JP3988333B2

JP3988333B2 - Charging electrode structure of mobile robot

Info

Publication number: JP3988333B2
Application number: JP25561499A
Authority: JP
Inventors: 岳彦川瀬; 滋竹田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP2001079792A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷駆動用のバッテリ及び充電器を備える移動ロボットを、固定設備前に停止させた状態で、固定設備側の電源と移動ロボットの充電器とを接続するための移動ロボットの充電電極構造に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、例えば自動車用部品の組立ライン等においては、移動ロボットを用いたシステムが採用されてきている。前記移動ロボットは、無人搬送車（ＡＧＶ）上にロボットアームを搭載して構成され、前記無人搬送車には、モータを駆動源とした走行機構や、その走行機構やロボットアームを制御するコントローラ、負荷駆動用の電源となる充電式のバッテリ等が設けられるようになっている。そして、前記走行機構により、複数の固定設備に沿う走行路を移動し、設備（作業ステーション）前の停止位置に停止した状態で、ロボットアームにより、部品の組付けや受渡し等の各種の作業を行なうようになっている。
【０００３】
この種の移動ロボットシステムでは、移動ロボットのバッテリの充電を行なうために、固定設備（作業ステーション）側に、充電器や可動電極部（給電カプラ）を備える電源装置を設け、移動ロボットが固定設備前に停止してロボットアームによる作業を行なっている期間中に、その電源装置から移動ロボットのバッテリに充電すると共に、負荷駆動用の電力も同時に供給するようになっている。
【０００４】
この場合、図１３に示すように、固定設備側に設けられる電源装置１には、前面壁部に設けられた開口部２の奥部に位置して、上下２本の電極棒３ａを有する可動電極部（給電カプラ）３が設けられており、その可動電極部３が図示しない駆動機構により出没方向に移動されるようになっている。これに対し、図１４に示すように、移動ロボット（無人搬送車）４の設備側に向く側壁部には、上下２枚の電極板５ａを有する固定電極部５が設けられており、前記可動電極部３が突出移動されることにより、前記電極棒３ａが電極板５ａに接触して電気的接続がなされるようになっている。尚、このとき、電源装置１からは、ＤＣ２４Ｖの電源が移動ロボット１に与えられるようになっている。
【０００５】
ところで、上記した従来の構成では、電源装置１（充電器）から負荷駆動用の電力とバッテリ充電用の電力との双方を供給するため、充電器の負荷が大きくなって大能力の充電器が必要となると共に、移動ロボット４と電源装置１側との間で充電制御用の信号のやり取りが必要となるため、別途の通信手段が必要となる不具合があった。そこで、バッテリの充電専用の充電器を移動ロボット側に搭載すると共に、移動ロボット（充電器）に対して設備側から交流電源（ＡＣ２００Ｖ）を供給する構成が考えられている。
【０００６】
しかしながら、このように、固定設備側から交流電源を移動ロボット側に供給するに際し、上記した従来の充電電極構造をそのまま採用すると、電極棒３ａや電極板５ａが外部に露出しているため、十分な安全性が確保できない問題が生ずる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、固定設備側の電源と移動ロボットの充電器とを接続する構造にあって、高い安全性を確保することができる移動ロボットの充電電極構造を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の移動ロボットの充電電極構造は、固定設備側に固定電極部を設け、移動ロボット側に、出没移動してその固定電極部に嵌合接続される可動電極部を設ける構成とすると共に、可動電極部の絶縁体の先端周囲部に絶縁材製の電極カバーを設け、可動電極部と固定電極部との嵌合状態で、その電極カバーにより固定電極部の凹部の周囲を覆うように構成し、さらに、可動電極部の絶縁体を、基部とこの基部に対して移動するヘッドカバーとから構成し、可動電極部の移動ロボット内への没入状態で、電極カバーが移動ロボットの側壁部に係止されることにより、ヘッドカバーの、可動電極端子を露出させる露出位置への移動が禁止されるように構成したものである。
【０００９】
これにより、可動電極部と固定電極部との嵌合状態で、固定電極端子と可動電極端子との接続部分が電極カバーにより覆われるので、その接続部分に高電圧がかかっていても、人などが触れることを防止することができ、この結果、高い安全性を確保することができる。しかも、可動電極部の没入状態では、ヘッドカバーに力が作用しても可動電極端子が露出することはないので、安全性をより一層向上させることができる。
【００１２】
さらには、上記した可動電極部にセルフアライメント機構を設けるようにすれば（請求項２の発明）、移動ロボットの停止位置や、固定電極部の設置位置に若干の位置ずれが生じていても接続が容易となり、厳密な移動ロボットの停止位置精度や固定電極部の設置位置精度が必要なくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について、図１ないし図１０を参照しながら説明する。まず、図２は、本実施例に係る移動ロボット１１の外観構成を示しており、この移動ロボット１１は、全体として前後（図で左右）にやや長いほぼ矩形箱状に構成された無人搬送車１２上に、例えば６軸型アームからなるロボットアーム１３を搭載して構成されている。尚、前記ロボットアーム１３の先端部には、図示しないハンドツールが取付けられるようになっている。
【００１４】
詳しく図示はしないが、前記無人搬送車１２は、上面に天板１４を有する本体フレームの底部に位置して走行機構を有すると共に、該本体フレームに、マイコンを主体として構成された走行用及びアーム用のコントローラや、負荷駆動用の充電式のバッテリ１５、このバッテリ１５に対する充電を行なうための充電器１６及び充電コントローラ１７（いずれも図１にのみ図示）、並びに後述する一対の可動電極ユニット１８等を組込んで構成されている。
【００１５】
前記走行機構は、例えば４個の車輪１９（２個のみ図示）を備え、そのうち２個の駆動輪をモータにより駆動及び操舵するように構成されている。また、本体フレームの前後左右の外壁部には、夫々側壁カバー２０が設けられるようになっている。これら側壁カバー２０には、障害物センサ２１等が設けられていると共に、左右の側壁カバー２０の下部には、後述する可動電極部を出没させるための開口部２０ａが設けられている。
【００１６】
これにて、移動ロボット１１は、前記走行機構により、固定設備に沿って設けられた走行路を前後方向（図で矢印Ａ方向）に走行し、所定の停止位置（作業ステーション）に停止して前記ロボットアーム１３により部品の組付けや受渡し等の作業を行なうことを、自動的に繰返すようになっている。
【００１７】
さて、本実施例では、前記移動ロボット１１を、固定設備前（作業ステーション）に停止させた状態（ロボットアーム１３により作業を行なっている状態）で、固定設備側の電源と前記移動ロボット１１の充電器１６とを接続して、前記バッテリ１５の充電を行なうようになっている。以下、その接続のための充電電極構造について詳述する。
【００１８】
まず、図１に示すように、前記固定設備側の床部には、電源装置２２が固定的に設けられている。この電源装置２２は、三相２００Ｖの商用交流電源２３と、この電源２３及びアース線に接続され、電源装置２２の前面壁部（図で左側の壁部）の下部に突出した形態で設けられた固定電極部２４とを備えて構成されている。この固定電極部２４は、図３及び図４等にも示すように、例えばプラスチックから構成されやや横長な矩形ブロック状をなす絶縁ハウジング２５に、この場合横長な板状の４個（２段２列）の固定電極端子２６（図１，図４に２個のみ図示）を備えている。
【００１９】
