Kas AGV saab toetuda STO-le ilma mehaanilise pidurita?

Automaatsed juhitavad sõidukid (AGV) on kaasaegse materjalikäitluse, nutika ladustamise ja tööstusautomaatika jaoks hädavajalikud. Kuna AGV-süsteemid muutuvad kompaktsemaks, energiasäästlikumaks ja intelligentsemaks, hindavad insenerid üha enam integreeritud mootori juhtimistehnoloogiaid, et lihtsustada ajamiarhitektuure ja parandada tööohutust. Üks oluline küsimus on, kas AGV saab toetuda ohutule pöördemomendile (STO) ilma mehaanilise pidurita.

Vastus sõltub AGV mehaanilisest konstruktsioonist, töökeskkonnast, peatumisnõuetest ja funktsionaalsest ohutuse arhitektuurist. STO võib takistada mootoril pöördemomenti tekitamast, kuid see ei pidurda mootorit aktiivselt ega garanteeri, et liikuv AGV peatub kohe. Kui sõiduk liigub kallakul, kannab rasket koormat või töötab keskkonnas, kus kontrollimatu liikumine kujutab endast ohtu, võib olla vajalik mehaaniline pidur või muu konstrueeritud seiskamismehhanism.

Et teha kindlaks, kas AGV saab ilma mehaanilise pidurita ohutult töötada, peame eristama pöördemomendi eemaldamist, kontrollitud aeglustumist ja mehaanilist hoidmist. Samuti peame arvestama, kuidas integreeritud servomootorid, ohutuskontrollerid ja hädaseiskamissüsteemid töötavad koos, et kaitsta inimesi, seadmeid ja transporditavaid kaupu.

Mis on ohutu pöördemoment (STO) AGV-s?

Safe Torque Off (STO) on funktsionaalne turvafunktsioon, mis on integreeritud paljudesse servoajamitesse ja mootori juhtimissüsteemidesse. Automatiseeritud juhitavas sõidukis (AGV) takistab STO mootorajamil pöördemomenti tekitamast, kui tuvastatakse ohutusega seotud seisund, aidates vähendada ohtliku liikumise ohtu.

STO on eriti oluline AGV rakendustes, kus autonoomne navigeerimine, takistuste tuvastamine ja hädaseiskamisfunktsioonid peavad operaatorite, seadmete ja transporditavate materjalide kaitsmiseks koos töötama. Kui ohutuskontroller aktiveerib STO, blokeerib ajam määratud ohutusahela kaudu oma pöördemomendi tekitamise võime. Kuid STO ei pidurda aktiivselt mootorit ega garanteeri, et AGV peatub kohe. Sõiduk võib jätkata liikumist inertsi, välisjõudude või raskusjõu mõjul, eriti kallakul töötades.

Kuidas STO töötab AGV ajamisüsteemis?

Tüüpiline AGV liikumisjuhtimissüsteem ühendab liikumise ja ohutuse juhtimiseks mitu komponenti:

• Ohutuskontroller: jälgib ohutusega seotud sisendeid, nagu hädaseiskamisnuppe ja kaitsva skanneri signaale, ning käivitab nõutud ohutusreaktsiooni.

• Integreeritud servomootor: genereerib AGV kiirendamiseks, aeglustamiseks ja sõiduks vajaliku pöördemomendi.

• STO ohutusahel: keelab ajami võime toota mootori pöördemomenti, kui STO-funktsioon on aktiveeritud.

• Hädaseiskamissüsteem: käivitab ohutusega seotud seiskamise, kui tekib ohtlik olukord või operaator nõuab hädaseiskamist.

• Vajadusel mehaaniline pidur: tagab füüsilise pidurdus- või hoidmisvõime, et vältida kontrollimatut liikumist teatud tingimustel.

Tavalise töötamise ajal reguleerib servoajam mootori pöördemomenti ja kiirust, et säilitada AGV kästud liikumine. Kui STO käivitub, takistab ajam tavalistest liikumiskäskudest sõltumatult edasist pöördemomendi genereerimist. Sõiduki tegelik peatumiskäitumine sõltub siis selle olemasolevast hoogust, jõuülekande takistusest, pidurdusmehhanismidest ja töökeskkonnast.

Näiteks võib tasasel laokäigul liikuv AGV pärast STO aktiveerimist veeretakistuse tõttu järk-järgult aeglustada. Kuid allamäge sõitev AGV võib raskusjõu mõjul liikumist jätkata, kui sobivat pidurdusmehhanismi pole saadaval.

Mis vahe on STO ja mehaanilise piduri vahel?

