Ako dosiahnuť vysokodynamické polohovanie v stohovacích žeriavoch AS/RS pomocou striedavých servomotorov?

Moderné sklady sú pod neustálym tlakom skladovať viac tovaru na menšom priestore, rýchlejšie presúvať palety, znižovať chyby pri polohovaní a udržiavať spoľahlivú prevádzku 24 hodín denne . To je jeden z dôvodov, prečo sa automatizované skladovacie a zberné systémy alebo AS/RS stávajú čoraz dôležitejšími v skladoch s vysokou hustotou, výrobnej logistike, distribučných centrách a automatizovaných výrobných zariadeniach.

V centre mnohých paletových AS/RS systémov je zakladačový žeriav . Musí ísť horizontálne cez úzku uličku, zdvíhať bremená vertikálne do rôznych úrovní regálov a ovládať zariadenie na manipuláciu s nákladom na ukladanie alebo vyberanie paliet. Tieto pohyby musia byť presne koordinované. Malá chyba polohovania môže mať za následok nesprávne vloženie palety, kolíziu s regálom, zbytočné korekčné pohyby alebo dlhší cyklus skladovania a vyberania.

Z tohto dôvodu nie je motor používaný pre osi pohybu, zdvíhania a manipulácie len zdrojom rotačnej sily. Je súčasťou stroja architektúry riadenia pohybu .

Pre vysoko dynamické AS/RS aplikácie, Striedavé servomotory môžu poskytnúť kombináciu krútiaceho momentu, regulácie rýchlosti, spätnej väzby, riadenia zrýchlenia, odozvy polohovania a komunikácie potrebnej na koordináciu náročných profilov pohybu.

Čo je to stohovací žeriav AS/RS?

, Zakladačový žeriav AS/RS tiež nazývaný stohovací žeriav, skladovací a vyzdvihovací stroj (SRM), alebo automatizovaný skladovací a vyťahovací žeriav , je automatizovaný stroj na manipuláciu s materiálom určený na premiestňovanie tovaru medzi skladovými miestami a určenými vstupnými/výstupnými stanicami.

Typický paletový stohovací žeriav pracuje v troch hlavných smeroch pohybu:

• Horizontálny pohyb pozdĺž skladovej uličky

• Vertikálne zdvíhanie na dosiahnutie rôznych úrovní stojana

• Manipulácia s nákladom pomocou teleskopickej vidlice, kyvadlovej vidlice alebo iného vyťahovacieho mechanizmu

Stroj bežne spolupracuje so systémom riadenia skladu (WMS), riadiacim systémom skladu (WCS), PLC, snímačmi, polohovacími zariadeniami a pohonmi.

Na rozdiel od konvenčného vysokozdvižného vozíka je stohovací žeriav navrhnutý tak, aby fungoval v definovanej uličke a opakoval automatizované príkazy na skladovanie a vyberanie s obmedzeným ľudským zásahom.

To vytvára veľmi odlišné požiadavky na motor.

Motor musí opakovane zrýchľovať, spomaľovať, zastavovať, cúvať a premiestňovať stroj pri zmene podmienok zaťaženia. Zároveň môže byť konštrukcia žeriavu vysoká a relatívne flexibilná, čo znamená, že agresívne zrýchlenie môže spôsobiť vibrácie stožiara, ktoré priamo ovplyvňujú presnosť polohovania.

Výskum dynamiky stohovač-žeriav špecificky identifikoval vysoké dynamické zaťaženie a vibrácie stožiara ako faktory, ktoré môžu znížiť stabilitu stroja a presnosť polohovania.

Prečo sú stohovacie žeriavy AS/RS také náročné?

Základná požiadavka znie jednoducho: presunúť paletu z bodu A do bodu B.

V praxi je pohybový profil oveľa komplikovanejší.

Stohovací žeriav môže potrebovať:

1. Rýchlo zrýchlite z pokoja.

2. Cestujte vysokou rýchlosťou úzkou uličkou.

3. Pred dosiahnutím cieľového miesta spomaľte.

4. Zastavte sa v malom polohovacom okienku.

5. Zdvihnite alebo spustite ťažký náklad.

6. Ovládanie vysúvania a zasúvania vidlice.

7. Kompenzujte kolísanie zaťaženia.

8. Opakujte rovnaký cyklus tisíckrát.

9. Koordinujte niekoľko osí bez nadmerných vibrácií.

10. Neustále komunikujte s riadiacou jednotkou stroja a systémom automatizácie skladu.

Komerčné špecifikácie AS/RS ilustrujú, aké náročné môžu byť tieto systémy. V závislosti od konštrukcie stroja môžu stohovacie žeriavy kombinovať vysoké rýchlosti pojazdu, významné rýchlosti zdvíhania, značné užitočné zaťaženia a požiadavky na polohovanie na milimetrovej úrovni.

Tu je vysoko dynamické riadenie pohybu servopohonu . dôležité

Jkongmotor Prispôsobené pohyby servomotora

Poskytovateľ riešenia integrovaného jednosmerného servomotora na jednom mieste

Čo znamená vysokodynamické polohovanie?

Vysokodynamické polohovanie neznamená jednoducho 'pohybujte sa rýchlejšie'.

Vysokodynamické polohovanie pre stohovací žeriav AS/RS znamená, že motor a pohonný systém môžu rýchlo zrýchľovať, presne riadiť rýchlosť, plynulo spomaľovať, ustáliť sa v cieľovej polohe a udržiavať opakovateľnosť pri meniacich sa mechanických podmienkach..

Užitočná pohybová sekvencia môže byť reprezentovaná ako:

Zrýchlenie → Jazda vysokou rýchlosťou → Riadené spomalenie → Jemné polohovanie → Potvrdenie polohy

Najťažší je prechod medzi týmito fázami.

Ak je zrýchlenie príliš agresívne, stožiar môže vibrovať.

Ak sa spomaľovanie spustí príliš neskoro, žeriav môže prekmitať.

Ak má motor nedostatočný krútiaci moment, pohon môže zápasiť s ťažkou paletou alebo meniacim sa nákladom.

Ak je odozva ovládania príliš pomalá, stroj môže vyžadovať dodatočné korekčné pohyby.

Ak je rozlíšenie spätnej väzby nedostatočné, regulátor má menej informácií na určenie skutočnej polohy hriadeľa.

Cieľom teda nie je samotná maximálna rýchlosť. Cieľom je vysoká priepustnosť s riadeným pohybom a predvídateľným polohovaním.

Prečo si mnohí dizajnéri AS/RS vyberajú AC servomotory?

Pre náročné aplikácie zakladač-žeriav ponúkajú striedavé servomotory niekoľko charakteristík, ktoré zodpovedajú požiadavkám automatizovaného pohybu.

1. Spätná väzba presnej polohy

Servomotor normálne pracuje so spätnou väzbou z kódovača alebo iného snímača polohy.

Regulátor môže porovnať prikázanú polohu so skutočnou polohou motora a plynule upravovať odozvu motora.

Táto architektúra s uzavretou slučkou sa zásadne líši od jednoduchého použitia pevného napätia alebo frekvencie na konvenčný motor.

Pre zariadenia AS/RS je spätná väzba užitočná najmä počas:

• Polohovanie

• Zrýchlenie

• Spomalenie

• Nízkorýchlostná prevádzka

• Zvrat

• Navádzanie domov

• Variácia zaťaženia

• Jemné polohovanie

Niektoré priemyselné servosystémy tiež podporujú dodatočné spätnoväzbové kanály pre presnejšie riadenie v uzavretej slučke a kompenzáciu mechanických nedokonalostí, ako je vôľa a flexibilita.

2. Rýchle zrýchlenie a spomalenie

Systém AS/RS prináša produktivitu z doby cyklu.

Čím rýchlejšie dokáže žeriav dokončiť skladovací alebo vyskladňovací cyklus bez ohrozenia stability, tým viac transakcií môže sklad potenciálne spracovať.

AC servosystém môže byť nakonfigurovaný na riadené zrýchľovanie a spomaľovanie namiesto jednoduchého prepínania medzi plnou rýchlosťou a zastavením.

To umožňuje inžinierom vytvoriť pohybový profil okolo mechanických charakteristík žeriavu.

