Nederlands
Bekeken: 0 Auteur: Jkongmotor Publicatietijd: 20-09-2026 Herkomst: Locatie
Moderne magazijnen staan onder constante druk om meer goederen op minder ruimte op te slaan, pallets sneller te verplaatsen, positioneringsfouten te verminderen en de klok rond betrouwbaar te blijven functioneren . Dit is een van de redenen waarom geautomatiseerde opslag- en ophaalsystemen, of AS/RS , steeds belangrijker zijn geworden in magazijnen met hoge dichtheid, productielogistiek, distributiecentra en geautomatiseerde productiefaciliteiten.
Het middelpunt van veel AS/RS-systemen voor pallets is de stapelkraan . Hij moet horizontaal door een smal gangpad rijden, ladingen verticaal naar verschillende stellingniveaus heffen en een lastopnameapparaat bedienen om pallets te plaatsen of op te halen. Deze bewegingen moeten nauwkeurig worden gecoördineerd. Een kleine positioneringsfout kan ertoe leiden dat een pallet niet correct wordt ingevoerd, een botsing met de stelling, onnodige correctiebewegingen of een langere in- en uitslagcyclus.
Om deze reden is de motor die wordt gebruikt voor de rij-, hef- en handlingassen niet alleen maar een bron van roterende kracht. Het maakt deel uit van de motion control-architectuur van de machine.
Voor hoogdynamische AS/RS-toepassingen, AC-servomotoren kunnen de combinatie bieden van koppel, snelheidsregeling, feedback, acceleratieregeling, positioneringsreactie en communicatie die nodig is om veeleisende bewegingsprofielen te coördineren.
Een AS/RS-stapelkraan , ook wel stapelkraan, opslag- en ophaalmachine (SRM) of geautomatiseerde opslag- en ophaalkraan genoemd , is een geautomatiseerde materiaalbehandelingsmachine die is ontworpen om goederen te verplaatsen tussen opslaglocaties en aangewezen invoer-/uitvoerstations.
Een typische palletstapelkraan werkt in drie primaire bewegingsrichtingen:
Horizontaal verplaatsen langs het gangpad van het magazijn
Verticaal heffen om verschillende stellingniveaus te bereiken
Lading hanteren via een telescopische vork, shuttle-vork of ander extractiemechanisme
De machine werkt normaal gesproken samen met een magazijnbeheersysteem (WMS), magazijnbesturingssysteem (WCS), PLC, sensoren, positioneringsapparatuur en bewegingsaandrijvingen.
In tegenstelling tot een conventionele vorkheftruck is de stapelkraan ontworpen om binnen een gedefinieerd gangpad te werken en geautomatiseerde opslag- en ophaalopdrachten te herhalen met beperkte menselijke tussenkomst.
Dit creëert een heel andere motorvereiste.
De motor moet de machine herhaaldelijk versnellen, vertragen, stoppen, achteruit rijden en opnieuw positioneren terwijl hij met veranderende belastingsomstandigheden omgaat. Tegelijkertijd kan de kraanconstructie hoog en relatief flexibel zijn, wat betekent dat agressieve acceleratie masttrillingen kan veroorzaken die de positioneringsnauwkeurigheid rechtstreeks beïnvloeden.
Onderzoek naar de dynamiek van stapelaars en kranen heeft specifiek hoge dynamische belastingen en masttrillingen geïdentificeerd als factoren die de machinestabiliteit en positioneringsnauwkeurigheid kunnen verminderen.
De basisvereiste klinkt eenvoudig: verplaats een pallet van punt A naar punt B.
In de praktijk is het bewegingsprofiel veel ingewikkelder.
Een stapelkraan moet mogelijk:
Vanuit stilstand snel accelereren.
Reis met hoge snelheid door een smal gangpad.
Vertraag voordat u de doellocatie bereikt.
Stop binnen een klein positioneringsvenster.
Hef of laat een zware lading zakken.
Controle van het in- en uitschuiven van de vork.
Compenseer de variatie in de belasting.
Herhaal dezelfde cyclus duizenden keren.
Coördineer meerdere assen zonder overmatige trillingen.
Communiceer continu met de machinecontroller en het magazijnautomatiseringssysteem.
Commerciële AS/RS-specificaties illustreren hoe veeleisend deze systemen kunnen zijn. Afhankelijk van het machineontwerp kunnen stapelkranen hoge rijsnelheden, aanzienlijke hefsnelheden, aanzienlijke laadvermogens en positioneringsvereisten op millimeterniveau combineren.
Dit is waar hoogdynamische servobewegingscontrole belangrijk wordt.
|
|
|
|
|
|
Geïntegreerde DC-servomotor met rem |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Schacht |
Loodschroef |
Module |
Lineaire beweging |
Rem |
Versnellingsbak |
Wormversnellingsbak |
Draden |
Bescherm niveau |
Bescherm niveau |
Hoogdynamische positionering betekent niet simpelweg 'sneller bewegen'.
Voor een AS/RS-stapelkraan betekent hoogdynamische positionering dat de motor en het aandrijfsysteem snel kunnen accelereren, de snelheid nauwkeurig kunnen regelen, soepel kunnen vertragen, zich op de doelpositie kunnen vestigen en de herhaalbaarheid kunnen behouden onder veranderende mechanische omstandigheden.
Een nuttige bewegingsreeks kan worden weergegeven als:
Acceleratie → Rijden met hoge snelheid → Gecontroleerde vertraging → Fijne positionering → Positiebevestiging
Het moeilijke deel is de overgang tussen deze fasen.
Als de acceleratie te agressief is, kan de mast trillen.
Als de vertraging te laat begint, kan de kraan doorschieten.
Als de motor onvoldoende koppel heeft, kan de aandrijving moeite hebben met een zware pallet of wisselende belasting.
Als de besturingsreactie te langzaam is, heeft de machine mogelijk extra correctiebewegingen nodig.
Als de feedbackresolutie onvoldoende is, heeft de controller minder informatie om de werkelijke aspositie te bepalen.
Daarom is het doel op zichzelf niet de maximale snelheid. Het doel is een hoge doorvoer met gecontroleerde beweging en voorspelbare positionering.
Voor veeleisende stapelkraantoepassingen bieden AC-servomotoren verschillende kenmerken die voldoen aan de eisen van geautomatiseerde beweging.
Een servomotor werkt normaal gesproken met feedback van een encoder of een andere positiesensor.
De controller kan de opgedragen positie vergelijken met de werkelijke motorpositie en de motorrespons continu aanpassen.
Deze gesloten-lusarchitectuur verschilt fundamenteel van het eenvoudigweg toepassen van een vaste spanning of frequentie op een conventionele motor.
Voor AS/RS-apparatuur is feedback vooral nuttig tijdens:
Positionering
Versnelling
Vertraging
Bediening op lage snelheid
Omkering
Thuiskomen
Variatie in belasting
Fijne positionering
Sommige industriële servosystemen ondersteunen ook extra feedbackkanalen voor een nauwkeurigere gesloten-lusregeling en compensatie van mechanische onvolkomenheden zoals speling en flexibiliteit.
Een AS/RS-systeem haalt productiviteit uit de cyclustijd.
Hoe sneller de kraan een opslag- of ophaalcyclus kan voltooien zonder de stabiliteit in gevaar te brengen, hoe meer transacties het magazijn mogelijk kan verwerken.
