Automatizácia horizontálnej prepravy v kontajnerových termináloch a veľkoskladoch viedla k zásadnému prehodnoteniu toho, čo musí trakčná prevodovka poskytovať. Vysokozdvižný vozík s ľudským pohonom toleruje malé zmeny rýchlosti medzi poháňanými kolesami, pretože obsluha ich môže cítiť a kompenzovať v reálnom čase. Automaticky riadené vozidlo nemá takúto spätnú väzbu – jeho systém riadenia polohy závisí výlučne od matematického vzťahu medzi počtom otáčok snímača motora a otáčkami kolies, čo znamená akúkoľvek vôľu, preklz alebo nekonzistentnosť pomeru v... planétová prevodovka pohonu kolies sa priamo premieta do akumulácie chýb polohovania v závislosti od vzdialenosti. Spoločnosť Korea Ever-Power dodáva planétové prevodovky s pohonom kolies pre celé spektrum AGV – od skladových automatických motorových vozidiel s nosnosťou 500 kg s jednotkami ZL01 až po AGV v prístavných termináloch s nosnosťou 70 ton s ťažkými pohonmi série EP-WD – s planétovými stupňami s nízkou vôľou, rozhraniami motora kompatibilnými s enkodérom a krytím IP67 ako štandardnými špecifikáciami.

Kategórie AGV a ich požiadavky na trakčný pohon

Pojem „AGV“ zahŕňa širokú škálu typov automatizovaných vozidiel, pričom každý z nich má odlišné požiadavky na pohon. Pochopenie rozdielov medzi kategóriami je prvým krokom k výberu správnej špecifikácie planétového pohonu pre danú aplikáciu:

Skladové AMR a ľahké AGV (užitočná hmotnosť 100 kg – 2 000 kg): Autonómne mobilné roboty a ľahké automaticky riadené vozidlá v centrách elektronického obchodu, farmaceutických skladoch a závodoch na výrobu elektroniky. Tieto vozidlá sa autonómne pohybujú pomocou LIDARu, systémov videnia alebo magnetického navádzania pri rýchlostiach 1,5 až 2,5 m/s. Požiadavky na krútiaci moment hnacieho kolesa sú skromné ​​– 200 až 2 000 Nm na koleso – ale požiadavky na presnosť polohovania sú vysoké: typická opakovateľnosť bodu trasy ±5 mm pri rýchlostiach do 1,5 m/s. Štandardnou špecifikáciou pre túto kategóriu je planétová prevodovka série ZL01 s montážou na náboj s ultrakompaktným krytom, prevodovými pomermi od 3,48:1 do 2 702:1 a priamou kompatibilitou s prírubou servomotora. Planétový stupeň s nulovou vôľou umožňuje riadenie polohy v uzavretej slučke bez kolísania alebo oscilácie v bodoch trasy.

Stredne ťažké AGV (užitočná hmotnosť 2 000 kg – 15 000 kg): Automatizované ťažné vlaky, AGV pre ťažké palety a automatizované prepravné systémy na montážnych linkách v automobilových a ťažkých výrobných závodoch. Tieto vozidlá sa pohybujú rýchlosťou 0,5 až 1,5 m/s na dlhšie vzdialenosti – automatickéMontážne linky môžu byť dlhé 400 až 800 metrov – a musia udržiavať presné prispôsobenie rýchlosti medzi ťahačom AGV a akýmikoľvek prívesnými jednotkami vo vlaku. Výstupné krútiace momenty hnacích kolies sa pohybujú od 2 000 do 15 000 Nm. Séria ZL02 poskytuje správny rozsah krútiaceho momentu a flexibilitu prevodového pomeru pre túto kategóriu s pridanou možnosťou výberu viacerých prevodových pomerov v rámci jedného krytu, aby sa prispôsobila rôznym sklonom výrobnej plochy a rozsahom užitočného zaťaženia bez zmeny špecifikácie motora alebo kolesa.

AGV prístavného terminálu (užitočná hmotnosť 20 000 kg – 70 000 kg): Automatizované kontajnerové prepravné vozidlá premávajúce medzi žeriavom na prepravu lodí medzi brehom a stohovacím žeriavom v dvore v plne automatizovaných kontajnerových termináloch. Prístavné AGV prepravujú 20-stopové a 40-stopové kontajnery – každý kontajner s hmotnosťou do 30 ton – rýchlosťou 5 až 6 m/s po spevnených povrchoch terminálu a pokrývajú vzdialenosti 200 až 600 metrov medzi miestami nakladania a vykladania žeriavom. Výstupné krútiace momenty hnacích kolies dosahujú 50 000 až 120 000 Nm na poháňané koleso. Na túto aplikáciu slúžia série ZL24 a ​​EP-WD-80 s tesneniami FKM námornej triedy a antikoróznymi nátermi, ktoré sú štandardom pre prostredie pri nábreží.

