JP6181494B2 - Battery exchange robot, battery exchange system, and battery exchange robot control method - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボット、および、かかるバッテリー交換ロボットを有するバッテリー交換システムに関する。また、本発明は、かかるバッテリー交換ロボットの制御方法に関する。 The present invention relates to a battery exchange robot for exchanging a battery mounted on a vehicle, and a battery exchange system having such a battery exchange robot. The present invention also relates to a method for controlling such a battery exchange robot.
従来、バスに搭載されるバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットを備えるバッテリー交換システムが本出願人によって提案されている(たとえば、特許文献1〜3参照)。特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バッテリーが収容されるバッテリー収容部がバスに取り付けられている。バッテリー収容部には、バッテリーとバスとを電気的に接続するためのコネクタが取り付けられている。バッテリーの背面には、バッテリー収容部のコネクタに接続されるコネクタが取り付けられている。
Conventionally, a battery exchange system including a battery exchange robot for exchanging a battery mounted on a bus has been proposed by the present applicant (see, for example,
また、特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バッテリー交換ロボットは、バッテリー収容部からのバッテリーの引抜きおよびバッテリー収容部へのバッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構を備えている。バッテリー抜差機構は、バッテリーの引抜き時および差込み時にバッテリーが搭載されるバッテリー搭載部を有するバッテリー搭載機構と、バッテリーの引抜き時および差込み時にバッテリーに係合してバッテリー搭載部上でバッテリーを移動させるバッテリー係合部を有するバッテリー移動機構とを備えている。
Moreover, in the battery replacement systems described in
さらに、特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バッテリー搭載機構は、バッテリー搭載部に加えて、バスに近づく方向およびバスから離れる方向へバッテリー搭載部を移動させる搭載部移動機構を備えている。バッテリー移動機構は、バッテリー係合部に加えて、バスに近づく方向およびバスから離れる方向へバッテリー係合部を移動させる係合部移動機構を備えている。バッテリー係合部は、バッテリーに取り付けられる取手部に係合する係合爪部と、係合爪部を上下動させるエアシリンダと、エアシリンダが取り付けられる基部とを備えている。
Furthermore, in the battery exchange systems described in
特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バスからバッテリーの引抜きを行う際に、まず、バッテリー搭載部がバスに近づく方向へ移動するとともに、バッテリー係合部がバスに近づく方向へ移動してから、係合爪部が下降してバッテリーの取手部に係合する。その後、バッテリー係合部がバスから離れる方向へ移動する。また、バッテリー係合部が所定量移動して、バッテリーがバッテリー搭載部に搭載されると、バッテリー搭載部とバッテリー係合部とが同期しながら、バスから離れる方向へ移動する。また、バスへのバッテリーの差込みを行う際には、まず、バッテリーが搭載されたバッテリー搭載部とバッテリー係合部とが同期しながら、バスに近づく方向へ移動する。その後、バッテリーの取手部に係合しているバッテリー係合部がバスに近づく方向へ移動して、バスへのバッテリーの差込みを行う。
In the battery exchange system described in
特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バッテリー収容部に収容されたバッテリーをバッテリー収容部に確実に固定するために、バッテリーのロック機構をバッテリー収容部に設けることが好ましい。そこで、バッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構をバッテリー収容部に設置することが検討されている。また、特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バッテリーに設けられたコネクタとバッテリー収容部に設けられたコネクタとは、バッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で接続される。
In the battery exchange systems described in
特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムにおいて、バッテリー係合部によるバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構がバッテリー収容部に設置される場合、たとえば、ロック機構によってバッテリーをロックする際に、ロック機構に対してバッテリーが位置ずれを起こしてロック機構とバッテリーとが干渉すると、ロック機構やバッテリー係合部等に過負荷がかかって、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットが損傷するおそれがある。また、特許文献1〜3に記載のバッテリー交換システムでは、バッテリーに設けられたコネクタとバッテリー収容部に設けられたコネクタとがバッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で接続されるため、コネクタ同士を接続する際に、コネクタ同士が位置ずれを起こして干渉すると、コネクタやバッテリー係合部等に過負荷がかかって、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットが損傷するおそれがある。
In the battery exchange system described in
そこで、本発明の課題は、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構がバッテリー収容部に設置され、かつ、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力でバッテリー側のコネクタとバッテリー収容部側のコネクタとを接続する場合であっても、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットの損傷を防止しつつ、ロック機構によってバッテリーをロックしたり、バッテリー側のコネクタと収容部側のコネクタとを接続したりすることが可能なバッテリー交換ロボット、バッテリー交換システムおよびバッテリー交換ロボットの制御方法を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that a mechanical lock mechanism that locks the battery by operating with the insertion force of the battery into the battery housing portion is installed in the battery housing portion, and the battery insertion force into the battery housing portion is Even when the connector on the battery side and the connector on the battery housing part side are connected, the battery can be locked by the lock mechanism or the connector on the battery side while preventing damage to the battery housing part, the battery and the battery replacement robot. It is an object to provide a battery exchange robot, a battery exchange system, and a control method for the battery exchange robot that can connect the connector to the connector on the housing unit side.
上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換ロボットは、車両に搭載されているバッテリーを交換するためのバッテリー交換ロボットにおいて、車両に取り付けられるとともにバッテリーが収容されるバッテリー収容部からのバッテリーの引抜きおよびバッテリー収容部へのバッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構と、バッテリー抜差機構を制御する制御部とを備え、バッテリーは、車両とバッテリーとを電気的に接続するためのバッテリー側コネクタを備え、バッテリー収容部は、収容されたバッテリーをロックするロック機構と、バッテリー側コネクタに接続される収容部側コネクタとを備え、バッテリー抜差機構は、バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、バッテリーに係合してバッテリーを移動させるバッテリー係合部と、バッテリー係合部を駆動するためのモータとを備え、ロック機構は、バッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構であり、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとは、バッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で接続され、制御部は、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作時において、ロック機構によるバッテリーのロックおよびバッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作の開始前は、モータの負荷が所定の第1基準値を超えるとモータを停止させる第1制御によってモータを制御し、接続動作が開始されると、モータの負荷が第1基準値よりも小さい第2基準値を超えてもモータの負荷が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータを駆動させるとともにモータの負荷が第2基準値を超えた状態で基準時間が経過するとモータを停止させる第2制御によってモータを制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a battery exchange robot of the present invention is a battery exchange robot for exchanging a battery mounted on a vehicle. A battery insertion / removal mechanism for pulling out and inserting the battery into the battery housing and a control unit for controlling the battery insertion / removal mechanism are provided. The battery has a battery-side connector for electrically connecting the vehicle and the battery. The battery storage unit includes a lock mechanism for locking the stored battery and a storage unit side connector connected to the battery side connector, and the battery insertion / removal mechanism includes a battery mounting unit on which the battery is mounted, and a battery Battery to move the battery by engaging with A mechanical lock mechanism that includes an engagement portion and a motor for driving the battery engagement portion, and the lock mechanism is operated by the insertion force of the battery into the battery housing portion by the battery engagement portion to lock the battery. The battery side connector and the housing part side connector are connected by the battery insertion force of the battery engaging part to the battery housing part by the battery engaging part, and the control part is a locking mechanism during the operation of inserting the battery into the battery housing part. Before the start of the connection operation in which at least one of the battery lock and the connection between the battery side connector and the housing side connector is performed, the first motor that stops the motor when the load of the motor exceeds a predetermined first reference value. When the motor is controlled by the control and the connection operation is started, the load of the motor is smaller than the first reference value. 2 Even if the reference value is exceeded, the motor is driven until a predetermined reference time elapses while the motor load exceeds the second reference value, and the reference time elapses while the motor load exceeds the second reference value. Then, the motor is controlled by the second control for stopping the motor.
また、上記の課題を解決するため、本発明のバッテリー交換ロボットの制御方法は、車両に取り付けられるとともにバッテリーが収容されるバッテリー収容部からのバッテリーの引抜きおよびバッテリー収容部へのバッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構を備え、バッテリーは、車両とバッテリーとを電気的に接続するためのバッテリー側コネクタを備え、バッテリー収容部は、収容されたバッテリーをロックするロック機構と、バッテリー側コネクタに接続される収容部側コネクタとを備え、バッテリー抜差機構は、バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、バッテリーに係合してバッテリーを移動させるバッテリー係合部と、バッテリー係合部を駆動するためのモータとを備え、ロック機構は、バッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構であり、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとは、バッテリー係合部によるバッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で接続されるバッテリー交換ロボットの制御方法であって、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作時において、ロック機構によるバッテリーのロックおよびバッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作の開始前は、モータの負荷が所定の第1基準値を超えるとモータを停止させ、接続動作が開始されると、モータの負荷が第1基準値よりも小さい第2基準値を超えてもモータの負荷が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータを駆動させるとともに、モータの負荷が第2基準値を超えた状態で基準時間が経過するとモータを停止させることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-described problem, the battery exchange robot control method of the present invention is attached to a vehicle and withdraws the battery from the battery housing portion in which the battery is housed and inserts the battery into the battery housing portion. The battery is equipped with a battery insertion / removal mechanism, the battery has a battery side connector for electrically connecting the vehicle and the battery, and the battery accommodating portion is connected to the lock mechanism for locking the accommodated battery and the battery side connector. A battery insertion / removal mechanism, a battery mounting portion on which the battery is mounted, a battery engaging portion that engages with the battery and moves the battery, and a battery engaging portion for driving the battery engaging portion. And a locking mechanism is provided by a battery engaging portion. -It is a mechanical locking mechanism that locks the battery by operating with the insertion force of the battery into the housing part. The battery side connector and the housing side connector are the insertion force of the battery into the battery housing part by the battery engaging part. The battery exchange robot connected by the control method of the battery exchange robot, at the time of inserting the battery into the battery housing portion, at least one of the battery lock by the lock mechanism and the connection between the battery side connector and the housing portion side connector is Before the start of the connecting operation to be performed, the motor is stopped when the load of the motor exceeds a predetermined first reference value, and when the connecting operation is started, the second reference value whose motor load is smaller than the first reference value. The motor is driven until a predetermined reference time has passed with the motor load exceeding the second reference value even if Together, characterized in that the motor is stopped when the reference time has elapsed in a state in which the load on the motor exceeds a second reference value.
