Serwomotory do pojazdów AGV i AMR: co sprawdzić przy napięciu powyżej 48 V

Weźmy pod uwagę robota magazynowego, który odjeżdża z ładunkiem, zwalnia przed zakrętem, dokuje na stacji i wraca do następnego zadania. Niektóre wersje podnoszą również zębatkę lub obracają oddzielny moduł sterujący. Ruchy te nakładają różne wymagania na silniki, nawet jeśli korzystają z tej samej baterii.

Dla producentów pojazdów sterowanych automatycznie (AGV) i autonomicznych robotów mobilnych (AMR) praktycznym punktem wyjścia może być serwomotor 48 V. Użytecznym pytaniem jest, czy silnik, napęd i przekładnia poradzą sobie z zamierzonym zadaniem przez cały dzień pracy.^[2]

Najpierw zidentyfikuj oś ruchu

Silniki trakcyjne poruszają pojazdem. Ich wymagania zależą od całkowitej masy roboczej robota, średnicy koła, prędkości jazdy, przyspieszenia, wzniesień i oporów toczenia. Sam ładunek nie wystarczy, aby je wybrać.

W pojazdach z oddzielną osią kierowniczą silnik ma inne zadanie: pozycjonowanie zespołu kół, a nie ciągłe napędzanie podwozia. Mechanizm podnoszący wiąże się z innym zestawem wymagań, w tym sposobem podtrzymywania ładunku, gdy moc napędu jest niedostępna.

Nie zakładaj, że jedna specyfikacja silnika pasuje do każdej osi tylko dlatego, że wszystkie trzy korzystają z systemu 48 V. Potwierdź działanie każdego silnika przed porównaniem rozmiarów ram lub cen.^{[1, 3]}

Sprawdź zakres działania akumulatora, a nie tylko jego etykietę

Nominalne napięcie akumulatora nie jest napięciem stałym na zaciskach napędu. Sprawdź napięcie w pełni naładowane, najniższe dopuszczalne napięcie robocze i ewentualne spadki podczas wymagających ruchów. Połączenie napędu silnikowego musi nadal zapewniać wymagany ruch w tym zakresie.

Bezszczotkowy serwosilnik nie jest podłączony bezpośrednio do akumulatora. Kompatybilny serwonapęd przekształca zasilanie DC w kontrolowane prądy fazowe silnika. Należy sprawdzić zarówno ograniczenia wejściowe napędu, jak i wymagania eksploatacyjne silnika.

Na uwagę zasługuje również hamowanie. Silnik może zwrócić energię do szyny prądu stałego, spowalniając obciążenie. To, czy akumulator może przyjąć tę energię, zależy od akumulatora, jego systemu zarządzania i układu napędu. Sprawdź, co się stanie, gdy ładowanie zostanie ograniczone lub bateria będzie już pełna; nie zakładaj, że każdy postój go naładuje.^{[2, 4, 5]}

Oceń zmianę roboczą, a nie jeden udany bieg

Krótki test laboratoryjny nie odzwierciedla powtarzających się rozruchów pod obciążeniem, długich okresów jazdy ani pracy w zamkniętym podwoziu. Przetestuj proponowany silnik w reprezentatywnej instalacji i sprawdź temperaturę i prąd w oczekiwanym cyklu pracy.

Czas pracy baterii również wymaga sprawdzenia na poziomie systemu. Prąd silnika i prąd akumulatora to różne wielkości, ponieważ przemiennik przetwarza moc między wejściem a wyjściem.