Kuigi STO ja mehaanilised pidurid aitavad kaasa masina ohutusele, täidavad need erinevaid funktsioone.

STO ei asenda otseselt mehaanilist pidurit. Kui AGV peab säilitama oma positsiooni rambil, takistama liikumist pärast võimsuse kadumist või peatuma kindlaksmääratud vahemaa jooksul, peavad insenerid hindama, kas mehaaniline pidur või muu sobiv pidurduslahendus on vajalik.

Miks on STO AGV ohutuse jaoks oluline?

STO pakub automatiseeritud materjalikäitlussüsteemides olulist ohutusfunktsiooni, kuna see aitab vältida mootori tahtmatut pöördemomenti ohtliku olukorra ilmnemisel. Kui see on õigesti integreeritud AGV ohutusarhitektuuri, võib see vähendada pöördemomendi eemaldamise funktsiooni sõltuvust tavalistest liikumisjuhtimiskäskudest.

Täieliku AGV ohutus sõltub aga enamast kui ajami STO võimekusest. Insenerid peavad hindama peatumisteekonda, sõiduki kiirust, maksimaalset kasulikku koormust, põranda tingimusi, kallaku tööd ja võimsuse kadumise võimalust. Disain peaks arvestama ka andurite, ohutuskontrollerite ja ajamisüsteemide reageerimisaega.

Personali läheduses töötavate või raskeid veoseid transportivate AGV-de puhul tuleks STO-d käsitleda tervikliku funktsionaalse ohutusstrateegia ühe komponendina, mitte eraldiseisva lahendusena sõiduki peatamiseks ja hoidmiseks.

AGV jaoks integreeritud servomootori valimisel soovitame kontrollida ajami STO rakendamist, vaadata üle tootja ohutusdokumentatsioon ja teha kindlaks, kas rakenduse peatamis- ja seiskamisnõuete täitmiseks on vaja täiendavaid pidurdusfunktsioone.

BESFOC Integreeritud alalisvoolu servomootorite   tooted

BESFOC Integreeritud samm-servomootorite   tooted

Besfoci integreeritud servomootorisüsteem Kohandatud teenus

Besfoci integreeritud servomootorisüsteem Kohandatud teenus

Kas AGV saab toetuda STO-le ilma mehaanilise pidurita?

AGV võib potentsiaalselt töötada ilma mehaanilise pidurita, kuid ainult siis, kui selle riskianalüüs ja süsteemi ülesehitus näitavad, et sellest tulenev peatumis- ja kinnipidamine on kõigis asjakohastes töötingimustes vastuvõetav.

Mehaanilise piduri puudumine ei muuda AGV-d automaatselt ohtlikuks. Mõned madala kiirusega ja madala riskitasemega rakendused võivad olla kavandatud kontrollitud aeglustuse, passiivse takistuse ja kinnitatud ohutusstrateegia ümber. Kuid ainult STO-le tuginemine toob kaasa piiranguid, millega tuleb tegeleda.

Ilma mehaanilise pidurita töötamine võib olla vastuvõetav

Pidurivaba AGV konstruktsiooni võib kaaluda, kui on täidetud järgmised tingimused:

1. AGV töötab tasasel pinnal.

Tasasel kontrollitud tehasepõrandal töötaval sõidukil võib pärast pöördemomendi eemaldamist olla väiksem risk kontrollimatuks liikumiseks kui kaldpinnal töötaval sõidukil. Sellest hoolimata tuleb hinnata jääkmomenti, põranda saastumist, rataste hõõrdumist ja väliseid tõukejõude.

2. Sõiduk töötab suhteliselt madalatel kiirustel.

Madalamad töökiirused vähendavad üldiselt kineetilist energiat ja võivad muuta seiskamisprobleemi hõlpsamini hallatavaks. Kuid väike kiirus üksi ei kinnita, et STO ilma pidurdamiseta on ohutu.

3. Taotlus ei nõua positiivset hoidmist.

Kui AGV ei pea ohutusega seotud peatumise ajal oma asendit gravitatsiooni või muude välisjõudude vastu säilitama, ei pruugi mehaaniline piduripidur olla vajalik. Seda tingimust tuleb pigem kontrollida kui eeldada.

4. Peatumisteekond jääb olemasoleva ohutusvahemiku piiresse.

Täielikku peatumiskäitumist tuleb hinnata AGV maksimaalse lubatud sõidukauguse suhtes pärast ohutusnõudeid. Disain peab arvestama tuvastamise viivitusi, kontrolleri reaktsiooni, sõidu reaktsiooni, sõiduki inertsust, kasulikku koormust ja olemasolevaid pidurdusjõude.