本発明のバッテリー交換ロボットでは、制御部は、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作時において、ロック機構によるバッテリーのロックおよびバッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作の開始前は、モータの負荷が所定の第1基準値を超えるとモータを停止させる第1制御によってモータを制御し、接続動作が開始されると、モータの負荷が第1基準値よりも小さい第2基準値を超えてもモータの負荷が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータを駆動させるとともにモータの負荷が第2基準値を超えた状態で基準時間が経過するとモータを停止させる第2制御によってモータを制御している。また、本発明のバッテリー交換ロボットの制御方法では、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作時において、ロック機構によるバッテリーのロックおよびバッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作の開始前は、モータの負荷が所定の第1基準値を超えるとモータを停止させ、接続動作が開始されると、モータの負荷が第1基準値よりも小さい第2基準値を超えてもモータの負荷が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータを駆動させるとともに、モータの負荷が第2基準値を超えた状態で基準時間が経過するとモータを停止させている。 In the battery exchange robot of the present invention, the control unit performs at least one of locking of the battery by the lock mechanism and connection between the battery side connector and the storage unit side connector during the operation of inserting the battery into the battery storage unit. Before the start of the connection operation, the motor is controlled by the first control that stops the motor when the motor load exceeds a predetermined first reference value. When the connection operation is started, the motor load becomes lower than the first reference value. The motor is driven until a predetermined reference time elapses with the motor load exceeding the second reference value even when the second reference value is exceeded, and the reference is set when the motor load exceeds the second reference value. The motor is controlled by the second control that stops the motor when time elapses. In the battery exchange robot control method of the present invention, at the time of inserting the battery into the battery housing portion, at least one of the locking of the battery by the lock mechanism and the connection between the battery side connector and the housing portion side connector is performed. Before starting the connection operation, the motor is stopped when the motor load exceeds a predetermined first reference value. When the connection operation is started, the motor load is set to a second reference value smaller than the first reference value. Even if the motor load exceeds the second reference value, the motor is driven until a predetermined reference time elapses, and when the reference time elapses with the motor load exceeding the second reference value, the motor is Stopped.
本発明では、接続動作が開始された後、接続動作開始前の第1基準値よりも小さい第2基準値をモータの負荷が超えた状態で基準時間が経過するとモータを停止させているため、ロック機構によってバッテリーをロックする際に、ロック機構に対してバッテリーが位置ずれを起こしてロック機構とバッテリーとが干渉し、バッテリー交換ロボット等に損傷が生じる程の過負荷がモータにかかったときや、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとを接続する際に、コネクタ同士が位置ずれを起こして干渉し、バッテリー交換ロボット等に損傷が生じる程の過負荷がモータにかかったときに、モータを停止させることが可能になる。 In the present invention, after the connection operation is started, the motor is stopped when the reference time elapses with the motor load exceeding the second reference value smaller than the first reference value before the connection operation starts. When locking the battery with the lock mechanism, the battery is displaced with respect to the lock mechanism and the lock mechanism and the battery interfere with each other. When the battery side connector and the housing side connector are connected, the motors stop when the motor is overloaded to such an extent that the connectors are displaced and interfere, causing damage to the battery replacement robot, etc. It becomes possible to make it.
また、本発明では、接続動作が開始されると、モータの負荷が第2基準値を超えてもモータの負荷が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータを駆動させているため、ロック機構によってバッテリーをロックする際や、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとを接続する際に、バッテリー交換ロボット等に損傷が生じない程度の短時間の過負荷がモータにかかっても、ロック機構によってバッテリーをロックしたり、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとを接続したりすることが可能になる。 In the present invention, when the connection operation is started, the motor is driven until a predetermined reference time elapses with the motor load exceeding the second reference value even if the motor load exceeds the second reference value. Therefore, when locking the battery with the locking mechanism, or when connecting the battery side connector and the housing side connector, the motor is subjected to a short overload that does not damage the battery replacement robot. However, the battery can be locked by the lock mechanism, and the battery-side connector and the accommodating portion-side connector can be connected.
したがって、本発明では、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構がバッテリー収容部に設置され、かつ、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力でバッテリー側のコネクタとバッテリー収容部側のコネクタとを接続する場合であっても、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットの損傷を防止しつつ、ロック機構によってバッテリーをロックしたり、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとを接続したりすることが可能になる。 Therefore, in the present invention, a mechanical locking mechanism that locks the battery by operating with the insertion force of the battery into the battery housing portion is installed in the battery housing portion, and the battery side with the insertion force of the battery into the battery housing portion. Even when connecting the connector of the battery and the connector on the battery housing side, the battery can be locked by the locking mechanism while preventing damage to the battery housing portion, the battery and the battery replacement robot, or the battery side connector and the housing portion It is possible to connect to the side connector.
また、本発明では、接続動作の開始前は、第2基準値よりも大きな第1基準値をモータの負荷が超えなければモータが停止しないため、モータの加減速度を大きくすることが可能になる。したがって、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作を開始してから接続動作が開始されるまでのバッテリーの移動時間を短くすることが可能になる。 Further, in the present invention, before the start of the connection operation, the motor does not stop unless the motor load exceeds the first reference value that is larger than the second reference value, so that the acceleration / deceleration of the motor can be increased. . Therefore, it is possible to shorten the battery moving time from the start of the battery insertion operation to the battery housing portion until the connection operation is started.
本発明において、たとえば、第1制御は、モータの電流値が第1基準値である第1基準電流値を超えるとモータを停止させる電流制御であり、第2制御は、モータの電流値が第2基準値である第2基準電流値を超えてもモータの電流値が第2基準電流値を超えた状態で基準時間が経過するまでモータを駆動させるとともに、モータの電流値が第2基準電流値を超えた状態で基準時間が経過するとモータを停止させる電流制御である。 In the present invention, for example, the first control is a current control that stops the motor when the current value of the motor exceeds a first reference current value that is a first reference value, and the second control is a current control that causes the motor current value to be the first reference value. The motor is driven until the reference time elapses with the motor current value exceeding the second reference current value even if the second reference current value, which is the second reference value, is exceeded, and the motor current value is the second reference current value. This is current control for stopping the motor when the reference time elapses in a state where the value is exceeded.
また、本発明において、たとえば、ロック機構によるバッテリーのロックが開始されるロック開始位置、および、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの接続が開始されるコネクタ接続開始位置の少なくともいずれか一方までバッテリー係合部が移動すると、接続動作が開始される。 In the present invention, for example, the battery is at least one of a lock start position where the lock mechanism starts to lock the battery and a connector connection start position where the connection between the battery side connector and the housing portion side connector is started. When the engaging portion moves, the connection operation is started.
本発明において、接続動作開始前のモータの回転速度は、接続動作開始後のモータの回転速度よりも速くなっていることが好ましい。このように構成すると、接続動作開始前のバッテリー係合部の移動速度が速くなるため、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作を開始してから接続動作が開始されるまでのバッテリーの移動時間を短くすることが可能になる。また、このように構成すると、接続動作開始後のモータの回転速度が遅くなるため、ロック機構によってバッテリーをロックする際に、ロック機構に対してバッテリーが位置ずれを起こしてロック機構とバッテリーとが干渉し、バッテリー交換ロボット等に損傷が生じる程の過負荷がモータにかかったときや、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとを接続する際に、コネクタ同士が位置ずれを起こして干渉し、バッテリー交換ロボット等に損傷が生じる程の過負荷がモータにかかったときに、短時間でモータを停止させることが可能になる。したがって、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットの損傷を効果的に防止することが可能になる。 In the present invention, it is preferable that the rotation speed of the motor before the start of the connection operation is higher than the rotation speed of the motor after the start of the connection operation. With this configuration, the moving speed of the battery engaging portion before the start of the connection operation increases, so the battery moving time from the start of the battery insertion operation to the battery housing portion to the start of the connection operation is reduced. It can be shortened. Also, with this configuration, since the rotation speed of the motor after the start of the connection operation is slow, when the battery is locked by the lock mechanism, the battery is displaced with respect to the lock mechanism, and the lock mechanism and the battery are When an overload is applied to the motor that causes interference and damage to the battery replacement robot, etc., or when connecting the battery side connector and the housing side connector, the connectors interfere with each other, causing the battery to be displaced. When an overload that causes damage to the exchange robot or the like is applied to the motor, the motor can be stopped in a short time. Therefore, it is possible to effectively prevent damage to the battery housing unit, the battery, and the battery replacement robot.