図３等に示すように、前記絶縁ハウジング２５には、前面部（左側面部）に開口するやや横長な長円状の凹部２７が形成されている。この場合、凹部２７の内周壁部２７ａは、奥方へ行くほど窄まる形態の例えば傾きが３０度程度のテーパ面とされている。さらに、凹部２７の奥壁面部には、横に細長い４個の穴部２７ｂが２段２列に形成されており、それら各穴部２７ｂの奥部に、夫々前記固定電極端子２６が配設されている。４個の固定電極端子２６は、前記電源２３の三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ）の電源線及びアース線（Ｅ）に夫々接続されている。尚、前記穴部２７ｂの幅（上下方向）寸法は、人の手指が入らない程度とされている。
【００２０】
そして、図４に示すように、この固定電極部２４には、前記凹部２７の前面開口部を開閉するためのシャッタ２８が設けられる。このシャッタ２８は、固定電極部２４の前面の上半部を覆う上シャッタ部２９と、下半部を覆う下シャッタ部３０とを備えてなり、夫々、横長の細幅の複数枚の板を連結して構成されたいわゆる鎧戸状に構成されている。
【００２１】
前記上シャッタ部２９は、その大部分が固定電極部２４の前面に沿って位置する閉塞位置と、その閉塞位置から固定電極部２４の上面部に沿って引上げられて凹部２７の前面を開放させる開放位置との間で移動可能に設けられていると共に、ばね３１により閉塞位置に付勢されている。また、上シャッタ部２９の基端部には、上方に立上がる操作部２９ａが設けられている。
【００２２】
前記下シャッタ部３０も、前記上シャッタ部２９と同様に、その大部分が固定電極部２４の前面に沿って位置する閉塞位置と、その閉塞位置から固定電極部２４の下面部に沿って引下げられて凹部２７の前面を開放させる開放位置との間で移動可能に設けられていると共に、ばね３２により閉塞位置に付勢されている。また、下シャッタ部３０の基端部には、下方に立下がる操作部３０ａが設けられている。
【００２３】
これにて、シャッタ２８は、通常時（外部から力が作用しないとき）には、上下のシャッタ部２９及び３０が閉塞位置にあって固定電極部２４の凹部２７の前面開口部を閉塞し、また、このとき、図４に白抜きの矢印Ｂで示すように、凹部２７の前面側から押されても、開放することはない。そして、白抜きの矢印Ｃで示すように、前記操作部２９ａ及び３０ａがばね力に抗して奥方に押圧されることにより、上下のシャッタ部２９及び３０が開放位置に移動し、凹部２７の前面開口部が開放されるようになっている。尚、図１，図３等では、便宜上、シャッタ２８の図示を省略している。
【００２４】
これに対し、前記移動ロボット１１側（無人搬送車１２内）には、前記固定電極部２４に着脱可能に接続される可動電極部３３を有した可動電極ユニット１８が設けられる。尚、この可動電極ユニット１８は、実際には無人搬送車１２の中央部の前後にずれた位置に、左右対称的に一対が設けられるようになっているのであるが、ここでは、右側のものを代表させて図示及び説明を行なう。
【００２５】
図１及び図５〜図７に示すように、この可動電極ユニット１８は、フレーム３４上に、前記可動電極部３３、セルフアライメント機構を構成するフローティングユニット３５、前記可動電極部３３をフローティングユニット３５と共に無人搬送車１２の右側壁部から突出する方向（図１で矢印Ｄで示す右方向）及び没入する方向（図１で矢印Ｅで示す左方向）に移動させるための駆動機構３６を組付けて構成されている。以下、この可動電極ユニット１８について、図５〜図１０を参照して詳述する。
【００２６】
即ち、図５〜図７等に示すように、前記フレーム３４は、矩形板状部の前後の辺部に立上り壁部を有して構成され、複数個のステイ３４ａを介して前記無人搬送車１２の本体フレームの底部に固定的に取付けられる。また、このフレーム３４の前後の立上り壁部の内壁面には、左右方向全体に延びてガイドレール３７が設けられている。このフレーム３４の上面部には、下面側が開口するコ字状をなす上面カバー３８が設けられる。図示はしないが、この上面カバー３８には、前記ガイドレール３７に係合する可動レール部が設けられており、以て、前記フレーム３４に対して図で左右方向にスライド移動可能に支持されている。
【００２７】
そして、前記上面カバー３８の先端部（図で右端部）に、後述するフローティングユニット３５のアンダーブロック３９が固定的に取付けられている。また、このアンダーブロック３９には、前記フレーム３４内の前部側部位を左方に延びるシャフト４０が固着されている。前記フレーム３４の上面部には、前記シャフト４０を左右方向に移動させるためのラックシリンダ４１、及びその駆動源となるモータ４２が取付けられており、以て駆動機構３６が構成されている。前記ラックシリンダ４１は、周知のように、前記モータ４２の回転を減速する減速機構、及びその回転を前記シャフト４０の直動に変換するラックピニオン機構を内蔵して構成されている。
【００２８】
一方、前記可動電極部３３は、図８及び図９にも示すように、例えばプラスチック製の絶縁体４３に、この場合２段２列に４本（図６，図８などで２本のみ図示）の棒状の可動電極端子４４を保持させて構成されている。前記絶縁体４３は、基部４５とヘッドカバー４６とから構成されている。そのうち基部４５は、図８等に示すように、左右に２部材を連結して構成されて、全体として基端部（図で左端部）にフランジ部を有したやや横長楕円形の円柱状をなし、前記４本の可動電極端子４４を図で出没方向（左右方向）に貫通状態に保持するようになっている。
【００２９】
この場合、図８に示すように、前記各可動電極端子４４の途中部位には、径大部４４ａが設けられており、この径大部４４ａが、基部４５の内部に形成された径大な中空部４５ａ内に位置されている。このとき、径大部４４ａが中空部４５ａ内を左右に移動することにより、各可動電極端子４４は基部４５に対して僅かに出没方向（左右方向）に移動可能に構成されると共に、中空部４５ａ内には、可動電極端子４４に遊嵌状態に端子用コイルばね４８が配設されている。この端子用コイルばね４８により、可動電極端子４４は基部４５に対して、径大部４４ａが中空部４５ａ内の図で右端に位置した通常位置に常時付勢されている。
【００３０】
また、基部４５の内部には、前記可動電極端子４４が前記端子用コイルばね４８のばね力に抗して基部４５に対して図で左方に押込まれた押込位置に移動した（後述するように固定電極端子２６に圧接した）ことを検出するための検出スイッチ４９が配設されている。この検出スイッチ４９は、例えばマイクロスイッチからなり、前記径大部４４ａの左方への変位により動作されるようになっている。尚、前記４本の可動電極端子４４の基端部には、ケーブル４７が接続され、図５，図６などに示すように、それらケーブル４７が、上面カバー３８の内部を通って左方に導出され、図１に示すように、前記充電器１６に接続されるようになっている。
【００３１】
これに対し、前記ヘッドカバー４６は、基端側が前記基部４５の先端側（右側）に被るような横長楕円状の円筒キャップ状をなし、前記各可動電極端子４４の先端側が挿通される４個の貫通孔４６ａを有している。また、ヘッドカバー４６の先端の外周には、テーパ面４６ｂが形成されている。この場合、図９に示すように、ヘッドカバー４６の基端側の側壁部には、左右に延びる長孔４６ｃが形成され、この長孔４６ｃに、前記基部４５に固着された突起５０が嵌合している。これにて、ヘッドカバー４６は基部４５に対して、前記長孔４６ｃの範囲内で左右方向（出没方向）に移動可能とされている。
【００３２】
このとき、基部４５との間に前記各可動電極端子４４の外周に遊嵌状態に配設されたヘッドカバー用コイルばね５１により、通常時には、図８，図９等に示すように、前記可動電極端子４４の先端部を覆う被覆位置に付勢されており、ヘッドカバー用コイルばね５１のばね力に抗して先端側からの力を受けると、図６に示すように、基部４５に対して相対的に没入して先端面から可動電極端子４４の先端を相対的に突出させる露出位置に変位するようになっている。尚、ヘッドカバー用コイルばね５１のばね力は、前記シャッタ２８のばね３１，３２のばね力よりも大きく設定されている。
【００３３】
そして、本実施例では、前記ヘッドカバー４６の外周部には、その全周に位置して絶縁材（プラスチック）製の電極カバー５２が設けられている。この電極カバー５２は、先端側に行くほど外周側に拡がる形態の横長リング状をなし、後述するように、可動電極部３３の固定電極部２４との嵌合状態で、固定電極部２４の凹部２７の周囲を覆うようになっている。これと共に、図４に示すように、この電極カバー５２の上下両側の先端部が、前記シャッタ２８の操作部２９ａ，３０ａを奥方に押込んで開放させるように構成されている。また、本実施例では、図５，図７に示すように、可動電極部３３が没入位置にある状態では、電極カバー５２の外周縁部が側壁カバー２０の開口部２０ａの内周縁部に係止され、ヘッドカバー４６の露出位置への移動が禁止されるようになっている。