5. Saadaval on sobiv alternatiivne seiskamismehhanism.

Valideeritud ohutusega seotud kontrollitud seiskamine, eraldiseisev pidurisüsteem või muu konstrueeritud seade võib tagada vajaliku pidurdusvõime. Disain peab tagama, et pöördemomendi eemaldamine ei jätaks AGV-d kontrollimatusse või ohtlikku olekusse.

Isegi kui need tingimused näivad olevat täidetud, peame süsteemi kontrollima prognoositavate rikete ja halvimatel töötingimustel.

Kui AGV ei peaks toetuma ainult STO-le

Mehaaniline pidur või muu sobiv pidurduslahendus on üldiselt vajalik, kui AGV peab peatuma või jääma paigale tingimustes, mida STO ei saa usaldusväärselt lahendada.

Peamine põhimõte on see, et STO-st võib piisata konkreetse pöördemomendi eemaldamise ohutusfunktsiooni jaoks, ilma et see oleks tingimata piisav AGV täielikuks peatamiseks ja hoidmiseks.

Kas STO võib AGV hädaseiskamisfunktsiooni asendada?

Ei. STO on ajami ohutusfunktsioon, samas kui hädaseiskamine on ohutusega seotud käsk või funktsioon, mille eesmärk on viia masina ohtlik töö ohutusse olekusse.

Hädaseiskamissüsteem võib oma rakendamise osana kasutada STO-d, kuid nõutav seiskamiskäitumine sõltub rakendusest ja riskihinnangust.

Eriti olulised on kaks tavaliselt viidatud peatumiskategooriat.

Kategooria 0 seiskamine: kohene pöördemomendi eemaldamine

Kategooria 0 seiskamine hõlmab seiskamist masina täiturmehhanismide toite viivitamatu eemaldamise kaudu, kusjuures seiskamine saavutatakse pigem energia eemaldamise kui kontrollitud aeglustusjärjestuse abil.

STO-d rakendavas ajamis võib STO-funktsiooni kasutada vajaliku pöördemomendi eemaldamise käitumise saavutamiseks.

Liikuva AGV puhul võib sõiduk kulgeda kuni peatumiseni. Kui see peatumisteekond on vastuvõetamatu, ei piisa ainult pöördemomendi eemaldamisest.

1. kategooria peatus: kontrollitud aeglustus, millele järgneb pöördemomendi eemaldamine

1. kategooria seiskamine hõlmab kontrollitud seiskamisprotsessi, millele järgneb täiturmehhanismide toite eemaldamine.

Näiteks võib AGV esmalt aeglustada mootori ajamiga ja seejärel aktiveerida STO pärast ohutu seiskamisseisundi saavutamist või kavandatud aeglustusjärjestuse lõpetamist.

Selline lähenemine võib vähendada peatumisteekonda ja parandada prognoositavust, eeldusel, et kontrollitud peatumise funktsioon ja selle ohutusega seotud rakendamine vastavad rakenduse nõuetele.

Täpne arhitektuur peab olema kavandatud ja kinnitatud vastavalt kehtivatele masinate ohutusstandarditele, sealhulgas standardite IEC 60204-1 ja ISO 13850 asjakohastele sätetele.

Oluline on see, et tavalist tarkvaraseiskumist, millele järgneb STO, ei tohiks automaatselt eeldada ohutustaseme kontrollitud seiskamisena. Kui kontrollitud aeglustamine ise on ohutuse seisukohalt kriitiline, on vaja asjakohaselt kavandatud ja valideeritud ohutusfunktsiooni.

Kuidas arvutada AGV peatumisteekonda ilma mehaanilise pidurita

Ilma mehaanilise pidurita AGV hindamisel on peatumisteekond kriitiline tegur otsustamaks, kas STO üksi suudab täita rakenduse ohutusnõudeid. Kuna STO eemaldab mootori pöördemomendi ilma sõidukit aktiivselt pidurdamata, võib AGV liikumist jätkata inertsi, veeretakistuse või raskusjõu tõttu.

Peamised tegurid, mis mõjutavad AGV peatumisteekonda

Mitmed tegurid mõjutavad seda, kui kaugele AGV pärast STO aktiveerimist läbib:

• Sõiduki kiirus: Suuremad kiirused põhjustavad üldjuhul pikema peatumisteekonna.

• Kogumass: raskem AGV või kasulik koormus suurendab kineetilist energiat.

• Süsteemi reaktsiooniaeg: sõiduk jätkab sõitu, kuni andurid, ohutuskontrollerid ja ajam reageerivad.