Een AC-servosysteem kan worden geconfigureerd voor gecontroleerde versnelling en vertraging in plaats van eenvoudigweg te schakelen tussen volle snelheid en stop.
Hierdoor kunnen ingenieurs een bewegingsprofiel opbouwen rond de mechanische kenmerken van de kraan.
Bijvoorbeeld:
0 → acceleratie → rijden met hoge snelheid → gecontroleerde vertraging → naderen met lage snelheid → stop
De exacte waarden zijn afhankelijk van de kraanconstructie, het laadvermogen, de versnellingsbak, de wieldiameter, het hefmechanisme, de tandheugelgeometrie en de veiligheidseisen.
Een stapelkraan werkt niet altijd onder dezelfde mechanische belasting.
Een reisas kan bewegen:
Een lege ladingdrager
Een gedeeltelijk beladen drager
Een vol pallet
Een pallet met een excentrische lading
De hefas ondergaat nog grotere veranderingen omdat de motor de zwaartekracht en het mechanische transmissiesysteem moet overwinnen.
Om deze reden moet bij de motorselectie rekening worden gehouden met continu koppel, piekkoppel, acceleratiekoppel, traagheid, versnellingsbakverhouding, inschakelduur en remvereisten, in plaats van alleen te vertrouwen op het nominale motorvermogen.
Door met hoge snelheid te reizen, komt de kraan dicht bij de bestemming.
Door de lagesnelheidsregeling komt hij in de juiste positie.
De laatste positioneringsfase is daarom uiterst belangrijk.
Een goed servosysteem kan een gecontroleerde beweging bij lage snelheid handhaven en soepel overgaan van reizen op hoge snelheid naar nauwkeurige positionering.
Dit vermindert de noodzaak voor abrupt stoppen en herhaalde corrigerende bewegingen.
Een grote uitdaging bij hoogbouwstapelkranen zijn mechanische trillingen.
Een hoge mast is niet perfect stijf. Snelle versnelling en vertraging kunnen structurele modi opwekken.
De resulterende oscillatie kan de bezinkingstijd verlengen en de uiteindelijke positie minder stabiel maken.
Servosystemen kunnen trillingsonderdrukking, resonantiecompensatie, notch-filtering en zorgvuldig afgestemde versnellingsprofielen bevatten om de excitatie van mechanische resonanties te verminderen.
Moderne servoplatforms bieden expliciet trillings- en resonantie-onderdrukkingsfuncties voor bewegingsbesturingstoepassingen.
Servo-afstemming kan echter geen onjuist ontworpen mechanische structuur compenseren. De motor, versnellingsbak, wiel, mast, lastdrager, encoder en besturingsalgoritme moeten als één systeem worden beschouwd.
Bij het selecteren van een AC-servomotor voor een AS/RS-stapelkraan raden wij aan om het volledige aandrijfsysteem te evalueren in plaats van alleen naar het motorvermogen te kijken.
Encoderresolutie heeft rechtstreeks invloed op de hoeveelheid positie-informatie die beschikbaar is voor de controller.
Voor veeleisende toepassingen moeten kopers het volgende beoordelen:
Encoderresolutie
Absolute of incrementele feedback
Single-turn- of multi-turn-mogelijkheid
Communicatieprotocol
Feedbackreactie
Milieubestendigheid
Kabellengte en installatievereisten
De juiste encoder is afhankelijk van de machinearchitectuur en de positioneringsmethode.
Piekkoppel is belangrijk tijdens:
Acceleratie van de kraan
Laden heffen
Snelle omkering
Noodgecontroleerde vertraging
Starten met zware belasting
Dynamische belastingveranderingen
De motor mag niet uitsluitend worden geselecteerd op basis van de nominale bedrijfsomstandigheden.
De rijas kan een hoge rotatiesnelheid vereisen, terwijl een stabiel koppel en feedback behouden blijven.
Met behulp van een tandwielkast kan het motortoerental worden omgezet in het benodigde wieltoerental en koppel.
De juiste combinatie is dus:
Servomotor + versnellingsbak + wiel + mechanische belasting + stuurprofiel
in plaats van simpelweg een hogesnelheidsmotor te selecteren.
Stabiele snelheid is belangrijk omdat inconsistente snelheid de timing van vertraging en positionering beïnvloedt.
Een servoaandrijving kan de motor continu regelen op basis van de opgedragen snelheid en het feedbacksignaal.
Bij geautomatiseerde opslagsystemen staat positiecontrole centraal in de toepassing.
De controller kan het volgende bevelen:
Absolute positie
Relatieve beweging
Huiswaartse beweging
Snelheidsprofiel
Versnelling
Vertraging
Positie tolerantie
De servoaandrijving vertaalt deze commando's vervolgens in motorkoppel en -snelheid.
Een AS/RS-kraan communiceert doorgaans met een besturingsarchitectuur op een hoger niveau.
Afhankelijk van het systeem kunnen ingenieurs communicatie-interfaces evalueren, zoals:
EtherCAT
KANopen
PROFINET
Modbus
EtherNet/IP
Pols en richting
De juiste interface is afhankelijk van de PLC, motion controller, veiligheidsarchitectuur en systeemintegrator.
Verticale heftoepassingen vereisen speciale aandacht voor het remmen.
Een motorrem kan nodig zijn om een hangende last vast te houden wanneer de stroom wordt uitgeschakeld.
Dit is vooral belangrijk omdat Safe Torque Off (STO) zelf niet mechanisch een hangende last vasthoudt . STO voorkomt dat koppelproducerende energie aan de motor wordt geleverd; afhankelijk van het systeem kan een extra mechanische houdrem of een ander lasthoudmechanisme nodig zijn.
Met dit onderscheid moet rekening worden gehouden tijdens de ontwerpfase op het gebied van mechanische en functionele veiligheid.
Begin met de daadwerkelijke toepassing in plaats van met de motorcatalogus.
Berekenen:
Totale bewegende massa
Maximale palletmassa
Wieldiameter
Versnellingsbak verhouding
Rolweerstand
Vereiste versnelling
Helling, indien van toepassing
Transmissie-efficiëntie
Gereflecteerde traagheid
Vereiste inschakelduur
Voor de hefas moet u rekening houden met de zwaartekrachtcomponent en de efficiëntie van het hefmechanisme.
Een vereenvoudigde koppelrelatie kan worden uitgedrukt als:
T = F × r / η
waar:
T = vereist uitgangskoppel
F = vereiste kracht
r = effectieve mechanische straal
η = transmissie-efficiëntie
De uiteindelijke motorselectie moet ook het acceleratiekoppel en een passende technische marge omvatten.
De traagheid van de motor is van belang omdat de servo zowel de belasting als zijn eigen rotor moet versnellen.
Een te grote traagheidsverhouding kan ervoor zorgen dat het systeem moeilijk af te stemmen is.
Het kan zijn dat een te kleine motor onvoldoende koppelreserve heeft.
Het doel is een evenwichtige combinatie van:
Motortraagheid + versnellingsbakverhouding + gereflecteerde belastingtraagheid
Voor hoogdynamische toepassingen is traagheidsafstemming vaak net zo belangrijk als nominaal vermogen.
De versnellingsbak verandert de relatie tussen motortoerental en uitgangskoppel.
Een hogere reductieverhouding zorgt over het algemeen voor een groter uitgangskoppel en een lager uitgangstoerental.
Een lagere reductieverhouding kan een hogere uitvoersnelheid ondersteunen.
