KR102116413B1 - 무인운반차용 배터리 교체 장치 - Google Patents

무인운반차용 배터리 교체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인운반차의 방전된 배터리를 자동으로 충전 및 교체할 수 있는 무인운반차용 배터리 교체 장치에 관한 것이다.
본 발명의 무인운반차용 배터리 교체 장치는 배터리 출입구를 갖는 본체(100); 상기 본체의 내부에 상하로 배치된 복수의 배터리 충전데크(200); 상기 본체의 내부에 전후로 이동가능하게 설치되어, 무인운반차의 방전된 배터리(B1)를 상기 배터리 출입구를 통해 상기 본체의 내부로 인입시키거나 본체 내부의 완충된 배터리(B2)를 상기 배터리 출입구(110)를 통해 무인운반차로 배출시키는 제1이송유닛(300); 상기 본체의 내부에 승강 가능하게 설치되어, 상기 제1이송유닛이 인입시킨 방전된 배터리를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 완충된 배터리를 상기 배터리 충전데크로부터 인출하여 상기 제1이송유닛측으로 이동시키는 제2이송유닛(400)을 포함하는 것에 있어서, 상기 제1이송유닛(300)은; 상기 본체(100)의 내부에 배터리 출입구를 향해 설치된 제1전후이송레일(310)과, 상기 제1전후이송레일을 따라 이동하는 제1이송블럭(320)과, 상기 제1이송블럭에 설치되어 상기 배터리(B)에 착탈 가능하게 결합되는 제1클램퍼(330)와, 상기 배터리(B)의 후단에 구비되어 상하로 개방된 관통공(C1)을 가진 견인고리(C)와, 상기 제1클램퍼(330)에 구비되어 상기 견인고리(C)의 관통공(C1)에 끼워지는 승강핀(331)로 구성되고, 상기 제2이송유닛(400)은; 상기 본체(100)의 내부에 설치된 상하이송레일(410)과, 상기 상하이송레일을 따라 이동하는 제2이송블럭(420)과, 상기 제2이송블럭에 설치된 교환데크(430)와, 상기 교환데크와 충전데크(200) 사이를 왕복이동하도록 상기 제2이송블럭(420)에 설치되어 상기 교환데크(430)에 놓여진 방전된 배터리(B1)를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 배터리 충전데크에 놓여진 완충된 배터리(B2)를 상기 교환데크(430)로 이송시키는 제2클램퍼(440)와, 상기 제2이송블럭(420)에 설치된 제2전후이송레일(441)과, 상기 제2전후이송레일을 따라 상기 교환데크(430)와 충전데크(220) 사이를 왕복이동하는 제3이송블럭(442)과, 상기 제3이송블럭의 전단과 후단에 각각 설치된 한 쌍의 회동바(443)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

무인운반차용 배터리 교체 장치{Apparatus for replacing a battery of automatic guide vehicle}
본 발명은 무인운반차의 방전된 배터리를 자동으로 충전 및 교체할 수 있는 무인운반차용 배터리 교체 장치에 관한 것이다.
최근 공장 자동화와 더불어 물류자동화의 가속화로 AGV(Automatic Guide Vehicle) 또는 LGV(Laser Guide Vehicle)와 같은 무인운반차의 이용이 활발해지고 있다.
AGV의 경우 자동운반시스템에 의해 바닥에 매설된 유도선을 따라 지정된 위치에 운반물을 이적재한다. 그리고 LGV는 차체에 장착된 레이저 스캐너에서 발사된 레이저빔을 반사체에서 반사되는 각도를 측정하여 자신의 위치를 확인한 후 지정된 위치에 운반물을 이적재한다.
이와 같은 무인운반차의 동력원으로는 충전이 가능한 배터리가 이용되는데, 무인운반차는 배터리가 방전되면 임의의 장소에 마련된 충전소로 이동하여 배터리를 충전해야 한다.
그런데, 종래의 무인운반차는 충전이 완료될 때까지 충전소에서 대기하고 있어야 하므로 배터리 충전하는 동안 무인운반차의 가동효율이 떨어지는 문제점을 안고 있다.
이러한 문제를 해결하고자 최근에는 배터리를 교체할 수 있도록 한 무인운반차가 개발되고 있으나, 이 경우 배터리의 교체를 작업자가 직접 수행해야 하므로 작업성이 불량하다는 또 다른 문제가 발생된다.
