs intégrés puissent avoir un coût initial de composant plus élevé que les moteurs à courant continu de base, ils offrent souvent des coûts globaux du système inférieurs.
Les économies proviennent de :
Moins de temps est nécessaire pour :
Conception électrique
Développement du câblage
Intégration logicielle
Les connexions simplifiées réduisent :
Temps de montage
Exigences de main d'œuvre
Charge de travail de débogage
Une fiabilité supérieure et des diagnostics intégrés réduisent :
Temps d'arrêt
Exigences en matière de pièces de rechange
Coûts des services
Pour les fabricants OEM d’AGV, le coût total du cycle de vie est souvent plus important que le prix d’achat initial.
Les servomoteurs AGV DC intégrés avec STO double canal offrent une solution complète de mouvement et de sécurité pour les véhicules automatisés de nouvelle génération.
Leurs principaux avantages sont :
Architecture système simplifiée
Complexité de câblage réduite
Asservissement de haute précision
Sécurité fonctionnelle améliorée
Conception mécanique compacte
Efficacité énergétique améliorée
Fonctionnement fiable 24h/24 et 7j/7
Entretien plus facile
Capacité de communication flexible
Pour les fabricants d'AGV et d'AMR, la sélection d'un servomoteur intégré avec fonction STO n'est pas seulement une décision de sélection de moteur, mais également un choix stratégique pour améliorer la sécurité, l'efficacité et la fiabilité du système à long terme.
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Servomoteur CC intégré avec frein |
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Arbre |
Vis mère |
Module |
Mouvement linéaire |
Frein |
Boîte de vitesse |
Réducteur à vis sans fin |
Fils |
Niveau de protection |
Niveau de protection |
La sélection de la tension d'alimentation correcte est l'une des décisions les plus importantes lors de la conception d'un système d'entraînement AGV (Automated Guided Vehicle) ou AMR (Autonomous Mobile Robot). Le choix entre les servomoteurs 24V DC et les servomoteurs 48V DC affecte directement :
Capacité de puissance du moteur
Efficacité de la batterie
Consommation actuelle
Performance thermique
Exigences de câblage
Capacité de charge utile de l'AGV
Fiabilité globale du système
Il n’existe pas de réponse universelle selon laquelle 24 V est toujours meilleur que 48 V ou vice versa. La tension optimale dépend de la capacité de charge de l'AGV , de sa vitesse de fonctionnement, de l'environnement de travail, de l'architecture de la batterie et des exigences de sécurité..
Pour les applications AGV modernes, les systèmes 24 V sont couramment utilisés pour les robots mobiles compacts et les véhicules logistiques légers, tandis que les systèmes servo 48 V sont de plus en plus préférés pour les AGV lourds nécessitant un couple plus élevé et une durée de fonctionnement plus longue.
La relation fondamentale entre la puissance électrique, la tension et le courant est la suivante :
Puissance (W) = Tension (V) × Courant (A)
Pour une même puissance moteur :
Un système à basse tension nécessite un courant plus élevé
Un système à tension plus élevée nécessite un courant plus faible
Par exemple:
Un servomoteur AGV de 400 W nécessite environ :
Système 24V :
400W ÷ 24V ≈ 16,7A
Système 48V :
400 W ÷ 48 V ≈ 8,3 A
Le système 48 V nécessite environ la moitié du courant par rapport à un système 24 V.
Un courant plus faible offre plusieurs avantages :
Chauffage réduit des câbles
Exigences de diamètre de fil plus petit
Réduction des pertes électriques
Meilleure efficacité lors d’un fonctionnement prolongé
C’est l’une des raisons pour lesquelles de nombreux AGV moyens et lourds s’orientent vers des architectures 48 V.
Les servomoteurs 24 V CC restent l'une des solutions les plus largement utilisées dans les systèmes AGV et AMR, en particulier pour les applications compactes et intérieures.
Les systèmes d'asservissement 24 V sont couramment utilisés dans :
AGV d’entrepôt
Robots de livraison
Robots d'inspection
Robots de transport hospitalier
Petits véhicules de manutention
Caractéristiques typiques :
Charge utile : charges légères à moyennes
Vitesse de fonctionnement : vitesse faible à moyenne
Environnements intérieurs
Courtes distances de déplacement
Pour ces applications, le 24 V fournit un couple suffisant tout en gardant un système électrique simple.
De nombreux AGV compacts utilisent :
Piles au lithium 24 V
Batteries au plomb 24 V
Systèmes d'alimentation industriels 24 V
L'utilisation d'un servomoteur 24 V permet une intégration directe avec les plates-formes de batteries existantes sans conversion de tension supplémentaire.
Les avantages comprennent :
Coût du système réduit
Gestion simplifiée de la batterie
Entretien plus facile
Disponibilité plus large des composants
Du point de vue de la sécurité électrique, les systèmes 24 V présentent des avantages :
Risque de choc électrique réduit
Respect plus facile des exigences de sécurité
Conception de protection plus simple
Pour les AGV à face humaine opérant dans :
Hôpitaux
Bureaux
Environnements de vente au détail
Les systèmes 24 V sont souvent préférés en raison de leurs caractéristiques basse tension plus sûres.
Par rapport aux systèmes à tension plus élevée, les solutions 24 V nécessitent généralement :
Des batteries moins chères
Des contrôleurs plus simples
Composants de puissance moins chers
Pour les applications AGV sensibles aux coûts, le 24 V reste un choix intéressant.
Bien que les systèmes 24 V soient largement utilisés, ils présentent des limites lorsque les AGV nécessitent des performances plus élevées.
À mesure que la puissance du moteur augmente, le courant augmente considérablement.
Un courant élevé crée des défis :
Plus de chauffage par câble
Fil de plus grande taille
Exigences de connecteurs plus élevées
Augmentation des pertes de puissance
Par exemple, les AGV lourds nécessitant plusieurs centaines de watts par roue peuvent devenir inefficaces avec les systèmes 24 V.
Gros AGV transportant :
Composants automobiles
Palettes
Matériaux industriels
nécessitent un couple élevé pendant :
Départ
Accélération
Escalade sur rampe
Un système 24 V peut nécessiter un courant de sortie très élevé, augmentant :
Consommation de la batterie
Stress thermique
Charge de travail du contrôleur
Les servomoteurs 48 V sont de plus en plus populaires dans les applications AGV industrielles car ils offrent une densité de puissance plus élevée et un meilleur rendement.
Les systèmes 48 V sont mieux adaptés pour :
AGV lourds
Chariots élévateurs autonomes
Robots de transport d'usine
Robots mobiles d'extérieur
Grands AMR
Les applications typiques incluent :
Charges utiles de plusieurs centaines de kilogrammes à plusieurs tonnes
Transport longue distance
Exploitation industrielle continue
Parce qu’un moteur 48 V nécessite moins de courant pour la même puissance de sortie, il réduit :
Génération de chaleur du moteur
Augmentation de la température du câble
Contrainte de décharge de la batterie
Cela améliore :
Fiabilité du système
Efficacité opérationnelle
Durée de vie des composants
Pour les AGV fonctionnant 24h/24 et 7j/7, les performances thermiques sont un facteur de conception critique.
Un système 48 V améliore l’utilisation de la batterie car :
Les pertes électriques sont réduites
Les pics actuels sont plus faibles
L’efficacité de la conversion énergétique s’améliore
Avantages:
Cycles de fonctionnement plus longs
Chargement moins fréquent
Productivité plus élevée
Ceci est particulièrement important pour :
Entrepôts automatisés
Usines intelligentes
Centres logistiques
Les AGV lourds nécessitent un couple élevé pendant :
Mouvement initial
Accélération de charge
Escalade en pente
Arrêt d'urgence
Les servomoteurs 48 V offrent des avantages dans :
Sortie de couple maximale
Réponse dynamique
Capacité de fonctionnement continu
Ils sont souvent associés à :
Réducteurs planétaires
Unités d'entraînement de roue
Servomoteurs intégrés
pour obtenir des performances de traction plus élevées.
