Kan een AGV op STO vertrouwen zonder mechanische rem?

Automatisch geleide voertuigen (AGV's) zijn essentieel voor moderne materiaalbehandeling, slimme opslag en industriële automatisering. Naarmate AGV-systemen compacter, energiezuiniger en intelligenter worden, evalueren ingenieurs steeds vaker geïntegreerde motorbesturingstechnologieën om aandrijfarchitecturen te vereenvoudigen en de operationele veiligheid te verbeteren. Een belangrijke vraag is of een AGV kan vertrouwen op Safe Torque Off (STO) zonder mechanische rem.

Het antwoord hangt af van het mechanische ontwerp, de werkomgeving, de stopvereisten en de functionele veiligheidsarchitectuur van de AGV. STO kan voorkomen dat een motor koppel genereert, maar remt de motor niet actief af en garandeert niet dat een bewegende AGV onmiddellijk stopt. Wanneer het voertuig op een helling rijdt, een zware last vervoert, of in een omgeving rijdt waar ongecontroleerde bewegingen gevaar opleveren, kan een mechanische rem of een ander technisch stopmechanisme noodzakelijk zijn.

Om te bepalen of een AGV veilig kan werken zonder mechanische rem, moeten we onderscheid maken tussen koppelverwijdering, gecontroleerde vertraging en mechanisch vasthouden. We moeten ook overwegen hoe geïntegreerde servomotoren, veiligheidscontrollers en noodstopsystemen samenwerken om mensen, apparatuur en vervoerde goederen te beschermen.

Wat is Safe Torque Off (STO) in een AGV?

Safe Torque Off (STO) is een functionele veiligheidsfunctie die in veel servoaandrijvingen en motorbesturingssystemen is geïntegreerd. In een Automatisch Geleid Voertuig (AGV) voorkomt STO dat de motoraandrijving koppel genereert wanneer een veiligheidsgerelateerde situatie wordt gedetecteerd, waardoor het risico op gevaarlijke bewegingen wordt verminderd.

STO is vooral belangrijk in AGV-toepassingen waar autonome navigatie, obstakeldetectie en noodstopfuncties moeten samenwerken om operators, apparatuur en getransporteerde materialen te beschermen. Wanneer een veiligheidscontroller STO activeert, schakelt de frequentieregelaar zijn koppelproducerende vermogen uit via het aangewezen veiligheidscircuit. STO remt de motor echter niet actief af en garandeert niet dat de AGV onmiddellijk stopt. Het voertuig kan blijven rijden vanwege traagheid, externe krachten of zwaartekracht, vooral bij gebruik op een helling.

Hoe werkt STO in een AGV-aandrijfsysteem?

Een typisch AGV-bewegingscontrolesysteem integreert verschillende componenten om beweging en veiligheid te beheren:

• Veiligheidscontroller: Bewaakt veiligheidsgerelateerde ingangen, zoals noodstopknoppen en beschermende scannersignalen, en initieert de vereiste veiligheidsreactie.

• Geïntegreerde servomotor: genereert het koppel dat nodig is voor het accelereren, vertragen en rijden van de AGV.

• STO-veiligheidscircuit: Schakelt het vermogen van de omvormer uit om motorkoppel te produceren wanneer de STO-functie is geactiveerd.

• Noodstopsysteem: Initieert een veiligheidsgerelateerde stop wanneer zich een gevaarlijke situatie voordoet of een operator om een ​​noodstop vraagt.

• Mechanische rem, indien vereist: Biedt fysiek rem- of vasthoudvermogen om ongecontroleerde bewegingen onder gespecificeerde omstandigheden te voorkomen.

Tijdens normaal bedrijf regelt de servoaandrijving het motorkoppel en de snelheid om de door de AGV opgedragen beweging te behouden. Wanneer STO wordt geactiveerd, voorkomt de aandrijving verdere koppelgeneratie, onafhankelijk van gewone bewegingscommando's. Het daadwerkelijke remgedrag van het voertuig hangt dan af van het bestaande momentum, de weerstand van de aandrijflijn, de remmechanismen en de werkomgeving.

Een AGV die door een vlak magazijnpad rijdt, kan bijvoorbeeld geleidelijk langzamer gaan rijden na activering van de STO vanwege de rolweerstand. Een AGV die bergafwaarts rijdt, kan echter onder invloed van de zwaartekracht blijven rijden als er geen geschikt remmechanisme beschikbaar is.

Wat is het verschil tussen STO en een mechanische rem?

Hoewel STO en mechanische remmen beide bijdragen aan de machineveiligheid, vervullen ze verschillende functies.

