JP2012529408A - 地上輸送車、特に、ｉｓｏコンテナ用の自動運転式大型輸送車の電池を交換するためのシステム - Google Patents

地上輸送車、特に、ｉｓｏコンテナ用の自動運転式大型輸送車の電池を交換するためのシステム Download PDF

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Abstract

地上輸送車の電池を交換するための、改良されたシステムを提供する。地上輸送車（１）の電池、特に、ＩＳＯコンテナ用の自動運転式大型輸送車（１）の電池を交換するためのシステムが提供される。当該システムは、電池（１）を保管するための保管部（５）と、交換可能な電池（１）を受容するための受容部（２ｄ）を備える少なくとも１つの地上輸送車（２）と、電池交換エリア（１０）に位置する輸送車（２）の受容部（２ｄ）と保管部（５）との間で電池（１）を輸送するための少なくとも１つの着脱装置（７）と、を備える。地上輸送車の電池、特に、ＩＳＯコンテナ用の自動運転式大型輸送車の電池を交換するためのより良いシステムを提供するため、保管部（５）及び受容部（２ｄ）にはセンタリング要素が設けられており、これにより着脱装置（７）の電池取り付け動作に応じて電池（１）が保管部（５）又は受容部（２ｄ）に対して位置合わせされるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、地上輸送車の電池を交換するためのシステム、特に、ＩＳＯコンテナ用の自動運転式大型輸送車の電池を交換するためのシステムに関する。このシステムは、電池を保管するための保管部と、交換可能な電池の受容部を備える少なくとも１つの地上輸送車と、電池交換エリアに位置する輸送車の受容部と保管部との間で電池を輸送するための少なくとも１つの着脱装置と、を備える。
独国特許発明第４２０３７７８号明細書には、マニピュレータが搭載された自動式地上車が開示されている。マニピュレータは、地上車の走行によって複数のワークステーション間を自動的に移動することができ、これにより各所において組み立て作業を行うことができる。当該地上車は、交換可能なニッケルカドミウム電池によって駆動される。この電池は充電が必要になると自動的に交換ステーションにおいて取り換えることができる。このため、当該地上車の車両フレームには電池取り付け用のスペースが設けられており、このスペースには、地上車の長手方向と交差する向きに配置されたガイドレールが設けられている。電池の下面にはローラーが設けられており、このローラーがガイドレール上で転動する。地上車の動作中に電池がガイドレール上で動くのを防ぐため、車両フレームにはピンが設けられている。このピンは、あらかじめ電池に対して弾性的に付勢されており、地上車の動作中は電池の凹部に係合している。電池を交換する際は、当該ピンを油圧機構によって下げる。このようにして取り外し可能となった電池は、交換装置によって、ガイドレールに沿って横方向に車両フレームから引き出すことができる。この交換作業を行うためには、地上車は自動的に交換ステーションまで走行する。電池のロックが解除されると、グリップ装置が交換ステーションから電池の方へと進み、電池の外側に設けられた突起を掴む。グリップ装置は地上車から電池を引き出し、電池に設けられたローラーが地上車のガイドレールを離れて、ガイドレールの延長線上に設けられた交換ステーションのレール上に移動する。次に、交換ステーションの近傍で、自動的に電池が電気接続され充電される。上記の第１の交換ステーションの反対側には第２の交換ステーションが設けられている。この第２交換ステーションからは、当該ステーションにおいて既に充電された予備電池が、反対側から電池取り付け用スペースに押し込まれる。これにより交換時間が短縮されるため、予備電池１つだけでほぼ連続して地上車を運転することができる。
独国特許出願公開第１０２００７０３９７７８号明細書も、ＩＳＯコンテナ輸送用の自動運転式大型輸送車を開示している。この大型輸送車は、車両フレームを備えており、当該車両フレームには少なくとも１つの昇降プラットホームが搭載されている。当該昇降プラットホームは、少なくとも１つの昇降駆動装置によって、下方輸送位置と上方輸送位置との間で昇降可能である。通常、このような大型輸送車はディーゼルエンジンによって駆動される。
地上輸送車の電池を交換するシステムは特開平０５−２９４１４７号公報からも公知である。当該システムは、交換可能な電池を備えた地上輸送車とは別に、棚ユニット内に設けられた、充電する電池を保管するための保管部を備えている。地上輸送車と自動着脱装置の保管部との間で電池が輸送される。輸送車及び棚ユニットの内部では、電池の電気接続及び電気絶縁が自動的に行われる。
独国特許発明第４２０３７７８号明細書 独国特許出願公開第１０２００７０３９７７８号明細書 特開平０５−２９４１４７号公報
