JP7259720B2 - 充電システム - Google Patents

Description

本発明は、充電システムに関する。

例えば特許文献１には、予め定められた走行経路に沿って走行する無人搬送車のバッテリに対して自動充電を行う充電システムが記載されている。特許文献１に記載の充電システムは、走行経路に設置された自動充電装置を具備している。自動充電装置は、充電装置本体と、無人搬送車のバッテリに充電電流を供給する充電器とを備えている。充電装置本体は、走行経路に対して垂直な方向に延在する伸縮ブームと、この伸縮ブームを伸縮動作させる駆動機構と、伸縮ブームの先端部に取り付けられた保持部と、この保持部に保持されると共に充電器と電線を介して接続され、無人搬送車の車両側電極端子と係合する充電側電極端子と、保持部に支持板を介して回転可能に支持された車輪とを備えている。

特開２００９－２７８７７５号公報

ところで、上記従来技術のような無人搬送車（走行体）の自動走行においては、走行経路の路面状況等により無人搬送車の停止精度にばらつきが生じるため、自動充電装置に対する無人搬送車の停止位置がずれることがある。

本発明の目的は、充電装置に対する走行体の位置ずれを吸収することができる充電システムを提供することである。

本発明の一態様は、走行体が走行する走行経路に設置された充電装置を具備し、走行体に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電システムにおいて、充電装置は、バッテリを充電する充電器と、充電器と電気的に接続された正極充電電極端子及び負極充電電極端子を有する電極部と、電極部に取り付けられ、走行体の進行方向に相当する第１方向に垂直な第２方向に伸縮可能な伸縮部材と、伸縮部材を伸縮動作させる駆動部とを備え、正極充電電極端子及び負極充電電極端子は、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向に配列されており、走行体は、バッテリと電気的に接続され、正極充電電極端子に接触する正極受電部と負極充電電極端子に接触する負極受電部とを有する受電ユニットを備え、正極受電部及び負極受電部は、第３方向に配列されていると共に、第１方向に延在している。

このような充電システムにおいては、充電装置が設置された充電エリアに走行体が停止すると、駆動部により伸縮部材が走行体に向けて走行体の進行方向に相当する第１方向に垂直な第２方向に伸長することで、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がそれぞれ正極受電部及び負極受電部に接触する。すると、充電器とバッテリとが電気的に接続され、充電器によりバッテリが充電される。ここで、伸縮部材が走行体に向けて第２方向に伸長するため、充電装置に対する走行体の第２方向の位置ずれが吸収される。また、正極充電電極端子及び負極充電電極端子は、第１方向及び第２方向に垂直な第３方向に配列されている。また、正極受電部及び負極受電部は、第３方向に配列されていると共に、第１方向に延在している。このため、正極充電電極端子及び負極充電電極端子と正極受電部及び負極受電部との接触範囲は、第１方向に広くなる。従って、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がそれぞれ第１方向に対して正極受電部及び負極受電部に接触しやすくなる。これにより、充電装置に対する走行体の第１方向の位置ずれが吸収される。

充電装置は、電極部に弾性体を介して回転可能に支持され、電極部の荷重を第３方向に受ける車輪を更に備えてもよい。このような構成では、電極部の荷重が車輪により支えられるため、充電装置に対する走行体の第３方向の位置ずれが吸収される。また、弾性体によって正極充電電極端子及び負極充電電極端子が第３方向に往復移動しやすくなる。このため、充電装置に対する走行体の第３方向の位置ずれが更に吸収される。

車輪は、全方向に移動可能な自由輪であってもよい。このような構成では、伸縮部材の基端部を支点として伸縮部材が第１方向に沿って撓みやすくなるため、電極部が第１方向に沿って動きやすくなる。これにより、充電装置に対する走行体の第１方向の位置ずれが更に吸収される。また、充電装置に対する走行体の姿勢ずれも吸収される。

電極部は、第３方向の長さ寸法が先端に向かって小さくなるようなテーパ状の筐体を有し、正極充電電極端子及び負極充電電極端子は、筐体の先端面から突出しており、受電ユニットは、筐体と嵌合するユニット本体を有し、正極受電部及び負極受電部は、ユニット本体の内部に配置されていてもよい。このような構成では、伸縮部材が走行体に向けて第２方向に伸長すると、筐体がユニット本体に嵌合するため、充電装置に対する走行体の第３方向の位置ずれが吸収される。

ユニット本体の先端面における正極受電部と負極受電部との間には、第１方向に延在する壁部が突設されており、壁部は、絶縁体で形成されており、筐体の先端面における正極充電電極端子と負極充電電極端子との間には、第１方向に延在し、壁部と嵌合する溝部が設けられていてもよい。このような構成では、金属の破片や水等がユニット本体に付着しても、絶縁体で形成された壁部によって正極受電部と負極受電部との短絡が防止される。

電極部は、筐体の内部に配置された保持体と、筐体と保持体との間に配置され、正極充電電極端子及び負極充電電極端子を筐体の先端側に付勢するバネとを有し、正極充電電極端子及び負極充電電極端子は、保持体及び筐体の一方に固定されており、伸縮部材は、保持体及び筐体の他方に固定されていてもよい。このような構成では、伸縮部材が走行体に向けて第２方向に伸長することで、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がそれぞれ正極受電部及び負極受電部に接触すると、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がバネの付勢力に抗して筐体の基端側に後退する。従って、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がそれぞれ正極受電部及び負極受電部に接触したときの衝撃が吸収されるため、正極充電電極端子及び負極充電電極端子の損傷等が防止される。

