Tecnologías esenciales de Daifuku para infraestructura social Nuestro sistema de carga inalámbrica D-PAD combina compacidad y carga rápida

  • Innovación

Es fundamental evitar que las baterías se agoten si se quiere garantizar el funcionamiento estable de los AGV (vehículos guiados automáticamente) y los AMR (robots móviles autónomos) necesarios para automatizar fábricas y centros de distribución. La automatización del trabajo de cobro es otro desafío importante a medida que continúa la escasez de mano de obra. Es por eso que hicimos nuestro sistema de carga inalámbrica D‑PAD mucho más pequeño y liviano para que pueda usarse para cargar equipos como AGV de plataforma baja. También lanzamos un modelo capaz de realizar una carga rápida de hasta 100 A. Permite recargas frecuentes entre tareas y ayuda a aumentar la eficiencia en el trabajo. Los desarrolladores del sistema, Makoto Nunoya, gerente del Departamento de Dispositivos de Energía de Operaciones de Producción de la División de Salas Blancas, y su colega Diazo Ninomiya, nos contaron más al respecto.

¿Qué tipo de sistema es el D-PAD?

Es un sistema que carga la batería de forma automática e inalámbrica cuando se conecta a un equipo como un AGV o AMR.

Es esencial evitar que las baterías se agoten si desea garantizar un funcionamiento estable de los AGV. Sin embargo, se necesita tiempo y esfuerzo para reemplazarlos, y las fábricas y los centros de distribución han estado luchando contra la escasez de mano de obra en los últimos años, por lo que existe una demanda de sistemas que automaticen la tarea. También se comercializan sistemas de carga de tipo contacto con componentes como enchufes, pero incluso una pequeña vibración puede provocar chispas durante la carga, lo que puede provocar incendios.

El sistema de carga inalámbrica D-PAD resuelve ese problema. Cuando se utiliza el D-PAD, las estaciones de carga se colocan en lugares donde los AGV hacen una parada temporal, como durante el proceso de ensamblaje en una fábrica o el proceso de recolección en un centro de distribución. Recargar la carga mientras el AGV está parado garantiza que no hay que preocuparse de que la batería se agote.

¿Cuáles son las fortalezas técnicas involucradas?

El D-PAD utiliza un circuito resonante para la energía generada mediante inducción electromagnética mediante bobinas y ferrita para transmitir electricidad de manera eficiente a una batería sin contacto. Este principio se conoce desde hace mucho tiempo, pero los sistemas de inducción electromagnética convencionales que utilizan bobinas circulares requieren tamaños grandes para transmitir a largas distancias, lo que dificulta su conexión a equipos como los AGV.

El D-PAD supera este inconveniente, siendo el punto más importante la utilización de nuestra bobina patentada en forma de D. El uso de bobinas en forma de D permite conseguir una distancia de transmisión mayor que una bobina circular del mismo tamaño. El D-PAD ha podido aproximadamente duplicar la distancia de transmisión de sistemas de tamaño similar que utilizan bobinas circulares. La carga es posible incluso con una distancia de aproximadamente 3 cm (6 cm para el modelo de 100 A) entre el panel de transmisión de energía instalado en la estación de carga y el panel receptor instalado en el AGV.

(1) Bobina (2) Ferrita (3) Flujo magnético (4) Distancia de transmisión
La distancia de transmisión D-PAD (Derecha) es el doble que la de un dispositivo convencional (Izquierda)

Daifuku comercializó el primer sistema de transporte de monorraíl electrificado del mundo con fuente de alimentación sin contacto

Cuéntenos sobre el proceso de desarrollo.

En 1992, Daifuku formó una alianza con la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda en relación con la tecnología de suministro de energía inalámbrica, y en 1993 comercializamos el primer sistema de transporte monorraíl electrificado del mundo con suministro de energía sin contacto. Daifuku aplicó esa tecnología de suministro de energía inalámbrica para desarrollar el sistema de carga D-PAD. La configuración D-PAD es la siguiente. Cuando un dispositivo se detiene en la estación de carga, una corriente eléctrica de alta frecuencia fluye desde el inversor D-PAD (1) hasta la plataforma de transmisión de energía (2). La inducción electromagnética se utiliza para transmitir energía a la plataforma receptora (3). El controlador de carga (4) utiliza esa energía para cargar un sistema de almacenamiento como una batería.

Comenzamos a comercializar el sistema para AGV grandes en 2013 y desarrollamos un D-PAD más compacto para AGV normales en 2016. El controlador de carga D-PAD se ha hecho mucho más compacto en el nuevo modelo lanzado en abril de 2019. Con unas dimensiones de aproximadamente Con unas dimensiones de 17 x 23 x 7 cm, su volumen es aproximadamente un 60 % más pequeño que el modelo anterior. También es aproximadamente un 70% más ligero.

(1) Inversor D-PAD (2) Panel de transmisión de energía (3) Panel receptor (4) Controlador de carga
La estructura del sistema de carga inalámbrica D-PAD

¿Por qué lo hiciste más compacto?

En los últimos años, los AGV y AMR de plataforma baja se utilizan ampliamente en fábricas y centros de distribución, por lo que creamos un modelo más compacto para que sea compatible con ellos.

