Hogyan javítható az AGV akkumulátor élettartama és hasznos teherbírása alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorokkal?

A modern esetében automatizált irányított járművek (AGV) és az autonóm mobil robotok (AMR) két teljesítménymutató mindig szorosan összefügg:

Az akkumulátor üzemideje és terhelhetősége.

A túl sok energiát fogyasztó járműnek nagyobb akkumulátorra van szüksége. De a nagyobb akkumulátor súlyt is növel, csökkentve a jármű terhelhetőségét.

Éppen ezért a vontatási rendszer gondos figyelmet érdemel.

Egy megfelelően megtervezett kisfeszültségű egyenáramú szervomotor-rendszer segíthet az AGV-gyártóknak a következők javításában:

• Energiahatékonyság

• Akkumulátor üzemidő

• Indítási és emelkedő nyomaték

• A hasznos teher/jármű tömeg aránya

• Mozgáspontosság

• Regeneratív fékezés

• Hőstabilitás

• A hajtáslánc általános hatékonysága

Az egyesült államokbeli AGV projekteknél a motorok kiválasztását a szélesebb gépbiztonsági kereteken belül is figyelembe kell venni. A jelenlegi hivatkozások közé tartozik az ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 és az ANSI/ITSDF B56.5-2024.

AGV DC szervomotor megoldások

Az AGV hajtásrendszereknek többre van szükségük az egyszerű motorforgatásnál. A hajtómotornak szabályozott nyomatékot, pontos fordulatszám-szabályozást, egyenletes gyorsulást és megbízható visszacsatolást kell biztosítania, miközben alacsony feszültségű egyenáramú akkumulátorrendszerről dolgozik. Emiatt a DC szervomotorokat, az integrált egyenáramú szervomotorokat, a hajtóműves egyenáramú szervomotorokat, az STO szervomotorokat és az AGV-agymotorokat általában használják az AGV és AMR hajtásarchitektúrákban.

A JKONGMOTOR számos egyenáramú szervomotor-konfigurációt kínál, amelyek a különböző AGV terheléshez, sebességhez, helyhez, védelmi és biztonsági követelményekhez illeszthetők.

AGV DC szervomotor termékcsalád

Jkongmotor testreszabott szervomotor-mozgások

Egyablakos integrált egyenáramú szervomotor-megoldás szolgáltató

1. Integrált DC szervomotor

Az integrált egyenáramú szervomotor egyetlen kompakt házban egyesíti a motort, a szervohajtást és a jeladót. Ez az architektúra csökkenti a külső kábelezést és helyet takarít meg a telepítéshez, így különösen hasznos a kompakt AGV és AMR alvázak esetében.

Támogatja a zárt hurkú mozgásvezérlést a sebesség, pozíció és nyomaték tekintetében , míg az integrált elektronika leegyszerűsíti a motor és a járművezérlő közötti kapcsolatot. Az integrált szervoarchitektúrákat széles körben használják, ahol az alváz helye és a kábelezés hatékonysága fontos tervezési szempont.

Tipikus AGV alkalmazások:

• Raktári AGV-k

• AMR hajtott kerekek

• Autonóm anyagmozgató robotok

• Válogató robotok

• Kompakt mobil robotok

2. Bolygókerekes DC szervomotor

A bolygókerekes egyenáramú szervomotor az egyenáramú szervomotort bolygókerekes sebességváltóval kombinálja, hogy növelje a kimenő nyomatékot, miközben megtartja a kompakt hajtásláncot.

Ez a konfiguráció akkor megfelelő, ha az AGV erősebb keréknyomatékot igényel az indításhoz, gyorsításhoz, felmászáshoz vagy nagyobb rakomány szállításához . A sebességváltó azt is lehetővé teszi, hogy a motor nagyobb sebességgel működjön, miközben alacsonyabb fordulatszámú teljesítményt biztosít a keréknél.

Tipikus alkalmazások:

• Nagy teherbírású AGV-k

• Raktári szállítójárművek

• Raklapkezelő robotok

• Mobil anyagmozgató berendezések

• Nagy nyomatékot igénylő AGV hajtott kerekek

3. Csigahajtóműves DC szervomotor

A csigahajtóműves egyenáramú szervomotor egy csigahajtóművet integrál az egyenáramú szervomotorral. Magas csökkentési aránya alkalmassá teszi a nagy kimeneti nyomatékot és szabályozott alacsony fordulatszámú mozgást igénylő alkalmazásokhoz.

A csigahajtómű a hajtómű kialakításától és működési feltételeitől függően hasznos tehertartási tulajdonságokat is biztosíthat. Ez alkalmazhatóvá teszi az AGV-mechanizmusokhoz, ahol fontos a szabályozott mozgás és a mechanikus tartás.

Tipikus alkalmazások:

• Nagy terhelésű AGV hajtásrendszerek

• Emelő és pozícionáló mechanizmusok

• Szállítószalag szállító berendezés

• Ipari mobil robotok

• Automatizált kezelőrendszerek

4. Fékbe integrált egyenáramú szervomotor

A fékbe integrált egyenáramú szervomotor egyetlen egységben egyesíti a szervomotort, a kódolót, a hajtást és az elektromágneses féket.

