Alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok kiválasztása és a kétcsatornás STO integrálása AGV energiarendszerekhez

Bevezetés: Miért fontosak a biztonságos és megbízható szervohajtási rendszerek a modern AGV-k számára

Az automatizált irányított járművek (AGV) és az autonóm mobil robotok (AMR) az intelligens gyárak, raktárak, logisztikai központok és automatizált gyártósorok alapvető összetevőivé válnak. Ahogy az AGV rendszerek az egyszerű szállítóplatformokról az intelligens mobil robotok felé haladnak, amelyek képesek nehéz terheket szállítani, folyamatosan működnek és együttműködnek az emberekkel, a meghajtórendszereikre vonatkozó követelmények jelentősen megnőttek.

A motorrendszer már nem csak a mozgásért felelős. A modern AGV-k megkövetelik:

• Nagy indítónyomaték nagy terhelésű gyorsításhoz

• Pontos sebesség- és pozíciószabályozás

• Stabil működés folyamatos üzemi körülmények között

• Kompakt integráció a telepítési hely megtakarítása érdekében

• Funkcionális biztonsági funkciók a váratlan mozgások megakadályozására

• Megbízható kommunikáció biztonsági vezérlőkkel és PLC rendszerekkel

A különböző meghajtási megoldások közül A kétcsatornás STO (Safe Torque Off) alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok a haladó AGV-gyártók kedvelt választásává váltak, mivel egyetlen integrált megoldásban egyesítik a mozgási teljesítményt, az energiahatékonyságot és a funkcionális biztonságot.

Egy tipikus AGV szervo hajtásrendszer a következőkből áll:

• Alacsony feszültségű DC szervomotor

• Szervovezérlő/meghajtó

• Kódoló visszacsatoló rendszer

• Biztonsági bemeneti interfész

• Mechanikus fék (opcionális)

• Kommunikációs interfész, például CANopen Safety, EtherCAT Safety vagy biztonsági PLC-csatlakozás

Ez a cikk elmagyarázza, hogyan válasszuk ki a megfelelő kisfeszültségű egyenáramú szervomotorokat AGV-alkalmazásokhoz, és hogyan integrálhatók a kétcsatornás STO biztonsági funkciók az AGV-ellátó rendszerekbe.

1. Hogyan válasszuk ki a megfelelő alacsony feszültségű egyenáramú szervomotort és meghajtót AGV alkalmazásokhoz?

1.1 A motor kiválasztása előtt ismerje meg az AGV terhelési követelményeit

Az AGV szervomotor kiválasztásának első lépése a jármű tényleges mechanikai követelményeinek meghatározása.

A hagyományos ipari gépekkel ellentétben az AGV-k gyakran tapasztalják:

• Gyakori gyorsítás és lassítás

• Előre és hátra mozgás

• Terhelési variáció

• Ferde felületű működés

• Folyamatos 24/7 működés

Ezért nem elég csak a névleges teljesítmény alapján kiválasztani a motort.

A legfontosabb paraméterek a következők:

Például egy 500 kg-ot szállító nagy teherbírású AGV lényegesen nagyobb indítónyomatékot igényel, mint egy könnyű raktári robot, még akkor is, ha mindkettő hasonló sebességgel működik.

1.2 Számítsa ki a szükséges nyomatékot AGV hajtómotorok

Az alapvető nyomatékigény a következők alapján számítható ki:

T=F×rT = F x r

T=F×r

Ahol:

• T = szükséges keréknyomaték

• F = vonóerő

• r = kerék sugara

A vonóerő a következőket tartalmazza:

• A jármű gyorsulási ereje

• Gördülési ellenállás

• Lejtési ellenállás

• Terhelési súrlódás

Az AGV alkalmazásoknál a motornak általában elegendő nyomatéktartalékot kell biztosítania a váratlan körülmények kezelésére.

Javasolt tervezési szempontok:

• A folyamatos nyomatéknak meg kell felelnie a normál működési követelményeknek

• A csúcsnyomatéknak támogatnia kell a gyorsulást és a vészhelyzeteket

• A motor túlterhelési képességének kezelnie kell az átmenetileg nagy terheléseket

Az alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok különösen alkalmasak, mert biztosítják:

• Magas nyomatéksűrűség

• Gyors válasz

• Pontos sebességszabályozás

• Kiváló alacsony sebességű teljesítmény

2. Előnyei Integrált AGV DC szervomotorok STO funkcióval

A modern AGV (Automated Guided Vehicle) és AMR (Autonomous Mobile Robot) rendszerek nem igényelnek egyszerű motorforgatást. Olyan mozgási megoldásra van szükségük, amely egyesíti a nagy nyomatékot, a precíz vezérlést, a kompakt kialakítást és a funkcionális biztonságot . A különálló motorokat, szervohajtásokat és külső biztonsági alkatrészeket használó hagyományos AGV hajtásarchitektúrák gyakran növelik a rendszer összetettségét és csökkentik a megbízhatóságot.

Az STO (Safe Torque Off) funkcióval rendelkező integrált AGV egyenáramú szervomotorok a motor, a szervovezérlő, a kódoló interfész és a biztonsági funkciók egy kompakt intelligens meghajtóegységben történő kombinálásával oldják meg ezeket a kihívásokat. Ez a kialakítás egyre népszerűbb az AGV OEM-gyártók, a logisztikai automatizálást végző cégek és a mobilrobot-fejlesztők körében.

2.1 Egyszerűsített AGV rendszerarchitektúra integrált motor- és meghajtótervezéssel

A hagyományos AGV hajtásrendszerek általában több független alkatrészt igényelnek:

• DC motor

• Szervo hajtás/vezérlő

• Kódoló modul

• Biztonsági relé

• Külső kábelköteg

• Kommunikációs modulok

Ez az architektúra növeli:

• A szekrény helyigénye

• A vezetékezés bonyolultsága

• Telepítési idő

• Karbantartási nehézség

• Lehetséges meghibásodási pontok

Az integrált DC szervomotor ezeket az alkatrészeket egyetlen kompakt egységben egyesíti.

Egy tipikus integrált AGV szervomotor a következőket tartalmazza:

• Kefe nélküli DC motor (BLDC)

• Nagy felbontású kódoló

• Beépített szervo vezérlő

• Áramhurok és sebességhurok szabályozása

• Kommunikációs interfész

• Kétcsatornás STO biztonsági bemenet

Ez az integrált kialakítás lehetővé teszi az AGV-gyártók számára, hogy kompaktabb és megbízhatóbb hajtásrendszert építsenek ki.

Főbb előnyök:

Csökkentett vezetékezési követelmények

A hagyományos megoldásokhoz képest az integrált szervomotorok számos külső kábelt kiküszöbölnek, különösen:

• Külön kódoló kábelek

• Motor-meghajtó csatlakozókábelek

• Kiegészítő vezérlő huzalozás

Ez rendkívül előnyös az AGV-k esetében, ahol a belső telepítési hely korlátozott.

Gyorsabb rendszerintegráció

Az OEM gyártók lerövidíthetik a fejlesztési ciklusokat, mivel a motorrendszer már optimalizálva van:

• Mozgásvezérlés

• Sebességszabályozás

• Nyomatékkezelés

• Biztonsági funkciók

Ahelyett, hogy a teljes hajtásarchitektúrát nulláról terveznék, a mérnökök közvetlenül integrálhatják a motort az AGV platformba.

2.2 Fokozott funkcionális biztonság a kétcsatornás STO technológiával

A biztonság az egyik legfontosabb követelmény a gyárakban, raktárakban és ember-gép együttműködési környezetben működő modern AGV-kkel szemben.

A hagyományos vészleállítási módszerekkel ellentétben, amelyek egyszerűen lekapcsolják az áramellátást, az STO közvetlenül letiltja a szervomotor nyomatéktermelő képességét.

Amikor az STO aktiválva van:

• A motor áramkimenete biztonságosan megszakad

• A nyomatékképződés megszűnik

• Megakadályozzák a motor váratlan mozgását

Az AGV továbbra is elektromos meghajtású marad, miközben a motor nem tud hajtónyomatékot generálni.

Miért fontos a kétcsatornás STO az AGV alkalmazásokhoz?

A kétcsatornás STO kialakítás két független biztonsági bemeneti csatornát használ.

Például:

• STO 1. csatorna

• STO 2. csatorna

Mindkét csatornának megfelelően kell működnie a motor normál működésének fenntartásához.

Ha az egyik csatornán:

• Rövidzár

• Kábelezési hiba

• Alkatrész hiba

A biztonsági rendszer képes észlelni a rendellenes állapotot és megakadályozni a nem biztonságos működést.

Ez biztosítja:

• Magasabb hibaészlelési képesség

• Továbbfejlesztett biztonsági integritás

• Jobb megfelelés az ipari biztonsági előírásoknak

A nemzetközi piacokat megcélzó AGV-gyártók számára a kétcsatornás STO segít teljesíteni a következő biztonsági követelményeket:

• A gépek biztonsága

• Funkcionális biztonság

• Ember-robot együttműködés

2.3 Jobb mozgási teljesítmény és vezérlési pontosság

Az AGV-k precíz mozgásszabályozást igényelnek, különösen az olyan alkalmazásokban, mint:

• Raktári navigáció

• Automatizált gyártósorok

• Anyagszállítás

• Robot dokkoló állomások

Az integrált egyenáramú szervomotorok zárt hurkú vezérlést biztosítanak a kódoló visszacsatolásán keresztül.

A nyílt hurkú motorrendszerekhez képest a szervovezérlés a következőket nyújtja:

Pontos sebességszabályozás

A vezérlő folyamatosan figyeli a motor aktuális fordulatszámát, és automatikusan beállítja a teljesítményt.

Előnyök:

• Stabil alacsony sebességű működés

• Sima gyorsítás és lassítás

• Csökkentett sebességingadozás változó terhelés mellett

Nagy nyomatékválasz

Az AGV-k működés közben gyakran beindulnak és leállnak.

Az integrált szervomotorok a következőket biztosítják:

• Gyors nyomatékválasz

• Erős indítási képesség

• Jobb mászási teljesítmény

Ez különösen fontos a nehéz terheket szállító vagy rámpán üzemelő AGV-k esetében.

Jobb pozicionálási képesség

A kódoló visszajelzése lehetővé teszi:

• Pontos pozicionálás

• Precíz dokkolás

• Jobb navigációs teljesítmény

Ez segít az AGV-knek nagyobb automatizálási pontosságot elérni az intelligens gyárakban.

2.4 Kompakt kialakítás és helytakarékos előnyök

Az AGV-k mechanikai helyére szigorú korlátozások vonatkoznak, mivel az akkumulátoroknak, az érzékelőknek, a vezérlőknek és a meghajtórendszereknek egy kompakt alvázba kell illeszkedniük.

Az integrált szervomotorok kisebb telepítési helyigényt biztosítanak a különálló motorhajtású rendszerekhez képest.

Az előnyök közé tartozik:

Csökkentett vezérlőszekrény mérete

A hagyományos szervorendszerekhez:

• Külső szervo erősítők

• Sorkapcsok

• Kiegészítő hűtőrendszerek

Az integrált megoldások csökkentik vagy megszüntetik ezeket az összetevőket.

Rugalmas mechanikai kialakítás

A kompakt szervomotor lehetővé teszi az AGV tervezők számára, hogy:

• Csökkentse az alváz méretét

• Növelje az akkumulátor kapacitását

• A hasznos teherarány javítása

• Optimalizálja a kerék elhelyezését

Kisméretű AMR-ek és mobil robotok esetében a helytakarékosság közvetlenül javíthatja a rendszer általános teljesítményét.

2.5 Magasabb energiahatékonyság és hosszabb akkumulátor-üzemidő

Az akkumulátor hatékonysága kritikus tényező az AGV-k esetében, mivel az üzemidő közvetlenül befolyásolja a termelékenységet.

Az integrált DC szervomotorok a következők révén javítják az energiahatékonyságot:

Intelligens áramszabályozás

A szervovezérlő a tényleges terhelési követelményeknek megfelelően állítja be a motor áramát.

