JPH04147575A - バッテリー交換設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のバッテリー充電用収納部を上下方向に
並べて備えるバッテリー保管棚に収納された充電済のバ
ッテリーと、所定位置に停止している移動体に搭載され
たバッテリーとを交換するためのバッテリー交換設備に
関する。

〔従来の技術〕

かかるバッテリー交換設備として、特開昭５９１０００
１７号公報に記載されたものを挙げることか出来る。こ
れは、バッテリー保管棚に沿って昇降する枠体にバッテ
リー支持具としての移載部か２個設けられた構造を特徴
とする。そして、１個の移載部て移動体からバッテリー
保管棚へのバッテリー移載と、バッテリー保管棚から移
動体への充電済バッテリーの移載を順に行う場合に比へ
て、移動体のバッテリー交換に要する時間を短縮せんと
したものである。

即ち、第１の移載部か移動体からバッテリーを取り出す
と同時に、第２の移載部かバッテリー保管棚から充電済
のバッテリーを取り出し、その後、前記枠体か回動して
第２の移載部を第１の移載部かあった位置へ移動させ、
充電済のバッテリーを移動体に移載する。この時点で移
動体は発進可能となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところか、上記のバッテリー交換設備は、昇降枠体に回
動自在な枠体か枢支され、その枠体に２個の移載部か設
けられている、といった複雑な構造であることと、２個
の移載部を備える枠体の支持構造を頑丈にしなければな
らないことから設備コストか高くなる、占有スペースか
大きい等の不利を有するものであった。

本発明は上記の実情に鑑みて為されたものであって、そ
の目的は、上記の不利を解消しながら、バッテリー交換
に要する時間を短縮できる移動体のバッテリー交換設備
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による移動車用給電装置は、複数のバッテリー充
電用収納部を上下方向に並へて備えるバッテリー保管棚
に収納された充電済のバッテリーと、所定位置に停止し
ている移動体に搭載されたバッテリーとを交換するため
のものであって、その特徴構成は、前記移動体か停止す
る所定位置に対応させて設けられた仮置台と、前記各バ
ッテリー充電用収納部と前記仮置台との間でバッテリー
を移載すべく、前記各バッテリー充電用収納部に沿って
駆動昇降自在な一つのバッテリー支持具を備えた昇降式
移載装置と、前記移動体に搭載されたバッテリーの前記
仮置台への移載及び前記仮置台に置かれた充電済のバッ
テリーの前記移動体への移載を同時又は略同時に行うべ
く、一対のバッテリー支持具を備えた中継移載装置とか
ら構成されている点にある。

〔作　用〕

仮置台にバッテリーか無い初期状態から説明すると、バ
ッテリー充電用収納部でフル充電されたバッテリーのう
ちの一つか昇降式移載装置のバッテリー支持具によって
取り出され、昇降移動した後、仮置台へ置かれる。この
状態で本バッテリー交換設備は待機することになる。

バッテリー交換か必要な移動体が所定位置に停止すると
、中継移載装置の一対のバッテリー支持具のうちの一つ
か移動体に搭載されたバッテリーを取り出し、仮置台へ
移載すると同時に、他の一つが仮置台に置かれた充電済
のバッテリーを移動体に移載する。この時点で移動体は
発進可能となる。

この後、仮置台のバッテリーは昇降式移載装置によって
、空のバッテリー充電用収納部へ収納され、次に他のバ
ッテリー充電用収納部でフル充電されたバッテリーか初
期状態と同様に仮置台に移載され、次の移動体か到着す
るのを待つことになる。

〔発明の効果〕

上記のように、バッテリー交換か仮置台を中継して行わ
れるので、バッテリー充電用収納部と仮置台との間の昇
降式移載装置、及び仮置台と移動体との間の中継移載装
置の夫々を簡単な構造にすることかでき、設備コスト、
占をスペース、駆動エネルギー等に於いて、従来装置に
大きく優るものとなった。しかも、移動体か停止してか
ら発進するまでにバッテリー交換のために必要な動作は
、仮置台に置かれた充電済みのバッテリーと移動車に搭
載されたバッテリーを交換する動作のみであるので、そ
れに要する時間を、従来装置よりさらに短縮できるもの
となった。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第８図に示すように、物品搬送用の移動体（Ａ）の移動
経路に沿って、移動体（Ａ）が移動するための案内レー
ル（Ｂ）か設けられている。詳しくは後述するか、移動
体（Ａ）は磁気浮上し、リニアモータによる推進力で案
内レール（Ｂ）に沿って移動する。移動体（Ａ）か停止
して物品の積卸を行うための複数のステーション（ＳＴ
）か案内レール（Ｂ）に沿って設けられ、もって、移動
体（Ａ）を各ステーション間に自動走行させなから物品
搬送作業を行う搬送設備か構成されている。