Napríklad:

0 → zrýchlenie → jazda vysokou rýchlosťou → riadené spomalenie → priblíženie nízkou rýchlosťou → zastavenie

Presné hodnoty závisia od konštrukcie žeriavu, užitočného zaťaženia, prevodovky, priemeru kolies, zdvíhacieho mechanizmu, geometrie regálu a bezpečnostných požiadaviek.

3. Vysoký krútiaci moment počas dynamickej prevádzky

Stohovací žeriav nefunguje vždy pri rovnakom mechanickom zaťažení.

Cestná os sa môže pohybovať:

• Prázdny nosič nákladu

• Čiastočne naložený nosič

• Plná paleta

• Paleta s nákladom mimo stredu

Zdvíhacia os zažíva ešte väčšie zmeny, pretože motor musí prekonať gravitačné zaťaženie a mechanický prenosový systém.

Z tohto dôvodu by výber motora mal zohľadňovať trvalý krútiaci moment, špičkový krútiaci moment, krútiaci moment zrýchlenia, zotrvačnosť, prevodový pomer, pracovný cyklus a požiadavky na brzdenie, a nie spoliehať sa len na menovitý výkon motora.

4. Stabilné ovládanie nízkej rýchlosti

Vysokorýchlostná jazda dostane žeriav blízko cieľa.

Nízkorýchlostné ovládanie ho dostane do správnej polohy.

Konečná fáza polohovania je preto mimoriadne dôležitá.

Dobrý servosystém dokáže udržiavať kontrolovaný pohyb pri nízkej rýchlosti a hladko prechádzať z vysokorýchlostnej jazdy na jemné polohovanie.

To znižuje potrebu náhleho zastavenia a opakovaných nápravných pohybov.

5. Potlačenie vibrácií

Hlavnou výzvou vo výškových stohovacích žeriavoch sú mechanické vibrácie.

Vysoký stožiar nie je dokonale pevný. Prudké zrýchlenie a spomalenie môže vyvolať štrukturálne režimy.

Výsledná oscilácia môže predĺžiť čas ustálenia a spôsobiť, že konečná poloha bude menej stabilná.

Servosystémy môžu zahŕňať potlačenie vibrácií, kompenzáciu rezonancie, filtrovanie zárezov a starostlivo vyladené profily zrýchlenia na zníženie budenia mechanických rezonancií.

Moderné servoplatformy explicitne poskytujú funkcie na potlačenie vibrácií a rezonancie pre aplikácie riadenia pohybu.

Vyladenie serva však nemôže kompenzovať nesprávne navrhnutú mechanickú štruktúru. Motor, prevodovka, koleso, stožiar, nosič nákladu, kódovač a riadiaci algoritmus sa musia považovať za jeden systém.

Aké funkcie by mal mať AC servomotor pre AS/RS?

Pri výbere striedavého servomotora pre stohovací žeriav AS/RS odporúčame skôr zhodnotiť celý systém pohonu, než sa pozerať iba na výkon motora.

Spätná väzba kódovača s vysokým rozlíšením

Rozlíšenie kódovača priamo ovplyvňuje množstvo informácií o polohe, ktoré má ovládač k dispozícii.

Pri náročných aplikáciách by kupujúci mali posúdiť:

• Rozlíšenie kódovača

• Absolútna alebo prírastková spätná väzba

• Možnosť jedného alebo viacerých otočení

• Komunikačný protokol

• Reakcia na spätnú väzbu

• Odolnosť voči životnému prostrediu

• Dĺžka kábla a požiadavky na inštaláciu

Správny kódovač závisí od architektúry stroja a spôsobu polohovania.

Vysoký špičkový krútiaci moment

Špičkový krútiaci moment je dôležitý počas:

• Zrýchlenie žeriavu

• Zdvíhanie bremena

• Rýchly obrat

• Núdzovo riadené spomalenie

• Štartovanie pri veľkom zaťažení

• Dynamické zmeny zaťaženia

Motor by sa nemal vyberať len na základe menovitých prevádzkových podmienok.

Vysokorýchlostná prevádzka

Os pohybu môže vyžadovať vysokú rýchlosť otáčania pri zachovaní stabilného krútiaceho momentu a spätnej väzby.

Na prevod otáčok motora na požadovanú rýchlosť a krútiaci moment kolesa je možné použiť prevodovku.

Správna kombinácia je teda:

Servomotor + prevodovka + koleso + mechanická záťaž + ovládací profil

namiesto jednoduchého výberu vysokorýchlostného motora.

Presná regulácia rýchlosti

Stabilná rýchlosť je dôležitá, pretože nekonzistentná rýchlosť ovplyvňuje načasovanie spomalenia a polohovanie.

Servopohon môže plynule regulovať motor podľa prikázanej rýchlosti a signálu spätnej väzby.

Ovládanie polohy

Pre automatizované skladovacie systémy je riadenie polohy ústredným prvkom aplikácie.

Ovládač môže prikazovať:

• Absolútna poloha

• Relatívny pohyb

• Navádzací pohyb

• Rýchlostný profil

• Zrýchlenie

• Spomalenie

• Tolerancia polohy

Servopohon potom prevedie tieto príkazy na krútiaci moment a otáčky motora.

Komunikačná schopnosť

Žeriav AS/RS zvyčajne komunikuje s architektúrou riadenia vyššej úrovne.

V závislosti od systému môžu inžinieri hodnotiť komunikačné rozhrania, ako napríklad:

• EtherCAT

• CANopen

• PROFINET

• Modbus

• EtherNet/IP

• Pulz a smer

Správne rozhranie závisí od PLC, ovládača pohybu, bezpečnostnej architektúry a systémového integrátora.

Brzdná schopnosť

Vertikálne zdvíhacie aplikácie si vyžadujú osobitnú pozornosť pri brzdení.

Motorová brzda môže byť potrebná na udržanie zaveseného bremena pri odpojení napájania.

Toto je obzvlášť dôležité, pretože Bezpečné vypnutie krútiaceho momentu (STO) samotné mechanicky neudrží zavesené bremeno . STO zabraňuje dodávaniu energie vytvárajúcej krútiaci moment do motora; v závislosti od systému môže byť potrebná dodatočná mechanická prídržná brzda alebo iný mechanizmus na zadržiavanie nákladu.

Toto rozlíšenie by sa malo zvážiť vo fáze návrhu mechanickej a funkčnej bezpečnosti.

Ako dosiahnuť vysokodynamické polohovanie krok za krokom

Krok 1: Vypočítajte skutočné mechanické zaťaženie

Začnite so skutočnou aplikáciou a nie katalógom motorov.

Vypočítať:

• Celková pohyblivá hmotnosť

• Maximálna hmotnosť palety

• Priemer kolesa

• Pomer prevodovky

• Valivý odpor

• Požiadavka na zrýchlenie

• Prípadný sklon

• Účinnosť prenosu

• Odrazená zotrvačnosť

• Požadovaný pracovný cyklus

Pre zdvíhaciu os zahrňte gravitačnú zložku a účinnosť zdvíhacieho mechanizmu.

Zjednodušený vzťah krútiaceho momentu možno vyjadriť ako:

T = F x r / η

kde:

• T = požadovaný výstupný krútiaci moment

• F = požadovaná sila

• r = efektívny mechanický polomer

• η = účinnosť prenosu

Konečný výber motora by mal zahŕňať aj krútiaci moment zrýchlenia a vhodnú inžiniersku rezervu.

Krok 2: Prispôsobte zotrvačnosť motora mechanickému systému

Zotrvačnosť motora je dôležitá, pretože servo musí zrýchľovať záťaž aj vlastný rotor.

Príliš veľký pomer zotrvačnosti môže sťažiť vyladenie systému.

Príliš malému motoru môže chýbať dostatočná rezerva krútiaceho momentu.

Cieľom je vyvážená kombinácia:

Zotrvačnosť motora + prevodový pomer + zotrvačnosť odrazeného zaťaženia

Pre vysoko dynamické aplikácie je zotrvačné prispôsobenie často rovnako dôležité ako menovitý výkon.

Krok 3: Vyberte správny prevodový pomer

Prevodovka mení vzťah medzi otáčkami motora a výstupným krútiacim momentom.

