JP2759378B2 - 移動車用給電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、搭載したバッテリーにより所定の走行経路
に沿って自動走行する移動車に給電するための移動車用
給電装置に関する。

〔従来の技術〕

かかる移動車用給電装置は、移載作業等のためにステ
ーションに停止している移動車に、又は、所定の走行経
路に沿って走行している移動車に地上側から給電するた
めのものである。このような給電は、移動車に搭載した
バッテリーの電力消費を抑え、或いは補助的に充電する
ことによって、そのフル充電サイクルを延ばすために行
われる。

かかる移動車用給電装置の第１例として、本出願人が
平成２年10月９日に提出した願書に添付した明細書に記
載した移動車用給電装置では、ステーションの床面に設
けた位置決め用凸コーンに給電用電極を、移動車側の位
置決め用凹コーンに受電用電極を備えさせている。もっ
て、移動車がステションにて停止する際に位置決め用凹
コーンを突出駆動して地上側の位置決め用凸コーンに嵌
合させるに伴って、給電用電極と受電用電極が接触し、
地上側から移動車に給電できる構成としている。

又、第２例として、特願平２−245162号に記載したも
のでは、走行経路のステーションを含む特定区間に給電
用レールを敷設し、移動車には、その給電用レールと摺
動接触する集電用部材を設けている。もって、特定区間
を走行中、又は停止中の移動車に給電できる構成として
いる。

上記いずれの例においても、地上側の給電器によって
商用電源からの交流電圧を降圧・整流して直流低電圧に
変換した後に移動車に供給する。そして、給電されてい
る間は移動車の消費電力は給電された電力によって賄わ
れ、さらに、バッテリーがフロート充電されるように構
成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、地上側でDC低電圧に変換した後に移動車に
供給する従来装置においては、下記のような問題があ
り、改善が望まれていた。

移動車に給電する電圧が低い分だけ電流を多く必要と
し、そのための電圧降下が大きい。従って、負荷が大き
い場合には、バッテリーのフロート充電ができない場合
がある。特に、上記第２例に示したような給電用レール
によって、移動車が走行中も給電できるようにしたもの
において、一つの給電用レールに複数の移動車の受電用
部材が接触している状態では、給電用電圧が大きく降下
してしまう。これを防止するためには、給電用レールを
必要な数に区割りし、各区間には一つの移動車しか在席
できないように在席管理を行う必要がある。

本発明は上記の実情に鑑みて試されたものであって、
その目的は、電圧降下が小さく、移動車のバッテリー充
電を安定して行えること、特に給電用レールを用いた給
電装置においては、上記の区割りや在席管理を行わなく
ても複数の移動車のバッテリーに安定した充電電流を供
給できるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による移動車用給電装置は、搭載したバッテリ
ーにより所定の走行経路に沿って自動走行する移動車に
給電するためのものであって、第１の特徴構成は、前記
走行経路のうち前記移動車が直進で低速走行する区間
に、交流電圧が印加される給電用電極が設けられ、移動
車には、前記給電用電極と接続される受電用電極と、そ
の受電用電極に得られる交流電圧を降圧し且つ整流して
前記バッテリーを充電するための直流低電圧に変換する
充電器とが設けられ、前記受電用電極に得られる交流電
圧が、前記バッテリーから電力供給を受けないAC負荷に
対して供給されるように構成されている点にある。

第２の特徴構成は、第１の特徴構成を実施する際の具
体構成を特定するものであって、前記給電用電極は、前
記走行経路に沿って設けられた給電用レールであって、
移動車には前記受電用電極として、前記給電用レールと
摺動接触する集電用部材が設けられている点にある。

〔作 用〕

移動車は走行経路のうち移動車が直進で低速走行する
区間において、地上側から交流電圧を供給され、その交
流電圧を充電器が降圧・整流して得た直流電圧によって
バッテリーを充電する。

更に、その地上側から供給される交流電圧は、移動車
に搭載のバッテリーからは電力の供給を受けないAC負荷
に対して交流電圧が供給される。

第２の特徴構成によれば、移動車は、走行しながら又
は停止した状態で、地上側から交流電圧を供給される。
その後の作用は、第１の特徴構成と同じである。

〔発明の効果〕

第１の特徴構成によれば、移動車は、地上側から交流
電圧の供給を受ける区間では、バッテリーから電力供給
を受けない移動車のAC負荷を作動させることができる。
交流電圧の供給を受ける区間は移動車が直進で低速走行
する区間に設定してあり、このような低速走行区間内で
は、一般に、何らかの作業等を行わせるためにAC負荷を
作動させたい場合が多い。例えば低速走行区間内に位置
するステーションに対して荷の移載を行うために、AC負
荷の動力源として負荷変動に強い誘導電動機を備えたよ
うな場合である。

