JP5257000B2 - 自動搬送車駆動システム - Google Patents

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Description

本発明は、工場内で荷物の運搬用に使用される無人の自動搬送車を駆動する駆動システムに関するものである。
工場内の所定経路に沿って荷物を運搬する無人の自動搬送車のモータ駆動用電源としては、自動搬送車の長時間走行を可能にするために、絶対エネルギー量が大きく大容量の鉛電池等の二次電池が使用されるのが一般的である。
このような鉛電池等の二次電池を用いた自動搬送車駆動システムは、８〜１０時間程度の自動搬送車の走行を可能にするものではあるが、大容量である二次電池の重量が大きいため自動搬送車全体の重量が増大してしまうとともに、その充電時間が非常に長くなるため、充電のために自動搬送車を長時間にわたって停止させる必要がある。
これに対して、自動搬送車側にモータ駆動用電源としての電気二重層キャパシタ及び該キャパシタに接続された受電用接続端子を備えるとともに、工場内の適宜位置に設置した充電ステーション側に充電用電源及び充電端子を備え、荷物の積み降ろし等の際の自動搬送車の停止時に地上ステーション側の充電端子と自動搬送車側の受電用接続端子とを接触結合させることにより、短時間で充電を行うことができるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１のような自動搬送車駆動システムは、モータ駆動用電源として、非常に大きな静電容量を有し急速充放電特性に優れた電気二重層キャパシタを使用しているため、軽量化することができるとともに、荷物の積み降ろし等の作業時における自動搬送車の停止時間を利用して短時間で充電を完了することができる。
特開平７−１６３０１６号公報（図１、図４）
特許文献１のような電気二重層キャパシタを使用した自動搬送車駆動システムは、所定の荷物を運搬し、この荷物の積み降ろし等の所定作業を行う時間である所定停止時間内に充電を行うことを想定しているため、予め定めた一定の電流で充電を行っている。
したがって、特許文献１の自動搬送車駆動システムは、上述の特徴を有するものであるが、電気二重層キャパシタの特性のばらつき並びに自動搬送車の使用状況の差異及び変更等にフレキシブルに対応させて、荷物の積み降ろし等の際の自動搬送車の停止時間内に、キャパシタの漏れ電流を抑制しながら、電気二重層キャパシタを確実に満充電にすることができないものである。
そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、電気二重層キャパシタへの充電電流値を、電気二重層キャパシタの特性のばらつき並びに自動搬送車の使用状況の差異及び変更等に対応する適正な電流値に自動的に変更することにより、電気二重層キャパシタのエネルギーロス（漏れ電流）を抑制しながら、自動搬送車の停止時間内に確実に満充電にすることができる自動搬送車駆動システムを提供する点にある。
本発明に係る自動搬送車駆動システムは、前記課題解決のために、工場内の所定経路に沿って荷物を運搬する無人の自動搬送車側にモータ駆動用電源としての電気二重層キャパシタ及び該キャパシタに接続された受電端子を備えるとともに、工場内の所定位置に設置した充電ステーション側に充電用定電流電源及び前記受電端子と接触結合する充電端子を備えてなる自動搬送車駆動システムであって、前記充電ステーションに前記自動搬送車が停止し、前記充電端子を前記受電端子に接触結合させた際に前記電気二重層キャパシタの出力電圧を測定する電圧計と、該電圧計により測定した前記出力電圧及び前記電気二重層キャパシタの満充電時の出力電圧から、前記電気二重層キャパシタの出力電圧降下量を演算し、該出力電圧降下量及び前記電気二重層キャパシタの静電容量並びに所定充電時間から充電電流を演算するとともに、前記充電用定電流電源への指令値を演算する演算部を有する制御装置とを備えたものである。
