Un AGV può fare affidamento sulla STO senza freno meccanico?

I veicoli a guida automatizzata (AGV) sono essenziali per la moderna movimentazione dei materiali, lo stoccaggio intelligente e l'automazione industriale. Man mano che i sistemi AGV diventano più compatti, efficienti dal punto di vista energetico e intelligenti, gli ingegneri valutano sempre più tecnologie di controllo motore integrate per semplificare le architetture di azionamento e migliorare la sicurezza operativa. Una domanda importante è se un AGV può fare affidamento sul Safe Torque Off (STO) senza freno meccanico.

La risposta dipende dalla progettazione meccanica dell'AGV, dall'ambiente operativo, dai requisiti di arresto e dall'architettura di sicurezza funzionale. STO può impedire a un motore di generare coppia, ma non frena attivamente il motore né garantisce che un AGV in movimento si arresti immediatamente. Quando il veicolo viaggia in pendenza, trasporta un carico pesante o opera in un ambiente in cui il movimento incontrollato presenta un pericolo, potrebbe essere necessario un freno meccanico o un altro meccanismo di arresto progettato.

Per determinare se un AGV può funzionare in sicurezza senza freno meccanico, dobbiamo distinguere tra rimozione della coppia, decelerazione controllata e mantenimento meccanico. Dobbiamo anche considerare come i servomotori integrati, i controller di sicurezza e i sistemi di arresto di emergenza lavorano insieme per proteggere le persone, le attrezzature e le merci trasportate.

Che cos'è Safe Torque Off (STO) in un AGV?

Safe Torque Off (STO) è una funzione di sicurezza funzionale integrata in molti servoazionamenti e sistemi di controllo motore. In un veicolo a guida automatizzata (AGV), STO impedisce al motore di generare coppia quando viene rilevata una condizione relativa alla sicurezza, contribuendo a ridurre il rischio di movimenti pericolosi.

STO è particolarmente importante nelle applicazioni AGV in cui le funzioni di navigazione autonoma, rilevamento degli ostacoli e arresto di emergenza devono lavorare insieme per proteggere gli operatori, le attrezzature e i materiali trasportati. Quando un controller di sicurezza attiva la funzione STO, l'azionamento disabilita la propria capacità di produzione di coppia attraverso il circuito di sicurezza designato. Tuttavia, STO non frena attivamente il motore né garantisce l'arresto immediato dell'AGV. Il veicolo potrebbe continuare a muoversi a causa dell'inerzia, delle forze esterne o della gravità, soprattutto durante la guida in pendenza.

Come funziona STO in un sistema di azionamento AGV?

Un tipico sistema di controllo del movimento AGV integra diversi componenti per gestire il movimento e la sicurezza:

• Controller di sicurezza: monitora gli ingressi relativi alla sicurezza, come i pulsanti di arresto di emergenza e i segnali di protezione dello scanner, e avvia la risposta di sicurezza richiesta.

• Servomotore integrato: genera la coppia necessaria per l'accelerazione, la decelerazione e la corsa dell'AGV.

• Circuito di sicurezza STO: disabilita la capacità del convertitore di produrre coppia motore quando è attivata la funzione STO.

• Sistema di arresto di emergenza: avvia un arresto di sicurezza quando si verifica una situazione pericolosa o un operatore richiede un arresto di emergenza.

• Freno meccanico, se richiesto: fornisce frenatura fisica o capacità di trattenimento per impedire movimenti incontrollati in condizioni specificate.

Durante il normale funzionamento, il servoazionamento regola la coppia e la velocità del motore per mantenere il movimento comandato dall'AGV. Quando viene attivato STO, l'azionamento impedisce un'ulteriore generazione di coppia, indipendentemente dai normali comandi di movimento. L'effettivo comportamento di arresto del veicolo dipende quindi dallo slancio esistente, dalla resistenza della trasmissione, dai meccanismi di frenatura e dall'ambiente operativo.

Ad esempio, un AGV che viaggia lungo un corridoio pianeggiante di un magazzino può rallentare gradualmente dopo l'attivazione della STO a causa della resistenza al rotolamento. Tuttavia, un AGV che viaggia in discesa può continuare a muoversi sotto gravità se non è disponibile un meccanismo di frenatura adeguato.

Qual è la differenza tra STO e un freno meccanico?