De juiste verhouding moet daarom worden bepaald uit:
Vereiste wielsnelheid + vereiste rijsnelheid + vereiste acceleratie + beschikbaar motortoerental + belastingskoppel
Bij hefmechanismen moeten de versnellingsbak en het remsysteem bovendien worden beoordeeld op het vasthouden van de last en de veiligheid.
Een eenvoudig trapeziumvormig profiel kan abrupte veranderingen in de acceleratie veroorzaken.
Een S-curveprofiel verandert geleidelijk de versnelling en vertraging.
Dit kan helpen het volgende te verminderen:
Mechanische schok
Palletbeweging
Mast trillingen
Wiel slipt
Impact van de versnellingsbak
Tijd regelen
S-curveregeling wordt al gebruikt in bewegingssystemen van stapelkranen om een soepelere acceleratie en vertraging te bewerkstelligen.
Voor hoge stapelkranen kan dit bijzonder waardevol zijn omdat de mechanische structuur een relatief lage eigenfrequentie kan hebben.
Een praktische positioneringsstrategie kan uit twee fasen bestaan.
Grove positionering:
De kraan beweegt snel naar het doel.
Fijne positionering:
De servo vermindert de snelheid en nadert de eindcoördinaat met meer controle.
Dit voorkomt dat de machine tegelijkertijd maximale snelheid en maximale precisie probeert te bereiken.
De eindnadering kan een kleiner snelheidscommando en een nauwere positietolerantie gebruiken.
De servo-encoder vertelt de aandrijving wat er op de motoras gebeurt.
De motoras is echter niet hetzelfde als de uiteindelijke fysieke positie van de pallet.
Mechanische factoren zoals:
Speling van de versnellingsbak
Wiel slipt
Elasticiteit van de riem
Ketting rek
Doorbuiging van de mast
Structurele trillingen
Beweging van de lading
kan fouten introduceren tussen de motorpositie en de werkelijke machinepositie.
Om deze reden combineren AS/RS-systemen doorgaans encoderinformatie met positioneringstechnologieën zoals barcodepositionering, laserafstandsmeting, foto-elektrische sensoren of andere externe referentiesystemen . Voorbeelden van commerciële AS/RS-architecturen gebruiken combinaties van encoder- en laser- of barcodepositionering voor positionering op millimeterniveau.
Een van de belangrijkste punten bij AS/RS-bewegingsontwerp is dat servonauwkeurigheid niet automatisch gelijk staat aan machinenauwkeurigheid.
Stel dat een encoder zeer nauwkeurige feedback geeft op de motoras.
Als de versnellingsbak speling heeft, het wiel slipt of de mast doorbuigt onder belasting, kan de werkelijke palletpositie toch afwijken van de berekende motorpositie.
Daarom moet de positioneringsketen worden beschouwd als:
Motor → Versnellingsbak → Transmissie → Wiel/hefmechanisme → Kraanconstructie → Lading
Elk mechanisch element kan bijdragen aan de uiteindelijke positioneringsfout.
Voor toepassingen met hoge nauwkeurigheid worden de beste resultaten behaald door het combineren van:
krachtige servobesturing + mechanische precisie + externe positioneringsfeedback + geoptimaliseerde bewegingsprofielen.
Masttrilling is een van de grootste uitdagingen bij het verhogen van de rijsnelheid van een AS/RS-stapelkraan. Een stapelkraan heeft doorgaans een hoge en relatief slanke mast, zodat snelle acceleratie, vertraging, plotselinge richtingsveranderingen en een ongelijkmatige verdeling van de last structurele trillingen kunnen veroorzaken. Als de trilling niet onder controle is, kan het zijn dat de kraan extra bezinkingstijd nodig heeft voordat de lading nauwkeurig kan worden opgeslagen of opgehaald.
Om deze reden gaat het bij hogesnelheids-AS/RS-ontwerp niet alleen om het selecteren van een hoger toerental AC-servomotor . De servomotor, aandrijving, versnellingsbak, mechanische structuur, encoder, bewegingsprofiel en positioneringssysteem moeten samenwerken.
Een van de meest effectieve manieren om masttrillingen te verminderen is het vermijden van abrupte veranderingen in de acceleratie.
Een conventioneel bewegingsprofiel kan relatief agressieve versnelling en vertraging toepassen. Wanneer een hoge kraan plotseling zijn versnelling verandert, kan de resulterende traagheidskracht de eigenfrequentie van de mast opwekken.
In plaats daarvan een S-curve versnellings- en vertragingsprofiel geleidelijk de versnelling. verandert
Een typische bewegingsreeks wordt:
Acceleratie → Reizen met constante snelheid → Gecontroleerde vertraging → Positionering bij lage snelheid → Stop
In plaats van de kraan zo snel als mechanisch mogelijk te stoppen, is het doel om de kortste praktische cyclustijd te bereiken, terwijl de structurele oscillatie binnen een acceptabel bereik blijft.
Deze aanpak kan het volgende verminderen:
Mast oscillatie
Mechanische schok
Palletbeweging
Wiel slipt
Impact van de versnellingsbak
Positie overschieten
Bezinkingstijd na stop
De AC-servomotor moet worden afgestemd op de werkelijke mechanische kenmerken van de stapelkraan.
Een servosysteem met te agressieve versterkingsinstellingen kan snel reageren op positiefouten, maar de hogere regelrespons kan ook mechanische resonantie veroorzaken.
Omgekeerd kunnen te conservatieve instellingen ertoe leiden dat de kraan traag aanvoelt en de positioneringstijd toeneemt.
Bij het servo-afstemmingsproces moet daarom rekening worden gehouden met:
Positie-lusversterking
Snelheidslusversterking
Koppel reactie
Traagheidsverhouding
Resonantie frequentie
Beladingskarakteristieken
Acceleratie en vertraging
Mechanische stijfheid
Het doel is om een balans te bereiken tussen snelle respons en stabiele beweging.
Elke mechanische structuur heeft natuurlijke frequenties waarbij de kans groter is dat hij gaat trillen.
De mast, versnellingsbak, wielconstructie, laadplatform en andere mechanische componenten kunnen verschillende resonantiekarakteristieken creëren.
Moderne AC-servoaandrijvingen kunnen functies bieden zoals notch-filters, resonantie-onderdrukking, trillingsonderdrukking en adaptieve afstemming.
Een notch-filter kan de respons van het servosysteem rond een problematische resonantiefrequentie verminderen, waardoor wordt voorkomen dat de regellus de mechanische structuur voortdurend bekrachtigt.
Softwarefiltering mag echter niet worden beschouwd als een vervanging voor werktuigbouwkunde.
Als de mast onvoldoende stijf is, de last slecht verdeeld is, of de aandrijflijn overmatige mechanische speling bevat, kan servo-tuning alleen de trillingen niet volledig elimineren.
De relatie tussen motortraagheid en gereflecteerde belastingtraagheid heeft een directe invloed op de dynamische respons.
Als de traagheid van de belasting te groot is ten opzichte van de motor, heeft het servosysteem mogelijk meer koppel nodig om de gewenste versnelling te bereiken. De respons kan langzamer worden en het afstemmen kan moeilijker worden.
De versnellingsbak verandert de traagheid die wordt teruggekaatst naar de motor. Daarom moeten de motorselectie en de versnellingsbakselectie samen worden uitgevoerd.