充電システムは、充電装置が設置された充電エリアに走行体が到達したかどうかを検知する到達検知部と、正極充電電極端子が正極受電部に接触すると共に負極充電電極端子が負極受電部に接触したかどうかを検知する接触検知部と、到達検知部により走行体が充電エリアに到達したことが検知されると、伸縮部材を伸長させるように駆動部を制御し、その後接触検知部により正極充電電極端子が正極受電部に接触すると共に負極充電電極端子が負極受電部に接触したことが検知されると、伸縮部材の伸長を停止させるように駆動部を制御し、その後充電器によるバッテリの充電が完了すると、伸縮部材を収縮させるように駆動部を制御する伸縮制御部とを更に具備し、接触検知部は、充電装置に備えられ、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がバネの付勢力に抗して筐体の基端側に後退したかどうかを検出するセンサであってもよい。このような構成では、正極充電電極端子及び負極充電電極端子がそれぞれ正極受電部及び負極受電部に接触したかどうかを簡単に且つ安価に検出することができる。

本発明によれば、充電装置に対する走行体の位置ずれを吸収することができる。

本発明の一実施形態に係る充電システムを示す概略構成図である。 図１に示された無人搬送車及び充電装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示された無人搬送車の概略斜視図である。 図２に示された無人搬送車のコントローラにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。 図１に示された充電装置の側面図である。 図５に示された電極部の概略図である。 図５に示された電極部の斜視図である。 図２に示された充電装置のコントローラにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。 充電装置に対する無人搬送車の進行方向及び横方向の位置ずれを示す平面図である。 充電装置に対する無人搬送車の高さ方向の位置ずれを示す側面図である。 充電装置に対する無人搬送車の姿勢ずれを示す平面図である。 比較例としての電極部及び受電ユニットを概略的に示す斜視図である。 図５に示された伸縮ブームが進行方向に沿って撓む状態を示す平面図である。 図１に示された無人搬送車及び充電装置の変形例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図中、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る充電システムを示す概略構成図である。図１において、本実施形態の充電システム１は、無人搬送車２に搭載されたバッテリ５（図２参照）に対して無人で自動充電を行うシステムである。無人搬送車２は、例えば工場内において予め定められたループ状の走行経路３に沿って自動走行する走行体である。

充電システム１は、走行経路３に設置された充電装置４を具備している。充電装置４は、充電を行うための充電エリアＡに設置されている。充電装置４は、走行経路３の路面に載置されている。

図２は、無人搬送車２及び充電装置４の構成を概略的に示すブロック図である。図２において、無人搬送車２は、バッテリ５と、受電ユニット６と、走行モータ７と、発光器８と、通信部９と、コントローラ１０とを備えている。また、無人搬送車２は、図３に示されるように、車体１１と、複数の車輪１２とを備えている。バッテリ５、受電ユニット６、走行モータ７、発光器８、通信部９及びコントローラ１０は、車体１１に搭載されている。

受電ユニット６は、車体１１の一方の側部に取り付けられている。受電ユニット６は、充電装置４からの電力を受電するユニットである。受電ユニット６は、電線１３，１４を介してバッテリ５と電気的に接続されている。受電ユニット６については、後で詳述する。

走行モータ７は、バッテリ５に蓄えられた電力により車輪１２を回転駆動させるモータである。発光器８は、無人搬送車２の側方に向けてレーザ光を照射する。通信部９は、送受信アンテナ９ａを有し、充電装置４の通信部２０（後述）と無線通信を行う。

コントローラ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ１０は、発光器８からレーザ光を照射させるように発光器８を制御する。また、コントローラ１０は、無人搬送車２を走行経路３に沿って走行させるように走行モータ７を制御する。

図４は、コントローラ１０により実行される走行モータ７の制御処理の手順を示すフローチャートである。本処理は、無人搬送車２の走行時に充電装置４によりバッテリ５を充電する際に実行される。

図４において、コントローラ１０は、まずバッテリ５の充電が要求されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。このとき、バッテリ５の充電が要求されたかどうかの判断は、例えば上位システム（図示せず）からの指示信号に基づいて行ってもよいし、或いは電圧計により計測されたバッテリ５の電圧値に基づいて行ってもよい。

コントローラ１０は、バッテリ５の充電が要求されたと判断されるまで、手順Ｓ１０１を繰り返し実行する。コントローラ１０は、バッテリ５の充電が要求されたと判断したときは、無人搬送車２を充電エリアＡで停止させるように走行モータ７を制御する（手順Ｓ１０２）。

その後、コントローラ１０は、充電装置４からの発進許可指令信号（後述）を通信部９を介して受信したかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。コントローラ１０は、充電装置４からの発進許可指令信号を受信したと判断されるまで、手順Ｓ１０３を繰り返し実行する。コントローラ１０は、充電装置４からの発進許可指令信号を受信したと判断したときは、無人搬送車２の走行を再開させるように走行モータ７を制御する（手順Ｓ１０４）。

