Comment sélectionner un servomoteur pas à pas intégré pour les navettes de palettes à quatre voies ?

Les navettes de palettes à quatre voies deviennent une solution d'automatisation importante pour les entrepôts qui ont besoin d'un stockage haute densité, d'un mouvement flexible des palettes et d'une manutention automatisée fiable . Contrairement aux navettes à palettes classiques qui se déplacent principalement sur un rail fixe, une navette à quatre voies peut se déplacer aussi bien dans le sens longitudinal que transversal. Cela permet à un véhicule de desservir plusieurs voies de stockage et rend l'agencement de l'entrepôt plus flexible.

Le système moteur joue un rôle essentiel dans cette architecture. Un servomoteur pas à pas intégré approprié , également connu sous le nom de Le moteur pas à pas intégré en boucle fermée peut combiner le moteur, le pilote, l'encodeur et l'électronique de contrôle dans une unité de mouvement compacte. Pour les fabricants de navettes de palettes à quatre voies, cette intégration peut simplifier le câblage, réduire l'espace dans l'armoire, améliorer les performances de positionnement et faciliter la personnalisation du système d'entraînement.

Mais le choix d’un moteur ne doit pas commencer uniquement par la taille du châssis du moteur ou le couple nominal. Nous devons examiner le cycle complet de fonctionnement de la navette, y compris le poids des palettes, l'accélération, le diamètre des roues, la vitesse de déplacement, l'état des voies, la précision du positionnement, le rapport cyclique, la tension de la batterie, la méthode de communication et les performances thermiques..

Qu’est-ce qu’un navette de palettes à quatre voies ?

Une navette de palettes à quatre voies est un véhicule de stockage et de récupération automatisé conçu pour déplacer des palettes dans des systèmes de stockage d'entrepôt à haute densité. Sa particularité est sa capacité à se déplacer dans quatre directions : avant, arrière, gauche et droite.

Un système typique comprend :

• Rayonnages de stockage de palettes

• Véhicules de navette à quatre voies

• Mécanismes de levage ou de transfert

• Moteurs d'entraînement

• Electronique de commande

• Codeurs et capteurs

• Système de batterie

• Logiciel de gestion d'entrepôt ou de contrôle d'entrepôt

Le véhicule se déplace normalement le long de rails installés à l'intérieur de la structure du rack. Lorsqu'il atteint une position de transfert, son mécanisme de déplacement secondaire lui permet de changer de direction et d'entrer dans une autre allée.

Cette configuration offre un avantage majeur : une navette peut potentiellement accéder à plusieurs emplacements de stockage sans nécessiter un véhicule dédié pour chaque voie..

Pour les exploitants d’entrepôts, le résultat peut être une densité de stockage plus élevée et une meilleure utilisation de l’espace au sol disponible.

Toutefois, pour les fabricants d'équipements, le mouvement à quatre voies introduit des exigences supplémentaires pour le système de mouvement. Les moteurs d'entraînement doivent fonctionner de manière fiable dans différentes directions tout en maintenant une vitesse, un couple et un positionnement prévisibles.

Pourquoi la sélection du moteur est importante dans la conception d'une navette à quatre voies

Le moteur d’entraînement n’est pas simplement responsable du déplacement de la navette.

Cela affecte directement :

• Performances de démarrage

• Vitesse de déplacement

• Précision du positionnement

• Réponse au changement de direction

• Stabilité de la manutention des palettes

• Consommation de la batterie

• Bruit et vibrations

• Performance thermique

• Exigences d'entretien

• Taille globale du véhicule

Un moteur qui semble adéquat en fonction du couple nominal peut néanmoins fonctionner mal si l'application nécessite des démarrages, des arrêts, des accélérations, des décélérations, des marches arrière ou des montées fréquentes sur de petites transitions mécaniques.

Les navettes de palettes à quatre voies fonctionnent généralement selon des cycles répétitifs. Le véhicule accélère, roule, décélère, s'arrête à une position définie, effectue une opération de manutention de palettes, puis change de direction ou revient. Cela signifie que le moteur subit une charge en constante évolution plutôt qu'une simple condition de vitesse constante.

Pour cette raison, nous recommandons de sélectionner le moteur en fonction du profil de mouvement complet , plutôt que d'utiliser la puissance nominale comme seul critère de sélection.

Qu'est-ce qu'un servomoteur pas à pas intégré ?

Un servomoteur pas à pas intégré combine plusieurs composants de contrôle de mouvement en un seul ensemble.

Un système de mouvement conventionnel peut nécessiter :

Moteur pas à pas + pilote externe + encodeur + câblage + interface contrôleur

Un système pas à pas intégré en boucle fermée peut combiner le moteur, le pilote et l'encodeur au sein d'une seule unité compacte.

L'encodeur fournit en permanence un retour d'information sur la position du rotor. Le pilote intégré utilise ces informations pour surveiller le mouvement du moteur et corriger le comportement de positionnement.

Cela crée un juste milieu entre les systèmes pas à pas conventionnels en boucle ouverte et les architectures d'asservissement plus complexes.

Pour les navettes de palettes à quatre voies, cette architecture est intéressante car le véhicule dispose d'un espace d'installation limité et nécessite plusieurs fonctions de mouvement coordonnées.

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Types de servomoteurs pas à pas intégrés

Un servomoteur pas à pas intégré combine le moteur et l'électronique de commande de mouvement dans un ensemble compact. En fonction de la structure mécanique et des exigences de contrôle, cette famille de produits peut être configurée avec un codeur, un pilote, un réducteur, une vis linéaire ou un boîtier de protection.

