En 1993, Daifuku desarrolló el primer sistema de monorriel del mundo que utilizaba una fuente de alimentación sin contacto*, y este fue considerado como el sistema de transporte de última generación para la creación de ambientes limpios. El sistema suministra energía eléctrica para los objetos móviles sin entrar en contacto con estos. El primer sistema se entregó en la planta de Iwate de Kanto Auto Works, Ltd. en 1993 (foto). Desde ese momento, los sistemas de transporte con fuente de alimentación sin contacto han estado expandiéndose desde la industria automotriz hasta otras industrias, como las industrias de semiconductores, alimentaria y farmacéutica.

  • *El sistema de fuente de alimentación sin contacto se denominó HID, un acrónimo de "tecnología de distribución de energía inductiva de alta eficacia".
Sistema de monorriel tipo RAMRUN HID

Foto: Sistema de monorriel tipo RAMRUN HID

Una breve historia de desarrollo

La tecnología elemental de HID fue inventada en 1990 por un grupo de investigadores de la universidad de Auckland, Nueva Zelanda, dirigido por el profesor John Boys. Daifiku realizó la investigación y el desarrollo en junto con la universidad e implementó satisfactoriamente la tecnología HID. Nuestra tecnología HID resolvió los inconvenientes de la tecnología convencional con fuente de suministro de energía por contacto que utilizaba líneas de carros y colectores. En este sistema, se producía desgaste en los colectores, que a su vez producía desechos, y se generaban chispas por la separación de las líneas. Daifuku firmó un acuerdo de licencia técnica con la Universidad de Auckland, y tiene los derechos exclusivos para el uso y la venta de HID en el mercado de manipulación de materiales. En la actualidad, la tecnología HID está patentada en muchos países.

Configuración y roles de los componentes del sistema HID.

El sistema HID consiste de los siguientes cuatro componentes.

Panel de suministro de energía HID

El panel de suministro de energía convierte el suministro de energía comercial a una frecuencia adecuada para el suministro de energía sin contacto y suministra energía eléctrica al cable de inducción.

Cable de inducción

El cable de inducción es una línea eléctrica especial instalada a lo largo del riel de un objeto en movimiento. Se genera un campo magnético alrededor del cable para que se transmita eficientemente la energía eléctrica a un objeto en movimiento.

Bobina captadora

La bobina captadora está instalada en el lado del objeto en movimiento que está enfrentado con el cable de inducción y recibe potencia eléctrica del campo magnético que rodea al cable de inducción.

Unidad de recepción de energía

La recepción de energía estabiliza la energía eléctrica que recibe la bobina captadora y suministra energía eléctrica de calidad a los inversores y servomotores.

Configuración del sistema HID

Imagen: Configuración del sistema HID

Características y patentes del sistema HID

Características

Las características del sistema HID consisten en que el cable de inducción y la bobina captadora funcionan sin contacto y que el cable de inducción está cubierto de material aislante. El sistema tiene los siguientes beneficios.

(1) Alta confiabilidad y durabilidad

Los colectores para el suministro de energía sin contacto requieren un mecanismo refinado de 3D para alcanzar un contacto estable. El HID tiene una estructura simple, y su configuración sin contacto permite un suministro eléctrico estable durante un período de tiempo extendido.

(2) Libre de mantenimiento

Los colectores convencionales pueden desgastarse cada vez más dependiendo del ambiente circundante. Puesto que el sistema HID funciona sin contacto, sus colectores y líneas de carros nunca se desgastan, y esto reduce considerablemente los costos de mantenimiento.

(3) Aplicable a los ambientes limpios

El sistema nunca genera el polvo que producen a menudo los colectores de contacto. Por lo tanto, es indispensable para los ambientes en los que no se permite la presencia de polvo, como las salas blancas.

(4) Se puede aplicar en entornos en los que se produce niebla de aceite y/o vapor de agua.

La fuente de suministro por contacto no siempre puede usarse en lugares en los que se produce polvo, niebla de aceite y/o vapor de agua. Los sistemas HID se pueden usar en lugares como estos sin problemas.

(5) Sistema de suministro eléctrico seguro

El cable de suministro de energía está totalmente aislado y no tiene partes expuestas; de modo que no hay riesgo de que se produzcan choques eléctricos. La energía eléctrica es suministrada al objeto en movimiento por un acoplamiento electromagnético, y no se generarán chispas eléctricas, lo que hace que este sea sistema de suministro de energía sea muy seguro.

Patentes

La idea del suministro de energía sin contacto se puede encontrar en una patente de EE. UU. otorgada hace unos 100 años. Esta tecnología está basada en el conocimiento acumulado de los precursores, que incluye la ley de inducción electromagnética. Por otra parte, se necesitó del desarrollo de la tecnología de simulación, la invención de elementos que se pueden usar en rangos de alta frecuencia y la tecnología de circuitos avanzada para refinar el sistema de suministro de energía sin contacto y lograr su aplicación en la práctica.

Desde la investigación realizada en conjunto con la Universidad de Auckland, Daifuku ha solicitado decenas de patentes en los principales países. A continuación, se muestran las patentes centrales.

(1) Patente relacionada con la forma de las bobinas captadoras y la configuración alrededor de los cables de inducción.

Suponiendo que los objetos en movimiento se desplazan en tres dimensiones, se realizó una simulación para determinar el soporte de los cables de inducción y la forma óptima de las bobinas captadoras. Como resultado, se utilizó el núcleo de forma E (Figura). Esta patente está relacionada con la configuración que proporciona un buen balance entre la eficiencia en la recepción de energía y los costos de las instalaciones, considerada como la configuración más adecuada para los objetos móviles.

(2) Patente relacionada con las unidades receptoras de energía

La unidad receptora de energía debe suministrar una corriente estable a los dispositivos de control, como los inversores y los secuenciadores, cuando se cambia el número de objetos móviles en el momento del arranque del motor o cuando se produce la regeneración. Esta patente está relacionada con la eficiencia y la simpleza con la que se puede controlar energía eléctrica de muchos kilovatios.

Conclusión

El sistema HID se utiliza ampliamente no solamente en las industrias automotriz, de semiconductores y de pantallas planas, sino también en las industrias de fibra óptica, alimentos y recipientes para alimentos. En resumen, lo que muchos usuarios desean desde sus instalaciones es una alta disponibilidad. Específicamente, esto quiere decir que el mantenimiento sea innecesario o mínimo; que solamente se necesite un tiempo breve para cambiar la disposición de las instalaciones, que no se produzcan errores y roturas, y que la recuperación de los problemas sea muy rápida. Además, la mitigación de los efectos en el entorno global y la provisión de ambientes cómodos para los trabajadores humanos están entre las preocupaciones más importantes. Creemos que nuestro sistema HID se usará ampliamente en muchas industrias como una tecnología de soporte importante para cumplir con estos requisitos.

De NOVEDADES DE DAIFUKU N.º 161 (agosto de 2001)