Servomoteurs pour AGV et AMR : que vérifier au-delà de 48 V

Prenons l'exemple d'un robot d'entrepôt qui démarre avec une charge, ralentit pendant un tour, s'amarre à une station et revient pour le travail suivant. Certaines versions soulèvent également une crémaillère ou font tourner un module de direction séparé. Ces mouvements imposent des exigences différentes aux moteurs, même lorsqu'ils partagent la même batterie.

Pour les fabricants de véhicules à guidage automatique (AGV) et de robots mobiles autonomes (AMR), un servomoteur de 48 V peut constituer un point de départ pratique. La question utile est de savoir si le moteur, l’entraînement et la transmission peuvent effectuer la tâche prévue tout au long de la journée de travail.^[2]

Identifiez d'abord l'axe de mouvement

Les moteurs de traction déplacent le véhicule. Leurs exigences dépendent de la masse totale de fonctionnement du robot, du diamètre des roues, de la vitesse de déplacement, de l'accélération, des pentes et de la résistance au roulement. La charge utile seule ne suffit pas à les sélectionner.

Sur les véhicules équipés d'un axe de direction séparé, le moteur a une tâche différente : positionner l'ensemble de roues plutôt que de propulser continuellement le châssis. Un mécanisme de levage apporte un autre ensemble d’exigences, notamment la manière dont la charge est supportée lorsque la puissance d’entraînement n’est pas disponible.

Ne présumez pas qu’une spécification de moteur convient à chaque axe simplement parce que les trois utilisent un système 48 V. Confirmez le travail de chaque moteur avant de comparer les tailles de châssis ou les prix.^{[1, 3]}

Vérifiez la plage de fonctionnement de la batterie, pas seulement son étiquette

Une tension nominale de batterie n'est pas une tension constante aux bornes du variateur. Vérifiez la tension complètement chargée, la tension de fonctionnement la plus basse autorisée et toute chute lors de mouvements exigeants. La combinaison moteur-entraînement doit toujours fournir le mouvement requis sur cette plage.

Le servomoteur sans balais n'est pas connecté directement à la batterie. Un servomoteur compatible convertit l'alimentation CC en courants de phase moteur contrôlés. Les limites d'entrée du variateur et les exigences de fonctionnement du moteur doivent être vérifiées.

La décélération mérite également attention. Un moteur peut restituer de l'énergie au bus CC tout en ralentissant une charge. La capacité de la batterie à accepter cette énergie dépend de la batterie, de son système de gestion et de la configuration d'entraînement. Confirmez ce qui se passe lorsque la charge est limitée ou que la batterie est déjà pleine ; ne présumez pas que chaque arrêt le rechargera.^{[2, 4, 5]}

Évaluez un quart de travail, pas une course réussie

Un court test au banc ne reproduit pas les démarrages répétés en charge, les longues périodes de déplacement ou le fonctionnement à l'intérieur d'un châssis fermé. Testez le moteur proposé dans une installation représentative et vérifiez la température et le courant sur le cycle de service prévu.

L’autonomie de la batterie nécessite également une vérification au niveau du système. Le courant du moteur et le courant de la batterie sont des quantités différentes car le variateur convertit la puissance entre son entrée et sa sortie.

Par exemple, l'entrée 400 W dans le tableau du catalogue 60B de Jiangnan Electric indique un courant moteur nominal de 12,8 A. Il ne s’agit pas d’une prédiction de la consommation moyenne de la batterie. Diviser la capacité de la batterie en ampères-heures par ce nombre ne permettrait pas d'établir l'autonomie du robot. Utilisez la consommation mesurée côté batterie sur un itinéraire représentatif, y compris les autres charges électriques du robot.^{[6, 7]}

Réserver de l'espace pour l'assemblage complet

Le corps du moteur n'est qu'une partie de l'enveloppe d'installation. Prévoyez de l'espace pour la boîte de vitesses, le raccord d'arbre, le frein, les connecteurs et les coudes de câbles. L'agencement de l'arbre et des roulements doit également être adapté aux charges mécaniques ; un arbre de moteur standard ne doit pas automatiquement être traité comme un essieu de roue de véhicule.

Le schéma de montage du 60B fournit un exemple utile. Pour la configuration 400 W, la dimension cataloguée de la longueur du moteur passe de 124 mm sans frein à 165 mm avec frein. Cette différence peut avoir de l'importance sous un châssis à profil bas, avant que la transmission ou les câbles ne soient pris en compte.

Vérifiez séparément la fonction prévue du frein. Un frein de maintien sert principalement à maintenir un axe stationnaire, et non à un freinage de service répété, à moins qu'il ne soit spécifiquement conçu pour cela. Le choix d'un moteur avec frein n'établit pas en soi les performances de sécurité du véhicule.^{[7, 8]}

Options de servomoteur basse tension Jiangnan à examiner

Le catalogue de servomoteurs de Jiangnan Electric identifie la série B basse tension pour les applications AGV. Les configurations de catalogue suivantes fournissent des points de départ pour une revue technique, plutôt que des spécifications complètes de transmission ou de véhicule.^[7]

Exemples de catalogue uniquement. Les caractéristiques électriques et mécaniques indiquées n'établissent pas une capacité de charge utile AGV ou AMR.

