Môže sa AGV spoľahnúť na STO bez mechanickej brzdy?

Automatizované navádzané vozidlá (AGV) sú nevyhnutné pre modernú manipuláciu s materiálom, inteligentné skladovanie a priemyselnú automatizáciu. Ako sa systémy AGV stávajú kompaktnejšími, energeticky účinnejšími a inteligentnejšími, inžinieri čoraz viac vyhodnocujú integrované technológie riadenia motora s cieľom zjednodušiť architektúry pohonov a zlepšiť prevádzkovú bezpečnosť. Jednou z dôležitých otázok je, či sa AGV môže spoľahnúť na bezpečné vypnutie krútiaceho momentu (STO) bez mechanickej brzdy.

Odpoveď závisí od mechanického dizajnu AGV, prevádzkového prostredia, požiadaviek na zastavenie a architektúry funkčnej bezpečnosti. STO môže zabrániť motoru vo vytváraní krútiaceho momentu, ale aktívne nebrzdí motor ani nezaručuje, že sa pohybujúce sa AGV okamžite zastaví. Keď sa vozidlo pohybuje na svahu, nesie ťažký náklad alebo pracuje v prostredí, kde nekontrolovaný pohyb predstavuje nebezpečenstvo, môže byť potrebná mechanická brzda alebo iný skonštruovaný zastavovací mechanizmus.

Aby sme zistili, či AGV môže bezpečne fungovať bez mechanickej brzdy, musíme rozlišovať medzi odstránením krútiaceho momentu, riadeným spomalením a mechanickým pridržaním. Musíme tiež zvážiť, ako integrované servomotory, bezpečnostné ovládače a systémy núdzového zastavenia spolupracujú pri ochrane ľudí, zariadení a prepravovaného tovaru.

Čo je bezpečné vypnutie krútiaceho momentu (STO) v AGV?

Safe Torque Off (STO) je funkčná bezpečnostná funkcia integrovaná do mnohých servopohonov a riadiacich systémov motora. V Automated Guided Vehicle (AGV) zabraňuje STO motorovému pohonu generovať krútiaci moment, keď sa zistí stav súvisiaci s bezpečnosťou, čím pomáha znižovať riziko nebezpečného pohybu.

STO je obzvlášť dôležité v aplikáciách AGV, kde autonómna navigácia, detekcia prekážok a funkcie núdzového zastavenia musia spolupracovať pri ochrane operátorov, zariadení a prepravovaných materiálov. Keď bezpečnostný ovládač aktivuje STO, menič deaktivuje svoju schopnosť vytvárať krútiaci moment prostredníctvom určených bezpečnostných obvodov. STO však aktívne nebrzdí motor ani nezaručuje, že sa AGV okamžite zastaví. Vozidlo môže pokračovať v pohybe v dôsledku zotrvačnosti, vonkajších síl alebo gravitácie, najmä pri jazde na svahu.

Ako funguje STO v systéme pohonu AGV?

Typický systém riadenia pohybu AGV integruje niekoľko komponentov na riadenie pohybu a bezpečnosti:

• Bezpečnostný ovládač: Monitoruje vstupy súvisiace s bezpečnosťou, ako sú tlačidlá núdzového zastavenia a signály ochranného skenera, a spúšťa požadovanú bezpečnostnú reakciu.

• Integrovaný servomotor: Generuje krútiaci moment potrebný na zrýchlenie, spomalenie a jazdu AGV.

• Bezpečnostný obvod STO: Deaktivuje schopnosť meniča produkovať krútiaci moment motora, keď je aktivovaná funkcia STO.

• Systém núdzového zastavenia: Iniciuje zastavenie súvisiace s bezpečnosťou, keď nastane nebezpečná situácia alebo operátor požiada o núdzové zastavenie.

• Mechanická brzda, ak sa vyžaduje: Poskytuje fyzické brzdenie alebo pridržiavaciu schopnosť, aby sa zabránilo nekontrolovanému pohybu za špecifikovaných podmienok.

Počas normálnej prevádzky servopohon reguluje krútiaci moment a rýchlosť motora, aby udržal prikázaný pohyb AGV. Keď sa spustí STO, pohon zabráni ďalšej tvorbe krútiaceho momentu, nezávisle od bežných pohybových príkazov. Skutočné správanie vozidla pri zastavení potom závisí od jeho existujúcej hybnosti, odporu hnacieho ústrojenstva, brzdových mechanizmov a prevádzkového prostredia.

Napríklad AGV idúce pozdĺž skladovej uličky sa môže po aktivácii STO postupne spomaliť z dôvodu valivého odporu. Avšak AGV idúce z kopca môže pokračovať v pohybe vplyvom gravitácie, ak nie je k dispozícii vhodný brzdový mechanizmus.