案内レール（Ｂ）のレール本体（５０）は、第８図、第
１図、及び第５図に示すように、アルミニウム等の押し
出しによって成形され、その上部に形成された開口部両
側の水平鍔部の下面に沿って、移動体（Ａ）の浮上用コ
イル（６０）か吸引作用する浮上用磁性体（５１）か連
続して設けられている。又、底部にはりニアモータを構
成する一次側コイル（５２）及び磁性体プレート（５３
）か、移動体（Ａ）の二次導体（６１）か通過する隙間
を隔てて磁気回路を構成するように設けられている。

移動体（Ａ）は、浮上用コイル（６０）と浮上用磁性体
（５■）との間隔を検出するギャップセンサ（図示せず
）の検出値に基づいて、浮上用コイル（６０）の励磁電
力を制御して浮上し、−次側コイル（５２）で発生され
る誘導磁界によって二次導体（６１）を介して推進力を
与えられる。この時、浮上用コイル（６０）と浮上用磁
性体（５１）との吸引力は移動体（Ａ）の横方向につい
ても空間中の適正位置に規制する働きをする。

一次側コイル（５２）及び磁性体プレーｈ　（５３）は
、設備コストを下げるために一定間隔毎に設けられてお
り、その間を移動体（Ａ）は慣性走行する。

但し、移動体（Ａ）か停止、発進する位置、即ちステー
ション（ＳＴ）か在る位置には必ず一次側コイル（５２
）及び磁性体プレート（５３）か設けられる必要がある
。ステーション（ＳＴ）には、移動体（Ａ）の停止用磁
性体（６２）に吸引作用して、移動体（Ａ）の所定位置
における停止状態を保持するための停止用コイル（５４
）も設けられている。

その他、移動体（Ａ）は停電等で磁気浮上できなくなっ
たときにガイドレール（Ｂ）と接する遊転輪（６３）、
　（６４）、ステーション（ＳＴ）の通信装置（５５）
との間で光通信を行う通信装置（６５）、浮上制御や通
信制御等を行う制御ユニット（図示せず）、これらの電
力や浮上用コイル（６０）の励磁電力を供給するための
バッテリー（ＢＴ）等を備えている。バッテリー（ＢＴ
）は荷物積載部（６６）に収納され、上部の開口から出
し入れできる構造としている。

移動体（Ａ）に搭載されたバッテリー（ＢＴ）の交換は
、バッテリー交換用ステーション（ＳＴＯ）において自
動的に行われる。移動体（Ａ）は、バッテリー（ＢＴ）
が放電終了間近であることを検出するとバッテリー交換
用ステーション（ＳＴＯ）の所定位置に停止する。そし
て、通信装置（６５）、　（５５）を介してステーショ
ン（ＳＴＯ）にバッテリー交換を要求する。

ステーション（ＳＴＯ）には複数のバッテリー（ＢＴ）
を充電して、保管するバッテリー保管棚（Ｒ）とバッテ
リー交換設備か設けられている。そして、所定位置に停
止した移動体（Ａ）からのバッテリー交換要求に応じて
、移動体（Ａ）の放電終了間近のバッテリー（ＢＴ１）
を取り外し、充電済みて待機しているバッテリ−（ＢＴ
２）を移載する。

放電終了間近のバッテリー（ＢＴ１）はバッテリー保管
棚（Ｒ）に収納されて充電される。

バッテリー保管棚（Ｒ）としては、第１図に示すように
、複数のバッテリー充電用収納部（Ｃ）を上下方向に並
へたものか間隔をおいて二つ設けられている。各収納部
（Ｃ）には１個のバッテリー（ＢＴ）を収納するスペー
スとその充電器（図示せず）か設けられていて、移動体
（Ａ）の放電終了間近のバッテリー（ＢＴ１）か収納さ
れると充電か開始される。各収納部（Ｃ）のバッテリー
の存否及び充電状況（充電中／充電完了）は制御部（図
示せず）で集中管理されていて、先に充電完了したバッ
テリーから順に取り出される。

バッテリー交換設備は大きく分けると、移動体（Ａ）の
停止位置の横に設けられた仮置台（Ｔ）、この仮置台（
Ｔ）と前記のバッテリー充電用収納部（Ｃ）との間を昇
降移動してバッテリー（ＢＴ）を移載する昇降式移載装
置（ＣＲ１）、移動体（Ａ）から仮置台（Ｔ）へのバッ
テリー移載及び仮置台（Ｔ）から移動体（Ａ）への充電
済バッテリーの移載を同時に行う中継移載装置としての
旋回式移載装置（ＣＲ２）とからなる。

