Kaip pagerinti AGV akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir naudingą apkrovą naudojant žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklius?

Šiuolaikinių automatizuotų transporto priemonių (AGV) ir autonominių mobiliųjų robotų (AMR) atveju dvi našumo metrikos visada yra glaudžiai susijusios:

Akumuliatoriaus veikimo laikas ir naudingoji apkrova.

Per daug energijos sunaudojančiai transporto priemonei reikia didesnio akumuliatoriaus. Tačiau didesnis akumuliatorius taip pat padidina svorį, sumažindamas transporto priemonės naudingosios apkrovos kiekį.

Štai kodėl traukos sistema nusipelno ypatingo dėmesio.

Tinkamai suprojektuota žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklio sistema gali padėti AGV gamintojams pagerinti:

• Energijos efektyvumas

• Baterijos veikimo laikas

• Paleidimo ir pakilimo sukimo momentas

• Naudingosios apkrovos ir transporto priemonės svorio santykis

• Judesio tikslumas

• Regeneracinis stabdymas

• Terminis stabilumas

• Bendras pavaros efektyvumas

JAV AGV projektams variklių pasirinkimas taip pat turėtų būti svarstomas atsižvelgiant į platesnę mašinų saugos sistemą. Dabartinės nuorodos apima ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 ir ANSI/ITSDF B56.5-2024.

AGV nuolatinės srovės servo variklių sprendimai

AGV pavaros sistemoms reikia daugiau nei paprasto variklio sukimosi. Variklis turi užtikrinti valdomą sukimo momentą, tikslų greičio reguliavimą, sklandų pagreitį ir patikimą grįžtamąjį ryšį dirbant iš žemos įtampos nuolatinės srovės akumuliatoriaus sistemos. Dėl šios priežasties nuolatinės srovės servovarikliai, integruoti nuolatinės srovės servovarikliai, nuolatinės srovės servovarikliai, STO servovarikliai ir AGV stebulės varikliai . AGV ir AMR pavarų architektūrose dažniausiai naudojami

JKONGMOTOR siūlo keletą nuolatinės srovės servovariklio konfigūracijų, kurias galima pritaikyti prie skirtingų AGV apkrovos, greičio, erdvės, apsaugos ir saugos reikalavimų.

AGV nuolatinės srovės servo variklių gaminių asortimentas

Jkongmotor pritaikyti servo variklio judesiai

Vieno langelio integruotas nuolatinės srovės servo variklio sprendimų teikėjas

1. Integruotas nuolatinės srovės servo variklis

Integruotas nuolatinės srovės servo variklis sujungia variklį, servo pavarą ir kodavimo įrenginį viename kompaktiškame korpuse. Ši architektūra sumažina išorinius laidus ir taupo montavimo vietą, todėl ji ypač naudinga kompaktiškoms AGV ir AMR važiuoklėms.

Jis palaiko uždaro ciklo judesio valdymą greičio, padėties ir sukimo momento valdymui , o integruota elektronika supaprastina variklio ir transporto priemonės valdiklio ryšį. Integruotos servo architektūros plačiai naudojamos ten, kur važiuoklės erdvė ir laidų efektyvumas yra svarbūs projektavimo aspektai.

Tipiški AGV pritaikymai:

• Sandėlio AGV

• AMR varantieji ratai

• Autonominiai medžiagų tvarkymo robotai

• Rūšiavimo robotai

• Kompaktiški mobilūs robotai

2. Planetinis nuolatinės srovės servovariklis

Planetinės pavaros nuolatinės srovės servovariklis sujungia nuolatinės srovės servo variklį su planetine pavarų dėže, kad padidintų išėjimo sukimo momentą išlaikant kompaktišką pavarą.

Ši konfigūracija tinka, kai AGV reikia didesnio rato sukimo momento, norint pradėti, įsibėgėti, lipti į rampas arba gabenti sunkesnius krovinius . Pavarų dėžė taip pat leidžia varikliui veikti didesniu greičiu, tuo pačiu užtikrinant mažesnį rato greitį.

Tipiškos programos:

• Sunkiasvoriai AGV

• Sandėlio transporto priemonės

• Padėklų tvarkymo robotai

• Mobili medžiagų krovos įranga

• AGV varantieji ratai, kuriems reikalingas didelis sukimo momentas

3. Nuolatinės srovės servo variklis su sliekine pavara

Sliekinis nuolatinės srovės servovariklis sujungia sliekinę pavarų dėžę su nuolatinės srovės servo varikliu. Dėl didelio redukcijos laipsnio jis tinka naudoti, kai reikalingas didelis išėjimo sukimo momentas ir valdomas judėjimas mažu greičiu.

Sliekinė pavarų dėžė taip pat gali užtikrinti naudingas apkrovos išlaikymo charakteristikas, priklausomai nuo pavarų dėžės konstrukcijos ir eksploatavimo sąlygų. Dėl to jis taikomas AGV mechanizmams, kur svarbus kontroliuojamas judėjimas ir mechaninis laikymas.

Tipiškos programos:

• Didelės apkrovos AGV pavaros sistemos

• Kėlimo ir padėties nustatymo mechanizmai

• Konvejerio perkėlimo įranga

• Pramoniniai mobilūs robotai

• Automatizuotos tvarkymo sistemos

4. Į stabdžius integruotas nuolatinės srovės servo variklis

Į stabdžius integruotas nuolatinės srovės servo variklis sujungia servo variklį, kodavimo įrenginį, pavarą ir elektromagnetinį stabdį į vieną agregatą.

