KR101739102B1 - 이송차량 배터리 관리장치 - Google Patents

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KR101739102B1
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Abstract

본 발명은 이송차량 배터리 관리장치에 관한 것으로, 본 발명은 이송차량의 배터리를 보관하고 충전시키는 배터리 저장부; 및 배터리를 파지하여 이동가능하고, 이송차량에 장착된 배터리와 상기 배터리 저장부에 보관된 배터리를 교환가능한 배터리 이송부를 포함하며, 상기 배터리 이송부는 회전가능할 수 있다.
본 발명은 센서를 통해 이송차량이 미리 정해진 위치에 정차하여 배터리가 교환되므로, 이송차량과 배터리 저장부의 불필요한 움직임이 방지되어 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 그리고 본 발명은 전자석을 통해 배터리를 파지하므로 배리를 원할하게 이적재가 가능하다.

Description

이송차량 배터리 관리장치{Apparatus for Managing Battery of Automated Guided Vehicle}
본 발명은 배터리 관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이송차량 배터리 관리장치에 관한 것이다.
일반적으로 무인운반차량은 한국산업표준에서 몸체에 수동 또는 자동으로 화물을 적재하여 지시된 장소까지 자동 주행하며, 수동 또는 자동으로 화물을 쌓은 무궤도 차량인 무인운반차(Automatic Guided Vehicle: AGV)와, 수동 또는 자동으로 화물을 상차 또는 하차하는 대차를 견인하여 지시된 장소까지 자동 주행하여 작업을 수행하는 무궤도 차량인 무인견인차(Automatic Guided Tractor)와, 화물 적재용인 포크 등을 상하 작동시키는 마스트를 갖추어 포크등에 화물을 자동 적재하고 지시된 장소까지 자동 주행으로 자동 하역 작업을 하는 무궤도 차량인 무인지게차(automatic guided fork lift truck) 등으로 구분될 수 있으며, 일반적으로 무인운반차량이라고 지칭한다.
상기와 같은 무인운반차는 내부에 수용된 별도의 배터리의 전력을 통해 작동하게 되는데, 배터리의 전력이 모두 소모되어 방전되었을 때 이를 충전하여야 하므로, 충전 도중에 작동이 불가능 하다는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 10-2004-0021264에는 무인운반차량의 충전배터리를 교환하는 방식은 작업장 내에 충전된 배터리가 보관된 배터리교환스테이션(또는 배터리랙)으로 이동하여 무인운반차량에서 방전된 배터리를 인출하고 새로이 충전된 배터리로 교체한 후에 다시 작업을 수행하게 되므로, 배터리 교체 없이 충전하는 방식과 비교하여 무인운반차량의 가동 효율성을 높일 수 있는 무인운반차의 충전 배터리 충전/교환 장치가 공개되어 있다.
하지만 상기와 같은 한국공개특허공보 10-2004-0021264는 배터리를 충전하는 충전대 또는 무인운반차량의 위치에 따라 정렬이 실시되어야 하므로 공간을 효율적으로 이용하기가 어렵다는 문제점이 있다.
또한 배터리를 교환하는 도중 무인운반차량의 전원공급이 중단됨으로써, 새로운 배터리를 통해 전원을 공급받은 후 재부팅하는 시간이 상당하고, 전원공급 중단 전에 사용자에 의해 입력되었던 명령을 다시 입력해야하는 문제점이 있다.
KR 10-2004-0021264 A
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이송차량과 배터리 저장부의 정렬을 위한 이송차량 또는 배터리 저장부의 이동이 필요없는 이송차량 배터리 관리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미리 정해진 위치에 세워진 이송차량의 배터리를 회전가능한 이송부를 통해 보관함으로써, 공간의 이용효율을 높인 이송차량 배터리 관리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리를 직접 파지하지 않고, 전자석을 통해 배터리를 파지하는 배터리 파지부를 구비함으로써 배터리의 파손을 방지하는 이송차량 배터리 관리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 변위센서 또는 레이저센서 등의 각종 센서를 이용하여, 배터리의 위치를 정확하게 파악하여 배터리의 이적재를 원할하게 하고, 배터리의 저장 또는 충전을 빠르고 간편하게 수행할 수 있는 이송차량 배터리 관리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리를 교환시, 보조전원을 통해 이송차량에 전원을 공급함으로써 이송차량이 계속해서 작동가능한 이송차량 배터리 관리장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치는 이송차량의 배터리를 보관하고 충전시키는 배터리 저장부; 및 배터리를 파지하여 이동가능하고, 이송차량에 장착된 배터리와 상기 배터리 저장부에 보관된 배터리를 교환가능한 배터리 이송부를 포함하며, 상기 배터리 이송부는 회전가능할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 저장부는, 이송차량에 전원을 공급할 수 있는 보조전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 이송차량은 보조전원 수신부를 포함하고, 상기 보조전원 공급부는, 상기 보조 전원 수신부와 대응하는 위치에 배치되며, y축을 따라 슬라이딩하여 상기 보조 전원 수신부와 접촉함으로써 상기 이송차량에 전원을 공급하는 보조전원 공급단자를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 보조전원 수신부는, 위치측정부; 및 보조전원 수신단자를 포함하고, 상기 보조전원 공급부는 상기 위치측정부와 대응하여 작동하는 레이저센서를 포함하며, 상기 보조전원 공급단자는 상기 보조전원 수신단자와 접촉할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 이송부는, x축, y축, z축으로 이동가능하며 xy 평면상에서 회전가능할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 이송부는, y축을 따라 왕복운동가능한 제1슬라이딩부; x축을 따라 왕복운동가능한 제2슬라이딩부; z축을 따라 왕복운동가능한 제3슬라이딩부; xy 평면상에서 회전가능한 회전체; 및 상기 제1슬라이딩부, 제2슬라이딩부, 제3슬라이딩부 및 회전체와 연결되며 상기 배터리를 파지하는 배터리 파지부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 이송부는, 베이스; 상기 베이스의 상부에 위치하는 제1슬라이딩부; 상기 제1슬라이딩부의 상부에 위치하는 제2슬라이딩부; 상기 제2슬라이딩부의 상부에 위치하는 회전체; 