KR10-2004-0021264A
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 충전에 따른 무인운반차의 가동효율이 떨어지는 것을 최소화하는 동시에 작업자의 도움없이 자동으로 배터리를 충전 및 교체할 수 있는 무인운반차용 배터리 교체 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 무인운반차용 배터리 교체 장치는 배터리 출입구를 갖는 본체; 상기 본체의 내부에 상하로 배치된 복수의 배터리 충전데크; 상기 본체의 내부에 전후로 이동가능하게 설치되어, 무인운반차의 방전된 배터리를 상기 배터리 출입구를 통해 상기 본체의 내부로 인입시키거나 본체의 내부의 완충된 배터리를 상기 배터리 출입구를 통해 무인운반차로 배출시키는 제1이송유닛; 상기 본체의 내부에 승강 가능하게 설치되어, 상기 제1이송유닛이 인입시킨 방전된 배터리를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 완충된 배터리를 상기 배터리 충전데크로부터 인출하여 상기 제1이송유닛측으로 이동시키는 제2이송유닛을 포함하는 것에 있어서, 상기 제1이송유닛은; 상기 본체의 내부에 배터리 출입구를 향해 설치된 제1전후이송레일과, 상기 제1전후이송레일을 따라 이동하는 제1이송블럭과, 상기 제1이송블럭에 설치되어 상기 배터리에 착탈 가능하게 결합되는 제1클램퍼와, 상기 배터리의 후단에 구비되어 상하로 개방된 관통공을 가진 견인고리와, 상기 제1클램퍼에 구비되어 상기 견인고리의 관통공에 끼워지는 승강핀으로 구성되고, 상기 제2이송유닛은; 상기 본체의 내부에 설치된 상하이송레일과, 상기 상하이송레일을 따라 이동하는 제2이송블럭과, 상기 제2이송블럭에 설치된 교환데크와, 상기 교환데크와 충전데크 사이를 왕복이동하도록 상기 제2이송블럭에 설치되어 상기 교환데크에 놓여진 방전된 배터리를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 배터리 충전데크에 놓여진 완충된 배터리를 상기 교환데크로 이송시키는 제2클램퍼와, 상기 제2이송블럭에 설치된 제2전후이송레일과, 상기 제2전후이송레일을 따라 상기 교환데크와 충전데크 사이를 왕복이동하는 제3이송블럭과, 상기 제3이송블럭의 전단과 후단에 각각 설치된 한 쌍의 회동바로 구성된 것을 특징으로 한다.
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상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무인운반차용 배터리 교체 장치는 제1이송유닛이 배터리 출입구로 방전된 배터리를 인입시키거나 본체의 내부에 완충된 배터리를 상기 배터리 출입구로부터 배출시키고, 제2이송유닛이 제1이송유닛이 인입시킨 방전된 배터리를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 완충된 배터리를 상기 배터리 충전데크로부터 인출하여 상기 제1이송유닛측으로 이동시켜 주도록 구성되어 있기 때문에 여러대의 무인운반차에 대하여 작업자의 도움없이도 배터리 교체 작업을 자동으로 신속하게 수행할 수 있고 이로 인하여 배터리 교체 시간을 단축함으로써 무인 운반차의 작업 효율을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인운반차용 배터리 교체 장치의 외관사시도.
도 2는 본 발명에 따른 무인운반차용 배터리 교체 장치의 내부구조를 나타내는 사시도.
도 3은 도 1의 정단면도.
도 4는 본 발명을 구성하는 제1이송유닛의 사시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 제2이송유닛의 사시도.
도 6 내지 도 8은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도로서, 각각 본 발명에 따른 무인운반차용 배터리 교체 장치를 통해 방전된 배터리가 무인운반차로부터 본체 내부로 인입되는 과정을 순서대로 나타내는 도면.
도 9는 도 1의 정단면도로서, 본 발명에 따른 무인운반차용 배터리 교체 장치를 통해 본체 내부로 인입된 방전된 배터리가 빈 배터리 충전데크로 이동하는 상태를 나타내는 도면.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따른 단면도로서, 본체 내부로 인입된 방전된 배터리가 빈 배터리 충전데크에 인입된 상태를 나타내는 도면.
도 11은 도 1의 정단면도로서, 본 발명에 따른 무인운반차용 배터리 교체 장치를 통해 완충된 배터리가 교환데크로 진입하는 상태를 나타내는 도면.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무인운반차용 배터리 교체 장치는 본체(100)와, 상기 본체(100) 내부에 상하로 배치된 복수의 배터리 충전데크(200)와, 상기 본체(100)의 내부에 전후로 이동가능하게 설치된 제1이송유닛(300)과, 상기 본체(100)의 내부에 승강 가능하게 설치된 제2이송유닛(400)으로 크게 구성된다.