A fék különösen akkor hasznos, ha az AGV-mechanizmusnak meg kell tartania a pozícióját a motor teljesítményének leállítása után . Megfontolható emelőtengelyeknél, függőleges szerkezeteknél, ferde berendezéseknél és olyan alkalmazásoknál, ahol meg kell akadályozni az ellenőrizetlen mechanikai mozgást.

Tipikus alkalmazások:

• AGV emelőszerkezetek

• Függőleges átviteli rendszerek

• Automatizált kezelő berendezések

• Ferde hajtású mechanizmusok

• Mobil robotok tartási követelményekkel

5. IP65 beépített DC szervomotor

Az IP65 integrált egyenáramú szervomotort AGV alkalmazásokhoz tervezték, ahol a motor porral, fröccsenő vízzel vagy nehéz ipari körülményekkel találkozhat.

Integrált motor- és hajtás-architektúrája ötvözi a kompakt telepítést a fokozott burkolatvédelemmel. Ez hasznossá teszi raktári logisztikában, mobil gépekben, kültéri használatra alkalmas berendezésekben és ipari AGV-kben, ahol a környezetvédelem fontos követelmény. A JKONGMOTOR IP65-ös védelmet kínál az integrált szervomotor-platform elérhető konfigurációjaként.

Tipikus alkalmazások:

• Kültéri használatra alkalmas AGV-k

• Logisztikai robotok

• Gyári szállítójárművek

• Mobil anyagmozgató berendezések

• Pornak kitett ipari környezetek

6. AGV STO DC szervomotor

Az AGV STO DC szervomotort olyan AGV és AMR rendszerekhez tervezték, ahol a Safe Torque Off (STO) a mozgásvezérlő biztonsági architektúra része.

Az STO letiltja a hajtás azon képességét, hogy motornyomatékot generáljon, ha a biztonsági funkció aktiválva van. Ezért eltér a normál mozgásparancstól: az STO megakadályozza a nyomaték generálását, ahelyett, hogy egyszerűen lassításra utasítaná a járművet.

Tipikus alkalmazások:

• Autonóm mobil robotok

• Ember által hozzáférhető raktárterületek

• Intelligens logisztikai rendszerek

• Automatizált anyagmozgatás

• A biztonsággal kapcsolatos hajtási funkciókat igénylő AGV-k

7. AGV Hub Motor

Az AGV Hub Motor integrálja a hajtómotort a kerékbe vagy a kerékagy-szerelvénybe, így kompakt kerékhajtási megoldást hoz létre.

A hagyományos motor plusz sebességváltó elrendezéshez képest az agymotor csökkentheti a mechanikus erőátviteli alkatrészek számát, és jobban kihasználhatja a korlátozott alvázteret. Különösen fontos a kompakt AGV-k, AMR-ek, autonóm szállítórobotok és alacsonypadlós mobil platformok esetében . A kerékagy-motor architektúrát a kerékátmérő, a jármű terhelése, a szükséges nyomaték, a sebesség és a hőviszonyok alapján kell kiválasztani.

Miért válasszon integrált DC szervomotort az AGV-khez?

A fő előny a rendszerszintű integráció, nem pedig az egyszerű motorteljesítmény.

Kompakt telepítés

A motor, a kódoló és a meghajtó elektronika egy szerelvénybe kombinálható, így csökken a külön szervohajtás szerelési pozíció szükségessége.

Egyszerűsített vezetékezés

Az integrált szervoarchitektúra csökkentheti a motor és a jeladó kábelének elvezetését a motor és a külső meghajtó között, ami segít leegyszerűsíteni az AGV elektromos tervezését.

Zárt hurkú mozgásvezérlés

A kódoló visszacsatolás lehetővé teszi a kerék sebességének és helyzetének pontos szabályozását, ami fontos az AGV navigációhoz és a kerék szinkronizált működéséhez.

Rugalmas kommunikáció

A konfigurációtól függően az AGV szervorendszerek támogathatnak olyan kommunikációs módszereket, mint a CANopen, RS485/Modbus és EtherCAT . Ezeket az interfészeket általában szervotengelyek és AGV vezérlők integrálására használják.

Többféle mechanikai konfiguráció

A bolygókerekes sebességváltók, csigahajtóművek, fékek, vízálló házak és agy-hajtású szerkezetek lehetővé teszik a motor különböző AGV architektúrákhoz való hozzáigazítását.

Egy platform a különböző AGV hajtásokhoz

A JKONGMOTOR integrált szervoplatformja többféle mechanikai és vezérlési konfigurációt lefed, beleértve a 24V/48V DC rendszereket, a sebességváltó opciókat, a fékkonfigurációkat, a kódoló visszacsatolását, az IP-besorolású házakat, valamint a Pulse, RS485, CANopen és EtherCAT interfészt . A cég AGV megoldási oldala az IDC60 és IDC80 sorozatú konfigurációkat és a 26 W-tól 1000 W-ig terjedő teljesítménytartományt sorolja fel.

Ez lehetővé teszi az AGV-gyártók számára, hogy a motor architektúráját a jármű tényleges kialakításának megfelelően válasszák ki, ahelyett, hogy minden alkalmazáshoz egy motorkonfigurációt használnának.

Az OEM AGV projekteknél a motor nyomatéka, a kerék mérete, a jármű tömege, a sebesség, az akkumulátor feszültsége, a sebességváltó áttétele, a kódoló típusa, a kommunikációs protokoll, a védelmi besorolás és a biztonsági követelmények együttesen értékelhetők a megfelelő egyenáramú szervohajtási megoldás kifejlesztéséhez.