Stabdžiai yra ypač naudingi, kai AGV mechanizmas turi išlaikyti savo padėtį po to, kai nuimama variklio galia . Jis gali būti naudojamas kėlimo ašims, vertikaliems mechanizmams, pasvirusiam įrenginiui ir tais atvejais, kai turi būti užkirstas kelias nekontroliuojamam mechaniniam judėjimui.

Tipiškos programos:

• AGV kėlimo mechanizmai

• Vertikalios perdavimo sistemos

• Automatizuota tvarkymo įranga

• Nuožulnios pavaros mechanizmai

• Mobilūs robotai su laikymo reikalavimais

5. IP65 integruotas nuolatinės srovės servo variklis

IP65 integruotas nuolatinės srovės servo variklis skirtas naudoti AGV, kai variklis gali susidurti su dulkėmis, vandens purslais arba sudėtingomis pramonės sąlygomis.

Jo integruota variklio ir pavaros architektūra sujungia kompaktišką montavimą ir patobulintą korpuso apsaugą. Dėl to jis naudingas sandėlių logistikai, mobiliai technikai, lauko įrangai ir pramoniniams AGV, kur aplinkos apsauga yra svarbi specifikacija. JKONGMOTOR nurodo IP65 apsaugą kaip galimą integruotos servo variklio platformos konfigūraciją.

Tipiškos programos:

• Lauke tinkami AGV

• Logistikos robotai

• Gamyklinės transporto priemonės

• Mobili medžiagų krovos įranga

• Dulkėms atspari pramoninė aplinka

6. AGV STO DC servo variklis

AGV STO DC servo variklis yra skirtas AGV ir AMR sistemoms, kuriose saugus sukimo momento išjungimas (STO) yra judesio valdymo saugos architektūros dalis.

STO išjungia pavaros galimybę generuoti variklio sukimo momentą, kai įjungiama saugos funkcija. Todėl ji skiriasi nuo įprastos judesio komandos: STO neleidžia generuoti sukimo momento, o ne tiesiog liepia automobiliui sulėtinti greitį.

Tipiškos programos:

• Autonominiai mobilūs robotai

• Žmonėms prieinamos sandėliavimo zonos

• Išmanios logistikos sistemos

• Automatizuotas medžiagų tvarkymas

• AGV, kuriems reikalingos su sauga susijusios pavaros funkcijos

7. AGV stebulės variklis

AGV stebulės variklis integruoja varomąjį variklį į ratą arba stebulės agregatą, sukurdamas kompaktišką ratų pavaros sprendimą.

Palyginti su įprastu variklio ir pavarų dėžės išdėstymu, stebulės variklis gali sumažinti mechaninės transmisijos komponentų skaičių ir geriau išnaudoti ribotą važiuoklės erdvę. Tai ypač aktualu kompaktiškiems AGV, AMR, autonominiams transporto robotams ir žemagrindėms mobiliosioms platformoms . Stebulės ir variklio architektūra turėtų būti parenkama atsižvelgiant į rato skersmenį, transporto priemonės apkrovą, reikalingą sukimo momentą, greitį ir šilumines sąlygas.

Kodėl verta rinktis integruotą nuolatinės srovės servo variklį AGV?

Pagrindinis privalumas yra sistemos lygio integracija, o ne tik variklio veikimas.

Kompaktiškas montavimas

Variklį, kodavimo įrenginį ir pavaros elektroniką galima sujungti į vieną agregatą, todėl nereikia atskiros servo pavaros montavimo padėties.

Supaprastintas laidas

Integruota servo architektūra gali sumažinti variklio ir kodavimo įrenginio kabelių nukreipimą tarp variklio ir išorinės pavaros, o tai padeda supaprastinti AGV elektros projektavimą.

Uždarojo ciklo judesio valdymas

Encoder grįžtamasis ryšys leidžia tiksliai valdyti ratų greitį ir padėtį, o tai svarbu AGV navigacijai ir sinchroniniam ratų veikimui.

Lankstus bendravimas

Priklausomai nuo konfigūracijos, AGV servo sistemos gali palaikyti tokius ryšio metodus kaip CANopen, RS485/Modbus ir EtherCAT . Šios sąsajos dažniausiai naudojamos servo ašims integruoti su AGV valdikliais.

Daugybė mechaninių konfigūracijų

Planetinės pavarų dėžės, sliekinės pavarų dėžės, stabdžiai, vandeniui atsparūs korpusai ir stebulės pavaros konstrukcijos leidžia pritaikyti variklį prie skirtingų AGV architektūrų.

Viena platforma skirtingų AGV pavarų konstrukcijoms

JKONGMOTOR integruota servo platforma apima kelias mechanines ir valdymo konfigūracijas, įskaitant 24 V / 48 V nuolatinės srovės sistemas, pavarų dėžės parinktis, stabdžių konfigūracijas, kodavimo grįžtamąjį ryšį, IP reitingo korpusus ir Pulse, RS485, CANopen ir EtherCAT sąsajas . Bendrovės AGV sprendimų puslapyje pateikiamos IDC60 ir IDC80 serijos konfigūracijos ir galios diapazonas, besitęsiantis nuo 26 W iki 1000 W.

Tai leidžia AGV gamintojams pasirinkti variklio architektūrą pagal faktinę transporto priemonės konstrukciją, o ne naudoti vieną variklio konfigūraciją kiekvienai programai.

OEM AGV projektams variklio sukimo momentas, rato dydis, transporto priemonės svoris, greitis, akumuliatoriaus įtampa, pavarų dėžės santykis, kodavimo tipas, ryšio protokolas, apsaugos įvertinimas ir saugos reikalavimai gali būti įvertinti kartu, kad būtų sukurtas tinkamas nuolatinės srovės servo pavaros sprendimas.

