כיצד לשפר את חיי הסוללה ואת קיבולת הטעינה של AGV באמצעות מנועי סרוו DC במתח נמוך?

עבור כלי רכב מודרניים מונחים אוטומטיים (AGVs) ורובוטים ניידים אוטונומיים (AMRs) , שני מדדי ביצועים מחוברים תמיד בקשר הדוק:

זמן ריצה של סוללה וקיבולת עומס.

רכב שצורך יותר מדי אנרגיה צריך מצבר גדול יותר. אבל סוללה גדולה יותר גם מוסיפה משקל, ומפחיתה את כמות המטען שהרכב יכול לשאת.

לכן מערכת המתיחה ראויה לתשומת לב מדוקדקת.

מתוכננת כהלכה מערכת מנועי סרוו DC במתח נמוך יכולה לעזור ליצרני AGV לשפר:

• יעילות אנרגטית

• זמן ריצה של סוללה

• מומנט התחלה וטיפוס

• יחס מטען-רכב-משקל

• דיוק תנועה

• בלימה רגנרטיבית

• יציבות תרמית

• יעילות כללית של מערכת הנעה

עבור פרויקטים של AGV בארה'ב, יש לשקול בחירת מנוע גם במסגרת הרחבה יותר של בטיחות המכונה. הפניות נוכחיות כוללות ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 ו- ANSI/ITSDF B56.5-2024.

AGV DC פתרונות מנועי סרוו

מערכות הנעה AGV זקוקות ליותר מסיבוב מנוע פשוט. מנוע ההנעה חייב לספק מומנט מבוקר, ויסות מהירות מדויק, האצה חלקה ומשוב אמין תוך עבודה ממערכת סוללות DC במתח נמוך. מסיבה זו, מנועי סרוו DC, מנועי סרוו DC משולבים, מנועי סרוו DC עם הילוכים, מנועי סרוו STO ומנועי רכזת AGV נמצאים בשימוש נפוץ בארכיטקטורות כונן AGV ו-AMR.

JKONGMOTOR מספק מספר תצורות של מנוע סרוו DC שניתן להתאים לדרישות עומס AGV, מהירות, שטח, הגנה ובטיחות שונות.

מגוון מוצרי מנועי סרוו של AGV DC

Jkongmotor תנועות מנוע סרוו מותאמות אישית

ספק פתרונות מנועי סרוו DC משולב בתחנה אחת

1. מנוע סרוו DC משולב

מנוע סרוו DC המשולב משלב את המנוע, כונן הסרוו והמקודד במארז קומפקטי אחד. ארכיטקטורה זו מפחיתה חיווט חיצוני וחוסכת מקום התקנה, מה שהופך אותה לשימושית במיוחד עבור שלדות AGV ו-AMR קומפקטיות.

הוא תומך בקרת תנועה בלולאה סגורה עבור מהירות, מיקום ומומנט , בעוד שהאלקטרוניקה המשולבת מפשטת את החיבור בין המנוע לבקר הרכב. ארכיטקטורות סרוו משולבות נמצאות בשימוש נרחב כאשר שטח השלדה ויעילות החיווט הם שיקולי עיצוב חשובים.

יישומי AGV טיפוסיים:

• מחסן AGVs

• גלגלי הנעה של AMR

• רובוטים אוטונומיים לטיפול בחומרים

• מיון רובוטים

• רובוטים ניידים קומפקטיים

2. מנוע סרוו DC עם הילוך פלנטרי

מנוע DC סרוו עם הילוך פלנטרי משלב מנוע סרוו DC עם תיבת הילוכים פלנטרית כדי להגדיל את מומנט היציאה תוך שמירה על מערכת הנעה קומפקטית.

תצורה זו מתאימה כאשר ה-AGV דורש מומנט גלגל חזק יותר עבור התנעה, האצה, טיפוס על רמפות או נשיאת מטענים כבדים יותר . תיבת ההילוכים גם מאפשרת למנוע לפעול במהירות גבוהה יותר תוך מתן תפוקה במהירות נמוכה יותר בהגה.

יישומים אופייניים:

• AGVs כבדים

• רכבי הובלת מחסנים

• רובוטים לטיפול במשטחים

• ציוד נייד לטיפול בחומרים

• גלגלי הנעה של AGV הדורשים מומנט גבוה

3. מנוע סרוו DC עם הילוך תולעת

מנוע הסרוו DC עם הילוך תולעת משלב תיבת הילוכים עם מנוע הסרוו DC. יחס ההפחתה הגבוה שלו הופך אותו למתאים ליישומים הדורשים מומנט תפוקה גבוה ותנועה מבוקרת במהירות נמוכה.

תיבת ההילוכים יכולה גם לספק מאפייני החזקת עומס שימושיים, בהתאם לעיצוב תיבת ההילוכים ולתנאי ההפעלה. זה עושה את זה ישים למנגנוני AGV שבהם תנועה מבוקרת ואחיזה מכנית חשובים.

יישומים אופייניים:

• מערכות הנעה AGV בעומס כבד

• מנגנוני הרמה ומיקום

• ציוד להעברת מסועים

• רובוטים ניידים תעשייתיים

• מערכות טיפול אוטומטיות

4. מנוע סרוו DC משולב בלם

מנוע סרוו DC משולב בלמים משלב את מנוע הסרוו, המקודד, ההנעה והבלם האלקטרומגנטי למכלול אחד.