Aký je rozdiel medzi STO a mechanickou brzdou?

Hoci STO a mechanické brzdy prispievajú k bezpečnosti stroja, plnia rôzne funkcie.

STO nie je priamou náhradou mechanickej brzdy. Ak musí AGV udržať svoju polohu na rampe, zabrániť pohybu po výpadku energie alebo zastaviť v určenej vzdialenosti, inžinieri musia posúdiť, či je potrebná mechanická brzda alebo iné vhodné riešenie brzdenia.

Prečo je STO dôležitý pre bezpečnosť AGV?

STO poskytuje dôležitú bezpečnostnú funkciu v automatizovaných systémoch manipulácie s materiálom, pretože pomáha predchádzať neúmyselnému krútiacemu momentu motora, keď nastane nebezpečný stav. Keď je správne integrovaná do bezpečnostnej architektúry AGV, môže znížiť závislosť na bežných príkazoch riadenia pohybu pre funkciu odstránenia krútiaceho momentu.

Bezpečnosť celého AGV však závisí od viac než len od schopnosti STO pohonu. Inžinieri musia vyhodnotiť brzdnú dráhu, rýchlosť vozidla, maximálne užitočné zaťaženie, stav podlahy, prevádzku na svahu a možnosť straty výkonu. Návrh by mal brať do úvahy aj čas odozvy snímačov, bezpečnostných ovládačov a pohonných systémov.

V prípade AGV prevádzkovaných v blízkosti osôb alebo prepravujúcich ťažké náklady by sa malo STO považovať za jednu súčasť úplnej stratégie funkčnej bezpečnosti, a nie za samostatné riešenie na zastavenie a pridržanie vozidla.

Pri výbere integrovaného servomotora pre AGV odporúčame overiť implementáciu STO meniča, preštudovať si bezpečnostnú dokumentáciu výrobcu a určiť, či sú potrebné dodatočné brzdové funkcie na splnenie požiadaviek aplikácie na zastavenie a pridržanie.

BESFOC integrovaných DC servomotorov  Produkty

BESFOC s integrovanými krokovými servomotormi  Produkty

Systém integrovaného servomotora Besfoc Prispôsobená služba

Systém integrovaného servomotora Besfoc Prispôsobená služba

Môže sa AGV spoľahnúť na STO bez mechanickej brzdy?

AGV môže potenciálne fungovať bez mechanickej brzdy, ale iba vtedy, ak jeho posúdenie rizika a návrh systému preukážu, že výsledné správanie pri zastavení a pridržaní je prijateľné za všetkých relevantných prevádzkových podmienok.

Absencia mechanickej brzdy automaticky nerobí AGV nebezpečným. Niektoré nízkorýchlostné aplikácie s nízkym rizikom môžu byť navrhnuté na základe riadeného spomalenia, pasívneho odporu a overenej bezpečnostnej stratégie. Spoliehanie sa výlučne na STO však prináša obmedzenia, ktoré treba riešiť.

Pri prevádzke bez mechanickej brzdy môže byť prijateľné

Konštrukciu AGV bez bŕzd možno zvážiť, ak sú splnené tieto podmienky:

1. AGV funguje na rovnom povrchu.

Vozidlo prevádzkované na rovnej, kontrolovanej podlahe továrne môže mať nižšie riziko nekontrolovaného pohybu po odstránení krútiaceho momentu ako vozidlo prevádzkované na naklonenom povrchu. Napriek tomu je potrebné vyhodnotiť zvyškovú hybnosť, znečistenie podlahy, trenie kolies a vonkajšie tlačné sily.

2. Vozidlo funguje pri relatívne nízkych rýchlostiach.

Nižšie prevádzkové rýchlosti vo všeobecnosti znižujú kinetickú energiu a môžu uľahčiť zvládnutie problému so zastavením. Samotná nízka rýchlosť však neznamená, že STO bez brzdenia je bezpečné.

3. Aplikácia nevyžaduje pozitívne držanie.

Ak AGV nepotrebuje udržiavať svoju polohu proti gravitácii alebo iným vonkajším silám počas zastavenia súvisiaceho s bezpečnosťou, mechanická zádržná brzda nemusí byť potrebná. Túto podmienku je potrebné skôr overiť ako predpokladať.

4. Brzdná dráha zostáva v rámci dostupnej bezpečnostnej obálky.

Úplné zastavenie sa musí vyhodnotiť vzhľadom na maximálnu povolenú dojazdovú vzdialenosť AGV po požiadavke na bezpečnosť. Konštrukcia musí brať do úvahy oneskorenia detekcie, odozvu ovládača, odozvu pohonu, zotrvačnosť vozidla, užitočné zaťaženie a dostupné brzdné sily.

