Серводвигатели для AGV и AMR: что проверять при напряжении более 48 В

Представьте себе складского робота, который трогается с грузом, замедляется перед поворотом, причаливает к станции и возвращается для следующей работы. Некоторые версии также поднимают стойку или поворачивают отдельный рулевой модуль. Эти движения предъявляют разные требования к двигателям, даже если они используют одну и ту же батарею.

Для производителей автоматически управляемых транспортных средств (AGV) и автономных мобильных роботов (AMR) серводвигатель на 48 В может стать практической отправной точкой. Полезный вопрос заключается в том, смогут ли двигатель, привод и трансмиссия справиться с намеченной работой в течение рабочего дня.^[2]

Сначала определите ось движения

Тяговые двигатели приводят в движение транспортное средство. Их требования зависят от общей эксплуатационной массы робота, диаметра колес, скорости движения, ускорения, уклонов и сопротивления качению. Одной полезной нагрузки для их выбора недостаточно.

На автомобилях с отдельной осью рулевого управления перед двигателем стоит другая задача: позиционировать колесный блок, а не постоянно приводить в движение шасси. Подъемный механизм предъявляет еще один набор требований, в том числе способ удержания груза при отсутствии мощности привода.

Не думайте, что одна спецификация двигателя подходит для каждой оси только потому, что все три используют систему 48 В. Прежде чем сравнивать размеры корпусов или цены, убедитесь в работе каждого двигателя.^{[1, 3]}

Проверьте рабочий диапазон батареи, а не только ее этикетку

Номинальное напряжение батареи не является постоянным напряжением на клеммах привода. Проверьте полностью заряженное напряжение, минимально допустимое рабочее напряжение и любые падения во время сложных движений. Комбинация мотор-привод по-прежнему должна обеспечивать необходимое движение в этом диапазоне.

Бесщеточный серводвигатель не подключен напрямую к аккумулятору. Совместимый сервопривод преобразует источник постоянного тока в управляемые токи фаз двигателя. Необходимо проверить как входные ограничения привода, так и эксплуатационные требования к двигателю.

Замедление тоже заслуживает внимания. Двигатель может возвращать энергию в шину постоянного тока, замедляя при этом нагрузку. Сможет ли батарея принять эту энергию, зависит от батареи, ее системы управления и устройства привода. Подтвердите, что происходит, когда зарядка ограничена или батарея уже заряжена; не думайте, что каждая остановка будет перезаряжать его.^{[2, 4, 5]}

Оценивайте рабочую смену, а не один успешный пробег

Короткие стендовые испытания не позволяют воспроизвести повторяющиеся запуски под нагрузкой, длительные периоды движения или работу внутри закрытого шасси. Испытайте предлагаемый двигатель в репрезентативной установке и проверьте температуру и ток в течение ожидаемого рабочего цикла.

Время работы от батареи также требует проверки на уровне системы. Ток двигателя и ток батареи — это разные величины, поскольку привод преобразует мощность между входом и выходом.

Например, в записи о мощности 400 Вт в каталожной таблице 60B компании Jiangnan Electric указан номинальный ток двигателя 12,8 А. Это не прогноз среднего расхода заряда батареи. Разделение емкости аккумулятора в ампер-часах на это число не определит время работы робота. Используйте измеренное потребление энергии на стороне аккумулятора по репрезентативному маршруту, включая другие электрические нагрузки робота.^{[6, 7]}

Зарезервируйте место для полной сборки

Корпус двигателя является лишь частью монтажного пакета. Оставьте место для редуктора, соединения вала, тормоза, разъемов и изгибов кабеля. Вал и подшипниковая система также должны выдерживать механические нагрузки; стандартный вал двигателя не следует автоматически рассматривать как ось колеса транспортного средства.

Монтажный чертеж 60B представляет собой полезный пример. Для конфигурации мощностью 400 Вт каталожная длина двигателя изменяется со 124 мм без тормоза до 165 мм с тормозом. Эта разница может иметь значение при низкопрофильном шасси, прежде чем будут сделаны какие-либо допуски на передачу или кабели.

Отдельно проверьте предполагаемый режим работы тормоза. Стояночный тормоз предназначен в первую очередь для удержания оси в неподвижном состоянии, а не для многократного рабочего торможения, если это специально не рассчитано на это. Выбор двигателя с тормозом сам по себе не обеспечивает безопасность транспортного средства.^{[7, 8]}

Варианты низковольтных сервоприводов Jiangnan для обзора

В каталоге сервоприводов Jiangnan Electric указана низковольтная серия B для приложений AGV. Следующие конфигурации каталога служат отправной точкой для инженерного анализа, а не полными спецификациями полного привода или автомобиля.^[7]

Только примеры из каталога. Перечисленные электрические и механические характеристики не определяют грузоподъемность AGV или AMR.

Модель 60C относится к среднеинерционному диапазону, который в каталоге позиционируется для промышленных и погрузочно-разгрузочных роботов. Это отдельная опция для проверки того, подходят ли ее размеры и рабочие характеристики к оси, а не является прямой заменой двигателя серии B.