Vyšší redukčný pomer vo všeobecnosti poskytuje väčší výstupný krútiaci moment a nižšie výstupné otáčky.

Nižší redukčný pomer môže podporiť vyššiu výstupnú rýchlosť.

Správny pomer by sa preto mal určiť z:

Požadovaná rýchlosť kolesa + požadovaná rýchlosť jazdy + požadované zrýchlenie + dostupné otáčky motora + záťažový moment

Pri zdvíhacích mechanizmoch je potrebné dodatočne vyhodnotiť držanie bremena a bezpečnosť prevodovky a brzdového systému.

Krok 4: Vytvorte pohybový profil S-Curve

Jednoduchý lichobežníkový profil môže spôsobiť prudké zmeny v zrýchlení.

Profil S -krivky postupne mení zrýchlenie a spomalenie.

To môže pomôcť znížiť:

• Mechanický šok

• Pohyb palety

• Vibrácia stožiara

• Preklzávanie kolies

• Náraz prevodovky

• Čas vyrovnania

Riadenie krivky S sa už používa v systémoch pohybu stohovač-žeriav na dosiahnutie hladšieho zrýchlenia a spomalenia.

Pre vysoké stohovacie žeriavy to môže byť obzvlášť cenné, pretože mechanická konštrukcia môže mať relatívne nízku vlastnú frekvenciu.

Krok 5: Oddeľte hrubé a jemné polohovanie

Praktická stratégia určovania polohy môže využívať dve fázy.

Hrubé umiestnenie:

Žeriav sa rýchlo pohybuje smerom k cieľu.

Jemné umiestnenie:

Servo znižuje rýchlosť a približuje sa ku konečným súradniciam s väčšou kontrolou.

Tým sa zabráni tomu, aby sa stroj pokúsil dosiahnuť maximálnu rýchlosť a zároveň maximálnu presnosť.

Konečné priblíženie môže použiť príkaz menšej rýchlosti a užšiu toleranciu polohy.

Krok 6: Koordinujte vonkajšie snímače polohy

Servokóder informuje pohon, čo sa deje na hriadeli motora.

Hriadeľ motora však nie je to isté ako konečná fyzická poloha palety.

Mechanické faktory ako:

• Vôľa prevodovky

• Preklzávanie kolies

• Elasticita pásu

• Natiahnutie reťaze

• Vychýlenie stožiara

• Štrukturálne vibrácie

• Pohyb nákladu

môže spôsobiť chyby medzi polohou motora a skutočnou polohou stroja.

Z tohto dôvodu systémy AS/RS bežne kombinujú informácie z kódovača s technológiami určovania polohy, ako je určovanie polohy čiarovým kódom, meranie vzdialenosti laserom, fotoelektrické snímače alebo iné externé referenčné systémy . Príklady komerčných architektúr AS/RS využívajú kombinácie kódovača a lasera alebo polohovania čiarovým kódom na polohovanie na milimetrovej úrovni.

Samotné polohovanie motora nestačí

Jedným z najdôležitejších bodov v dizajne pohybu AS/RS je, že presnosť servopohonov sa automaticky nerovná presnosti stroja.

Predpokladajme, že kódovač poskytuje vysoko presnú spätnú väzbu na hriadeli motora.

Ak má prevodovka vôľu, koleso preklzáva alebo sa stožiar ohýba pri zaťažení, skutočná poloha palety sa môže stále líšiť od vypočítanej polohy motora.

Preto by sa mal polohovací reťazec považovať za:

Motor → Prevodovka → Prevodovka → Koleso/zdvíhací mechanizmus → Konštrukcia žeriavu → Zaťaženie

Každý mechanický prvok môže prispieť k chybe konečného polohovania.

Pre aplikácie s vysokou presnosťou sú najlepšie výsledky dosiahnuté kombináciou:

vysokovýkonné servo riadenie + mechanická presnosť + vonkajšia spätná väzba polohovania + optimalizované profily pohybu.

Ako znížiť vibrácie stožiara počas vysokorýchlostnej prevádzky

Vibrácie stožiara sú jednou z hlavných výziev pri zvyšovaní rýchlosti pojazdu stohovacieho žeriavu AS/RS. Stohovací žeriav má zvyčajne vysoký a relatívne štíhly stožiar, takže prudké zrýchlenie, spomalenie, náhle zmeny smeru a nerovnomerné rozloženie zaťaženia môžu vyvolať štrukturálne vibrácie. Ak vibrácie nie sú kontrolované, žeriav môže vyžadovať dodatočný čas na usadzovanie, kým bude možné náklad presne uložiť alebo vybrať.

Z tohto dôvodu vysokorýchlostný AS/RS dizajn nie je len o výbere vyšších otáčok AC servomotor . Servomotor , pohon, prevodovka, mechanická konštrukcia, kódovač, pohybový profil a polohovací systém musia spolupracovať.

1. Použite riadené zrýchlenie a spomalenie

Jedným z najúčinnejších spôsobov, ako znížiť vibrácie stožiara, je vyhnúť sa náhlym zmenám v zrýchlení.

Konvenčný profil pohybu môže aplikovať pomerne agresívne zrýchlenie a spomalenie. Keď vysoký žeriav náhle zmení svoje zrýchlenie, výsledná zotrvačná sila môže vybudiť prirodzenú frekvenciu stožiara.

Namiesto toho profil zrýchlenia a spomalenia v tvare S postupne mení zrýchlenie.

Typická pohybová sekvencia sa stáva:

Zrýchlenie → Jazda konštantnou rýchlosťou → Riadené spomalenie → Nízkorýchlostné polohovanie → Zastavenie

Namiesto čo najrýchlejšieho mechanického zastavenia žeriavu je cieľom dosiahnuť čo najkratší čas praktického cyklu pri udržaní štrukturálnych oscilácií v prijateľnom rozsahu.

Tento prístup môže znížiť:

• Oscilácia stožiara

• Mechanický šok

• Pohyb palety

• Preklzávanie kolies

• Náraz prevodovky

• Prekročenie polohy

• Čas usadzovania po zastavení

2. Optimalizujte ladenie striedavého servomotora

AC servomotor by mal byť vyladený podľa skutočných mechanických charakteristík stohovacieho žeriavu.

Servosystém s príliš agresívnym nastavením zisku môže rýchlo reagovať na chyby polohy, ale vyššia odozva riadenia môže tiež vyvolať mechanickú rezonanciu.

Naopak, príliš konzervatívne nastavenia môžu spôsobiť spomalenie žeriavu a predĺžiť čas polohovania.

Proces ladenia serva by preto mal zvážiť:

• Zisk polohovej slučky

• Zisk rýchlostnej slučky

• Odozva na krútiaci moment

• Pomer zotrvačnosti

• Rezonančná frekvencia

• Charakteristiky zaťaženia

• Zrýchľovanie a spomaľovanie

• Mechanická tuhosť

Cieľom je dosiahnuť rovnováhu medzi rýchlou odozvou a stabilným pohybom.

3. Použite filtre na potlačenie rezonancie a zárezy

Každá mechanická štruktúra má prirodzené frekvencie, pri ktorých je pravdepodobnejšie, že bude vibrovať.

Stožiar, prevodovka, zostava kolesa, nákladná plošina a ďalšie mechanické komponenty môžu vytvárať rôzne rezonančné charakteristiky.

Moderné AC servopohony môžu poskytovať funkcie, ako sú zárezové filtre, potlačenie rezonancie, potlačenie vibrácií a adaptívne ladenie.

Zárezový filter môže znížiť odozvu servosystému okolo problematickej rezonančnej frekvencie, čím pomáha zabrániť tomu, aby riadiaca slučka nepretržite budila mechanickú štruktúru.

Softvérové ​​filtrovanie by sa však nemalo považovať za náhradu za strojárstvo.

Ak je stožiar nedostatočne tuhý, zaťaženie je zle rozložené alebo hnacie ústrojenstvo má nadmernú mechanickú vôľu, samotné ladenie servomotora nedokáže úplne eliminovať vibrácie.