Kodėl žemos įtampos nuolatinės srovės servovarikliai yra labai svarbūs AGV akumuliatoriaus tarnavimo laikui ir naudingosios apkrovos talpai?

Traukos variklis paverčia akumuliatoriaus energiją rato sukimo momentu, kuris iš tikrųjų judina AGV.

Dėl šios priežasties variklio efektyvumas turi tiesioginės įtakos tam, kiek energijos transporto priemonė sunaudoja per kiekvieną transportavimo ciklą.

Skirtingai nuo paprasto atvirojo ciklo pavaros, uždaros grandinės nuolatinės srovės servo sistema nuolat stebi variklio padėtį ir greitį per grįžtamąjį ryšį ir koreguoja išvestį pagal faktines veikimo sąlygas.

Tai ypač vertinga, nes AGV retai veikia viena pastovia apkrova.

Tipiškos AGV eksploatavimo sąlygos

AGV gali pakartotinai prireikti:

Pradėti → Paspartinti → Kruizinis → Lėtinti → Sustoti → Sukti → Atbulinėti → Paleisti iš naujo

Reikalingas sukimo momentas gali labai pasikeisti tarp kiekvieno etapo.

Tinkamai parinkta servo sistema gali greitai reaguoti į šiuos besikeičiančius reikalavimus, užuot veikusi fiksuotu išėjimu.

Akumuliatoriaus efektyvumas ir automobilio svoris yra sujungti

Pagrindinis santykis yra:

Elektros energija = akumuliatoriaus įtampa × srovė × veikimo laikas

Sumažinus nereikalingą srovę, galima sumažinti bendrą energijos suvartojimą išsaugant reikiamą rato sukimo momentą.

Tuo pačiu metu pati pavara prisideda prie transporto priemonės masės.

Pagrindinis naudingosios apkrovos santykis yra:

Grynoji naudingoji apkrova = leistinas bendrasis transporto priemonės svoris − transporto priemonės masė

Tai sukuria svarbią dizaino galimybę.

Kompaktiškesnis variklis, integruota pavara arba optimizuota pavarų dėžė gali sumažinti sistemos svorį ir atlaisvinti papildomos talpos kroviniui.

Kodėl svarbi integracija

Modernus integruotas servo variklis gali derinti:

Variklis + Enkoderis + servo pavara + valdymo elektronika

į vieną kompaktišką komplektą.

Tai gali sumažinti:

• Laidų sudėtingumas

• Kabineto erdvė

• Išoriniai pavaros komponentai

• Montavimo laikas

• Bendras pavaros pėdsakas

Naudojant ribotos erdvės AGV važiuoklės dizainą, šios detalės gali turėti reikšmingos įtakos galutinei transporto priemonės architektūrai.

Kaip daryti Žemos įtampos nuolatinės srovės servovarikliai pailgina AGV akumuliatoriaus veikimo laiką naudodami didelio efektyvumo ir regeneracinį stabdymą?

Akumuliatoriaus veikimo laikas neturėtų būti skaičiuojamas vien pagal variklio vardinėje lentelėje nurodytą galią.

Naudingesnis matavimas yra energija, sunaudota per tikrąjį AGV darbo ciklą.

Praktinis apytikslis skaičiavimas yra toks:

Naudojama akumuliatoriaus energija ≈ Vidutinė nuolatinės srovės įvesties galia × veikimo laikas

Kadangi AGV nuolat greitėja ir lėtėja, vidutinė galia gali labai skirtis nuo vardinės variklio galios.

Didelio efektyvumo veikimas

Servo valdomas variklis gali reguliuoti sukimo momentą pagal faktinį poreikį.

Važiuojant pastoviai, reikalingas sukimo momentas gali būti palyginti mažas.

Greitėjimo metu sistemai laikinai gali prireikti daug didesnio sukimo momento.

Šis dinaminis valdymas leidžia pavarai geriau suderinti elektros įvestį su mechaniniais poreikiais.

Regeneracinis stabdymas

Regeneracinis stabdymas suteikia dar vieną potencialų energijos taupymo mechanizmą.

Lėtėjimo metu variklis gali veikti kaip generatorius. Užuot pavertus visą kinetinę energiją į šilumą per trintį arba stabdymo rezistorių, dalis šios energijos gali būti grąžinta į nuolatinės srovės magistralę.

Tada atgauta energija gali būti:

Grįžo prie akumuliatoriaus

arba

Naudojamas kitur DC magistralėse

priklausomai nuo sistemos architektūros.

Tačiau regeneracinis stabdys turi būti tinkamai suprojektuotas.

Lėtėjimo metu nuolatinės srovės magistralės įtampa gali greitai pakilti. Todėl sistemai reikia tinkamo regeneruotos energijos tvarkymo metodo, atsižvelgiant į akumuliatoriaus priėmimą, įkrovimo būseną, valdiklio ribas, temperatūrą ir stabdymo dažnį.

Kur regeneracinis stabdymas suteikia didžiausią vertę

Regeneracinis stabdymas ypač aktualus AGV, kurie dažnai:

• Sustoja

• Prasideda

• Krypties pasikeitimai

• Lėtėjimo įvykiai

• Trumpi transportavimo ciklai

• Vertikalus arba žemyn judėjimas

Šioms programoms Wh per užbaigtą ciklą dažnai yra naudingesnis KPI nei teorinis variklio efektyvumas.