5. K dispozícii je vhodný alternatívny zastavovací mechanizmus.

Potrebný brzdný účinok môže poskytnúť overené kontrolované zastavenie súvisiace s bezpečnosťou, samostatný brzdový systém alebo iné konštruované usporiadanie. Konštrukcia musí zabezpečiť, aby odstránenie krútiaceho momentu nezanechalo AGV v nekontrolovanom alebo nebezpečnom stave.

Aj keď sa zdá, že tieto podmienky sú splnené, musíme systém overiť pri predvídateľných poruchových podmienkach a najhorších prevádzkových podmienkach.

Kedy by sa AGV nemalo spoliehať len na STO

Mechanická brzda alebo iné vhodné brzdové riešenie je vo všeobecnosti potrebné, keď sa AGV musí zastaviť alebo zostať stáť v podmienkach, ktoré STO nedokáže spoľahlivo vyriešiť.

Základným princípom je, že STO môže postačovať na špecifickú bezpečnostnú funkciu odstránenia krútiaceho momentu bez toho, aby nevyhnutne postačovala na úplné zastavenie a pridržiavanie AGV.

Môže STO nahradiť funkciu núdzového zastavenia v AGV?

Nie. STO je funkcia bezpečnosti pohonu, zatiaľ čo núdzové zastavenie je príkaz alebo funkcia súvisiaca s bezpečnosťou, ktorá má uviesť nebezpečnú prevádzku stroja do bezpečného stavu.

Systém núdzového zastavenia môže využívať STO ako súčasť svojej implementácie, ale požadované správanie pri zastavení závisí od aplikácie a hodnotenia rizika.

Dve bežne uvádzané kategórie zastavenia sú obzvlášť dôležité.

Kategória 0 Zastavenie: Okamžité odstránenie krútiaceho momentu

Zastavenie kategórie 0 zahŕňa zastavenie okamžitým odpojením napájania ovládačov stroja, pričom zastavenie sa dosiahne skôr odobratím energie než riadenou sekvenciou spomalenia.

V pohone implementujúcom STO možno funkciu STO použiť na dosiahnutie požadovaného správania pri odstraňovaní krútiaceho momentu.

V prípade pohybujúceho sa AGV môže vozidlo dobehnúť, kým sa nezastaví. Ak je táto brzdná dráha neprijateľná, samotné odstránenie krútiaceho momentu je nedostatočné.

Zastavenie kategórie 1: Riadené spomalenie, po ktorom nasleduje odstránenie krútiaceho momentu

Zastavenie kategórie 1 zahŕňa proces riadeného zastavenia, po ktorom nasleduje odpojenie napájania pohonov.

Napríklad AGV môže najprv spomaliť prostredníctvom svojho motorového pohonu a potom aktivovať STO po dosiahnutí stavu bezpečného zastavenia alebo dokončení zamýšľanej sekvencie spomalenia.

Tento prístup môže znížiť brzdnú dráhu a zlepšiť predvídateľnosť za predpokladu, že funkcia riadeného zastavenia a jej implementácia súvisiaca s bezpečnosťou spĺňa požiadavky aplikácie.

Presná architektúra musí byť navrhnutá a overená podľa platných noriem bezpečnosti strojového zariadenia vrátane príslušných ustanovení IEC 60204-1 a ISO 13850.

Dôležité je, že normálne softvérové ​​zastavenie nasledované STO by sa nemalo automaticky považovať za bezpečné kontrolované zastavenie. Ak je samotné riadené spomalenie kritické z hľadiska bezpečnosti, vyžaduje sa vhodne navrhnutá a overená bezpečnostná funkcia.

Ako vypočítať brzdnú dráhu AGV bez mechanickej brzdy

Pri hodnotení AGV bez mechanickej brzdy je brzdná dráha kritickým faktorom pri určovaní, či samotný STO môže splniť bezpečnostné požiadavky aplikácie. Keďže STO odstraňuje krútiaci moment motora bez aktívneho brzdenia vozidla, AGV môže pokračovať v pohybe v dôsledku zotrvačnosti, valivého odporu alebo gravitácie.

Kľúčové faktory ovplyvňujúce brzdnú dráhu AGV

Niekoľko faktorov ovplyvňuje, ako ďaleko sa AGV dostane po aktivácii STO:

• Rýchlosť vozidla: Vyššie rýchlosti majú vo všeobecnosti za následok dlhšiu brzdnú dráhu.

• Celková hmotnosť: Ťažšie AGV alebo užitočné zaťaženie zvyšuje kinetickú energiu.

• Čas odozvy systému: Vozidlo pokračuje v jazde, zatiaľ čo senzory, bezpečnostné ovládače a pohon reagujú.

• Podmienky podlahy: Povrchové trenie a odpor kolies ovplyvňujú pasívne spomalenie.