הבלם שימושי במיוחד כאשר מנגנון AGV חייב להחזיק את מיקומו לאחר הסרת כוח המנוע . זה יכול להיחשב עבור צירי הרמה, מנגנונים אנכיים, ציוד משופע, ויישומים שבהם יש למנוע תנועה מכנית בלתי מבוקרת.

יישומים אופייניים:

• מנגנוני הרמה של AGV

• מערכות העברה אנכיות

• ציוד טיפול אוטומטי

• מנגנוני הנעה משופעת

• רובוטים ניידים עם דרישות החזקה

5. מנוע סרוו DC משולב IP65

מנוע סרוו DC משולב IP65 מיועד ליישומי AGV שבהם המנוע עלול להיתקל באבק, התזת מים או תנאים תעשייתיים תובעניים.

ארכיטקטורת המנוע וההנע המשולבת שלו משלבת התקנה קומפקטית עם הגנה משופרת על המתחם. זה הופך אותו לשימושי עבור לוגיסטיקה של מחסנים, מכונות ניידות, ציוד בעל יכולת חיצונית ו-AGVs תעשייתיים שבהם הגנת הסביבה היא מפרט חשוב. JKONGMOTOR מציגה את הגנת IP65 כתצורה זמינה עבור פלטפורמת מנוע הסרוו המשולב שלה.

יישומים אופייניים:

• AGVs בעלי יכולת חיצונית

• רובוטים לוגיסטיים

• רכבי הובלה במפעל

• ציוד נייד לטיפול בחומרים

• סביבות תעשייתיות מועדות לאבק

6. AGV STO DC מנוע סרוו

מנוע הסרוו של AGV STO DC מיועד למערכות AGV ו-AMR שבהן מומנט מומנט בטוח (STO) הוא חלק מארכיטקטורת הבטיחות של בקרת תנועה.

STO משבית את יכולת הכונן ליצור מומנט מנוע כאשר פונקציית הבטיחות מופעלת. לכן היא שונה מפקודת תנועה רגילה: STO מונעת יצירת מומנט במקום פשוט להורות לרכב להאט.

יישומים אופייניים:

• רובוטים ניידים אוטונומיים

• אזורי מחסנים נגישים לאדם

• מערכות לוגיסטיות חכמות

• טיפול אוטומטי בחומרים

• AGVs הדורשים פונקציות הנעה הקשורות לבטיחות

7. מנוע רכזת AGV

מנוע רכזת AGV משלב את מנוע ההנעה במכלול הגלגל או הרכזת, ויוצר פתרון קומפקטי להנעת גלגלים.

בהשוואה לסידור קונבנציונלי מנוע פלוס תיבת הילוכים, מנוע רכזת יכול להפחית את רכיבי ההילוכים המכניים ולנצל טוב יותר את שטח השלדה המוגבל. זה רלוונטי במיוחד ל- AGVs קומפקטיים, AMRs, רובוטי הובלה אוטונומיים ופלטפורמות ניידות עם קומה נמוכה . יש לבחור את ארכיטקטורת הרכזת-מנוע בהתאם לקוטר הגלגל, עומס הרכב, המומנט הנדרש, המהירות והתנאים התרמיים.

למה לבחור במנוע DC סרוו משולב עבור AGVs?

היתרון העיקרי הוא אינטגרציה ברמת המערכת ולא פשוט ביצועים מוטוריים.

התקנה קומפקטית

ניתן לשלב את המנוע, המקודד וההנעה האלקטרוניקה למכלול אחד, מה שמפחית את הצורך בעמדת הרכבה נפרדת של כונן סרוו.

חיווט פשוט

ארכיטקטורת סרוו משולבת יכולה להפחית את ניתוב כבל המנוע והמקודד בין המנוע לכונן החיצוני, מה שעוזר לפשט את התכנון החשמלי של AGV.

בקרת תנועה בלולאה סגורה

משוב מקודד מאפשר שליטה מדויקת על מהירות ומיקום הגלגלים, דבר שחשוב לניווט AGV ותפעול גלגל מסונכרן.

תקשורת גמישה

בהתאם לתצורה, מערכות סרוו של AGV יכולות לתמוך בשיטות תקשורת כגון CANopen, RS485/Modbus ו-EtherCAT . ממשקים אלה משמשים בדרך כלל לשילוב צירי סרוו עם בקרי AGV.

תצורות מכניות מרובות

תיבות הילוכים פלנטריות, תיבות הילוכים תולעים, בלמים, בתים עמידים למים ומבני הנעה רכזת מאפשרים להתאים את המנוע לארכיטקטורות AGV שונות.

פלטפורמה אחת עבור עיצובים שונים של כונני AGV

פלטפורמת הסרוו המשולבת של JKONGMOTOR מכסה תצורות מכניות ובקרה מרובות, כולל מערכות 24V/48V DC, אפשרויות תיבת הילוכים, תצורות בלמים, משוב מקודד, מארזים מדורגים IP וממשקי Pulse, RS485, CANopen ו-EtherCAT . עמוד פתרונות ה-AGV של החברה מפרט תצורות מסדרות IDC60 ו-IDC80 וטווח הספק המשתרע בין 26W ל-1000W.

זה מאפשר ליצרני AGV לבחור את ארכיטקטורת המנוע בהתאם לתכנון הרכב בפועל במקום להשתמש בתצורת מנוע אחת לכל יישום.

עבור פרויקטים של OEM AGV, ניתן להעריך יחד מומנט מנוע, גודל גלגל, משקל רכב, מהירות, מתח סוללה, יחס תיבת הילוכים, סוג מקודד, פרוטוקול תקשורת, דירוג הגנה ודרישות בטיחות כדי לפתח פתרון מתאים להנעת סרוו DC.

