Kā uzlabot AGV akumulatora darbības laiku un kravnesību, izmantojot zemsprieguma līdzstrāvas servomotorus?

Mūsdienu automatizētiem vadāmiem transportlīdzekļiem (AGV) un autonomiem mobilajiem robotiem (AMR) divi veiktspējas rādītāji vienmēr ir cieši saistīti.

Akumulatora darbības laiks un kravnesība.

Transportlīdzeklim, kas patērē pārāk daudz enerģijas, ir nepieciešams lielāks akumulators. Bet lielāks akumulators arī palielina svaru, samazinot transportlīdzekļa lietderīgās kravas daudzumu.

Tāpēc vilces sistēma ir pelnījusi rūpīgu uzmanību.

Pareizi izstrādāta zemsprieguma līdzstrāvas servomotoru sistēma var palīdzēt AGV ražotājiem uzlabot:

• Energoefektivitāte

• Akumulatora darbības laiks

• Iedarbināšanas un kāpšanas griezes moments

• Kravas un transportlīdzekļa svara attiecība

• Kustības precizitāte

• Reģeneratīvā bremzēšana

• Termiskā stabilitāte

• Kopējā piedziņas efektivitāte

ASV AGV projektiem motora izvēle būtu jāapsver arī plašākā mašīnu drošības sistēmā. Pašreizējās atsauces ietver ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 un ANSI/ITSDF B56.5-2024..

AGV līdzstrāvas servomotoru risinājumi

AGV piedziņas sistēmām ir nepieciešams vairāk nekā vienkārša motora rotācija. Piedziņas motoram ir jānodrošina kontrolēts griezes moments, precīza ātruma regulēšana, vienmērīgs paātrinājums un uzticama atgriezeniskā saite, strādājot no zemsprieguma līdzstrāvas akumulatora sistēmas. Šī iemesla dēļ līdzstrāvas servomotori, integrēti līdzstrāvas servomotori, līdzstrāvas servomotori ar pārnesumu, STO servomotori un AGV rumbas motori . AGV un AMR piedziņas arhitektūrās parasti tiek izmantoti

JKONGMOTOR nodrošina vairākas līdzstrāvas servomotoru konfigurācijas, kuras var pielāgot dažādām AGV slodzes, ātruma, telpas, aizsardzības un drošības prasībām.

AGV līdzstrāvas servomotoru produktu klāsts

Jkongmotor pielāgotas servomotora kustības

Vienas pieturas integrēts līdzstrāvas servomotoru risinājumu nodrošinātājs

1. Integrēts līdzstrāvas servomotors

Integrētais līdzstrāvas servomotors apvieno motoru, servo piedziņu un kodētāju vienā kompaktā korpusā. Šī arhitektūra samazina ārējo elektroinstalāciju un ietaupa uzstādīšanas vietu, padarot to īpaši noderīgu kompaktajām AGV un AMR šasijām.

Tā atbalsta slēgtā cikla kustības vadību ātrumam, pozīcijai un griezes momentam , savukārt integrētā elektronika vienkāršo savienojumu starp motoru un transportlīdzekļa kontrolieri. Integrētās servo arhitektūras tiek plaši izmantotas, ja šasijas telpa un vadu efektivitāte ir svarīgi dizaina apsvērumi.

Tipiski AGV pielietojumi:

• Noliktavu AGV

• AMR piedziņas riteņi

• Autonomi materiālu apstrādes roboti

• Šķirošanas roboti

• Kompakti mobilie roboti

2. Planetārais līdzstrāvas servomotors

Planetārais līdzstrāvas servomotors apvieno līdzstrāvas servomotoru ar planetāro pārnesumkārbu, lai palielinātu izejas griezes momentu, vienlaikus saglabājot kompaktu piedziņu.

Šī konfigurācija ir piemērota, ja AGV ir nepieciešams lielāks riteņa griezes moments palaišanai, paātrināšanai, kāpšanai pa rampām vai smagākas kravas pārvadāšanai . Pārnesumkārba arī ļauj motoram darboties ar lielāku ātrumu, vienlaikus nodrošinot mazāku ātrumu pie stūres.

Tipiski pielietojumi:

• Lieljaudas AGV

• Noliktavas transporta līdzekļi

• Palešu apstrādes roboti

• Mobilās iekraušanas iekārtas

• AGV piedziņas riteņi, kuriem nepieciešams liels griezes moments

3. Līdzstrāvas servomotors ar tārpu pārnesumu

Līdzstrāvas servomotors ar tārpu pārnesumkārbu integrē tārpa pārnesumkārbu ar līdzstrāvas servomotoru. Tā augstā samazināšanas pakāpe padara to piemērotu lietojumiem, kuriem nepieciešams liels izejas griezes moments un kontrolēta zema ātruma kustība.

Tārpu pārnesumkārba var nodrošināt arī noderīgas slodzes noturības īpašības atkarībā no pārnesumkārbas konstrukcijas un darbības apstākļiem. Tas padara to piemērojamu AGV mehānismiem, kur svarīga ir kontrolēta kustība un mehāniskā turēšana.

Tipiski pielietojumi:

• Lielas slodzes AGV piedziņas sistēmas

• Pacelšanas un pozicionēšanas mehānismi

• Konveijera pārvietošanas iekārtas

• Rūpnieciskie mobilie roboti

• Automatizētas apstrādes sistēmas

4. Bremzē integrēts līdzstrāvas servomotors

Bremzēs integrētais līdzstrāvas servomotors apvieno servomotoru, kodētāju, piedziņu un elektromagnētisko bremzi vienā komplektā.