• Prevádzkový sklon: Gravitácia môže predĺžiť brzdnú dráhu alebo spôsobiť zrýchlenie AGV z kopca.

Ako odhadnúť brzdnú dráhu

Praktický odhad by mal zahŕňať dve zložky: vzdialenosť prejdenú počas odozvy systému a vzdialenosť prejdenú, kým sa AGV zastaví.

Vezmime si napríklad AGV pohybujúce sa rýchlosťou 1,5 m/s s dobou odozvy systému 0,15 sekundy. Počas tejto doby odozvy vozidlo prejde približne 0,23 metra.

Ak sa potom AGV spomalí predpokladanou rýchlosťou 0,3 m/s² v dôsledku pasívneho odporu môže prejsť ďalších 3,75 metra, kým sa zastaví. Odhadovaná celková brzdná dráha je teda približne 4 metre.

Tento príklad je len ilustračný. Skutočná brzdná dráha závisí od konštrukcie vozidla, užitočného zaťaženia, stavu podlahy, odporu hnacieho ústrojenstva a prevádzkového prostredia. Pasívne spomalenie by sa malo merať a overovať za podmienok najhoršieho prípadu, a nie predpokladať, že zostane konštantné.

Ako môžu inžinieri zlepšiť bezpečnosť zastavenia?

Pri navrhovaní AGV bez mechanickej brzdy by mali inžinieri overiť najhoršiu brzdnú dráhu a zabezpečiť, aby bola k dispozícii dostatočná ochranná vzdialenosť. Ak pasívne spomalenie nedokáže splniť požadovaný brzdný výkon, možné riešenia zahŕňajú zníženie maximálnej rýchlosti jazdy, skoršie rozpoznanie nebezpečenstva, implementáciu vhodnej funkcie riadeného zastavenia alebo pridanie vhodného brzdového mechanizmu.

Kľúčovým princípom je, že STO zastaví tvorbu krútiaceho momentu, nie pohyb vozidla. Bezpečná konštrukcia AGV musí brať do úvahy vzdialenosť prejdenú po aktivácii STO a zabezpečiť, aby nekontrolované dobiehanie alebo rolovanie nevytváralo neprijateľné riziko.

Ako integrovaný servomotor ovplyvňuje dizajn bŕzd AGV?

Integrované servomotory kombinujú motor s pridruženou elektronikou pohonu a v závislosti od produktu aj so spätnoväzbovými zariadeniami a komunikačnými rozhraniami. Táto architektúra môže zjednodušiť dizajn hnacieho ústrojenstva AGV znížením externej kabeláže a počtu samostatných komponentov.

Integrácia motora však nevylučuje potrebu nezávislého hodnotenia brzdenia a funkčnej bezpečnosti.

Pri výbere integrovaného servomotora pre AGV odporúčame preskúmať nasledujúce faktory.

Integrovaná schopnosť STO

Potvrďte, či pohon podporuje STO a či je jeho implementácia vhodná pre požadovanú bezpečnostnú funkciu.

Prečítajte si bezpečnostnú dokumentáciu výrobcu vrátane príslušných informácií o integrite bezpečnosti, diagnostického pokrytia, odozvy na chyby a požiadaviek na inštaláciu.

Nepredpokladajte, že každý integrovaný servomotor obsahuje certifikovaný STO len preto, že obsahuje pohon.

Kompatibilita s mechanickou brzdou

Zistite, či môže byť motor dodaný s prídržnou brzdou alebo pripojený k externému brzdovému mechanizmu.

Brzda musí byť zvolená podľa požadovaného prídržného momentu, rýchlosti hriadeľa, frekvencie záberu, tepelných limitov a konfigurácie hnacieho ústrojenstva.

V prípade AGV poháňaných kolesami by mali inžinieri hodnotiť celý mechanický prevod, a nie spoliehať sa výlučne na brzdný výkon hriadeľa motora.

Charakteristika krútiaceho momentu a rýchlosti

Motor musí poskytovať dostatočný nepretržitý a špičkový krútiaci moment pre zrýchlenie, jazdu a spomalenie.

Tam, kde sa vyžaduje riadené zastavenie, musí pohon poskytnúť aj primeraný výkon spomalenia v rámci svojich elektrických, tepelných a mechanických limitov.

Poddimenzovaný motor môže mať problémy so splnením požadovaného profilu zastavenia, najmä keď vozidlo nesie ťažký náklad alebo sa pohybuje po stúpaní.

Integrácia komunikácie a bezpečnosti

AGV často používajú priemyselné komunikačné siete na koordináciu navigácie, riadenia pohybu a príkazov dohľadu.

