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Visualizzazioni: 0 Autore: Jkongmotor Orario di pubblicazione: 2026-09-20 Origine: Sito
I magazzini moderni sono costantemente sotto pressione per immagazzinare più merci in meno spazio, spostare i pallet più velocemente, ridurre gli errori di posizionamento e mantenere un funzionamento affidabile 24 ore su 24 . Questo è uno dei motivi per cui i sistemi di stoccaggio e recupero automatizzati, o AS/RS , sono diventati sempre più importanti nei magazzini ad alta densità, nella logistica di produzione, nei centri di distribuzione e negli impianti di produzione automatizzati.
Al centro di molti sistemi AS/RS per pallet c'è il trasloelevatore . Deve viaggiare orizzontalmente attraverso un corridoio stretto, sollevare i carichi verticalmente su diversi livelli di scaffalature e azionare un dispositivo di movimentazione del carico per posizionare o recuperare i pallet. Questi movimenti devono essere coordinati accuratamente. Un piccolo errore di posizionamento può comportare un inserimento non corretto del pallet, una collisione con la scaffalatura, movimenti di correzione non necessari o un ciclo di stoccaggio e prelievo più lungo.
Per questo motivo il motore utilizzato per gli assi di traslazione, sollevamento e movimentazione non è semplicemente una fonte di potenza rotatoria. Fa parte dell'architettura di controllo del movimento della macchina.
Per applicazioni AS/RS ad alta dinamica, I servomotori CA possono fornire la combinazione di coppia, regolazione della velocità, feedback, controllo dell'accelerazione, risposta di posizionamento e comunicazione necessaria per coordinare profili di movimento impegnativi.
Un trasloelevatore AS/RS , chiamato anche trasloelevatore, macchina di stoccaggio e recupero (SRM), o gru di stoccaggio e recupero automatizzato , è una macchina automatizzata per la movimentazione dei materiali progettata per spostare merci tra luoghi di stoccaggio e stazioni di ingresso/uscita designate.
Un tipico trasloelevatore opera lungo tre direzioni di movimento primarie:
Movimento orizzontale lungo la corsia del magazzino
Sollevamento verticale per raggiungere diversi livelli di scaffalature
Movimentazione del carico tramite forca telescopica, forca navetta o altro meccanismo di estrazione
La macchina normalmente funziona insieme a un sistema di gestione del magazzino (WMS), un sistema di controllo del magazzino (WCS), PLC, sensori, dispositivi di posizionamento e azionamenti di movimento.
A differenza di un carrello elevatore convenzionale, il trasloelevatore è progettato per operare all'interno di una corsia definita e ripetere comandi automatizzati di stoccaggio e prelievo con un intervento umano limitato.
Ciò crea un requisito motorio molto diverso.
Il motore deve accelerare, decelerare, arrestare, fare retromarcia e riposizionare ripetutamente la macchina mentre gestisce le mutevoli condizioni di carico. Allo stesso tempo, la struttura della gru può essere alta e relativamente flessibile, il che significa che un'accelerazione aggressiva può creare vibrazioni del montante che incidono direttamente sulla precisione di posizionamento.
La ricerca sulla dinamica dei trasloelevatori ha identificato specificatamente carichi dinamici elevati e vibrazioni del montante come fattori che possono ridurre la stabilità della macchina e la precisione di posizionamento.
Il requisito di base sembra semplice: spostare un pallet dal punto A al punto B.
In pratica, il profilo di movimento è molto più complicato.
Un trasloelevatore potrebbe dover:
Accelerare rapidamente da fermo.
Viaggiare ad alta velocità in un corridoio stretto.
Decelerare prima di raggiungere la posizione target.
Fermati all'interno di una piccola finestra di posizionamento.
Sollevare o abbassare un carico utile pesante.
Controllare l'estensione e la retrazione della forca.
Compensare la variazione del carico.
Ripeti lo stesso ciclo migliaia di volte.
Coordinare più assi senza vibrazioni eccessive.
Comunica continuamente con il controllore della macchina e il sistema di automazione del magazzino.
Le specifiche AS/RS commerciali illustrano quanto esigenti possano essere questi sistemi. A seconda del design della macchina, i trasloelevatori possono combinare elevate velocità di traslazione, velocità di sollevamento significative, carichi utili considerevoli e requisiti di posizionamento a livello millimetrico.
È qui che il controllo del movimento servo ad alta dinamica diventa importante.
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Servomotore CC integrato con freno |
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Lancia |
Vite di comando |
Modulo |
Movimento lineare |
Freno |
Cambio |
Riduttore a vite senza fine |
Fili |
Livello di protezione |
Livello di protezione |
Il posizionamento altamente dinamico non significa semplicemente 'muoversi più velocemente'.
Per un trasloelevatore AS/RS, il posizionamento altamente dinamico significa che il motore e il sistema di azionamento possono accelerare rapidamente, controllare con precisione la velocità, decelerare dolcemente, stabilizzarsi nella posizione target e mantenere la ripetibilità in condizioni meccaniche mutevoli.
Una sequenza di movimento utile può essere rappresentata come:
Accelerazione → Marcia ad alta velocità → Decelerazione controllata → Posizionamento fine → Conferma della posizione
La parte difficile è la transizione tra queste fasi.
Se l'accelerazione è troppo aggressiva, l'albero può vibrare.
Se la decelerazione inizia troppo tardi, la gru potrebbe superare la velocità.
Se il motore ha una coppia insufficiente, l'azionamento potrebbe avere difficoltà con un pallet pesante o un carico variabile.
Se la risposta del controllo è troppo lenta, la macchina potrebbe richiedere ulteriori movimenti di correzione.
Se la risoluzione del feedback è inadeguata, il controller dispone di meno informazioni con cui determinare la posizione effettiva dell'albero.
Pertanto, l’obiettivo non è la velocità massima in sé. L'obiettivo è una produttività elevata con movimento controllato e posizionamento prevedibile.
Per le applicazioni più esigenti con trasloelevatori, i servomotori CA offrono diverse caratteristiche che soddisfano i requisiti del movimento automatizzato.
Un servomotore funziona normalmente con il feedback di un encoder o di un altro sensore di posizione.
Il controller può confrontare la posizione comandata con la posizione effettiva del motore e regolare continuamente la risposta del motore.
Questa architettura a circuito chiuso è fondamentalmente diversa dalla semplice applicazione di una tensione o frequenza fissa a un motore convenzionale.
Per le apparecchiature AS/RS, il feedback è particolarmente utile durante:
Posizionamento
Accelerazione
Decelerazione
Funzionamento a bassa velocità
Inversione
Homing
Variazione del carico
Posizionamento accurato
Alcuni servosistemi industriali supportano anche canali di feedback aggiuntivi per un controllo ad anello chiuso di maggiore precisione e la compensazione di imperfezioni meccaniche come gioco e flessibilità.
Un sistema AS/RS guadagna produttività dal tempo di ciclo.
Quanto più velocemente la gru riesce a completare un ciclo di stoccaggio o prelievo senza compromettere la stabilità, tanto maggiore è il numero di transazioni che il magazzino può potenzialmente elaborare.
Un servosistema CA può essere configurato per l'accelerazione e la decelerazione controllate anziché semplicemente passare dalla massima velocità all'arresto.