Par rapport à un moteur pas à pas classique utilisant un pilote externe séparé, une conception intégrée peut simplifier le câblage du système, réduire l'espace d'installation et rendre l'intégration de la machine plus simple. Les versions en boucle fermée utilisent également un retour d'information pour surveiller la position du moteur et améliorer la fiabilité des mouvements.

1. Servomoteur pas à pas intégré

Le servomoteur pas à pas intégré constitue la configuration fondamentale de cette famille de produits. Il combine un moteur pas à pas avec un pilote interne et un système de rétroaction basé sur un encodeur.

Le moteur peut recevoir des commandes de mouvement tandis que l'électronique intégrée gère le contrôle du courant, de la vitesse et de la position. La rétroaction en boucle fermée aide le système à détecter les écarts de position causés par les changements de charge ou les conditions de fonctionnement.

Principales caractéristiques

• Moteur pas à pas avec électronique d'entraînement intégrée

• Retour d'information du codeur pour un fonctionnement en boucle fermée

• Positionnement précis et reproductible

• Structure de commande de moteur compacte

• Câblage externe réduit

• Plusieurs options de contrôle et de communication

• Convient aux systèmes de mouvement multi-axes

Cette configuration est généralement envisagée lorsqu'une machine nécessite plus de capacités de retour et de contrôle qu'un système pas à pas en boucle ouverte tout en conservant la simplicité structurelle d'un moteur pas à pas.

2. Moteur pas à pas à engrenages intégré

Un moteur pas à pas à engrenages intégré ajoute une boîte de vitesses au moteur et à l'ensemble d'entraînement intégré. La réduction de vitesse modifie la relation entre la vitesse du moteur et le couple de sortie, permettant au système de gérer des applications nécessitant une force mécanique plus importante à une vitesse de sortie inférieure.

Les réducteurs planétaires constituent une configuration courante dans laquelle la taille compacte, la transmission du couple et l'efficacité mécanique sont importantes.

Principales caractéristiques

• Moteur, pilote et boîte de vitesses intégrés dans un seul ensemble

• Couple de sortie plus élevé grâce à la réduction de vitesse

• Vitesse de sortie inférieure

• Disposition de transmission compacte

• Différents rapports de démultiplication disponibles pour différentes charges

• Convient aux applications avec un espace d'installation limité

La configuration à engrenages est utile lorsqu'un moteur pas à pas standard ne fournit pas le couple de sortie requis ou lorsque la machine nécessite un mouvement plus lent et contrôlé.

3. Moteur pas à pas à vis sans fin intégré

Le Le moteur pas à pas à vis sans fin intégré combine un moteur pas à pas et un entraînement intégré avec une boîte de vitesses à vis sans fin.

La transmission à vis sans fin permet une réduction substantielle de la vitesse dans un agencement mécanique relativement compact. Sa configuration de sortie à angle droit peut également simplifier l'intégration mécanique où le moteur et le mécanisme entraîné doivent être positionnés perpendiculairement l'un à l'autre.

Principales caractéristiques

• Capacité de réduction de vitesse élevée

• Couple de sortie accru

• Structure de transmission à angle droit

• Disposition mécanique compacte

• Convient aux mouvements à faible vitesse

• Peut fournir des caractéristiques de maintien en fonction de la conception de la boîte de vitesses

Les configurations à vis sans fin peuvent être envisagées pour les mécanismes de positionnement, de levage, de réglage et de manutention où la réduction et le comportement de maintien mécanique sont importants.

4. Servomoteur pas à pas à vis sans fin intégré

Le servomoteur pas à pas à vis sans fin intégré combine trois éléments fonctionnels : un moteur pas à pas, un réducteur à vis sans fin et un contrôle en boucle fermée.

Le codeur fournit un retour de position à l'électronique de commande intégrée. Pendant ce temps, la boîte de vitesses à vis sans fin assure une réduction mécanique entre le moteur et l'arbre de sortie.

Cette combinaison est conçue pour les systèmes nécessitant à la fois un couple de réduction élevé et un positionnement contrôlé par rétroaction..

Principales caractéristiques

• Fonctionnement du servo pas à pas en boucle fermée

• Réducteur à vis sans fin intégré

• Retour de position basé sur l'encodeur

• Options de rapport de réduction élevé

• Couple de sortie accru

• Ensemble moteur et transmission compact

• Câblage réduit du système de contrôle

La capacité réelle d'autoblocage d'un réducteur à vis sans fin dépend de facteurs tels que la géométrie de l'engrenage, le rapport de réduction, la charge, la lubrification et les conditions de fonctionnement. Elle doit donc être confirmée pour l'application spécifique plutôt que supposée à partir du seul type de réducteur.

5. Servomoteur pas à pas étanche intégré

Le Le servomoteur pas à pas étanche intégré est développé pour les équipements fonctionnant dans des environnements où l'humidité, la poussière, les éclaboussures d'eau ou d'autres contaminants externes peuvent affecter les ensembles moteurs conventionnels.

Le moteur, les composants de rétroaction et l'électronique d'entraînement sont enfermés dans une structure protégée. L'indice IP approprié doit être sélectionné en fonction de l'exposition environnementale réelle de l'équipement.