【００３４】
さらに、前記フローティングユニット３５は、次のように構成されている。即ち、図１０に示すように、このフローティングユニット３５は、前記上面カバー３８に取付けられるアンダーブロック３９、前記可動電極部３３の絶縁体４３の基部４５が取付けられるアッパーブロック５３、それらの間に介在されるセンターブロック５４を備えて構成されている。
【００３５】
このうちアンダーブロック３９は、中央部に前記ケーブル４７が通る開口部（図示せず）を有した矩形板状をなしている。そして、その右側面の上辺部の両端部に軸支持部３９ａを有すると共に、下辺部の両端部にも軸支持部３９ｂを有して構成される。軸支持部３９ａ間、及び、軸支持部３９ｂ間には、水平方向に延びるガイドバー５５が夫々掛渡される形態で設けられるようになっている。
【００３６】
一方、アッパーブロック５３は、中央部に前記ケーブル４７が通る開口部５３ａを有した矩形板状をなしている。そして、その左側面の前辺部の両端部に軸支持部５３ｂを有すると共に、後辺部の両端部にも軸支持部５３ｃを有して構成される。軸支持部５３ｂ間、及び、軸支持部５３ｃ間には、上下方向に延びるガイドバー５６が夫々掛渡される形態で設けられるようになっている。また、このアッパーブロック５３の右側面部に、前記基部４５の基端部が取付けられるようになっている。
【００３７】
これに対し、前記センターブロック５４は、やはり中央部に前記ケーブル４７が通る開口部５４ａを有し、前記アッパーブロック５３よりも一回り小さな矩形板状をなしている。そして、その上下両辺の中央部には、夫々上方及び下方に突出した形態の軸受部５４ｂを有すると共に、その前後両辺の中央部には、夫々前方及び後方に突出した形態の軸受部５４ｃを有して構成されている。このとき、図示はしないが、軸受部５４ｂ内には、前記ガイドバー５５を受けるＬＭブッシュ（リニアモーションベアリング）が設けられ、軸受部５４ｃ内には、前記ガイドバー５６を受けるＬＭブッシュ（リニアモーションベアリング）が設けられている。
【００３８】
このセンターブロック５４は、上下の軸受部５４ｂが前記各ガイドバー５５の中間部に嵌挿され、前後の軸受部５４ｃが前記各ガイドバー５６の中間部に嵌挿される。このとき、各ガイドバー５５には、軸受部５４ｂの両側に位置して該軸受部５４ｂを中間部に弾性保持するためのコイルばね５７が設けられ、各ガイドバー５６には、軸受部５４ｃの両側に位置して該軸受部５４ｃを中間部に弾性保持するためのコイルばね５８が設けられている。
【００３９】
これにて、アンダーブロック３９、センターブロック５４、アッパーブロック５３が連結されてフローティングユニット３５が構成される。このフローティングユニット３５により、アッパーブロック５３ひいては可動電極部３３の、アンダーブロック３９ひいては上面カバー３８に対する、上下方向及び前後方向の所定量（例えば±５mm程度）の位置ずれが許容されるようになっている。尚、前記各可動電極端子４４が基部４５あるいはヘッドカバー４６に対して夫々独立して動くことにより、傾き方向のずれも吸収できるようになっている。
【００４０】
以上のように構成された可動電極ユニット１８は、図１などに示すように、前記可動電極部３３の先端部（右端部）が無人搬送車１２の側壁カバー２０の開口部２９ａの内側に位置するように配設されている。また、前記駆動機構３６のモータ４２は、前記充電用コントローラ１７により制御され、このとき前記検出スイッチ４９の検出信号が充電用コントローラ１７に入力されるようになっている。これにて、後の作用説明でも述べるように、移動ロボット１１の走行時等においては、可動電極部３３が没入位置に位置され、移動ロボット１１が固定設備（電源装置２２）前に停止した状態で、駆動機構３６により、可動電極部３３が突出位置に移動されて固定電極部２４との接続が行なわれるようになっているのである。
【００４１】
次に、上記構成の作用について述べる。上述のように、通常時（移動ロボット１１の走行時など）においては、図１，図５等に示すように、移動ロボット１１側に設けられた可動電極部３３は、無人搬送車１２の側壁カバー２０の内側に位置する没入位置にある。このときには、図８等に示すように、可動電極部３３のヘッドカバー４６は、可動電極端子４４を覆う被覆位置にあり、可動電極端子４４が外部に露出することはない。
【００４２】
また、この状態では、ヘッドカバー４６に取付けられた電極カバー５２が、側壁カバー２０の開口部２０ａの周縁部に係止されているので、例えば人がヘッドカバー４６を奥方に押込もうとしてヘッドカバー４６に没入方向（矢印Ｅ方向）の力が作用しても、基部４５に対して没入方向に移動することはなく、可動電極端子４４が露出する虞はない。従って、この状態では、人などが可動電極端子４４に触れる虞はなく、高い安全性が得られる。
【００４３】
一方、固定設備側の固定電極部２４においては、通常時（可動電極部３３との非接続時）には、図４に実線で示すように、凹部２７の前面開口部がシャッタ２８により閉塞されており、固定電極端子２６が外部に露出することはないのである。また、このとき、図４に白抜きの矢印Ｂで示すように、シャッタ２８が凹部２７の前面側から押されても、開放することはない。従って、この状態では、人などが固定電極端子２６に触れる虞はなく、高い安全性が得られる。
【００４４】
ここで、移動ロボット１１が固定設備前の所定位置に停止し、ロボットアーム１３による作業を行なう際には、併せて、バッテリ１５に対する充電が行なわれるようになっている。この充電時には、次のようにして設備側の固定電極部２４と移動ロボット１１側の可動電極部３３とが接続されることにより、電源装置２２の電源２３からの交流電源（ＡＣ２００Ｖ）が、移動ロボット１１の充電器１６に供給されるようになっている。
【００４５】
即ち、移動ロボット１１（無人搬送車１２）は、図１，図５，図７に示すように、可動電極部３３の先端部と前記電源装置２２の固定電極部２４とが向かい合うように停止される。この場合、移動ロボット１１の停止位置には、前後方向（矢印Ａ方向）の若干量のずれが生ずることがある。この状態から、駆動機構３６が駆動される（モータ４２に通電がなされる）ことにより、上面カバー３８及びフローティングユニット３５と一体的に、可動電極部３３が突出方向（矢印Ｄ方向）に移動される。
【００４６】
この可動電極部３３の突出方向への移動により、まず、電極カバー５２の上下両側の先端部が、前記シャッタ２８の操作部２９ａ，３０ａを奥方に押込んで固定電極部２４の凹部２７の前面開口部を開放させ、その状態で、可動電極部３３の先端部（ヘッドカバー４６）が固定電極部２４の凹部２７に嵌合していく。この嵌合は、ヘッドカバー４６のテーパ面４６ｂが、やはりテーパ状の凹部２７の内周壁部２７ａに案内されるようにして行なわれ、またこの際、フローティングユニット３５によるセルフアライメント機能によって、可動電極部３３の凹部２７との位置合せが容易に行なわれるようになる。
【００４７】
そして、ヘッドカバー４６の先端面が凹部２７の奥壁面に当接しても、更に可動電極部３３は突出方向に移動され、これにて、ヘッドカバー４６が凹部２７の奥壁面から没入方向の力を受けることになり、ヘッドカバー４６は基部４５（可動電極端子４４）に対して相対的に没入方向（矢印Ｅ方向）に移動する。これにより、図６に示すように、ヘッドカバー４６は可動電極端子４４をその先端面から相対的に突出させる露出位置に移動し、これに伴い、各可動電極端子４４の先端部が、凹部２７の奥部の各穴部２７ｂ内に侵入し、遂には、各可動電極端子４４の先端が、各固定電極端子２６に接触するようになる。
【００４８】
この可動電極端子４４の固定電極端子２６への接触状態となった後は、今度は、可動電極端子４４が、固定電極端子２６から没入方向の力を受け、基部４５に対して相対的に左方に押込まれるようになり、可動電極端子４４が固定電極端子２６に圧接した状態で検出スイッチ４９がオンするようになる。充電用コントローラ１７は、この検出スイッチ４９のオン信号を受けてモータ４２への通電を停止する。これにて、可動電極端子４４と固定電極端子２６との電気的接続が確実に行なわれる突出位置にて可動電極部３３が停止されるのである。
【００４９】
