JP2582642B2 - 無人搬送車のバッテリー自動交換装置 - Google Patents

無人搬送車のバッテリー自動交換装置

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JP2582642B2 JP1181640A JP18164089A JP2582642B2 JP 2582642 B2 JP2582642 B2 JP 2582642B2 JP 1181640 A JP1181640 A JP 1181640A JP 18164089 A JP18164089 A JP 18164089A JP 2582642 B2 JP2582642 B2 JP 2582642B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、バッテリー自動交換装置に係り、特に、物
品類搬送システムにおいてバッテリーを駆動源とする無
人搬送車のバッテリー自動交換装置に関する。
「従来の技術および発明が解決しようとする課題」 無人化工場においては、無人搬送車によりすべての搬
送輸送が自動的になされる。
この様な無人搬送車は、バッテリーを駆動源としてお
り、すべての自動化作業がホストコンピューターの指令
によって成される。従って、バッテリーが最終放電電圧
以下になるまで放電すれば、すなわち、過放電状態にな
れば、無人搬送車は動作を停止し作業が中断されるとい
う問題点を生じてくる。
バッテリーの過放電により発生するこの様な問題点を
解消するため、バッテリー放電状態をチェックして知ら
せる装置とバッテリー再充電装置が提案されているが、
これらは相互関連性がなく、かつ自動的に交換を行うこ
とがなされず無人化工場では十分満足した効果が期待で
きない。
最近では上記諸般の問題点を解消するためバッテリー
放電時その放電状態をチェックし、バッテリーを自動的
に交換できる装置が工夫開発され、ロボットと回転ラッ
クを用いてなるバッテリー自動交換装置が知られてい
る。
この方式では、ロボットと回転ラックを用いることに
よりその構造が複雑でかつ、設備のコストの面からも経
済性が欠けている点が、問題点として指摘されており種
々な工夫すべき課題を有している。
本発明は、上記諸般の問題点等を鑑み発明されたもの
で、バッテリーの自動交換が可能となりかつ、構造が簡
単な無人搬送車のバッテリー自動交換装置を提供するこ
とを目的とする。
「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、本発明の無人搬送車のバッ
テリー自動交換装置は、 無人搬送車に搭載されるバッテリーを無人搬送車に対
し着脱するバッテリー着脱部と、 バッテリー着脱部で取り外されたバッテリーを水平移
送するバッテリー水平移送部と、 水平移送部により水平移送されたバッテリーを上方へ
移送させる昇降部と、 固定された充電ソケットを有し昇降部により上方に移
送されたバッテリーを上記充電ソケットにより充電する
バッテリー充電部と、 バッテリー充電部で充電されたバッテリーをバッテリ
ー着脱部に移送する降下部とを 具備することを特徴とするものである。
また、好ましくは、この発明の無人搬送車のバッテリ
ー自動交換装置は、 上記バッテリー着脱部が、水平移動する移動子を有す
るロッドレスシリンダーと、ロッドレスシリンダーの移
動子に固定されておりバッテリー着脱時にバッテリーと
係合するフックと、ロッドレスシリンダーを上下に昇降
させる空圧シリンダーとを具備することを特徴とするも
のである。
さらに、好ましくは、この発明の無人搬送車のバッテ
リー自動交換装置は、 上記昇降部が、ほぼ垂直に立設されたボールスクリュ
ーと、ボールスクリューを回転させる駆動手段と、上記
バッテリーが載置されてボールスクリューの回転に伴っ
て上下に昇降される昇降プレートとを具備することを特
徴とするものである。
「作用」 無人搬送車が、バッテリー着脱部に到着すれば、バッ