Ciò consente agli ingegneri di costruire un profilo di movimento attorno alle caratteristiche meccaniche della gru.
Per esempio:
0 → accelerazione → marcia ad alta velocità → decelerazione controllata → avvicinamento a bassa velocità → arresto
I valori esatti dipendono dalla struttura della gru, dal carico utile, dal cambio, dal diametro delle ruote, dal meccanismo di sollevamento, dalla geometria della scaffalatura e dai requisiti di sicurezza.
Un trasloelevatore non funziona sempre con lo stesso carico meccanico.
Un asse di movimento può muoversi:
Un portacarichi vuoto
Una portaerei parzialmente carica
Un bancale pieno
Un pallet con un carico decentrato
L'asse di sollevamento subisce cambiamenti ancora maggiori perché il motore deve superare il carico gravitazionale e il sistema di trasmissione meccanica.
Per questo motivo, la scelta del motore dovrebbe considerare la coppia continua, la coppia di picco, la coppia di accelerazione, l'inerzia, il rapporto di trasmissione, il ciclo di lavoro e i requisiti di frenatura anziché fare affidamento solo sulla potenza nominale del motore.
Il viaggio ad alta velocità avvicina la gru alla destinazione.
Il controllo a bassa velocità lo porta nella posizione corretta.
La fase di posizionamento finale è quindi estremamente importante.
Un buon servosistema è in grado di mantenere un movimento controllato a bassa velocità e di passare agevolmente dalla corsa ad alta velocità al posizionamento preciso.
Ciò riduce la necessità di arresti bruschi e ripetuti movimenti correttivi.
Una delle sfide principali dei trasloelevatori per edifici a molti piani è rappresentata dalle vibrazioni meccaniche.
Un albero alto non è perfettamente rigido. Accelerazioni e decelerazioni rapide possono eccitare modalità strutturali.
L'oscillazione risultante può aumentare il tempo di assestamento e rendere la posizione finale meno stabile.
I servosistemi possono incorporare la soppressione delle vibrazioni, la compensazione della risonanza, il filtraggio notch e profili di accelerazione attentamente calibrati per ridurre l'eccitazione delle risonanze meccaniche.
Le moderne piattaforme servo forniscono esplicitamente funzioni di soppressione delle vibrazioni e della risonanza per applicazioni di controllo del movimento.
Tuttavia, la regolazione del servo non può compensare una struttura meccanica progettata in modo improprio. Il motore, il cambio, la ruota, il montante, il portacarico, l'encoder e l'algoritmo di controllo devono essere considerati come un unico sistema.
Quando si seleziona un servomotore CA per un trasloelevatore AS/RS, si consiglia di valutare il sistema di azionamento completo anziché considerare solo la potenza del motore.
La risoluzione dell'encoder influisce direttamente sulla quantità di informazioni sulla posizione disponibili al controller.
Per applicazioni impegnative, gli acquirenti dovrebbero valutare:
Risoluzione dell'encoder
Feedback assoluto o incrementale
Funzionalità monogiro o multigiro
Protocollo di comunicazione
Risposta di feedback
Resistenza ambientale
Lunghezza del cavo e requisiti di installazione
L'encoder corretto dipende dall'architettura della macchina e dal metodo di posizionamento.
La coppia di picco è importante durante:
Accelerazione della gru
Sollevamento del carico
Inversione rapida
Decelerazione controllata di emergenza
Avviamento a carico pesante
Cambiamenti di carico dinamico
Il motore non deve essere selezionato basandosi esclusivamente sulle condizioni di funzionamento nominali.
L'asse di traslazione può richiedere un'elevata velocità di rotazione pur mantenendo coppia e feedback stabili.
È possibile utilizzare un riduttore per convertire la velocità del motore nella velocità e nella coppia della ruota richieste.
La combinazione corretta è quindi:
Servomotore + cambio + ruota + carico meccanico + profilo di controllo
piuttosto che selezionare semplicemente un motore ad alta velocità.
La velocità stabile è importante perché una velocità incoerente influisce sui tempi di decelerazione e posizionamento.
Un servoazionamento può regolare continuamente il motore in base alla velocità comandata e al segnale di feedback.
Per i sistemi di stoccaggio automatizzati, il controllo della posizione è fondamentale per l'applicazione.
Il controllore può comandare:
Posizione assoluta
Movimento relativo
Movimento di homing
Profilo di velocità
Accelerazione
Decelerazione
Tolleranza di posizione
Il servoazionamento traduce quindi questi comandi in coppia e velocità del motore.
Una gru AS/RS solitamente comunica con un'architettura di controllo di livello superiore.
A seconda del sistema, gli ingegneri possono valutare interfacce di comunicazione come:
EtherCAT
CANopen
PROFINET
ModBus
Ethernet/IP
Impulso e direzione
L'interfaccia corretta dipende dal PLC, dal controller di movimento, dall'architettura di sicurezza e dall'integratore di sistema.
Le applicazioni di sollevamento verticale richiedono un'attenzione particolare alla frenatura.
Potrebbe essere necessario un freno motore per sostenere un carico sospeso quando viene interrotta l'alimentazione.
Ciò è particolarmente importante perché Safe Torque Off (STO) non sostiene meccanicamente un carico sospeso . STO impedisce che l'energia per la produzione della coppia venga fornita al motore; a seconda del sistema può essere necessario un freno di stazionamento meccanico aggiuntivo o un altro meccanismo di trattenimento del carico.
Questa distinzione dovrebbe essere considerata durante la fase di progettazione meccanica e di sicurezza funzionale.
Iniziare con l'applicazione reale piuttosto che con il catalogo dei motori.
Calcolare:
Massa totale in movimento
Massa massima del pallet
Diametro della ruota
Rapporto del cambio
Resistenza al rotolamento
Requisito di accelerazione
Inclinazione, se applicabile
Efficienza della trasmissione
Inerzia riflessa
Ciclo di lavoro richiesto
Per l'asse di sollevamento, includere la componente gravitazionale e l'efficienza del meccanismo di sollevamento.
Una relazione di coppia semplificata può essere espressa come:
T = F × r / η
Dove:
T = coppia di uscita richiesta
F = forza richiesta
r = raggio meccanico effettivo
η = efficienza di trasmissione
La scelta finale del motore dovrebbe includere anche la coppia di accelerazione e un margine ingegneristico adeguato.
L'inerzia del motore è importante perché il servo deve accelerare sia il carico che il proprio rotore.
Un rapporto di inerzia eccessivamente elevato può rendere difficile la messa a punto del sistema.
Un motore eccessivamente piccolo potrebbe non avere una riserva di coppia sufficiente.
L’obiettivo è una combinazione equilibrata di:
Inerzia del motore + rapporto del riduttore + inerzia del carico riflesso
Per le applicazioni altamente dinamiche, l'adattamento dell'inerzia è spesso importante quanto la potenza nominale.
Il riduttore modifica la relazione tra la velocità del motore e la coppia di uscita.
Un rapporto di riduzione più elevato fornisce generalmente una coppia di uscita maggiore e una velocità di uscita inferiore.
Un rapporto di riduzione inferiore può supportare una velocità di uscita più elevata.