상기 회전체의 상부에 위치하여 상기 회전체가 회전함에 따라 회전하는 배터리 파지부; 및 상기 베이스의 일측에 위치하는 제3슬라이딩부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 제3슬라이딩부는 벨트에 의해 z축을 따라 왕복운동할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 배터리의 일면에는 파지를 위한 전자석 밀착부가 구비되고, 상기 배터리 파지부는, 상판; 상기 상판에 이동가능하게 결합되며, 상기 전자석 밀착부와 전자기적인 작용을 하는 전자석이 구비된 전자석부; 및 상기 전자석부의 하측에 위치하며, 배터리가 안착되는 하판을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 상판은 파지되는 배터리의 길이방향을 따라 형성된 슬라이딩홈을 포함하고, 상기 전자석부는 상기 상판의 슬라이딩홈을 따라 왕복운동하는 전자석 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 전자석부는 상기 전자석 지지부에 복수 개의 전자석이 상기 전자석 밀착부를 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 전자석부는 상기 전자석 지지부와 전자석 사이에 배터리와 전자석이 접촉할 때 충격을 흡수하는 완충부재가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 전자석부는 상기 전자석 밀착부와의 거리를 측정하는 변위센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 하판은 상부에 배터리가 이동하며 마찰을 줄여주는 복수 개의 롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 하판은, 일측에 배치되어 이송차량의 위치를 감지하는 레이저센서; 및 직선상에서 이송차량의 비틀어진 값을 측정하는 변위센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 저장부는 복수 개의 층을 이루고, 각 층의 바닥면에는 보관되는 배터리를 안내하는 레일을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 레일은 보관되는 배터리와의 마찰을 줄이는 롤러를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 저장부는, 상기 레일의 외측방향 끝단에 위치하며, 보관되는 배터리의 이동을 제한하는 스토퍼가 설치된 벽을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리에는 전원공급이 가능한 단자를 포함하고, 상기 벽에는 배터리에 형성된 단자와 대응하는 위치에 배치되고, 배터리의 단자에 삽입되어 보관되는 배터리를 충전하는 충전단자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치에 있어서, 상기 배터리 저장부는, 상기 레일의 내측방향 끝단에 위치하며, 보관된 배터리의 이탈을 방지하는 클램프를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 센서를 통해 이송차량이 미리 정해진 위치에 정차하여 배터리가 교환되므로, 이송차량과 배터리 저장부의 불필요한 움직임이 방지되어 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 그리고 본 발명은 전자석을 통해 배터리를 파지하므로 배리를 원할하게 이적재가 가능하다.
또한 본 발명은 이송차량에 계속적인 전원공급이 가능하므로, 배터리를 교환하더라도 이송차량은 작동이 중단되지 않고, 이로 인해 재부팅의 시간을 절약할 수 있으며, 작동 중단 전에 입력된 명령을 새로이 입력받을 필요가 없다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량이 배치된 이송차량 배터리 관리장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 이송차량에 수용되어 있는 배터리의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 이송부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 이송부의 회전 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치 중 배터리 이송부의 전자석부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치 중 배터리 이송부의 배터리 파지부의 하판 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 저장부 내부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 저장부의 레일을 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 이송부의 움직임을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 보조전원 공급부가 배터리 저장부에 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치 중 보조전원 공급부의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치 중 보조전원 공급부의 저면 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1 , 제2 , A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량(10)이 배치된 이송차량 배터리 관리장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예는 이송차량(10)과 배터리 저장부(30)를 포함하고, 이송차량(10)에는 배터리(20)가 수용되며, 이송차량에 배터리(20)로부터 전력이 공급되고, 배터리 저장부(30)는 이송차량(10)에 수용되어 사용될 배터리(20)를 저장하여 보관한다. 또한 후술하겠지만 배터리 저장부(30)는 배터리(20)를 충전할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 이송차량(10)에 수용된 배터리(20)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리(20)는 직육면체의 형상을 이룬다. 이송차량(10)은 케이스(미부호)가 마련되고, 상기 케이스의 후면 일부에는 개구부(미부호)가 형성되며, 상기 케이스의 내부에 배터리(20)를 수용하도록, 상기 개구부와 연통되는 수용부(미부호)가 형성되어 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 수용부에는 배터리(20)가 용이하게 수용될 수 있도록, 레일(미도시), 롤러(미도시), 지지대(미도시) 등의 다양한 부재가 설치될 수 있다.