この接続状態では、図６に示すように、前記電極カバー５２が、凹部２７（絶縁ハウジング２５）の周囲部に位置され、固定電極端子２６と可動電極端子４４との接続部分を覆うようになるので、その接続部分に高電圧がかかっていても、人などが触れることを防止することができ、この結果、高い安全性が得られるのである。
【００５０】
充電後（移動ロボット１１が次の位置へ向けて移動する前）には、駆動機構３６により可動電極部３３が没入位置へ戻され、固定電極部２４と可動電極部３３との接続が切離される。このときには、各部のばね力により、シャッタ２８が凹部２７の前面を閉塞する位置に戻され、また、可動電極端子４４が基部４５に対して通常位置に戻され、ヘッドカバー４６も基部４５に対して被覆位置に戻されるようになる。
【００５１】
このように本実施例によれば、固定設備側に、固定電極部２４を設け、移動ロボット１１側に、出没移動してその固定電極部２４に嵌合接続される可動電極部３３を設けることにより、固定設備側の電源２３と移動ロボット１１の充電器１６とを接続する構造にあって、固定電極部２４に、通常時には凹部２７の開口面を閉塞し、可動電極部３３の突出移動に伴って開放されるシャッタ２８を設けるようにしたので、固定電極端子２６に高電圧がかかる事情があっても、人などがその固定電極端子２６に触れることを確実に防止することができ、高い安全性を確保することができるものである。
【００５２】
そして、可動電極部３３（ヘッドカバー４６）に電極カバー５２を設けるようにしたので、固定電極部２４と可動電極部３３との接続状態でも、その電極カバー５２により固定電極端子２６と可動電極端子４４との接続部分を覆うことができ、高い安全性を確保することができる。また、本実施例では、可動電極部３３の没入状態で、その電極カバー５２によって、ヘッドカバー４６の露出位置への移動が禁止される構成としたので、この点でも安全性を向上させることができるものである。
【００５３】
さらに、本実施例では、可動電極ユニット１８にセルフアライメント機構を構成するフローティングユニット３５を設けたので、移動ロボット１１の停止位置や、固定電極部２４の設置位置に若干の位置ずれが生じていても接続が容易となり、厳密な移動ロボット１１の停止位置精度や固定電極部２４の設置位置精度が必要なくなるといったメリットも得ることができるものである。
【００５４】
図１１は、本発明の他の実施例を示しており、固定電極部２４に設けられるシャッタ６１の構造が上記実施例と異なっている。即ち、シャッタ６１は、固定電極部２４（凹部２７）の前面の上半部を覆う上シャッタ板６２と、下半部を覆う下シャッタ板６３とを備えるいわゆる両開き式の扉から構成される。そして、上シャッタ板６２は、その上辺部がヒンジ６４により回動可能に取付られていると共に、ねじりコイルばね６５により常時閉塞方向に付勢されている。また、下シャッタ板６３は、その下辺部がヒンジ６６により回動可能に取付られていると共に、ねじりコイルばね６７により常時閉塞方向に付勢されている。
【００５５】
これにて、シャッタ６１は、通常時（外部から力が作用しないとき）には、上下のシャッタ板６２及び６３が閉塞位置にあって固定電極部２４の凹部２７の前面開口部を閉塞し、可動電極部３３の突出方向への移動時に、ヘッドカバー４６により押されて奥方に開放するようになっている。かかる構成としても、シャッタ６１により、人などがその固定電極端子２６に触れることを確実に防止することができ、高い安全性を確保することができるものである。
【００５６】
図１２は、本発明の異なる他の実施例を示すものである。この実施例では、無人搬送車１２の側壁カバー２０の外壁面に、開口部２０ａを覆う板状の蓋部７１を設けるようにしている。この蓋板７１はその上辺部が、前記開口部２０ａの上部に位置してヒンジ７２により回動可能に支持され外方上部のみに開放可能な構成となっている。この場合、蓋板７１は自重により垂下がることによって開口部２０ａを覆い、可動電極部３３の突出時には、該可動電極部３３により押されて上方に開放するようになっている。この構成によれば、人などが可動電極端子４４に触れることを、一層確実に防止することができるものである。
【００５８】
その他、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば固定電極部のシャッタを省略しても、可動電極部に電極カバーを設けることによって可動電極部の安全性を高めることができる。また、固定電極部の形状や構造、可動電極部の形状や構造、フローティングユニットや駆動機構の構造等についても、種々の変形が可能であり、さらには、電源としてはＡＣ２００Ｖに限らず、直流電源であっても本発明を適用できる等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、移動ロボットの充電に関連する部分の構成を概略的に示す図
【図２】移動ロボットの外観を示す側面図
【図３】シャッタを取除いた状態の固定電極部の斜視図
【図４】シャッタの開閉構造を示す固定電極部部分の縦断正面図
【図５】可動電極部が没入位置にある様子を上面カバーの一部を破断して示す可動電極ユニット部分の平面図
【図６】可動電極部が突出位置にある様子を一部を横断面で示す可動電極ユニット部分の平面図
【図７】可動電極ユニットの正面図
【図８】可動電極部の横断平面図
【図９】可動電極部の正面図
【図１０】フローティングユニットの斜視図
【図１１】本発明の他の実施例を示す図４相当図
【図１２】異なる他の実施例を示す図１相当図
【図１３】従来例を示す電源装置の斜視図
【図１４】移動ロボットの固定電極部部分の斜視図
【符号の説明】
図面中、１１は移動ロボット、１２は無人搬送車、１５はバッテリ、１６は充電器、１７は充電コントローラ、１８は可動電極ユニット、２０は側壁カバー、２０ａは開口部、２２は電源装置、２３は電源、２４は固定電極部、２５は絶縁ハウジング、２６は固定電極端子、２７は凹部、２８，６１はシャッタ、３３は可動電極部、３５はフローティングユニット（セルフアライメント機構）、３６は駆動機構、４３は絶縁体、４４は可動電極端子、４５は基部、４６はヘッドカバー、５２は電極カバーを示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile robot charging electrode for connecting a power supply on a fixed equipment side to a mobile robot charger in a state where the mobile robot having a load driving battery and a charger is stopped before the fixed equipment. Concerning structure.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, for example, systems using mobile robots have been employed in assembly lines for automobile parts. The mobile robot is configured by mounting a robot arm on an automatic guided vehicle (AGV). The automatic guided vehicle includes a travel mechanism using a motor as a drive source, a controller that controls the travel mechanism and the robot arm, A rechargeable battery or the like serving as a power source for driving the load is provided. The traveling mechanism moves along a plurality of fixed equipment and stops at a stop position in front of the equipment (work station), and performs various operations such as assembly and delivery of parts by the robot arm. To do.