Il rapporto corretto dovrebbe quindi essere determinato da:
Velocità ruota richiesta + velocità di traslazione richiesta + accelerazione richiesta + velocità motore disponibile + coppia di carico
Nei meccanismi di sollevamento è necessario valutare anche la tenuta del carico e la sicurezza del cambio e del sistema frenante.
Un semplice profilo trapezoidale può creare bruschi cambiamenti nell'accelerazione.
Un profilo con curva a S modifica gradualmente l'accelerazione e la decelerazione.
Questo può aiutare a ridurre:
Scossa meccanica
Movimento dei pallet
Vibrazione dell'albero
Slittamento delle ruote
Impatto del cambio
Tempo di assestamento
Il controllo della curva a S è già utilizzato nei sistemi di movimento dei trasloelevatori per produrre accelerazioni e decelerazioni più fluide.
Per i trasloelevatori alti ciò può essere particolarmente utile perché la struttura meccanica può avere una frequenza propria relativamente bassa.
Una strategia di posizionamento pratica può utilizzare due fasi.
Posizionamento approssimativo:
La gru viaggia rapidamente verso il bersaglio.
Posizionamento preciso:
Il servo riduce la velocità e si avvicina alla coordinata finale con maggiore controllo.
Ciò impedisce alla macchina di raggiungere contemporaneamente la massima velocità e la massima precisione.
L'approccio finale può utilizzare un comando di velocità più piccolo e una tolleranza di posizione più stretta.
Il servoencoder comunica all'azionamento cosa sta succedendo all'albero motore.
Tuttavia, l’albero motore non corrisponde alla posizione fisica finale del pallet.
Fattori meccanici come:
Gioco del cambio
Slittamento delle ruote
Elasticità della cintura
Allungamento della catena
Deflessione dell'albero
Vibrazioni strutturali
Movimento del carico
può introdurre errori tra la posizione del motore e la posizione effettiva della macchina.
Per questo motivo, i sistemi AS/RS combinano comunemente le informazioni dell'encoder con tecnologie di posizionamento come il posizionamento di codici a barre, la misurazione della distanza laser, sensori fotoelettrici o altri sistemi di riferimento esterni . Esempi di architetture AS/RS commerciali utilizzano combinazioni di encoder e posizionamento laser o codice a barre per il posizionamento a livello millimetrico.
Uno dei punti più importanti nella progettazione del movimento AS/RS è che la precisione del servo non equivale automaticamente alla precisione della macchina.
Supponiamo che un encoder fornisca un feedback altamente preciso all'albero del motore.
Se il riduttore presenta gioco, la ruota slitta o il montante si piega sotto carico, la posizione effettiva del pallet potrebbe comunque differire dalla posizione calcolata del motore.
Pertanto la catena di posizionamento deve essere considerata come:
Motore → Cambio → Trasmissione → Ruota/meccanismo di sollevamento → Struttura della gru → Carico
Ogni elemento meccanico può contribuire all'errore di posizionamento finale.
Per le applicazioni ad alta precisione, i migliori risultati si ottengono combinando:
servocontrollo ad alte prestazioni + precisione meccanica + feedback di posizionamento esterno + profili di movimento ottimizzati.
La vibrazione del montante è una delle sfide principali quando si aumenta la velocità di traslazione di un trasloelevatore AS/RS. Un trasloelevatore ha in genere un montante alto e relativamente snello, quindi accelerazioni e decelerazioni rapide, cambi di direzione improvvisi e una distribuzione non uniforme del carico possono eccitare vibrazioni strutturali. Se le vibrazioni non vengono controllate, la gru potrebbe richiedere ulteriore tempo di assestamento prima che il carico possa essere immagazzinato o recuperato con precisione.
Per questo motivo, la progettazione AS/RS ad alta velocità non significa semplicemente selezionare un numero di giri più elevato Servomotore CA. Il servomotore, l'azionamento, il riduttore, la struttura meccanica, l'encoder, il profilo di movimento e il sistema di posizionamento devono funzionare insieme.
Uno dei modi più efficaci per ridurre le vibrazioni del montante è evitare bruschi cambiamenti di accelerazione.
Un profilo di movimento convenzionale può applicare accelerazioni e decelerazioni relativamente aggressive. Quando una gru alta cambia improvvisamente la sua accelerazione, la forza inerziale risultante può eccitare la frequenza naturale dell'albero.
Invece, un profilo di accelerazione e decelerazione con curva a S modifica gradualmente l'accelerazione.
Una tipica sequenza di movimento diventa:
Accelerazione → Viaggio a velocità costante → Decelerazione controllata → Posizionamento a bassa velocità → Arresto
Piuttosto che arrestare la gru il più rapidamente possibile dal punto di vista meccanico, l'obiettivo è ottenere il tempo di ciclo pratico più breve mantenendo l'oscillazione strutturale entro un intervallo accettabile.
Questo approccio può ridurre:
Oscillazione dell'albero
Scossa meccanica
Movimento dei pallet
Slittamento delle ruote
Impatto del cambio
Superamento della posizione
Tempo di assestamento post-stop
Il servomotore CA deve essere sintonizzato in base alle effettive caratteristiche meccaniche del trasloelevatore.
Un servosistema con impostazioni di guadagno eccessivamente aggressive può rispondere rapidamente agli errori di posizione, ma la risposta di controllo più elevata può anche eccitare la risonanza meccanica.
Al contrario, impostazioni eccessivamente prudenti possono rallentare la gru e aumentare il tempo di posizionamento.
Il processo di regolazione del servo dovrebbe quindi considerare:
Guadagno dell'anello di posizione
Guadagno dell'anello di velocità
Risposta di coppia
Rapporto d'inerzia
Frequenza di risonanza
Caratteristiche del carico
Accelerazione e decelerazione
Rigidità meccanica
L'obiettivo è raggiungere un equilibrio tra risposta rapida e movimento stabile.
Ogni struttura meccanica ha frequenze naturali alle quali è più probabile che vibri.
Il montante, la scatola del cambio, il gruppo ruote, la piattaforma di carico e altri componenti meccanici possono creare caratteristiche di risonanza diverse.
I moderni servoazionamenti CA possono fornire funzioni quali filtri notch, soppressione della risonanza, soppressione delle vibrazioni e sintonizzazione adattiva.
Un filtro notch può ridurre la risposta del servosistema attorno a una frequenza di risonanza problematica, aiutando a prevenire che il circuito di controllo ecciti continuamente la struttura meccanica.
Tuttavia, il filtraggio del software non dovrebbe essere considerato un sostituto dell’ingegneria meccanica.
Se il montante non è sufficientemente rigido, il carico non è distribuito correttamente o la trasmissione presenta un gioco meccanico eccessivo, la sola regolazione del servo non può eliminare completamente le vibrazioni.
La relazione tra l'inerzia del motore e l'inerzia del carico riflesso ha un'influenza diretta sulla risposta dinamica.
Se l'inerzia del carico è troppo grande rispetto al motore, il servosistema potrebbe richiedere più coppia per ottenere l'accelerazione desiderata. La risposta potrebbe diventare più lenta e la sintonizzazione potrebbe diventare più difficile.
Il cambio modifica l'inerzia riflessa al motore. Pertanto, la selezione del motore e quella del riduttore devono essere eseguite insieme.