Principales caractéristiques

• Architecture de servo pas à pas intégrée

• Moteur et composants électroniques fermés

• Retour d'information du codeur

• Câblage externe réduit

• Options de protection pour les environnements exigeants

• Convient aux équipements exposés à l'humidité ou à la poussière

Cette configuration peut être utile dans les machines de transformation des aliments, l'automatisation extérieure, les équipements mobiles, les machines agricoles et d'autres systèmes où la protection de l'environnement fait partie des spécifications du moteur.

6. Servomoteur pas à pas linéaire intégré

Un servomoteur pas à pas linéaire intégré est conçu pour produire un mouvement linéaire contrôlé plutôt que de compter uniquement sur la sortie de l'arbre rotatif.

Un mécanisme à vis convertit la rotation du moteur en déplacement linéaire, tandis que l'encodeur intégré et l'électronique de commande fournissent un retour d'information pour le positionnement.

En fonction de la conception de la machine, différentes structures de vis peuvent être sélectionnées pour obtenir la course, la vitesse, la capacité de charge et les performances de positionnement requises.

Principales caractéristiques

• Moteur et entraînement intégrés

• Commentaires basés sur l'encodeur

• Positionnement linéaire direct

• Configuration d'actionneur compacte

• Mouvement linéaire répétable

• Options de vis mère ou de vis à billes

• Course personnalisable et interface mécanique

Cette conception est particulièrement adaptée aux équipements nécessitant un déplacement linéaire contrôlé sans construire une combinaison moteur-pilote-actionneur séparée.

7. Moteur pas à pas à mouvement linéaire intégré

Le moteur pas à pas à mouvement linéaire intégré représente un ensemble de mouvement linéaire plus complet. Au lieu de fournir uniquement le moteur, le produit peut intégrer le moteur à un mécanisme à vis, une structure de guidage, un chariot ou d'autres composants mécaniques.

Le résultat est une unité de mouvement linéaire prête à intégrer qui peut réduire le nombre de composants individuels requis lors de l'assemblage de la machine.

Principales caractéristiques

• Structure d'actionneur linéaire intégrée

• Mouvement motorisé à vis

• Conception mécanique compacte

• Positionnement reproductible

• Structures de guidage et de chariot linéaires en option

• Configurations de course et de montage flexibles

• Convient au positionnement linéaire automatisé

Ce type de solution est bien adapté aux modules d'automatisation compacts, aux équipements de laboratoire, aux machines d'inspection, aux équipements semi-conducteurs, aux systèmes CNC et aux mécanismes robotiques.

Comment les différents moteurs pas à pas intégrés se comparent

La principale distinction entre ces configurations réside dans les exigences de mouvement qu'elles sont conçues pour résoudre..

Fonctions clés requises pour les moteurs de navette de palettes à quatre voies

Tous les moteurs pas à pas intégrés ne conviennent pas aux applications de navette d'entrepôt. Nous évaluons normalement plusieurs fonctions avant de sélectionner la configuration finale.

1. Retour de position en boucle fermée

La rétroaction sur le poste est l’une des exigences les plus importantes.

Un moteur pas à pas en boucle ouverte suppose que le mouvement commandé est terminé. En cas de surcharge, d'accélération excessive, de résistance mécanique ou d'autres conditions anormales, le moteur peut perdre la synchronisation.

Un moteur pas à pas en boucle fermée utilise un encodeur pour surveiller le mouvement réel du rotor.

Cela permet au système de détecter les erreurs de mouvement et d’améliorer la fiabilité du positionnement.

Pour une navette à quatre voies, cela est particulièrement utile lorsque le véhicule doit s'arrêter à des positions de crémaillère répétables pour :

• Chargement de palettes

• Déchargement de palettes

• Transfert de voie

• Alignement des positions

• Engagement de levage

• Changements de direction

2. Couple de démarrage suffisant

Le couple de démarrage est souvent plus important que la simple observation du couple nominal continu du moteur.

Une navette à palettes chargée doit surmonter :

• Masse du véhicule

• Chargement de palettes

• Résistance au roulement

• Pertes de boîte de vitesses

• Résistance des rails

• Frottement roue-rail

• Force d'accélération

Si la navette fonctionne sur une légère pente ou rencontre une résistance mécanique supplémentaire, le couple de démarrage requis peut augmenter considérablement.

Nous recommandons donc de calculer le couple de roue requis avant de sélectionner le moteur.

Une relation simplifiée est :

F = ma + Fᵣ + Fg

où:

• F = force de traction requise

• m = masse totale en mouvement

• a = accélération

• Fᵣ = résistance au roulement et mécanique

• Fg = résistance gravitationnelle le cas échéant

Le couple de roue peut alors être estimé à partir de :

T = F × r

où r est le rayon effectif de la roue.

Le couple de sortie du moteur doit alors tenir compte du rapport de boîte de vitesses et de l'efficacité de la transmission.

3. Accélération et décélération contrôlées

Une navette de palettes ne doit pas accélérer ou s'arrêter de manière agressive sans tenir compte de la charge utile.

Une accélération soudaine peut provoquer :

• Mouvement des palettes

• Choc mécanique

• Patinage des roues

• Augmentation des contraintes structurelles

• Demande actuelle plus élevée

Un système d'asservissement pas à pas intégré approprié doit donc prendre en charge des profils d'accélération et de décélération contrôlés.

Un mouvement fluide est particulièrement important lors du transport de charges fragiles ou instables.

4. Inversion de direction fiable

Les navettes à quatre voies changent fréquemment de direction.

