การแนะนำ

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของระบบการผลิตอัจฉริยะและระบบลอจิสติกส์แบบอัตโนมัติ ยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ (AGV) ได้กลายเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญสำหรับการดำเนินงานอินทราโลจิสติกส์และการขนถ่ายวัสดุสมัยใหม่ ประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือของ AGV ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบขับเคลื่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเลือกมอเตอร์ขับเคลื่อน AGV ระบบเบรก และชุดขับเคลื่อน AGV ในตัว

มอเตอร์ขับเคลื่อนที่เลือกไม่ถูกต้องอาจทำให้แรงบิดไม่เพียงพอ การทำงานไม่เสถียร สิ้นเปลืองพลังงานมากเกินไป หรืออายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง ในทำนองเดียวกัน ระบบเบรกที่ไม่เพียงพออาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่รับน้ำหนักสูง- งานการวางตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง - หรือสภาพแวดล้อมที่มีทางลาดและทางลาด

ด้วยเหตุนี้ การออกแบบระบบขับเคลื่อน AGV จึงควรอิงตามการคำนวณทางวิศวกรรมอย่างเป็นระบบ มากกว่าการเลือกเชิงประจักษ์อย่างง่าย ต้องพิจารณาพารามิเตอร์ที่สำคัญทั้งหมด เช่น มวลยานพาหนะ ความสามารถในการบรรทุก ความเร็วในการทำงาน ลักษณะการเร่งความเร็ว สภาพพื้น และมุมลาดเอียง

คู่มือทางวิศวกรรมนี้ให้ภาพรวมเชิงปฏิบัติของ:

หลักการเลือกมอเตอร์เบรก AGV

วิธีการคำนวณกำลังมอเตอร์ของไดรฟ์ AGV

การกำหนดค่าหน่วยขับเคลื่อน AGV สำหรับสถาปัตยกรรม AGV ที่แตกต่างกัน

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับสภาพการทำงานพิเศษ

แนวทางเหล่านี้สามารถช่วยผู้ผลิต AGV ผู้วางระบบ และวิศวกรระบบอัตโนมัติในการออกแบบระบบขับเคลื่อน AGV ที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

1. ทำความเข้าใจเกี่ยวกับหน่วยขับเคลื่อน AGV

ก่อนที่จะเลือกมอเตอร์และระบบเบรกสิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจโครงสร้างของแบบทั่วไปหน่วยขับเคลื่อน AGV.

หน่วยขับเคลื่อน AGV ที่ทันสมัยรวมส่วนประกอบสำคัญหลายประการไว้ในโมดูลขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพสูง โดยทั่วไปได้แก่:

มอเตอร์ขับเคลื่อน AGV (เซอร์โวมอเตอร์หรือมอเตอร์ PMSM)

กระปุกเกียร์หรือตัวลดความแม่นยำ

ล้อขับเคลื่อน AGV

เบรกแม่เหล็กไฟฟ้า

ตัวเข้ารหัสหรืออุปกรณ์ป้อนกลับ

อินเทอร์เฟซตัวควบคุมมอเตอร์

สถาปัตยกรรมแบบผสมผสานนี้ทำให้ชุดขับเคลื่อนสามารถส่งทั้งแรงขับและความสามารถในการบังคับเลี้ยวในบางการออกแบบ ในหุ่นยนต์เคลื่อนที่และ AGV หลายตัวชุดล้อขับเคลื่อน AGVทำหน้าที่เป็นโมดูลพลังงานหลักที่รับผิดชอบการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ

โดยทั่วไปจะใช้การกำหนดค่าไดรฟ์หลายแบบ ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง AGV:

เฟืองท้าย AGV

ล้อขับเคลื่อนสองล้อควบคุมการเคลื่อนไหวและการบังคับเลี้ยวอย่างอิสระ

ฉุด AGV

หน่วยขับเคลื่อนแบบฉุดลากดึงรถเข็นหรือรถเข็น

โหลด-บรรทุก AGV

ยานพาหนะรองรับน้ำหนักบรรทุกได้โดยตรงบนแชสซี

ช่วงล่าง AGV

AGV จะเคลื่อนไปใต้ชั้นวางหรือรถเข็นเพื่อยกและขนย้าย

ชุดขับเคลื่อนพวงมาลัย AGV

ใช้ล้อขับเคลื่อนแบบบังคับเลี้ยวได้เพื่อการเคลื่อนที่รอบทิศทาง

การกำหนดค่าแต่ละอย่างต้องใช้แรงบิดเอาต์พุต ความจุกำลัง และประสิทธิภาพการเบรกที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการเลือกมอเตอร์ขับเคลื่อน AGV และระบบเบรก

2. การเลือกมอเตอร์เบรก AGV: ปลอดภัยไว้ก่อน

ระบบเบรกเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบขับเคลื่อน AGV หน้าที่หลักของมันคือ:

ทำให้มั่นใจได้ถึงการหยุดอย่างรวดเร็วในระหว่างสถานการณ์ฉุกเฉิน

ป้องกันการเคลื่อนที่ของรถเมื่อไฟฟ้าดับ

รักษาเสถียรภาพของตำแหน่งภายใต้ภาระ

ในชุดขับเคลื่อน AGV หลายตัว เบรกจะรวมเข้ากับชุดมอเตอร์โดยตรง

การเลือกมอเตอร์เบรกขึ้นอยู่กับปัจจัยทางวิศวกรรมหลายประการ:

น้ำหนักรถรวม

ความจุน้ำหนักบรรทุก

การออกแบบโครงสร้าง AGV

ข้อกำหนดความแม่นยำของตำแหน่ง

สภาพแวดล้อมการทำงาน

แนวทางการเลือกมอเตอร์เบรกทั่วไป

รถ AGV สำหรับงานเบา- (ต่ำกว่า 300 กก.)

AGV ช่วงล่างขนาดเล็กที่ทำงานบนพื้นเรียบอาจทำงานโดยไม่มีมอเตอร์เบรก หากระบบควบคุมมอเตอร์มีระบบเบรกแบบอิเล็กทรอนิกส์เพียงพอ

รถ AGV สำหรับงานขนาดกลาง- (300–800 กก.)

สำหรับ-การบรรทุก AGV หรือหุ่นยนต์ขับเคลื่อนส่วนต่าง- โดยทั่วไปแนะนำให้ใช้มอเตอร์เบรกเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพในการหยุดและความแม่นยำของตำแหน่ง

รถ AGV สำหรับงานหนัก- (มากกว่า 800 กก.)

มอเตอร์เบรกมีความสำคัญเนื่องจากความเฉื่อยของระบบเพิ่มขึ้น

AGV ที่มีความแม่นยำสูง-

การใช้งานที่ต้องการความแม่นยำของตำแหน่ง ±10 มม. หรือดีกว่า โดยทั่วไปต้องใช้มอเตอร์เบรกเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการหยุดที่ทำซ้ำได้

การติดตั้งมอเตอร์เบรกภาคบังคับ

ไม่ว่าความสามารถในการรับน้ำหนักจะเป็นอย่างไร ควรติดตั้งมอเตอร์เบรกเสมอเมื่อ:

AGV ใช้เครื่องสแกนเลเซอร์นิรภัยหรือวงจรหยุดฉุกเฉิน

ระบบต้องมีระยะการหยุดที่เข้มงวด

AGV ทำงานบนทางลาดหรือทางลาด

AGV ขนส่งวัสดุที่เปราะบางหรือเป็นอันตราย

ในสถานการณ์เหล่านี้ การเบรกด้วยกลไกจะมอบชั้นความปลอดภัยเพิ่มเติมนอกเหนือจากการควบคุมเบรกแบบอิเล็กทรอนิกส์

3. การคำนวณแรงเบรก

แรงเบรกที่ต้องการสามารถประมาณได้โดยใช้สมการทางวิศวกรรมต่อไปนี้:

Fb มากกว่าหรือเท่ากับ (mAGV + mload) × g × (μ × cosθ + sinθ)

ที่ไหน:

Fb=แรงเบรก (N)
MAGV=มวลยานพาหนะ AGV (กก.)
มโหลด=มวลน้ำหนักบรรทุก (กก.)
g=ความเร่งโน้มถ่วง (9.81 m/s²)
μ=สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพื้น
θ=มุมลาด