すなわち、種々の必要のために移動車に搭載されるが
常時作動するものではないAC負荷に対して、移動車の走
行経路のうちのAC負荷を作動させたい部分に設けた給電
用電極から交流電圧を供給することで、バッテリーの電
力供給能力等とは無関係に電気的な負荷を移動車に備え
ることができ、しかも、AC−DC間の変換を要せずAC負荷
に対して交流電圧を供給することで効率の良い電力供給
が可能となる。

更に、地上側から供給を受けた交流電圧は移動車のバ
ッテリーに充電されるのであるが、給電用電極から比較
的高圧の交流電圧を供給し、それを降圧して充電する形
態を採っていることから、充電器が降圧・整流して得た
直流低電圧は、負荷変動に影響されにくく安定してい
る。よって、バッテリーに安定した充電電流を供給する
ことができるものとなる。

又、移動車が地上側から交流電圧の供給を受ける区間
は、走行経路のうち移動車が直進で低速走行する区間に
設定されているので、移動車を高速で移動させたい場合
に、給電用電極と受電用電極との接続のために減速力が
作用してしまうのを回避すると共に、移動車が直進走行
しているときに給電することで、給電用電極と受電用電
極との接触状態が適正状態を維持し易いものとし、更
に、万が一、給電用電極と受電用電極との接触状態が不
適正となったような場合でも、低速走行中に給電するの
で両電極の損傷を抑制できるものとなる。

もって、移動車の安定走行並びに移動車に対する安定
給電を図りながら、合理的に配置した給電用電極から交
流電圧を供給することで、バッテリーの負担とならず且
つAC−DC間の変換を必要としない状態で移動車にAC負荷
を備えることができ、しかも、そのバッテリーに対する
充電を安定的に行えるものとなった。

第２の特徴構成によれば、給電レールが設けられた区
間に複数の移動車が在席した場合も給電用レールに印加
される交流電圧はほとんど降下しない。従って、従来の
直流定電圧を印加する場合のように、給電レールの区割
りや在席管理をする必要が無くなり、非常に汎用性の高
いものとなった 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第６図に示すように、荷搬送用の移動車（Ａ）の走行
経路に沿って、誘導ライン（Ｌ）がループ状に設けら
れ、移動車が停止して荷物の積御し等の作業を行うため
の複数のステーション（ST）が誘導ライン（Ｌ）に沿っ
て設けられ、もって、移動車（Ａ）の各ステーション間
に自動走行させながら荷搬送作業を行う搬送設備が構成
されている。尚、図は実際の搬送設備を簡略化して描い
ている。

誘導ライン（Ｌ）は第２図に示すように、断面が矩形
で表側がＮ極、裏側がＳ極に磁化された磁性体を走行路
面に埋設し、周囲をエポキシ樹脂で固定して路面が面一
になるように構成したものである。

走行経路の特定部分（以下特定区間という）には、移
動車（Ａ）に給電するための給電用レール（Ｒ）が誘導
ライン（Ｌ）に沿って平行に設置されている。特定区間
の前後にはマーク（Ｍ）が設置され、移動車（Ａ）が特
定区間の始まりと終わりを検出できるようにしている。
マーク（Ｍ）は磁石片を表側がＳ極、裏側がＮ極になる
ように走行路面に埋設したものである。

移動車（Ａ）は第２図及び第３図にその主要部のブロ
ック図及び平面図を示すように、車体前方側に、走行用
モータ（１）にて推進駆動されると共に、操向用モータ
（２）にて操向駆動される操向輪兼用の推進車輪（３）
が設けられ、車体後方側に、左右一対の従動輪（４）が
設けられている。そして、推進車輪（３）の前側に誘導
ライン（Ｌ）を検出して操向制御用の情報を得るための
磁気センサ（５）が推進車輪（３）と一体に向き変更さ
れるように設けられている。