Sebbene i freni STO e meccanici contribuiscano entrambi alla sicurezza della macchina, svolgono funzioni diverse.

STO non sostituisce direttamente un freno meccanico. Se un AGV deve mantenere la sua posizione su una rampa, impedire il movimento dopo una perdita di potenza o fermarsi entro una distanza specifica, gli ingegneri devono valutare se è necessario un freno meccanico o un'altra soluzione frenante adeguata.

Perché la STO è importante per la sicurezza dell'AGV?

STO fornisce un'importante funzione di sicurezza nei sistemi automatizzati di movimentazione dei materiali perché aiuta a prevenire la coppia involontaria del motore quando si verifica una condizione pericolosa. Se correttamente integrato nell'architettura di sicurezza dell'AGV, può ridurre la dipendenza dai normali comandi di controllo del movimento per la funzione di rimozione della coppia.

Tuttavia, la sicurezza dell'intero AGV dipende da qualcosa di più della semplice capacità STO dell'azionamento. Gli ingegneri devono valutare la distanza di arresto, la velocità del veicolo, il carico utile massimo, le condizioni del pavimento, il funzionamento in pendenza e la possibilità di perdita di potenza. La progettazione dovrebbe tenere conto anche del tempo di risposta di sensori, controller di sicurezza e sistemi di azionamento.

Per gli AGV che operano vicino al personale o trasportano carichi pesanti, l’STO dovrebbe essere trattato come un componente di una strategia di sicurezza funzionale completa, piuttosto che come una soluzione autonoma per arrestare e trattenere il veicolo.

Quando si seleziona un servomotore integrato per un AGV, si consiglia di verificare l'implementazione STO dell'azionamento, di rivedere la documentazione di sicurezza del produttore e di determinare se sono necessarie funzioni di frenatura aggiuntive per soddisfare i requisiti di arresto e mantenimento dell'applicazione.

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Un AGV può fare affidamento sulla STO senza freno meccanico?

Un AGV può potenzialmente funzionare senza freno meccanico, ma solo quando la valutazione del rischio e la progettazione del sistema dimostrano che il comportamento di arresto e mantenimento risultante è accettabile in tutte le condizioni operative rilevanti.

L’assenza di un freno meccanico non rende automaticamente un AGV insicuro. Alcune applicazioni a bassa velocità e a basso rischio possono essere progettate attorno a decelerazione controllata, resistenza passiva e una strategia di sicurezza convalidata. Tuttavia, fare affidamento esclusivamente sulla STO introduce limitazioni che devono essere affrontate.

Quando il funzionamento senza freno meccanico può essere accettabile

Un progetto AGV senza freni può essere preso in considerazione quando sono soddisfatte le seguenti condizioni:

1. L'AGV opera su una superficie piana.

Un veicolo che opera su un pavimento di fabbrica pianeggiante e controllato può avere un rischio inferiore di movimento incontrollato dopo la rimozione della coppia rispetto a un veicolo che opera su una superficie inclinata. Tuttavia è ancora necessario valutare la quantità di moto residua, la contaminazione del pavimento, l'attrito delle ruote e le forze di spinta esterne.

2. Il veicolo funziona a velocità relativamente basse.

Velocità operative inferiori generalmente riducono l'energia cinetica e possono rendere più semplice la gestione del problema dell'arresto. Tuttavia, la sola bassa velocità non dimostra che l’STO senza frenatura sia sicura.

3. L'applicazione non richiede un mantenimento positivo.

Se l'AGV non ha bisogno di mantenere la sua posizione contro la gravità o altre forze esterne durante un arresto di sicurezza, potrebbe non essere necessario un freno di stazionamento meccanico. Questa condizione deve essere verificata piuttosto che ipotizzata.

4. La distanza di arresto rimane entro l'ambito di sicurezza disponibile.

Il comportamento di arresto completo deve essere valutato rispetto alla distanza massima consentita dell'AGV dopo una richiesta di sicurezza. La progettazione deve tenere conto dei ritardi di rilevamento, della risposta del controller, della risposta della guida, dell'inerzia del veicolo, del carico utile e delle forze frenanti disponibili.

5. È disponibile un meccanismo di arresto alternativo adatto.

