Introducció

Amb el ràpid desenvolupament de sistemes de fabricació intel·ligent i logística automatitzada, els vehicles guiats automatitzats (AGV) s'han convertit en equips crítics per a les operacions modernes d'intralogística i manipulació de materials. El rendiment, la seguretat i la fiabilitat d'un AGV depenen en gran mesura del disseny del seu sistema d'accionament, especialment la selecció del motor d'accionament AGV, el sistema de frenada i la unitat d'accionament AGV integrada.

Un motor d'accionament seleccionat incorrectament pot provocar un parell insuficient, un funcionament inestable, un consum d'energia excessiu o una vida útil reduïda de l'equip. De la mateixa manera, un sistema de frenada inadequat pot comportar riscos per a la seguretat, especialment en aplicacions de gran-càrrega, tasques de posicionament d'alta-precisió o entorns amb rampes i pendents.

Per aquesta raó, el disseny del sistema d'accionament AGV s'ha de basar en càlculs d'enginyeria sistemàtics en lloc d'una simple selecció empírica. S'han de tenir en compte paràmetres clau com la massa del vehicle, la capacitat de càrrega útil, la velocitat de funcionament, les característiques d'acceleració, les condicions del sòl i l'angle de pendent.

Aquesta guia d'enginyeria ofereix una visió general pràctica de:

Principis de selecció del motor fre AGV

Mètodes de càlcul de potència del motor d'accionament AGV

Configuració de la unitat d'accionament AGV per a diferents arquitectures AGV

Consideracions especials sobre condicions de funcionament

Aquestes directrius poden ajudar els fabricants d'AGV, els integradors de sistemes i els enginyers d'automatització a dissenyar sistemes d'accionament AGV més segurs i eficients.

1. Comprensió de la unitat d'accionament AGV

Abans de seleccionar motors i sistemes de fre, és important entendre l'estructura d'un típicUnitat d'accionament AGV.

Una unitat d'accionament AGV moderna integra diversos components clau en un mòdul compacte i altament eficient, que normalment inclou:

Motor d'accionament AGV (servomotor o motor PMSM)

caixa de canvis o reductor de precisió

Roda motriu AGV

fre electromagnètic

codificador o dispositiu de retroalimentació

interfície del controlador del motor

Aquesta arquitectura integrada permet que la unitat motriu ofereixi capacitat de propulsió i, en alguns dissenys, de direcció. En molts robots mòbils i AGV, elConjunt de rodes motrius AGVserveix com a mòdul de potència principal responsable del moviment del vehicle.

Depenent de l'estructura de l'AGV, s'utilitzen habitualment diverses configuracions d'accionament:

Unitat diferencial AGV

Dues rodes motrius controlen de manera independent el moviment i la direcció.

Tracció AGV

Una unitat d'accionament de tracció tira de carros o carros.

Càrrega-que porta AGV

El vehicle suporta la càrrega directament sobre el seu xassís.

Underride AGV

L'AGV es mou per sota dels bastidors o carros per aixecar-los i transportar-los.

Unitat motriu de direcció AGV

Utilitza rodes motrius orientables per al moviment omnidireccional.

Cada configuració requereix diferent parell de sortida, capacitat de potència i rendiment de frenada, que afecten directament la selecció del motor d'accionament AGV i el sistema de fre.

2. Selecció del motor de fre AGV: la seguretat primer

El sistema de frenada és un component crític de qualsevol sistema de conducció AGV. Les seves funcions principals són:

assegurant una parada ràpida en situacions d'emergència

impedint el moviment del vehicle quan es talla l'alimentació

mantenint l'estabilitat de posicionament sota càrrega

En moltes unitats d'accionament AGV, el fre està integrat directament al conjunt del motor.

La selecció del motor de fre depèn de diversos factors d'enginyeria:

pes total del vehicle

capacitat de càrrega útil

Disseny estructural AGV

requisits de precisió de posicionament

entorn operatiu

Directrius típiques de selecció del motor de fre

AGVs-lleugers (menys de 300 kg)

Els petits AGV que funcionen en sòls plans poden funcionar sense motors de fre si el sistema de control del motor proporciona una frenada electrònica adequada.

AGV de servei mitjà-(300-800 kg)

Per als robots de càrrega-AGV o amb accionament diferencial-, generalment es recomanen els motors de fre per millorar l'estabilitat d'aturada i la precisió de posicionament.

AGVs-pesants (més de 800 kg)

Els motors de fre esdevenen essencials a causa de l'augment de la inèrcia del sistema.

AGV d'alta-precisió

Les aplicacions que requereixen una precisió de posicionament de ± 10 mm o millor solen requerir motors de fre per garantir un rendiment d'aturada repetible.

Instal·lació obligatòria del motor de fre

Independentment de la capacitat de càrrega, els motors de fre sempre s'han d'instal·lar quan:

Els AGV utilitzen escàners làser de seguretat o circuits d'aturada d'emergència

el sistema requereix distàncies d'aturada estrictes

l'AGV funciona en rampes o pendents

l'AGV transporta materials fràgils o perillosos

En aquests escenaris, la frenada mecànica proporciona una capa de seguretat addicional més enllà del control electrònic de frenada.