本発明において、制御部は、接続動作が開始されると、接続動作開始後のモータの駆動時間の計測を開始し、ロック機構によるバッテリーのロックおよびバッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの接続が完了する接続動作完了位置にバッテリー係合部が移動するまでの間に、接続動作開始後のモータの駆動時間が所定時間を経過すると、バッテリーの引抜き方向へバッテリー係合部を退避させることが好ましい。接続動作開始後のモータの駆動時間が所定時間を経過しているにもかかわらず、接続動作完了位置までバッテリー係合部が移動しない場合には、ロック機構とバッテリーとの干渉やバッテリー側コネクタと収容部側コネクタとの干渉等が発生しており、これらの構成に過負荷がかかっていることが想定される。そのため、このように構成すると、ロック機構等にかかっている過負荷を取り除いて、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットの損傷を防止することが可能になる。なお、接続動作開始後のモータの駆動時間が所定時間を経過したときに、モータを停止させてバッテリー係合部を停止させることも可能であるが、バッテリー係合部が停止しても、ロック機構等にかかっている過負荷を取り除くことができないため、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットが損傷するおそれがある。 In the present invention, when the connection operation is started, the control unit starts measuring the driving time of the motor after the connection operation is started, and the lock mechanism locks the battery and connects the battery side connector and the housing unit side connector. It is preferable that the battery engaging portion is retracted in the battery pull-out direction after a predetermined time has elapsed after the start of the connecting operation until the battery engaging portion moves to the completed connection operation completion position. . If the battery engagement part does not move to the connection operation completion position even though the motor drive time after the start of the connection operation has passed, the interference between the lock mechanism and the battery or the battery side connector Interference with the housing side connector has occurred, and it is assumed that these components are overloaded. Therefore, if comprised in this way, it will become possible to remove the overload applied to a locking mechanism etc. and to prevent damage to a battery accommodating part, a battery, and a battery exchange robot. It is possible to stop the battery engaging part by stopping the motor when the driving time of the motor after the start of the connection operation has passed a predetermined time. Since the overload applied to the mechanism or the like cannot be removed, there is a risk that the battery housing, the battery, and the battery replacement robot may be damaged.
本発明のバッテリー交換ロボットは、バッテリー収容部を備えるバッテリー交換システムに用いることができる。このバッテリー交換システムでは、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構がバッテリー収容部に設置され、かつ、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力でバッテリー側のコネクタとバッテリー収容部側のコネクタとを接続する場合であっても、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットの損傷を防止しつつ、ロック機構によってバッテリーをロックしたり、バッテリー側コネクタと収容部側コネクタとを接続したりすることが可能になる。また、このバッテリー交換システムでは、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み動作を開始してから接続動作が開始されるまでのバッテリーの移動時間を短くすることが可能になる。 The battery replacement robot of the present invention can be used in a battery replacement system including a battery housing unit. In this battery exchange system, a mechanical lock mechanism that locks the battery by operating with the insertion force of the battery into the battery housing portion is installed in the battery housing portion, and the battery side with the insertion force of the battery into the battery housing portion. Even when connecting the connector of the battery and the connector on the battery housing side, the battery can be locked by the locking mechanism while preventing damage to the battery housing portion, the battery and the battery replacement robot, or the battery side connector and the housing portion It is possible to connect to the side connector. Further, in this battery exchange system, it is possible to shorten the movement time of the battery from the start of the operation of inserting the battery into the battery housing portion until the connection operation is started.
以上のように、本発明のバッテリー交換ロボット、バッテリー交換システムおよびバッテリー交換ロボットの制御方法では、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力で作動してバッテリーをロックする機械式のロック機構がバッテリー収容部に設置され、かつ、バッテリー収容部へのバッテリーの差込み力でバッテリー側のコネクタとバッテリー収容部側のコネクタとを接続する場合であっても、バッテリー収容部、バッテリーおよびバッテリー交換ロボットの損傷を防止しつつ、ロック機構によってバッテリーをロックしたり、バッテリー側のコネクタと収容部側のコネクタとを接続したりすることが可能になる。 As described above, in the battery exchange robot, the battery exchange system, and the control method for the battery exchange robot according to the present invention, the mechanical lock mechanism that operates by the insertion force of the battery into the battery housing portion to lock the battery is the battery housing portion. Even if the connector on the battery side and the connector on the battery housing part side are connected by the insertion force of the battery into the battery housing part, the battery housing part, the battery and the battery replacement robot are prevented from being damaged. However, the battery can be locked by the lock mechanism, and the battery-side connector and the housing portion-side connector can be connected.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(バッテリー交換システムの概略構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるバッテリー交換システム1の斜視図である。図2は、図1のE部を別の角度から示す斜視図である。以下の説明では、互いに直交する3方向のそれぞれをX方向、Y方向およびZ方向とする。本形態では、Z方向が上下方向(鉛直方向)と一致する。また、以下の説明では、X方向を前後方向、Y方向を左右方向とする。
(Schematic configuration of battery replacement system)
FIG. 1 is a perspective view of a
本形態のバッテリー交換システム1は、車両2に搭載されているバッテリー3を交換するためのシステムである。本形態の車両2は、電気バスである。したがって、以下では、車両2を「バス2」とする。バス2には、複数のバッテリー3が収容されるバッテリー収容部4が取り付けられている。バッテリー収容部4は、バス2の一方の側面2aに取り付けられるカバー部材(図示省略)を取り外すと、側面2aに露出するように配置されている。また、バッテリー収容部4は、バス2の座席の下側に配置されている。バッテリー3の交換時には、バス2は、その進行方向と左右方向とが略一致するように停止している。
The
バッテリー交換システム1は、バッテリー収容部4に収容されているバッテリー3を交換するためのバッテリー交換ロボット5(以下、「ロボット5」とする。)を備えている。ロボット5は、バッテリー収容部4に収容されているバッテリー3の交換が可能となるように、前後方向でバス2の側面2aと向き合っている。このロボット5は、バッテリー収容部4に収容されているバッテリー3を引き抜いて、図示を省略するバッファステーションへ搬入するとともに、バッファステーションに収容された充電済みのバッテリー3をバッファステーションから搬出してバッテリー収容部4に差し込む。
The
なお、バス2の側面2aには、バス2の位置を検出するための検出用プレート13が形成または固定されている。検出用プレート13は、平板状に形成されるとともに、上下方向でその幅が略一定な略矩形状に形成されている。この検出用プレート13は、たとえば、バス2の進行方向におけるバッテリー収容部4の手前側に配置されている。検出用プレート13は、側面2aに取り付けられるカバー部材(図示省略)を取り外すと、側面2aに露出する。
A
(バッテリーおよびバッテリー収容部の構成)
図3は、図2のF部の拡大図である。図4は、図1に示すバッテリー3およびバッテリー収容部4の構成を説明するための概略図である。
(Configuration of battery and battery compartment)
FIG. 3 is an enlarged view of a portion F in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of the
バッテリー収容部4は、バッテリー3が搭載されるバッテリー置き台6と、左右の側壁7とを備えており、バッテリー置き台6と側壁7とによって、バッテリー3の収容空間が形成されている。バッテリー収容部4には、複数のバッテリー3の収容空間が形成されており、複数のバッテリー3が収容可能となっている。たとえば、バス2には、4個のバッテリー3が搭載可能となっており、バッテリー収容部4は、4個のバッテリー3のそれぞれが搭載される4個のバッテリー置き台6を備えている。
The battery housing portion 4 includes a