מדוע מנועי סרוו DC במתח נמוך קריטיים עבור חיי סוללה ויכולת עומס של AGV?

מנוע המתיחה ממיר את אנרגיית הסוללה למומנט הגלגל שמניע למעשה את ה-AGV.

מסיבה זו, ליעילות המנוע יש השפעה ישירה על כמות האנרגיה שהרכב צורך במהלך כל מחזור הובלה.

שלא כמו כונן פשוט עם לולאה פתוחה, מערכת סרוו DC בלולאה סגורה מנטרת באופן רציף את מיקום המנוע ומהירותו באמצעות משוב ומתאים את הפלט בהתאם למצב ההפעלה בפועל.

זה בעל ערך במיוחד מכיוון ש-AGVs כמעט ולא פועלים בעומס קבוע אחד.

תנאי הפעלה אופייניים של AGV

AGV עשוי להזדקק שוב ושוב ל:

התחל ← האצה ← שיוט ← האט ← עצירה ← סיבוב ← אחורה ← הפעלה מחדש

המומנט הנדרש יכול להשתנות באופן משמעותי בין כל שלב.

מערכת סרוו שנבחרה כהלכה יכולה להגיב במהירות לדרישות המשתנות הללו במקום לפעול בפלט קבוע.

יעילות הסוללה ומשקל הרכב מחוברים

מערכת יחסים בסיסית היא:

אנרגיה חשמלית = מתח סוללה × זרם × זמן פעולה

הפחתת זרם מיותר יכולה להפחית את צריכת האנרגיה הכוללת תוך שמירה על מומנט הגלגלים הנדרש.

במקביל, מערכת ההנעה עצמה תורמת למסת הרכב.

הקשר הבסיסי של המטען הוא:

מטען נטו = משקל רכב ברוטו מותר - משקל עצמי של הרכב

זה יוצר הזדמנות עיצובית חשובה.

מנוע קומפקטי יותר, הנעה משולבת או תיבת הילוכים אופטימלית עשויים להפחית את משקל המערכת ולפנות קיבולת נוספת למטען.

למה האינטגרציה חשובה

מנוע סרוו משולב מודרני עשוי לשלב:

מנוע + מקודד + כונן סרוו + אלקטרוניקה בקרה

למכלול קומפקטי אחד.

זה יכול להפחית:

• מורכבות החיווט

• מקום בארון

• רכיבי כונן חיצוני

• זמן התקנה

• טביעת רגל כוללת של מערכת ההנעה

עבור תכנוני שלדות AGV מוגבלות בשטח, לפרטים אלה יכולים להיות השפעה משמעותית על ארכיטקטורת הרכב הסופית.

איך עושים מנועי סרוו DC במתח נמוך מאריכים את זמן ההפעלה של סוללת AGV באמצעות יעילות גבוהה ובלימה רגנרטיבית?

אין להעריך את זמן ההפעלה של הסוללה מכוח לוחית השם של המנוע בלבד.

המדידה המועילה יותר היא האנרגיה הנצרכת במהלך מחזור העבודה האמיתי של AGV.

קירוב מעשי הוא:

אנרגיית סוללה בשימוש ≈ הספק כניסת DC ממוצע × זמן פעולה

מכיוון ש-AGV מאיצים ומאטים כל הזמן, ההספק הממוצע יכול להיות שונה באופן משמעותי מהספק המנוע המדורג.

פעולה ביעילות גבוהה

מנוע מבוקר סרוו יכול להתאים את המומנט בהתאם לדרישה בפועל.

במהלך נסיעה קבועה, המומנט הנדרש עשוי להיות נמוך יחסית.

במהלך האצה, המערכת עשויה להזדקק באופן זמני למומנט גבוה בהרבה.

בקרה דינמית זו מאפשרת למערכת ההנעה להתאים טוב יותר את הקלט החשמלי לדרישה המכנית.

בלימה רגנרטיבית

בלימה רגנרטיבית מספקת מנגנון נוסף לחיסכון באנרגיה.

במהלך האטה, המנוע יכול לפעול כגנרטור. במקום להמיר את כל האנרגיה הקינטית לחום באמצעות חיכוך או נגד בלימה, ניתן להחזיר חלק מהאנרגיה הזו לאפיק ה-DC.

האנרגיה המוחזרת עשויה להיות:

חזר לסוללה

אוֹ

בשימוש במקום אחר באוטובוס DC

תלוי בארכיטקטורת המערכת.

עם זאת, בלימה רגנרטיבית חייבת להיות מתוכננת בצורה נכונה.

במהלך האטה, מתח ה-DC-bus יכול לעלות במהירות. לכן המערכת זקוקה לשיטה מתאימה לטיפול באנרגיה מתחדשת, תוך התחשבות בקבלה של הסוללה, מצב הטעינה, מגבלות הבקר, הטמפרטורה ותדירות הבלימה.

היכן בלימה רגנרטיבית מספקת את התמורה הגדולה ביותר

בלימה רגנרטיבית רלוונטית במיוחד ל-AGVs עם:

• מפסיק

• מתחיל

• שינוי כיוון

• אירועי האטה

• מחזורי הובלה קצרים

• תנועה אנכית או בירידה

עבור יישומים אלה, Wh לכל מחזור שהושלם הוא לעתים קרובות KPI שימושי יותר מיעילות מנוע תיאורטית.

כיצד העיצוב בצפיפות ההספק הגבוהה של סרוו DC מגדיל ישירות את הטעינה הנטו של AGV?