Un arresto controllato correlato alla sicurezza convalidato, un sistema di frenatura separato o un altro dispositivo progettato possono fornire le prestazioni di arresto necessarie. La progettazione deve garantire che la rimozione della coppia non lasci l'AGV in uno stato incontrollato o pericoloso.

Anche quando queste condizioni sembrano essere soddisfatte, dobbiamo verificare il sistema in condizioni di guasto prevedibili e in circostanze operative peggiori.

Quando un AGV non dovrebbe fare affidamento solo sulla STO

Un freno meccanico o un'altra soluzione frenante adeguata è generalmente necessario quando l'AGV deve fermarsi o rimanere fermo in condizioni che STO non può affrontare in modo affidabile.

Il principio essenziale è che STO può essere sufficiente per una specifica funzione di sicurezza di rimozione della coppia senza necessariamente essere sufficiente per i requisiti completi di arresto e mantenimento dell'AGV.

STO può sostituire la funzione di arresto di emergenza in un AGV?

No. STO è una funzione di sicurezza dell'azionamento, mentre un arresto di emergenza è un comando o una funzione di sicurezza destinata a portare il funzionamento pericoloso della macchina in uno stato sicuro.

Un sistema di arresto di emergenza può utilizzare STO come parte della sua implementazione, ma il comportamento di arresto richiesto dipende dall'applicazione e dalla valutazione del rischio.

Due categorie di arresto comunemente citate sono particolarmente rilevanti.

Arresto di categoria 0: rimozione immediata della coppia

Un arresto di Categoria 0 prevede l'arresto tramite l'immediata rimozione dell'alimentazione agli attuatori della macchina, con l'arresto ottenuto rimuovendo energia anziché tramite una sequenza di decelerazione controllata.

In un azionamento che implementa STO, la funzione STO può essere utilizzata per ottenere il comportamento di rimozione della coppia richiesto.

Per un AGV in movimento, il veicolo può procedere per inerzia fino a fermarsi. Se questa distanza di arresto è inaccettabile, la sola rimozione della coppia non è sufficiente.

Arresto di categoria 1: decelerazione controllata seguita dalla rimozione della coppia

Un arresto di Categoria 1 prevede un processo di arresto controllato seguito dall'interruzione dell'alimentazione agli attuatori.

Ad esempio, un AGV può prima decelerare tramite il suo azionamento a motore e quindi attivare la funzione STO dopo aver raggiunto una condizione di arresto sicuro o aver completato la sequenza di decelerazione prevista.

Questo approccio può ridurre la distanza di arresto e migliorare la prevedibilità, a condizione che la funzione di arresto controllato e la sua implementazione relativa alla sicurezza soddisfino i requisiti dell'applicazione.

L'architettura esatta deve essere progettata e convalidata rispetto agli standard di sicurezza applicabili alle macchine, comprese le disposizioni pertinenti di IEC 60204-1 e ISO 13850.

È importante sottolineare che un normale arresto del software seguito da STO non dovrebbe essere considerato automaticamente un arresto controllato di sicurezza. Laddove la stessa decelerazione controllata è critica per la sicurezza, è necessaria una funzione di sicurezza adeguatamente progettata e convalidata.

Come calcolare la distanza di arresto dell'AGV senza freno meccanico

Quando si valuta un AGV senza freno meccanico, la distanza di arresto è un fattore critico nel determinare se il solo STO può soddisfare i requisiti di sicurezza dell'applicazione. Poiché la funzione STO rimuove la coppia del motore senza frenare attivamente il veicolo, l'AGV potrebbe continuare a muoversi a causa dell'inerzia, della resistenza al rotolamento o della gravità.

Fattori chiave che influenzano la distanza di arresto dell'AGV

Diversi fattori influenzano la distanza percorsa da un AGV dopo l'attivazione della STO:

• Velocità del veicolo: velocità più elevate generalmente comportano spazi di arresto più lunghi.

• Massa totale: un AGV o un carico utile più pesante aumentano l'energia cinetica.

• Tempo di risposta del sistema: il veicolo continua a viaggiare mentre i sensori, i controller di sicurezza e l'azionamento rispondono.

• Condizioni del pavimento: l'attrito della superficie e la resistenza delle ruote influiscono sulla decelerazione passiva.

• Pendenza operativa: la gravità può estendere lo spazio di arresto o causare l'accelerazione dell'AGV in discesa.