Il calcolo ingegneristico dovrebbe considerare:
Inerzia del motore + rapporto del riduttore + inerzia del carico riflesso + requisito di accelerazione
Per un asse di spostamento AS/RS, il calcolo dovrebbe includere la massa in movimento completa anziché solo il peso del pallet.
La massa in movimento può includere:
Struttura della gru
Albero
Caricare il carrello
Meccanismo a forcella
Pallet
Prodotto
Sistema via cavo
Componenti di ruote e trasmissione
Una maggiore accelerazione può ridurre il tempo necessario per raggiungere la massima velocità di marcia, ma può anche aumentare le vibrazioni meccaniche.
Ciò crea un'importante distinzione tra velocità massima e velocità utile.
Ad esempio, una gru può tecnicamente raggiungere una velocità di traslazione molto elevata, ma se richiede molto tempo per stabilizzarsi dopo aver raggiunto la posizione target, il tempo di ciclo complessivo potrebbe non migliorare.
Un obiettivo di ottimizzazione migliore è:
Elevata velocità di traslazione + accelerazione controllata + decelerazione graduale + breve tempo di assestamento
In altre parole, la gru AS/RS più veloce non è necessariamente quella con il numero di giri massimo più elevato. È quello in grado di completare l'intero ciclo di archiviazione o recupero in modo efficiente.
La fase di decelerazione è particolarmente importante per la vibrazione del montante.
Se la decelerazione inizia troppo tardi, potrebbe essere necessario frenare bruscamente la gru in prossimità della posizione target. Ciò può generare un carico dinamico significativo sul montante.
Se la decelerazione inizia troppo presto, la gru impiega troppo tempo a viaggiare a bassa velocità.
Un servosistema ben calibrato può utilizzare il feedback di posizione dell'encoder e del controller di movimento per determinare quando passare dalla corsa ad alta velocità alla decelerazione controllata.
L’obiettivo è creare un approccio prevedibile:
Viaggio ad alta velocità → Decelerazione graduale → Avvicinamento a bassa velocità → Arresto accurato
Ciò riduce la necessità di ripetuti movimenti correttivi dopo che la gru ha raggiunto l'obiettivo.
La vibrazione del montante non è causata solo dal motore.
La posizione e la distribuzione del carico utile possono influenzare in modo significativo la dinamica della gru.
Un pallet pesante o distribuito in modo non uniforme può modificare il baricentro effettivo e aumentare le oscillazioni durante l'accelerazione e la decelerazione.
Per questo motivo, i progettisti AS/RS dovrebbero considerare:
Carico utile massimo
Carico utile minimo
Operazione a carro vuoto
Centro di gravità del carico utile
Dimensioni del pallet
Stabilità del carico
Estensione della forcella
Altezza di carico
Potrebbe essere necessario ottimizzare il profilo del movimento del servo per la condizione dinamica peggiore anziché solo per il carico utile nominale.
Anche un Il servomotore CA ad alte prestazioni non può compensare indefinitamente un gioco meccanico eccessivo.
Il gioco nel riduttore o nella trasmissione può creare una differenza tra il movimento del motore e il movimento effettivo della gru.
Le potenziali fonti includono:
Gioco del cambio
Accoppiamenti allentati
Gioco tra ruota e rotaia
Cuscinetti usurati
Elasticità della catena o della cinghia
Giunti strutturali
Tolleranze di montaggio
Quando il motore cambia direzione, questi giochi meccanici possono essere recuperati improvvisamente, producendo un piccolo impatto o disturbo di posizionamento.
Pertanto, componenti di trasmissione a gioco ridotto e un montaggio meccanicamente rigido possono essere importanti per le applicazioni AS/RS ad alta dinamica.
Il servoencoder misura principalmente l'albero del motore.
Tuttavia, la posizione effettiva della gru è determinata dalla trasmissione meccanica completa.
Tra il motore e il carico possono esserci:
Motore → Riduttore → Accoppiamento → Ruota → Binario → Struttura della gru → Carico
Ogni componente può introdurre una piccola quantità di errori.
Per applicazioni AS/RS ad alta precisione, il servoencoder può quindi essere combinato con tecnologie di posizionamento esterne come:
Posizionamento laser
Posizionamento del codice a barre
Sistemi di posizionamento assoluto
Sensori di prossimità
Interruttori di limite
Segnali di riferimento
Ciò consente al sistema di controllo di distinguere tra la posizione del motore e la posizione effettiva della macchina.
Uno degli indicatori più utili per il posizionamento altamente dinamico è il tempo di assestamento.
Supponiamo che due trasloelevatori viaggino entrambi alla stessa velocità.
La gru A raggiunge il bersaglio ma continua a oscillare per 0,8 secondi.
La gru B raggiunge il bersaglio e si stabilizza entro 0,2 secondi.
Anche se le loro velocità di traslazione massime sono identiche, la gru B può potenzialmente raggiungere un tempo di ciclo complessivo più breve.
Questo è il motivo per cui gli ingegneri AS/RS dovrebbero valutare:
Tempo di viaggio
Tempo di accelerazione
Tempo di decelerazione
Tempo di posizionamento
Tempo di assestamento
Tempo di funzionamento della forca
Tempo di trasferimento del carico
piuttosto che concentrarsi solo sulla velocità nominale del motore.
La soluzione più efficace è normalmente una combinazione di diverse misure piuttosto che una singola tecnologia.
Una pratica strategia di movimento AS/RS ad alta velocità può includere:
Servomotore CA ad alte prestazioni
↓
Feedback dell'encoder ad alta risoluzione
↓
Corretto abbinamento di riduttore e inerzia
↓
Accelerazione/decelerazione della curva a S
↓
Ottimizzazione del guadagno del servo
↓
Soppressione della risonanza
↓
Feedback di posizionamento esterno
↓
Controllo preciso del posizionamento e dell'assestamento
Questo approccio a livello di sistema aiuta il trasloelevatore a raggiungere prestazioni dinamiche più elevate senza aumentare inutilmente lo stress meccanico.
La servotecnologia può migliorare la risposta dinamica di un trasloelevatore AS/RS, ma non può superare completamente i problemi meccanici fondamentali.
Prima di aumentare il guadagno o l'accelerazione del servo, i tecnici dovrebbero verificare:
Rigidità dell'albero
Allineamento delle rotaie
Condizioni delle ruote
Condizioni dei cuscinetti
Gioco del cambio
Allineamento dell'accoppiamento
Distribuzione del carico
Connessioni strutturali
Movimento del cavo
Risonanza meccanica
Se la vibrazione appare solo a una velocità specifica, ciò può essere un'utile indicazione che il sistema si sta avvicinando a una risonanza meccanica.
In questi casi, la soluzione corretta può comportare una combinazione di rinforzo meccanico, regolazione del profilo di velocità, filtraggio della risonanza e risintonizzazione del servo..
Un principio ingegneristico utile è:
Vibrazioni inferiori = rigidità meccanica adeguata + adattamento corretto dell'inerzia + accelerazione controllata + regolazione del servo ottimizzata + feedback di posizione accurato
Per i trasloelevatori ad alta velocità, l’obiettivo non è eliminare ogni movimento fisico. L’obiettivo è invece quello di controllare la risposta dinamica sufficientemente bene da consentire alla gru di raggiungere la posizione target in modo rapido, sicuro e ripetibile.