図２に戻り、充電装置４は、装置本体１５と、駆動モータ１６と、受光器１７と、リミットスイッチ１８と、電圧センサ１９と、通信部２０と、コントローラ２１とを備えている。

装置本体１５は、図２及び図５に示されるように、バッテリ５に充電電流を供給することにより、バッテリ５を充電する充電器２２と、この充電器２２に電線２３，２４を介して電気的に接続された正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６を有する電極部２７と、この電極部２７に取り付けられ、無人搬送車２の進行方向に垂直な方向に伸縮可能な２つの伸縮ブーム２８と、この伸縮ブーム２８を伸縮させる駆動機構２９と、電極部２７に回転可能に支持された車輪３０とを備えている。

無人搬送車２の進行方向（以下、単に進行方向という）は、第１方向（Ｘ方向）に相当する。進行方向に垂直な方向は、無人搬送車２に対する横方向（以下、単に横方向という）であり、第２方向（Ｙ方向）に相当する。

電極部２７は、各伸縮ブーム２８の先端部に取り付けられている。電極部２７は、図６に示されるように、筐体３１と、この筐体３１内に配置された保持体３２と、筐体３１と保持体３２との間に配置されたバネ３３とを有している。筐体３１及び保持体３２は、例えば樹脂等の絶縁材料で形成されている。

保持体３２には、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が固定されている。具体的には、保持体３２は、充電装置４の上下方向に配列された２つの固定板３２ａ，３２ｂと、これらの固定板３２ａ，３２ｂ同士を連結する連結板３２ｃとからなっている。充電装置４の上下方向（以下、単に上下方向という）は、進行方向及び横方向に垂直な第３方向（Ｚ方向）に相当する。

正極充電電極端子２５は、固定板３２ａの中心部に突設されている。負極充電電極端子２６は、固定板３２ｂの中心部に突設されている。従って、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６は、上下方向に配列されている。このとき、正極充電電極端子２５は電極部２７の上側に配置され、負極充電電極端子２６は電極部２７の下側に配置されている。

筐体３１は、図７に示されるように、上下方向の長さ寸法が先端に向かって小さくなるようなテーパ状を呈している。筐体３１は、上面３１ａと、下面３１ｂと、２つの側面３１ｃと、先端面３１ｄとを有している。なお、図６では、筐体３１は、簡略化して示されている。

上面３１ａ及び下面３１ｂは、矩形状を呈している。上面３１ａ及び下面３１ｂは、筐体３１の基端から先端面３１ｄ側に向かって上面３１ａと下面３１ｂとの間の距離が徐々に短くなるようなテーパ面となっている。側面３１ｃは、台形状を呈している。各側面３１ｃは、互いに平行に配置されている。つまり、各側面３１ｃは、筐体３１の基端から先端面３１ｄ側に向かって各側面３１ｃ間の距離が徐々に短くなるようなテーパ面とはなっていない。

先端面３１ｄは、矩形状を呈している。先端面３１ｄには、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６を貫通させる２つの貫通孔（図示せず）が上下方向に並んで設けられている。従って、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６は、先端面３１ｄから突出している。

先端面３１ｄにおける上下方向の中央部には、進行方向に延在する断面Ｖ字状の溝部３４が設けられている。従って、溝部３４は、正極充電電極端子２５と負極充電電極端子２６との間に配置されている。

筐体３１の基端部には、図６に示されるように、固定板３５が設けられている。固定板３５は、筐体３１の一部である。バネ３３は、連結板３２ｃと固定板３５との間に配置されている。バネ３３は、保持体３２を筐体３１の先端側に付勢することにより、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６を筐体３１の先端側に付勢する。

伸縮ブーム２８は、筐体３１の上端部及び下端部に固定された伸縮部材である。駆動機構２９は、例えば伸縮ブーム２８に固定されたラックと、このラックと螺合するピニオンとからなっている。また、駆動機構２９は、２つのスプロケットに掛け渡されたチェーンを有し、チェーンに伸縮ブーム２８が固定されていてもよい。駆動機構２９は、駆動モータ１６と協働して、伸縮ブーム２８を伸縮動作させる駆動部を構成している。

車輪３０は、図５に示されるように、筐体３１に弾性体３６を介して回転可能に支持されている。弾性体３６は、ダンパまたはバネ等であり、電極部２７と車輪３０との間に配置されている。車輪３０は、全方向（前後左右方向）に移動可能なキャスタ輪（自由輪）である。車輪３０は、電極部２７の荷重を上下方向に受けて床面に伝える。

上記の受電ユニット６は、図３に示されるように、正極充電電極端子２５に接触する正極受電部３７と、負極充電電極端子２６に接触する負極受電部３８とを有している。正極受電部３７及び負極受電部３８は、それぞれ上記の電線１３，１４を介してバッテリ５と電気的に接続されている。

また、受電ユニット６は、電極部２７の筐体３１と嵌合するユニット本体３９を有している。ユニット本体３９は、上面３９ａと、下面３９ｂと、２つの側面３９ｃと、先端面３９ｄとを有している。上面３９ａ及び下面３９ｂは、互いに平行に配置されている。各側面３９ｃは、互いに平行に配置されている。先端面３９ｄは、筐体３１の先端面３１ｄと対向する。