[0003]
In this type of mobile robot system, in order to charge the battery of the mobile robot, a power supply device including a charger and a movable electrode unit (power supply coupler) is provided on the fixed equipment (work station) side, and the mobile robot is installed in the fixed equipment. During the period when the robot arm is stopped and the work is performed by the robot arm, the battery of the mobile robot is charged from the power supply device and the power for driving the load is simultaneously supplied.
[0004]
In this case, as shown in FIG. 13, the power supply device 1 provided on the fixed facility side has a movable electrode having two upper and lower electrode rods 3 a located at the back of the opening 2 provided on the front wall portion. An electrode portion (feeding coupler) 3 is provided, and the movable electrode portion 3 is moved in the protruding and retracting direction by a driving mechanism (not shown). On the other hand, as shown in FIG. 14, a fixed electrode portion 5 having two upper and lower electrode plates 5 a is provided on a side wall portion facing the equipment side of the mobile robot (automatic guided vehicle) 4, and the movable By projecting and moving the electrode portion 3, the electrode rod 3a comes into contact with the electrode plate 5a to be electrically connected. At this time, the power supply device 1 supplies a power of 24 VDC to the mobile robot 1.
[0005]
By the way, in the above-described conventional configuration, both the power for driving the load and the power for charging the battery are supplied from the power supply device 1 (charger). In addition to the necessity, it is necessary to exchange a signal for charge control between the mobile robot 4 and the power supply device 1 side. In view of this, a configuration has been considered in which a battery-dedicated charger is mounted on the mobile robot side and AC power (AC 200 V) is supplied from the equipment side to the mobile robot (charger).
[0006]
However, in this way, when supplying the AC power from the fixed equipment side to the mobile robot side, if the above-described conventional charging electrode structure is adopted as it is, the electrode rod 3a and the electrode plate 5a are exposed to the outside, so that it is sufficient. A problem arises in that it is not possible to ensure a safe safety.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to connect a power supply on the fixed equipment side and a charger of the mobile robot, and charge the mobile robot that can ensure high safety. To provide an electrode structure.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The charging electrode structure of the mobile robot according to claim 1 of the present invention is configured such that a fixed electrode portion is provided on the fixed equipment side, and a movable electrode portion is provided on the mobile robot side to be moved in and out and fitted and connected to the fixed electrode portion. AndAn electrode cover made of an insulating material is provided around the tip of the insulator of the movable electrode part, and the movable electrode part and the fixed electrode part are configured so that the electrode cover covers the periphery of the concave part of the fixed electrode part. In addition, the insulator of the movable electrode unit is composed of a base and a head cover that moves relative to the base, and the electrode cover is engaged with the side wall of the mobile robot when the movable electrode unit is immersed in the mobile robot. By being stopped, the movement of the head cover to the exposed position where the movable electrode terminal is exposed is prohibited.
[0009]
  ThisAs a result, the connection part between the fixed electrode terminal and the movable electrode terminal is covered with the electrode cover in the fitted state between the movable electrode part and the fixed electrode part, so even if a high voltage is applied to the connection part, Can be prevented from touching, and as a result, high safety can be ensured.Moreover, when the movable electrode portion is immersed, the movable electrode terminal is not exposed even if a force is applied to the head cover, so that safety can be further improved.
[0012]
  Furthermore, if a self-alignment mechanism is provided in the above-mentioned movable electrode part (Claim 2Invention), even if there is a slight misalignment in the stop position of the mobile robot or the installation position of the fixed electrode part, the connection becomes easy, and the exact stop position precision of the mobile robot and the installation position precision of the fixed electrode part are required. Disappear.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, one embodiment of the present inventionFor exampleThis will be described with reference to FIGS. First, FIG. 2 shows an external configuration of the mobile robot 11 according to the present embodiment. The mobile robot 11 is an automatic guided vehicle configured as a substantially rectangular box that is slightly longer in the front-rear direction (left and right in the drawing). A robot arm 13 composed of, for example, a six-axis arm is mounted on the robot 12. A hand tool (not shown) is attached to the tip of the robot arm 13.
[0014]
Although not shown in detail, the automatic guided vehicle 12 has a traveling mechanism located at the bottom of a main body frame having a top plate 14 on the upper surface, and a traveling and arm mainly composed of a microcomputer in the main body frame. Controller, a rechargeable battery 15 for driving a load, a charger 16 and a charge controller 17 (both shown only in FIG. 1) for charging the battery 15, and a pair of movable electrode units 18 described later. Etc. are built in.
[0015]
  The traveling mechanism includes, for example, four wheels 19 (only two are shown), and two of the driving wheels are driven and steered by a motor. Further, side wall covers 20 are provided on the front, rear, left and right outer wall portions of the main body frame, respectively. These side wall covers 20 are provided with obstacle sensors 21 and the like, and the left and right side wall covers 20 are also provided.ofIn the lower part, an opening 20a for allowing a movable electrode part described later to appear and disappear is provided.
[0016]
As a result, the mobile robot 11 travels in the front-rear direction (in the direction of arrow A in the figure) on the travel path provided along the fixed equipment by the travel mechanism, and stops at a predetermined stop position (work station). The robot arm 13 automatically repeats operations such as assembly and delivery of parts.
[0017]
Now, in this embodiment, the mobile robot 11 is stopped in front of the fixed equipment (work station) (the work is being performed by the robot arm 13) and the power supply of the fixed equipment and the mobile robot 11 are connected. A battery 16 is connected to charge the battery 15. Hereinafter, the charging electrode structure for the connection will be described in detail.
[0018]
First, as shown in FIG. 1, a power supply device 22 is fixedly provided on the floor portion on the fixed facility side. The power supply device 22 is connected to the three-phase 200V commercial AC power supply 23, the power supply 23 and the ground wire, and is provided in a form protruding below the front wall portion (left wall portion in the figure) of the power supply device 22. And a fixed electrode portion 24. As shown in FIG. 3 and FIG. 4 and the like, the fixed electrode portion 24 is provided on an insulating housing 25 made of, for example, plastic and has a slightly horizontally long rectangular block shape. Column) fixed electrode terminals 26 (only two are shown in FIGS. 1 and 4).
[0019]
As shown in FIG. 3 and the like, the insulating housing 25 is formed with a slightly horizontally long oval recess 27 that opens to the front surface (left side surface). In this case, the inner peripheral wall portion 27a of the concave portion 27 is a tapered surface having an inclination of, for example, about 30 degrees so as to narrow toward the back. Furthermore, four horizontally elongated holes 27b are formed in two rows and two rows on the inner wall surface of the recess 27, and the fixed electrode terminal 26 is disposed in the inner portion of each hole 27b. Has been. The four fixed electrode terminals 26 are connected to a three-phase (R, S, T) power supply line and a ground line (E) of the power supply 23, respectively. In addition, the width (vertical direction) dimension of the hole portion 27b is set such that human fingers cannot enter.
[0020]
As shown in FIG. 4, the fixed electrode portion 24 is provided with a shutter 28 for opening and closing the front opening of the concave portion 27. The shutter 28 includes an upper shutter portion 29 that covers the upper half portion of the front surface of the fixed electrode portion 24 and a lower shutter portion 30 that covers the lower half portion, each of which has a plurality of horizontally long and narrow plates. It is configured in the shape of a so-called armor door that is configured by connecting.
[0021]
The upper shutter portion 29 is mostly closed along the front surface of the fixed electrode portion 24, and is lifted along the upper surface portion of the fixed electrode portion 24 from the closed position to open the front surface of the recess 27. It is provided so as to be movable between the open position and biased to the closed position by a spring 31. An operation portion 29 a that rises upward is provided at the base end portion of the upper shutter portion 29.