Le 60C appartient à la gamme à inertie moyenne, que le catalogue positionne pour les robots industriels et de manutention. Il s'agit d'une option distincte permettant de déterminer où ses dimensions et ses caractéristiques de fonctionnement conviennent à l'axe, et non d'un substitut direct à un moteur de la série B.

Ces vitesses sont des vitesses d’arbre moteur et non des vitesses de roue. La transmission et le diamètre des roues déterminent toujours la vitesse de déplacement du véhicule et le couple des roues. L'adéquation à un AMR, une unité de direction ou un mécanisme de levage particulier doit être confirmée pour cette application.

La page produit de la série B 80 sur le site Web de Jiangnan fournit une référence de produit connexe. Pour commander, utilisez le schéma de configuration approuvé et les données du moteur plutôt que de traiter un nom de famille comme une spécification complète.^{[7, 9]}

Gardez le retour du moteur et le contrôle du véhicule séparés

Le codeur du moteur doit fonctionner avec le servo variateur choisi. La communication entre ce lecteur et le contrôleur du véhicule est une interface distincte à confirmer.

La sélection d'un codeur particulier ne donne pas automatiquement au moteur CANopen, EtherCAT ou une fonction de navigation. De même, un retour précis de l’arbre ne garantit pas à lui seul un amarrage précis. La mécanique, la traction, les capteurs et le système de contrôle du véhicule influencent également le résultat.

Confirmez quel fournisseur fournit les fonctions de moteur, d’entraînement, de boîte de vitesses, de freinage et de commande. Des limites de fourniture claires aident à empêcher l’apparition de composants manquants et d’interfaces incompatibles lors de l’assemblage.^{[1, 3, 7]}

Envoyer le plan du véhicule avec la demande de renseignements sur le moteur

Pour un premier examen, envoyez à Jiangnan Electric la fonction de l'axe, la plage de tension de la batterie et le modèle d'entraînement, ainsi que l'espace de montage disponible. Pour un axe de traction, incluez la masse totale du véhicule avec la charge utile, le diamètre des roues, la vitesse cible, la pente maximale et le rapport de transmission, si déjà sélectionnés.

Une description du cycle de travail est également utile : à quelle fréquence le robot démarre, quelle distance il parcourt sous charge et s'il soulève ou dirige également. Ajoutez les exigences en matière de freinage et toute contrainte de charge sur l'arbre ou d'environnement.

Avant de passer des échantillons à la production, convenez de la configuration exacte du moteur et d'un plan de validation au niveau du véhicule. Un échantillon qui s’adapte et tourne n’est que le début ; l'agencement sélectionné doit répondre aux exigences de fonctionnement du robot tout au long de sa portée de batterie et de son cycle de travail prévus.

Notes sur les sources

[1]maxon - Systèmes d'entraînement pour robots logistiques mobiles
Contexte général d'application : tâches de traction, intégration, contraintes d'installation et validation au niveau du véhicule. Aucune preuve des capacités du Jiangnan.

[2]Kollmorgen - Servomoteurs CC basse tension AKM2G et AKM
Exemple industriel de plates-formes servo basse tension pour robots mobiles fonctionnant sur batterie. Aucune compatibilité entre marques n’est implicite.

[3]Kollmorgen - Contrôleurs de moteur AC7 et DC7
Sépare le contrôle de direction/traction, les interfaces moteur et la communication du véhicule.

[4]Novanta Motion - Alimentation et puissance du moteur (Capitan XCR)
Limites d’alimentation du variateur et marge de tension pour la régénération. Les limites numériques du lecteur provenant de cette source ne s'appliquent pas aux produits Jiangnan.

[5]Novanta Motion - Protections
Conditions d’acceptation des énergies régénératives et des batteries.

[6]maxon Support - EPOS4 / IDX : Vérifier la consommation de courant du moteur
Le courant du moteur n’est pas la même quantité que le courant d’alimentation du contrôleur.

[7] Catalogue de servos en anglais fourni par l'entreprise
Fichier source : Page promotionnelle du servomoteur (anglais) (1).pdf. PDF p.10 (imprimé p.01) : Déclaration de candidature série B. PDF pp.29-30 (imprimé pp.20-21) : données électriques 60B et dimensions avec/sans frein. PDF p.34 (imprimé p.25) : données 80B. PDF pp.36-38 (imprimé pp.27-29) : applications de la série C et données/dimensions 60C.

[8]Kollmorgen - Frein de maintien
Distinction générale entre le maintien à l'arrêt et le freinage opérationnel répété ; la sécurité des véhicules nécessite une évaluation distincte.

[9]Jiangnan Electric - Servomoteurs à aimant permanent à châssis série B 80
Référence de produit publique pour la série 48 VB. Utilisez la configuration approuvée pour la commande finale ; voir la note de divergence dans Notes de publication.

Clause de non-responsabilité

Les informations contenues dans cet article sont fournies à titre de référence générale uniquement. Les spécifications du produit, ses performances, ses options de configuration et son adéquation doivent être évaluées en détail pour l'application prévue et les conditions de fonctionnement réelles. Avant de sélectionner, d'acheter ou d'utiliser un produit, veuillez confirmer les détails pertinents auprès de Jiangnan Electric et vous référer à la documentation technique applicable et aux spécifications convenues. Cet article ne remplace pas les instructions spécifiques au produit ni une évaluation technique professionnelle.