Miért kritikusak az alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok az AGV akkumulátor-élettartam és hasznos teherbírás szempontjából?

A vontatómotor az akkumulátor energiáját a keréknyomatékmá alakítja, amely ténylegesen mozgatja az AGV-t.

Emiatt a motor hatékonysága közvetlen hatással van arra, hogy a jármű mennyi energiát fogyaszt az egyes szállítási ciklusok során.

Az egyszerű nyílt hurkú hajtásokkal ellentétben a zárt hurkú egyenáramú szervorendszer folyamatosan figyeli a motor helyzetét és fordulatszámát a visszacsatoláson keresztül, és beállítja a kimenetet az aktuális működési feltételeknek megfelelően.

Ez különösen értékes, mert az AGV-k ritkán működnek egyetlen állandó terhelés mellett.

Tipikus AGV működési feltételek

Egy AGV-nek többször is szüksége lehet:

Start → Gyorsítás → Sebesség → Lassítás → Leállítás → Fordulás → Hátramenet → Újraindítás

A szükséges nyomaték jelentősen változhat az egyes fokozatok között.

Egy megfelelően kiválasztott szervorendszer gyorsan reagál ezekre a változó követelményekre, ahelyett, hogy rögzített kimeneten működne.

Az akkumulátor hatékonysága és a jármű tömege összefügg

Az alapvető kapcsolat a következő:

Elektromos energia = akkumulátorfeszültség × áram × működési idő

A szükségtelen áram csökkentése csökkentheti a teljes energiafogyasztást, miközben megőrzi a szükséges keréknyomatékot.

Ugyanakkor maga a hajtáslánc hozzájárul a jármű tömegéhez.

Az alapvető terhelési viszony a következő:

Nettó hasznos teher = megengedett bruttó járműtömeg − jármű saját tömege

Ez fontos tervezési lehetőséget teremt.

A kompaktabb motor, az integrált hajtás vagy az optimalizált sebességváltó csökkentheti a rendszer súlyát, és további kapacitást szabadíthat fel a rakomány számára.

Miért fontos az integráció?

Egy modern integrált szervomotor a következőket kombinálhatja:

Motor + jeladó + szervo hajtás + vezérlő elektronika

egyetlen kompakt egységbe.

Ez csökkentheti:

• A vezetékezés bonyolultsága

• Szekrény hely

• Külső meghajtó alkatrészek

• Telepítési idő

• A hajtáslánc teljes lábnyoma

A helyszűke AGV-alváztervek esetében ezek a részletek jelentős hatással lehetnek a jármű végső architektúrájára.

Hogyan csináld Az alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok meghosszabbítják az AGV akkumulátor üzemidejét a nagy hatékonyságú és a regeneratív fékezés révén?

Az akkumulátor üzemidejét nem szabad pusztán a motor adattábláján szereplő teljesítmény alapján becsülni.

A hasznosabb mérés az AGV valós munkaciklusa alatt elfogyasztott energia.

Egy gyakorlati közelítés a következő:

Felhasznált akkumulátor energia ≈ Átlagos DC bemeneti teljesítmény × működési idő

Mivel az AGV-k folyamatosan gyorsulnak és lassulnak, az átlagos teljesítmény jelentősen eltérhet a motor névleges teljesítményétől.

Nagy hatékonyságú működés

A szervo-vezérelt motor a nyomatékot az aktuális igénynek megfelelően tudja beállítani.

Egyenletes menet közben a szükséges nyomaték viszonylag alacsony lehet.

Gyorsítás közben a rendszernek átmenetileg sokkal nagyobb nyomatékra lehet szüksége.

Ez a dinamikus vezérlés lehetővé teszi, hogy a hajtáslánc jobban illessze az elektromos bemenetet a mechanikai igényekhez.

Regeneratív fékezés

A regeneratív fékezés egy másik potenciális energiatakarékossági mechanizmus.

A lassítás során a motor generátorként működhet. Ahelyett, hogy az összes kinetikus energiát hővé alakítanánk súrlódáson vagy fékellenálláson keresztül, ennek az energiának egy része visszavezethető az egyenáramú buszra.

A visszanyert energia ekkor a következő lehet:

Visszatért az akkumulátorhoz

vagy

Máshol is használják a DC buszon

a rendszer architektúrától függően.

A regeneratív fékezést azonban helyesen kell megtervezni.

A lassítás során az egyenáramú busz feszültsége gyorsan emelkedhet. A rendszernek ezért megfelelő módszerre van szüksége a regenerált energia kezelésére, figyelembe véve az akkumulátor befogadását, a töltöttségi állapotot, a vezérlő határait, a hőmérsékletet és a fékezési frekvenciát.

Ahol a regeneratív fékezés biztosítja a legtöbb értéket

A regeneratív fékezés különösen fontos az olyan AGV-k esetében, amelyek gyakori:

• Megáll

• Indul

• Irányváltások

• Lassítási események

• Rövid szállítási ciklusok

• Függőleges vagy lejtős mozgás

Ezeknél az alkalmazásoknál a befejezett ciklusonkénti Wh gyakran hasznosabb KPI, mint az elméleti motorhatásfok.

Hogyan növeli közvetlenül az egyenáramú szervók nagy teljesítménysűrűségű kialakítása az AGV nettó terhelhetőségét?

A hasznos teherbírás elsősorban a hajtáslánc és a jármű tömegével kapcsolatos probléma.

Az AGV-nek elegendő vonóerőt kell termelnie ahhoz, hogy legyőzze:

Gördülési ellenállás + Grafikus ellenállás + Gyorsulási erő + Egyéb mechanikai veszteségek

Az egyszerűsített kapcsolat a következő:

Keréknyomaték = vonóerő × keréksugár

Ez az oka annak, hogy a motor kiválasztása nem választható el a kerékátmérőtől, a sebességváltó áttételétől, a jármű tömegétől vagy a gyorsulási követelményektől.

A nyomatéksűrűség többet számít, mint önmagában a motor mérete

A nagyobb motor nagyobb nyomatékot biztosít, de a következőket is hozzáadja:

• Súly

• Kötet

• Költség

• Hőterhelés

• Akkumulátor igény

A jobb tervezési cél általában a nagyobb használható nyomatéksűrűség.

Más szóval:

Praktikusabb kerékteljesítmény a kisebb motortömegből és -térfogatból

Egy kompakt szervorendszer segíthet elérni ezt az egyensúlyt.

Az indítási nyomaték különösen fontos

A maximális hasznos teherbírását hordozó AGV-nek nagyon alacsony fordulatszámon jelentős nyomatékra lehet szüksége.

Ez különösen igaz, ha a jármű:

• Pihenésből indul

• Nehéz terheket hordoz

• Rámpákra mászik

• Gyorsan gyorsul

• Nagyobb ellenállású padlón működik

Emiatt a motort a folyamatos nyomaték és a csúcsnyomaték alapján kell értékelni , nem egyszerűen a névleges teljesítményét.

A hajtáslánc legfontosabb paraméterei

A cél nem egyszerűen a lehető legnagyobb motor felszerelése.

A cél a szükséges elérése sebesség, forgatónyomaték, gyorsulás, mászási képesség és hőtartalék a legalacsonyabb gyakorlati rendszersúllyal.

Hogyan válasszuk ki a megfelelőt Alacsony feszültségű egyenáramú szervorendszer, hogy megfeleljen az Egyesült Államok AGV biztonsági és ipari szabványainak?

Nem elég csak azért választani motort, mert a névleges feszültsége megegyezik az akkumulátorral.

Egy amerikai AGV projektnek értékelnie kell a teljes járművet és annak biztonsági architektúráját.

A jelenlegi iparági referenciák közé tartozik az ANSI/A3 R15.08 sorozat az ipari mobil robotokhoz és az ANSI/ITSDF B56.5-2024 a vezető nélküli és automatikus irányítású ipari járművekhez.

A terméktől és az alkalmazástól függően más szabványok és követelmények is érvényesek lehetnek.

Fontos kiválasztási tényezők

Elektromos kompatibilitás

Ellenőrizze az akkumulátor névleges feszültségét, valamint a minimális és maximális üzemi feszültséget.

A névleges 24 VDC vagy 48 VDC akkumulátorrendszer töltés és kisütés során jelentős feszültségingadozást tapasztalhat.

Csúcsáram

A gyorsulás és a nagy hasznos teherviszonyok lényegesen nagyobb áramerősséget eredményezhetnek, mint a normál cirkáló.

Az akkumulátornak, a vezetékeknek, a vezérlőnek és a védelmi eszközöknek el kell viselniük a várható áramerősséget.

Visszacsatolás

A kódolónak biztosítania kell a vezérlési architektúra által megkövetelt felbontást, visszacsatolás típusát és kommunikációs interfészt.

Biztonsági funkciók

A vészleállítást, a hibareakciót, a fékezési viselkedést, a nyomaték eltávolítását és a biztonsággal kapcsolatos vezérlőket a teljes AGV-rendszer részeként kell értékelni.

Környezetvédelem

A motornak meg kell felelnie a valós környezetnek, beleértve:

• Por

• Nedvesség

• Hőmérséklet

• Sokk

• Rezgés

• Bejutási expozíció

Mechanikai integráció

Ellenőrzés:

• Szerelési méretek

• Tengely konfiguráció

• Sebességváltó interfész

• Kerékcsatlakozás

• Kábelvezetés

• Szabad alváz hely

Kritikus megkülönböztetés

A motor megfelelősége nem azonos az AGV-rendszer megfelelőségével.

A teljes gépet meg kell tervezni, fel kell mérni a kockázatot, meg kell őrizni és érvényesíteni kell a rendeltetésszerű használatára vonatkozó követelményeknek megfelelően.

Hogyan frissíthetik az OEM-ek és a flottaüzemeltetők a régi AGV-meghajtókat? Kisfeszültségű DC szervorendszerek?

Meglévő AGV frissítése örökölt meghajtóról szervo architektúrára a működési adatokkal kell kezdeni , nem pedig a feltételezésekkel.

A gyakorlati utólagos beépítési értékelésnek rögzítenie kell:

Tipikus retrofit architektúra

Egy modernizált vontatási rendszer így nézhet ki:

Akkumulátor → DC védelem → Szervo hajtás → DC szervomotor → Sebességváltó → Hajtókerék

A kódoló visszaadja a működési információkat a vezérlőnek.