4. Nastavte servomotor na zotrvačnosť záťaže

Vzťah medzi zotrvačnosťou motora a zotrvačnosťou odrazeného zaťaženia má priamy vplyv na dynamickú odozvu.

Ak je zotrvačnosť zaťaženia vzhľadom na motor príliš veľká, servosystém môže vyžadovať väčší krútiaci moment na dosiahnutie požadovaného zrýchlenia. Odozva môže byť pomalšia a ladenie môže byť zložitejšie.

Prevodovka mení zotrvačnosť odrazenú späť na motor. Preto by sa výber motora a prevodovky mali vykonávať spoločne.

Inžiniersky výpočet by mal zvážiť:

Zotrvačnosť motora + prevodový pomer + zotrvačnosť odrazeného zaťaženia + požiadavka na zrýchlenie

Pre os pohybu AS/RS by mal výpočet zahŕňať skôr celkovú pohyblivú hmotnosť než len hmotnosť palety.

Pohyblivá hmota môže zahŕňať:

• Konštrukcia žeriavu

• Stožiar

• Nákladný vozík

• Vidlicový mechanizmus

• Paleta

• Produkt

• Káblový systém

• Komponenty kolies a prevodovky

5. Vyhnite sa nadmernému zrýchleniu, len aby ste zvýšili rýchlosť jazdy

Vyššie zrýchlenie môže skrátiť čas potrebný na dosiahnutie maximálnej rýchlosti jazdy, ale môže tiež zvýšiť mechanické vibrácie.

To vytvára dôležitý rozdiel medzi maximálnou rýchlosťou a užitočnou rýchlosťou.

Napríklad žeriav môže technicky dosiahnuť veľmi vysokú rýchlosť pojazdu, ale ak potrebuje dlhý čas na ustálenie po dosiahnutí cieľovej polohy, celkový čas cyklu sa nemusí zlepšiť.

Lepší cieľ optimalizácie je:

Vysoká rýchlosť jazdy + kontrolované zrýchlenie + plynulé spomalenie + krátky čas ustálenia

Inými slovami, najrýchlejší AS/RS žeriav nemusí byť nevyhnutne ten s najvyššími maximálnymi otáčkami. Je to ten, ktorý dokáže efektívne dokončiť celý cyklus skladovania alebo vyberania.

6. Ovládajte bod spomalenia

Fáza spomalenia je obzvlášť dôležitá pre vibrácie stožiara.

Ak sa spomalenie začne príliš neskoro, môže byť potrebné, aby žeriav v blízkosti cieľového miesta agresívne zabrzdil. To môže spôsobiť značné dynamické zaťaženie stožiara.

Ak sa spomalenie začne príliš skoro, žeriav trávi príliš veľa času jazdou nízkou rýchlosťou.

Dobre vyladený servosystém dokáže pomocou spätnej väzby polohy z enkodéra a ovládača pohybu určiť, kedy prejsť z vysokej rýchlosti na riadené spomalenie.

Cieľom je vytvoriť predvídateľný prístup:

Vysoká rýchlosť → Plynulé spomalenie → Nízkorýchlostný prístup → Presné zastavenie

To znižuje potrebu opakovaných opravných pohybov po tom, ako žeriav dosiahne cieľ.

7. Zvážte rozloženie nákladu a polohu užitočného zaťaženia

Vibrácie stožiara nie sú spôsobené samotným motorom.

Poloha a rozloženie užitočného zaťaženia môže výrazne ovplyvniť dynamiku žeriavu.

Ťažká alebo nerovnomerne rozložená paleta môže zmeniť efektívne ťažisko a zvýšiť osciláciu počas zrýchľovania a spomaľovania.

Z tohto dôvodu by dizajnéri AS/RS mali zvážiť:

• Maximálne užitočné zaťaženie

• Minimálne užitočné zaťaženie

• Prevádzka s prázdnym vozňom

• Ťažisko užitočného zaťaženia

• Rozmery palety

• Stabilita nákladu

• Predĺženie vidlice

• Výška nákladu

Profil pohybu serva môže byť potrebné optimalizovať pre najhorší prípad dynamických podmienok, a nie len pre nominálne užitočné zaťaženie.

8. Znížte mechanickú vôľu a konštrukčnú vôľu

Dokonca aj a vysokovýkonný striedavý servomotor nemôže donekonečna kompenzovať nadmernú mechanickú vôľu.

Vôľa v prevodovke alebo prevodovke môže spôsobiť rozdiel medzi pohybom motora a skutočným pohybom žeriavu.

Medzi potenciálne zdroje patria:

• Vôľa prevodovky

• Uvoľnené spojky

• Vôľa od kolesa k koľajnici

• Opotrebované ložiská

• Elasticita reťaze alebo pásu

• Konštrukčné spoje

• Montážne tolerancie

Keď motor zmení smer, tieto mechanické vôle sa môžu náhle zachytiť a spôsobiť malý náraz alebo poruchu polohy.

Preto môžu byť komponenty prevodovky s nízkou vôľou a mechanicky pevné upevnenie dôležité pre vysoko dynamické aplikácie AS/RS.

9. Skombinujte spätnú väzbu snímača motora s externým polohovaním

Servokóder primárne meria hriadeľ motora.

Skutočnú polohu žeriavu však určuje kompletný mechanický prevod.

Medzi motorom a záťažou môže byť:

Motor → Prevodovka → Spojka → Koleso → Koľajnica → Konštrukcia žeriavu → Zaťaženie

Každý komponent môže spôsobiť malé množstvo chýb.

Pre vysoko presné AS/RS aplikácie je preto možné servokóder kombinovať s externými technológiami polohovania, ako sú:

• Laserové polohovanie

• Umiestnenie čiarového kódu

• Systémy absolútnej polohy

• Senzory priblíženia

• Koncové spínače

• Referenčné značky

To umožňuje riadiacemu systému rozlišovať medzi polohou motora a skutočnou polohou stroja.

10. Minimalizujte čas usadzovania namiesto jednoduchého zvyšovania výkonu motora

Jedným z najužitočnejších ukazovateľov pre vysoko dynamické polohovanie je čas ustálenia.

Predpokladajme, že dva stohovacie žeriavy sa pohybujú rovnakou rýchlosťou.

Žeriav A dosiahne cieľ, ale naďalej osciluje 0,8 sekundy.

Žeriav B dosiahne cieľ a usadí sa do 0,2 sekundy.

Aj keď sú ich maximálne rýchlosti pojazdu rovnaké, žeriav B môže potenciálne dosiahnuť kratší celkový čas cyklu.

To je dôvod, prečo by inžinieri AS/RS mali vyhodnotiť:

• Čas cesty

• Čas zrýchlenia

• Čas spomalenia

• Čas polohovania

• Čas vyrovnania

• Doba prevádzky vidlice

• Čas prenosu zaťaženia

namiesto zamerania sa len na menovité otáčky motora.

11. Použite úplnú stratégiu riadenia pohybu

Najúčinnejším riešením je zvyčajne kombinácia niekoľkých opatrení namiesto jednej technológie.

Praktická stratégia vysokorýchlostného pohybu AS/RS môže zahŕňať:

Vysoko výkonný AC servomotor

↓

Spätná väzba kódovača s vysokým rozlíšením

↓

Správne prispôsobenie prevodovky a zotrvačnej hmotnosti

↓

S-krivka zrýchlenie/spomalenie

↓

Optimalizácia zisku serva

↓

Potlačenie rezonancie

↓

Externá spätná väzba polohy

↓

Jemné ovládanie polohy a usadzovania

Tento prístup na úrovni systému pomáha stohovaciemu žeriavu dosiahnuť vyšší dynamický výkon bez zbytočného zvýšenia mechanického namáhania.

12. Mechanický dizajn je stále na prvom mieste

Servo technológia môže zlepšiť dynamickú odozvu zakladača AS/RS, ale nedokáže úplne prekonať základné mechanické problémy.

Pred zvýšením zosilnenia alebo zrýchlenia serva by mali inžinieri skontrolovať:

• Tuhosť stožiara

• Zarovnanie koľajníc

• Stav kolesa

• Stav ložiska

• Vôľa prevodovky

• Zarovnanie spojky

• Rozloženie zaťaženia

• Konštrukčné spojenia

• Pohyb kábla

• Mechanická rezonancia

Ak sa vibrácie objavia iba pri určitej rýchlosti, môže to byť užitočná indikácia, že systém sa blíži k mechanickej rezonancii.