正極受電部３７及び負極受電部３８は、ユニット本体３９の内部に配置されている。正極受電部３７及び負極受電部３８は、上下方向に配列されている。このとき、正極受電部３７は受電ユニット６の上側に配置され、負極受電部３８は受電ユニット６の下側に配置されている。

正極受電部３７は、先端面３９ｄに開口した受電口３７ａを有している。負極受電部３８は、先端面３９ｄに開口した受電口３８ａを有している。受電口３７ａ，３８ａは、断面矩形状を呈している。受電口３７ａ，３８ａは、進行方向に延在している。従って、正極受電部３７及び負極受電部３８は、進行方向に延在している。

ユニット本体３９の先端面３９ｄの上端部には、進行方向に延在する上壁部４０が設けられている。上壁部４０は、ユニット本体３９の先端側に向かって先細りとなっている。上壁部４０の外側壁面は、ユニット本体３９の上面３９ａの一部である。上壁部４０の内側壁面は、筐体３１の上面３１ａと係合するテーパ面４０ａとなっている。

ユニット本体３９の先端面３９ｄの下端部には、進行方向に延在する下壁部４１が設けられている。下壁部４１は、ユニット本体３９の先端側に向かって先細りとなっている。下壁部４１の外側壁面は、ユニット本体３９の下面３９ｂの一部である。下壁部４１の内側壁面は、筐体３１の下面３１ｂと係合するテーパ面４１ａとなっている。

ユニット本体３９の先端面３９ｄの上下方向の中央部には、進行方向に延在する短絡防止用の壁部４２が突設されている。壁部４２は、ユニット本体３９における正極受電部３７と負極受電部３８との間に設けられている。壁部４２は、断面山形状を呈している。筐体３１に設けられた上記の溝部３４は、壁部４２と嵌合する。

上壁部４０と壁部４２との間の領域は、正極受電領域４３となっている。正極受電領域４３の進行方向の両端は、開放されている。つまり、正極受電領域４３の進行方向の両端部には、ユニット本体３９の側面３９ｃの一部を形成する壁部が設けられていない。下壁部４１と壁部４２との間の領域は、負極受電領域４４となっている。負極受電領域４４の進行方向の両端は、開放されている。つまり、負極受電領域４４の進行方向の両端部には、ユニット本体３９の側面３９ｃの一部を形成する壁部が設けられていない。

従って、電極部２７の筐体３１がユニット本体３９に嵌合するときに、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が進行方向に無理に引っ張られて折れ曲がることが防止される。

ユニット本体３９は、例えばゴムや樹脂等の絶縁体で形成されている。従って、短絡防止用の壁部４２も、絶縁体で形成されている。

図２に戻り、駆動モータ１６は、駆動機構２９を駆動するモータである。駆動モータ１６は、例えばピニオンやスプロケット等の回転体を回転駆動させる。

受光器１７は、発光器８から照射されたレーザ光を受光する。受光器１７は、発光器８と協働して、充電装置４が設置された充電エリアＡに無人搬送車２が到達したかどうかを検知する到達検知部を構成している。

リミットスイッチ１８は、電極部２７の保持体３２との接触を検出することにより、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がバネ３３の付勢力に抗して伸縮ブーム２８側（筐体３１の基端側）に後退したかどうかを検出する接触センサである。リミットスイッチ１８は、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触したかどうかを検知する接触検知部を構成している。

電圧センサ１９は、バッテリ５の電圧値を検出するセンサである。正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触した状態では、充電器２２とバッテリ５とが電線２３、正極充電電極端子２５、正極受電部３７及び電線１３を介して電気的に接続されると共に、充電器２２とバッテリ５とが電線２４、負極充電電極端子２６、負極受電部３８及び電線１４を介して電気的に接続される。従って、電圧センサ１９によりバッテリ５の電圧値を検出することが可能となる。通信部２０は、送受信アンテナ２０ａを有し、無人搬送車２の通信部９（前述）と無線通信を行う。

コントローラ２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ２１は、伸縮制御部４５と、充電制御部４６と、指令通知部４７とを有している。

伸縮制御部４５は、受光器１７及び電圧センサ１９の検出信号に基づいて、伸縮ブーム２８を伸縮動作させるように駆動モータ１６を制御する。充電制御部４６は、リミットスイッチ１８及び電圧センサ１９の検出信号に基づいて、充電器２２を制御する。指令通知部４７は、充電器２２による充電に関する指令及び通知を行う。

図８は、コントローラ２１により実行される制御処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、上位システム（前述）または無人搬送車２によりバッテリ５の充電が要求されたときに実行される。

図８において、コントローラ２１は、まず受光器１７の検出信号を取得する（手順Ｓ１１１）。そして、コントローラ２１は、受光器１７の検出信号に基づいて、無人搬送車２が充電エリアＡに到達したかどうかを判断する（手順Ｓ１１２）。このとき、無人搬送車２の発光器８から照射されたレーザ光が受光器１７により受光されると、無人搬送車２が充電エリアＡに到達したと判定される。

コントローラ２１は、無人搬送車２が充電エリアＡに到達していないと判断したときは、手順Ｓ１１１を再度実行する。コントローラ２１は、無人搬送車２が充電エリアＡに到達したと判断したときは、伸縮ブーム２８を伸長させるように駆動モータ１６を制御する（手順Ｓ１１３）。