テリーはバッテリー着脱部において搬送車から取り外さ
れ、水平移送部で水平移送され、昇降部に到達する。そ
こで、バッテリーは昇降部上方に移送され、バッテリー
充電部において固定された充電ソケットによって充電さ
れる。バッテリー充電部で充電されたバッテリーが降下
部によって下方に移送され、バッテリー着脱部において
搬送車に装着される。
「実施例」 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明す
る。
第１図は本発明の実施例の無人搬送車のバッテリー自
動交換装置の使用されるシステムを示す図にであって、
同図において、無人搬送車１はホストコンピューター２
の指令によって一定のルート（軌道）３に沿って移動す
る。
無人搬送車１には、通常バッテリー放電感知回路（図
示せず）が内蔵されている。このシステムでは、無人搬
送車１がルート３に沿って移動中、無人搬送車１のバッ
テリー４が過放電すると、前記バッテリー放電感知回路
によりその状態が感知され、ホストコンピューター２に
その信号を送る様に設計されている。
前記バッテリー放電感知回路によって、バッテリー過
放電状態という信号がホストコンピューターに伝えられ
るとホストコンピューター２は無人搬送車１をルート３
より離脱させバッテリー再充電ステーション（バッテリ
ー自動交換装置）５に送る。バッテリー再充電ステーシ
ョン５に無人搬送車１が到着した時、その信号が制御ユ
ニット６に伝達されバッテリー再充電ステーション５を
動作させることになる。
バッテリー再充電ステーション５には、第２図に示す
様に、無人搬送車１が到着しバッテリーの着脱の行われ
るバッテリー着脱部Ｅと、交換用の充電済みバッテリー
をバッテリー着脱部Ｅに移送するための降下部Ｐと、無
人搬送車１から抜き取られたバッテリーを移送していく
水平移送部Ｔと、水平移送部Ｔから移送されてきた再使
用可能なバッテリーを充電させるために上方へ移送する
昇降部Ｓと、昇降部Ｓで移送されてきたバッテリーを充
電して降下部Ｐに移送するバッテリー充電部Ｒとが設け
られている。
降下部Ｐは、第２図、第３図に示すように、垂直に立
設された支持フレーム18に、駆動手段M3によって回転さ
れるボールスクリュー19、及び支持棒27が垂直に立設さ
れて、このボールスクリュー19に昇降プレート20がボー
ルナット結合方式によって水平に支持されることによっ
て設けられている。支持棒27により、昇降プレート20は
回動せずに安定した上下運動を行うことができる。
昇降プレート20の下方には、昇降プレート11が水平に
ボールスクリュー19、支持棒27の間を通るよう昇降プレ
ート20より延出するよう配置されている。また、昇降プ
レート11の両端には、一対のブラケット７が、昇降プレ
ート20よりも上方に突出するように固定されている。両
ブラケット７の間を結ぶように、ロッドレスシリンダー
８の棒状の固定子が、両ブラケット７の間に固定設置さ
れている。ロッドレスシリンダー８の移動子には、一方
のブラケット７と対向するフック９が取り付けられてい
る。このフック９は、無人搬送車１からのバッテリーの
着脱のため後述するバッテリーの係止具Ｈと係合するも
のである。フック９はロッドレスシリンダー８の作動に
従い、その固定子に沿って往復できる。昇降プレート11
は、空圧（空気圧力）シリンダー10により、昇降プレー
ト20に対し上下に昇降することが可能となっている。上
記の昇降プレート11、空圧シリンダー10、ブラケット
７、ロッドレスシリンダー８、フック９は、無人搬送車
１が到着する降下部Ｐの下部において、バッテリーの着
脱を行うバッテリー着脱部Ｅを構成している。
プレート20の上面かつ、ロッドレスシリンダー８の両
側には、駆動手段SMを駆動源とする一対のコンベヤー12
が設けられている。このコンベヤー12は、無人搬送車１
から抜き取られたバッテリーを移送していくためのもの
である。
また、降下部Ｐに平行に降下部Ｐから離間した位置