3. Càlcul de la força de fre

La força de frenada necessària es pot estimar mitjançant l'equació d'enginyeria següent:

Fb Major o igual a (mAGV + mcàrrega) × g × (μ × cosθ + sinθ)

On:

Fb=força de frenada (N)
mAGV=massa del vehicle AGV (kg)
mload=massa de càrrega útil (kg)
g=acceleració gravitatòria (9,81 m/s²)
μ=coeficient de fricció del sòl
θ=angle de pendent

Per a sòls de formigó típics:

μ = 0.6 – 0.8

Per garantir un funcionament segur, els enginyers generalment apliquen un factor de seguretat de frenada:

Fdesign=1.5 – 2,0 × Fb

4. Selecció de potència del motor d'accionament AGV

Seleccionant el correctePotència del motor d'accionament AGVés fonamental per garantir un moviment estable del vehicle i una eficiència energètica.

La potència requerida del motor depèn de diversos paràmetres mecànics:

massa total del vehicle

capacitat de càrrega útil

velocitat de desplaçament

resistència al rodament

eficiència del tren de transmissió

rendiment d'acceleració

Per a la majoria dels AGV industrials, les velocitats de funcionament típiques oscil·len entre:

30 – 60 m/min

Intervals típics de potència del motor

Tot i que es recomanen càlculs detallats, els rangs de potència típics dels motors AGV són:

Els AGV amb accionament diferencial-generalment requereixen una potència del motor més alta perquè cada roda motriu ha de proporcionar tant la propulsió com el parell de direcció.

5. Càlcul bàsic de potència d'accionament AGV

La potència del motor necessària per al moviment de velocitat constant-es pot estimar mitjançant:

P = (F × v) / η

On:

P=potència del motor necessària
F=resistència de conducció (N)
v=velocitat del vehicle (m/s)
η=eficiència de la transmissió

Eficàcia típica de la transmissió AGV:

η = 0.85 – 0.95

6. Necessitat de potència del pendent

Quan els AGV funcionen en rampes, el motor ha de superar una resistència gravitatòria addicional.

Ppendent=(mAGV + mcàrrega) × g × v × sinθ

On:

Pslope=potència d'escalada de pendent
θ=angle de pendent

Fins i tot un petit pendent pot augmentar significativament els requisits d'energia dels AGV de càrrega pesada-.

7. Requisit de potència d'acceleració

Durant l'arrencada del vehicle, es necessita potència addicional per accelerar.

Pacc=(mAGV + mcàrrega) × v² / (2 × t)

On:

Pacc=potència d'acceleració
v=velocitat objectiu (m/s)
t=temps d'acceleració (s)

Temps d'acceleració típic d'AGV:

t = 3 – 5 s

8. Selecció final de potència del motor

La potència del motor seleccionada ha de satisfer:

Pmotor Major o igual a K × (Prun + Pslope + Pacc)

On:

Pmotor=potència nominal del motor
Pota=potència a velocitat constant
Pslope=potència d'escalada de pendent
Pacc=potència d'acceleració
K=factor de seguretat

Factor de seguretat d'enginyeria típic:

K = 1.2 – 1.5

9. Consideracions especials de disseny per a unitats d'accionament AGV

És possible que les directrius estàndard de selecció de motors no s'apliquin en determinades aplicacions.

Es requereix una anàlisi d'enginyeria addicional quan:

AGV de remolc de carros múltiples-

Quan un sol AGV tira de diversos carros, les forces de tracció i la resistència al gir augmenten significativament.

Càrregues descentrades-

Si el centre de càrrega s'allunya de la línia central del vehicle, calen càlculs de parell addicionals.

AGV{0}}d'alta velocitat

AGVs que operen a dalt:

80 m/min

experimenten càrregues dinàmiques més elevades i poden requerir unitats d'accionament de més potència-.

Entorns industrials durs

Les temperatures extremes, la pols o la humitat poden requerir:

graus de protecció IP més alts

Consideracions sobre la disminució del motor

dissenys de segellat especialitzats

10. Validació d'enginyeria del sistema d'accionament AGV

Després de seleccionar el motor d'accionament AGV i el sistema de fre, s'haurien de realitzar proves de validació.

Les proves d'enginyeria típiques inclouen:

Prova de funcionament continu de càrrega nominal

Funciona sota càrrega nominal durant 4 hores i controla la temperatura del motor.

Prova de sobrecàrrega

Executeu el sistema a:

120% de càrrega nominal

durant una hora.

Prova de frenada d'emergència

Comproveu la distància d'aturada i el rendiment dels frens.

Prova de durabilitat

Realitzeu cicles d'inici-aturada repetits:

Major o igual a 1000 cicles

per avaluar-la fiabilitat a llarg termini.

Conclusió

Dissenyar una unitat d'accionament AGV fiable requereix una combinació equilibrada de càlcul mecànic, experiència en enginyeria i consideracions de seguretat.

Un sistema d'accionament AGV-ben dissenyat hauria de seguir diversos principis bàsics:

prioritzar la seguretat en la configuració del motor de fre

calcular la potència del motor en funció de les condicions reals de funcionament

realitzar anàlisis especials per a aplicacions complexes

verificar el rendiment mitjançant proves d'enginyeria

Seguint aquestes directrius d'enginyeria, els fabricants i integradors de sistemes AGV poden dissenyar sistemes d'accionament AGV més segurs, eficients i duradors capaços de satisfer les demandes dels entorns logístics automatitzats moderns.

Exemple d'unitat d'accionament AGV integrada

Els sistemes AGV moderns sovint utilitzen integratsUnitats d'accionament AGVque combinen el motor, la caixa de canvis, el fre iRoda motriu AGVen un mòdul compacte. Aquestes unitats d'accionament integrades simplifiquen la instal·lació i milloren la fiabilitat del sistema.

Podeu explorar diferents tipus d'unitats d'accionament AGV aquí:

Exemple d'enllaç intern

Unitat d'accionament AGV

Roda motriu AGV

Roda motriu diferencial per AGV