物料搬运中的动力传动设备

作者：Leslie Langnau

欢迎访问e展厅 展厅 2 起重/升降设备展厅 起重机/行车, 悬臂吊/平衡吊, 电动葫芦/手拉葫芦, 永磁起重器, 电磁铁, ... 如果想从物料搬运设备中挖掘提高生产率、降低成本的空间，最新式的动力传动设备——尤其是电机和驱动设备可满足物流管理人员和工程师们的上述要求。根据ARC咨询集团最近的报告，越来越多的仓库和配送中心在装备运动控制和自动化系统。很多仓库正采用运动技术改进输送机系统，用机器人技术提升打包机性能，并用精密运动系统代替很多手动设备。 使用交流设备 一个最常用的解决方案是安装交流电机和驱动设备，一方面是因为其灵活性，另一方面是因其较低的维护成本。 灵活性是因为这些电机和驱动系统有着更大的变速范围。“更大的变速范围会给你提高速度的能力，可得到起动时克服系统惯性所需的周期性电脉冲。”Demag起重机和零部件公司生产经理Brian Stephens说。“这种能力可提高生产率，不必购买更大型的电机。” 当负载从盎司级升到百磅级时，更宽的变速范围也使系统可适应所装载货物重量的变化，这种情况现在很普遍。另外，使速度提高一个或两个等级，是货物尺寸变小时提高生产率的一个好办法。随着输送机运送的较小物品数量的增加，替代包装箱或托盘大装载量的方法实际上就是极大地提高了生产率。 更多档的速度范围也有助于移动方面的应用，如移动起重机和吊车的应用。交流电机可提供更强的加速和减速控制能力，这种控制有助于避免车轮在很高的加速度时产生的滑动。“用交流系统可获得足够的加速控制以克服惯性，但仍可使其车轮滑动值保持在允许范围内。”Stephens补充道。 应用 更好的加速与减速控制和在需要时提高“动力”的能力，也有助于在其他形式的物料搬运设备上应用。“我们实施了需要极大提升扭矩的应用，而没有增加电机的尺寸。”罗克韦尔自动化的产品销售工程师Rod Dorschner说。“相反，我们提高了堆垛机的加速和减速能力，从而获得了更高的生产率。” Dorschner继续说：“我们的其他应用，包括拣拾器从易损坏的铝质框架设备上取下托盘。而且，通过改变电机的加速和减速度，并提高定位控制精度。” 交流系统也可极大地改进起动/停止条件。在很多情况下，这些条件使更平稳的输送机能更“柔和”地运行，使产品的损坏率更低。“支撑交流驱动的本身就是软起动设备。”Yaskawa公司的副总裁Dennis Fitzgerald说，“具备了应付任何条件下的可变速能力，您就自动拥有了固定的软起动能力。” 成对的驱动设备和电机配合，可在少于0.1s的时间内起动或停止输送线。由于对电机设计做了有针对性的改进，因此频繁地起动和停止不会损坏电机。 由于交流系统具有承受更高起动扭矩的能力，工程师们常常会在许多应用场合中规定选择更小的负荷，这可以做到在很大程度上节约成本。而过去买电机的一个准则是要求电机的最大扭矩满足应用要求。例如，一台移动式起重机行驶所需的功率不是那么大，但传统上所配的电机功率是很大的，以提供足够的扭矩克服起动开始时的惯性。交流电机在很短的时间内可输出很大的起动扭矩，使起重机摆脱刹车惯性，尽管事实上保持系统移动仅需较小的扭矩。另外，现在稳定运行所需条件的关键是电机的可变速性，市面上有多种电机可承受高起动扭矩且不损坏电机，这样的特性便节约了资金并降低了车辆自重。 只要能更加精确地确定电机的规格，工程师们便可把节约下来的资金用到其他用途上。另外，以目前改进的温度监控特性，工程师可以无顾虑地使电机发挥其最高性能。 其他的优点 设计人员已极大地减小了电子控制设备的尺寸，这很大程度上归功于微处理器与芯片。逐步地，因为开发者发现了更好的方法处理和过滤所引入的功率，动力供应的比例也会缩减。 较小的尺寸也有助于减少维护。人们转向交流技术的另一个原因是因为它较少需要维护。功率在30hp(1hp=745.7w)左右或以下的设备几乎都已被淘汰，故障出现的周期也延长至10年～20年。 交流系统的另一个优点是其再生制动特性（能量回收式制动）。在某些场合中，会去掉机械制动，这种特性也使双向输送机的反向操作变得更简便。 话题的延伸 现在，对生产过程信息的要求越来越高。因此，很多厂家借助于交流动力传动系统达到此要求。交流驱动设备可接到工业现场总线上，发送其所控制的任何物料搬运系统运转状态的信息。 对管理层而言，信息的重要性不言而喻，但是，最大的问题是这些信息中的大部分仍然通过汇总统计后由人工发送。 另外，在某些控制用途中，一些交流系统可以代替PLC或PC机，不同的几种交流驱动设备在其硬件内都会提供I/O接口。 因为所有这些特性，驱动装置越来越多地用作智能接触器的替换产品。这种替换通常使用10hp电机和驱动设备，这些系统的价格与接触器的价格差不多。另外，人们也会提高诸如通信等能力。 对某些物料搬运场合来说，那些24/7制的运行系统使用了矢量控制电机和驱动设备，矢量控制是一种具有反馈功能的交流驱动设备，它能反馈驱动设备达到最高速度时的信号。 另外，伺服系统也得到了普及和应用，这些系统提供定位控制功能，其发展方向是让人们能够知悉更多的生产信息，如有关产品在何处和生产线有什么情况等。所以，人们纷纷转而使用这种动力传动系统，因为某些系统具有一些与ERP系统相连的接口。 开环矢量驱动设备在物料搬运系统中也得到了应用，如设备可以规定速度的50%运转，去掉了用于反馈的编码器和解码器。 交流叉车 叉车上也可应用交流系统，与直流（DC）系统相比，交流系统具有几个优势： 移动速度达12.5mile/h(1mile=1609.344m)；起重速度达108ft/min (1ft=0.3048m)。由于有效的控制器和再生制动系统，比传统的电力叉车减少达30%的能量消耗；全封闭式电机、齿轮和多鼓制动器是免维护的。另外，交流驱动系统常比直流系统的电池寿命更长。 高效率 电机是最大的电能消耗设备，所以应该尽可能使用最有效电机设计的意义。但是，物料搬运业似乎并没尽快转向使用更有效能的电机，他们更关注生产率、成本和空间利用率，而对能源的有效性问题往往不会优先考虑。 各种组织——如美国电气制造商协会(NEMA)和能源效率联合会(CEE)仍在推进使用更有效电机的行动。NEMA最近启动了其“优质电能效率电机”计划。此组织已经注册了相关标志，只有满足了电机生产商和此组织达成的谅解备忘录所要求的产品才允许使用此标志：NEMA Premium。此标志涉及到的标准主要是关于温度、扭矩、浪涌电流、功率因数和总体设计参数，这些电机将不需要新的起动器或导线，用户可以按照原有的电子代码或安全规程加以维护。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/15/2005)