또한 상기 케이스의 개구부 주변에는 후술하는 변위센서(733) 및 레이저센서(732, 820)와 상호 작용하여 이송차량(10)의 위치를 결정하는 위치측정부(11, 12, 13)가 복수 개 마련될 수 있다. 이때, 위치측정부(11, 12, 13)는 변위센서(733) 또는 레이저센서(732, 820)와 각각 상호 작용이 가능하여 이송차량(10)의 위치를 조절하여 결정할 수 있다면, 상기 케이스의 어느 곳이라도 배치가 가능하다.
이에 더하여, 상기 케이스의 어느 일부에는 후술하는 보조전원 공급부(800)로부터 전원을 공급받을 수 있도록 보조전원 수신부(14)가 마련된다. 위치측정부(13)는 후술하는 보조전원 공급부(800)의 레이저센서(820)와 대응하는 위치에 마련되고, 상기 케이스는 보조전원 공급단자(810)와 접촉하는 보조전원 수신단자(15)가 마련된다. 따라서 이송차량(10)은 보조전원 공급부(800)로부터 보조전원 수신부(14)를 통해 전원을 공급받을 수 있으므로, 상기 수용부로부터 배터리(20)가 분리되더라도 전력이 계속 공급되어 작동이 멈추지 않는다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치는 배터리(20)를 저장하고 보관하는 배터리 저장부(30)를 포함한다. 배터리 저장부(30)는 보관된 배터리(20)를 충전시키도록 충전단자(35)가 마련될 수 있다. 배터리 저장부(30)는 배터리(20)의 효율적인 공간 배치를 위하여 복수 개의 층이 형성될 수 있고, 상기 층의 개수는 사용자의 의도에 따를 수 있으며 어느 하나로 한정하지 않는다. 또한 상기 복수 개의 층 각각은 배터리(20)를 복수 개 수용가능하다. 배터리 저장부(30) 내부에는 배터리 이송부(100)가 이동가능하도록 수용된다. 배터리 이송부(100)는 배터리 저장부(30) 내부의 일측에 위치하여 배터리(20)를 파지하여 이동가능하고, 이송차량(10)에 장착된 배터리(20)와 배터리 저장부(30)에 보관된 배터리(20)를 파지하여 이동시킴으로써 상호 교환시킬 수 있다. 다시 말하면, 배터리 저장부(30) 내부의 공간은 도면에 도시된 것처럼 x축, y축, z축을 기준으로 설명될 수 있고, 배터리 이송부(100)는 x축, y축, z축 각각의 방향으로 배터리(20)를 파지하여 이동시킬 수 있다. 그리고 배터리 이송부(100)는 xy평면상에서 회전이 가능하다. 즉, 배터리 이송부(100)는 사용자의 의도에 따라 배터리 저장부(30) 내부의 미리 정해진 층의 높이에 대응하도록 z축을 따라 이동가능하며, 해당 층의 높이에 도달한 후 y축을 따라 이동가능하고, 그 후 x축을 따라 배터리(20)를 이동시킴으로써 배터리(20)는 교환될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 이송부(100)를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 이송부(100)의 회전 모습을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리 이송부(100)는 베이스(200)와 제1 슬라이딩부(300), 제2 슬라이딩부(400), 제3 슬라이딩부(500), 회전체(600) 및 배터리 파지부(700)를 포함할 수 있다. 이하, 제1 슬라이딩부(300)와 제2 슬라이딩부(400), 제3 슬라이딩부(500), 회전체(600) 및 배터리 파지부(700) 등 본 발명의 구성들 사이에는 서보모터(미부호) 등과 같은 구성들이 존재하여 각 구성들을 구동시킨다고 이해되어야 할 것이다.
베이스(200)는 xy평면 즉, 바닥과 평행하게 배치된다.
제1 슬라이딩부(300)는 베이스(200)의 상부에 위치하고, y축을 따라 즉, 바닥과 평행하게 왕복운동이 가능하다.
제2 슬라이딩부(400)는 제1 슬라이딩부(300)의 상부에 위치하고, x축을 따라 즉, 바닥과 평행하게 상기 y축과 직교하는 방향으로 왕복운동이 가능하다.
회전체(600)는 제2 슬라이딩부(400)의 상부에 위치하고, 후술하는 배터리 파지부(700)를 xy평면 상 즉, 바닥면과 평행하게 회전시킬 수 있다.
배터리 파지부(700)는 회전체(600)의 상부에 위치하고, 배터리(20)를 파지가능하며, 회전체(600)에 의해 xy평면상 즉, 바닥과 평행하게 회전가능하다.