に、第２図に示すように、前述の昇降部Ｓが設けられて
いる。昇降部Ｓは、支持フレーム17を有し、支持フレー
ム17には、駆動手段M2により回転されるボールスクリュ
ー16が垂直に立設されている。ボールスクリュー16に
は、昇降プレート15が水平に配置されている。昇降プレ
ート15の上には、上記の降下部Ｐのコンベヤー12と同様
の一対のコンベヤー14が、駆動手段M1により駆動される
ように、設けられている。従って、駆動手段M2が駆動さ
れ、ボールスクリュー16が回転すれば昇降プレート15が
上下に昇降するに従ってコンベヤー14も一緒に昇降す
る。
降下部Ｐと昇降部Ｓとの間を結ぶように、駆動手段Ｍ
によって作動する一対のコンベヤー13が水平に設けら
れ、上記のコンベヤー12,13,14は、昇降プレート20およ
び昇降プレート15が、それぞれ、降下部Ｐと昇降部Ｓの
所定の下部にある時、互いに長手方向の延長線上に位置
するように配置されており、バッテリー水平移送部Ｔを
なしている。
支持フレーム17,18の間の上側部には、前述のバッテ
リー充電部Ｒが設けられている。バッテリー充電部Ｒに
は、第２図に示すように、駆動手段M4,M5,M6によりそれ
ぞれ駆動され、再使用するバッテリーを充電して昇降部
Ｓから降下部Ｐまで移送するためのコンベヤー24,25,26
が設けられている。これらコンベヤー24,25,26の下方に
は、第５図に示すように、充電ソケット21が上方を向い
て先端に設けられている空圧シリンダー22が、固定プレ
ート23に複数個設けられている。充電ソケット21は、空
圧シリンダー22の上方へ向けて突出して固定された非導
電性物質からなる基部21bと、その先端へ固定された良
導電性物質からなる部分とからなる。この良導電性物質
からなる部分なは、電源に接続されている充電用電線21
aが接続されている。バッテリー充電時には、空圧シリ
ンダー22が作動して充電ソケット21が、第５図二点鎖線
で示すように上昇し、それ以外の時は充電ソケット21は
実線で示すように下降した状態となっている。
本発明の第２図に示した実施例においては、充電個所
が３個所ではあるが、これに限定されることなく、必要
に応じて増加または減少させることが出来るのは言うま
でもない。
第４図は、本発明に使用される無人搬送車１を示す平
面図であって、無人搬送車１は本発明を実現するに好適
なバッテリーＢを有してその駆動力を得ている。このバ
ッテリーＢは、一端に接続端子Ｌが突設されているバッ
テリー本体の、他端に前述のロッドレスシリンダー８に
設けられたフック９が係止でき得る係止具Ｈが固定設置
されて形成されている。また、無人搬送車１には接続端
子Ｌが接続されるジャックＪが設けられている。ジャッ
クＪとしては通常パナナ状のジャックが用いられる。
さらに、バッテリー昇降部Ｓの外側には、コンベヤー
14と直列配置される回収コンベヤー28が設置されてい
る。この回収コンベヤー28は、水平移送部Ｔから移送さ
れてきたバッテリーのうち再使用不可能なものを回収す
るためのもので、駆動手段M0によって駆動される。
この様な構成の無人搬送車のバッテリー自動交換装置
を有するシステムでは、前述の如く無人搬送車１がバッ
テリー再充電ステーション５のバッテリー着脱部Ｅに到
着すれば、その到着信号が制御ユニット６に伝達されス
テーション５を作動させる。すなわち、バッテリーはバ
ッテリー着脱部Ｅにおいて搬送車１から抜き取られ、水
平移送部Ｔで移送され、昇降部Ｓで再使用可能か否か判
断される。バッテリーが再使用可能であれば、昇降部Ｓ
で上方に移送されて、バッテリー充電部Ｒで充電され
る。バッテリー充電部Ｒでは、既に充電された別のバッ
テリーが待機しており、この充電済みバッテリーが降下
部Ｐによって下方に移送され、バッテリー着脱部Ｅにお
いて搬送車１に装着される。
以下、上記作動状態について第６図、第７図を参照し
て詳細に説明すると次の通りである。初期のシステム待
機状態で（ステップ101）、コンベヤー24,25,26のうち