Quando un servomotore CA è abbinato correttamente al carico, al cambio, all'encoder e al sistema di controllo della gru, la macchina può raggiungere un migliore equilibrio tra elevata velocità di spostamento, movimento fluido, precisione di posizionamento e tempi di assestamento brevi.
Per gli OEM AS/RS, questa è in definitiva la chiave per aumentare le prestazioni dinamiche senza semplicemente aumentare la potenza del motore o forzare la gru a funzionare oltre i suoi limiti meccanici.
Prima di acquistare un servomotore AC per un trasloelevatore, consigliamo di verificare i seguenti parametri.
Fattore di selezione |
Cosa valutare |
|---|---|
Potenza del motore |
Richiesta di potenza continua e specifica dell'applicazione |
Coppia nominale |
Coppia operativa continua |
Coppia di picco |
Requisiti di accelerazione e carico transitorio |
Velocità nominale |
Velocità di traslazione o di sollevamento richiesta |
Velocità massima |
Requisiti di viaggio ad alta velocità |
Codificatore |
Risoluzione, tipo di feedback, assoluto/incrementale |
Cambio |
Rapporto, coppia in uscita, gioco, rendimento |
Freno |
Necessario per carichi verticali/sospesi |
Comunicazione |
EtherCAT, CANopen, PROFINET, ecc. |
Modalità di controllo |
Controllo di posizione, velocità, coppia o combinato |
Accelerazione |
Risposta dinamica richiesta |
Decelerazione |
Requisiti di arresto e posizionamento |
Ciclo di lavoro |
Funzionamento continuo, intermittente o a ciclo elevato |
Ambiente |
Temperatura, polvere, vibrazioni, condizioni di installazione |
Sicurezza |
STO e funzioni di sicurezza specifiche della macchina |
Feedback |
Encoder più sensori di posizionamento esterni |
Personalizzazione |
Albero, flangia, cavo, connettore, freno, cambio |
I motori standard del catalogo non sono sempre la soluzione più efficiente per un trasloelevatore.
Un produttore AS/RS può richiedere un motore con specifiche:
Flangia di montaggio
Dimensione dell'albero
Interfaccia del cambio
Configurazione del freno
Codificatore
Uscita cavo
Connettore
Interfaccia di comunicazione
Tensione nominale
Gamma di coppia
Livello di protezione
Orientamento dell'installazione
L'interfaccia meccanica è particolarmente importante.
Un motore può avere una potenza sufficiente ma essere comunque difficile da installare perché le sue dimensioni di montaggio o la configurazione dell'albero non corrispondono alla trasmissione esistente.
Per i progetti OEM, la personalizzazione del motore può quindi ridurre il lavoro di riprogettazione e facilitare l’integrazione del servosistema nella gru completa.
Un errore comune è pensare che una maggiore velocità significhi automaticamente una maggiore produttività.
In un vero sistema AS/RS, la produttività dipende dal ciclo completo.
Un ciclo semplificato può includere:
Corsa → Decelerazione → Posizionamento → Estensione forche → Trasferimento del carico → Ritrazione forche → Corsa → Sollevamento → Posizionamento
Se la gru viaggia più velocemente ma richiede un lungo tempo di assestamento nella posizione target, l’aumento teorico della velocità potrebbe fornire scarsi vantaggi pratici.
Una strategia migliore è ottimizzare:
Accelerazione
Decelerazione
Posizionamento
Tempo di assestamento
Movimento della forcella
Sincronizzazione dell'ascensore
Trasferimento del carico
Latenza della comunicazione
Risposta del sensore
Coordinazione del movimento
Ecco perché il servocontrollo ad alte prestazioni è prezioso: gestisce il comportamento dinamico dell'intero ciclo di movimento , non solo il numero di giri massimo.
Un trasloelevatore AS/RS non esegue un solo movimento. Deve percorrere la corsia del magazzino, sollevare il carico a diversi livelli di scaffalature ed estendere o ritrarre con precisione la forca per completare un ciclo di stoccaggio o recupero.
Sebbene questi tre movimenti facciano parte della stessa macchina, i loro requisiti motori sono diversi. L' asse di traslazione orizzontale privilegia l'accelerazione dinamica e l'arresto preciso, l' asse di sollevamento richiede una coppia elevata e un mantenimento affidabile del carico, mentre l' asse della forca enfatizza l'integrazione compatta e il posizionamento ripetibile.
Per questo motivo, selezionare una configurazione standard del servomotore CA per ogni asse non è sempre l'approccio più pratico. Il motore, il riduttore, l'encoder, il freno, l'azionamento e il profilo di movimento devono essere adattati ai requisiti specifici di ciascun asse.
L'asse di traslazione orizzontale sposta il trasloelevatore lungo la corsia di stoccaggio. In molti sistemi AS/RS ad alta velocità, questo è uno degli assi di movimento più impegnativi perché il motore deve accelerare una grande massa in movimento e quindi portare la gru ad un arresto preciso nella posizione di destinazione della scaffalatura.
La massa in movimento può includere:
Albero della gru
Caricare il carrello
Meccanismo a forcella
Pallet
Prodotto
Cavi e portacavi
Ruote
Componenti della trasmissione
Il servomotore di traslazione necessita quindi di una coppia continua e di picco sufficienti per gestire sia il funzionamento normale che l'accelerazione.
Una tipica sequenza di viaggio è:
Arresto → Accelerazione → Corsa ad alta velocità → Decelerazione → Posizionamento fine → Arresto
L’obiettivo non è semplicemente massimizzare la velocità di viaggio. La gru deve inoltre ridurre al minimo le vibrazioni e i tempi di assestamento.
Un servomotore AC adatto per la corsa AS/RS orizzontale può richiedere:
Coppia di picco elevata
Funzionamento ad alta velocità
Risposta di coppia rapida
Feedback accurato dell'encoder
Accelerazione e decelerazione fluide
Capacità di posizionamento a bassa velocità
Funzionamento a ciclo elevato
Compatibilità del cambio
Capacità di frenata rigenerativa
Compatibilità della comunicazione industriale
Il rapporto del cambio è particolarmente importante. Determina la relazione tra la velocità del motore e la velocità della ruota e influenza la coppia di uscita disponibile.
Ad esempio, aumentando il rapporto di riduzione è possibile aumentare la coppia in uscita riducendo la velocità della ruota. Il rapporto corretto dovrebbe quindi essere calcolato dalla velocità di traslazione richiesta, dal diametro della ruota, dalla velocità del motore, dall'accelerazione e dalla massa totale in movimento.
Potrebbe essere necessario che un trasloelevatore si fermi in centinaia o migliaia di luoghi di stoccaggio. Raggiungere le coordinate corrette della corsia è quindi una parte fondamentale delle prestazioni AS/RS.
Un encoder fornisce feedback al servoazionamento, consentendo al sistema di controllo di confrontare il movimento comandato con il movimento effettivo del motore.
Tuttavia, la posizione del motore non è necessariamente identica alla posizione della gru.
Fattori meccanici come:
Gioco del cambio
Slittamento delle ruote
Condizioni ferroviarie
Gioco di accoppiamento
Deflessione strutturale
Usura meccanica
possono influenzare la posizione finale.