제3 슬라이딩부(500)는 베이스(200)의 일측에 위치하고, 배터리 저장부(30)의 내부에 마련되어 구동되는 벨트(110)에 의해 z축을 따라 즉, 상하로 왕복운동이 가능하다. 다시 말하면, 베이스(200)는 길이방향으로 y축 상의 일단은 이송차량을 향하고, 베이스(200)의 y축 상의 타단에는 제3 슬라이딩부(500)가 배치된다. 제3 슬라이딩부(500)는 배터리 이송부(100)가 상하로 왕복운동하면서 배터리 이송부(100)를 지지가능하도록 베이스(200)의 폭방향의 가장자리까지 연장되어 배치될 수 있다. 이때, 도면에 도시하지 않았지만, 벨트(110)가 회전되어 배터리 이송부(100)가 상하로 왕복운동 하도록 롤러(미도시)와 구동부(미도시) 등과 같은 이송부재가 마련될 수 있는 것은 당연하다.
도 5를 참조하면, 배터리 파지부(700)는 xy평면상에서 회전이 가능하다. 다시 말하면 회전체(600)가 xy평면상에서 사용자의 의도에 따라 또는 미리 정해진 설정에 의해 미리 정해진 각도만큼 회전함에 따라 배터리 파지부(700) 역시 xy평면상에서 회전하게 된다. 이때, 회전체(600)의 회전량과 배터리 파지부(700)의 회전량을 기어비 등에 의해 조절할 수 있으나, 특별히 한정하지 않는다.
도 4 내지 도 5를 다시 참조하면, 배터리 이송부(100)는 배터리 파지부(700)를 포함하고, 배터리 파지부(700)는 상판(710)과 전자석부(720) 및 하판(730)을 포함한다.
배터리 파지부(700)는 회전체(600)의 상부에 배치되고, 하판(730)이 회전체(600)의 회전에 따라 배터리 파지부(700)는 회전체(600)와 연동하며 화전가능하다. 하판(730)의 상부에는 배터리(20)가 놓여지며, 배터리(20)의 상부에는 상판(710)이 배치되고, 상판(710)은 배터리(20)를 감싸는 형상으로 하판(730)의 측부 가장자리와 연장된다. 상판(710)에는 하판(730)과 마주보는 면에 길이방향 즉, y축방향으로 슬라이딩 홈(711)이 형성된다. 전자석부(720)는 일부가 슬라이딩 홈(711)에 삽입되어 슬라이딩 홈(711)을 따라 y축 방향으로 왕복운동가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 전자석부(720)를 나타낸 도면이다.
전자석부(720)는 이송차량(10)에 수용된 배터리 또는 배터리 저장부(30)에 보관된 배터리(20)의 일면에 위치한 전자석 밀착부(21)와 상호 전자기적인 작용에 의해 배터리(20)를 끌어당겨 배터리 파지부(700)에 파지시킨다. 도 6을 참조하면, 전자석부(720)는 전자석(721)과 전자석 지지부(722), 변위센서(723) 및 완충부재(724)를 포함할 수 있다.
배터리(20)의 일면에는 배터리(20)의 파지를 위한 전자석 밀착부(21)가 준비되고(도 3 참조), 전자석(721)은 전자석 지지부(722)의 하부에 결합되어 전자석 밀착부(21)를 향하여 돌출되며, 전자석(721)과 전자석 밀착부(21)는 상호 전자기력에 의해 접촉할 수 있다. 전자석 밀착부(21)는 전자석(721)과 접촉을 통해 부착되어 배터리 파지부(700)에 파지되도록 금속재질로 형성될 수 있다. 이때, 전자석(721)은 사용자의 의도에 따라 복수 개가 마련될 수 있다. 또한 전자석(721)은 배터리(20)와 접촉이 필요할 경우에만 전류를 공급할 수 있다. 따라서 전자석(721)은 배터리(20)와 접촉이 필요없을 경우 전류가 공급되지 않고, 전자기력은 발생되지 않는다.
전자석 지지부(722)의 상부는 상판(710)의 슬라이딩 홈(711)에 삽입되고, 전자석 지지부(722)는 서보모터(미부호)에 의해 슬라이딩 홈(711)을 따라 왕복운동가능하다. 이때, 전자석 지지부(722)가 슬라이딩 홈(711)으로부터 이탈이 방지되도록 별도의 이탈방지부재(미도시)가 마련될 수 있고, 상기 이탈방지부재의 형태나 구조 등은 특별히 어느 하나로 한정하지 않는다.
그리고 전자석부(720)는 전자석 지지부(722)와 전자석(721) 사이에 배터리(20)와 전자석(721)이 접촉할 때 충격을 흡수하도록 완충부재(724)가 구비될 수 있다. 도면에는 완충부재(724)는 용수철인 것으로 도시되었으나, 이에 한정하지 않고 전자석(721)과 배터리(20)가 부딪히는 충격을 흡수할 수 있다면 어느 구성이라도 본 발명에 적용가능하다.
