Jak osiągnąć wysoce dynamiczne pozycjonowanie w układnicach AS/RS przy użyciu serwomotorów AC?

Nowoczesne magazyny znajdują się pod ciągłą presją, aby przechowywać więcej towarów na mniejszej powierzchni, szybciej przenosić palety, ograniczać błędy pozycjonowania i utrzymywać niezawodne działanie przez całą dobę . Jest to jeden z powodów, dla których zautomatyzowane systemy przechowywania i wyszukiwania, w skrócie AS/RS , stają się coraz ważniejsze w magazynach o dużej gęstości, logistyce produkcyjnej, centrach dystrybucyjnych i zautomatyzowanych zakładach produkcyjnych.

Sercem wielu systemów paletowych AS/RS jest układnica . Musi przemieszczać się poziomo przez wąskie korytarze, podnosić ładunki pionowo na różne poziomy regałów i obsługiwać urządzenie do obsługi ładunków w celu umieszczania lub pobierania palet. Ruchy te muszą być dokładnie skoordynowane. Niewielki błąd pozycjonowania może skutkować nieprawidłowym włożeniem palety, kolizją z regałem, niepotrzebnymi ruchami korekcyjnymi lub dłuższym cyklem przechowywania i pobierania.

Z tego powodu silnik używany w osiach jazdy, podnoszenia i przenoszenia nie jest po prostu źródłem mocy obrotowej. Jest częścią maszyny architektury sterowania ruchem .

Do zastosowań o wysokiej dynamice AS/RS, Serwosilniki prądu przemiennego mogą zapewniać kombinację momentu obrotowego, regulacji prędkości, sprzężenia zwrotnego, kontroli przyspieszenia, reakcji na pozycjonowanie i komunikacji wymaganej do koordynowania wymagających profili ruchu.

Co to jest układnica AS/RS?

, Układnica AS/RS zwana także układnicą, maszyną do przechowywania i pobierania (SRM) lub automatycznym dźwigiem do przechowywania i pobierania , to zautomatyzowana maszyna do transportu materiałów zaprojektowana do przemieszczania towarów między miejscami przechowywania a wyznaczonymi stacjami wejścia/wyjścia.

Typowy układnica palet działa w trzech głównych kierunkach ruchu:

• Przejazd poziomy wzdłuż korytarza magazynu

• Podnoszenie w pionie w celu osiągnięcia różnych poziomów regałów

• Obsługa ładunku za pomocą wideł teleskopowych, wideł wahadłowych lub innego mechanizmu ekstrakcyjnego

Maszyna zwykle współpracuje z systemem zarządzania magazynem (WMS), systemem sterowania magazynem (WCS), sterownikiem PLC, czujnikami, urządzeniami pozycjonującymi i napędami ruchu.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych wózków widłowych, układnica jest zaprojektowana do pracy w określonym korytarzu i powtarzania automatycznych poleceń przechowywania i pobierania przy ograniczonej interwencji człowieka.

Stwarza to zupełnie inne wymagania motoryczne.

Silnik musi wielokrotnie przyspieszać, zwalniać, zatrzymywać, cofać i zmieniać położenie maszyny, radząc sobie ze zmieniającymi się warunkami obciążenia. Jednocześnie konstrukcja żurawia może być wysoka i stosunkowo elastyczna, co oznacza, że ​​agresywne przyspieszanie może powodować wibracje masztu, które bezpośrednio wpływają na dokładność pozycjonowania.

Badania dynamiki układnic w szczególności zidentyfikowały wysokie obciążenia dynamiczne i wibracje masztu jako czynniki, które mogą zmniejszyć stabilność maszyny i dokładność pozycjonowania.

Dlaczego układnice AS/RS są tak wymagające?

Podstawowy wymóg wydaje się prosty: przesunąć paletę z punktu A do punktu B.

W praktyce profil ruchu jest znacznie bardziej skomplikowany.

Układnica może wymagać:

1. Przyspiesz szybko od zatrzymania.

2. Jedź z dużą prędkością wąskim korytarzem.

3. Zwolnij przed dotarciem do docelowej lokalizacji.

4. Zatrzymaj się w małym oknie pozycjonowania.

5. Podnieś lub opuść ciężki ładunek.

6. Sterowanie wysuwaniem i cofaniem wideł.

7. Kompensacja zmian obciążenia.

8. Powtarzaj ten sam cykl tysiące razy.

9. Koordynuj kilka osi bez nadmiernych wibracji.

10. Komunikuj się w sposób ciągły ze sterownikiem maszyny i systemem automatyki magazynu.

Komercyjne specyfikacje AS/RS ilustrują, jak wymagające mogą być te systemy. W zależności od konstrukcji maszyny układnice mogą łączyć duże prędkości jazdy, znaczne prędkości podnoszenia, znaczne ładunki i wymagania dotyczące pozycjonowania na poziomie milimetra.

W tym miejscu wysoce dynamiczne sterowanie ruchem serwomechanizmu . ważne staje się

Jkongmotor Dostosowane ruchy serwomotoru

Kompleksowy dostawca zintegrowanych rozwiązań w zakresie serwomotorów prądu stałego

Co oznacza pozycjonowanie wysokodynamiczne?

Pozycjonowanie o wysokiej dynamice nie oznacza po prostu „poruszania się szybciej”.

W przypadku układnicy AS/RS wysoce dynamiczne pozycjonowanie oznacza, że ​​silnik i układ napędowy mogą szybko przyspieszać, precyzyjnie kontrolować prędkość, płynnie zwalniać, ustalać położenie docelowe i utrzymywać powtarzalność w zmieniających się warunkach mechanicznych.

Przydatną sekwencję ruchu można przedstawić jako:

Przyspieszanie → Duża prędkość → Kontrolowane zwalnianie → Precyzyjne pozycjonowanie → Potwierdzenie pozycji

Najtrudniejszą częścią jest przejście pomiędzy tymi etapami.

Jeśli przyspieszenie będzie zbyt gwałtowne, maszt może wibrować.

Jeśli zwalnianie rozpocznie się zbyt późno, żuraw może przekroczyć prędkość.

Jeśli silnik ma niewystarczający moment obrotowy, napęd może borykać się z ciężką paletą lub zmiennym obciążeniem.

Jeśli reakcja sterowania jest zbyt wolna, maszyna może wymagać dodatkowych ruchów korekcyjnych.

Jeśli rozdzielczość sprzężenia zwrotnego jest niewystarczająca, sterownik ma mniej informacji, na podstawie których może określić rzeczywiste położenie wału.

Dlatego celem nie jest sama prędkość maksymalna. Celem jest wysoka przepustowość przy kontrolowanym ruchu i przewidywalnym pozycjonowaniu.

Dlaczego wielu projektantów AS/RS wybiera Silniki serwo prądu przemiennego?

W przypadku wymagających zastosowań układnic, serwomotory prądu przemiennego oferują kilka cech, które odpowiadają wymaganiom zautomatyzowanego ruchu.

1. Precyzyjna informacja zwrotna o pozycji

Serwosilnik zwykle działa w oparciu o informację zwrotną z enkodera lub innego czujnika położenia.

Sterownik może porównać zadaną pozycję z rzeczywistą pozycją silnika i w sposób ciągły regulować reakcję silnika.

Ta architektura zamkniętej pętli zasadniczo różni się od zwykłego przykładania stałego napięcia lub częstotliwości do konwencjonalnego silnika.

W przypadku sprzętu AS/RS informacja zwrotna jest szczególnie przydatna podczas:

• Pozycjonowanie

• Przyśpieszenie

• Zmniejszenie prędkości

• Praca przy niskiej prędkości

• Odwrócenie

• Naprowadzający na cel

• Zmienność obciążenia

• Dobre pozycjonowanie

Niektóre przemysłowe systemy serwo obsługują również dodatkowe kanały sprzężenia zwrotnego, zapewniające większą dokładność sterowania w pętli zamkniętej i kompensację niedoskonałości mechanicznych, takich jak luz i elastyczność.

2. Szybkie przyspieszanie i zwalnianie

System AS/RS zwiększa produktywność dzięki czasowi cyklu.

Im szybciej dźwig może ukończyć cykl przechowywania lub pobierania bez utraty stabilności, tym więcej transakcji może potencjalnie przetworzyć magazyn.

System serwo AC można skonfigurować tak, aby umożliwiał kontrolowane przyspieszanie i zwalnianie, a nie proste przełączanie między pełną prędkością a zatrzymaniem.