Come stimare la distanza di arresto

Una stima pratica dovrebbe includere due componenti: la distanza percorsa durante la risposta del sistema e la distanza percorsa mentre l'AGV si ferma per inerzia.

Consideriamo ad esempio un AGV che viaggia a 1,5 m/s con un tempo di risposta del sistema di 0,15 secondi. Durante questo periodo di risposta, il veicolo percorre circa 0,23 metri.

Se l'AGV decelera ad una velocità presunta di 0,3 m/s² a causa della resistenza passiva può percorrere altri 3,75 metri prima di fermarsi. Lo spazio di arresto totale stimato è quindi di circa 4 metri.

Questo esempio è solo illustrativo. La distanza di arresto effettiva dipende dal design del veicolo, dal carico utile, dalle condizioni del pavimento, dalla resistenza della trasmissione e dall'ambiente operativo. La decelerazione passiva dovrebbe essere misurata e convalidata nelle condizioni peggiori anziché presumere che rimanga costante.

In che modo gli ingegneri possono migliorare la sicurezza di arresto?

Quando si progetta un AGV senza freno meccanico, gli ingegneri dovrebbero verificare la distanza di arresto nel caso peggiore e garantire che sia disponibile una distanza di protezione sufficiente. Se la decelerazione passiva non è in grado di soddisfare le prestazioni di arresto richieste, le possibili soluzioni includono la riduzione della velocità massima di marcia, il rilevamento tempestivo dei pericoli, l'implementazione di un'adeguata funzione di arresto controllato o l'aggiunta di un meccanismo di frenatura appropriato.

Il principio chiave è che la STO arresta la generazione di coppia, non il movimento del veicolo. Una progettazione sicura dell'AGV deve tenere conto della distanza percorsa dopo l'attivazione della STO e garantire che la marcia per inerzia o il rotolamento incontrollato non crei un rischio inaccettabile.

In che modo un servomotore integrato influisce sulla progettazione dei freni AGV?

I servomotori integrati combinano un motore con la relativa elettronica di azionamento e, a seconda del prodotto, dispositivi di feedback e interfacce di comunicazione. Questa architettura può semplificare la progettazione della trasmissione AGV riducendo il cablaggio esterno e il numero di componenti separati.

Tuttavia, l’integrazione del motore non elimina la necessità di valutare in modo indipendente la frenatura e la sicurezza funzionale.

Quando si seleziona un servomotore integrato per un AGV, si consiglia di esaminare i seguenti fattori.

Funzionalità STO integrata

Verificare se l'azionamento supporta STO e se la sua implementazione è adatta alla funzione di sicurezza richiesta.

Esaminare la documentazione di sicurezza del produttore, comprese le informazioni applicabili sull'integrità della sicurezza, la copertura diagnostica, la risposta ai guasti e i requisiti di installazione.

Non dare per scontato che ogni servomotore integrato includa la certificazione STO semplicemente perché incorpora un azionamento.

Compatibilità del freno meccanico

Determinare se il motore può essere fornito con un freno di stazionamento o collegato a un meccanismo di frenatura esterno.

Il freno deve essere selezionato in base alla coppia di tenuta richiesta, alla velocità dell'albero, alla frequenza di innesto, ai limiti termici e alla configurazione della trasmissione.

Per gli AGV azionati da ruote, gli ingegneri dovrebbero valutare l’intera trasmissione meccanica anziché fare affidamento esclusivamente sulla potenza del freno dell’albero motore.

Caratteristiche di coppia e velocità

Il motore deve fornire una coppia continua e di picco sufficiente per l'accelerazione, la corsa e la decelerazione.

Laddove è richiesto un arresto controllato, l'azionamento deve anche fornire prestazioni di decelerazione adeguate entro i propri limiti elettrici, termici e meccanici.

Un motore sottodimensionato può avere difficoltà a soddisfare il profilo di arresto richiesto, in particolare quando il veicolo trasporta un carico pesante o viaggia in pendenza.

Comunicazione e integrazione della sicurezza

Gli AGV utilizzano spesso reti di comunicazione industriale per coordinare la navigazione, il controllo del movimento e i comandi di supervisione.