Fonctionnalité |
Servomoteur 24 V CC |
Moteur servo de C.C 48V |
|---|---|---|
Type d'AGV approprié |
AGV petits et moyens |
AGV moyens et lourds |
Capacité de charge utile |
Charges légères à modérées |
Charges lourdes |
Plage de puissance |
Puissance faible à moyenne |
Puissance moyenne à élevée |
Consommation actuelle |
Plus haut |
Inférieur |
Exigence de câble |
Plus grand pour une puissance élevée |
Plus petit |
Performance thermique |
Modéré |
Excellent |
Efficacité de la batterie |
Bien |
Mieux |
Niveau de sécurité |
Sécurité basse tension plus élevée |
Nécessite une protection supplémentaire |
Coût du système |
Inférieur |
Plus haut |
Applications typiques |
Logistique intérieure, robots de service |
Usines, entrepôts, chariots élévateurs |
Lors de la sélection de la tension correcte, les fabricants d'AGV doivent évaluer les facteurs suivants.
La charge utile est relativement légère
La taille du véhicule est compacte
Un couple modéré est requis
La charge utile dépasse plusieurs centaines de kilogrammes
Un couple de démarrage élevé est nécessaire
Des matériaux lourds sont transportés
Le 24V suffit souvent pour :
Entrepôts
Hôpitaux
Ateliers
Le 48 V est généralement préféré pour :
Usines automobiles
Usines de fabrication
Grands centres logistiques
Pour les AGV en marche :
Plusieurs quarts de travail
Fonctionnement 24h/24 et 7j/7
Longues distances de déplacement
Les systèmes 48 V offrent généralement une meilleure efficacité énergétique.
AGV plus performants nécessitant :
Accélération plus rapide
Vitesse de déplacement plus élevée
Changements de charge fréquents
Bénéficiez de servomoteurs 48V.
Que l'AGV utilise une architecture d'alimentation 24 V ou 48 V, la sécurité reste essentielle.
Un système d'asservissement AGV haute performance doit inclure :
STO double canal
Retour d'information du codeur
Compatibilité automate de sécurité
Intégration d'arrêt d'urgence
La sélection de tension affecte les performances du moteur, tandis que STO garantit un fonctionnement sûr.
Par exemple:
Convient pour :
Petits AMR
Robots collaboratifs
Robots logistiques intérieurs
Convient pour :
AGV lourds
Robots mobiles industriels
Chariots élévateurs automatisés
Les deux systèmes peuvent atteindre des niveaux de sécurité élevés lorsqu’ils sont correctement intégrés.
À mesure que la technologie AGV se développe, les fabricants exigent :
Capacité de charge utile plus élevée
Durée de fonctionnement plus longue
Mouvement plus rapide
Taille du véhicule plus petite
Ces tendances conduisent à une adoption accrue des systèmes d’asservissement 48 V.
Les futures plates-formes AGV devraient utiliser :
Systèmes de batterie au lithium 48 V
Servomoteurs intégrés
Caractéristiques de sécurité fonctionnelle
Réseaux de communication intelligents
Cependant, les systèmes 24 V continueront de dominer les applications AMR compactes en raison de leur simplicité, de leur prix abordable et de leurs avantages en matière de sécurité.
Le choix entre les servomoteurs AGV 24 V et 48 V dépend des exigences spécifiques de l'application.
AGV compacts
Robots mobiles légers
Systèmes logistiques intérieurs
Applications sensibles aux coûts
AGV lourds
Applications à couple élevé
Cycles de fonctionnement longs
Systèmes d'automatisation industrielle
Pour les fabricants OEM d’AGV, la meilleure solution ne consiste pas simplement à sélectionner un moteur à tension plus élevée, mais à choisir le niveau de tension qui offre l’équilibre optimal entre :
Performances de couple
Efficacité de la batterie
Exigences de sécurité
Coût du système
Fiabilité à long terme
Un servomoteur CC intégré 24 V ou 48 V correctement sélectionné avec fonction STO peut améliorer considérablement les performances, la sécurité et l'efficacité opérationnelle de l'AGV.
Dans les systèmes modernes AGV (Automated Guided Vehicle) et AMR (Autonomous Mobile Robot), la sécurité ne peut pas reposer sur une seule méthode de protection. Bien que STO (Safe Torque Off) fournisse une couche de sécurité fonctionnelle essentielle en empêchant le servomoteur de générer un couple, il ne maintient pas physiquement l'AGV en position.
Pour les applications impliquant :
Transport de charges lourdes
Surfaces inclinées
Emplacements de stationnement
Mécanismes de levage verticaux
Arrêts de longue durée
un frein mécanique est souvent nécessaire pour fonctionner avec STO.
La combinaison d' un servomoteur + d'un STO double canal + d'un frein électromagnétique crée une solution de sécurité complète qui offre à la fois :
Suppression sûre du couple
Maintien mécanique fiable
Comprendre la différence entre STO et freinage mécanique est essentiel lors de la conception de systèmes électriques AGV sûrs.
Bien que la STO et les freins mécaniques soient tous deux liés à l’arrêt du mouvement, ils remplissent des fonctions complètement différentes.
STO est une fonction de sécurité électronique intégrée au servo variateur.
Le variateur cesse de fournir de l'énergie aux circuits générateurs de couple du moteur.
Le moteur ne peut pas créer de couple moteur
Une accélération incontrôlée du moteur est évitée
Cependant, STO n'arrête pas activement le mouvement mécanique..
Un AGV en mouvement peut continuer à rouler en raison de l'inertie
Un véhicule sur une pente peut reculer
Une charge suspendue peut tomber sans force de maintien supplémentaire
STO garantit la sécurité du moteur, mais ne verrouille pas le système mécanique.
Un frein mécanique utilise une friction physique ou une force de verrouillage pour empêcher le mouvement.
Les types de freins AGV courants comprennent :
Freins de maintien électromagnétiques
Freins à ressort
Freins à disque
Freins à tambour
Un frein de servomoteur AGV typique fonctionne comme suit :
Le frein électromagnétique reçoit une tension
Desserrage des freins
Le moteur tourne normalement
La bobine de frein perd de la puissance
La force du ressort engage le frein
L'arbre de la roue ou du moteur est verrouillé mécaniquement
Cela fournit une force de maintien fiable même lorsque l’alimentation électrique n’est pas disponible.
De nombreux concepteurs d'AGV supposent initialement que le STO peut arrêter et retenir complètement le véhicule. Cependant, STO désactive uniquement la génération de couple.
Plusieurs situations nécessitent un maintien mécanique supplémentaire.
Lorsqu'un AGV s'arrête sur une surface inclinée, la gravité crée une force de traction.
Même si STO est actif :
Le couple moteur est supprimé
Les roues ne sont pas bloquées
Le véhicule peut rouler dans une descente
Un frein mécanique empêche tout mouvement indésirable.
Applications typiques :
Rampes d'entrepôt
AGV extérieurs
Sols d'usine avec des surfaces inégales
Chariots élévateurs automatisés
Plus la charge de l'AGV est lourde, plus le risque de mouvement après l'activation du STO est grand.
Par exemple:
Un AGV de 2 tonnes transportant des composants industriels nécessite un mécanisme de maintien fiable car :
L'inertie du véhicule est élevée
Des forces externes peuvent déplacer la plateforme
Les exigences de sécurité sont plus strictes
Le frein mécanique fournit le couple de maintien nécessaire une fois le couple moteur supprimé.
Pendant les longues périodes d'inactivité :
STO empêche l'activation du moteur
Le frein maintient la position mécanique
Cela réduit :
Chauffage du moteur
Consommation de la batterie
Courant de maintien du servo
Pour les AGV fonctionnant en continu dans les usines, cela améliore l’efficacité énergétique.