קיבולת מטען היא בעיקר בעיה של מערכת הנעה ומסת הרכב.

ה-AGV חייב לייצר מספיק כוח משיכה כדי להתגבר על:

התנגדות גלגול + התנגדות כיתה + כוח האצה + הפסדים מכניים אחרים

מערכת יחסים פשוטה היא:

מומנט גלגל = כוח משיכה × רדיוס גלגל

זו הסיבה שלא ניתן להפריד את בחירת המנוע מקוטר הגלגל, יחס תיבת ההילוכים, משקל הרכב או דרישות התאוצה.

צפיפות המומנט חשובה יותר מגודל המנוע בלבד

מנוע גדול יותר יכול לספק יותר מומנט, אבל הוא גם מוסיף:

• מִשׁקָל

• כֶּרֶך

• עֲלוּת

• עומס תרמי

• דרישה לסוללה

מטרת התכנון הטובה יותר היא בדרך כלל צפיפות מומנט שמיש גבוהה יותר.

במילים אחרות:

ביצועי גלגל מעשיים יותר מפחות מסת מנוע ונפח

מערכת סרוו קומפקטית יכולה לעזור להשיג את האיזון הזה.

מומנט התחלה חשוב במיוחד

AGV הנושא את המטען המרבי שלו עשוי לדרוש מומנט משמעותי במהירות נמוכה מאוד.

זה נכון במיוחד כאשר הרכב:

• מתחיל ממנוחה

• נושא משאות כבדים

• מטפס על רמפות

• מאיץ במהירות

• פועל על ריצוף בעל התנגדות גבוהה יותר

מסיבה זו, יש להעריך את המנוע באמצעות המומנט המתמשך והמומנט השיא שלו , לא רק באמצעות ההספק הנקוב שלו.

פרמטרים מרכזיים של מערכת הנעה

המטרה היא לא פשוט להתקין את המנוע הגדול ביותר האפשרי.

המטרה היא להשיג את המהירות הנדרשת, המומנט, התאוצה, יכולת הטיפוס והמרווח התרמי עם משקל המערכת המעשי הנמוך ביותר.

כיצד לבחור את הימין מערכת סרוו DC במתח נמוך כדי לעמוד בתקני הבטיחות והתעשייה של AGV בארה'ב?

בחירה במנוע רק בגלל שהמתח הנומינלי שלו תואם למצבר לא מספיקה.

פרויקט AGV בארה'ב צריך להעריך את הרכב השלם ואת ארכיטקטורת הבטיחות שלו.

הפניות עדכניות בתעשייה כוללות את סדרת ANSI/A3 R15.08 עבור רובוטים ניידים תעשייתיים ו- ANSI/ITSDF B56.5-2024 עבור כלי רכב תעשייתיים מונחים אוטומטיים ללא נהג.

בהתאם למוצר וליישום, עשויים לחול גם תקנים ודרישות אחרות.

גורמי בחירה חשובים

תאימות חשמלית

ודא את מתח הסוללה הנומינלי וכן את מתח ההפעלה המינימלי והמקסימלי.

מערכת סוללות נומינלית של 24 VDC או 48 VDC יכולה לחוות שינויים משמעותיים במתח במהלך הטעינה והפריקה.

שיא זרם

תאוצה ותנאי עומס כבד עשויים לייצר זרם גבוה משמעותית מהשיוט הרגיל.

הסוללה, החיווט, הבקר והתקני ההגנה חייבים כולם לסבול את הזרם הצפוי.

מָשׁוֹב

המקודד צריך לספק את הרזולוציה, סוג המשוב וממשק התקשורת הנדרשים על ידי ארכיטקטורת הבקרה.

פונקציות בטיחות

יש להעריך עצירת חירום, תגובת תקלות, התנהגות בלימה, הסרת מומנט ובקרות הקשורות לבטיחות כחלק ממערכת ה-AGV השלמה.

הגנת הסביבה

המנוע צריך להתאים לסביבה האמיתית, כולל:

• אָבָק

• לַחוּת

• טֶמפֶּרָטוּרָה

• הֶלֶם

• רֶטֶט

• חשיפה לכניסה

אינטגרציה מכנית

לִבדוֹק:

• מידות הרכבה

• תצורת פיר

• ממשק תיבת הילוכים

• חיבור גלגלים

• ניתוב כבלים

• מקום פנוי לשלדה

הבחנה קריטית

תאימות מוטורית אינה זהה לתאימות מערכת AGV.

המכונה השלמה חייבת להיות מתוכננת, להעריך סיכונים, להגן עליה ולאמת אותה בהתאם לדרישות החלות על השימוש המיועד שלה.

כיצד יכולים יצרני OEM ומפעילי צי לשדרג כונני AGV מדור קודם מערכות סרוו DC במתח נמוך?

שדרוג AGV קיים מכונן מדור קודם לארכיטקטורת סרוו צריך להתחיל בנתוני הפעלה , לא בהנחות.

הערכת שיפוץ מעשית צריכה לרשום:

ארכיטקטורת שיפוץ אופיינית

מערכת מתיחה מודרנית עשויה להיראות כך:

סוללה ← הגנת DC ← כונן סרוו ← מנוע סרוו DC ← תיבת הילוכים ← גלגל הנעה

המקודד מחזיר מידע הפעלה לבקר.

מערכת הבקרה של AGV מנהלת אז פקודות כגון:

מהירות ← כיוון ← תאוצה ← האטה ← תגובת תקלה

ניתן לשלב תקשורת תעשייתית גם באמצעות ממשקים כגון CANopen, EtherCAT, RS-485/Modbus או פרוטוקול נתמך אחר.