Kaip didelio galingumo tankio nuolatinės srovės servo konstrukcija tiesiogiai padidina AGV grynąją naudingąją apkrovą?

Naudingoji apkrova pirmiausia yra pavaros ir transporto priemonės masės problema.

AGV turi sukurti pakankamai traukos jėgos, kad įveiktų:

Pasipriešinimas riedėjimui + Atsparumas nuolydžiui + Pagreičio jėga + Kiti mechaniniai nuostoliai

Supaprastintas santykis yra:

Rato sukimo momentas = traukos jėga × rato spindulys

Štai kodėl variklio pasirinkimas negali būti atskirtas nuo ratų skersmens, pavarų dėžės santykio, transporto priemonės svorio ar pagreičio reikalavimų.

Sukimo momento tankis yra svarbesnis nei vien variklio dydis

Didesnis variklis gali suteikti daugiau sukimo momento, bet taip pat prideda:

• Svoris

• Apimtis

• Kaina

• Šiluminė apkrova

• Baterijos poreikis

Geresnis dizaino tikslas paprastai yra didesnis naudojamas sukimo momento tankis.

Kitaip tariant:

Praktiškesnis rato veikimas dėl mažesnės variklio masės ir tūrio

Kompaktiška servo sistema gali padėti pasiekti šią pusiausvyrą.

Ypač svarbus paleidimo momentas

Maksimalią naudingąją apkrovą vežančiam AGV gali prireikti didelio sukimo momento esant labai mažam greičiui.

Tai ypač aktualu, kai transporto priemonė:

• Prasideda nuo poilsio

• Veža sunkius krovinius

• Lipa rampomis

• Greitai įsibėgėja

• Veikia ant didesnio atsparumo grindų

Dėl šios priežasties variklis turėtų būti vertinamas naudojant nuolatinį sukimo momentą ir didžiausią sukimo momentą , o ne tik jo vardinę galią.

Pagrindiniai pavaros parametrai

Tikslas nėra tiesiog sumontuoti didžiausią įmanomą variklį.

Tikslas – pasiekti reikiamą greitį, sukimo momentą, pagreitį, kilimo galimybes ir šiluminę ribą naudojant mažiausią praktinį sistemos svorį.

Kaip pasirinkti tinkamą Žemos įtampos nuolatinės srovės servo sistema, atitinkanti JAV AGV saugos ir pramonės standartus?

Nepakanka pasirinkti variklį tik todėl, kad jo nominali įtampa atitinka akumuliatorių.

JAV AGV projektas turėtų įvertinti visą transporto priemonę ir jos saugos architektūrą.

Dabartinės pramonės nuorodos apima ANSI/A3 R15.08 seriją, skirtą pramoniniams mobiliesiems robotams ir ANSI/ITSDF B56.5-2024, skirtą be vairuotojo ir automatiškai valdomoms pramoninėms transporto priemonėms.

Priklausomai nuo gaminio ir taikymo, taip pat gali būti taikomi kiti standartai ir reikalavimai.

Svarbūs atrankos veiksniai

Elektrinis suderinamumas

Patikrinkite nominalią akumuliatoriaus įtampą, taip pat mažiausią ir didžiausią darbinę įtampą.

Vardinės 24 V arba 48 V nuolatinės srovės akumuliatoriaus sistemoje įkrovimo ir iškrovimo metu gali smarkiai svyruoti įtampa.

Didžiausia srovė

Greitėjimas ir didelės naudingosios apkrovos sąlygos gali sukelti žymiai didesnę srovę nei įprastai kreiserinis.

Baterija, laidai, valdiklis ir apsaugos įtaisai turi toleruoti numatomą srovę.

Atsiliepimai

Kodavimo priemonė turi užtikrinti valdymo architektūrai reikalingą skiriamąją gebą, grįžtamojo ryšio tipą ir ryšio sąsają.

Saugos funkcijos

Avarinis stabdymas, atsakas į gedimą, stabdymo elgsena, sukimo momento pašalinimas ir su sauga susiję valdikliai turėtų būti vertinami kaip visos AGV sistemos dalis.

Aplinkos apsauga

Variklis turi atitikti realią aplinką, įskaitant:

• Dulkės

• Drėgmė

• Temperatūra

• Šokas

• Vibracija

• Ingreso ekspozicija

Mechaninis integravimas

Patikrinkite:

• Montavimo matmenys

• Veleno konfigūracija

• Pavarų dėžės sąsaja

• Ratų jungtis

• Kabelių nukreipimas

• Laisva vieta važiuoklei

Kritinis skirtumas

Variklio atitiktis nėra tas pats, kas AGV sistemos atitiktis.

Visa mašina turi būti sukonstruota, įvertinta rizika, apsaugota ir patvirtinta pagal jos numatytam naudojimui taikomus reikalavimus.

Kaip originalios įrangos gamintojai ir automobilių parko operatoriai gali atnaujinti senus AGV diskus į Žemos įtampos nuolatinės srovės servo sistemos?

Esamo AGV atnaujinimas iš senojo disko į servo architektūrą turėtų prasidėti nuo veikimo duomenų , o ne prielaidų.

Praktiniame modifikavimo vertinime turėtų būti įrašyta:

Tipiška modernizavimo architektūra

Modernizuota traukos sistema gali atrodyti taip:

Akumuliatorius → Nuolatinės srovės apsauga → Servo pavara → Nuolatinės srovės servo variklis → Pavarų dėžė → Varomasis ratas

Koderis grąžina valdymo informaciją atgal į valdiklį.