Un système de sécurité AGV correctement conçu n’active pas le STO et le frein de manière aléatoire. La séquence doit être coordonnée.
Un processus d’arrêt sûr courant est le suivant :
Le servomoteur reçoit les commandes de mouvement
Le moteur génère du couple
Le frein mécanique reste desserré
L'AGV se déplace normalement
AGV reçoit la commande d'arrêt
Le servocontrôleur effectue une décélération
La vitesse du moteur diminue jusqu'à zéro
Le frein s'enclenche
STO est activé
Cette séquence fournit :
Arrêt en douceur
Impact mécanique réduit
Suppression sûre du couple
Tenue fiable
Pour les situations d'urgence :
Le signal d'urgence est déclenché
L'automate de sécurité envoie une commande d'arrêt
Les canaux STO sont activés
Le couple moteur est immédiatement supprimé
Le frein mécanique s'enclenche si nécessaire
La séquence exacte dépend de :
Vitesse de l'AGV
État de charge
Exigences de la catégorie de sécurité
Résultats de l'évaluation des risques
Les systèmes servo AGV modernes combinent généralement :
Servomoteur
Entrées STO double canal
Sortie de commande de frein
Retour d'information du codeur
Automate de sécurité
Une architecture typique :
Automate de sécurité | | STO double canal | Servomoteur | Servomoteur CC | Frein mécanique | Roue AGV L'automate de sécurité contrôle à la fois :
Activation STO
Engagement des freins
Cela crée une structure de sécurité à plusieurs niveaux.
Il existe plusieurs façons de contrôler un frein électromagnétique.
Le servo variateur gère directement le fonctionnement des freins.
Avantages :
Contrôle automatique du timing
Coordonné à la vitesse du moteur
Complexité de programmation réduite
Séquence typique :
Le moteur s'arrête
Le frein s'enclenche
STO s'active
L'automate de sécurité contrôle indépendamment :
Signaux STO
Relais de frein
Avantages :
Une plus grande flexibilité de sécurité
Intégration plus facile dans des systèmes complexes
Convient pour :
Grandes flottes d'AGV
Robots mobiles multi-axes
Systèmes d'automatisation industrielle
Les freins électromagnétiques à ressort sont couramment utilisés pour les raisons suivantes :
Le frein s'enclenche en cas de panne de courant
L'état sûr est atteint automatiquement
Ceci est important pour :
Pannes de batterie
Arrêts d'urgence
Événements de déconnexion de câble
La sélection d’un frein nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs mécaniques.
Le couple de maintien du frein doit dépasser la charge externe maximale.
Les facteurs comprennent :
Poids du VAG
Poids de la charge utile
Diamètre de roue
Angle de pente maximum
Une marge de sécurité doit toujours être envisagée.
Une réponse rapide des freins est importante en cas d’urgence.
Paramètres importants :
Temps de desserrage des freins
Temps d'engagement des freins
Retard mécanique
Pour les AGV critiques en matière de sécurité, des temps de réponse plus courts améliorent la protection.
Les freins AGV peuvent subir :
Arrêts fréquents
Maintien continu
Activation d'urgence
Le frein doit correspondre :
Fréquence de fonctionnement
Exigences thermiques
Durée de vie attendue
Exigences:
Cycles de démarrage/arrêt fréquents
Interaction humaine
Positionnement précis
Recommandé:
STO pour les arrêts de sécurité
Frein de stationnement
Exigences:
Charge utile élevée
Longue opération
Capacité de pente
Recommandé:
STO double canal
Frein électromagnétique à couple élevé
Exigences:
Manutention de charges verticales
Arrêt précis
Recommandé:
STO
Frein de maintien mécanique
Surveillance de sécurité supplémentaire
Exigences:
Résistance aux intempéries
Terrain accidenté
Détention d'urgence
Recommandé:
Servomoteur IP
STO
Frein mécanique robuste
L'utilisation de STO avec un frein mécanique présente plusieurs avantages :
Empêche un couple moteur inattendu
Empêche le mouvement du véhicule
Prend en charge l'arrêt d'urgence
Empêche le glissement
Protège les marchandises transportées
Réduit les chocs mécaniques
Maintient sa position pendant une perte de puissance
Réduit la dépendance au contrôle logiciel
Fournit plusieurs couches de sécurité
Une combinaison de :
STO double canal
Frein mécanique
Automate de sécurité
aide les systèmes AGV à atteindre des niveaux de sécurité fonctionnelle plus élevés.
Pour les applications AGV et AMR, les freins STO et mécaniques ne doivent pas être considérés comme des alternatives. Ils résolvent différents problèmes de sécurité.
STO protège contre la génération involontaire de couple moteur
Les freins mécaniques protègent contre les mouvements physiques indésirables
Un système d’entraînement AGV fiable combine généralement :
Servomoteur CC basse tension
Servomoteur intégré
STO double canal
Frein de maintien électromagnétique
Communication automate de sécurité
Cette combinaison offre un fonctionnement plus sûr, un meilleur contrôle de la charge et une plus grande fiabilité pour les systèmes de transport automatisés modernes. Pour les fabricants d’AGV qui conçoivent des robots mobiles avancés, l’intégration des fonctions STO et de freinage mécanique constitue une approche clé pour obtenir un contrôle de mouvement sûr et efficace.
STO :
Supprime immédiatement la capacité de couple
Ne contrôle pas l'arrêt du mouvement
ES1 :
Effectue d’abord une décélération contrôlée
Puis active STO
Pour les AGV transportant de lourdes charges, SS1 est généralement préféré car une suppression soudaine du couple peut provoquer :
Déplacement de charge
Choc mécanique
Précision de positionnement réduite
Un automate de sécurité ou un relais de sécurité surveille les signaux d'urgence.
La séquence :
Bouton d'urgence enfoncé
Le contrôleur de sécurité envoie une commande d'arrêt
Le servomoteur effectue un freinage contrôlé
Après surveillance du délai/temps :
STO double canal activé
Avantages :
Arrêt plus doux
Contraintes mécaniques réduites
Meilleure protection de la charge
Les AGV avancés nécessitent souvent une communication entre :
Automate de sécurité
Servomoteurs
Contrôleurs de moteur
Scanners laser
Capteurs de sécurité
Les protocoles de sécurité courants comprennent :
Convient pour :
Systèmes d'automatisation performants
Usines intelligentes
AGV multi-axes
Avantages :
Communication rapide
Haute précision de synchronisation
Réseau de sécurité intégré
Convient pour :
Robots mobiles
AGV
Systèmes de contrôle distribués
Avantages :
Rentable
Architecture simple
Adoption à grande échelle par l’industrie
Choisissez des lecteurs avec :
Entrées STO double canal
Capacité SIL2/SIL3
Support de communication sécurisé
Compatibilité du retour d'encodeur
Fonctions de diagnostic
Pour les applications AGV (Automated Guided Vehicle) et AMR (Autonomous Mobile Robot), la sécurité lors de l'arrêt est une considération de conception essentielle, en particulier lorsque le véhicule fonctionne sur des rampes, des surfaces inclinées ou des sols d'usine inégaux..
Une question courante parmi les ingénieurs AGV est :
Le STO (Safe Torque Off) peut-il à lui seul empêcher un AGV de glisser accidentellement sur les pentes ?
La réponse est non. STO ne peut à elle seule garantir qu'un AGV restera stationnaire sur une pente.
STO est conçu pour supprimer en toute sécurité le couple moteur , empêchant ainsi tout mouvement involontaire du moteur. Cependant, il ne fournit pas de force de verrouillage physique pour maintenir le véhicule en place.
Pour les applications en pente, les fabricants d'AGV combinent généralement :
Fonction STO double canal
Frein mécanique électromagnétique
Bonne réduction de vitesse
Stratégie de contrôle anti-rollback
pour obtenir des performances d'arrêt et de maintien fiables.
STO est une fonction de sécurité fonctionnelle intégrée aux servovariateurs qui empêche le moteur de générer un couple.