Le système moteur doit gérer des commandes avant/arrière répétées sans vibrations excessives ni erreurs de positionnement.

Un servo pas à pas en boucle fermée fournit un retour d'information qui aide le système de contrôle à vérifier si le moteur a suivi le mouvement commandé.

C'est l'une des raisons pour lesquelles de nombreux développeurs d'équipements considèrent moteur pas à pas intégré en boucle fermée pour véhicules automatisés compacts.

Pourquoi de nombreux clients choisissent-ils des moteurs pas à pas intégrés en boucle fermée ?

Pour les systèmes de navettes de palettes à quatre voies, les clients recherchent généralement plus qu'un moteur capable de simplement déplacer le véhicule. Le système d'entraînement doit fournir un couple stable, un mouvement précis, un retour d'information fiable, une installation compacte et une intégration simple avec le contrôleur de navette.

C'est pourquoi les moteurs pas à pas intégrés en boucle fermée sont devenus une option intéressante pour de nombreuses applications automatisées de manutention. En combinant le moteur pas à pas, le pilote et l'encodeur en une seule unité, ils peuvent simplifier la transmission tout en fournissant la capacité de retour d'information requise pour les mouvements répétitifs de la navette.

Conception compacte et peu encombrante

Une navette à palettes à quatre voies dispose d'un espace d'installation très limité. Le moteur d’entraînement, la boîte de vitesses, la batterie, le contrôleur, les capteurs et les composants mécaniques doivent tous s’intégrer dans un châssis de véhicule relativement compact.

Un moteur pas à pas intégré en boucle fermée combine le moteur et le pilote en un seul assemblage, réduisant ainsi le besoin d'emplacements de montage séparés pour le pilote. Cela peut donner aux concepteurs d’équipements plus de liberté lors de l’agencement des composants internes.

Pour les robots d’entrepôt compacts, cela peut se traduire par une disposition mécanique plus propre et une intégration plus facile.

Câblage moteur simplifié

Les systèmes pas à pas traditionnels nécessitent normalement des connexions séparées entre le moteur, le pilote, l'encodeur et le contrôleur. À mesure que le nombre d’axes de mouvement augmente, le câblage peut rapidement devenir compliqué.

Avec un moteur intégré, une grande partie de l’électronique d’entraînement est incorporée dans l’ensemble moteur. Cela peut réduire les exigences de routage des câbles et simplifier l'assemblage.

Pour les équipements mobiles tels que les navettes à quatre voies, moins de connexions externes peuvent également faciliter la maintenance et le dépannage.

Retour de position en boucle fermée

L’encodeur est l’une des plus grandes différences entre un moteur pas à pas en boucle ouverte et un moteur pas à pas en boucle fermée.

Un moteur pas à pas intégré en boucle fermée utilise le retour du codeur pour surveiller le mouvement réel du moteur. Le système de contrôle peut comparer la position commandée avec la réponse réelle du moteur et identifier les écarts de mouvement.

Ceci est utile lorsqu'une navette de palettes doit s'arrêter à plusieurs reprises à des endroits spécifiques pour :

• Chargement et déchargement de palettes

• Positionnement des racks

• Transfert de voie

• Engagement de levage

• Mouvement avant et arrière

• Alignement du véhicule

Pour l’automatisation des entrepôts, un positionnement reproductible peut être tout aussi important que le couple brut du moteur.

Bon couple à basse vitesse

Les moteurs pas à pas sont connus pour fournir un couple utile à des vitesses faibles et modérées. Cette caractéristique peut être bénéfique pour les applications de navettes de palettes car le véhicule démarre fréquemment d'une position stationnaire avec une charge utile importante.

Un servomoteur pas à pas intégré correctement sélectionné peut fournir le couple nécessaire pour un démarrage, une accélération, une décélération et un positionnement contrôlés sans nécessiter un moteur inutilement gros.

Le moteur réel doit toujours être sélectionné en fonction de la masse totale du véhicule, du poids de la palette, du diamètre des roues, du rapport de boîte de vitesses, de l'accélération et du cycle de service..

Fonctionnement Start-Stop fiable

Les navettes de palettes à quatre voies fonctionnent rarement à une vitesse constante pendant de longues périodes. Leur profil de mouvement comprend généralement une accélération, un déplacement à vitesse constante, une décélération, un arrêt et un redémarrage.

Ce cycle répétitif de démarrage et d'arrêt impose des exigences différentes à la transmission que le fonctionnement continu du convoyeur.

La rétroaction en boucle fermée peut aider le système moteur à réagir aux conditions de fonctionnement changeantes et à détecter les écarts causés par une charge excessive, une résistance mécanique ou d'autres conditions anormales.

Complexité du système réduite

Un moteur intégré n'élimine pas nécessairement tous les composants externes, mais il peut réduire le nombre de composants de contrôle de mouvement distincts requis autour de chaque moteur.

Au lieu de concevoir un système autour de :

Moteur + pilote externe + encodeur + connexions multiples

le concepteur d'équipement peut utiliser une unité de mouvement intégrée contenant :

Moteur + driver + encodeur

Cela peut faciliter la standardisation du système global, en particulier lorsque plusieurs axes d'entraînement similaires sont utilisés.

Options de communication flexibles

Les servomoteurs pas à pas intégrés modernes peuvent être configurés pour différentes architectures de contrôle en fonction de l'application.

