Témata
Reklama

Budoucnost vysokozdvižných vozíků

16. 11. 2004

Použití spolehlivých elektronických systémů ve vozidle E-Truck umožňuje nahradit hydrauliku, dosáhnout úspory energie a snížit závislost na fosilních palivech.

Skupina SKF navrhla vysokozdvižný vozík E-Truck jako koncepční vozidlo, na němž představila svou vizi řešení pro průmyslová vozidla. Nové výrobky by měly podle představ potenciálních výrobců zvýšit produktivitu a efektivitu práce, měly by být spolehlivé a nenáročné na údržbu a tím umožňovat dosažení nízkých záručních nákladů. Měly by se skládat z menšího počtu dílů s jednoduššími montážními postupy umožňujícími snížit výrobní náklady. V neposlední řadě by měly být ekologické, bez rizika úniku hydraulické kapaliny nebo výfukových plynů ze spalovacího motoru, a konečně bezpečnější, aby byla omezena potenciální odpovědnost jejich výrobců. Ti si také současně přejí odlišit svá vozidla na trhu.
Vysokozdvižný vozík E-Truck vznikl přestavbou staršího vozíku, jenž byl zcela rozebrán a při opětné montáži na něj bylo nově dosazeno elektromechanické řídicí ústrojí, nově koncipovaná ovládací ramena, určená pro zdvihání, naklápění a stranové posouvání, zařízení pro řízení výšky zdvihu a elektrické trakční motory pro přímý pohon kol.
Reklama
Reklama
Reklama

Elektromechanický systém řízení

Požadovaný směr jízdy vozíku E-Truck, který řidič zadá otočením volantu, zjišťují inteligentní snímače, jež vyšlou signály odpovídající požadovanému úhlu rejdu do elektronické řídicí jednotky. Elektronická jednotka vypočítá potřebný zdvih ovládacího ramene pro otočení kol, jež nastaví kola do odpovídající polohy. Tato koncepce nevyžaduje sloupek řízení ani mechanické spojení s řízeným koly, což otvírá nové možnosti pro návrh řídicího mechanismu, který může být v kabině umístěn na netradičních místech s ohledem na zajištění nejvyššího pohodlí řidiče. Nové řešení dává konstruktérům k dispozici více volnosti při návrhu optimálního ergonomického řešení kabiny, navíc není omezen prostor pro nohy řidiče, čímž se dosáhne významného zvýšení pohodlí, bezpečnosti a efektivity jeho práce. Současně se tím odstraní konstrukční omezení a zjednoduší montážní postupy při výrobě.
Elektromechanické řídicí ústrojí SKF tvoří systém uzavřené smyčky:
1. jakmile řidič otočí volantem, je odeslán signál do řídicího obvodu;
2. řídicí obvod přijme vstupní signál a vyšle příkaz do ovládacího ramena;
3. ovládací rameno natočí kola;
4. snímač v rejdovém čepu změří polohu řízených kol;
5. zpětnovazební signál vyslaný do řídicího obvodu koriguje veškeré úchylky.
Řídicí ústrojí je navrženo tak, aby bylo odolné proti poruchám. Jestliže dojde k závadě na jednom dílu, druhý nadále pracuje a řidič může dojet s vozidlem nižší rychlostí na bezpečné místo, kde odstaví vozík, dokud nebude opraven. Náhrada běžného hydraulického řízení snižuje nároky na údržbu i vliv na životní prostředí, neboť není používána hydraulická kapalina, představující potenciální riziko pro životní prostředí. Elektromagnetické řízení je tišší, a proto je v kabině méně hluku, což přispívá k pohodlí řidiče a v konečném důsledku i k vyšší efektivitě.

Programovatelná citlivost řízení

Možnost programování citlivosti a zpětné vazby elektromechanického řídicího ústrojí významným způsobem přispívá k jeho flexibilitě. Systém může být naprogramován tak, aby se řidič dostal dvěma či šesti otočeními volantu z jedné krajní polohy do druhé - možnosti nastavení jsou téměř neomezené. Systém umožňuje rovněž měnit citlivost řízení v závislosti na rychlosti vozíku. Funkce změny citlivosti v závislosti na rychlosti ulehčuje ovládání, především v omezeném prostoru. Jestliže řidič jede pomalu a chce zatočit, nemusí otáčet volantem o tak velký úhel, jako např. při rychlé jízdě. U terénních vozidel je často nutné otáčet volantem rychle při nižších rychlostech a pomalu při vyšších rychlostech. Také tento požadavek je možné v použitém softwaru SKF naprogramovat.