Tada AGV valdymo sistema valdo tokias komandas kaip:

Greitis → Kryptis → Greitėjimas → Lėtėjimas → Reagavimas į gedimą

Pramoninis ryšys taip pat gali būti integruotas per sąsajas, tokias kaip CANopen, EtherCAT, RS-485/Modbus arba kitą palaikomą protokolą.

Laipsniškas modernizavimas gali sumažinti riziką

Praktinis metodas yra pirmiausia patvirtinti vieną traukos modulį.

Tada prototipas gali būti įvertintas pagal:

Dabartinis suvartojimas

Pagreitis

Stabdymas

Šiluminis našumas

Viso naudingo krovinio veikimas

Baterijos veikimo laikas

Komunikacijos patikimumas

Klaidingas elgesys

Kai išmatuoti rezultatai atitinka projekto tikslą, ta pati architektūra gali būti įdiegta ir kitose transporto priemonėse.

Kaip puikus šilumos valdymas nuolatinės srovės servosuose apsaugo nuo priešlaikinio AGV akumuliatoriaus nusidėvėjimo?

Lyginant AGV variklius, terminis valdymas dažnai neįvertinamas.

Variklis, kuris nuolat artėja prie savo šiluminės ribos, gali sukelti didesnius elektros nuostolius ir perduoti papildomą šilumą į aplinkinę pavarą.

Rezultatas gali būti grandininė reakcija:

Didesni nuostoliai → Daugiau šilumos → Aukštesnė temperatūra → Didesnė sudedamųjų dalių apkrova

Baterijos temperatūra taip pat svarbi.

Ličio jonų akumuliatoriaus senėjimui įtakos turi temperatūra, įkrovimo būsena, įkrovimo sąlygos ir veikimo profilis. Padidėjusi temperatūra gali pagreitinti degradaciją esant įvairioms eksploatavimo sąlygoms.

Tai reiškia, kad pavaros efektyvumas yra ne tik elektros energijos taupymas.

Tai taip pat gali padėti valdyti bateriją ir elektroniką supančią šiluminę aplinką.

Pagrindiniai šilumos šaltiniai AGV pavaroje

Bendra šiluminė apkrova gali atsirasti dėl:

• Vario nuostoliai

• Geležies nuostoliai

• Guolių trintis

• Valdiklio perjungimo nuostoliai

• Pavarų dėžės nuostoliai

• Padangų ir riedėjimo nuostoliai

Todėl tinkamo dydžio variklis turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į nuolatinio veikimo reikalavimus , o ne tik trumpalaikį didžiausią našumą.

Šilumos projektavimas turėtų atsižvelgti į visą sistemą

Svarbūs kintamieji apima:

Aplinkos temperatūra

Darbo ciklas

Didžiausios apkrovos dažnis

Nuolatinis sukimo momentas

Variklio tvirtinimas

Korpuso dizainas

Oro srautas

Šilumos perdavimas į važiuoklę

Tikslas yra stabili darbinė temperatūra visoje traukos sistemoje.

Koks yra išmatuojamas IG ir TCO mažinimas diegiant žemos įtampos nuolatinės srovės servosus JAV sandėliuose?

Finansinė servo atnaujinimo vertė turėtų būti matuojama pagal faktinius transporto parko duomenis.

Paprasta variklio pirkimo kaina neatspindi tikrosios nuosavybės kainos.

Praktiškas AGV TCO modelis

TCO = techninė įranga + energija + priežiūra + prastovos laikas + akumuliatorius + keitimas + įkrovimo infrastruktūra

Žemos įtampos nuolatinės srovės servo sistema gali vienu metu paveikti kelis iš šių kintamųjų.

Energijos suvartojimas

Išmatuoti:

kWh per darbo valandą

Tačiau dar stipresnis veiklos KPI yra:

Wh už užbaigtą transportavimo ciklą

Tai leidžia palyginti skirtingas vairavimo technologijas tomis pačiomis maršruto ir naudingosios apkrovos sąlygomis.

Baterijos naudojimas

Mažesnis energijos suvartojimas gali padidinti naudingą veikimo laiką tarp įkrovimo ciklų, atsižvelgiant į:

• Akumuliatoriaus chemija

• Įkrovimo strategija

• Naudinga apkrova

• Kelionės atstumas

• Veiklos aplinka

• Darbo ciklas

Priežiūra

Uždarojo ciklo įrenginiai gali suteikti papildomų diagnostinių duomenų.

Priklausomai nuo sistemos, techninės priežiūros komandos gali stebėti:

Kodavimo gedimai

Viršsrovė

Perkaitimas

Ryšio gedimai

Variklio būsena

Vairavimo signalizacija

Geresnė diagnostika gali padėti sutrumpinti trikčių šalinimo laiką.

Prastova

Automatizuotuose sandėliuose prastovos gali turėti didesnį finansinį poveikį nei pati variklio pirkimo kaina.

Traukos sistema, kurią lengviau diagnozuoti, pakeisti ir prižiūrėti, gali būti vertingesnė už pradines techninės įrangos sąnaudas.

Naudingojo krovinio produktyvumas

Naudingoji apkrova turėtų būti matuojama kartu su energijos suvartojimu.

Užuot tik klausęs:

'Kiek kilogramų gali gabenti AGV?'

Naudingesnė veiklos metrika gali būti:

'Kiek kilogramų AGV gali gabenti viena baterija?'

Kiti naudingi KPI:

kg pervežta per darbo valandą

atliktų misijų vienu įkrovimu

Wh už tonkilometrį

įkrovimo įvykiai per pamainą

Šie rodikliai suteikia automobilių parko operatoriams aiškesnį vaizdą apie tikrąjį pavaros našumą.