• Põranda tingimused: Pinna hõõrdumine ja rattatakistus mõjutavad passiivset aeglustumist.

• Töötamise kalle: Gravitatsioon võib pikendada peatumisteekonda või põhjustada AGV kiirendamist allamäge.

Kuidas hinnata peatumiskaugust

Praktiline hinnang peaks sisaldama kahte komponenti: süsteemi reageerimise ajal läbitud vahemaa ja AGV vabakäigul läbitud vahemaa kuni peatumiseni.

Näiteks kaaluge AGV-d, mis liigub kiirusega 1,5 m/s süsteemi reaktsiooniajaga 0,15 sekundit. Selle reageerimisperioodi jooksul läbib sõiduk ligikaudu 0,23 meetrit.

Kui AGV aeglustab seejärel oletatava kiirusega 0,3 m/s² passiivse takistuse tõttu võib see enne peatumist liikuda veel 3,75 meetrit. Eeldatav peatumisteekonna kogupikkus on seega ligikaudu 4 meetrit.

See näide on ainult illustratiivne. Tegelik peatumisteekond sõltub sõiduki konstruktsioonist, kandevõimest, põranda tingimustest, jõuülekande takistusest ja töökeskkonnast. Passiivset aeglustumist tuleks mõõta ja valideerida halvimatel tingimustel, mitte eeldada, et see jääb konstantseks.

Kuidas saavad insenerid parandada peatumisohutust?

Ilma mehaanilise pidurita AGV projekteerimisel peaksid insenerid kontrollima halvimat peatumisteekonda ja tagama piisava kaitsekauguse. Kui passiivne aeglustus ei suuda saavutada nõutavat peatumisvõimet, on võimalikud lahendused hõlmata maksimaalse sõidukiiruse vähendamist, ohtude varasemat tuvastamist, sobiva kontrollitud seiskamisfunktsiooni rakendamist või sobiva pidurdusmehhanismi lisamist.

Põhiprintsiip on see, et STO peatab pöördemomendi tekitamise, mitte sõiduki liikumise. Ohutu AGV konstruktsioon peab arvestama pärast STO aktiveerimist läbitud vahemaad ja tagama, et kontrollimatu vabajooksu või veeremine ei tekita lubamatut ohtu.

Kuidas integreeritud servomootor mõjutab AGV pidurite disaini?

Integreeritud servomootorid ühendavad mootori koos sellega seotud ajami elektroonikaga ning olenevalt tootest tagasisideseadmete ja sideliidestega. See arhitektuur võib lihtsustada AGV jõuülekande disaini, vähendades välist juhtmeid ja eraldi komponentide arvu.

Mootori integreerimine ei välista aga vajadust pidurdamist ja funktsionaalset ohutust iseseisvalt hinnata.

AGV jaoks integreeritud servomootori valimisel soovitame uurida järgmisi tegureid.

Integreeritud STO-võime

Kontrollige, kas ajam toetab STO-d ja kas selle rakendamine sobib nõutava ohutusfunktsiooni jaoks.

Vaadake üle tootja ohutusdokumentatsioon, sealhulgas kohaldatav ohutusteave, diagnostika ulatus, tõrkereaktsioon ja paigaldusnõuded.

Ärge eeldage, et iga integreeritud servomootor sisaldab sertifitseeritud STO-d ainult seetõttu, et sellel on ajam.

Mehaanilise piduriga ühilduvus

Tehke kindlaks, kas mootorit saab varustada hoidepiduriga või ühendada välise pidurimehhanismiga.

Pidur tuleb valida vastavalt nõutavale hoidmismomendile, võlli pöörlemiskiirusele, haardumissagedusele, soojuspiirangutele ja jõuülekande konfiguratsioonile.

Ratasveoga AGV-de puhul peaksid insenerid hindama kogu mehaanilist jõuülekannet, mitte tuginema ainult mootorivõlli pidurdusvõimsusele.

Pöördemomendi ja kiiruse karakteristikud

Mootor peab tagama piisava pideva ja maksimaalse pöördemomendi kiirendamiseks, liikumiseks ja aeglustamiseks.

Kui on vaja kontrollitud seiskamist, peab ajam tagama ka asjakohase aeglustuse oma elektriliste, termiliste ja mehaaniliste piiride piires.

Alamõõdulisel mootoril võib olla raskusi nõutava peatumisprofiili täitmisega, eriti kui sõiduk kannab suurt koormat või sõidab kallakul.

Side ja ohutuse integreerimine

AGV-d kasutavad navigeerimise, liikumisjuhtimise ja järelevalvekäskude koordineerimiseks sageli tööstuslikke sidevõrke.