Az AGV vezérlőrendszer ezután olyan parancsokat kezel, mint:

Sebesség → Irány → Gyorsulás → Lassítás → Hibareakció

Az ipari kommunikáció olyan interfészeken keresztül is integrálható, mint a CANopen, EtherCAT, RS-485/Modbus vagy más támogatott protokoll.

A fokozatos felújítás csökkentheti a kockázatot

Egy gyakorlati megközelítés az, hogy először egy vontatási modult kell érvényesíteni.

A prototípust ezután a következőkre lehet értékelni:

Jelenlegi fogyasztás

Gyorsulás

Fékezés

Hőteljesítmény

Teljes teherbírású működés

Akkumulátor üzemidő

Kommunikációs megbízhatóság

Hibás viselkedés

Amint a mért eredmények elérik a tervezési célt, ugyanaz az architektúra alkalmazható további járművekre.

Hogyan akadályozza meg az egyenáramú szervók kiváló hőkezelése az AGV akkumulátor idő előtti leépülését?

A hőkezelést gyakran alábecsülik az AGV-motorok összehasonlításakor.

Az a motor, amely ismételten megközelíti a termikus határát, nagyobb elektromos veszteséget termelhet, és további hőt adhat át a környező hajtásláncnak.

Az eredmény láncreakció lehet:

Nagyobb veszteségek → Több hő → Magasabb hőmérséklet → Nagyobb terhelés az alkatrészeken

Az akkumulátor hőmérséklete is számít.

A lítium-ion akkumulátor öregedését befolyásolja a hőmérséklet, a töltöttségi állapot, a töltési feltételek és a működési profil. A megnövekedett hőmérséklet számos üzemi körülmény között felgyorsíthatja a leromlást.

Ez azt jelenti, hogy a hajtáslánc hatékonysága nem csak az árammegtakarításról szól.

Segíthet szabályozni az akkumulátort és az elektronikát körülvevő hőkörnyezetet is.

Főbb hőforrások egy AGV hajtásláncban

A teljes hőterhelés származhat:

• Réz veszteségek

• Vasveszteségek

• Csapágysúrlódás

• Vezérlő kapcsolási veszteségei

• Sebességváltó veszteségek

• Gumiabroncs- és gördülési veszteségek

Ezért a megfelelő méretű motort megfelelően kell kiválasztani a folyamatos üzemi követelményeknek , nem csak a rövid távú csúcsteljesítményt.

A hőtervezés során figyelembe kell venni a teljes rendszert

A fontos változók a következők:

Környezeti hőmérséklet

Üzemi ciklus

Csúcsterhelési frekvencia

Folyamatos nyomaték

Motor szerelés

Ház kialakítása

Légáramlás

Hőátvitel az alvázra

A cél egy stabil üzemi hőmérséklet az egész vontatási rendszerben.

Mi a mérhető ROI- és TCO-csökkentés az alacsony feszültségű egyenáramú szervók amerikai raktárakban történő telepítésével?

A szervokorszerűsítés pénzügyi értékét a tényleges flottaadatokból kell mérni.

Az egyszerű motor vételár nem tükrözi a valós birtoklási költséget.

Praktikus AGV TCO modell

TCO = hardver + energia + karbantartás + leállás + akkumulátor + csere + töltési infrastruktúra

Egy kisfeszültségű egyenáramú szervorendszer potenciálisan több ilyen változóra is hatással lehet egyidejűleg.

Energiafogyasztás

Intézkedés:

kWh üzemóránként

De egy még erősebb működési KPI:

Wh egy befejezett szállítási ciklusonként

Ez lehetővé teszi a különböző hajtástechnológiák összehasonlítását azonos útvonal és hasznos terhelés mellett.

Az akkumulátor kihasználtsága

Az alacsonyabb energiafogyasztás növelheti a töltési ciklusok közötti hasznos működési időt, a következőktől függően:

• Az akkumulátor kémiája

• Töltési stratégia

• Hasznos teher

• Utazási távolság

• Működési környezet

• Üzemi ciklus

Karbantartás

A zárt hurkú meghajtók további diagnosztikai adatokat szolgáltathatnak.

A rendszertől függően a karbantartó csapatok felügyelhetik:

Kódoló hibái

Túláram

Túlmelegedés

Kommunikációs hibák

Motor állapota

Vezetési riasztások

A jobb diagnosztika csökkentheti a hibaelhárítási időt.

Állásidő

Az automatizált raktárak esetében az állásidőnek nagyobb pénzügyi hatása lehet, mint magának a motor beszerzési árának.

A könnyebben diagnosztizálható, cserélhető és karbantartható vontatási rendszer a kezdeti hardverköltségen felül is értéket jelenthet.

A rakomány termelékenysége

A hasznos terhelést az energiafogyasztással együtt kell mérni.

Csak kérdezés helyett:

'Hány kilogrammot bír el az AGV?'

Hasznosabb működési mérőszám lehet:

'Hány kilogrammot tud az AGV szállítani akkumulátoronként?'

További hasznos KPI-k:

üzemóránként szállított kg

teljesített küldetések töltésenként

Wh per tonnakilométer

töltési események műszakonként

Ezek a mutatók tisztább képet adnak a flottaüzemeltetőknek a hajtáslánc valós termelékenységéről.