STO is geen directe vervanging voor een mechanische rem. Als een AGV zijn positie op een helling moet behouden, beweging na stroomuitval moet voorkomen of binnen een bepaalde afstand moet stoppen, moeten ingenieurs beoordelen of een mechanische rem of een andere geschikte remoplossing nodig is.

Waarom is STO belangrijk voor AGV-veiligheid?

STO biedt een belangrijke veiligheidsfunctie in geautomatiseerde materiaaltransportsystemen omdat het onbedoeld motorkoppel helpt voorkomen wanneer zich een gevaarlijke situatie voordoet. Wanneer het correct wordt geïntegreerd in de veiligheidsarchitectuur van de AGV, kan het de afhankelijkheid van gewone bewegingsbesturingscommando's voor de koppelverwijderingsfunctie verminderen.

De veiligheid van de complete AGV hangt echter van meer af dan de STO-capaciteiten van de aandrijving. Ingenieurs moeten de remafstand, de voertuigsnelheid, het maximale laadvermogen, de toestand van de vloer, het gebruik op hellingen en de mogelijkheid van vermogensverlies evalueren. Bij het ontwerp moet ook rekening worden gehouden met de responstijd van sensoren, veiligheidscontrollers en aandrijfsystemen.

Voor AGV's die in de buurt van personeel opereren of zware lasten vervoeren, moet STO worden behandeld als een onderdeel van een complete functionele veiligheidsstrategie, en niet als een op zichzelf staande oplossing voor het stoppen en vasthouden van het voertuig.

Wanneer u een geïntegreerde servomotor voor een AGV selecteert, raden wij u aan de STO-implementatie van de aandrijving te verifiëren, de veiligheidsdocumentatie van de fabrikant te raadplegen en te bepalen of extra remfuncties nodig zijn om aan de stop- en vasthoudvereisten van de toepassing te voldoen.

BESFOC Geïntegreerde DC-   servomotorenproducten

BESFOC stappenservomotorenproducten  Geïntegreerde

Besfoc geïntegreerd servomotorsysteem Aangepaste service

Besfoc geïntegreerd servomotorsysteem Aangepaste service

Kan een AGV op STO vertrouwen zonder mechanische rem?

Een AGV kan mogelijk zonder mechanische rem werken, maar alleen als de risicobeoordeling en het systeemontwerp aantonen dat het daaruit voortvloeiende stop- en vasthoudgedrag onder alle relevante bedrijfsomstandigheden acceptabel is.

Het ontbreken van een mechanische rem maakt een AGV niet automatisch onveilig. Sommige toepassingen met lage snelheid en een laag risico kunnen worden ontworpen rond gecontroleerde vertraging, passieve weerstand en een gevalideerde veiligheidsstrategie. Het uitsluitend vertrouwen op STO brengt echter beperkingen met zich mee die moeten worden aangepakt.

Bij gebruik zonder mechanische rem kan dit aanvaardbaar zijn

Een remvrij AGV-ontwerp kan worden overwogen als aan de volgende voorwaarden wordt voldaan:

1. De AGV opereert op een vlakke ondergrond.

Een voertuig dat op een vlakke, gecontroleerde fabrieksvloer rijdt, heeft mogelijk een lager risico op ongecontroleerde bewegingen na het verwijderen van het koppel dan een voertuig dat op een hellend oppervlak rijdt. Niettemin moeten het resterende momentum, vloervervuiling, wielwrijving en externe duwkrachten nog steeds worden geëvalueerd.

2. Het voertuig rijdt op relatief lage snelheden.

Lagere bedrijfssnelheden verminderen over het algemeen de kinetische energie en kunnen het stopprobleem gemakkelijker te beheersen maken. Een lage snelheid alleen bewijst echter niet dat STO zonder remmen veilig is.

3. Voor de aanvraag is geen positieve holding vereist.

Als de AGV tijdens een veiligheidsgerelateerde stop zijn positie niet hoeft te behouden tegen de zwaartekracht of andere externe krachten in, is een mechanische houdrem mogelijk niet nodig. Deze voorwaarde moet worden geverifieerd in plaats van aangenomen.

4. De remweg blijft binnen het beschikbare veiligheidsbereik.

Het volledige stopgedrag moet na een veiligheidsvraag worden beoordeeld aan de hand van de maximaal toegestane reisafstand van de AGV. Het ontwerp moet rekening houden met detectievertragingen, controllerreactie, aandrijfreactie, voertuigtraagheid, laadvermogen en beschikbare remkrachten.