Lorsque STO est activé :
Le servo variateur désactive l'étage de puissance
L'alimentation en courant du moteur est interrompue
La génération de couple s'arrête
Le moteur ne peut pas entraîner activement la roue
Cela protège contre :
Démarrage inattendu du moteur
Accélération incontrôlée
Erreurs de servocommande
Pannes du circuit de sécurité
Cependant, STO ne crée pas de couple de freinage.
L'arbre du moteur et les roues sont toujours mécaniquement libres à moins qu'un autre mécanisme de maintien ne soit appliqué.
Lorsqu'un AGV évolue sur une pente, plusieurs forces physiques peuvent provoquer un mouvement même après l'activation de la STO.
Le facteur le plus important est la gravité.
Lorsqu'un AGV est garé sur une pente, le poids du véhicule crée une force vers le bas.
La composante de force qui tire l’AGV vers le bas dépend de :
Poids du véhicule
Angle de pente
Frottement des roues
Répartition de la charge
Si la force de descente dépasse la résistance de :
Frottement des pneus
Résistance de la boîte de vitesses
Structure mécanique
l'AGV peut rouler lentement.
En fonctionnement normal, les servomoteurs peuvent maintenir leur position en produisant activement un couple.
Par exemple:
AGV s'arrête sur une rampe
Le servomoteur maintient un couple de maintien à vitesse nulle
Le moteur résiste aux mouvements externes
Après l'activation de STO :
Le couple moteur disparaît
Le maintien de la position est supprimé
Des forces externes peuvent déplacer le véhicule
C'est pourquoi le STO ne doit pas être considéré comme un substitut à un frein mécanique.
Plus la charge de l'AGV est lourde, plus la force de glissement potentielle est élevée.
AGV lourds transportant :
Composants automobiles
Matériaux en acier
Palettes
Équipement industriel
nécessitent des solutions de maintien plus solides.
Pour ces applications, s’appuyer uniquement sur STO peut créer des risques pour la sécurité.
Un malentendu courant est que la STO et les freins mécaniques remplissent la même fonction.
En réalité, ils résolvent différents problèmes.
Fonction |
STO |
Frein mécanique |
|---|---|---|
Empêcher le couple moteur |
✓ |
✗ |
Arrêter la sortie de l'entraînement électrique |
✓ |
✗ |
Verrouiller physiquement les roues |
✗ |
✓ |
Maintenir l'AGV sur la pente |
✗ |
✓ |
Protégez-vous contre les démarrages inattendus |
✓ |
Partiel |
Maintenir sa position après une coupure de courant |
✗ |
✓ |
La meilleure architecture de sécurité AGV utilise les deux technologies ensemble.
Pour les AGV fonctionnant sur des surfaces inclinées, une conception de sécurité typique comprend :
Avant l'activation de STO :
Le servocontrôleur réduit la vitesse
L'AGV ralentit doucement
L'impact mécanique est minimisé
Ceci est souvent mis en œuvre à travers :
SS1 (Arrêt sécurisé 1)
Commandes de freinage contrôlées
Une fois que l’AGV atteint une vitesse de sécurité ou une vitesse nulle :
Le frein électromagnétique s'enclenche
L'arbre de la roue ou du moteur est physiquement verrouillé
Le frein assure :
Couple de maintien
Protection anti-retour
Position de stationnement stable
Après freinage :
Les entrées STO double canal sont activées
La génération du couple moteur est désactivée en toute sécurité
L'état final devient :
Couple moteur supprimé + Position mécanique verrouillée
Cela offre un niveau de sécurité plus élevé.
Les freins électromagnétiques sont généralement intégrés aux servomoteurs AGV car ils fournissent une force de maintien fiable.
Un frein électromagnétique à ressort typique fonctionne comme suit :
La bobine de frein reçoit de l'énergie
Desserrage des freins
Le moteur tourne normalement
La puissance de freinage est supprimée
La force du ressort engage le frein
L'arbre du moteur est verrouillé
Cette conception offre une fonction de sécurité car le frein s'enclenche automatiquement en cas de perte de puissance.
Le choix d'un frein nécessite de calculer le couple de maintien requis.
Les facteurs importants comprennent :
Un poids de véhicule plus élevé nécessite :
Couple de freinage plus élevé
Capacité de verrouillage mécanique plus forte
Une pente plus raide crée une force de descente plus élevée.
AGV fonctionnant sur :
rampes 5°
10° de pentes d'usine
Terrain accidenté extérieur
peut nécessiter des spécifications de frein différentes.
La transmission mécanique affecte le couple de freinage requis.
Des roues plus grandes et une réduction de vitesse inférieure peuvent nécessiter une capacité de freinage plus forte.
Les systèmes AGV industriels incluent généralement une marge de sécurité supplémentaire car les environnements réels peuvent inclure :
Sols mouillés
Surfaces inégales
Charges utiles variables
Usure des pneus
Certains systèmes AGV utilisent des motoréducteurs, notamment :
Servomoteurs CC à engrenages planétaires
Servomoteurs à engrenages à vis sans fin
pour améliorer la capacité de rétention.
Cependant, la résistance de la boîte de vitesses à elle seule n'est généralement pas considérée comme une solution de sécurité complète.
Les systèmes à vis sans fin peuvent fournir :
Rapport de réduction élevé
Capacité d’auto-verrouillage accrue
Résistance de maintien plus élevée
Cependant:
Les performances d'autoverrouillage dépendent de la conception
L'usure peut réduire l'efficacité
Les normes de sécurité peuvent encore exiger un frein dédié
Pour les AGV critiques en matière de sécurité, un frein mécanique reste la solution privilégiée.
Bien que le STO seul ne soit pas adapté au maintien des pentes, certaines applications AGV peuvent ne pas nécessiter de frein mécanique.
Exemples :
Conditions:
Plancher plat
Faible charge utile
Faible force externe
STO peut suffire à empêcher un fonctionnement inattendu du moteur.
Exemples :
Robots d'inspection
Petits robots de livraison
AMR légers
Le risque de mouvement incontrôlé est bien moindre.
Un frein mécanique est fortement recommandé pour :
Exemples :
AGV de production automobile
Véhicules de transport de palettes
Robots logistiques d'usine
Exemples :
Entrepôts à plusieurs niveaux
Plateformes de chargement
Systèmes logistiques extérieurs
Exemples :
Plateformes élévatrices AGV
Chariots élévateurs automatisés
Robots de manutention
Lorsque les opérateurs travaillent à proximité des AGV, une protection de maintien supplémentaire améliore la sécurité.
Pour un fonctionnement fiable de l’AGV, les fabricants doivent prendre en compte :
Avantages:
Contrôle de sécurité redondant
Surveillance des défauts
Intégrité de sécurité supérieure
Recommandé pour :
Pistes
Charges lourdes
Longues périodes de stationnement
Évaluer:
Charge maximale
Pente maximale
Distance d'arrêt
Conditions environnementales
La validation doit inclure :
Arrêts d'urgence
Scénarios de panne de batterie
Tests de stationnement sur rampe
Opération de charge utile maximale
STO est une fonction de sécurité essentielle pour les systèmes servo AGV, mais elle n'est pas conçue pour maintenir physiquement le véhicule en position..
Le rôle principal du STO est :
Suppression du couple moteur
Prévenir l'activation inattendue du lecteur
Assurer une protection de sécurité fonctionnelle
Pour les AGV circulant sur des pentes ou transportant de lourdes charges, la solution recommandée est :
Servomoteur CC basse tension + STO double canal + Frein électromagnétique + Contrôle PLC de sécurité
Cette combinaison fournit :
Suppression sûre du couple
Maintien de position fiable
Protection contre le glissement accidentel
Sécurité opérationnelle améliorée des AGV
Pour les fabricants modernes d'AGV et d'AMR, comprendre la différence entre STO et le freinage mécanique est essentiel pour concevoir des systèmes d'alimentation de robots mobiles sûrs, fiables et conformes.