Ha az AGV kisebb nyomatékot igényel:

• A motor árama csökken

• Az energiafogyasztás csökken

• Az akkumulátor üzemideje növekszik

Csökkentett teljesítményveszteség

A túlméretezett külső hajtásrendszerekhez képest az integrált szervomegoldások minimálisra csökkentik:

• Kábelveszteségek

• Konverziós veszteségek

• Felesleges energiafogyasztás

Ez segít az AGV-knek elérni:

• Hosszabb működési ciklusok

• Csökkentett töltési gyakoriság

• Alacsonyabb működési költségek

2.6 Jobb megbízhatóság folyamatos, éjjel-nappali AGV-üzemben

Számos ipari AGV folyamatosan üzemel:

• Elosztó központok

• Autóipari gyárak

• Elektronikai gyártó üzemek

• Logisztikai raktárak

Ezért a meghajtórendszereknek ellenállniuk kell:

• Folyamatos működés

• Rezgés

• Gyakori gyorsulás

• Hőfeszültség

Az integrált szervomotorok a külső csatlakozások számának csökkentésével javítják a megbízhatóságot.

Az előnyök közé tartozik:

Kevesebb hibapont

Az egyszerűsített rendszer csökkenti a következő kockázatokat:

• Laza csatlakozók

• Kábel sérülés

• Helytelen bekötés

Jobb környezetvédelem

Számos integrált AGV szervomotor támogatja:

• IP65 védettség

• Porállóság

• Víz fröccsenésállósága

• Ipari hőmérsékletű működés

Ez alkalmassá teszi őket igényes ipari környezetben való használatra.

2.7 Egyszerűbb karbantartás és hibaelhárítás

Az AGV-kezelők számára az állásidő közvetlenül befolyásolja a termelés hatékonyságát.

Az integrált szervomotorok leegyszerűsítik a karbantartást:

Beépített diagnosztika

Számos fejlett szervomotor biztosítja:

• Hiba visszajelzés

• Túláram védelem

• Túlmelegedés riasztások

• Kódoló hiba észlelése

• STO állapotfigyelés

A karbantartó mérnökök gyorsan azonosítják a problémákat anélkül, hogy több alkatrészt ellenőriznének.

Gyorsabb csere

Mivel a motor és a vezérlő integrálva van:

• Kevesebb alkatrészt kell cserélni

• A telepítési idő csökken

• A rendszer helyreállítása gyorsabb lesz

Ez különösen értékes nagyméretű AGV-k esetében.

2.8 Rugalmas kommunikáció az intelligens AGV-rendszerekhez

A modern AGV-k kommunikációt igényelnek:

• Mozgásvezérlők

• Biztonsági PLC-k

• Flottamenedzsment rendszerek

• Navigációs rendszerek

Az integrált egyenáramú szervomotorok olyan kommunikációs protokollokat támogathatnak, mint például:

• CANopen

• CANopen Biztonság

• EtherCAT

• RS485

• Modbus RTU

Ez lehetővé teszi:

• Valós idejű motorfigyelés

• Paraméter konfiguráció

• Távdiagnosztika

• Intelligens flottakezelés

Az Ipar 4.0 alkalmazásoknál a kommunikációs képesség kulcsfontosságú kiválasztási tényezővé válik a választás során AGV motor beszállítók.

2.9 Alacsonyabb teljes tulajdonlási költség (TCO)

Bár az integrált szervomotorok kezdeti alkatrészköltsége magasabb lehet az alap egyenáramú motorokhoz képest, gyakran alacsonyabb rendszerköltséget biztosítanak.

A megtakarítások származnak:

Csökkentett mérnöki költség

Kevesebb idő szükséges:

• Elektromos tervezés

• Vezetékek fejlesztése

• Szoftver integráció

Csökkentett telepítési költség

Az egyszerűsített csatlakozások csökkentik:

• Összeszerelési idő

• Munkaügyi követelmények

• Hibakeresési munkaterhelés

Csökkentett karbantartási költség

A nagyobb megbízhatóság és a beépített diagnosztika csökkenti:

• Állásidő

• Pótalkatrészek követelményei

• Szolgáltatási költségek

Az AGV OEM gyártók számára az életciklus teljes költsége gyakran fontosabb, mint a kezdeti vételár.

Következtetés: Miért ideálisak az STO-val integrált egyenáramú szervomotorok a modern AGV-rendszerekhez

Az integrált AGV DC szervomotorok kétcsatornás STO-val teljes mozgási és biztonsági megoldást nyújtanak a következő generációs automatizált járművek számára.

Fő előnyeik a következők:

• Egyszerűsített rendszerarchitektúra

• Csökkentett kábelezési bonyolultság

• Nagy pontosságú szervo vezérlés

• Fokozott funkcionális biztonság

• Kompakt mechanikai kialakítás

• Javított energiahatékonyság

• Megbízható 24/7 működés

• Könnyebb karbantartás

• Rugalmas kommunikációs képesség

Az AGV és AMR gyártók számára az STO funkcióval rendelkező integrált szervomotor kiválasztása nemcsak motorválasztási döntés, hanem stratégiai választás is a biztonság, a hatékonyság és a rendszer hosszú távú megbízhatóságának javítása érdekében.

Jkongmotor testreszabott szervomotor-mozgások

Egyablakos integrált egyenáramú szervomotor-megoldás szolgáltató

3. Az AGV szervomotoroknak 24 V-os vagy 48 V-os tápegységet kell használniuk?

A megfelelő tápfeszültség kiválasztása az egyik legfontosabb döntés az AGV (Automated Guided Vehicle) vagy AMR (Autonomous Mobile Robot) hajtásrendszerek tervezésekor. közötti választás A 24 V-os DC szervomotorok és a 48 V-os DC szervomotorok közvetlenül befolyásolja:

• Motor teljesítmény képesség

• Az akkumulátor hatékonysága

• Jelenlegi fogyasztás

• Hőteljesítmény

• Bekötési követelmények

• AGV hasznos teherbírása

• A rendszer általános megbízhatósága

Nincs általános válasz arra, hogy a 24 V mindig jobb, mint a 48 V, vagy fordítva. Az optimális feszültség az AGV teherbírásától, működési sebességétől, munkakörnyezetétől, az akkumulátor felépítésétől és a biztonsági követelményektől függ.

A modern AGV alkalmazásokhoz a 24 V-os rendszereket általában kompakt mobil robotokhoz és könnyű logisztikai járművekhez használják, míg a 48 V-os szervorendszereket egyre inkább előnyben részesítik a nagyobb nyomatékot és hosszabb üzemidőt igénylő, nagy teherbírású AGV-knél.

3.1 A feszültség, az áramerősség és a motor teljesítménye közötti kapcsolat megértése

Az elektromos teljesítmény, a feszültség és az áram közötti alapvető kapcsolat:

Teljesítmény (W) = feszültség (V) × áram (A)

Ugyanazon motorteljesítményhez:

• Az alacsonyabb feszültségű rendszer nagyobb áramerősséget igényel

• A magasabb feszültségű rendszer kisebb áramerősséget igényel

Például:

Egy 400 W-os AGV szervomotorhoz körülbelül:

24V-os rendszer:

400W ÷ 24V ≈ 16,7A

48V-os rendszer:

400W ÷ 48V ≈ 8,3A

A 48 V-os rendszer nagyjából feleannyi áramot igényel, mint egy 24 V-os rendszer.

A kisebb áramerősség számos előnnyel jár:

• Csökkentett kábelfűtés

• Kisebb huzalátmérő követelmények

• Alacsonyabb elektromos veszteségek

• Jobb hatásfok hosszú üzemidő alatt

Ez az egyik oka annak, hogy sok közepes és nagy teherbírású AGV a 48 V-os architektúrák felé halad.

3.2 Előnyei 24V DC szervomotorok AGV alkalmazásokhoz

A 24 V-os DC szervomotorok továbbra is az egyik legszélesebb körben használt megoldás az AGV és AMR rendszerekben, különösen a kompakt és beltéri alkalmazásokban.

3.2.1 Alkalmas kis és közepes AGV-ekhez

A 24 V-os szervorendszereket általában a következőkben használják:

• Raktári AGV-k

• Szállító robotok

• Ellenőrző robotok

• Kórházi szállító robotok

• Kisméretű anyagmozgató járművek

Tipikus jellemzők:

• Teherbírás: könnyű és közepes terhelés

• Működési sebesség: alacsony és közepes sebesség

• Beltéri környezetek

• Rövid utazási távolságok

Ezekhez az alkalmazásokhoz a 24 V elegendő nyomatékot biztosít, miközben az elektromos rendszert egyszerűvé teszi.

3.2.2 Jobb kompatibilitás a szabványos AGV akkumulátorrendszerekkel

Számos kompakt AGV használja:

• 24V-os lítium akkumulátorok

• 24 V-os ólom-savas akkumulátorok

• 24V-os ipari áramrendszerek

A 24 V-os szervomotor használata lehetővé teszi a közvetlen integrációt a meglévő akkumulátorplatformokkal, további feszültségátalakítás nélkül.

Az előnyök közé tartozik:

• Alacsonyabb rendszerköltség

• Egyszerűsített akkumulátorkezelés

• Könnyebb karbantartás

• Szélesebb komponens elérhetőség

3.2.3 Alacsonyabb biztonsági kockázat

Elektromos biztonsági szempontból a 24 V-os rendszerek előnyei:

• Alacsonyabb áramütés kockázata

• Könnyebb megfelelés a biztonsági követelményeknek

• Egyszerűbb védelmi kialakítás

Az emberrel szembeni AGV-k esetében, amelyek a következő helyeken üzemelnek:

• Kórházak

• Irodák

• Kiskereskedelmi környezetek

A 24 V-os rendszereket gyakran előnyben részesítik biztonságosabb kisfeszültségű jellemzőik miatt.

3.2.4 Alacsonyabb kezdeti rendszerköltség

A nagyobb feszültségű rendszerekhez képest a 24 V-os megoldások jellemzően a következőket igénylik:

• Olcsóbb akkumulátorok

• Egyszerűbb vezérlők

• Olcsóbb tápegységek

Költségérzékeny AGV alkalmazásokhoz a 24 V továbbra is vonzó választás.

3.3 A 24 V-os szervomotorok korlátozásai nagy teljesítményű AGV alkalmazásokban

Bár a 24 V-os rendszereket széles körben használják, vannak korlátai, amikor az AGV-k nagyobb teljesítményt igényelnek.

3.3.1 Magasabb jelenlegi kereslet

A motor teljesítményének növekedésével az áramerősség jelentősen megnő.

A nagy áramerősség kihívásokat jelent:

• Több kábelfűtés

• Nagyobb vezetékméret

• Magasabb csatlakozási követelmények

• Megnövekedett teljesítményveszteség

Például a kerekenként több száz wattot igénylő nagy teherbírású AGV-k hatástalanná válhatnak 24 V-os rendszerekkel.

3.3.2 Csökkentett hatékonyság nagy terhelés esetén

Nagyméretű AGV-k, amelyek szállítják:

• Autóipari alkatrészek

• Raklapok

• Ipari anyagok

nagy nyomatékot igényelnek az alábbi esetekben:

• Indulás

• Gyorsulás

• Rámpamászás

Egy 24 V-os rendszernek nagyon nagy áramkimenetre lehet szüksége, ami növeli:

• Akkumulátor fogyasztás

• Hőfeszültség

• A vezérlő munkaterhelése

3.4 Előnyei 48V DC szervomotorok nagy teherbírású AGV-ekhez

A 48 V-os szervomotorok egyre népszerűbbek az ipari AGV alkalmazásokban, mert nagyobb teljesítménysűrűséget és jobb hatásfokot biztosítanak.