Az AGV akkumulátor élettartamának és hasznos terhelhetőségének javítása alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorok használatával: 1,5 tonnás AMR újratervezési esettanulmány

Ez az újratervezési projekt 1,5 tonnás, nagy teherbírású látens AGV / merülő AMR -re összpontosított. egy európai intralogisztikai automatizálási gyártó által kifejlesztett

Az ügyfél három gyakorlati problémával szembesült:

Az alváz nagy tömege csökkentette a tényleges hasznos teherbírást.

Az akkumulátor üzemideje a kívánt 8 órás működési cél alatt volt.

Az alváz korlátozott helye és a túl sok vezetékezés egyre nehezebbé tette az elektromos integrációt.

A megoldás az volt, hogy a hagyományos osztott motor-hajtás architektúrát kettősre cserélték 48 V-os alacsony feszültségű integrált egyenáramú szervomotorok , amelyek a motort és a meghajtó elektronikát kompakt kerékhajtású modulokká egyesítik CANopen/EtherCAT kommunikációval.

Újratervezési eredmények

Legfontosabb eredmény: Az újratervezett AGV 7,3 kg -mal csökkentette a hajtáslánc tömegét, növelte az üzemi tartósságot 7,5-ről 10,2 órára , és 1000 kg-ról 1250 kg-ra növelte a tényleges hasznos terhelést ugyanazzal a 48V/100Ah lítium akkumulátorcsomaggal.

Az eredeti AGV kialakítás és korlátai

Az eredeti jármű hagyományos osztott motor-vezető architektúrát használt.

A motorokat a hajtókerekek mellé, míg a szervohajtásokat külön a fő elektromos rekeszbe szerelték fel.

Ez az architektúra számos kihívást jelentett a kompakt, nagy teherbírású AMR-ben.

1. A hajtáslánc túlzott tömege

A két motor, a külső szervohajtások, a kábelköteg, a csatlakozók, az árnyékolás és a rögzítőelemek együttes tömege elérte a 18,5 kg -ot..

A rögzített össztömeg-határral rendelkező járművek esetében ez a többlettömeg közvetlenül csökkentette az AGV által legálisan és mechanikusan szállítható rakomány mennyiségét.

2. Hosszú nagyáramú kábel fut

A különálló hajtásarchitektúra miatt nagy áramerősségű motorkábelekre volt szükség a központi elektromos ház és a kerékhajtás között.

A kompakt AMR-ben ezek a kábelek értékes telepítési helyet foglalnak el, és bonyolítják az elvezetést.

A kábelellenállás révén további elektromos veszteségeket is okozhatnak.

3. Korlátozott belső tér

Két külső szervohajtás külön szekrényt és DIN-sínre szerelhető helyet igényelt.

Ez csökkentette a következő helyiségek számát:

Akkumulátor alkatrészek

PLC és I/O

Biztonsági hardver

Kommunikációs berendezések

Hőgazdálkodási alkatrészek

Szolgáltatás hozzáférés

4. Az akkumulátor üzemideje a cél alatt

Az eredeti rendszer körülbelül 7,5 órás működést ért el akkumulátorral 48V/100Ah lítium .

A várhatóan kiterjesztett raktárműveleteket támogató nehézgépjárművek esetében ez csekély működési árrést hagyott maga után.

Az integrált 48V DC szervo megoldás

A három probléma egyidejű megoldása érdekében az ügyfél az osztott hajtásrendszert kettőre cserélte 48V alacsony feszültségű integrált DC szervomotorok.

Az új architektúra a motort és a meghajtó elektronikát közvetlenül a kerékhajtás modulba integrálja.

Új hajtáslánc architektúra

48V-os akkumulátor

↓

Fő AGV vezérlő / PLC

↓

CANopen / EtherCAT kommunikációs busz

↓

Kettős 48V-os integrált DC szervomotor

↓

Meghajtó kerekek

Ez jelentősen csökkenti a központi elektromos szekrénybe szerelt berendezések mennyiségét.

Az új megoldás támogatja a nagy csúcs túlterhelési nyomatékot , a zárt hurkú vezérlést és a buszalapú kommunikációt is.

Hogyan növelte meg az integrált DC szervorendszer az akkumulátor élettartamát

Az akkumulátor üzemidejének javulását több mérnöki változtatás okozta, nem pedig az akkumulátor bővítése.

Csökkentett kábelveszteség

Az eredeti rendszerben erősáramú motorkábelek kötötték össze a központi hajtáselektronikát a vontatómotorokkal.

A vezető elektromos teljesítményvesztesége a következőképpen közelíthető meg:

P = I²R

ahol:

• P = teljesítményveszteség

• I = áram

• R = kábelellenállás

A hajtáselektronikát közvetlenül a motorszerelvényre mozgatva a nagyáramú csatlakozás rendkívül rövid lesz.

Ebben a projektben a meghajtó és a motor fázisvezetékei közötti távolság 5 cm alá csökkent.

Az eredmény a kábelekkel kapcsolatos veszteségek jelentős csökkenése és tisztább áramellátási architektúra volt.

48V-os működés Csökkentett áramigény

Az újratervezés az AGV tápellátás architektúráját is 24 V-ról 48 V DC-re költöztette.

Ugyanaz a mechanikus kimeneti teljesítmény:

I = P/U

A rendszerfeszültség növelése csökkenti az adott teljesítményszinthez szükséges áramerősséget.