5. Er is een geschikt alternatief stopmechanisme beschikbaar.

Een gevalideerde veiligheidsgerelateerde gecontroleerde stop, een afzonderlijk remsysteem of een andere technische opstelling kunnen voor de noodzakelijke remprestaties zorgen. Het ontwerp moet ervoor zorgen dat het verwijderen van koppel de AGV niet in een ongecontroleerde of gevaarlijke toestand achterlaat.

Zelfs als aan deze voorwaarden lijkt te zijn voldaan, moeten we het systeem verifiëren onder voorzienbare foutomstandigheden en onder de slechtst denkbare bedrijfsomstandigheden.

Wanneer een AGV niet alleen op STO moet vertrouwen

Een mechanische rem of een andere geschikte remoplossing is doorgaans nodig wanneer de AGV moet stoppen of stil moet blijven staan ​​onder omstandigheden die STO niet op betrouwbare wijze kan aanpakken.

Het essentiële principe is dat STO voldoende kan zijn voor een specifieke veiligheidsfunctie voor het verwijderen van koppel, zonder noodzakelijkerwijs voldoende te zijn voor de volledige stop- en vasthoudvereisten van de AGV.

Kan STO de noodstopfunctie in een AGV vervangen?

Nee. STO is een veiligheidsfunctie voor aandrijvingen, terwijl een noodstop een veiligheidsgerelateerde opdracht of functie is die bedoeld is om gevaarlijke machinebediening in een veilige toestand te brengen.

Een noodstopsysteem kan STO gebruiken als onderdeel van de implementatie ervan, maar het vereiste stopgedrag is afhankelijk van de toepassing en de risicobeoordeling.

Twee vaak genoemde stopcategorieën zijn bijzonder relevant.

Categorie 0 Stop: onmiddellijke verwijdering van het koppel

Een categorie 0-stop houdt het stoppen in door onmiddellijke stroomuitval naar de actuatoren van de machine, waarbij het stoppen wordt bereikt door het verwijderen van energie in plaats van door een gecontroleerde vertragingssequentie.

In een aandrijving die STO implementeert, kan de STO-functie worden gebruikt om het vereiste koppelverwijderingsgedrag te bereiken.

Bij een rijdende AGV mag het voertuig uitrollen totdat het stopt. Als deze remweg onaanvaardbaar is, is het verwijderen van het koppel alleen onvoldoende.

Categorie 1-stop: gecontroleerde vertraging gevolgd door koppelverwijdering

Een categorie 1-stop omvat een gecontroleerd stopproces, gevolgd door het uitschakelen van de stroom naar de actuatoren.

Een AGV kan bijvoorbeeld eerst vertragen via zijn motoraandrijving en vervolgens STO activeren nadat een veilige stop is bereikt of de beoogde vertragingssequentie is voltooid.

Deze aanpak kan de remafstand verkleinen en de voorspelbaarheid verbeteren, op voorwaarde dat de gecontroleerde stopfunctie en de veiligheidsgerelateerde implementatie ervan voldoen aan de eisen van de toepassing.

De exacte architectuur moet worden ontworpen en gevalideerd op basis van de toepasselijke machineveiligheidsnormen, inclusief de relevante bepalingen van IEC 60204-1 en ISO 13850.

Belangrijk is dat van een normale softwarestop gevolgd door STO niet automatisch mag worden aangenomen dat deze een gecontroleerde stop met veiligheidsbeoordeling oplevert. Wanneer de gecontroleerde vertraging zelf veiligheidskritisch is, is een adequaat ontworpen en gevalideerde veiligheidsfunctie vereist.

Hoe u de AGV-remafstand kunt berekenen zonder mechanische rem

Bij het beoordelen van een AGV zonder mechanische rem is de remafstand een cruciale factor om te bepalen of STO alleen aan de veiligheidseisen van de toepassing kan voldoen. Omdat STO het motorkoppel verwijdert zonder het voertuig actief af te remmen, kan de AGV blijven rijden vanwege traagheid, rolweerstand of zwaartekracht.

Belangrijkste factoren die de remafstand van AGV's beïnvloeden

Verschillende factoren beïnvloeden hoe ver een AGV reist na STO-activering:

• Voertuigsnelheid: Hogere snelheden resulteren over het algemeen in langere remafstanden.

• Totale massa: Een zwaardere AGV of lading verhoogt de kinetische energie.

• Systeemresponstijd: Het voertuig blijft rijden terwijl sensoren, veiligheidscontrollers en de aandrijving reageren.

• Bodemomstandigheden: Oppervlaktewrijving en wielweerstand beïnvloeden de passieve vertraging.