Umożliwia to inżynierom zbudowanie profilu ruchu wokół właściwości mechanicznych żurawia.

Na przykład:

0 → przyspieszenie → jazda z dużą prędkością → kontrolowane hamowanie → podejście z małą prędkością → zatrzymanie

Dokładne wartości zależą od konstrukcji żurawia, ładunku, skrzyni biegów, średnicy koła, mechanizmu podnoszącego, geometrii zębatki i wymagań bezpieczeństwa.

3. Wysoki moment obrotowy podczas dynamicznej pracy

Układnica nie zawsze pracuje pod tym samym obciążeniem mechanicznym.

Oś jezdna może poruszać się:

• Pusty nośnik ładunku

• Częściowo załadowany nośnik

• Pełna paleta

• Paleta z ładunkiem niecentralnym

Oś podnoszenia ulega jeszcze większym zmianom, ponieważ silnik musi pokonać obciążenie grawitacyjne i mechaniczny układ przeniesienia napędu.

Z tego powodu przy wyborze silnika należy wziąć pod uwagę ciągły moment obrotowy, szczytowy moment obrotowy, moment przyspieszający, bezwładność, przełożenie skrzyni biegów, cykl pracy i wymagania dotyczące hamowania, a nie polegać wyłącznie na mocy znamionowej silnika.

4. Stabilna kontrola przy niskiej prędkości

Dzięki dużej prędkości żuraw znajduje się blisko celu.

Sterowanie przy niskiej prędkości ustawia go we właściwej pozycji.

Dlatego też niezwykle ważny jest końcowy etap pozycjonowania.

Dobry układ serwo może utrzymać kontrolowany ruch przy niskiej prędkości i płynnie przejść od jazdy z dużą prędkością do precyzyjnego pozycjonowania.

Zmniejsza to potrzebę nagłego zatrzymywania i powtarzania ruchów korygujących.

5. Tłumienie wibracji

Głównym wyzwaniem w przypadku układnic wieżowych są wibracje mechaniczne.

Wysoki maszt nie jest idealnie sztywny. Gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie może pobudzać mody strukturalne.

Powstałe oscylacje mogą wydłużyć czas ustalania i sprawić, że pozycja końcowa będzie mniej stabilna.

Systemy serwo mogą obejmować tłumienie drgań, kompensację rezonansu, filtrowanie karbów i starannie dostrojone profile przyspieszenia w celu zmniejszenia wzbudzenia rezonansów mechanicznych.

Nowoczesne platformy serwo wyraźnie zapewniają funkcje tłumienia wibracji i rezonansu w zastosowaniach związanych ze sterowaniem ruchem.

Jednak strojenie serwa nie może zrekompensować niewłaściwie zaprojektowanej konstrukcji mechanicznej. Silnik, skrzynia biegów, koło, maszt, nośnik ładunku, enkoder i algorytm sterowania należy traktować jako jeden system.

Jakie funkcje powinien mieć serwomotor AC dla AS/RS?

Wybierając serwomotor AC do układnicy AS/RS, zalecamy ocenę całego układu napędowego, a nie skupianie się wyłącznie na mocy silnika.

Informacje zwrotne od enkodera o wysokiej rozdzielczości

Rozdzielczość enkodera wpływa bezpośrednio na ilość informacji o położeniu dostępnych dla sterownika.

W przypadku wymagających zastosowań kupujący powinni ocenić:

• Rozdzielczość enkodera

• Bezwzględne lub przyrostowe sprzężenie zwrotne

• Możliwość pracy w trybie jedno- lub wieloobrotowym

• Protokół komunikacyjny

• Odpowiedź zwrotna

• Odporność środowiska

• Długość kabla i wymagania instalacyjne

Wybór odpowiedniego enkodera zależy od architektury maszyny i metody pozycjonowania.

Wysoki moment obrotowy

Szczytowy moment obrotowy jest ważny podczas:

• Przyspieszenie żurawia

• Podnoszenie ładunku

• Szybkie odwrócenie

• Awaryjne kontrolowane zwalnianie

• Rozruch pod dużym obciążeniem

• Dynamiczne zmiany obciążenia

Silnika nie należy dobierać wyłącznie na podstawie nominalnych warunków pracy.

Szybka praca

Oś jezdna może wymagać dużej prędkości obrotowej przy jednoczesnym utrzymaniu stabilnego momentu obrotowego i sprzężenia zwrotnego.

Skrzynię biegów można wykorzystać do przekształcenia prędkości silnika na wymaganą prędkość i moment obrotowy koła.

Prawidłowa kombinacja to zatem:

Silnik serwo + skrzynia biegów + koło + obciążenie mechaniczne + profil sterowania

zamiast po prostu wybierać silnik o dużej prędkości.

Dokładna regulacja prędkości

Stabilna prędkość jest ważna, ponieważ niespójna prędkość wpływa na czas zwalniania i pozycjonowanie.

Serwonapęd może w sposób ciągły regulować silnik zgodnie z zadaną prędkością i sygnałem zwrotnym.

Kontrola pozycji

W przypadku zautomatyzowanych systemów magazynowania kontrola położenia ma kluczowe znaczenie.

Kontroler może wydać polecenie:

• Pozycja absolutna

• Ruch względny

• Ruch bazowy

• Profil prędkości

• Przyśpieszenie

• Zmniejszenie prędkości

• Tolerancja pozycji

Następnie serwonapęd przekłada te polecenia na moment obrotowy i prędkość silnika.

Możliwości komunikacji

Dźwig AS/RS zwykle komunikuje się z architekturą sterowania wyższego poziomu.

W zależności od systemu inżynierowie mogą ocenić interfejsy komunikacyjne, takie jak:

• EterCAT

• CANopen

• PROFINET

• Modbus

• Sieć Ethernet/IP

• Puls i kierunek

Właściwy interfejs zależy od sterownika PLC, sterownika ruchu, architektury bezpieczeństwa i integratora systemu.

Zdolność hamowania

Zastosowania związane z podnoszeniem w pionie wymagają szczególnej uwagi podczas hamowania.

Hamulec silnika może być konieczny do utrzymania zawieszonego ładunku po odłączeniu zasilania.

Jest to szczególnie ważne, ponieważ funkcja bezpiecznego wyłączania momentu (STO) sama w sobie nie utrzymuje mechanicznie zawieszonego ładunku . STO zapobiega dostarczaniu energii wytwarzającej moment obrotowy do silnika; w zależności od systemu może być wymagany dodatkowy mechaniczny hamulec trzymający lub inny mechanizm utrzymujący ładunek.

To rozróżnienie należy wziąć pod uwagę na etapie projektowania mechanicznego i funkcjonalnego.

Jak krok po kroku osiągnąć wysoce dynamiczne pozycjonowanie

Krok 1: Oblicz rzeczywiste obciążenie mechaniczne

Zacznij od konkretnego zastosowania, a nie od katalogu silników.

Obliczać:

• Całkowita masa ruchoma

• Maksymalna masa palety

• Średnica koła

• Przełożenie skrzyni biegów

• Opór toczenia

• Wymóg przyspieszenia

• Nachylenie, jeśli dotyczy

• Wydajność transmisji

• Odbita bezwładność

• Wymagany cykl pracy

Dla osi podnoszenia uwzględnij składową grawitacyjną i sprawność mechanizmu podnoszącego.

Uproszczoną zależność momentu obrotowego można wyrazić jako:

T = F × r / η

Gdzie:

• T = wymagany wyjściowy moment obrotowy

• F = wymagana siła

• r = efektywny promień mechaniczny

• η = wydajność transmisji

Ostateczny dobór silnika powinien uwzględniać również moment przyspieszający i odpowiedni margines inżynieryjny.

Krok 2: Dopasuj bezwładność silnika do układu mechanicznego

Bezwładność silnika ma znaczenie, ponieważ serwomechanizm musi przyspieszać zarówno obciążenie, jak i własny wirnik.

Zbyt duży współczynnik bezwładności może utrudnić dostrojenie systemu.

Zbyt mały silnik może nie mieć wystarczającej rezerwy momentu obrotowego.

Celem jest zrównoważona kombinacja:

Bezwładność silnika + przełożenie skrzyni biegów + odbita bezwładność obciążenia

W zastosowaniach wymagających dużej dynamiki dopasowanie bezwładności jest często tak samo ważne jak moc znamionowa.

Krok 3: Wybierz prawidłowe przełożenie

Skrzynia biegów zmienia zależność między prędkością silnika a wyjściowym momentem obrotowym.