Para utilizar el D-PAD, se debe conectar un pad receptor a la superficie del AGV o AMR y un controlador de carga instalado en el interior. Pero no hay mucho espacio vacío dentro de los dispositivos de transporte pequeños, como los AGV y AMR de plataforma baja, por lo que fue difícil instalar un controlador de carga en ellos. Hicimos que el controlador de carga fuera más compacto para que pueda instalarse sin tener que realizar cambios de diseño en los AGV y AMR existentes.

Un D-PAD instalado en un AGV. El controlador de carga instalado en los AGV tiene un volumen aproximadamente un 60 % más pequeño que el modelo anterior, lo que significa que también se puede instalar en AGV de plataforma baja.

¿Qué hiciste para que el dispositivo fuera más compacto?

Se nos ocurrieron varias ideas, una de las cuales fue modificar el sistema de refrigeración. El controlador de carga genera mucho calor, por lo que el sistema de refrigeración es fundamental.

El modelo anterior se diseñó asumiendo que se utilizaría en salas limpias, como las fábricas de semiconductores, y se instaló con un sistema de refrigeración que utiliza aletas para que no agitara el aire de la sala. Sin embargo, el nuevo modelo se dirige a dispositivos como AGV y AMR que funcionan en fábricas y centros de distribución ordinarios, por lo que cambiamos a un sistema de refrigeración que utiliza un ventilador. Otras mejoras, como el uso de componentes electrónicos especiales, nos han permitido hacer que el controlador de carga sea significativamente más compacto.

Cuéntenos sobre los puntos fuertes funcionales del controlador de carga.

Los AGV utilizan una variedad de baterías, por lo que hemos hecho posible que los usuarios ajusten la configuración de carga en una computadora y hagan que el sistema sea compatible con los distintos voltajes, corrientes y tipos de batería.

Además, el controlador de carga también está equipado con una función que evita que la batería se dañe por un cambio en la corriente de carga, como un cambio repentino en el flujo magnético debido a que las almohadillas de transmisión de potencia y receptor se acercan demasiado o se desplazan. de alineación

¿Qué tipo de base de clientes imagina?

En lugar de vender nuestros AGV con el D-PAD instalado, vendemos el sistema de carga por separado. Se puede adaptar a AGV y AMR que ya estén en funcionamiento, por lo que lo comercializaremos entre los usuarios finales de dichos dispositivos de transporte.

Nuestro desarrollo de un modelo con una mayor capacidad de potencia de 100 A ayuda a conservar los recursos

¿Cómo surge el modelo 100 A?

En los últimos años, la gente ha comenzado a utilizar AMR con funciones más complejas que requieren más electricidad para funcionar. Esto condujo a los siguientes problemas: la tasa de operación disminuiría si los AMR tuvieran que hacer paradas frecuentes para cargar, y la estación de carga terminaría ocupada durante demasiado tiempo si los AMR tardaran mucho en cargarse. Como resultado, había una creciente necesidad de recargas frecuentes cuando los dispositivos se detenían para realizar transferencias o trabajos de recolección. Por lo tanto, para garantizar una carga suficiente entre tareas, hemos desarrollado un modelo con una mayor capacidad de potencia de 100 A que puede ofrecer una carga rápida.

¿Qué tipo de desafíos enfrentó en el proceso de desarrollo?

La carga de recarga frecuente entre tareas significa que, en el lado de la transmisión, docenas de AGV se cargan en un lugar miles de veces al día. Una corriente de 100 A es grande para fines industriales, y cuando dicha corriente se genera repetidamente, existe el riesgo de que la contracción térmica provoque que la almohadilla de transmisión se agriete o provoque problemas de aislamiento. Esto complica el diseño, pero utilizamos semiconductores con una estructura simple y materiales aislantes agregados o modificados para abordar la contracción térmica.

Además, el propio AMR también vibra cuando su brazo robótico se mueve, por lo que hay grandes fluctuaciones en la potencia recibida a medida que la distancia durante la carga se vuelve más o menos cercana. Además, los movimientos del brazo hacen que la carga eléctrica fluctúe. Mientras tanto, la salida de carga de una batería de litio debe ser muy precisa y, en ocasiones, la corriente de carga puede cortarse repentinamente para proteger la batería de litio instalada en dicho equipo. Por lo tanto, ideamos una forma de garantizar tanto una respuesta rápida como un control preciso de la corriente y el voltaje.

La batería se carga con frecuencia con carga adicional, por lo que se puede utilizar con poca profundidad de descarga. Esto significa que la capacidad de carga/descarga de por vida de la batería se puede utilizar de manera eficiente, lo que ayuda a conservar los recursos. De esta manera, Daifuku se compromete a ayudar a crear una sociedad sostenible a través de sus productos y sistemas.

  • * Este artículo se basa en el contenido de "Información interesante de desarrolladores sobre nuevas tecnologías" que aparece en DAIFUKU NEWS No. 224 (publicado en julio de 2019) y en una nueva entrevista.

Aviso

La información a la que está a punto de acceder no está destinada a su divulgación, publicación ni distribución en los Estados Unidos de América. Al proceder a acceder a la información, usted acepta y confirma que no se encuentra en los Estados Unidos de América.