• Helling: De zwaartekracht kan de remweg verlengen of ervoor zorgen dat de AGV bergafwaarts accelereert.

Hoe u de remafstand kunt inschatten

Een praktische schatting moet twee componenten omvatten: de afgelegde afstand tijdens de systeemreactie en de afgelegde afstand terwijl de AGV uitrolt tot stilstand.

Neem bijvoorbeeld een AGV die met een snelheid van 1,5 m/s rijdt en een systeemresponstijd van 0,15 seconde heeft. Tijdens deze reactieperiode legt het voertuig ongeveer 0,23 meter af.

Als de AGV vervolgens vertraagt ​​met een veronderstelde snelheid van 0,3 m/s² vanwege passieve weerstand kan hij nog eens 3,75 meter afleggen voordat hij stopt. De geschatte totale remafstand bedraagt ​​dus ongeveer 4 meter.

Dit voorbeeld is slechts illustratief. De werkelijke remafstand is afhankelijk van het voertuigontwerp, de lading, de staat van de vloer, de weerstand van de aandrijflijn en de gebruiksomgeving. Passieve vertraging moet worden gemeten en gevalideerd onder de slechtst denkbare omstandigheden, in plaats van aan te nemen dat deze constant blijft.

Hoe kunnen ingenieurs de stopveiligheid verbeteren?

Bij het ontwerpen van een AGV zonder mechanische rem moeten ingenieurs de remafstand in het slechtste geval verifiëren en ervoor zorgen dat er voldoende beschermende afstand beschikbaar is. Als passieve vertraging niet aan de vereiste remprestaties kan voldoen, zijn mogelijke oplossingen onder meer het verlagen van de maximale rijsnelheid, het eerder detecteren van gevaren, het implementeren van een geschikte gecontroleerde stopfunctie of het toevoegen van een geschikt remmechanisme.

Het belangrijkste principe is dat STO het genereren van koppel stopt, en niet de beweging van het voertuig. Een veilig AGV-ontwerp moet rekening houden met de afgelegde afstand na activering van de STO en ervoor zorgen dat ongecontroleerd uitrollen of rollen geen onaanvaardbaar risico met zich meebrengt.

Welke invloed heeft een geïntegreerde servomotor op het AGV-remontwerp?

Geïntegreerde servomotoren combineren een motor met bijbehorende aandrijfelektronica en, afhankelijk van het product, feedbackapparatuur en communicatie-interfaces. Deze architectuur kan het ontwerp van de AGV-aandrijflijn vereenvoudigen door de externe bedrading en het aantal afzonderlijke componenten te verminderen.

Motorintegratie elimineert echter niet de noodzaak om de rem- en functionele veiligheid onafhankelijk te evalueren.

Bij het selecteren van een geïntegreerde servomotor voor een AGV raden wij aan om op de volgende factoren te letten.

Geïntegreerde STO-mogelijkheid

Controleer of de aandrijving STO ondersteunt en of de implementatie ervan geschikt is voor de vereiste veiligheidsfunctie.

Bekijk de veiligheidsdocumentatie van de fabrikant, inclusief toepasselijke veiligheidsintegriteitsinformatie, diagnostische dekking, foutreactie en installatievereisten.

Ga er niet van uit dat elke geïntegreerde servomotor een gecertificeerde STO heeft alleen maar omdat deze een aandrijving bevat.

Compatibiliteit met mechanische remmen

Bepaal of de motor kan worden geleverd met een houdrem of kan worden aangesloten op een extern remmechanisme.

De rem moet worden geselecteerd op basis van het vereiste houdkoppel, assnelheid, inschakelfrequentie, thermische limieten en configuratie van de aandrijflijn.

Voor wielaangedreven AGV's moeten ingenieurs de gehele mechanische transmissie evalueren in plaats van uitsluitend te vertrouwen op het remvermogen van de motoras.

Koppel- en snelheidskenmerken

De motor moet voldoende continu en piekkoppel leveren voor acceleratie, rijden en vertraging.

Wanneer gecontroleerd stoppen vereist is, moet de aandrijving ook passende vertragingsprestaties leveren binnen de elektrische, thermische en mechanische limieten.

Een te kleine motor kan moeite hebben om aan het vereiste remprofiel te voldoen, vooral wanneer het voertuig een zware lading vervoert of op een helling rijdt.

Communicatie en veiligheidsintegratie

AGV's maken vaak gebruik van industriële communicatienetwerken om navigatie-, bewegingscontrole- en toezichtopdrachten te coördineren.