La STO matérielle est une fonction de sécurité mise en œuvre via des circuits de sécurité électriques dédiés à l'intérieur du servovariateur.
Au lieu de s'appuyer sur des commandes logicielles, le matériel STO interrompt directement le chemin d'énergie nécessaire au moteur pour générer du couple.
Une architecture matérielle STO typique comprend :
Entrées STO double canal
Circuits de sécurité indépendants
Mécanisme d'arrêt de l'étage de puissance
Composants de surveillance de la sécurité
Lorsque STO est déclenché :
L'automate de sécurité ou le circuit d'urgence envoie des signaux STO
Les canaux d'entrée STO sont activés
L'étage de puissance du servo est désactivé
La génération du couple moteur s'arrête
L'entraînement AGV devient incapable de produire un couple de mouvement
L'action de sécurité se produit indépendamment du logiciel de contrôle principal.
Le plus grand avantage du matériel STO est que la fonction de sécurité ne dépend pas du logiciel de commande moteur normal.
Même si des problèmes surviennent dans :
Micrologiciel de contrôle de mouvement
Réseau de communication
Logiciel d'application
Contrôleur principal
le circuit matériel STO peut toujours désactiver le couple moteur.
Cela fournit une couche de sécurité supplémentaire.
Le matériel moderne STO utilise généralement :
Entrées double canal
Circuits redondants
Fonctions de surveillance croisée
Si un canal tombe en panne à cause de :
Court-circuit
Dommages au câblage
Défaillance d'un composant
le système peut détecter le défaut.
Cela améliore :
Fiabilité de la sécurité
Capacité de diagnostic
Protection des machines
Étant donné que la STO matérielle désactive directement l’étage de puissance, le temps de réponse est généralement très court.
Ceci est important pour :
Arrêts d'urgence
Prévention des collisions
Zones d'interaction homme-machine
Pour les AGV fonctionnant à proximité de travailleurs, la suppression rapide du couple réduit les risques potentiels.
Le matériel STO est largement utilisé dans les applications de sécurité industrielle car il peut prendre en charge des exigences de sécurité plus élevées.
Les applications typiques incluent :
AGV d'usine
Logistique de production automobile
Robots mobiles lourds
Systèmes d'automatisation collaboratifs
Il est couramment choisi lorsque le respect des normes de sécurité fonctionnelle est requis.
Le STO logiciel s'appuie sur le micrologiciel du contrôleur de moteur ou sur le logiciel d'application pour désactiver la génération de couple.
La commande de sécurité est traitée via une logique logicielle.
Fonctionnement typique :
Le contrôleur reçoit la commande d'arrêt
Le logiciel détecte la condition de sécurité
L'algorithme de contrôle désactive la sortie du moteur
Le couple moteur est supprimé
Contrairement au matériel STO, la fonction de sécurité dépend :
Fonctionnement du processeur
Exécution du micrologiciel
Intégrité du logiciel
Fiabilité des communications
Bien que la STO matérielle soit privilégiée pour de nombreuses applications critiques en matière de sécurité, les fonctions de sécurité logicielles présentent également des avantages.
Les solutions logicielles peuvent fournir des fonctions de mouvement avancées telles que :
Arrêt contrôlé
Limitation de couple
Surveillance de la vitesse
Supervision de poste
Ces fonctions peuvent être ajustées via les paramètres du logiciel.
Les fonctions de sécurité basées sur logiciel peuvent simplifier :
Programmation
Configuration des paramètres
Personnalisation du système
Pour les applications présentant des risques de sécurité moindres, le contrôle logiciel peut fournir des fonctionnalités suffisantes.
Par rapport aux circuits de sécurité matériels dédiés, les solutions logicielles peuvent réduire :
Quantité de composants
Exigences de câblage
Coût du matériel
Cela peut être intéressant pour :
Petits AMR
Robots éducatifs
Plateformes mobiles à faible risque
Fonctionnalité |
Matériel STO |
STO basée sur un logiciel |
|---|---|---|
Principe de sécurité |
Interruption physique du chemin de génération de couple |
Désactivation du couple contrôlée par logiciel |
Indépendance en matière de sécurité |
Indépendant du logiciel d'application |
Dépend de l'exécution du logiciel |
Vitesse de réponse |
Plus rapide |
Dépend du cycle de traitement |
Détection des défauts |
Haut |
Dépend des diagnostics logiciels |
Exigence de câblage |
Nécessite un câblage STO dédié |
Généralement basé sur la communication |
Fiabilité de la sécurité |
Plus haut |
Inférieur à celui du matériel STO |
Assistance aux certifications |
Mieux pour les normes de sécurité |
Plus limité |
Coût |
Plus haut |
Inférieur |
Flexibilité |
Modéré |
Haut |
Utilisation typique |
AGV industriels, robots lourds |
Des robots mobiles à faible risque |
Les AGV industriels fonctionnent souvent dans des environnements où les défaillances de sécurité peuvent provoquer :
Dommages à l'équipement
Interruption de production
Risques de blessures des travailleurs
Perte matérielle
Les exemples incluent :
Usines automobiles
Usines de fabrication de batteries
Entrepôts logistiques lourds
Lignes d'assemblage automatisées
Dans ces applications, les fabricants préfèrent généralement le matériel STO car il fournit :
La fonction de sécurité reste active même si :
La communication échoue
Le logiciel du contrôleur plante
La connexion réseau est interrompue
Lorsqu'un signal d'urgence se produit :
STO supprime immédiatement le couple moteur
L'AGV ne peut pas continuer à rouler
Le risque de mouvement inattendu est minimisé
Hardware STO fournit une architecture de sécurité plus claire pour :
L'évaluation des risques
Tests de sécurité
Certification des machines
Les systèmes AGV modernes combinent souvent les deux approches au lieu d’en choisir une seule.
Une architecture typique :
Capteur de sécurité | Automate de sécurité | +----------------+ | | Contrôle logiciel STO matériel | | Contrôleur de mouvement à servomoteur | Servomoteur CC | Roue AGV Chaque couche remplit une fonction différente.
Contrôle de mouvement normal
Réglage de la vitesse
Contrôle de position
Commandes de navigation
Suppression du couple d'urgence
Arrêt de sécurité
Protection contre les mouvements inattendus
Cette approche à plusieurs niveaux offre à la fois performances et sécurité.
STO fait généralement partie d'un système de sécurité fonctionnelle plus vaste.
Les fonctions associées communes incluent :
But:
Décélération contrôlée
Puis activation STO
Utilisé pour :
AGV lourds
Applications sensibles à la charge
But:
Limite la vitesse de l'AGV dans des zones spécifiques
Utilisé pour :
Zones de collaboration humaine
Carrefours d'entrepôts
But:
Contrôle l’activation du frein mécanique en toute sécurité
Utilisé pour :
Pistes
Charges lourdes
Systèmes verticaux
Lors du choix d'un servomoteur AGV doté de la capacité STO, les fabricants doivent évaluer :
Considérer:
Poids de la charge utile
Environnement opérationnel
Niveau d'interaction humaine
Catégorie de sécurité requise
Exemples :
Petits robots d'intérieur
RAM de laboratoire
Solution possible :
Fonctions de sécurité basées sur logiciel
Exemples :
AGV lourds
Robots logistiques automobiles
Véhicules d'exploitation de rampe
Recommandé:
STO matériel double canal
Frein mécanique
Intégration d'automate de sécurité
Les systèmes AGV avancés peuvent nécessiter :
Sécurité CANopen
Sécurité EtherCAT
FSoE
tout en conservant le matériel STO comme couche de sécurité finale.
La STO matérielle et la STO logicielle peuvent contribuer à améliorer la sécurité des AGV, mais elles répondent à des objectifs différents.