Bežné komunikačné príkazy však nie sú automaticky hodnotené z hľadiska bezpečnosti. Bezpečnostný systém musí používať vhodné bezpečnostné signály, hardvér alebo certifikované bezpečnostné komunikačné mechanizmy, ak to vyžaduje projekt.

Zlyhanie komunikácie sa musí riešiť v súlade s bezpečnostnými požiadavkami systému a nie spoliehať sa iba na obyčajný príkaz na zastavenie.

Kompaktnosť verzus funkčná bezpečnosť

Integrované servomotory môžu zmenšiť inštalačný priestor, zjednodušiť vedenie káblov a zefektívniť uvedenie do prevádzky. Tieto výhody sú obzvlášť užitočné pre kompaktné AGV prevádzkované v úzkych skladových uličkách.

Napriek tomu najmenšie riešenie pohonu nemusí byť nevyhnutne najbezpečnejšie alebo najvhodnejšie.

Kompaktný integrovaný servomotor s STO môže byť vhodný pre jeden dizajn AGV, zatiaľ čo iné vozidlo môže vyžadovať dodatočnú brzdu, funkciu kontrolovaného zastavenia s hodnotením bezpečnosti alebo vyhradený brzdový subsystém.

Konečný výber by mal vychádzať skôr z overených požiadaviek aplikácie než zo samotnej integrácie komponentov.

Čo sa stane, keď AGV stratí výkon bez mechanickej brzdy?

Keď automaticky riadené vozidlo (AGV) stratí výkon bez mechanickej brzdy, jeho motor už nemusí poskytovať riadený krútiaci moment, ale vozidlo sa nemusí okamžite zastaviť. AGV môže pokračovať v pohybe v dôsledku zotrvačnosti alebo prevrátenia vplyvom gravitácie v závislosti od jeho rýchlosti, užitočného zaťaženia, odporu hnacieho ústrojenstva a prevádzkového prostredia.

Pre výrobcov AGV je pochopenie správania pri strate výkonu nevyhnutné pri hodnotení bezpečného vypnutia krútiaceho momentu (STO), výbere integrovaných servomotorov a navrhovaní spoľahlivého bezpečnostného systému.

Strata energie na rovnom povrchu

Keď AGV stratí výkon na rovnej podlahe, môže sa postupne spomaliť v dôsledku trenia kolies, valivého odporu a odporu hnacieho ústrojenstva. Tieto sily sa však líšia v závislosti od podmienok podlahy, materiálov kolies, hmotnosti vozidla a mechanického dizajnu.

Bez mechanickej brzdy môže byť brzdná dráha AGV nepredvídateľná. Ak je vozidlo v prevádzke v úzkej uličke alebo v blízkosti personálu, pokračujúci pohyb po výpadku prúdu môže spôsobiť kolíziu alebo nebezpečenstvo pomliaždenia.

Strata energie na naklonenom povrchu

AGV prevádzkované na rampe čelí väčšiemu riziku, pretože gravitácia môže spôsobiť, že sa po strate krútiaceho momentu motora bude ďalej pohybovať alebo zrýchľovať z kopca.

Čím je AGV a jeho užitočné zaťaženie ťažšie, tým väčšia je gravitačná sila pôsobiaca na vozidlo pozdĺž svahu. Bez dostatočnej brzdnej alebo prídržnej sily sa vozidlo môže nekontrolovateľne rozbehnúť.

Z tohto dôvodu AGV prevádzkované na rampách alebo naklonených povrchoch často vyžadujú vhodnú mechanickú brzdu alebo iné skonštruované riešenie, aby sa zabránilo neúmyselnému pohybu.

Strata energie pri prenášaní veľkého nákladu

Veľké užitočné zaťaženie zvyšuje celkovú pohyblivú hmotnosť a kinetickú energiu AGV, čo môže viesť k predĺženiu brzdnej dráhy. Náhla strata výkonu môže preto spôsobiť ďalšie riziká, vrátane kolízií, premiestnenia nákladu a poškodenia prepravovaného tovaru.

Inžinieri by mali vyhodnotiť scenáre straty výkonu pri maximálnom užitočnom zaťažení a maximálnej prevádzkovej rýchlosti, než sa spoliehať iba na testy vykonané s nezaťaženým vozidlom.

Ako môžu inžinieri znížiť riziká straty energie?

Pri navrhovaní AGV bez mechanickej brzdy odporúčame zhodnotiť nasledujúce faktory:

• Brzdná dráha: Overte, ako ďaleko vozidlo prejde po strate energie v najhorších prevádzkových podmienkach.

• Prevádzka na svahu: Zistite, či gravitácia môže spôsobiť neúmyselný pohyb.

• Užitočné zaťaženie: Posúďte brzdný výkon pri maximálnom menovitom zaťažení.

• Bezpečnostná architektúra: Potvrďte, že STO a ďalšie bezpečnostné funkcie riešia identifikované nebezpečenstvá.