3.4.1 Nagyobb teljesítmény

A 48 V-os rendszerek jobban megfelelnek:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Autonóm targoncák

• Gyári szállító robotok

• Kültéri mobil robotok

• Nagy AMR-ek

Tipikus alkalmazások a következők:

• Teherbírása több száz kilogrammtól több tonnáig

• Távolsági szállítás

• Folyamatos ipari üzem

3.4.2 Kisebb áramerősség és jobb hőteljesítmény

Mivel egy 48 V-os motor kevesebb áramot igényel ugyanazon kimeneti teljesítmény mellett, csökkenti:

• A motor meghajtó hőtermelése

• Kábel hőmérséklet emelkedés

• Az akkumulátor kisülési feszültsége

Ez javítja:

• A rendszer megbízhatósága

• Működési hatékonyság

• Alkatrész élettartama

A hét minden napján, 24 órában üzemelő AGV-k esetében a hőteljesítmény kritikus tervezési tényező.

3.4.3 Hosszabb akkumulátor üzemidő

A 48 V-os rendszer javítja az akkumulátor kihasználtságát, mivel:

• Az elektromos veszteségek csökkennek

• A jelenlegi csúcsok alacsonyabbak

• Javul az energiaátalakítás hatékonysága

Előnyök:

• Hosszabb működési ciklusok

• Ritkább töltés

• Magasabb termelékenység

Ez különösen fontos:

• Automatizált raktárak

• Intelligens gyárak

• Logisztikai központok

3.4.4 Jobb teljesítmény nagy nyomatékú alkalmazásokhoz

A nehéz AGV-k erős nyomatékot igényelnek a következő esetekben:

• Kezdeti mozgás

• Terhelési gyorsulás

• Lejtős mászás

• Vészleállítás

A 48 V-os szervomotorok előnyei:

• Csúcs nyomaték kimenet

• Dinamikus válasz

• Folyamatos működési lehetőség

Gyakran párosítják őket:

• Bolygóhajtóművek

• Kerékhajtású egységek

• Integrált szervo hajtások

nagyobb vonóerő elérése érdekében.

3.5 24V vs 48V AGV szervomotorok összehasonlítása

3.6 Hogyan válasszunk 24 V és 48 V között az AGV szervomotorokhoz?

A megfelelő feszültség kiválasztásakor az AGV gyártóknak a következő tényezőket kell értékelniük.

3.6.1 Rakomány súlya

Válassza a 24 V-ot, ha:

• A hasznos teher viszonylag könnyű

• A jármű mérete kompakt

• Mérsékelt nyomaték szükséges

Válassza a 48 V-ot, ha:

• A hasznos teher meghaladja a több száz kilogrammot

• Nagy indítónyomaték szükséges

• Nehéz anyagokat szállítanak

3.6.2 Működési környezet

Beltéri alkalmazások

A 24 V gyakran elegendő:

• Raktárak

• Kórházak

• Workshopok

Nagy teherbírású ipari alkalmazások

A 48 V-ot általában előnyben részesítik:

• Autóipari gyárak

• Gyártó üzemek

• Nagy logisztikai központok

3.6.3 Működési időre vonatkozó követelmények

Futó AGV-k esetén:

• Több műszak

• 24 órás működés

• Hosszú utazási távolságok

A 48 V-os rendszerek általában jobb energiahatékonyságot biztosítanak.

3.6.4 Sebesség- és gyorsulási követelmények

Nagyobb teljesítményű AGV-k, amelyekhez:

• Gyorsabb gyorsulás

• Nagyobb menetsebesség

• Gyakori terhelésváltás

48 V-os szervomotorok előnyeit.

3.7 Integrációja 24V/48V szervomotorok STO biztonsági funkcióval

Függetlenül attól, hogy az AGV 24 V-os vagy 48 V-os tápellátást használ, a biztonság továbbra is alapvető fontosságú.

A nagy teljesítményű AGV szervorendszernek a következőket kell tartalmaznia:

• Kétcsatornás STO

• Kódoló visszajelzés

• Biztonsági PLC kompatibilitás

• Vészleállítás integráció

A feszültség kiválasztása befolyásolja a motor teljesítményét, míg az STO biztosítja a biztonságos működést.

Például:

24 V-os integrált szervomotor STO-val

Alkalmas:

• Kis AMR-ek

• Együttműködő robotok

• Beltéri logisztikai robotok

48V-os integrált szervomotor STO-val

Alkalmas:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Ipari mobil robotok

• Automatizált targoncák

Mindkét rendszer magas biztonsági szintet érhet el, ha megfelelően integrálják.

3.8 Jövőbeli trend: Miért mozdul el több ipari AGV a 48 V-os rendszerek felé?

Az AGV technológia fejlődésével a gyártók a következőket követelik:

• Nagyobb teherbírás

• Hosszabb üzemidő

• Gyorsabb mozgás

• Kisebb járműméret

Ezek a tendenciák ösztönzik a 48 V-os szervorendszerek elterjedését.

A jövőbeli AGV platformok várhatóan a következőket fogják használni:

• 48V-os lítium akkumulátor rendszerek

• Integrált szervo motorok

• Funkcionális biztonsági funkciók

• Intelligens kommunikációs hálózatok

A 24 V-os rendszerek azonban továbbra is uralják a kompakt AMR alkalmazásokat egyszerűségük, megfizethetőségük és biztonsági előnyeik miatt.

Következtetés: A megfelelő feszültség kiválasztása AGV szervomotorokhoz

közötti választás A 24 V-os és 48 V-os AGV szervomotorok a konkrét alkalmazási követelményektől függ.

A 24V DC szervomotorok ideálisak:

• Kompakt AGV-k

• Könnyű teherbírású mobil robotok

• Beltéri logisztikai rendszerek

• Költségérzékeny alkalmazások

A 48 V-os DC szervomotorok jobbak:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Nagy nyomatékú alkalmazások

• Hosszú működési ciklusok

• Ipari automatizálási rendszerek

Az AGV OEM gyártók számára a legjobb megoldás nem egyszerűen egy nagyobb feszültségű motor kiválasztása, hanem az a feszültségszint kiválasztása, amely optimális egyensúlyt biztosít a következők között:

• Nyomaték teljesítmény

• Az akkumulátor hatékonysága

• Biztonsági követelmények

• A rendszer költsége

• Hosszú távú megbízhatóság

Egy megfelelően kiválasztott 24 V-os vagy 48 V-os integrált DC szervomotor STO funkcióval jelentősen javíthatja az AGV teljesítményét, biztonságát és működési hatékonyságát.

4. Hogyan működik együtt a mechanikus fék az STO funkcióval?

A modern AGV (Automated Guided Vehicle) és AMR (Autonomous Mobile Robot) rendszerekben a biztonság nem támaszkodhat egyetlen védelmi módszerre. Míg az STO (Safe Torque Off) alapvető funkcionális biztonsági réteget biztosít azáltal, hogy megakadályozza, hogy a szervomotor nyomatékot generáljon, fizikailag nem tartja a helyén az AGV-t.

A következőket érintő pályázatokhoz:

• Nehéz rakomány szállítása

• Ferde felületek

• Parkolási pozíciók

• Függőleges emelőszerkezetek

• Hosszú távú leállások

mechanikus fék szükséges. Az STO-val való együttműködéshez gyakran

A kombinációja szervomotor + kétcsatornás STO + elektromágneses fék teljes biztonsági megoldást hoz létre, amely mindkettőt biztosítja:

1. Biztonságos nyomaték eltávolítás

2. Megbízható mechanikus tartás

Az STO és a mechanikus fékezés közötti különbség megértése kritikus fontosságú a biztonságos AGV energiarendszerek tervezésekor.

4.1 Különbség az STO funkció és a mechanikus fék között

Bár az STO és a mechanikus fékek egyaránt kapcsolódnak a mozgás leállításához, teljesen más funkciókat látnak el.

STO funkció: A motor nyomaték képződésének megakadályozása

Az STO a szervohajtásba integrált elektronikus biztonsági funkció.

Amikor az STO aktiválva van:

• A hajtás leállítja az energiaellátást a motor nyomatékot előállító áramkörei számára

• A motor nem tud hajtónyomatékot létrehozni

• Megakadályozzák a motor ellenőrizetlen gyorsulását

Az STO azonban nem állítja le aktívan a mechanikus mozgást.

Például:

• A mozgó AGV a tehetetlenség miatt tovább gurulhat

• A lejtőn lévő jármű hátrafelé mozoghat

• A felfüggesztett rakomány további tartóerő nélkül leeshet

Az STO biztosítja a motor biztonságát, de nem reteszeli a mechanikus rendszert.

Mechanikus fék: Fizikailag tartja a terhet

A mechanikus fék fizikai súrlódást vagy reteszelő erőt használ a mozgás megakadályozására.

A leggyakoribb AGV féktípusok a következők:

• Elektromágneses tartófékek

• Rugós fékek

• Tárcsafékek

• Dobfékek

Egy tipikus AGV szervomotorfék a következőképpen működik:

Motorral hajtott

• Az elektromágneses fék feszültséget kap

• Kiold a fék

• A motor normálisan forog

Áramkimaradás vagy hiba lép fel

• A féktekercs elveszti teljesítményét

• A rugóerő bekapcsolja a féket

• A kerék vagy a motor tengelye mechanikusan reteszelt

Ez megbízható tartóerőt biztosít még akkor is, ha nincs elektromos áram.

4.2 Miért nem elég az STO önmagában az AGV biztonságához?

Sok AGV tervező kezdetben azt feltételezi, hogy az STO képes teljesen megállítani és megtartani a járművet. Az STO azonban csak a nyomaték generálását tiltja le.

Számos helyzet további mechanikus tartást igényel.

4.2.1 Lejtőkön közlekedő AGV-k

Amikor egy AGV megáll egy ferde felületen, a gravitáció húzóerőt hoz létre.

Még akkor is, ha az STO aktív:

• A motor nyomatéka eltávolítva

• A kerekek nincsenek reteszelve

• A jármű lefelé gurulhat

A mechanikus fék megakadályozza a nem kívánt mozgást.

Tipikus alkalmazások:

• Raktári rámpák

• Kültéri AGV-k

• Gyári padlók egyenetlen felülettel

• Automatizált targoncák

4.2.2 Nehéz teherszállítás

Minél nagyobb az AGV terhelése, annál nagyobb a mozgás veszélye az STO aktiválása után.

Például:

Az ipari alkatrészeket szállító 2 tonnás AGV megbízható tartószerkezetet igényel, mivel:

• A jármű tehetetlensége nagy

• Külső erők mozgathatják a platformot

• A biztonsági követelmények szigorúbbak

A mechanikus fék biztosítja a szükséges tartónyomatékot a motor nyomatékának eltávolítása után.

4.2.3 Hosszú távú parkolási vagy készenléti feltételek

Hosszú üresjáratok esetén:

• Az STO megakadályozza a motor aktiválását

• A fék megtartja a mechanikus pozíciót

Ez csökkenti:

• Motor fűtés

• Akkumulátor fogyasztás

• Szervo tartó áram

A gyárakban folyamatosan üzemelő AGV-k esetében ez javítja az energiahatékonyságot.

4.3 Tipikus működési sorrend az STO és a mechanikus fék között

Egy megfelelően megtervezett AGV biztonsági rendszer nem aktiválja véletlenszerűen az STO-t és a féket. A sorrendet össze kell hangolni.

A szokásos biztonságos leállítási folyamat a következő:

Normál AGV működés

1. A szervohajtás mozgási parancsokat kap

2. A motor nyomatékot generál

3. A mechanikus fék kiengedve marad

4. Az AGV normálisan mozog

Ellenőrzött leállítási folyamat

1. Az AGV stop parancsot kap

2. A szervovezérlő lassítást hajt végre

3. A motor fordulatszáma nullára csökken

4. A fék bekapcsol

5. Az STO aktiválva van

Ez a sorrend a következőket nyújtja:

• Sima megállás

• Csökkentett mechanikai hatás

• Biztonságos nyomaték eltávolítás

• Megbízható tartás

Vészleállítási folyamat

Vészhelyzetekben:

1. Vészjelzés aktiválódik

2. A biztonsági PLC leállítási parancsot küld

3. Az STO csatornák aktiválva vannak

4. A motor nyomatéka azonnal megszűnik

5. A mechanikus fék szükség esetén bekapcsol

A pontos sorrend a következőktől függ:

• AGV sebesség

• Terhelési állapot

• Biztonsági kategória követelményei

• A kockázatértékelés eredményei

4.4 A mechanikus fék integrálása a kétcsatornás STO rendszerrel

A modern AGV szervorendszerek jellemzően a következőket kombinálják:

• Szervo meghajtás

• Kétcsatornás STO bemenetek

• Fékvezérlő kimenet

• Kódoló visszajelzés

• Biztonsági PLC

Egy tipikus architektúra:

Safety PLC | | Kétcsatornás STO | Szervo hajtás | DC szervomotor | Mechanikus fék | AGV kerék 

A biztonsági PLC mindkettőt vezérli:

• STO aktiválás

• Fékbekapcsolás

Ez egy réteges biztonsági szerkezetet hoz létre.