本発明に係る自動搬送車駆動システムによれば、工場内の所定経路に沿って荷物を運搬する無人の自動搬送車側にモータ駆動用電源としての電気二重層キャパシタ及び該キャパシタに接続された受電端子を備えるとともに、工場内の所定位置に設置した充電ステーション側に充電用定電流電源及び前記受電端子と接触結合する充電端子を備えてなる自動搬送車駆動システムであって、前記充電ステーションに前記自動搬送車が停止し、前記充電端子を前記受電端子に接触結合させた際に前記電気二重層キャパシタの出力電圧を測定する電圧計と、該電圧計により測定した前記出力電圧及び前記電気二重層キャパシタの満充電時の出力電圧から、前記電気二重層キャパシタの出力電圧降下量を演算し、該出力電圧降下量及び前記電気二重層キャパシタの静電容量並びに所定充電時間から充電電流を演算するとともに、前記充電用定電流電源への指令値を演算する演算部を有する制御装置とを備えたので、電気二重層キャパシタの出力電圧を電圧計により実測して電圧降下量を求め、この電圧降下量及び電気二重層キャパシタの静電容量並びに所定充電時間から充電電流を演算し、この充電電流となるように充電用定電流電源を制御するため、電気二重層キャパシタの特性のばらつき並びに自動搬送車の使用状況の差異及び変更等があっても、電気二重層キャパシタへの充電電流値を適正な電流値に自動的に変更することができる。
よって、電気二重層キャパシタの特性のばらつき並びに自動搬送車の使用状況の差異及び変更等にフレキシブルに対応しながら、適正な充電電流値に自動的に変更して電気二重層キャパシタのエネルギーロス（漏れ電流）を抑制しながら、自動搬送車の停止時間内に確実に満充電にすることができる。
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
図１は本発明の実施の形態に係る自動搬送車駆動システムの全体構成の一例を示す概略平面図、図２は充電ステーションに停止した自動搬送車に対して充電を行っている状態を示すブロック図、図３は自動搬送車の速度パターンの一例を示す図である。
図１に示す自動搬送車駆動システムは、例えば磁気ガイドテープにより形成された工場内の所定経路Ｒに沿って、前記ガイドテープの位置を検出しながら自走して荷物を運搬する無人の自動搬送車１，…、所定経路Ｒの途中に設けられた、充電端子１０Ａ及び充電用電源３等からなる充電ステーション２Ａ，２Ｂ、充電ステーション２Ａ，２Ｂの位置に設置された、荷物の積み降ろしを行う図示しない積込テーブルリフタ又は降しテーブルリフタ、並びに、各機器の動作を制御するとともに後述する演算部で求めた充電電流になるように定電流電源である充電用電源３を制御する制御装置４等により構成される。
充電ステーション２Ａ，２Ｂの設置位置には積込テーブルリフタ又は降しテーブルリフタがあり、これらの位置に自動搬送車１が来ると、自動搬送車１は停止して位置決めされ、積込テーブルリフタ又は降しテーブルリフタにより荷物の積み降ろし作業が行われる。
そして、このような作業が行われる時間に相当する自動搬送車１の自動搬送車１の停止時間を利用して、充電用電源３により自動搬送車１のモータ駆動用電源への充電が行われる。
図２に示すように、自動搬送車１は、その基体に、モータ駆動用電源としての電気二重層キャパシタ１１、電気二重層キャパシタ１１に接続された、前記充電端子１０Ａと接触結合する受電端子１０Ｂ、電気二重層キャパシタ１１に直列に接続されたコンバータ１２、ドライバ１４及びモータ１５、ドライバ１４を制御するコントローラ１３、モータ１５に連結された駆動輪１６，１６、並びに、従動輪１７，１７等を備えている。
なお、モータ１５は減速機及びブレーキを備えており、コンバータ１２は、モータ１５がＤＣモータである場合はＤＣ−ＤＣコンバータであり、モータ１５がＡＣモータである場合はＤＣ−ＡＣコンバータである。
また、充電用電源３と接続される充電端子１０Ａは、自動搬送車１側の受電端子１０Ｂと接触結合を行うことができるとともに、この結合を解除することができるように、制御装置４により制御されるシリンダ９により、受電端子１０Ｂに近づく方向及び離れる方向へ移動することができる。
なお、接触結合する充電端子１０Ａ及び受電端子１０Ｂは、電気的に接続される一対のコネクタであってもよい。
自動搬送車１が充電ステーション２Ａ又は２Ｂに停止して、図２のように充電端子１０Ａが受電端子１０Ｂと接触結合した状態で、電圧計５が電気二重層キャパシタ１１の出力電圧Ｖｏを測定し、この測定値がＡ／Ｄ変換器６によりＡ／Ｄ変換され、この値を基に、演算部７により後述するように充電用電源３への指令値が演算され、この指令値がＤ／Ａ変換器８によりＤ／Ａ変換されて充電用電源３へ外部指令電圧が与えられる。