Gewone communicatiecommando's zijn echter niet automatisch veilig. Het veiligheidssysteem moet geschikte veiligheidsgerelateerde signalen, hardware of gecertificeerde veiligheidscommunicatiemechanismen gebruiken waar dit door het ontwerp wordt vereist.

Een communicatiefout moet worden afgehandeld volgens de veiligheidseisen van het systeem, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op een gewoon stopcommando.

Compactheid versus functionele veiligheid

Geïntegreerde servomotoren kunnen de installatieruimte verkleinen, de kabelgeleiding vereenvoudigen en de inbedrijfstelling stroomlijnen. Deze voordelen zijn vooral nuttig voor compacte AGV's die in smalle magazijngangen werken.

Toch is de kleinste aandrijfoplossing niet noodzakelijk de veiligste of meest geschikte.

Een compacte geïntegreerde servomotor met STO kan geschikt zijn voor het ene AGV-ontwerp, terwijl een ander voertuig mogelijk een extra rem, een op veiligheid beoordeelde gecontroleerde stopfunctie of een speciaal remsubsysteem nodig heeft.

De uiteindelijke selectie moet gebaseerd zijn op gevalideerde applicatievereisten en niet alleen op componentintegratie.

Wat gebeurt er als een AGV vermogen verliest zonder mechanische rem?

Wanneer een automatisch geleid voertuig (AGV) zonder mechanische rem vermogen verliest, levert de motor mogelijk geen gecontroleerd koppel meer, maar stopt het voertuig niet noodzakelijkerwijs onmiddellijk. De AGV kan blijven rijden vanwege traagheid of rollen onder invloed van de zwaartekracht, afhankelijk van de snelheid, het laadvermogen, de weerstand van de aandrijflijn en de gebruiksomgeving.

Voor AGV-fabrikanten is het begrijpen van het gedrag bij vermogensverlies essentieel bij het evalueren van Safe Torque Off (STO), het selecteren van geïntegreerde servomotoren en het ontwerpen van een betrouwbaar veiligheidssysteem.

Vermogensverlies op een vlakke ondergrond

Wanneer een AGV op een vlakke vloer vermogen verliest, kan deze geleidelijk langzamer gaan rijden vanwege wielwrijving, rolweerstand en weerstand van de aandrijflijn. Deze krachten variëren echter afhankelijk van de bodemgesteldheid, wielmaterialen, voertuigmassa en mechanisch ontwerp.

Zonder mechanische rem kan de remweg van de AGV onvoorspelbaar zijn. Als het voertuig in een smal gangpad of in de buurt van personeel rijdt, kan voortzetting van de beweging na stroomuitval leiden tot botsings- of verbrijzelingsgevaar.

Vermogensverlies op een hellend oppervlak

Een AGV die op een helling rijdt, loopt een groter risico omdat de zwaartekracht ervoor kan zorgen dat hij blijft rijden of bergafwaarts accelereert nadat het motorkoppel verloren is gegaan.

Hoe zwaarder de AGV en zijn lading, hoe groter de zwaartekracht die op het voertuig langs de helling inwerkt. Zonder voldoende rem- of houdkracht kan het voertuig ongecontroleerd rollen.

Om deze reden hebben AGV's die op hellingen of hellende oppervlakken werken vaak een geschikte mechanische rem of een andere technische oplossing nodig om onbedoelde bewegingen te voorkomen.

Vermogensverlies tijdens het dragen van een zware last

Een zware lading vergroot de totale bewegende massa en kinetische energie van de AGV, waardoor de remweg mogelijk groter wordt. Plotseling stroomverlies kan daarom extra risico's met zich meebrengen, waaronder botsingen, verplaatsing van de lading en schade aan vervoerde goederen.

Ingenieurs moeten scenario's met vermogensverlies evalueren bij maximaal laadvermogen en maximale bedrijfssnelheid, in plaats van alleen te vertrouwen op tests die zijn uitgevoerd met een onbeladen voertuig.

Hoe kunnen ingenieurs de risico's op stroomverlies verminderen?

Bij het ontwerpen van een AGV zonder mechanische rem raden wij aan om de volgende factoren te evalueren:

• Remafstand: controleer hoe ver het voertuig rijdt na vermogensverlies onder de slechtst denkbare bedrijfsomstandigheden.

• Bediening op hellingen: Bepaal of de zwaartekracht onbedoelde bewegingen kan veroorzaken.

• Laadvermogen: Beoordeel de remprestaties bij maximale nominale belasting.

• Veiligheidsarchitectuur: Bevestig dat STO en andere veiligheidsfuncties de geïdentificeerde gevaren aanpakken.

