De automatisering van horizontaal transport in containerterminals en grootschalige magazijnen heeft geleid tot een fundamentele heroverweging van wat een aandrijfversnellingsbak moet leveren. Een door een mens bestuurde heftruck verdraagt ​​kleine snelheidsvariaties tussen de aangedreven wielen, omdat de bestuurder dit in realtime kan voelen en compenseren. Een geautomatiseerd geleid voertuig heeft zo'n feedbacklus niet – het positiecontrolesysteem is volledig afhankelijk van de wiskundige relatie tussen de motor-encoderwaarden en de wielrotaties, wat betekent dat elke speling, slip of inconsistentie in de verhouding in de planetaire versnellingsbak met wielaandrijving Dit vertaalt zich direct in de accumulatie van positioneringsfouten over afstand. Korea Ever-Power levert planetaire tandwielkasten voor het volledige AGV-spectrum — van magazijn-AMR's met een laadvermogen van 500 kg die gebruikmaken van ZL01-units tot haventerminal-AGV's met een laadvermogen van 70 ton die gebruikmaken van zware EP-WD-serie aandrijvingen — met planetaire tandwieloverbrengingen met minimale speling, encoder-compatibele motorinterfaces en IP67-bescherming als standaard specificaties.

AGV-categorieën en hun aandrijfvereisten

De term "AGV" omvat een breed scala aan geautomatiseerde voertuigtypen, elk met specifieke aandrijfvereisten. Inzicht in de verschillen tussen de categorieën is de eerste stap om de juiste planetaire aandrijving te kiezen voor de betreffende toepassing.

AMR's en lichte AGV's voor magazijnen (laadvermogen 100 kg – 2.000 kg): Autonome mobiele robots en lichte geautomatiseerde geleide voertuigen worden gebruikt in e-commerce fulfilmentcentra, farmaceutische magazijnen en elektronicafabrieken. Deze voertuigen navigeren autonoom met behulp van LIDAR, vision-systemen of magnetische railgeleiding met snelheden van 1,5 tot 2,5 m/s. De koppelvereisten voor de aandrijfwielen zijn bescheiden – 200 tot 2000 Nm per wiel – maar de eisen aan de positioneringsnauwkeurigheid zijn hoog: een typische herhaalbaarheid van waypoints van ±5 mm bij snelheden tot 1,5 m/s. De ZL01-serie planetaire tandwielkast met naafmontage, met zijn ultracompacte behuizing, overbrengingsverhoudingen van 3,48:1 tot 2702:1 en directe compatibiliteit met servomotorflenzen, is de standaardspecificatie voor deze categorie. De spelingsvrije planetaire trap maakt gesloten-lus positioneringscontrole mogelijk zonder pendelen of oscillatie bij waypoints.

Middelzware AGV's (laadvermogen 2.000 kg – 15.000 kg): Geautomatiseerde trekkertreinen, AGV's voor zware pallets en geautomatiseerde assemblagelijnvoertuigen in auto- en zware industrie. Deze voertuigen bewegen zich met snelheden van 0,5 tot 1,5 m/s over langere afstanden.Montagelijnen voor voertuigen kunnen 400 tot 800 meter lang zijn en moeten een nauwkeurige snelheidsafstemming handhaven tussen de AGV-trekker en alle aanhangwagens in de trein. Het koppel van de aandrijfwielen varieert van 2.000 tot 15.000 Nm. De ZL02-serie biedt het juiste koppelbereik en de juiste flexibiliteit in overbrengingsverhoudingen voor deze categorie, met als extra voordeel de mogelijkheid om meerdere overbrengingsverhoudingen in één behuizing te selecteren. Hierdoor kan de ZL02-serie zich aanpassen aan verschillende hellingshoeken en laadvermogens zonder de specificaties van de motor of wielen te hoeven wijzigen.

AGV's voor haventerminals (laadvermogen 20.000 kg – 70.000 kg): Geautomatiseerde containertransportvoertuigen (AGV's) opereren tussen de kadekraan en de stapelkraan op het containerterrein in volledig geautomatiseerde containerterminals. Deze AGV's vervoeren 20-voets en 40-voets containers – elk met een gewicht tot 30 ton – met een snelheid van 5 tot 6 m/s over verharde terminaloppervlakken, waarbij afstanden van 200 tot 600 meter tussen de ophaal- en afzetpunten van de kraan worden overbrugd. Het koppel van de aandrijfwielen bedraagt ​​50.000 tot 120.000 Nm per aangedreven wiel. De ZL24- en EP-WD-80-series zijn geschikt voor deze toepassing, met standaard FKM-afdichtingen van maritieme kwaliteit en corrosiebestendige coatings voor gebruik aan de kade.