Díly řídicího ústrojí

Řídicí ústrojí se skládá ze čtyř částí: mechatronického řídicího zařízení, řídicího obvodu, snímačů rejdového čepu zabudovaných do nápravy a ovládacího ramena řízení. Každý díl "hovoří" s dalším dílem prostřednictvím protokolů Control Area Network (sběrnice CAN). Řízení má však zásadní význam pro bezpečnost. Protože použití otevřeného protokolu sériové komunikace CAN by mělo negativní vliv, pokud by stejnou sběrnici CAN používala i jiná zařízení, jsou z toho důvodu snímače a ovládací ramena systému SKF připojena k řídicímu obvodu samostatným rozhraním. Tyto obtíže může zčásti odstranit časově spouštěný protokol, který není přijímán v celé větvi.

Řídicí zařízení

Řídicí zařízení se skládá z rotačních snímačů, elektromagnetické brzdy a mikropočítače. Tyto díly jsou zabudovány do skříně, která je chrání proti tvrdým provozním podmínkám a je upevněna jednoduše na přístrojové desce nebo loketní opěrce. Jakmile řidič otočí volantem, snímače systému zjistí, kterým směrem řidič otáčí volant a jak daleko jím otočil. Rotační snímač snímající absolutní polohu je bezkontaktní, což omezuje náchylnost k opotřebení a umožňuje dosáhnout požadované odolnosti a životnosti.
Elektromagnetická brzda ve vstupní jednotce řízení je určena pro vytvoření proměnného odporu při řízení, tedy silové zpětné vazby a simulaci koncových zarážek. Pokud je používána pro simulaci koncových zarážek, maximální proud je přiváděn do brzdy, jakmile se řiditelná kola téměř dotknou koncových zarážek. Brzda je uvolněna, jestliže se volant otočí v opačném směru. Ve srovnání s jinými řešeními zpětné vazby se elektromagnetická brzda vyznačuje nižší spotřebou energie, kompaktními rozměry, vynikajícími regulačními vlastnostmi a nízkými náklady.

Řídicí obvod a snímač rejdového čepu

Snímač řízení vysílá sled signálů do integrovaného řídicího obvodu, který přikáže ovládacímu rameni řízení, jak daleko se má vysunout a kterým směrem. Software systému zabraňuje prodlevě při reakci řízení v případě, kdy řidič otočí volantem v opačném smyslu nebo jím přestane pohybovat, a nastaví okamžitě takový úhel, aby nedošlo k prodlevě při řízení.
Snímač rejdového čepu, zabudovaný do hlavní nápravy, měří polohu řízených kol. Snímač vysílá zpětnovazební signál do řídicího obvodu, kde se porovnává se zadanou polohou, aby mohly být odstraněny rozdíly. Systém využívá pro zadání požadované polohy řízení a zpětnou vazbu progresivní bezkontaktní snímače absolutní polohy s vysokým rozlišením.

Jednotka pro řízení výšky zdvihu

Vozík E-Truck je rovněž vybaven jednotkou pro řízení výšky zdvihu rámu, která zajišťuje automatické nastavení jeho polohy. Výstup této jednotky lze použít jako vstupní signál řídicího obvodu vozíku pro automatickou identifikaci předem naprogramovaných poloh. Díky tomu je zajištěno, že rám se zastaví ve správné výšce odpovídající výšce jednotlivých regálů nebo jiných skladových zařízení. Jedním stisknutím tlačítka nebo otočením spínače tak vidlice vozíku dosáhnou přesně požadované výšky. Tím je z celé operace odstraněn prvek nahodilosti a řidiči vozíku mohou pracovat s nejvyšší produktivitou. Pro zajištění zvýšené bezpečnosti může být rychlost vozíku omezena v závislosti na výšce rámu, a tím lze omezit riziko převržení vozíku.