Tuttavia, i comandi di comunicazione ordinari non sono automaticamente classificati come sicuri. Il sistema di sicurezza deve utilizzare segnali, hardware o meccanismi di comunicazione di sicurezza certificati adeguati, ove richiesto dalla progettazione.

Un errore di comunicazione deve essere gestito in base ai requisiti di sicurezza del sistema anziché fare affidamento esclusivamente su un normale comando di arresto.

Compattezza contro sicurezza funzionale

I servomotori integrati possono ridurre lo spazio di installazione, semplificare l'instradamento dei cavi e semplificare la messa in servizio. Questi vantaggi sono particolarmente utili per gli AGV compatti che operano nelle corsie strette dei magazzini.

Tuttavia, la soluzione di azionamento più piccola non è necessariamente quella più sicura o più adatta.

Un servomotore integrato compatto con STO può essere appropriato per un progetto AGV, mentre un altro veicolo può richiedere un freno aggiuntivo, una funzione di arresto controllato di sicurezza o un sottosistema di frenatura dedicato.

La selezione finale dovrebbe basarsi sui requisiti applicativi convalidati piuttosto che sulla sola integrazione dei componenti.

Cosa succede quando un AGV perde potenza senza freno meccanico?

Quando un veicolo a guida automatizzata (AGV) perde potenza senza freno meccanico, il suo motore potrebbe non fornire più una coppia controllata, ma il veicolo non si ferma necessariamente immediatamente. L'AGV può continuare a muoversi per inerzia o rotolare per gravità, a seconda della velocità, del carico utile, della resistenza della trasmissione e dell'ambiente operativo.

Per i produttori di AGV, comprendere il comportamento in termini di perdita di potenza è essenziale quando si valuta Safe Torque Off (STO), si selezionano servomotori integrati e si progetta un sistema di sicurezza affidabile.

Perdita di potenza su una superficie piana

Quando un AGV perde potenza su un pavimento pianeggiante, potrebbe rallentare gradualmente a causa dell'attrito delle ruote, della resistenza al rotolamento e della resistenza della trasmissione. Tuttavia, queste forze variano in base alle condizioni del pavimento, ai materiali delle ruote, alla massa del veicolo e alla progettazione meccanica.

Senza un freno meccanico, la distanza di arresto dell'AGV potrebbe essere imprevedibile. Se il veicolo opera in un corridoio stretto o vicino a personale, il movimento continuato dopo la perdita di potenza può creare rischi di collisione o schiacciamento.

Perdita di potenza su una superficie inclinata

Un AGV che opera su una rampa corre un rischio maggiore perché la gravità può far sì che continui a muoversi o acceleri in discesa dopo aver perso la coppia del motore.

Più pesante è l'AGV e il suo carico utile, maggiore è la forza gravitazionale che agisce sul veicolo lungo il pendio. Senza una forza frenante o di trattenimento sufficiente, il veicolo potrebbe spostarsi in modo incontrollabile.

Per questo motivo, gli AGV che operano su rampe o superfici inclinate spesso richiedono un freno meccanico adeguato o un’altra soluzione ingegnerizzata per impedire movimenti involontari.

Perdita di potenza durante il trasporto di un carico pesante

Un carico utile pesante aumenta la massa mobile totale e l'energia cinetica dell'AGV, aumentando potenzialmente la distanza di arresto. Un'improvvisa perdita di potenza può quindi creare ulteriori rischi, tra cui collisioni, spostamento del carico e danni alle merci trasportate.

Gli ingegneri dovrebbero valutare gli scenari di perdita di potenza con il massimo carico utile e la massima velocità operativa piuttosto che fare affidamento solo sui test eseguiti con un veicolo scarico.

In che modo gli ingegneri possono ridurre i rischi di perdita di potenza?

Quando si progetta un AGV senza freno meccanico, consigliamo di valutare i seguenti fattori:

• Distanza di arresto: verifica la distanza percorsa dal veicolo dopo la perdita di potenza nelle condizioni operative peggiori.

• Funzionamento in pendenza: determinare se la gravità può causare movimenti involontari.

• Capacità di carico utile: valutare le prestazioni di arresto al carico nominale massimo.

• Architettura di sicurezza: confermare che STO e altre funzioni di sicurezza risolvano i pericoli identificati.

• Requisiti di tenuta: determinare se è necessario un freno meccanico o un altro meccanismo adatto per mantenere fermo l'AGV.