Les options courantes incluent Pulse/Direction, RS485, Modbus, CANopen et EtherCAT.

Pour un axe de mouvement relativement simple, le contrôle par impulsions peut suffire. Pour un robot d'entrepôt en réseau avec plusieurs axes coordonnés, un bus de terrain tel que CANopen ou EtherCAT peut fournir une communication et un contrôle plus centralisés.

L'interface appropriée doit toujours correspondre au contrôleur principal et à l'architecture logicielle de la navette.

Convient aux conceptions de navettes personnalisées

Les navettes de palettes à quatre voies sont souvent conçues en fonction des exigences spécifiques de l'entrepôt. Les dimensions du véhicule, la capacité de charge utile, la configuration des roues, la tension de la batterie, la boîte de vitesses, le système de communication et l'espace d'installation peuvent tous différer.

Par conséquent, les spécifications standard du catalogue ne fournissent pas toujours la meilleure solution.

Un servomoteur pas à pas intégré peut être personnalisé avec différents couples moteur, tensions, encodeurs, boîtes de vitesses, arbres de sortie, câbles, connecteurs, interfaces de communication et configurations de montage..

Cela rend la personnalisation OEM particulièrement utile pour les fabricants de navettes de palettes développant une plate-forme de véhicule dédiée.

Un équilibre pratique entre performance et intégration

Pour de nombreux véhicules automatisés compacts, la décision ne se résume pas simplement entre un moteur pas à pas conventionnel et un système servo AC haute performance.

Un moteur pas à pas intégré en boucle fermée peut fournir une combinaison pratique de caractéristiques de couple pas à pas, de retour d'encodeur, d'électronique intégrée, de construction compacte et de contrôle flexible..

Pour les applications de navette de palettes à quatre voies où la vitesse et les performances dynamiques requises se situent dans la plage de fonctionnement du moteur, cette combinaison peut simplifier la transmission tout en conservant le retour de mouvement nécessaire à un fonctionnement automatisé fiable.

La sélection finale doit toujours être basée sur l'application complète plutôt que sur le seul type de moteur. La charge utile, l'accélération, la vitesse de déplacement, le diamètre des roues, l'efficacité de la boîte de vitesses, le cycle de service, la tension de la batterie, les conditions thermiques et les exigences de positionnement doivent tous être évalués avant de choisir le moteur.

Comment sélectionner le bon servomoteur pas à pas intégré

1. Commencez par la charge totale du véhicule

Le premier paramètre doit être la masse complète en mouvement.

Ne calculez pas uniquement le poids de la palette.

Nous devrions considérer :

Masse du véhicule + masse de la palette + poids maximum des marchandises

Si le véhicule pèse 250 kg et que la charge maximale des palettes est de 1 000 kg, le système d'entraînement doit se déplacer d'environ 1 250 kg avant de tenir compte des autres facteurs dynamiques.

La condition de fonctionnement maximale doit être utilisée pour le dimensionnement du moteur.

2. Calculer le couple requis

Le couple du moteur doit être calculé à partir des exigences réelles des roues.

Le processus de base est le suivant :

Masse totale → force de traction requise → couple de roue → couple de sortie de la boîte de vitesses → couple moteur

Cette approche est plus fiable que la sélection d'un moteur simplement parce que son couple catalogue semble proche de la charge attendue.

3. Vérifiez la vitesse de déplacement requise

La vitesse du moteur dépend de :

• Diamètre de roue

• Vitesse souhaitée du véhicule

• Rapport de réduction

La relation approximative est :

Vitesse du véhicule = circonférence de la roue × régime de la roue

Si une boîte de vitesses est utilisée, la vitesse du moteur doit être calculée en fonction du rapport de transmission sélectionné.

Un moteur à grande vitesse combiné à une boîte de vitesses appropriée peut fournir un équilibre pratique entre la vitesse et le couple des roues.

4. Évaluer les exigences d'accélération

Deux navettes transportant le même poids de palette peuvent nécessiter des moteurs complètement différents si leurs cibles d'accélération sont différentes.

Une navette conçue pour le fonctionnement d'un entrepôt à haut débit peut démarrer et s'arrêter plusieurs fois par minute.

Il nous faut donc évaluer :

• Accélération cible

• Décélération cible

• Fréquence des cycles

• Vitesse maximale

• Fréquence d'arrêt

• Fréquence de changement de direction

5. Tenez compte de la tension de la batterie

La tension de la batterie affecte directement l'architecture électrique.

Les systèmes d'automatisation mobiles courants peuvent utiliser 24 VCC, 36 VCC ou 48 VCC , selon la taille du véhicule et les besoins en énergie.

Un moteur conçu pour une tension de bus CC spécifique doit être adapté à la batterie de la navette et à l'architecture du contrôleur.

Pour les systèmes mobiles de plus grande puissance, une tension continue plus élevée peut contribuer à réduire le courant pour le même niveau de puissance, ce qui peut simplifier la conception des câbles et du système électrique.

6. Sélectionnez l'interface de communication appropriée

Les navettes de palettes modernes à quatre voies nécessitent souvent une communication entre le système moteur et le contrôleur du véhicule.

Selon l'architecture, le moteur intégré peut nécessiter des interfaces telles que :

• Impulsion/Direction

• RS485

• Modbus RTU

• CANopen

• EtherCAT

L'interface correcte dépend du contrôleur du véhicule et de l'architecture de contrôle de mouvement requise.

Pour un axe simple, le contrôle par impulsions peut suffire.