前記磁気センサ（５）は、第２図及び第３図に示すよ
うに、車体横幅方向に並んだ４個の磁気感知素子からな
る。そして、移動車（Ａ）の横幅方向の位置が前記誘導
ライン（Ｌ）対して適正な位置にある状態、すなわち、
磁気センサ（５）の横幅方向の中心が、誘導ライン
（Ｌ）の中央に位置する状態において、４個の磁気感知
受光素子のうち内側の２個が誘導ライン（Ｌ）による磁
気を感知し、且つ、外側の２個が感知しない状態となる
ように、所定間隔を隔てて設けられている。従って、移
動車（Ａ）が誘導ライン（Ｌ）に対して左右に偏位する
と、外側の２個の磁気感知素子の何れかが誘導ライン
（Ｌ）による磁気を感知する状態となる。

磁気センサ（５）の信号は、マイクロコンピュータを
搭載した制御装置（９）に入力される。制御装置（９）
はその入力信号に基づいて、車体を誘導ライン（Ｌ）対
して適正な位置に保持するように、操向用モータ駆動装
置（11）を介して操向用モータ（２）を作動させ、もっ
て移動車（Ａ）が誘導ライン（Ｌ）に沿って追従走行す
るように操向制御を行っている。

磁気センサ（５）の左側方には走行路面に設置された
前記マーク（Ｍ）を検出するためのマークセンサ（６）
が設けられている。マークセンサ（６）も一種の磁気セ
ンサであって、磁石片であるマーク（Ｍ）に近接して、
それを検出する。

移動車（Ａ）の車体左側中央部には発光素子と受光素
子を有する通信装置（７）が設けられている。また、移
動車（Ａ）がステーション（ST）に停止した状態でステ
ーション（ST）側の相対する位置にも発光素子と受光素
子を有する通信装置が備えられており、もって、ステー
ション（ST）と移動車（Ａ）との間で通信を行う。ある
いはステーション（ST）を中継して、設備全体の運行を
管理する中央制御装置（Ｃ）と移動車（Ａ）との間で通
信を行う。例えば、移動車（Ａ）がステーション（ST）
にそのステーション（ST）における作業の終了を知らせ
ると、ステーション（ST）から移動車（Ａ）へは、次に
移動して作業すべき目標ステーションのアドレス情報が
指示される。

移動車（Ａ）は、以上のような制御装置（９）や通信
装置（７）等のDC負荷に電力を供給するためのバッテリ
ー（12）を搭載している。バッテリー（12）は放電して
電力容量が残り少なくなると、充電済みのバッテリーに
交換される。そして、取り外されたバッテリー（12）は
別途充電器で充電される。

移動車（Ａ）の効率的な運用、ひいては搬送設備全体
の効率化のためには、移動車（Ａ）の搭載バッテリー
（12）の電力消費を抑えて、その充電サイクルを延ばす
こと、即ちバッテリー交換の回数を減らすことが必要で
ある。

そこで、移動車（Ａ）を省電力設計にすると共に、移
動車（Ａ）が走行経路の特定区間において走行中又は停
止中に、地上側から電力を供給することによって、搭載
バッテリー（12）の電力消費を抑え、さらにフロート充
電できるようにしている。前述した給電用レール（Ｒ）
はこの目的で特定区間に設置されたものである。そし
て、第２図及び第４図に示すように、移動車（Ａ）にこ
の給電用レール（Ｒ）と摺動接触する集電用部材（８）
を設けている。

給電用レール（Ｒ）は、第２図乃至第４図に示すよう
に、走行路面中に埋設された一対の平行導体からなる。
導電面の信頼性及び安全性に対する配慮から、給電用レ
ール（Ｒ）の導電面が走行路面に露出しないように、絶
縁体（R1）及びピットカバー（R2）を被せて走行路面と
面一になるようにしている。従って、給電用レール
（Ｒ）の下側面で移動車（Ａ）の集電用部材（８）と摺
動接触する構造としている。尚、ピットカバー（R2）は
後述のようにローラガイドも兼ねている。

移動車（Ａ）の一対の集電用部材（８）は第２図及び
第５図に示すように、夫々コイルばね（8a）によって弾
性支持された状態で支持台（20）に取り付けられてい
る。支持台（20）は中継台（20b）に鉛直軸（Ｐ）で枢
支され、コイルバネ（20c）によって回動範囲の中央に
付勢されている。又、支持台（20）の上下中央部には一
対のガイドローラ（20a）が設けられ、前述のピットカ
バー（R2）の内側に接している。