Bij de technische berekening moet rekening worden gehouden met:
Motortraagheid + versnellingsbakverhouding + gereflecteerde belastingtraagheid + acceleratievereiste
Voor een AS/RS-rijas moet bij de berekening rekening worden gehouden met de volledige bewegende massa en niet alleen met het palletgewicht.
De bewegende massa kan omvatten:
Kraan structuur
Mast
Laadwagen
Vorkmechanisme
Pallet
Product
Kabelsysteem
Wiel- en transmissiecomponenten
Een hogere acceleratie kan de tijd die nodig is om de maximale rijsnelheid te bereiken, verkorten, maar kan ook de mechanische trillingen vergroten.
Hierdoor ontstaat een belangrijk onderscheid tussen maximale snelheid en nuttige snelheid.
Een kraan kan bijvoorbeeld technisch gezien een zeer hoge rijsnelheid bereiken, maar als hij veel tijd nodig heeft om tot rust te komen nadat hij de doelpositie heeft bereikt, zal de totale cyclustijd mogelijk niet verbeteren.
Een beter optimalisatiedoel is:
Hoge rijsnelheid + gecontroleerde acceleratie + soepele vertraging + korte insteltijd
Met andere woorden: de snelste AS/RS-kraan is niet noodzakelijkerwijs degene met het hoogste maximale toerental. Het is degene die de hele opslag- of ophaalcyclus efficiënt kan voltooien.
De vertragingsfase is vooral belangrijk voor masttrillingen.
Als de vertraging te laat begint, moet de kraan mogelijk agressief remmen nabij de doellocatie. Dit kan een aanzienlijke dynamische belasting op de mast veroorzaken.
Als de vertraging te vroeg begint, brengt de kraan te veel tijd door met rijden op lage snelheid.
Een goed afgesteld servosysteem kan de positiefeedback van de encoder en de bewegingscontroller gebruiken om te bepalen wanneer er moet worden overgegaan van rijden op hoge snelheid naar gecontroleerde vertraging.
Het doel is om een voorspelbare aanpak te creëren:
Reizen met hoge snelheid → Soepele vertraging → Benadering met lage snelheid → Nauwkeurige stop
Dit vermindert de noodzaak van herhaalde corrigerende bewegingen nadat de kraan het doel heeft bereikt.
Masttrilling wordt niet alleen door de motor veroorzaakt.
De positie en verdeling van de lading kunnen de kraandynamiek aanzienlijk beïnvloeden.
Een zware of ongelijkmatig verdeelde pallet kan het effectieve zwaartepunt veranderen en de oscillatie tijdens het accelereren en vertragen vergroten.
Om deze reden moeten AS/RS-ontwerpers het volgende overwegen:
Maximaal laadvermogen
Minimale lading
Bedrijf met lege wagens
Zwaartepunt van de lading
Palletafmetingen
Stabiliteit van de lading
Vorkverlenging
Laadhoogte
Het servobewegingsprofiel moet mogelijk worden geoptimaliseerd voor de slechtste dynamische omstandigheden in plaats van alleen voor de nominale lading.
Zelfs een Een krachtige AC-servomotor kan overmatige mechanische speling niet oneindig compenseren.
Speling in de versnellingsbak of transmissie kan een verschil veroorzaken tussen motorbeweging en daadwerkelijke kraanbeweging.
Potentiële bronnen zijn onder meer:
Speling van de versnellingsbak
Losse koppelingen
Ruimte tussen wiel en rail
Versleten lagers
Elasticiteit van ketting of riem
Structurele verbindingen
Montagetoleranties
Wanneer de motor van richting verandert, kunnen deze mechanische spelingen plotseling worden opgevangen, wat een kleine impact of positioneringsverstoring veroorzaakt.
Daarom kunnen transmissiecomponenten met lage speling en mechanisch stijve montage belangrijk zijn voor hoogdynamische AS/RS-toepassingen.
De servo-encoder meet primair de motoras.
De werkelijke positie van de kraan wordt echter bepaald door de volledige mechanische overbrenging.
Tussen de motor en de belasting kunnen zich:
Motor → Versnellingsbak → Koppeling → Wiel → Rail → Kraanconstructie → Lading
Elke component kan een kleine hoeveelheid fouten introduceren.
Voor zeer nauwkeurige AS/RS-toepassingen kan de servo-encoder daarom worden gecombineerd met externe positioneringstechnologieën zoals:
Laserpositionering
Positionering van streepjescodes
Absolute positioneringssystemen
Nabijheidssensoren
Eindschakelaars
Referentiemarkeringen
Hierdoor kan het besturingssysteem onderscheid maken tussen de motorpositie en de werkelijke machinepositie.
Een van de nuttigste indicatoren voor hoogdynamische positionering is de afwikkelingstijd.
Stel dat twee stapelkranen allebei met dezelfde snelheid rijden.
Kraan A bereikt het doel maar blijft 0,8 seconden oscilleren.
Kraan B bereikt het doel en komt binnen 0,2 seconde tot stilstand.
Hoewel hun maximale rijsnelheden identiek zijn, kan Kraan B potentieel een kortere totale cyclustijd bereiken.
Dit is de reden waarom AS/RS-ingenieurs het volgende moeten evalueren:
Reistijd
Acceleratie tijd
Vertragingstijd
Positionering tijd
Tijd regelen
Gebruikstijd van de vork
Ladingoverdrachtstijd
in plaats van zich alleen te concentreren op het nominale toerental van de motor.
De meest effectieve oplossing is normaal gesproken een combinatie van meerdere maatregelen in plaats van één enkele technologie.
Een praktische snelle AS/RS-bewegingsstrategie kan het volgende omvatten:
Krachtige AC-servomotor
↓
Encoderfeedback met hoge resolutie
↓
Correcte afstemming van versnellingsbak en traagheid
↓
S-curve acceleratie/deceleratie
↓
Optimalisatie van servoversterking
↓
Resonantie-onderdrukking
↓
Externe positioneringsfeedback
↓
Fijne positionering en bezinkingscontrole
Deze benadering op systeemniveau helpt de stapelkraan hogere dynamische prestaties te bereiken zonder de mechanische belasting onnodig te verhogen.
Servotechnologie kan de dynamische respons van een AS/RS-stapelkraan verbeteren, maar kan fundamentele mechanische problemen niet volledig overwinnen.
Voordat ingenieurs de servoversterking of -versnelling verhogen, moeten ze het volgende controleren:
Stijfheid van de mast
Uitlijning van het spoor
Staat van het wiel
Conditie van lagers
Speling van de versnellingsbak
Uitlijning van de koppeling
Belastingverdeling
Structurele verbindingen
Kabel beweging
Mechanische resonantie
Als trillingen alleen bij een bepaalde snelheid optreden, kan dit een nuttige indicatie zijn dat het systeem een mechanische resonantie nadert.
In dergelijke gevallen kan de juiste oplossing een combinatie van mechanische versterking, aanpassing van het snelheidsprofiel, resonantiefiltering en servo-herafstemming inhouden..
Een nuttig technisch principe is:
Lagere trillingen = Juiste mechanische stijfheid + Correcte traagheidsaanpassing + Gecontroleerde acceleratie + Geoptimaliseerde servoafstemming + Nauwkeurige positiefeedback
Bij hogesnelheidsstapelkranen is het niet de bedoeling elke fysieke beweging te elimineren. In plaats daarvan is het doel om de dynamische respons goed genoeg te beheersen zodat de kraan de doelpositie snel, veilig en herhaaldelijk bereikt.