Bremze ir īpaši noderīga, ja AGV mehānismam ir jānotur sava pozīcija pēc motora jaudas atslēgšanas . To var izmantot pacelšanas asīm, vertikāliem mehānismiem, slīpām iekārtām un lietojumiem, kur jānovērš nekontrolēta mehāniska kustība.

Tipiski pielietojumi:

• AGV pacelšanas mehānismi

• Vertikālās pārneses sistēmas

• Automatizētas apstrādes iekārtas

• Slīpās piedziņas mehānismi

• Mobilie roboti ar turēšanas prasībām

5. IP65 integrēts līdzstrāvas servomotors

IP65 integrētais līdzstrāvas servomotors ir paredzēts AGV lietojumiem, kur motors var saskarties ar putekļiem, ūdens šļakatām vai sarežģītiem rūpnieciskiem apstākļiem.

Tā integrētā motora un piedziņas arhitektūra apvieno kompaktu uzstādīšanu ar uzlabotu korpusa aizsardzību. Tas padara to noderīgu noliktavu loģistikai, mobilajām iekārtām, iekārtām, kas var darboties ārpus telpām, un rūpnieciskajiem AGV, kur vides aizsardzība ir svarīga specifikācija. JKONGMOTOR uzskaita IP65 aizsardzību kā pieejamo konfigurāciju tā integrētajai servomotora platformai.

Tipiski pielietojumi:

• Āra braukšanai piemēroti AGV

• Loģistikas roboti

• Rūpnīcas transporta līdzekļi

• Mobilās iekraušanas iekārtas

• Putekļu apdraudēta rūpnieciskā vide

6. AGV STO līdzstrāvas servomotors

AGV STO līdzstrāvas servomotors ir paredzēts AGV un AMR sistēmām, kur Safe Torque Off (STO) ir daļa no kustības kontroles drošības arhitektūras.

STO atspējo piedziņas spēju radīt motora griezes momentu, kad ir aktivizēta drošības funkcija. Tāpēc tā atšķiras no parastās kustības komandas: STO novērš griezes momenta rašanos, nevis vienkārši pavēl automašīnai samazināt ātrumu.

Tipiski pielietojumi:

• Autonomi mobilie roboti

• Cilvēkiem pieejamas noliktavas zonas

• Inteliģentas loģistikas sistēmas

• Automatizēta materiālu apstrāde

• AGV, kam nepieciešamas ar drošību saistītas piedziņas funkcijas

7. AGV rumbas motors

AGV rumbas motors integrē piedziņas motoru riteņa vai rumbas komplektā, radot kompaktu riteņu piedziņas risinājumu.

Salīdzinot ar parasto motora un pārnesumkārbas izkārtojumu, rumbas motors var samazināt mehāniskās transmisijas komponentus un labāk izmantot ierobežoto šasijas vietu. Tas īpaši attiecas uz kompaktajiem AGV, AMR, autonomajiem transporta robotiem un zemās grīdas mobilajām platformām . Rumbas un motora arhitektūra jāizvēlas atbilstoši riteņa diametram, transportlīdzekļa slodzei, vajadzīgajam griezes momentam, ātrumam un termiskajiem apstākļiem.

Kāpēc izvēlēties integrētu līdzstrāvas servomotoru AGV?

Galvenā priekšrocība ir sistēmas līmeņa integrācija , nevis vienkārši motora veiktspēja.

Kompakta uzstādīšana

Motoru, kodētāju un piedziņas elektroniku var apvienot vienā komplektā, samazinot vajadzību pēc atsevišķas servopiedziņas montāžas pozīcijas.

Vienkāršota elektroinstalācija

Integrētā servo arhitektūra var samazināt motora un kodētāja kabeļu maršrutēšanu starp motoru un ārējo piedziņu, kas palīdz vienkāršot AGV elektrisko dizainu.

Slēgta cikla kustību kontrole

Kodētāja atgriezeniskā saite ļauj precīzi kontrolēt riteņu ātrumu un pozīciju, kas ir svarīgi AGV navigācijai un sinhronizētai riteņu darbībai.

Elastīga komunikācija

Atkarībā no konfigurācijas AGV servo sistēmas var atbalstīt tādas komunikācijas metodes kā CANopen, RS485/Modbus un EtherCAT . Šīs saskarnes parasti izmanto servo asu integrēšanai ar AGV kontrolleriem.

Vairākas mehāniskās konfigurācijas

Planetārās pārnesumkārbas, tārpu pārnesumkārbas, bremzes, ūdensnecaurlaidīgi korpusi un rumbas piedziņas konstrukcijas ļauj pieskaņot motoru dažādām AGV arhitektūrām.

Viena platforma dažādiem AGV piedziņas modeļiem

JKONGMOTOR integrētā servo platforma aptver vairākas mehāniskās un vadības konfigurācijas, tostarp 24 V/48 V līdzstrāvas sistēmas, pārnesumkārbas opcijas, bremžu konfigurācijas, kodētāja atgriezenisko saiti, IP novērtējuma korpusus un pulsa, RS485, CANopen un EtherCAT saskarnes . Uzņēmuma AGV risinājumu lapā ir norādītas IDC60 un IDC80 sērijas konfigurācijas un jaudas diapazons no 26 W līdz 1000 W.

Tas ļauj AGV ražotājiem izvēlēties motora arhitektūru atbilstoši faktiskajam transportlīdzekļa projektam, nevis izmantot vienu motora konfigurāciju katram lietojumam.