สำหรับพื้นคอนกรีตทั่วไป:

μ = 0.6 – 0.8

เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัย โดยทั่วไปวิศวกรจะใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยในการเบรก:

การออกแบบ=1.5 – 2.0 × Fb

4. การเลือกกำลังมอเตอร์ขับเคลื่อน AGV

การเลือกสิ่งที่ถูกต้องAGV ขับเคลื่อนกำลังมอเตอร์เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับประกันการเคลื่อนที่ของยานพาหนะอย่างมีเสถียรภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

กำลังมอเตอร์ที่ต้องการขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางกลหลายประการ:

มวลยานพาหนะทั้งหมด

ความจุน้ำหนักบรรทุก

ความเร็วในการเดินทาง

ความต้านทานการหมุน

ประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อน

ประสิทธิภาพการเร่งความเร็ว

สำหรับ AGV อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ความเร็วในการทำงานโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง:

30 – 60 ม./นาที

ช่วงกำลังมอเตอร์ทั่วไป

แม้ว่าจะแนะนำให้คำนวณโดยละเอียด แต่ช่วงกำลังของมอเตอร์ AGV โดยทั่วไปคือ:

โดยทั่วไปแล้ว AGV ของไดรฟ์ดิฟเฟอเรนเชียลต้องใช้กำลังมอเตอร์สูงกว่า เนื่องจากล้อขับเคลื่อนแต่ละล้อต้องมีทั้งแรงขับเคลื่อนและแรงบิดในการบังคับเลี้ยว

5. การคำนวณกำลังขับ AGV พื้นฐาน

กำลังมอเตอร์ที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่-สามารถประมาณได้โดยใช้:

P = (F × v) / η

ที่ไหน:

P=กำลังมอเตอร์ที่ต้องการ
F=ความต้านทานการขับขี่ (N)
v=ความเร็วของยานพาหนะ (m/s)
η=ประสิทธิภาพระบบขับเคลื่อน

ประสิทธิภาพระบบขับเคลื่อน AGV ทั่วไป:

η = 0.85 – 0.95

6. ข้อกำหนดด้านพลังงานความลาดชัน

เมื่อ AGV ทำงานบนทางลาด มอเตอร์จะต้องเอาชนะความต้านทานแรงโน้มถ่วงเพิ่มเติมได้

ความชัน=(mAGV + mload) × g × v × sinθ

ที่ไหน:

ความลาดชัน=พลังการปีนลาดชัน
θ=มุมลาด

แม้แต่ทางลาดเล็กๆ ก็สามารถเพิ่มความต้องการพลังงานสำหรับ-AGV ที่บรรทุกหนักได้อย่างมาก

7. ความต้องการกำลังเร่งความเร็ว

ในระหว่างการสตาร์ทรถ จำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมเพื่อเร่งความเร็ว

Pacc=(mAGV + เอ็มโหลด) × v² / (2 × t)

ที่ไหน:

Pacc=กำลังเร่งความเร็ว
v=ความเร็วเป้าหมาย (m/s)
t=เวลาเร่งความเร็ว (วินาที)

เวลาเร่งความเร็ว AGV โดยทั่วไป:

t = 3 – 5 s

8. การเลือกกำลังมอเตอร์ขั้นสุดท้าย

กำลังมอเตอร์ที่เลือกควรเป็นไปตาม:

Pmotor มากกว่าหรือเท่ากับ K × (Prun + Pslope + Pacc)

ที่ไหน:

Pmotor=กำลังพิกัดของมอเตอร์
ตัดกำลังความเร็วคงที่ =
ความลาดชัน=พลังการปีนลาดชัน
Pacc=กำลังเร่งความเร็ว
K=ปัจจัยด้านความปลอดภัย

ปัจจัยด้านความปลอดภัยทางวิศวกรรมโดยทั่วไป:

K = 1.2 – 1.5

9. ข้อควรพิจารณาในการออกแบบพิเศษสำหรับหน่วยขับเคลื่อน AGV

แนวทางการเลือกมอเตอร์มาตรฐานอาจไม่สามารถใช้ได้กับการใช้งานบางประเภท

จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมเพิ่มเติมเมื่อ:

รถลากจูง AGV แบบหลาย-

เมื่อ AGV คันเดียวดึงรถเข็นหลายคัน แรงฉุดและความต้านทานการหมุนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ปิด-โหลดตรงกลาง

หากศูนย์โหลดเคลื่อนออกจากเส้นกึ่งกลางของรถ จำเป็นต้องคำนวณแรงบิดเพิ่มเติม

AGV ความเร็วสูง-

AGV ที่ทำงานข้างต้น:

80 ม./นาที

พบกับโหลดไดนามิกที่สูงขึ้นและอาจต้องใช้หน่วยขับเคลื่อนกำลังสูงกว่า-

สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง

อุณหภูมิ ฝุ่น หรือความชื้นที่สูงเกินไปอาจต้องการ:

อัตราการป้องกัน IP ที่สูงขึ้น

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับการลดพิกัดมอเตอร์

การออกแบบการปิดผนึกแบบพิเศษ

10. การตรวจสอบทางวิศวกรรมของระบบขับเคลื่อน AGV

หลังจากเลือกมอเตอร์ขับเคลื่อน AGV และระบบเบรกแล้ว ควรดำเนินการทดสอบความถูกต้อง

การทดสอบทางวิศวกรรมทั่วไป ได้แก่:

การทดสอบการทำงานต่อเนื่องของโหลดที่ได้รับการจัดอันดับ

ทำงานภายใต้โหลดที่กำหนดเป็นเวลา 4 ชั่วโมงและตรวจสอบอุณหภูมิมอเตอร์

การทดสอบโอเวอร์โหลด

รันระบบได้ที่:

โหลดพิกัด 120%

เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง

การทดสอบการเบรกฉุกเฉิน

ตรวจสอบระยะหยุดและประสิทธิภาพการเบรก

การทดสอบความทนทาน

ดำเนินการเริ่ม-รอบการหยุดซ้ำ:

มากกว่าหรือเท่ากับ 1,000 รอบ

เพื่อประเมินความน่าเชื่อถือ-ในระยะยาว

บทสรุป

การออกแบบหน่วยขับเคลื่อน AGV ที่เชื่อถือได้จำเป็นต้องมีการผสมผสานที่สมดุลระหว่างการคำนวณทางกล ประสบการณ์ทางวิศวกรรม และการพิจารณาด้านความปลอดภัย

ระบบขับเคลื่อน AGV ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดี-ควรเป็นไปตามหลักการสำคัญหลายประการ:

ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยในการกำหนดค่ามอเตอร์เบรก

คำนวณกำลังมอเตอร์ตามสภาพการใช้งานจริง

ดำเนินการวิเคราะห์พิเศษสำหรับการใช้งานที่ซับซ้อน

ตรวจสอบประสิทธิภาพผ่านการทดสอบทางวิศวกรรม

ด้วยการปฏิบัติตามแนวทางทางวิศวกรรมเหล่านี้ ผู้ผลิต AGV และผู้วางระบบสามารถออกแบบระบบขับเคลื่อน AGV ที่ปลอดภัย มีประสิทธิภาพมากขึ้น และทนทานมากขึ้น ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมโลจิสติกส์อัตโนมัติสมัยใหม่ได้

ตัวอย่างของหน่วยขับเคลื่อน AGV แบบรวม

ระบบ AGV สมัยใหม่มักใช้ระบบบูรณาการหน่วยขับเคลื่อน AGVที่ผสมผสานระหว่างมอเตอร์ เกียร์ เบรก และล้อขับเคลื่อน AGVให้เป็นโมดูลขนาดกะทัดรัด หน่วยไดรฟ์แบบรวมเหล่านี้ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ

คุณสามารถดูหน่วยขับเคลื่อน AGV ประเภทต่างๆ ได้ที่นี่:

ตัวอย่างลิงค์ภายใน

หน่วยขับเคลื่อน AGV

ล้อขับเคลื่อน AGV

ล้อขับเคลื่อนเฟืองท้ายสำหรับ AGV