Na przykład pozycja 400 W w tabeli katalogowej 60B firmy Jiangnan Electric podaje prąd znamionowy silnika 12,8 A. Nie jest to prognoza średniego zużycia baterii. Dzielenie pojemności akumulatora w amperogodzinach przez tę liczbę nie ustaliłoby czasu działania robota. Użyj zmierzonego zużycia baterii na reprezentatywnej trasie, łącznie z innymi obciążeniami elektrycznymi robota.^{[6, 7]}

Zarezerwuj miejsce na cały montaż

Korpus silnika stanowi tylko część przestrzeni montażowej. Należy pozostawić miejsce na skrzynię biegów, połączenie wału, hamulec, złącza i zagięcia linek. Układ wału i łożyska musi także odpowiadać obciążeniom mechanicznym; standardowy wał silnika nie powinien być automatycznie traktowany jako oś koła pojazdu.

Rysunek montażowy 60B stanowi użyteczny przykład. Dla konfiguracji 400 W skatalogowany wymiar długości silnika zmienia się ze 124 mm bez hamulca na 165 mm z hamulcem. Różnica ta może mieć znaczenie w przypadku niskoprofilowej obudowy, zanim uwzględni się przekładnię i kable.

Sprawdź oddzielnie zamierzone działanie hamulca. Hamulec trzymający służy przede wszystkim do utrzymywania osi w bezruchu, a nie do powtarzalnego hamowania roboczego, chyba że jest do tego specjalnie przystosowany. Wybór silnika z hamulcem sam w sobie nie decyduje o poziomie bezpieczeństwa pojazdu.^{[7, 8]}

Opcje serwomechanizmu niskonapięciowego Jiangnan do przeglądu

Katalog serwonapędów Jiangnan Electric identyfikuje niskonapięciową serię B do zastosowań AGV. Poniższe konfiguracje katalogowe stanowią punkt wyjścia do przeglądu technicznego, a nie kompletne specyfikacje napędu na koła lub pojazdu.^[7]

Tylko przykłady katalogowe. Podane parametry elektryczne i mechaniczne nie określają ładowności pojazdu AGV ani AMR.

Model 60C należy do zakresu średniej bezwładności, który jest pozycjonowany w katalogu dla robotów przemysłowych i do transportu materiałów. Jest to odrębna opcja sprawdzenia, czy jego wymiary i właściwości robocze odpowiadają osi, a nie bezpośredni zamiennik silnika serii B.

Prędkości te są prędkościami wału silnika, a nie prędkościami kół. Przekładnia i średnica koła nadal determinują prędkość jazdy pojazdu i moment obrotowy koła. Dla danego zastosowania należy potwierdzić przydatność do konkretnego urządzenia AMR, układu kierowniczego lub mechanizmu podnoszącego.

Strona produktu serii B 80 w witrynie internetowej Jiangnan zawiera powiązane odniesienia do produktu. Przy zamawianiu należy skorzystać z zatwierdzonego rysunku konfiguracyjnego i danych silnika, zamiast traktować nazwę rodziny jako pełną specyfikację.^{[7, 9]}

Zachowaj oddzielne sprzężenie zwrotne silnika i sterowanie pojazdem

Enkoder silnika musi współpracować z wybranym serwonapędem. Komunikacja pomiędzy tym napędem a sterownikiem pojazdu to osobny interfejs do potwierdzenia.

Wybór konkretnego enkodera nie zapewnia automatycznie silnika CANopen, EtherCAT lub funkcji nawigacji. Podobnie precyzyjne sprzężenie zwrotne wału samo w sobie nie gwarantuje dokładnego dokowania. Mechanika pojazdu, trakcja, czujniki i układ sterowania również mają wpływ na wynik.

Potwierdź, który dostawca zapewnia funkcje silnika, napędu, skrzyni biegów, hamulca i sterowania. Jasne granice dostaw pomagają zapobiegać pojawianiu się brakujących komponentów i niekompatybilnych interfejsów podczas montażu.^{[1, 3, 7]}

Wyślij projekt pojazdu wraz z zapytaniem dotyczącym silnika

Aby uzyskać pierwszą recenzję, wyślij firmie Jiangnan Electric funkcję osi, zakres napięcia akumulatora i model napędu wraz z dostępną przestrzenią montażową. W przypadku osi trakcyjnej uwzględnij całkowitą masę pojazdu z ładunkiem, średnicę koła, prędkość docelową, maksymalne nachylenie i przełożenie przekładni, jeśli zostało już wybrane.