Wyższy stopień redukcji zazwyczaj zapewnia większy wyjściowy moment obrotowy i niższą prędkość wyjściową.

Niższy współczynnik redukcji może obsługiwać wyższą prędkość wyjściową.

Prawidłowy stosunek należy zatem ustalić na podstawie:

Wymagana prędkość koła + wymagana prędkość jazdy + wymagane przyspieszenie + dostępna prędkość silnika + moment obciążenia

W przypadku mechanizmów podnoszących należy dodatkowo ocenić skrzynię biegów i układ hamulcowy pod kątem utrzymywania ładunku i bezpieczeństwa.

Krok 4: Zbuduj profil ruchu krzywej S

Prosty profil trapezowy może powodować nagłe zmiany przyspieszenia.

stopniowo Profil krzywej S zmienia przyspieszanie i zwalnianie.

Może to pomóc w zmniejszeniu:

• Wstrząs mechaniczny

• Ruch palet

• Wibracje masztu

• Poślizg koła

• Uderzenie w skrzynię biegów

• Czas rozliczenia

Sterowanie krzywą S jest już stosowane w systemach ruchu układnic w celu zapewnienia płynniejszego przyspieszania i zwalniania.

W przypadku wysokich układnic może to być szczególnie cenne, ponieważ konstrukcja mechaniczna może mieć stosunkowo niską częstotliwość drgań własnych.

Krok 5: Oddzielne pozycjonowanie zgrubne i dokładne

Praktyczna strategia pozycjonowania może obejmować dwa etapy.

Zgrubne pozycjonowanie:

Żuraw szybko przemieszcza się w stronę celu.

Precyzyjne pozycjonowanie:

Serwo zmniejsza prędkość i zbliża się do końcowej współrzędnej z większą kontrolą.

Uniemożliwia to maszynie jednoczesne osiągnięcie maksymalnej prędkości i maksymalnej precyzji.

W ostatecznym podejściu można zastosować mniejsze polecenie prędkości i węższą tolerancję położenia.

Krok 6: Koordynuj zewnętrzne czujniki położenia

Serwoenkoder informuje napęd o tym, co dzieje się na wale silnika.

Jednak wał silnika to nie to samo, co ostateczne fizyczne położenie palety.

Czynniki mechaniczne, takie jak:

• Luz w skrzyni biegów

• Poślizg koła

• Elastyczność paska

• Rozciągnięcie łańcucha

• Ugięcie masztu

• Wibracje strukturalne

• Ruch obciążenia

może wprowadzić błędy pomiędzy pozycją silnika a rzeczywistą pozycją maszyny.

Z tego powodu systemy AS/RS często łączą informacje z enkodera z technologiami pozycjonowania, takimi jak pozycjonowanie za pomocą kodów kreskowych, laserowy pomiar odległości, czujniki fotoelektryczne lub inne zewnętrzne systemy odniesienia . Przykłady komercyjnych architektur AS/RS wykorzystują kombinację enkodera i pozycjonowania laserowego lub kodów kreskowych w celu pozycjonowania na poziomie milimetra.

Samo pozycjonowanie silnika nie wystarczy

Jednym z najważniejszych punktów w projektowaniu ruchu AS/RS jest to, że dokładność serwomechanizmu nie jest automatycznie równa dokładności maszyny.

Załóżmy, że enkoder zapewnia bardzo precyzyjne sprzężenie zwrotne na wale silnika.

Jeżeli w skrzyni biegów występuje luz, koło ślizga się lub maszt ugina się pod obciążeniem, rzeczywiste położenie palety może w dalszym ciągu różnić się od obliczonej pozycji silnika.

Dlatego za łańcuch pozycjonowania należy uznać:

Silnik → Przekładnia → Przekładnia → Koło/mechanizm podnoszący → Konstrukcja dźwigu → Obciążenie

Każdy element mechaniczny może przyczynić się do końcowego błędu pozycjonowania.

W zastosowaniach wymagających dużej dokładności najlepsze wyniki uzyskuje się poprzez połączenie:

wysokowydajne sterowanie serwo + precyzja mechaniczna + zewnętrzne sprzężenie zwrotne dotyczące pozycjonowania + zoptymalizowane profile ruchu.

Jak zmniejszyć wibracje masztu podczas pracy z dużą prędkością

Wibracje masztu to jedno z głównych wyzwań związanych ze zwiększaniem prędkości jazdy układnicy AS/RS. Układnica ma zazwyczaj wysoki i stosunkowo smukły maszt, dlatego gwałtowne przyspieszanie i zwalnianie, nagłe zmiany kierunku i nierówny rozkład obciążenia mogą powodować drgania konstrukcji. Jeśli wibracje nie są kontrolowane, żuraw może wymagać dodatkowego czasu na ustabilizowanie się, zanim ładunek będzie mógł być dokładnie przechowywany lub pobierany.

Z tego powodu projektowanie szybkich układów AS/RS nie polega po prostu na wyborze wyższych obrotów Silnik serwo prądu przemiennego . Serwomotor , napęd, skrzynia biegów, konstrukcja mechaniczna, enkoder, profil ruchu i system pozycjonowania muszą ze sobą współpracować.

1. Używaj kontrolowanego przyspieszania i zwalniania

Jednym z najskuteczniejszych sposobów ograniczenia drgań masztu jest unikanie gwałtownych zmian przyspieszenia.

Konwencjonalny profil ruchu może stosować stosunkowo agresywne przyspieszanie i zwalnianie. Kiedy wysoki dźwig nagle zmienia swoje przyspieszenie, wynikająca z tego siła bezwładności może wzbudzić częstotliwość drgań masztu.

Zamiast tego profil przyspieszania i zwalniania według krzywej S stopniowo zmienia przyspieszenie.

Typowa sekwencja ruchu wygląda następująco:

Przyspieszanie → Jazda ze stałą prędkością → Kontrolowane zwalnianie → Pozycjonowanie przy niskiej prędkości → Zatrzymanie

Zamiast zatrzymywać dźwig tak szybko, jak to możliwe mechanicznie, celem jest osiągnięcie najkrótszego praktycznego czasu cyklu przy jednoczesnym utrzymaniu oscylacji konstrukcji w akceptowalnym zakresie.

Takie podejście może zmniejszyć:

• Oscylacja masztu

• Wstrząs mechaniczny

• Ruch palet

• Poślizg koła

• Uderzenie w skrzynię biegów

• Przekroczenie pozycji

• Czas ustalania po zatrzymaniu

2. Zoptymalizuj strojenie serwomotoru AC

Serwosilnik prądu przemiennego należy dostroić zgodnie z rzeczywistymi właściwościami mechanicznymi układnicy.

System serwo ze zbyt agresywnymi ustawieniami wzmocnienia może szybko reagować na błędy pozycji, ale wyższa reakcja sterowania może również wywołać rezonans mechaniczny.

I odwrotnie, zbyt konserwatywne ustawienia mogą sprawić, że żuraw będzie działał wolno i wydłuży czas pozycjonowania.

Dlatego proces strojenia serwa powinien uwzględniać:

• Wzmocnienie pętli położenia

• Wzmocnienie pętli prędkości

• Reakcja momentu obrotowego

• Współczynnik bezwładności

• Częstotliwość rezonansowa

• Charakterystyka obciążenia

• Przyspieszanie i zwalnianie

• Sztywność mechaniczna

Celem jest osiągnięcie równowagi pomiędzy szybką reakcją i stabilnym ruchem.

3. Użyj filtrów tłumiących rezonans i wycinających

Każda konstrukcja mechaniczna ma naturalne częstotliwości, przy których jest bardziej podatna na wibracje.

Maszt, skrzynia biegów, zespół kół, platforma ładunkowa i inne elementy mechaniczne mogą powodować różne charakterystyki rezonansowe.

Nowoczesne serwonapędy AC mogą zapewniać funkcje takie jak filtry wycinające, tłumienie rezonansów, tłumienie drgań i strojenie adaptacyjne.

Filtr wycinający może zmniejszyć reakcję serwomechanizmu w okolicach problematycznej częstotliwości rezonansowej, pomagając zapobiegać ciągłemu wzbudzaniu struktury mechanicznej przez pętlę sterującą.

Jednakże filtrowania oprogramowania nie należy traktować jako substytutu inżynierii mechanicznej.

Jeśli maszt jest niewystarczająco sztywny, obciążenie jest słabo rozłożone lub w układzie napędowym występuje nadmierny luz mechaniczny, samo dostrojenie serwa nie jest w stanie całkowicie wyeliminować wibracji.