バッテリー置き台6の前面には、バッテリー3の位置を間接的に検出するための検出用マーク8が形成されている。検出用マーク8は、バッテリー置き台6の左右方向の両端側のそれぞれに形成されている。この検出用マーク8は、上側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略正三角形状に形成されている。
A
また、バッテリー収容部4は、図4に示すように、収容されたバッテリー3をロックするロック機構9と、バス2とバッテリー3とを電気的に接続するための収容部側コネクタとしてのコネクタ10とを備えている。ロック機構9は、ロック部材11と、付勢部材12とを備えている。コネクタ10は、バッテリー収容部4の奥側に配置されている。
Further, as shown in FIG. 4, the battery accommodating portion 4 includes a lock mechanism 9 that locks the accommodated
ロック部材11は、たとえば、左右方向へ移動可能となるように側壁7に保持されている。このロック部材11は、図示を省略する付勢部材によって左右方向の内側へ付勢されており、側壁7からバッテリー収容部4の内側へ突出している。また、ロック部材11は、たとえば、略三角柱状に形成されており、前後方向と上下方向とから構成されるZX平面に対して傾斜する傾斜面11aと、左右方向と上下方向とから構成されるYZ平面と平行な端面11bとを備えている。端面11bは、ロック部材11の奥側の端面を構成している。傾斜面11aは、バッテリー収容部4の手前側に向かうにしたがって、左右方向の外側へ広がるように傾斜している。なお、ロック部材11は、上下方向へ移動可能となるようにバッテリー置き台6に保持されても良い。この場合には、傾斜面11aは、バッテリー収容部4の手前側に向かうにしたがって、上下方向の外側へ広がるように傾斜している。
For example, the lock member 11 is held by the
付勢部材12は、たとえば、圧縮コイルバネである。この付勢部材12は、バッテリー3に形成される後述の係合突起15の端面15bとロック部材11の端面11bとが所定の接触圧で接触するように、バッテリー収容部4の手前側に向かってバッテリー3を付勢する機能を果たしている。
The biasing
バッテリー3の前面には、バッテリー収容部4からバッテリー3を引き抜くための取手部14が形成されている。本形態では、バッテリー3の前面の、左右方向の両端側のそれぞれに取手部14が形成されている。また、バッテリー3は、図4に示すように、ロック部材11に係合する係合突起15と、コネクタ10に接続されるバッテリー側コネクタとしてのコネクタ16とを備えている。コネクタ16は、バッテリー収容部4に収容されたバッテリー3の奥端面(背面)に取り付けられている。
A
係合突起15は、たとえば、バッテリー3の左右の側面に固定されており、バッテリー3の左右の側面から左右方向の外側へ突出している。この係合突起15は、たとえば、略三角柱状に形成されており、ZX平面に対して傾斜する傾斜面15aと、YZ平面と平行な端面15bとを備えている。端面15bは、係合突起15の手前側の端面を構成している。傾斜面15aは、バッテリー収容部4の手前側に向かうにしたがって、左右方向の外側へ広がるように傾斜している。また、ZX平面に対する傾斜面11aの傾斜角度と、ZX平面に対する傾斜面15aの傾斜角度とは略等しくなっている。
For example, the engagement protrusions 15 are fixed to the left and right side surfaces of the
本形態では、バッテリー収容部4にバッテリー3を収容する際に、バッテリー3がバッテリー収容部4に差し込まれていくと、やがて、係合突起15の傾斜面15aとロック部材11の傾斜面11aとが接触する。この状態でさらに、バッテリー3がバッテリー収容部4に差し込まれると、図4(B)に示すように、付勢部材の付勢力に抗して、ロック部材11が左右方向の外側へ移動する。係合突起15がロック部材11を通過するまでバッテリー3がさらに差し込まれると、ロック部材11は、付勢部材の付勢力によって左右方向の内側へ移動する。また、係合突起15がロック部材11を通過するまでバッテリー3がさらに差し込まれると、付勢部材12がバッテリー3の奥端面に接触して、バッテリー収容部4の手前側に向かってバッテリー3を付勢する。
In this embodiment, when the
すると、図4(C)に示すように、バッテリー3に形成される係合突起15の端面15bとロック部材11の端面11bとが所定の接触圧で接触して、バッテリー収容部4に収容されたバッテリー3がロックされる。このように、本形態のロック機構9は、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力で作動してバッテリー3をロックする機械式のロック機構である。具体的には、本形態のロック機構9は、ロボット5を構成する後述のバッテリー係合部24によるバッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力で作動してバッテリー3をロックする機械式のロック機構である。また、本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力によって、コネクタ10とコネクタ16とが接続される。具体的には、後述のバッテリー係合部24によるバッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力によって、コネクタ10とコネクタ16とが接続される。
Then, as shown in FIG. 4C, the end surface 15b of the engagement projection 15 formed on the
なお、本形態では、図4(C)に示す状態から(すなわち、ロック機構9にバッテリー3がロックされた状態から)さらにバッテリー3をバッテリー収容部4の奥側へわずかに押し込むと、ロック部材11が退避して、端面15bと端面11bとの接触状態が解除されるように、ロック機構9が構成されている。そのため、ロック機構9にバッテリー3がロックされた状態からさらにバッテリー3をバッテリー収容部4の奥側へわずかに押し込むと、ロック機構9によるバッテリー3のロック状態が解除されて、バッテリー収容部4からのバッテリー3の引抜きが可能になる。
In this embodiment, when the
(バッテリー交換ロボットの概略構成)
図2に示すように、ロボット5は、バッテリー収容部4からの4個のバッテリー3のそれぞれの引抜きおよびバッテリー収容部4への4個のバッテリー3のそれぞれの差込みを行うバッテリー抜差機構17と、バッテリー抜差機構17を昇降させる昇降機構18と、上下方向を軸方向としてバッテリー抜差機構17および昇降機構18を回動させる回動機構19と、バッテリー抜差機構17、昇降機構18および回動機構19を左右方向へ移動させる水平移動機構20とを備えている。また、ロボット5は、検出用マーク8および検出用プレート13を検出するための検出機構21を備えている。バッテリー抜差機構17、昇降機構18、回動機構19および水平移動機構20は、ロボット5を制御する制御部27(図2参照)に接続されており、これらの構成は、制御部27によって制御される。また、検出機構21も制御部27に接続されている。
(Schematic configuration of battery replacement robot)
As shown in FIG. 2, the
バッテリー抜差機構17は、バッテリー3の引抜き時および差込み時にバッテリー3が搭載されるバッテリー搭載部22を有するバッテリー搭載機構23と、バッテリー3の引抜き時および差込み時にバッテリー3に係合してバッテリー搭載部22上でバッテリー3を移動させるバッテリー係合部24(図5参照)を有するバッテリー移動機構25とを備えている。バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24は、バス2に近づく方向およびバス2から離れる方向へ移動可能となっている。また、バッテリー抜差機構17は、保持部材26に保持されている。この保持部材26は、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24の移動方向の両端が開口する略四角筒状に形成されている。
The battery insertion /
(バッテリー搭載機構の構成)
図5は、図2に示すバッテリー抜差機構17および昇降機構18を正面から示す図である。図6は、図5のH−H方向からバッテリー抜差機構17および昇降機構18を示す図である。図7は、図5に示すバッテリー搭載機構23を正面から説明するための図である。図8は、図5に示すバッテリー搭載機構23を上面から説明するための図である。
(Configuration of battery mounting mechanism)
FIG. 5 is a diagram showing the battery insertion /
バッテリー搭載機構23は、上述のバッテリー搭載部22に加え、バス2に近づく方向およびバス2から離れる方向へバッテリー搭載部22を移動させる搭載部移動機構30を備えている。
In addition to the
バッテリー搭載部22は、上下方向に扁平した扁平なブロック状に形成されている。バッテリー搭載部22の上面には、バッテリー3の下面に当接する複数のローラ31、32が回転可能に取り付けられている。図8に示すように、複数のローラ31は、バッテリー搭載部22の移動方向に所定の間隔で配置され、複数のローラ32も、ローラ31と同様に、バッテリー搭載部22の移動方向に所定の間隔で配置されている。
The
搭載部移動機構30は、バッテリー搭載部22を移動させるための構成として、モータ33と、ボールネジ等のネジ部材34と、ネジ部材34に螺合するナット部材35とを備えている。また、搭載部移動機構30は、バッテリー搭載部22を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール36と、ガイドレール36に係合するとともにガイドレール36に沿って相対移動可能なガイドブロック37とを備えている。
The mounting
モータ33は、バッテリー搭載部22の後端部の上面側に固定されている。このモータ33は、制御部27に接続されている。また、モータ33は、その回転速度および回転量を検出するためのエンコーダ(図示省略)を備えている。ネジ部材34は、バッテリー搭載部22の下面側に回転可能に保持されている。モータ33とネジ部材34とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材35は、保持部材26に固定されている。また、ガイドレール36は、バッテリー搭載部22の下面側に固定され、ガイドブロック37は、保持部材26に固定されている。そのため、本形態では、モータ33が回転すると、バッテリー搭載部22は、ガイドレール36およびガイドブロック37に案内されて、保持部材26に対して直線的に移動する。
The
(バッテリー移動機構の構成)
図9は、図5に示すバッテリー移動機構25を側面から説明するための図である。図10は、図9に示すバッテリー係合部24がバス2から離れる方向へ移動したときの状態を側面から説明するための図である。図11は、図5に示すバッテリー移動機構25を上面から説明するための図である。
(Configuration of battery moving mechanism)
FIG. 9 is a view for explaining the
バッテリー移動機構25は、上述のバッテリー係合部24に加え、バス2に近づく方向およびバス2から離れる方向へバッテリー係合部24を移動させる係合部移動機構39と、バッテリー係合部24を移動可能に保持するとともに保持部材26に移動可能に保持される移動保持部材40とを備えている。
In addition to the
バッテリー係合部24は、バッテリー3の取手部14に係合する係合爪部41と、係合爪部41を上下動させるエアシリンダ42と、エアシリンダ42が取り付けられる基部43とを備えている。係合爪部41は、エアシリンダ42の可動側に固定され、エアシリンダ42の固定側は、基部43の先端面に固定されている。本形態では、バッテリー3に形成される2個の取手部14のそれぞれに係合爪部41が係合するように、2個の係合爪部41および2個のエアシリンダ42が基部43の先端面に所定の間隔をあけた状態で配置されている。
The
移動保持部材40は、バッテリー係合部24の移動方向に細長い長尺状に形成されている。また、移動保持部材40は、バッテリー係合部24の移動方向から見たときの形状が略H形状となるように形成されている。
The
係合部移動機構39は、バッテリー係合部24および移動保持部材40を移動させるための構成として、モータ44と、ボールネジ等のネジ部材45と、ネジ部材45に螺合するナット部材46と、プーリ47、48と、プーリ47、48に架け渡されるベルト49とを備えている。また、係合部移動機構39は、バッテリー係合部24および移動保持部材40を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール50と、ガイドレール50に係合するとともにガイドレール50に沿って相対移動可能なガイドブロック51とを備え、バッテリー係合部24を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール52と、ガイドレール52に係合するとともにガイドレール52に沿って相対移動可能なガイドブロック53とを備えている。
The engaging
モータ44は、保持部材26の後端部に固定されている。このモータ44は、制御部27に接続されている。また、モータ44は、その回転速度および回転量を検出するためのエンコーダ(図示省略)を備えている。ネジ部材45は、保持部材26の上面部に回転可能に保持されている。モータ44とネジ部材45とは、プーリやベルト等を介して連結されている。ナット部材46は、移動保持部材40の後端部に固定されている。プーリ47は、移動保持部材40の後端部に回転可能に保持され、プーリ48は、移動保持部材40の前端部に回転可能に保持されている。
The
ベルト49は、ベルト固定部材54を介してバッテリー係合部24の基部43に固定されるとともに、ベルト固定部材55を介して保持部材26の上面部に固定されている。具体的には、保持部材26から移動保持部材40が突出して、プーリ47の近傍にベルト固定部材55が配置されるときに、プーリ48の近傍にベルト固定部材54が配置され、かつ、保持部材26の中に移動保持部材40が収まって、プーリ48の近傍にベルト固定部材55が配置されるときに、プーリ47の近傍にベルト固定部材54が配置されるように、ベルト49は、ベルト固定部材54、55を介して基部43および保持部材26に固定されている。