4.5 Fékvezérlési módszerek AGV szervomotorokban

Az elektromágneses fék szabályozásának többféle módja van.

1. módszer: Szervohajtású fékvezérlés

A szervohajtás közvetlenül kezeli a fék működését.

Előnyök:

• Automatikus időzítés szabályozás

• A motor fordulatszámával összehangolva

• Csökkentett programozási bonyolultság

Tipikus sorrend:

• A motor leáll

• A fék bekapcsol

• Az STO aktiválódik

2. módszer: Biztonsági PLC-vezérlésű fék

A biztonsági PLC önállóan vezérli:

• STO jelek

• Fék relé

Előnyök:

• Nagyobb biztonsági rugalmasság

• Könnyebb integrálhatóság összetett rendszerekbe

Alkalmas:

• Nagyméretű AGV flották

• Többtengelyes mobil robotok

• Ipari automatizálási rendszerek

3. módszer: Mechanikus fék kikapcsolás elleni védelemmel

A rugós működtetésű elektromágneses fékeket általában azért használják, mert:

• A fék bekapcsol, ha áramszünet

• A biztonságos állapot automatikusan létrejön

Ez a következők miatt fontos:

• Az akkumulátor meghibásodása

• Vészleállítások

• Kábel leválasztási események

4.6 Hogyan válasszuk ki a megfelelő féket egy AGV szervomotorhoz?

A fék kiválasztása számos mechanikai tényező figyelembevételét igényli.

4.6.1 Tartási nyomaték

A fékezőnyomatéknak meg kell haladnia a maximális külső terhelést.

A tényezők közé tartozik:

• AGV tömeg

• Rakomány súlya

• Kerék átmérő

• Maximális dőlésszög

A biztonsági ráhagyást mindig figyelembe kell venni.

4.6.2 Fékválaszidő

Vészhelyzetben fontos a gyors fékezés.

Fontos paraméterek:

• Fékoldási idő

• Fékbehúzási idő

• Mechanikai késleltetés

A biztonság szempontjából kritikus AGV-k esetében a rövidebb reakcióidő javítja a védelmet.

4.6.3 Üzemi ciklus

Az AGV fékek a következőket tapasztalhatják:

• Gyakori megállások

• Folyamatos tartás

• Vészhelyzeti aktiválás

A féknek egyeznie kell:

• Működési frekvencia

• Hőszükséglet

• Élettartam elvárások

4.7 Mechanikus fék + STO alkalmazások különböző AGV rendszerekben

Raktári AGV-k

Követelmények:

• Gyakori indítási/leállítási ciklusok

• Emberi interakció

• Pontos pozicionálás

Ajánlott:

• STO a biztonsági leállításokhoz

• Fék a parkoláshoz

Nagy teherbírású ipari AGV-k

Követelmények:

• Magas terhelhetőség

• Hosszú működés

• Lejtőképesség

Ajánlott:

• Kétcsatornás STO

• Nagy nyomatékú elektromágneses fék

Automatizált targonca AGV-k

Követelmények:

• Függőleges teherkezelés

• Pontos megállás

Ajánlott:

• STO

• Mechanikus tartófék

• További biztonsági felügyelet

Kültéri mobil robotok

Követelmények:

• Időjárásállóság

• Egyenetlen terep

• Vésztartás

Ajánlott:

• IP besorolású szervomotor

• STO

• Robusztus mechanikus fék

4.8 Az STO és a mechanikus fék kombinálásának előnyei AGV rendszerekben

Az STO mechanikus fékkel együtt történő használata számos előnnyel jár:

Fokozott biztonság

• Megakadályozza a motor váratlan nyomatékát

• Megakadályozza a jármű mozgását

• Támogatja a vészleállítást

Jobb terhelésvédelem

• Megakadályozza a csúszást

• Védi a szállított árut

• Csökkenti a mechanikai ütéseket

Magasabb rendszermegbízhatóság

• Megtartja pozícióját az áramkimaradás során

• Csökkenti a szoftvervezérléstől való függőséget

• Több biztonsági réteget biztosít

Az ipari biztonsági követelményeknek való megfelelés

A következők kombinációja:

• Kétcsatornás STO

• Mechanikus fék

• Biztonsági PLC

segíti az AGV-rendszereket magasabb funkcionális biztonsági szint elérésében.

Következtetés: Az STO és a mechanikus fék egymást kiegészítő biztonsági technológiák

Az AGV és AMR alkalmazásoknál az STO és a mechanikus fékek nem tekinthetők alternatívának. Különféle biztonsági kihívásokat oldanak meg.

• Az STO véd a nem szándékos motornyomaték-képződés ellen

• A mechanikus fékek védelmet nyújtanak a nem kívánt fizikai mozgások ellen

A megbízható AGV hajtásrendszer általában a következőket tartalmazza:

• Alacsony feszültségű DC szervomotor

• Integrált szervo meghajtó

• Kétcsatornás STO

• Elektromágneses tartófék

• Biztonsági PLC kommunikáció

Ez a kombináció biztonságosabb működést, jobb rakományszabályozást és nagyobb megbízhatóságot biztosít a modern automatizált szállítórendszerek számára. A fejlett mobil robotokat tervező AGV-gyártók számára az STO és a mechanikus fékezési funkciók integrálása kulcsfontosságú megközelítés a biztonságos és hatékony mozgásvezérlés eléréséhez.

5. Hogyan valósítsuk meg az 1. biztonságos leállítást (SS1) az STO funkcióval?

5.1 Különbség az STO és az SS1 között

STO:

• Azonnal eltávolítja a nyomaték képességét

• Nem szabályozza a mozgás leállítását

SS1:

• Először szabályozott lassítást hajt végre

• Ezután aktiválja az STO-t

A nehéz terheket szállító AGV-k esetében általában az SS1-et részesítik előnyben, mivel a hirtelen nyomatékcsökkentés a következőket okozhatja:

• Teherváltás

• Mechanikai sokk

• Csökkentett pozicionálási pontosság

5.2 Tipikus SS1 megvalósítás az AGV rendszerekben

A biztonsági PLC vagy biztonsági relé figyeli a vészjelzéseket.

A sorrend:

1. Vészgomb megnyomva

2. A biztonsági vezérlő stop parancsot küld

3. A szervohajtás szabályozott fékezést hajt végre

4. Késleltetés/időfigyelés után:

5. A kétcsatornás STO aktiválódik

Előnyök:

• Simább megállás

• Csökkentett mechanikai igénybevétel

• Jobb terhelésvédelem

6. Hogyan válasszunk ki FSoE vagy CANopen biztonságot támogató szervomeghajtókat?

6.1 A modern AGV-k biztonsági kommunikációs követelményei

A fejlett AGV-k gyakran kommunikációt igényelnek a következők között:

• Biztonsági PLC

• Szervo hajtások

• Motorvezérlők

• Lézerszkennerek

• Biztonsági érzékelők

A gyakori biztonsági protokollok a következők:

FSoE (Funkcionális biztonság EtherCAT felett)

Alkalmas:

• Nagy teljesítményű automatizálási rendszerek

• Intelligens gyárak

• Többtengelyes AGV-k

Előnyök:

• Gyors kommunikáció

• Magas szinkronizálási pontosság

• Integrált biztonsági hálózat

CANopen Biztonság

Alkalmas:

• Mobil robotok

• AGV-k

• Elosztott vezérlőrendszerek

Előnyök:

• Költséghatékony

• Egyszerű építészet

• Széles körű ipari alkalmazás

6.2 Biztonsági szervohajtások kiválasztási kritériumai

Válasszon meghajtókat a következőkkel:

• Kétcsatornás STO bemenetek

• SIL2/SIL3 képesség

• Biztonságos kommunikációs támogatás

• Kódoló visszacsatolás kompatibilitás

• Diagnosztikai funkciók

7. Megakadályozhatja-e egyedül az STO az AGV véletlen megcsúszását a lejtőn?

Az AGV (Automated Guided Vehicle) és az AMR (Autonomous Mobile Robot) alkalmazásoknál a megállás közbeni biztonság kritikus tervezési szempont, különösen akkor, ha a jármű rámpákon, ferde felületeken vagy egyenetlen gyári padlókon közlekedik..

Az AGV mérnökök körében gyakori kérdés:

Az STO (Safe Torque Off) önmagában megakadályozhatja, hogy egy AGV véletlenül megcsússzon a lejtőn?

A válasz nem. Az STO önmagában nem tudja garantálni, hogy egy AGV egy lejtőn álló helyzetben marad.

Az STO-t úgy tervezték, hogy biztonságosan eltávolítsa a motor nyomatékát , megakadályozva ezzel a nem szándékos motor által hajtott mozgást. Azonban nem biztosít fizikai reteszelő erőt a jármű helyén tartásához.

A lejtős alkalmazásokhoz az AGV-gyártók általában a következőket kombinálják:

• Kétcsatornás STO funkció

• Elektromágneses mechanikus fék

• Megfelelő sebességcsökkentés

• Visszagörgetés elleni vezérlési stratégia

megbízható megállási és tartási teljesítmény elérése érdekében.

7.1 Annak megértése, hogy az STO valójában mit csinál az AGV rendszerekben

Az STO a szervohajtásokba integrált funkcionális biztonsági funkció, amely megakadályozza, hogy a motor nyomatékot generáljon.

Amikor az STO aktiválva van:

1. A szervohajtás letiltja a teljesítményfokozatot

2. A motor áramellátása megszakadt

3. A nyomaték generálása leáll

4. A motor nem tudja aktívan meghajtani a kereket

Ez véd a következők ellen:

• Váratlan motorindítás

• Kontrollálatlan gyorsulás

• Szervovezérlési hibák

• Biztonsági áramköri hibák

Az STO azonban nem hoz létre fékezőnyomatékot.

A motor tengelye és kerekei mechanikailag szabadok, hacsak nem alkalmaznak más tartószerkezetet.

7.2 Miért tud még mindig mozogni egy AGV az STO aktiválása után egy lejtőn?

Ha egy AGV lejtőn működik, számos fizikai erő mozgást okozhat még az STO aktiválása után is.

7.2.1 Gravitációs erő ferde felületeken

A legfontosabb tényező a gravitáció.

Ha egy AGV lejtőn parkol, a jármű súlya lefelé irányuló erőt hoz létre.

Az AGV-t lefelé húzó erőkomponens a következőktől függ:

• A jármű tömege

• Lejtési szög

• Keréksúrlódás

• Terhelés-elosztás

Ha a lefelé irányuló erő meghaladja a következő ellenállást:

• Gumiabroncs súrlódás

• Sebességváltó ellenállás

• Mechanikai szerkezet

az AGV lassan gurulhat.

7.2.2 A motor tartási nyomatékának elvesztése

Normál működés közben a szervomotorok képesek megtartani pozíciójukat azáltal, hogy aktív nyomatékot állítanak elő.

Például:

• Az AGV megáll egy rámpán

• A szervohajtás nulla fordulatszámú tartási nyomatékot tart fenn

• A motor ellenáll a külső mozgásoknak

Az STO aktiválása után:

• A motor nyomatéka eltűnik

• A pozíciótartás megszűnik

• Külső erők mozgathatják a járművet

Ez az oka annak, hogy az STO nem tekinthető a mechanikus fék helyettesítőjének.