V takýchto prípadoch môže správne riešenie zahŕňať kombináciu mechanického zosilnenia, nastavenia rýchlostného profilu, rezonančného filtrovania a preladenia serva.

Praktický vzorec na zníženie vibrácií stožiara AS/RS

Užitočný inžiniersky princíp je:

Nižšie vibrácie = správna mechanická tuhosť + správne prispôsobenie zotrvačnosti + riadená akcelerácia + optimalizované ladenie serva + presná spätná väzba polohy

Pri vysokorýchlostných zakladačových žeriavoch nie je cieľom eliminovať každý fyzický pohyb. Namiesto toho je cieľom dostatočne dobre ovládať dynamickú odozvu, aby žeriav dosiahol cieľovú polohu rýchlo, bezpečne a opakovane..

Keď je striedavý servomotor správne prispôsobený zaťaženiu žeriavu, prevodovke, kódovaču a riadiacemu systému, stroj môže dosiahnuť lepšiu rovnováhu medzi vysokou rýchlosťou pojazdu, plynulým pohybom, presnosťou polohovania a krátkym časom ustálenia..

Pre AS/RS OEM je to v konečnom dôsledku kľúčom k zvýšeniu dynamického výkonu bez jednoduchého zvýšenia výkonu motora alebo nútenia žeriavu pracovať nad jeho mechanické limity.

Kontrolný zoznam výberu AC servomotora pre AS/RS

Pred zakúpením AC servomotora pre zakladačový žeriav odporúčame skontrolovať nasledujúce parametre.

Prečo je prispôsobenie OEM dôležité AS/RS servomotory

Štandardné katalógové motory nie sú vždy tým najefektívnejším riešením pre zakladačový žeriav.

Výrobca AS/RS môže vyžadovať motor so špecifickým:

• Montážna príruba

• Rozmer hriadeľa

• Rozhranie prevodovky

• Konfigurácia brzdy

• kódovač

• Káblový výstup

• Konektor

• Komunikačné rozhranie

• Menovité napätie

• Rozsah krútiaceho momentu

• Úroveň ochrany

• Orientácia inštalácie

Obzvlášť dôležité je mechanické rozhranie.

Motor môže mať dostatočný výkon, ale aj tak môže byť jeho inštalácia náročná, pretože jeho montážne rozmery alebo konfigurácia hriadeľa nezodpovedajú existujúcemu hnaciemu ústrojenstvu.

Pri OEM projektoch môže prispôsobenie motora znížiť prácu na prepracovaní a zjednodušiť integráciu servosystému do kompletného žeriavu.

Ako zlepšiť priepustnosť AS/RS bez jednoduchého zvýšenia rýchlosti motora

Častou chybou je myslieť si, že vyššia rýchlosť automaticky znamená vyššiu produktivitu.

V skutočnom systéme AS/RS závisí priepustnosť od celého cyklu.

Zjednodušený cyklus môže zahŕňať:

Jazda → Spomalenie → Polohovanie → Predĺženie vidlice → Prenos nákladu → Zatiahnutie vidlice → Pojazd → Zdvih → Polohovanie

Ak sa žeriav pohybuje rýchlejšie, ale vyžaduje si dlhý čas na usadzovanie na cieľovom mieste, teoretické zvýšenie rýchlosti môže poskytnúť malý praktický prínos.

Lepšou stratégiou je optimalizácia:

• Zrýchlenie

• Spomalenie

• Polohovanie

• Čas vyrovnania

• Pohyb vidlice

• Synchronizácia výťahu

• Prenos zaťaženia

• Komunikačná latencia

• Odozva snímača

• Koordinácia pohybu

To je dôvod, prečo je vysoko výkonné servo riadenie cenné: rieši dynamické správanie celého pohybového cyklu , nielen maximálne otáčky.

Striedavé servomotory pre horizontálny pohyb, zdvíhanie a osi vidlíc

Zakladač AS/RS nevykonáva iba jeden pohyb. Musí prejsť skladovou uličkou, zdvihnúť náklad do rôznych úrovní regálov a presne vysunúť alebo zasunúť vidlicu, aby dokončil cyklus skladovania alebo vyberania.

Hoci sú tieto tri pohyby súčasťou toho istého stroja, ich motorické požiadavky sú odlišné. Horizontálna os pojazdu uprednostňuje dynamické zrýchlenie a presné zastavenie, zdvíhacia os vyžaduje vysoký krútiaci moment a spoľahlivé držanie nákladu, zatiaľ čo os vidlice kladie dôraz na kompaktnú integráciu a opakovateľné polohovanie.

Z tohto dôvodu výber jednej štandardnej konfigurácie AC servomotora pre každú os nie je vždy najpraktickejší prístup. Motor, prevodovka, kódovač, brzda, pohon a profil pohybu by mali zodpovedať špecifickým požiadavkám každej osi.

1. AC servomotory pre horizontálnu pojazdovú os

Vodorovná os pojazdu posúva zakladačový žeriav pozdĺž skladovacej uličky. V mnohých vysokorýchlostných AS/RS systémoch je to jedna z najnáročnejších pohybových osí, pretože motor musí zrýchliť veľkú pohybujúcu sa hmotu a potom presne zastaviť žeriav na cieľovom mieste stojana.

Pohyblivá hmota môže zahŕňať:

• Žeriavový stožiar

• Nákladný vozík

• Vidlicový mechanizmus

• Paleta

• Produkt

• Káble a káblové nosiče

• Kolesá

• Komponenty prevodovky

Cestovný servomotor preto potrebuje dostatočný nepretržitý krútiaci moment a špičkový krútiaci moment , aby zvládol normálnu prevádzku aj zrýchlenie.

Typická postupnosť cesty je:

Zastavenie → Zrýchlenie → Vysoká rýchlosť → Spomalenie → Jemné polohovanie → Zastavenie

Cieľom nie je len maximalizovať rýchlosť cestovania. Žeriav musí tiež minimalizovať vibrácie a čas usadzovania.

Kľúčové požiadavky na cestovný servomotor

Vhodný striedavý servomotor pre horizontálny chod AS/RS môže vyžadovať:

• Vysoký špičkový krútiaci moment

• Vysokorýchlostná prevádzka

• Rýchla odozva krútiaceho momentu

• Presná spätná väzba kódovača

• Plynulé zrýchlenie a spomalenie

• Možnosť polohovania pri nízkej rýchlosti

• Vysokocyklová prevádzka

• Kompatibilita s prevodovkou

• Schopnosť regeneračného brzdenia

• Kompatibilita priemyselnej komunikácie

Obzvlášť dôležitý je pomer prevodovky . Určuje vzťah medzi otáčkami motora a otáčkami kolesa a ovplyvňuje dostupný výstupný krútiaci moment.

Napríklad zvýšenie redukčného pomeru môže zvýšiť výstupný krútiaci moment a zároveň znížiť rýchlosť kolesa. Správny pomer by sa preto mal vypočítať z požadovanej rýchlosti jazdy, priemeru kolesa, rýchlosti motora, zrýchlenia a celkovej pohybujúcej sa hmotnosti.

2. Ako servomotory zlepšujú horizontálne polohovanie

Stohovací žeriav možno bude musieť zastaviť na stovkách alebo tisíckach skladovacích miest. Dosiahnutie správnej súradnice uličky je preto základnou súčasťou výkonu AS/RS.

Kódovač poskytuje spätnú väzbu servopohonu, čo umožňuje riadiacemu systému porovnávať prikázaný pohyb so skutočným pohybom motora.

Poloha motora však nemusí byť nevyhnutne totožná s polohou žeriavu.

Mechanické faktory ako:

• Vôľa prevodovky

• Preklzávanie kolies

• Železničné pomery

• Vôľa spojky

• Konštrukčný priehyb

• Mechanické opotrebovanie

môže ovplyvniť konečnú pozíciu.

Pre systémy s vysokou presnosťou je preto možné spätnú väzbu servopohonu kombinovať s externými technológiami určovania polohy, ako je laserové meranie, polohovanie čiarových kódov alebo referenčné senzory.

