JP5971740B1 - 無人走行車の給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】感電を防止しつつ適切に無人走行車に給電できる給電システムを提供する。【解決手段】給電システムは、無人走行車に昇降するように設けられた車側端子２と、無人走行車へ給電する給電装置と、無人走行車と給電装置とを電気的に接続するための接続機構４とを備える。接続機構４は、路面Ｆに露出する上面を有し端子配置空間４１に昇降可能に設けられた路面側端子４２と、給電装置に電気的に接続された通電部材４４と、路面側端子４２が通電部材４４と接触しないように路面側端子４２を上方に付勢する付勢部材４５と、を備える。車側端子２が下降して路面側端子４２に面接触し、路面側端子４２を付勢部材４５の付勢力に抗して通電部材４４と接触するまで押し下げる。それによって、給電装置が無人走行車へ給電することができるようになる。【選択図】図２

Description

本発明は、無人走行車に給電するための給電システムに関する。

多くの無人走行車は、バッテリを駆動源として駆動している。バッテリを駆動源とする無人走行車が走行する倉庫、工場等の設備には、無人走行車のバッテリに給電するための給電システムが設けられている。無人走行車は、バッテリの電力が切れそうになると給電システムの所定位置まで走行して停止する。すると、該所定位置に配置された給電装置がバッテリへ自動的に給電してバッテリを充電する。充電完了後、無人走行車は再び走行して作業を続ける。

給電システムは、接触給電方式と非接触給電方式とに分けることができる。接触給電方式の問題点として、感電の危険性や、設置スペースの増大等があげられる。非接触給電方式の問題点として、設置コストの増大、無人走行車と給電装置との相対的位置により充電効率が低下することや、また、これを防止するのに無人走行車に高い停止精度が要求されるということがあげられる。

特許文献１に、接触給電方式の給電システムが開示されている。この給電システムは、無人走行車に設けられ、バッテリに電気的に接続された集電ロッドと、路面に設けられ、給電装置に電気的に接続された給電ソケットとを備えている。集電ロッドがアクチュエーターによって下降して路面内の給電ソケットに差し込まれることで、給電装置が無人走行車のバッテリへ給電してバッテリを充電できるようになる。

この給電システムでは、集電ロッドが差し込まれる路面側の給電ソケットは常に通電しているため感電の恐れがある。そこで、感電を防止するために、給電ソケットの内側の上部を閉塞しスプリングで上向きに付勢される絶縁性の端子蓋を設け、給電ソケットが未使用時に殆ど路面に露出しないようにしている。このように、接触給電方式の給電システムでは、感電を防止するための構成が設けられている。

特開平０５−１２２８０２号公報

ところで、特許文献１のように、集電ロッドが給電ソケットに差し込まれる構成では、度重なる給電により集電ロッド及び給電ソケットが摩耗すると、これらの接触不良が起きて給電が適切にできなくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、感電を防止しつつ適切に無人走行車に給電できる給電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る給電システムは、無人走行車に給電するための給電システムであって、
前記無人走行車に昇降するように設けられ、導電性を有する車側端子と、
前記無人走行車へ給電する給電装置と、
前記無人走行車と前記給電装置とを電気的に接続するために、路面に設けられた接続機構と、を備え、
前記接続機構は、
前記路面に露出する上面を有し、前記路面に形成された端子配置空間に昇降可能に設けられ、導電性を有する路面側端子と、
前記路面側端子より下方に位置するように前記端子配置空間に設けられ、導電性を有し、前記給電装置に電気的に接続された通電部材と、
前記路面側端子より下方に位置するように前記端子配置空間に設けられ、絶縁性を有し、前記路面側端子を上方に付勢する付勢部材と、を備え、
前記路面側端子は、前記付勢部材の付勢力によって前記通電部材から離間されており、
前記車側端子の下降によって、前記車側端子の底面と前記路面側端子の上面とが接触し、前記路面側端子が前記付勢部材の付勢力に抗して押し下げられ、前記路面側端子の底面と前記通電部材の上面とが接触することで、前記給電装置が前記無人走行車へ給電することができるようになる、ことを特徴とする。

好ましくは、前記車側端子が前記端子配置空間に遊びを持って入り込むことができる程度に、前記路面側端子の上面が前記車側端子の底面より大きく形成されている。

好ましくは、前記路面側端子には、下向きに開口する凹部が形成され、前記付勢部材は、前記凹部を通じて前記路面側端子を上方に付勢するように配置されている。

好ましくは、前記接続機構は、前記付勢部材の内側に位置するように前記路面側端子に設けられ、前記付勢部材の伸縮の際の前記付勢部材の水平方向のずれを防止するための補強部材を備える。