Un freno a molla e rilasciato elettricamente può essere appropriato quando l'AGV deve resistere al movimento dopo una perdita di potenza. Tuttavia, è necessario verificarne la coppia di mantenimento, il tempo di innesto e la capacità di frenatura dinamica per l'applicazione prevista.

Il punto chiave è che la perdita di potenza non garantisce che un AGV si arresti in modo sicuro. STO impedisce la generazione di coppia del motore quando attivato, ma non dissipa l'energia cinetica né impedisce in modo indipendente il movimento guidato dalla gravità. Una progettazione affidabile dell'AGV deve tenere conto sia delle prestazioni di arresto che del mantenimento stazionario per garantire un funzionamento sicuro in condizioni di guasto prevedibili.

Come scegliere tra solo STO e STO con freno meccanico

La configurazione appropriata dipende dal profilo di movimento dell'AGV, dalla valutazione del rischio, dalla progettazione meccanica e dai requisiti di arresto.

La tabella evidenzia un punto importante: aggiungere un freno meccanico non rende automaticamente un AGV sicuro. Il freno deve essere selezionato, installato, monitorato, ove necessario, e integrato correttamente nella strategia di sicurezza complessiva.

Allo stesso modo, l’omissione di un freno è accettabile solo quando il progetto completo fornisce il livello richiesto di riduzione del rischio.

Norme e considerazioni sulla sicurezza funzionale per AGV STO

I produttori di AGV e gli integratori di sistemi dovrebbero valutare gli standard di sicurezza dei macchinari pertinenti durante la progettazione di sistemi di arresto basati su STO.

Diversi standard possono essere rilevanti, a seconda dell’architettura della macchina, dell’applicazione prevista e della giurisdizione.

• IEC 61800-5-2: affronta i requisiti di sicurezza funzionale per i sistemi di azionamento elettrici a velocità regolabile, comprese le funzioni di azionamento legate alla sicurezza come le funzioni STO e Safe Stop.

• IEC 60204-1: riguarda l'equipaggiamento elettrico dei macchinari, compresi i requisiti relativi all'arresto della macchina e alla sicurezza elettrica.

• ISO 13850: specifica i principi per la progettazione delle funzioni di arresto di emergenza.

• ISO 13849-1: fornisce una metodologia per progettare e valutare parti dei sistemi di controllo legate alla sicurezza utilizzando i livelli di prestazione.

• IEC 61508: fornisce un quadro generale per la sicurezza funzionale dei sistemi elettrici, elettronici ed elettronici programmabili legati alla sicurezza.

• ISO 3691-4: affronta i requisiti di sicurezza e la verifica per i carrelli industriali senza conducente e i loro sistemi, inclusi molti AGV e applicazioni di robot mobili autonomi.

I requisiti applicabili dipendono dalla categoria specifica del veicolo, dall'ambiente operativo e dalla progettazione del sistema. Gli ingegneri dovrebbero consultare le edizioni attuali delle norme pertinenti e determinare quali disposizioni si applicano alla loro applicazione.

La certificazione STO non convalida l'intero AGV

Un azionamento con certificazione STO può fornire una funzione di sicurezza definita, ma la sua certificazione non stabilisce automaticamente che l'AGV nel suo insieme soddisfi i suoi requisiti di sicurezza.

La valutazione completa della sicurezza deve tenere conto del rilevamento dei pericoli, della logica di sicurezza, della comunicazione, della risposta dell'azionamento, del comportamento meccanico e della conseguente riduzione del rischio.

Ad esempio, una funzione STO può soddisfare i requisiti prestazionali specificati mentre il veicolo viaggia ancora troppo lontano dopo la rimozione della coppia per evitare una collisione.

Allo stesso modo, un circuito STO certificato non può impedire il movimento guidato dalla gravità se il sistema meccanico non dispone di un'adeguata capacità di tenuta.

La sicurezza funzionale deve quindi essere valutata a livello di sistema, non esclusivamente a livello di motore o azionamento.

Raccomandazioni pratiche di progettazione per i produttori di AGV

Quando si sviluppa un AGV con servomotori integrati, si consiglia di seguire un processo di progettazione strutturato per determinare se è necessario un freno meccanico.