昇降式移載装置（ＣＲ１）は、第１図及び第２図に示す
ように、バッテリー保管棚（Ｒ）の床面に立設されたガ
イド支柱（１）に沿って昇降駆動される移載台（２）に
バッテリー支持具としてのフ才一り（３）か左右両方向
に出退駆動されるように設けられたものである。各バッ
テリー充電用収納部（Ｃ）の底板（Ｃ１）は中央部か切
り欠かれており、ここにフォーク（３）を差し込んでか
ら移載台（２）を少し上昇駆動してバッテリー（ＢＴ）
を持ち上げ、フォーク（３）を退行駆動する二とによっ
てバッチＩＪ−（ＢＴ）を収納部（Ｃ）から昇降式移載
装置（ＣＲ１）に移載する。昇降式移載装置（ＣＲ１）
から収納部（Ｃ）への移載は逆の手順で行われる。仮置
台（Ｔ）も収納部（Ｃ）の底板（Ｃ１）と同様に、中央
部にフォーク（３）を差し込めるように切欠かあり、上
記と同様にしてバッテリー（ＢＴ）の移載か行われる。

旋回式移載装置（ＣＲ２）は、第１図及び第２図に示す
ように、所定位置に停止した移動体（Ａ）上方と仮置台
（Ｔ）上方に渡るアーム（１０〉の両端部に一対のバフ
テリー支持具（１１）か設けられ、アーム（１０）か上
限位置と下限位置との間で昇降駆動されると共に、その
中間点の鉛直軸芯（Ｚ）回りて１８０度ずつ旋回駆動さ
れるように構成されたものである。アーム（１０）か上
限位置から下降して一方のバッテリー支持具（１１）か
、後述する支持構造によって移動体（Ａ）に搭載された
バッテリー（ＢＴ１）を支持し、他方のバッテリー支持
具（１１）か仮置台（Ｔ）に置かれた充電済バッチＩＪ
　−（ＢＴ２）を支持した状態でアーム（■０）か上昇
すると、バッチＩＪ−（ＢＴ１）は移動体（Ａ）から離
れてその上方に移動し、充電済バッチ’Ｊ　−（ＢＴ２
）は仮置台（Ｔ）の上方に移動する。そしてアームか鉛
直軸芯（Ｚ）回りで１８０度旋回した後、下降するとバ
ッテリー（ＢＴ１）は仮置台（Ｔ）に、充電済バッテリ
ー（ＢＴ２）は移動体（Ａ）におかれることになる。こ
の後、各バッテリー支持具（１１）。

（１１）は各バッテリー（ＢＴ１）、　（ＢＴ２）を離
し、アーム（１０）は上限位置へ上昇する。

以上のようにして移動体（Ａ）に搭載されたバッテリー
（ＢＴＩ　）の仮置台（Ｔ）への移載と仮置台（Ｔ）に
置かれた充電済バッテリー（ＢＴ２）の移動体（Ａ）へ
の移載が旋回式移載装置（ＣＲ２）によって同時に行わ
れる。尚、アーム（１０）の旋回は、ステッピングモー
タ（１２）かタイミングプーリ（１３）、　（１４）と
タイミングベルト（１５）を介してアーム（ｌＯ）の回
転軸（１０ａ）を回転駆動することによって行われ、ア
ーム（１０）の昇降駆動は、シリンダ（１６）によって
行われる。

バッテリー支持具（Ｉ１）は、第３図に示すように、互
いに噛合して水平軸芯回りに回転する一対のギア（２１
）に固着され下方に延びた一対のフック（２０）からな
る。この一対のフック（２０）は、一対のギア（２１）
の回転に伴ってお互いか開いている状態（実線）と閉じ
ている状態（二点鎖線）とに変化し、これによってバッ
テリー（ＢＴ）の中央上部に設けられた水平方向の一対
のロフト（３０）に係合したり離間したりする。

バッテリー（ＢＴ）の上面パネル中央部には第６図に示
すように、ロッド（３０）に沿って距離ｄを隔てて三箇
所の切欠孔（３１）か設けられており、前記フック（２
０）もこれらの位置に対応して一対のギア（２１）の回
転軸に沿って距離ｄを隔てて二箇所設けられている（第
４図参照）。夫々の一対のフック（２０）は閉じた状態
で、アーム（ｌＯ）の下降に伴って、バッテリー（ＢＴ
）の三箇所の切欠孔（３１）に夫々挿入された後、一対
のギア（２１）の回転によって開いた状態に変化し、ア
ーム（１０）か上昇するに伴ってロフト（３０）と係合
し、バッテリー（ＢＴ）を持ち上げる。