OEM AGV projektiem motora griezes momentu, riteņu izmēru, transportlīdzekļa svaru, ātrumu, akumulatora spriegumu, pārnesumkārbas attiecību, kodētāja veidu, sakaru protokolu, aizsardzības pakāpi un drošības prasības var novērtēt kopā, lai izstrādātu piemērotu līdzstrāvas servopiedziņas risinājumu.

Kāpēc zemsprieguma līdzstrāvas servomotori ir būtiski AGV akumulatora darbības laikam un kravnesības ietilpībai?

Vilces motors pārvērš akumulatora enerģiju riteņa griezes momentā, kas faktiski pārvieto AGV.

Šī iemesla dēļ motora efektivitāte tieši ietekmē to, cik daudz enerģijas transportlīdzeklis patērē katrā transporta ciklā.

Atšķirībā no vienkāršas atvērtas cilpas piedziņas, slēgta cikla līdzstrāvas servosistēma nepārtraukti uzrauga motora stāvokli un ātrumu, izmantojot atgriezenisko saiti, un pielāgo izvadi atbilstoši faktiskajam darbības stāvoklim.

Tas ir īpaši vērtīgi, jo AGV reti darbojas ar vienu nemainīgu slodzi.

Tipiski AGV darbības apstākļi

AGV var atkārtoties:

Sākt → Paātrināt → Kruīzs → Palēnināt → Apstāties → Pagriezt → Atgriezties → Restartēt

Nepieciešamais griezes moments var būtiski mainīties starp katru posmu.

Pareizi izvēlēta servosistēma var ātri reaģēt uz šīm mainīgajām prasībām, nevis darboties ar fiksētu jaudu.

Akumulatora efektivitāte un transportlīdzekļa svars ir savienoti

Pamata attiecības ir šādas:

Elektroenerģija = akumulatora spriegums × strāva × darbības laiks

Nevajadzīgās strāvas samazināšana var samazināt kopējo enerģijas patēriņu, vienlaikus saglabājot nepieciešamo riteņa griezes momentu.

Tajā pašā laikā pati piedziņa veicina transportlīdzekļa masu.

Pamata kravnesības attiecība ir:

Neto kravnesība = atļautā transportlīdzekļa pilna masa – transportlīdzekļa pašmasa

Tas rada svarīgu dizaina iespēju.

Kompaktāks motors, integrēta piedziņa vai optimizēta pārnesumkārba var samazināt sistēmas svaru un atbrīvot papildu ietilpību kravai.

Kāpēc integrācija ir svarīga

Mūsdienīgs integrēts servomotors var apvienot:

Motors + kodētājs + servo piedziņa + vadības elektronika

vienā kompaktā komplektā.

Tas var samazināt:

• Elektroinstalācijas sarežģītība

• Kabineta telpa

• Ārējās piedziņas sastāvdaļas

• Uzstādīšanas laiks

• Kopējais piedziņas nospiedums

Ierobežotas AGV šasijas konstrukcijās šīm detaļām var būt nozīmīga ietekme uz galīgo transportlīdzekļa arhitektūru.

Kā darīt Zemsprieguma līdzstrāvas servomotori pagarina AGV akumulatora darbības laiku, izmantojot augstas efektivitātes un reģeneratīvo bremzēšanu?

Akumulatora darbības laiku nevajadzētu aprēķināt tikai pēc motora datu plāksnītes jaudas.

Noderīgāks mērījums ir reālā AGV darba cikla laikā patērētā enerģija.

Praktisks tuvinājums ir:

Izlietotā akumulatora enerģija ≈ Vidējā līdzstrāvas ievades jauda × darbības laiks

Tā kā AGV pastāvīgi paātrinās un palēninās, vidējā jauda var ievērojami atšķirties no motora nominālās jaudas.

Augstas efektivitātes darbība

Servo kontrolēts motors var pielāgot griezes momentu atbilstoši faktiskajam pieprasījumam.

Vienmērīgas braukšanas laikā nepieciešamais griezes moments var būt salīdzinoši zems.

Paātrinājuma laikā sistēmai īslaicīgi var būt nepieciešams daudz lielāks griezes moments.

Šī dinamiskā vadība ļauj piedziņai labāk saskaņot elektrisko ievadi ar mehānisko pieprasījumu.

Reģeneratīvā bremzēšana

Reģeneratīvā bremzēšana nodrošina vēl vienu potenciālu enerģijas taupīšanas mehānismu.

Palēninājuma laikā motors var darboties kā ģenerators. Tā vietā, lai visu kinētisko enerģiju pārveidotu siltumā, izmantojot berzi vai bremzēšanas rezistoru, daļu šīs enerģijas var atgriezt līdzstrāvas kopnē.

Atgūtā enerģija var būt:

Atgriezās pie akumulatora

vai

Izmanto citur līdzstrāvas kopnē

atkarībā no sistēmas arhitektūras.

Tomēr rekuperatīvā bremzēšana ir jāprojektē pareizi.

Palēninājuma laikā līdzstrāvas kopnes spriegums var strauji pieaugt. Tāpēc sistēmai ir vajadzīga piemērota metode, kā apstrādāt reģenerēto enerģiju, ņemot vērā akumulatora pieņemšanu, uzlādes stāvokli, kontroliera ierobežojumus, temperatūru un bremzēšanas biežumu.

Kur reģeneratīvā bremzēšana nodrošina vislielāko vērtību

Reģeneratīvā bremzēšana īpaši attiecas uz AGV ar biežiem:

• Apstājas

• Sākas

• Virziena maiņa

• Palēnināšanās notikumi

• Īsi transporta cikli

• Vertikāla vai lejupejoša kustība

Šiem lietojumiem Wh uz pabeigtu ciklu bieži ir noderīgāks KPI nekā teorētiskā motora efektivitāte.