最も降下部Ｐに近いコンベヤー26に充電済みバッテリー
Ｂが有るか否かをセンサーb4で調べ（ステップ102）、
なければ駆動手段M4,M5,M6を動作させ（ステップ10
3）、再びバッテリーＢがコンベヤー26に有るか否かを
調べ（ステップ104）、バッテリーＢがコンベヤー26に
到着すれば駆動手段M4,M5,M6を停止させた後（ステップ
105）、システム待機状態へ帰還できる様にする。
もし、ステップ102でバッテリーＢがコンベヤー26に
有ればセンサーb3でコンベヤー25にバッテリーＢが有る
か否かを調べ（ステップ106）、バッテリーＢがコンベ
ヤー25に無ければ駆動手段M4,M5を駆動させた後（ステ
ップ107）、コンベヤー25にバッテリーＢが有るか否か
をセンサーb3で調べ（ステップ108）、バッテリーＢが
コンベヤー25に到着すれば駆動手段M4,M5の動作を停止
させた状態で（ステップ109）、システム待機状態に帰
還できるようにする。
一方、コンベヤー25にバッテリーＢが有ればバッテリ
ー着脱部Ｅに無人搬送車が到着したかをセンサーb1によ
って調べ（ステップ110）、到着していれば次の様にバ
ッテリー離脱動作を行う（ステップ111）。すなわち、
ロッドレスシリンダー８を作動させフック９を前進させ
た後、空圧シリンダー10を作動させ昇降プレート11を上
昇させる。
無人搬送車１に装着されたバッテリーＢの係止具Ｈ上
にフック９が位置している状態で、空圧シリンダー10が
作動して昇降プレート11を上昇させることによりフック
９が係止具Ｈに係止されることになる。この状態でロッ
ドレスシリンダー８を作動させフック９を後進させるこ
とにより、バッテリーＢを引き出すことができる。
この場合、バッテリーＢのケーシングの底面にキャス
タ等を設けておけば円滑な作動をなすことが出来る。フ
ック９によって引き出されたバッテリーＢはロッドレス
シリンダー８の両側に設けられているコンベヤー12に置
くことが出来る。
バッテリーＢを引き出した状態をリミットスイッチLM
1で感知すれば（ステップ112）、空圧シリンダー10を作
動させ昇降プレート11を降下させ、さらに空圧シリンダ
ー10の作動を停止し駆動手段SMを、バッテリーＢを昇降
部Ｓ側へ移送するため、正回転動作させて、バッテリー
Ｂを昇降部Ｓ側に移送する（ステップ113）。
そして駆動手段SMによりコンベヤー12が作動しバッテ
リーＢの昇降部Ｓ側への移動がリミットスイッチLM2を
オンすれば（ステップ114）、コンベヤー13用駆動手段
Ｍが動作し、駆動手段SMの動作が停止し、コンベヤー13
が作動できる様にする（ステップ115）。
コンベヤー13に沿って移動するバッテリーＢがリミッ
トスイッチLM3をオンすれば（ステップ116）、コンベヤ
ー14用駆動手段M1を正回転方向にオンした後、駆動手段
Ｍを停止させコンベヤー14を通してバッテリーＢが移動
する様にする（ステップ117）。
リミットスイッチLM4によりバッテリーＢの移動が確
認されれば（ステップ118）、駆動手段M1の動作を中断
させ（ステップ119）、コンベヤー14上でバッテリーＢ
の再充電可能の如何を検査し（ステップ120）、不可能
な場合には駆動手段M1,M0を同時に動作させ（ステップ1
21）、コンベヤー14と回収コンベヤー28によりバッテリ
ーＢを回収することになり、バッテリーＢの回収の済ん
だ状態をリミットスイッチLM0で感知し（ステップ12
2）、駆動手段M1,M0の動作を中断させた後（ステップ12
3）、システム待機状態に帰還できるようにする。
一方、再充電可能の場合は駆動手段M3を正回転する様
に動作させ（ステップ124）、降下部Ｐの昇降プレート2
0がボールスクリュー19により上向き移動するようにす
る。昇降プレート20が完全に移動したことを、リミット
スイッチLM7が感知すれば（ステップ125）、駆動手段M3
の動作を中断させ（ステップ126）、充電が完了した昇
降プレート20にバッテリーＢを搭載できるように用意す