• Požiadavky na držanie: Zistite, či je potrebná mechanická brzda alebo iný vhodný mechanizmus na udržanie vozidla AGV v pokoji.

Pružina aplikovaná, elektricky uvoľnená brzda môže byť vhodná, keď AGV musí odolávať pohybu po strate energie. Jeho pridržiavací moment, čas zapojenia a schopnosť dynamického brzdenia sa však musia overiť pre zamýšľanú aplikáciu.

Kľúčovým bodom je, že strata výkonu nezaručuje, že AGV bezpečne zastaví. STO zabraňuje generovaniu krútiaceho momentu motora, keď je aktivovaný, ale nerozptyľuje kinetickú energiu ani samostatne nebráni pohybu poháňanému gravitáciou. Spoľahlivá konštrukcia AGV musí zohľadňovať výkon zastavenia aj stacionárne držanie, aby sa zabezpečila bezpečná prevádzka pri predvídateľných poruchových podmienkach.

Ako si vybrať medzi iba STO a STO s mechanickou brzdou

Vhodná konfigurácia závisí od profilu pohybu AGV, hodnotenia rizika, mechanického dizajnu a požiadaviek na zastavenie.

Tabuľka zdôrazňuje dôležitý bod: pridanie mechanickej brzdy neznamená, že AGV bude automaticky bezpečné. Brzda musí byť správne zvolená, nainštalovaná, v prípade potreby monitorovaná a začlenená do celkovej bezpečnostnej stratégie.

Podobne vynechanie brzdy je prijateľné len vtedy, keď kompletný dizajn poskytuje požadovanú úroveň zníženia rizika.

Normy a aspekty funkčnej bezpečnosti pre AGV STO

Výrobcovia AGV a systémoví integrátori by mali pri navrhovaní systémov zastavenia založených na STO vyhodnotiť príslušné normy bezpečnosti strojového zariadenia.

V závislosti od architektúry stroja, zamýšľanej aplikácie a jurisdikcie môže byť relevantných niekoľko noriem.

• IEC 61800-5-2: Rieši požiadavky na funkčnú bezpečnosť pre systémy elektrického pohonu s nastaviteľnou rýchlosťou, vrátane funkcií pohonu súvisiacich s bezpečnosťou, ako sú funkcie STO a Safe Stop.

• IEC 60204-1: Zahŕňa elektrické zariadenia strojov vrátane požiadaviek týkajúcich sa zastavenia stroja a elektrickej bezpečnosti.

• ISO 13850: Špecifikuje zásady pre návrh funkcií núdzového zastavenia.

• ISO 13849-1: Poskytuje metodiku navrhovania a hodnotenia bezpečnostných častí riadiacich systémov pomocou výkonnostných úrovní.

• IEC 61508: Poskytuje všeobecný rámec pre funkčnú bezpečnosť elektrických, elektronických a programovateľných elektronických systémov súvisiacich s bezpečnosťou.

• ISO 3691-4: Rieši bezpečnostné požiadavky a overovanie pre priemyselné vozíky bez vodiča a ich systémy, vrátane mnohých AGV a aplikácií autonómnych mobilných robotov.

Príslušné požiadavky závisia od konkrétnej kategórie vozidla, prevádzkového prostredia a konštrukcie systému. Inžinieri by si mali pozrieť aktuálne vydania príslušných noriem a určiť, ktoré ustanovenia sa vzťahujú na ich aplikáciu.

Certifikácia STO nepotvrdzuje celé AGV

Pohon s certifikovaným STO môže poskytovať definovanú bezpečnostnú funkciu, ale jeho certifikácia automaticky nezaručuje, že AGV ako celok spĺňa jeho bezpečnostné požiadavky.

Úplné posúdenie bezpečnosti musí brať do úvahy detekciu nebezpečenstva, bezpečnostnú logiku, komunikáciu, odozvu pohonu, mechanické správanie a výsledné zníženie rizika.

Napríklad funkcia STO môže spĺňať svoje špecifikované výkonnostné požiadavky, zatiaľ čo vozidlo po odstránení krútiaceho momentu ide príliš ďaleko, aby sa zabránilo kolízii.

Podobne certifikovaný obvod STO nemôže zabrániť pohybu poháňanému gravitáciou, ak mechanickému systému chýba primeraná pridržiavacia schopnosť.

Funkčná bezpečnosť sa preto musí hodnotiť na úrovni systému, nielen na úrovni motora alebo pohonu.

Praktické dizajnové odporúčania pre výrobcov AGV

Pri vývoji AGV s integrovanými servomotormi odporúčame postupovať podľa štruktúrovaného inžinierskeho procesu, aby ste určili, či je potrebná mechanická brzda.