続いて、コントローラ２１は、まずリミットスイッチ１８の検出信号を取得する（手順Ｓ１１４）。そして、コントローラ２１は、リミットスイッチ１８の検出信号に基づいて、正極充電電極端子２５が正極受電部３７に接触すると共に負極充電電極端子２６が負極受電部３８に接触した状態であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１５）。このとき、保持体３２がバネ３３の付勢力に抗して後退してリミットスイッチ１８に接触すると、正極充電電極端子２５が正極受電部３７に接触すると共に負極充電電極端子２６が負極受電部３８に接触した状態であると判定される。

コントローラ２１は、正極充電電極端子２５が正極受電部３７に接触すると共に負極充電電極端子２６が負極受電部３８に接触した状態でないと判断したときは、手順Ｓ１１４を再度実行する。コントローラ２１は、正極充電電極端子２５が正極受電部３７に接触すると共に負極充電電極端子２６が負極受電部３８に接触した状態であると判断したときは、伸縮ブーム２８の伸長を停止させるように駆動モータ１６を制御する（手順Ｓ１１６）。

続いて、コントローラ２１は、電圧センサ１９の検出信号を取得する（手順Ｓ１１７）。そして、コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電可能電圧範囲内であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１８）。充電可能電圧範囲は、バッテリ５の充電開始が可能な電圧値の範囲であり、バッテリ５によって異なる。コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電可能電圧範囲内であると判断したときは、バッテリ５の充電を開始するように充電器２２を制御する（手順Ｓ１１９）。

その後、コントローラ２１は、電圧センサ１９の検出信号を取得する（手順Ｓ１２０）。そして、コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２１）。充電完了電圧は、バッテリ５の充電が完了する電圧値であり、バッテリ５によって異なる。コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上でないと判断したときは、手順Ｓ１２０を再度実行する。

コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上であると判断したときは、バッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上である状態が規定時間だけ継続しているかどうかを判断する（手順Ｓ１２２）。コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上である状態が規定時間だけ継続していないと判断したときは、手順Ｓ１２０を再度実行する。

コントローラ２１は、バッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上である状態が規定時間だけ継続していると判断したときは、バッテリ５の充電を停止させるように充電器２２を制御する（手順Ｓ１２３）。

続いて、コントローラ２１は、伸縮ブーム２８を初期位置まで収縮させるように駆動モータ１６を制御する（手順Ｓ１２４）。そして、コントローラ２１は、発進許可指令信号を通信部２０を介して送信する（手順Ｓ１２５）。発進許可指令信号は、無人搬送車２の発進を許可するための指令信号である。

コントローラ２１は、手順Ｓ１１８でバッテリ５の電圧値が充電可能電圧範囲内でないと判断したときは、接触不良通知信号を出力する（手順Ｓ１２６）。接触不良通知信号は、正極充電電極端子２５が正極受電部３７に正常に接触していない状態であるか、或いは負極充電電極端子２６が負極受電部３８に正常に接触していない状態であることを通知するための信号である。このとき、コントローラ２１は、例えば接触不良通知信号を上位システムまたは充電装置４の表示部（図示せず）等に出力する。

ここで、伸縮制御部４５は、上記の手順Ｓ１１１～Ｓ１１６，Ｓ１２０～Ｓ１２２，Ｓ１２４を実行する。充電制御部４６は、上記の手順Ｓ１１７～Ｓ１２３を実行する。指令通知部４７は、上記の手順Ｓ１１７，Ｓ１１８，Ｓ１２０～Ｓ１２２，Ｓ１２５，Ｓ１２６を実行する。

以上のような充電システム１において、無人搬送車２の走行中に、無人搬送車２のバッテリ５の充電が要求されると、無人搬送車２が充電エリアＡの充電装置４の手前で停止する。すると、充電装置４の伸縮ブーム２８が横方向に伸長することで、電極部２７の正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が無人搬送車２の受電ユニット６に向かって近づいていく。

そして、正極充電電極端子２５が正極受電部３７に圧接すると共に負極充電電極端子２６が負極受電部３８に圧接すると、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がバネ３３の付勢力に抗して電極部２７の基端側に後退する。このため、伸縮ブーム２８の伸長が停止する。

次いで、電圧センサ１９により検出されたバッテリ５の電圧値が充電可能電圧範囲内にあると、充電器２２によりバッテリ５の充電が開始される。その後、電圧センサ１９により検出されたバッテリ５の電圧値が充電完了電圧以上である状態が規定時間だけ継続すると、充電器２２によるバッテリ５の充電が完了する。

そして、伸縮ブーム２８が収縮することで、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が受電ユニット６から離れる。次いで、充電装置４において、発進許可指令信号が通信部２０を介して送信される。すると、無人搬送車２では、充電装置４からの発進許可指令信号が通信部９を介して受信される。従って、無人搬送車２は、走行経路３に沿った走行を再開する。

ところで、無人搬送車２は荷物を運搬するため、荷物の慣性や走行経路３の路面状況等により無人搬送車２の停止精度にばらつきが生じる。このため、無人搬送車２が充電エリアＡにおける充電装置４の手前に停止する際に、充電装置４の電極部２７に対する無人搬送車２の受電ユニット６の位置及び姿勢がずれることがある。このような充電装置４に対する無人搬送車２の位置及び姿勢のずれとしては、進行方向の位置ずれＸと、横方向の位置ずれＹと、高さ方向の位置ずれＺと、姿勢ずれθとに分類される。