Równie przydatny jest opis cyklu pracy: jak często robot się uruchamia, jaką odległość pokonuje pod obciążeniem oraz czy podnosi, czy też steruje. Dodaj wymagania dotyczące hamulca i wszelkie obciążenia wału lub ograniczenia środowiskowe.

Przed przejściem od próbek do produkcji należy uzgodnić dokładną konfigurację silnika i plan walidacji na poziomie pojazdu. Próbka, która pasuje i obraca się, to dopiero początek; wybrany układ musi spełniać wymagania operacyjne robota w całym zamierzonym zakresie działania baterii i cyklu pracy.

Notatki źródłowe

[1]maxon - Układy napędowe dla mobilnych robotów logistycznych
Ogólny kontekst zastosowania: obowiązki trakcyjne, integracja, ograniczenia instalacyjne i walidacja na poziomie pojazdu. Nie dowód możliwości Jiangnan.

[2]Kollmorgen - Niskonapięciowe serwomotory prądu stałego AKM2G i AKM
Przemysłowy przykład platform serwo niskiego napięcia dla robotów mobilnych zasilanych akumulatorowo. Nie zakłada się żadnej kompatybilności między markami.

[3]Kollmorgen - Sterowniki silników AC7 i DC7
Oddziela sterowanie układem kierowniczym/trakcją, interfejsy silnika i komunikację pojazdu.

[4]Novanta Motion — zasilacz i moc silnika (Capitan XCR)
Limity zasilania napędu i rezerwa napięcia na potrzeby regeneracji. Limity napędu numerycznego z tego źródła nie mają zastosowania do produktów Jiangnan.

[5]Novanta Motion - Zabezpieczenia
Warunki odbioru energii regeneracyjnej i akumulatorów.

[6]maxon Support - EPOS4 / IDX: Sprawdzanie poboru prądu silnika
Prąd silnika nie jest tą samą wielkością, co prąd zasilania sterownika.

[7] Dostarczony przez firmę katalog serwomechanizmów w języku angielskim
Plik źródłowy: Strona promocyjna silników serwo (w języku angielskim) (1).pdf. PDF s. 10 (drukowane s. 01): Oświadczenie dotyczące zastosowania serii B. PDF s. 29–30 (drukowane s. 20–21): dane elektryczne 60B i wymiary hamulca/bez hamulca. PDF s. 34 (wydrukowano s. 25): dane 80B. PDF s. 36–38 (drukowane s. 27–29): zastosowania serii C i dane/wymiary 60C.

[8]Kollmorgen – Hamulec Trzymający
Ogólne rozróżnienie między utrzymywaniem w stanie spoczynku a powtarzalnym hamowaniem operacyjnym; bezpieczeństwo pojazdów wymaga osobnej oceny.

[9]Jiangnan Electric - Serwomotory z magnesami trwałymi z ramą serii B 80
Publiczne odniesienie do produktu dla serii 48 VB. Do ostatecznego zamówienia użyj zatwierdzonej konfiguracji; zobacz notatkę o rozbieżnościach w uwagach do publikacji.

Zastrzeżenie

Informacje zawarte w tym artykule mają wyłącznie charakter ogólny. Specyfikacje produktu, wydajność, opcje konfiguracji i przydatność należy szczegółowo ocenić pod kątem zamierzonego zastosowania i rzeczywistych warunków pracy. Przed wyborem, zakupem lub użyciem produktu należy potwierdzić odpowiednie szczegóły z Jiangnan Electric i zapoznać się z obowiązującą dokumentacją techniczną i uzgodnionymi specyfikacjami. Ten artykuł nie zastępuje instrukcji dotyczących konkretnego produktu ani profesjonalnej oceny inżynierskiej.