Fase 1: identificare i pericoli rilevanti

Valutare i rischi di collisione, i pericoli di schiacciamento, il funzionamento della rampa, il movimento del carico utile, le attività di manutenzione e i possibili scenari di perdita di potenza.

Considerare sia il funzionamento normale che le condizioni anomale prevedibili.

Passaggio 2: definire il comportamento di arresto richiesto

Determina se l'AGV deve fermarsi per inerzia, decelerare in modo controllato, fermarsi entro una distanza definita o rimanere fermo dopo l'arresto.

Si tratta di requisiti tecnici diversi e possono richiedere funzioni di sicurezza diverse.

Passaggio 3: calcolare la distanza di arresto nel caso peggiore

Valutare la velocità massima, il carico utile massimo, il tempo di risposta, la decelerazione effettiva, le condizioni del pavimento e la pendenza.

Utilizzare dati prestazionali misurati e convalidati anziché fare affidamento esclusivamente su ipotesi teoriche di attrito.

Passaggio 4: valutare la perdita di potenza e i requisiti di mantenimento

Determinare se il veicolo può rotolare sotto la gravità o sotto forze esterne quando la coppia viene rimossa.

Se è necessario il mantenimento stazionario, specificare un freno meccanico adeguato o un'altra soluzione ingegnerizzata che soddisfi le condizioni di carico e di guasto richieste.

Passaggio 5: selezionare il motore e l'azionamento appropriati

Verificare la coppia del motore, la velocità, la capacità termica, le funzioni di sicurezza dell'azionamento, la compatibilità del freno e i requisiti di comunicazione.

Per i servomotori integrati, verificare quali funzioni di sicurezza sono incluse e quali devono essere implementate altrove nel sistema.

Fase 6: convalida dell'architettura di sicurezza completa

Testare il comportamento di arresto nelle condizioni peggiori rappresentative, inclusi carico massimo, velocità operativa massima, pendenze rilevanti e scenari di guasto applicabili.

Documentare le funzioni di sicurezza, i risultati della verifica, le limitazioni, i requisiti di ispezione e le procedure di manutenzione.

Questo processo aiuta a prevenire un errore di progettazione comune: presupporre che la capacità STO di un azionamento motore risolva automaticamente tutti i rischi di arresto e mantenimento dell'AGV.

Conclusione: STO senza freno meccanico è la scelta giusta per un AGV?

Un AGV può potenzialmente funzionare senza freno meccanico, ma la decisione deve essere supportata da una valutazione ingegneristica completa piuttosto che dalla disponibilità del solo STO.

STO impedisce la generazione di coppia del motore; non garantisce l'arresto immediato, la decelerazione controllata o il mantenimento stazionario. Per gli AGV che operano su piani piani con richieste di arresto limitate, un'architettura senza freni può essere fattibile se il comportamento risultante si dimostra sicuro. Per i veicoli che viaggiano su pendii, trasportano carichi pesanti, operano vicino al personale o richiedono una tenuta affidabile dopo una perdita di potenza, può essere essenziale un freno meccanico o un'altra soluzione frenante adeguata.

Quando si seleziona un servomotore integrato per un AGV, si consiglia di valutare insieme la capacità STO, le prestazioni del motore, la compatibilità dei freni, l'architettura di comunicazione e la sicurezza funzionale a livello di sistema.

Il design più efficace non è necessariamente quello con il minor numero di componenti. È quello che raggiunge le prestazioni di arresto e mantenimento richieste bilanciando sicurezza funzionale, precisione del controllo del movimento, affidabilità del sistema, requisiti di manutenzione e costi di integrazione complessivi.

Domande frequenti:

FAQ 1: Un AGV può funzionare senza freno meccanico se utilizza STO?

Sì, un AGV può funzionare senza freno meccanico se una valutazione completa dei rischi dimostra che la distanza di arresto, il comportamento in termini di perdita di potenza e i requisiti di tenuta possono essere soddisfatti in modo sicuro. STO impedisce la generazione di coppia del motore ma non arresta attivamente il veicolo né garantisce la tenuta stazionaria. Le applicazioni che comportano pendenze, carichi pesanti o movimenti incontrollati pericolosi possono richiedere una soluzione di frenatura aggiuntiva.

FAQ 2: Qual è la differenza tra STO e un freno meccanico in un AGV?