Kā līdzstrāvas servo liela jaudas blīvuma dizains tieši palielina AGV neto slodzi?

Kravnesība galvenokārt ir piedziņas un transportlīdzekļa masas problēma.

AGV jārada pietiekami daudz vilces spēka, lai pārvarētu:

Rites pretestība + pakāpes pretestība + paātrinājuma spēks + citi mehāniskie zudumi

Vienkāršotas attiecības ir šādas:

Riteņa griezes moments = vilces spēks × riteņa rādiuss

Tāpēc motora izvēli nevar nodalīt no riteņa diametra, pārnesumkārbas pārnesumkārbas, transportlīdzekļa svara vai paātrinājuma prasībām.

Griezes momenta blīvumam ir lielāka nozīme nekā tikai motora izmēram

Lielāks motors var nodrošināt lielāku griezes momentu, taču tas arī papildina:

• Svars

• Apjoms

• Izmaksas

• Termiskā slodze

• Akumulatora pieprasījums

Labāks dizaina mērķis parasti ir lielāks izmantojamais griezes momenta blīvums.

Citiem vārdiem sakot:

Praktiskāka riteņu veiktspēja ar mazāku motora masu un tilpumu

Kompakta servo sistēma var palīdzēt sasniegt šo līdzsvaru.

Īpaši svarīgs ir palaišanas griezes moments

AGV ar maksimālo kravnesību var būt nepieciešams ievērojams griezes moments ļoti zemā ātrumā.

Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad transportlīdzeklis:

• Sākas no atpūtas

• Pārnēsā smagas kravas

• Kāpjas uz rampām

• Strauji paātrinās

• Darbojas uz augstākas pretestības grīdas segumiem

Šī iemesla dēļ motors ir jānovērtē, izmantojot tā nepārtraukto griezes momentu un maksimālo griezes momentu , nevis tikai tā nominālo jaudu.

Galvenie piedziņas parametri

Mērķis nav vienkārši uzstādīt pēc iespējas lielāku motoru.

Mērķis ir sasniegt nepieciešamo ātrumu, griezes momentu, paātrinājumu, kāpšanas spēju un termisko rezervi ar mazāko praktisko sistēmas svaru.

Kā izvēlēties pareizo Zemsprieguma līdzstrāvas servosistēma , lai atbilstu ASV AGV drošības un rūpniecības standartiem?

Nepietiek ar motora izvēli tikai tāpēc, ka tā nominālais spriegums atbilst akumulatoram.

ASV AGV projektam jānovērtē viss transportlīdzeklis un tā drošības arhitektūra.

Pašreizējās nozares atsauces ietver ANSI/A3 R15.08 sēriju rūpnieciskiem mobilajiem robotiem un ANSI/ITSDF B56.5-2024 bezvadītāja un automātiski vadītiem industriālajiem transportlīdzekļiem.

Atkarībā no produkta un pielietojuma var tikt piemēroti arī citi standarti un prasības.

Svarīgi atlases faktori

Elektriskā saderība

Pārbaudiet nominālo akumulatora spriegumu, kā arī minimālo un maksimālo darba spriegumu.

Nominālā 24 V līdzstrāvas vai 48 V līdzstrāvas akumulatora sistēma uzlādes un izlādes laikā var piedzīvot ievērojamas sprieguma izmaiņas.

Maksimālā strāva

Paātrinājums un lielas kravnesības apstākļi var radīt ievērojami lielāku strāvu nekā parastajā kreisēšanas režīmā.

Akumulatoram, vadiem, kontrollerim un aizsardzības ierīcēm ir jāpacieš paredzamā strāva.

Atsauksmes

Kodētājam jānodrošina vadības arhitektūrai nepieciešamā izšķirtspēja, atgriezeniskās saites veids un komunikācijas saskarne.

Drošības funkcijas

Avārijas apstāšanās, reakcija uz kļūdu, bremzēšanas darbība, griezes momenta noņemšana un ar drošību saistītās vadības ierīces ir jānovērtē kā daļa no visas AGV sistēmas.

Vides aizsardzība

Motoram jāatbilst reālajai videi, tostarp:

• Putekļi

• Mitrums

• Temperatūra

• Šoks

• Vibrācija

• Iekļūšanas ekspozīcija

Mehāniskā integrācija

Pārbaudiet:

• Montāžas izmēri

• Vārpstas konfigurācija

• Ātrumkārbas saskarne

• Riteņu savienojums

• Kabeļu maršrutēšana

• Pieejama vieta šasijai

Kritiska atšķirība

Motora atbilstība nav tas pats, kas AGV sistēmas atbilstība.

Visa mašīna ir jākonstruē, jānovērtē risks, jāaizsargā un jāvalidē saskaņā ar prasībām, kas piemērojamas tās paredzētajam lietojumam.

Kā oriģinālo iekārtu ražotāji un autoparku operatori var jaunināt mantotos AGV diskus uz Zemsprieguma līdzstrāvas servosistēmas?

Esoša AGV jaunināšana no mantotā diska uz servo arhitektūru jāsāk ar darbības datiem , nevis pieņēmumiem.

Praktiskā modernizācijas novērtējumā jāieraksta:

Tipiska modernizācijas arhitektūra

Modernizēta vilces sistēma var izskatīties šādi:

Akumulators → Līdzstrāvas aizsardzība → Servo piedziņa → Līdzstrāvas servomotors → Ātrumkārba → Piedziņas ritenis

Kodētājs ievada darbības informāciju atpakaļ kontrolierim.

Pēc tam AGV vadības sistēma pārvalda tādas komandas kā:

Ātrums → Virziens → Paātrinājums → Palēninājums → Bojājuma reakcija

Rūpniecisko komunikāciju var integrēt arī, izmantojot tādas saskarnes kā CANopen, EtherCAT, RS-485/Modbus vai citu atbalstītu protokolu.

Pakāpeniska modernizācija var samazināt risku

Praktiska pieeja ir vispirms apstiprināt vienu vilces moduli.

Pēc tam prototipu var novērtēt pēc:

Pašreizējais patēriņš

Paātrinājums

Bremzēšana

Siltuma veiktspēja

Pilnas slodzes darbība

Akumulatora darbības laiks

Komunikācijas uzticamība

Kļūdas uzvedība

Kad izmērītie rezultāti atbilst projektēšanas mērķim, to pašu arhitektūru var ieviest arī papildu transportlīdzekļos.

Kā izcila siltuma vadība līdzstrāvas servos novērš priekšlaicīgu AGV akumulatora noārdīšanos?

Salīdzinot AGV motorus, siltuma vadība bieži tiek novērtēta par zemu.

Motors, kas atkārtoti tuvojas termiskajam ierobežojumam, var radīt lielākus elektriskos zudumus un pārnest papildu siltumu apkārtējā piedziņā.

Rezultāts var būt ķēdes reakcija:

Lielāki zudumi → Vairāk siltuma → Augstāka temperatūra → Lielāka slodze uz sastāvdaļām

Arī akumulatora temperatūrai ir nozīme.

Litija jonu akumulatora novecošanos ietekmē temperatūra, uzlādes stāvoklis, uzlādes apstākļi un darbības profils. Paaugstināta temperatūra var paātrināt degradāciju daudzos darbības apstākļos.

Tas nozīmē, ka piedziņas efektivitāte nav tikai elektroenerģijas taupīšana.

Tas var arī palīdzēt kontrolēt termisko vidi ap akumulatoru un elektroniku.

Galvenie siltuma avoti AGV piedziņā

Kopējo termisko slodzi var radīt:

• Vara zudumi

• Dzelzs zudumi

• Gultņu berze

• Kontroliera pārslēgšanas zudumi

• Ātrumkārbas zudumi

• Riepu un rites zudumi

Tāpēc pareiza izmēra motors ir jāizvēlas saskaņā ar nepārtrauktas darbības prasībām , nevis tikai īstermiņa maksimālo veiktspēju.

Siltuma projektēšanā jāņem vērā visa sistēma

Svarīgi mainīgie ir:

Apkārtējās vides temperatūra

Darba cikls

Maksimālās slodzes frekvence

Nepārtraukts griezes moments

Motora stiprinājums

Korpusa dizains

Gaisa plūsma

Siltuma pārnešana uz šasiju

Mērķis ir stabila darba temperatūra visā vilces sistēmā.

Kāds ir izmērāmais IA un TCO samazinājums, izvietojot zemsprieguma līdzstrāvas servosus ASV noliktavās?

Servo jaunināšanas finansiālā vērtība jāmēra no faktiskajiem flotes datiem.

Vienkārša dzinēja iegādes cena neatspoguļo patiesās īpašuma izmaksas.

Praktisks AGV TCO modelis

TCO = aparatūra + enerģija + apkope + dīkstāve + akumulators + nomaiņa + uzlādes infrastruktūra

Zemsprieguma līdzstrāvas servosistēma var vienlaikus ietekmēt vairākus no šiem mainīgajiem lielumiem.

Enerģijas patēriņš

Pasākums:

kWh uz darba stundu

Bet vēl spēcīgāks operatīvais KPI ir:

Wh uz pabeigtu transporta ciklu

Tas ļauj salīdzināt dažādas piedziņas tehnoloģijas vienā un tajā pašā maršrutā un lietderīgās slodzes apstākļos.

Akumulatora izmantošana

Mazāks enerģijas patēriņš var palielināt izmantojamo darbības laiku starp uzlādes cikliem atkarībā no:

• Akumulatora ķīmija

• Uzlādes stratēģija

• Lietderīgā slodze

• Ceļojuma attālums

• Darbības vide

• Darba cikls

Apkope

Slēgtā cikla diskdziņi var nodrošināt papildu diagnostikas datus.

Atkarībā no sistēmas apkopes komandas var uzraudzīt:

Kodētāja kļūdas

Virsstrāva

Pārmērīga temperatūra

Komunikācijas traucējumi

Motora stāvoklis

Braukšanas signalizācijas

Labāka diagnostika var palīdzēt samazināt problēmu novēršanas laiku.

Dīkstāve

Automatizētajām noliktavām dīkstāvei var būt lielāka finansiāla ietekme nekā pašai dzinēja iegādes cenai.

Vilces sistēma, kuru ir vieglāk diagnosticēt, nomainīt un uzturēt, var nodrošināt vērtību, kas pārsniedz sākotnējās aparatūras izmaksas.

Kravas produktivitāte

Lietderīgā slodze jāmēra kopā ar enerģijas patēriņu.

Tā vietā, lai tikai jautātu:

'Cik kilogramus var pārvadāt AGV?'

Noderīgāks darbības rādītājs var būt:

'Cik kilogramus AGV var pārvadāt ar vienu akumulatora uzlādi?'

Citi noderīgi KPI ir:

kg transportēti vienā darba stundā

pabeigtās misijas par vienu uzlādi

Wh uz tonnkilometru

uzlādes notikumi maiņā

Šie rādītāji sniedz autoparku operatoriem skaidrāku priekšstatu par piedziņas reālo produktivitāti.