Kontrola vôle: Rozhodujúci rozdiel medzi AGV a štandardnými priemyselnými pohonmi

Vôľa – uhlová vôľa medzi vstupom a výstupom prevodovky pri zmene smeru krútiaceho momentu – je najdôležitejšou špecifikáciou pre akýkoľvek pohon používaný v polohovo riadených automatizovaných vozidlách. V konvenčnej priemyselnej prevodovke je vôľa 20 až 40 oblúkových minút prijateľná, pretože prevodovka sa používa v aplikáciách s riadením rýchlosti, kde presnosť polohy nie je kritická. V trakčnom pohone AGV vytvára aj 15 oblúkových minút vôle merateľné chyby polohovania:

Predstavte si skladový automatický magnetický regál (AMR) s hnacím kolesom s priemerom 250 mm a prevodovým pomerom 20:1. Na výstupnom hriadeli zodpovedá vôľa 15 oblúkových minút natočeniu kolesa o 15/60 stupňov = 0,25 stupňa. Pri priemere kolesa 250 mm to zodpovedá lineárnej chybe polohovania (0,25/360) x (π x 250) = 0,545 mm v bode obrátenia krútiaceho momentu. Ak sa AMR počas cyklu vychystávania 50-krát zastaví a zmení smer a systém nastavovania polohy túto stratu pohybu nekompenzuje, kumulovaná chyba polohovania po 50 zmenách smeru je potenciálne 27 mm – čo je ďaleko za hranicou opakovateľnosti ±5 mm, ktorá sa typicky vyžaduje pre spoľahlivé vychystávanie z regálov v sklade.

Ako spoločnosť Korea Ever-Power dosahuje nízku negatívnu reakciu: Primárnym zdrojom vôle v planétovej prevodovke je vôľa medzi zubami planétového kolesa a profilmi zubov centrálneho a vencového kolesa. Spoločnosť Korea Ever-Power dosahuje špecifikáciu vôle pod 8 uhlových minút pre pohony AGV ZL01 a ZL02 prostredníctvom troch výrobných kontrol: (1) brúsenie s presnou toleranciou hrúbky zubov – všetky centrálne a planétové kolesá sú brúsené s toleranciou hrúbky zubov DIN 5 namiesto DIN 7 alebo DIN 8 používaných pre štandardné priemyselné prevodovky; (2) zostava zhodných planétových súprav – planétové kolesá sa merajú na hrúbku zubov a zostavujú sa v zhodných súpravách tak, aby všetky tri planéty v unášači zaberali súčasne s minimálnou vôľou; (3) tolerancia polohy čapu unášača planét – polohy otvorov čapu planét sú obrábané s toleranciou polohy ±0,005 mm, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozdelenie zaťaženia medzi planétami a eliminovala sa rozdielna vôľa, ktorá vzniká, keď je jedna planéta zaťažená pred ostatnými.

Vôľa verzus predpätie – kompromis medzi AGV: Niektorí výrobcovia presných prevodoviek úplne eliminujú vôľu aplikáciou predpätia pružiny medzi planétovými stupňami – čím sa vytvorí nulová vôľa za cenu neustálej straty trením a zrýchleného opotrebovania zubov. Pohony AGV Korea Ever-Power používajú konštrukciu s riadenou nízkou vôľou namiesto predpätia s nulovou vôľou, pretože prístup s predpätím spôsobuje konštantnú parazitickú stratu krútiaceho momentu 3 až 8% menovitého krútiaceho momentu, čo priamo znižuje výdrž batérie v akumulátorových motorových prevodovkách AMR. Pre flotilu 100 akumulátorových motorových prevodoviek prevádzkovaných 20 hodín denne sa tento rozdiel v účinnosti premieta do významných ročných nákladov na energiu a frekvencie výmeny batérií.

Rozhranie motora a enkodéra: Integrácia servopohonu, BLDC a krokového motora

Konfigurácie diferenciálneho riadenia a všesmerového pohonu

Moderné AGV používajú tri hlavné architektúry riadenia a špecifikácia prevodovky pohonu kolies musí byť prispôsobená prístupu k riadeniu:

Diferenciálny pohon (dvojkolesový): Najbežnejšia konfigurácia pre skladové AMR – dve nezávisle poháňané kolesá na spoločnej osi s pasívnymi otočnými kolesami vpredu a vzadu. Otáčanie sa dosahuje pohonom dvoch kolies rôznymi rýchlosťami: rovnaké a opačné rýchlosti vytvárajú rotáciu na mieste, zatiaľ čo proporcionálne rozdiely v rýchlosti vytvárajú polomerové otáčanie. Táto konfigurácia vyžaduje absolútne zladené prevodové pomery medzi ľavou a pravou hnacou jednotkou – akýkoľvek rozdiel v prevodových pomeroch spôsobí, že sa vozidlo počas priamej jazdy vychýli zo zamýšľanej dráhy, čím sa hromadí chyba smeru, ktorá nakoniec spustí korekciu navigácie a chvíľkové zastavenie. Spoločnosť Korea Ever-Power dodáva párované sady ZL01 a ZL02 pre AMR s diferenciálnym pohonom, pričom ľavá a pravá jednotka sa pred odoslaním overia na zhodu pomeru ±0,03% na presnej rotačnej stolici.