進行方向の位置ずれＸは、図９に示されるように、受電ユニット６の進行方向の中心と電極部２７の進行方向の中心とのずれ量に相当する。横方向の位置ずれＹは、図９に示されるように、走行経路３と無人搬送車２の車幅方向の中心とのずれ量に相当する。高さ方向の位置ずれＺは、図１０に示されるように、受電ユニット６の高さ方向の中心と電極部２７の高さ方向の中心とのずれ量に相当する。姿勢ずれθは、図１１に示されるように、走行経路３と無人搬送車２の前後方向に延びる線とのずれ角度に相当する。

図１２は、比較例としての電極部及び受電ユニットを概略的に示す斜視図である。本比較例の電極部５１では、図１２（ａ）に示されるように、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が進行方向（Ｘ方向）に配列されている。本比較例の受電ユニット５２では、図１２（ｂ）に示されるように、正極受電部３７及び負極受電部３８が進行方向に配列されている。

このような構成では、充電装置４に対する無人搬送車２の進行方向の位置ずれを吸収しにくい。このため、充電装置４に対する無人搬送車２の進行方向の位置ずれに対し、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触する確率が低くなる。その結果、バッテリ５の充電不具合が発生する可能性が高くなる。

そのような問題に対し、本実施形態では、充電装置４が設置された充電エリアＡに無人搬送車２が停止すると、駆動モータ１６及び駆動機構２９により伸縮ブーム２８が無人搬送車２に向けて進行方向に垂直な横方向（Ｙ方向）に伸長することで、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触する。すると、充電器２２とバッテリ５とが電気的に接続され、充電器２２によりバッテリ５が充電される。ここで、伸縮ブーム２８が無人搬送車２に向けて横方向に伸長するため、充電装置４に対する無人搬送車２の横方向の位置ずれが吸収される。また、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６は、進行方向及び横方向に垂直な高さ方向（Ｚ方向）に配列されている。また、正極受電部３７及び負極受電部３８は、高さ方向に配列されていると共に、進行方向に延在している。このため、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６と正極受電部３７及び負極受電部３８との接触範囲は、進行方向に広くなる。従って、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ進行方向に対して正極受電部３７及び負極受電部３８に接触しやすくなる。これにより、充電装置４に対する無人搬送車２の進行方向の位置ずれが吸収される。その結果、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触する確率が向上するため、バッテリ５の充電不具合率を低減することができる。

また、本実施形態では、充電装置４は、電極部２７に弾性体３６を介して回転可能に支持され、電極部２７の荷重を高さ方向に受ける車輪３０を備えている。従って、電極部２７の荷重が車輪３０により支えられるため、充電装置４に対する無人搬送車２の高さ方向の位置ずれが吸収される。また、弾性体３６によって正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が高さ方向に上下動（往復移動）しやすくなる。このため、充電装置４に対する無人搬送車２の高さ方向の位置ずれが更に吸収される。その結果、バッテリ５の充電不具合率を更に低減することができる。

また、本実施形態では、車輪３０は、全方向に移動可能な自由輪である。従って、図１３に示されるように、伸縮ブーム２８の基端部を支点として伸縮ブーム２８が進行方向に沿って撓みやすくなるため、電極部２７が進行方向に沿って動きやすくなる。これにより、充電装置４に対する無人搬送車２の進行方向の位置ずれが更に吸収される。また、充電装置４に対する無人搬送車２の姿勢ずれも吸収される。その結果、バッテリ５の充電不具合率を一層低減することができる。

また、本実施形態では、電極部２７は、高さ方向の長さ寸法が先端に向かって小さくなるようなテーパ状の筐体３１を有し、受電ユニット６は、筐体３１と嵌合するユニット本体３９を有している。このため、伸縮ブーム２８が無人搬送車２に向けて横方向に伸長すると、筐体３１がユニット本体３９に嵌合するため、充電装置４に対する無人搬送車２の高さ方向の位置ずれが更に吸収される。

また、本実施形態では、ユニット本体３９の先端面３９ｄにおける正極受電部３７と負極受電部３８との間には、進行方向に延在する壁部４２が突設されており、筐体３１の先端面３１ｄにおける正極充電電極端子２５と負極充電電極端子２６との間には、壁部４２と嵌合する溝部３４が設けられている。このため、金属の破片や水等がユニット本体３９に付着しても、絶縁体からなる壁部４２によって正極受電部３７と負極受電部３８との短絡が防止される。

また、本実施形態では、伸縮ブーム２８が無人搬送車２に向けて横方向に伸長することで、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触すると、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がバネ３３の付勢力に抗して筐体３１の基端側に後退する。従って、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触したときの衝撃が吸収されるため、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６の損傷等が防止される。

また、本実施形態では、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がバネ３３の付勢力に抗して筐体３１の基端側に後退したかどうかを検出するリミットスイッチ１８を使用することにより、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６がそれぞれ正極受電部３７及び負極受電部３８に接触したかどうかを簡単に且つ安価に検出することができる。