또한 전자석부(720)는 변위센서(723)를 포함할 수 있다. 변위센서(723)는 배터리(20)의 전자석 밀착부(21)와의 거리를 측정하도록 배터리(20)를 향하여 전자석 지지부(722)에 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 파지부(700)의 하판 일부를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 파지부(700)는 하판(730)을 포함할 수 있고, 하판(730)은 상부에 배터리(20)의 안착이 용이하도록 마찰을 줄여주는 롤러(731)가 구비될 수 있다. 그리고 롤러(731)을 포함하는 레일(미부호)이 구비될 수 있다. 하판(730)의 배터리(20)를 향한 끝단의 하부에는 레이저센서(732)와 변위센서(733)가 마련될 수 있다. 이때, 레이저센서(732)와 변위센서(733)는 이송차량(10)에 마련된 위치측정부(11, 12)에 각각 대응하도록 배치될 수 있다. 레이저센서(732)는 위치측정부(12)와 상호 작용하여 이송차량(10)의 위치를 감지할 수 있고, 변위센서(733)는 위치측정부(11)와 상호 작용하여 직선상에서 이송차량(10)의 비틀어진 값을 측정할 수 있다.
하판(730)은 누름부재(734)를 더 포함할 수 있고, 누름부재(734)는 후술하는 클램프(36)와 대응되도록 배치되며, 클램프(36)의 배터리(20) 클램핑(clamping)을 언클램핑(unclamping)으로 변환시킬 수 있다. 즉, 누름부재(734)가 클램프(36)를 하방으로 가압하여 배터리(20)의 잠금을 해제하면, 배터리(20)는 배터리 파지부(700)와 후술하는 배터리 저장부(30) 사이에서 이동이 가능하다. 이에 더하여 설명하면, 하판(730)이 x축 방향으로 이동할 때, 누름부재(734)는 하면 일부가 경사져 있으므로 클램프(36)를 하방으로 가압할 수 있다.
한편, 이송차량(10)에 수용된 배터리(20)가 외부로 이탈되지 않고 지지되도록 클램프(미부호)가 더 포함될 수 있고(도 1 참조), 이송차량(10)에 수용된 배터리(20)를 이탈시키거나 이송차량(10)에 배터리(20)를 수용시키고자 할 때, 누름부재(734)가 이송차량(10)의 클램프(미부호)와 대응하여 상기 클램프를 하방으로 가압할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 저장부(30) 내부를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 저장부(30)의 레일(31)을 나타낸 도면이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 배터리 저장부(30)는 복수의 층이 이루어질 수 있고, 각 층의 바닥면에는 배터리(20)가 보관되도록 안내하는 레일(31)이 설치되어 있다. 레일(31)은 각 층에 복수 개가 설치될 수 있고, 이에 따라 배터리 저장부(30)의 각 층에는 배터리(20)가 복수 개가 보관될 수 있다. 각각의 레일(31)은 롤러(32)를 복수 개 포함할 수 있으며, 롤러(32)는 배터리(20)가 레일(31)을 따라 이동될 때 마찰을 줄일 수 있다.
배터리 저장부(30)는 스토퍼(34)가 설치된 벽(33)을 포함할 수 있다. 스토퍼(34)는 보관되는 배터리(20)의 이동을 제한한다. 즉, 배터리 이송부(100)로부터 배터리 저장부(30)로 이동되는 배터리(20)는 벽(33)에 의해 배터리 저장부(30)에서 이탈되는 것이 방지되고, 스토퍼(34)는 배터리(20)와 벽(33)이 충돌하는 것을 방지한다.
배터리 저장부(30)는 충전단자(35)를 포함할 수 있다. 배터리(20)에는 전원공급이 가능하도록 단자(22)가 함몰되어 마련되고, 배터리 저장부(30)에는 단자(22)와 대응하는 위치에 충전단자(35)가 돌출되어 마련되며, 충전단자(35)가 단자(35)에 삽입되어 접촉함으로써 전기적으로 연결된다. 물론 단자(22)가 돌출되고, 충전단자(35)가 함몰되는 것도 가능하고, 어느 하나로 한정하지 않는다. 또한 충전단자(35)는 벽(33)에 설치되는 것이 바람직하다. 따라서 배터리 저장부(30)에 저장된 배터리(20)는 전원이 공급됨에 따라 단자(22)와 충전단자(35)의 전기적 연결에 의해 충전이 가능하다.