中継台（20b）は、移動車（Ａ）の進行方向に対し直
角方向に所定範囲だけ揺動できる状態でフレーム台（21
a）に取り付けられている。４個のコイルばね（21b）は
その揺動範囲の中央に付勢するためのものである。

以上のような構造により、移動車（Ａ）の誘導ライン
（Ｌ）に対するわずかな横ずれ及び上下ずれを吸収しな
がら、集電用部材（８）が給電用レール（Ｒ）に正しく
摺動接触できるようにしている。

フレーム台（21a）に固着されたフレームロッド（2
1）は、第２図に示すように、モータ（22）とネジ送り
機構（23）によって上下に移動操作される状態で移動車
（Ａ）に取り付けられている。ネジ送り機構（23）は、
モータ（22）の回転軸に固着され周囲が螺刻されたた回
転ロッド（23a）、これに螺合しフレームロッド（21）
に固着されたこま部材（23b）、及びこま部材（23b）の
回転を規制して回転ロッド（23a）の長手方向（上下）
に案内するガイド機構（23c）からなる。制御装置
（９）によってモーター（22）が正逆転駆動されると、
フレームロッド（21）が上下に移動操作される。もっ
て、集電用部材（８）が移動車（Ａ）の底部から出退自
在な構成としている。

前述したように、給電用レール（Ｒ）が埋設されてい
る特定区間の前後にはマーク（Ｍ）が設置されている。
移動車（Ａ）が特定区間に近づくと、その制御装置
（９）は前記マークセンサ（６）によってこのマーク
（Ｍ）を検出する。そしてモータ（22）を駆動して、集
電用部材（８）を移動車（Ａ）の底部から下方に移動さ
せる。集電用部材（８）は、走行路面に給電用レール
（Ｒ）が埋設されている部分の手前の穴（H1）から降下
していき、所定の位置で停止する。この後、集電用部材
（８）の上部接触面と給電用レール（Ｒ）の下側面とが
接触し、移動車（Ａ）が前述のようにして誘導ライン
（Ｌ）に沿って走行するのに伴って、集電用部材（８）
の上部接触面と給電用レール（Ｒ）の下側面とは摺動し
ながら接触状態を維持することになる。

特定区間の終わりでは、制御装置（９）は給電用レー
ル（Ｒ）の終端の手前箇所に設置されたマーク（Ｍ）を
検出するに伴って、上記と逆に集電用部材（８）を引上
げ、移動車（Ａ）の底部に収納すべくモータ（22）を駆
動する。集電用部材（８）は給電用レール（Ｒ）の終端
後の走行路面に設けられた穴（H2）から上昇して抜け出
ることになる。

特定区間はステーション（ST）が設置された箇所を含
み、移動車（Ａ）が直進で低速走行する区間に設けられ
るが、ステーション（ST）に移動車（Ａ）が停止してい
る間も集電用部材（８）は給電用レール（Ｒ）は接触状
態を保ち、給電が続行される。

第１図に示すように、給電用レール（Ｒ）には地上側
の商用電源からの交流電圧（AC200V）が印加されてい
る。そして、移動車（Ａ）は、集電用部材（８）にて受
電した交流電圧を充電器（14）によって降圧・整流して
直流低電圧を得る。この直流低電圧は走行用モータ
（１）、操向用モータ（２）、制御装置（９）等のDC負
荷に印加されると共に、電流制限用抵抗（14a）を介し
てバッテリー（12）に印加されている。（14b）は外部
から給電されていないときにバッテリー（12）からDC負
荷に電流を供給するためのダイオードである。

給電された交流電圧から充電器（14）がつくる直流低
電圧はバッテリー（12）の電圧より少し高い電圧に設定
されている。従って、給電中は、ダイオード（14b）が
逆バイアスになるので、DC負荷の消費電力が全て充電器
（14）から供給されると同時に、バッテリー（12）のフ
ロート充電が行われる。

又、ステーション（ST）における移載作業等には大き
な電力を要するので、そのためのアクチュエータには給
電された交流電圧で作動する誘導電動機等を用いてい
る。即ち移動車（Ａ）に給電された交流電圧は、前述の
ように充電器（14）に供給されると同時に、第１図から
明らかなように、誘導電動機等のバッテリー（12）から
電力供給を受けないAC負荷に直接供給される。