る。
さらに、駆動手段M2を正回転駆動させ昇降プレート15
が上昇する様にし、充電しようとするバッテリーＢがコ
ンベヤー14に搭載されたままの状態で上昇する（ステッ
プ127）。
コンベヤー14が上昇し、その位置がコンベヤー24と水
平状態になればこれをリミットスイッチLM5が感知する
（ステップ128）。
以下、第７図を参照して説明する。この後、ステップ
128に従い、駆動手段M2の動作を中断させコンベヤー14
の上昇を中断すると共に、駆動手段M1を逆回転動作させ
コンベヤー14を逆方向移動（バッテリー充電部Ｒ側への
移動）させる（ステップ129）。
コンベヤー14が逆方向移動することによりバッテリー
Ｂが後進しリミットスイッチLM6を接続する様になれば
（ステップ130）、駆動手段M4,M5,M6も同時に動作しな
がらコンベヤー24,25,26が回転する様にした後、駆動手
段M1の動作を中断させコンベヤー14の逆回転が中断され
る様にする（ステップ131）。この際、コンベヤー24,2
5,26に充電中のバッテリーＢがセンサーb4により感知さ
れるまで移動するようにし（ステップ132）、駆動手段M
4,M5,M6の駆動を停止させコンベヤー24,25,26の回転が
停止する（ステップ133）。
駆動手段M1の動作が終了した後、駆動手段M2を逆回転
駆動させ昇降プレート15、コンベヤー14が下方に移動さ
せ（ステップ134）、コンベヤー14がコンベヤー13と同
じ高さになるまで移動したことをリミットスイッチLM4
によって感知すれば（ステップ135）、駆動手段M2が動
作を停止する様にする（ステップ136）。
そして、バッテリーＢがコンベヤー26に位置すること
により空圧シリンダー22を作動させ充電棒21を上昇させ
る（ステップ137）。
充電棒21が上昇し、バッテリーＢの接続端子Ｌに接臆
されたか否かを確認し（ステップ138）、接続されてい
れば空圧シリンダー22の作動を停止させる（ステップ13
9）。この状態で、通常と同一の充電方式で、バッテリ
ーＢを充電させる（ステップ140）。
バッテリーＢに充電が完了したか否かを確認し（ステ
ップ141）、完了しておれば空圧シリンダー22を作動さ
せ充電棒21を降下させ（ステップ142）、降下が完了し
たことを確認し（ステップ143）、空圧シリンダー22の
作動を停止させる（ステップ144）。
再充電すべきバッテリーＢが多数個ありコンベヤー2
4,25でもバッテリーＢが充電される場合でも前述の同一
方式で用いられる。
コンベヤー26上で充電が完了し空圧シリンダー22が降
下すれば駆動手段M6は正回転、駆動手段SMを逆回転動作
させ、コンベヤー26上のバッテリーＢを、前述のように
コンベヤー26と同じ高さであるコンベヤー12に移送し
（ステップ145）、コンベヤー12にバッテリーＢが完全
に移動されリミットスイッチLM7をオンすれば（ステッ
プ146）、駆動手段SMの動作を停止しながら駆動手段M3
を逆回転動作させる（ステップ147）。この時、降下部
Ｐの昇降プレート20は、ボールスクリュー19にボールナ
ット結合されたまま上昇しているため、駆動手段M3によ
りボールスクリュー19が逆回転することにより昇降プレ
ート20が下向きに移動する。
昇降プレート20が下方へ完全に移動してリミットスイ
ッチLM1をオンすれば（ステップ148）、駆動手段M3の動
作を停止させる（ステップ149）。バッテリーを降下さ
せた後、空圧シリンダー10を作動させ昇降プレート11を
上昇させ（ステップ150）、昇降プレート11が完全に上
昇する時間（３秒）待機する（ステップ151）。
昇降プレート11が完全に上昇し、フック９をバッテリ
ーＢの係止具Ｈに係止させると共に、ロッドレスシリン
ダー８を作動させフック９がバッテリーＢを押しこみ
（ステップ152）。バッテリーＢを無人搬送車１に安全
に装着させる。このバッテリーＢを装着するまでの時間
（５秒）待機する（ステップ153）。
バッテリーＢが無人搬送車１に装着された後、ロッド