Výsledkom je vrstvená stratégia polohovania:

Servokóder → Poloha motora → Mechanická prevodovka → Referenčná vonkajšia poloha → Aktuálna poloha žeriava

To je užitočné najmä vtedy, keď žeriav pracuje pri vysokej rýchlosti, ale musí spomaliť a presne umiestniť sa predtým, ako vidlica vstúpi do regálu.

3. AC servomotory pre zdvíhaciu os

Zdvíhacia os má zásadne odlišné požiadavky od horizontálneho pojazdu.

Namiesto pohybu veľkej hmoty po vodorovnej koľajnici musí zdvíhací motor zdvíhať a spúšťať bremeno proti gravitácii.

To znamená, že krútiaci moment a brzdenie sú obzvlášť dôležité.

Zdvíhací servomotor môže potrebovať zvládnuť:

• Maximálna hmotnosť palety

• Hmotnosť nosného vozíka

• Hmotnosť vidlicového mechanizmu

• V prípade potreby protizávažie

• Rýchlosť zdvíhania

• Zrýchlenie

• Spomalenie

• Účinnosť prevodovky

• Rozmery bubna, remenice alebo ozubeného kolesa

• Gravitačné zaťaženie

• Nepretržitá povinnosť

Zjednodušený vzťah zdvíhacieho momentu možno vyjadriť ako:

T = F x r / η

kde:

• T = požadovaný výstupný krútiaci moment

• F = zdvíhacia sila

• r = efektívny mechanický polomer

• η = účinnosť prenosu

Skutočný výpočet by mal zahŕňať aj krútiaci moment zrýchlenia, mechanické straty, zotrvačnosť a vhodnú inžiniersku rezervu.

4. Prečo je brzdenie kritické pre zdvíhaciu os

Os zdvíhania si vyžaduje dodatočnú pozornosť, pretože náklad môže byť zavesený nad zemou.

Keď sa motor zastaví alebo sa odpojí napájanie, môže byť potrebné, aby systém mechanicky pridržiaval záťaž.

Z tohto dôvodu môže byť zdvíhací servomotor konfigurovaný s mechanickou prídržnou brzdou.

Brzda by sa mala hodnotiť podľa:

• Maximálne zaťaženie

• Pomer prevodovky

• Zdvíhací mechanizmus

• Požadovaný uťahovací moment

• Podmienky zastavenia

• Reakcia brzdy

• Bezpečnostná architektúra

Je dôležité rozlišovať medzi STO a mechanickou brzdou.

Bezpečné vypnutie krútiaceho momentu zabraňuje motoru generovať krútiaci moment za príslušných bezpečnostných podmienok, ale samotný STO by sa nemal považovať za mechanický mechanizmus na pridržiavanie bremena.

Kompletný zdvíhací systém by preto mal riešiť riadenie motora, mechanické brzdenie a bezpečnosť stroja.

5. Rýchlosť zdvíhania a presnosť polohy

Os zdvíhania musí dosahovať nielen správnu úroveň regálu; tam to musí doraziť hladko.

Ak sa zdvíhací motor spomalí príliš agresívne, môže spôsobiť:

• Výkyv zaťaženia

• Vibrácia stožiara

• Mechanický šok

• Pohyb palety

• Prekročenie polohy

môže Profil zrýchlenia a spomalenia krivky S pomôcť znížiť náhle zmeny v zrýchlení.

Praktická postupnosť môže byť:

Rýchly zdvih → Riadené spomalenie → Nízkorýchlostné priblíženie → Potvrdenie polohy

To umožňuje žeriavu rýchlo sa pohybovať medzi úrovňami regálov a zároveň udržiavať kontrolovaný pohyb počas fázy konečného polohovania.

V prípade zariadení AS/RS s vysokými poliami môže mať táto rovnováha medzi rýchlosťou a stabilitou priamy vplyv na celkový cyklus ukladania a vyberania.

6. AC servomotory pre os vidlice

Os vidlíc je zodpovedná za presun palety medzi zakladačovým žeriavom a skladovacím regálom.

Aj keď vidlicový mechanizmus môže niesť menšiu celkovú hmotnosť ako samotný žeriav, jeho požiadavky na umiestnenie môžu byť veľmi náročné.

Vidlica sa musí vysunúť do správnej hĺbky, správne zapadnúť do palety a zasunúť sa bez kontaktu s konštrukciou regálu.

Servomotor môže preto uprednostňovať:

• Presné polohovanie

• Opakovateľnosť

• Hladký pohyb pri nízkej rýchlosti

• Kompaktná veľkosť

• Rýchla odozva dopredu/dozadu

• Spoľahlivá detekcia limitov

• Mechanická kompatibilita

K pohybu vidlice zvyčajne dochádza potom, čo žeriav už dosiahol cieľovú horizontálnu a vertikálnu polohu.

To znamená, že presnosť polohovania vidlíc čiastočne závisí od presnosti predchádzajúcich osí pojazdu a zdvíhania.

7. Prečo si polohovanie vidlíc vyžaduje presné servo ovládanie

Zvážte paletu, ktorú je potrebné vložiť do stojana.

Ak je žeriav umiestnený nesprávne, vidlica môže vstúpiť do nesprávnej výšky alebo horizontálnych súradníc.

Ak sa potom vidlica vysunie príliš ďaleko, môže potenciálne zasahovať do komponentov stojana.

Ak nevysunie dostatočne ďaleko, paleta sa nemusí správne preniesť.

Servo vidlice preto potrebuje predvídateľný pohyb pri vysokých aj nízkych rýchlostiach.

Typický pohyb vidlice možno rozdeliť na:

Rýchle vysunutie → Riadené spomalenie → Konečná poloha → Prenos zaťaženia → Riadené zatiahnutie

Tento prístup umožňuje systému znížiť rýchlosť pred konečnou fázou vkladania alebo extrakcie.

8. Porovnanie požiadaviek na servo v troch osiach

Toto porovnanie ukazuje, prečo môže byť osovo špecifická konfigurácia serva cenná pre AS/RS zariadenia.

Rovnaká špecifikácia motora nemusí poskytovať najlepšiu kombináciu krútiaceho momentu, rýchlosti, rozmerov a riadiaceho výkonu pre všetky tri mechanizmy.

9. Jedna servo platforma, viacero konfigurácií

Pre výrobcov AS/RS môže použitie spoločnej platformy servomotorov s rôznymi konfiguráciami poskytnúť praktickú rovnováhu medzi prispôsobením a štandardizáciou.

Výrobca môže napríklad použiť rôzne verzie tej istej servo platformy na:

Cestovná os

• Vyššia sila

• Vyšší špičkový krútiaci moment

• Prevodovka

• Vysokorýchlostná prevádzka

• Spätná väzba kódovača

Os zdvíhania

• Vyšší trvalý krútiaci moment

• Mechanická brzda

• Prevodovka

• Riadený zostup

• Spätná väzba vo vysokom rozlíšení

Os vidlice

• Nižší výkon

• Kompaktné rozmery

• Vysoká opakovateľnosť polohovania

• Rýchla odozva dopredu/dozadu

Tento prístup môže zjednodušiť vývoj produktu a zároveň prispôsobiť motor každej osi.

10. Zosúladenie servomotora a prevodovky

Servomotor by sa nikdy nemal hodnotiť oddelene od prevodového systému.

Pre os pojazdu musí prevodovka zabezpečiť dostatočný krútiaci moment kolies pri dodržaní požadovanej maximálnej rýchlosti pojazdu.

Pre zdvíhanie musí prevodovka poskytnúť dostatočný krútiaci moment na zdvihnutie nákladu a prácu s brzdovým systémom.

Pre os vidlice by prevodovka mala poskytovať požadovanú rýchlosť vysúvania a presnosť polohovania bez nadmernej vôle.

Medzi dôležité parametre prevodovky patria:

• Pomer redukcie

• Menovitý výstupný krútiaci moment

• Špičkový výstupný krútiaci moment

• Vôľa

• Efektívnosť

• Mechanická tuhosť

• Životnosť

• Inštalačné rozmery

Prevodovka s nízkou vôľou môže byť užitočná najmä vtedy, keď aplikácia vyžaduje presné polohovanie a časté zmeny smeru.