好ましくは、前記車側端子は前記無人走行車のアウトリガーに一体的に設けられ、前記アウトリガーの底面の少なくとも一部を構成する。

好ましくは、前記車側端子は、１つの前記無人走行車に複数設けられ、前記給電装置は、前記各車側端子に対応して複数設けられ、前記給電装置は、一部の前記接続機構を介して前記無人走行車に設けられたバッテリに給電するとともに、残りの前記接続機構を介して前記無人走行車に設けられた移載機構に給電する。

本発明によれば、感電を防止しつつ適切に無人走行車に給電できる給電システムを提供することができる。

給電システムの一実施形態に係る概略的構成を示す平面図である。 図１の給電システムの要部の構成を示す図である。 図１の給電システムの要部の構成を示す図である。 給電システムの他の実施形態に係る概略的構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る給電システムの一例を説明する。
本発明に係る給電システムは、無人走行車が走行する倉庫や工場などの設備に設けられている。

図１を参照して、無人走行車１は、本実施例では、設備内を走行して荷物を搬送する無人搬送車である。無人走行車１は、車両本体１０と、車両本体１０に設けられて路面Ｆに接地している走行用の複数の車輪１１、１２とを備えている。車輪１１、１２は、駆動輪１１と従動輪１２とを含む。

さらに、無人走行車１は、車両本体１０上に配置された、荷物を受け渡しする移載機構１３を備えている。移載機構１３は、ラック、コンベヤ、作業装置等といった荷物受渡対称との間で荷物の受け渡しを行うものであり、例えば、フォークを有するマスト装置、コンベヤ、クレーン等である。

さらに、無人走行車１は、複数のアウトリガー１４を備えている。各アウトリガー１４は、車両本体１０に昇降可能にかつ下向きに設けられている。各アウトリガー１４は、図示されないアクチュエーターの駆動によって直線的に昇降する。アウトリガー１４は、下降して路面Ｆに接地し車両本体１０を支持する。移載機構１３による移載作業時にアウトリガー１４で車両本体１０を支持すると、車両本体１０の高い安定性が得られ、精度の高い移載作業が可能となる。

さらに、無人走行車１は、駆動源となるバッテリ１５を備えている。バッテリ１５は、車両本体１０中に収納されている。無人走行車１は、バッテリ１５を駆動源として、走行したり、アウトリガー１４を昇降させたり、移載機構１３を作動させたりする。

上記のような無人走行車１に給電するための給電システムについて説明する。給電システムは、無人走行車１に昇降するように設けられた導電性を有する複数の車側端子２を備えている。各車側端子２は、車側給電線２０を介してバッテリ１５に電気的に接続されている。図２の通り、車側端子２は、アウトリガー１４の下端に設けられてアウトリガー１４に一体化し、アウトリガー１４の平坦な底面の少なくとも一部を構成する。従って、車側端子２は、アクチュエーターによりアウトリガー１４とともに昇降し、路面Ｆに接地することができるようになっている。アウトリガー１４と車側端子２との間には図示されない絶縁層が設けられている。

図１を参照して、給電システムは、無人走行車１へ給電する給電装置３と、給電装置３と無人走行車１とを電気的に接続するための複数の接続機構４とを備えている。給電装置３は、路面Ｆに設置されている。給電装置３は、電源（不図示）に電気的に接続されている。給電装置３は、無人走行車１への給電を制御する制御部（制御盤）等を含む。

各接続機構４は、路面Ｆ内に設置されている。接続機構４は、各車側端子２に対応して設けられている。図２を参照して、各接続機構４の構成について説明する。図２の通り、路面Ｆに所定深さの溝が形成され、その周側面に絶縁性のガイド部材４０が配置され、ガイド部材４０の内側に端子配置空間４１が形成されている。

導電性を有する路面側端子４２が、端子配置空間４１に配置されている。路面側端子４２は、ガイド部材４０との間に隙間がないように端子配置空間４１にぴったりと嵌っており、ガイド部材４０に沿って直線的に昇降可能である。路面側端子４２の上面は、平坦であり路面Ｆに露出している。路面側端子４２の中央には、下向きに開口する凹部４２ａが形成されている。

支持部材４３、通電部材４４、及び、付勢部材４５が、端子配置空間４１内で路面側端子４２の下方に位置し、路面側端子４２に上方から覆われるように設けられている。支持部材４３は、絶縁性がある。支持部材４３は、最も下側に配置され、通電部材４４及び付勢部材４５を支持する。支持部材４３には、その中央に少なくとも上向きに開口する第１中空部４３ａが形成されている。