上記従来技術を背景とし、本発明は、地上輸送車の電池、特に、ＩＳＯコンテナ用の自動運転式大型輸送車の電池を交換するための改良されたシステムを提供することをその課題とする。
上記課題は、請求項１の特徴を有する、地上輸送車の電池を交換するためのシステムによって達成される。本発明の好適な実施形態は従属項２〜１７に記載されている。
本発明によれば、地上輸送車の電池、特に、ＩＳＯコンテナ用の自動運転式大型輸送車の電池を交換するための改良されたシステムが提供される。当該システムは、電池を保管するための保管部と、交換可能な電池を受容するための受容部を備える少なくとも１つの地上輸送車と、電池交換エリアに位置する輸送車の受容部と保管部との間で電池を輸送するための少なくとも１つの着脱装置とを備える。保管部又は受容部にはセンタリング要素を設け、これにより着脱装置の電池取り付け動作に応じて電池が保管部又は受容部に対して位置合わせされるように構成したことにより、改良が実現されている。これにより、電池の自動的な着脱がより容易となる。特に有利な点は、電池の交換及び受容部又は保管部に対する電池の配置に関して、輸送車又は棚ユニットは受動的となるように構成されており、あらゆる操作に関する動きは分配車側で行われることである。
特に好適な実施形態においては、電池は着脱装置によって保管部又は受容部内に吊り下げられたり保管部又は受容部から取り外されたりできるように構成されている。これによれば、電池の取り扱いが容易である。
構造上の好適な実施形態においては、電池には、その両側面から横方向に突出する支持要素が設けられており、保管部にはキャリヤレールが設けられている一方、受容部には支持レールが設けられており、保管部又は前記受容部に電池が位置する際には、支持要素がキャリヤレール又は支持レール上に載置される。これによれば、電池、受容部、及び保管部は機械的に簡単な構成であり、可動部を備えない。
電池を昇降方向に移動可能とし、これにより着脱装置によって電池を保管部及び輸送車に吊り下げたり、これらから取り外したりできる構成としたことによって、電池を保管部及び輸送車に特に簡単に取り付けることができ、従って電池の着脱を迅速に行うことができる。
着脱装置の下降移動に応じて電池がセンタリング要素を介して保管部又は受容部に対して位置合わせされる構成としたことにより、電池の位置合わせを簡単に行うことができる。
電池の重量が大きいことに鑑みて、電池が水平移動可能となるように着脱装置を構成し、これにより着脱装置の下降移動中にセンタリング要素が係合した際にセンタリングが容易に行えるように構成されている。
本電池交換システムは、全体的に見て、輸送車側及び棚ユニットの保管部側の機械構成が複雑になるのを抑えた構成となっている。保管部や輸送車側において、例えばローラーなどの機械部品を動かしたり、油圧シリンダ又は電気モータなどの能動アクチュエーターを設けたりする必要はない。必要な移動はすべて着脱装置を備えた分配車によって行われる。着脱装置の数は輸送車や保管部の数に比べて少ないため、全体としてシステムにかかる技術コスト及び製造コストが抑えられる。また、複雑さを減らすことによってシステムの信頼性が増す。
従来知られているトラクション電池は、大型輸送車の長期にわたる作動に必要な電池よりも重量及び寸法が明らかに小さい。本明細書に記載の車両の電池を交換するためのシステムは、特に寸法及び重量が大きい電池の取り扱い及び保管を行うように構成されている。本願の交換ステーションは、非常に狭い領域内で電池を迅速に自動交換できるように構成されている。保管部に対する電池交換エリアの配置は種々に変更可能である。このように、電池交換エリアは既存の施設に対して大規模な計画を行うことなく組み込むことができ、計画の際の設計の自由度も大きい。迅速な電池交換が行えるため、効率を低下させることなく環境に優しい輸送車の作動を行うことができる。
本発明において、大型輸送車とは、少なくとも１５トン、より好ましくは少なくとも２０トンの積み荷を輸送することができる車両のことをいう。大型輸送車用の積み荷の例としては、ＩＳＯコンテナやスワップボディコンテナが挙げられる。荷積み状態のスワップボディコンテナの重量は、一般的に最大約１６トンである。荷積み状態で、ＩＳＯコンテナの重量は２０〜８０トンである。ＩＳＯコンテナの輸送がより好ましい。ここで、ＩＳＯコンテナとは、大型の規格化されたコンテナであり、荷受け部材用に規格化された昇降ポイント又は昇降コーナー部を有するもののことをいう。少なくとも１５トン、好ましくは少なくとも２０トンの積み荷を輸送できるものであれば、積み荷を積まずに走行する大型輸送車、あるいは空のＩＳＯコンテナ又はスワップボディコンテナを輸送する大型輸送車も本発明の範囲に含まれる。このような大型輸送車が複数の形態の輸送動作を行う場合もある。例えば、大型輸送車は、ＩＳＯコンテナやスワップボディコンテナだけでなく、セミトレーラー、スワップトレーラー、トレーラー、重量物運搬車、牽引用トラックなどの他の積み荷も輸送できる場合もある。