Kaip pagerinti AGV akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir naudingosios apkrovos talpą naudojant žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklius: 1,5 tonos AMR naujo dizaino atvejo tyrimas

Šiame pertvarkymo projekte daugiausia dėmesio buvo skiriama 1,5 tonos sveriančiam latentiniam AGV / povandeniniam AMR, kurį sukūrė Europos intralogistikos automatikos gamintojas.

Klientas susidūrė su trimis praktinėmis problemomis:

Didelis važiuoklės svoris sumažino efektyvią naudingąją apkrovą.

Akumuliatoriaus veikimo laikas buvo mažesnis už norimą 8 valandų veikimo tikslą.

Dėl ribotos važiuoklės vietos ir pernelyg didelio laidų elektros integravimas tapo vis sudėtingesnis.

Sprendimas buvo pakeisti įprastą padalintą variklio ir pavaros architektūrą dviguba 48 V žemos įtampos integruoti nuolatinės srovės servo varikliai , sujungiantys variklį ir pavaros elektroniką į kompaktiškus ratų pavaros modulius su CANopen/EtherCAT ryšiu.

Perprojektavimo rezultatai

Pagrindinis rezultatas: pertvarkytas AGV sumažino pavaros masę 7,3 kg , padidino eksploatavimo ištvermę nuo 7,5 iki 10,2 valandos ir padidino efektyvią naudingąją apkrovą nuo 1 000 kg iki 1 250 kg. naudojant tą patį 48 V/100 Ah ličio baterijų paketą,

Originalus AGV dizainas ir jo apribojimai

Originalioje transporto priemonėje buvo naudojama įprastinė padalinta variklio ir vairuotojo architektūra.

Varikliai buvo sumontuoti šalia varomųjų ratų, o servo pavaros buvo sumontuotos atskirai pagrindinio elektros skyriaus viduje.

Ši architektūra sukūrė keletą iššūkių kompaktiškam ir patvariam AMR.

1. Per didelis pavaros svoris

Bendras dviejų variklių, išorinių servo pavarų, kabelių pynimų, jungčių, ekranavimo ir tvirtinimo komponentų svoris siekė maždaug 18,5 kg.

Transporto priemonei, kuriai nustatytas fiksuotas bendrasis svoris, ši papildoma masė tiesiogiai sumažino krovinio kiekį, kurį AGV galėjo legaliai ir mechaniškai vežti.

2. Ilgas didelės srovės kabelis

Atskirai pavaros architektūrai reikėjo didelės srovės variklio kabelių, kad būtų galima eiti tarp centrinio elektros gaubto ir ratų pavaros mazgų.

Kompaktiškame AMR šie kabeliai užima daug vietos įrengimui ir apsunkina maršruto nustatymą.

Jie taip pat gali sukelti papildomų elektros nuostolių dėl kabelio varžos.

3. Ribota vidinė erdvė

Dviem išorinėms servo pavaroms reikėjo specialios spintelės ir vietos tvirtinimui prie DIN bėgio.

Tai sumažino laisvą kambarį:

Akumuliatoriaus komponentai

PLC ir I/O

Saugos įranga

Ryšio įranga

Šilumos valdymo komponentai

Prieiga prie paslaugos

4. Baterijos veikimo laikas mažesnis už taikinį

originali sistema veikė maždaug 7,5 valandos Naudojant 48V/100Ah ličio bateriją, .

Sunkiasvorei transporto priemonei, kuri, kaip tikimasi, bus palaikoma išplėstinė sandėlio veikla, tai paliko nedidelę veiklos maržą.

Integruotas 48 V DC servo sprendimas

Norėdamas vienu metu išspręsti tris problemas, klientas padalytos pavaros sistemą pakeitė dviem 48V žemos įtampos integruoti nuolatinės srovės servo varikliai.

Naujoji architektūra integruoja variklio ir pavaros elektroniką tiesiai į ratų pavaros modulį.

Nauja pavaros architektūra

48V baterija

↓

Pagrindinis AGV valdiklis / PLC

↓

CANopen / EtherCAT ryšio magistralė

↓

Dvigubi 48 V integruoti nuolatinės srovės servo varikliai

↓

Varomieji ratai

Tai žymiai sumažina centrinėje elektros spintoje sumontuotos įrangos kiekį.

Naujasis sprendimas taip pat palaiko didelį didžiausią perkrovos sukimo momentą , uždarojo ciklo valdymą ir magistralės ryšį.

Kaip integruota nuolatinės srovės servo sistema padidino akumuliatoriaus veikimo laiką

Akumuliatoriaus veikimo laikas pagerėjo dėl kelių inžinerinių pakeitimų, o ne dėl baterijos padidinimo.

Sumažinti kabelių nuostoliai

Originalioje sistemoje didelės srovės variklio kabeliai sujungė centrinę pavaros elektroniką su traukos varikliais.

Elektros galios nuostolius laidininke galima apytiksliai apskaičiuoti naudojant:

P = I²R

kur:

• P = galios praradimas

• I = srovė

• R = kabelio varža

Perkeliant pavaros elektroniką tiesiai ant variklio mazgo, didelės srovės jungtis tampa itin trumpa.

Šiame projekte atstumas tarp vairuotojo ir variklio fazinio laido buvo sumažintas iki mažiau nei 5 cm.

Dėl to žymiai sumažėjo su kabeliu susiję nuostoliai ir švaresnė maitinimo architektūra.

48V veikimo sumažinta srovės paklausa

Perprojektuojant taip pat perkelta AGV maitinimo architektūra nuo 24 V iki 48 V nuolatinės srovės.