よって、このように外部指令電圧により制御された充電電流が、充電用電源３から充電端子１０Ａ及び受電端子１０Ｂを経由して電気二重層キャパシタ１１へ供給される。
図３に示す速度パターンで自動搬送車１が動作しているとすると、自動搬送車１は６３秒間で５０ｍ走行し、充電ステーション２Ａ又は２Ｂで１５秒間停止する。
したがって、シリンダ９による充電端子１０Ａ及び受電端子１０Ｂの接触結合及び該係合の解除にかかる時間並びに電圧計５による電気二重層キャパシタ１１の出力電圧Ｖｏの測定時間及び演算部７による演算時間等を考慮して、充電時間Ｔを、前記１５秒の停止時間よりも短い、例えば１３秒に設定することができる。なお、このような充電時間Ｔの設定は、制御装置４により自動搬送車１の動作パターンがわかるため、自動搬送車１の停止時間から所定時間（例えば２秒）を減算した値を自動的に定めることができる。
ここで、電気二重層キャパシタ１１の満充電における出力電圧Ｖｆが５４Ｖであり、電圧計５により測定した電気二重層キャパシタ１１の出力電圧Ｖｏが４６Ｖであったとすると、電気二重層キャパシタ１１の出力電圧降下量Ｖｄ＝Ｖｆ−Ｖｏ＝５４−４６＝８Ｖとなる。
また、電気二重層キャパシタ１１の静電容量Ｃが６０Ｆであるとすると、上述のとおり充電時間Ｔを１３秒に設定しているので、この時間で満充電とするための充電電流Ｉは、Ｉ＝Ｃ・Ｖｄ／Ｔ＝６０・８／１３≒３７．０Ａとなる。
定電流電源である充電用電源３において、外部指令電圧により充電電流を０〜５０Ａとすることができ、使用する外部指令電圧が０〜１０Ｖであるとすると、制御装置４から充電用電源３への指令電圧ＶｃをＶｃ＝（３７／５０）・１０＝７．４Ｖとすれば、３７Ａの充電電流により、電気二重層キャパシタ１１を１３秒間で満充電にすることができる。
以上のような構成の自動搬送車駆動システムによれば、充電ステーション２Ａ又は２Ｂにおいて、電気二重層キャパシタ１１の出力電圧Ｖｏを電圧計５により実測して電圧降下量Ｖｄを求め、この電圧降下量Ｖｄ及び電気二重層キャパシタ１１の静電容量Ｃ並びに所定充電時間Ｔから制御装置４の演算部７により充電電流Ｉを演算し、この充電電流Ｉとなるように充電用電源３を制御する構成であるため、電気二重層キャパシタ１１の特性のばらつき並びに自動搬送車１の使用状況の差異及び変更等があっても、電気二重層キャパシタ１１への充電電流値を適正な電流値Ｉに自動的に変更することができる。
よって、電気二重層キャパシタ１１の特性のばらつき並びに自動搬送車１の使用状況の差異及び変更等にフレキシブルに対応しながら、適正な充電電流値Ｉに自動的に変更して電気二重層キャパシタ１１のエネルギーロス（漏れ電流）を抑制しながら、自動搬送車１の停止時間内に確実に満充電にすることができる。
本発明の実施の形態に係る自動搬送車駆動システムの全体構成の一例を示す概略平面図である。 充電ステーションに停止した自動搬送車に対して充電を行っている状態を示すブロック図である。 自動搬送車の速度パターンの一例を示す図である。
符号の説明
Ｒ 所定経路
１ 自動搬送車
２Ａ，２Ｂ 充電ステーション
３ 充電用電源
４ 制御装置
５ 電圧計
７ 演算部
１０Ａ 充電端子
１０Ｂ 受電端子
１１ 電気二重層キャパシタ（モータ駆動用電源）
１５ モータ

Claims (1)

  1. 工場内の所定経路に沿って荷物を運搬する無人の自動搬送車側にモータ駆動用電源としての電気二重層キャパシタ及び該キャパシタに接続された受電端子を備えるとともに、工場内の所定位置に設置した充電ステーション側に充電用定電流電源及び前記受電端子と接触結合する充電端子を備えてなる自動搬送車駆動システムであって、
    前記充電ステーションに前記自動搬送車が停止し、前記充電端子を前記受電端子に接触結合させた際に前記電気二重層キャパシタの出力電圧を測定する電圧計と、
    該電圧計により測定した前記出力電圧及び前記電気二重層キャパシタの満充電時の出力電圧から、前記電気二重層キャパシタの出力電圧降下量を演算し、該出力電圧降下量及び前記電気二重層キャパシタの静電容量並びに所定充電時間から充電電流を演算するとともに、前記充電用定電流電源への指令値を演算する演算部を有する制御装置と、
    を備えたことを特徴とする自動搬送車駆動システム。
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