7.2.3 A nagy hasznos teher növeli a csúszás kockázatát

Minél nagyobb az AGV terhelése, annál nagyobb a potenciális csúszóerő.

Nagy teherbírású AGV-k szállítása:

• Autóipari alkatrészek

• Acél anyagok

• Raklapok

• Ipari berendezések

erősebb tartási megoldásokat igényelnek.

Ezeknél az alkalmazásoknál a kizárólag STO-ra hagyatkozás biztonsági kockázatokat jelenthet.

7.3 STO vs mechanikus fék: különböző biztonsági funkciók

Gyakori félreértés, hogy az STO és a mechanikus fékek ugyanazt a funkciót látják el.

Valójában különféle problémákat oldanak meg.

A legjobb AGV biztonsági architektúra a két technológiát együtt használja.

7.4 Lejtőkön közlekedő AGV-k javasolt biztonsági architektúrája

A ferde felületeken működő AGV-k esetében a tipikus biztonsági kialakítás a következőket tartalmazza:

1. lépés: Szabályozott lassítás

Az STO aktiválása előtt:

• A szervovezérlő csökkenti a sebességet

• Az AGV simán lelassul

• A mechanikai hatás minimális

Ezt gyakran a következő módon hajtják végre:

• SS1 (1. biztonságos megálló)

• Ellenőrzött fékezési parancsok

2. lépés: A mechanikus fék bekapcsolása

Miután az AGV elérte a biztonságos vagy nulla sebességet:

• Az elektromágneses fék bekapcsol

• A kerék vagy a motor tengelye fizikailag reteszelve van

A fék biztosítja:

• Tartási nyomaték

• Visszagurulás elleni védelem

• Stabil parkolási helyzet

3. lépés: STO aktiválása

Fékezés után:

• A kétcsatornás STO bemenetek aktiválva vannak

• A motor nyomaték generálása biztonságosan le van tiltva

A végső állapot a következő:

A motor nyomatéka eltávolítva + Mechanikus helyzet zárva

Ez magasabb szintű biztonságot nyújt.

7.5 Az elektromágneses fékek szerepe az AGV lejtős alkalmazásaiban

Az elektromágneses fékeket általában az AGV szervomotorokba építik be, mert megbízható tartóerőt biztosítanak.

Egy tipikus rugós elektromágneses fék a következőképpen működik:

Normál mozgás közben

• A féktekercs kap áramot

• Kiold a fék

• A motor normálisan forog

Leállás vagy áramkimaradás közben

• A fékerő megszűnik

• A rugóerő bekapcsolja a féket

• A motor tengelye reteszelt

Ez a kialakítás hibamentes funkciót biztosít, mivel a fék automatikusan bekapcsol, ha áramszünet.

7.6 Hogyan válasszuk ki a megfelelő féket a lejtős AGV-khez?

A fék kiválasztásához ki kell számítani a szükséges tartónyomatékot.

Fontos tényezők a következők:

7.6.1 AGV tömeg és hasznos teher

A jármű nagyobb tömegéhez:

• Nagyobb féknyomaték

• Erősebb mechanikus reteszelő képesség

7.6.2 Maximális dőlésszög

A meredekebb lejtő nagyobb lefelé irányuló erőt hoz létre.

AGV-k, amelyek a következőkön működnek:

• 5°-os rámpák

• 10°-os gyári lejtők

• Kültéri egyenetlen terepen

eltérő fékspecifikációt igényelhet.

7.6.3 Kerékátmérő és áttétel

A mechanikus sebességváltó befolyásolja a szükséges féknyomatékot.

A nagyobb kerekek és az alacsonyabb sebességfokozat erősebb fékezőképességet igényelhet.

7.6.4 Biztonsági ráhagyás

Az ipari AGV rendszerek általában további biztonsági tartalékot tartalmaznak, mivel a valós környezet a következőket tartalmazhatja:

• Nedves padlók

• Egyenetlen felületek

• Változó hasznos teher

• Gumiabroncs kopás

7.7 Megakadályozhatják a sebességváltók az AGV fék nélküli csúszását?

Egyes AGV rendszerek hajtóműves motorokat használnak, különösen:

• Bolygókerekes DC szervomotorok

• Csigahajtóműves szervomotorok

a tartási képesség javítására.

A sebességváltó ellenállása önmagában azonban általában nem tekinthető teljes biztonsági megoldásnak.

Csigahajtómű előnyei

A csigahajtóművek a következőket nyújthatják:

• Magas redukciós arány

• Megnövelt önzáró képesség

• Magasabb tartási ellenállás

Viszont:

• Az önzáró teljesítmény a kialakítástól függ

• A kopás csökkentheti a hatékonyságot

• A biztonsági előírások továbbra is megkövetelhetik a dedikált féket

A biztonság szempontjából kritikus AGV-k esetében továbbra is a mechanikus fék az előnyben részesített megoldás.

7.8 Alkalmazások, ahol az STO önmagában is elfogadható

Bár az STO önmagában nem alkalmas lejtős tartáshoz, egyes AGV-alkalmazások esetén előfordulhat, hogy nem szükséges mechanikus fékezés.

Példák:

Lapos beltéri raktári AGV-k

Körülmények:

• Egyenletes padló

• Alacsony hasznos teher

• Alacsony külső erő

Az STO elegendő lehet a motor váratlan működésének megakadályozására.

Alacsony tehetetlenségű mobil robotok

Példák:

• Ellenőrző robotok

• Kis kézbesítő robotok

• Könnyű AMR-ek

Az ellenőrizetlen mozgás kockázata sokkal kisebb.

7.9 STO + mechanikus féket igénylő alkalmazások

A mechanikus fék erősen ajánlott:

Nagy teherbírású AGV-k

Példák:

• Gépjárműipari AGV-k

• Raklapszállító járművek

• Gyári logisztikai robotok

Rámpa működése

Példák:

• Többszintű raktárak

• Rakodóplatformok

• Kültéri logisztikai rendszerek

Függőleges vagy emelő alkalmazások

Példák:

• AGV emelőállványok

• Automatizált targoncák

• Anyagmozgató robotok

Emberi együttműködési területek

Ahol a kezelők AGV-k közelében dolgoznak, a kiegészítő tartásvédelem növeli a biztonságot.

7.10 Bevált gyakorlatok az AGV biztonsági tervezéshez STO-val és fékkel

A megbízható AGV működés érdekében a gyártóknak figyelembe kell venniük:

Használjon kétcsatornás STO-t

Előnyök:

• Redundáns biztonsági vezérlés

• Hibafigyelés

• Magasabb biztonsági integritás

Kombináld az STO-t a mechanikus tartással

Ajánlott:

• Lejtők

• Nehéz terhek

• Hosszú parkolási időszakok

Végezze el a kockázatértékelést

Értékelje:

• Maximális terhelés

• Maximális lejtő

• Féktávolság

• Környezeti feltételek

Tesztelje a valós működési feltételeket

Az érvényesítésnek tartalmaznia kell:

• Vészleállások

• Az akkumulátor meghibásodásának forgatókönyvei

• Rámpás parkolási tesztek

• Maximális hasznos teher működés

Következtetés: Az STO egyedül nem tudja megakadályozni az AGV csúszását a lejtőn

Az STO az AGV szervorendszerek alapvető biztonsági funkciója, de nem arra tervezték, hogy fizikailag tartsa a járművet.

Az STO fő szerepe:

• A motor nyomatékának eltávolítása

• A meghajtó váratlan aktiválásának megakadályozása

• Funkcionális biztonsági védelem biztosítása

Lejtőkön üzemelő vagy nehéz terheket szállító AGV-k esetén a javasolt megoldás:

Kisfeszültségű egyenáramú szervomotor + kétcsatornás STO + elektromágneses fék + biztonsági PLC vezérlés

Ez a kombináció a következőket nyújtja:

• Biztonságos nyomaték eltávolítás

• Megbízható pozíciótartás

• Véletlen elcsúszás elleni védelem

• Fokozott AGV üzembiztonság

A modern AGV és AMR gyártók számára az STO és a mechanikus fékezés közötti különbség megértése elengedhetetlen a biztonságos, megbízható és megfelelő mobil robot-erőrendszerek tervezéséhez.

8. Különbség a hardver STO és a szoftver alapú STO között

A hardver alapú STO egy biztonsági funkció, amelyet a szervohajtáson belüli dedikált elektromos biztonsági áramkörökön keresztül valósítanak meg.

Ahelyett, hogy szoftveres parancsokra hagyatkozna, a hardveres STO közvetlenül megszakítja a motor nyomaték generálásához szükséges energiautat.

Egy tipikus hardveres STO architektúra a következőket tartalmazza:

• Kétcsatornás STO bemenetek

• Független biztonsági áramkörök

• A teljesítményfokozat leállító mechanizmusa

• Biztonsági felügyeleti alkatrészek

Amikor az STO aktiválódik:

1. A biztonsági PLC vagy vészáramkör STO jeleket küld

2. Az STO bemeneti csatornák aktiválva vannak

3. A szervo teljesítményfokozat le van tiltva

4. A motor nyomaték generálása leáll

5. Az AGV-hajtás képtelenné válik mozgási nyomaték létrehozására

A biztonsági művelet a fő vezérlőszoftvertől függetlenül történik.

8.2 A Hardver STO előnyei AGV-rendszerekhez

8.2.1 Független biztonsági útvonal

A hardveres STO legnagyobb előnye, hogy a biztonsági funkció nem függ a normál motorvezérlő szoftvertől.

Még akkor is, ha problémák merülnek fel:

• Mozgásvezérlő firmware

• Kommunikációs hálózat

• Alkalmazási szoftver

• Fő vezérlő

a hardveres STO áramkör továbbra is letilthatja a motor nyomatékát.

Ez további biztonsági réteget biztosít.

8.2.2 Magasabb hibaészlelési képesség

A modern STO hardver általában a következőket használja:

• Kétcsatornás bemenetek

• Redundáns áramkörök

• Keresztellenőrzési funkciók

Ha egy csatorna meghibásodik a következők miatt:

• Rövidzár

• Vezeték sérülése

• Alkatrész meghibásodása

a rendszer képes észlelni a hibát.

Ez javítja:

• Biztonsági megbízhatóság

• Diagnosztikai képesség

• Gépvédelem

8.2.3 Gyorsabb biztonsági válasz

Mivel a hardveres STO közvetlenül letiltja a teljesítményfokozatot, a válaszidő általában nagyon rövid.

Ez a következők miatt fontos:

• Vészleállások

• Ütközésmegelőzés

• Ember-gép interakciós területek

A dolgozók közelében üzemelő AGV-k esetében a gyors nyomatékeltávolítás csökkenti a lehetséges kockázatokat.

8.2.4 Jobb alkalmasság a biztonsági tanúsítványra

Az STO hardvert széles körben használják az ipari biztonsági alkalmazásokban, mert képes támogatni a magasabb biztonsági követelményeket.

Tipikus alkalmazások a következők:

• Gyári AGV-k

• Autóipari gyártási logisztika

• Nagy terhelésű mobil robotok

• Együttműködő automatizálási rendszerek

Általában akkor választják, ha a funkcionális biztonsági szabványoknak való megfelelés szükséges.

8.3 Mi az a szoftveralapú STO?

A szoftveralapú STO a motorvezérlő firmware-ére vagy alkalmazásszoftverére támaszkodik a nyomatékgenerálás letiltásához.

A biztonsági parancs feldolgozása szoftverlogikán keresztül történik.

Tipikus működés:

1. A vezérlő stop parancsot kap

2. A szoftver észleli a biztonsági állapotot

3. A vezérlési algoritmus letiltja a motor kimenetét

4. A motor nyomatéka eltávolítva

A hardveres STO-val ellentétben a biztonsági funkció a következőktől függ:

• Processzor működése

• Firmware végrehajtás

• Szoftver integritás

• Kommunikációs megbízhatóság

8.4 A szoftveralapú STO előnyei

Bár a hardveres STO-t előnyben részesítik számos biztonság szempontjából kritikus alkalmazásban, a szoftver alapú biztonsági funkcióknak is vannak előnyei.