Esant tokiai pačiai mechaninei išėjimo galiai:

I = P / U

Didėjant sistemos įtampai, sumažėja srovė, reikalinga tam tikram galios lygiui.

Mažesnė srovė gali leisti:

Mažesni kabelių skerspjūviai

Mažesni varžiniai nuostoliai

Sumažintas kabelinis šildymas

Kompaktiškesni laidai

Tai ypač naudinga didelės galios mobiliojoje įrangoje, kur ilgi kabeliai gali tapti svarbia elektros konstrukcijos dalimi.

Regeneracinis stabdymas

Integruoti servo valdikliai taip pat optimizavo regeneracinį stabdymą.

Lėtėjimo ar judėjimo nuokalnės metu traukos varikliai gali veikti kaip generatoriai.

Užuot išsklaidusi visą turimą kinetinę energiją kaip šilumą, sistema nukreipia atgaunamą energiją atgal į 48 V nuolatinės srovės magistralę ir akumuliatorių sistemą , atsižvelgiant į akumuliatoriaus priėmimo ir valdiklio apribojimus.

Tai tampa ypač vertinga sunkiasvoriams AGV, nes 1,5 tonos transporto priemonė judant turi didelę kinetinę energiją.

Kuo dažniau automobilis įsibėgėja ir lėtėja, tuo aktualesnis tampa regeneracinės energijos atgavimas.

FOC vektorinis valdymas

Integruota servo sistema į lauką orientuotą valdymą (FOC) . variklio srovei ir sukimo momentui reguliuoti naudoja

Tiksliau valdant variklio magnetinį lauką ir sukimo momentą sukuriančią srovę, sistema gali veikti arčiau reikiamo apkrovos taško.

Praktiniai tikslai yra šie:

Stabilaus sukimo momento gamyba

Efektyvus srovės panaudojimas

Sumažinkite nereikalingą šildymą

Sklandus pagreitis ir lėtėjimas

Patobulintas mažo greičio valdymas

Didelės apkrovos AMR, veikiančios nepertraukiamai keliomis pamainomis, šios charakteristikos gali turėti įtakos ir energijos suvartojimui, ir šiluminiam stabilumui.

Pagrindiniai techniniai patobulinimai ir IG duomenys

Inžinerinis giluminis nardymas: kaip integruoti nuolatinės srovės servosai išsprendžia dvigubą iššūkį

1. Baterijos veikimo trukmės ilginimas

• Kabelio vario praradimo pašalinimas: tradicinės AGV konstrukcijos nukreipia didelės srovės fazinius kabelius iš centrinių valdymo dėžių į varomuosius ratus. Žemos įtampos integruoti nuolatinės srovės servosai sujungia tvarkyklę tiesiai prie variklio kodavimo įrenginio galinės dalies, sutrumpindami fazinio laido atstumą iki mažiau nei 5 cm.
• Regeneracinio stabdymo optimizavimas: integruoti valdikliai fiksuoja kinetinę energiją lėtėjimo ir nuokalnės judesių metu, tiekdami nuolatinę srovę tiesiai į 48 V akumuliatorių.
• Didelio efektyvumo FOC vektoriaus valdymas: optimizuoti į lauką orientuoti valdymo algoritmai palaiko žemą darbinę temperatūrą esant nuolatinei apkrovai, palaikydami srovės suvartojimą optimaliais darbo ciklais.

2. Naudingosios apkrovos talpos didinimas

• Važiuoklės svorio mažinimas: pašalinus išorinius vairuotojo gaubtus, sunkius ekranavimo kabelius ir DIN bėgelio tvirtinimo elementus, atlaisvinama beveik 7,3 kg savisvorio. Kiekvienas sutaupytas kilogramas ant važiuoklės masės tiesiogiai reiškia didesnį naudingosios apkrovos įvertinimą.
• Didelė perkrovos sukimo momento talpa: Integruoti žemos įtampos nuolatinės srovės servosistemos valdo iki 3 kartų vardinį sukimo momentą pradinio greitėjimo esant didelei apkrovai ir pakilimo į rampą metu (iki 5° nuolydžių), užkertant kelią strigimo klaidoms ir nereikia didelių variklių.

3. Įgyvendinimo žingsniai

1. Maitinimo sistemos perkėlimas: atnaujinkite sistemos magistralę nuo 24 V iki 48 V DC. Didesnė įtampa sumažina bendrą darbinę srovę ( I = P/U ), mažėja kabelio skerspjūvio reikalavimai ir šilumos išsklaidymas.

2. Pavaros modulio mechaninis moduliavimas: pritvirtinkite dvigubus 48 V integruotus nuolatinės srovės servus tiesiai prie diferencialo varomųjų ratų arba vairo ratukų agregatų.

3. Ryšio magistralės topologija: sujunkite vieną ekranuotą CANopen / EtherCAT grandinės kabelį tarp pagrindinio AGV PLC valdiklio ir abiejų integruotų variklių, pakeisdami 16 ir daugiau atskirų valdymo laidų.

Išmatuoti rezultatai prieš ir po

Atnaujinus dizainą, pagerėjo pagrindiniai AGV našumo rodikliai , įskaitant pavaros svorį, vidinę erdvę, efektyvumą, akumuliatoriaus patvarumą ir naudingąją apkrovą.

Bendras rezultatas: Integravus nuolatinės srovės servo pavaras tiesiai į ratų modulius, AGV pasiekė mažesnį pavaros svorį, sumažino vidinės erdvės poreikį, didesnį sistemos efektyvumą, ilgesnį akumuliatoriaus patvarumą ir didesnę naudingąją apkrovą.