Tavalised sidekäsud ei ole aga automaatselt ohutustasemega. Ohutussüsteem peab kasutama sobivaid ohutusega seotud signaale, riistvara või sertifitseeritud ohutussidemehhanisme, kui projekt seda nõuab.

Sidetõrke korral tuleb lähtuda süsteemi ohutusnõuetest, mitte tugineda ainult tavalisele seiskamiskäsule.

Kompaktsus versus funktsionaalne ohutus

Integreeritud servomootorid võivad vähendada paigaldusruumi, lihtsustada kaablite marsruutimist ja tõhustada kasutuselevõttu. Need eelised on eriti kasulikud kitsastes laokäikudes töötavate kompaktsete AGV-de puhul.

Sellest hoolimata ei pruugi väikseim ajamilahendus olla kõige turvalisem või sobivaim.

Kompaktne integreeritud STO-ga servomootor võib sobida ühe AGV konstruktsiooni jaoks, samas kui teine ​​sõiduk võib vajada lisapidurit, ohutustasemega kontrollitud seiskamisfunktsiooni või spetsiaalset pidurdamise alamsüsteemi.

Lõplik valik peaks põhinema valideeritud rakendusenõuetel, mitte ainult komponentide integreerimisel.

Mis juhtub, kui AGV kaotab võimsuse ilma mehaanilise pidurita?

Kui automatiseeritud juhitav sõiduk (AGV) kaotab võimsuse ilma mehaanilise pidurita, ei pruugi selle mootor enam tagada kontrollitud pöördemomenti, kuid sõiduk ei pea tingimata kohe peatuma. Auto võib inertsi või raskusjõu mõjul veeremise tõttu liikumist jätkata, olenevalt kiirusest, kasulikust koormusest, jõuülekande takistusest ja töökeskkonnast.

AGV tootjate jaoks on võimsuskadude käitumise mõistmine ülioluline ohutu pöördemomendi (STO) hindamisel, integreeritud servomootorite valimisel ja usaldusväärse ohutussüsteemi kavandamisel.

Toitekadu tasasel pinnal

Kui AGV kaotab tasasel põrandal võimsuse, võib see järk-järgult aeglustuda rataste hõõrdumise, veeretakistuse ja jõuülekande takistuse tõttu. Need jõud varieeruvad olenevalt põrandatingimustest, rataste materjalidest, sõiduki massist ja mehaanilisest konstruktsioonist.

Ilma mehaanilise pidurita võib AGV peatumisteekond olla ettearvamatu. Kui sõiduk töötab kitsas vahekäigus või inimeste läheduses, võib jätkuv liikumine pärast voolukatkestust tekitada kokkupõrke- või muljumisohtu.

Toitekadu kaldpinnal

Kaldteel töötav AGV on suurem risk, kuna raskusjõu tõttu võib see pärast mootori pöördemomendi kadumist jätkata liikumist või kiirendada allamäge.

Mida raskem on AGV ja selle kasulik koormus, seda suurem on kaldpinnal sõidukile mõjuv gravitatsioonijõud. Ilma piisava pidurdus- või hoidmisjõuta võib sõiduk kontrollimatult veereda.

Sel põhjusel vajavad kaldteedel või kaldpindadel sõitvad AGV-d sageli sobivat mehaanilist pidurit või muud kavandatud lahendust, et vältida soovimatut liikumist.

Võimsuse kadu raske koorma kandmisel

Raske kandevõime suurendab AGV kogu liikumismassi ja kineetilist energiat, mis võib pikendada peatumisteekonda. Järsk voolukadu võib seega tekitada lisariske, sealhulgas kokkupõrkeid, koorma nihkumist ja transporditavate kaupade kahjustamist.

Insenerid peaksid hindama võimsuskadu stsenaariume maksimaalse kasuliku koormuse ja maksimaalse töökiiruse korral, selle asemel, et tugineda ainult koormamata sõidukiga tehtud katsetele.

Kuidas saavad insenerid elektrikatkestuse riske vähendada?

Ilma mehaanilise pidurita AGV projekteerimisel soovitame hinnata järgmisi tegureid:

• Peatusteekond: kontrollige, kui kaugele sõiduk läbib pärast voolukadu halvimatel töötingimustel.

• Toimimine kallakul: tehke kindlaks, kas gravitatsioon võib põhjustada tahtmatut liikumist.

• Kasulik koormus: hinnake peatumisvõimet maksimaalse nimikoormuse korral.

• Ohutusarhitektuur: veenduge, et STO ja muud ohutusfunktsioonid käsitlevad tuvastatud ohte.