8.4.1 Rugalmas vezérlési funkciók

A szoftver alapú megoldások olyan fejlett mozgási funkciókat biztosítanak, mint például:

• Ellenőrzött megállás

• Nyomaték korlátozás

• Sebességfigyelés

• Pozíció felügyelet

Ezek a funkciók szoftverparamétereken keresztül állíthatók be.

8.4.2 Egyszerűbb rendszerintegráció

A szoftver alapú biztonsági funkciók leegyszerűsíthetik:

• Programozás

• Paraméter konfiguráció

• A rendszer testreszabása

Alacsonyabb biztonsági kockázattal járó alkalmazások esetén a szoftvervezérlés elegendő funkcionalitást biztosíthat.

8.4.3 Alacsonyabb rendszerköltség

A dedikált hardver biztonsági áramkörökhöz képest a szoftveres megoldások csökkenthetik:

• Alkatrész mennyisége

• Bekötési követelmények

• Hardver költség

Ez vonzó lehet a következők számára:

• Kis AMR-ek

• Oktató robotok

• Alacsony kockázatú mobil platformok

8.5 Hardver STO vs szoftver STO összehasonlítása

8.6 Miért részesítik előnyben a hardveres STO-t az ipari AGV-knél?

Az ipari AGV-k gyakran olyan környezetben működnek, ahol a biztonsági hibák a következőket okozhatják:

• Berendezés károsodás

• Gyártás megszakítása

• A munkavállalók sérülésének kockázata

• Anyagi veszteség

Példák:

• Autóipari gyárak

• Akkumulátorgyártó üzemek

• Nehéz logisztikai raktárak

• Automatizált összeszerelő sorok

Ezekben az alkalmazásokban a gyártók általában előnyben részesítik a hardveres STO-t, mivel az a következőket kínálja:

Független védelem

A biztonsági funkció akkor is aktív marad, ha:

• A kommunikáció sikertelen

• A vezérlő szoftver összeomlik

• A hálózati kapcsolat megszakadt

Megbízható vészhelyzeti reagálás

Vészjelzés esetén:

• Az STO azonnal eltávolítja a motor nyomatékát

• Az AGV nem folytathatja a vezetést

• A váratlan mozgások kockázata minimálisra csökken

Könnyebb biztonsági érvényesítés

A hardveres STO világosabb biztonsági architektúrát biztosít:

• Kockázatértékelés

• Biztonsági tesztelés

• Gép tanúsítás

8.7 Hogyan működnek együtt a hardver STO és a szoftver biztonsági funkciói

A modern AGV rendszerek gyakran mindkét megközelítést kombinálják, ahelyett, hogy csak az egyiket választanák.

Egy tipikus architektúra:

Biztonsági érzékelő | Biztonsági PLC | +----------------+ | | Hardver STO Szoftvervezérlés | | Szervo meghajtó mozgásvezérlő | DC szervomotor | AGV kerék 

Minden réteg más funkciót lát el.

Szoftverfunkciók fogantyúja:

• Normál mozgásvezérlés

• Sebesség beállítás

• Pozícióvezérlés

• Navigációs parancsok

Hardver STO fogantyúk:

• Vészhelyzeti nyomaték eltávolítása

• Biztonsági leállítás

• Védelem a váratlan mozgások ellen

Ez a többrétegű megközelítés teljesítményt és biztonságot is nyújt.

8.8 Az STO és más biztonsági funkciók közötti kapcsolat

Az STO általában egy nagyobb funkcionális biztonsági rendszer része.

A gyakori kapcsolódó funkciók a következők:

SS1 (1. biztonságos megálló)

Cél:

• Szabályozott lassítás

• Ezután STO aktiválás

Használható:

• Nehéz AGV-k

• Terhelésérzékeny alkalmazások

SLS (biztonságosan korlátozott sebesség)

Cél:

• Meghatározott területeken korlátozza az AGV sebességét

Használható:

• Emberi együttműködési zónák

• Raktári kereszteződések

SBC (biztonságos fékvezérlés)

Cél:

• Biztonságosan szabályozza a mechanikus fék aktiválását

Használható:

• Lejtők

• Nehéz terhek

• Függőleges rendszerek

8.9 A jobb oldal kiválasztása STO megoldás AGV alkalmazásokhoz

Az STO képességgel rendelkező AGV szervomotor kiválasztásakor a gyártóknak értékelniük kell:

Biztonsági követelmények

Fontolja meg:

• Rakomány súlya

• Működési környezet

• Az emberi interakció szintje

• Kötelező biztonsági kategória

Alkalmazás kockázati szintje

Alacsony kockázatú alkalmazások:

Példák:

• Kis beltéri robotok

• Laboratóriumi AMR-ek

Lehetséges megoldás:

• Szoftver alapú biztonsági funkciók

Magas kockázatú alkalmazások:

Példák:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Autóipari logisztikai robotok

• Rámpaüzemeltető járművek

Ajánlott:

• Kétcsatornás hardver STO

• Mechanikus fék

• Biztonsági PLC integráció

Kommunikációs követelmények

A fejlett AGV-rendszerekhez szükség lehet:

• CANopen Biztonság

• EtherCAT Biztonság

• FSoE

miközben a hardveres STO-t megtartja végső biztonsági rétegként.

Következtetés: Hardver STO vs STO szoftver AGV szervomotorokhoz

Mind a hardveres STO, mind a szoftver alapú STO segíthet az AGV biztonságának javításában, de eltérő célokat szolgálnak.

Az STO hardver a következőket kínálja:

• Független biztonsági védelem

• Gyorsabb nyomaték eltávolítás

• Nagyobb megbízhatóság

• Jobban alkalmas ipari AGV-ekhez

A szoftver alapú STO a következőket kínálja:

• Rugalmas vezérlés

• Könnyebb konfiguráció

• Alacsonyabb költség

A modern ipari AGV-k és AMR-ek esetében az ajánlott megközelítés általában a következő:

Alacsony feszültségű egyenáramú szervomotor + kétcsatornás hardver STO + biztonsági PLC + mechanikus fék (ha szükséges)

Ez az architektúra biztosítja a legjobb egyensúlyt a következők között:

• Funkcionális biztonság

• Mozgásteljesítmény

• A rendszer megbízhatósága

• Hosszú távú működési hatékonyság

A következő generációs autonóm járműveket tervező AGV-gyártók számára a tanúsított hardveres STO-képességgel rendelkező szervomotor-rendszer kiválasztása kulcsfontosságú lépés a biztonságosabb és megbízhatóbb automatizálási megoldások elérése felé.

9. Az STO aktiválásának hatása az AGV akkumulátor élettartamára és energiastabilitására

9.1 Az STO csökkenti a szükségtelen energiafogyasztást

Amikor az STO aktiválva van:

• A motor nyomaték generálása leáll

• Az aktuális kimenet le van tiltva

• A hőtermelés csökken

Előnyök:

• Alacsonyabb készenléti fogyasztás

• Csökkentett akkumulátor lemerülés

• Javított hőteljesítmény

9.2 Az akkumulátorrendszerrel kapcsolatos szempontok

Az AGV tervezőinek figyelembe kell venniük:

• Az akkumulátor feszültség stabilitása

• Csúcs jelenlegi kereslet

• Regeneratív fékezés

• Töltési ciklusok

A megfelelően megtervezett szervorendszer javítja:

• Működési idő

• Az akkumulátor élettartama

• A rendszer általános hatékonysága

10. Hogyan csatlakoztassuk a biztonsági PLC-t DC szervohajtás STO bemenetekkel?

A modern AGV (Automated Guided Vehicle) és AMR (Autonomous Mobile Robot) rendszerekben a Safety PLC összekapcsolása a DC szervohajtás STO (Safe Torque Off) bemeneteivel kritikus lépés a megbízható funkcionális biztonság eléréséhez.

A Safety PLC központi biztonsági vezérlőként működik, olyan eszközöket figyelve, mint például:

• Vészleállító gombok

• Biztonsági lézerszkennerek

• Biztonsági fényfüggöny

• Biztonsági ajtók

• Ütközésérzékelő érzékelők

Veszélyes állapot esetén a Safety PLC biztonsági jelet küld a szervohajtás STO bemeneteire, azonnal megakadályozva, hogy a motor nyomatékot generáljon.

A megfelelően kialakított STO csatlakozás biztosítja:

• Az AGV mozgásának biztonságos leállítása

• Váratlan újraindítás megelőzése

• A funkcionális biztonsági követelményeknek való megfelelés

• Megbízható működés ember-gép együttműködési környezetben

10.1 A biztonsági PLC és STO bemenetek szerepének megértése

A rendszer csatlakoztatása előtt fontos megérteni az egyes alkatrészek funkcióját.

Biztonsági PLC funkció

A biztonsági PLC felelős a következőkért:

• Biztonsági berendezések felügyelete

• A biztonsági logika értékelése

• Biztonsági parancsok küldése

• Biztonsági áramköri hibák észlelése

A tipikus AGV biztonsági bemenetek a következők:

• Vészleállító gomb

• Biztonsági szkenner

• Védő érzékelő

• Üzemeltetői hozzáférés-szabályozás

Amikor a biztonsági PLC biztonsági eseményt észlel, aktiválja az STO kimenetet.

DC szervohajtás STO funkció

Az egyenáramú szervohajtás STO bemenete vezérli a motor nyomatékgeneráló képességét.

Ha az STO bemenetek aktívak:

• A szervo teljesítményfokozat le van tiltva

• A motor nyomaték generálása leáll

• Az AGV nem tud vezetni

Amikor az STO bemenetek felszabadulnak:

• A szervohajtás normálisan működik

• A motorvezérlés a megfelelő engedélyezési feltételek után folytatódik

10.2 Alapvető kétcsatornás STO vezetékezési architektúra

Az ipari AGV szervorendszerek általában használnak kétcsatornás STO vezetékeket a nagyobb biztonság érdekében.

Tipikus csatlakozási struktúra:

 Biztonsági PLC STO 1. kimeneti csatorna | | STO1+ bemeneti egyenáramú szervohajtás STO kimeneti csatorna 2 | | STO2+ bemeneti egyenáramú szervohajtás 24V biztonsági tápegység | | STO referencia/GND 

A két STO csatorna egymástól függetlenül működik.

Ez biztosítja:

• Redundáns biztonsági vezérlés

• Hibafelismerés

• Továbbfejlesztett biztonsági integritás

10.3 Tipikus STO terminál csatlakozások

Az STO funkcióval rendelkező, alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok általában olyan sorkapcsokat biztosítanak, mint például:

A pontos terminálnevek a szervohajtás gyártójától függenek.

A vezetékezés előtt a mérnököknek mindig meg kell győződniük:

• Feszültségkövetelmények

• Bemeneti polaritás

• Biztonsági minősítések

• Bekötési rajzok

10.4 Lépésről lépésre STO bekötési eljárás

1. lépés: Erősítse meg az STO elektromos specifikációit

Csatlakozás előtt ellenőrizze:

• STO bemeneti feszültség tartomány

• Jelenlegi követelmények

• Kétcsatornás konfiguráció

• Biztonsági kategória képessége

Tipikus AGV szervorendszerek használata:

• 24V DC biztonsági jelek

• Kétcsatornás, normál esetben zárt biztonsági áramkörök

2. lépés: Csatlakoztassa a biztonsági PLC kimeneteket az STO bemenetekhez

A Safety PLC két független biztonsági kimenettel rendelkezik.

Csatlakozási példa:

1. csatorna:

Biztonsági PLC 1. kimenet → STO1 szervohajtás

2. csatorna:

Biztonsági PLC 2. kimenet → STO2 szervohajtás

Mindkét csatornát egymástól függetlenül kell vezérelni.

Ne kösse össze a két STO csatornát, mert ez megszünteti a redundanciát.

3. lépés: Csatlakoztassa a közös referencia tápellátást

Az STO áramkör stabil referenciafeszültséget igényel.

