Servomotori per AGV e AMR: cosa controllare oltre i 48 V

Considera un robot da magazzino che si allontana con un carico, rallenta per fare una svolta, attracca a una stazione e ritorna per il lavoro successivo. Alcune versioni sollevano anche un portapacchi o ruotano un modulo sterzo separato. Questi movimenti impongono requisiti diversi ai motori, anche quando condividono la stessa batteria.

Per i produttori di veicoli a guida automatizzata (AGV) e robot mobili autonomi (AMR), un servomotore da 48 V può essere un pratico punto di partenza. La domanda utile è se il motore, l'azionamento e la trasmissione sono in grado di svolgere il lavoro previsto durante la giornata lavorativa.^[2]

Identificare innanzitutto l'asse di movimento

I motori di trazione muovono il veicolo. I loro requisiti dipendono dalla massa operativa totale del robot, dal diametro delle ruote, dalla velocità di spostamento, dall'accelerazione, dalle pendenze e dalla resistenza al rotolamento. Il solo carico utile non è sufficiente per selezionarli.

Sui veicoli con asse sterzante separato, il motore ha un compito diverso: posizionare il gruppo ruota anziché spingere continuamente il telaio. Un meccanismo di sollevamento comporta un'altra serie di requisiti, incluso il modo in cui il carico viene supportato quando la potenza di azionamento non è disponibile.

Non dare per scontato che una specifica del motore sia adatta a ogni asse semplicemente perché tutti e tre utilizzano un sistema a 48 V. Conferma il lavoro di ciascun motore prima di confrontare le dimensioni del telaio o i prezzi.^{[1, 3]}

Controlla il raggio d'azione della batteria, non solo la sua etichetta

La tensione nominale della batteria non è una tensione costante ai terminali del convertitore. Controllare la tensione di carica completa, la tensione operativa più bassa consentita e eventuali cali durante i movimenti impegnativi. La combinazione motore-azionamento deve comunque fornire il movimento richiesto in tale intervallo.

Il servomotore brushless non è collegato direttamente alla batteria. Un servoazionamento compatibile converte l'alimentazione CC in correnti di fase motore controllate. È necessario verificare sia i limiti di ingresso dell'azionamento che i requisiti operativi del motore.

Anche la decelerazione merita attenzione. Un motore può restituire energia al bus CC rallentando un carico. La capacità della batteria di assorbire tale energia dipende dalla batteria stessa, dal suo sistema di gestione e dalla disposizione della trasmissione. Conferma cosa succede quando la ricarica è limitata o la batteria è già carica; non dare per scontato che ogni fermata lo ricaricherà.^{[2, 4, 5]}

Valuta un turno di lavoro, non una corsa riuscita

Una breve prova al banco non riproduce ripetuti avviamenti sotto carico, lunghi periodi di viaggio o funzionamento all'interno di un telaio chiuso. Testare il motore proposto in un'installazione rappresentativa e controllare la temperatura e la corrente durante il ciclo di lavoro previsto.

Anche l'autonomia della batteria necessita di un controllo a livello di sistema. La corrente del motore e la corrente della batteria sono quantità diverse perché l'azionamento converte la potenza tra ingresso e uscita.

Ad esempio, la voce 400 W nella tabella del catalogo 60B di Jiangnan Electric elenca la corrente nominale del motore di 12,8 A. Questa non è una previsione del consumo medio della batteria. Dividendo la capacità della batteria in ampere-ora per quel numero non si stabilirebbe l'autonomia del robot. Utilizza il consumo misurato della batteria lungo un percorso rappresentativo, compresi gli altri carichi elettrici del robot.^{[6, 7]}

Riserva spazio per l'assemblaggio completo

Il corpo motore è solo una parte dell'involucro di installazione. Lasciare spazio per la scatola del cambio, il collegamento dell'albero, il freno, i connettori e le curve dei cavi. Anche la disposizione dell'albero e dei cuscinetti deve essere adatta ai carichi meccanici; un albero motore standard non deve essere automaticamente trattato come l'asse della ruota di un veicolo.

Il disegno di montaggio del 60B fornisce un esempio utile. Per la configurazione da 400 W, la dimensione della lunghezza del motore catalogata cambia da 124 mm senza freno a 165 mm con freno. Questa differenza può essere importante sotto uno chassis a basso profilo, prima che venga presa in considerazione la trasmissione o i cavi.

Controllare separatamente il servizio previsto del freno. Un freno di stazionamento serve principalmente a mantenere fermo un asse, non a frenature di servizio ripetute, a meno che non sia specificatamente previsto per questo. La scelta di un motore con freno non stabilisce di per sé le prestazioni di sicurezza del veicolo.^{[7, 8]}

Opzioni servo a bassa tensione Jiangnan da rivedere

Il catalogo dei servo di Jiangnan Electric identifica la serie B a bassa tensione per applicazioni AGV. Le seguenti configurazioni del catalogo forniscono punti di partenza per una revisione tecnica, piuttosto che specifiche complete della trazione integrale o del veicolo.^[7]

Solo esempi di catalogo. I valori nominali elettrici e meccanici elencati non stabiliscono una capacità di carico utile AGV o AMR.

