KR102424072B1

KR102424072B1 - 무인운반차량의 배터리 교환 장치 및 무인운반차량의 배터리 교환방법

Info

Publication number: KR102424072B1
Application number: KR1020200095716A
Authority: KR
Inventors: 신연범
Original assignee: (주)씨에이시스템
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2022-07-26
Also published as: KR20220016378A

Abstract

본 발명은. 무인운반차량에 배터리를 공급하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치로서, x축 방향을 따라, 배열되는 복수 개의 충전영역과 적어도 하나의 대기영역을 포함하는 충전부; 상기 대기영역에 대응하여 배치되어, y축 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 제1 이송부; 상기 충전부의 상측에 배치되어, z축 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 제2 이송부;및 상기 충전부와 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부와 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제2 이송부는 배터리를 파지하는 그리퍼를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수 개의 충전영역에 배치된 배터리 중 상대적으로 배터리 충전량이 가장 높은 제1 배터리를 판별하는 판별부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 그리퍼가 상기 판별부에서 판별된 상기 제1 배터리를 파지하여 z축 이동과 x축 이동으로 상기 제1 배터리를 상기 대기영역으로 운반하도록 상기 제2 이송부를 제어하고, 상기 z축 이동의 스트로크는 배터리의 높이보다 큰 무인운반차량의 배터리 교환 장치를 제공할 수 있다.

Description

무인운반차량의 배터리 교환 장치 및 무인운반차량의 배터리 교환방법 {Automatic battery replacement apparatus for automatic guided vehicles}

실시예는 무인운반차량의 배터리 교환 장치 및 무인운반차량의 배터리 교환방법에 관한 것이다

무인운반차량(AGV; Automated Guided Vehicle)은 화물을 적재한 상태에서 목표지점까지 자율 주행하여 화물을 운반하는 장치이다. 무인운반차량은 배터리로 구동될 수 있다. 배터리의 충전이 필요한 경우, 배터리 충전 장치로 이동하여 방전된 배터리를 충전한다. 때문에 배터리가 충전될 때까지 무인운반차량은 주행하지 못하고 대기하여야 한다.

이러한 배터리 충전 방식은 무인운반차량의 가동효율을 크게 떨어뜨리기 때문에 대한민국 공개특허 제10-2004-0021264호(2004.03.10. 공개, 이하 본 문헌이라 한다)에서는 자동으로 배터리를 교체하는 배터리 교환장치를 개시하고 있다.

본 문헌의 배터리 교환장치는 복수 개의 충전부를 구비하고, 각각의 충전부에는 배터리가 충전되는 구성을 기재하고 있다. 완충된 배터리는 컨베이터 벨트를 통해 무인운반차량에 공급된다. 또한, 충전이 필요한 무인운반차량의 배터리는 컨베이어 벨트를 통해 무인운반차량에 공급될 수 있다. 이러한 배터리 교환방식은 무인운반차량의 가동효율을 높일 수 있으나, 복수 개의 배터리의 동시 충전이 어려워, 무인운반차량의 가동효율을 높이는 데 한계가 있다. 또한, 본 문헌의 배터리 교환장치의 경우, 무인운반차량이 비어 있는 충전부데 대응하여 도킹 위치가 변하기 때문에 배터리 교환시간이 늘고, 도킹 오차에 공정상 많은 문제가 발생할 수 있다.

이에, 충전부를 이동시켜, 무인운반차량에 정렬시킬 수 있으나, 충전부의 이동 공간을 확보해야 하기 때문에 충전부의 개수를 줄일 수밖에 없어, 결과적으로 무인운반차량의 가동효율이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2004-0021264호(2004.03.10. 공개)

본 발명은 배터리를 충전하고 무인운반차량에 자동으로 공급하면서도, 무인운반차량의 가동효율을 높일 수 있는 배터리 교환장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예는, 무인운반차량에 배터리를 공급하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치로서, x축 방향을 따라, 배열되는 복수 개의 충전영역과 적어도 하나의 대기영역을 포함하는 충전부와, 상기 대기영역에 대응하여 배치되어, y축 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 제1 이송부와, 상기 충전부의 상측에 배치되어, z축 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 제2 이송부 및 상기 충전부와 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부와 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제2 이송부는 배터리를 파지하는 그리퍼를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수 개의 충전영역에 배치된 배터리 중 상대적으로 배터리 충전량이 가장 높은 제1 배터리를 판별하는 판별부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 그리퍼가 상기 판별부에서 판별된 상기 제1 배터리를 파지하여 z축 이동과 x축 이동으로 상기 제1 배터리를 상기 대기영역으로 운반하도록 상기 제2 이송부를 제어하고, 상기 z축 이동의 스트로크는 배터리의 높이보다 큰 무인운반차량의 배터리 교환 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, X축 방향을 기준으로, 무인운반차량의 위치와 상기 대기영역의 위치의 오차를 보정하는 위치보정부를 더 포함하고, 상기 위치보정부는, 무인운반차량의 마커를 감지하는 센싱부와, X축 방향을 따라 배치되는 제1 레일을 포함하는 제1 바디와, 상기 제1 이송부와 연결되며 상기 제1 레일에 슬라이드 가능하게 결합하는 제2 바디를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센싱부에서 감지된 상기 마커의 위치와 상기 대기영역의 위치에 오차가 발생한 경우, 상기 오차가 제거되도록 상기 제2 바디를 이동시킬 수 있다.