Tipikus csatlakozás:

• Biztonsági PLC biztonsági kimenet tápellátás → STO bemenet

• Közös 0V referencia → Szervohajtás STO földelés

A nem megfelelő földelés a következőket okozhatja:

• Hamis STO aktiválás

• Kommunikációs hibák

• Biztonsági hibák

4. lépés: Konfigurálja a szervohajtás paramétereit

A bekötés után konfigurálja a szervo meghajtót.

A tipikus beállítások a következők:

• STO engedélyezése

• Hibareakció

• Indítsa újra a viselkedést

• Fékvezérlés időzítése

• Riasztás kimenet

Egyes szervohajtások kézi megerősítést igényelnek az STO felengedése után, hogy megakadályozzák az automatikus újraindítást.

5. lépés: Hajtsa végre a biztonsági tesztelést

A telepítés után végezzen funkcionális teszteket.

Ajánlott tesztek:

Vészleállítási teszt

Ellenőrzés:

• A vészleállítás aktiválja az STO-t

• A motor nyomatéka eltűnik

• Az AGV biztonságosan megáll

Csatorna hibateszt

Válasszon le egy STO csatornát, és erősítse meg:

• Hiba észlelve

• A meghajtó le van tiltva

• Biztonsági riasztás jelenik meg

Indítsa újra a tesztet

Az STO megjelenése után:

• Győződjön meg arról, hogy az AGV nem indul újra automatikusan

• Szükség esetén kérjen visszaállítási parancsot

10.5 Hogyan javítja a kétcsatornás STO az AGV biztonságát?

Egyetlen STO csatornának van egy lehetséges gyengesége:

Ha a kábelezés meghibásodik, előfordulhat, hogy a biztonsági funkció nem működik megfelelően.

A kétcsatornás STO ezt redundancia biztosításával oldja meg.

Példa:

Normál működés

Mindkét csatorna aktív:

STO1 = BE STO2 = BE Motor engedélyezve 

Biztonsági esemény

Mindkét csatorna megszakadt:

STO1 = KI STO2 = KI Nyomaték tiltva 

Egycsatornás hiba

Példa:

STO1 = KI STO2 = BE 

A rendszer észleli az inkonzisztenciát, és biztonságos állapotba lép.

Ez javítja:

• Hibafelismerés

• Biztonsági megbízhatóság

• Rendszerdiagnosztika

10.6 Az STO integrálása vészleállító rendszerekkel

Egy tipikus AGV biztonsági architektúra a következőket tartalmazza:

Vészleállító gomb | | Biztonsági PLC | | Kettős STO kimenet | | DC szervo hajtás | | AGV hajtómotor 

Amikor a kezelő megnyomja a vészleállítót:

1. A biztonsági PLC vészjelzést kap

2. A biztonsági logika értékeli az állapotot

3. Az STO kimenetek megszakadtak

4. A szervohajtás megszünteti a motor nyomatékát

5. A mechanikus fék szükség esetén bekapcsol

Ez egy teljes vészleállító láncot hoz létre.

10.7 STO csatlakozás mechanikus fékvezérléssel

Számos AGV alkalmazásnál az STO-nak együtt kell működnie egy elektromágneses fékkel.

Tipikus sorrend:

Normál mozgás

• STO inaktív

• Szervo motor engedélyezve

• Fék kioldva

Ellenőrzött Stop

1. A szervovezérlő csökkenti a sebességet

2. A motor eléri a nulla fordulatszámot

3. A fék bekapcsol

4. Az STO aktiválódik

Vészleállás

1. A biztonsági PLC elindítja az STO-t

2. A motor nyomatéka eltávolítva

3. A fék szükség esetén bekapcsol

Ez a kombináció a következő esetekben ajánlott:

• Nehéz AGV-k

• Rámpa működés

• Nagy terhelhetőségű rendszerek

10.8 Kommunikációs alapú biztonság vs vezetékes STO

A modern AGV-k vezetékes STO-t vagy biztonsági kommunikációt használhatnak.

Vezetékes STO

Kapcsolat:

Biztonsági PLC → Fizikai STO bemenetek

Előnyök:

• Egyszerű

• Gyors válasz

• Rendkívül megbízható

• Egyszerű hibaelhárítás

Gyakori alkalmazások:

• Szabványos AGV-k

• Ipari mobil robotok

Biztonsági kommunikáció

Példák:

• FSoE (Safety over EtherCAT)

• CANopen Biztonság

Előnyök:

• Csökkentett vezetékezés

• Fejlett diagnosztika

• Rugalmas hálózati architektúra

Gyakori alkalmazások:

• Nagyméretű AGV flották

• Intelligens gyárak

• Komplex automatizálási rendszerek

10.9 Gyakori STO bekötési hibák az AGV alkalmazásokban

1. hiba: Csak egy STO csatorna használata

Probléma:

• Csökkenti a biztonsági redundanciát

• Előfordulhat, hogy nem felel meg a biztonsági követelményeknek

Megoldás:

Használja mindkét STO csatornát.

2. hiba: STO csatlakoztatása normál PLC-n keresztül

Probléma:

A szabványos PLC-t nem biztonsági funkciókra tervezték.

Megoldás:

Használjon minősített biztonsági PLC-t.

3. hiba: hibás referencia vezetékezés

Probléma:

Okozhatja:

• STO hibák

• Váratlan leállások

Megoldás:

Kövesse a gyártó kapcsolási rajzát.

4. hiba: Automatikus újraindítás az STO kiadása után

Probléma:

Az AGV váratlan elmozdulása előfordulhat.

Megoldás:

Követelmény:

• Kézi visszaállítás

• Biztonsági megerősítés

• Újraindítás parancs

10.10 Az AGV STO rendszertervezés legjobb gyakorlatai

A megbízható AGV biztonsági teljesítmény érdekében:

Használjon tanúsított biztonsági alkatrészeket

Ajánlott komponensek:

• Biztonsági PLC

• Biztonsági relé

• Kétcsatornás STO szervohajtás

• Vészleállító eszközök

Külön biztonsági és mozgásvezérlés

A biztonsági funkciók nem csak a következőktől függhetnek:

• Navigációs szoftver

• Mozgási parancsok

• Kommunikációs hálózatok

Tartalmazza a diagnosztikai megfigyelést

Monitor:

• STO állapot

• Meghajtó hibái

• Fék állapota

• Biztonsági kommunikáció állapota

Érvényesítse a teljes biztonsági láncot

A tesztelésnek tartalmaznia kell:

• Vészleállítási reakció

• Érzékelő által kiváltott leállások

• Kommunikációs hibák

• Áramkimaradási forgatókönyvek

Következtetés: A megfelelő STO kábelezés elengedhetetlen az AGV biztonságos működéséhez

A Biztonsági PLC csatlakoztatása egy egyenáramú szervohajtáshoz Az STO bemenet alapvető lépése a biztonságos AGV táprendszer felépítésének.

A megbízható architektúra általában a következőket tartalmazza:

Biztonsági érzékelők → Biztonsági PLC → Kétcsatornás STO → DC szervo hajtás → AGV motor → mechanikus fék

A helyes STO-integráció a következőket nyújtja:

• Biztonságos nyomaték eltávolítás

• Váratlan mozgások megelőzése

• Továbbfejlesztett kezelővédelem

• Magasabb AGV megbízhatóság

A modern AGV- és AMR-gyártók számára a kétcsatornás STO-képességgel és a megfelelő Safety PLC-kompatibilitással rendelkező integrált egyenáramú szervomotorok kiválasztása elengedhetetlen a biztonságos, hatékony és nemzetközileg megfelelő automatizált szállítási rendszerek fejlesztéséhez.

11. Vezető AGV DC szervomotor márkák STO funkcióval

Ahogy az AGV (Automated Guided Vehicle) és az AMR (Autonomous Mobile Robot) rendszerek intelligensebbé és biztonságközpontúbbá válnak, az integrált STO (Safe Torque Off) funkcióval rendelkező egyenáramú szervomotorok iránti igény gyorsan növekszik.

A modern AGV-gyártók már nem kizárólag a következők alapján választanak ki motorokat:

• Névleges nyomaték

• Sebesség tartomány

• Feszültség

• Mechanikai méretek

Emellett értékelik:

• Funkcionális biztonsági képesség

• Kétcsatornás STO elérhetőség

• A kódoló visszajelzésének pontossága

• Kommunikációs protokollok

• Integrációs rugalmasság

• Hosszú távú megbízhatóság

• OEM testreszabási lehetőség

Az STO funkcióval rendelkező egyenáramú szervomotor lehetővé teszi az AGV-rendszerek számára, hogy biztonságosabb működést érjenek el a következők kombinációjával:

• Nagy teljesítményű mozgásvezérlés

• Zárt hurkú visszacsatolás

• Biztonsági nyomaték megszakítás

• Kompakt meghajtó architektúra

Az alábbiakban bemutatunk néhány vezető AGV DC szervomotor márkát és beszállítót, amelyek ipari mobil robotalkalmazásokhoz megfelelő megoldásokat kínálnak.

11.1 JKONGMOTOR – Integrált AGV DC szervomotor kétcsatornás STO megoldással

A JKONGMOTOR egy speciális gyártó, amely integrált szervomotorokra, integrált BLDC motorokra és testreszabott mozgásvezérlő megoldásokra összpontosít automatizálási berendezésekhez és mobil robotikához.

Az AGV és AMR alkalmazásokhoz a JKONGMOTOR integrált egyenáramú szervomotor-megoldásokat kínál, amelyek egyesítik:

• Kefe nélküli DC szervo motor

• Beépített szervo hajtás

• Kódoló visszajelzés

• Kétcsatornás STO biztonsági funkció

• Kommunikációs interfész lehetőségek

• Opcionális elektromágneses fék

Ezeket az integrált szervomotorokat olyan alkalmazásokhoz tervezték, amelyek megkövetelik:

• Kompakt telepítés

• Magas nyomatéksűrűség

• Megbízható 24/7 működés

• Egyszerű OEM integráció

A JKONGMOTOR AGV szervomotorok főbb jellemzői

Integrált motor + meghajtó kialakítás

A hagyományos AGV rendszerek gyakran megkövetelik:

• Külön motor

• Külső szervo erősítő

• Kiegészítő jeladó vezetékezés

A JKONGMOTOR integrált szervomotorjai csökkentik a rendszer bonyolultságát azáltal, hogy a motoregységen belül egyesítik a meghajtó elektronikát.

Előnyök:

• Csökkentett vezetékezés

• Kisebb kapcsolószekrény

• Gyorsabb telepítés

• Megnövelt megbízhatóság

STO biztonsági funkció AGV alkalmazásokhoz

A JKONGMOTOR AGV szervómegoldások támogatják az STO funkciókat, amelyek célja:

• Biztonságosan kapcsolja ki a motor nyomatékát

• Megakadályozza a váratlan mozgást

• Integrálható a Safety PLC rendszerekkel

Tipikus biztonsági architektúra:

Biztonsági PLC → STO bemenet → Integrált szervomotor → AGV kerékhajtás

Rugalmas feszültség opciók

A gyakori AGV konfigurációk a következők:

• 24V DC szervo motorok

• 48V DC szervo motorok

Alkalmas:

• Kis AMR-ek

• Raktári AGV-k

• Nagy teherbírású szállító robotok

OEM és ODM testreszabási képesség

Az AGV-gyártók gyakran testreszabott megoldásokat igényelnek, beleértve:

• Különleges tengely kialakítások

• Szerelőkarima módosítása

• Kódoló kiválasztása

• Sebességváltó integráció

• Fék konfiguráció

• Kommunikáció testreszabása

A JKONGMOTOR nagy hangsúlyt fektet az OEM/ODM projektekre a különböző AGV platformokhoz.

11.2 Maxon Motor – Nagy pontosságú szervomegoldások mobil robotokhoz

A maxon a nagy teljesítményű egyenáramú motorok és mozgásvezérlő rendszerek világszerte elismert gyártója.