上述のようなバッテリー支持具（＋１）かアーム（１０
）の両端部に設けられており、夫々に設けられた二組の
フック対（２０）は第４図に示すように、アーム中央部
に設けられたモータ（２５）によって同時に駆動されて
閉じた状態と開いた状態とに変化する。即ち、アーム（
１０）両端のバッテリー支持具（１１）に夫々設けられ
たギア対（２１）を回転させるギア（２２）かロッド（
２３）で連結され、その中間に設けられたギアボックス
（２４）を介してロッド（２３）かモータ（２５）によ
って回転駆動される構造としている。これによって、前
述のように、一方のバッテリー支持具（１１）か移動体
（Ａ）に搭載されたバッテリー（ＢＴ１）を支持すると
同時に、他方のバッテリー支持具（１１）か仮置台（Ｔ
）に置かれた充電済バッテリー（ＢＴ２）を支持するこ
とになる。

以上のような仮置台（Ｔ）、昇降式移載装置（ＣＲ１）
、及び旋回式移載装置（ＣＲ２）からなるバッテリー交
換設備によるバッテリー自動交換の手順は以下のように
なる。仮置台（Ｔ）にバッテリー（ＢＴ）か無い初期状
態から説明すると、バッテリー充電用収納部（Ｃ）でフ
ル充電されたバッテリーのうちの一つ（ＢＴ２）が昇降
式移載装置（ＣＲ１）のバッテリー支持具（３）によっ
て取り出され、昇降移動した後、仮置台（Ｔ）へ置かれ
る。

この状態で本バッテリー交換設備は待機することになる
。

バッテリー交換か必要な移動体（Ａ）がバッテリー交換
用ステーション（ＳＴＯ）の所定位置に停止し、バッテ
リー交換要求かステーション（ＳＴＯ）に伝送されると
、ステーション（ＳＴＯ）は旋回式移載装置（ＣＲ２）
を作動させ、前述のようにして移動体（Ａ）に搭載され
た放電終了間近のバッテリー（ＢＴ１）と仮置台（Ｔ）
に置かれた充電済のバッテリー（ＢＴ２）とを交換する
。この時点て移動体（Ａ）は発進可能となるので、移動
体（Ａ）からみたバッテリー交換に要する時間は、主に
、旋回式移載装置（ＣＲ２）による仮置台（Ｔ）との間
の移載時間のみとなる。

この後、制御部（図示せず）の指示に従って、昇降式移
載装置（ＣＲ１）か仮置台（Ｔ）上の放電終了間近のバ
ッテリー（ＢＴ１）を移載し、空のバッテリー充電用収
納部（Ｃ）まで下降してバッテリー　（ＢＴ１）を収納
する。そして最先に充電か完了したバッテリー（ＢＴ）
を取り出して、仮置台（Ｔ）まで上昇して移載する。バ
ッテリー充電用収納部（Ｃ）に収納されたバッテリー（
ＢＴ１）の充電か自動的に開始され、本バッテリー交換
設備は次の移動車（Ａ）の到着を待つことになる。

次に、バッテリー（ＢＴ）と移動体（Ａ）との電気接続
構造について説明する。第６図に示すように、バッテリ
ー（ＢＴ）の長手方向両側面に一対のコネクタ部（３２
）か設けられている。コネクタ部（３２）には第４図に
示すように、下向きの固定電極（３３）及びマイクロス
イッチ（３４）が備えられている。移動体（Ａ）にはバ
ッテリー（ＢＴ）の固定電極（３３）と接触する可動電
極（４０）か上向きにスプリング（４１）によって付勢
された状態で弾性支持されている。

従って、バッテリー（ＢＴ）を移動体（Ａ）のバッテリ
ー搭載部に置くだけで、両者か電気接続されるようにな
っている。この際、前記マイクロスイッチ（３４）が電
極保護の働きをする。即ち、その接点がバッテリー（Ｂ
Ｔ）内部のバッテリー本体と固定電極（３３）間の配線
に直列に挿入されており、電極（３３）、　（４０）が
確実に接触した後にマイクロスイッチ（３４）の接点か
閉じて電流が流れるように構成している。