상기 본체(100)는 내부공간을 가진 함체로서, 전면 하부에 배터리 출입구(110)가 형성된다. 상기 배터리 출입구(110)를 통해 무인운반차의 방전된 배터리가 본체(100) 내부로 인입되거나 본체(100) 내부의 완충된 배터리(B2)가 무인운반차로 배출된다.
상기 배터리 충전데크(200)는 본체(100)의 내부에 상하방향으로 복수로 설치된다. 상기 충전유닛(300)은 본체(100) 내부로 인입된 방전된 배터리(B1)의 충전단자와 전기적으로 접촉하여 상기 방전된 배터리(B1)를 충전시킨다.
아울러, 상기 배터리 충전데크(200)는 배터리의 출입이 전방향으로 용이하게 이루어지도록 전방이 개방 형성되어 있고 바닥의 양측에는 배터리의 양측부를 지지해 주는 지지대가 구비된다. 상기 배터리 충전데크(200)의 바닥에는 배터리의 전후이동이 용이하게 이루어지도록 가이드롤러가 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 방전된 배터리(B1)가 본체(100) 내부로 인입되거나 완충된 배터리(B2)가 본체(100)로부터 배출되는 동작들은 모두 본체(100)의 내부에 설치된 제1이송유닛(300)을 통해 이루어진다.
상기 제1이송유닛(300)은 배터리(B)를 전후방향으로 이동시키기 위한 직선이송수단으로서, 상기 본체(100)의 내부에 설치된 제1전후이송레일(310)과, 상기 제1전후이송레일(310)을 따라 이동하는 제1이송블럭(320)과, 상기 배터리에 착탈 가능하게 결합되는 제1클램퍼(330)로 구성될 수 있다.
상기 제1전후이송레일(310)은 배터리 출입구(110)에 대응되도록 전후방향으로 설치된다. 상기 제1이송블럭(320)은 상기 제1전후이송레일(310)을 따라 일정구간을 전후방향으로 왕복이동한다. 이 경우, 상기 제1이송블럭(320)의 구동방식은 엘엠가이드블록의 구동방식과 동일하다.
본 발명에 따르면, 상기 제1이송블럭(320)에는 제1클램퍼(330)가 설치된다.
이 경우, 상기 배터리(B)의 후단에는 상하로 개방된 관통공(C1)이 형성된 견인고리(C)가 형성된다. 도시하지는 않았으나, 상기 제1클램퍼(330)에는 상기 견인고리(C)의 관통공(C1)의 위치를 감지하는 센서(미도시)가 부착될 수도 있다. 상기 센서가 관통공(C1)의 위치를 감지하면 제1이송블럭(320)의 이동은 정지된다.
상기 제1클램퍼(330)는 승강핀(331)을 구비한다. 상기 승강핀(331)은 전방으로 이동하던 제1이송블럭(320)이 정지하면 하강하여 제1클램퍼(330)의 몸체 하단으로 하부가 돌출된다. 이 과정에서 상기 승강핀(331)의 하부가 상기 견인고리(C)의 관통공(C1)에 끼워지게 되며, 이로써 상기 제1클램퍼(330)의 배터리(B)에 대한 클램핑이 이루어진다.
상기 제2이송유닛(400)은 배터리(B)를 상하방향으로 이동시키기 위한 직선이송수단으로서, 상기 제1이송유닛(300)이 인입시킨 방전된 배터리(B1)를 상부로 이동시켜 빈 배터리 충전데크(200a)로 투입하거나 완충된 배터리(B2)를 상기 배터리 충전데크(200)로부터 인출하고 상기 제1이송유닛(300)측으로 하향 이동시킨다.
상기 제2이송유닛(400)은 본체(100)의 내부에 설치된 상하이송레일(410)과, 상기 상하이송레일(410)을 따라 이동하는 제2이송블럭(420)과, 상기 제2이송블럭(420)에 설치된 교환데크(430)와, 상기 교환데크(430)와 충전데크(200) 사이를 왕복이동하도록 상기 제2이송블럭(420)에 설치된 제2클램퍼(440)로 구성되어, 상기 교환데크(430)에 놓여진 방전된 배터리(B1)를 빈 배터리 충전데크(200a)로 투입하거나 배터리 충전데크(200)에 놓여진 완충된 배터리(B2)를 상기 교환데크(430)로 이송시킨다.