שיפוץ מבוים יכול להפחית את הסיכון

גישה מעשית היא לאמת תחילה מודול מתיחה אחד.

לאחר מכן ניתן להעריך את אב הטיפוס עבור:

צריכה נוכחית

תְאוּצָה

בְּלִימָה

ביצועים תרמיים

פעולת מטען מלא

זמן ריצה של סוללה

אמינות תקשורת

התנהגות תקלה

ברגע שהתוצאות הנמדדות עומדות ביעד התכנון, ניתן להפעיל את אותה ארכיטקטורה על פני כלי רכב נוספים.

כיצד ניהול תרמי מעולה ב-DC Servos מונע השפלה מוקדמת של סוללת AGV?

לעתים קרובות מזלזלים בניהול התרמי כאשר משווים בין מנועי AGV.

מנוע שמתקרב שוב ושוב לגבול התרמי שלו יכול לייצר הפסדים חשמליים גבוהים יותר ולהעביר חום נוסף למערכת ההינע שמסביב.

התוצאה יכולה להיות תגובת שרשרת:

הפסדים גבוהים יותר → יותר חום → טמפרטורה גבוהה יותר → לחץ גדול יותר על רכיבים

גם טמפרטורת הסוללה משנה.

הזדקנות סוללת הליתיום-יון מושפעת מהטמפרטורה, מצב הטעינה, תנאי הטעינה ופרופיל הפעולה. טמפרטורות גבוהות יכולות להאיץ את השפלה בתנאי הפעלה רבים.

המשמעות היא שיעילות מערכת ההנעה היא לא רק חיסכון בחשמל.

זה יכול גם לעזור לשלוט בסביבה התרמית המקיפה את הסוללה והאלקטרוניקה.

מקורות חום עיקריים במערכת הנעה AGV

העומס התרמי הכולל יכול להגיע מ:

• הפסדי נחושת

• הפסדי ברזל

• חיכוך נושא

• הפסדי מיתוג בקר

• הפסדי תיבת הילוכים

• הפסדי צמיגים וגלגול

לכן יש לבחור מנוע בגודל מתאים בהתאם לדרישות ההפעלה המתמשכת , לא רק ביצועי שיא לטווח קצר.

עיצוב תרמי צריך לשקול את המערכת כולה

משתנים חשובים כוללים:

טמפרטורת הסביבה

מחזור חובה

תדירות עומס שיא

מומנט מתמשך

הרכבה של מנוע

עיצוב מארז

זרימת אוויר

העברת חום לשלדה

המטרה היא טמפרטורת פעולה יציבה על פני כל מערכת המתיחה.

מהו הפחתת החזר ה-ROI וה-TCO הניתנים למדידה של פריסת שרתים DC במתח נמוך במחסנים בארה'ב?

יש למדוד את הערך הכספי של שדרוג סרוו מנתוני צי בפועל.

מחיר רכישת מנוע פשוט אינו מייצג את עלות הבעלות האמיתית.

דגם AGV TCO פרקטי

TCO = חומרה + אנרגיה + תחזוקה + זמן השבתה + סוללה + החלפה + תשתית טעינה

מערכת סרוו DC במתח נמוך עשויה להשפיע על כמה ממשתנים אלה בו-זמנית.

צריכת אנרגיה

לִמְדוֹד:

קוט'ש לשעת עבודה

אבל KPI תפעולי חזק עוד יותר הוא:

Wh לכל מחזור הובלה שהושלם

זה מאפשר להשוות בין טכנולוגיות הנעה שונות באותם תנאי מסלול ומטען.

ניצול סוללה

צריכת אנרגיה נמוכה יותר יכולה להגדיל את זמן ההפעלה השמיש בין מחזורי הטעינה, בהתאם ל:

• כימיה של סוללה

• אסטרטגיית טעינה

• מטען

• מרחק נסיעה

• סביבת הפעלה

• מחזור חובה

תַחזוּקָה

כוננים בלולאה סגורה יכולים לספק נתוני אבחון נוספים.

בהתאם למערכת, צוותי תחזוקה עשויים לפקח על:

תקלות מקודד

זרם יתר

טמפרטורת יתר

תקלות תקשורת

מצב מוטורי

אזעקות כונן

אבחון טוב יותר יכול לעזור להפחית את זמן פתרון הבעיות.

זמן השבתה

עבור מחסנים אוטומטיים, לזמן השבתה יכולה להיות השפעה כספית גדולה יותר ממחיר רכישת המנוע עצמו.

מערכת משיכה שקל יותר לאבחן, להחליף ולתחזק עשויה לספק ערך מעבר לעלות החומרה הראשונית שלה.

פרודוקטיביות של מטען

מטען צריך להימדד לצד צריכת האנרגיה.

במקום לשאול רק:

'כמה קילוגרמים יכול ה-AGV לשאת?'

מדד תפעולי שימושי יותר עשוי להיות:

'כמה קילוגרמים יכול ה-AGV להעביר לכל טעינת סוללה?'

מדדי KPI שימושיים נוספים כוללים:

ק'ג הובלה לשעת עבודה

ביצוע משימות לכל טעינה

ואט לטון-ק'מ

אירועי טעינה למשמרת

מדדים אלו נותנים למפעילי צי תמונה ברורה יותר של הפרודוקטיביות האמיתית של מערכת ההנעה.