自動化によって、交換ステーションは自動運転式輸送車と最適に協働することができる。電池は、人員が確保できるかどうかにかかわらず、いつでも交換可能である。従って、当該システムは予期しないピーク負荷に適切に対応することができる。
電池が、昇降方向への移動によって自動的に保管部及び輸送車内で電気絶縁又は電気接続される、という構成によって、取り扱い速度をさらに向上させることができる。
構造上の観点からは、着脱装置は電池を支持するための支持アームを有し、当該支持アームは、分配車の走行路方向視において横方向に、保管部の着脱方向及び電池交換エリアの方向に進退動可能であることが特に好適である。
電池を鉛畜電池として構成し、保管部に充電装置を設け、充電処理中に適量の精製水を電池に供給するという構成によれば、特に信頼性の高い輸送車の作動が実現できる。
当該システムは、重量が少なくとも６トン、好ましくは８〜９トンである鉛畜電池として構成された電池を扱うのに特に適している。
分配車が自動モードで作動する構成によれば、電池交換時間がさらに最適化される。
複数の保管部が並んで設けられており、着脱装置はこれらの保管部及び走行路に沿って走行可能な分配車に設けられており、輸送車用の少なくとも１つの電池交換エリアが走行路に隣接して設けられているという構成によれば、輸送車の有用性が増す。輸送車の電池の充電及び一時的な保管を行うための複数の保管部と、輸送車と保管部との間で電池を輸送するための少なくとも１つの分配車とを組み合わせたことによって、輸送車の電池の交換を素早く行うことができ、輸送車が電池交換のために使用できなくなる時間を、一般的にディーゼル燃料輸送車が燃料補給のために使用できなくなる時間以下にすることができる。分配車は電池を輸送車と保管部との間で移動させるのに最適である。また、より長期にわたって輸送車を使用できることにもなる。
少なくとも１つの電池交換エリアが走行路をはさんで保管部の反対側に設けられている構成とすれば、省スペースタイプの電池交換システムを実現することができる。複数の保管部が並んで設けられている場合、１つの分配車で複数の電池交換エリアに対して対応することができる。
少なくとも１つの電池交換エリアが走行路に隣接して保管部の延長線上に設けられている構成とすれば、特に省スペースタイプの電池交換システムを実現することができる。これにより電池交換システムは全体として非常に幅の小さい形状となる。
電池交換システムの電池着脱のキャパシティを向上させるために、保管部に対する電池交換エリアの配置を多様なものとし、分配車の数を種々に変えることも可能である。２つ以上の電池交換エリアを、走行路をはさんで保管部の反対側及び／又は走行路に隣接して保管部の延長線上に設けることもできる。
上下に積み重なった複数の段を有する棚ユニット内に保管部を形成し、分配車を棚ユニット用供給装置として構成すれば、より有効にスペースを利用することができる。
また、好ましい変形例として、電池交換エリアの近傍にセンサーを設け、当該センサーによって着脱装置に対する輸送車の位置を特定し、輸送車の特定された位置に基づいて、電池交換エリア内の輸送車に対する着脱装置の配置を修正可能としてもよい。これによれば、センタリング要素を介する電池の配置を確実に行うことができる。
以下、本発明を添付図面に示した実施形態に関して、より詳細に説明する。
コンテナ用の自動運転式地上輸送車の電池を交換するためのシステムの平面図である。 図１の斜視図である。 図１に示した棚ユニットの正面図である。 図３の側面図である。 分配車が異なる位置にある状態における図３の側面図である。 分配車の斜視図である。 着脱装置周辺を示した図３の一部拡大図である。 図３に対応する、輸送車の側面図である。
図１は、好ましくはＩＳＯコンテナ等のコンテナ用自動運転式地上輸送車２の電池１を交換するためのシステムの平面図である。輸送車２は、好ましくは鉛畜電池として構成された電池１を、図示しない電気機器や駆動装置の電力源として使用する。電池１は、重量が約６〜１０トン、好ましくは８〜９トンであり、輸送車１を約６〜８時間作動させることができる。電池１は図示しないモータを駆動し、さらにこのモータが油圧ポンプを駆動する。油圧ポンプは、輸送車２のシングルホイール走行駆動装置を作動させるとともに、輸送車２の昇降プラットホーム３の昇降駆動装置及びその他の駆動装置類を作動させる。このような電気油圧式走行駆動装置に代えて電気式走行駆動装置を用いてもよい。輸送車２はコンテナ用の昇降プラットホーム３を備えない構成とすることもできる。この場合、コンテナは輸送車２又は輸送車の車両フレーム２ｂに直接載置される。