Spelingbeheersing: het cruciale verschil tussen AGV's en standaard industriële aandrijvingen

Speling — de hoekige vrije beweging tussen de in- en uitgang van een versnellingsbak wanneer de koppelrichting omkeert — is de allerbelangrijkste specificatie voor elke aandrijving die wordt gebruikt in positiegestuurde geautomatiseerde voertuigen. In een conventionele industriële versnellingsbak is een speling van 20 tot 40 boogminuten acceptabel, omdat de versnellingsbak wordt gebruikt in snelheidsgeregelde toepassingen waar positioneringsnauwkeurigheid niet cruciaal is. In een AGV-aandrijving veroorzaakt zelfs 15 boogminuten speling meetbare positioneringsfouten:

Neem een ​​AMR in een magazijn met een aandrijfwiel met een diameter van 250 mm en een overbrengingsverhouding van 20:1. Bij de uitgaande as komt 15 boogminuten speling overeen met een wielrotatie van 15/60 graden = 0,25 graden. Met een wieldiameter van 250 mm komt dit overeen met een lineaire positioneringsfout van (0,25/360) x (π x 250) = 0,545 mm op het punt van koppelomkering. Als de AMR 50 keer stopt en van richting verandert tijdens een pickcyclus, en het positioneringssysteem op basis van dode-rekening deze verloren beweging niet compenseert, kan de geaccumuleerde positioneringsfout na 50 richtingsveranderingen oplopen tot 27 mm – ruim buiten de herhaalbaarheid van ±5 mm die doorgaans vereist is voor betrouwbaar picken in een magazijnstelling.

Hoe Korea Ever-Power een lage tegenreactie weet te bereiken: De belangrijkste bron van speling in een planetaire tandwielkast is de speling tussen de tanden van de planeetwielen en de tandprofielen van het zonnewiel en de ringtandwiel. Korea Ever-Power bereikt de specificatie van minder dan 8 boogminuten speling voor de ZL01- en ZL02 AGV-aandrijvingen door middel van drie productiecontroles: (1) slijpen met nauwe toleranties voor de tanddikte – alle zonne- en planeetwielen worden geslepen volgens DIN 5-tanddiktetolerantie in plaats van DIN 7 of DIN 8, zoals gebruikt voor standaard industriële tandwielkasten; (2) montage van op elkaar afgestemde planeetwielsets – de planeetwielen worden gemeten op tanddikte en in op elkaar afgestemde sets gemonteerd, zodat alle drie de planeetwielen in een drager gelijktijdig aangrijpen met minimale speling; (3) tolerantie voor de positie van de planeetwielpen – de boringen voor de planeetwielpennen worden gefreesd met een positionele tolerantie van ±0,005 mm om een ​​gelijkmatige lastverdeling tussen de planeetwielen te garanderen en de differentiële speling te elimineren die ontstaat wanneer één planeetwiel eerder wordt belast dan de andere.

Terugslag versus voorspanning — De afweging bij AGV's: Sommige fabrikanten van precisie-versnellingsbakken elimineren speling volledig door een veervoorspanning tussen de planetaire trappen aan te brengen. Dit resulteert in nulspeling, maar gaat ten koste van continu wrijvingsverlies en versnelde slijtage van de tandwielen. Korea Ever-Power AGV-aandrijvingen gebruiken gecontroleerde lage speling in plaats van een ontwerp met voorspanning voor nulspeling, omdat de voorspanningsmethode een constant parasitair koppelverlies van 3 tot 81 TP3T van het nominale koppel met zich meebrengt. Dit vermindert de accuduur van AMR's op batterijen direct. Voor een vloot van 100 AMR's die 20 uur per dag in bedrijf zijn, vertaalt dit efficiëntieverschil zich in aanzienlijke jaarlijkse energiekosten en een hogere frequentie van batterijvervanging.

Motor- en encoderinterface: integratie van servo-, BLDC- en stappenmotoren

Differentieelbesturing en omnidirectionele aandrijfconfiguraties

Moderne AGV's maken gebruik van drie primaire stuursystemen, en de specificaties van de versnellingsbak voor de wielaandrijving moeten worden afgestemd op de gekozen stuurmethode:

Differentieel aandrijving (tweewielaandrijving): De meest voorkomende configuratie voor AMR's in magazijnen bestaat uit twee onafhankelijk aangedreven wielen op een gemeenschappelijke as, met passieve zwenkwielen voor en achter. Draaien gebeurt door de twee wielen met verschillende snelheden aan te drijven: gelijke en tegengestelde snelheden zorgen voor rotatie ter plaatse, terwijl proportionele snelheidsverschillen zorgen voor bochten met een bepaalde radius. Deze configuratie vereist absoluut overeenkomende overbrengingsverhoudingen tussen de linker en rechter aandrijfeenheden. Elk verschil in overbrengingsverhouding zorgt ervoor dat het voertuig tijdens rechtuit rijden van zijn beoogde traject afwijkt, waardoor een koersfout ontstaat die uiteindelijk een navigatiecorrectie en een kortstondige stop veroorzaakt. Korea Ever-Power levert bijpassende ZL01- en ZL02-sets voor AMR's met differentieelaandrijving, waarbij de linker en rechter eenheden vóór verzending op een precisietestbank worden gecontroleerd op een overeenkomende overbrengingsverhouding van ±0,03%.