4. Dopasuj serwomotor do bezwładności obciążenia

Zależność pomiędzy bezwładnością silnika i odbitą bezwładnością obciążenia ma bezpośredni wpływ na reakcję dynamiczną.

Jeśli bezwładność obciążenia jest zbyt duża w stosunku do silnika, układ serwo może wymagać większego momentu obrotowego, aby osiągnąć pożądane przyspieszenie. Reakcja może być wolniejsza, a strojenie może stać się trudniejsze.

Skrzynia biegów zmienia bezwładność odbitą z powrotem do silnika. Dlatego doboru silnika i doboru skrzyni biegów należy dokonać łącznie.

Obliczenia inżynierskie powinny uwzględniać:

Bezwładność silnika + przełożenie skrzyni biegów + odzwierciedlona bezwładność obciążenia + wymagane przyspieszenie

W przypadku osi przesuwu AS/RS obliczenia powinny uwzględniać całą ruchomą masę, a nie tylko masę palety.

Ruchoma masa może obejmować:

• Konstrukcja dźwigu

• Maszt

• Załaduj wózek

• Mechanizm widełkowy

• Paleta

• Produkt

• System kablowy

• Elementy kół i przekładni

5. Unikaj nadmiernego przyspieszania, aby zwiększyć prędkość jazdy

Większe przyspieszenie może skrócić czas potrzebny do osiągnięcia maksymalnej prędkości jazdy, ale może również zwiększyć wibracje mechaniczne.

Stwarza to istotne rozróżnienie pomiędzy prędkością maksymalną i prędkością użyteczną.

Na przykład dźwig może technicznie osiągać bardzo dużą prędkość jazdy, ale jeśli potrzebuje dużo czasu na ustabilizowanie się po osiągnięciu pozycji docelowej, całkowity czas cyklu może się nie poprawić.

Lepszym celem optymalizacji jest:

Wysoka prędkość jazdy + kontrolowane przyspieszanie + płynne zwalnianie + krótki czas ustalania

Innymi słowy, najszybszy żuraw AS/RS niekoniecznie musi mieć najwyższą maksymalną prędkość obrotową. To ten, który może skutecznie zakończyć cały cykl przechowywania lub wyszukiwania.

6. Kontroluj punkt zwalniania

Faza hamowania jest szczególnie ważna w przypadku drgań masztu.

Jeśli zwalnianie rozpocznie się zbyt późno, może zaistnieć potrzeba agresywnego hamowania dźwigu w pobliżu docelowej lokalizacji. Może to generować znaczne obciążenie dynamiczne na maszcie.

Jeśli zwalnianie rozpocznie się zbyt wcześnie, żuraw będzie spędzał zbyt dużo czasu na poruszaniu się z małą prędkością.

Dobrze dostrojony układ serwo może wykorzystywać informację zwrotną o położeniu z enkodera i kontrolera ruchu do określenia, kiedy należy przejść z jazdy z dużą prędkością do kontrolowanego zwalniania.

Celem jest stworzenie przewidywalnego podejścia:

Jazda z dużą prędkością → Płynne zwalnianie → Podejście z małą prędkością → Dokładne zatrzymanie

Zmniejsza to potrzebę powtarzania ruchów korygujących po dotarciu dźwigu do celu.

7. Weź pod uwagę rozkład obciążenia i położenie ładunku

Wibracje masztu nie są spowodowane samym silnikiem.

Położenie i rozkład ładunku mogą znacząco wpływać na dynamikę żurawia.

Ciężka lub nierównomiernie rozłożona paleta może zmienić efektywny środek ciężkości i zwiększyć oscylacje podczas przyspieszania i zwalniania.

Z tego powodu projektanci AS/RS powinni wziąć pod uwagę:

• Maksymalna ładowność

• Minimalna ładowność

• Praca z pustym wózkiem

• Środek ciężkości ładunku

• Wymiary palety

• Stabilność obciążenia

• Przedłużenie wideł

• Wysokość ładunku

Profil ruchu serwa może wymagać optymalizacji pod kątem najgorszych warunków dynamicznych, a nie tylko nominalnego obciążenia.

8. Zmniejsz luz mechaniczny i luz konstrukcyjny

Nawet wysokowydajny serwomotor prądu przemiennego nie może w nieskończoność kompensować nadmiernego luzu mechanicznego.

Luz w skrzyni biegów lub przekładni może powodować różnicę pomiędzy ruchem silnika a rzeczywistym ruchem żurawia.

Potencjalne źródła obejmują:

• Luz w skrzyni biegów

• Luźne złącza

• Prześwit koło-szyna

• Zużyte łożyska

• Elastyczność łańcucha lub paska

• Połączenia konstrukcyjne

• Tolerancje montażowe

Gdy silnik zmienia kierunek, te luzy mechaniczne mogą nagle zostać usunięte, powodując niewielkie uderzenie lub zaburzenie pozycjonowania.

Dlatego elementy przekładni o niskim luzie i mechanicznie sztywne mocowanie mogą być ważne w zastosowaniach AS/RS o wysokiej dynamice.

9. Połącz sprzężenie zwrotne enkodera silnika z pozycjonowaniem zewnętrznym

Serwoenkoder mierzy przede wszystkim wał silnika.

Jednakże o rzeczywistym położeniu żurawia decyduje kompletna przekładnia mechaniczna.

Pomiędzy silnikiem a obciążeniem mogą znajdować się:

Silnik → Przekładnia → Sprzęgło → Koło → Szyna → Konstrukcja dźwigu → Obciążenie

Każdy komponent może wprowadzić niewielką ilość błędów.

W przypadku zastosowań AS/RS o wysokiej dokładności serwoenkoder można zatem połączyć z zewnętrznymi technologiami pozycjonowania, takimi jak:

• Pozycjonowanie laserowe

• Pozycjonowanie kodu kreskowego

• Absolutne systemy pozycjonowania

• Czujniki zbliżeniowe

• Wyłączniki krańcowe

• Markery referencyjne

Dzięki temu system sterowania może rozróżnić położenie silnika od rzeczywistego położenia maszyny.

10. Zminimalizuj czas ustalania zamiast po prostu zwiększać moc silnika

Jednym z najbardziej przydatnych wskaźników pozycjonowania o wysokiej dynamice jest czas ustalania.

Załóżmy, że dwie układnice poruszają się z tą samą prędkością.

Żuraw A osiąga cel, ale kontynuuje oscylację przez 0,8 sekundy.

Żuraw B dociera do celu i osiada w ciągu 0,2 sekundy.

Mimo że ich maksymalne prędkości jazdy są identyczne, żuraw B może potencjalnie osiągnąć krótszy całkowity czas cyklu.

Dlatego inżynierowie AS/RS powinni ocenić:

• Czas podróży

• Czas przyspieszania

• Czas hamowania

• Czas pozycjonowania

• Czas rozliczenia

• Czas pracy wideł

• Czas przeniesienia obciążenia

zamiast skupiać się wyłącznie na prędkości znamionowej silnika.

11. Zastosuj kompletną strategię kontroli ruchu

Najskuteczniejszym rozwiązaniem jest zwykle połączenie kilku środków, a nie pojedyncza technologia.

Praktyczna strategia szybkiego ruchu AS/RS może obejmować:

Wysokowydajny serwosilnik prądu przemiennego

↓

Informacje zwrotne od enkodera o wysokiej rozdzielczości

↓

Prawidłowe dopasowanie skrzyni biegów i bezwładności

↓

Przyspieszenie/zwalnianie według krzywej S

↓

Optymalizacja wzmocnienia serwa

↓

Tłumienie rezonansu

↓

Zewnętrzna informacja zwrotna dotycząca pozycjonowania

↓

Precyzyjne pozycjonowanie i kontrola osadzania

To podejście na poziomie systemu pomaga układnicy osiągnąć wyższą wydajność dynamiczną bez niepotrzebnego zwiększania naprężeń mechanicznych.

12. Projekt mechaniczny nadal jest na pierwszym miejscu

Technologia serwo może poprawić dynamiczną reakcję układnicy AS/RS, ale nie może całkowicie rozwiązać podstawowych problemów mechanicznych.

Przed zwiększeniem wzmocnienia lub przyspieszenia serwa inżynierowie powinni sprawdzić:

• Sztywność masztu

• Wyrównanie szyn

• Stan koła

• Stan łożyska

• Luz w skrzyni biegów

• Wyrównanie sprzęgła

• Rozkład obciążenia

• Połączenia konstrukcyjne

• Ruch kabla

• Rezonans mechaniczny

Jeśli wibracje pojawiają się tylko przy określonej prędkości, może to być użyteczną wskazówką, że system zbliża się do rezonansu mechanicznego.