輸送車２に加えて、本発明のシステムは、分配車４、及び棚ユニット６に設けられた電池１用の複数の保管部５を備える。ほぼ放電状態となった電池１は、分配車４によって必要に応じて輸送車２から取り外され棚ユニット６の保管部５に配置される。次に、充電済みの電池１が分配車４によって棚ユニット６の保管部５から取り出されて輸送車２に供給される。このため、分配車４は入れ子式に伸縮自在に作動する着脱装置７を備えており、この着脱装置がフォークリフトと同様に電池１の積み下ろしを行う。
本実施形態では、棚ユニット６内において、複数の保管部５が水平方向に互いに隣り合うように一列に並べられているとともに、上下方向に積み重なる複数の段６ａ上に設けられている。これに対応して、棚ユニット６は、２つの長手側部６ｂ及び２つの端面６ｃを有する矩形のベース面を有する。これら２つの側部６ｂの１つに沿って、分配車４の走行路８が延びている。走行路８は棚ユニット６の線形構造に対応して直線状に延びている。レール８ａは走行路８内に退避した状態であり、他の車両が容易に走行路８を横切ることができるようになっている。分配車４はこのレール８ａ上を走行し、また着脱装置７を備えることで、棚ユニット６のすべての保管部５に到達しうる棚ユニット用供給装置として機能する。
分配車４が１つの段６ａのみに対して動作し、従って保管部５が１つの段６ａ上のみに並んで配置された構成とすることも可能である。
本実施形態においては、第１分配車４ａと第２分配車４ｂとが設けられている。これによって、当該システムの電池着脱能力を向上させる一方で、このように分配車を余分に設けることで２つの分配車４ａ、４ｂの一方が故障した場合でもシステムが使用できるようにしている。分配車４ａ、４ｂが両方故障する可能性は低いが、その場合にはフォークリフト９又はこれに相当する車両をシステム内に進入させ、電池１を手動で交換するようにしてもよい。
また、図１に示すように、走行路８に隣接して電池交換エリア１０が設けられており、各輸送車２は電池１を交換するためにこの電池交換エリア１０に駐車することができる。輸送車２は無人であり電池交換エリア１０まで自動走行する。電池交換エリア１０は走行路８に隣接しており、これにより分配車４ａ、４ｂの着脱装置７が輸送車２に取り付けられた電池１に到達できるようになっている。第１交換エリア１０ａは、走行路８をはさんで棚ユニット６の保管部５の反対側に設けられている。この例では、第１交換エリア１０において、輸送車２は、その長手方向Ｔが棚ユニット６の長手方向延長線Ｒに平行となるように配置される。これは必然的に分配車４のレール８ａも輸送車２の長手方向Ｔ及び棚ユニット６の長手方向延長線Ｒに平行であることを意味する。
第２交換エリア１０ｂは、棚ユニット６の端面６ｃに隣接する一方、走行路８に隣接して設けられている。ここでも、第２交換エリア１０ｂにおいては、輸送車２は、その長手方向Ｔが棚ユニット６の長手方向延長線Ｒに実質的に平行となるように配置される。第２交換エリア１０ｂに関しては、棚ユニット６の保管部５と第２交換エリア１０ｂとが分配車４から見て同じ側に位置しているので、着脱装置７が当該一方側においてのみ伸縮自在となるように分配車４を構成することが可能である。
分配車４をはさんで保管部５の反対側に位置している第１交換エリア１０ａに関しては、着脱装置７は、交換過程において電池１を扱えるように、両側において伸縮自在となっている。
自動運転式輸送車２が自動モードで作動するのと同様に分配車４も自動モードで作動する。従って、当該システムが有する交換ゾーン全体１２は、未許可のアクセス及びそれによる危険を防ぐために、フェンス又は壁などで形成される境界線１１によって囲まれている。境界線１１によって囲まれた交換ゾーン１２内に輸送車２が進入できるようにするために、境界線１１における第１交換エリア１０ａの延長線上には第１ゲート１１ａが、境界線１１における第２交換エリア１０ｂの延長線上には第２ゲート１１ｂがそれぞれ設けられており、これらのゲートがそれぞれ自動的に開閉することにより輸送車２の出入りが可能となっている。さらに、第３ゲート１１ｃも設けられており、メンテナンスの際に、あるいは分配車４が故障し手動作業に切り替えた際に交換ゾーン１２内を走行あるいは歩行できるようになっている。特に、上述したフォークリフト９は第３ゲート１１ｃを通って進入することができる。第１及び第２交換エリア１０ａ、１０ｂは、それぞれ対応する第１及び第２交換走行路１３ａ、１３ｂを介して第１及び第２ゲート１１ａ、１１ｂに繋がっている。交換走行路１３ａ、１３ｂも直線状である。
さらに、交換エリア１０ａ、１０ｂの近傍にはセンサーが設けられており、着脱装置に対する輸送車２の位置を判定できるようになっている。このような位置判定を利用して、着脱装置の配置を適宜修正する。