Gestuurd enkelvoudig aandrijfwiel: Gebruikelijk voor AGV's met zware lasten en trekkertreinen: een enkel aangedreven en gestuurd wiel in het midden van het voertuig zorgt voor zowel tractie als besturing, met passieve wielen op de hoeken. De in de naaf gemonteerde versnellingsbak draait mee met de stuurkolom, waardoor de motorkabel en eventuele encoderkabels een 360-graden stuurrotatie via een sleepring mogelijk moeten maken. Korea Ever-Power WD-units voor toepassingen met gestuurde aandrijfwielen worden geleverd zonder vaste kabelgeleiding, waarbij de behuizing is ontworpen voor bevestiging van een sleepringbeugel aan de stuurkolom.

Mecanum- en omnidirectionele wielen: Hoogwaardige AMR's en geautomatiseerde assemblagevoertuigen maken gebruik van mecanumwielen. Elk wiel heeft rollen met een hoek van 45 graden die, in combinatie met onafhankelijke snelheids- en richtingsregeling van de vier wielen, ervoor zorgen dat het voertuig in elke richting kan bewegen zonder te roteren. Elk mecanumwiel vereist een eigen planetaire tandwielkast met naafmontage en servomotor. De specificaties van de tandwielkast voor een mecanumaandrijving zijn identiek aan die van een standaard differentieelaandrijving: lage speling, servomotorinterface en afgestemde overbrengingsverhouding. De vier eenheden moeten echter met een nog nauwere tolerantie van ±0,02% op elkaar afgestemd zijn om ongewenste zijdelingse afwijkingen tijdens puur zijdelingse bewegingen te voorkomen.

AGV's voor haventerminals: hoge laadcapaciteit, hoge cyclusfrequentie, werking in een maritieme omgeving

De efficiëntie van de versnellingsbak en de impact daarvan op de gebruiksduur van de AGV-accu.

Bij AGV's op batterijen is het mechanisch rendement van de versnellingsbak een directe factor in de operationele kosten. Een vloot van 100 AMR's die elk 2 kW tractievermogen verbruiken gedurende 20 uur per dag, verbruikt dagelijks 4.000 kWh aan energie alleen al voor de tractie. Een versnellingsbak met een mechanisch rendement van 92% verspilt 320 kWh per dag aan warmte; een versnellingsbak met een rendement van 96% verspilt slechts 160 kWh per dag – een besparing van 58.400 kWh per jaar voor een vloot van deze omvang, wat overeenkomt met ongeveer 58 ton CO₂ in een gemiddelde elektriciteitsmarkt.

Korea Ever-Power behaalt een mechanisch rendement van 95 tot 971 TP3T in de ZL01- en ZL02-serie AGV-aandrijvingen door vier ontwerpkeuzes: spiraalvormige planeetwielen in plaats van rechte tandwielen (waardoor het geluid van de tandwieloverbrenging en de wrijvingsweerstand worden verminderd); nauwkeurig geslepen tandprofielen (waardoor de profielvormfout die de wrijving tijdens het aangrijpen verhoogt, wordt geminimaliseerd); synthetische tandwielolie geschikt voor gebruik met lage viscositeit over het volledige bedrijfstemperatuurbereik van -20 °C tot +80 °C (waardoor wrijvingsverliezen, met name bij een koude start, worden verminderd); en hoekcontactkogellagers op de ingaande as van het zonnewiel in plaats van diepgroeflagers (waardoor het lagerweerstandskoppel in de hogesnelheidsingangsfase, waar het het meest van belang is voor het rendement, wordt verminderd).

Het efficiëntievoordeel wordt versterkt door regeneratief remmen. Een ZL01-aandrijving die regeneratief remkoppel van wiel naar motor overbrengt met een rendement van 96%, levert 96% van de beschikbare kinetische energie terug aan de DC-bus van de motorcontroller. Een vergelijkbare aandrijving met een rendement van 92% levert slechts 92% terug – een verschil van 4 procentpunten dat, bij een AMR met een hoog aantal cycli die 500 start-stopcycli per dienst uitvoert, de tijd tussen tussentijdse laadbeurten aanzienlijk verlengt.

Waarom AGV-integrators en wagenparkbeheerders kiezen voor Korea Ever-Power

Voor AGV-integrators die multi-productplatforms ontwerpen – dezelfde voertuigcarrosserie voorzien van verschillende tandwieloverbrengingsverhoudingen voor verschillende klantgebruikscycli – biedt Korea Ever-Power voorraadprogramma's met meerdere overbrengingsverhoudingen. Een enkele ZL01-behuizing kan worden geassembleerd met verschillende planetaire drager- en zonnewielsets om overbrengingsverhoudingen van 5:1 tot 2.702:1 te produceren, waardoor de integrator één reserveonderdelenvoorraad kan aanhouden voor meerdere voertuigmodellen. Voor meer informatie over de volledige familie van planetaire aandrijvingen met naafmontage, zie ons complete assortiment planetaire tandwielkasten voor wielaandrijving, inclusief modellen voor reachstackers, RTG-kranen en zware heftrucks in dezelfde terminalomgeving.

Bewerking door Cxm