Az alacsonyabb áramerősség lehetővé teszi:

Kisebb kábelkeresztmetszetek

Alacsonyabb ellenállási veszteségek

Csökkentett kábelfűtés

Kompaktabb vezetékezés

Ez különösen hasznos a nagy teljesítményű mobil berendezésekben, ahol a hosszú kábelek az elektromos tervezés jelentős részévé válhatnak.

Regeneratív fékezés

Az integrált szervovezérlők a regeneratív fékezést is optimalizálták.

Lassítás vagy lejtmenet közben a vontatómotorok generátorként működhetnek.

Ahelyett, hogy az összes rendelkezésre álló kinetikus energiát hőként disszipálná, a rendszer a visszanyerhető energiát visszairányítja a 48 V-os egyenáramú buszra és az akkumulátorrendszerre , az akkumulátor elfogadási és vezérlőkorlátaitól függően.

Ez különösen a nagy teherbírású AGV-knél válik értékessé, mivel egy 1,5 tonnás jármű mozgás közben jelentős mozgási energiát hordoz.

Minél gyakrabban gyorsul és lassul a jármű, annál fontosabbá válik a regeneratív energia-visszanyerés.

FOC Vector Control

Az integrált szervorendszer Field-Oriented Control (FOC) segítségével szabályozza a motor áramát és nyomatékát.

A motor mágneses terének és nyomatéktermelő áramának pontosabb szabályozásával a rendszer a kívánt terhelési ponthoz közelebb tud működni.

A gyakorlati célok a következők:

Stabil nyomatéktermelés

Hatékony áramfelhasználás

Csökkentse a felesleges fűtést

Sima gyorsítás és lassítás

Továbbfejlesztett alacsony sebesség szabályozás

Egy nagy teherbírású, több műszakon keresztül folyamatosan működő AMR esetében ezek a jellemzők az energiafogyasztást és a hőstabilitást egyaránt befolyásolhatják.

Legfontosabb műszaki fejlesztések és ROI adatok

Mérnöki mélyülés: Hogyan oldják meg az integrált egyenáramú szervók a kettős kihívást

1. Az akkumulátor élettartamának növelése

• A kábelréz veszteség kiküszöbölése: A hagyományos AGV-konstrukciók a nagyáramú fáziskábeleket a központi vezérlődobozoktól a hajtott kerekekig vezetik. Az alacsony feszültségű integrált egyenáramú szervók a meghajtót közvetlenül a motorjeladó hátuljába egyesítik, így a fázisvezeték távolsága 5 cm alá csökken.
• Regeneratív fékezés optimalizálása: Az integrált vezérlők rögzítik a kinetikus energiát lassításkor és lejtőn történő lejtmenetben, és egyenáramot közvetlenül a 48 V-os akkumulátorcsomagba táplálnak vissza.
• Nagy hatékonyságú FOC vektorvezérlés: Az optimalizált tereporientált vezérlési algoritmusok alacsonyan tartják az üzemi hőmérsékletet folyamatos terhelés mellett, fenntartva az áramfelvételt az optimális működési ciklusok mellett.

2. A hasznos teherbírás növelése

• Az alváz súlyának csökkentése: A külső meghajtóházak, a nehéz árnyékoló kábelek és a DIN-sínes rögzítések kiküszöbölése közel 7,3 kg önsúlyt szabadít fel. Az alváz tömegén megtakarított minden kilogramm közvetlenül magasabb hasznos teherbírást jelent.
• Nagy túlterhelési nyomatékkapacitás: Az integrált alacsony feszültségű egyenáramú szervók akár 3-szoros névleges nyomatékot is képesek kezelni a kezdeti nagy terhelésű gyorsítások és a rámpamászás során (akár 5°-os lejtőn), megelőzve az elakadási hibákat anélkül, hogy túlméretezett motorokra lenne szükség.

3. A megvalósítás lépései

1. Áramellátási rendszer áttelepítése: Frissítse a rendszerbuszt 24 V-ról 48 V DC-re. A magasabb feszültség csökkenti a teljes üzemi áramot ( I = P/U ), csökkenti a kábelkeresztmetszet követelményeit és a hődisszipációt.

2. Meghajtó modul mechanikus modulálása: Szerelje fel a kettős 48 V-os integrált DC szervót közvetlenül a differenciálmű hajtókerekeire vagy a kormánygörgő egységekre.

3. Kommunikációs busz topológia: Hurkoljon egyetlen árnyékolt CANopen/EtherCAT lánckábelt a fő AGV PLC vezérlő és mindkét integrált motor közé, 16+ diszkrét vezérlővezetéket helyettesítve.

Előtte-utána mért eredmények

Az újratervezés mérhető javulást eredményezett a kulcsfontosságú AGV teljesítménymutatókban , beleértve a hajtáslánc tömegét, a belső teret, a hatékonyságot, az akkumulátor élettartamát és a hasznos teherbírást.

Általános eredmény: Az egyenáramú szervohajtások közvetlenül a kerékmodulokba történő integrálásával az AGV alacsonyabb hajtáslánc tömeget, kisebb belső helyigényt, nagyobb rendszerhatékonyságot, hosszabb akkumulátor-tűrőképességet és nagyobb hasznos teherbírást ért el.

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az újratervezés egyszerre javította az akkumulátor teljesítményét és a hasznos teherbírást a hajtáslánc-integráció, a csökkentett huzalozási veszteségek, a jobb motorvezérlés és a jármű tömegének csökkentése révén.