Riadené jedno koleso s pohonom: Bežné pre AGV s ťažkým užitočným zaťažením a ťažné súpravy – jedno poháňané a riadené koleso v strede vozidla zabezpečuje trakciu aj riadenie, pričom pasívne zaťažovacie kolesá sú v rohoch. Prevodovka namontovaná na náboji sa otáča spolu so stĺpikom riadenia, takže kábel motora a akýkoľvek kábel kódovača musia zvládnuť 360-stupňové otáčanie riadenia cez zberný krúžok kábla. Jednotky Korea Ever-Power WD pre aplikácie s riadenými hnacími kolesami sa dodávajú bez pevných opatrení na vedenie káblov, pričom puzdro je určené na pripevnenie konzoly zberného krúžku na rozhraní stĺpika riadenia.

Mecanum a všesmerové kolesá: Špičkové automatizované motorové vozidlá (AMR) a automatizované montážne nosiče používajú kolesá typu mecanum – každé koleso má valčeky s uhlom 45 stupňov, ktoré v kombinácii s nezávislým ovládaním rýchlosti a smeru štyroch kolies umožňujú vozidlu pohybovať sa v ľubovoľnom smere bez otáčania. Každé koleso typu mecanum vyžaduje vlastnú planétovú prevodovku a servomotor upevnený v náboji. Špecifikácia prevodovky pre pohon mecanum je identická so štandardným diferenciálnym pohonom – nízka vôľa, rozhranie servomotora, prispôsobený prevodový pomer – ale štyri jednotky musia byť prispôsobené ešte užšej tolerancii prevodového pomeru ±0,02%, aby sa predišlo nežiaducemu bočnému posunu počas čisto bočných povelov na jazdu.

AGV v prístavných termináloch: Vysoký užitočný náklad, vysoký cyklus, prevádzka v námornom prostredí

Účinnosť prevodovky a jej vplyv na výdrž batérie AGV

V AGV napájaných z batérií je mechanická účinnosť prevodovky priamym faktorom prevádzkových nákladov. Vozový park 100 vozidiel AMR, z ktorých každé odoberá priemerný trakčný výkon 2 kW počas 20 hodín denne, akumuluje 4 000 kWh denne spotrebovanej energie len na trakciu. Prevodovka s mechanickou účinnosťou 92% premrhá 320 kWh denne na teplo; prevodovka s účinnosťou 96% premrhá iba 160 kWh denne – čo predstavuje úsporu 58 400 kWh ročne vo vozovom parku tejto veľkosti, čo zodpovedá približne 58 tonám CO₂ na priemernom trhu s elektrinou v rozvodnej sieti.

Spoločnosť Korea Ever-Power dosahuje mechanickú účinnosť 95 až 971 TP3T v sérii pohonov ZL01 a ZL02 AGV vďaka štyrom konštrukčným možnostiam: špirálové planétové kolesá namiesto rovných čelných ozubených kolies (znižujú hluk zo záberu zubov a klzné trenie); presne brúsené profily zubov ozubeného kolesa (minimalizujú chybu tvaru profilu, ktorá zvyšuje trenie počas záberu); syntetický prevodový olej určený pre prevádzku s nízkou viskozitou v celom rozsahu prevádzkových teplôt od -20 °C do +80 °C (znižuje straty vírením, najmä pri studenom štarte); a guľkové ložiská s kosouhlým stykom na vstupnom hriadeli centrálneho kolesa namiesto drážkových ložísk (znižujú krútiaci moment ložiska vo vysokorýchlostnom vstupnom stupni, kde je najvýznamnejší z hľadiska účinnosti).

Výhoda účinnosti sa spája s rekuperačným brzdením. Pohon ZL01 prenášajúci rekuperačný brzdný moment z kolesa na motor s účinnosťou 96% vracia 96% dostupnej kinetickej energie do jednosmernej zbernice ovládača motora. Porovnateľný pohon s účinnosťou 92% vracia iba 92% – rozdiel 4 percentuálnych bodov, ktorý v rámci vysokocyklového AMR vykonávajúceho 500 cyklov štart-stop za smenu významne predlžuje interval medzi oportunitnými nabíjaniami.

Prečo si integrátori AGV a prevádzkovatelia vozových parkov vyberajú spoločnosť Korea Ever-Power

Pre integrátorov AGV, ktorí navrhujú platformy s viacerými produktmi – rovnakú karosériu vozidla vybavenú rôznymi prevodovými pomermi pre rôzne pracovné cykly zákazníka – ponúka Korea Ever-Power programy skladovania s viacerými prevodovými pomermi. Jedna skriňa ZL01 môže byť zostavená s rôznymi unášačmi planét a sadami centrálnych kolies, čím sa dosiahnu prevodové pomery od 5:1 do 2 702:1, čo umožňuje integrátorovi udržiavať jeden sklad náhradných dielov pre viacero modelov vozidiel. Ďalšie informácie o kompletnej rodine planétových pohonov s montážou na náboji nájdete v našej ponuke planétových prevodoviek s kompletným pohonom kolies vrátane modelov pre reach stackery, RTG žeriavy a ťažké vysokozdvižné vozíky v rovnakom terminálovom prostredí.

Upraviť používateľom Cxm