[0022]
Similarly to the upper shutter portion 29, the lower shutter portion 30 is also pulled down along the lower surface portion of the fixed electrode portion 24 from the closed position where most of the lower shutter portion 30 is positioned along the front surface of the fixed electrode portion 24. And is provided so as to be movable between an open position for opening the front surface of the recess 27 and is biased to a closed position by a spring 32. In addition, an operation portion 30 a that falls downward is provided at the base end portion of the lower shutter portion 30.
[0023]
Thus, when the shutter 28 is normal (when no force is applied from the outside), the upper and lower shutter portions 29 and 30 are in the closed position and close the front opening of the concave portion 27 of the fixed electrode portion 24. At this time, as shown by a white arrow B in FIG. 4, even if it is pushed from the front side of the recess 27, it does not open. Then, as indicated by the white arrow C, when the operation portions 29a and 30a are pressed backward against the spring force, the upper and lower shutter portions 29 and 30 move to the open position, and the recess 27 The front opening is opened. 1 and 3 and the like, the shutter 28 is not shown for convenience.
[0024]
On the other hand, a movable electrode unit 18 having a movable electrode portion 33 that is detachably connected to the fixed electrode portion 24 is provided on the mobile robot 11 side (inside the automatic guided vehicle 12). It should be noted that the movable electrode unit 18 is actually provided with a pair of symmetrically arranged at positions shifted forward and rearward of the central portion of the automatic guided vehicle 12. As a representative, illustration and explanation will be given.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 5 to 7, the movable electrode unit 18 includes a movable unit 35, a floating unit 35 constituting a self-alignment mechanism, and a movable unit 35. At the same time, a drive mechanism 36 for moving in the direction protruding from the right side wall portion of the automatic guided vehicle 12 (right direction indicated by arrow D in FIG. 1) and the direction of immersion (left direction indicated by arrow E in FIG. 1) is assembled. Configured. Hereinafter, the movable electrode unit 18 will be described in detail with reference to FIGS.
[0026]
That is, as shown in FIGS. 5 to 7 and the like, the frame 34 has a rising wall portion on the front and rear sides of the rectangular plate-shaped portion, and the automatic guided vehicle is provided with a plurality of stays 34a. 12 is fixedly attached to the bottom of the body frame. Further, guide rails 37 are provided on the inner wall surfaces of the rising wall portions before and after the frame 34 so as to extend in the entire left-right direction. On the upper surface portion of the frame 34, a U-shaped upper surface cover 38 having an opening on the lower surface side is provided. Although not shown, the upper surface cover 38 is provided with a movable rail portion that engages with the guide rail 37, and is supported so as to be slidable in the horizontal direction in the figure with respect to the frame 34. Yes.
[0027]
An under block 39 of a floating unit 35 to be described later is fixedly attached to the front end portion (right end portion in the figure) of the upper surface cover 38. Further, a shaft 40 extending to the left in the front portion of the frame 34 is fixed to the under block 39. A rack cylinder 41 for moving the shaft 40 in the left-right direction and a motor 42 as a driving source thereof are attached to the upper surface portion of the frame 34, and thus a driving mechanism 36 is configured. As is well known, the rack cylinder 41 includes a speed reduction mechanism that decelerates the rotation of the motor 42 and a rack and pinion mechanism that converts the rotation into a linear motion of the shaft 40.
[0028]
On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 9, the movable electrode portion 33 is, for example, a plastic insulator 43, and in this case, four in two rows and two rows (only two are shown in FIGS. 6 and 8). The rod-like movable electrode terminal 44 is held. The insulator 43 includes a base 45 and a head cover 46. Of these, as shown in FIG. 8 and the like, the base portion 45 is formed by connecting two members on the left and right sides, and has a slightly oblong cylindrical shape having a flange portion at the base end portion (left end portion in the figure) as a whole. None, the four movable electrode terminals 44 are held in a penetrating state in the protruding and retracting direction (left and right direction) in the drawing.
[0029]
In this case, as shown in FIG. 8, a large-diameter portion 44 a is provided in the middle of each movable electrode terminal 44, and this large-diameter portion 44 a is a large-diameter portion formed inside the base portion 45. It is located in the hollow part 45a. At this time, the large-diameter portion 44a moves left and right in the hollow portion 45a, whereby each movable electrode terminal 44 is configured to be slightly movable in the protruding and retracting direction (left-right direction) with respect to the base 45, and the hollow portion A coil spring 48 for a terminal is disposed in 45a so as to be loosely fitted to the movable electrode terminal 44. By this coil spring 48 for terminals, the movable electrode terminal 44 is always urged with respect to the base portion 45 to the normal position where the large-diameter portion 44a is located at the right end in the hollow portion 45a.
[0030]
Further, inside the base portion 45, the movable electrode terminal 44 moves to a pushing position where it is pushed to the left in the figure with respect to the base portion 45 against the spring force of the terminal coil spring 48 (as will be described later). And a detection switch 49 for detecting that the fixed electrode terminal 26 is in pressure contact with the fixed electrode terminal 26. The detection switch 49 is composed of, for example, a micro switch, and is operated by a leftward displacement of the large diameter portion 44a. Cables 47 are connected to the base end portions of the four movable electrode terminals 44, and these cables 47 pass to the left through the inside of the top cover 38 as shown in FIGS. Derived and connected to the charger 16 as shown in FIG.
[0031]
On the other hand, the head cover 46 has a horizontally long oval cylindrical cap shape whose base end side covers the front end side (right side) of the base portion 45, and the four end portions of the movable electrode terminals 44 are inserted. A through hole 46a is provided. A tapered surface 46 b is formed on the outer periphery of the tip of the head cover 46. In this case, as shown in FIG. 9, a long hole 46c extending in the left-right direction is formed in the side wall portion on the base end side of the head cover 46, and a protrusion 50 fixed to the base portion 45 is fitted into the long hole 46c. is doing. Thus, the head cover 46 can be moved in the left-right direction (intrusion direction) within the range of the long hole 46 c with respect to the base 45.
[0032]
At this time, by the head cover coil spring 51 disposed loosely on the outer periphery of each movable electrode terminal 44 between the base portion 45 and the base electrode 45, as shown in FIGS. When the force from the front end side is received against the spring force of the coil spring 51 for head cover, as shown in FIG. Therefore, it is displaced to an exposed position where the tip of the movable electrode terminal 44 protrudes relatively from the tip surface. The spring force of the head cover coil spring 51 is set larger than the spring force of the springs 31 and 32 of the shutter 28.
[0033]
In this embodiment, an electrode cover 52 made of an insulating material (plastic) is provided on the outer periphery of the head cover 46 so as to be located on the entire periphery thereof. The electrode cover 52 has a horizontally long ring shape that expands toward the outer periphery as it goes to the distal end side. As will be described later, the electrode cover 52 is recessed with the fixed electrode portion 24 in a fitted state with the fixed electrode portion 24 of the movable electrode portion 33. 27 is covered. At the same time, as shown in FIG. 4, the top and bottom ends of the electrode cover 52 are configured to push the operating portions 29a and 30a of the shutter 28 inward to open them. In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 7, the outer peripheral edge of the electrode cover 52 is related to the inner peripheral edge of the opening 20 a of the side wall cover 20 in a state where the movable electrode portion 33 is in the immersive position. The movement of the head cover 46 to the exposed position is prohibited.
[0034]
Further, the floating unit 35 is configured as follows. That is, as shown in FIG. 10, the floating unit 35 includes an under block 39 attached to the upper surface cover 38, an upper block 53 to which a base portion 45 of the insulator 43 of the movable electrode portion 33 is attached, and an interposition therebetween. The center block 54 is provided.