Kā uzlabot AGV akumulatora darbības laiku un kravnesības ietilpību, izmantojot zemsprieguma līdzstrāvas servomotorus: 1,5 tonnu AMR pārprojektēšanas gadījuma pētījums

Šajā pārprojektēšanas projektā galvenā uzmanība tika pievērsta 1,5 tonnu smagajam latentam AGV/iegremdējamam AMR, ko izstrādājis Eiropas intraloģistikas automatizācijas ražotājs.

Klients saskārās ar trim praktiskām problēmām:

Lielais šasijas svars samazināja faktisko kravnesību.

Akumulatora darbības laiks bija mazāks par vēlamo 8 stundu darbības mērķi.

Ierobežotā šasijas telpa un pārmērīga elektroinstalācija padarīja elektrisko integrāciju arvien grūtāku.

Risinājums bija aizstāt parasto dalīto motora un piedziņas arhitektūru ar duālo 48V zemsprieguma integrēti līdzstrāvas servomotori , kas apvieno motoru un piedziņas elektroniku kompaktos riteņu piedziņas moduļos ar CANopen/EtherCAT komunikāciju.

Pārveidošanas rezultāti

Galvenais rezultāts: pārveidotais AGV samazināja piedziņas masu par 7,3 kg , palielināja darbības izturību no 7,5 līdz 10,2 stundām un palielināja faktisko lietderīgo slodzi no 1000 kg līdz 1250 kg, izmantojot to pašu 48V/100Ah litija akumulatoru.

Sākotnējais AGV dizains un tā ierobežojumi

Sākotnējais transportlīdzeklis izmantoja parasto sadalīto motora vadītāju arhitektūru.

Motori tika uzstādīti pie piedziņas riteņiem, savukārt servopiedziņas tika uzstādītas atsevišķi galvenajā elektriskajā nodalījumā.

Šī arhitektūra radīja vairākus izaicinājumus kompaktam lieljaudas AMR.

1. Pārmērīgs piedziņas svars

Abu motoru, ārējo servopiedziņu, kabeļu instalāciju, savienotāju, ekranēšanas un montāžas komponentu kopējais svars sasniedza aptuveni 18,5 kg.

Transportlīdzeklim ar fiksētu pilnas masas ierobežojumu šī papildu masa tieši samazināja kravas daudzumu, ko AGV varēja likumīgi un mehāniski pārvadāt.

2. Ilgi lielas strāvas kabeļi

Atsevišķai piedziņas arhitektūrai bija nepieciešami augstas strāvas motora kabeļi, lai pārvietotos starp centrālo elektrisko korpusu un riteņu piedziņas blokiem.

Kompaktajā AMR šie kabeļi patērē vērtīgu uzstādīšanas vietu un sarežģī maršrutēšanu.

Tie var arī radīt papildu elektriskos zudumus kabeļa pretestības dēļ.

3. Ierobežota iekšējā telpa

Diviem ārējiem servo piedziņām bija nepieciešams īpašs skapis un DIN sliedes montāžas vieta.

Tas samazināja pieejamo istabu:

Akumulatora sastāvdaļas

PLC un I/O

Drošības aparatūra

Sakaru aprīkojums

Siltuma vadības komponenti

Piekļuve pakalpojumam

4. Akumulatora darbības laiks zem mērķa

Sākotnējā sistēma sasniedza aptuveni 7,5 stundu darbību, izmantojot 48V/100Ah litija akumulatoru..

Lieljaudas transportlīdzeklim, kas paredzēts, lai atbalstītu paplašinātas noliktavas darbības, tas atstāja nelielu darbības peļņu.

Integrētais 48 V līdzstrāvas servo risinājums

Lai vienlaikus risinātu trīs problēmas, klients nomainīja dalītās piedziņas sistēmu ar divām 48V zemsprieguma integrēti līdzstrāvas servomotori.

Jaunā arhitektūra integrē motoru un piedziņas elektroniku tieši riteņu piedziņas modulī.

Jauna piedziņas arhitektūra

48V akumulators

↓

Galvenais AGV kontrolieris / PLC

↓

CANopen / EtherCAT sakaru kopne

↓

Divi 48 V integrēti līdzstrāvas servomotori

↓

Piedziņas riteņi

Tas ievērojami samazina centrālajā elektrības skapī uzstādīto iekārtu daudzumu.

Jaunais risinājums atbalsta arī augstu pārslodzes griezes momentu , slēgta cikla vadību un kopnes komunikāciju.

Kā integrētā līdzstrāvas servosistēma pagarināja akumulatora darbības laiku

Akumulatora darbības laika uzlabojumu izraisīja vairākas inženierijas izmaiņas, nevis akumulatora palielināšana.

Samazināti kabeļu zudumi

Sākotnējā sistēmā lielas strāvas motora kabeļi savienoja centrālās piedziņas elektroniku ar vilces motoriem.

Elektriskās jaudas zudumu vadītājā var aptuveni aprēķināt, izmantojot:

P = I²R

kur:

• P = jaudas zudums

• I = strāva

• R = kabeļa pretestība

Pārvietojot piedziņas elektroniku tieši uz motora bloku, augstas strāvas savienojums kļūst ārkārtīgi īss.

Šajā projektā vadītāja un motora fāzes vada attālums tika samazināts līdz 5 cm.

Rezultātā tika ievērojami samazināti ar kabeļiem saistītie zudumi un tīrāka jaudas arhitektūra.

48V darbība Samazināts strāvas pieprasījums

Pārveidojot arī AGV barošanas arhitektūru no 24 V uz 48 V līdzstrāvu.