また、本実施形態では、充電装置４は走行経路３の路面に載置されているため、充電装置４の設置設備を簡素化することができる。

図１４は、図１に示された無人搬送車２及び充電装置４の変形例を示す概略構成図である。本変形例の無人搬送車２では、受電ユニット６は、図１４（ａ）に示されるように、車体１１の底部に取り付けられている。受電ユニット６の正極受電部３７及び負極受電部３８は、横方向（Ｙ方向）に配列されている。横方向は、第１方向である進行方向（Ｘ方向）に垂直な第３方向に相当する。

本変形例の充電装置４は、図１４（ｂ）に示されるように、地中に埋め込まれた状態で設置されている。充電装置４の正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６は、横方向に配列されている。充電装置４の伸縮ブーム２８は、高さ方向（Ｚ方向）に伸縮可能である。高さ方向は、進行方向及び横方向に垂直な第２方向に相当する。このとき、充電装置４の車輪３０は、壁面４９に沿って高さ方向に転動する。

本変形例では、充電装置４は地中に設置されているため、作業者が充電装置４をあまり意識せずに作業を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、電極部２７において、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６は保持体３２に固定され、伸縮ブーム２８は筐体３１に固定されているが、特にその形態には限られず、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６が筐体３１に固定され、伸縮ブーム２８が保持体３２に固定されていてもよい。

また、上記実施形態では、正極充電電極端子２５は電極部２７の上側に配置され、負極充電電極端子２６は電極部２７の下側に配置されているが、特にその形態には限られず、正極充電電極端子２５が電極部２７の下側に配置され、負極充電電極端子２６が電極部２７の上側に配置されていてもよい。この場合には、正極受電部３７が受電ユニット６の下側に配置され、負極受電部３８が受電ユニット６の上側に配置されることとなる。

また、上記実施形態では、正極充電電極端子２５及び負極充電電極端子２６を筐体３１の先端側に付勢するバネ３３は、筐体３１と保持体３２との間に１つ配置されているが、バネ３３の数としては、特に１つには限られず、複数であってもよい。

また、上記実施形態では、無人搬送車２に備えられた発光器８と充電装置４に備えられた受光器１７とを用いて、無人搬送車２が充電エリアＡに到達したかどうかが検知されているが、特にその形態には限られず、接触センサや位置センサ等を用いて、無人搬送車２が充電エリアＡに到達したかどうかを検知してもよい。また、上位システムからの通知信号等によって、無人搬送車２が充電エリアＡに到達したかどうかを検知してもよい。

また、上記実施形態では、車輪３０は、全方向に移動可能な自由輪であるが、使用する車輪としては、特に自由輪には限られず、一方向に転動する通常の車輪であってもよい。

また、上記実施形態は、無人搬送車２に搭載されたバッテリ５に対して充電を行う充電システムであるが、本発明は、特に無人搬送車２に限られず、走行経路に沿って走行する移動ロボット等の走行体であれば、適用可能である。

１…充電システム、２…無人搬送車（走行体）、３…走行経路、４…充電装置、５…バッテリ、６…受電ユニット、８…発光器（到達検知部）、１６…駆動モータ（駆動部）、１７…受光器（到達検知部）、１８…リミットスイッチ（接触検知部）、２２…充電器、２５…正極充電電極端子、２６…負極充電電極端子、２７…電極部、２８…伸縮ブーム（伸縮部材）、２９…駆動機構（駆動部）、３０…車輪、３１…筐体、３１ｄ…先端面、３２…保持体、３３…バネ、３４…溝部、３６…弾性体、３７…正極受電部、３８…負極受電部、３９…ユニット本体、３９ｄ…先端面、４２…壁部、４５…伸縮制御部、Ａ…充電エリア。

Claims (10)