바람직하게는, X축 방향을 기준으로, 상기 대기영역은 상기 충전영역과 상기 충전영역 사이에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 이송부는 실린더와 실린더에 배치되는 로드와 상기 로드의 단부에 배치되는 제1 전자석을 포함하고, 상기 제1 전자석은 무인운반차량의 배터리와 접촉할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 이송부는 x축 방향을 따라 배열되는 제2 레일과, 상기 제2 레일에 슬라이드 가능하게 결합하는 제3 바디와, 상기 제3 바디에 z축 방향으로 슬라이드 가능하게 결합하는 제4 바디를 포함하고, 상기 그리퍼는 상기 제4 바디의 양 단부에 각각 y축 방향으로 슬라이드 가능하게 결합할 수 있다.

바람직하게는, 상기 그리퍼는 x축 방향을 따라 배열되는 제1 부재와, 상기 제1 부재에서 z축 방향을 따라 각각 연장되는 제2 부재 및 제3 부재 및, 상기 제2 부재 및 상기 제3 부재에서 각각 y축 방향으로 절곡되어 배치되는 후크를 포함하고, 상기 후크는 상기 배터리의 표면에 배치된 홈에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 이송부는 상기 제4 바디의 하면에 배치되어 배터리와 접촉하는 제2 전자석을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 충전부는 상기 충전영역에 배치되어 배터리를 거치하는 플레이트와, 상기 플레이트에 배치되는 복수 개의 가이드를 포함하고, 상기 복수 개의 가이드가 이루는 내측 공간에 상기 배터리가 위치하고, 상기 복수 개의 가이드는 z축 방향으로 돌출되어 x-y 평면을 기준으로, 상기 플레이트에 거치된 배터리와 오버랩되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가이드는 상기 플레이트에 거치된 배터리와 대향하는 제1 측면을 포함하고, 상기 제1 측면과 상기 가이드의 상면 사이에는 경사면이 배치되고, 상기 경사면에 배치된 영역에서 상향할수록 상기 가이드의 두께가 작아질 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 무인운반차량에서 투입되어 상기 대기영역에 배치된 제2 배터리를 복수 개의 상기 충전영역 중 비어 있는 충전영역에 z축 이동과 x축 이동으로 상기 제2 배터리를 운반하도록 상기 제2 이송부를 제어할 수 있다.

실시예는, 무인운반차량의 배터리 교환 장치를 사용한 무인운반차량의 배터리 교환방법으로서, a)제1 이송부가 무인운반차량에서 제2 배터리를 상기 대기영역으로 끌어당겨 운반하는 단계와, b)제2 이송부가 비어 있는 상기 충전영역에 상기 제2 배터리를 운반하는 단계와, c) 상기 판별부가 상기 복수 개의 충전영역에 배치된 배터리 중 상대적으로 배터리 충전량이 가장 높은 제1 배터리를 판별하는 단계와, d) 상기 제2 이송부가 상기 제1 배터리를 상기 대기영역으로 운반하는 단계 및 e) 상기 제1 이송부가 상기 대기영역에서 상기 제1 배터리를 밀어내어 무인운반차량으로 운반하는 단계를 포함하는 사용한 무인운반차량의 배터리 교환방법을 제공할 수 있다.

실시예에 따르면, 배터리를 충전하고 무인운반차량에 자동으로 공급할 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 무인운반차량의 가동효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 무인운반차량과 배터리 교체 장치를 정밀하게 정렬시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 실시예에 따른 무인운반차량의 배터리 교환 장치와 무인운반차량을 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 배터리 교환 장치의 정면도,
도 3은 도 1에서 도시한 배터리 교환 장치의 내부 구조도,
도 4는 무인운반차량과 배터리 교환 장치의 평면도,
도 5는 제1 이송부의 사시도,
도 6은 제2 이송부의 사시도,
도 7은 도 6에서 도시한 제2 이송부의 확대도,
도 8은 도 7에서 도시한 그리퍼를 도시한 사시도,
도 9는 충전부를 도시한 도면,
도 10은, 도 9에서 도시한 가이드의 사시도,
도 11은 위치보정부를 도시한 도면,
도 12는 무인운반차량의 마커와 위치보정부의 센싱부를 도시한 도면,
도 13은 실시예에 따른 무인운반차량의 배터리 교환 방법을 도시한 순서도,
도 14는 무인운반차량에서 충전이 필요한 배터리를 배터리 교환 장치에 투입하는 과정을 도시한 도면,
도 15는 도 14에서 도시한 제2 배터리를 제2 이송부를 통해 비어 있는 충전영역으로 운반하는 과정을 도시한 도면,
도 16은 완충된 제1 배터리를 제2 이송부를 통해 대기영역으로 운반하는 과정을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 무인운반차량의 배터리 교환 장치와 무인운반차량을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 배터리 교환 장치(10)는 하우징(11)을 포함한다. 하우징(11)은 도어(12)를 포함할 수 있다. 도어(12)를 통해, 하우징(11) 안의 배터리(B)가 무인운반차량(20)으로 공급된다. 또는 도어(12)를 통해, 무인운반차량(20)의 배터리(B)가 하우징(11) 안으로 투입된다.