Le matériel STO fournit :
Protection de sécurité indépendante
Suppression plus rapide du couple
Fiabilité supérieure
Meilleure adéquation aux AGV industriels
STO logiciel fournit :
Contrôle flexible
Configuration plus simple
Coût inférieur
Pour les AGV et AMR industriels modernes, l’approche recommandée est généralement :
Servomoteur CC basse tension + Matériel double canal STO + Automate de sécurité + Frein mécanique (si nécessaire)
Cette architecture offre le meilleur équilibre entre :
Sécurité fonctionnelle
Performances de mouvement
Fiabilité du système
Efficacité opérationnelle à long terme
Pour les fabricants d'AGV qui conçoivent des véhicules autonomes de nouvelle génération, la sélection d'un système de servomoteur doté d'une capacité matérielle certifiée STO est une étape clé vers la réalisation de solutions d'automatisation plus sûres et plus fiables.
Lorsque STO est activé :
La génération du couple moteur s'arrête
La sortie courant est désactivée
La génération de chaleur diminue
Avantages:
Consommation en veille réduite
Décharge réduite de la batterie
Performance thermique améliorée
Les concepteurs d’AGV doivent prendre en compte :
Stabilité de la tension de la batterie
Demande de courant de pointe
Freinage régénératif
Cycles de charge
Un système d'asservissement correctement conçu améliore :
Temps de fonctionnement
Durée de vie de la batterie
Efficacité globale du système
Dans les systèmes modernes AGV (Automated Guided Vehicle) et AMR (Autonomous Mobile Robot), la connexion de l' automate de sécurité aux entrées STO (Safe Torque Off) du servomoteur DC est une étape critique pour obtenir une sécurité fonctionnelle fiable.
L'automate de sécurité agit comme un contrôleur de sécurité central et surveille les dispositifs tels que :
Boutons d'arrêt d'urgence
Scanners laser de sécurité
Barrières immatérielles de sécurité
Portes de sécurité
Capteurs de détection de collision
Lorsqu'une condition dangereuse se produit, l'automate de sécurité envoie un signal de sécurité aux entrées STO du servovariateur, empêchant immédiatement le moteur de générer un couple.
Une connexion STO correctement conçue garantit :
Arrêt sécurisé du mouvement de l'AGV
Prévention d'un redémarrage inattendu
Respect des exigences de sécurité fonctionnelle
Fonctionnement fiable dans les environnements de collaboration homme-machine
Avant de connecter le système, il est important de comprendre la fonction de chaque composant.
Un automate de sécurité est responsable de :
Surveillance des dispositifs de sécurité
Évaluation de la logique de sécurité
Envoi de commandes de sécurité
Détection des défauts du circuit de sécurité
Les entrées de sécurité typiques d'un AGV incluent :
Bouton d'arrêt d'urgence
Scanner de sécurité
Capteur de protection
Contrôle d'accès des opérateurs
Lorsque l'automate de sécurité détecte un événement de sécurité, il active la sortie STO.
L'entrée STO d'un servo variateur CC contrôle la capacité de génération de couple moteur.
Lorsque les entrées STO sont actives :
L'étage de puissance du servo reste désactivé
La génération du couple moteur s'arrête
AGV ne peut pas conduire
Lorsque les entrées STO sont libérées :
Le servomoteur peut fonctionner normalement
Le contrôle du moteur reprend après des conditions d'activation appropriées
Les systèmes servo AGV industriels utilisent généralement un câblage STO à double canal pour une plus grande fiabilité de sécurité.
Une structure de connexion typique :
API de sécurité STO Sortie Canal 1 | | Entrée STO1+ Servomoteur CC Sortie STO Canal 2 | | STO2+ Entrée DC Servo Drive Alimentation de sécurité 24 V | | Référence STO/GND Les deux canaux STO fonctionnent indépendamment.
Cela fournit :
Contrôle de sécurité redondant
Détection des défauts
Intégrité de sécurité améliorée
Un servomoteur CC basse tension avec fonction STO fournit généralement des bornes telles que :
Terminal |
Fonction |
|---|---|
STO1+ |
Entrée de sécurité canal 1 positif |
STO1- |
Référence du canal d'entrée de sécurité 1 |
STO2+ |
Entrée de sécurité canal 2 positif |
STO2- |
Référence du canal 2 d'entrée de sécurité |
24V |
Alimentation de contrôle |
GND |
Référence du signal |
Les noms exacts des bornes dépendent du fabricant du servo variateur.
Avant le câblage, les ingénieurs doivent toujours confirmer :
Exigences de tension
Polarité d'entrée
Cotes de sécurité
Schémas de câblage
Avant la connexion, vérifiez :
Plage de tension d'entrée STO
Exigences actuelles
Configuration double canal
Capacité de catégorie de sécurité
Utilisation typique des systèmes d'asservissement AGV :
Signaux de sécurité 24 V CC
Circuits de sécurité à double canal normalement fermés
L'automate de sécurité fournit deux sorties de sécurité indépendantes.
Exemple de connexion :
Sortie automate de sécurité 1 → servomoteur STO1
Sortie automate de sécurité 2 → servomoteur STO2
Les deux canaux doivent être contrôlés indépendamment.
Ne connectez pas les deux canaux STO ensemble car cela supprime la redondance.
Le circuit STO nécessite une tension de référence stable.
Alimentation de sortie de sécurité de l'automate de sécurité → entrée STO
Référence commune 0V → Masse STO du servovariateur
Fausse activation STO
Erreurs de communication
Défauts de sécurité
Après le câblage, configurez le servo variateur.
Les paramètres typiques incluent :
Activation STO
Réponse aux pannes
Comportement de redémarrage
Synchronisation de la commande de freinage
Sortie d'alarme
Certains servovariateurs nécessitent une confirmation manuelle après la libération de STO pour empêcher un redémarrage automatique.
Après l'installation, effectuez des tests fonctionnels.
Tests recommandés :
Vérifier:
L'arrêt d'urgence active STO
Le couple moteur disparaît
AGV s'arrête en toute sécurité
Déconnectez un canal STO et confirmez :
Un défaut est détecté
Le lecteur reste désactivé
L'alarme de sécurité apparaît
Après la sortie de STO :
Confirmez que l'AGV ne redémarre pas automatiquement
Exiger une commande de réinitialisation si nécessaire
Un seul canal STO présente une faiblesse potentielle :
En cas de défaillance du câblage, la fonction de sécurité peut ne pas fonctionner correctement.
La STO double canal résout ce problème en fournissant une redondance.
Exemple:
Les deux canaux sont actifs :
STO1 = ON STO2 = ON Moteur activé Les deux canaux sont interrompus :
STO1 = OFF STO2 = OFF Couple désactivé Exemple :
STO1 = OFF STO2 = ON Le système détecte une incohérence et passe dans un état sûr.
Cela améliore :
Détection des défauts
Fiabilité de la sécurité
Diagnostic du système
Une architecture de sécurité AGV typique comprend :
Bouton d'arrêt d'urgence | | Automate de sécurité | | Double sortie STO | | Servomoteur CC | | Moteur d'entraînement AGV Lorsqu'un opérateur appuie sur l'arrêt d'urgence :
L'automate de sécurité reçoit un signal d'urgence
La logique de sécurité évalue la condition
Les sorties STO sont interrompues
Le servomoteur supprime le couple du moteur
Le frein mécanique s'enclenche si nécessaire
Cela crée une chaîne complète d’arrêt d’urgence.
Pour de nombreuses applications AGV, le STO doit fonctionner avec un frein électromagnétique.
Une séquence typique :
STO inactif
Servomoteur activé
Frein desserré
Le servocontrôleur réduit la vitesse
Le moteur atteint une vitesse nulle
Le frein s'enclenche
STO s'active
L'automate de sécurité déclenche STO
Le couple moteur est supprimé
Le frein s'enclenche si nécessaire
Cette combinaison est recommandée pour :
AGV lourds
Fonctionnement de la rampe
Systèmes à charge utile élevée
Les AGV modernes peuvent utiliser soit une STO câblée, soit une communication de sécurité.