W takich przypadkach właściwym rozwiązaniem może być połączenie wzmocnienia mechanicznego, regulacji profilu prędkości, filtrowania rezonansu i dostrojenia serwa.

Praktyczny wzór na redukcję drgań masztu AS/RS

Przydatną zasadą inżynierską jest:

Niższe wibracje = odpowiednia sztywność mechaniczna + prawidłowe dopasowanie bezwładności + kontrolowane przyspieszenie + zoptymalizowane dostrojenie serwomechanizmu + dokładne sprzężenie zwrotne pozycji

W przypadku szybkich układnic celem nie jest wyeliminowanie każdego ruchu fizycznego. Zamiast tego celem jest kontrolowanie reakcji dynamicznej na tyle dobrze, aby dźwig osiągnął pozycję docelową szybko, bezpiecznie i powtarzalnie.

Gdy serwomotor prądu przemiennego jest prawidłowo dopasowany do obciążenia żurawia, skrzyni biegów, enkodera i układu sterowania, maszyna może osiągnąć lepszą równowagę pomiędzy dużą prędkością jazdy, płynnym ruchem, dokładnością pozycjonowania i krótkim czasem ustalania.

Dla producentów OEM AS/RS jest to ostatecznie klucz do zwiększenia wydajności dynamicznej bez prostego zwiększania mocy silnika lub zmuszania żurawia do pracy poza jego mechanicznymi ograniczeniami.

Lista kontrolna wyboru serwosilnika AC dla AS/RS

Przed zakupem serwosilnika AC do układnicy zalecamy sprawdzenie poniższych parametrów.

Dlaczego dostosowywanie OEM ma znaczenie dla Serwomotory AS/RS

Standardowe silniki katalogowe nie zawsze są najbardziej wydajnym rozwiązaniem dla układnicy.

Producent AS/RS może wymagać silnika o określonych parametrach:

• Kołnierz montażowy

• Wymiar wału

• Interfejs skrzyni biegów

• Konfiguracja hamulca

• Koder

• Wyjście kablowe

• Złącze

• Interfejs komunikacyjny

• Napięcie znamionowe

• Zakres momentu obrotowego

• Poziom ochrony

• Orientacja instalacyjna

Interfejs mechaniczny jest szczególnie ważny.

Silnik może mieć wystarczającą moc, ale nadal być trudny w montażu, ponieważ jego wymiary montażowe lub konfiguracja wału nie odpowiadają istniejącemu układowi napędowemu.

W przypadku projektów OEM dostosowanie silnika może zatem ograniczyć prace związane z przeprojektowaniem i ułatwić integrację układu serwo z całym żurawiem.

Jak poprawić przepustowość AS/RS bez prostego zwiększania prędkości silnika

Częstym błędem jest myślenie, że wyższa prędkość automatycznie oznacza wyższą produktywność.

W prawdziwym systemie AS/RS przepustowość zależy od pełnego cyklu.

Uproszczony cykl może obejmować:

Jazda → Zwalnianie → Pozycjonowanie → Wysuwanie wideł → Przenoszenie obciążenia → Cofanie wideł → Jazda → Podnoszenie → Pozycjonowanie

Jeśli żuraw porusza się szybciej, ale wymaga długiego czasu ustalania się w miejscu docelowym, teoretyczne zwiększenie prędkości może przynieść niewielkie korzyści praktyczne.

Lepszą strategią jest optymalizacja:

• Przyśpieszenie

• Zmniejszenie prędkości

• Pozycjonowanie

• Czas rozliczenia

• Ruch wideł

• Synchronizacja podnoszenia

• Przeniesienie obciążenia

• Opóźnienie komunikacji

• Odpowiedź czujnika

• Koordynacja ruchu

Dlatego właśnie cenne jest wysokowydajne sterowanie serwomechanizmem: uwzględnia ono dynamiczne zachowanie całego cyklu ruchu , a nie tylko maksymalne obroty.

Silniki serwo AC do jazdy poziomej, podnoszenia i osi wideł

Układnica AS/RS nie wykonuje tylko jednego ruchu. Musi przemieszczać się przez korytarz magazynu, podnosić ładunek na różne poziomy regałów i dokładnie wysuwać lub cofać widły, aby zakończyć cykl przechowywania lub pobierania.

Chociaż te trzy ruchy są częścią tej samej maszyny, ich wymagania motoryczne są różne. Pozioma oś jazdy priorytetem jest dynamiczne przyspieszanie i precyzyjne zatrzymanie, oś podnoszenia wymaga wysokiego momentu obrotowego i niezawodnego utrzymywania ładunku, natomiast oś wideł kładzie nacisk na kompaktową integrację i powtarzalne pozycjonowanie.

Z tego powodu wybranie jednej standardowej konfiguracji serwomotoru AC dla każdej osi nie zawsze jest najbardziej praktycznym podejściem. Silnik, skrzynia biegów, enkoder, hamulec, napęd i profil ruchu powinny być dopasowane do specyficznych wymagań każdej osi.

1. Silniki serwo AC dla poziomej osi jazdy

Pozioma oś jazdy przesuwa układnicę wzdłuż korytarza magazynowego. W wielu szybkich systemach AS/RS jest to jedna z najbardziej wymagających osi ruchu, ponieważ silnik musi przyspieszyć dużą poruszającą się masę, a następnie dokładnie zatrzymać żuraw w docelowej lokalizacji regału.

Ruchoma masa może obejmować:

• Maszt dźwigu

• Załaduj wózek

• Mechanizm widełkowy

• Paleta

• Produkt

• Kable i nośniki kabli

• Koła

• Elementy przekładni

Dlatego serwosilnik jezdny potrzebuje wystarczającego ciągłego momentu obrotowego i szczytowego momentu obrotowego, aby wytrzymać zarówno normalną pracę, jak i przyspieszenie.

Typowa sekwencja podróży to:

Zatrzymanie → Przyspieszenie → Jazda z dużą prędkością → Zwalnianie → Dokładne pozycjonowanie → Zatrzymanie

Celem nie jest po prostu maksymalizacja prędkości jazdy. Żuraw musi także minimalizować wibracje i czas osiadania.

Kluczowe wymagania dotyczące serwomotoru podróżnego

Odpowiedni silnik serwo AC do poziomego ruchu AS/RS może wymagać:

• Wysoki szczytowy moment obrotowy

• Praca z dużą prędkością

• Szybka reakcja na moment obrotowy

• Dokładne sprzężenie zwrotne z enkoderem

• Płynne przyspieszanie i zwalnianie

• Możliwość pozycjonowania przy niskiej prędkości

• Praca w wysokim cyklu

• Kompatybilność skrzyni biegów

• Zdolność hamowania regeneracyjnego

• Kompatybilność komunikacji przemysłowej

przełożenie skrzyni biegów . Szczególnie ważne jest Określa zależność między prędkością silnika a prędkością koła i wpływa na dostępny wyjściowy moment obrotowy.

Na przykład zwiększenie przełożenia redukcji może zwiększyć wyjściowy moment obrotowy przy jednoczesnym zmniejszeniu prędkości koła. Prawidłowe przełożenie należy zatem obliczyć na podstawie wymaganej prędkości jazdy, średnicy koła, prędkości silnika, przyspieszenia i całkowitej masy ruchomej.

2. Jak serwomotory poprawiają pozycjonowanie poziome

Układnica może wymagać zatrzymania się w setkach lub tysiącach miejsc składowania. Dlatego osiągnięcie prawidłowych współrzędnych korytarza jest podstawową częścią wydajności AS/RS.

Enkoder dostarcza informację zwrotną do serwonapędu, umożliwiając systemowi sterowania porównanie żądanego ruchu z rzeczywistym ruchem silnika.

Jednakże pozycja silnika nie musi być identyczna z pozycją dźwigu.

Czynniki mechaniczne, takie jak:

• Luz w skrzyni biegów

• Poślizg koła

• Warunki kolejowe

• Luz sprzęgła

• Ugięcie konstrukcyjne

• Zużycie mechaniczne

może mieć wpływ na ostateczną pozycję.

W przypadku systemów o wysokiej dokładności serwo sprzężenie zwrotne można zatem połączyć z zewnętrznymi technologiami pozycjonowania, takimi jak pomiary laserowe, pozycjonowanie za pomocą kodów kreskowych lub czujniki referencyjne.