• Nõuded hoidmisele: tehke kindlaks, kas AGV paigal hoidmiseks on vaja mehaaniline pidur või mõni muu sobiv mehhanism.

Vedruga rakenduv elektriliselt vabastatav pidur võib olla asjakohane, kui AGV peab pärast võimsuse kadumist liikumisele vastu pidama. Selle pöördemomenti, lülitusaega ja dünaamilist pidurdusvõimet tuleb siiski ettenähtud rakenduse jaoks kontrollida.

Põhimõte on see, et võimsuskadu ei taga AGV ohutut peatumist. STO takistab aktiveerimisel mootori pöördemomendi teket, kuid see ei hajuta kineetilist energiat ega takista iseseisvalt raskusjõu poolt juhitavat liikumist. Usaldusväärne AGV konstruktsioon peab arvestama nii peatumisvõimet kui ka paigalhoidmist, et tagada ohutu töötamine ettenähtavate rikete korral.

Kuidas valida ainult STO ja mehaanilise piduriga STO vahel

Sobiv konfiguratsioon sõltub AGV liikumisprofiilist, riskihinnangust, mehaanilisest konstruktsioonist ja peatumisnõuetest.

Tabel toob välja ühe olulise punkti: mehaanilise piduri lisamine ei muuda AGV-d automaatselt ohutuks. Pidur peab olema õigesti valitud, paigaldatud, vajadusel jälgitav ja lülitatud üldisesse ohutusstrateegiasse.

Samamoodi on piduri ärajätmine vastuvõetav ainult siis, kui täielik konstruktsioon tagab nõutava riski vähendamise taseme.

AGV STO standardid ja funktsionaalsed ohutuskaalutlused

Autogaasiautode tootjad ja süsteemiintegraatorid peaksid STO-põhiste seiskamissüsteemide kavandamisel hindama asjakohaseid masinate ohutusstandardeid.

Olenevalt masina arhitektuurist, kavandatavast rakendusest ja jurisdiktsioonist võivad asjakohased olla mitmed standardid.

• IEC 61800-5-2: käsitleb reguleeritava kiirusega elektriajamisüsteemide funktsionaalseid ohutusnõudeid, sealhulgas ohutusega seotud ajamifunktsioone, nagu STO ja Safe Stop funktsioonid.

• IEC 60204-1: hõlmab masinate elektriseadmeid, sealhulgas masina seiskamise ja elektriohutusega seotud nõudeid.

• ISO 13850: määrab kindlaks hädaseiskamisfunktsioonide kavandamise põhimõtted.

• ISO 13849-1: pakub metoodikat juhtimissüsteemide ohutusega seotud osade kavandamiseks ja hindamiseks, kasutades jõudlustasemeid.

• IEC 61508: annab üldise raamistiku elektriliste, elektrooniliste ja programmeeritavate elektrooniliste ohutusega seotud süsteemide funktsionaalseks ohutuseks.

• ISO 3691-4: käsitleb ohutusnõudeid ja kontrollimist juhita tööstusveokitele ja nende süsteemidele, sealhulgas paljudele AGV ja autonoomsetele mobiilsetele robotirakendustele.

Kohaldatavad nõuded sõltuvad konkreetsest sõidukikategooriast, töökeskkonnast ja süsteemi konstruktsioonist. Insenerid peaksid tutvuma asjakohaste standardite kehtivate väljaannetega ja otsustama, millised sätted nende rakendamisele kehtivad.

STO sertifikaat ei kinnita kogu AGV-d

Sertifitseeritud STO-ga ajam võib pakkuda määratletud ohutusfunktsiooni, kuid selle sertifikaat ei kinnita automaatselt, et AGV tervikuna vastab selle ohutusnõuetele.

Täielik ohutushinnang peab võtma arvesse ohtude tuvastamist, ohutusloogikat, sidet, ajami reaktsiooni, mehaanilist käitumist ja sellest tulenevat riskide vähendamist.

Näiteks võib STO-funktsioon täita oma määratud jõudlusnõudeid, kui sõiduk sõidab pärast pöördemomendi eemaldamist kokkupõrke vältimiseks liiga kaugele.

Sarnaselt ei saa sertifitseeritud STO-ahel takistada gravitatsioonilist liikumist, kui mehaanilisel süsteemil puudub piisav hoidmisvõime.

Seetõttu tuleb funktsionaalset ohutust hinnata süsteemi, mitte ainult mootori või ajami tasemel.

Praktilised projekteerimissoovitused AGV-tootjatele

Integreeritud servomootoritega AGV väljatöötamisel soovitame järgida struktureeritud inseneriprotsessi, et teha kindlaks, kas mehaaniline pidur on vajalik.