Pour un système multi-axes en réseau, CANopen ou EtherCAT peut fournir une architecture de communication plus intégrée.

Sélection d'encodeur pour les applications de navette à quatre voies

La sélection du codeur mérite une attention particulière.

Un codeur incrémental de base peut fournir un retour de position du moteur, tandis qu'un codeur absolu peut fournir des informations de position sans nécessiter le même type de reconstruction de position après une coupure de courant.

Pour les équipements d'automatisation mobiles, la sélection du codeur doit prendre en compte :

• Précision du positionnement

• Résolution

• Comportement de démarrage

• Compatibilité du contrôleur

• Conditions d'arrêt de la batterie

• Exigences de retour

• Protocole de communication

Pour les applications où la récupération de position est importante, les options de codeur absolu peuvent offrir une flexibilité supplémentaire au niveau du système.

Les performances thermiques sont faciles à négliger

Un moteur peut fournir un couple de pointe suffisant mais ne pas convenir à un fonctionnement continu si les performances thermiques sont insuffisantes.

Les questions les plus importantes comprennent :

• Pendant combien de temps la navette fonctionne-t-elle en continu ?

• À quelle fréquence accélère-t-il ?

• À quelle fréquence s’arrête-t-il ?

• Quelle est la charge moyenne du moteur ?

• Quelle est la charge de pointe ?

• Quelle est la température ambiante ?

• Le moteur est-il installé dans un châssis confiné ?

• Y a-t-il un débit d'air suffisant ?

Un moteur intégré installé à l’intérieur d’un châssis de navette compact peut avoir une dissipation thermique naturelle inférieure à celle d’un moteur installé dans une machine industrielle ouverte.

Par conséquent, le couple continu et les performances thermiques doivent être évalués parallèlement au couple maximal..

Sélection de boîtes de vitesses pour moteurs de navettes de palettes

Dans de nombreuses applications de navette à quatre voies, le moteur est associé à une boîte de vitesses.

Une boîte de vitesses peut augmenter le couple de sortie tout en réduisant la vitesse des roues.

Les considérations courantes incluent :

• Rapport de démultiplication

• Couple de sortie

• Efficacité mécanique

• Contrecoup

• Durée de vie

• Configuration de l'arbre

• Cotes de montage

• Capacité de charge radiale

Un faible jeu est particulièrement utile lorsqu'un positionnement précis et un arrêt reproductible sont requis.

La boîte de vitesses doit également être sélectionnée en fonction de la charge réelle des roues et de la conception de la transmission mécanique plutôt que du seul couple du moteur.

Servo pas à pas intégré par rapport au moteur pas à pas traditionnel en boucle ouverte

La principale différence réside dans les commentaires.

Pour une navette de palettes à quatre voies, le fonctionnement en boucle fermée peut être particulièrement utile car le véhicule est censé effectuer des changements de positionnement et de direction répétitifs.

Erreurs courantes lors du choix d'un moteur de navette

Choisir uniquement en fonction du couple nominal

Le couple nominal ne décrit pas l’ensemble des exigences dynamiques.

L'accélération, l'efficacité de la boîte de vitesses, le rayon des roues, la répartition de la charge et le cycle de service doivent également être pris en compte.

Ignorer la charge de pointe

Un moteur qui fonctionne avec une navette vide peut avoir des difficultés lorsque le véhicule transporte sa charge maximale de palettes.

Le dimensionnement du moteur doit toujours inclure la charge utile maximale attendue.

Utiliser une capacité de moteur excessive

Le surdimensionnement n’est pas automatiquement préférable.

Un moteur surdimensionné peut augmenter :

• Poids du véhicule

• Consommation de la batterie

• Coût

• Espace d'installation

• Exigences mécaniques

L’objectif est d’obtenir un moteur de taille appropriée avec une marge de fonctionnement suffisante.

Ignorer les conditions thermiques

Le couple maximal est généralement disponible pour une condition de fonctionnement limitée. Le fonctionnement continu nécessite une analyse thermique.

Sélection du moteur avant la conception mécanique

La sélection du moteur doit être coordonnée avec la roue, la boîte de vitesses, le châssis, la batterie et le système de commande.

Le moteur doit être traité comme faisant partie de la transmission complète plutôt que comme un composant isolé.

Pourquoi la personnalisation OEM peut être importante pour les navettes de palettes à quatre voies

Les navettes de palettes à quatre voies ne sont pas construites autour d’une conception de transmission universelle. La capacité de charge utile, les dimensions du véhicule, la taille des roues, la tension de la batterie, le rapport de boîte de vitesses, la vitesse de déplacement, le système de communication et l'espace d'installation peuvent varier considérablement selon les différents projets d'automatisation d'entrepôt. En raison de ces différences, un moteur disponible dans le commerce ne fournit pas toujours la bonne combinaison de couple, de vitesse, de retour, de contrôle et de compatibilité mécanique..

C’est là que la personnalisation OEM devient importante. Travailler directement avec un fabricant de servomoteurs pas à pas intégrés permet de configurer le moteur autour de la conception réelle de la navette au lieu de forcer l'architecture du véhicule à s'adapter à un moteur standard.

Les spécifications du moteur peuvent correspondre à la charge réelle de la navette

Une navette à palettes à quatre voies a besoin de suffisamment de couple pour déplacer son propre poids avec la charge maximale de palettes. Cependant, le simple fait de choisir un moteur avec un couple nominal plus élevé ne produit pas nécessairement une meilleure transmission.

