В 1993 году компания Daifuku разработала первую в мире монорельсовую систему, в которой использовалась технология бесконтактного электропитания*, обратившая на себя внимание как транспортировочная система следующего поколения, способная обеспечить создание чистой среды. Электропитание в системе подается к движущимся объектам, не контактируя с ними. Первая система была установлена на заводе компании Kanto Auto Works, Ltd. в префектуре Ивате в 1993 году (см. фото). С тех пор транспортировочные системы с бесконтактным питанием Daifuku нашли свое применение не только в автомобилестроении, но и в других отраслях, в том числе в производствах полупроводников, продуктов питания и лекарственных средств.

  • *Система бесконтактного питания получила название «HID», которое расшифровывается как «High Efficiency Inductive Power Distribution Technology», что в переводе означает «высокоэффективная технология индукционного распределения питания».
Фото: Монорельсовая система RAMRUN с технологией HID

Фото: Монорельсовая система RAMRUN с технологией HID

Краткая история технологии

Элементарная технология HID была изобретена в 1990 году группой исследователей Университета Окленда в Новой Зеландии под управлением профессора Джона Бойза. Специалисты Daifuku проводили исследования и разработку совместно с университетом и успешно внедрили технологию HID в практическое применение. Благодаря нашей технологии HID удалось решить недостатки традиционной технологии электропитания контактного типа с использованием контактных сетей и токосъемников, именно износ токосъемников, продукты износа и искры, создаваемые при разделении линий. Компания Daifuku подписала с Университетом Окленда техническое лицензионное соглашение и получила эксклюзивные права на использование и реализацию технологии HID на рынке систем обработки продукции. На сегодняшний день технология HID запатентована во многих странах мира.

Конфигурация и роль элементов системы HID

Система HID состоит из 4 элементов.

Щиток бесконтактного электропитания HID

Щиток электропитания конвертирует муниципальное электропитание в частоту, подходящую для бесконтактного электропитания, и подает электропитание по индукционному кабелю.

Индукционный кабель

Индукционный кабель – это специальная электрическая линия, прокладываемая вдоль рельса, по которой движется объект. Вокруг кабеля создается магнитное поле для эффективной передачи питания на движущийся объект.

Приемная катушка

Приемная катушка устанавливается со стороны движущегося объекта напротив индукционного кабеля. Она получает питание из магнитного поля вокруг индукционного кабеля.

Приемник электропитания

Приемник стабилизирует электропитание, полученное приемной катушкой, и подает качественное питание на преобразователи и сервоприводы.

Рисунок: Конфигурация системы HID

Рисунок: Конфигурация системы HID

Нажмите, чтобы увеличить изображение

Особенности

Особенностями системы HID являются то, что индукционный кабель и приемная катушка не контактируют с другими компонентами, а индукционный кабель покрыт изоляционным материалом. Данная система обладает следующими преимуществами:

(1) Высокая надежность и долговечность

Токосъемники для электропитания бесконтактного типа требуют усовершенствованного 3D-механизма для обеспечения стабильности контакта. Система HID имеет простую конструкцию и бесконтактную конфигурацию, позволяющую обеспечить стабильное электропитание в течение продолжительного периода времени.

(2) Отсутствие необходимости в техническом обслуживании

Традиционные токосъемники могут сильно изнашиваться из-за воздействия окружающей среды. Система HID не вступает в контакт, её токосъемники и сети никогда не изнашиваются, что существенно сокращает расходы на техническое обслуживание.

(3) Возможность применения в чистых средах

Система не образует пыли, которая часто генерируется токосъемниками контактного типа, поэтому она незаменима в тех средах, где не допускается образование пыли (например, чистые помещения).

(4) Возможность применения в средах с возможным образованием масляного тумана и/или водяного пара

Электропитание контактного типа не всегда разрешается в помещениях, где возможно образование пыли, масляного тумана и/или водяного пара. Системы HID могут применяться в таких помещениях без каких-либо проблем.

(5) Безопасность системы электропитания

Силовой кабель полностью изолирован и не имеет открытых участков, поэтому отсутствует риск получения электрошока. Электропитание подается на движущиеся объекты при помощи электромагнитной связи, поэтому не образуются электрические искры, благодаря чему система обеспечивает безопасный режим электропитания.

Патенты

Идею бесконтактного электропитания можно найти в патенте, выданном в США еще 100 лет назад. В основе этой технологии лежат знания, полученные нашими предшественниками, в том числе закон электромагнитной индукции. Однако для усовершенствования системы бесконтактного электропитания для её практического применения потребовалась разработка технологии моделирования, изобретение элементов, которые могут использоваться в высокочастотных диапазонах, и передовые технологии изготовления схем.

После прекращения сотрудничества с Университетом Окленда компания Daifuku подала заявки на десятки патентов во всех крупных странах. Далее представлен перечень основных патентов:

(1) Патент на форму приемной катушки и конфигурацию вокруг индукционных кабелей

С предположением, что движущиеся объекты будут перемещаться в трех измерениях, было проведено моделирование для определения опор для индукционных кабелей и оптимальной формы приемных катушек. В результате работ была принята текущая E-образная форма (см. рисунок). Данный патент относится к конфигурации, которая создает правильный баланс между эффективностью приемки питания и расходами, а также лучше всего подходит для движущихся объектов.

(2) Патент касательно приемников электропитания

Приемники электропитания должны питать блоки управления (преобразователи и устройства генерации последовательности) стабильным электропитанием при изменении количества движущихся объектов, изменении электропитания в момент запуска двигателя или при возникновении регенерации. Данный патент относится к эффективному и простому управлению электропитанием в несколько киловатт.

Заключение

Система HID нашла широкое применение не только в отраслях автомобилестроения, производства полупроводников и плоскопанельных дисплеев, но также и в отраслях производства оптических волокон, продуктов питания и упаковочной продукции для продуктов питания. Если говорить вкратце, то, чего ожидают многие пользователи от своих объектов – это высокая доступность, то есть полное отсутствие или минимизация технического обслуживания, возможность быстрого проведения плана размещения, отсутствие ошибок или остановок и быстрое возобновление работы после устранения проблем. Кроме того, серьезные требования ставятся и к вопросам уменьшение воздействия на окружающую среду планеты и создание комфортных условий работы для рабочего персонала. Мы верим, что наша система HID будет широко использоваться во многих сферах в качестве важной вспомогательной технологии, отвечающей всем описанным требованиям.

Из ВЕСТНИКА НОВОСТЕЙ DAIFUKU № 161 (август 2001 г.)