Tai pašai mehāniskajai izejas jaudai:

I = P/U

Sistēmas sprieguma palielināšana samazina strāvu, kas nepieciešama noteiktam jaudas līmenim.

Zemāka strāva var atļaut:

Mazāki kabeļu šķērsgriezumi

Mazāki pretestības zudumi

Samazināta kabeļu apkure

Kompaktāka elektroinstalācija

Tas ir īpaši noderīgi lieljaudas mobilajās iekārtās, kur ilgi kabeļi var kļūt par nozīmīgu elektriskās konstrukcijas daļu.

Reģeneratīvā bremzēšana

Integrētie servokontrolleri optimizēja arī reģeneratīvo bremzēšanu.

Palēninājuma vai kustības lejupslīdes laikā vilces motori var darboties kā ģeneratori.

Tā vietā, lai visu pieejamo kinētisko enerģiju izkliedētu kā siltumu, sistēma novirza atgūstamo enerģiju atpakaļ uz 48 V līdzstrāvas kopni un akumulatora sistēmu , ievērojot akumulatora pieņemšanas un kontroliera ierobežojumus.

Tas kļūst īpaši vērtīgs lieljaudas AGV, jo 1,5 tonnas smagajam transportlīdzeklim kustības laikā ir ievērojama kinētiskā enerģija.

Jo biežāk automašīna paātrina un samazina ātrumu, jo svarīgāka kļūst reģeneratīvās enerģijas atgūšana.

FOC vektora vadība

Integrētā servo sistēma izmanto uz lauka orientētu vadību (FOC) , lai regulētu motora strāvu un griezes momentu.

Precīzāk kontrolējot motora magnētisko lauku un griezes momentu veidojošo strāvu, sistēma var darboties tuvāk vajadzīgajam slodzes punktam.

Praktiskie mērķi ir:

Stabila griezes momenta ražošana

Efektīva strāvas izmantošana

Samaziniet nevajadzīgo apkuri

Vienmērīgs paātrinājums un palēninājums

Uzlabota zema ātruma kontrole

Lieljaudas AMR, kas darbojas nepārtraukti vairākās maiņās, šīs īpašības var ietekmēt gan enerģijas patēriņu, gan termisko stabilitāti.

Galvenie tehniskie uzlabojumi un IA dati

Inženierzinātņu dziļā iegremdēšana: kā integrētie līdzstrāvas servo atrisina dubulto izaicinājumu

1. Akumulatora darbības ilguma palielināšana

• Kabeļu vara zuduma novēršana: tradicionālās AGV konstrukcijas virza augstas strāvas fāzes kabeļus no centrālajiem vadības blokiem uz piedziņas riteņiem. Zemsprieguma integrētie līdzstrāvas servomehānismi savieno vadītāju tieši ar motora kodētāja aizmuguri, saīsinot fāzes vadu attālumu līdz 5 cm.
• Reģeneratīvās bremzēšanas optimizācija: integrētie kontrolleri uztver kinētisko enerģiju palēninājuma un slīpuma kustības laikā, padodot līdzstrāvu tieši atpakaļ 48 V akumulatorā.
• Augstas efektivitātes FOC vektora vadība: optimizēti uz lauku orientēti vadības algoritmi uztur zemu darba temperatūru pie nepārtrauktas slodzes, saglabājot strāvas patēriņu optimālos darba ciklos.

2. Kravas ietilpības palielināšana

• Šasijas svara samazināšana: novēršot ārējos draiveru korpusus, smagos ekranēšanas kabeļus un DIN sliedes stiprinājumus, tiek atbrīvots gandrīz 7,3 kg pašsvara. Katrs kilograms, kas ietaupīts uz šasijas masas, tieši nozīmē augstāku kravnesību.
• Augsta pārslodzes griezes momenta jauda: Integrētie zemsprieguma līdzstrāvas servomehānismi apstrādā līdz pat 3X nominālo griezes momentu sākotnējās lielas slodzes paātrinājuma un kāpšanas laikā (līdz 5° slīpumā), novēršot apstāšanās kļūdas, neizmantojot pārāk lielus motorus.

3. Ieviešanas soļi

1. Barošanas sistēmas migrācija: jauniniet sistēmas kopni no 24 V uz 48 V līdzstrāvu. Augstāks spriegums samazina kopējo darba strāvu ( I = P/U ), samazinot kabeļa šķērsgriezuma prasības un siltuma izkliedi.

2. Piedziņas moduļa mehāniskā modularizācija: uzstādiet dubultās 48 V integrētās līdzstrāvas servo iekārtas tieši diferenciāļa piedziņas riteņiem vai stūres ritenīšiem.

3. Sakaru kopnes topoloģija: Apvienojiet vienu ekranētu CANopen/EtherCAT ķēdes kabeli starp galveno AGV PLC kontrolleri un abiem integrētajiem motoriem, aizstājot 16+ diskrētos vadības vadus.

Mērītie rezultāti pirms un pēc

Pārprojektēšana radīja izmērāmus uzlabojumus attiecībā uz galvenajiem AGV veiktspējas rādītājiem , tostarp piedziņas svaru, iekšējo telpu, efektivitāti, akumulatora izturību un kravnesību.

Kopējais rezultāts: Integrējot līdzstrāvas servo piedziņas tieši riteņu moduļos, AGV panāca mazāku piedziņas svaru, samazinātas iekšējās telpas prasības, augstāku sistēmas efektivitāti, ilgāku akumulatora izturību un lielāku faktisko kravnesību.