境界線１１の端部領域で且つ分配車４の走行路８に隣接する位置に、一種の作業エリア１４を設けてもよい。この作業エリアにおいて分配車４によって電池１の載置又は取り外しを行うことによって、その場で電池のメンテナンス、交換又は修理を行うことができる。
輸送車２の電池１を交換するためのシステムとしては多くの実施形態が可能であり、図１に示したのはそのうちの一例にすぎない。例えば、棚ユニット６を単一の列状に設けた上記実施形態に代えて棚を二列状とし、２つの列の間に分配車４の走行路８を設けてもよい。この場合、各棚ユニット６における一方又は両方の端面に電池交換エリア１０を設けてもよい。上記実施形態において第１交換エリア１０ａ又は第２交換エリア１０ｂを省くこともできる。棚ユニットを二列に設ける実施形態の場合、２つの分配車４を使用するために２つの走行路８を設けることもできる。これは、上述のシステムを第２交換エリア１０ｂのみを有する構成に変更し、それを２つ設けたものに相当する。また、交換走行路１３ａ、１３ｂに加えて、積荷を取り扱い中の輸送車２のための、通常走行用レーンを平行に設けてもよい。これにより、複数の輸送車２が縦列駐車するときのように、電池交換エリア１０に進入できる構成とすることもできる。この実施形態においては、複数の電池交換エリア１０を分配車４用の走行路８に沿って数珠繋ぎに設けることになる。
図２は、分配車４及び輸送車２が棚ユニットの前の電池交換エリア１０内に位置した状態における棚ユニット６の斜視図である。棚ユニット６は通常スチール構造体として形成され、例えば、６個の保管部５が左右に並んでなる段６ａが上下に６個積み重なった構成を有する。従って、棚ユニット６は電池１の保管スペースを３６個有する。各保管部５は、底部を有さず、互いに離間且つ対向する２つの横キャリヤレール５ａによって実質的に構成されるが、これ以外の要素を含んでいてもよい。これらのキャリヤレールは、垂直方向視において、上棚ユニット６のスチール構造体における各保管部５の中央よりやや上の位置に取り付けられている。キャリヤレール５ａは電池１を受け取る役割を果たす。電池１にはキャリヤレールと補完し合う支持要素１ａが設けられている。
平面視において、電池１は長方形であり、支持要素１ａは電池１の長辺における角部近傍に設けられており、各支持要素は上から見ると四角形である。キャリヤレール５ａの近傍にはセンタリング要素が設けられており、電池１を各保管部５内に下降させる際に、このセンタリング要素によって、キャリヤレール５ａの電池１の下降中における保管部に対する支持要素１ａのセンタリングを行うことができる。従って、分配車４によって、比較的正確に位置合わせした状態で電池を保管部５内に載置することができる。センタリング要素は、図示しないが、電池１の昇降方向視においてホッパー状に形成されている。好ましい実施形態においては、各支持要素１ａの中央に孔が形成されており、センタリング要素は、垂直方向に延び且つキャリヤレール５ａから上方に向かうにつれて円錐形状に先細るピンとして形成されている。さらに、保管部５内で行われる載置動作によって、自動的に、電池１の外側に設けられた要素を介して電池１を電気接続し、さらに適量の精製水を自動的に供給するための供給ライン及び空気連絡部に接続し、充電処理中にバッテリ液を循環させることができる。また、これらの接続又は接触要素は、すべての移動方向において追加の公差補償を与えるように形成されている。図をわかりやすくするため、これらの接続又は接触要素は棚ユニット６には図示していない。電池１の実際の充電処理を行うための全体電源についても同様である。
分配車４は、棚ユニット６の正面長手側部６ｂに沿って、走行路８及び走行路８内に退避して設けられたレール８ａに沿って走行可能である。棚ユニット用供給装置として構成された分配車４は、通常、重量物を扱うための２つの相互に離間した垂直支柱４ｃを有する。この場合における重量物は電池１である。これらの支柱の間で、着脱装置７の昇降テーブル７ａが支柱４ｃに沿って昇降方向Ｓに垂直移動可能である。輸送車２がレール８ａに沿って走行可能であり、且つ、昇降テーブル７ａが支柱４ｃに沿って移動可能であるため、分配車４は棚ユニット６内の保管部５の其々に対して接近することができる。
また、図２から明らかなように、分配車４はさらに、２つの支柱４ｃの上端において、上側ガイドレール８ｂでガイドされる。この上側ガイドレールは、走行路８内のレール８ａに平行に延び、カンチレバー状に棚ユニット６に取り付けられている。分配車４は電気駆動装置を備えている。