1. samm: tuvastage asjakohased ohud

Hinnake kokkupõrke riske, muljumisohtu, rambi tööd, kasuliku koorma liikumist, hooldustoiminguid ja võimalikke voolukatkestuse stsenaariume.

Arvestage nii normaalset töötamist kui ka eeldatavaid ebatavalisi tingimusi.

2. samm: määratlege nõutav peatumiskäitumine

Tehke kindlaks, kas AGV peab peatuma, aeglustama kontrollitult, peatuma kindlaksmääratud vahemaa piires või jääma pärast peatumist paigale.

Need on erinevad tehnilised nõuded ja võivad nõuda erinevaid ohutusfunktsioone.

3. samm: arvutage halvimal juhul peatumisteekond

Hinnake maksimaalset kiirust, maksimaalset kasulikku koormust, reaktsiooniaega, efektiivset aeglustumist, põranda tingimusi ja kallet.

Kasutage mõõdetud ja kinnitatud jõudlusandmeid selle asemel, et tugineda ainult teoreetilistele hõõrdeeeldustele.

4. samm: hinnake võimsuse kadumise ja hoidmise nõudeid

Tehke kindlaks, kas sõiduk võib pöördemomendi eemaldamisel veereda raskusjõu või välisjõudude mõjul.

Kui paigalhoidmine on vajalik, määrake sobiv mehaaniline pidur või muu tehniline lahendus, mis vastab nõutavatele koormus- ja rikketingimustele.

5. samm: valige sobiv mootor ja ajam

Kontrollige mootori pöördemomenti, kiirust, soojusmahtuvust, ajami ohutusfunktsioone, pidurite ühilduvust ja sidenõudeid.

Integreeritud servomootorite puhul kontrollige, millised ohutusfunktsioonid on kaasatud ja millised tuleb mujal süsteemis rakendada.

6. samm: kinnitage täielik ohutusarhitektuur

Katsetage peatumiskäitumist halvimatel juhtudel, sealhulgas maksimaalne koormus, maksimaalne töökiirus, asjakohased kalded ja kohaldatavad veastsenaariumid.

Dokumenteerige ohutusfunktsioonid, kontrolli tulemused, piirangud, kontrollinõuded ja hooldusprotseduurid.

See protsess aitab vältida tavalisi projekteerimisvigu: eeldades, et mootoriajami STO-võime lahendab automaatselt kõik AGV peatumis- ja seiskamisriskid.

Järeldus: kas STO ilma mehaanilise pidurita on AGV jaoks õige valik?

AGV võib potentsiaalselt töötada ilma mehaanilise pidurita, kuid otsust peab toetama täielik tehniline hinnang, mitte ainult STO kättesaadavus.

STO takistab mootori pöördemomendi teket; see ei taga kohest peatumist, kontrollitud aeglustumist ega paigalhoidmist. Tasastel põrandatel ja piiratud peatumisvajadusega AGV-de puhul võib pidurivaba arhitektuur olla teostatav, kui on tõestatud, et käitumine on ohutu. Sõidukitel, mis sõidavad kallakutel, transpordivad raskeid koormaid, töötavad personali läheduses või vajavad pärast võimsuse kadumist usaldusväärset hoidmist, võib olla oluline mehaaniline pidur või muu sobiv pidurduslahendus.

AGV jaoks integreeritud servomootori valimisel soovitame hinnata koos STO võimekust, mootori jõudlust, pidurite ühilduvust, sidearhitektuuri ja süsteemitaseme funktsionaalset ohutust.

Kõige tõhusam disain ei pruugi olla see, millel on kõige vähem komponente. See on see, mis saavutab nõutud peatamise ja hoidmise jõudluse, tasakaalustades samal ajal funktsionaalse ohutuse, liikumisjuhtimise täpsuse, süsteemi töökindluse, hooldusnõuded ja üldised integratsioonikulud.

KKK:

KKK 1: Kas AGV võib töötada ilma mehaanilise pidurita, kui see kasutab STO-d?

Jah, AGV võib töötada ilma mehaanilise pidurita, kui kõikehõlmav riskianalüüs näitab, et selle pidurdusteekond, võimsuskao käitumine ja pidamise nõuded on ohutult täidetud. STO takistab mootori pöördemomendi teket, kuid ei peata sõidukit aktiivselt ega garanteeri paigalhoidmist. Rakendused, mis hõlmavad kallakuid, suuri koormusi või ohtlikku kontrollimatut liikumist, võivad vajada täiendavat pidurduslahendust.