[0035]
Of these, the under block 39 has a rectangular plate shape having an opening (not shown) through which the cable 47 passes in the center. And it has the shaft support part 39a in the both ends of the upper side part of the right side surface, and also has the shaft support part 39b in the both ends of the lower side part. Between the shaft support portions 39a and between the shaft support portions 39b, a guide bar 55 extending in the horizontal direction is provided so as to be spanned.
[0036]
On the other hand, the upper block 53 has a rectangular plate shape having an opening 53a through which the cable 47 passes at the center. And it has the shaft support part 53b in the both ends of the front side part of the left side surface, and has the shaft support part 53c also in the both ends of a rear side part. Between the shaft support portions 53b and between the shaft support portions 53c, guide bars 56 extending in the vertical direction are provided so as to be spanned respectively. Further, a base end portion of the base portion 45 is attached to the right side surface portion of the upper block 53.
[0037]
On the other hand, the center block 54 has an opening 54a through which the cable 47 passes at the center, and has a rectangular plate shape that is slightly smaller than the upper block 53. The central portion of both the upper and lower sides has a bearing portion 54b that protrudes upward and downward, respectively, and the central portion of the front and rear sides has a bearing portion 54c that protrudes forward and backward, respectively. Configured. At this time, although not shown, an LM bush (linear motion bearing) that receives the guide bar 55 is provided in the bearing portion 54b, and an LM bush (linear motion bearing) that receives the guide bar 56 is provided in the bearing portion 54c. Bearing).
[0038]
In the center block 54, the upper and lower bearing portions 54 b are inserted into the intermediate portions of the guide bars 55, and the front and rear bearing portions 54 c are inserted into the intermediate portions of the guide bars 56. At this time, each guide bar 55 is provided with a coil spring 57 that is positioned on both sides of the bearing portion 54b and elastically holds the bearing portion 54b at the intermediate portion, and each guide bar 56 is provided with the bearing portion 54c. Coil springs 58 are provided on both sides for elastically holding the bearing portion 54c in the middle portion.
[0039]
Thus, the under block 39, the center block 54, and the upper block 53 are connected to form the floating unit 35. The floating unit 35 allows a predetermined amount of displacement (for example, about ± 5 mm) in the vertical direction and the front-rear direction with respect to the upper block 53 and the movable electrode portion 33 and the under block 39 and the upper surface cover 38. Yes. Each movable electrode terminal 44 moves independently with respect to the base portion 45 or the head cover 46, so that a deviation in the tilt direction can be absorbed.
[0040]
In the movable electrode unit 18 configured as described above, the distal end portion (right end portion) of the movable electrode portion 33 is positioned inside the opening 29a of the side wall cover 20 of the automatic guided vehicle 12, as shown in FIG. It is arranged to do. The motor 42 of the drive mechanism 36 is controlled by the charging controller 17, and at this time, the detection signal of the detection switch 49 is input to the charging controller 17. Thus, as will be described later in the description of the operation, when the mobile robot 11 is traveling, the movable electrode portion 33 is positioned at the immersive position, and the mobile robot 11 is stopped before the fixed equipment (power supply device 22). Thus, the movable electrode portion 33 is moved to the protruding position by the drive mechanism 36 to be connected to the fixed electrode portion 24.
[0041]
Next, the operation of the above configuration will be described. As described above, during normal times (such as when the mobile robot 11 is traveling), the movable electrode portion 33 provided on the mobile robot 11 side is the side wall of the automatic guided vehicle 12 as shown in FIGS. It is in the immersion position located inside the cover 20. At this time, as shown in FIG. 8 and the like, the head cover 46 of the movable electrode portion 33 is in a covering position that covers the movable electrode terminal 44, and the movable electrode terminal 44 is not exposed to the outside.
[0042]
In this state, since the electrode cover 52 attached to the head cover 46 is locked to the peripheral edge of the opening 20a of the side wall cover 20, for example, a person immerses into the head cover 46 in an attempt to push the head cover 46 inward. Even if a force in the direction (direction of arrow E) is applied, the base electrode 45 does not move in the immersion direction, and there is no possibility that the movable electrode terminal 44 is exposed. Therefore, in this state, there is no possibility that a person or the like touches the movable electrode terminal 44, and high safety is obtained.
[0043]
On the other hand, in the fixed electrode portion 24 on the fixed equipment side, the front opening of the concave portion 27 is closed by the shutter 28 as shown by a solid line in a normal state (when not connected to the movable electrode portion 33). Therefore, the fixed electrode terminal 26 is not exposed to the outside. At this time, as shown by the white arrow B in FIG. 4, even if the shutter 28 is pushed from the front side of the recess 27, it does not open. Therefore, in this state, there is no possibility that a person or the like touches the fixed electrode terminal 26, and high safety is obtained.
[0044]
Here, when the mobile robot 11 stops at a predetermined position in front of the fixed equipment and performs work by the robot arm 13, the battery 15 is also charged. At the time of this charging, the AC power source (AC200V) from the power source 23 of the power supply device 22 is moved by connecting the fixed electrode portion 24 on the equipment side and the movable electrode portion 33 on the mobile robot 11 side as follows. The battery 11 is supplied to the charger 16 of the robot 11.
[0045]
That is, the mobile robot 11 (the automatic guided vehicle 12) is stopped so that the distal end portion of the movable electrode portion 33 and the fixed electrode portion 24 of the power supply device 22 face each other, as shown in FIGS. The In this case, a slight amount of shift in the front-rear direction (arrow A direction) may occur at the stop position of the mobile robot 11. From this state, when the drive mechanism 36 is driven (the motor 42 is energized), the movable electrode portion 33 is moved in the protruding direction (arrow D direction) integrally with the upper surface cover 38 and the floating unit 35. The
[0046]
Due to the movement of the movable electrode portion 33 in the protruding direction, first, the tip portions on the upper and lower sides of the electrode cover 52 push the operation portions 29a and 30a of the shutter 28 inward to open the front surface of the concave portion 27 of the fixed electrode portion 24. In this state, the distal end portion (head cover 46) of the movable electrode portion 33 is fitted into the concave portion 27 of the fixed electrode portion 24. This fitting is performed such that the tapered surface 46b of the head cover 46 is guided to the inner peripheral wall portion 27a of the tapered concave portion 27. At this time, the movable electrode portion is formed by the self-alignment function by the floating unit 35. The alignment with the concave portion 27 of 33 is easily performed.
[0047]
Even when the front end surface of the head cover 46 abuts against the back wall surface of the recess 27, the movable electrode portion 33 is further moved in the protruding direction, so that the head cover 46 receives a force in the immersion direction from the back wall surface of the recess 27. As a result, the head cover 46 moves relative to the base 45 (movable electrode terminal 44) in the immersion direction (arrow E direction). Accordingly, as shown in FIG. 6, the head cover 46 moves to an exposed position where the movable electrode terminal 44 protrudes relatively from the distal end surface thereof, and accordingly, the distal end portion of each movable electrode terminal 44 is moved to the recess 27. Each of the movable electrode terminals 44 finally comes into contact with each fixed electrode terminal 26 after entering the inner holes 27b.
[0048]
After the movable electrode terminal 44 comes into contact with the fixed electrode terminal 26, the movable electrode terminal 44 receives a force in the immersion direction from the fixed electrode terminal 26 and is relatively left with respect to the base 45. The detection switch 49 is turned on in a state where the movable electrode terminal 44 is in pressure contact with the fixed electrode terminal 26. The charging controller 17 stops energization of the motor 42 in response to the ON signal of the detection switch 49. Thereby, the movable electrode portion 33 is stopped at the protruding position where the electrical connection between the movable electrode terminal 44 and the fixed electrode terminal 26 is reliably performed.