Эти скорости представляют собой скорости вала двигателя, а не скорости колес. Трансмиссия и диаметр колес по-прежнему определяют скорость движения автомобиля и крутящий момент колес. Для данного применения должна быть подтверждена пригодность для конкретного AMR, рулевого устройства или подъемного механизма.

На странице продукта B-Series 80 на веб-сайте Jiangnan есть справочная информация о соответствующем продукте. Для заказа используйте утвержденный чертеж конфигурации и данные двигателя, а не рассматривайте название семейства как полную спецификацию.^{[7, 9]}

Разделите обратную связь двигателя и управление транспортным средством

Энкодер двигателя должен работать с выбранным сервоприводом. Связь между этим приводом и контроллером автомобиля представляет собой отдельный интерфейс для подтверждения.

Выбор конкретного энкодера не дает двигателю автоматически CANopen, EtherCAT или функцию навигации. Аналогично, точная обратная связь вала сама по себе не гарантирует точную стыковку. Механика автомобиля, тяга, датчики и система управления также влияют на результат.

Подтвердите, какой поставщик предоставляет двигатель, привод, коробку передач, тормоза и функции управления. Четкие границы поставок помогают предотвратить появление недостающих компонентов и несовместимых интерфейсов во время сборки.^{[1, 3, 7]}

Отправьте макет автомобиля с запросом на двигатель

Для первой проверки отправьте компании Jiangnan Electric информацию о функции оси, диапазоне напряжения аккумулятора и модели привода, а также о доступном монтажном пространстве. Для оси тяги укажите общую массу транспортного средства с полезной нагрузкой, диаметр колеса, целевую скорость, максимальный уклон и передаточное число, если оно уже выбрано.

Не менее полезно описание рабочего цикла: как часто робот запускается, какое расстояние он проходит под нагрузкой, а также поднимает или поворачивает. Добавьте требования к тормозам и любые ограничения по нагрузке на вал или окружающей среде.

Прежде чем переходить от образцов к производству, согласуйте точную конфигурацию двигателя и план проверки на уровне автомобиля. Образец, который подходит и вращается, — это только начало; выбранное устройство должно соответствовать эксплуатационным требованиям робота во всем предполагаемом диапазоне заряда батареи и рабочем цикле.

Примечания к источнику

[1]maxon - Системы привода для мобильных логистических роботов
Общий контекст применения: тяговые нагрузки, интеграция, ограничения при установке и проверка на уровне транспортного средства. Это не свидетельство возможностей Цзяннаня.

[2]Kollmorgen - Низковольтные серводвигатели постоянного тока AKM2G и AKM
Промышленный пример низковольтных сервоплатформ для мобильных роботов с батарейным питанием. Межбрендовая совместимость не подразумевается.

[3]Kollmorgen — контроллеры двигателей AC7 и DC7
Разделяет рулевое управление и противобуксовочную систему, интерфейсы двигателя и связь с автомобилем.

[4]Novanta Motion - Блок питания и мощность двигателя (Capitan XCR)
Пределы питания привода и запас напряжения для рекуперации. Ограничения числового привода из этого источника не применяются к продуктам Jiangnan.

[5]Novanta Motion - Защита
Регенеративная энергия и условия приемки аккумуляторов.

[6]Поддержка maxon — EPOS4 / IDX: Проверка потребления тока двигателем
Ток двигателя не равен току питания контроллера.

[7] Каталог сервоприводов на английском языке, поставляемый компанией.
Исходный файл: Рекламная страница серводвигателя (на английском языке) (1).pdf. PDF стр. 10 (печатный стр. 01): Заявление о применении серии B. PDF, стр. 29–30 (печатные стр. 20–21): 60B электрические данные и размеры с тормозом/без тормоза. PDF стр.34 (распечатанный стр.25): данные 80B. PDF, стр. 36–38 (печатные стр. 27–29): Применение серии C и данные/размеры 60C.

[8]Kollmorgen - Стояночный тормоз
Общее различие между остановкой на месте и повторным рабочим торможением; Безопасность транспортных средств требует отдельной оценки.

[9]Jiangnan Electric - Серводвигатели с постоянными магнитами в корпусе B серии 80
Общедоступный справочник продукта серии 48 VB. Используйте утвержденную конфигурацию для окончательного заказа; см. примечание о несоответствии в Публикационных примечаниях.

Отказ от ответственности

Информация в этой статье предоставлена ​​только для общего ознакомления. Технические характеристики продукта, производительность, варианты конфигурации и пригодность должны быть тщательно оценены с учетом предполагаемого применения и реальных условий эксплуатации. Прежде чем выбирать, покупать или использовать продукт, пожалуйста, подтвердите соответствующие детали в Jiangnan Electric и ознакомьтесь с соответствующей технической документацией и согласованными спецификациями. Эта статья не заменяет инструкции для конкретного продукта или профессиональную инженерную оценку.