Ložisko s integrovanou snímací elektronikou

Jednotka pro řízení výšky zdvihu rámu je vybavena ložiskem se snímací elektronikou pro zjištění výšky, rychlosti a zrychlení rámu. Ložisko je namontováno na rámu, aby bylo možné sledovat jeho polohu při pohybu směrem nahoru nebo dolů. Při zdvihání nebo spouštění vysílá řídicí jednotka časově spojitý signál do řídicího obvodu. Tyto signály jsou převedeny na přesná měření a mohou být zobrazovány na digitálním displeji. Naprogramovaný systém výšky rámu nebo jednoduchý digitální odečítací systém informuje vozík o výšce nákladu a může aktivovat ostatní bezpečnostní systémy - například bezpečnostní systém může být naprogramován na omezení rychlosti nebo poloměru otáčení v závislosti na výšce nákladu. Tím je omezeno riziko převržení vozíku. Alternativně může být bezpečnostní systém nastaven tak, aby v průběhu zdvihání rám nepřekročil určenou výšku v případě, že hmotnost břemena je vyšší než určitá předem stanovená hodnota. Kromě tohoto způsobu využití lze ložisko s integrovaným snímačem použít v jakékoli aplikaci, v níž poloha, rychlost a zrychlení představují nejdůležitější provozní parametry. Může to být jakékoli zařízení od elektromotoru po kola vysokorychlostních vlaků.

Rám

Hydraulické válce běžně používané pro zdvihání a naklápění rámu i boční posuv nosiče vidlic byly u vozíku E-Truck nahrazeny vysoce účinnými a neobyčejně přesnými ovládacími rameny s kuličkovými šrouby pro zdvihání a válečkovými šrouby pro naklápění a boční posuv. Ovládací ramena jsou poháněna elektromotorem, přičemž hnací moment je přenášen na šroub šnekovou převodovkou. Ramena není třeba domazávat. Vysoká účinnost snižuje na minimum množství spotřebované energie při zdvihání břemena a naopak při pohybu ramen směrem dolů je do baterií vráceno maximální množství energie. Tyto vlastnosti se podílejí na dosažení skutečných úspor v průběhu celé životnosti vozíku. Kromě toho náhrada hydraulických systémů ovládacími rameny zaručuje tišší chod, není používána hydraulická kapalina nebezpečná pro životní prostředí, a navíc je zajištěn lepší výhled, neboť nejsou používány hydraulické hadice.

Kolo

Ačkoliv kolo není součástí návrhu konstrukce SKF, představuje základní součást koncepce vozíku E-Truck. Kolo je vybaveno elektromotorem s přímým pohonem, a není tedy nutné používat převodovku. Tato konstrukce umožňuje dosažení vyšší účinnosti vozidla a současně zjednodušení konstrukce. Například převodovka a její spojení s kolem přispívá nejen ke zvýšenému tření a hmotnosti, ale i ke složitosti konstrukce vozíku, která s sebou přináší vyšší nároky na údržbu. Kola jsou vybavena progresivní elektronickou regulací, která nastaví výkon na každém kole s ohledem na zajištění vyšší účinnosti a nižší opotřebení pneumatik. Snímače pohybu přesně určí, jak velký moment má být přiveden k jednotlivým kolům - větší hnací moment je přenášen na kola v záběru a menší na kola, která prokluzují. Konstrukce vozíku E-truck dokazuje přednosti spojení elektromechanického ovládání s progresivní elektronikou. Při návrhu tohoto koncepčního vozidla skupina SKF představila řešení splňující požadavky na konstrukci budoucích průmyslových vozidel.
Susan Langer
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 41194
Datum: 16. 11. 2004
Rubrika: Trendy / Ložiska
Autor:
Firmy
Související články
Optimalizace péče o ložiska zabraňuje odstávkám výroby

Ložiska jsou vysoce namáhanými součástmi pohonů, které v průběhu času podléhají opotřebení. S ohledem na to je zvláště důležité zahrnout je do plánů údržby, protože tato strategie pomáhá prodloužit životnost strojů nebo zařízení.

Monitoring stavu ložisek zlepšuje proces broušení

Sledování stavu ložisek není jen způsob, jak včas zjistit potřebu jejich výměny, ale také způsob, jak si udělat obrázek o stavu celého stroje nebo zařízení. Pro ilustraci výhod služby CMS (Condition Monitoring Service) od firmy NSK budou uvedeny dva příklady jejího využití pro brousicí stroje.

Nová radiální kuličková ložiska

Společnost Schaeffler prostřednictvím vysokých investic do výrobních kapacit určených pro radiální kuličková ložiska FAG generace C výrazně rozšiřuje svou obchodní nabídku v oblasti standardních valivých ložisek. Díky zdokonaleným vlastnostem produktů, nové logistické koncepci a optimalizovanému poměru ceny a výkonu jsou tato úspěšná radiální kuličková ložiska ještě atraktivnější.