Wanneer een AC-servomotor correct is afgestemd op de belasting, versnellingsbak, encoder en besturingssysteem van de kraan, kan de machine een beter evenwicht bereiken tussen hoge rijsnelheid, soepele beweging, positioneringsnauwkeurigheid en korte insteltijd.
Voor AS/RS OEM's is dit uiteindelijk de sleutel tot het verbeteren van de dynamische prestaties zonder simpelweg het motorvermogen te vergroten of de kraan te dwingen buiten zijn mechanische limieten te werken.
Voordat u een AC-servomotor voor een stapelkraan aanschaft, raden wij u aan de volgende parameters te controleren.
Selectiefactor |
Wat te evalueren |
|---|---|
Motorvermogen |
Continu en toepassingsspecifiek stroomverbruik |
Nominaal koppel |
Continu bedrijfskoppel |
Piekkoppel |
Vereisten voor versnelling en transiënte belasting |
Nominale snelheid |
Vereiste rij- of hefsnelheid |
Maximale snelheid |
Vereisten voor reizen met hoge snelheid |
Encoder |
Resolutie, feedbacktype, absoluut/incrementeel |
Versnellingsbak |
Verhouding, uitgangskoppel, speling, efficiëntie |
Rem |
Vereist voor verticale/hangende lasten |
Mededeling |
EtherCAT, CANopen, PROFINET, enz. |
Controlemodus |
Positie, snelheid, koppel of gecombineerde bediening |
Versnelling |
Vereiste dynamische reactie |
Vertraging |
Vereisten voor stoppen en positioneren |
Inschakelduur |
Continu, intermitterend of hoogcyclisch bedrijf |
Omgeving |
Temperatuur, stof, trillingen, installatieomstandigheden |
Veiligheid |
STO en machinespecifieke veiligheidsfuncties |
Feedback |
Encoder plus externe positioneringssensoren |
Maatwerk |
As, flens, kabel, connector, rem, versnellingsbak |
Motoren uit de standaardcatalogus zijn niet altijd de meest efficiënte oplossing voor een stapelkraan.
Een AS/RS-fabrikant kan een motor vereisen met een specifiek:
Montage flens
Afmetingen schacht
Versnellingsbakinterface
Remconfiguratie
Encoder
Kabeluitgang
Connector
Communicatie-interface
Nominale spanning
Koppelbereik
Beschermingsniveau
Installatierichting
Vooral de mechanische interface is belangrijk.
Een motor kan voldoende vermogen hebben, maar toch moeilijk te installeren zijn omdat de montageafmetingen of asconfiguratie niet overeenkomen met de bestaande aandrijflijn.
Voor OEM-projecten kan het aanpassen van de motor daarom het herontwerpwerk verminderen en het servosysteem gemakkelijker in de complete kraan laten integreren.
Een veelgemaakte fout is te denken dat hogere snelheid automatisch een hogere productiviteit betekent.
In een echt AS/RS-systeem is de doorvoer afhankelijk van de volledige cyclus.
Een vereenvoudigde cyclus kan het volgende omvatten:
Rijden → Vertragen → Positioneren → Vorkverlenging → Lastoverdracht → Vork intrekken → Rijden → Heffen → Positioneren
Als de kraan sneller rijdt maar een lange vestigingstijd op de doellocatie nodig heeft, kan de theoretische snelheidsverhoging weinig praktisch voordeel opleveren.
Een betere strategie is het optimaliseren van:
Versnelling
Vertraging
Positionering
Tijd regelen
Vork beweging
Synchronisatie van de lift
Ladingoverdracht
Communicatielatentie
Sensorreactie
Bewegingscoördinatie
Dit is de reden waarom hoogwaardige servobesturing waardevol is: deze richt zich op het dynamische gedrag van de gehele bewegingscyclus , en niet alleen op het maximale toerental.
Een AS/RS stapelkraan voert niet slechts één beweging uit. Hij moet door het gangpad van het magazijn rijden, de lading naar verschillende stellingniveaus heffen en de vork nauwkeurig uit- of intrekken om een opslag- of ophaalcyclus te voltooien.
Hoewel deze drie bewegingen deel uitmaken van dezelfde machine, zijn hun motorische vereisten verschillend. De horizontale rijas geeft prioriteit aan dynamische acceleratie en nauwkeurig stoppen, de hefas vereist een hoog koppel en een betrouwbare lastopname, terwijl de vorkas de nadruk legt op compacte integratie en herhaalbare positionering.
Om deze reden is het selecteren van één standaard AC-servomotorconfiguratie voor elke as niet altijd de meest praktische aanpak. Het motor-, versnellingsbak-, encoder-, rem-, aandrijf- en bewegingsprofiel moeten worden afgestemd op de specifieke vereisten van elke as.
De horizontale rijas verplaatst de stapelkraan langs het magazijnpad. In veel snelle AS/RS-systemen is dit een van de meest veeleisende bewegingsassen, omdat de motor een grote bewegende massa moet versnellen en de kraan vervolgens nauwkeurig tot stilstand moet brengen op de beoogde reklocatie.
De bewegende massa kan omvatten:
Kraanmast
Laadwagen
Vorkmechanisme
Pallet
Product
Kabels en kabeldragers
Wielen
Transmissiecomponenten
De rijservomotor heeft daarom voldoende continu koppel en piekkoppel nodig om zowel normaal bedrijf als acceleratie aan te kunnen.
Een typische reisvolgorde is:
Stilstand → Acceleratie → Reizen met hoge snelheid → Vertraging → Fijne positionering → Stop
Het doel is niet simpelweg het maximaliseren van de rijsnelheid. De kraan moet ook trillingen en bezinkingstijd minimaliseren.
Een geschikte AC-servomotor voor horizontaal AS/RS-rijden kan het volgende vereisen:
Hoog piekkoppel
Hoge snelheidswerking
Snelle koppelrespons
Nauwkeurige encoderfeedback
Vlotte acceleratie en vertraging
Positioneringsvermogen bij lage snelheid
Hoogcyclische werking
Compatibiliteit met versnellingsbakken
Regeneratief remvermogen
Compatibiliteit met industriële communicatie
Vooral de versnellingsbakverhouding is belangrijk. Het bepaalt de relatie tussen motortoerental en wielsnelheid en beïnvloedt het beschikbare uitgangskoppel.
Het vergroten van de reductieverhouding kan bijvoorbeeld het uitgangskoppel verhogen terwijl de wielsnelheid wordt verlaagd. De juiste verhouding moet daarom worden berekend op basis van de vereiste rijsnelheid, wieldiameter, motorsnelheid, acceleratie en totale bewegende massa.
Het kan zijn dat een stapelkraan op honderden of duizenden opslaglocaties moet stoppen. Het bereiken van de juiste gangpadcoördinaat is daarom een fundamenteel onderdeel van de AS/RS-prestaties.
Een encoder geeft feedback aan de servoaandrijving, waardoor het besturingssysteem de opgedragen beweging kan vergelijken met de daadwerkelijke motorbeweging.
echter niet noodzakelijkerwijs identiek aan de kraanpositie De motorpositie is .
Mechanische factoren zoals:
Speling van de versnellingsbak
Wiel slipt
Spoorvoorwaarden
Koppelingsspeling
Structurele doorbuiging
Mechanische slijtage
kan de eindpositie beïnvloeden.