Le moteur doit être adapté aux exigences réelles, notamment :

• Poids maximum du véhicule et de la palette

• Accélération et décélération requises

• Vitesse de déplacement

• Diamètre de roue

• Rapport de boîte de vitesses

• Efficacité de la transmission mécanique

• Cycle de fonctionnement

• Fréquence de démarrage et d'arrêt

Un fabricant de moteurs OEM peut évaluer ces paramètres et configurer le moteur en fonction du profil de fonctionnement requis. Cela permet d'éviter à la fois le sous-dimensionnement du moteur et le surdimensionnement inutile..

La boîte de vitesses peut être personnalisée avec le moteur

Le moteur et la boîte de vitesses fonctionnent comme un seul groupe motopropulseur, donc les sélectionner séparément peut créer des compromis inutiles.

Par exemple, une navette à quatre voies peut nécessiter un couple de roue relativement élevé à une vitesse de déplacement contrôlée. Au lieu d'utiliser un moteur plus gros simplement pour obtenir plus de couple de sortie, une réduction de vitesse appropriée peut augmenter le couple de roue tout en maintenant une vitesse de fonctionnement du moteur appropriée.

La personnalisation OEM peut couvrir :

• Rapport de démultiplication

• Type de boîte de vitesses

• Couple de sortie

• Arbre de sortie

• Dimensions de l'arbre

• Configuration de montage

• Orientation de la boîte de vitesses

Cela permet à l' ensemble complet de servomoteur pas à pas et de boîte de vitesses intégrés de s'adapter plus précisément à la structure mécanique de la navette.

Les options d'encodeur peuvent correspondre aux exigences de positionnement

Le retour d'informations sur la position est important pour les véhicules d'entrepôt automatisé car la navette doit s'arrêter à plusieurs reprises à des positions prédéfinies.

Différentes applications peuvent nécessiter différentes configurations d'encodeur. En fonction de l'architecture de contrôle, les fabricants peuvent spécifier un retour incrémentiel ou absolu et sélectionner la résolution et l'interface du codeur appropriées.

Pour les applications nécessitant des informations de position fiables après des coupures de courant ou une gestion de position plus avancée, des options de codeur absolu peuvent également être envisagées.

La personnalisation OEM permet de sélectionner la configuration du codeur en fonction des exigences réelles du contrôleur et du positionnement plutôt que de s'appuyer sur une configuration standard fixe.

Les interfaces de communication peuvent être adaptées au système de contrôle

Le moteur doit communiquer efficacement avec le contrôleur principal de la navette.

Selon l'architecture du véhicule, un moteur pas à pas intégré en boucle fermée peut utiliser Pulse/Direction, RS485, Modbus RTU, CANopen ou EtherCAT..

Par exemple, un axe de mouvement simple peut utiliser un contrôle par impulsions, tandis qu'un véhicule automatisé multi-axes peut bénéficier d'une architecture de contrôle basée sur un réseau.

La configuration OEM peut contribuer à garantir que l'interface de communication, les paramètres de contrôle et le système de retour d'information du moteur sont compatibles avec la plate-forme d'automatisation existante du client.

Les dimensions mécaniques peuvent être conçues autour d'un espace d'installation limité

L’espace est souvent une contrainte majeure à l’intérieur d’une navette à palettes à quatre voies.

Le moteur d'entraînement devra peut-être être installé à côté :

• Piles

• Electronique de commande

• Mécanismes de levage

• Capteurs

• Boîtes de vitesses

• Composants structurels

• Dispositifs de sécurité

Un moteur qui fonctionne électriquement mais ne s’adapte pas à l’espace mécanique disponible n’est pas une solution pratique.

La personnalisation OEM peut concerner la longueur du moteur, les trous de montage, les dimensions de l'arbre, la position du connecteur, le routage des câbles et les dimensions globales de l'installation . Cela donne aux concepteurs d’équipements une plus grande liberté pour optimiser le châssis du véhicule.

La configuration des câbles et des connecteurs peut être personnalisée

Les équipements d'entrepôt mobiles imposent des exigences particulières en matière d'acheminement des câbles.

Le câble moteur peut devoir passer à travers un châssis étroit, se déplacer avec un ensemble mécanique ou se connecter à un faisceau spécifique du véhicule.

Les fournisseurs de moteurs OEM peuvent personnaliser :

• Longueur du câble

• Sens du câble

• Type de connecteur

• Emplacement du connecteur

• Câblage du codeur

• Câblage des communications

• Câblage d'alimentation

Une configuration de câble appropriée peut rendre l'assemblage plus propre et réduire le câblage inutile à l'intérieur de la navette.

La tension et la puissance peuvent correspondre à l'architecture de la batterie

Les navettes de palettes à quatre voies sont des machines mobiles alimentées par batterie, les spécifications électriques du moteur doivent donc correspondre au système d'alimentation CC du véhicule.

Selon la conception, le système peut utiliser une architecture de batterie de 24 V CC, 36 V CC ou 48 V CC , entre autres configurations.

Le moteur doit être évalué avec la batterie, le pilote, le courant de pointe, le courant continu et le cycle de service attendu.

La personnalisation OEM permet de développer la configuration électrique autour du système d'alimentation réel du client plutôt que de nécessiter des modifications majeures de l'architecture de la batterie du véhicule.