The
ガイドレール50は、保持部材26の上面部に固定され、ガイドブロック51は、移動保持部材40の上面に固定されている。ガイドレール52は、移動保持部材40の下面に固定され、ガイドブロック53は、バッテリー係合部24の基部43の上端側に固定されている。
The
本形態では、モータ44が回転すると、ネジ部材45とナット部材46とによって、バッテリー係合部24とともに移動保持部材40がガイドレール50およびガイドブロック51に案内されて、保持部材26に対して直線的に移動する。また、モータ44が回転すると、プーリ47、48とベルト49とによって、バッテリー係合部24がガイドレール52およびガイドブロック53に案内されて、移動保持部材40に対して直線的に相対移動する。
In this embodiment, when the
(昇降機構、第1連結機構および第2連結機構の構成)
昇降機構18は、図2、図5に示すように、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24の移動方向(以下、この方向を「第1方向」とする。)と上下方向とに直交する方向(以下、この方向を「第2方向」とする。)の両端側のそれぞれに配置される第1昇降機構59および第2昇降機構60を備えている。第1昇降機構59は、第1連結機構61によって、保持部材26の第2方向の一端側に連結されている。第2昇降機構60は、第2連結機構62によって、保持部材26の第2方向の他端側に連結されている。第1昇降機構59および第2昇降機構60は、水平方向に対して保持部材26を傾けるために、個別に駆動可能となっている。また、保持部材26は、水平方向に対して傾斜可能となるように第1昇降機構59および第2昇降機構60に連結されている。
(Configuration of lifting mechanism, first coupling mechanism and second coupling mechanism)
As shown in FIGS. 2 and 5, the elevating
第1昇降機構59および第2昇降機構60は、上下方向へ移動可能な昇降部材63と、昇降部材63を昇降可能に保持する柱状部材64と、昇降部材63を昇降させる昇降駆動機構65とを備えている。柱状部材64は、上下方向に細長い柱状に形成されている。図5に示すように、第1昇降機構59を構成する柱状部材64の上端と、第2昇降機構60を構成する柱状部材64の上端とは、連結部材66によって連結されており、2個の柱状部材64と連結部材66とによって、門型のフレームが構成されている。
The first elevating
昇降駆動機構65は、図6に示すように、昇降部材63を昇降させるための構成として、モータ67と、ボールネジ等のネジ部材68と、ネジ部材68に螺合するナット部材69とを備えている。また、昇降駆動機構65は、図5に示すように、昇降部材63を案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレール70と、ガイドレール70に係合するとともにガイドレール70に沿って相対移動可能なガイドブロック71とを備えている。
As shown in FIG. 6, the elevating
モータ67は、柱状部材64の上端側に固定されている。このモータ67は、制御部27に接続されている。ネジ部材68は、柱状部材64に回転可能に保持されている。モータ67とネジ部材68とは、カップリング72を介して連結されている。ナット部材69は、昇降部材63に固定されている。ガイドレール70は、柱状部材64の側面に固定されている。ガイドブロック71は、昇降部材63に固定されている。そのため、本形態では、モータ67が回転すると、昇降部材63は、ガイドレール70およびガイドブロック71に案内されて、柱状部材64に対して上下動する。
The
第1連結機構61は、第1昇降機構59の昇降部材63に対する保持部材26の相対回動が可能となるように、保持部材26と昇降部材63とを連結している。また、第2連結機構62は、第2昇降機構60の昇降部材63に対する保持部材26の相対回動と第2方向への相対移動とが可能となるように、保持部材26と昇降部材63とを連結している。
The first connecting
(回動機構および水平移動機構の構成)
回動機構19は、図2に示すように、バッテリー抜差機構17および昇降機構18が搭載されるとともに回動可能な回動部材85と、回動部材85を回動させる回動駆動機構86とを備えている。水平移動機構20は、図2に示すように、バッテリー抜差機構17、昇降機構18および回動機構19が搭載されるとともに左右方向へ移動可能なスライド部材87と、スライド部材87を移動させる水平駆動機構88とを備えている。
(Configuration of rotation mechanism and horizontal movement mechanism)
As shown in FIG. 2, the
回動部材85は、略円板状に形成されている。この回動部材85は、スライド部材87の上側に配置されている。また、回動部材85は、その曲率中心を中心にして回動可能となっている。回動部材85の上面には、2本の柱状部材64の下端が固定されている。回動駆動機構86は、回動部材85を回動させるための構成として、モータ、プーリおよびベルト等を備えている。また、回動駆動機構86は、回動部材85を回動方向へ案内するための構成として、ガイドレールと、ガイドレールに係合するとともにガイドレールに沿って相対移動可能な複数のガイドブロックとを備えている。モータの出力軸に固定されるプーリおよび回動部材85の外周面等にはベルトが架け渡されており、モータが回転すると、回動部材85は、ガイドレールおよびガイドブロックに案内されてスライド部材87に対して回動する。
The rotating
スライド部材87は、左右方向を長手方向とする略長方形の板状に形成されている。水平駆動機構88は、スライド部材87を移動させるための構成として、モータ、プーリおよびベルト等を備えている。また、水平駆動機構88は、スライド部材87を左右方向へ案内するための構成として、直線状に形成されたガイドレールと、ガイドレールに係合するとともにガイドレールに沿って相対移動可能な複数のガイドブロックとを備えている。ベルトの一端は、ガイドレールの左端側に固定され、ベルトの他端は、ガイドレールの右端側に固定されている。また、ベルトは、モータの出力軸に固定されるプーリ等に架け渡されており、モータが回転すると、ガイドレールおよびガイドブロックに案内されてスライド部材87が左右方向へ直線的に移動する。
The
(検出機構の構成、バスの位置検出方法およびバッテリーの位置検出方法)
検出機構21は、レーザ光を射出する発光部と、この発光部から射出されバス2の側面2aやバッテリー置き台6の前面等の反射物で反射されたレーザ光を受光する受光部とを備えるレーザセンサである。この検出機構21は、図8に示すように、バッテリー搭載部22の前端側の上面に取り付けられている。本形態では、4個のバッテリー置き台6のそれぞれに形成される一対の(2個の)検出用マーク8に対応するように、2個の検出機構21がバッテリー搭載部22に取り付けられている。検出機構21は、発光部から射出されたレーザ光を反射する反射物が所定の測定レンジ内にあるとオンの状態になり、レーザ光を反射する反射物が測定レンジ内にないとオフの状態になる。また、オンの状態の検出機構21を用いて、検出機構21と反射物との距離を検出することが可能となっている。
(Configuration of detection mechanism, bus position detection method and battery position detection method)
The
バス2からバッテリー3を引き抜くときには、まず、検出機構21と検出用プレート13とによってバス2の位置を検出する。具体的には、検出機構21によって、検出用プレート13の上端および左右の両端の位置を検出して検出用プレート13の位置を算出することで、バス2の位置を検出する。また、検出機構21によるバス2の位置の検出後には、検出機構21と検出用マーク8とによってバッテリー3の位置を検出する。
When the
具体的には、検出機構21の発光部からのレーザ光が左右方向で検出用マーク8を横切るように、バッテリー搭載部22を左右方向へ移動させて、検出用マーク8の左右方向の両端を検出することで、左右方向における検出用マーク8の位置を算出する。また、検出用マーク8の左右方向の両端を検出することで、検出用マーク8の、レーザ光が横切った部分の幅を算出する。検出用マーク8は、上側に向かうにしたがって左右方向の幅が次第に狭くなる略三角形状に形成されているため、検出用マーク8の、レーザ光が横切った部分の幅を算出することで、検出用マーク8の高さを算出することができる。また、左右方向における検出用マーク8の位置および検出用マーク8の高さを算出することで、検出用マーク8が形成されるバッテリー置き台6の左右方向の位置および高さを算出して、バッテリー置き台6に位置決めされて搭載されるバッテリー3の左右方向の位置および高さを検出する。また、検出機構21と検出用マーク8との距離を算出することで、検出用マーク8が形成されるバッテリー置き台6の前後方向の位置を算出して、バッテリー置き台6に位置決めされて搭載されるバッテリー3の前後方向の位置を検出する。
Specifically, the
また、一対の検出用マーク8のうちの一方の検出用マーク8の高さと他方の検出用マーク8の高さとに基づいて、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台6の傾きを算出して、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー3の傾きを検出する。また、一対の検出用マーク8のうちの一方の検出用マーク8と検出機構21との距離と、他方の検出用マーク8と検出機構21との距離とに基づいて、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー置き台6の傾きを算出して、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー3の傾きを検出する。
Further, based on the height of one
なお、前後左右方向におけるバッテリー3の位置、バッテリー3の高さ、前後方向から見たときの左右方向に対するバッテリー3の傾き、および、上下方向から見たときの左右方向に対するバッテリー3の傾きが検出されると、バッテリー収容部4からバッテリー3を適切に引き抜くことができるように、昇降機構18、回動機構19および水平移動機構20によってバッテリー抜差機構17の左右方向の位置、高さおよび傾きが調整される。
The position of the
(バッテリー交換ロボットによるバッテリー交換動作の概略)
図12は、図2に示すバッテリー交換ロボット5のバッテリー3の交換動作を説明するためのフローチャートである。図13は、図2に示すバッテリー交換ロボット5によるバス2からのバッテリー3の引抜き動作を説明するための図である。図14は、図2に示すバッテリー交換ロボット5によるバス2へのバッテリー3の差込み動作を説明するための図である。
(Outline of battery replacement operation by battery replacement robot)
FIG. 12 is a flowchart for explaining the replacement operation of the
バッテリー交換システム1では、バッテリー3が交換されるバス2が所定の停止位置に停止すると、まず、上述のように、バス2の位置が検出される(ステップS1)。その後、4個のバッテリー3のうちの交換されるバッテリー3のバス2からの引抜き動作が行われる(ステップS2)。ステップS2では、具体的には、交換されるバッテリー3の位置(具体的には、交換されるバッテリー3が搭載されるバッテリー置き台6に形成される検出用マーク8の位置)が上述のように検出され(ステップS21)、その後、ロボット5によってバス2からバッテリー3が引き抜かれ(ステップS22)、その後、引き抜かれたバッテリー3がバッファステーションへ収容される(ステップS23)。
In the
ステップS1、S2においては、まず、ホームポジションにあるバッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24(図13(A)参照)が、バス2に近づく方向へ移動する。具体的には、図13(B)に示すように、バッテリー置き台6からバッテリー搭載部22へのバッテリー3の載り移りが可能な位置までバッテリー搭載部22が移動するとともに、バッテリー3の取手部14に係合爪部41が係合可能な位置までバッテリー係合部24が移動する。本形態では、ホームポジションにあるバッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24が図13(B)に示す位置まで移動する前に、バッテリー3の位置が検出される。
In steps S <b> 1 and S <b> 2, first, the
また、ステップS2においては、図13(C)に示すように、係合爪部41が下降して取手部14に係合する。上述のように、バッテリー収容部4に収容されたバッテリー3は、ロック機構9によってロックされている。また、上述のように、ロック機構9にバッテリー3がロックされた状態からさらにバッテリー3をバッテリー収容部4の奥側へわずかに押し込むと、ロック機構9によるバッテリー3のロック状態が解除されて、バッテリー収容部4からのバッテリー3の引抜きが可能になる。そのため、係合爪部41が取手部14に係合すると、図13(C)に示すように、バッテリー係合部24がバッテリー3をバッテリー収容部4の奥側へわずかに押し込んで(すなわち、バス2に近づく方向へわずかに移動して)、ロック機構9によるバッテリー3のロック状態を解除する。
In step S2, as shown in FIG. 13C, the engaging