Krok 1: Identifikujte relevantné nebezpečenstvá

Posúďte riziká kolízie, nebezpečenstvo rozdrvenia, prevádzku na rampe, pohyb užitočného zaťaženia, činnosti údržby a možné scenáre straty energie.

Zvážte normálnu prevádzku aj predvídateľné abnormálne podmienky.

Krok 2: Definujte požadované správanie pri zastavení

Zistite, či sa AGV musí po zastavení zastaviť, spomaliť kontrolovaným spôsobom, zastaviť v rámci definovanej vzdialenosti alebo zostať v pokoji.

Ide o rôzne technické požiadavky a môžu vyžadovať rôzne bezpečnostné funkcie.

Krok 3: Vypočítajte vzdialenosť zastavenia v najhoršom prípade

Vyhodnoťte maximálnu rýchlosť, maximálne užitočné zaťaženie, čas odozvy, efektívne spomalenie, stav podlahy a sklon.

Namiesto toho, aby ste sa spoliehali výlučne na teoretické predpoklady trenia, použite namerané a overené údaje o výkonnosti.

Krok 4: Vyhodnoťte požiadavky na stratu výkonu a držanie

Zistite, či sa vozidlo môže po odstránení krútiaceho momentu prevrátiť gravitáciou alebo vonkajšími silami.

Ak je potrebné stacionárne zadržanie, špecifikujte vhodnú mechanickú brzdu alebo iné skonštruované riešenie, ktoré spĺňa požadované podmienky zaťaženia a poruchy.

Krok 5: Vyberte vhodný motor a pohon

Overte krútiaci moment motora, rýchlosť, tepelnú kapacitu, bezpečnostné funkcie pohonu, kompatibilitu bŕzd a komunikačné požiadavky.

Pri integrovaných servomotoroch potvrďte, ktoré bezpečnostné funkcie sú zahrnuté a ktoré musia byť implementované inde v systéme.

Krok 6: Overte úplnú bezpečnostnú architektúru

Otestujte správanie pri zastavení za podmienok najhoršieho prípadu vrátane maximálneho zaťaženia, maximálnej prevádzkovej rýchlosti, príslušných stúpaní a použiteľných scenárov porúch.

Zdokumentujte bezpečnostné funkcie, výsledky overovania, obmedzenia, požiadavky na kontrolu a postupy údržby.

Tento proces pomáha predchádzať bežnej konštrukčnej chybe: za predpokladu, že schopnosť STO motorového pohonu automaticky vyrieši všetky riziká zastavenia a podržania AGV.

Záver: Je STO bez mechanickej brzdy správnou voľbou pre AGV?

AGV môže potenciálne fungovať bez mechanickej brzdy, ale rozhodnutie musí byť podporené úplným technickým posúdením a nie dostupnosťou samotného STO.

STO zabraňuje generovaniu krútiaceho momentu motora; nezaručuje okamžité zastavenie, riadené spomalenie alebo nehybné držanie. Pre AGV prevádzkované na rovných podlažiach s obmedzenými požiadavkami na zastavenie môže byť architektúra bez bŕzd uskutočniteľná, ak sa preukáže, že výsledné správanie je bezpečné. Pre vozidlá pohybujúce sa na svahoch, prepravujúce ťažké bremená, prevádzkované v blízkosti personálu alebo vyžadujúce spoľahlivé zadržanie po strate výkonu môže byť nevyhnutná mechanická brzda alebo iné vhodné riešenie brzdenia.

Pri výbere integrovaného servomotora pre AGV odporúčame zhodnotiť spolu schopnosť STO, výkon motora, kompatibilitu bŕzd, komunikačnú architektúru a funkčnú bezpečnosť na úrovni systému.

Najúčinnejší dizajn nemusí byť nevyhnutne ten s najmenším počtom komponentov. Je to ten, ktorý dosahuje požadovaný výkon zastavenia a pridržania a zároveň vyvažuje funkčnú bezpečnosť, presnosť riadenia pohybu, spoľahlivosť systému, požiadavky na údržbu a celkové náklady na integráciu.

FAQ:

FAQ 1: Môže AGV fungovať bez mechanickej brzdy, ak používa STO?

Áno, AGV môže fungovať bez mechanickej brzdy, ak komplexné posúdenie rizika preukáže, že jeho brzdná dráha, správanie pri strate výkonu a požiadavky na držanie možno bezpečne splniť. STO zabraňuje generovaniu krútiaceho momentu motora, ale aktívne nezastavuje vozidlo ani nezaručuje stabilné držanie. Aplikácie zahŕňajúce svahy, ťažké bremená alebo nebezpečný nekontrolovaný pohyb môžu vyžadovať dodatočné brzdové riešenie.