通電部材４４は、導電性がある。通電部材４４は、支持部材４３上に配置されている。通電部材４４は、路面側給電線４６を介して給電装置３（図１）に電気的に接続されており、常に通電した状態にある。通電部材４４には、その中央に上下方向に貫通する第２中空部４４ａが形成されている。この第２中空部４４ａは、第１中空部４３ａと同心状にあって、第１中空部４３ａより幅が大きい。

付勢部材４５は、絶縁性がある。付勢部材４５は、通電部材４４の第２中空部４４ａと路面側端子４２の凹部４２ａとの間に渡ってのびて支持部材４３と路面側端子４２との間に配置され、路面側端子４２を上方に付勢する。それによって、路面側端子４２が通電状態にある通電部材４４から離間して通電部材４４と接触しないようになっている。なお、付勢部材４５は、本実施例ではスプリングであるが、皿ばね、弾性体等でもよい。

付勢部材４５が、凹部４２ａを通じて路面側端子４２を付勢するように配置されることで、付勢部材４５の十分な伸縮距離を確保することができ、それによって、路面Ｆに形成される溝の深さを抑えることができる。また、付勢部材４５による路面側端子４２の付勢によって、路面側端子４２の上面と路面Ｆとが面一になっているので、路面Ｆに凹凸が発生せず、接続機構４が無人走行車１の走行や作業者の作業の障害とならない。

さらに、補強部材４７が、設けられている。補強部材４７は、絶縁性がある。補強部材４７は、付勢部材４５が伸縮する際に水平方向にずれないように付勢部材４５を内側から補強するものである。補強部材４７は、その上端が路面側端子４２に取り付けられて付勢部材４５の内側に位置し、凹部４２ａと第２中空部４４ａとの間に渡ってのびている。この補強部材４７は第１中空部４３ａに挿入可能であり、それによって、路面側端子４２の下降が許容される。

給電システムが無人走行車１に給電する構成について説明する。まず、図１を参照して、バッテリ１５の充電を必要とする無人走行車１は、給電装置３及び接続機構４のある位置まで走行する。無人走行車１が、この位置で停止すると、図２の通り、アウトリガー１４（車側端子２）の真下に、対応する接続機構４が位置する。

次いで、無人走行車１は、アクチュエーターによってアウトリガー１４及び車側端子２を下降させる。それによって、車側端子２が路面側端子４２と面接触し、そこからさらに、図３の通り、路面側端子４２を付勢部材４５の付勢力に抗して通電部材４４と接触するまで押し下げる。従って、路面側端子４２が通電部材４４及び車側端子２の双方に接触した状態になる。それによって、無人走行車１と給電装置３が電気的に接続された状態になる。

次いで、給電装置３は、接続機構４を介してバッテリ１５に給電してバッテリ１５を充電する。バッテリ１５の充電完了後、無人走行車１はアウトリガー１４及び車側端子２を上昇させる。路面側端子４２は、付勢部材４５の付勢力によって押し戻され、図２の通り通電部材４４と非接触状態となる。無人走行車１は、再び走行して作業を続ける。
以上のようにして、無人走行車１のバッテリ１５が充電される。

図示されてない他の実施形態では、給電システムは、移載機構１３による移載作業が行われる場所に設けられ、全ての車側端子２は、車側給電線２０を介して無人走行車１の移載機構１３に電気的に接続されている。図３のように、接続機構４によって給電装置３と無人走行車１とが電気的に接続されたときに、給電装置３は、接続機構４を介して移載機構１３に給電する。それによって、移載機構１３は、バッテリ１５を駆動源とせず、給電装置３から直接供給された電力を駆動源として作動できるようになる。この構成によれば、バッテリ１５は、無人走行車１の走行及びアウトリガー１４の昇降の駆動源になるだけで、移載機構１３の駆動源にならないので、バッテリ１５の充電間隔を長くすることができる。その結果、無人走行車１の作業効率の向上が図れる。

また、図４のような構成でもよい。図４の給電システムは、移載機構１３による移載作業が行われる場所に設けられている。図４の通り、一部の車側端子２が車側給電線２０を介してバッテリ１５に電気的に接続されており、残りの車側端子２が車側給電線２０を介して移載機構１３に接続されている。従って、図３のように、接続機構４によって給電装置３と無人走行車１とが電気的に接続されたときに、給電装置３は、一部の接続機構４を介して無人走行車１のバッテリ１５に給電して、残りの接続機構４を介して移載機構１３に給電する。この構成によれば、バッテリ１５を駆動源とせずに移載機構１３を作動させることができ、しかも移載機構１３による移載作業の間にバッテリ１５を充電することができる。