Per i sistemi ad alta precisione, il feedback servo può quindi essere combinato con tecnologie di posizionamento esterne come misurazione laser, posizionamento di codici a barre o sensori di riferimento.
Il risultato è una strategia di posizionamento a più livelli:
Servo encoder → Posizione motore → Trasmissione meccanica → Riferimento posizione esterna → Posizione effettiva della gru
Ciò è particolarmente utile quando la gru funziona ad alta velocità ma deve rallentare e posizionarsi con precisione prima che la forca entri nella scaffalatura.
L'asse di sollevamento ha requisiti fondamentalmente diversi rispetto alla corsa orizzontale.
Invece di spostare una grande massa lungo un binario orizzontale, il motore di sollevamento deve sollevare e abbassare un carico contro la gravità.
Ciò significa che la coppia e la frenata diventano particolarmente importanti.
Il servomotore di sollevamento potrebbe dover gestire:
Peso massimo del pallet
Caricare il peso del carrello
Peso del meccanismo a forcella
Contrappeso, se applicabile
Velocità di sollevamento
Accelerazione
Decelerazione
Efficienza del cambio
Dimensioni del tamburo, della puleggia o del pignone
Carico di gravità
Servizio continuo
Una relazione semplificata della coppia di sollevamento può essere espressa come:
T = F × r / η
Dove:
T = coppia di uscita richiesta
F = forza di sollevamento
r = raggio meccanico effettivo
η = efficienza di trasmissione
Il calcolo effettivo dovrebbe includere anche la coppia di accelerazione, le perdite meccaniche, l'inerzia e un margine ingegneristico adeguato.
L'asse di sollevamento richiede ulteriore attenzione perché il carico può essere sospeso sopra il suolo.
Quando il motore si ferma o viene interrotta l'alimentazione, potrebbe essere necessario che il sistema sostenga meccanicamente il carico.
Per questo motivo un servomotore di sollevamento può essere configurato con un freno di stazionamento meccanico.
Il freno deve essere valutato in base a:
Carico massimo
Rapporto del cambio
Meccanismo di sollevamento
Coppia di tenuta richiesta
Condizioni di arresto
Risposta del freno
Architettura di sicurezza
È importante distinguere tra STO e freno meccanico.
Safe Torque Off impedisce al motore di generare coppia nelle condizioni di sicurezza applicabili, ma lo stesso STO non deve essere trattato come un meccanismo meccanico di mantenimento del carico per un carico sospeso.
Il sistema di sollevamento completo dovrebbe quindi affrontare insieme il controllo del motore, la frenatura meccanica e la sicurezza della macchina.
L'asse di sollevamento non deve solo raggiungere il livello corretto della scaffalatura; deve arrivare lì senza intoppi.
Se il motore di sollevamento decelera in modo troppo aggressivo, può creare:
Oscillazione del carico
Vibrazione dell'albero
Scossa meccanica
Movimento dei pallet
Superamento della posizione
Un profilo di accelerazione e decelerazione con curva a S può aiutare a ridurre i cambiamenti bruschi nell'accelerazione.
Una sequenza pratica può essere:
Sollevamento rapido → Decelerazione controllata → Avvicinamento a bassa velocità → Conferma della posizione
Ciò consente alla gru di spostarsi rapidamente tra i livelli delle scaffalature mantenendo un movimento controllato durante la fase di posizionamento finale.
Per le apparecchiature AS/RS ad alta scaffalatura, questo equilibrio tra velocità e stabilità può avere un'influenza diretta sul ciclo complessivo di stoccaggio e recupero.
L'asse delle forche è responsabile del trasferimento del pallet tra il trasloelevatore e la scaffalatura di stoccaggio.
Sebbene il meccanismo della forca possa sostenere una massa totale inferiore a quella della gru stessa, i suoi requisiti di posizionamento possono essere molto impegnativi.
La forca deve estendersi alla profondità corretta, agganciare correttamente il pallet e ritrarsi senza entrare in contatto con la struttura della scaffalatura.
Il servomotore può quindi dare priorità:
Posizionamento accurato
Ripetibilità
Movimento fluido a bassa velocità
Dimensioni compatte
Risposta rapida in avanti/indietro
Rilevamento affidabile dei limiti
Compatibilità meccanica
Il movimento delle forche avviene tipicamente dopo che la gru ha già raggiunto la posizione orizzontale e verticale target.
Ciò significa che la precisione del posizionamento delle forche dipende in parte dalla precisione degli assi di traslazione e sollevamento precedenti.
Consideriamo un pallet che deve essere inserito in una scaffalatura.
Se la gru è posizionata in modo errato, la forca potrebbe entrare ad un'altezza o coordinata orizzontale sbagliata.
Se la forcella si estende troppo, può potenzialmente interferire con i componenti del rack.
Se non si estende abbastanza, il pallet potrebbe non essere trasferito correttamente.
Il servo della forcella necessita quindi di un movimento prevedibile sia alle alte che alle basse velocità.
Un tipico movimento della forca può essere suddiviso in:
Estensione rapida → Decelerazione controllata → Posizione finale → Trasferimento del carico → Ritrazione controllata
Questo approccio consente al sistema di ridurre la velocità prima della fase finale di inserimento o estrazione.
Asse |
Funzione primaria |
Principali requisiti dei servi |
|---|---|---|
Viaggio orizzontale |
Spostare la gru attraverso il corridoio |
Alta velocità, accelerazione, coppia massima, arresto preciso |
Sollevamento verticale |
Sollevare e abbassare il carico |
Coppia elevata, freno, discesa controllata, feedback di posizione |
Forchetta |
Pallet di trasferimento |
Design compatto, ripetibilità, controllo a bassa velocità, inversione rapida |
Questo confronto dimostra perché la configurazione servo specifica dell'asse può essere preziosa per le apparecchiature AS/RS.
Le stesse specifiche del motore potrebbero non fornire la migliore combinazione di coppia, velocità, dimensioni e prestazioni di controllo per tutti e tre i meccanismi.
Per i produttori di AS/RS, l'utilizzo di una piattaforma comune di servomotori con diverse configurazioni può fornire un equilibrio pratico tra personalizzazione e standardizzazione.
Ad esempio, un produttore può utilizzare versioni diverse della stessa piattaforma servo per:
Asse di viaggio
Potenza superiore
Coppia di picco più elevata
Cambio
Funzionamento ad alta velocità
Feedback dell'encoder
Asse di sollevamento
Coppia continua più elevata
Freno meccanico
Cambio
Discesa controllata
Feedback ad alta risoluzione
Asse della forcella
Potenza inferiore
Dimensioni compatte
Elevata ripetibilità di posizionamento
Risposta rapida in avanti/indietro
Questo approccio può semplificare lo sviluppo del prodotto pur adattando il motore a ciascun asse.
Il servomotore non dovrebbe mai essere valutato separatamente dal sistema di trasmissione.
Per l'asse di traslazione, il cambio deve fornire una coppia alla ruota sufficiente mantenendo la velocità di traslazione massima richiesta.
Per il sollevamento, il cambio deve fornire una coppia sufficiente per sollevare il carico e collaborare con il sistema frenante.