レスシリンダー８の作動を停止させ後退する様にし（ス
テップ154）、空圧シリンダー10を作動させ昇降プレー
ト11を降下させる（ステップ155）。このようにして、
バッテリーＢの接続端子ＬがジャックＪの内に押し込ま
れて接続された状態で、バッテリー交換が成される。
以上の様に、この実施例のバッテリー自動交換装置に
よれば、バッテリーの過放電状態を感知して、自動的に
充電交換することにより従来の諸般問題点を解消するこ
とができ、かつ充電ソケットが固定プレートに設置され
バッテリーのみを移送する構成のために、構造が簡単で
製造コストが低減できる利点がある。
「発明の効果」 この発明の無人搬送車のバッテリー自動交換装置は、
以下のような優れた効果を発揮する。
すなわち、本発明による無人搬送車のバッテリー自動
交換装置は、バッテリーの過放電状態を感知して、自動
的にバッテリーを充電交換することにより、従来の諸般
問題点を解消することができる。
しかも、充電ソケットが固定されバッテリーのみを移
送する構成のため、構造が簡単で製造コスト、設置コス
トが低減できる利点である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の無人搬送車のバッテリー自動交換装置
の使用されるシステムの表す概略図、第２図は本発明の
バッテリー自動交換装置の構成を示す図、第３図は本発
明のバッテリー自動交換装置の要部を示す斜視図、第４
図は本発明を実現するための無人搬送車の平面図、第５
図は本発明によるバッテリー充電時の充電ソケットの昇
降動作を示す作動説明図、第６図は本発明の作動状態を
示すフローチャート、第７図は第６図の続きの本発明の
作動状態を示すフローチャートである。 Ｅ……バッテリー着脱部、 Ｔ……バッテリー水平移送部、 Ｓ……昇降部、 Ｒ……バッテリー充電部、 Ｐ……降下部、 ８……ロッドレスシリンダー、 ９……フック、 10,22……空圧シリンダー、 12,13,14……コンベヤー、 15,20……昇降プレート、 16……ボールスクリュー、 21……充電ソケット M2……駆動手段。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】無人搬送車に搭載されるバッテリーを無人
    搬送車に対し着脱するバッテリー着脱部（Ｅ）と、バッ
    テリー着脱部で取り外されたバッテリーを水平移送する
    バッテリー水平移送部（Ｔ）と、水平移送部により水平
    移送されたバッテリーを上方へ移送させる昇降部（Ｓ）
    と、固定された充電ソケット（21）を有し昇降部により
    上方に移送されたバッテリーを上記充電ソケット（21）
    により充電するバッテリー充電部（Ｒ）と、バッテリー
    充電部で充電されたバッテリーをバッテリー着脱部に移
    送する降下部（Ｐ）とを具備することを特徴とする無人
    搬送車のバッテリー自動交換装置。
  2. 【請求項２】上記バッテリー着脱部（Ｅ）は、水平移動
    する移動子を有するロッドレスシリンダー（８）と、ロ
    ッドレスシリンダーの移動子に固定されておりバッテリ
    ー着脱時にバッテリーと係合するフック（９）と、ロッ
    ドレスシリンダーを上下に昇降させる空圧シリンダー
    （10）とを具備することを特徴とする請求項１記載の無
    人搬送車のバッテリー自動交換装置。
  3. 【請求項３】上記昇降部（Ｓ）は、ほぼ垂直に立設され
    たボールスクリュー（16）と、ボールスクリュー（16）
    を回転させる駆動手段（M2）と、上記バッテリーが載置
    されてボールスクリュー（16）の回転に伴って上下に昇
    降される昇降プレート（15）とを具備することを特徴と
    する請求項１記載の無人搬送車のバッテリー自動交換装
    置。
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