[0049]
In this connected state, as shown in FIG. 6, the electrode cover 52 is positioned around the concave portion 27 (insulating housing 25) and covers the connection portion between the fixed electrode terminal 26 and the movable electrode terminal 44. Therefore, even if a high voltage is applied to the connection portion, it is possible to prevent a person or the like from touching, and as a result, high safety can be obtained.
[0050]
After charging (before the mobile robot 11 moves to the next position), the movable electrode unit 33 is returned to the immersive position by the drive mechanism 36, and the connection between the fixed electrode unit 24 and the movable electrode unit 33 is disconnected. It is. At this time, the shutter 28 is returned to the position where the front surface of the recess 27 is closed by the spring force of each part, the movable electrode terminal 44 is returned to the normal position with respect to the base 45, and the head cover 46 is also relative to the base 45. It returns to the covering position.
[0051]
As described above, according to the present embodiment, the fixed electrode portion 24 is provided on the fixed equipment side, and the movable electrode portion 33 is provided on the mobile robot 11 side to be moved in and out and fitted and connected to the fixed electrode portion 24. Thus, the power supply 23 on the fixed equipment side and the charger 16 of the mobile robot 11 are connected to each other, and the fixed electrode portion 24 normally closes the opening surface of the recess 27 so that the movable electrode portion 33 protrudes. Since the shutter 28 that is opened along with this is provided, even if a high voltage is applied to the fixed electrode terminal 26, it is possible to reliably prevent a person or the like from touching the fixed electrode terminal 26. Safety can be ensured.
[0052]
Since the electrode cover 52 is provided on the movable electrode portion 33 (head cover 46), even when the fixed electrode portion 24 and the movable electrode portion 33 are connected, the electrode cover 52 allows the fixed electrode terminal 26 and the movable electrode terminal 44 to be connected. The connecting portion can be covered, and high safety can be ensured. In the present embodiment, since the movable electrode portion 33 is immersed, the electrode cover 52 prohibits the movement of the head cover 46 to the exposed position. Therefore, safety can be improved in this respect. Is.
[0053]
Furthermore, in this embodiment, since the floating unit 35 that constitutes the self-alignment mechanism is provided in the movable electrode unit 18, there is a slight displacement in the stop position of the mobile robot 11 and the installation position of the fixed electrode portion 24. In addition, the connection can be facilitated, and it is possible to obtain the advantage that strict stop position accuracy of the mobile robot 11 and installation position accuracy of the fixed electrode portion 24 are not necessary.
[0054]
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention, and the structure of the shutter 61 provided in the fixed electrode portion 24 is different from the above embodiment. That is, the shutter 61 includes a so-called double door that includes an upper shutter plate 62 that covers the upper half of the front surface of the fixed electrode portion 24 (concave portion 27) and a lower shutter plate 63 that covers the lower half. The upper shutter plate 62 is rotatably attached at its upper side by a hinge 64 and is always urged in the closing direction by a torsion coil spring 65. The lower shutter plate 63 has a lower side portion rotatably attached by a hinge 66 and is always urged in a closing direction by a torsion coil spring 67.
[0055]
Thus, when the shutter 61 is normal (when no force is applied from the outside), the upper and lower shutter plates 62 and 63 are in the closed position and close the front opening of the concave portion 27 of the fixed electrode portion 24, When the movable electrode portion 33 moves in the projecting direction, the movable electrode portion 33 is pushed by the head cover 46 to open to the back. Even in such a configuration, the shutter 61 can surely prevent a person or the like from touching the fixed electrode terminal 26, and can ensure high safety.
[0056]
FIG. 12 shows another different embodiment of the present invention. In this embodiment, a plate-like lid portion 71 that covers the opening 20 a is provided on the outer wall surface of the side wall cover 20 of the automatic guided vehicle 12. The upper side of the cover plate 71 is positioned above the opening 20a, is rotatably supported by a hinge 72, and can be opened only at the outer upper part. In this case, the cover plate 71 hangs down by its own weight to cover the opening 20a, and when the movable electrode portion 33 protrudes, the cover plate 71 is pushed by the movable electrode portion 33 to open upward. According to this configuration, it is possible to more reliably prevent a person or the like from touching the movable electrode terminal 44.
[0058]
  In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above.HardEven if the shutter of the constant electrode portion is omitted, the safety of the movable electrode portion can be improved by providing an electrode cover on the movable electrode portion. Further, the shape and structure of the fixed electrode part, the shape and structure of the movable electrode part, the structure of the floating unit and the drive mechanism, and the like can be modified in various ways. Even so, the present invention can be applied, for example, as appropriate without departing from the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a portion related to charging of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the appearance of a mobile robot.
FIG. 3 is a perspective view of a fixed electrode portion with a shutter removed.
FIG. 4 is a longitudinal front view of a fixed electrode portion showing a shutter opening / closing structure.
FIG. 5 is a plan view of a movable electrode unit portion showing a state in which the movable electrode portion is in the immersive position, with a part of the top cover broken away.
FIG. 6 is a plan view of a movable electrode unit part, partly in cross section, showing a state where the movable electrode part is in a protruding position.
FIG. 7 is a front view of the movable electrode unit.
FIG. 8 is a cross-sectional plan view of the movable electrode section.
FIG. 9 is a front view of a movable electrode part.
FIG. 10 is a perspective view of the floating unit.
11 is a view corresponding to FIG. 4 showing another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 1, showing another different embodiment.
FIG. 13 is a perspective view of a power supply device showing a conventional example.
FIG. 14 is a perspective view of a fixed electrode portion of a mobile robot.
[Explanation of symbols]
In the drawings, 11 is a mobile robot, 12 is an automated guided vehicle, 15 is a battery, 16 is a charger, 17 is a charge controller, 18 is a movable electrode unit, 20 is a side wall cover, 20a is an opening, 22 is a power supply device, 23 Is a power source, 24 is a fixed electrode part, 25 is an insulating housing, 26 is a fixed electrode terminal, 27 is a recess, 28 and 61 are shutters, 33 is a movable electrode part, 35 is a floating unit (self-alignment mechanism), 36 is a drive mechanism , 43 is an insulator, 44 is a movable electrode terminal, 45 is a base, 46 is a head cover, and 52 is an electrode cover.

Claims

With a mobile robot charging electrode structure for connecting a power supply on the fixed equipment side and a charger of the mobile robot in a state where the mobile robot having a battery for driving the load and a charger is stopped before the fixed equipment There,
The fixed equipment is provided with a fixed electrode portion provided with a fixed electrode terminal connected to the power source located at the back of the concave portion of the insulating housing having a concave portion on the front surface,
In the mobile robot, a movable electrode terminal connected to the charger is held in an inserted state in an insulator, and a movable electrode portion that moves in and out from a side wall portion of the mobile robot is provided,
In the protruding state of the movable electrode portion, the tip portion is fitted into the concave portion of the fixed electrode portion so that the fixed electrode terminal and the movable electrode terminal are connected, and
An insulating electrode cover that covers the periphery of the recess is provided around the distal end of the insulator of the movable electrode portion in a fitted state with the fixed electrode portion of the movable electrode portion;
Furthermore, the insulator of the movable electrode part comprises a base part that holds the movable electrode terminal, and a head cover that is provided on the tip side of the base part so as to be movable in the protruding and retracting direction and is provided with the electrode cover,
The head cover is normally positioned at a covering position that covers the movable electrode terminal, and receives the force in the immersing direction from the outside, so that the head cover moves in the immersing direction to expose the tip of the movable electrode terminal. While configured to be displaced to the exposure position,
In the state where the movable electrode part is immersed in the mobile robot, the electrode cover is locked to the side wall part of the mobile robot so that the movement of the head cover to the exposed position is prohibited. A charging electrode structure for a mobile robot.

The mobile electrode charging electrode structure according to claim 1, wherein the movable electrode portion is provided with a self-alignment mechanism .