Ügyfél-visszajelzés

'A 48 V-os integrált, alacsony feszültségű egyenáramú szervomotorokra való átállással az egyszerűsített kábelköteg-elhelyezésnek köszönhetően 40%-kal csökkentettük az AGV összeszerelési idejét. Ennél is fontosabb, hogy ügyfeleink napi két rövid alkalmi díjjal teljes 3 műszakos működési lefedettséget értek el (24 óra).'

— Ipari AMR Solutions kutatás-fejlesztési vezetője

Mit mutat ez az 1,5 tonnás AMR újratervezés

Ez a projekt számos fontos tanulságot emel ki a nagy teherbírású AGV és AMR gyártók számára.

Az akkumulátor élettartama a hajtáslánc-rendszer problémája

Az akkumulátor kapacitásának növelése nem az egyetlen módja a hosszabb üzemidő elérésének.

Az elektromos veszteségek csökkentése, a motorvezérlés javítása, a fékezési energia visszanyerése és a jármű tömegének csökkentése egyaránt hozzájárulhat a nagyobb használhatósághoz.

A hasznos teherbírást a jármű tömegének minden kilogrammja befolyásolja

A motor, a hajtás, a szekrény, a rögzítő hardverek és a kábel tömege egyaránt felemészti a jármű össztömegének egy részét.

Az integráltabb vontatási architektúra ezért további hasznos teherbírást hozhat létre anélkül, hogy egyszerűen növelné a motor méretét.

A 48 V-os architektúra a teljesítmény növekedésével egyre vonzóbbá válik

A magasabb rendszerfeszültség csökkentheti az áramerősséget egy adott teljesítményigényhez, segítve az AGV gyártókat a kábelméret, az ellenállási veszteségek és a hőterhelés kezelésében.

Az integrált szervo architektúra leegyszerűsíti a kompakt AMR-eket

A motor és a meghajtó egy modulba való egyesítése megszüntetheti a külső meghajtószekrényeket, és lerövidítheti a nagyáramú vezetékeket.

Ez javíthatja a mechanikai csomagolás és az összeszerelés hatékonyságát.

A csúcsnyomaték kritikus a nehéz tehergépjárműveknél

Egy 1,5 tonnás AGV-nek több mint elegendő nyomatékra van szüksége az utazáshoz.

Ezenkívül fel kell gyorsítania a nyugalmi helyzetből, el kell viselnie a maximális hasznos terhet, fel kell másznia a rámpákat és kezelnie kell a rövid távú túlterheléseket.

Emiatt a csúcsnyomaték és a túlterhelési teljesítmény fontos kiválasztási kritériumok.

Végső eredmények összefoglalója

A nagy teherbírású AGV-k és AMR-ek esetében az integrált alacsony feszültségű egyenáramú szervo-architektúra praktikus utat jelenthet a nagyobb hasznos terhelés, a hosszabb üzemidő, a tisztább vezetékek és a kompaktabb vontatási rendszer integráció felé , ha a motor megfelelően van hozzáigazítva a jármű valós munkaciklusához.

Hogyan közeledünk Alacsony feszültségű egyenáramú szervomotor-konstrukció AGV-ekhez

Az OEM AGV-gyártók számára a szabványos motor nem mindig elegendő.

A különböző AGV-k teljesen eltérő követelményeket támasztanak:

Hasznos teher

Kerék átmérője

A jármű tömege

Utazási sebesség

Gyorsulás

Lejtő

Akkumulátor feszültség

Üzemi ciklus

Vezérlési protokoll

Környezeti feltételek

A motort, sebességváltót, jeladót, vezérlőt és kereket ezért kell tekinteni egyetlen integrált vontatási rendszernek .

Utolsó elvitel AGV OEM-eknek

Az AGV akkumulátor élettartamának és hasznos teherbírásának növelése nem egyszerűen egy nagyobb akkumulátor vagy egy nagyobb teljesítményű motor beszerelése.

A leghatékonyabb megközelítés a optimalizálása teljes vontatási rendszer .

Egy megfelelően megtervezett kisfeszültségű egyenáramú szervomotor a következőkön keresztül járulhat hozzá:

Nagy hatékonyságú működés

Zárt hurkú nyomaték- és fordulatszám-szabályozás

Regeneratív fékezés

Magas nyomatéksűrűség

Kompakt integráció

Javított hőteljesítmény

Jobb diagnosztika

Ha ezek a jellemzők megfelelően illeszkednek a sebességváltóhoz, a kerékhez, az akkumulátorhoz, a vezérlőhöz és az AGV munkaciklusához, az eredmény mérhető javulást eredményezhet:

Akkumulátor üzemidő + hasznos teher kihasználtság + energiahatékonyság + hőstabilitás + flotta termelékenység

Az OEM-ek és a raktárüzemeltetők számára ezért a legjelentősebb kérdés nem egyszerűen az, hogy 'Melyik motornak nagyobb a teljesítménye?'

Egy jobb kérdés:

'Melyik hajtáslánc képes biztosítani a szükséges keréknyomatékot és mozgásteljesítményt, miközben a legkevesebb praktikus energiát, súlyt, helyet és karbantartást használja fel?'

Ez a rendszerszintű megközelítés erősebb alapot biztosít a hatékony, megbízható és méretezhető AGV vontatási platformok tervezéséhez.