כיצד לשפר את חיי הסוללה ואת קיבולת המטען של AGV באמצעות מנועי סרוו DC במתח נמוך: תיאור מקרה של עיצוב מחדש של 1.5 טון AMR

פרויקט עיצוב מחדש זה התמקד ב- AGV סמוי כבד / AMR צולל שפותח על ידי יצרן אוטומציה תוך-לוגיסטית אירופית.

הלקוח התמודד עם שלוש בעיות מעשיות:

משקל השלדה הכבד הפחית את קיבולת המטען האפקטיבית.

זמן ריצת הסוללה היה מתחת ליעד ההפעלה הרצוי של 8 שעות.

מקום מוגבל לשלדה וחיווט מוגזם ההפכו את האינטגרציה החשמלית לקשה יותר ויותר.

הפתרון היה להחליף את ארכיטקטורת המנוע וההנע המפוצל הקונבנציונלית בדואלית מנועי סרוו DC משולבים במתח נמוך של 48V , המשלבים את המנוע ואלקטרוניקת ההנעה למודולים קומפקטיים עם הנעה גלגלית עם תקשורת CANopen/EtherCAT.

עיצוב מחדש של תוצאות

תוצאת מפתח: ה-AGV המחודש הפחית את מסת מערכת ההנעה ב -7.3 ק'ג , הגדיל את סיבולת הפעולה מ -7.5 ל-10.2 שעות , והעלה את המטען האפקטיבי מ -1,000 ק'ג ל-1,250 ק'ג באמצעות אותה ערכת סוללות ליתיום של 48V/100Ah.

עיצוב AGV המקורי ומגבלותיו

הרכב המקורי השתמש בארכיטקטורת נהג מפוצלת קונבנציונלית.

המנועים הותקנו בסמוך לגלגלי ההינע, ואילו כונני הסרוו הותקנו בנפרד בתוך תא החשמל הראשי.

ארכיטקטורה זו יצרה מספר אתגרים ב-AMR קומפקטי כבד.

1. משקל מופרז של מערכת הנעה

המשקל המשולב של שני המנועים, כונני סרוו חיצוניים, רתמות כבלים, מחברים, מיגון ורכיבי הרכבה הגיע לכ -18.5 ק'ג.

עבור רכב עם מגבלת משקל ברוטו קבוע, מסה נוספת זו הפחיתה ישירות את כמות המטען שה-AGV יכול היה לשאת באופן חוקי ומכני.

2. מסלולים ארוכים של כבל זרם גבוה

ארכיטקטורת ההנעה הנפרדת דרשה כבלי מנוע בעלי זרם גבוה כדי לעבור בין המארז החשמלי המרכזי למכלולי ההנעה הגלגלים.

ב-AMR קומפקטי, כבלים אלה צורכים שטח התקנה יקר ומסבכים את הניתוב.

הם יכולים גם להכניס הפסדים חשמליים נוספים באמצעות התנגדות כבל.

3. שטח פנימי מוגבל

שני כונני סרוו חיצוניים דרשו ארון ייעודי ושטח הרכבה למסילת DIN.

זה הפחית את החדר הזמין עבור:

רכיבי סוללה

PLC ו-I/O

חומרה בטיחותית

ציוד תקשורת

רכיבי ניהול תרמי

גישה לשירות

4. זמן ריצה של הסוללה מתחת למטרה

המערכת המקורית השיגה כ -7.5 שעות פעולה באמצעות ערכת סוללות ליתיום 48V/100Ah.

עבור רכב כבד שצפוי לתמוך בפעילות מחסן מורחבת, זה הותיר מרווח תפעולי קטן.

פתרון סרוו 48V DC המשולב

כדי לטפל בשלוש הבעיות בו זמנית, הלקוח החליף את מערכת ההנעה המפוצלת בשניים מנועי סרוו DC משולבים במתח נמוך 48V.

הארכיטקטורה החדשה משלבת את המנוע והאלקטרוניקה של ההנעה ישירות במודול ההנעה הגלגלית.

ארכיטקטורת מערכת הנעה חדשה

סוללה 48V

↓

בקר AGV ראשי / PLC

↓

אוטובוס תקשורת CANopen / EtherCAT

↓

מנועי סרוו DC משולבים כפולים 48V

↓

גלגלי כונן

הדבר מפחית משמעותית את כמות הציוד המותקן בארון החשמל המרכזי.

הפתרון החדש תומך גם במומנט עומס יתר גבוה , בקרת לולאה סגורה ותקשורת מבוססת אפיק.

כיצד מערכת סרוו DC המשולבת הגדילה את חיי הסוללה

השיפור בזמן ריצת הסוללה הגיע מכמה שינויים הנדסיים ולא מהגדלת הסוללה.

הפסדי כבלים מופחתים

במערכת המקורית, כבלי מנוע בעלי זרם גבוה חיברו את האלקטרוניקה של ההנעה המרכזית למנועי המתיחה.

ניתן להעריך את אובדן הכוח החשמלי במוליך באמצעות:

P = I²R

אֵיפֹה:

• P = אובדן חשמל

• אני = נוכחי

• R = התנגדות כבל

על ידי הזזת האלקטרוניקה הנעה ישירות אל מכלול המנוע, חיבור הזרם הגבוה הופך לקצר במיוחד.

בפרויקט זה, מרחק חוט הפאזה בין הנהג למנוע הצטמצם מתחת ל -5 ס'מ.

התוצאה הייתה הפחתה משמעותית בהפסדים הקשורים לכבלים וארכיטקטורת חשמל נקייה יותר.