Šie rezultāti liecina, ka pārprojektēšana vienlaikus uzlaboja akumulatora veiktspēju un kravnesības spēju, apvienojot piedziņas integrāciju, samazināja vadu zudumus, uzlaboja motora vadību un mazāku transportlīdzekļa masu.

Klientu atsauksmes

'Pārslēdzoties uz 48 V integrētajiem zemsprieguma līdzstrāvas servomotoriem, mēs par 40% samazinājām AGV montāžas laiku, pateicoties vienkāršotai instalācijas maršrutēšanai. Vēl svarīgāk ir tas, ka mūsu klienti sasniedza pilnu 3 maiņu darbības pārklājumu (24 stundas) tikai ar divām īstermiņa maksas iespējām dienā.'

— Industrial AMR Solutions pētniecības un attīstības vadītājs

Ko parāda šis 1,5 tonnu AMR pārveidotais dizains

Šis projekts izceļ vairākas svarīgas mācības lieljaudas AGV un AMR ražotājiem.

Akumulatora darbības laiks ir piedziņas sistēmas problēma

Akumulatora jaudas palielināšana nav vienīgais veids, kā panākt ilgāku darbības laiku.

Elektrisko zudumu samazināšana, motora vadības uzlabošana, bremzēšanas enerģijas atgūšana un transportlīdzekļa masas samazināšana var veicināt lielāku izmantojamo izturību.

Kravnesību ietekmē katrs transportlīdzekļa masas kilograms

Motors, piedziņa, korpuss, montāžas aparatūra un kabeļa svars patērē daļu no transportlīdzekļa kopējā svara budžeta.

Tāpēc integrētāka vilces arhitektūra var radīt papildu kravnesību, vienkārši nepalielinot motora izmēru.

Palielinoties jaudai, 48 V arhitektūra kļūst arvien pievilcīgāka

Augstāks sistēmas spriegums var samazināt strāvu atbilstoši noteiktai jaudas prasībām, palīdzot AGV ražotājiem pārvaldīt kabeļa izmēru, pretestības zudumus un termisko slodzi.

Integrētā servo arhitektūra vienkāršo kompaktos AMR

Motora un piedziņas apvienošana vienā modulī var likvidēt ārējos piedziņas skapjus un saīsināt augstas strāvas vadus.

Tas var uzlabot gan mehānisko iepakojumu, gan montāžas efektivitāti.

Maksimālais griezes moments ir kritisks lieljaudas transportlīdzekļiem

1,5 tonnas smagajam AGV ir nepieciešams vairāk nekā pietiekams griezes moments, lai brauktu.

Tai arī jāpaātrina no atpūtas, jānes maksimālā lietderīgā slodze, jākāpj pa rampām un jāpārvar īslaicīgas pārslodzes.

Tas padara maksimālo griezes momentu un pārslodzes veiktspēju par svarīgiem atlases kritērijiem.

Galīgo rezultātu kopsavilkums

Lieljaudas AGV un AMR integrētā zemsprieguma līdzstrāvas servo arhitektūra var nodrošināt praktisku ceļu uz lielāku lietderīgo slodzi, ilgāku darbības laiku, tīrāku elektroinstalāciju un kompaktāku vilces sistēmas integrāciju, ja motors ir pareizi pielāgots transportlīdzekļa reālajam darba ciklam.

Kā mēs tuvojamies Zemsprieguma līdzstrāvas servomotora dizains AGV

OEM AGV ražotājiem ne vienmēr pietiek ar standarta motoru.

Dažādiem AGV var būt pilnīgi atšķirīgas prasības attiecībā uz:

Lietderīgā slodze

Riteņa diametrs

Transportlīdzekļa svars

Brauciena ātrums

Paātrinājums

Slīpums

Akumulatora spriegums

Darba cikls

Kontroles protokols

Vides apstākļi

Tāpēc motors, pārnesumkārba, kodētājs, kontrolleris un ritenis ir jāuzskata par vienu integrētu vilces sistēmu.

Pēdējā līdzņemšana AGV oriģinālo iekārtu ražotājiem

AGV akumulatora darbības laika un kravnesības uzlabošana nav tikai lielāka akumulatora vai lielākas jaudas motora uzstādīšana.

Visefektīvākā pieeja ir visas vilces sistēmas optimizēšana.

Pareizi izstrādāts zemsprieguma līdzstrāvas servomotors var palīdzēt:

Augstas efektivitātes darbība

Slēgta kontūra griezes momenta un ātruma kontrole

Reģeneratīvā bremzēšana

Augsts griezes momenta blīvums

Kompakta integrācija

Uzlabota siltuma veiktspēja

Labāka diagnostika

Ja šie raksturlielumi ir pareizi saskaņoti ar pārnesumkārbu, riteni, akumulatoru, kontrolieri un AGV darba ciklu, rezultāts var būt izmērāmi uzlabojumi:

Akumulatora darbības laiks + lietderīgās slodzes izmantošana + Energoefektivitāte + Termiskā stabilitāte + Autoparka produktivitāte

Tāpēc oriģinālo iekārtu ražotājiem un noliktavu operatoriem visnozīmīgākais jautājums nav vienkārši 'kuram motoram ir lielāka jauda?'

Labāks jautājums ir:

'Kura piedziņa var nodrošināt nepieciešamo riteņu griezes momentu un kustības veiktspēju, vienlaikus izmantojot vismazāko enerģiju, svaru, vietu un apkopi?'

Šī sistēmas līmeņa pieeja nodrošina spēcīgāku pamatu efektīvu, uzticamu un mērogojamu AGV vilces platformu projektēšanai.