11. Výber kódovača pre servoosi AS/RS

Výber kódovača by mal byť založený na úplnom systéme riadenia pohybu.

Medzi relevantné parametre patria:

• Rozlíšenie

• Prírastková alebo absolútna spätná väzba

• Možnosť jedného alebo viacerých otočení

• Protokol spätnej väzby

• Maximálna rýchlosť

• Kompatibilita disku

• Odolnosť voči životnému prostrediu

Pre vysokocyklové AS/RS systémy by mal byť kódovač vhodný aj pre prevádzkové prostredie a predpokladanú životnosť.

Snímač s vysokým rozlíšením môže poskytnúť servopohonu podrobnejšie informácie o polohe, ale celková presnosť stroja stále závisí od mechanického prevodu a externého polohovacieho systému.

12. Komunikácia medzi servopohonmi a AS/RS ovládačom

Tri osi musia fungovať ako koordinovaný systém.

Napríklad, žeriav by nemal vysunúť vidlicu, kým osi pojazdu a zdvíhania nedosiahnu správnu polohu.

Riadiaca architektúra môže preto využívať priemyselné siete, ako sú:

• EtherCAT

• PROFINET

• CANopen

• EtherNet/IP

• Modbus

Špecifický protokol závisí od PLC, ovládača pohybu, servopohonu a systémového integrátora.

Rýchla komunikácia môže pomôcť pri koordinácii:

Cestovná poloha + poloha zdvihu + poloha vidlice

Táto koordinácia je nevyhnutná pre spoľahlivú automatizovanú manipuláciu s paletami.

13. Zníženie vibrácií naprieč osami pohybu a zdvíhania

Vysokorýchlostná jazda a zdvíhanie môžu vytvárať štrukturálne vibrácie.

Riešenie by malo kombinovať:

• Správne dimenzovanie motora

• Vhodný výber prevodovky

• Zotrvačné prispôsobenie

• S-krivkové pohybové profily

• Ladenie zisku serva

• Potlačenie rezonancie

• Riadené spomalenie

• Mechanická tuhosť

• Presná spätná väzba polohy

Cieľom je skrátiť čas ustálenia , nielen znížiť maximálnu rýchlosť.

Žeriav, ktorý sa pohybuje rýchlo, ale vyžaduje značný čas na zastavenie oscilácie, nemusí poskytnúť kratší celkový cyklus.

14. Prečo je pre tieto tri osi dôležité prispôsobenie OEM

Výrobcovia AS/RS zariadení majú často rôzne požiadavky na pojazdové, zdvíhacie a vidlicové mechanizmy.

Prispôsobenie OEM môže riešiť:

• Rozmery motora

• Veľkosť hriadeľa

• Montážna príruba

• Typ kódovača

• Konfigurácia brzdy

• Pomer prevodovky

• Dĺžka kábla

• Poloha konektora

• Menovité napätie

• Rozsah krútiaceho momentu

• Požiadavky na komunikáciu

Napríklad zdvíhací motor môže vyžadovať brzdu, zatiaľ čo motor pojazdu nie. Vidlicový motor môže vyžadovať kompaktné telo, zatiaľ čo cestovný motor môže uprednostňovať špičkový krútiaci moment.

Prispôsobenie umožňuje konfigurácii motora sledovať dizajn stroja namiesto toho, aby stroj nútil sledovať štandardný motor.

15. Ako vybrať správny striedavý servomotor pre každú os AS/RS

Pred výberom motora by výrobcovia AS/RS mali pripraviť aplikačné dáta.

Pre horizontálnu cestovnú os

Určite:

• Celková pohyblivá hmotnosť

• Maximálna rýchlosť jazdy

• Priemer kolesa

• Zrýchlenie

• Spomalenie

• Pomer prevodovky

• Odolnosť koľajnice

• Pracovný cyklus

• Požadovaná presnosť polohovania

Pre zdvíhaciu os

Určite:

• Maximálne užitočné zaťaženie

• Hmotnosť nosného vozíka

• Rýchlosť zdvíhania

• Výška zdvihu

• Zrýchlenie

• Priemer kladky alebo bubna

• Prevodový pomer

• Požadovaný uťahovací moment

• Požiadavky na brzdy

• Pracovný cyklus

Pre os vidlice

Určite:

• Vidlicová hmota

• Maximálne zaťaženie

• Vzdialenosť predĺženia

• Požadovaná rýchlosť vysúvania

• Presnosť polohovania

• Frekvencia cyklu

• Dostupný inštalačný priestor

• Typ prevodovky

Tieto informácie umožňujú dodávateľovi motora vyhodnotiť aktuálnu aplikáciu namiesto výberu motora len zo samotného menovitého výkonu.

16. JKONGMOTOR Striedavé servomotory pre AS/RS aplikácie

Pre výrobcov AS/RS môže JKONGMOTOR poskytnúť riešenia AC servomotorov navrhnuté podľa požiadaviek na pohyb špecifických pre aplikáciu.

Riešenie je možné hodnotiť podľa požiadaviek:

• Cestovná os

• Zdvíhacia os

• Os vidlice

OEM konfigurácia môže zahŕňať úvahy, ako je výkon motora, krútiaci moment, rozmery, konfigurácia hriadeľa, kódovač, brzda, prispôsobenie prevodovky, usporiadanie káblov a kompatibilita riadiaceho systému.

V prípade nových platforiem AS/RS môže proces vývoja nasledovať:

Analýza aplikácií → Výber motora → Návrh mechanického rozhrania → Prototyp → Testovanie → Optimalizácia → Sériová výroba

Tento prístup umožňuje, aby bol servomotor vyhodnotený ako súčasť kompletného pohybového systému a nie ako izolovaný komponent katalógu.

Záver

Stohovací žeriav AS/RS závisí od niekoľkých koordinovaných pohybových osí a každá os má iné požiadavky na servomotor.

Horizontálna os pojazdu vyžaduje vysokú dynamickú odozvu, vysokorýchlostnú prevádzku a presné zastavenie. Zdvíhacia os vyžaduje vysoký krútiaci moment, riadený vertikálny pohyb a spoľahlivé držanie nákladu. Os vidlice vyžaduje kompaktnú integráciu, hladký pohyb a vysoko opakovateľné polohovanie.

Z tohto dôvodu je efektívne riadenie pohybu AS/RS založené na prispôsobení AC servomotora skutočnej mechanickej funkcii každej osi..

Keď sú výkon motora, krútiaci moment, prevodový pomer, kódovač, brzda, pohybový profil a architektúra riadenia správne koordinované, stohovací žeriav môže dosiahnuť lepšiu rovnováhu medzi vysokou rýchlosťou, presnosťou polohovania, hladkou prevádzkou, spoľahlivosťou a celkovým časom cyklu skladovania a vyberania..

Pre výrobcov AS/RS OEM je najpraktickejším prístupom spolupráca s výrobcom servomotorov, ktorý môže podporovať štandardizované platformy servopohonov aj prispôsobenie OEM špecifické pre aplikáciu , čo umožňuje navrhnúť osi pojazdu, zdvíhania a vidlice podľa skutočných požiadaviek žeriavu.

AC servo vs. konvenčný motor pre AS/RS

Bežný indukčný motor s pohonom s premenlivou frekvenciou môže byť vhodný pre mnohé priemyselné aplikácie.

Náročné AS/RS aplikácie však môžu vyžadovať podrobnejšie riadenie pohybu.

Voľba by mala byť v konečnom dôsledku založená na kompletnej konštrukcii stroja. Nie každá os AS/RS vyžaduje rovnakú technológiu motora.

Bežné problémy pri výbere nesprávneho servomotora

Motor môže mať správny menovitý výkon a napriek tomu má v aplikácii AS/RS slabý výkon.

Nedostatočný maximálny krútiaci moment

Motor môže bežať normálne, ale má problémy počas zrýchlenia s plne naloženou paletou.

Nadmerná zotrvačnosť

Servo môže byť ťažké naladiť, čo môže spôsobiť pomalú dynamickú odozvu alebo nestabilné správanie.

