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AGV用ワイヤレス充電システムとは

 

AGV用ワイヤレス充電システムとは、従来の手作業によるバッテリー交換や、自動充電ステーションに移動しての充電方法とは異なり、通常のライン稼働中のちょっとした停止時間を用いて、 チョコ充電を繰り返す充電方法である。ワイヤレス充電がもつ多数の利点から年々導入される企業が増えている最新の充電システムになります。

 AGV充電

AGVのバッテリーを充電する方法は、「人手による充電」「接触型自動充電」「ワイヤレス充電」の3種類があります。

ワイヤレス充電と人手によるバッテリー充電との違い

「人手による充電」は、バッテリー残量が減少するとAGVを止め、作業する方がバッテリーを予備のバッテリーと交換し、残量の減ったバッテリーを個別の充電器で充電する方式です。
従来から広く行われている方法になりますが、「ワイヤレス充電」をこの方法と比べたとき、代表的な5 つの利点をあげることができます。

 

 

 

まずは、これらのポイントを簡単にまとめた動画をご覧ください。

 

 

充電比較動画にあるように、ワイヤレス充電にはいろいろなメリットがあります。

 

■バッテリー交換の手間が不要

AGVは人の代わりにモノの搬送をサポートする重要なシステムであり、1日中活躍しています。
バッテリーをどんどん消費するので、1日の稼働の途中や、1直/2直の直間などに、バッテリーを充電します。
バッテリー充電を行う際、充電するバッテリーと予備のバッテリーを交換する必要が手間がが発生します。バッテリー交換作業1つをとっても、バッテリーを取り外す手間や、充電する手間、重いバッテリーを載せ替える手間など、重労働が頻繁に発生することになるのです。
バッテリーの重量は種類にもよりますが、通常20kg~30kgにもなります。
AGV には12V タイプのバッテリーが2つ搭載されていることが多く、作業が重労働であることが想像できます。
さらに、複数台のAGV のバッテリー交換作業が必要ともなると、作業の重労働さはぐんと増します。
ワイヤレス充電ならこの交換作業が不要となります。これは一番のメリットともいえるでしょう。

■バッテリー充電によるロスタイム削減

バッテリーを交換する時間はAGVが使えない時間です。

直間や昼休みなど、もともとの休み時間に交換する場合はロスタイムに影響は少ないでしょう。
しかし、バッテリーは何度も使っていると本来のパワーを出す時間が短くなってくることが確認できています。
導入当初は休憩時間にちょうどバッテリーがなくなる状態だったはずが、使い続けるうちに日中のライン運用時にバッテリー残量が減少するようになり、AGVが徐行運転になったり、止まってしまったりするようになるのです。
これは、追加の手間やロスタイムが発生する要因です。

ワイヤレス充電なら常にバッテリーが良好な状態を維持するチョコ充電のため、ロスタイムをなくすことが可能です。

■バッテリー寿命を改善

ワイヤレス充電のチョコ充電では寿命はどうなるのか?というご質問をよく受けます。

 

バッテリーは化学反応であるため一概に寿命が延びる、延びないなどは答えにくい対象です。
バッテリーの寿命に関して一般的には、放電深度が深い状態で使用するとバッテリー内部劣化が進み寿命が短くなると言われています。もちろん、チョコ充電を繰り返すことによる内部劣化は生じます。しかし、放電深度の深い状態で使用を繰り返さないワイヤレス充電は、バッテリーを一番良好な状態で使用でき、バッテリーの能力を最大限発揮できるシステムあると考えられます。

また、バッテリーを個別に充電しその後、新しいバッテリーと古いバッテリーを組み合わせて使用してしまうケースが
見られます。この場合、各バッテリーの能力のばらつきから、バッテリーの能力が十分発揮できなかった、
との事例もあります。こうしたことから、バッテリーの取り外しをせず、最適な状態で連続して使用するワイヤレス充電は、非常に有用と考えられます。

■交換時の安全性向上

バッテリー交換では想定外のトラブルがつきものです。以下は事例です。


①電極を間違えて接続しショートしてしまった事例
②バッテリー交換時に、指をバッテリーで挟み怪我をしてしまった事例
③バッテリー接続用のコネクタが高頻度の着脱で破損し、指を怪我をしてしまった事例
④バッテリーの充電ステーションで違う充電器で充電してしまい、過電流でバッテリーが膨張してしまった事例
⑤バッテリーが重く、腰を痛めてしまった事例

などを聞くことがあります。普段から慣れている交換作業でも、ちょっとしたミスで大きな事故や怪我につながり、
労災などの対応が必要になる可能性があります。
ワイヤレス充電はバッテリー交換がないため安全性向上の大きなサポートとなるツールです。 