A Maxon termékeket széles körben használják:

• Robotika

• Orvosi berendezések

• Automatizálási rendszerek

• Mobil robotok

Mozgásos megoldásaik a következőkről ismertek:

• Nagy pontosságú

• Kompakt kialakítás

• Kiváló dinamikus reakció

Előnyök AGV alkalmazásokhoz

A Maxon szervorendszerek a következőket kínálják:

• Kiváló minőségű BLDC motorok

• Fejlett vezérlők

• Kódoló visszajelzés

• Pontos sebességszabályozás

Alkalmasak:

• Kutatórobotok

• Autonóm platformok

• Nagy pontosságú mobil rendszerek

A nagyszabású AGV OEM projektek korlátozásai

Költségérzékeny AGV-gyártás esetén a következő szempontok lehetnek:

• Magasabb alkatrészköltség

• Kevesebb hangsúly az integrált motor-meghajtó megoldásokra

• Korlátozott testreszabhatóság a speciális AGV motorszállítókhoz képest

11.3 Kollmorgen – Ipari AGV hajtásrendszerek biztonsági funkciókkal

A Kollmorgen egy jól ismert mozgásvezérlő beszállító, amely:

• AGV gyártók

• Raktár automatizálás

• Ipari robotika

A Kollmorgen a következőket kínálja:

• Szervo motorok

• Szervo hajtások

• Mozgásvezérlők

• Biztonsággal kapcsolatos funkciók

AGV alkalmazási előnyök

A Kollmorgen oldatokat általában a következő esetekben használják:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Automatizált targoncák

• Logisztikai rendszerek gyártása

Az erősségek közé tartozik:

• Ipari megbízhatóság

• Nagy teljesítményű szervo vezérlés

• Fejlett biztonsági integráció

11.4 Siemens – Ipari szervohajtás ökoszisztéma STO-val

A Siemens kiterjedt ipari automatizálási megoldásokat kínál, beleértve:

• Szervo motorok

• Szervo hajtások

• Biztonsági PLC rendszerek

Mozgástermékeiket széles körben alkalmazzák:

• Intelligens gyárak

• Autóipari gyártás

• Ipari automatizálás

Előnyök

A Siemens megoldásai:

• Integrált biztonsági ökoszisztéma

• STO támogatás

• Biztonsági kommunikációs lehetőségek

• A szolgáltatás globális elérhetősége

Alkalmasak nagy ipari AGV-projektekhez, amelyek integrálást igényelnek a meglévő gyári automatizálási rendszerekkel.

11.5 Beckhoff – EtherCAT-alapú AGV mozgási megoldások

A Beckhoff Automation PC-alapú automatizálásáról és EtherCAT technológiájáról ismert.

Mozgásos megoldásaik támogatják:

• Szervo hajtások

• Biztonsági kommunikáció

• Elosztott vezérlési architektúrák

AGV előnyei

A Beckhoff rendszerek alkalmasak:

• Intelligens gyárak

• Nagyméretű AGV flották

• Ipar 4.0 környezetek

Főbb előnyei:

• EtherCAT kommunikáció

• Valós idejű mozgásvezérlés

• Biztonsági integráció

11.6 Bosch Rexroth – Nagy teherbírású AGV mozgásrendszerek

A Bosch Rexroth ipari mozgástechnikai és automatizálási megoldásokat kínál az igényes alkalmazásokhoz.

Termékeiket gyakran használják:

• Gyári logisztika

• Nehéz anyagmozgatás

• Ipari mobil platformok

Előnyök

Alkalmas:

• Nagy terhelésű AGV-k

• Nagy szállítójárművek

• Ipari környezetek

Erősségek:

• Magas megbízhatóság

• Robusztus ipari kivitel

• Teljes automatizálási ökoszisztéma

11.7 Schneider Electric – Biztonságorientált automatizálási megoldások

A Schneider Electric automatizálási termékeket kínál, többek között:

• Szervo rendszerek

• Biztonsági vezérlők

• Ipari szabályozási megoldások

Termékeiket széles körben használják:

• Gyártás

• Logisztikai automatizálás

• Feldolgozó iparágak

Az AGV alkalmazás előnyei

Az előnyök közé tartozik:

• Biztonsági integráció

• Ipari kommunikáció támogatása

• Globális mérnöki erőforrások

11.8 Oriental Motor – Compact Motion Solutions

Az Oriental Motor kompakt motormegoldásokat kínál automatizálási berendezésekhez.

A termékek a következőket tartalmazzák:

• Kefe nélküli DC motorok

• Szervo motorok

• Hajtóműves motorok

Megfelelő alkalmazások

Gyakori felhasználások:

• Kisméretű AGV-k

• Ellenőrző robotok

• Kompakt automatizálási rendszerek

Előnyök:

• Kompakt kialakítás

• Megbízható működés

• Könnyű integráció

11.9 Panasonic Industry – Szervomotorok automatizálási alkalmazásokhoz

A Panasonic Industry automatizálási alkatrészeket kínál, beleértve az ipari gépekben használt szervorendszereket.

Az alkalmazások a következők:

• Gyári automatizálás

• Robotika

• Precíziós berendezés

AGV előnyei

Az előnyök közé tartozik:

• Stabil szervo teljesítmény

• Kódoló visszajelzés

• Ipari megbízhatóság

11.10 Yaskawa – Nagy teljesítményű szervomozgató rendszerek

A Yaskawa Electric az ipari szervotechnológia egyik fő szállítója.

Termékeiket széles körben használják:

• Robotika

• Automatizálás

• Gyártási rendszerek

Az AGV alkalmazási erősségei

Előnyök:

• Fejlett szervo vezérlés

• Magas megbízhatóság

• Globális ipari tapasztalat

Alkalmas:

• Nagy teljesítményű AGV platformok

• Gyári automatizálási környezetek

11.11 Vezető AGV egyenáramú szervomotor-márkák összehasonlítása az STO-val

11.12 Hogyan válasszuk ki a megfelelőt AGV DC szervomotor szállító STO-val

Az AGV szervomotor szállítójának kiválasztásakor a gyártóknak értékelniük kell:

1. Biztonsági képesség

Ellenőrzés:

• Kétcsatornás STO támogatás

• Biztonsági PLC kompatibilitás

• Funkcionális biztonsági dokumentáció

2. Motorteljesítmény

Fontos paraméterek:

• Névleges nyomaték

• Csúcsnyomaték

• Sebesség tartomány

• Kódoló felbontás

• Hőteljesítmény

3. Integrációs szint

Az integrált megoldások:

• Kisebb beépítési hely

• Kevesebb vezetékezés

• Gyorsabb telepítés

4. Testreszabási támogatás

Az AGV OEM gyártóknak gyakran szükségük van:

• Sebességváltó illesztés

• Fék integráció

• Tengely testreszabása

• Kommunikációs adaptáció

5. Termelési képesség

Kereskedelmi AGV-projekteknél vegye figyelembe:

• Gyártási kapacitás

• Minőségellenőrzés

• Mérnöki támogatás

• Hosszú távú ellátási stabilitás

Következtetés: A legjobb kiválasztása AGV DC szervomotor STO funkcióval

Az ideális AGV szervomotor szállító az alkalmazási követelményektől függ.

A nagy ipari automatizálási projektekhez olyan globális márkák, mint a Siemens, a Kollmorgen, a Beckhoff és a Yaskawa kínálnak kiforrott automatizálási ökoszisztémákat.

Az AGV OEM gyártók számára, akik:

• Integrált DC szervomotorok

• Kétcsatornás STO funkció

• Kompakt kialakítás

• OEM/ODM testreszabás

• Versenyképes költség-teljesítmény arány

az olyan speciális beszállítók, mint a JKONGMOTOR , rugalmas alternatívát kínálnak a következő generációs AGV és AMR hajtásrendszerek fejlesztéséhez.

Egy megbízható AGV mozgási megoldásnak a következőket kell kombinálnia:

Nagy hatékonyságú egyenáramú szervomotor + beépített meghajtó + jeladó visszacsatolás + kétcsatornás STO + opcionális mechanikus fék

biztonságos, hatékony és megbízható autonóm szállítási teljesítmény elérése érdekében.

Következtetés: Biztonságosabb és hatékonyabb AGV energiarendszerek építése alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorokkal

A megfelelő kisfeszültségű egyenáramú szervomotor kiválasztása és a kétcsatornás STO funkcionalitás integrálása kritikus lépések a megbízható AGV rendszerek tervezésében.

Egy jól megtervezett AGV hajtásmegoldásnak egyensúlyban kell lennie:

• Nyomaték teljesítmény

• Energiahatékonyság

• Biztonsági megfelelés

• Kommunikációs képesség

• Mechanikai megbízhatóság

A modern AGV és AMR gyártók számára az STO-val integrált egyenáramú szervomotorok kompakt, intelligens és biztonságorientált mozgási megoldást kínálnak, amely támogatja az intelligens logisztika és ipari automatizálás jövőbeli fejlesztését.

Az AGV motor beszállítójának kiválasztásakor a gyártóknak nem csak a motor specifikációit kell előnyben részesíteniük, hanem a testreszabási képességet, a biztonsági integrációs tapasztalatokat és a hosszú távú műszaki támogatást is.

GYIK – AGV DC szervomotorok STO funkcióval

1. Mi az STO funkció az AGV DC szervomotorokban?

Válasz:

Az STO (Safe Torque Off) letiltja a motor nyomaték generálását a szervohajtás kimenetének biztonságos leállításával, megakadályozva ezzel az AGV váratlan elmozdulását.

2. Miért kell az AGV szervomotorokhoz STO funkció?

Válasz:

Az STO javítja az AGV biztonságát azáltal, hogy megakadályozza a motor nem szándékos működését vészleállások, karbantartások vagy biztonsági események során.

3. Az STO önmagában meg tudja akadályozni az AGV elcsúszását lejtőn?

Válasz:

Nem. Az STO megszünteti a motor nyomatékát, de nem tudja fizikailag megtartani az AGV-t. Lejtőntartáshoz és nagy terhelésű alkalmazásokhoz mechanikus fék szükséges.

4. Mi a különbség a hardveres STO és a szoftveres STO között?

Válasz:

A hardveres STO független biztonsági áramköröket használ a motor nyomatékának letiltására, míg a szoftveres STO a vezérlőszoftver-parancsokra támaszkodik. A hardver STO nagyobb biztonságot nyújt az ipari AGV-k számára.

5. Az AGV-knek 24 V-os vagy 48 V-os egyenáramú szervomotorokat kell használniuk?

Válasz:

A 24 V-os szervomotorok kompakt AGV-khez és kis terhelésekhez alkalmasak, míg a 48 V-os szervomotorok a nagy teljesítményű, nagyobb nyomatékot és hatékonyságot igénylő AGV-ekhez.

6. Hogyan működik a mechanikus fék STO-val az AGV rendszerekben?

Válasz:

A mechanikus fék fizikailag reteszeli a motor tengelyét vagy kerekét, míg az STO eltávolítja a motor nyomatékát. Együtt biztonságos megállást és megbízható pozíciótartást biztosítanak.

7. Az STO javíthatja az AGV akkumulátor élettartamát?

Válasz:

Igen. Az STO csökkenti a szükségtelen motoráram-fogyasztást készenléti körülmények között, így javítja az akkumulátor hatékonyságát és csökkenti a hőtermelést.

8. Hogyan csatlakozik a biztonsági PLC az AGV szervomotor STO bemeneteihez?

Válasz:

A Safety PLC kétcsatornás biztonsági jeleket küld közvetlenül a szervohajtás STO bemeneteire, hogy letiltja a motor nyomatékát biztonsági események alatt.

9. Milyen AGV alkalmazásokhoz van szükség STO és mechanikus fékekre?

Válasz:

A nagy teherbírású AGV-k, automata targoncák, lejtős üzemű járművek és nagy terheket szállító mobil robotok általában STO- és mechanikus féket is igényelnek.

10. Mely márkák kínálnak STO funkcióval rendelkező AGV DC szervomotorokat?

Válasz:

A vezető beszállítók közé tartozik a JKONGMOTOR, a Kollmorgen, a Siemens, a Beckhoff, a Bosch Rexroth, a Yaskawa, a Maxon és más ipari mozgásvezérlő gyártók.