48V פעולת ביקוש נוכחי מופחת

העיצוב המחודש גם העביר את ארכיטקטורת הכוח של AGV מ -24V ל-48V DC.

עבור אותו כוח פלט מכני:

I = P / U

הגדלת מתח המערכת מפחיתה את הזרם הנדרש לרמת הספק נתונה.

זרם נמוך יותר יכול לאפשר:

חתכי כבלים קטנים יותר

הפסדי התנגדות נמוכים יותר

חימום כבלים מופחת

חיווט קומפקטי יותר

זה שימושי במיוחד בציוד נייד בעל הספק גבוה שבו מסלולי כבלים ארוכים יכולים להפוך לחלק משמעותי בתכנון החשמלי.

בלימה רגנרטיבית

בקרי הסרוו המשולבים גם מיטבו בלימה רגנרטיבית.

במהלך האטה או תנועה בירידה, מנועי המתיחה יכולים לפעול כגנרטורים.

במקום לפזר את כל האנרגיה הקינטית הזמינה כחום, המערכת מפנה מחדש את האנרגיה הניתנת לשחזור לכיוון אפיק 48V DC ומערכת הסוללות , בכפוף למגבלות הסוללה והבקר.

זה הופך לבעל ערך במיוחד ב-AGVs כבדים מכיוון שרכב במשקל 1.5 טון נושא אנרגיה קינטית משמעותית במהלך התנועה.

ככל שהרכב מאיץ ומאט בתדירות גבוהה יותר, כך שחזור האנרגיה המתחדשת הופך להיות רלוונטי יותר.

FOC בקרת וקטור

מערכת הסרוו המשולבת משתמשת בבקרת שטח (FOC) כדי לווסת את זרם המנוע והמומנט.

על ידי שליטה מדויקת יותר בשדה המגנטי של המנוע ובזרם מייצר המומנט, המערכת יכולה לפעול קרוב יותר לנקודת העומס הנדרשת.

המטרות המעשיות הן:

ייצור מומנט יציב

ניצול זרם יעיל

הורד חימום מיותר

האצה והאטה חלקה

שליטה משופרת במהירות נמוכה

עבור AMR כבד הפועל ברציפות על פני מספר משמרות, מאפיינים אלה יכולים להשפיע הן על צריכת האנרגיה והן על היציבות התרמית.

שיפורים טכניים עיקריים ונתוני החזר ROI

צלילה עמוקה הנדסית: כיצד סרוו DC משולבים פותרים את האתגר הכפול

1. הגדלת חיי הסוללה

• ביטול אובדן נחושת בכבלים: תכנוני AGV מסורתיים מנתבים כבלי פאזה בעלי זרם גבוה מקופסאות בקרה מרכזיות ועד לגלגלי הנעה. סרוו DC משולבים במתח נמוך ממזגים את הדרייבר ישירות אל הקצה האחורי של מקודד המנוע, ומקצרים את מרחק חוטי הפאזה מתחת ל-5 ס'מ.
• אופטימיזציה של בלימה רגנרטיבית: בקרים משולבים לוכדים אנרגיה קינטית במהלך האטה ותנועות ירידה במדרון, ומזינים זרם DC ישירות בחזרה לחבילת הסוללות של 48V.
• בקרת וקטור FOC ביעילות גבוהה: אלגוריתמי בקרה מוכוונת שדה אופטימליים שומרים על טמפרטורות עבודה נמוכות תחת עומס מתמשך, ושומרים על יציאת זרם במחזורי עבודה אופטימליים.

2. הגדלת קיבולת מטען

• הפחתת משקל שלדה: ביטול מארזי דרייברים חיצוניים, כבלי מיגון כבדים והרכבות למסילת DIN משחררת כמעט 7.3 ק'ג של משקל עצמי. כל קילוגרם שנחסך במסת השלדה מתורגם ישירות לדירוג מטען גבוה יותר.
• קיבולת מומנט עומס יתר גבוהה: סרוו DC משולבים במתח נמוך מטפלים במומנט מדורג עד פי 3 במהלך האצת עומס כבד ראשונית וטיפוס על רמפה (עד שיפועים של 5°), ומונעים שגיאות עצירה ללא צורך במנועים גדולים מדי.

3. שלבי יישום

1. העברת מערכת חשמל: שדרג את אפיק המערכת מ-24V ל-48V DC. מתח גבוה יותר מפחית את זרם ההפעלה הכולל ( I = P/U ), מפחית את דרישות חתך הכבלים ופיזור תרמי.

2. מודול הנעה מכני: התקן סרוו DC משולבים כפולים 48V ישירות לגלגלי הנעה דיפרנציאליים או למכלולי גלגלי הגה.

3. טופולוגיית אפיקי תקשורת: פתח בלולאה כבל CANopen/EtherCAT ממוגן יחיד בין בקר ה-AGV PLC הראשי לבין שני המנועים המשולבים, תוך החלפת 16+ חוטי בקרה בדידים.

תוצאות נמדדות לפני ואחרי

העיצוב המחודש הניב שיפורים ניתנים למדידה בכל העיקריים של AGV מדדי הביצועים , כולל משקל הרכבת ההינע, המרווח הפנימי, היעילות, סיבולת הסוללה וקיבולת המטען.

תוצאה כללית: על ידי שילוב כונני הסרוו DC ישירות במודולי הגלגלים, ה-AGV השיג משקל הנעה נמוך יותר, צמצום דרישות השטח הפנימי, יעילות מערכת גבוהה יותר, סבולת סוללה ארוכה יותר וקיבולת עומס יעיל יותר.