Rezultatem jest wielowarstwowa strategia pozycjonowania:

Enkoder serwo → Pozycja silnika → Przekładnia mechaniczna → Zewnętrzne odniesienie pozycji → Rzeczywista pozycja dźwigu

Jest to szczególnie przydatne, gdy żuraw pracuje z dużą prędkością, ale musi zwolnić i dokładnie ustawić się, zanim widły wejdą na zębatkę.

3. Silniki serwo AC dla osi podnoszenia

Oś podnoszenia ma zasadniczo inne wymagania niż jazda pozioma.

Zamiast przesuwać dużą masę po poziomej szynie, silnik podnoszący musi podnosić i opuszczać ładunek wbrew sile grawitacji.

Oznacza to, że moment obrotowy i hamowanie stają się szczególnie ważne.

Serwomotor podnoszenia może wymagać obsługi:

• Maksymalna waga palety

• Załaduj ciężar wózka

• Masa mechanizmu widełkowego

• Przeciwwaga, jeśli ma zastosowanie

• Prędkość podnoszenia

• Przyśpieszenie

• Zmniejszenie prędkości

• Sprawność skrzyni biegów

• Wymiary bębna, koła pasowego lub koła łańcuchowego

• Obciążenie grawitacyjne

• Ciągła służba

Uproszczoną zależność momentu unoszącego można wyrazić jako:

T = F × r / η

Gdzie:

• T = wymagany wyjściowy moment obrotowy

• F = siła podnoszenia

• r = efektywny promień mechaniczny

• η = wydajność transmisji

Rzeczywiste obliczenia powinny również uwzględniać moment przyspieszający, straty mechaniczne, bezwładność i odpowiedni margines inżynieryjny.

4. Dlaczego hamowanie ma kluczowe znaczenie dla osi podnoszenia

Oś podnoszenia wymaga dodatkowej uwagi, ponieważ ładunek może być zawieszony nad podłożem.

Po zatrzymaniu silnika lub odłączeniu zasilania może zaistnieć potrzeba mechanicznego utrzymania obciążenia w systemie.

Z tego powodu serwomotor podnoszenia można skonfigurować z mechanicznym hamulcem zatrzymującym.

Hamulec należy oceniać według:

• Maksymalne obciążenie

• Przełożenie skrzyni biegów

• Mechanizm podnoszący

• Wymagany moment trzymający

• Warunki zatrzymania

• Reakcja hamulca

• Architektura bezpieczeństwa

Ważne jest, aby rozróżnić STO od hamulca mechanicznego.

Funkcja bezpiecznego wyłączania momentu zapobiega generowaniu momentu obrotowego przez silnik w odpowiednich warunkach bezpieczeństwa, ale samego STO nie należy traktować jako mechanicznego mechanizmu utrzymującego obciążenie podwieszonego obciążenia.

Dlatego kompletny system podnoszenia powinien uwzględniać łącznie sterowanie silnikiem, hamowanie mechaniczne i bezpieczeństwo maszyny.

5. Szybkość podnoszenia i dokładność pozycji

Oś podnoszenia musi nie tylko sięgać do prawidłowego poziomu regału; musi tam dotrzeć bezproblemowo.

Jeśli silnik podnoszący zwalnia zbyt agresywnie, może to spowodować:

• Obciążenie wahadłowe

• Wibracje masztu

• Wstrząs mechaniczny

• Ruch palet

• Przekroczenie pozycji

może Profil przyspieszania i zwalniania według krzywej S pomóc w ograniczeniu nagłych zmian przyspieszenia.

Praktyczna sekwencja może wyglądać następująco:

Szybkie podnoszenie → Kontrolowane zwalnianie → Podejście z małą prędkością → Potwierdzenie pozycji

Dzięki temu żuraw może szybko przemieszczać się między poziomami regałów, zachowując jednocześnie kontrolowany ruch podczas końcowego etapu pozycjonowania.

W przypadku sprzętu AS/RS wysokiego składowania ta równowaga pomiędzy szybkością i stabilnością może mieć bezpośredni wpływ na ogólny cykl przechowywania i wyszukiwania.

6. Silniki serwo AC dla osi wideł

Oś wideł odpowiada za przenoszenie palety pomiędzy układnicą a regałem magazynowym.

Chociaż mechanizm wideł może przenosić mniejszą masę całkowitą niż sam żuraw, wymagania dotyczące jego pozycjonowania mogą być bardzo wysokie.

Widły muszą sięgać na odpowiednią głębokość, prawidłowo zaczepiać paletę i cofać się bez kontaktu z konstrukcją regału.

Dlatego serwomotor może priorytetowo traktować:

• Dokładne pozycjonowanie

• Powtarzalność

• Płynny ruch przy niskiej prędkości

• Kompaktowy rozmiar

• Szybka reakcja do przodu/do tyłu

• Niezawodne wykrywanie limitów

• Kompatybilność mechaniczna

Ruch wideł zwykle następuje po osiągnięciu przez żuraw docelowej pozycji poziomej i pionowej.

Oznacza to, że dokładność pozycjonowania wideł zależy częściowo od dokładności poprzedzających osi jazdy i podnoszenia.

7. Dlaczego pozycjonowanie wideł wymaga precyzyjnego sterowania serwomechanizmem

Weź pod uwagę paletę, którą należy włożyć do regału.

Jeśli żuraw zostanie ustawiony nieprawidłowo, widły mogą wejść na niewłaściwą wysokość lub współrzędną poziomą.

Jeśli widelec wysunie się za daleko, może potencjalnie kolidować z elementami stelaża.

Jeśli nie sięga wystarczająco daleko, paleta może nie zostać prawidłowo przeniesiona.

Dlatego serwomechanizm wideł wymaga przewidywalnego ruchu zarówno przy wysokich, jak i niskich prędkościach.

Typowy ruch wideł można podzielić na:

Szybkie wysuwanie → Kontrolowane zwalnianie → Pozycja końcowa → Przenoszenie obciążenia → Kontrolowane cofanie

Takie podejście pozwala systemowi zmniejszyć prędkość przed końcowym etapem wkładania lub ekstrakcji.

8. Porównanie wymagań serwo w trzech osiach

Porównanie to pokazuje, dlaczego konfiguracja serwomechanizmu specyficzna dla osi może być cenna w sprzęcie AS/RS.

Ta sama specyfikacja silnika może nie zapewniać najlepszej kombinacji momentu obrotowego, prędkości, wymiarów i wydajności sterowania dla wszystkich trzech mechanizmów.

9. Jedna platforma serwo, wiele konfiguracji

Dla producentów AS/RS zastosowanie wspólnej platformy serwosilników o różnych konfiguracjach może zapewnić praktyczną równowagę pomiędzy dostosowywaniem a standaryzacją.

Na przykład producent może używać różnych wersji tej samej platformy serwo do:

Oś podróży

• Wyższa moc

• Wyższy szczytowy moment obrotowy

• Skrzynia biegów

• Praca z dużą prędkością

• Informacje zwrotne od kodera

Oś podnoszenia

• Wyższy ciągły moment obrotowy

• Hamulec mechaniczny

• Skrzynia biegów

• Kontrolowane zejście

• Informacje zwrotne w wysokiej rozdzielczości

Oś wideł

• Niższa moc

• Kompaktowe wymiary

• Wysoka powtarzalność pozycjonowania

• Szybka reakcja do przodu/do tyłu

Takie podejście może uprościć rozwój produktu, jednocześnie dostosowując silnik do każdej osi.

10. Dopasowanie serwomotoru i skrzyni biegów

Serwosilnika nigdy nie należy oceniać w oderwaniu od układu przeniesienia napędu.

Dla osi jezdnej przekładnia musi zapewniać wystarczający moment obrotowy koła przy zachowaniu wymaganej maksymalnej prędkości jazdy.

Do podnoszenia skrzynia biegów musi zapewniać wystarczający moment obrotowy, aby podnieść ładunek i współpracować z układem hamulcowym.

Dla osi wideł przekładnia powinna zapewniać wymaganą prędkość wysuwania i dokładność pozycjonowania bez nadmiernych luzów.

Do ważnych parametrów skrzyni biegów należą:

• Współczynnik redukcji

• Znamionowy wyjściowy moment obrotowy

• Szczytowy wyjściowy moment obrotowy

• Reakcja

• Efektywność

• Sztywność mechaniczna

• Żywotność

• Wymiary montażowe

Przekładnia o niskim luzie może być szczególnie przydatna, gdy zastosowanie wymaga precyzyjnego pozycjonowania i częstych zmian kierunku.