図２は輸送車２も示しており、この輸送車の空荷時の車体重量は約３５トンである。輸送対象である図示しないコンテナの重量がこれに加わるため、荷積み状態では重量は約８５トンとなる。輸送車２は、通常、タイヤ付き車輪２ａを４つ備えており、これらの車輪が図示しない個々の油圧又は電気駆動装置によって駆動される。図からわかるように、電池１は、車両フレーム２ｄの下方において輸送車２の前輪２ａと後輪２ａとの間に配置されている。さらに、図２に示すように、２つの昇降プラットホーム３が、輸送車２の長手方向Ｔにおいて前後に配置された状態で、車両フレーム２ｂに設けられている。これらの昇降プラットホームは、それぞれが２０フィートコンテナを受け取るか、あるいは共同で４０フィートコンテナ又は４５フィートコンテナを受け取ることができる。受け取り又は輸送作業において、これら２つの昇降プラットホーム３は、通常、対象のコンテナの種類に応じて一緒に昇降されたり別々に昇降されたりする。
図３は、図２に示した棚ユニット６の長手側部６ｂ側の図である。同図は保管部５の直方体形状を特によく示しており、これらの保管部は、基本的に直方体形状である電池の充電及びそのための一時的な保管を行うために電池を受け取るべく、行列状に配置されている。図２に示すように、キャリヤレール５ａは、各保管部５に設けられており、実質的に水平に延び、且つ、保管部５の側部から保管部５の内部に向かって僅かに突出している。これらのキャリヤレール５ａは電池１の支持要素１ａを支持するための連続した支持面を形成している。これにより、電池１は保管部５の内部で吊り下げられる。この種の取り付けによっても、充電のための電池１の自動的な着脱を容易に行うことができる。分配車４内においては、電池は支持要素１ａで支持されるのではなく、底部１ｂが昇降テーブル７ａ上に位置した状態で載置される。電池１を保管部５に対して着脱し、且つ、輸送車２に対しても着脱できるようにするために、昇降テーブル７ａは、分配車４の走行方向Ｆ視において横方向に、すなわち当該走行方向と交差するように着脱方向Ｅに移動することができ、この移動は完全に伸長できる伸縮ユニットを構成する支持アーム７ｂ、中間アーム７ｃ及びガイドアーム７ｄを介して行われる。
分配車４は、レール８ａ上では走行機構４ｄを介して走行し、上端では別の走行機構４ｄを介して上側ガイドレール８ｂ上でガイドされる。
図４は、図２に示した棚ユニット６の端面６ｃを示す図である。この図からわかるように、昇降方向Ｓにおいて、電池保管用のキャリヤレール５ａは棚ユニットのスチール製の構成部材と交互に配置されている。図４では、分配車４は、棚ユニットの下から２番目の段６ａの保管部に電池１を取り付けようとしている。棚ユニット内に電池を配置する過程においては、支持アーム７ｂ及び中間アーム７ｃをやや遠方に伸長させて電池１が完全に保管部５内に位置するようにし、保管部５内の所定位置に到達させることにより、電池１が自動的に電気接続され充電が行われるようにする。保管部５内での昇降は、分配車４の支柱４ｃに沿った着脱装置７の垂直移動によって行われる。
図５は、図４と同様の図であるが、同図では着脱装置７がほぼ完全に下降した状態にある。着脱装置７又はその昇降テーブル７ａは、入れ子式の伸縮ユニットを構成する支持アーム７ｂ、中間アーム７ｃ及びガイドアーム７ｄを介して着脱方向Ｅに完全に伸長されており、従って車両２内に吊り下げられた電池１の下方に位置している。次に、着脱装置７は支柱４ｃに沿って昇降方向Ｓに上昇し、これにより電池１が持ち上げられ輸送車２内の固定状態から取り外される。輸送車２内には支持レール２ｃが設けられており、これは保管部５のキャリヤレール５ａに実質的に対応する。ここで重要なのは、電池１と輸送車２との電気的接続または絶縁が、分配車４の昇降移動のみによって自動的に行われるということである。次に、電池１が昇降テーブル７ａ上に載置され、電池１の支持要素１ａが輸送車２の支持レール２ｃから離されると、電池１が支柱４ｃに対して略対称となるまで昇降テーブル７ａが着脱装置７に向かって着脱方向Ｅに移動する。
特別な場合として、輸送車２が停車している電池交換エリア１０が、空いている保管部５のちょうど反対側に位置しており、したがって着脱装置７が、充電の切れた電池１を着脱方向Ｅに移動させて保管部５内に位置させ、その場で電池を下降させることによって電気接続させ、その後保管部５を離れることができる場合もある。しかしながら、分配車４は通常、空いている保管部５まで電池１を移動させ、充電済みの電池１を受け取り、この電池を電池１の入っていない待機中の輸送車２に供給する。
図６は分配車４の斜視図である。同図では、上側ガイドレール８ｂ及び下側ガイドレール８ａに加えて、着脱装置７の構造が特に明確に示されている。着脱装置７は実質的に昇降テーブル７ａで構成されているが、これ以外の要素を含んでいてもよい。昇降テーブル７ａは、本実施形態においては格子状に形成されており、電池１の底部１ｂを受け取る役割を果たす。昇降テーブル７ａは、長状のキャリヤーとして形成された２つの支持アーム７ｂの間に設けられている。これらの支持アーム７ｂは、中間アーム７ｃを介してガイドアーム７ｄに取り付けられている。ガイドアーム７ｄは支柱４ｃに対して固定されており、中間アーム７ｃはガイドアーム７ｄに沿って着脱方向Ｅに変位可能であり、支持アーム７ｂも中間アーム７ｃ上で変位可能である。従って、昇降テーブル７ａは、入れ子式に、分配車４の輪郭から完全に突出するように、着脱方向Ｅにおける右側又は左側に伸長可能である。これにより、保管部５に対する電池１の所望の着脱又は輸送車２に対する電池１の所望の着脱を行うことができる。