Per l'asse della forca, la trasmissione dovrebbe fornire la velocità di estensione e la precisione di posizionamento richieste senza gioco eccessivo.
I parametri importanti del cambio includono:
Rapporto di riduzione
Coppia di uscita nominale
Coppia di uscita di picco
Gioco
Efficienza
Rigidità meccanica
Vita utile
Dimensioni di installazione
Un riduttore a gioco ridotto può essere particolarmente utile quando l'applicazione richiede un posizionamento preciso e frequenti cambi di direzione.
La selezione dell'encoder dovrebbe basarsi sul sistema di controllo del movimento completo.
I parametri rilevanti includono:
Risoluzione
Feedback incrementale o assoluto
Funzionalità monogiro o multigiro
Protocollo di feedback
Velocità massima
Compatibilità unità
Resistenza ambientale
Per i sistemi AS/RS a ciclo elevato, l'encoder deve essere adatto anche all'ambiente operativo e alla durata prevista.
Un encoder ad alta risoluzione può fornire al servoazionamento informazioni di posizione più dettagliate, ma la precisione complessiva della macchina dipende ancora dalla trasmissione meccanica e dal sistema di posizionamento esterno.
I tre assi devono funzionare come un sistema coordinato.
Ad esempio, la gru non dovrebbe estendere la forca finché gli assi di traslazione e sollevamento non hanno raggiunto le posizioni corrette.
L’architettura di controllo può quindi utilizzare reti industriali come:
EtherCAT
PROFINET
CANopen
Ethernet/IP
ModBus
Il protocollo specifico dipende dal PLC, dal controller di movimento, dal servoazionamento e dall'integratore di sistema.
Una comunicazione veloce può aiutare a coordinare:
Posizione di viaggio + Posizione di sollevamento + Posizione forca
Questo coordinamento è essenziale per una movimentazione automatizzata affidabile dei pallet.
Lo spostamento e il sollevamento ad alta velocità possono creare vibrazioni strutturali.
La soluzione dovrebbe combinare:
Corretto dimensionamento del motore
Scelta del cambio adeguata
Corrispondenza d'inerzia
Profili di movimento della curva a S
Regolazione del guadagno del servo
Soppressione della risonanza
Decelerazione controllata
Rigidità meccanica
Feedback di posizionamento accurato
L'obiettivo è ridurre i tempi di assestamento , non semplicemente ridurre la velocità massima.
Una gru che viaggia velocemente ma richiede molto tempo per smettere di oscillare potrebbe non fornire un ciclo complessivo più breve.
I produttori di apparecchiature AS/RS hanno spesso requisiti diversi per quanto riguarda i meccanismi di traslazione, sollevamento e forche.
La personalizzazione OEM può riguardare:
Dimensioni del motore
Dimensione dell'albero
Flangia di montaggio
Tipo di codificatore
Configurazione del freno
Rapporto del cambio
Lunghezza del cavo
Posizione del connettore
Tensione nominale
Gamma di coppia
Requisiti di comunicazione
Ad esempio, un motore di sollevamento potrebbe richiedere un freno mentre il motore di traslazione no. Un motore a forcella può richiedere un corpo compatto, mentre il motore di traslazione può dare priorità alla coppia di picco.
La personalizzazione consente alla configurazione del motore di seguire il design della macchina invece di forzare la macchina a seguire un motore standard.
Prima di selezionare un motore, i produttori AS/RS dovrebbero preparare i dati dell'applicazione.
Determinare:
Massa totale in movimento
Velocità massima di viaggio
Diametro della ruota
Accelerazione
Decelerazione
Rapporto del cambio
Resistenza ferroviaria
Ciclo di lavoro
Precisione di posizionamento richiesta
Determinare:
Carico utile massimo
Caricare il peso del carrello
Velocità di sollevamento
Altezza di sollevamento
Accelerazione
Diametro della puleggia o del tamburo
Rapporto di trasmissione
Coppia di tenuta richiesta
Requisiti dei freni
Ciclo di lavoro
Determinare:
Massa della forcella
Carico massimo
Distanza di estensione
Velocità di estensione richiesta
Precisione di posizionamento
Frequenza del ciclo
Spazio di installazione disponibile
Tipo di trasmissione
Queste informazioni consentono al fornitore del motore di valutare l'applicazione effettiva anziché selezionare un motore solo in base alla potenza nominale.
Per i produttori AS/RS, JKONGMOTOR può fornire soluzioni di servomotori CA progettate in base ai requisiti di movimento specifici dell'applicazione.
La soluzione può essere valutata in base alle esigenze di:
Asse di viaggio
Asse di sollevamento
Asse della forcella
La configurazione OEM può includere considerazioni quali potenza del motore, coppia, dimensioni, configurazione dell'albero, encoder, freno, abbinamento del riduttore, disposizione dei cavi e compatibilità del sistema di controllo.
Per le nuove piattaforme AS/RS, il processo di sviluppo può seguire:
Analisi dell'applicazione → Selezione del motore → Progettazione dell'interfaccia meccanica → Prototipo → Test → Ottimizzazione → Produzione in lotti
Questo approccio consente di valutare il servomotore come parte del sistema di movimento completo piuttosto che come un componente isolato del catalogo.
Un trasloelevatore AS/RS dipende da diversi assi di movimento coordinati e ciascun asse presenta requisiti di servomotore diversi.
L' asse di traslazione orizzontale richiede un'elevata risposta dinamica, un funzionamento ad alta velocità e un arresto preciso. L' asse di sollevamento richiede una coppia elevata, un movimento verticale controllato e un mantenimento affidabile del carico. L' asse della forca richiede un'integrazione compatta, un movimento fluido e un posizionamento altamente ripetibile.
Per questo motivo, un efficace controllo del movimento AS/RS si basa sull'adattamento del servomotore CA alla funzione meccanica effettiva di ciascun asse.
Quando la potenza del motore, la coppia, il rapporto di trasmissione, l'encoder, il freno, il profilo di movimento e l'architettura di controllo sono adeguatamente coordinati, il trasloelevatore può raggiungere un migliore equilibrio tra alta velocità, precisione di posizionamento, funzionamento regolare, affidabilità e tempo di ciclo complessivo di stoccaggio e recupero.
Per gli OEM AS/RS, l'approccio più pratico è quello di collaborare con un produttore di servomotori in grado di supportare sia piattaforme di servo standardizzate che personalizzazioni OEM specifiche per l'applicazione , consentendo di progettare gli assi di traslazione, sollevamento e forche in base ai requisiti effettivi della gru.
Un motore a induzione convenzionale con azionamento a frequenza variabile può essere adatto a molte applicazioni industriali.
Tuttavia, le applicazioni AS/RS più impegnative potrebbero richiedere un controllo del movimento più dettagliato.
Requisito |
Motore convenzionale + VFD |
Servosistema CA |
|---|---|---|
Controllo della velocità |
Bene |
Eccellente |
Feedback sulla posizione |
Opzionale/esterno |
Architettura di feedback integrata |
Risposta dinamica |
Dipendente dall'applicazione |
Alto |
Posizionamento accurato |
Più difficile |
Adatto |
Accelerazione/decelerazione rapida |
Possibile |
Forte capacità |
Risposta di coppia |
Bene |
Elevata risposta dinamica |
Compensazione delle vibrazioni |
Dipendente dalla guida |
Comunemente disponibile |
Profili di movimento precisi |
Possibile |
Forte capacità |
Posizionamento ad alto ciclo |
Dipendente dall'applicazione |
Adatto |
Integrazione con il controllo del movimento |
Bene |
Eccellente |
In definitiva la scelta dovrebbe basarsi sulla progettazione completa della macchina. Non tutti gli assi AS/RS richiedono la stessa tecnologia del motore.