• Vasthoudvereisten: Bepaal of een mechanische rem of een ander geschikt mechanisme nodig is om de AGV stil te houden.

Een veerbediende, elektrisch geloste rem kan geschikt zijn wanneer de AGV beweging moet weerstaan ​​na vermogensverlies. Het houdkoppel, de inschakeltijd en het dynamische remvermogen moeten echter worden geverifieerd voor de beoogde toepassing.

Het belangrijkste punt is dat stroomverlies geen garantie biedt dat een AGV veilig stopt. STO verhindert het genereren van motorkoppel wanneer het wordt geactiveerd, maar dissipeert geen kinetische energie en verhindert niet zelfstandig beweging door zwaartekracht. Een betrouwbaar AGV-ontwerp moet rekening houden met zowel de remprestaties als het stationair vasthouden om een ​​veilige werking onder voorzienbare foutomstandigheden te garanderen.

Hoe u kunt kiezen tussen alleen STO en STO met mechanische rem

De juiste configuratie hangt af van het bewegingsprofiel, de risicobeoordeling, het mechanisch ontwerp en de stopvereisten van de AGV.

De tabel benadrukt een belangrijk punt: het toevoegen van een mechanische rem maakt een AGV niet automatisch veilig. De rem moet correct worden geselecteerd, geïnstalleerd, waar nodig bewaakt en opgenomen in de algemene veiligheidsstrategie.

Op dezelfde manier is het weglaten van een rem alleen aanvaardbaar als het volledige ontwerp het vereiste niveau van risicovermindering biedt.

Normen en functionele veiligheidsoverwegingen voor AGV STO

AGV-fabrikanten en systeemintegrators moeten de relevante machineveiligheidsnormen evalueren bij het ontwerpen van op STO gebaseerde stopsystemen.

Verschillende standaarden kunnen relevant zijn, afhankelijk van de machinearchitectuur, de beoogde toepassing en het rechtsgebied.

• IEC 61800-5-2: Behandelt functionele veiligheidseisen voor elektrische aandrijfsystemen met regelbare snelheid, inclusief veiligheidsgerelateerde aandrijffuncties zoals STO en Safe Stop-functies.

• IEC 60204-1: Heeft betrekking op elektrische uitrusting van machines, inclusief eisen die relevant zijn voor het stoppen van machines en elektrische veiligheid.

• ISO 13850: Specificeert principes voor het ontwerp van noodstopfuncties.

• ISO 13849-1: Biedt een methodologie voor het ontwerpen en evalueren van veiligheidsgerelateerde onderdelen van besturingssystemen met behulp van prestatieniveaus.

• IEC 61508: Biedt een algemeen raamwerk voor functionele veiligheid van elektrische, elektronische en programmeerbare elektronische veiligheidsgerelateerde systemen.

• ISO 3691-4: Behandelt veiligheidseisen en verificatie voor zelfrijdende industriële vrachtwagens en hun systemen, waaronder veel AGV- en autonome mobiele robottoepassingen.

De toepasselijke vereisten zijn afhankelijk van de specifieke voertuigcategorie, de gebruiksomgeving en het systeemontwerp. Ingenieurs moeten de huidige edities van de relevante normen raadplegen en bepalen welke bepalingen van toepassing zijn op hun toepassing.

STO-certificering valideert niet de gehele AGV

Een aandrijving met gecertificeerde STO kan een gedefinieerde veiligheidsfunctie vervullen, maar de certificering ervan geeft niet automatisch aan dat de AGV als geheel aan zijn veiligheidseisen voldoet.

Bij de volledige veiligheidsbeoordeling moet rekening worden gehouden met gevarendetectie, veiligheidslogica, communicatie, aandrijfreactie, mechanisch gedrag en de daaruit voortvloeiende risicoreductie.

Een STO-functie kan bijvoorbeeld aan de gespecificeerde prestatie-eisen voldoen terwijl het voertuig na het verwijderen van het koppel nog steeds te ver rijdt om een ​​botsing te voorkomen.

Op dezelfde manier kan een gecertificeerd STO-circuit de door de zwaartekracht aangedreven beweging niet voorkomen als het mechanische systeem onvoldoende vasthoudvermogen heeft.

Functionele veiligheid moet daarom op systeemniveau worden beoordeeld, en niet alleen op motor- of aandrijvingsniveau.

Praktische ontwerpaanbevelingen voor AGV-fabrikanten

Bij het ontwikkelen van een AGV met geïntegreerde servomotoren adviseren wij een gestructureerd engineeringproces te volgen om te bepalen of een mechanische rem nodig is.