상기 교환데크(430)는 충전데크(200)와 마찬가지로 배터리(B)의 출입이 전후 양방향으로 용이하게 이루어지도록 전후방이 개방 형성되어 있으며 바닥의 양측에는 배터리의 양측부를 지지해 주는 지지대가 구비되고 바닥에는 가이드롤러가 설치된다.
여기서, 상기 상하이송레일(410)과 제2이송블럭(420)은 각각 제1전후이송레일(310)과 제1이송블럭(320)과 대비할 때 이송방향만 상이하고 나머지 구성은 대동소이하므로 여기서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이 경우, 상기 제2클램퍼(440)는 상기 제2이송블럭(420)에 설치된 제2전후이송레일(441)과, 상기 제2전후이송레일(441)을 따라 상기 교환데크(430)와 충전데크(200) 사이를 왕복이동하는 제3이송블럭(442)과, 상기 제3이송블럭(442)의 전단과 후단에 설치된 한 쌍의 회동바(443)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 회동바(443)들은 수직상태로 대기하고 있다가 교환데크(430) 또는 충전데크(200)측을 향해 수평회동한다. 상기 회동바(443)들은 수평회동시 교환데크(430) 또는 충전데크(200)에 놓여진 배터리(B)와 간섭되지 않도록 배터리(B)의 길이 이상으로 이격되게 설치되도록 하여야 한다. 따라서, 전방의 회동바(443)가 수평회동하여 배터리(B)의 전단의 전방에 위치하고 후방의 회동바(443)가 수평회동하여 배터리(B)의 후단의 후방에 위치하게 되면 상기 제2클램퍼(440)의 배터리(B)에 대한 클램핑이 이루어지게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 무인운반차용 배터리 교체 장치는 다음과 같이 동작된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 방전된 배터리(B1)를 교체하고자 하는 무인운반차(A)가 본체(100)의 배터리 출입구(110)에 근접된 상태로 정지하면, 제1이송유닛(300)이 동작하면서 제1클램퍼(330)가 전방으로 이동하여 방전된 배터리(B1)를 클램핑한다. 즉, 제1이송블럭(320)이 제1전후이송레일(310)을 따라 전방으로 이동한 후 방전된 배터리(B1) 근처에 도달하면 제1이송블럭(320)이 정지함과 동시에 제1클램퍼(330)로부터 승강핀이 하강하고, 상기 승강핀이 방전된 배터리(B1)의 견인고리(C)의 관통공을 통과하면 클램핑이 이루어지는 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 방전된 배터리(B1)의 클램핑이 이루어지면 제1이송블럭(320)이 후방으로 이동하여 배터리 출입구(110)를 통해 방전된 배터리(B1)를 본체(100)의 내부로 인입시킨다. 본체(100)의 내부로 인입된 방전된 배터리(B1)는 대기하고 있던 제2이송유닛(400)의 교환데크(430)에 안착된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 교환데크(430)에 방전된 배터리(B1)가 안착되면, 제1클램퍼(330)가 클램핑을 해제함과 동시에 대기하고 있던 제2클램퍼(440)가 교환데크(430)에 안착된 방전된 배터리(B1)를 클램핑한다. 즉, 회동바(443)들이 교환데크(430)측으로 동시에 수평회동하여 상기 교환데크(430)에 안착된 방전된 배터리(B1)의 전후 이동을 차단하는 것이다. 이 상태의 방전된 배터리(B1)는 외부로부터 충격이 인가되더라도 교환데크(430)로부터 탈락되지 않고 안정된 상태를 유지할 수 있게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2클램퍼(440)가 방전된 배터리(B1)를 클램핑하면, 제2이송블럭(420)이 상하이송레일(410)을 따라 상승하여 교환데크(430)에 안착된 방전된 배터리(B1)와 빈 배터리 충전데크(200a)를 일직선 상에 위치시키게 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 교환데크(430)에 안착된 방전된 배터리(B1)와 빈 배터리 충전데크(200a)를 일직선 상에 위치되면, 제3이송블럭(442)이 제2전후이송레일(441)을 따라 후방으로 이동한다. 제3이송블럭(442)이 후방으로 이동하게 되면, 교환데크(430)에 안착된 방전된 배터리(B1)가 전방의 회동바(443)에 밀려 후방으로 이동하면서 빈 배터리 충전데크(200a)로 자동 투입된다. 빈 배터리 충전데크(200a)로 투입된 방전된 배터리(B1)는 충전이 개시된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 방전된 배터리(B1)가 빈 배터리 충전데크(200a)로 투입되면, 제2클램퍼(440)가 클램핑을 해제한 후 전방으로 이동하여 원위치로 복귀함과 동시에 제2이송블럭(420)이 상하이송레일(410)을 승강하면서 빈 교환데크(430)를 배터리가 완충된 충전데크(200b)에 일직선 상으로 위치시킨다.