11. Wybór enkodera dla osi serwa AS/RS

Dobór enkodera powinien opierać się na kompletnym systemie sterowania ruchem.

Odpowiednie parametry obejmują:

• Rezolucja

• Informacje zwrotne przyrostowe lub absolutne

• Możliwość pracy w trybie jedno- lub wieloobrotowym

• Protokół informacji zwrotnej

• Maksymalna prędkość

• Kompatybilność napędu

• Odporność środowiska

W przypadku systemów AS/RS o dużej częstotliwości cykli, enkoder powinien być również odpowiedni do środowiska operacyjnego i oczekiwanej żywotności.

Enkoder o wysokiej rozdzielczości może dostarczyć serwonapędowi bardziej szczegółowe informacje o położeniu, ale ogólna dokładność maszyny w dalszym ciągu zależy od mechanicznej przekładni i zewnętrznego systemu pozycjonowania.

12. Komunikacja pomiędzy serwonapędami i sterownikiem AS/RS

Trzy osie muszą działać jako skoordynowany system.

Na przykład dźwig nie powinien wysuwać wideł, dopóki osie jazdy i podnoszenia nie osiągną prawidłowego położenia.

Architektura sterowania może zatem wykorzystywać sieci przemysłowe takie jak:

• EterCAT

• PROFINET

• CANopen

• Sieć Ethernet/IP

• Modbus

Konkretny protokół zależy od sterownika PLC, kontrolera ruchu, serwonapędu i integratora systemu.

Szybka komunikacja może pomóc w koordynacji:

Pozycja jazdy + Pozycja podnoszenia + Pozycja wideł

Koordynacja ta jest niezbędna do niezawodnej, zautomatyzowanej obsługi palet.

13. Redukcja wibracji w osiach jazdy i podnoszenia

Jazda z dużą prędkością i podnoszenie mogą powodować wibracje konstrukcyjne.

Rozwiązanie powinno łączyć:

• Prawidłowy dobór silnika

• Właściwy dobór skrzyni biegów

• Dopasowanie bezwładnościowe

• Profile ruchu w kształcie litery S

• Strojenie wzmocnienia serwa

• Tłumienie rezonansu

• Kontrolowane hamowanie

• Sztywność mechaniczna

• Dokładne informacje zwrotne dotyczące pozycjonowania

Celem jest skrócenie czasu ustalania , a nie tylko zmniejszenie maksymalnej prędkości.

Żuraw, który porusza się szybko, ale wymaga dużo czasu, aby zatrzymać oscylacje, może nie zapewnić krótszego całkowitego cyklu.

14. Dlaczego dostosowywanie OEM ma znaczenie dla tych trzech osi

Producenci sprzętu AS/RS często mają różne wymagania dotyczące mechanizmów jazdy, podnoszenia i wideł.

Dostosowanie OEM może dotyczyć:

• Wymiary silnika

• Rozmiar wału

• Kołnierz montażowy

• Typ enkodera

• Konfiguracja hamulca

• Przełożenie skrzyni biegów

• Długość kabla

• Pozycja złącza

• Napięcie znamionowe

• Zakres momentu obrotowego

• Wymagania komunikacyjne

Na przykład silnik podnoszący może wymagać hamulca, podczas gdy silnik jezdny nie. Silnik widełkowy może wymagać zwartej obudowy, podczas gdy silnik jezdny może stawiać na maksymalny moment obrotowy.

Dostosowanie umożliwia konfigurację silnika zgodną z projektem maszyny, zamiast zmuszać maszynę do pracy ze standardowym silnikiem.

15. Jak wybrać odpowiedni serwomotor AC dla każdej osi AS/RS

Przed wyborem silnika producenci AS/RS powinni przygotować dane aplikacyjne.

Dla poziomej osi jazdy

Określić:

• Całkowita masa ruchoma

• Maksymalna prędkość jazdy

• Średnica koła

• Przyśpieszenie

• Zmniejszenie prędkości

• Przełożenie skrzyni biegów

• Opór szyny

• Cykl pracy

• Wymagana dokładność pozycjonowania

Dla osi podnoszenia

Określić:

• Maksymalna ładowność

• Załaduj ciężar wózka

• Prędkość podnoszenia

• Wysokość podnoszenia

• Przyśpieszenie

• Średnica koła pasowego lub bębna

• Przełożenie skrzyni biegów

• Wymagany moment trzymający

• Wymagania dotyczące hamulców

• Cykl pracy

Dla osi wideł

Określić:

• Masa widelcowa

• Maksymalne obciążenie

• Odległość przedłużenia

• Wymagana prędkość przedłużania

• Dokładność pozycjonowania

• Częstotliwość cykli

• Dostępna przestrzeń instalacyjna

• Typ transmisji

Informacje te pozwalają dostawcy silnika ocenić rzeczywiste zastosowanie, zamiast wybierać silnik wyłącznie na podstawie mocy znamionowej.

16. JKONGMOTOR Silniki serwo AC do zastosowań AS/RS

Producentom AS/RS firma JKONGMOTOR może dostarczyć rozwiązania serwomotorów prądu przemiennego zaprojektowane z myślą o wymaganiach ruchu specyficznych dla aplikacji.

Rozwiązanie można ocenić pod kątem wymagań:

• Oś podróży

• Oś podnoszenia

• Oś wideł

Konfiguracja OEM może uwzględniać takie kwestie, jak moc silnika, moment obrotowy, wymiary, konfiguracja wału, enkoder, hamulec, dopasowanie skrzyni biegów, układ kabli i zgodność z systemem sterowania.

W przypadku nowych platform AS/RS proces rozwoju może przebiegać następująco:

Analiza aplikacji → Wybór silnika → Projekt interfejsu mechanicznego → Prototyp → Testowanie → Optymalizacja → Produkcja seryjna

Podejście to umożliwia ocenę serwomotoru jako części kompletnego układu ruchu, a nie jako izolowanego komponentu katalogowego.

Wniosek

Układnica AS/RS wykorzystuje kilka skoordynowanych osi ruchu, a każda z nich ma inne wymagania dotyczące serwomotoru.

Pozioma oś ruchu wymaga dużej dynamiki, pracy z dużą prędkością i precyzyjnego zatrzymywania. Oś podnoszenia wymaga wysokiego momentu obrotowego, kontrolowanego ruchu pionowego i niezawodnego utrzymywania ładunku. Oś wideł wymaga kompaktowej integracji, płynnego ruchu i wysoce powtarzalnego pozycjonowania.

Z tego powodu efektywne sterowanie ruchem AS/RS opiera się na dopasowaniu serwomotoru AC do rzeczywistej funkcji mechanicznej każdej osi.

Gdy moc silnika, moment obrotowy, przełożenie skrzyni biegów, enkoder, hamulec, profil ruchu i architektura sterowania są odpowiednio skoordynowane, układnica może osiągnąć lepszą równowagę pomiędzy dużą prędkością, dokładnością pozycjonowania, płynną pracą, niezawodnością i całkowitym czasem cyklu przechowywania i pobierania.

W przypadku producentów OEM AS/RS najbardziej praktycznym podejściem jest współpraca z producentem serwomotorów, który może obsługiwać zarówno standardowe platformy serwo, jak i dostosowywanie OEM do konkretnych zastosowań , umożliwiając projektowanie osi jazdy, podnoszenia i wideł w oparciu o rzeczywiste wymagania żurawia.

Serwo AC a silnik konwencjonalny dla AS/RS

Konwencjonalny silnik indukcyjny z napędem o zmiennej częstotliwości może nadawać się do wielu zastosowań przemysłowych.

Jednakże wymagające aplikacje AS/RS mogą wymagać bardziej szczegółowego sterowania ruchem.

Wybór powinien ostatecznie opierać się na kompletnym projekcie maszyny. Nie każda oś AS/RS wymaga tej samej technologii silnika.

Typowe problemy przy wyborze niewłaściwego serwosilnika

Silnik może mieć prawidłową moc znamionową, a mimo to działać słabo w zastosowaniu AS/RS.

Niewystarczający szczytowy moment obrotowy

Silnik może pracować normalnie, ale przy w pełni załadowanej palecie może powodować trudności podczas przyspieszania.

Nadmierna bezwładność

Serwomechanizm może być trudny do dostrojenia, powodując powolną dynamiczną reakcję lub niestabilne zachowanie.