また、着脱装置７は、電池１を水平移動可能とすることにより、着脱装置７の下降移動中およびセンタリング要素が係合する際に、センタリングが容易に行えるように構成されている。一実施形態としては、この構成は、昇降テーブル７ａ上にローラーテーブルを載置しておき、少なくとも最初にセンタリング要素が係合した時にローラーテーブルが作動するようにすることで実現できる。これにより、電池の総重量が非常に大きいにもかかわらず、電池１の所望の水平補償移動をセンタリング動作中に行うことができる。これに代えて、着脱装置７の水平動軸を非駆動状態に切り替えてもよい。
図７は、着脱装置７周辺の拡大図である。同図には、上述の昇降テーブル７ａに加えて支持アーム７ｂも示されており、当該支持アームは昇降テーブル７ａに直接連結されている。中間アーム７ｃ及びガイドアーム７ｄは、支持アーム７ｂと共に完全に伸長できる伸縮ユニットを形成するものであるが、これらは昇降方向Ｓ視において支持アーム７ｂの上方に配置されている。
また、電池１に関しては、カンチレバー状に側方に突出したブラケット状の支持要素１ａが特に明確に示されている。
図８は輸送車２の概略側面図である。同図から特に明らかなように、電池１は受容部２ｄにおける前輪２ａと後輪２ａとの間に配置されており、輸送車２の車両フレーム２ｂの支持レール２ｃを介して吊り下げられている。２つの支持レール２ｃは、水平に延び且つ互いに離間しており、車両フレーム２ｂの所定の高さ位置に取り付けられている。この吊り下げができるように、電池１には上述のように支持要素１ａが設けられており、これらの支持要素がカンチレバー状に側方に突出し、電池１の使用中は輸送車２の支持レール２ｃ上に位置する。このように車両フレーム２ｂ内で電池１をその上部で吊り下げることによって、フォークリフト又は着脱装置７の昇降テーブル７ａが電池１の下方に容易に進入することができ、電池を昇降方向Ｓに持ち上げて輸送車２から自動的にロック解除及び電気接続解除し、着脱方向Ｅに輸送車２から取り出すことができる。
キャリヤレール５ａと同様に、支持レール２ｃにもセンタリング要素が設けられており、電池１を各受容部２ｄ内に下降させる際に、このセンタリング要素によって、支持要素１ａの受容部２ｄに対するセンタリングを行うことができる。これにより、分配車４によって、電池１を保管部５内の比較的正確な位置に載置することができる。このセンタリング要素は、図示しないが、電池１の昇降方向視においてホッパー状に形成されている。好ましい実施形態においては、各支持要素１ａの中央に孔が形成されており、センタリング要素は、垂直方向に延び且つ支持レール２ｃから上方に向かうにつれて円錐形状に先細るピンとして形成される。
上述の輸送車及びこれに関連する電池交換システムは、波止場周辺地域及び道路と鉄道との間の協同一貫輸送におけるＩＳＯコンテナの取り扱いにおいて使用することを意図している。
本発明をコンテナを輸送するための地上輸送車について説明したが、これ以外の重量物の輸送、例えば冶金、鉄鋼、圧延などにおいて板状あるいはコイル状の金属材などを輸送することも可能である。
１ 電池
１ａ 支持要素
１ｂ 底部
２ 輸送車
２ａ 車輪
２ｂ 車両フレーム
２ｃ 支持レール
２ｄ 受容部
３ 昇降プラットホーム
４ 分配車
４ａ 第１分配車
４ｂ 第２分配車
４ｃ 支柱
４ｄ 走行機構
５ 保管部
５ａ キャリヤレール
６ 棚ユニット
６ａ 棚ユニットの段
６ｂ 長手側部
６ｃ 端面
７ 着脱装置
７ａ 昇降テーブル
７ｂ 支持アーム
７ｃ 中間アーム
７ｄ ガイドアーム
８ 走行路
８ａ レール
８ｂ ガイドレール
９ フォークリフト
１０ 電池交換エリア
１０ａ 第１交換エリア
１０ｂ 第２交換エリア
１１ 境界線
１１ａ 第１ゲート
１１ｂ 第２ゲート
１１ｃ 第３ゲート
１２ 交換ゾーン
１３ａ 第１交換走行路
１３ｂ 第２交換走行路
１４ 作業エリア
Ｅ 着脱方向
Ｆ 走行方向
Ｓ 昇降方向
Ｔ 長手方向
Ｒ 長手方向延長線

Claims (17)

  1. 地上輸送車（１）、特に、ＩＳＯコンテナ用の自動運転式大型輸送車（１）の電池を交換するためのシステムであって、
    電池（１）を保管するための保管部（５）と、
    交換可能な電池（１）を受容するための受容部（２ｄ）を備える少なくとも１つの地上輸送車（２）と、
    電池交換エリア（１０）に位置する輸送車（２）の前記受容部（２ｄ）と前記保管部（５）との間で電池（１）を輸送するための少なくとも１つの着脱装置（７）と、を備え、