STO disabilita la capacità dell'azionamento del motore di generare coppia, mentre un freno meccanico fornisce frenatura fisica o forza di tenuta. STO non dissipa attivamente l'energia cinetica, mentre un freno meccanico può arrestare o trattenere un veicolo se è adeguatamente progettato e dimensionato per il servizio richiesto.

FAQ 3: La STO arresta immediatamente un AGV durante un arresto di emergenza?

No. STO elimina la capacità di produzione di coppia dell'azionamento ma non garantisce un arresto immediato. L'AGV potrebbe continuare a muoversi a causa dell'inerzia, della resistenza al rotolamento o della gravità. Se è necessaria una distanza di arresto più breve o controllata, il sistema potrebbe necessitare di un'adeguata funzione di arresto controllato o di misure di frenatura aggiuntive.

FAQ 4: Un AGV può rotolare in discesa dopo l'attivazione della STO?

SÌ. Se un AGV opera su una superficie inclinata, la gravità potrebbe far sì che continui a muoversi o ad accelerare dopo l'attivazione della funzione STO. Per mantenere la sicurezza può essere necessario un freno meccanico adeguato o un altro mezzo convalidato per impedire movimenti involontari.

FAQ 5: Cosa succede quando un AGV perde potenza senza freno meccanico?

L'AGV potrebbe arrestarsi per inerzia a causa della resistenza passiva, ma la sua distanza di arresto può variare in base alla velocità, al carico utile, alle condizioni del pavimento e alle caratteristiche della trasmissione. In pendenza, il veicolo potrebbe rotolare per gravità. Gli ingegneri dovrebbero valutare gli scenari peggiori di perdita di potenza per determinare se sono necessarie ulteriori misure di frenatura o mantenimento.

FAQ 6: Come si calcola la distanza di arresto dell'AGV senza freno meccanico?

La distanza di arresto dell'AGV comprende la distanza percorsa durante la risposta del sistema di sicurezza e la distanza percorsa mentre il veicolo decelera. La stima dipende dalla velocità del veicolo, dal tempo di risposta, dalla massa totale, dalla decelerazione passiva e dalle condizioni operative. Le effettive prestazioni di arresto dovrebbero essere misurate e convalidate in condizioni rappresentative del caso peggiore.

FAQ 7: Un freno a molla può sostituire l'STO in un AGV?

No. Un freno a molla e un STO svolgono funzioni diverse. Un freno a molla può fornire tenuta o frenatura meccanica se progettato correttamente, mentre STO impedisce all'azionamento di generare coppia. A seconda della valutazione del rischio, un AGV può richiedere entrambe le funzioni all’interno di un’architettura di sicurezza adeguatamente progettata.

FAQ 8: STO è sufficiente per i sistemi di arresto di emergenza AGV?

STO può far parte di un sistema di arresto di emergenza AGV quando la rimozione della coppia fornisce il comportamento di arresto richiesto. Se il veicolo deve decelerare in modo controllato o fermarsi entro una distanza definita, potrebbero essere necessarie funzioni di sicurezza aggiuntive. L'intero sistema di arresto di emergenza deve soddisfare i requisiti di sicurezza applicabili.

FAQ 9: Cosa dovrebbero considerare gli ingegneri quando scelgono un servomotore integrato per un AGV?

Gli ingegneri dovrebbero valutare la coppia nominale e di picco, la velocità operativa, il carico utile, le funzioni di sicurezza dell'azionamento, l'implementazione STO, la compatibilità dei freni, le interfacce di comunicazione, le prestazioni termiche e le condizioni ambientali. Dovrebbero inoltre verificare la documentazione di sicurezza del produttore e valutare se l'intero sistema AGV soddisfa i requisiti di arresto e mantenimento.

FAQ 10: Quali standard di sicurezza sono rilevanti per STO e frenatura negli AGV?

Gli standard pertinenti possono includere IEC 61800-5-2 per la sicurezza funzionale dei sistemi di azionamento, IEC 60204-1 per le apparecchiature elettriche dei macchinari, ISO 13850 per le funzioni di arresto di emergenza, ISO 13849-1 per i sistemi di controllo relativi alla sicurezza e ISO 3691-4 per i carrelli industriali senza conducente e i loro sistemi. Gli standard applicabili dipendono dal design, dall'applicazione e dalla giurisdizione dell'AGV.