배터리 저장부(30)는 레일(31)의 내측방향 끝단에 클램프(36)를 더 포함할 수 있다. 클램프(36)는 배터리 저장부(30)에 보관된 배터리(20)의 이탈을 방지한다. 배터리 이송부(100)에 의해 배터리(20)가 레일(31)의 상부로 이동되거나, 배터리 저장부(30)에 보관된 배터리(20)의 인출시, 배터리 이송부(100)의 끝단 즉, 하판(730)에 배치된 누름부재(734)가 클램프(36)를 눌러 클램핑을 언클램핑으로 변환시키고, 배터리(20)는 배터리 이송부(100)와 배터리 저장부(30)의 레일(31) 상부에서 이동이 가능하다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 보조전원 공급부(800)가 배터리 저장부(30)에 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2와 도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치는 보조전원 공급부(800)를 포함할 수 있다. 보조전원 공급부(800)는 이송차량(10)의 배터리(20) 교환시, 이송차량(10)에 보조적으로 전원을 공급하는 것으로, 이송차량(10)의 작동 중단을 방지할 수 있다. 이송차량(10)의 일측에는 보조전원 수신부(14)가 형성되고, 배터리 저장부(30)의 일측에는 보조전원 수신부(14)에 대응하는 위치에 보조전원 공급부(800)가 형성될 수 있다. 다시 말하면, 보조전원 수신부(14)는 위치측정부(13)와 보조전원 수신단자(15)를 포함하고, 보조전원 공급부(800)는 보조전원 공급단자(810)와 레이저센서(820)를 포함한다. 보조전원 공급단자(810)와 보조전원 수신단자(15)는 서로 대응하며 선택적으로 접촉가능하다. 레이저센서(820)는 위치측정부(13)와 상호 작용함으로써, 보조전원 공급부(800)는 보조전원 수신부(14)와 대응하도록 위치가 결정 및 조절될 수 있다. 즉, 보조전원 공급단자(810)는 보조전원 수신단자(15)와 대응하도록 위치가 결정되고, 보조전원 공급부(800)는 이송차량(10)의 보조전원 수신부(14)를 향하여 즉, y축 방향으로 슬라이딩함으로써 보조전원 공급단자(810)와 보조전원 수신단자(15)는 접촉하며 전기적으로 연결된다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치 중 보조전원 공급부의 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치 중 보조전원 공급부의 저면 사시도이다.
도 13과 도 14를 참조하면, 보조전원 공급부(800)는 지지판(830)과 체인(840), 체인 안착부(850), 서보모터(860) 및 브레이크모터(870)를 더 포함할 수 있다. 보조전원 공급단자(810)는 y축 방향으로 슬라이딩 가능하다. 예컨대, 보조전원 공급단자(810)는 지지판(830)에 결합되고, 지지판(830)은 체인(840)을 통해 y축 방향으로 슬라이딩하게 된다. 지지판(830)의 일측에는 체인 안착부(860)가 배치되고, 체인 안착부(860)에 체인(840)의 일부가 안착되며, 체인(840)의 양단은 보조전원 공급부(800)가 y축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 보조전원 공급부(800)에 고정된다. 보조전원 공급부(800)는 배터리 저장부(30)와 결합부재(미부호)에 의해 슬라이딩 가능하도록 결합되고, x축 또는 y축 방향으로 슬라이딩 가능하다. 이때, 보조전원 공급부(800)는 서보모터(860) 또는 브레이크모터(870) 등의 구성을 더 구비하므로, 슬라이딩을 통한 이동과 멈춤이 가능하다.
이하에서는 상기에서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 작동과정을 설명한다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 이송차량 배터리 관리장치의 배터리 이송부(100)의 움직임을 나타낸 도면이다.
먼저, 이송차량(10)이 수용하는 배터리(20)의 전력 충전량이 미리 정해진 용량보다 적다고 판단되면, 이송차량(10)은 배터리 저장부(30)의 전면으로 이동하여 내부에 수용된 배터리(20)가 인출 가능하게 세워진다.
이때, 배터리 저장부(30)의 하측 어느 일부에 배치된 보조전원 공급부(800)의 레이저센서(820)와 위치측정부(13)의 상호작용을 통해 이송차량(10) 또는 보조전원 공급부(800)의 위치를 결정한다. 즉, 보조전원 공급단자(810)와 보조전원 수신단자(15)가 서로 대응하도록 보조전원 공급부(800)는 x축 방향으로 위치조절된다.
이후, 보조전원 공급부(800)는 이송차량(10)의 보조전원 수신부(14) 방향 즉, y축 방향으로 전진하여 보조전원 공급단자(810)와 보조전원 수신단자(15)는 서로 접촉되어 전기적으로 연결되고, 이송차량(10)은 보조전원 공급부(800)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 이로써, 이송차량은 수용부(미도시)로부터 배터리(20)를 인출하여도 작동을 멈추지 않을 수 있다.
그리고 배터리 저장부(30)에 포함되어 있는 배터리 이송부(100)의 레이저센서(732)와 이송차량(10)의 위치측정부(12)의 상호작용을 통해 x축과 z축 상의 위치 값을 측정하고, 배터리 이송부(100)의 변위센서(733)와 위치측정부(11)의 상호작용을 통해 이송차량(10)과 배터리 이송부(100)의 y축의 직선상에서 틀어진 값을 측정한다. 그 후 상기 값들을 통해 배터리 이송부(100)는 이송차량(10)을 향해 전진하게 된다. 다시 말하면, 제1 슬라이딩부(300)가 이송차량(10)을 향해 전진하게 된다. 이때, 배터리 이송부(100)의 변위센서(723)와 전자석 밀착부(21)의 상호작용을 통해 거리를 측정하고 그 값에 따라 배터리 이송부(100)는 이송차량(10)을 향해 전진한다. 또한 하판(730)의 누름부재(734)는 이송차량(10)의 클램프(미부호)를 가압하여 상기 클램프가 배터리(20)를 지지하는 것을 해제하므로 배터리(20)는 인출가능해진다.