Nieprawidłowe przełożenie skrzyni biegów

Żuraw może osiągnąć żądaną prędkość, ale nie może mieć wystarczającego wyjściowego momentu obrotowego lub wytwarzać nadmierną prędkość na kole.

Zły wybór enkodera

System może nie mieć wystarczającej rozdzielczości sprzężenia zwrotnego, aby zapewnić wymaganą wydajność pozycjonowania.

Nadmierne przyspieszenie

Silnik może mieć wystarczającą moc, ale konstrukcja żurawia może nadmiernie wibrować.

Nieodpowiednia konstrukcja hamulca

Oś podnosząca wymaga szczególnej uwagi w celu utrzymania ładunku po odłączeniu zasilania.

Zła konfiguracja kabla

Długie, poruszające się kable i powtarzający się ruch dźwigu mogą powodować problemy z instalacją i niezawodnością, jeśli system kabli i złączy nie zostanie odpowiednio wybrany.

Praktyczny wzór na wysoce dynamiczny ruch AS/RS

Przydatnym sposobem myślenia o całej aplikacji jest:

Wydajność pozycjonowania = reakcja silnika + jakość sprzężenia zwrotnego + precyzja mechaniczna + profil ruchu + strojenie sterowania

I:

Wydajność = Wydajność jazdy + Przyspieszenie + Zwalnianie + Czas ustalania + Cykl obsługi obciążenia

To wyjaśnia, dlaczego zwykły zakup serwosilnika o większej mocy niekoniecznie zapewnia szybszy system AS/RS.

Silnik musi być odpowiednio dopasowany do układu mechanicznego i strategii sterowania.

Końcowe uwagi dotyczące wysoce dynamicznego pozycjonowania AS/RS

Osiągnięcie wysoce dynamicznego pozycjonowania w układnicy AS/RS nie polega po prostu na zainstalowaniu szybkiego silnika.

Najbardziej wydajne systemy są projektowane w oparciu o interakcję pomiędzy serwomotorem, serwonapędem, enkoderem, skrzynią biegów, konstrukcją mechaniczną, zewnętrznymi czujnikami pozycjonowania, profilem ruchu i systemem sterowania magazynem.

Serwosilnik prądu przemiennego stanowi podstawę dynamicznego sterowania. Koder dostarcza informację zwrotną. Napęd reguluje moment obrotowy i prędkość. Skrzynia biegów przetwarza charakterystykę silnika na użyteczną moc mechaniczną. System pozycjonowania potwierdza fizyczną lokalizację maszyny. Na koniec kontroler ruchu koordynuje cały cykl.

Dlatego w przypadku szybkich urządzeń AS/RS najbardziej praktycznym celem projektowym nie jest maksymalna prędkość silnika , ale maksymalna użyteczna przepustowość przy kontrolowanym przyspieszeniu, krótkim czasie ustalania, niezawodnym pozycjonowaniu i powtarzalnym działaniu.

Dla producentów OEM układnic to podejście na poziomie systemu może stanowić różnicę między silnikiem, który po prostu porusza maszyną, a rozwiązaniem serwomotoru zaprojektowanym z myślą o wysoce dynamicznym, zautomatyzowanym składowaniu i pobieraniu.

Często zadawane pytania

1. Jaki typ serwosilnika AC jest odpowiedni dla układnicy AS/RS?

Odpowiedni silnik serwo prądu przemiennego zależy od osi żurawia, ładunku, prędkości, przyspieszenia, przełożenia skrzyni biegów, cyklu pracy i wymagań dotyczących pozycjonowania. Osie jazdy, podnoszenia i wideł zwykle wymagają różnych konfiguracji momentu obrotowego, prędkości, hamulca i konfiguracji mechanicznej.

2. Dlaczego serwomotory prądu przemiennego są używane do jazdy poziomej AS/RS?

Serwosilniki prądu przemiennego zapewniają wysoką dynamikę, dokładną kontrolę prędkości, sprzężenie zwrotne z enkoderem oraz kontrolowane przyspieszanie i zwalnianie . Te cechy pomagają układnicy szybko przemieszczać się po korytarzu, jednocześnie zapewniając dokładne pozycjonowanie w docelowym miejscu przechowywania.

3. Jakie wymagania dotyczące serwomotoru AC są ważne dla osi podnoszącej AS/RS?

Oś podnosząca generalnie wymaga wysokiego ciągłego i szczytowego momentu obrotowego, dokładnego sprzężenia zwrotnego położenia, kontrolowanego przyspieszania i zwalniania oraz odpowiedniego hamowania mechanicznego . Dobór silnika powinien uwzględniać maksymalny udźwig, prędkość podnoszenia, mechanizm podnoszenia, przełożenie skrzyni biegów, cykl pracy i wymagania dotyczące utrzymywania ładunku.

4. Dlaczego oś wideł AS/RS wymaga precyzyjnego sterowania serwomechanizmem?

Widły muszą dokładnie wsuwać się do regału i wycofywać z niego, nie uszkadzając palety, regału ani mechanizmu manipulacyjnego. Serwomotor zapewnia powtarzalne pozycjonowanie, kontrolowany ruch przy niskiej prędkości, szybką reakcję do przodu/do tyłu i dokładne zatrzymanie , które są ważne dla niezawodnego przenoszenia palet.

5. Czy jeden serwosilnik AC może być używany do wszystkich osi AS/RS?

Jest to technicznie możliwe w niektórych konstrukcjach maszyn, ale trzy osie często mają różne wymagania operacyjne. Mechanizmy jazdy, podnoszenia i wideł mogą wymagać różnych konfiguracji mocy, momentu obrotowego, prędkości, skrzyni biegów, hamulca, enkodera i konfiguracji montażu. Praktycznym rozwiązaniem może być wspólna platforma serwo z konfiguracjami specyficznymi dla osi.

6. W jaki sposób serwomotor AC poprawia dokładność pozycjonowania AS/RS?

System serwo AC wykorzystuje sprzężenie zwrotne enkodera do monitorowania ruchu silnika oraz regulacji położenia i prędkości. Jednak ostateczna dokładność żurawia zależy również od skrzyni biegów, przekładni, poślizgu kół, sztywności mechanicznej, luzu, zewnętrznych czujników pozycjonowania i układu sterowania . Dlatego też sprzężenie zwrotne serwa należy uważać za część kompletnej architektury pozycjonowania.

7. Czy serwomotor podnoszenia AS/RS potrzebuje hamulca?

Oś podnosząca może wymagać mechanicznego hamulca trzymającego, gdy konstrukcja musi utrzymać ładunek zawieszony pionowo, gdy moment obrotowy silnika jest niedostępny. Hamulec należy dobrać w zależności od obciążenia, układu przeniesienia napędu, wymaganego momentu trzymającego i projektu bezpieczeństwa maszyny. STO i mechaniczne utrzymywanie obciążenia nie powinny być traktowane jako ta sama funkcja.

8. W jaki sposób serwomotory AC mogą zmniejszyć wibracje w szybkich żurawiach AS/RS?

Wibracje można wyeliminować poprzez odpowiednie dobranie rozmiaru silnika i skrzyni biegów, dopasowanie bezwładności, przyspieszanie i zwalnianie według krzywej S, strojenie serwomechanizmów, tłumienie rezonansów, sztywność mechaniczną i dokładne sprzężenie zwrotne . Samo zwiększenie prędkości lub przyspieszenia silnika niekoniecznie poprawia całkowity czas cyklu AS/RS.

9. Czy można dostosować serwomotory AC do urządzeń AS/RS?

Tak. Dostosowanie OEM może obejmować wymiary silnika, konfigurację wału i kołnierza, enkoder, skrzynię biegów, hamulec, kabel, złącze, znamionowy moment obrotowy, prędkość i inne wymagania specyficzne dla zastosowania . Dostosowanie jest szczególnie przydatne, gdy serwomotor musi pasować do dedykowanego układu napędowego układnicy.

10. Jakie informacje powinien podać producent AS/RS przy wyborze serwomotoru?

Najbardziej przydatne informacje obejmują całkowitą masę ruchomą, maksymalny ładunek, prędkość jazdy, prędkość podnoszenia, przyspieszanie, zwalnianie, wymiary kół lub przekładni, przełożenie skrzyni biegów, cykl pracy, dokładność pozycjonowania, przestrzeń montażową, wymagania dotyczące enkodera, wymagania dotyczące hamulców i protokół sterowania . Dokładne dane aplikacji pozwalają dostawcy silnika ocenić cały system ruchu, zamiast wybierać silnik wyłącznie na podstawie mocy znamionowej.