その後、図13(D)に示すように、バッテリー係合部24がバス2から離れる方向へ移動して、バッテリー置き台6からバッテリー搭載部22へバッテリー3が載り移り始める。バッテリー係合部24が所定量移動して、図13(E)に示すように、バッテリー3がバッテリー搭載部22に完全に搭載されると、その後、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24が同期しながら、図13(F)に示すように、バス2から離れる方向へ移動して、バス2からのバッテリー3の引抜きが完了する。バス2からのバッテリー3の引抜きが完了すると、ロボット5は、180°回動して、バッファステーションにバッテリー3を収容する。
Thereafter, as shown in FIG. 13D, the
その後、バス2の、バッテリー3が引き抜かれた部分へのバッテリー3の差込み動作が行われる(ステップS3)。ステップS3では、具体的には、ロボット5によってバッファステーションから充電済みのバッテリー3が取り出され(ステップS31)、その後、取り出されたバッテリー3がバス2に差し込まれる(ステップS32)。
Thereafter, the
ステップS3において、ロボット5は、バッファステーションから充電済みのバッテリー3を取り出すと、180°回動して、図14(A)に示すように、バス2からのバッテリー3の引抜き完了時と同じ状態になる。その後、図14(B)に示すように、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24が同期しながら、バス2に近づく方向へ移動する。バッテリー搭載部22からバッテリー置き台6へのバッテリー3の載り移りが可能な位置までバッテリー搭載部22が移動すると、図14(C)、図14(D)に示すように、バッテリー係合部24がバス2に近づく方向へ移動して、バス2へのバッテリー3の差込みを行う。バス2にバッテリー3が差し込まれると、図14(E)に示すように、係合爪部41が上昇し、図14(F)に示すように、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24がバス2から離れる方向へ移動して(具体的には、ホームポジションまで移動して)、バス2へのバッテリー3の差込みが完了する。
In step S3, when the
ステップS2およびS3での動作は、停止しているバス2において交換が必要なバッテリー3の交換が完了するまで(ステップS4において“Yes”になるまで)繰り返される。通常は、停止しているバス2の全てのバッテリー3が交換されるまで繰り返される。交換が必要なバッテリー3の交換が完了すると、ロボット5が原点位置へ復帰して(ステップS5)、ロボット5によるバッテリー3の交換動作が終了する。
The operations in steps S2 and S3 are repeated until the replacement of the
なお、バッテリー交換システム1においては、ロボット5を適切に動作させてバス2のバッテリー3を適切に交換するため、所定の基準位置に停止しているバス2を用いて、予め、ロボット5の教示(ティーチング)が行われる。ロボット5は、教示された位置(教示位置)に沿って動作して、バッテリー3の交換動作を行う。
In the
(バッテリー差込み時の制御方法)
図15は、図2に示すバッテリー交換ロボット5のバッテリー3の差込み動作時の制御を説明するためのフローチャートである。図16は、図2に示すバッテリー交換ロボット5のバッテリー3の差込み動作時における過負荷制御を説明するためのフローチャートである。
(Control method when battery is inserted)
FIG. 15 is a flowchart for explaining the control during the insertion operation of the
上述のように、バッテリー3がバッテリー収容部4に差し込まれていくと、係合突起15の傾斜面15aとロック部材11の傾斜面11aとが接触し始めて、ロック機構9によるバッテリー3のロックが開始される。また、バッテリー3がバッテリー収容部4に差し込まれていくと、コネクタ10とコネクタ16とが係合し始めて、コネクタ10とコネクタ16との接続が開始される。以下では、バッテリー係合部24によってバッテリー収容部4へバッテリー3を差し込むときであって、ロック機構9によるバッテリー3のロックが開始されるときのバッテリー係合部24の位置をロック開始位置とし、バッテリー係合部24によってバッテリー収容部4へバッテリー3を差し込むときであって、コネクタ10とコネクタ16との接続が開始されるときのバッテリー係合部24の位置をコネクタ接続開始位置とする。
As described above, when the
本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、コネクタ10とコネクタ16との接続よりも先にロック機構9によるバッテリー3のロックが開始されるようにロック機構9およびコネクタ10、16が配置されている場合、バッテリー係合部24がロック開始位置まで移動すると、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始される。また、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、ロック機構9によるバッテリー3のロックよりも先にコネクタ10とコネクタ16との接続が開始されるようにロック機構9およびコネクタ10、16が配置されている場合、バッテリー係合部24がコネクタ接続開始位置まで移動すると、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始される。また、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、ロック機構9によるバッテリー3のロックと、コネクタ10とコネクタ16との接続とが同時に開始されるようにロック機構9およびコネクタ10、16が配置されている場合、ロック開始位置およびコネクタ接続開始位置までバッテリー係合部24が移動すると、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始される。
In this embodiment, when the
すなわち、本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、ロック開始位置およびコネクタ接続開始位置の少なくともいずれか一方までバッテリー係合部24が移動すると、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始され、接続動作時には、ロック機構9によるバッテリー3のロックおよびコネクタ10とコネクタ16との接続の少なくともいずれか一方が行われる。また、本形態では、ロック機構9によるバッテリー3のロックが完了するとともに、コネクタ10とコネクタ16との接続が完了すると、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が完了する。また、接続動作が完了して、バッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24がホームポジションまで移動すると、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込みが完了する。
That is, in this embodiment, when the
バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始されるときのバッテリー係合部24の位置を接続動作開始位置とすると、たとえば、図14(C)に示すバッテリー係合部24の位置が接続動作開始位置となる。また、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が完了するときのバッテリー係合部24の位置を接続動作完了位置とすると、たとえば、図14(D)に示すバッテリー係合部24の位置が接続動作完了位置となる。本形態では、ロボット5を教示する際に、接続動作開始位置および接続動作完了位置がロボット5に教示されている。
Assuming that the position of the
なお、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、コネクタ10とコネクタ16との接続よりも先にロック機構9によるバッテリー3のロックが開始されるようにロック機構9およびコネクタ10、16が配置されている場合に、バッテリー係合部24がロック開始位置まで移動してからさらにバッテリー収容部4の奥側へ所定量移動した後に、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始されても良い。また、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、ロック機構9によるバッテリー3のロックよりも先にコネクタ10とコネクタ16との接続が開始されるようにロック機構9およびコネクタ10、16が配置されている場合に、バッテリー係合部24がコネクタ接続開始位置まで移動してからさらにバッテリー収容部4の奥側へ所定量移動した後に、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始されても良い。また、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に、ロック機構9によるバッテリー3のロックと、コネクタ10とコネクタ16との接続とが同時に開始されるようにロック機構9およびコネクタ10、16が配置されている場合に、ロック開始位置およびコネクタ接続開始位置までバッテリー係合部24が移動してからさらにバッテリー収容部4の奥側へ所定量移動した後に、バッテリー係合部24によるバッテリー3の接続動作が開始されても良い。
The lock mechanism 9 and the
また、本形態では、バッテリー係合部24によるバッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時において、接続動作開始前と接続動作開始後とで、バッテリー係合部24を駆動するモータ44の制御方法が異なる。
In this embodiment, when the
接続動作開始前において、制御部27は、教示位置に沿ってロボット5が動作するようにロボット5を制御する位置制御によってロボット5を制御する。すなわち、接続動作開始前において、制御部27は、モータ44の回転量を制御することでモータ44を制御する位置制御によってモータ44を制御する。また、接続動作開始前において、制御部27は、モータ44の負荷が所定の第1基準値を超えるとモータ44を停止させる第1制御によってモータ44を制御する。本形態では、モータ44の負荷としてモータ44の電流値を測定しており、制御部27は、接続動作開始前において、モータ44の電流値が所定の第1基準電流値を超えるとモータ44を停止させる電流制御によってモータ44を制御する。すなわち、本形態の第1制御は、電流制御である。なお、実際には、モータ44の電流値に所定の定数をかけた値が、第1基準電流値に同様の定数をかけた値を超えると、制御部27はモータ44を停止させる。
Prior to the start of the connection operation, the
一方、接続動作が開始されても、制御部27は、位置制御によってモータ44を制御するが、接続動作が開始されると、制御部27は、図15および図16のフローチャートに示すように、モータ44を制御する。すなわち、図15に示すように、バッテリー係合部24によるバッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作が始まり、バッテリー係合部24が接続動作開始位置まで移動して接続動作が開始されると(ステップS41)、制御部27は、第2制御としての過負荷制御を開始する(ステップS42)。本形態の過負荷制御は、以下に説明するように電流制御である。
On the other hand, even if the connection operation is started, the
また、接続動作が開始されると、制御部27は、接続動作開始後のモータ44の駆動時間の計測を開始する(ステップS43)。その後、制御部27は、バッテリー係合部24が接続動作完了位置まで移動したか否かを判断する(ステップS44)。ステップS44において、バッテリー係合部24が接続動作完了位置まで移動している場合には、制御部27は、バッテリー3の取手部14に係合している係合爪部41を上昇させてからバッテリー搭載部22およびバッテリー係合部24をバス2から離れる方向へ退避させて(ステップS45)、バッテリー係合部24によるバッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作が完了する。
When the connection operation is started, the
一方、ステップS44において、バッテリー係合部24が接続動作完了位置まで移動していない場合には、制御部27は、ステップS43で計測を開始した接続動作開始後のモータ44の駆動時間が所定の基準時間を経過しているか否かを判断する(ステップS47)。ステップS47で、モータ44の駆動時間が基準時間を経過していない場合には、ステップS44へ戻る。
On the other hand, if the
また、ステップS47で、モータ44の駆動時間が基準時間を経過している場合には、制御部27は、バッテリー3の取手部14に係合している係合爪部41を上昇させてから、モータ44を逆転させて、バッテリー係合部24をバス2から離れる方向へ退避させる(ステップS48)。すなわち、接続動作完了位置にバッテリー係合部24が移動するまでの間に、モータ44の駆動時間が基準時間を経過すると、制御部27は、バッテリー3の引抜き方向へバッテリー係合部24を退避させる。なお、本形態では、ステップS48において、バッテリー搭載部22はバッテリー3の引抜き方向へ退避しないが、ステップS48において、バッテリー搭載部22がバッテリー3の引抜き方向へ退避しても良い。
In step S47, when the drive time of the
その後、制御部27は、ステップS42で開始した過負荷制御が終了していない場合には、過負荷制御を終了させて(ステップS49)、バッテリー係合部24によるバッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作が異常終了する。なお、過負荷制御が終了する際には、モータ44の電流値の閾値が、以下で説明する第2基準電流値から第1基準電流値に切り替わる。