La personnalisation aide à la gestion thermique

Les performances thermiques peuvent devenir un problème important lorsque le moteur fonctionne dans un châssis de navette compact.

Une navette à palettes à quatre voies peut effectuer des centaines ou des milliers de cycles de mouvement répétés, avec des accélérations, décélérations, arrêts et redémarrages fréquents. La charge moyenne du moteur qui en résulte peut être très différente de la charge de pointe à court terme.

Lors du développement OEM, le moteur peut être évalué en fonction des éléments suivants :

Charge → vitesse → accélération → temps de cycle → température de fonctionnement

relation.

Cela fournit une meilleure base pour déterminer le couple continu, le couple maximal, la taille du moteur et les exigences thermiques.

Les tests de prototypes peuvent réduire le risque d'intégration

Pour une nouvelle plateforme de navette de palettes, les spécifications du laboratoire ne suffisent pas toujours.

Un processus de développement OEM pratique peut inclure :

Analyse des besoins → Sélection du moteur → Adaptation mécanique → Prototype → Test d'échantillons → Test du véhicule → Optimisation des paramètres → Production en série

Lors des tests de prototypes, le fabricant et le développeur de la navette peuvent évaluer le couple de démarrage, l'accélération, le positionnement, l'échauffement, le bruit, les vibrations, la consommation de la batterie et les performances de communication.

Les résultats peuvent ensuite être utilisés pour optimiser les paramètres du moteur avant de passer à la production en volume.

Le support OEM devient plus précieux pour les projets à grand volume

Pour une machine unique, un moteur standard peut parfois suffire. Toutefois, pour un fabricant de navettes à palettes produisant des centaines ou des milliers de véhicules, la cohérence devient bien plus importante.

Un fournisseur OEM peut vous aider à établir une configuration de moteur dédiée avec défini :

• Paramètres électriques

• Dimensions mécaniques

• Spécifications du codeur

• Paramètres de communication

• Configuration de la boîte de vitesses

• Configuration des câbles et des connecteurs

• Exigences en matière de tests de production

Cela peut faciliter la standardisation du moteur sur différents lots de véhicules.

Que doit inclure une spécification de moteur OEM ?

Avant de contacter un fabricant de servomoteurs pas à pas intégrés, nous vous recommandons de préparer une spécification d'application de base.

Au minimum, il devrait inclure :

1. Poids maximum du véhicule

2. Charge maximale des palettes

3. Vitesse de déplacement cible

4. Accélération et décélération

5. Diamètre de roue

6. Couple de roue requis

7. Rapport de boîte de vitesses

8. Tension de la batterie

9. Cycle de fonctionnement

10. Protocole de communication

11. Exigence d'encodeur

12. Espace d'installation disponible

13. Température de fonctionnement

14. Exigences en matière de câbles et de connecteurs

15. Volume de production annuel attendu

Plus ces paramètres sont définis avec précision, plus il est facile de développer un moteur adapté au système de navette complet.

La personnalisation OEM ne se limite pas à modifier les spécifications du moteur

Pour les fabricants de navettes de palettes à quatre voies, la personnalisation OEM ne doit pas se limiter à la modification de la tension ou de la longueur du moteur. La véritable valeur réside dans le développement d'une solution de mouvement complète autour de l'architecture mécanique et électrique du véhicule..

Un moteur pas à pas en boucle fermée intégré bien adapté peut combiner le moteur, le pilote, l'encodeur et la boîte de vitesses en option dans une transmission compacte. Avec une bonne personnalisation, le système résultant peut simplifier l'installation, réduire les composants externes, prendre en charge le contrôle de mouvement en boucle fermée et s'adapter aux limitations physiques de la navette.

Pour cette raison, lors de la sélection d'un servomoteur pas à pas intégré pour une navette de palettes à quatre voies , il est utile d'évaluer non seulement les spécifications du catalogue, mais également la capacité du fournisseur à prendre en charge la personnalisation OEM/ODM, le développement de prototypes, les tests d'applications et la production en volume..

Liste de contrôle finale pour la sélection d'un moteur de navette à quatre voies

Avant de finaliser le moteur, nous vous recommandons de confirmer cinq domaines.

Mécanique : le couple est-il suffisant pour la charge maximale du véhicule, le diamètre des roues, le rapport de boîte de vitesses et l'accélération ?

Électrique : le moteur correspond-il à la tension de la batterie et à l'architecture d'alimentation ?

Contrôle : le pilote intégré prend-il en charge l'interface de contrôle Pulse, RS485, CANopen, EtherCAT ou autre requise ?

Commentaires : L'encodeur offre-t-il la capacité de positionnement et de surveillance de mouvement requise ?

Thermique : le moteur peut-il gérer le cycle de service réel à l’intérieur du châssis de la navette ?

Une transmission de palettes à quatre voies réussie ne repose donc pas sur la sélection du moteur ayant le couple le plus élevé ou la plus grande taille de châssis. Il s'agit d'adapter le couple, la vitesse, le retour, le contrôle, la boîte de vitesses, la tension, les performances thermiques et les dimensions mécaniques au profil de fonctionnement réel.

Pour les robots d'entrepôt compacts, un Le servomoteur pas à pas intégré en boucle fermée peut fournir une combinaison pratique de contrôle par rétroaction, d'installation compacte, de câblage simplifié et de mouvement répétable. Lorsqu’il est correctement dimensionné et personnalisé, il peut devenir un élément clé d’un système fiable d’entraînement de navette de palettes à quatre voies.