Voor zeer nauwkeurige systemen kan servofeedback daarom worden gecombineerd met externe positioneringstechnologieën zoals lasermeting, barcodepositionering of referentiesensoren.
Het resultaat is een gelaagde positioneringsstrategie:
Servo-encoder → Motorpositie → Mechanische transmissie → Externe positiereferentie → Werkelijke kraanpositie
Dit is vooral handig wanneer de kraan op hoge snelheid werkt, maar moet vertragen en zichzelf nauwkeurig moet positioneren voordat de vork het rek binnengaat.
De hefas stelt fundamenteel andere eisen dan horizontaal rijden.
In plaats van een grote massa langs een horizontale rail te verplaatsen, moet de hefmotor een last tegen de zwaartekracht in heffen en laten zakken.
Dit betekent dat koppel en remmen bijzonder belangrijk worden.
De hefservomotor moet mogelijk het volgende verwerken:
Maximaal palletgewicht
Gewicht van de wagen laden
Gewicht vorkmechanisme
Contragewicht, indien van toepassing
Hefsnelheid
Versnelling
Vertraging
Efficiëntie van de versnellingsbak
Afmetingen trommel, katrol of tandwiel
Zwaartekrachtbelasting
Continue dienst
Een vereenvoudigde hefkoppelrelatie kan worden uitgedrukt als:
T = F × r / η
waar:
T = vereist uitgangskoppel
F = hefkracht
r = effectieve mechanische straal
η = transmissie-efficiëntie
De daadwerkelijke berekening moet ook het versnellingskoppel, mechanische verliezen, traagheid en een passende technische marge omvatten.
De hefas vraagt extra aandacht omdat de last boven de grond gehangen kan worden.
Wanneer de motor stopt of de stroom wordt uitgeschakeld, moet het systeem mogelijk de belasting mechanisch vasthouden.
Om deze reden kan een hefservomotor met een mechanische vasthoudrem worden uitgevoerd.
De rem moet worden beoordeeld op basis van:
Maximale belasting
Versnellingsbak verhouding
Hefmechanisme
Vereist houdkoppel
Voorwaarden tegenhouden
Reactie van de rem
Veiligheidsarchitectuur
Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen STO en een mechanische rem.
Safe Torque Off voorkomt dat de motor koppel genereert onder de toepasselijke veiligheidsomstandigheden, maar STO zelf mag niet worden behandeld als een mechanisch lasthoudmechanisme voor een hangende last.
Het complete hefsysteem moet daarom de motorbesturing, het mechanisch remmen en de machineveiligheid samen aanpakken.
De hefas moet niet alleen het juiste stellingniveau bereiken; het moet daar vlot aankomen.
Als de hefmotor te agressief afremt, kan dit leiden tot:
Laadzwaai
Mast trillingen
Mechanische schok
Palletbeweging
Positie overschieten
Een S-curve acceleratie- en vertragingsprofiel kan abrupte veranderingen in de acceleratie helpen verminderen.
Een praktische volgorde kan zijn:
Snel heffen → Gecontroleerde vertraging → Benadering op lage snelheid → Positiebevestiging
Hierdoor kan de kraan snel tussen stellingniveaus bewegen, terwijl de gecontroleerde beweging behouden blijft tijdens de laatste positioneringsfase.
Voor hoogbouw AS/RS-apparatuur kan dit evenwicht tussen snelheid en stabiliteit een directe invloed hebben op de algehele opslag- en ophaalcyclus.
De vorkas is verantwoordelijk voor het overbrengen van de pallet tussen de stapelkraan en het magazijnrek.
Hoewel het vorkmechanisme mogelijk minder totale massa draagt dan de kraan zelf, kunnen de positioneringseisen zeer veeleisend zijn.
De vork moet zich tot de juiste diepte uitstrekken, de pallet correct aangrijpen en intrekken zonder contact te maken met de rekconstructie.
De servomotor kan daarom prioriteit geven aan:
Nauwkeurige positionering
Herhaalbaarheid
Soepele beweging op lage snelheid
Compact formaat
Snel vooruit/achteruit reactie
Betrouwbare limietdetectie
Mechanische compatibiliteit
De vorkbeweging vindt doorgaans plaats nadat de kraan zijn beoogde horizontale en verticale positie al heeft bereikt.
Dit betekent dat de nauwkeurigheid van de vorkpositionering gedeeltelijk afhankelijk is van de nauwkeurigheid van de voorgaande rij- en hefassen.
Denk aan een pallet die in een reklocatie moet worden geplaatst.
Als de kraan verkeerd gepositioneerd is, kan de vork op de verkeerde hoogte of horizontale coördinaat binnenkomen.
Als de vork dan te ver uitsteekt, kan deze mogelijk de rekcomponenten hinderen.
Als deze niet ver genoeg uitsteekt, wordt de pallet mogelijk niet goed overgedragen.
De vorkservo heeft daarom een voorspelbare beweging nodig, zowel bij hoge als bij lage snelheden.
Een typische vorkbeweging kan worden onderverdeeld in:
Snelle verlenging → Gecontroleerde vertraging → Eindpositie → Lastoverdracht → Gecontroleerde terugtrekking
Door deze aanpak kan het systeem de snelheid verlagen vóór de laatste invoeg- of extractiefase.
As |
Primaire functie |
Belangrijkste servovereisten |
|---|---|---|
Horizontale reizen |
Verplaats de kraan door het gangpad |
Hoge snelheid, acceleratie, maximaal koppel, nauwkeurig stoppen |
Verticaal tillen |
Hef en laat de last zakken |
Hoog koppel, rem, gecontroleerde afdaling, positiefeedback |
Vork |
Overdrachtpallet |
Compact ontwerp, herhaalbaarheid, lage snelheidsregeling, snelle omkering |
Deze vergelijking laat zien waarom asspecifieke servoconfiguratie waardevol kan zijn voor AS/RS-apparatuur.
Dezelfde motorspecificatie biedt mogelijk niet de beste combinatie van koppel, snelheid, afmetingen en regelprestaties voor alle drie de mechanismen.
Voor AS/RS-fabrikanten kan het gebruik van een gemeenschappelijk servomotorplatform met verschillende configuraties een praktisch evenwicht bieden tussen maatwerk en standaardisatie.
Een fabrikant kan bijvoorbeeld verschillende versies van hetzelfde servoplatform gebruiken voor:
Reis-as
Hogere macht
Hoger piekkoppel
Versnellingsbak
Hoge snelheidswerking
Encoderfeedback
Hijsas
Hoger continu koppel
Mechanische rem
Versnellingsbak
Gecontroleerde afdaling
Feedback met hoge resolutie
Vork-as
Lager vermogen
Compacte afmetingen
Hoge herhaalbaarheid van positionering
Snel vooruit/achteruit reactie
Deze aanpak kan de productontwikkeling vereenvoudigen en toch de motor aan elke as aanpassen.
De servomotor mag nooit afzonderlijk van het transmissiesysteem worden geëvalueerd.
Voor de rijas moet de versnellingsbak voldoende wielkoppel leveren met behoud van de vereiste maximale rijsnelheid.
Voor het heffen moet de versnellingsbak voldoende koppel leveren om de last te heffen en met het remsysteem te werken.
Voor de vorkas moet de transmissie de vereiste uitschuifsnelheid en positioneringsnauwkeurigheid bieden zonder overmatige speling.