Thereafter, if the overload control started in step S42 has not ended, the
また、ステップS42で過負荷制御が開始されると、図16に示すように、制御部27は、モータ44の負荷に相当するモータ44の電流値を算出して(ステップS51)、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えているか否かを判断する(ステップS52)。第2基準電流値は、第1基準電流値よりも小さな値である。また、ステップS42において、過負荷制御が開始される際に、モータ44の電流値の閾値が第1基準電流値から第2基準電流値に切り替わる。なお、実際には、ステップS51では、モータ44の電流値に所定の定数をかけた値が算出され、ステップS52では、モータ44の電流値にこの定数をかけた値が、第2基準電流値に同様の定数をかけた値を超えているか否かが判断される。
When overload control is started in step S42, as shown in FIG. 16, the
ステップS52において、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えていない場合には、制御部27は、バッテリー係合部24が接続動作完了位置まで移動したか否かを判断する(ステップS53)。ステップS53において、バッテリー係合部24が接続動作完了位置まで移動していない場合には、ステップS51に戻り、バッテリー係合部24が接続動作完了位置まで移動している場合には、制御部27は、過負荷制御を終了する。過負荷制御を終了する際には、モータ44の電流値の閾値が第2基準電流値から第1基準電流値に切り替わる。
In step S52, when the current value of the
一方、ステップS52において、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えている場合には、制御部27は、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えている状態の継続時間を計測し(ステップS54)、この継続時間が所定の基準時間を経過しているか否かを判断する(ステップS55)。ステップS55において、この継続時間が基準時間を経過している場合には、制御部27は、モータ44を停止させて(ステップS56)、過負荷制御を終了する。一方、ステップS55において、この継続時間が基準時間を経過していない場合には、ステップS53に進む。
On the other hand, when the current value of the
なお、ステップS55からステップS53、S51、S52へ進み、ステップS52で、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えていない場合には、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えている状態の継続時間はリセットされる。一方、ステップS55からステップS53、S51、S52へ進み、ステップS52で、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えている場合には、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えている状態の継続時間はリセットされずに、ステップS54で、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えている状態の継続時間が加算される。
The process proceeds from step S55 to steps S53, S51, and S52. If the current value of the
また、本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時において、接続動作開始前のモータ44の回転速度(すなわち、バッテリー係合部24の移動速度)は、接続動作開始後のモータ44の回転速度よりも速くなっている。
In this embodiment, when the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、制御部27は、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時に接続動作が開始されると、接続動作の開始前の第1基準電流値よりも小さい第2基準電流値をモータ44の電流値が超えた状態で所定の基準時間が経過したときにモータ44を停止させている。そのため、本形態では、ロック機構9によってバッテリー3をロックする際に、ロック機構9に対してバッテリー3が位置ずれを起こしてロック機構9とバッテリー3とが干渉し、ロボット5等に損傷が生じる程の過負荷がモータ44にかかったときや、コネクタ10とコネクタ16とを接続する際に、コネクタ10、16同士が位置ずれを起こして干渉し、ロボット5等に損傷が生じる程の過負荷がモータ44にかかったときに、モータ44を停止させることが可能になる。
(Main effects of this form)
As described above, in the present embodiment, when the connection operation is started during the operation of inserting the
また、本形態では、接続動作が開始されると、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えても、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えた状態で基準時間が経過するまでは、モータ44を駆動させている。そのため、本形態では、ロック機構9によってバッテリー3をロックする際や、コネクタ10とコネクタ16とを接続する際に、ロボット5等に損傷が生じない程度の短時間の過負荷がモータ44にかかっても、ロック機構9によってバッテリー3をロックしたり、コネクタ10とコネクタ16とを接続したりすることが可能になる。
Further, in this embodiment, when the connection operation is started, even if the current value of the
したがって、本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力で作動してバッテリー3をロックする機械式のロック機構9がバッテリー収容部4に設置され、かつ、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み力でコネクタ10とコネクタ16とを接続する場合であっても、バッテリー収容部4、バッテリー3およびロボット5の損傷を防止しつつ、ロック機構9によってバッテリー3をロックしたり、コネクタ10とコネクタ16とを接続したりすることが可能になる。
Therefore, in this embodiment, the mechanical lock mechanism 9 that locks the
本形態では、接続動作の開始前において、モータ44の電流値が、第2基準電流値よりも大きな第1基準電流値を超えなければモータ44が停止しない。そのため、本形態では、接続動作の開始前のモータ44の加減速度を大きくすることが可能になる。したがって、本形態では、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作を開始してから接続動作が開始されるまでのバッテリー3の移動時間を短くすることが可能になる。また、本形態では、接続動作開始前のモータ44の回転速度が接続動作開始後のモータ44の回転速度よりも速くなっているため、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作を開始してから接続動作が開始されるまでのバッテリー3の移動時間をより短くすることが可能になる。
In this embodiment, the
本形態では、接続動作開始後のモータ44の回転速度が接続動作開始前のモータ44の回転速度よりも遅くなっている。そのため、本形態では、ロック機構9によってバッテリー3をロックする際に、ロック機構9に対してバッテリー3が位置ずれを起こしてロック機構9とバッテリー3とが干渉し、ロボット5等に損傷が生じる程の過負荷がモータ44にかかったときや、コネクタ10とコネクタ16とを接続する際に、コネクタ10とコネクタ16とが位置ずれを起こして干渉し、ロボット5等に損傷が生じる程の過負荷がモータ44にかかったときに、短時間でモータ44を停止させることが可能になる。したがって、バッテリー収容部4、バッテリー3およびロボット5の損傷を効果的に防止することが可能になる。
In this embodiment, the rotation speed of the
本形態では、接続動作開始後、接続動作完了位置にバッテリー係合部24が移動するまでの間に、接続動作開始後のモータ44の駆動時間が基準時間を経過すると、制御部27は、バッテリー3の引抜き方向へバッテリー係合部24を退避させている。そのため、本形態では、バッテリー収容部4、バッテリー3およびロボット5の損傷を防止することが可能になる。すなわち、接続動作開始後のモータ44の駆動時間が基準時間を経過しているにもかかわらず、接続動作完了位置までバッテリー係合部24が移動しない場合には、ロック機構9とバッテリー3との干渉やコネクタ10とコネクタ16との干渉等が発生しており、これらの構成に過負荷がかかっていることが想定されるが、本形態では、接続動作完了位置にバッテリー係合部24が移動するまでの間に、接続動作開始後のモータ44の駆動時間が基準時間を経過すると、制御部27が、バッテリー3の引抜き方向へバッテリー係合部24を退避させているため、これらの構成にかかっている過負荷を取り除いて、バッテリー収容部4、バッテリー3およびロボット5の損傷を防止することが可能になる。
In this embodiment, when the driving time of the
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
(Other embodiments)
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
上述した形態では、ステップS47において、モータ44の駆動時間が基準時間を経過している場合に、制御部27は、モータ44を逆転させて、バッテリー係合部24をバス2から離れる方向へ退避させている。この他にもたとえば、ステップS47において、モータ44の駆動時間が基準時間を経過している場合に、制御部27は、バッテリー係合部24を停止させても良い。すなわち、ステップS47において、モータ44の駆動時間が基準時間を経過している場合に、制御部27は、モータ44を停止させても良い。
In the embodiment described above, when the driving time of the
上述した形態では、接続動作開始前において、制御部27は、モータ44の電流値が所定の第1基準電流値を超えるとモータ44を停止させている。この他にもたとえば、制御部27は、接続動作開始前において、モータ44の負荷としてモータ44の電流値以外の負荷の値を測定し、測定されたこの負荷が所定の第1基準値を超えたときにモータ44を停止させても良い。たとえば、制御部27は、バッテリー収容部4へのバッテリー3の差込み動作時のバッテリー3と係合爪部41との接触圧を測定する圧力センサを用いてモータ44の負荷を測定するとともに、接続動作開始前において、この圧力センサによって測定されたモータ44の負荷が所定の第1基準値を超えたときにモータ44を停止させても良い。
In the embodiment described above, before the connection operation starts, the
また、上述した形態では、制御部27は、過負荷制御において、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えても、この電流値が第2基準電流値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまではモータ44を駆動させるとともに、モータ44の電流値が第2基準電流値を超えた状態で基準時間が経過するとモータ44を停止させているが、制御部27は、過負荷制御において、モータ44の負荷としてモータ44の電流値以外の負荷の値を測定し、測定されたこの負荷が所定の第2基準値を超えてもこの負荷が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータ44を駆動させるとともに、この負荷が第2基準値を超えた状態で基準時間が経過したときにモータ44を停止させても良い。たとえば、制御部27は、過負荷制御において、上述の圧力センサを用いてモータ44の負荷を測定し、圧力センサの検出値が所定の第2基準値を超えてもこの検出値が第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまでモータ44を駆動させるとともに、この検出値が第2基準値を超えた状態で基準時間が経過したときにモータ44を停止させても良い。
Further, in the above-described form, the
上述した形態では、ロボット5は、バス2に搭載されるバッテリー3を交換するためのロボットであるが、ロボット5は、トラックや自家用車等のバス2以外の車両のバッテリー3を交換するためのロボットであっても良い。
In the embodiment described above, the
1 バッテリー交換システム
2 バス(車両)
3 バッテリー
4 バッテリー収容部
5 ロボット(バッテリー交換ロボット)
9 ロック機構
10 コネクタ(収容部側コネクタ)
16 コネクタ(バッテリー側コネクタ)
17 バッテリー抜差機構
22 バッテリー搭載部
24 バッテリー係合部
27 制御部
44 モータ
1
3 Battery 4
9 Locking
16 connector (battery side connector)
17 Battery insertion /
Claims (7)
前記車両に取り付けられるとともに前記バッテリーが収容されるバッテリー収容部からの前記バッテリーの引抜きおよび前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込みを行うバッテリー抜差機構と、前記バッテリー抜差機構を制御する制御部とを備え、