1. 走行体が走行する走行経路に設置された充電装置を具備し、前記走行体に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電システムにおいて、
   前記充電装置は、
   前記バッテリを充電する充電器と、
   前記充電器と電気的に接続された正極充電電極端子及び負極充電電極端子を有する電極部と、
   前記電極部に取り付けられ、前記走行体の進行方向に相当する第１方向に垂直な第２方向に伸縮可能な伸縮部材と、
   前記伸縮部材を伸縮動作させる駆動部とを備え、
   前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子は、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向に配列されており、
   前記走行体は、前記バッテリと電気的に接続され、前記正極充電電極端子に接触する正極受電部と前記負極充電電極端子に接触する負極受電部とを有する受電ユニットを備え、
   前記正極受電部及び前記負極受電部は、前記第３方向に配列されていると共に、前記第１方向に延在しており、
   前記電極部は、筐体と、前記筐体の内部に配置された保持体と、前記筐体と前記保持体との間に配置され、前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子を前記筐体の先端側に付勢するバネとを有し、
   前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子は、前記保持体及び前記筐体の一方に固定されていると共に、前記筐体の先端面から突出しており、
   前記伸縮部材は、前記保持体及び前記筐体の他方に固定されており、
   前記受電ユニットは、前記筐体と嵌合するユニット本体を有し、
   前記正極受電部及び前記負極受電部は、前記ユニット本体の内部に配置されており、
   前記充電システムは、
   前記充電装置が設置された充電エリアに前記走行体が到達したかどうかを検知する到達検知部と、
   前記正極充電電極端子が前記正極受電部に接触すると共に前記負極充電電極端子が前記負極受電部に接触したかどうかを検知する接触検知部と、
   前記到達検知部により前記走行体が前記充電エリアに到達したことが検知されると、前記伸縮部材を伸長させるように前記駆動部を制御し、その後前記接触検知部により前記正極充電電極端子が前記正極受電部に接触すると共に前記負極充電電極端子が前記負極受電部に接触したことが検知されると、前記伸縮部材の伸長を停止させるように前記駆動部を制御し、その後前記充電器による前記バッテリの充電が完了すると、前記伸縮部材を収縮させるように前記駆動部を制御する伸縮制御部とを更に具備し、
   前記接触検知部は、前記充電装置に備えられ、前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子が前記バネの付勢力に抗して前記筐体の基端側に後退したかどうかを検出するセンサである充電システム。
2. 前記充電装置は、前記電極部に弾性体を介して回転可能に支持され、前記電極部の荷重を前記第３方向に受ける車輪を更に備える請求項１記載の充電システム。
3. 前記車輪は、全方向に移動可能な自由輪である請求項２記載の充電システム。
4. 前記ユニット本体の先端面における前記正極受電部と前記負極受電部との間には、前記第１方向に延在する壁部が突設されており、
   前記壁部は、絶縁体で形成されており、
   前記筐体の先端面における前記正極充電電極端子と前記負極充電電極端子との間には、前記第１方向に延在し、前記壁部と嵌合する溝部が設けられている請求項１～３の何れか一項記載の充電システム。
5. 走行体が走行する走行経路に設置された充電装置を具備し、前記走行体に搭載されたバッテリに対して充電を行う充電システムにおいて、
   前記充電装置は、
   前記バッテリを充電する充電器と、
   前記充電器と電気的に接続された正極充電電極端子及び負極充電電極端子を有する電極部と、
   前記電極部に取り付けられ、前記走行体の進行方向に相当する第１方向に垂直な第２方向に伸縮可能な伸縮部材と、
   前記伸縮部材を伸縮動作させる駆動部とを備え、
   前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子は、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向に配列されており、
   前記走行体は、前記バッテリと電気的に接続され、前記正極充電電極端子に接触する正極受電部と前記負極充電電極端子に接触する負極受電部とを有する受電ユニットを備え、
   前記正極受電部及び前記負極受電部は、前記第３方向に配列されていると共に、前記第１方向に延在しており、
   前記電極部は、筐体を有し、
   前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子は、前記筐体の先端面から突出しており、
   前記受電ユニットは、前記筐体と嵌合するユニット本体を有し、
   前記正極受電部及び前記負極受電部は、前記ユニット本体の内部に配置されており、
   前記ユニット本体の先端面における前記第３方向の一端部には、前記第１方向に延在する第１壁部が設けられており、
   前記ユニット本体の先端面における前記第３方向の他端部には、前記第１方向に延在する第２壁部が設けられており、
   前記第１壁部と前記第２壁部との間における前記第１壁部側の領域は、正極受電領域であり、
   前記正極受電領域の前記第１方向の両端は、開放されており、
   前記第１壁部と前記第２壁部との間における前記第２壁部側の領域は、負極受電領域であり、
   前記負極受電領域の前記第１方向の両端は、開放されている充電システム。
6. 前記充電装置は、前記電極部に弾性体を介して回転可能に支持され、前記電極部の荷重を前記第３方向に受ける車輪を更に備える請求項５記載の充電システム。
7. 前記車輪は、全方向に移動可能な自由輪である請求項６記載の充電システム。
8. 前記ユニット本体の先端面における前記正極受電部と前記負極受電部との間には、前記第１方向に延在する壁部が突設されており、
   前記壁部は、絶縁体で形成されており、
   前記筐体の先端面における前記正極充電電極端子と前記負極充電電極端子との間には、前記第１方向に延在し、前記壁部と嵌合する溝部が設けられている請求項５～７の何れか一項記載の充電システム。
9. 前記電極部は、前記筐体の内部に配置された保持体と、前記筐体と前記保持体との間に配置され、前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子を前記筐体の先端側に付勢するバネとを有し、
   前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子は、前記保持体及び前記筐体の一方に固定されており、
   前記伸縮部材は、前記保持体及び前記筐体の他方に固定されている請求項５～８の何れか一項記載の充電システム。
10. 前記充電装置が設置された充電エリアに前記走行体が到達したかどうかを検知する到達検知部と、
    前記正極充電電極端子が前記正極受電部に接触すると共に前記負極充電電極端子が前記負極受電部に接触したかどうかを検知する接触検知部と、
    前記到達検知部により前記走行体が前記充電エリアに到達したことが検知されると、前記伸縮部材を伸長させるように前記駆動部を制御し、その後前記接触検知部により前記正極充電電極端子が前記正極受電部に接触すると共に前記負極充電電極端子が前記負極受電部に接触したことが検知されると、前記伸縮部材の伸長を停止させるように前記駆動部を制御し、その後前記充電器による前記バッテリの充電が完了すると、前記伸縮部材を収縮させるように前記駆動部を制御する伸縮制御部とを更に具備し、
    前記接触検知部は、前記充電装置に備えられ、前記正極充電電極端子及び前記負極充電電極端子が前記バネの付勢力に抗して前記筐体の基端側に後退したかどうかを検出するセンサである請求項９記載の充電システム。

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