เทคโนโลยี Daifuku ที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างพื้นฐานทางสังคม ระบบการชาร์จไร้สาย D-PAD ของเราผสมผสานความกะทัดรัดและการชาร์จที่รวดเร็ว
สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่หมด หากคุณต้องการให้แน่ใจว่า AGV (ยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ) และ AMR (หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ) มีการทำงานที่มั่นคง ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำให้โรงงานและศูนย์กระจายสินค้าเป็นแบบอัตโนมัติ การชาร์จแบบอัตโนมัติถือเป็นความท้าทายที่สำคัญอีกประการหนึ่งเนื่องจากการขาดแคลนแรงงานยังคงกัดเซาะ นั่นคือเหตุผลที่เราสร้างระบบการชาร์จไร้สาย D‑PAD ของเราให้เล็กลงและเบาลงมาก เพื่อให้สามารถใช้ในการชาร์จอุปกรณ์ เช่น AGV แพลตฟอร์มต่ำได้ นอกจากนี้เรายังเปิดตัวรุ่นที่สามารถชาร์จเร็วได้ถึง 100 A ช่วยให้สามารถชาร์จซ้ำระหว่างงานต่างๆ และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน นักพัฒนาระบบ Makoto Nunoya ผู้จัดการแผนกอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับปฏิบัติการการผลิตของแผนกคลีนรูม และ Diazo Ninomiya เพื่อนร่วมงานของเขาเล่าให้เราฟังเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้
D-PAD เป็นระบบแบบไหน ?
เป็นระบบที่ชาร์จแบตเตอรี่โดยอัตโนมัติและแบบไร้สายเมื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ เช่น AGV หรือ AMR
สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่หมดหากคุณต้องการให้ AGV ทำงานได้อย่างเสถียร อย่างไรก็ตาม ต้องใช้เวลาและความพยายามในการเปลี่ยนทดแทน โรงงานและศูนย์กระจายสินค้าประสบปัญหาขาดแคลนแรงงานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดังนั้นจึงมีความต้องการระบบที่ทำให้งานเป็นแบบอัตโนมัติ ระบบการชาร์จแบบสัมผัสที่มีส่วนประกอบต่างๆ เช่น ปลั๊ก กำลังทำการค้าเช่นกัน แต่การสั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดประกายไฟระหว่างการชาร์จ ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้
ระบบชาร์จไร้ D-PAD ช่วยแก้ปัญหาดังกล่าว เมื่อใช้ D-PAD สถานีชาร์จจะถูกวางไว้ในตำแหน่งที่ AGV หยุดชั่วคราว เช่น ในระหว่างกระบวนการประกอบในโรงงาน หรือกระบวนการหยิบสินค้าในศูนย์กระจายสินค้า การเติมประจุในขณะที่ AGV หยุดทำงานช่วยให้มั่นใจได้ว่าไม่ต้องกังวลว่าแบตเตอรี่จะหมด
จุดแข็งทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องคืออะไร?
D-PAD ใช้วงจรเรโซแนนซ์สำหรับพลังงานที่สร้างขึ้นผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าโดยขดลวดและเฟอร์ไรต์ เพื่อส่งไฟฟ้าไปยังแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องสัมผัส หลักการนี้ทราบกันมานานแล้ว แต่ระบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแบบทั่วไปซึ่งใช้ขดลวดทรงกลมจำเป็นต้องมีขนาดใหญ่เพื่อส่งสัญญาณในระยะทางไกล ทำให้ยากต่อการติดตั้งเข้ากับอุปกรณ์ เช่น AGV
D-PAD เอาชนะข้อเสียเปรียบนี้ จุดที่สำคัญที่สุดคือการใช้ประโยชน์จากคอยล์รูปตัว D ที่เป็นเอกสิทธิ์ของเรา การใช้คอยล์รูปตัว D ทำให้สามารถบรรลุระยะการส่งผ่านที่ยาวกว่าคอยล์ทรงกลมที่มีขนาดเท่ากัน D-PAD สามารถเพิ่มระยะการส่งข้อมูลได้ประมาณสองเท่าของระบบที่มีขนาดใกล้เคียงกันซึ่งใช้ขดลวดแบบวงกลม สามารถชาร์จได้แม้จะมีระยะห่างประมาณ 3 ซม. (6 ซม. สำหรับรุ่น 100 A) ระหว่างแผ่นส่งกำลังที่ติดตั้งในสถานีชาร์จและแผ่นรับสัญญาณที่ติดตั้งใน AGV
ระยะการส่งสัญญาณ D-PAD (ขวา) เป็นสองเท่าของอุปกรณ์ทั่วไป (ซ้าย)
Daifuku ทำการค้าระบบขนส่งโมโนเรลไฟฟ้าระบบแรกของโลกด้วยแหล่งจ่ายไฟแบบไม่ต้องสัมผัส
โปรดบอกเราเกี่ยวกับขั้นตอนการพัฒนา