Un motore può avere la potenza nominale corretta e tuttavia funzionare in modo scarso in un'applicazione AS/RS.
Il motore potrebbe funzionare normalmente ma avere difficoltà durante l'accelerazione con un pallet completamente carico.
Il servo potrebbe diventare difficile da regolare, producendo una risposta dinamica lenta o un comportamento instabile.
La gru potrebbe raggiungere la velocità desiderata ma non avere una coppia di uscita sufficiente oppure produrre una velocità eccessiva alla ruota.
Il sistema potrebbe non avere una risoluzione di feedback sufficiente per le prestazioni di posizionamento richieste.
Il motore potrebbe essere sufficientemente potente, ma la struttura della gru potrebbe vibrare eccessivamente.
Un asse di sollevamento richiede particolare attenzione alla ritenzione del carico quando viene rimossa l'alimentazione.
I cavi lunghi in movimento e i movimenti ripetuti della gru possono creare problemi di installazione e affidabilità se il sistema di cavi e connettori non viene selezionato in modo appropriato.
Un modo utile di pensare all'intera applicazione è:
Prestazioni di posizionamento = Risposta del motore + Qualità del feedback + Precisione meccanica + Profilo di movimento + Regolazione del controllo
E:
Produttività = Prestazioni di viaggio + Accelerazione + Decelerazione + Tempo di assestamento + Ciclo di movimentazione del carico
Ciò spiega perché il semplice acquisto di un servomotore di potenza superiore non produce necessariamente un sistema AS/RS più veloce.
Il motore deve essere adattato correttamente al sistema meccanico e alla strategia di controllo.
Ottenere un posizionamento altamente dinamico in un trasloelevatore AS/RS non è semplicemente questione di installare un motore ad alta velocità.
I sistemi con le migliori prestazioni sono progettati attorno all'interazione tra servomotore, servoazionamento, encoder, riduttore, struttura meccanica, sensori di posizionamento esterni, profilo di movimento e sistema di controllo del magazzino.
Un servomotore CA fornisce la base del controllo dinamico. L'encoder fornisce feedback. L'azionamento regola la coppia e la velocità. Il riduttore converte le caratteristiche del motore in potenza meccanica utilizzabile. Il sistema di posizionamento conferma la posizione fisica della macchina. Infine, il motion controller coordina il ciclo completo.
Per le apparecchiature AS/RS ad alta velocità, l'obiettivo di progettazione più pratico quindi non è la massima velocità del motore ma la massima produttività utile con accelerazione controllata, tempo di assestamento breve, posizionamento affidabile e funzionamento ripetibile.
Per i produttori OEM di trasloelevatori, questo approccio a livello di sistema può fare la differenza tra un motore che sposta semplicemente la macchina e una soluzione di servomovimento progettata per lo stoccaggio e il prelievo automatizzati e altamente dinamici..
Il servomotore CA adatto dipende dall'asse della gru, dal carico utile, dalla velocità, dall'accelerazione, dal rapporto di trasmissione, dal ciclo di lavoro e dai requisiti di posizionamento. Gli assi di traslazione, sollevamento e forche richiedono normalmente diverse configurazioni di coppia, velocità, freno e meccanica.
I servomotori CA forniscono un'elevata risposta dinamica, un controllo accurato della velocità, feedback dell'encoder e accelerazione e decelerazione controllate . Queste caratteristiche aiutano il trasloelevatore a spostarsi rapidamente attraverso la corsia ottenendo al tempo stesso un posizionamento accurato nella posizione di stoccaggio prevista.
L'asse di sollevamento richiede generalmente una coppia continua e di picco elevata, un feedback accurato della posizione, un'accelerazione e una decelerazione controllate e un'adeguata frenatura meccanica . La scelta del motore dovrebbe considerare il carico utile massimo, la velocità di sollevamento, il meccanismo di sollevamento, il rapporto di trasmissione, il ciclo di lavoro e i requisiti di mantenimento del carico.
La forca deve estendersi e ritrarsi con precisione nella scaffalatura senza danneggiare il pallet, la scaffalatura o il meccanismo di movimentazione. Un servomotore fornisce posizionamento ripetibile, movimento controllato a bassa velocità, risposta rapida in avanti/indietro e arresto accurato , che sono importanti per un trasferimento affidabile dei pallet.
In alcuni modelli di macchina ciò è tecnicamente possibile, ma i tre assi hanno spesso requisiti operativi diversi. I meccanismi di traslazione, sollevamento e forche possono richiedere diverse configurazioni di potenza, coppia, velocità, cambio, freno, encoder e montaggio. Una piattaforma servo comune con configurazioni specifiche per asse può fornire una soluzione pratica.
Un servosistema CA utilizza il feedback dell'encoder per monitorare il movimento del motore e regolare la posizione e la velocità. Tuttavia, la precisione finale della gru dipende anche dal cambio, dalla trasmissione, dallo slittamento delle ruote, dalla rigidità meccanica, dal gioco, dai sensori di posizionamento esterni e dal sistema di controllo . Il feedback del servo dovrebbe quindi essere considerato parte dell'architettura di posizionamento completa.
Un asse di sollevamento può richiedere un freno di stazionamento meccanico quando il progetto deve sostenere un carico sospeso verticalmente quando la coppia del motore non è disponibile. Il freno deve essere selezionato in base al carico, al sistema di trasmissione, alla coppia di tenuta richiesta e al progetto di sicurezza della macchina. STO e mantenimento del carico meccanico non devono essere trattati come la stessa funzione.
Le vibrazioni possono essere affrontate attraverso il dimensionamento appropriato del motore e del riduttore, l'adattamento dell'inerzia, l'accelerazione e la decelerazione della curva a S, la regolazione del servo, la soppressione della risonanza, la rigidità meccanica e un feedback accurato . Il solo aumento della velocità o dell'accelerazione del motore non migliora necessariamente il tempo di ciclo AS/RS complessivo.
SÌ. La personalizzazione OEM può includere dimensioni del motore, configurazione di albero e flangia, encoder, riduttore, freno, cavo, connettore, coppia nominale, velocità e altri requisiti specifici dell'applicazione . La personalizzazione è particolarmente utile quando il servomotore deve adattarsi a una trasmissione dedicata per trasloelevatore.
Le informazioni più utili includono la massa totale in movimento, il carico utile massimo, la velocità di spostamento, la velocità di sollevamento, l'accelerazione, la decelerazione, le dimensioni della ruota o della trasmissione, il rapporto di trasmissione, il ciclo di lavoro, la precisione di posizionamento, lo spazio di montaggio, i requisiti dell'encoder, i requisiti del freno e il protocollo di controllo . Dati applicativi accurati consentono al fornitore del motore di valutare il sistema di movimento completo anziché selezionare un motore basandosi solo sulla potenza nominale.