バッテリー保管棚（Ｒ）における、バッテリー（ＢＴ）
とバッテリー充電用収納部（Ｃ）との電気接続構造も上
述と同様である。

尚、移動体（Ａ）のバッテリー搭載部は、バッテリー（
ＢＴ）の大きさに合わせて窪んており、バッテリー（Ｂ
Ｔ）を搭載した状態で移動体（Ａ）の上面とバッテリー
（ＢＴ）の上面か面一になる構造を採っている。そして
、その上に荷物を載置する方法は、第７図（（）、（Ｃ
１）に示す二通りがある。

第７図（イ）の場合は、バッチＩＪ　（ＢＴ）上面の中
央部を避けた位置に一対のキャリア（３５）が固着され
ており、バッテリー交換時にはキャリア（３５）ごと交
換される。又、バッテリー（ＢＴ）は、キャリア（３５
）を含む自重と、載置する荷物の重量との和を荷重とし
て移動体（Ａ）と結合されることになる。

第７図（ロ）の場合は、キャリア（４２）か移動体（Ａ
）の上面に設けられており、載置する荷物の重量はバッ
テリー（ＢＴ）にはかからない構造としている。従って
、バッテリー（ＢＴ）は、その自重のみを荷重として移
動体（Ａ＞と結合されることになる。

〔別実絶倒〕

上記実施例は、本発明のバッテリー交換設備を床面から
離れた高所に設けられたガイドレール（Ｂ）に沿ってリ
ニアモータによって走行する移動体（Ａ）のバッテリ交
換に用いたものであるか、本発明はこれに限らず多種多
様な自動走行移動車に適用できる。例えば、床面に敷設
された誘導ラインに沿って走行する移動車のバッテリー
交換設備に適用する場合で、バッテリー保管棚のバッテ
リー充電用収納部か仮置台より上方に位置する場合てあ
っても実施例と同様に降式移載装置と中継（旋回式）移
載装置とのコンビネーションによってバッテリー交換を
合理的に速く行うことかできる。

中継移載装置としては、上記実施例に示した旋回式移載
装置に限らず、要するに一対のバッテリー支持具を備え
、移動体に搭載されたバラテリーと仮置台に置かれたバ
ッテリーを同時に入れ換えることかできればよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すか、該記入により本発明は添付図面の構成
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

各図面は本発明に係るバッテリー交換設備の実施例を示
し、第１図は移動体、案内レール、中継移載装置、昇降
式移載装置、及びバッテリー保管棚の要部構造を示す側
断面図、第２図は同じく平面図、第３図は中継移載装置
のバッテリー支持部の構造を示す断面図、第４図はバッ
テリー支持部の駆動構造及び、バッテリー接続構造を示
す断面図、第５図は移動体、案内レール、及び中継移載
装置の要部を移動体の側面からみた断面図、第６図はバ
ッテリーの概略構造を示す平面図、第７図は移動体のバ
ッテリー搭載部と荷物積載部との関係を示す概略図、第
８図は搬送設備全体の一部分を示す平面図である。 （Ａ）・・・・・・移動体、（ＢＴ１）、　（ＢＴ２）
・・・・・・バッテリー（Ｃ）・・・・・バッテリー充
電用収納部、（ＣＲ１）・・・・・・昇降式移載装置、
（ＣＲ２）・・・・・・中継移載装置、（Ｒ）・・・・
・・バッテリー保管棚、（Ｔ）・・・・・仮置台、（３
）、　（１１）・・・・・バッテリー支持具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数のバッテリー充電用収納部（Ｃ）を上下方向に並
   べて備えるバッテリー保管棚（Ｒ）に収納された充電済
   のバッテリー（ＢＴ２）と、所定位置に停止している移
   動体（Ａ）に搭載されたバッテリー（ＢＴ１）とを交換
   するためのバッテリー交換設備であって、 前記移動体（Ａ）が停止する所定位置に対応させて設け
   られた仮置台（Ｔ）と、 前記各バッテリー充電用収納部（Ｃ）と前記仮置台（Ｔ
   ）との間でバッテリーを移載すべく、前記各バッテリー
   充電用収納部（Ｃ）に沿って駆動昇降自在な一つのバッ
   テリー支持具（３）を備えた昇降式移載装置（ＣＲ１）
   と、 前記移動体（Ａ）に搭載されたバッテリー（ＢＴ１）の
   前記仮置台（Ｔ）への移載及び前記仮置台（Ｔ）に置か
   れた充電済のバッテリー（ＢＴ２）の前記移動体（Ａ）
   への移載を同時又は略同時に行うべく、一対のバッテリ
   ー支持具（１１）を備えた中継移載装置（ＣＲ２） とから構成されているバッテリー交換設備。