ในปี พ.ศ. 2535 Daifuku ได้ก่อตั้งพันธมิตรกับมหาวิทยาลัยโอ๊คแลนด์ในประเทศนิวซีแลนด์เกี่ยวกับเทคโนโลยีการจ่ายพลังงานแบบไร้สาย และในปี พ.ศ. 2536 เราได้จำหน่ายระบบขนส่งโมโนเรลแบบใช้พลังงานไฟฟ้าระบบแรกของโลกที่มีระบบจ่ายไฟแบบไม่สัมผัส Daifuku ใช้เทคโนโลยีการจ่ายไฟแบบไร้สายเพื่อพัฒนาระบบการชาร์จ D-PAD การกำหนดค่า D-PAD มีดังนี้ เมื่ออุปกรณ์หยุดอยู่ที่สถานีชาร์จ กระแสไฟฟ้าความถี่สูงจะไหลจากอินเวอร์เตอร์ D-PAD (1) ไปยังแผ่นส่งกำลัง (2) การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าใช้ในการส่งพลังงานไปยังแผ่นรับสัญญาณ (3) เครื่องควบคุมการชาร์จ (4) ใช้พลังงานนั้นเพื่อชาร์จระบบจัดเก็บข้อมูล เช่น แบตเตอรี่
เราเริ่มทำการตลาดระบบสำหรับ AGV ขนาดใหญ่ในปี 2013 และพัฒนา D-PAD ที่กะทัดรัดยิ่งขึ้นสำหรับ AGV ทั่วไปในปี 2016 ตัวควบคุมการชาร์จ D-PAD ได้รับการปรับปรุงให้มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นในรุ่นใหม่ที่เปิดตัวในเดือนเมษายน 2019 ด้วยขนาดประมาณ 17 x 23 x 7 ซม. มีขนาดเล็กกว่ารุ่นก่อนประมาณ 60% แถมยังเบากว่าประมาณ 70% อีกด้วย
โครงสร้างระบบชาร์จไร้ D-PAD
ทำไมคุณถึงทำให้มันกระชับขึ้น?
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา AGV และ AMR แพลตฟอร์มต่ำถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในโรงงานและศูนย์กระจายสินค้า ดังนั้นเราจึงสร้างแบบจำลองที่กะทัดรัดขึ้นเพื่อให้เข้ากันได้กับสิ่งเหล่านี้
ในการใช้ D-PAD จะต้องติดแผ่นรับสัญญาณเข้ากับพื้นผิวของ AGV หรือ AMR และติดตั้งตัวควบคุมการชาร์จไว้ด้านใน แต่ภายในอุปกรณ์ลำเลียงขนาดเล็ก เช่น AGV และ AMR แพลตฟอร์มต่ำมีพื้นที่ว่างไม่มากนัก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะติดตั้งตัวควบคุมการชาร์จในอุปกรณ์เหล่านี้ เราทำให้ตัวควบคุมการชาร์จมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นเพื่อให้สามารถติดตั้งได้โดยไม่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ AGV และ AMR ที่มีอยู่
D-PAD ที่ติดตั้งใน AGV ตัวควบคุมการชาร์จที่ติดตั้งใน AGV มีปริมาตรน้อยกว่ารุ่นก่อนหน้าประมาณ 60% ซึ่งหมายความว่าสามารถติดตั้งใน AGV แพลตฟอร์มต่ำได้เช่นกัน
คุณทำอะไรเพื่อทำให้อุปกรณ์มีขนาดกะทัดรัดขึ้น
เราได้แนวคิดต่างๆ มากมาย ซึ่งหนึ่งในนั้นคือการปรับเปลี่ยนระบบระบายความร้อน เครื่องควบคุมการประจุไฟฟ้าสร้างความร้อนจำนวนมาก ดังนั้นระบบระบายความร้อนจึงมีความจำเป็น
รุ่นก่อนหน้านี้ได้รับการออกแบบบนสมมติฐานที่ว่าจะใช้ในห้องปลอดเชื้อ เช่น ในโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ และติดตั้งด้วยระบบระบายความร้อนซึ่งใช้ครีบเพื่อไม่ให้อากาศในห้องปั่นป่วน อย่างไรก็ตาม รุ่นใหม่นี้มีเป้าหมายที่อุปกรณ์เช่น AGV และ AMR ที่ทำงานในโรงงานทั่วไปและศูนย์กระจายสินค้า ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนเป็นระบบทำความเย็นที่ใช้พัดลม การปรับปรุงอื่นๆ เช่น การใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์พิเศษ ทำให้เราสามารถทำให้ตัวควบคุมการประจุมีขนาดกะทัดรัดขึ้นอย่างมาก
โปรดบอกเราเกี่ยวกับจุดแข็งของตัวควบคุมการชาร์จ
AGV มีการใช้แบตเตอรี่หลายประเภท ดังนั้นเราจึงทำให้ผู้ใช้สามารถปรับการตั้งค่าการชาร์จบนคอมพิวเตอร์ได้ และทำให้ระบบเข้ากันได้กับแรงดัน กระแสไฟฟ้า และแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ
นอกจากนี้ ตัวควบคุมการชาร์จยังมีคุณสมบัติที่ป้องกันแบตเตอรี่ไม่ให้เสียหายจากการเปลี่ยนแปลงของกระแสชาร์จ เช่น จากการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของฟลักซ์แม่เหล็กเนื่องจากแผ่นส่งกำลังและแผ่นรับอยู่ใกล้กันเกินไปหรือเลื่อนออก ของการจัดตำแหน่ง
คุณคิดว่าฐานลูกค้าประเภทใด?