Belangrijke versnellingsbakparameters zijn onder meer:
Reductieverhouding
Nominaal uitgangskoppel
Piek uitgangskoppel
Verzet
Efficiëntie
Mechanische stijfheid
Levensduur
Installatie afmetingen
Een tandwielkast met lage speling kan bijzonder nuttig zijn wanneer de toepassing nauwkeurige positionering en frequente richtingsveranderingen vereist.
De selectie van de encoder moet gebaseerd zijn op het volledige bewegingscontrolesysteem.
Relevante parameters zijn onder meer:
Oplossing
Incrementele of absolute feedback
Single-turn- of multi-turn-mogelijkheid
Feedbackprotocol
Maximale snelheid
Compatibiliteit van schijven
Milieubestendigheid
Voor AS/RS-systemen met een hoge cyclus moet de encoder ook geschikt zijn voor de gebruiksomgeving en de verwachte levensduur.
Een encoder met hoge resolutie kan de servoaandrijving voorzien van meer gedetailleerde positie-informatie, maar de algehele nauwkeurigheid van de machine hangt nog steeds af van de mechanische transmissie en het externe positioneringssysteem.
De drie assen moeten als een gecoördineerd systeem functioneren.
De kraan mag bijvoorbeeld de vork pas uitschuiven als de rij- en hefassen de juiste posities hebben bereikt.
De besturingsarchitectuur kan daarom industriële netwerken gebruiken zoals:
EtherCAT
PROFINET
KANopen
EtherNet/IP
Modbus
Het specifieke protocol is afhankelijk van de PLC, motion controller, servoaandrijving en systeemintegrator.
Snelle communicatie kan helpen bij het coördineren van:
Rijpositie + Hefpositie + Vorkpositie
Deze coördinatie is essentieel voor een betrouwbare geautomatiseerde pallethandling.
Rijden en heffen met hoge snelheid kan structurele trillingen veroorzaken.
De oplossing moet het volgende combineren:
Juiste motorafmetingen
Juiste selectie van de versnellingsbak
Inertie-matching
S-curve bewegingsprofielen
Afstemming van de servoversterking
Resonantie-onderdrukking
Gecontroleerde vertraging
Mechanische stijfheid
Nauwkeurige positioneringsfeedback
Het doel is om de bezinkingstijd te verkorten , en niet alleen om de maximale snelheid te verlagen.
Een kraan die snel beweegt maar veel tijd nodig heeft om te stoppen met oscilleren, levert mogelijk geen kortere totale cyclus op.
Fabrikanten van AS/RS-apparatuur stellen vaak verschillende eisen aan rij-, hef- en vorkmechanismen.
OEM-aanpassing kan het volgende aanpakken:
Motorafmetingen
Schacht maat
Montage flens
Encodertype
Remconfiguratie
Versnellingsbak verhouding
Kabel lengte
Connectorpositie
Nominale spanning
Koppelbereik
Communicatievereisten
Een hefmotor kan bijvoorbeeld een rem nodig hebben, terwijl dat voor de rijmotor niet het geval is. Een vorkmotor heeft mogelijk een compacte behuizing nodig, terwijl de rijmotor prioriteit kan geven aan het piekkoppel.
Door maatwerk kan de motorconfiguratie het machineontwerp volgen in plaats van de machine te dwingen een standaardmotor te volgen.
Voordat een motor wordt geselecteerd, moeten AS/RS-fabrikanten toepassingsgegevens voorbereiden.
Bepalen:
Totale bewegende massa
Maximale rijsnelheid
Wieldiameter
Versnelling
Vertraging
Versnellingsbak verhouding
Spoorweerstand
Inschakelduur
Vereiste positioneringsnauwkeurigheid
Bepalen:
Maximaal laadvermogen
Gewicht van de wagen laden
Hefsnelheid
Hefhoogte
Versnelling
Katrol- of trommeldiameter
Overbrengingsverhouding
Vereist houdkoppel
Remvereisten
Inschakelduur
Bepalen:
Vork massa
Maximale belasting
Uitbreidingsafstand
Vereiste uitschuifsnelheid
Nauwkeurigheid van positionering
Cyclusfrequentie
Beschikbare installatieruimte
Transmissietype
Met deze informatie kan de motorleverancier de daadwerkelijke toepassing evalueren in plaats van alleen op basis van het nominale vermogen een motor te selecteren.
Voor AS/RS-fabrikanten kan JKONGMOTOR AC-servomotoroplossingen bieden die zijn ontworpen rond toepassingsspecifieke bewegingsvereisten.
De oplossing kan worden geëvalueerd op basis van de vereisten van:
Reis-as
Heffende as
Vork as
OEM-configuratie kan overwegingen omvatten zoals motorvermogen, koppel, afmetingen, asconfiguratie, encoder, rem, afstemming van de versnellingsbak, kabelopstelling en compatibiliteit van het besturingssysteem.
Voor nieuwe AS/RS-platforms kan het ontwikkelingsproces als volgt verlopen:
Applicatieanalyse → Motorselectie → Mechanisch interfaceontwerp → Prototype → Testen → Optimalisatie → Batchproductie
Dankzij deze aanpak kan de servomotor worden geëvalueerd als onderdeel van het volledige bewegingssysteem in plaats van als een geïsoleerd catalogusonderdeel.
Een AS/RS-stapelkraan is afhankelijk van verschillende gecoördineerde bewegingsassen, en elke as stelt verschillende eisen aan de servomotor.
De horizontale rijas heeft een hoge dynamische respons, hoge snelheid en nauwkeurig stoppen nodig. De hefas vereist een hoog koppel, gecontroleerde verticale beweging en betrouwbaar vasthouden van de last. De vorkas vereist compacte integratie, soepele beweging en zeer herhaalbare positionering.
Om deze reden is effectieve AS/RS-bewegingsbesturing gebaseerd op het afstemmen van de AC-servomotor op de feitelijke mechanische functie van elke as.
Wanneer motorvermogen, koppel, versnellingsbakverhouding, encoder, rem, bewegingsprofiel en besturingsarchitectuur goed op elkaar zijn afgestemd, kan de stapelkraan een beter evenwicht bereiken tussen hoge snelheid, positioneringsnauwkeurigheid, soepele werking, betrouwbaarheid en de algehele opslag- en ophaalcyclustijd.
Voor AS/RS OEM's is de meest praktische aanpak om samen te werken met een servomotorfabrikant die zowel gestandaardiseerde servoplatforms als toepassingsspecifieke OEM-aanpassingen kan ondersteunen , waardoor rij-, hef- en vorkassen kunnen worden ontworpen rond de werkelijke vereisten van de kraan.
Een conventionele inductiemotor met frequentieregelaar kan voor veel industriële toepassingen geschikt zijn.
Voor veeleisende AS/RS-toepassingen kan echter een meer gedetailleerde bewegingsbesturing nodig zijn.
Vereiste |
Conventionele motor + VFD |
AC-servosysteem |
|---|---|---|
Snelheidscontrole |
Goed |
Uitstekend |
Positiefeedback |
Optioneel/extern |
Geïntegreerde feedbackarchitectuur |
Dynamische reactie |
Toepassing afhankelijk |
Hoog |
Fijne positionering |
Moeilijker |
Goed geschikt |
Snelle acceleratie/deceleratie |
Mogelijk |
Sterk vermogen |
Koppel reactie |
Goed |
Hoge dynamische respons |
Trillingscompensatie |
Rijden afhankelijk |
Algemeen verkrijgbaar |
Nauwkeurige bewegingsprofielen |
Mogelijk |
Sterk vermogen |
Hoogcyclische positionering |
Toepassing afhankelijk |
Goed geschikt |
Integratie met bewegingsbesturing |
Goed |
Uitstekend |
De keuze moet uiteindelijk gebaseerd zijn op het complete machineontwerp. Niet elke AS/RS-as vereist dezelfde motortechnologie.