このように、大きな負荷の消費電力が交流電圧から直
接供給される結果、充電器（14）の出力電圧の負荷によ
る変動が小さくなる。従って、フロート充電が行われる
バッテリー（12）に安定した充電電流が供給されること
になる。

又、特定区間に複数の移動車が在席して同じ給電レー
ルから給電されることも可能である。つまり、第６図に
示すように、給電レール（Ｒ）が２箇所のステーション
（ST）に亘って埋設されている場合、夫々のステーショ
ン（ST）に停止して作業を行う２台の移動車（Ａ）に
は、同じ給電レール（Ｒ）から給電されることになる。
この場合、各移動車（Ａ）に充電器（14）を搭載してい
るので、夫々の充電器（14）の直流低電圧出力は、独立
で安定したものとなる。

以上のように、移動車（Ａ）の特定区間における走行
用の電力、ステーション（ST）における作業用の電力等
を地上側から供給することによって、バッテリー（12）
の電力消費を抑えると共に、フロート充電による補助的
な充電を行い、もって、フル充電のサイクルを延ばすこ
とに貢献せしめている。

〔別実施例〕

走行経路の特定部分としてとしては、上記実施例の特
定区間にかぎらず、一地点であってもよい。つまり、従
来の技術の第１例に示したような、移動車（Ａ）がステ
ーション（ST）に停止している間だけ移動車（Ａ）が地
上側と電気的に接続され給電される場合にも、本発明を
適用することができる。そして、作業中の負荷変動によ
る影響を回避して、安定した充電電流をバッテリー（1
2）に供給することができる。

誘導ライン（Ｌ）の物理的な構成は上記実施例のもの
に限らず、例えば磁気テープを走行路面に付設したもの
でもよい。或いは光反射テープを誘導ラインとして付設
し、移動車（Ａ）に磁気センサー（５）に代わって光セ
ンサを設けてもよい。

さらに、物理的な誘導ラインが設置されずに、移動車
が自律走行する構成の搬送設備にも本発明は適用でき
る。この場合、給電用レール（Ｒ）と移動車の集電用部
材（８）との摺動接触を容易且つ確実ならしめるため
に、給電用レール（８）が設置される特定区間に限って
誘導ラインを設ける構成としてもよい。

上記実施例の特定区間は移動車（Ａ）が低速走行する
区間に設けられるが、その先頭及び終端において、移動
車（Ａ）の走行位置と集電用部材（８）の出退操作との
タイミング調整を容易にするために、移動車の走行速度
を一旦さらに下げたり、一旦停止させてもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照が便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る移動車用給電装置の実施例を示し、
第１図は装置全体の電気接続の概略を示す回路図、第２
図は移動車の走行方向から見た要部断面図兼ブロック
図、第３図は移動車の概略構成及び走行路面との関係を
示す平面図、第４図は給電用レールの設置構造を示す側
断面図、第５図は集電用部材の支持構造を示す斜視図、
第６図は搬送設備全体の概略レイアウトを示す平面図で
ある。 （Ａ）……移動車、（Ｒ）……給電用レール、 （８）……集電用部材、（12）……バッテリー、 （14）……充電器。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搭載したバッテリー（12）により所定の走
   行経路に沿って自動走行する移動車（Ａ）に給電するた
   めの移動車用給電装置であって、 前記走行経路のうち前記移動車（Ａ）が直進で低速走行
   する区間に、交流電圧が印加される給電用電極（Ｒ）が
   設けられ、 移動車（Ａ）には、前記給電用電極（Ｒ）と接続される
   受電用電極（８）と、 その受電用電極（８）に得られる交流電圧を降圧し且つ
   整流して前記バッテリー（12）を充電するための直流低
   電圧に変換する充電器（14）とが設けられ、 前記受電用電極（８）に得られる交流電圧が、前記バッ
   テリー（12）から電力供給を受けないAC負荷に対して供
   給されるように構成されている移動車用給電装置。
2. 【請求項２】前記給電用電極（Ｒ）は、前記走行経路に
   沿って設けられた給電用レール（Ｒ）であって、移動車
   （Ａ）には前記受電用電極（８）として、前記給電用レ
   ール（Ｒ）と摺動接触する集電用部材が設けられている
   請求項１記載の移動車用給電装置。