แทนที่จะขาย AGV ของเราที่ติดตั้ง D-PAD เราจะขายระบบการชาร์จแยกต่างหาก สามารถติดตั้งเพิ่มเติมกับ AGV และ AMR ที่ใช้งานอยู่แล้วได้ ดังนั้นเราจะทำการตลาดกับผู้ใช้ปลายทางของอุปกรณ์ลำเลียงดังกล่าว
การพัฒนารุ่นที่มีความจุไฟฟ้าสูงกว่า 100 A ช่วยประหยัดทรัพยากร
รุ่น 100 A เกิดขึ้นได้อย่างไร?
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้คนเริ่มใช้ AMR กับฟังก์ชันที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งต้องใช้ไฟฟ้ามากขึ้นในการทำงาน สิ่งนี้นำไปสู่ปัญหาต่อไปนี้: อัตราการทำงานจะลดลงหาก AMR ต้องหยุดบ่อยเพื่อชาร์จ และสถานีชาร์จจะจบลงด้วยการถูกใช้งานนานเกินไปหาก AMR ใช้เวลาในการชาร์จนาน ด้วยเหตุนี้ จึงมีความจำเป็นเพิ่มขึ้นสำหรับการเติมเงินบ่อยๆ เมื่ออุปกรณ์หยุดทำงานเพื่อถ่ายโอนหรือหยิบงาน ดังนั้น เพื่อให้แน่ใจว่ามีการชาร์จที่เพียงพอระหว่างงาน เราจึงพัฒนารุ่นที่มีความจุพลังงานสูงกว่า 100 A ที่สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็ว
คุณเผชิญกับความท้าทายแบบใดในกระบวนการพัฒนา
การเติมเงินบ่อยครั้งระหว่างงานหมายความว่า AGV หลายสิบคันถูกชาร์จที่จุดเดียวหลายพันครั้งต่อวันในด้านการส่ง กระแส 100 A เป็นกระแสขนาดใหญ่สำหรับวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม และเมื่อกระแสดังกล่าวถูกสร้างขึ้นซ้ำๆ มีความเสี่ยงที่จะเกิดการหดตัวเนื่องจากความร้อนทำให้แผ่นส่งกำลังแตกร้าวหรือนำไปสู่ปัญหาเกี่ยวกับฉนวน สิ่งนี้ทำให้การออกแบบซับซ้อน แต่เราใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่มีโครงสร้างเรียบง่าย และเพิ่มหรือดัดแปลงวัสดุฉนวนเพื่อจัดการกับการหดตัวทางความร้อน
นอกจากนี้ AMR เองยังสั่นเมื่อแขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่ ดังนั้นจึงมีความผันผวนอย่างมากในพลังงานที่ได้รับ เนื่องจากระยะทางระหว่างการชาร์จจะไกลขึ้นหรือใกล้ขึ้น นอกจากนี้ การเคลื่อนไหวของแขนยังทำให้โหลดไฟฟ้าผันผวน ในขณะเดียวกัน เอาต์พุตการชาร์จไปยังแบตเตอรี่ลิเธียมจะต้องมีความแม่นยำสูง และบางครั้งกระแสไฟชาร์จอาจถูกตัดกะทันหันเพื่อป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมที่ติดตั้งในอุปกรณ์ดังกล่าว ดังนั้นเราจึงคิดค้นวิธีการเพื่อให้แน่ใจว่าทั้งการตอบสนองที่รวดเร็วและการควบคุมกระแสและแรงดันที่แม่นยำ
มีการชาร์จแบตเตอรี่บ่อยครั้งด้วยการชาร์จแบบเติมเงิน ดังนั้นจึงสามารถใช้กับการคายประจุที่มีความลึกต่ำได้ ซึ่งหมายความว่าความจุในการชาร์จ/คายประจุตลอดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยประหยัดทรัพยากร ด้วยวิธีการเช่นนี้ Daifuku มุ่งมั่นที่จะช่วยสร้างสังคมที่ยั่งยืนผ่านผลิตภัณฑ์และระบบ
- * บทความนี้อิงจากเนื้อหาของ "ข้อมูลที่น่าสนใจจากนักพัฒนาเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่" ที่นำเสนอใน DAIFUKU NEWS No. 224 (เผยแพร่ในเดือนกรกฎาคม 2019) และบทสัมภาษณ์ใหม่