JP2008283739A - 搬送装置 - Google Patents

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征弘 林
Mitsuyoshi Kuroda
光義 黒田
Hisashi Onishi
寿 大西
Munenori Ooshima
宗訓 大島
Masaki Nishii
雅紀 西井
Junichi Ito
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Abstract

【課題】バッテリステーション側に交換のための機構や動力源を設けることなく、充電状態が低下したバッテリを効率的に交換する。
【解決手段】搬送装置は、2つのバッテリのうち、1つのバッテリからの電力供給により動作する。使用中のバッテリの充電状態が定期的に検出され、所定の充電量以下となった場合は、他のバッテリからの電力を利用してバッテリの交換が行われる。即ち、搬送装置は、他のバッテリからの動力によりバッテリステーションに移動し、充電不足となったバッテリと、バッテリステーションに用意されている充電済みのバッテリとを交換する。よって、搬送装置自身でバッテリの交換が可能となり、充電不足となったバッテリを交換するための機構などをバッテリステーションに設ける必要がない。
【選択図】図2

Description

本発明は、バッテリからの電力供給により軌道上を走行する搬送装置に関する。
バッテリを搭載し、当該バッテリからの電力供給により走行する搬送車が知られている。特許文献1には、搬送車に複数個のバッテリを搭載し、バッテリが予定量放電すると、ステーションにおいて充電済みのバッテリと一括交換するシステムが記載されている。また、特許文献2には、放電したバッテリを無人車から取り出し、充電済みバッテリと積み替える移載装置が記載されている。
特公平7−34370号公報 特開平5−294147号公報
特許文献1の装置では、搭載していた複数のバッテリを一括交換するため、交換作業に時間を要し、搬送車が走行できない時間が増加するという不具合がある。また、特許文献1及び2に記載の装置では、バッテリの交換のための動力源をステーション側に用意しなければならない。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、バッテリステーション側に交換のための機構や動力源を設けることなく、充電状態が低下したバッテリを効率的に交換することを課題とする。
本発明の1つの観点では、搬送装置は、少なくとも第1及び第2の2つのバッテリと、第1のバッテリの充電状態を評価する充電状態評価部と、前記バッテリを保持するとともに、使用中のバッテリの充電状態が所定充電量以下と評価された場合に、第2のバッテリからの電力供給により動作し、前記第1のバッテリの交換を行う交換機構と、を備える。
上記の搬送装置は、第1及び第2の2つのバッテリのうち、第1のバッテリからの電力供給により動作する。使用中の第1のバッテリの充電状態が定期的に評価検出される。バッテリの充電状態の評価は、バッテリの使用時間から残量を推定する方法や、直接バッテリの電圧低下を計測する方法などが適用できる。第1のバッテリが所定の充電量以下となった場合は、第2のバッテリからの電力を利用して第1のバッテリの交換が行われる。よって、搬送装置自身でバッテリの交換が可能となり、充電不足となったバッテリを交換するための機構などをバッテリステーションに設ける必要がない。
上記の搬送装置の一態様では、前記充電状態評価部は、第1のバッテリの充電状態を検出する充電状態検出部を備える。これにより、バッテリの電圧などにより、バッテリの充電状態を直接的に検出することができる。
上記の搬送装置の他の一態様は、使用中のバッテリの充電状態が所定充電量以下となった場合に、動力源を前記第1のバッテリから第2のバッテリに切り替える切り替え部を備える。これにより、バッテリの切り替え後に、充電量が十分なバッテリの電力を用いてバッテリの交換が可能となる。また、搬送車は、バッテリ交換に要するわずかな時間を除き、休止することなく連続的に搬送作業を継続することができる。
上記の搬送装置の他の一態様は、前記切り替え部による切り替え後の第2のバッテリからの電力供給により、搬送装置をバッテリステーションまで移動させる移動機構を備える。この態様では、切り替え後のバッテリの電力を用いて搬送装置がバッテリステーションまで走行し、自動的にバッテリを交換する。
上記の搬送装置の他の一態様では、前記交換機構は、前記第1のバッテリをバッテリステーションに配置するとともに、前記バッテリステーションに配置されている充電済みの第3のバッテリを搭載する。これにより、バッテリステーション側に交換機構や作業員を用意することが不要となる。また、搬送要求が少ない時間を選んで交換作業を実施することにより、システム全体の稼働率を低減させることなく運用が可能となる。
好適な例では、前記交換機構は、前記バッテリを把持するグリッパと、前記グリッパを昇降させる昇降機構と、を備える。また、他の好適な例では、前記バッテリの数は2つであり、前記交換機構はバッテリ毎に1つ設けられており、前記交換機構は、搬送装置の前後又は左右に1つずつ設けられている。バッテリ1つずつを搬送装置の前後又は左右に保持することにより、搬送装置の重量バランスを維持することができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態による搬送システム1の概略を示す。搬送システム1は、ガイドレールなどの軌道5上を搬送車10が自立走行する天井搬送システムである。搬送車10は、本発明による搬送装置に相当し、被搬送物である荷物4を把持して走行する。荷物4は、複数のベルト11の先端に設けられた把持装置12などにより把持される。搬送車10は、ベルト11を引き出すことにより荷物4を下降させ、ベルト11を巻き取ることにより荷物を上昇させる。なお、把持装置12は、荷物をアームなどにより横方向から挟持する機構、荷物に設けられたホールド部にアームなどを引っかけて保持する機構、荷物を吸着又は磁力により保持する機構など各種の方式とすることができる。
搬送車10は、軌道5に沿って自身を走行させるための移動機構13を備える。移動機構13の方式は、モータにより車輪を駆動させる方式、リニアモータ方式など各種の方式とすることができる。図1では、搬送車10は移動機構13により矢印方向に進行する。
搬送車10は、動力源として2つのバッテリ25a、25bを備える。以下、いずれか一方を指すときには参照符号に添え字を付して「バッテリ25a」のように表記し、2つのバッテリの両方を指すときには添え字を省略して「バッテリ25」のように表記する。バッテリ25から供給される電力により、搬送車10は軌道5上を走行するとともに、作業ステーションに行って荷物4の昇降を行う。また、後述するように、一方のバッテリ25は他方のバッテリ25の交換に要する動力の供給源にもなる。
図2(A)、(B)にバッテリ25の保持及び交換方法を概略的に示す。搬送車10はバッテリ保持部20を有する。バッテリ25は、バッテリ保持部20内に収容され、保持されている。この例では、図2(B)に示すように、バッテリ保持部20は搬送車10の側面に設けられている。具体的に、バッテリ25はグリッパ27により把持されており、グリッパ27は巻き取り式のベルト22の下端に設けられている。通常は、ベルト22は巻き上げられた状態にあり、バッテリ25はグリッパ27により把持された状態でバッテリ保持部20内に収容されている。
図3に搬送車10のバッテリ交換に関連する要素の機能ブロックを示す。搬送車10は、移動機構13と、バッテリ保持部20と、制御部30とを備える。バッテリ保持部20は、充電状態評価部31と、切り替え部32と、交換機構33とを備える。充電状態評価部31と切り替え部32は、2つのバッテリ25a、25bに接続されている。
切り替え部32は、2つのバッテリ25a、25bのうちの1つを交換機構33、移動機構13及び図示しない搬送車10内のその他の機構に接続している。いま、バッテリ25aを使用中であると仮定すると、切り替え部32はバッテリ25aを交換機構33及び移動機構13などに接続し、それらに電源供給している。
充電状態評価部31は、使用中のバッテリ25の充電状態、即ち残量を評価し、残量を示す信号を制御部30へ送る。制御部30は、使用中のバッテリの残量が所定レベル以下となったときに、切り替え部32を制御し、使用中のバッテリ25aを、もう1つのバッテリ25bに切り替える。即ち、上記の交換機構33、移動機構13などの動力源を使用中のバッテリ25aからもう1つのバッテリ25bに切り替える。なお、前述のように充電状態の評価方法としては、バッテリの使用時間から残量を推定する方法や、直接バッテリの電圧低下を検出する方法などが挙げられる。よって、搬送車10の走行時間などに基づいてバッテリ残量が所定レベル以下になったと判断してもよい。
以下、バッテリ交換の手順について説明する。図4は、バッテリ交換処理のフローチャートである。この処理は、主として制御部30により定期的に繰り返し実行される。いま、2つのバッテリ25a、25bのうち、使用中のバッテリ25aの充電状態が所定以下、即ちバッテリ残量が所定レベル以下になったものとする。また、搬送車10に搭載済みで使用中であるバッテリをバッテリ25aとし、搬送車10に搭載済みであり、かつ、使用中でない充電済みのバッテリをバッテリ25bとし、バッテリステーション40に用意されている充電済みのバッテリをバッテリ25cとする。
まず、充電状態評価部31は現在使用中のバッテリ25aの充電状態をチェックする(ステップS101)。使用中のバッテリ25aが所定充電量以下でない場合(ステップS102;No)、バッテリを交換する必要はないので、処理は終了する。
一方、使用中のバッテリ25aが所定充電量以下である場合(ステップS102;Yes)、制御部30は切り替え部32を制御してバッテリ25を切り替える(ステップS103)。即ち、交換機構33や移動機構13などの電力供給源を、使用中のバッテリ25aからもう1つのバッテリ25bに切り替える。
次に、制御部30は、移動機構13を制御して搬送車10をバッテリステーション40へ移動し(ステップS104)、充電不足となったバッテリ25aを、充電済みのバッテリ25cと交換する(ステップS105)。この際、バッテリステーション40への移動やバッテリの交換に要する動力は、ステップS103で切り替えられたバッテリ25bにより提供されている。このように、本実施形態では、充電不足となったバッテリ25aの交換を、他方のバッテリ25bの電力供給により実行する点に1つの特徴を有する。
具体的には、図2(A)に示すように、搬送車10はバッテリステーション40の上方位置に行って停止する。バッテリ保持部20内の交換機構33は、モータなどを駆動することによりベルト22を引き出し、バッテリ25aを把持しているグリッパ27を徐々に下降させる。グリッパ27によるバッテリ25aの把持及び解放は、バッテリ保持部20側からの信号供給により制御される。バッテリ25aがバッテリステーション40上に載置されると、グリッパ27はバッテリ25aを解放する。こうして、充電不足となったバッテリ25aがバッテリステーション40に置かれる。
一方、バッテリステーション40には、充電済みのバッテリ25cが用意されている。搬送車10は必要に応じて充電済みのバッテリ25cの上方に移動する。そして、交換機構33は、充電済みのバッテリ25cをグリッパ27により把持し、ベルト22を巻き取ることによりバッテリ25cを持ち上げ、バッテリ保持部20内に保持する。こうして、バッテリの交換が行われる。
次に、搬送車10及びバッテリステーション40の好適な例について説明する。
図5は、バッテリ25を把持するグリッパ27の一例を示す。グリッパ27はベルト22から懸垂している。グリッパ27はその下端に複数のアーム28を有する。アーム28は図5における左右方向に移動可能である。一方、バッテリ25はその頂部にバッテリ25を把持するためのホールド部25xを有する。バッテリ25のホールド部25xには、グリッパ27のアーム28が挿入される開口(図示せず)が設けられている。グリッパ27はバッテリ25上に下降し、アーム28をホールド部25xの開口に挿入し、アーム28を左右に移動してホールド部25xに引っかけ、保持する。こうして、グリッパ27はバッテリ27を把持し、上昇する。
また、バッテリ保持部20から延びた電線23がグリッパ27に接続されている。この電線23は、電源線及び信号線を含んでいる。電源線は、移動機構13、交換機構33を含む搬送車10内の各機構の電力供給端子と接続されている。グリッパ27のアーム28には導電性の端子が設けられ、バッテリ25のホールド部25xにはバッテリ25の正負の端子に接続された端子が設けられる。即ち、グリッパ27のアーム28がバッテリ25のホールド部25xに挿入され、バッテリ25が保持された状態で、アーム28の端子とホールド部25xの端子とが接触するように構成されている。これにより、グリッパ27がバッテリ25を把持すると同時に、バッテリ25と搬送車10の切り替え部32との電気的接続が確立する。一方、信号線は搬送車10の制御部30からの制御信号、例えばアーム28を移動させる指示信号などをグリッパ27へ送信するために使用される。
バッテリステーション40には充電装置45が設けられている。充電装置45は、その上面に金属端子46が設けられている。一方、バッテリ25の下面には正負の金属端子26が設けられている。充電装置45の金属端子46は、バッテリ25が充電装置45の適切な位置に載置されたときに、バッテリ25の正負の金属端子26と接触する位置に設けられている。これにより、搬送車10がバッテリ25を交換する際、バッテリ25を充電装置45の適切な位置に載置すれば、直ちにバッテリ25への充電が開始される。
図6は、バッテリステーション40に対する搬送車10の位置決め方法を模式的に示す。充電不足のバッテリ25をバッテリステーション40の適切な位置に載置するには、搬送車10をバッテリステーション40に対して正しく位置決めする必要がある。図6の例では、バッテリステーション40の上面に発光部42を設けるとともに、搬送車10の下部に光学センサなどの受光部36を設けている。搬送車10の制御部30は、受光部36が発光部42からの光線(例えば赤外線など)を正しく受光できる位置(例えば、受光量が最大となる位置)に搬送車10を停止させる。これにより、搬送車10をバッテリステーション40に対して正しく位置決めすることができる。
なお、この代わりに、搬送車10側に光源及び受光部を設け、バッテリステーション側40側には反射部を設けても良い。この場合、搬送車10の光源からの光線がバッテリステーション40の反射部により反射され、受光部に至る。また、この場合の光線(赤外線)などに制御信号を含め、搬送車10からバッテリステーション40へ各種の指示を送ることとしてもよい。例えば、この赤外線により、充電不足となったバッテリを載置するスペースを確保する作業、積み替える充電済みバッテリを正しい位置に配置する作業などを指示する信号を送ることとしてもよい。
図7は、軌道5におけるバッテリステーション40の配置例を示す。バッテリステーション40は、多数のバッテリ25を載置すること、バッテリステーション40上でそのままバッテリ25を充電できることが好ましいこと、などの理由から比較的大きなスペースを必要とする。よって、搬送車10が通常の作業、例えば荷物の交換などを行う作業ステーションとは別個に設けることが好ましく、特に図7に示すように軌道5の分岐部5bなどに設けることが好ましい。図7の例では、通常の作業ステーション6は軌道5上に設けられている。一方、バッテリステーション40は、本流である軌道5から分岐した分岐部5bに設けられている。
バッテリの交換を必要としない搬送車10は軌道5上を走行する。一方、バッテリの交換が必要な搬送車10は分岐路5bへ進入する。バッテリステーション40でバッテリ25を交換した搬送車10は、分岐部5bをそのまま走行し、本流である軌道5に戻ることができる。
[変形例]
図2(A)、(B)の例では、2つのバッテリ25を収容するバッテリ保持部20が搬送車10の一方の側面に設けられているので、搬送車10の左右の重量バランスが崩れ、走行しにくくなる可能性がある。そのような場合には、1つのバッテリ25を収容するバッテリ保持部を搬送車の左右の側面に1つずつ設けることとしてもよい。この場合、各バッテリ保持部20内に交換機構33が設けられ、1つのバッテリ25を保持する。こうすると、搬送車10は左右に1つずつのバッテリ25を保持して走行することになり、搬送車10の重量バランスが良くなる。また、1つのバッテリ25を保持するバッテリ保持部を搬送車10の前後に設けてもよい。この場合には、バッテリステーション40を軌道5から横方向へずらした位置ではなく、軌道5の真下に設けることができ、システム全体のスペースを節約することができる。
本発明の搬送装置を適用した搬送システムの概略構成を示す。 搬送車によるバッテリ交換方法を模式的に示す。 搬送車の機能ブロックを示す。 バッテリ交換処理のフローチャートである。 搬送車のグリッパ、バッテリ及びバッテリステーションの例を示す。 搬送車とバッテリステーションの位置合わせ方法を示す 搬送システムの軌道上のバッテリステーション位置の例を示す。
符号の説明
1 搬送システム
5 軌道
10 搬送車
13 移動機構
20 バッテリ保持部
25 バッテリ
30 制御部
32 切り替え部
33 交換機構
40 バッテリステーション

Claims (7)

  1. 少なくとも第1及び第2の2つのバッテリと、
    第1のバッテリの充電状態を評価する充電状態評価部と、
    前記バッテリを保持するとともに、使用中のバッテリの充電状態が所定充電量以下と評価された場合に、第2のバッテリからの電力供給により動作し、前記第1のバッテリの交換を行う交換機構と、を備えることを特徴とする搬送装置。
  2. 前記充電状態評価部は、第1のバッテリの充電状態を検出する充電状態検出部を備えることを特徴とする請求項1に記載の搬送装置。
  3. 第1のバッテリの充電状態が所定充電量以下となった場合に、動力源を前記第1のバッテリから第2のバッテリに切り替える切り替え部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送装置。
  4. 前記切り替え部による切り替え後の第2のバッテリからの電力供給により、搬送装置をバッテリステーションまで移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項3に記載の搬送装置。
  5. 前記交換機構は、前記第1のバッテリをバッテリステーションに配置するとともに、前記バッテリステーションに配置されている充電済みの第3のバッテリを搭載することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の搬送装置。
  6. 前記交換機構は、前記バッテリを把持するグリッパと、前記グリッパを昇降させる昇降機構と、を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の搬送装置。
  7. 前記バッテリの数は2つであり、前記交換機構はバッテリ毎に1つ設けられており、前記交換機構は、搬送装置の前後又は左右に1つずつ設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の搬送装置。
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