Stap 1: Identificeer de relevante gevaren

Beoordeel botsingsrisico's, verbrijzelingsgevaren, bediening van de oprit, verplaatsing van de lading, onderhoudsactiviteiten en mogelijke scenario's voor vermogensverlies.

Houd rekening met zowel normale werking als voorzienbare abnormale omstandigheden.

Stap 2: Definieer het vereiste stopgedrag

Bepaal of de AGV tot stilstand moet komen, gecontroleerd moet afremmen, binnen een bepaalde afstand moet stoppen of na het stoppen stil moet blijven staan.

Dit zijn verschillende technische vereisten en vereisen mogelijk verschillende veiligheidsfuncties.

Stap 3: Bereken de remafstand in het slechtste geval

Evalueer de maximale snelheid, het maximale laadvermogen, de responstijd, de effectieve vertraging, de toestand van de vloer en de helling.

Gebruik gemeten en gevalideerde prestatiegegevens in plaats van uitsluitend te vertrouwen op theoretische wrijvingsaannames.

Stap 4: Evalueer het stroomverlies en de vasthoudvereisten

Bepaal of het voertuig kan rollen onder invloed van de zwaartekracht of externe krachten wanneer het koppel wordt verwijderd.

Als stationair vasthouden noodzakelijk is, specificeer dan een geschikte mechanische rem of een andere technische oplossing die voldoet aan de vereiste belastings- en foutcondities.

Stap 5: Selecteer de juiste motor en aandrijving

Controleer het motorkoppel, de snelheid, de thermische capaciteit, de veiligheidsfuncties van de aandrijving, de remcompatibiliteit en de communicatievereisten.

Bevestig bij geïntegreerde servomotoren welke veiligheidsfuncties zijn opgenomen en welke elders in het systeem moeten worden geïmplementeerd.

Stap 6: Valideer de volledige veiligheidsarchitectuur

Test het stopgedrag onder representatieve omstandigheden in het slechtste geval, inclusief maximale belasting, maximale bedrijfssnelheid, relevante hellingen en toepasselijke foutscenario's.

Documenteer de veiligheidsfuncties, verificatieresultaten, beperkingen, inspectievereisten en onderhoudsprocedures.

Dit proces helpt een veelvoorkomende ontwerpfout te voorkomen: ervan uitgaande dat de STO-capaciteit van een motoraandrijving automatisch alle risico's bij het stoppen en vasthouden van AGV's oplost.

Conclusie: Is STO zonder mechanische rem de juiste keuze voor een AGV?

Een AGV kan mogelijk zonder mechanische rem werken, maar de beslissing moet worden ondersteund door een volledige technische beoordeling en niet door de beschikbaarheid van alleen STO.

STO voorkomt het genereren van motorkoppel; het garandeert niet onmiddellijk stoppen, gecontroleerd vertragen of stilstaan. Voor AGV's die op vlakke vloeren werken en beperkte remvereisten hebben, kan een remvrije architectuur haalbaar zijn als wordt aangetoond dat het resulterende gedrag veilig is. Voor voertuigen die op hellingen rijden, zware lasten vervoeren, in de buurt van personeel werken of een betrouwbare remming vereisen na stroomuitval, kan een mechanische rem of een andere geschikte remoplossing essentieel zijn.

Bij het selecteren van een geïntegreerde servomotor voor een AGV raden we aan om de STO-mogelijkheden, motorprestaties, remcompatibiliteit, communicatiearchitectuur en functionele veiligheid op systeemniveau samen te evalueren.

Het meest effectieve ontwerp is niet noodzakelijkerwijs het ontwerp met de minste componenten. Het is degene die de vereiste stop- en vasthoudprestaties behaalt en tegelijkertijd de functionele veiligheid, de nauwkeurigheid van de bewegingsbesturing, de systeembetrouwbaarheid, de onderhoudsvereisten en de algehele integratiekosten in evenwicht houdt.

Veelgestelde vragen:

FAQ 1: Kan een AGV zonder mechanische rem werken als hij STO gebruikt?

Ja, een AGV kan zonder mechanische rem werken als uit een uitgebreide risicobeoordeling blijkt dat aan de remafstand, het vermogensverliesgedrag en de vasthoudvereisten veilig kan worden voldaan. STO voorkomt het genereren van motorkoppel, maar stopt het voertuig niet actief en garandeert geen stilstand. Bij toepassingen met hellingen, zware lasten of gevaarlijke, ongecontroleerde bewegingen kan een extra remoplossing nodig zijn.