    前記保管部（５）又は前記受容部（２ｄ）にはセンタリング要素が設けられており、これにより前記着脱装置（７）の電池取り付け動作に応じて前記電池（１）が前記保管部（５）又は前記受容部（２ｄ）に対して位置合わせされるように構成されている、システム。
  2. 前記電池（１）は、前記着脱装置（７）によって前記保管部（５）又は前記受容部（２ｄ）内に吊り下げられたり前記保管部又は前記受容部から取り外されたりできるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記電池（１）には、その両側面から横方向に突出する支持要素（１ａ）が設けられており、前記保管部（５）にはキャリヤレール（５ａ）が設けられている一方、前記受容部（２ｄ）には支持レール（２ｃ）が設けられており、前記保管部（５）又は前記受容部（２ｄ）に電池（１）が位置する際には、前記支持要素（１ａ）が前記キャリヤレール又は前記支持レール上に載置される、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記電池１が昇降方向（Ｓ）に移動可能であることにより、前記電池（１）が前記保管部（５）又は前記受容部（２ｄ）に対して着脱できる構成とされている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のシステム。
  5. 前記電池（１）は、前記着脱装置（７）の下降移動に応じて、前記センタリング要素を介して前記保管部（５）又は前記受容部（２ｄ）に対して位置合わせされる、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記着脱装置（７）は、前記電池（１）を水平移動可能とすることにより、着脱装置（７）の下降移動中に前記センタリング要素が係合した際にセンタリングが容易に行えるように構成されている、請求項４又は５に記載のシステム。
  7. 前記電池（１）は、昇降方向（Ｓ）への移動によって自動的に前記保管部（５）及び前記受容部（２ｄ）内で電気絶縁又は電気接続される、請求項４〜６のいずれか１つに記載のシステム。
  8. 前記着脱装置（７）は前記電池（１）を支持するための支持アーム（７ｂ）を有し、当該支持アームは、前記分配車（４）の走行路（８）方向視において横方向に、前記保管部（５）の着脱方向（Ｅ）及び電池交換エリア（１０）の方向に進退動可能である、請求項１〜７のいずれか１つに記載のシステム。
  9. 前記電池（１）は鉛畜電池として構成されており、前記保管部（５）には充電装置が設けられており、充電処理中に適量の精製水を前記電池（１）に供給する、請求項１〜８のいずれか１つに記載のシステム。
  10. 前記電池（１）は、鉛畜電池として構成されており、重量が少なくとも６トン、好ましくは８〜９トンである、請求項１〜９のいずれか１つに記載のシステム。
  11. 前記分配車（２）は自動モードで作動する、請求項１〜１０のいずれか１つに記載のシステム。
  12. 複数の保管部（５）が並んで設けられており、前記着脱装置（７）は前記複数の保管部（５）及び走行路（８）に沿って走行可能な分配車（４）に設けられており、前記輸送車（２）用の少なくとも１つの電池交換エリア（１０）が前記走行路（８）に隣接して設けられている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のシステム。
  13. 少なくとも１つの電池交換エリア（１０）が前記走行路（８）をはさんで前記保管部（５）の反対側に設けられている、請求項１〜１２のいずれか１つに記載のシステム。
  14. 少なくとも１つの電池交換エリア（１０）が前記走行路（８）に隣接して前記保管部（５）の延長線上に設けられている、請求項１〜１３のいずれか１つに記載のシステム。
  15. ２つ以上の電池交換エリア（１０）が、前記走行路（８）をはさんで前記保管部（５）の反対側及び／又は前記走行路（８）に隣接して前記保管部（５）の延長線上に設けられている、請求項１２又は１４に記載のシステム。
  16. 前記保管部（５）は上下に積み重なった複数の段（６ａ）を有する棚ユニット（６）内に形成されており、前記分配車（４）は棚ユニット用供給装置として構成されている、請求項１〜１５のいずれか１つに記載のシステム。
  17. 前記電池交換エリア（１０ａ、１０ｂ）の近傍にはセンサーが設けられており、当該センサーによって前記着脱装置（７）に対する前記輸送車（２）の位置を特定することができ、前記輸送車（２）の特定された位置に基づいて、前記電池交換エリア（１０ａ、１０ｂ）内の前記輸送車（２）に対する前記着脱装置（７）の配置を修正可能である、請求項１〜１６のいずれか１つに記載のシステム。
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