FAQ 2: Aký je rozdiel medzi STO a mechanickou brzdou v AGV?

STO deaktivuje schopnosť motorového pohonu generovať krútiaci moment, zatiaľ čo mechanická brzda poskytuje fyzické brzdenie alebo prídržnú silu. STO aktívne nerozptyľuje kinetickú energiu, zatiaľ čo mechanická brzda môže zastaviť alebo zadržať vozidlo, ak je vhodne skonštruovaná a dimenzovaná na požadovanú prevádzku.

FAQ 3: Zastaví STO AGV okamžite počas núdzového zastavenia?

Nie. STO odstraňuje schopnosť meniča vytvárať krútiaci moment, ale nezaručuje okamžité zastavenie. AGV môže pokračovať v pohybe v dôsledku zotrvačnosti, valivého odporu alebo gravitácie. Ak je potrebná kratšia alebo kontrolovaná brzdná dráha, systém môže potrebovať vhodnú funkciu riadeného zastavenia alebo dodatočné brzdné opatrenia.

FAQ 4: Môže sa AGV kotúľať z kopca po aktivácii STO?

áno. Ak AGV pracuje na naklonenom povrchu, gravitácia môže spôsobiť, že sa po aktivácii STO bude ďalej pohybovať alebo zrýchľovať. Na zachovanie bezpečnosti môže byť potrebná vhodná mechanická brzda alebo iný overený prostriedok na zabránenie neúmyselnému pohybu.

FAQ 5: Čo sa stane, keď AGV stratí výkon bez mechanickej brzdy?

AGV sa môže kvôli pasívnemu odporu zastaviť, ale jeho brzdná dráha sa môže meniť v závislosti od rýchlosti, užitočného zaťaženia, stavu podlahy a vlastností hnacieho ústrojenstva. Na svahu sa vozidlo môže prevrátiť gravitáciou. Inžinieri by mali vyhodnotiť najhoršie scenáre straty výkonu, aby určili, či sú potrebné dodatočné brzdiace alebo pridržiavacie opatrenia.

FAQ 6: Ako vypočítate brzdnú dráhu AGV bez mechanickej brzdy?

Brzdná dráha AGV zahŕňa vzdialenosť prejdenú počas reakcie bezpečnostného systému a vzdialenosť prejdenú pri spomaľovaní vozidla. Odhad závisí od rýchlosti vozidla, času odozvy, celkovej hmotnosti, pasívneho spomalenia a prevádzkových podmienok. Skutočný brzdný účinok by sa mal merať a validovať v reprezentatívnych podmienkach najhoršieho prípadu.

FAQ 7: Môže pružinová brzda nahradiť STO v AGV?

Nie. Pružinová brzda a STO vykonávajú rôzne funkcie. Pružinová brzda môže poskytnúť mechanické pridržiavanie alebo brzdenie, keď je správne navrhnutá, zatiaľ čo STO zabraňuje pohonu generovať krútiaci moment. V závislosti od posúdenia rizika môže AGV vyžadovať obe funkcie v rámci vhodne navrhnutej bezpečnostnej architektúry.

FAQ 8: Postačuje STO pre systémy núdzového zastavenia AGV?

STO môže byť súčasťou systému núdzového zastavenia AGV, keď odstránenie krútiaceho momentu poskytuje požadované správanie pri zastavení. Ak musí vozidlo kontrolovane spomaliť alebo zastaviť v definovanej vzdialenosti, môžu byť potrebné dodatočné bezpečnostné funkcie. Kompletný systém núdzového zastavenia musí spĺňať príslušné bezpečnostné požiadavky.

FAQ 9: Čo by mali inžinieri zvážiť pri výbere integrovaného servomotora pre AGV?

Inžinieri by mali vyhodnotiť menovitý a špičkový krútiaci moment, prevádzkovú rýchlosť, užitočné zaťaženie, bezpečnostné funkcie pohonu, implementáciu STO, kompatibilitu bŕzd, komunikačné rozhrania, tepelný výkon a podmienky prostredia. Mali by tiež overiť bezpečnostnú dokumentáciu výrobcu a posúdiť, či kompletný systém AGV spĺňa požiadavky na zastavenie a zadržanie.

FAQ 10: Ktoré bezpečnostné normy sú relevantné pre STO a brzdenie v AGV?

Príslušné normy môžu zahŕňať IEC 61800-5-2 pre funkčnú bezpečnosť pohonných systémov, IEC 60204-1 pre elektrické zariadenia strojov, ISO 13850 pre funkcie núdzového zastavenia, ISO 13849-1 pre riadiace systémy súvisiace s bezpečnosťou a ISO 3691-4 pre priemyselné vozíky bez vodiča a ich systémy. Príslušné normy závisia od konštrukcie AGV, aplikácie a jurisdikcie.