Nesprávny prevodový pomer

Žeriav môže dosiahnuť požadovanú rýchlosť, ale chýba mu dostatočný výstupný krútiaci moment alebo môže produkovať nadmernú rýchlosť kolesa.

Zlý výber kódovača

Systém nemusí mať dostatočné rozlíšenie spätnej väzby pre požadovaný výkon polohovania.

Nadmerné zrýchlenie

Motor môže byť dostatočne výkonný, ale konštrukcia žeriavu môže nadmerne vibrovať.

Nedostatočná konštrukcia bŕzd

Zdvíhacia os vyžaduje osobitnú pozornosť na udržanie nákladu po odpojení napájania.

Slabá konfigurácia kábla

Dlhé pohyblivé káble a opakovaný pohyb žeriavu môžu spôsobiť problémy s inštaláciou a spoľahlivosťou, ak nie je správne zvolený systém káblov a konektorov.

Praktický vzorec pre vysoko dynamický AS/RS Motion

Užitočný spôsob premýšľania o celej aplikácii je:

Výkon polohovania = odozva motora + kvalita spätnej väzby + mechanická presnosť + profil pohybu + ladenie ovládania

a:

Priepustnosť = cestovný výkon + zrýchlenie + spomalenie + čas ustálenia + cyklus manipulácie s nákladom

To vysvetľuje, prečo jednoduchá kúpa servomotora s vyšším výkonom nemusí nevyhnutne produkovať rýchlejší systém AS/RS.

Motor musí byť správne zladený s mechanickým systémom a stratégiou riadenia.

Záverečné úvahy pre vysokodynamické polohovanie AS/RS

Dosiahnutie vysoko dynamického umiestnenia v zakladačovom žeriave AS/RS nie je len otázkou inštalácie vysokorýchlostného motora.

Najvýkonnejšie systémy sú navrhnuté na základe interakcie medzi servomotorom, servopohonom, kódovačom, prevodovkou, mechanickou konštrukciou, externými polohovacími senzormi, pohybovým profilom a riadiacim systémom skladu..

AC servomotor poskytuje základ dynamického riadenia. Kodér poskytuje spätnú väzbu. Pohon reguluje krútiaci moment a otáčky. Prevodovka premieňa charakteristiky motora na využiteľný mechanický výkon. Polohovací systém potvrdzuje fyzickú polohu stroja. Nakoniec ovládač pohybu koordinuje celý cyklus.

Pre vysokorýchlostné AS/RS zariadenia preto nie je najpraktickejším konštrukčným cieľom maximálna rýchlosť motora , ale maximálna užitočná priepustnosť s riadeným zrýchlením, krátkym časom ustálenia, spoľahlivým polohovaním a opakovateľnou prevádzkou.

Pre výrobcov OEM zakladačov a žeriavov môže tento prístup na úrovni systému znamenať rozdiel medzi motorom, ktorý jednoducho pohybuje strojom, a riešením servopohybu navrhnutého pre vysoko dynamické automatizované skladovanie a vyberanie..

často kladené otázky

1. Aký typ AC servomotora je vhodný pre zakladač AS/RS?

Vhodný striedavý servomotor závisí od osi žeriavu, užitočného zaťaženia, rýchlosti, zrýchlenia, prevodového pomeru, pracovného cyklu a požiadaviek na umiestnenie. Osy pojazdu, zdvíhania a vidlice zvyčajne vyžadujú rôzny krútiaci moment, rýchlosť, brzdu a mechanické konfigurácie.

2. Prečo sa striedavé servomotory používajú na horizontálny chod AS/RS?

AC servomotory poskytujú vysokú dynamickú odozvu, presné riadenie rýchlosti, spätnú väzbu kódovača a riadené zrýchlenie a spomalenie . Tieto vlastnosti pomáhajú stohovaciemu žeriavu pohybovať sa rýchlo uličkou a zároveň dosiahnuť presné umiestnenie v cieľovom skladovacom mieste.

3. Aké požiadavky na striedavý servomotor sú dôležité pre zdvíhaciu os AS/RS?

Os zdvíhania vo všeobecnosti vyžaduje vysoký nepretržitý a špičkový krútiaci moment, presnú spätnú väzbu polohy, riadené zrýchlenie a spomalenie a vhodné mechanické brzdenie . Pri výbere motora by sa malo brať do úvahy maximálne užitočné zaťaženie, rýchlosť zdvíhania, zdvíhací mechanizmus, prevodový pomer, pracovný cyklus a požiadavky na držanie nákladu.

4. Prečo os vidlice AS/RS potrebuje presné servo ovládanie?

Vidlica sa musí presne vysúvať a zasúvať z regálu bez poškodenia palety, regálu alebo manipulačného mechanizmu. Servomotor poskytuje opakovateľné polohovanie, kontrolovaný pohyb pri nízkej rýchlosti, rýchlu odozvu dopredu/dozadu a presné zastavenie , ktoré sú dôležité pre spoľahlivý presun paliet.

5. Môže byť jeden AC servomotor použitý pre všetky AS/RS osi?

V niektorých konštrukciách strojov je to technicky možné, ale tri osi majú často odlišné prevádzkové požiadavky. Mechanizmy jazdy, zdvíhania a vidlice môžu vyžadovať rôzne konfigurácie výkonu, krútiaceho momentu, rýchlosti, prevodovky, brzdy, kódovača a montáže. Spoločná servo platforma s osovo špecifickými konfiguráciami môže poskytnúť praktické riešenie.

6. Ako AC servomotor zlepšuje presnosť polohovania AS/RS?

AC servosystém využíva spätnú väzbu kódovača na monitorovanie pohybu motora a reguláciu polohy a rýchlosti. Konečná presnosť žeriavu však závisí aj od prevodovky, prevodovky, preklzu kolies, mechanickej tuhosti, vôle, vonkajších snímačov polohy a riadiaceho systému . Spätná väzba serva by sa preto mala považovať za súčasť kompletnej architektúry polohovania.

7. Potrebuje servomotor zdvíhania AS/RS brzdu?

Zdvíhacia os môže vyžadovať mechanickú prídržnú brzdu, keď konštrukcia potrebuje držať vertikálne zavesené bremeno, keď nie je k dispozícii krútiaci moment motora. Brzda by sa mala vyberať podľa zaťaženia, prevodového systému, požadovaného prídržného momentu a konštrukcie bezpečnosti stroja. STO a mechanické držanie záťaže by sa nemali považovať za rovnakú funkciu.

8. Ako môžu AC servomotory znížiť vibrácie vo vysokorýchlostných AS/RS žeriavoch?

Vibrácie je možné riešiť pomocou vhodného dimenzovania motora a prevodovky, prispôsobenia zotrvačnosti, zrýchlenia a spomalenia krivky S, ladenia serva, potlačenia rezonancie, mechanickej tuhosti a presnej spätnej väzby . Samotné zvýšenie rýchlosti motora alebo zrýchlenia nemusí nevyhnutne zlepšiť celkový čas cyklu AS/RS.

9. Môžu byť AC servomotory pre AS/RS zariadenia prispôsobené?

áno. Prispôsobenie OEM môže zahŕňať rozmery motora, konfiguráciu hriadeľa a príruby, kódovač, prevodovku, brzdu, kábel, konektor, menovitý krútiaci moment, rýchlosť a ďalšie požiadavky špecifické pre aplikáciu . Prispôsobenie je užitočné najmä vtedy, keď sa servomotor musí hodiť do vyhradeného pohonu stohovača a žeriava.

10. Aké informácie by mal poskytnúť výrobca AS/RS pri výbere servomotora?

Najužitočnejšie informácie zahŕňajú celkovú pohyblivú hmotnosť, maximálne užitočné zaťaženie, rýchlosť jazdy, rýchlosť zdvihu, zrýchlenie, spomalenie, rozmery kolies alebo prevodovky, prevodový pomer, pracovný cyklus, presnosť polohovania, montážny priestor, požiadavky na kódovač, požiadavky na brzdy a riadiaci protokol . Presné aplikačné údaje umožňujú dodávateľovi motora vyhodnotiť celý systém pohybu namiesto výberu motora iba na základe menovitého výkonu.