빈 교환데크(430)와 배터리가 완충된 충전데크(200b)가 일직선 상에 위치되면, 제3이송블럭(442)이 후방으로 이동하고 회동바(443)가 다시 수평회동하여 완충된 배터리(B2)를 클램핑한다. 그리고 제3이송블럭(442)이 전방으로 이동하여 완충된 배터리(B2)를 교환데크(430)로 진입시킨다.
완충된 배터리(B2)가 교환데크(430)로 진입하면 제2이송블럭(420)이 제1이송유닛(300)의 전방으로 하강한다. 제2이송블럭(420)이 제1이송유닛(300)의 전방으로 하강하면, 제2클램퍼(440)가 클램핑을 해제함과 동시에 제1클램퍼(330)가 전방의 완충된 배터리(B2)를 클램핑한 상태에서 제1이송블럭(320)이 전방으로 이동하여 배터리 출입구를 통해 완충된 배터리(B2)를 본체(100)의 외부로 배출시키게 되며, 이 과정에서 본체(100)의 외부로 배출된 완충된 배터리(B2)는 대기하고 있던 무인운반차에 자동으로 탑재된다. 무인운반차에 완충된 배터리(B2)가 탑재되면, 제1클램퍼가 클램핑을 해제하고 제1이송블럭이 원위치로 복귀하게 되며, 이로써 배터리(B)의 교체작업은 완료된다.
본 발명은 이와 같은 일련의 과정을 통해 여러 대의 무인운반차에 대한 배터리 교체를 자동으로 신속하게 수행할 수 있게 된다.
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.
100...본체 200...배터리 충전데크
300...제1이송유닛 310...제1전후이송레일
320...제1이송블럭 330...제1클램퍼
331...승강핀 400...제2이송유닛
410...상하이송레일 420...제2이송블럭
430...교환데크 440...제2클램퍼
441...제2전후이송레일 442...제3이송블럭
443...회동바 A...무인운반차
B...배터리 B1...방전된 배터리
B2...완충된 배터리 C1...관통공
C...견인고리

Claims (5)

  1. 배터리 출입구를 갖는 본체; 상기 본체의 내부에 상하로 배치된 복수의 배터리 충전데크; 상기 본체의 내부에 전후로 이동가능하게 설치되어, 무인운반차의 방전된 배터리를 상기 배터리 출입구를 통해 상기 본체의 내부로 인입시키거나 본체의 내부의 완충된 배터리를 상기 배터리 출입구를 통해 무인운반차로 배출시키는 제1이송유닛; 상기 본체의 내부에 승강 가능하게 설치되어, 상기 제1이송유닛이 인입시킨 방전된 배터리를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 완충된 배터리를 상기 배터리 충전데크로부터 인출하여 상기 제1이송유닛측으로 이동시키는 제2이송유닛을 포함하는 것에 있어서,
    상기 제1이송유닛은; 상기 본체의 내부에 배터리 출입구를 향해 설치된 제1전후이송레일과, 상기 제1전후이송레일을 따라 이동하는 제1이송블럭과, 상기 제1이송블럭에 설치되어 상기 배터리에 착탈 가능하게 결합되는 제1클램퍼와, 상기 배터리의 후단에 구비되어 상하로 개방된 관통공을 가진 견인고리와, 상기 제1클램퍼에 구비되어 상기 견인고리의 관통공에 끼워지는 승강핀으로 구성되고,
    상기 제2이송유닛은; 상기 본체의 내부에 설치된 상하이송레일과, 상기 상하이송레일을 따라 이동하는 제2이송블럭과, 상기 제2이송블럭에 설치된 교환데크와, 상기 교환데크와 충전데크 사이를 왕복이동하도록 상기 제2이송블럭에 설치되어 상기 교환데크에 놓여진 방전된 배터리를 빈 배터리 충전데크로 투입하거나 배터리 충전데크에 놓여진 완충된 배터리를 상기 교환데크로 이송시키는 제2클램퍼와, 상기 제2이송블럭에 설치된 제2전후이송레일과, 상기 제2전후이송레일을 따라 상기 교환데크와 충전데크 사이를 왕복이동하는 제3이송블럭과, 상기 제3이송블럭의 전단과 후단에 각각 설치된 한 쌍의 회동바로 구성된 것을 특징으로 하는 무인운반차용 배터리 교체 장치.
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