KKK 2: Mis vahe on STO ja AGV mehaanilisel piduril?

STO blokeerib mootori ajami võime genereerida pöördemomenti, samas kui mehaaniline pidur tagab füüsilise pidurdus- või hoidmisjõu. STO ei hajuta aktiivselt kineetilist energiat, samas kui mehaaniline pidur võib sõiduki peatada või kinni hoida, kui see on nõuetekohaselt konstrueeritud ja nõutava töö jaoks ette nähtud.

KKK 3: Kas STO peatab hädaseiskamise ajal AGV kohe?

Ei. STO eemaldab ajami pöördemomenti tekitava võime, kuid ei garanteeri kohest seiskamist. AGV võib inertsi, veeretakistuse või raskusjõu tõttu liikumist jätkata. Kui on vaja lühemat või kontrollitud peatumisteekonda, võib süsteem vajada sobivat kontrollitud peatumise funktsiooni või täiendavaid pidurdusmeetmeid.

KKK 4: Kas AGV võib pärast STO aktiveerimist allamäge veereda?

Jah. Kui AGV töötab kaldpinnal, võib raskusjõu tõttu see pärast STO aktiveerimist liikumist jätkata või kiirendada. Ohutuse säilitamiseks võib osutuda vajalikuks sobiv mehaaniline pidur või mõni muu kinnitatud vahend tahtmatut liikumist ärahoidmiseks.

KKK 5: Mis juhtub, kui AGV kaotab võimsuse ilma mehaanilise pidurita?

AGV võib passiivse takistuse tõttu peatuda, kuid selle peatumisteekond võib varieeruda sõltuvalt kiirusest, kandevõimest, põrandatingimustest ja jõuülekande omadustest. Kallakul võib sõiduk raskusjõu mõjul veereda. Insenerid peaksid hindama halvimaid võimsuskadu stsenaariume, et teha kindlaks, kas on vaja täiendavaid pidurdus- või hoidmismeetmeid.

KKK 6: Kuidas arvutate AGV peatumisteekonda ilma mehaanilise pidurita?

AGV peatumisteekond hõlmab ohutussüsteemi reageerimise ajal läbitud vahemaad ja sõiduki aeglustamisel läbitud vahemaad. Hinnang sõltub sõiduki kiirusest, reaktsiooniajast, kogumassist, passiivsest aeglustusest ja töötingimustest. Tegelikku peatumist tuleks mõõta ja kinnitada halvimatel juhtudel.

KKK 7. Kas vedrupiduriga saab asendada STO-d AGV-s?

Ei. Vedruga pidur ja STO täidavad erinevaid funktsioone. Vedruga pidur võib tagada mehaanilise hoidmise või pidurdamise, kui see on õigesti projekteeritud, samas kui STO takistab ajamil pöördemomenti tekitada. Olenevalt riskihinnangust võib AGV vajada mõlemat funktsiooni nõuetekohaselt kavandatud ohutusarhitektuuris.

KKK 8: Kas STO-st piisab AGV hädaseiskamissüsteemide jaoks?

STO võib moodustada osa AGV hädaseiskamissüsteemist, kui pöördemomendi eemaldamine tagab vajaliku seiskamiskäitumise. Kui sõiduk peab kontrollitult aeglustama või kindlaksmääratud vahemaa piires peatuma, võib vaja minna täiendavaid ohutusfunktsioone. Täielik hädaseiskamissüsteem peab vastama kehtivatele ohutusnõuetele.

KKK 9: Mida peaksid insenerid AGV jaoks integreeritud servomootori valimisel arvestama?

Insenerid peaksid hindama nimi- ja tipppöördemomenti, töökiirust, kasulikku koormust, ajami ohutusfunktsioone, STO rakendamist, pidurite ühilduvust, sideliideseid, soojustõhusust ja keskkonnatingimusi. Samuti peaksid nad kontrollima tootja ohutusdokumente ja hindama, kas kogu AGV-süsteem vastab peatumis- ja seiskamisnõuetele.

KKK 10: Millised ohutusstandardid kehtivad STO ja AGV-de pidurdamisel?

Asjakohased standardid võivad hõlmata IEC 61800-5-2 ajamisüsteemide funktsionaalse ohutuse kohta, IEC 60204-1 masinate elektriseadmete jaoks, ISO 13850 hädaseiskamisfunktsioonide jaoks, ISO 13849-1 ohutusega seotud juhtimissüsteemide jaoks ning ISO 3691-4 juhita tööstustõstukite ja nende süsteemide jaoks. Kohaldatavad standardid sõltuvad AGV konstruktsioonist, rakendusest ja jurisdiktsioonist.