JP2010256945A - バッテリ自動交換・自動充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無人搬送台車の稼働率を下げることなく、無人搬送台車のバッテリ交換を自動的に行うことができる無人搬送台車のバッテリ自動交換・自動充電装置を提供する。
【解決手段】バッテリＢを搭載するバッテリトレー１０を有する無人搬送台車１と、無人搬送台車１を位置決めすると共に、無人搬送台車１を搬送する搬送機構２０と、搬入レーン３１および搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えたバッテリＢを搬送するコンベア３０と、搬入レーン３１の端部３１ａに隣接する床面に立設され、バッテリトレー１０の一端側を押し上げて該バッテリトレーを傾斜させる台座６０と、搬入レーン３１および搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃの上方にそれぞれ設置されているバッテリＢを着脱自在に接続する充電用電源端子４５ａ〜ｊとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ自動交換・自動充電装置に関する。

従来から、工場の生産ラインや物流倉庫等では、コンピュータ制御により無人で自動走行し、部品や荷物等を搬送する簡易型の無人搬送台車（ＡＧＶ(Automated Guided Vehicle)）が利用されている。この簡易型の無人搬送台車は、バッテリが搭載され、このバッテリからの給電によりモータを駆動させて走行するように構成されている。
そして、簡易型の無人搬送台車は、所定時間毎にバッテリ交換を行ったり、無人搬送台車にバッテリを装着したままで充電したりする必要がある。

ここで、従来から行われている簡易型の無人搬送台車のバッテリ交換の手順を図９に基づいて説明する。
図９は、従来技術による簡易型の無人搬送台車のバッテリ交換手順を説明するための模式図である。

具体的には、作業者は、先ず、無人搬送台車２００を停止させ、無人搬送台車２００に搭載されたバッテリＢを取り外し、手押し台車１１０の上に載置する。
次に、作業者は、充電器１００が設置されている充電スペースＲに、手押し台車１１０でバッテリＢを運搬する。また、作業者は、運搬したバッテリＢを充電器１００にセット（接続）してバッテリＢを充電すると共に、手押し台車１１０に充電済みの別のバッテリＢを搭載し、取り外した無人搬送台車２００の位置にバッテリＢを運搬する。
次に、作業者は、バッテリＢを取り外した無人搬送台車２００に、充電済みのバッテリＢをセット（接続）して、無人搬送台車２００を起動して搬送作業に復帰させていた。

また、特許文献１には、無人搬送台車のワーク移載位置に充電接続ユニットを設けておいて、無人搬送台車がワーク移載位置に停止している間を利用して、充電接続ユニットが無人搬送台車のバッテリに充電することが開示されている。

特開２００７−１４０７９５号公報

しかしながら、上述した従来技術は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、図９に示した、作業者によるバッテリ交換は、バッテリの積み下ろしおよび積み込みが重筋作業であり、作業者に大きな負担をかけるという技術的課題を有している。特に、無人搬送台車の台数が多い場合、作業者への負担が多大なものとなる。
また、特許文献１のように無人搬送台車がワークの出し入れを行っている最中に充電する方法は、充電時間を確保できず、バッテリを十分に充電できないという技術的課題を有している。
なお、特許文献１の充電方法において、バッテリをフル充電できる程度の時間、ワーク移載位置に無人搬送台車を停止させるようにすれば、バッテリをフル充電することもできるが、この方法では無人搬送台車の稼働率を低下させてしまう。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、無人搬送台車の稼働率を下げることなく、無人搬送台車のバッテリ交換を自動的に行うことができる無人搬送台車のバッテリ自動交換・自動充電装置を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明は、バッテリ自動交換・自動充電装置であって、バッテリを着脱自在に接続する電源端子が設けられた該バッテリを搭載するバッテリトレーを有する無人搬送台車と、前記無人搬送台車を搬送する搬送機構と、第１レーンおよび第２レーンを備えたバッテリを搬送するコンベアと、前記第１レーンの端部に隣接する床面に立設され、前記バッテリトレーの一端側を押し上げて該バッテリトレーを傾斜させる台座部と、前記第１レーンおよび前記第２レーンの上方にそれぞれ設置されているバッテリを着脱自在に接続する充電用電源端子とを備えている。また、前記第２レーンの上方の充電用電源端子には充電済みのバッテリが接続されている。
また、前記搬送機構は、前記第１レーンの近傍に進入してきた前記無人搬送台車を前記第１レーンの端部に隣接する位置に位置決めして停車させて前記台座部により前記バッテリトレーを傾斜させ、前記バッテリトレーに搭載されたバッテリを自重により前記第１レーンに移動させ、さらに、前記無人搬送台車を前記第２レーンの端部に隣接する位置まで搬送し、前記コンベアは、前記無人搬送台車が前記第２レーンの端部に隣接する位置に搬送されると、前記第２レーンを駆動させることにより、該第２レーンの上方の充電用電源端子から充電済みのバッテリを取り外し、前記無人搬送台車のバッテリトレーに移動させ、該バッテリトレーの電源端子にバッテリを接続させることを特徴としている。

このように、本発明によれば、バッテリ自動交換・自動充電装置の搬送機構が、無人搬送台車を第１レーンの端部に隣接する位置に位置決めして停車させて、台座部によりバッテリトレーを傾斜させることで、バッテリトレーに搭載されたバッテリを自重により第１レーンに移動させている。また、前記搬送機構が、バッテリが外された無人搬送台車を第２レーンの端部に隣接する位置に搬送している。
また、コンベアは、無人搬送台車が第２レーンの端部に隣接する位置に搬送されると、前記第２レーンを駆動させることにより、該第２レーンの上方の充電用電源端子から充電済みのバッテリを取り外し、そのバッテリを無人搬送台車のバッテリトレーに移動させ、バッテリトレーの電源端子にバッテリを接続させている。
すなわち、本発明によれば、作業車が無人搬送台車からバッテリを取り外して積み下ろしたり、作業者が無人搬送台車に充電済みのバッテリを積み込む必要がないため、作業者の負担を軽減することができる。
また、本発明のバッテリ自動交換・自動充電装置は、無人搬送台車からバッテリを取り外し、充電済みのバッテリを取り付ける構成を採用しているため、上述した特許文献１のように、バッテリの充電不足や無人搬送台車の稼働率の低下を招くことはない。

また、前記バッテリを自重により前記第１レーンに移動させた場合、該移動したバッテリは、前記第１レーンの上方に設置された充電用電源端子に接続して停止し、該充電用電源端子により自動的に充電が開始されるようになされていることが望ましい。
このように構成することにより、無人搬送台車から取り外したバッテリを自動的に充電することができる。

また、前記バッテリトレーは、一端が車輪により支持され、他端が無人搬送台車の底部に回動自在に支持され、前記無人搬送台車が前記第１レーンの端部に隣接する位置に停車すると、前記バッテリトレーは、前記車輪が前記台座部の上に乗り上がることにより、その一端が押し上げられて傾斜することが望ましい。
このように本発明では、台座部と、バッテリトレーの電源端子と、バッテリトレーの車輪とにより、前記バッテリトレーからバッテリを自動的に取り外して、コンベア側に移送することができる。

本発明によれば、無人搬送台車の稼働率を下げることなく、無人搬送台車のバッテリ交換およびバッテリの充電を自動的に行うことができる無人搬送台車のバッテリ自動交換・自動充電装置を提供することができる。

本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムの全体構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態の充電用の電源端子と、バッテリの接続端子との関係を示した模式図である。 本発明の実施形態の無人搬送台車のバッテリトレーの側面を示した模式図である。 本発明の実施形態の無人搬送台車のバッテリトレーと、自動交換・自動充電装置の搬入レーンとの関係を示した模式図である。 本発明の実施形態の無人搬送台車のバッテリトレーと、自動交換・自動充電装置Ａの搬出レーンとの関係を示した模式図である。 本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムにより行われるバッテリの搬送動作を示した模式図である。 本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電装置の搬出レーンから無人搬送台車のバッテリトレーにバッテリを移動させている状態を示した模式図である。 本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電装置Ａの搬入レーンの変形例を示した模式図である。 従来技術による簡易型の無人搬送台車のバッテリ交換手順を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムについて図面に基づいて説明する。
先ず、本実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムの構成について、図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムの全体構成を示したブロック図である。
また、図２は、本発明の実施形態の充電用の電源端子と、バッテリの接続端子との関係を示した模式図である。なお、図２（ａ）は、電源、充電器、充電用の電源端子、およびバッテリの接続端子の関係を示した模式図であり、図２（ｂ）は、コンベアの上を移動しているバッテリの接続端子と、充電用の電源端子との関係を示した模式図であり、図２（ｃ）は、コンベア上のバッテリの接続端子と、充電用の電源端子とが接続された状態を示した模式図である。

図１に示すように、本実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムは、無人搬送台車（ＡＧＶ(Automated Guided Vehicle)）１と、無人搬送台車１のバッテリＢの交換および充電を自動的に行うバッテリ自動交換・自動充電装置Ａとを有している。
そして、バッテリ自動交換・自動充電装置Ａは、バッテリ交換レーンＬに進入してきた無人搬送台車１からバッテリＢを自動的に取り出して充電すると共に、無人搬送台車１に充電済みのバッテリＢを自動的に積み込んで設置するように構成されている。
なお、無人搬送台車１の動作を制御するコントローラ（図示せず）は、既存の技術のものを用いるため、その説明を省略する。

具体的には、無人搬送台車１は、バッテリＢが搭載されるバッテリトレー１０を備え、搭載されたバッテリＢから供給される電力で走行するように構成されている。
また、無人搬送台車１のバッテリトレー１０には、後述する電源端子（集電子）４５と同様の構造の電源端子（集電子）１４が設けられており、その電源端子１４を介してバッテリＢの接続端子（結合部）４７（図２参照）と着脱自在に接続できるようになされている。
なお、無人搬送台車１は、バッテリＢの充電容量が所定値以下になると、バッテリ交換レーンＬに進入して、バッテリ交換レーンＬの所定位置（搬送機構２０の先端部２０ａ側）に停止するように制御されている（プログラムされている）。

また、バッテリ自動交換・自動充電装置Ａは、無人搬送台車１を搬送する搬送機構（例えば、搬送シリンダ等により構成される）２０と、無人搬送台車１から取り外されたバッテリＢを搬送するコンベア３０と、コンベア３０の上に載置されたバッテリＢの接続端子（結合部）４７（図２参照）に着脱自在に接続される充電用の電源端子（集電子）４５ａ〜４５ｊ（４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆ、４５ｇ、４５ｈ、４５ｉ、４５ｊ）と、装置全体の動作を制御する制御装置５０とを備えている。

また、バッテリ交換レーンＬの「バッテリ搬入位置（搬入レーン３１の端部３１ａに隣接する床面）」には、バッテリトレー１０の一端を押し上げて傾斜させるための台形立法体状の台座６０（図４、図６参照）が立設されている。また、台座６０には、後述するストッパ１３を解除するためのストッパ用の台座６２（図４、図６参照）が取り付けられている。
また、バッテリ交換レーンＬの「バッテリ搬出位置（搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃの端部３２ａ１、３２ｂ１、３２ｃ１に隣接する床面）」には、後述するストッパ１３を解除するためのストッパ用の台座６３（図５、図７参照）が立設されている。

また、複数の電源端子４５ａ〜４５ｊは、それぞれ、コンベア３０の上方に配置され、且つ電源７０（図２（ａ）参照）に接続された充電器４０に接続されている。
なお、コンベア３０は、コンベア３０の上に載置されたバッテリＢの搬送ができるものであればどのような構成のものでもよい。
例えば、コンベア３０には、ベルトコンベア、ローラコンベア、ホイルコンベア等を適用することができる。また、本実施形態では、コンベア３０が、図示しない駆動手段（モータ）を備えたローラコンベアにより構成されている例を示して説明する。
以下、バッテリ自動交換・自動充電装置Ａの各構成について具体的に説明する。

搬送機構２０は、先端部２０ａに、無人搬送台車１が搬入レーン３１の近傍領域に進入したことを検知するセンサ（例えば、赤外線センサ）が設けられている。また、搬送機構２０は、無人搬送台車１の底部を係止して保持する保持部（図示せず）と、保持した無人搬送台車１を移動させる（図示するＸ方向に移動させる）駆動部（図示せず）とを有している。
そして、搬送機構２０は、前記センサが無人搬送台車１の進入を検知した場合、前記保持部で無人搬送台車１を係止して保持し、前記駆動部により無人搬送台車１を「バッテリＢの搬入位置」に位置決めして停車させる。

また、搬送機構２０は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、バッテリＢが取り外された無人搬送台車１を「バッテリＢの搬出位置」まで搬送して停止させる。
なお、搬送機構２０は、無人搬送台車１の位置決めと、搬送とを行うことが可能なものであれば、どのような構成ものでもよく、その具体的な構成について特に限定されるものではない。

コンベア３０は、無人搬送台車１から取り外されたバッテリＢが搬入される搬入レーン（第１レーン）３１と、無人搬送台車１に充電済みのバッテリＢを送り出す搬出レーン（第２レーン）３２ａ、３２ｂ、３２ｃとを備えている。また、搬入レーン３１と、搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃとは、連結レーン３３により接続されている。
なお、搬入レーン（第１レーン）３１および搬出レーン（第２レーン）３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、バッテリ交換レーンＬを移動する無人搬送台車１の進行方向と直交する方向に配置されて設置されている。
そして、コンベア３０は、制御装置５０からの制御信号にしたがい、前記駆動手段を駆動させたり、或いは駆動を停止させたりできるように構成され、コンベア３０上の所定位置に、バッテリＢを搬送できるようになされている。

また、図２に示すように、充電用の電源端子４５は、コンベア３０（図１参照）の上方に、ブラケット４６を介して固定され、充電用の電源端子４５に形成された凸状の端子部４５０が、コンベア３０の上を移動するバッテリＢの接続端子４７に相対向するように配置されている。
また、バッテリＢの接続端子４７には、充電用の電源端子４５の上下２段に配置された端子部４５０がスライド自在に嵌合される溝部４７ａが形成されている。
なお、図１に示すように、電源端子４５ａは、搬入レーン３１の上方に取り付けられて固定されている。また、電源端子４５ｂ、４５ｃ、４５ｄは、搬出レーン３２ａの上方に取り付けられて固定されている。また、電源端子４５ｅ、４５ｆ、４５ｇは、搬出レーン３２ｂの上方に取り付けられて固定されている。また、また、電源端子４５ｈ、４５ｉ、４５ｊは、搬出レーン３２ｃの上方に取り付けられて固定されている。

そして、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、コンベア３０の上に載置されたバッテリＢが電源端子４５の位置まで移動してくると、バッテリＢの接続端子４７と電源端子４５とが自動的に嵌合して接続するようになされている。
また、電源端子４５は、接続端子４７に嵌合し接続すると、充電器４０から供給される電力により、接続されたバッテリＢの充電を開始するように構成されている。

また、電源端子４５とバッテリＢの接続端子４７とが接続された状態（図２（ｃ）に示す状態）において、コンベア３０を駆動させると、電源端子４５からバッテリＢの接続端子４７が自動的に外れるように構成されている。
この構成により、制御装置５０がコンベア３０の駆動を制御することにより、コンベア３０の上に載置されたバッテリＢの接続端子４７を、電源端子４５に自動的に接続したり、電源端子４５から自動的に取り外したりすることが可能になる。

また、各電源端子４５ａ〜４５ｊには、バッテリＢが接続されたことを検知すると共に、バッテリＢの充電量を検出する制御回路（図示せず）が接続されている。また、前記制御回路は、制御装置５０と通信可能に構成されている。
そして、前記制御回路は、バッテリＢの充電が完了すると（バッテリＢがフル充電の状態になると）、制御装置５０に充電完了信号を送信する。また、前記制御回路は、バッテリＢが電源端子４５に接続されると、その旨を示す信号（接続検知信号）を送信する。
また、前記制御回路は、制御装置５０からの「ステータス確認信号」を受信すると、充電状態（およびバッテリの接続状態）を確認して、制御装置５０にステータス信号（充電中、充電完了、バッテリＢが接続されていない等を示すステータス信号）を送信する。
なお、前記充電完了信号およびステータス信号には、電源端子４５を識別するデータ（例えば、電源端子の設置位置（設置されているレーンおよび位置を示すデータ）が付加される。

また、制御装置５０は、搬送機構２０およびコンベア３０の駆動を制御する駆動制御部５１と、電源端子４５に接続されているバッテリＢの充電状態を管理する充電管理部５２と、外部装置（搬送機構２０、コンベア３０、電源端子４５）との間で行うデータの授受を制御する通信処理部５３とを備えている。
駆動制御部５１は、通信処理部５３を介して、搬送機構２０に制御信号を送信して、搬送機構２０に無人搬送台車１の搬送を実行させる。また、駆動制御部５１は、通信処理部５３を介して、コンベア３０に制御信号を送信して、コンベア３０のレーン（搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ〜３２ｃ、連結レーン３３）の上に載置されたバッテリＢの搬送を実行させる。

また、充電管理部３０は、電源端子４５ａ〜４５ｊに接続された前記制御回路からの信号（充電完了信号、ステータス信号）を受信し、電源端子４５ａ〜４５ｊのステータスを確認する。
なお、充電管理部３０は、例えば、電源端子４５ａ〜４５ｊ毎に、ステータス（充電完了状態、充電中、バッテリＢが接続されていない状態）を示すデータを対応付けたステータステーブルを保持し、そのステータステーブルを更新することにより、電源端子４５ａ〜４５ｊに接続されているバッテリＢの状態を管理する。

また、本実施形態では、制御装置５０のハードウェア構成は、特に限定されるものではないが、例えば、制御装置５０に、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏインタフェース、および通信インタフェースを備えたコンピュータを用いることができる。
この場合、メモリには、駆動制御部５１、充電管理部５２、および通信処理部５３の機能を実現するためのプログラムと、前記ステータステーブルとが格納されている。
そして、駆動制御部５１、充電管理部５２、および通信処理部５３の機能は、前記ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。

つぎに、図３〜図７を用いて、無人搬送台車１からバッテリＢを自動的に取り外して搬入レーン３１に搬入するための構造と、搬出レーン３２から無人搬送台車１にバッテリＢを積み込むための構造とを説明する。

図３は、本実施形態の無人搬送台車のバッテリトレーの側面を示した模式図である。
また、図４は、本実施形態の無人搬送台車のバッテリトレーと、自動交換・自動充電装置の搬入レーンとの関係を示した模式図である。また、図５は、本実施形態の無人搬送台車のバッテリトレーと、自動交換・自動充電装置Ａの搬出レーンとの関係を示した模式図である。
また、図６は、本実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムにより行われるバッテリの搬送動作を示した模式図である。また、図６（ａ）は、無人搬送台車のバッテリトレーから搬入レーンにバッテリを移動させている状態を示した模式図であり、図６（ｂ）は、バッテリトレーから搬入レーンにバッテリを移動させる際のストッパの状態を示した模式図であり、図６（ｃ）は、搬出レーンからバッテリトレーにバッテリを移動させる際のストッパの状態を示した模式図である。
また、図７は、本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電装置の搬出レーンから無人搬送台車のバッテリトレーにバッテリを移動させている状態を示した模式図である。
なお、図中において、符号２は、無人搬送台車１の底部を示し、符号３は、底部２に設けられている無人搬送代車の車輪を示している。

図３〜図７に示すように、バッテリトレー１０は、上面視状で矩形状に形成されたトレー部１１と、トレー部１１の下面部１１ａ（図３〜図５参照）の一端に車輪取付座１２ｂを介して取り付けられた車輪１２ａと、トレー部１１に載置されたバッテリＢの水平方向の移動を制限するストッパ１３と、バッテリＢの接続端子４７に着脱自在に接続可能な電源端子１４（図６〜図７参照）とを備えている。
また、トレー部１１は、その下面部１１ａの他端が、無人搬送台車１の底部２に支持部材１５を介して回動自在に支持されている。
なお、トレー部１１の床面からの高さ寸法は、台座６０に車輪１２ａが乗り上がっていない状態では、搬入トレー３１の端部３１ａの床面からの高さ寸法と略同じ高さ寸法になされている。

また、図６に示すように、ストッパ１３は、重り部１３ａと、一端に重り部１３ａが接続されたＬ字に形成された棒状部１３ｂと、当該棒状部１３ｂの他端から直角に折れ曲がって延設した棒状のストッパ部１３ｃとを備えている。
また、ストッパ１３は、棒状部１３ｂがトレー部１１の上に回転自在に載置され、且つ重り部１３ａが棒状部１３ｂを介してトレー部１１から揺動自在に吊り下げられている。
上記の構成により、重り部１３ａの位置により、ストッパ部１３ｃをトレー部１１から立設させた状態（ストッパオン状態）にさせたり、ストッパ部１３ｃをトレー部１１と平行状態（ストッパ解除状態）にさせたりすることができる。

そして、図３に示すように、無人搬送台車１が平面状の床面を走行しているときには（或いは停車しているときには）、バッテリトレー１０は、一端が車輪１２ａにより床面に支持され、他端が支持部材１５により無人搬送台車１の底部２に支持され、トレー部１１が床面と平行になるようになされている。この場合、ストッパ１３により、バッテリＢの水平方向の移動が制限される。

また、図４および図６に示すように、無人搬送台車１が搬入レーン３１の横に停車している（或いは走行している）ときには、バッテリトレー１０の車輪１２ａが台座６０の上に乗り上がると共に、ストッパ１３の重り部１３ａが台座６２により押し上げられる。これにより、バッテリトレー１０は、トレー部１１の一端が押し上げられて傾斜すると共に、ストッパ部１３ｃがトレー部１１と平行状態になる（ストッパ１３が解除された状態になる）。
これにより、トレー１０の上のバッテリＢは、自重により搬入レーン３１に向けて動き出し、搬入レーン３１の上に移動する。

また、図５および図７に示すように、無人搬送台車１が搬出レーン３２の横に停車するときには、ストッパ１３の重り部１３ａがストッパ用の台座６３により押し上げられる。これにより、バッテリトレー１０は、トレー部１１が床面と平行状態のままで、ストッパ部１３ｃだけが解除された状態になる。
なお、搬出トレー３２ａ、３２ｂ、３３ｃの端部３２ａ１，３２ｂ１、３３ｃ１の床面からの高さ寸法は、トレー部１１の床面からの高さ寸法（台座６０に車輪１２ａが乗り上がっていない状態の高さ寸法）と略同じ高さ寸法になされている。
また、搬出トレー３２ａ、３２ｂ、３３ｃは、端部３２ａ１，３２ｂ１、３３ｃ１に向けて高さ寸法が徐々に小さくなるように傾きが設けられている。
これにより、搬出レーン３２のバッテリＢは、バッテリトレー１０に向けて動き出し、バッテリトレー１０の上に移動する。また、バッテリトレー１０に移動したバッテリＢは、バッテリトレー１０に設けられた電源端子１４（図７参照）の位置まで進み、バッテリＢの接続端子４７が電源端子１４に嵌合されて停止する。

続いて、本実施形態のバッテリ自動交換・自動充電システムによる、バッテリＢの自動交換および自動充電の動作について、上述した図１、図２、図６、および図７を参照しながら説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、図１に示す電源端子４５ａにはバッテリＢが接続されていないものとする。また、電源端子４５ａ以外の電源端子４５ｂ〜４５ｊには、バッテリＢが接続されているものとする。また、電源端子４５ｄに接続されているバッテリＢは、充電が完了しているものとする（フル充電状態に充電されているものとする）。

具体的には、図１に示すように、無人搬送台車１は、バッテリトレー１０に搭載しているバッテリＢの電気容量が所定値以下になると、バッテリ自動交換・自動充電装置Ａが設置されているバッテリ交換レーンＬに移動し、搬送機構２０の先端部２０ａの近傍（搬入レーン３１の端部３１ａの近傍）に停車する。

また、無人搬送台車１が搬送機構２０の先端部２０ａの近傍に停車すると、搬送機構２０の前記センサが無人搬送台車１を検知し、搬送機構２０の前記保持部（図示せず）が無人搬送台車１の底部２を係止して保持する。
そして、搬送機構２０は、無人搬送台車１を保持すると、前記駆動部により無人搬送台車１を「バッテリＢの搬入位置（搬入レーン３１の端部３１ａの横側）」に位置決めして停車させる。
なお、搬送機構２０は、無人搬送台車１が「バッテリＢの搬入位置」に配置された場合、制御装置５０にその旨を示す信号（以下、説明の便宜上「台車受入信号」という）を送信する。

また、無人搬送台車１が「バッテリＢの搬入位置（搬入レーン３１の端部３１ａの横側に位置）」に配置されると、上述した図６に示すように、無人搬送台車１のバッテリトレー１０の車輪１２ａが台座６０に乗り上がると共に、ストッパ１３の重り部１３ａが台座６２に押し上げられる。
これによりトレー部１１が傾斜すると共に、ストッパ１３が解除されて、トレー部１１の上のバッテリＢは、自重により搬入レーン３１に向けて動き出し、搬入レーン３１に移動する。

また、搬入レーン３１に移動したバッテリＢは、搬入レーン３１の上方に固定されている電源端子４５ａ（図１参照）の位置まで進み、バッテリＢの接続端子４７（図２参照）が電源端子４５ａに嵌合される。これにより、バッテリＢは、搬入レーン３１の上で停止する。
また、電源端子４５ａに接続された前記制御回路（図示せず）は、バッテリＢが接続されたことを検知すると、制御装置５０に「接続検知信号」を送信する。

つぎに、制御装置５０の駆動制御部５１は、通信処理部５３を介して、「台車受入信号」および「接続検知信号」を受信すると、駆動機構２０に制御信号（駆動信号）を送信し、駆動機構２０を駆動させて、バッテリ搬出位置（搬入レーン３２ａの端部３２ａ１の横側）に無人搬送台車１を移動させて停車させる（図１、図７参照）。
また、駆動機構２０は、バッテリ搬出位置（搬入レーン３２ａの横側）に、無人搬送台車１を移動させて停車させると、制御装置５０にその旨を示す信号（移動完了信号）を送信する。
そして、無人搬送台車１がバッテリ搬出位置に停車すると、上述した図７に示すように、ストッパ１３が解除状態になる。
なお、搬送機構２０は、バッテリ搬出位置に無人搬送台車１を移動させて停車させると、前記保持部により係止を解除する。

また、制御装置５０の駆動制御部５１は、通信処理部５３を介して、前記移動完了信号を受信すると、コンベア３０に制御信号（駆動命令）を送信して、コンベア３０を駆動させる。
なお、ここでは説明の便宜上、駆動制御部５１は、コンベア３０に対して、「搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ、および連結レーン３３を駆動させる制御信号（駆動命令）」を送信し、搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ、および連結レーン３３だけを駆動させる場合を例にする（搬出レーン３２ｂおよび搬出レーン３２ｃを駆動させないものとする）。

そして、搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ、および連結レーン３３が駆動すると、搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ、および連結レーン３３の上方の電源端子４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに接続されているバッテリＢが外れて、下流側に移動を始める。

具体的には、搬出レーン３２ａの上方の電源端子４５ｄに接続されていたバッテリＢは、電源端子４５ｄから外れて、搬出レーン３２ａの端部３２ａ１の横に位置決めして配置されている無人搬送台車１のバッテリトレー１０に向けて移動する（図７参照）。そして、バッテリトレー１０に移動したバッテリＢは、バッテリトレー１０の電源端子１４に接続されて停止する。
なお、無人搬送台車１は、バッテリトレー１０の電源端子１４に、充電済みのバッテリＢが接続されると、自動的に起動して、製造ラインに向けて移動して搬送作業に復帰するように構成されている。

また、搬出レーン３２ａの上方の電源端子４５ｃ（又は４５ｂ）に接続されていたバッテリＢは、電源端子４５ｃ（又は４５ｂ）から外れて下流側に向けて移動し、搬出レーン３２ａの下流側の電源端子４５ｄ（又は４５ｃ）に接続して停止する。
また、搬入レーン３１の上方の電源端子４５ａに接続されていたバッテリＢは、電源端子４５ａから外れて、連結レーン３３を介して、搬出レーン３２ａに移動して、搬出レーン３２ａの上流側の電源端子４５ｂに接続して停止する。
そして、上記の電源端子４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに接続されたバッテリＢは、それぞれの電源端子４５ｂ、４５ｃ、４５ｄを介して、自動的に充電される。

また、電源端子４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに接続された前記制御回路は、バッテリＢが接続されたことを検知して、制御装置５０に前記「接続検知信号」を送信する。
そして、制御装置５０の駆動制御部５１は、通信処理部５３を介して、各電源端子４５（電源端子４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ）から送信された前記「接続検知信号」を受信すると、コンベア３０に「搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ、および連結レーン３３の駆動を停止させる制御信号（停止命令）」を送信してコンベア３０を停止する。
なお、上述したバッテリＢの自動交換・自動充電の動作では、搬出レーン３２ａの電源端子４５ｄに接続されているバッテリＢが充電済みの状態であることを前提にして説明したが、あくまでもこれは一例に過ぎない。

例えば、制御装置５０がコンベア３０の上バッテリＢの充電状態を確認し、搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃのなかから充電済みのバッテリＢがある搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを選定し、その選定したレーン（搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃのなかのいずれか）に無人搬送台車１を移動させて、バッテリ交換を行うようにしてもよい。

具体的には、上記の場合、制御装置５０の充電管理部５２は、所定のタイミングで（例えば、コンベア３０を駆動させる度に）、各電源端子４５ａ〜４５ｊに接続された前記制御回路を介して、各電源端子４５ａ〜４５ｊのバッテリＢの状態を示す情報を取得し、前記ステータステーブルに取得した情報を登録しておく。
そして、制御装置５０の駆動制御部５１は、上述した「台車受入信号」および「接続検知信号」を受信すると、前記ステータステーブルを参照して、充電済みのバッテリＢがある搬出レーン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを選定し、その選定した搬出レーン３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃのいずれか）の横に無人搬送台車１を移動させて、バッテリ交換を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、電気容量が所定値以下となったバッテリＢを搭載している無人搬送台車１から、自動的にバッテリを取り出して、自動的に充電済みのバッテリＢに交換することができる。
また、本実施形態によれば、上記の取り出したバッテリＢを自動的に、充電用の電源端子４５に接続して充電させることができる。
したがって、本実施形態によれば、作業者がバッテリＢの積み下ろしおよび積み込み作業を行う必要がないため、現場の作業者の負担を軽減することができる。

また、本実施形態は、充電済みのバッテリＢを交換するため、上述した特許文献１のように、バッテリの充電不足が生じることがない。
また、本実施形態は、上述した特許文献１のように、無人搬送台車１にバッテリＢを搭載した状態でバッテリＢを充電する手法ではないため、無人搬送台車１の稼働率の低下を招くことはない。
すなわち、本実施形態によれば、無人搬送台車の稼働率を下げることなく、無人搬送台車のバッテリ交換および充電を自動的に行うことができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施形態のバッテリ自動交換・自動充電装置Ａの搬入レーン３１を図８に示す搬入レーン３４に代えてもかまわない。
図８は、本発明の実施形態のバッテリ自動交換・自動充電装置Ａの搬入レーンの変形例を示した模式図である。

図示するように、搬入レーン３４は、第１コンベア３４ａと、第１コンベア３４ａの下流側に配置される第２コンベア３４ｂと、第２コンベア３４ｂの下流側に配置される第３コンベア３４ｃと、第３コンベア３４ｃの下流側に配置される第４コンベア３４ｄとを備えている。
また、第２コンベア３４ｂと、第３コンベア３４ｃとの間には、モータで駆動回転するホイルコンベア８１が配置され、第３コンベア３４ｃと、第３コンベア３４ｄとの間には、モータで駆動回転するホイルコンベア８２が配置されている。
そして、搬入レーン３４は、ホイルコンベア８１、８２がモータの動力をバッテリＢに伝えて、搬入レーン３４上でバッテリＢを搬送させるようにしている。

また、第１コンベア３４ａおよび第２コンベア３４ｂは、上流から下流に向けて高さ位置が低くなるように斜めに傾けられて配置されている。なお、第１コンベア３４ａの上流側端部の高さ寸法は、台座６０により傾けられたバッテリトレー１０のトレー部１１の高寸法よりも低くなるよう形成されている。
さらに、本実施形態では、第２コンベア３４ｂは、弾性支持機構８３により支持され、上面に荷重を受けると高さ位置が沈むように構成されている。

上記の構成により、第２コンベア３４ｂは、自身の上をバッテリＢが通過する際、バッテリＢの荷重により沈み、これにより、モータで駆動回転するホイルコンベア８２の動力が確実にバッテリＢに伝達することができる。
その結果、本変形例によれば、バッテリＢがホイルコンベア８１に乗り上がる等のバッテリＢの走行不良の発生を防止することができる。

また、例えば、上述した実施形態では、無人搬送台車１にバッテリＢを搬入する際に、コンベアの搬入レーン３１、搬出レーン３２ａ、および連結レーン３３を駆動させたが、特にこれに限定されるものではない。
充電済みのバッテリＢが搭載されている搬出レーン３２ａだけを駆動させるようにしてもかまわない。

Ａ バッテリ自動交換・自動充電装置
Ｂ バッテリ
Ｌ バッテリ交換レーン
１ 無人搬送台車（ＡＧＶ）
２ 底部（無人搬送台車）
３ 車輪（無人搬送台車）
１０ バッテリトレー
１１ トレー部（バッテリトレー）
１１ａ 下面部（トレー部（バッテリトレー））
１２ａ 車輪（バッテリトレー）
１２ｂ 車輪取付座（バッテリトレー）
１３ ストッパ（バッテリトレー）
１３ａ 重り部（ストッパ（バッテリトレー））
１３ｂ 棒状部（ストッパ（バッテリトレー））
１３ｃ ストッパ部（ストッパ（バッテリトレー））
１４ 電源端子（バッテリトレー）
１５ 支持部材（バッテリトレー）
２０ 搬送機構
２０ａ 先端部（搬送機構）
３０ コンベア
３１ 搬入レーン（コンベア）
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 搬出レーン（コンベア）
３３ 連結レーン（コンベア）
３４ 搬入レーン
３４ａ 第１コンベア（搬入レーン３４）
３４ｂ 第２コンベア（搬入レーン３４）
３４ｃ 第３コンベア（搬入レーン３４）
３４ｄ 第４コンベア（搬入レーン３４）
８１ ホイルコンベア（搬入レーン３４）
８２ ホイルコンベア（搬入レーン３４）
８３ 弾性支持機構（搬入レーン３４）
４０ 充電器
４５、４５ａ〜４５ｊ 電源端子（集電子）
４５０ 端子部（電源端子）
４６ ブラケット
４７ 接続端子（結合部（バッテリＢ））
４７ａ 溝部（接続端子（バッテリＢ））
５０ 制御装置
５１ 駆動制御部（制御装置）
５２ 充電管理部（制御装置）
５３ 通信処理部（制御装置）
６０ 台座
６２ 台座（ストッパ用の台座）
６３ 台座（ストッパ用の台座）
７０ 電源

Claims (3)

1. バッテリを着脱自在に接続する電源端子が設けられた該バッテリを搭載するバッテリトレーを有する無人搬送台車と、
   前記無人搬送台車を搬送する搬送機構と、
   第１レーンおよび第２レーンを備えたバッテリを搬送するコンベアと、
   前記第１レーンの端部に隣接する床面に立設され、前記バッテリトレーの一端側を押し上げて該バッテリトレーを傾斜させる台座部と、
   前記第１レーンおよび前記第２レーンの上方にそれぞれ設置されているバッテリを着脱自在に接続する充電用電源端子とを備え、
   前記第２レーンの上方の充電用電源端子には充電済みのバッテリが接続され、
   前記搬送機構は、前記第１レーンの近傍に進入してきた前記無人搬送台車を前記第１レーンの端部に隣接する位置に位置決めして停車させて前記台座部により前記バッテリトレーを傾斜させ、前記バッテリトレーに搭載されたバッテリを自重により前記第１レーンに移動させ、さらに、前記無人搬送台車を前記第２レーンの端部に隣接する位置まで搬送し、
   前記コンベアは、前記無人搬送台車が前記第２レーンの端部に隣接する位置に搬送されると、前記第２レーンを駆動させることにより、該第２レーンの上方の充電用電源端子から充電済みのバッテリを取り外し、前記無人搬送台車のバッテリトレーに移動させ、該バッテリトレーの電源端子にバッテリを接続させることを特徴とするバッテリ自動交換・自動充電装置。
2. 前記バッテリを自重により前記第１レーンに移動させた場合、該移動したバッテリは、前記第１レーンの上方に設置された充電用電源端子に接続して停止し、該充電用電源端子により自動的に充電が開始されるようになされていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ自動交換・自動充電装置。
3. 前記バッテリトレーは、一端が車輪により支持され、他端が無人搬送台車の底部に回動自在に支持され、
   前記無人搬送台車が前記第１レーンの端部に隣接する位置に停車すると、前記バッテリトレーは、前記車輪が前記台座部の上に乗り上がることにより、その一端が押し上げられて傾斜することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリ自動交換・自動充電装置。

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