배터리 이송부(100)의 전자석부(720)를 전진시켜 전자석(721)과 전자석 밀착부(21)를 접촉시키고 자력으로 배터리(20)와 배터리 이송부(100)가 서로 분리되지 않도록 전자석(721)을 작동시킨 후, 배터리 파지부(700)에 배터리(20)를 파지시키며, 전자석부(720)를 배터리 저장부(30)의 내측을 향하여 이동시킨다.
이후, 배터리 저장부(30)는 내부에 배터리(20)가 비어있는 장소를 선택하여 움직인다. 예컨대, 벨트(110)에 의해 배터리 저장부(30)가 z축을 따라 이동되며, 배터리 저장부(30)가 미리 정해진 z축 상의 위치 즉, 배터리(20)가 비어있는 장소에 도달하면, 회전체(600)를 회전시킴으로써 배터리 파지부(700)를 회전시킨다.
그리고 제2 슬라이딩부(400)가 x축 상으로 슬라이딩하여 배터리 저장부(30)의 레일(31)과 맞닿으며 배터리 파지부(700)에 파지된 배터리(20)가 이송가능하게 된다. 이때, 배터리 저장부(30)의 클램프(36)는 누름부재(734)에 가압됨으로써 눌리게 되어, 배터리 파지부(700)에 파지된 배터리(20)는 배터리 저장부(30)의 레일(31) 상으로 이송가능하다. 제2 슬라이딩부(400)가 레일(31)과 맞닿은 상태에서 전자석부(720)는 배터리 파지부(700)의 상판(710)에 형성된 슬라이딩 홈(711)을 따라 이동하게 된다. 결과적으로 배터리(20)는 레일(31)의 끝까지 이동하게 되고, 벽(33)에 설치된 스토퍼(34)에 의해 이동이 멈추게 되며, 벽(33)에 설치된 충전단자(35)가 배터리(20)의 단자(22)에 삽입됨으로써 배터리(20)에 전력이 충전된다.
다음으로, 전자석부(720)는 배터리(20)의 전자석 밀착부(21)와의 접촉을 해제하고 x축 상에서 다시 원위치 되며, 배터리 이송부(100)는 전력이 충전된 배터리(20)가 있는 위치로 x축 또는 z축 상에서 이동하게 된다. 이때, 다시 제2 슬라이딩부(400)가 x축 상으로 슬라이딩하여 배터리 저장부(30)의 레일(31)과 맞닿으며 누름부재(734)에 의해 클램프(36)가 눌리게 되고, 전자석부(720)는 x축 상으로 슬라이딩하여 배터리(20)의 전자석 밀착부(21)와 접촉하며, 자력이 발생함에 따라 배터리(20)와 전자석 밀착부(21)는 서로 부착된다. 이후, 배터리(20)는 배터리 파지부(700)에 파지되고, 전자석부(720)가 원위치 되면서 배터리(20)의 단자(22)와 충전단자(35)는 서로 분리되며, 제2 슬라이딩부(400) 역시 원위치된다.
그리고, 회전체(600)의 회전과 제3 슬라이딩부(500)의 z축 상의 이동으로 배터리 이송부(100)는 이송차량(10)의 배터리 수용부(미도시)의 높이에 맞추어진다. 제1 슬라이딩부(300)가 이송차량(10)을 향해 전진하여 이송차량(10) 내부의 레일(미도시)과 맞닿게 되고, 누름부재(734)가 이송차량(10)의 클램프(미부호)를 가압하며, 전자석부(720)가 이송차량(10)을 향해 전진하여 배터리(20)가 상기 배터리 수용부에 수용된다.
상기 배터리 수용부에 수용된 배터리(20)로부터 이송차량(10)에 전원이 공급되면, 보조전원 공급부(800)는 이송차량(10)과 멀어지는 방향으로 슬라이딩하고, 보조전원 공급단자(810)와 보조전원 수신단자(15)의 접촉 즉, 전기적인 연결이 해제됨으로써, 이송차량(10)은 전원 공급이 중단되지 않은 채 계속적인 구동이 가능하다.