Connexion:
Automate de sécurité → Entrées physiques STO
Avantages :
Simple
Réponse rapide
Très fiable
Dépannage facile
Applications courantes :
AGV standards
Robots mobiles industriels
Exemples :
FSoE (sécurité sur EtherCAT)
Sécurité CANopen
Avantages :
Câblage réduit
Diagnostic avancé
Architecture réseau flexible
Applications courantes :
Grandes flottes d'AGV
Usines intelligentes
Systèmes d'automatisation complexes
Problème:
Réduit la redondance de sécurité
Peut ne pas répondre aux exigences de sécurité
Solution:
Utilisez les deux canaux STO.
Problème:
Un automate standard n'est pas conçu pour les fonctions de sécurité.
Solution:
Utilisez un automate de sécurité certifié.
Problème:
Peut provoquer :
Défauts STO
Arrêts inattendus
Solution:
Suivez le schéma de câblage du fabricant.
Problème:
Un mouvement inattendu de l'AGV peut se produire.
Solution:
Exiger:
Réinitialisation manuelle
Confirmation de sécurité
Commande de redémarrage
Pour des performances de sécurité AGV fiables :
Composants recommandés :
Automate de sécurité
Relais de sécurité
Servomoteur STO double canal
Dispositifs d'arrêt d'urgence
Les fonctions de sécurité ne doivent pas dépendre uniquement de :
Logiciel de navigation
Commandes de mouvement
Réseaux de communication
Moniteur:
Statut STO
Défauts de conduite
État des freins
État de la communication de sécurité
Les tests doivent inclure :
Réponse d'arrêt d'urgence
Arrêts déclenchés par un capteur
Échecs de communication
Scénarios de coupure de courant
La connexion d'un automate de sécurité à une entrée STO d'un servomoteur CC est une étape fondamentale dans la construction d'un système électrique AGV sûr.
Une architecture fiable comprend généralement :
Capteurs de sécurité → Automate de sécurité → STO double canal → Servomoteur CC → Moteur AGV → Frein mécanique
Une intégration STO correcte fournit :
Suppression sûre du couple
Prévention des mouvements inattendus
Protection améliorée de l’opérateur
Fiabilité accrue des AGV
Pour les fabricants modernes d'AGV et d'AMR, la sélection de servomoteurs CC intégrés dotés d'une capacité STO à double canal et d'une compatibilité appropriée avec les automates de sécurité est essentielle pour développer des systèmes de transport automatisés sûrs, efficaces et conformes aux normes internationales.
À mesure que les systèmes AGV (Automated Guided Vehicle) et AMR (Autonomous Mobile Robot) deviennent plus intelligents et axés sur la sécurité, la demande de servomoteurs DC avec fonction STO (Safe Torque Off) intégrée augmente rapidement.
Les fabricants d'AGV modernes ne sélectionnent plus leurs moteurs uniquement en fonction de :
Couple nominal
Plage de vitesse
Tension
Dimensions mécaniques
Ils évaluent également :
Capacité de sécurité fonctionnelle
Disponibilité STO double canal
Précision du retour du codeur
Protocoles de communication
Flexibilité d'intégration
Fiabilité à long terme
Capacité de personnalisation OEM
Un servomoteur DC avec fonction STO permet aux systèmes AGV d'obtenir un fonctionnement plus sûr en combinant :
Contrôle de mouvement haute performance
Rétroaction en boucle fermée
Interruption du couple de sécurité
Architecture de disque compacte
Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des principales marques et fournisseurs de servomoteurs AGV DC proposant des solutions adaptées aux applications de robots mobiles industriels.
JKONGMOTOR est un fabricant spécialisé qui se concentre sur les servomoteurs intégrés, les moteurs BLDC intégrés et les solutions de contrôle de mouvement personnalisées pour les équipements d'automatisation et la robotique mobile.
Pour les applications AGV et AMR, JKONGMOTOR propose des solutions intégrées de servomoteurs DC combinant :
Servomoteur CC sans balais
Servomoteur intégré
Retour d'information du codeur
Fonction de sécurité STO à double canal
Options d'interface de communication
Frein électromagnétique en option
Ces servomoteurs intégrés sont conçus pour les applications nécessitant :
Installation compacte
Densité de couple élevée
Fonctionnement fiable 24h/24 et 7j/7
Intégration OEM facile
Les systèmes AGV traditionnels nécessitent souvent :
Moteur séparé
Servoamplificateur externe
Câblage supplémentaire du codeur
Les servomoteurs intégrés JKONGMOTOR réduisent la complexité du système en combinant l'électronique d'entraînement à l'intérieur de l'ensemble moteur.
Avantages:
Câblage réduit
Armoire de commande plus petite
Installation plus rapide
Fiabilité améliorée
Les solutions servo JKONGMOTOR AGV prennent en charge les fonctions STO conçues pour :
Désactiver le couple moteur en toute sécurité
Empêcher les mouvements inattendus
Intégration aux systèmes PLC de sécurité
Architecture de sécurité typique :
Automate de sécurité → Entrée STO → Servomoteur intégré → Entraînement de roue AGV
Les configurations AGV courantes incluent :
Servomoteurs 24 V CC
Servomoteurs 48 V CC
Convient pour :
Petits AMR
AGV d’entrepôt
Robots de transport lourds
Les fabricants d'AGV ont souvent besoin de solutions personnalisées, notamment :
Conceptions d'arbres spéciales
Modification de la bride de montage
Sélection du codeur
Intégration de la boîte de vitesses
Configuration des freins
Personnalisation des communications
JKONGMOTOR se concentre fortement sur les projets OEM/ODM pour différentes plates-formes AGV.
maxon est un fabricant mondialement reconnu de moteurs à courant continu et de systèmes de commande de mouvement hautes performances.
Les produits Maxon sont largement utilisés dans :
Robotique
Matériel médical
Systèmes d'automatisation
Robots mobiles
Leurs solutions de mouvement sont connues pour :
Haute précision
Conception compacte
Excellente réponse dynamique
Les systèmes d'asservissement Maxon offrent :
Moteurs BLDC de haute qualité
Contrôleurs avancés
Retour d'information du codeur
Régulation précise de la vitesse
Ils conviennent pour :
Robots de recherche
Plateformes autonomes
Systèmes mobiles de haute précision
Pour la production d’AGV sensible aux coûts, les considérations peuvent inclure :
Coût des composants plus élevé
Moins d’accent mis sur les solutions moteur-pilote intégrées
Personnalisation limitée par rapport aux fournisseurs spécialisés de moteurs AGV
Kollmorgen est un fournisseur de contrôle de mouvement bien connu au service :
Fabricants d'AGV
Automatisation d'entrepôt
Robotique industrielle
Kollmorgen propose :
Servomoteurs
Servomoteurs
Contrôleurs de mouvement
Fonctions liées à la sécurité
Les solutions Kollmorgen sont couramment utilisées dans :
AGV lourds
Chariots élévateurs automatisés
Systèmes logistiques de fabrication
Les points forts comprennent :
Fiabilité industrielle
Asservissement performant
Intégration de sécurité avancée
Siemens propose des solutions complètes d'automatisation industrielle, notamment :
Servomoteurs
Servomoteurs
Systèmes API de sécurité
Leurs produits de mouvement sont largement adoptés dans :
Usines intelligentes
Fabrication automobile
Automatisation industrielle
Les solutions Siemens offrent :
Écosystème de sécurité intégré
Prise en charge de la STO
Options de communication de sécurité
Disponibilité mondiale du service
Ils conviennent aux grands projets AGV industriels nécessitant une intégration avec les systèmes d’automatisation d’usine existants.
Beckhoff Automation est connu pour l'automatisation basée sur PC et la technologie EtherCAT.