Šie rezultatai rodo, kad perdarytas dizainas pagerino akumuliatoriaus našumą ir naudingosios apkrovos pajėgumus tuo pačiu metu derinant transmisijos integraciją, sumažinant laidų nuostolius, pagerinant variklio valdymą ir sumažinant transporto priemonės masę.

Klientų atsiliepimai

'Perjungę į 48 V integruotus žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklius, sutrumpėjome AGV surinkimo laiką 40 % dėl supaprastinto laidų išdėstymo. Dar svarbiau, kad mūsų klientai pasiekė visą 3 pamainų darbo aprėptį (24 val.) vos dviem trumpais galimybėmis per dieną.'

— Pramoninių AMR sprendimų tyrimų ir plėtros vadovas

Ką parodo šis 1,5 tonos AMR pertvarkymas

Šis projektas pabrėžia keletą svarbių pamokų sunkiųjų AGV ir AMR gamintojams.

Akumuliatoriaus veikimo laikas yra pavaros sistemos problema

Akumuliatoriaus talpos didinimas nėra vienintelis būdas pasiekti ilgesnį veikimo laiką.

Elektros nuostolių mažinimas, variklio valdymo gerinimas, stabdymo energijos atgavimas ir transporto priemonės masės mažinimas – visa tai gali prisidėti prie didesnio naudojimo ištvermės.

Naudingąją apkrovą įtakoja kiekvienas transporto priemonės masės kilogramas

Variklis, pavara, korpusas, tvirtinimo įranga ir kabelio svoris sunaudoja dalį bendro transporto priemonės svorio biudžeto.

Todėl labiau integruota traukos architektūra gali sukurti papildomą naudingąją apkrovą tiesiog nepadidinant variklio dydžio.

Didėjant galiai, 48 V architektūra tampa vis patrauklesnė

Didesnė sistemos įtampa gali sumažinti srovę tam tikram energijos poreikiui, o tai padeda AGV gamintojams valdyti kabelio dydį, varžinius nuostolius ir šiluminę apkrovą.

Integruota servo architektūra supaprastina kompaktiškus AMR

Variklio ir pavaros sujungimas į vieną modulį gali pašalinti išorines pavarų dėžes ir sutrumpinti didelės srovės laidus.

Tai gali pagerinti tiek mechaninį pakavimą, tiek surinkimo efektyvumą.

Didžiausias sukimo momentas yra labai svarbus sunkiasvorėms transporto priemonėms

1,5 tonos AGV reikia daugiau nei pakankamai sukimo momento, kad galėtų judėti.

Jis taip pat turi įsibėgėti iš poilsio, nešti didžiausią naudingąją apkrovą, lipti į rampas ir susidoroti su trumpalaikėmis perkrovomis.

Dėl to didžiausias sukimo momentas ir perkrovos efektyvumas yra svarbūs pasirinkimo kriterijai.

Galutinių rezultatų suvestinė

Didelės apkrovos AGV ir AMR integruota žemos įtampos nuolatinės srovės servo architektūra gali suteikti praktinį kelią siekiant didesnės naudingosios apkrovos, ilgesnio veikimo laiko, švaresnių laidų ir kompaktiškesnės traukos sistemos integracijos, kai variklis tinkamai suderintas su tikruoju transporto priemonės darbo ciklu.

Kaip mes artėjame Žemos įtampos nuolatinės srovės servovariklio konstrukcija, skirta AGV

OEM AGV gamintojams standartinio variklio ne visada pakanka.

Skirtingi AGV gali turėti visiškai skirtingus reikalavimus:

Naudinga apkrova

Rato skersmuo

Transporto priemonės svoris

Kelionės greitis

Pagreitis

Šlaitas

Akumuliatoriaus įtampa

Darbo ciklas

Valdymo protokolas

Aplinkos sąlygos

Todėl variklis, pavarų dėžė, daviklis, valdiklis ir ratas turi būti laikomi viena integruota traukos sistema.

Galutinis AGV originalios įrangos gamintojų pasiūlymas

AGV akumuliatoriaus tarnavimo ir naudingosios apkrovos talpos gerinimas nėra vien didesnės baterijos ar didesnės galios variklio montavimas.

Veiksmingiausias būdas yra optimizuoti visą traukos sistemą.

Tinkamai sukonstruotas žemos įtampos nuolatinės srovės servo variklis gali padėti:

Didelio efektyvumo veikimas

Uždarojo ciklo sukimo momento ir greičio valdymas

Regeneracinis stabdymas

Didelis sukimo momento tankis

Kompaktiška integracija

Patobulintas šiluminis našumas

Geresnė diagnostika

Kai šios charakteristikos tinkamai suderintos su pavarų dėže, ratu, akumuliatoriumi, valdikliu ir AGV darbo ciklu, rezultatas gali būti išmatuojamas patobulinimas:

Akumuliatoriaus veikimo laikas + naudingos apkrovos panaudojimas + energijos vartojimo efektyvumas + terminis stabilumas + transporto parko našumas

Todėl originalios įrangos gamintojams ir sandėlių operatoriams svarbiausias klausimas yra ne tik „kuris variklis turi daugiau galios?

Geresnis klausimas yra:

'Kokia pavarų dėžė gali užtikrinti reikiamą ratų sukimo momentą ir judėjimo našumą, naudojant mažiausiai energijos, svorio, vietos ir priežiūros?'

Toks sistemos lygio metodas suteikia tvirtesnį pagrindą kuriant efektyvias, patikimas ir keičiamo dydžio AGV traukos platformas.