■バッテリー交換の手間が不要

バッテリーを充電している間でもAGVを止めておくわけにはいきません。

そのため、バッテリー交換を行う場合予備のバッテリーを、2倍もしくは1.5倍の個数を用意して循環して使用して
いる場合をよく見ます。さらに、バッテリーを充電するために複数の充電器を購入し用意しておく必要があり、コストが
かさんで発生しています。バッテリー交換を繰り返していると劣化も進みますので、バッテリー購入頻度が上がって
しまいコストがかかるほか、誤ってコネクタの破損もおこることを耳にします。
結果としてメンテナンスコストがかかることから、全体的なランニングコストは高くなるといえます。
ワイヤレス充電はチョコ充電での運用のため、予備品や交換作業が不要でランニングコストを抑制することができる
経済的な製品といえます。また、予備のバッテリーを置くためのスペースや充電するスペースなども不要になり、
工場内のスペースが有効活用できるようになります。
他には、余裕をもって大きなバッテリーを搭載し、重量が重くスペースを取る必要なく、ワイヤレス充電を導入しバッテリーサイズを30%小さくしてバッテリーコストを削減でき、重量を軽くして省スペース化につながった事例があります。

ワイヤレス充電と接触型充電との違い

「接触型自動充電」は、AGVが停止すると充電装置から充電端子がシリンダなどで押し出され、AGVに自動接続し充電
する仕組みです。従来型の人手によるバッテリー充電に対し、手間が減らせる有効な方式です。
こちらもワイヤレス充電を比較したとき、ワイヤレス充電の利点をあげることができます。
代表的なものは以下です。

どれも重要なポイントといえます。詳しく内容をご説明します。

 

■ 金属接点がないので感電や火災の可能性がない

接触型自動充電は、電気的接点を通じてバッテリーを充電するため、充電側の+極/-極及び、バッテリー側の

+極/-極が露出しています。そのため、電極間を人が触れることでの感電の危険性や、導電で発生する火花での火災の可能性があります。もちろん、安全対策がされており実際の発生は高頻度ではないでしょう。
しかし、可能性がある限りは安全に運用するためにメンテナンスなどが必要になります。
ワイヤレス充電は金属接点がないため、感電や火災の可能性のない安全なシステムです。安心してお使いいただけます。

■ 電極端子の酸化等による劣化がない

 接触型自動充電には電気的接点があります。電気的接点が大気に触れると、時間の経過とともに酸化や腐食が進みます。

これらにより形成される汚染被膜が金属の接触抵抗を増大させ、充電効率の低下が発生すると考えられています。
一方、ワイヤレス充電には電気的接点がないので接点部の酸化や腐食はなく、充電効率の低下は発生しません。
安定した充電を行うことが可能です。

■ 端子の粉塵等による接触不良がない

 接触型自動充電の電極端子は、端子上の粉塵、水、油等による異物の付着の影響を受け自然劣化します。

AGVが使われるような工場環境では、粉塵ほか、オイルミストなどによる汚れは日常的に発生します。
これが電極面に付着すると接触抵抗の更なる増加や、接触不良につながります。
ワイヤレス充電は無接点でIP65の防水仕様のため、環境性対応がされ接触不良がなく、安定した充電が実現できます。

■ 電極押し出しによる立ち上がり遅延、接触ミスがない

 接触型自動充電では、AGVがステーションに到着したのちに、電気的接点をシリンダなどで押し出して接触させ充電を行うため、充電開始のタイミングが少し遅くなります。

AGVの運用サイクルが早い工程では、AGVが停止して接触充電準備中に、充電せずにAGVが出発してしまう事例が
あります。
また、AGVの停止直前に合わせ接触ピンを押し出す場合、AGVと接触ピンのタイミングが少しずれてしまうと衝突し
破損してしまう接触ミスの事例も耳にします。
ワイヤレス充電では、AGVが停止するとバッテリー残量をわずかな時間で検知して充電を開始できるので充電開始の
遅延がわずかで、接点がないため接触ミスも起こりません。非常に効率的な充電が実現できます。

■ 設置が簡単であり自由に位置や設定の変更が可能

 接触型自動充電装置の多くは、固定型でシリンダの押し出し機能搭載などがあることから大型のものが多いです。

設置後の位置の変更には大きな工事が必要となります。一方、電源さえあれば、移動や増設も簡単にできるワイヤレス充電装置は、設置後の位置変更でも大きな工事が必要ありません。

このように、従来型の「人手による充電」や、作業性を考慮した「接触型自動充電」と比べると、

「ワイヤレス充電」には非常に安全で、安定して充電でき、効率的で自由度が高く、メンテナンスフリーでコストが削減できるメリットがあります。実際にどれくらいの効果やメリットがあるのかお試しになりたいときには、

無料導入シミュレーションもご提供しておりますのでお気軽にお問合せください。

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