以上の構成によれば、図２の通り、車側端子２と接触する路面側端子４２は、路面Ｆに露出しているが通常は通電していないので、作業者が誤ってこれに接触しても感電する恐れがない。また、常に通電している通電部材４４は路面側端子４２に上方から完全に覆われて路面Ｆには露出していない。従って、感電に対する安全性が非常に高い。なお、付勢部材４５が、作業者が乗った程度では収縮しないものとすれば、作業者が誤って踏んだとしても感電の恐れがなく、安全性がさらに高くなる。

特許文献１のように集電ロッドの給電ソケットへの差込みではなく、図３の通り、路面側端子４２の上面と車側端子２の底面との面接触により充電が実現される。従って、両端子２、４２が摩耗したようなときでも互いに接触させることができ、適切に無人走行車１に給電できる。

図３の通り、路面側端子４２の上面は車側端子２の底面よりも十分大きく、車側端子２が端子配置空間４１に遊びを持って入り込むようになっているので、無人走行車1の停止精度が悪くても、適切に無人走行車１に給電することができる。従って、無人走行車１に高い停止精度が要求されない。

路面側端子４２が端子配置空間４１内に埃やごみ等が入り込まないように端子配置空間４１の上部を塞いでいるので、鉄粉等が通電部材４４に付着してスパークが発生するようなことが防止されている。

給電システムは、非常に構成が簡単であり、設置コスト及び維持コストを抑えることもできる。

以上、本発明に係る給電システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、車側端子２がアウトリガー１４に設けられることで昇降するようになっているが、他の構成により車側端子２が昇降してもよい。但し、無人走行車１がアウトリガー１４を備えている場合には、これに車側端子２を設けることで、車側端子２を昇降するためのアクチュエーターを別途設ける必要がないので、給電システム全体としてのコストを抑えることが可能となる。

また、車側端子２は、アウトリガー１４によって直線的に昇降可能であるが、回転によって昇降する構成でもよい。例えば、一端が回転軸を介して車両本体１０に取り付けられ、他端に車側端子２が取り付けられた回転部材が設けられる。そして、アクチュエーターが回転軸周りに回転部材を回転し、当該回転によって、その他端の車側端子２が下降して路面側端子４２に接触してこれを押し下げるような構成でもよい。

１ 無人走行車
１３ 移載機構
１４ アウトリガー
１５ バッテリ
２ 車側端子
３ 給電装置
４ 接続機構
４０ ガイド部材
４１ 端子配置空間
４２ 路面側端子
４２ａ 凹部
４４ 通電部材
４５ 付勢部材
４７ 補強部材
Ｆ 路面

Claims (6)

1. 無人走行車に給電するための給電システムであって、
   前記無人走行車に昇降するように設けられ、導電性を有する車側端子と、
   前記無人走行車へ給電する給電装置と、
   前記無人走行車と前記給電装置とを電気的に接続するために、路面に設けられた接続機構と、を備え、
   前記接続機構は、
   前記路面に露出する上面を有し、前記路面に形成された端子配置空間に昇降可能に設けられ、導電性を有する路面側端子と、
   前記路面側端子より下方に位置するように前記端子配置空間に設けられ、導電性を有し、前記給電装置に電気的に接続された通電部材と、
   前記路面側端子より下方に位置するように前記端子配置空間に設けられ、絶縁性を有し、前記路面側端子を上方に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記路面側端子は、前記付勢部材の付勢力によって前記通電部材から離間されており、
   前記車側端子の下降によって、前記車側端子の底面と前記路面側端子の上面とが接触し、前記路面側端子が前記付勢部材の付勢力に抗して押し下げられ、前記路面側端子の底面と前記通電部材の上面とが接触することで、前記給電装置が前記無人走行車へ給電することができるようになる、ことを特徴とする給電システム。
2. 前記車側端子が前記端子配置空間に遊びを持って入り込むことができるように、前記路面側端子の上面は前記車側端子の底面より大きく形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
3. 前記路面側端子には、下向きに開口する凹部が形成され、
   前記付勢部材は、前記凹部を通じて前記路面側端子を上方に付勢するように配置されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給電システム。
4. 前記接続機構は、前記付勢部材の内側に位置するように前記路面側端子に設けられ、前記付勢部材の伸縮の際の前記付勢部材の水平方向のずれを防止するための補強部材を備える、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給電システム。
5. 前記車側端子は前記無人走行車のアウトリガーに一体的に設けられ、前記アウトリガーの底面の少なくとも一部を構成する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給電システム。
6. 前記車側端子は、１つの前記無人走行車に複数設けられ、
   前記給電装置は、前記各車側端子に対応して複数設けられ、
   前記給電装置は、一部の前記接続機構を介して前記無人走行車に設けられたバッテリに給電するとともに、残りの前記接続機構を介して前記無人走行車に設けられた移載機構に給電する、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給電システム。

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