Een motor kan het juiste nominale vermogen hebben en toch slecht presteren in een AS/RS-toepassing.
De motor loopt mogelijk normaal, maar heeft moeite tijdens het accelereren met een volledig beladen pallet.
Het kan lastig zijn om de servo af te stemmen, waardoor een langzame dynamische respons of onstabiel gedrag ontstaat.
Het kan zijn dat de kraan de gewenste snelheid bereikt, maar onvoldoende uitgangskoppel heeft, of een te hoge snelheid aan het stuur produceert.
Het systeem beschikt mogelijk niet over voldoende feedbackresolutie voor de vereiste positioneringsprestaties.
De motor kan krachtig genoeg zijn, maar de kraanconstructie kan overmatig trillen.
Een hefas vereist speciale aandacht voor het vasthouden van de lading wanneer de stroom wordt uitgeschakeld.
Lang bewegende kabels en herhaalde bewegingen van de kraan kunnen installatie- en betrouwbaarheidsproblemen veroorzaken als het kabel- en connectorsysteem niet op de juiste manier worden geselecteerd.
Een handige manier om over de hele applicatie na te denken is:
Positioneringsprestaties = Motorrespons + Feedbackkwaliteit + Mechanische precisie + Bewegingsprofiel + Controle-afstemming
En:
Doorvoer = rijprestaties + acceleratie + vertraging + afwikkelingstijd + laadbehandelingscyclus
Dit verklaart waarom simpelweg de aanschaf van een servomotor met een hoger vermogen niet noodzakelijkerwijs een sneller AS/RS-systeem oplevert.
De motor moet correct zijn afgestemd op het mechanische systeem en de besturingsstrategie.
Het bereiken van een hoogdynamische positionering in een AS/RS-stapelkraan is niet simpelweg een kwestie van het installeren van een hogesnelheidsmotor.
De best presterende systemen zijn ontworpen rond de interactie tussen servomotor, servoaandrijving, encoder, versnellingsbak, mechanische structuur, externe positioneringssensoren, bewegingsprofiel en magazijnbesturingssysteem.
Een AC-servomotor vormt de basis voor dynamische besturing. De encoder levert feedback. De aandrijving regelt koppel en snelheid. De versnellingsbak zet motorkarakteristieken om in bruikbare mechanische output. Het positioneringssysteem bevestigt de fysieke locatie van de machine. Tenslotte coördineert de motion controller de volledige cyclus.
Voor snelle AS/RS-apparatuur is het meest praktische ontwerpdoel daarom niet de maximale motorsnelheid , maar de maximale bruikbare doorvoer met gecontroleerde acceleratie, korte insteltijd, betrouwbare positionering en herhaalbare werking.
Voor OEM-fabrikanten van stapelkranen kan deze benadering op systeemniveau het verschil maken tussen een motor die de machine eenvoudigweg beweegt en een servobewegingsoplossing die is ontworpen voor hoogdynamische geautomatiseerde opslag en ophaling..
De geschikte AC-servomotor is afhankelijk van de kraanas, laadvermogen, snelheid, acceleratie, versnellingsbakverhouding, inschakelduur en positioneringsvereisten. Rij-, hef- en vorkassen vereisen normaal gesproken verschillende koppel-, snelheids-, rem- en mechanische configuraties.
AC-servomotoren bieden een hoge dynamische respons, nauwkeurige snelheidsregeling, encoderfeedback en gecontroleerde versnelling en vertraging . Deze kenmerken zorgen ervoor dat de stapelkraan snel door het gangpad kan bewegen en tegelijkertijd een nauwkeurige positionering op de beoogde opslaglocatie kan bereiken.
De hefas vereist doorgaans een hoog continu- en piekkoppel, nauwkeurige positiefeedback, gecontroleerde versnelling en vertraging en geschikt mechanisch remmen . Bij de motorkeuze moet rekening worden gehouden met het maximale laadvermogen, de hefsnelheid, het hefmechanisme, de versnellingsbakverhouding, de inschakelduur en de vereisten voor het vasthouden van de last.
De vork moet nauwkeurig in en uit het rek worden geschoven zonder de pallet, het rek of het handlingmechanisme te beschadigen. Een servomotor zorgt voor herhaalbare positionering, gecontroleerde bewegingen op lage snelheid, snelle voorwaartse/achterwaartse respons en nauwkeurig stoppen , wat belangrijk is voor een betrouwbare palletoverdracht.
Bij sommige machineontwerpen is het technisch mogelijk, maar de drie assen stellen vaak verschillende bedieningseisen. Voor rij-, hef- en vorkmechanismen kunnen verschillende configuraties voor vermogen, koppel, snelheid, versnellingsbak, rem, encoder en montage nodig zijn. Een gemeenschappelijk servoplatform met asspecifieke configuraties kan een praktische oplossing bieden.
Een AC-servosysteem maakt gebruik van encoderfeedback om de motorbeweging te bewaken en de positie en snelheid te regelen. De uiteindelijke nauwkeurigheid van de kraan hangt echter ook af van de versnellingsbak, transmissie, wielslip, mechanische stijfheid, speling, externe positioneringssensoren en besturingssysteem . Servofeedback moet daarom worden beschouwd als onderdeel van de volledige positioneringsarchitectuur.
Voor een hefas kan een mechanische vasthoudrem nodig zijn wanneer het ontwerp een verticaal opgehangen last moet vasthouden wanneer het motorkoppel niet beschikbaar is. De rem moet worden geselecteerd op basis van de belasting, het transmissiesysteem, het vereiste houdkoppel en het ontwerp van de machineveiligheid. STO en mechanisch vasthouden van de last mogen niet als dezelfde functie worden behandeld.
Trillingen kunnen worden aangepakt door middel van de juiste motor- en versnellingsbakafmetingen, traagheidsafstemming, S-curve-acceleratie en -vertraging, servo-afstemming, resonantie-onderdrukking, mechanische stijfheid en nauwkeurige feedback . Het verhogen van de motorsnelheid of acceleratie alleen verbetert niet noodzakelijkerwijs de algehele AS/RS-cyclustijd.
Ja. OEM-aanpassing kan omvatten motorafmetingen, as- en flensconfiguratie, encoder, versnellingsbak, rem, kabel, connector, nominaal koppel, snelheid en andere toepassingsspecifieke vereisten . Maatwerk is met name handig wanneer de servomotor moet passen op een speciale aandrijflijn van een stapelkraan.
De nuttigste informatie omvat de totale bewegende massa, maximale nuttige last, rijsnelheid, hefsnelheid, acceleratie, vertraging, wiel- of transmissieafmetingen, versnellingsbakverhouding, inschakelduur, positioneringsnauwkeurigheid, montageruimte, encodervereisten, remvereisten en besturingsprotocol . Dankzij nauwkeurige toepassingsgegevens kan de motorleverancier het volledige bewegingssysteem evalueren in plaats van een motor alleen op basis van het nominale vermogen te selecteren.