תוצאות אלו מראות שהעיצוב המחודש שיפר את ביצועי הסוללה ויכולת המטען בו זמנית באמצעות שילוב של אינטגרציה של מערכת הנעה, הפחתת הפסדי חיווט, שיפור בקרת המנוע ומסת הרכב נמוכה יותר.

משוב לקוחות

'על ידי מעבר למנועי סרוו DC משולבים במתח נמוך של 48V, קיצרנו את זמן ההרכבה של AGV ב-40% עקב ניתוב רתמה פשוט יותר. חשוב מכך, הלקוחות שלנו השיגו כיסוי תפעולי מלא של 3 משמרות (24 שעות) עם שתי טעינות הזדמנות קצרות בלבד ביום.'

- ראש מו'פ, פתרונות AMR תעשייתיים

מה העיצוב המחודש הזה של 1.5 טון AMR מדגים

פרויקט זה מדגיש מספר לקחים חשובים עבור יצרני AGV ו-AMR כבדים.

חיי הסוללה הם בעיה במערכת ההינע

הגדלת קיבולת הסוללה אינה הדרך היחידה להשיג זמן פעולה ארוך יותר.

צמצום הפסדי חשמל, שיפור בקרת המנוע, שחזור אנרגיית בלימה והפחתת מסת הרכב יכולים כולם לתרום לסיבולת שמיש יותר.

המטען מושפע מכל קילוגרם של מסת רכב

מנוע, כונן, ארון, חומרת הרכבה ומשקל הכבל צורכים כולם חלק מתקציב המשקל הכולל של הרכב.

לכן ארכיטקטורת מתיחה משולבת יותר יכולה ליצור קיבולת עומס נוסף מבלי להגדיל את גודל המנוע.

ארכיטקטורת 48V הופכת לאטרקטיבית יותר ויותר ככל שהכוח עולה

מתח מערכת גבוה יותר יכול להפחית זרם עבור דרישת הספק נתונה, ולעזור ליצרני AGV לנהל את גודל הכבלים, הפסדי ההתנגדות והעומס התרמי.

ארכיטקטורת סרוו משולבת מפשטת AMR קומפקטיים

שילוב המנוע והכונן למודול אחד יכול לבטל ארונות כונן חיצוניים ולקצר חיווט זרם גבוה.

זה יכול לשפר הן את האריזה המכנית והן את יעילות ההרכבה.

שיא המומנט הוא קריטי עבור כלי רכב כבדים

AGV של 1.5 טון צריך יותר ממספיק מומנט כדי לשייט.

הוא חייב גם להאיץ ממנוחה, לשאת מטען מרבי, לטפס על רמפות, ולטפל בעומסי יתר של זמן קצר.

זה הופך את יכולת שיא המומנט וביצועי עומס יתר לקריטריונים לבחירה חשובים.

סיכום תוצאות סופיות

עבור AGVs ו-AMRs כבדים, ארכיטקטורת סרוו DC משולבת במתח נמוך יכולה לספק נתיב מעשי לעבר עומס גבוה יותר, זמן פעולה ארוך יותר, חיווט נקי יותר ושילוב מערכת מתיחה קומפקטית יותר כאשר המנוע מותאם בצורה נכונה למחזור העבודה האמיתי של הרכב.

איך אנחנו מתקרבים עיצוב מנוע סרוו DC במתח נמוך עבור AGVs

עבור יצרני OEM AGV, מנוע סטנדרטי לא תמיד מספיק.

ל-AGVs שונים עשויות להיות דרישות שונות לחלוטין עבור:

מטען

קוטר גלגל

משקל הרכב

מהירות נסיעה

תְאוּצָה

מִדרוֹן

מתח סוללה

מחזור חובה

פרוטוקול בקרה

תנאים סביבתיים

לכן המנוע, תיבת ההילוכים, המקודד, הבקר והגלגל צריכים להיחשב כמערכת מתיחה אחת משולבת.

טייק אווי סופי עבור יצרני OEM של AGV

שיפור חיי הסוללה וקיבולת המטען של AGV אינו רק עניין של התקנת סוללה גדולה יותר או מנוע בעל הספק גבוה יותר.

הגישה היעילה ביותר היא לייעל את מערכת המתיחה כולה.

שהונדס כהלכה מנוע סרוו DC במתח נמוך יכול לתרום באמצעות:

פעולה ביעילות גבוהה

בקרת מומנט ומהירות בלולאה סגורה

בלימה רגנרטיבית

צפיפות מומנט גבוהה

אינטגרציה קומפקטית

ביצועים תרמיים משופרים

אבחון טוב יותר

כאשר מאפיינים אלו מותאמים בצורה נכונה לתיבת ההילוכים, הגלגל, הסוללה, הבקר ומחזור העבודה של AGV, התוצאה יכולה להיות שיפורים מדידים ב:

זמן ריצה של סוללה + ניצול מטען + יעילות אנרגטית + יציבות תרמית + פרודוקטיביות צי

עבור יצרני ציוד מקורי ומפעילי מחסנים, השאלה המשמעותית ביותר היא אפוא לא פשוט 'לאיזה מנוע יש יותר כוח?'

שאלה טובה יותר היא:

'איזו מערכת הנעה יכולה לספק את מומנט הגלגלים ואת ביצועי התנועה הנדרשים תוך שימוש במינימום אנרגיה, משקל, שטח ותחזוקה מעשיים?'

גישה זו ברמת המערכת מספקת בסיס חזק יותר לתכנון פלטפורמות מתיחה AGV יעילות, אמינות וניתנות להרחבה.