Související články
Velmi přesná profilová lineární vedení s oběhem kuliček

Nová šestiřadá profilová lineární vedení s oběhem kuliček KUSE X-life jsou důkazem toho, že i v případě osvědčeného produktu lze dosáhnout dalších velkých pokroků ve vývoji. Nová lineární vedení značky INA z koncernu Schaeffler jsou tak přesná a mají natolik klidný chod, že je lze použít dokonce i v měřicích strojích.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Repase ložisek jako součást cirkulární ekonomiky

Během několika posledních let se o konceptu tzv. cirkulární ekonomiky hodně mluví. Je naprostým opakem ekonomiky lineární, ve které se získané zdroje použijí do produktů a nakonec vyřadí. Cílem cyklické alternativy je ekonomická produkce méně závislá na využívání zdrojů. Zaměřuje se na menší spotřebu materiálu, větší využití výrobků a lepší recyklaci materiálů.

Lineární vedení v robotizovaných svařovacích linkách

Výrobce dílů svařovaných z plechů hledal řešení, jak prodloužit krátkou životnost pohonů a vodicích prvků svých automatizovaných svařovacích zařízení, neboť lineární vedení robotizované svařovací pistole v jedné jeho výrobní lince muselo být vyměňováno každé dva nebo tři měsíce.

Projekt výrobní linky pro inovovaná ložiska do převodovek Porsche

V souvislosti s vyššími požadavky odběratelů v automobilovém průmyslu na nižší výslednou hlučnost pro pasažéry plánuje olomoucký závod na výrobu ložisek Koyo Bearings zavedení technologických změn. Konkrétně se jedná o nákup nové linky, která umožní implementaci technologie vysoce přesných dokončovacích operací, mezi něž patří soustružení „za tvrda“, broušení a superfinišování pro ložiskové kroužky nově vyvinuté řady ložisek LNT (Low Noise Transmission).

Energetická účinnost mazaných ložisek

Energetická účinnost valivých ložisek se v posledních letech výrazně zvýšila. Přispívají k tomu zejména nové designy ložisek, pomocí nichž lze například snižovat ztráty třením. Jakou roli přitom hraje použité mazivo? Společnost Klüber Lubrication získala díky zkušebnímu zařízení, které sama vyvinula, nové poznatky o vlivu maziv na energetickou účinnost ložisek, a může tedy poskytovat uživatelům optimální poradenství.

Ložiska pro velká zatížení

Společnost Coroll jako významný dodavatel ložisek do všech hutních provozů včetně kontinuálního lití, válcoven, výroby surového železa, přepravy a úpravy rud i dalších materiálů využívá zázemí japonského výrobce ložisek NSK a jeho vývoj speciálních produktů pro hutní průmysl.

Prémiové nástroje pro výpočet ložisek

Společnost SKF své lety nabyté zkušenosti a znalosti předává svým zákazníkům nejen prostřednictvím seminářů, brožur či katalogů, ale také poskytováním výpočetních nástrojů.

Správné mazání předchází třetině selhání ložisek

Domazávání ložisek je naprostou nutností, pokud ložiska nepoužíváte výhradně v aplikacích, které domazávání nevyžadují. Nestačí však pouze domazávat, je důležité provádět domazávání vhodným množstvím a způsobem. Z důvodu nevhodného domazávání totiž selhává 36 % ložisek. Jak tedy správně domazávat?

Ložiska pro velmi náročné podmínky

Prostorové omezení představovalo pro firmu Papcel při navrhování nového papírenského stroje velký problém. Řešením byla unikátní toroidní ložiska CARB a inovativní mazací systém od společnosti SKF.

Inovace komponentů pro obráběcí stroje

Firma Coroll již od roku 1995 zastupuje na českém trhu společnost NSK. Opírá se o technické zázemí tohoto japonského výrobce, který nepřetržitě investuje do inovací a vývoje svých produktů – ložisek, kuličkových šroubů a lineárních vedení.

Průmysl 4.0 stojí i na ložiscích a datech

Společnost SKF je známá především jako výrobce ložisek a dodavatel technických řešení pro rotační stroje. O tom, jak může přispět k zavádění Průmyslu 4.0, si s Davidem Poláčkem, generálním ředitelem české pobočky, povídal Michael Málek.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit