JP2017043150A - 無人搬送車 - Google Patents
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Abstract
【課題】無線での給電において効率良く受電することができる無人搬送車を提供する。【解決手段】給電ライン1Dが設けられた走行路Gを走行する無人搬送車2は、走行路Gの上を移動する車両本体2Eと、車両本体2Eに対して回転可能に支持され、当該車両本体2Eの前後方向Xに間隔をあけて配置された複数の車輪22,23,24と、複数の車輪22,23,24に掛けられ、電気的絶縁性を有する無端状の軌道帯21と、軌道帯21に設けられ、当該軌道帯21を介して給電ライン1Dの給電用電極10と対向する受電用電極20とを備える。【選択図】図2
Description
本発明は、走行中に電力を受電する無人搬送車に関するものである。
近年、走行中の電動車両に無線で給電する技術の研究開発が盛んに行われている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1には、走行中の車両に対して高効率で給電する技術が記載されている。具体的には、第1導体および第2導体を路面下に埋設し、第1タイヤ内導体(スチールベルト)を内部に有する第1タイヤを第1導体の上方で転動させ、第2タイヤ内導体(スチールベルト)を内部に有する第2タイヤを第2導体の上方で転動させている。そして、第1電極を第1タイヤの上に設けるとともに第2電極を第2タイヤの上に設け、第1導体および第2導体に交流電力を供給し、この交流電力を第1タイヤ内導体および第2タイヤ内導体を介して第1電極および第2電極で受電している。
特許文献1には、走行中の車両に対して高効率で給電する技術が記載されている。具体的には、第1導体および第2導体を路面下に埋設し、第1タイヤ内導体(スチールベルト)を内部に有する第1タイヤを第1導体の上方で転動させ、第2タイヤ内導体(スチールベルト)を内部に有する第2タイヤを第2導体の上方で転動させている。そして、第1電極を第1タイヤの上に設けるとともに第2電極を第2タイヤの上に設け、第1導体および第2導体に交流電力を供給し、この交流電力を第1タイヤ内導体および第2タイヤ内導体を介して第1電極および第2電極で受電している。
しかし、特許文献1の構成では、効率良く受電できるか否かはタイヤの大きさによるため、小さなタイヤが採用されることが一般的な無人搬送車に特許文献1の構成を採用すると不都合が生じる。すなわち、タイヤが小さい場合には、路面下の導体とタイヤ内導体との間に形成される静電容量が小さくなり、効率良く受電することができないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、無線での給電において走行中に効率良く受電することができる無人搬送車を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、給電ラインが設けられた走行路を走行する無人搬送車であって、前記走行路の上を移動する車両本体と、前記車両本体の前後方向に間隔をあけて配置され、回転可能に支持された複数の車輪と、前記複数の車輪に掛けられた電気的絶縁性を有する無端状の軌道帯と、前記軌道帯に設けられ、当該軌道帯を介して前記給電ラインの給電用電極と対向する受電用電極とを備えることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の無人搬送車において、前記受電用電極は、前記軌道帯に沿って延びる無端状のベルトにより構成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の無人搬送車において、前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪は、導電性を有するコア部と、当該コア部の側面に設けられた電気的絶縁性を有するフランジ部とにより構成されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の無人搬送車において、前記コア部は、走行モータの動力が伝達される車軸と電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の無人搬送車において、前記軌道帯および前記複数の車輪の側方に設けられた電気的絶縁性を有するサイドカバーをさらに備えることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の無人搬送車において、前記軌道帯を前記給電用電極に向けて付勢する付勢機構をさらに備えることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の無人搬送車において、前記車両本体の左右方向において互いに間隔をあけて設けられた一対の無限軌道装置を備え、前記一対の無限軌道装置の各々が、前記複数の車輪、前記軌道帯、および、前記受電用電極により構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、無線での給電において走行中に効率良く受電することができる無人搬送車を提供することができる。
図1〜4を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図1に示すように、給電システムSは、無線で電力を給電する給電装置1と、誘導ライン3(図2参照)に沿って自動で走行する無人搬送車2とを備える。給電装置1は、走行するための電力を無人搬送車2に給電する。
図1に示すように、給電システムSは、無線で電力を給電する給電装置1と、誘導ライン3(図2参照)に沿って自動で走行する無人搬送車2とを備える。給電装置1は、走行するための電力を無人搬送車2に給電する。
給電装置1は、交流電源1Aと、高周波インバータ1Bと、整合回路1Cと、給電ライン1Dとを備える。交流電源1Aは、例えば、電圧が100Vの商用交流電源により構成され、交流電力を生成する。交流電源1Aは、高周波インバータ1Bおよび整合回路1Cを介して、給電用電極10に接続されている。高周波インバータ1Bは、交流電源1Aで生成された電力を高周波電力に変換し、整合回路1Cは、給電装置1および無人搬送車2のそれぞれが有する電気回路のインピーダンスを整合する。給電ライン1Dは、一対の給電用電極10を備えている。一対の給電用電極10には、例えば、周波数が16MHzであって電圧が200V〜300Vの高周波電力が供給される。一対の給電用電極10は、交流電力を無線で無人搬送車2に送電する。
無人搬送車2は、受電機構2Aと、整流回路2Bと、走行モータ2Cと、操舵モータ2Dとを備える。受電機構2Aは、一対の受電用電極20を備えている。受電機構2Aの詳しい構成については、図2等を参照して後述する。受電用電極20は、給電用電極10に対向するように設けられ、給電用電極10から交流電力を受電する。受電用電極20は、整流回路2Bを介して、走行モータ2Cおよび操舵モータ2Dに接続されている。整流回路2Bは、受電用電極20で受電した交流電力を直流電力に変換し、走行モータ2Cおよび操舵モータ2Dは、直流電力を用いて無人搬送車2の走行のための動力を発生させる。
図2は、無人搬送車2を斜め上方から見た図であって、無人搬送車2が走行路Gを走行する態様を示している。図中の矢印で示す車両本体2Eの前後方向X、左右方向Y、および、上下方向Zは、互いに直交する方向である。前後方向Xは、無人搬送車2が直進可能な方向である。なお、図2において、整流回路2B、走行モータ2C、および、操舵モータ2Dの図示は省略されている。
図2に示すように、走行路Gには、給電ライン1Dが設けられている。給電ライン1Dは、右給電ライン1Rと左給電ライン1Lとにより構成されている。右給電ライン1Rおよび左給電ライン1Lは、それぞれ、帯状の給電用電極10と、電極カバー11とにより構成されている。給電用電極10は、受電用電極20に対向する上面を有した板状に形成されている。電極カバー11は、給電用電極10の上面を覆っている。電極カバー11は、耐摩耗性に優れた電気的絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。例えば、電極カバー11は、ナイロン6(PA6)、超高分子ポリエチレン(UPE)、または、ポリアセタール(POM)等により形成される。
また、走行路Gには、誘導ライン3が設けられている。誘導ライン3は、右給電ライン1Rと左給電ライン1Lとの間に設けられている。給電ライン1Dおよび誘導ライン3は、互いに平行に延びている。
無人搬送車2は、自動で走行するAGV(Automated Guided Vehicle)である。無人搬送車2は、荷が積まれる車両本体2Eと、走行路G上を転動する車輪2F,2Gと、受電機構2Aを構成する一対の無限軌道装置2H,2Iと、誘導ライン3を検出する誘導センサ2Jとを備える。車両本体2Eは、走行路Gの上を移動する。車両本体2Eの底部には、車輪2F,2G、無限軌道装置2H,2I、および、誘導センサ2Jが設けられている。車輪2F,2Gは、給電ライン1D上および誘導ライン3上で転動しないように配置されている。具体的には、車輪2Fは、誘導ライン3と右給電ライン1Rとの間に設けられ、車輪2Gは、誘導ライン3と左給電ライン1Lとの間に設けられている。
本実施形態の誘導センサ2Jは、磁気センサにより構成されており、無人搬送車2は、走行路Gに埋設されるとともに着磁されている誘導ライン3の磁気を誘導センサ2Jで検出し、誘導ライン3に沿って走行する。
走行モータ2C(図1参照)は、車両本体2Eを移動させるために、無限軌道装置2H,2Iを駆動する。また、操舵モータ2D(図1参照)は、誘導ライン3に沿って車両本体2Eを移動させるために、誘導センサ2Jによる誘導ライン3の検出結果に基づいて車輪2F,2Gが転動する方向を変える。
図2に示すように、受電機構2Aは、左右方向Yにおいて互いに間隔をあけて設けられた一対の無限軌道装置2H,2Iにより構成されている。一方の無限軌道装置2Hは、右給電ライン1R上に設けられ、他方の無限軌道装置2Iは、左給電ライン1L上に設けられる。以下、図3および図4を参照して、無限軌道装置2H,2Iに係る構成について詳しく説明する。なお、無限軌道装置2H,2Iは同様の構成を有しているため、図3,4において、無限軌道装置2H,2Iの一方のみを図示し、他方の図示は省略している。
図3は、図2に示す無限軌道装置2H,2Iが分解された状態を示す分解斜視図である。また、図4(A)は、無限軌道装置2H,2Iを左方から見た状態を示す側面図であって、図4(B)は、図4(A)のA−A部分の断面図である。なお、図4においては、図2および図3で図示した構成を簡略化して図示している。また、図中の矢印Bは、車両本体2Eの外方を示し、図中の矢印Cは、車両本体2Eの内方を示している。
図3に示すように、無限軌道装置2H,2Iは、それぞれ、受電用電極20と、無端状の軌道帯21と、複数の車輪22,23,24と、サイドカバー25,26と、付勢機構27と、張力調整機構28,29とを備える。
受電用電極20は、軌道帯21に沿って延びる無端状のベルトにより構成され、軌道帯21に埋設されている。受電用電極20は、導電性材料である金属により形成されている。無限軌道装置2H,2Iの各々が備える受電用電極20は対を成しており、一対の受電用電極20は、左右方向Yにおいて互いに間隔をあけて設けられる(図2参照)。
軌道帯21は、電気的絶縁性を有する平ベルトにより構成されている。軌道帯21は、例えば、ウレタンゴムにより形成されている。軌道帯21は、車輪22,23,24に掛けられることによって、車輪22と車輪23との間に掛け渡されている。軌道帯21は、給電ライン1D(図2参照)に当接する外周面21Aと、車輪22,23,24に当接する内周面21Bとを有する。内周面21Bは、車輪22,23,24が転動する軌道面を構成する。
複数の車輪22,23,24は、前後方向Xに間隔をあけて配置され、回転可能に設けられている。車輪22は、走行モータ2C(図1参照)から動力が伝達される起動輪である。車輪22は、軌道帯21の内周面21B上を転動するとともに、軌道帯21を巻き上げて前方に送る。車輪22は、軌道帯21が掛けられるコア部22Aと、コア部22Aの側面に設けられたフランジ部22B,22Cとにより構成されている。コア部22Aは、金属で形成されることによって導電性を有している。コア部22Aは、車両本体2Eの外方に向けられた外側面22Dと、車両本体2Eの内方に向けられた内側面22Eとを有する(図4(B)参照)。フランジ部22B,22Cは、電気的絶縁性を有しており、例えばナイロン6(PA6)等の樹脂材料により形成されている。一方のフランジ部22Bは、コア部22Aの外側面22Dに設けられ、他方のフランジ部22Cは、コア部22Aの内側面22Eに設けられる。フランジ部22Cには、挿通孔22Gが形成されており、挿通孔22Gには、コア部22Aに接続される車軸22Fが挿通される。車軸22Fは、走行モータ2Cの動力が伝達される動力軸である。車軸22Fは、金属で形成されることによって導電性を有しており、コア部22Aと車両本体2Eに設けられた整流回路2B(図1参照)とを電気的に接続する。車輪23は、車輪22の前方に設けられた誘導輪であって、円柱体により構成されている。車輪23は、車輪22から送られた軌道帯21を給電ライン1D(図2参照)上に敷設するとともに、軌道帯21の内周面21B上を転動する。車輪24は、車輪22,23の間に設けられた転輪であって、軌道帯21の内周面21B上を転動する円柱体により構成されている。
サイドカバー25,26は、電気的絶縁性を有し、車輪22,23,24の側面を覆う。一方のサイドカバー25は、軌道帯21および車輪22,23,24の右方に設けられ、他方のサイドカバー26は、軌道帯21および車輪22,23,24の左方に設けられる。サイドカバー25,26は、フランジ部22B,22Cと同様に例えばナイロン6等の樹脂材料により形成されている。サイドカバー25には、3つの軸受部25A,25B,25Cが設けられ、サイドカバー26には、これらと対を成す3つの軸受部26A,26B,26Cが設けられている。軸受部25A,26Aは車輪22を回転可能に支持し、軸受部25B,26Bは車輪23を回転可能に支持し、軸受部25C,26Cは車輪24を回転可能に支持する。
付勢機構27は、圧縮コイルばね27Aと付勢プレート27Bとを備えている。圧縮コイルばね27Aは、車両本体2E(図2参照)の底部と付勢プレート27Bとの間に設けられ、付勢プレート27Bは、サイドカバー25,26の前端部に設けられる。付勢機構27は、圧縮コイルばね27Aの復元力を利用して、付勢プレート27Bでサイドカバー25,26の前端部を下方に押さえる。付勢機構27は、サイドカバー25,26を下方に押さえることによって、軌道帯21を給電用電極10(図4参照)に向けて付勢する。
張力調整機構28,29は、軌道帯21の張力を調整する。張力調整機構28は、一方のサイドカバー25に設けられた前フランジ28Aおよび後フランジ28Bと、前後方向Xにおいて向かい合う前フランジ28Aと後フランジ28Bとの間隔を調整する調整ボルト28Cとにより構成される。張力調整機構29は、他方のサイドカバー26に設けられた前フランジ29Aおよび後フランジ29Bと、前後方向Xにおいて向かい合う前フランジ29Aと後フランジ29Bとの間隔を調整する調整ボルト29Cとにより構成される。張力調整機構28,29は、前フランジ28Aと後フランジ28Bとの間隔と、前フランジ29Aと後フランジ29Bとの間隔とを変化させることにより、車輪22と車輪23との間隔を変化させ、軌道帯21の張力を調整する。
無人搬送車2(図2参照)は、車輪22を回転させることによって、給電ライン1D(図2参照)上で軌道帯21を回転させ、車輪22,23,24が転動する方向に軌道帯21を敷設しながら走行する。すなわち、車輪22,23,24が軌道帯21上を転動することによって、無人搬送車2は走行する。このとき、無人搬送車2は、受電用電極20で給電用電極10から電力を受電しながら走行する。
図4に示すように、無人搬送車2の走行時においては、軌道帯21に設けられた受電用電極20は、前後方向Xに延びる軌道帯21を介して給電用電極10と対向するともに、車輪22に掛けられた軌道帯21を介して車輪22のコア部22Aに対向する。受電用電極20は、給電用電極10から交流電力を受電し、受電用電極20で受電した交流電力は、車輪22のコア部22A、車軸22F、および、整流回路2Bを介して、走行モータ2Cおよび操舵モータ2Dに供給される。よって、車両本体2Eは、受電用電極20が給電用電極10から電力を受電している状態で移動する。
本実施形態においては以下の効果が得られる。
(1)無人搬送車2は、前後方向Xに間隔をあけて配置された複数の車輪22,23,24と、複数の車輪22,23,24に掛けられた電気的絶縁性を有する無端状の軌道帯21と、軌道帯21に設けられて当該軌道帯21を介して給電ライン1Dの給電用電極10と対向する受電用電極20とを備える。この構成によれば、給電ライン1D上を転動する1つの円形状のタイヤ内に受電用電極が設けられる構成に比べて、給電用電極10と受電用電極20との間に形成される静電容量を大きくすることができ、無人搬送車2の走行中に受電用電極20で電力を効率良く受電することができる。
(1)無人搬送車2は、前後方向Xに間隔をあけて配置された複数の車輪22,23,24と、複数の車輪22,23,24に掛けられた電気的絶縁性を有する無端状の軌道帯21と、軌道帯21に設けられて当該軌道帯21を介して給電ライン1Dの給電用電極10と対向する受電用電極20とを備える。この構成によれば、給電ライン1D上を転動する1つの円形状のタイヤ内に受電用電極が設けられる構成に比べて、給電用電極10と受電用電極20との間に形成される静電容量を大きくすることができ、無人搬送車2の走行中に受電用電極20で電力を効率良く受電することができる。
(2)受電用電極20は、軌道帯21に沿って延びる無端状のベルトにより構成されている。この構成によれば、受電用電極20が無端状のワイヤにより構成される場合に比べて、給電用電極10と受電用電極20との間に形成される静電容量を大きくすることができる。
(3)複数の車輪22,23,24のうち1つの車輪22は、導電性を有するコア部22Aと、コア部22Aの側面に設けられた電気的絶縁性を有するフランジ部22B,22Cとにより構成されている。この構成によれば、コア部22Aの側面がフランジ部22B,22Cによって覆われることで、コア部22Aに触れることが困難になり、安全性を向上することができる。
(4)コア部22Aは、走行モータ2Cの動力が伝達される車軸22Fと電気的に接続されている。この構成によれば、車軸22Fは、走行モータ2Cの動力を車輪22に伝達する機能と、コア部22Aと車両本体2E内の電気回路(整流回路2B)とを電気的に接続する機能とを兼ね備えることができる。
(5)無限軌道装置2H,2Iは、軌道帯21および複数の車輪22,23,24の側方に設けられた電気的絶縁性を有するサイドカバー25,26を備える。この構成によれば、無端状の軌道帯21内に手を入れることが困難になり、安全性を向上することができる。
(6)無限軌道装置2H,2Iは、軌道帯21を給電用電極10に向けて付勢する付勢機構27を備える。この構成によれば、軌道帯21と給電ライン1Dとを確実に密着させることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記構成を変更することもできる。例えば、以下のように変更して実施することもでき、以下の変更を組み合わせて実施することもできる。
・受電用電極20が給電用電極10から電力を受電している状態で車両本体2Eが移動することができるのであれば、無限軌道装置2H,2Iの構成を適宜変更してもよい。例えば、付勢機構27および張力調整機構28を省略してもよい。
・無人搬送車2に給電することができるのであれば、給電用電極10および受電用電極20の構成を変更してもよい。例えば、図5に示すように、給電用電極10の上面が電極カバー11によって覆われていなくてもよい。また、図6に示すように、導電性を有する複数本のワイヤにより受電用電極20を構成してもよい。
・受電用電極20とコア部22Aとの間に軌道帯21が設けられていなくてもよい。具体的には、軌道帯21の内周面21Bに受電用電極20が設けられ、コア部22Aと受電用電極20とが互いに当接して電気的に接続されていてもよい。すなわち、受電用電極20は、軌道帯21に埋設されていなくてもよい。
・無限軌道装置2Hと無限軌道装置2Iとが、互いに異なる構成を有していてもよい。例えば、一方の無限軌道装置2Hの受電用電極20が導電性を有するベルトにより構成され、他方の無限軌道装置2Iの受電用電極20が複数本の無端状のワイヤにより構成されていてもよい。
・給電用電極10の配置、個数等に応じて、受電用電極20の配置、個数等を変更することもできる。また、無人搬送車2は、受電用電極20で受電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ(図示略)に蓄電し、バッテリに蓄電された電力で走行することもできる。
・サイドカバー25,26のうち一方のみが電気的絶縁性を有していてもよい。この場合には、車両本体2Eの外方に設けられるサイドカバー25が電気的絶縁性を有していることが好ましい。なお、安全性を向上する観点からは、サイドカバー25,26の双方が電気的絶縁性を有していることが好ましい。
・フランジ部22B,22Cのうち一方のみが電気的絶縁性を有していてもよい。この場合には、コア部22Aの外側面22Dに設けられるフランジ部22Bが電気的絶縁性を有していることが好ましい。なお、安全性を向上する観点からは、フランジ部22B,22Cの双方が電気的絶縁性を有していることが好ましい。
・走行方式を変更することもできる。例えば、走行モータ2Cは、車両本体2Eを移動させるために、無限軌道装置2H,2Iを駆動させずに、車輪2F,2Gを回転させてもよい。すなわち、車軸22Fは、動力軸でなくてもよく、車輪22とともに回転可能であって車輪22に作用する荷重を支える軸であればよい。また、例えば、無限軌道装置2H,2Iの各々の車輪22の回転速度を異ならせることによって、操舵モータ2Dを用いずに車両本体2Eの移動方向を変えてもよい。
・給電ライン1Dは、走行路Gに埋設することもできる。すなわち、給電ライン1Dの給電用電極10、または、給電用電極10を覆う電極カバー11を、走行路Gと段差の無い状態で設けてもよい。
・無人搬送車2は、磁気誘導方式のAGVでなくてもよい。例えば、誘導センサ2Jをイメージセンサにより構成することによって、光学誘導方式のAGVを構成することもできる。
1 給電装置
1A 交流電源
1D 給電ライン
1L 左給電ライン
1R 右給電ライン
2 無人搬送車
2A 受電機構
2C 走行モータ
2E 車両本体
2H,2I 無限軌道装置
3 誘導ライン
10 給電用電極
11 電極カバー
20 受電用電極
21 軌道帯
22,23,24 車輪
22A コア部
22B,22C フランジ部
22D,22E 側面
22F 車軸
25,26 サイドカバー
27 付勢機構
28,29 張力調整機構
G 走行路
S 給電システム
X 前後方向
Y 左右方向
Z 上下方向
1A 交流電源
1D 給電ライン
1L 左給電ライン
1R 右給電ライン
2 無人搬送車
2A 受電機構
2C 走行モータ
2E 車両本体
2H,2I 無限軌道装置
3 誘導ライン
10 給電用電極
11 電極カバー
20 受電用電極
21 軌道帯
22,23,24 車輪
22A コア部
22B,22C フランジ部
22D,22E 側面
22F 車軸
25,26 サイドカバー
27 付勢機構
28,29 張力調整機構
G 走行路
S 給電システム
X 前後方向
Y 左右方向
Z 上下方向
Claims (7)
- 給電ラインが設けられた走行路を走行する無人搬送車であって、
前記走行路の上を移動する車両本体と、
前記車両本体の前後方向に間隔をあけて配置され、回転可能に支持された複数の車輪と、
前記複数の車輪に掛けられた電気的絶縁性を有する無端状の軌道帯と、
前記軌道帯に設けられ、当該軌道帯を介して前記給電ラインの給電用電極と対向する受電用電極とを備える
ことを特徴とする無人搬送車。 - 前記受電用電極は、前記軌道帯に沿って延びる無端状のベルトにより構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の無人搬送車。 - 前記複数の車輪のうち少なくとも1つの車輪は、導電性を有するコア部と、当該コア部の側面に設けられた電気的絶縁性を有するフランジ部とにより構成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の無人搬送車。 - 前記コア部は、走行モータの動力が伝達される車軸と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項3に記載の無人搬送車。 - 前記軌道帯および前記複数の車輪の側方に設けられた電気的絶縁性を有するサイドカバーをさらに備える
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の無人搬送車。 - 前記軌道帯を前記給電用電極に向けて付勢する付勢機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の無人搬送車。 - 前記車両本体の左右方向において互いに間隔をあけて設けられた一対の無限軌道装置を備え、
前記一対の無限軌道装置の各々が、前記複数の車輪、前記軌道帯、および、前記受電用電極により構成されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の無人搬送車。
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