Leurs solutions de mouvement prennent en charge :
Servomoteurs
Communication de sécurité
Architectures de contrôle distribuées
Les systèmes Beckhoff conviennent pour :
Usines intelligentes
Grandes flottes d'AGV
Environnements Industrie 4.0
Avantages clés :
Communication EtherCAT
Contrôle de mouvement en temps réel
Intégration de la sécurité
Bosch Rexroth propose des solutions de mouvement industriel et d'automatisation pour les applications exigeantes.
Leurs produits sont couramment utilisés dans :
Logistique d'usine
Manutention de matériaux lourds
Plateformes mobiles industrielles
Convient pour :
AGV à charge élevée
Gros véhicules de transport
Environnements industriels
Points forts :
Haute fiabilité
Conception industrielle robuste
Écosystème d'automatisation complet
Schneider Electric fournit des produits d'automatisation comprenant :
Systèmes d'asservissement
Contrôleurs de sécurité
Solutions de contrôle industriel
Leurs produits sont largement utilisés dans :
Fabrication
Automatisation de la logistique
Industries de transformation
Les avantages incluent :
Intégration de la sécurité
Support à la communication industrielle
Ressources d'ingénierie mondiales
Oriental Motor propose des solutions de moteurs compactes pour les équipements d'automatisation.
Les produits incluent :
Moteurs CC sans balais
Servomoteurs
Motoréducteurs
Utilisations courantes :
Petits AGV
Robots d'inspection
Systèmes d'automatisation compacts
Avantages :
Conception compacte
Fonctionnement fiable
Intégration facile
Panasonic Industry fournit des composants d'automatisation, notamment des systèmes d'asservissement utilisés dans les machines industrielles.
Les applications incluent :
Automatisation d'usine
Robotique
Équipement de précision
Les avantages comprennent :
Performances d'asservissement stables
Retour d'information du codeur
Fiabilité industrielle
Yaskawa Electric est un fournisseur majeur de technologie d'asservissement industriel.
Leurs produits sont largement utilisés dans :
Robotique
Automation
Systèmes de fabrication
Avantages :
Asservissement avancé
Haute fiabilité
Expérience industrielle mondiale
Convient pour :
Plateformes AGV hautes performances
Environnements d'automatisation d'usine
Marque |
Servomoteur intégré |
Fonction STO |
Application AGV |
Capacité de personnalisation |
|---|---|---|---|---|
JKONGMOTEUR |
✓ Fort |
✓ Options STO double canal |
AGV, AMR, robots mobiles |
★★★★★ |
Maxon |
Partiel |
Disponible via les systèmes |
Robots de précision |
★★★ |
Kollmorgen |
Partiel |
✓ |
AGV industriels |
★★★★ |
Siemens |
Partiel |
✓ |
Usines intelligentes |
★★★ |
Beckhoff |
Partiel |
✓ |
AGV EtherCAT |
★★★ |
Bosch Rexroth |
Partiel |
✓ |
AGV lourds |
★★★ |
Schneider Électrique |
Partiel |
✓ |
Automatisation industrielle |
★★★ |
Moteur oriental |
✓ Certains produits |
Limité |
Petits robots d'automatisation |
★★★ |
Panasonic |
Partiel |
✓ |
Automatisation d'usine |
★★★ |
Yaskawa |
Partiel |
✓ |
Robots industriels |
★★★ |
Lors de la sélection d’un fournisseur de servomoteurs AGV, les fabricants doivent évaluer :
Vérifier:
Prise en charge STO double canal
Compatibilité automate de sécurité
Documentation de sécurité fonctionnelle
Paramètres importants :
Couple nominal
Couple maximal
Plage de vitesse
Résolution de l'encodeur
Performance thermique
Les solutions intégrées offrent :
Espace d'installation réduit
Moins de câblage
Déploiement plus rapide
Les fabricants OEM d’AGV ont souvent besoin de :
Correspondance de la boîte de vitesses
Intégration des freins
Personnalisation de l'arbre
Adaptation des communications
Pour les projets AGV commerciaux, pensez à :
Capacité de fabrication
Contrôle de qualité
Assistance technique
Stabilité de l’approvisionnement à long terme
Le fournisseur idéal de servomoteurs AGV dépend des exigences de l’application.
Pour les grands projets d'automatisation industrielle, des marques mondiales telles que Siemens, Kollmorgen, Beckhoff et Yaskawa proposent des écosystèmes d'automatisation matures.
Pour les fabricants OEM d’AGV recherchant :
Servomoteurs DC intégrés
Fonction STO double canal
Conception compacte
Personnalisation OEM/ODM
Rapport qualité-prix compétitif
des fournisseurs spécialisés tels que JKONGMOTOR offrent une alternative flexible pour développer des systèmes d'entraînement AGV et AMR de nouvelle génération.
Une solution de mouvement AGV fiable doit combiner :
Servomoteur CC à haut rendement + Pilote intégré + Retour d'encodeur + STO double canal + Frein mécanique en option
pour obtenir des performances de transport autonomes sûres, efficaces et fiables.
La sélection du bon servomoteur CC basse tension et l'intégration de la fonctionnalité STO à double canal sont des étapes critiques dans la conception de systèmes AGV fiables.
Une solution de propulsion AGV bien conçue doit équilibrer :
Performances de couple
Efficacité énergétique
Conformité à la sécurité
Capacité de communication
Fiabilité mécanique
Pour les fabricants modernes d'AGV et d'AMR, les servomoteurs CC intégrés avec STO fournissent une solution de mouvement compacte, intelligente et axée sur la sécurité qui prend en charge le développement futur de la logistique intelligente et de l'automatisation industrielle.
Lors de la sélection d'un fournisseur de moteurs AGV, les fabricants doivent donner la priorité non seulement aux spécifications du moteur, mais également à la capacité de personnalisation, à l'expérience en matière d'intégration de la sécurité et à l'assistance technique à long terme.
Répondre:
STO (Safe Torque Off) désactive la génération de couple moteur en arrêtant en toute sécurité la sortie du servomoteur, empêchant ainsi tout mouvement inattendu de l'AGV.
Répondre:
STO améliore la sécurité des AGV en empêchant le fonctionnement involontaire du moteur lors d'arrêts d'urgence, de maintenance ou d'événements de sécurité.
Répondre:
Non. STO supprime le couple moteur mais ne peut pas physiquement maintenir l'AGV. Un frein mécanique est requis pour le maintien des pentes et les applications à charges lourdes.
Répondre:
Le matériel STO utilise des circuits de sécurité indépendants pour désactiver le couple moteur, tandis que le logiciel STO s'appuie sur des commandes logicielles de contrôle. Le matériel STO offre une fiabilité de sécurité plus élevée pour les AGV industriels.
Répondre:
Les servomoteurs 24 V conviennent aux AGV compacts et aux charges légères, tandis que les servomoteurs 48 V sont préférés pour les AGV lourds nécessitant un couple et une efficacité plus élevés.
Répondre:
Le frein mécanique verrouille physiquement l'arbre ou la roue du moteur, tandis que STO supprime le couple moteur. Ensemble, ils assurent un arrêt sûr et un maintien de position fiable.
Répondre:
Oui. STO réduit la consommation inutile de courant du moteur en mode veille, contribuant ainsi à améliorer l'efficacité de la batterie et à réduire la génération de chaleur.
Répondre:
L'automate de sécurité envoie des signaux de sécurité à double canal directement aux entrées STO du servomoteur pour désactiver le couple moteur pendant les événements de sécurité.
Répondre:
Les AGV lourds, les chariots élévateurs automatisés, les véhicules d'exploitation des pentes et les robots mobiles transportant des charges élevées nécessitent généralement des freins STO et mécaniques.
Répondre:
Les principaux fournisseurs incluent JKONGMOTOR, Kollmorgen, Siemens, Beckhoff, Bosch Rexroth, Yaskawa, Maxon et d'autres fabricants de commandes de mouvement industrielles.