이후 전자석(721)과 전자석 밀착부(21)의 접촉을 해제하고 제1 슬라이딩부(300)와 전자석부(720)는 원위치된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이송차량 배터리 관리장치를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 이송차량 11, 12, 13: 위치측정부
14 : 보조전원 수신부 15 : 보조전원 수신단자
20 : 배터리 21 : 전자석 밀착부
22 : 단자 30 : 배터리 저장부
31 : 레일 32 : 롤러
33 : 벽 34 : 스토퍼
35 : 충전단자 36 : 클램프
100 : 배터리 이송부 110 : 벨트
200 : 베이스 300 : 제1 슬라이딩부
400 : 제2 슬라이딩부 500 : 제3 슬라이딩부
600 : 회전체 700 : 배터리 파지부
710 : 상판 711 : 슬라이딩 홈
720 : 전자석부 721 : 전자석
722 : 전자석 지지부 723 : 변위센서
724 : 완충부재 730 : 하판
731 : 롤러 732 : 레이저센서
733 : 변위센서 734 : 누름부재
800 : 보조전원 공급부 810 : 보조전원 공급단자
820 : 레이저센서 830 : 지지판
840 : 체인 850 : 체인 안착부
860 : 서보모터 870 : 브레이크모터

Claims (20)

  1. 이송차량의 배터리를 보관하고 충전시키는 배터리 저장부; 및
    배터리를 파지하여 x축, y축, z축으로 이동가능하고, xy 평면상에서 회전가능하며, 이송차량에 장착된 배터리와 상기 배터리 저장부에 보관된 배터리를 교환가능한 배터리 이송부를 포함하며,
    상기 배터리 이송부는,
    베이스;
    상기 베이스의 상부에 위치하고 y축을 따라 왕복운동가능한 제1슬라이딩부;
    상기 제1슬라이딩부의 상부에 위치하고 x축을 따라 왕복운동가능한 제2슬라이딩부;
    상기 베이스의 일측에 위치하고 z축을 따라 왕복운동가능한 제3슬라이딩부;
    상기 제2슬라이딩부의 상부에 위치하고 xy 평면상에서 회전가능한 회전체; 및
    상기 회전체의 상부에 위치하여 상기 회전체가 회전함에 따라 회전하고 상기 제1슬라이딩부, 제2슬라이딩부, 제3슬라이딩부 및 회전체와 연결되며 상기 배터리를 파지하는 배터리 파지부를 포함하고,
    배터리의 일면에는 파지를 위한 전자석 밀착부가 구비되며,
    상기 배터리 파지부는,
    파지되는 배터리의 길이방향을 따라 슬라이딩 홈이 형성된 상판;
    상기 상판에 이동가능하게 결합되며, 상기 전자석 밀착부와 전자기적인 작용을 하는 전자석과, 상기 상판의 슬라이딩 홈을 따라 왕복운동하는 전자석 지지부 및 상기 전자석 지지부와 상기 전자석 사이에 배터리와 전자석이 접촉할 때 충격을 흡수하는 완충부재를 포함하는 전자석부; 및
    상기 전자석부의 하측에 위치하며, 배터리가 안착되는 하판;
    을 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 저장부는, 이송차량에 전원을 공급할 수 있는 보조전원 공급부를 더 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이송차량은 보조전원 수신부를 포함하고,
    상기 보조전원 공급부는,
    상기 보조전원 수신부와 대응하는 위치에 배치되며, y축을 따라 슬라이딩하여 상기 보조전원 수신부와 접촉함으로써 상기 이송차량에 전원을 공급하는 보조전원 공급단자를 더 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조전원 수신부는,
    위치측정부; 및
    보조전원 수신단자를 포함하고,
    상기 보조전원 공급부는 상기 위치측정부와 대응하여 작동하는 레이저센서를 포함하며,
    상기 보조전원 공급단자는 상기 보조전원 수신단자와 접촉하는 이송차량 배터리 관리장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3슬라이딩부는 벨트에 의해 z축을 따라 왕복운동하는 이송차량 배터리 관리장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전자석부는 상기 전자석 지지부에 복수 개의 전자석이 상기 전자석 밀착부를 향하도록 배치되는 이송차량 배터리 관리장치.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전자석부는 상기 전자석 밀착부와의 거리를 측정하는 변위센서를 더 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하판은 상부에 배터리가 이동하며 마찰을 줄여주는 복수 개의 롤러를 더 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하판은,
    일측에 배치되어 이송차량의 위치를 감지하는 레이저센서; 및
    직선상에서 이송차량의 비틀어진 값을 측정하는 변위센서를 더 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 저장부는 복수 개의 층을 이루고, 각 층의 바닥면에는 보관되는 배터리를 안내하는 레일을 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 레일은 보관되는 배터리와의 마찰을 줄이는 롤러를 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 배터리 저장부는,
    상기 레일의 외측방향 끝단에 위치하며, 보관되는 배터리의 이동을 제한하는 스토퍼가 설치된 벽을 더 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배터리에는 전원공급이 가능한 단자를 포함하고,
    상기 벽에는 배터리에 형성된 단자와 대응하는 위치에 배치되고, 배터리의 단자에 삽입되어 보관되는 배터리를 충전하는 충전단자를 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
  20. 복수 개의 층을 이루고, 각 층의 바닥면에는 보관되는 배터리를 안내하는 레일과, 상기 레일의 내측방향 끝단에 위치하며 보관된 배터리의 이탈을 방지하는 클램프를 포함하며, 이송차량의 배터리를 보관하고 충전시키는 배터리 저장부; 및
    상기 배터리를 파지하여 이동가능하고, 이송차량에 장착된 배터리와 상기 배터리 저장부에 보관된 배터리를 교환가능하며, 회전가능한 배터리 이송부;를 포함하며,
    상기 배터리 이송부는,
    상기 배터리 이송부가 선택적으로 이동될 때 상기 레일의 길이방향에 대응하여 위치하고, 상기레일의 길이방향을 따라 이동되면서 상기 클램프를 하방으로 가압 또는 가압해제함으로써 상기 배터리 저장부의 배터리 저장공간을 일시적으로 언클램핑할 수 있는 누름부재;
    를 포함하는 이송차량 배터리 관리장치.
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