前記バッテリーは、前記車両と前記バッテリーとを電気的に接続するためのバッテリー側コネクタを備え、
前記バッテリー収容部は、収容された前記バッテリーをロックするロック機構と、前記バッテリー側コネクタに接続される収容部側コネクタとを備え、
前記バッテリー抜差機構は、前記バッテリーが搭載されるバッテリー搭載部と、前記バッテリーに係合して前記バッテリーを移動させるバッテリー係合部と、前記バッテリー係合部を駆動するためのモータとを備え、
前記ロック機構は、前記バッテリー係合部による前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み力で作動して前記バッテリーをロックする機械式のロック機構であり、
前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとは、前記バッテリー係合部による前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み力で接続され、
前記制御部は、前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み動作時において、前記ロック機構による前記バッテリーのロックおよび前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作の開始前は、前記モータの負荷が所定の第1基準値を超えると前記モータを停止させる第1制御によって前記モータを制御し、前記接続動作が開始されると、前記モータの負荷が前記第1基準値よりも小さい第2基準値を超えても前記モータの負荷が前記第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまで前記モータを駆動させるとともに前記モータの負荷が前記第2基準値を超えた状態で前記基準時間が経過すると前記モータを停止させる第2制御によって前記モータを制御することを特徴とするバッテリー交換ロボット。 In the battery exchange robot for exchanging the battery installed in the vehicle,
A battery insertion / removal mechanism that is attached to the vehicle and that pulls out the battery from a battery accommodation unit in which the battery is accommodated and inserts the battery into the battery accommodation unit, and a control unit that controls the battery insertion / removal mechanism And
The battery includes a battery-side connector for electrically connecting the vehicle and the battery,
The battery accommodating portion includes a lock mechanism that locks the accommodated battery, and an accommodating portion-side connector connected to the battery-side connector,
The battery insertion / removal mechanism includes a battery mounting portion on which the battery is mounted, a battery engaging portion that engages with the battery and moves the battery, and a motor that drives the battery engaging portion. ,
The lock mechanism is a mechanical lock mechanism that operates by the insertion force of the battery into the battery housing portion by the battery engaging portion to lock the battery,
The battery side connector and the housing portion side connector are connected by the insertion force of the battery into the battery housing portion by the battery engaging portion,
The control unit is a connection in which at least one of the lock of the battery by the lock mechanism and the connection between the battery side connector and the storage unit side connector is performed during the operation of inserting the battery into the battery storage unit. Before the start of operation, the motor is controlled by a first control that stops the motor when the load of the motor exceeds a predetermined first reference value, and when the connection operation is started, the load of the motor is Even if the second reference value smaller than the first reference value is exceeded, the motor is driven until a predetermined reference time elapses while the load of the motor exceeds the second reference value, and the load of the motor is The motor is controlled by a second control that stops the motor when the reference time elapses in a state where the second reference value is exceeded. Battery exchange robot to.
前記第2制御は、前記モータの電流値が前記第2基準値である第2基準電流値を超えても前記モータの電流値が前記第2基準電流値を超えた状態で前記基準時間が経過するまで前記モータを駆動させるとともに、前記モータの電流値が前記第2基準電流値を超えた状態で前記基準時間が経過すると前記モータを停止させる電流制御であることを特徴とする請求項1記載のバッテリー交換ロボット。 The first control is current control for stopping the motor when a current value of the motor exceeds a first reference current value that is the first reference value;
In the second control, even if the current value of the motor exceeds a second reference current value that is the second reference value, the reference time elapses with the motor current value exceeding the second reference current value. 2. The current control according to claim 1, wherein the motor is driven until the motor is driven, and the motor is stopped when the reference time elapses while the current value of the motor exceeds the second reference current value. Battery replacement robot.
前記バッテリー収容部への前記バッテリーの差込み動作時において、前記ロック機構による前記バッテリーのロックおよび前記バッテリー側コネクタと前記収容部側コネクタとの接続の少なくともいずれか一方が行われる接続動作の開始前は、前記モータの負荷が所定の第1基準値を超えると前記モータを停止させ、
前記接続動作が開始されると、前記モータの負荷が前記第1基準値よりも小さい第2基準値を超えても前記モータの負荷が前記第2基準値を超えた状態で所定の基準時間が経過するまで前記モータを駆動させるとともに、前記モータの負荷が前記第2基準値を超えた状態で前記基準時間が経過すると前記モータを停止させることを特徴とするバッテリー交換ロボットの制御方法。 A battery attaching / detaching mechanism that is attached to a vehicle and that pulls out the battery from a battery housing portion in which the battery is housed and inserts the battery into the battery housing portion; and the battery includes the vehicle and the battery. A battery side connector for electrical connection, wherein the battery housing portion includes a lock mechanism for locking the battery housed therein, and a housing portion side connector connected to the battery side connector; The difference mechanism includes a battery mounting portion on which the battery is mounted, a battery engaging portion that engages with the battery and moves the battery, and a motor that drives the battery engaging portion, and the lock The mechanism accommodates the battery by the battery engaging portion. A mechanical locking mechanism that locks the battery by operating with the insertion force of the battery to the battery, and the battery side connector and the housing portion side connector are connected to the battery housing portion by the battery engaging portion. A control method of a battery exchange robot connected by a battery insertion force,
During the operation of inserting the battery into the battery housing portion, before the start of the connection operation in which at least one of the locking of the battery by the lock mechanism and the connection between the battery side connector and the housing portion side connector is performed. , When the load of the motor exceeds a predetermined first reference value, the motor is stopped,
When the connection operation is started, even if the load of the motor exceeds a second reference value that is smaller than the first reference value, a predetermined reference time is maintained in a state where the load of the motor exceeds the second reference value. A control method for a battery exchange robot, wherein the motor is driven until a lapse of time, and the motor is stopped when the reference time elapses with a load of the motor exceeding the second reference value.
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