Il 60C appartiene alla gamma a inerzia media, che il catalogo posiziona per robot industriali e di movimentazione materiali. Si tratta di un'opzione separata per verificare se le sue dimensioni e caratteristiche operative si adattano all'asse, non un sostituto diretto di un motore Serie B.

Queste velocità sono velocità dell'albero motore, non velocità delle ruote. La trasmissione e il diametro della ruota determinano comunque la velocità di marcia del veicolo e la coppia della ruota. L'idoneità per un particolare AMR, unità di sterzo o meccanismo di sollevamento deve essere confermata per tale applicazione.

La pagina del prodotto B-Series 80 sul sito Web di Jiangnan fornisce un riferimento al prodotto correlato. Per l'ordinazione, utilizzare il disegno di configurazione e i dati del motore approvati anziché considerare il nome della famiglia come una specifica completa.^{[7, 9]}

Mantenere separati il ​​feedback del motore e il controllo del veicolo

L'encoder del motore deve funzionare con il servoazionamento scelto. La comunicazione tra l'unità e il controller del veicolo è un'interfaccia separata da confermare.

La selezione di un particolare encoder non fornisce automaticamente al motore CANopen, EtherCAT o una funzione di navigazione. Allo stesso modo, un feedback preciso dell'albero non garantisce di per sé un attracco accurato. Anche la meccanica, la trazione, i sensori e il sistema di controllo del veicolo influenzano il risultato.

Confermare quale fornitore fornisce le funzioni di motore, trasmissione, riduttore, freno e controllo. I chiari confini della fornitura aiutano a prevenire la comparsa di componenti mancanti e interfacce incompatibili durante l'assemblaggio.^{[1, 3, 7]}

Invia il layout del veicolo con la richiesta del motore

Per una prima revisione, inviare a Jiangnan Electric la funzione dell'asse, l'intervallo di tensione della batteria e il modello di azionamento, insieme allo spazio di montaggio disponibile. Per un asse di trazione, includere la massa totale del veicolo con carico utile, diametro della ruota, velocità target, pendenza massima e rapporto di trasmissione, se già selezionato.

Altrettanto utile è una descrizione del ciclo di lavoro: quanto spesso il robot si avvia, quanta distanza percorre sotto carico e se solleva o sterza. Aggiungere i requisiti del freno ed eventuali vincoli ambientali o di carico dell'albero.

Prima di passare dai campioni alla produzione, concordare l'esatta configurazione del motore e un piano di validazione a livello di veicolo. Un campione che si adatta e ruota è solo l'inizio; la disposizione selezionata deve soddisfare i requisiti operativi del robot per tutta la durata della batteria e del ciclo di lavoro previsti.

Note sulla fonte

[1]maxon - Sistemi di azionamento per robot logistici mobili
Contesto applicativo generale: compiti di trazione, integrazione, vincoli di installazione e validazione a livello di veicolo. Non una prova delle capacità di Jiangnan.

[2]Kollmorgen - Servomotori CC a bassa tensione AKM2G e AKM
Esempio industriale di piattaforme servo a bassa tensione per robot mobili alimentati a batteria. Non è implicita alcuna compatibilità tra marchi.

[3]Kollmorgen - Controllori motore AC7 e DC7
Separa il controllo dello sterzo/trazione, le interfacce del motore e la comunicazione del veicolo.

[4]Novanta Motion - Alimentazione e Potenza Motore (Capitan XCR)
Limiti di alimentazione del convertitore e margine di tensione per la rigenerazione. I limiti di unità numerici da questa fonte non vengono applicati ai prodotti Jiangnan.

[5]Novanta Motion - Protezioni
Energia rigenerativa e condizioni di accettazione delle batterie.

[6]Supporto maxon - EPOS4 / IDX: controllo dell'assorbimento di corrente del motore
La corrente del motore non corrisponde alla corrente di alimentazione del controller.

[7] Catalogo servo inglese fornito dall'azienda
File sorgente: Pagina promozionale del servomotore (inglese) (1).pdf. PDF p.10 (stampato p.01): Dichiarazione di richiesta della Serie B. PDF pp.29–30 (stampato pp.20–21): dati elettrici 60B e dimensioni freno/non freno. PDF p.34 (stampato p.25): dati 80B. PDF pp.36–38 (stampato pp.27–29): applicazioni della Serie C e dati/dimensioni 60C.

[8]Kollmorgen – Freno di stazionamento
Distinzione generale tra mantenimento dello stato di fermo e frenatura operativa ripetuta; la sicurezza del veicolo necessita di una valutazione separata.

[9]Jiangnan Electric - Servomotori a magneti permanenti con telaio 80 serie B
Riferimento pubblico al prodotto per la serie 48 VB. Utilizzare la configurazione approvata per l'ordine finale; vedere la nota sulla discrepanza nelle note di pubblicazione.

Disclaimer

Le informazioni contenute in questo articolo vengono fornite solo come riferimento generale. Le specifiche del prodotto, le prestazioni, le opzioni di configurazione e l'idoneità devono essere valutate in dettaglio per l'applicazione prevista e le effettive condizioni operative. Prima di selezionare, acquistare o utilizzare un prodotto, confermare i dettagli rilevanti con Jiangnan Electric e fare riferimento alla documentazione tecnica applicabile e alle specifiche concordate. Questo articolo non sostituisce le istruzioni specifiche del prodotto o una valutazione tecnica professionale.