FAQ 2: Wat is het verschil tussen STO en een mechanische rem in een AGV?

STO schakelt het vermogen van de motoraandrijving uit om koppel te genereren, terwijl een mechanische rem voor fysieke rem- of houdkracht zorgt. STO verspreidt niet actief kinetische energie, terwijl een mechanische rem een ​​voertuig kan stoppen of vasthouden als het op de juiste manier is ontworpen en geschikt is voor de vereiste taak.

FAQ 3: Stopt STO een AGV onmiddellijk tijdens een noodstop?

Nee. STO neemt het koppelproducerende vermogen van de aandrijving weg, maar garandeert geen onmiddellijke stop. De AGV kan blijven rijden vanwege traagheid, rolweerstand of zwaartekracht. Als een kortere of gecontroleerde remweg vereist is, heeft het systeem mogelijk een geschikte gecontroleerde stopfunctie of aanvullende remmaatregelen nodig.

FAQ 4: Kan een AGV bergafwaarts rollen nadat STO is geactiveerd?

Ja. Als een AGV op een hellend oppervlak werkt, kan de zwaartekracht ervoor zorgen dat deze blijft bewegen of versnellen na activering van de STO. Om de veiligheid te behouden kan een geschikte mechanische rem of een ander gevalideerd middel om onbedoelde bewegingen te voorkomen nodig zijn.

FAQ 5: Wat gebeurt er als een AGV zonder mechanische rem vermogen verliest?

De AGV kan door passieve weerstand tot stilstand komen, maar de remafstand kan variëren afhankelijk van de snelheid, het laadvermogen, de toestand van de vloer en de eigenschappen van de aandrijflijn. Op een helling kan het voertuig door de zwaartekracht gaan rollen. Ingenieurs moeten de worstcasescenario's voor stroomverlies evalueren om te bepalen of aanvullende rem- of vasthoudmaatregelen nodig zijn.

FAQ 6: Hoe bereken je de remweg van een AGV zonder mechanische rem?

De AGV-remafstand omvat de afstand die wordt afgelegd tijdens de reactie van het veiligheidssysteem en de afstand die wordt afgelegd terwijl het voertuig vertraagt. De schatting is afhankelijk van de voertuigsnelheid, responstijd, totale massa, passieve vertraging en bedrijfsomstandigheden. De daadwerkelijke remprestaties moeten worden gemeten en gevalideerd onder representatieve omstandigheden in het slechtste geval.

FAQ 7: Kan een veerbediende rem de STO in een AGV vervangen?

Nee. Een veerbediende rem en STO vervullen verschillende functies. Een veerbediende rem kan, mits correct ontworpen, mechanisch vasthouden of remmen, terwijl STO voorkomt dat de aandrijving koppel genereert. Afhankelijk van de risicobeoordeling kan een AGV beide functies vereisen binnen een adequaat ontworpen veiligheidsarchitectuur.

FAQ 8: Is STO voldoende voor AGV-noodstopsystemen?

STO kan deel uitmaken van een AGV-noodstopsysteem wanneer koppelverwijdering het vereiste stopgedrag oplevert. Als het voertuig gecontroleerd moet afremmen of binnen een bepaalde afstand moet stoppen, kunnen extra veiligheidsfuncties nodig zijn. Het complete noodstopsysteem moet voldoen aan de geldende veiligheidseisen.

FAQ 9: Waar moeten ingenieurs rekening mee houden bij het selecteren van een geïntegreerde servomotor voor een AGV?

Ingenieurs moeten het nominale en piekkoppel, de bedrijfssnelheid, de nuttige last, de veiligheidsfuncties van de aandrijving, de STO-implementatie, de remcompatibiliteit, de communicatie-interfaces, de thermische prestaties en de omgevingsomstandigheden evalueren. Ze moeten ook de veiligheidsdocumentatie van de fabrikant verifiëren en beoordelen of het volledige AGV-systeem voldoet aan de vereisten voor stoppen en vasthouden.

FAQ 10: Welke veiligheidsnormen zijn relevant voor STO en remmen in AGV's?

Relevante normen kunnen zijn: IEC 61800-5-2 voor functionele veiligheid van aandrijfsystemen, IEC 60204-1 voor elektrische uitrusting van machines, ISO 13850 voor noodstopfuncties, ISO 13849-1 voor veiligheidsgerelateerde besturingssystemen en ISO 3691-4 voor zelfrijdende industriële vrachtwagens en hun systemen. De toepasselijke normen zijn afhankelijk van het AGV-ontwerp, de toepassing en het rechtsgebied.