무인운반차량(20)은 도어(12)를 기준으로, 배터리 교환 장치(10)에 정렬되어 도킹될 수 있다.

도 2는 도 1에서 도시한 배터리 교환 장치(10)의 정면도이고, 도 3은 도 1에서 도시한 배터리 교환 장치(10)의 내부 구조도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 무인운반차량(20)의 배터리 교환 장치(10)는, 충전부(100)와 제1 이송부(200)와 제2 이송부(300)와 제어부(400)와 위치보정부(500)를 포함할 수 있다.

충전부(100)는 복수 개의 충전영역(S)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도면에서 4개의 충전영역(S:S1,S2,S3,S4)이 x축방향을 따라 배열된다. 각각의 충전영역(S)에는 배터리(B)가 거치되어 충전된다. 또한, 충전부(100)는 대기영역(T)을 포함할 수 있다. 대기영역(T)은 완충된 배터리(B)가 임시 거치되거나, 무인운반차량(20)에서 충전이 필요한 배터리(B)가 투입되어 임시 거치되는 영역이다. 대기영역(T)은 충전영역(S)과 함께 x축방향을 따라 배열될 수 있다. 대기영역(T)은 x축방향을 기준으로 충전영역(S)과 충전영역(S) 사이에 배치될 수 있다.

제1 이송부(200)는 완충된 배터리(B)를 대기영역(T)에서 밀어내어 무인운반차량(20)에 공급하거나 충전이 필요한 무인운반차량(20)의 배터리(B)를 대기영역(T)으로 끌어오는 장치이다. 제1 이송부(200)는 y축방향을 따라 직선이동한다. 제1 이송부(200)는 대기영역(T)에 대응하여 배치될 수 있다.

제2 이송부(300)는 완충된 배터리(B)를 충전영역(S)에서 대기영역(T)으로 운반하거나 충전이 필요한 대기영역(T)의 배터리(B)를 비어 있는 충전영역(S)으로 운반하는 장치이다. 제2 이송부(300)는 z축방향을 따라 직선이동과 함께 x축방향을 따라 직선이동한다. 제2 이송부(300)는 충전영역(S)이나 대기영역(T)의 상측에 배치된다.

제어부(400)는 제1 이송부(200)와 연결되어 제1 이송부(200)의 움직임을 제어할 수 있다. 제어부(400)는 제2 이송부(300)와 연결되어 제2 이송부(300)의 움직임을 제어할 수 있다. 그리고 제어부(400)는 위치보정부(500)와 연결되어 위치보정부(500)의 움직임을 제어할 수 있다. 제어부(400)는 판별부(410)를 포함할 수 있다. 판별부(410)는 복수 개의 충전영역(S)에 배치된 배터리(B) 중 상대적으로 배터리(B) 충전량이 가장 높은 배터리(B)(이하, 제1 배터리(B1)라 한다)를 판별한다.

위치보정부(500)는 무인운반장치와 배터리(B) 교체 장치의 도킹 위치에 오차가 발생한 경우, 제1 이송부(200)의 x축 위치를 보정하여, 무인운반장치와 배터리 교체 장치(10)를 정렬시키는 장치이다.

도 4는 무인운반차량(20)과 배터리 교환 장치(10)의 평면도이다.

도 4를 참조하면, 배터리(B)를 교체할 때, 무인운반차량(20)이 x축방향을 기준으로 배터리 교환 장치(10)와 정렬된다. 충전이 완료된 제1 배터리(B1)는 대기영역(T)에서 무인운반차량(20)으로 이송된다. y축방향을 따라 이동하는 제1 이송부(200)에 밀려 제1 배터리(B1)는 y축방향을 따라 이동하여 배터리 교환 장치(10)에 투입된다. 제1 배터리(B1)가 무인운반차량(20)으로 이송되는 동안 나머지 배터리(B2,B3,B4)들은 각각의 충전영역(S2,S3,S4)에서 충전이 진행된다.

도 5는 제1 이송부(200)의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 제1 이송부(200)는 대기영역(T)의 후방에 배치될 수 있다. 제1 이송부(200)는 위치보정부(500)와 연결된다. 제1 이송부(200)의 구동원은 서버모터, 유압 또는 공압일 수 있다. 예를 들어, 제1 이송부(200)의 구동원이 유압 또는 공압인 경우, 제1 이송부(200)는 실린더(210)와, 실린더(210)에 배치되는 로드(220)와, 로드(220)의 단부에 배치되는 제1 전자석(230)을 포함할 수 있다. 로드(220)는 y축방향으로 직선 왕복 이동한다. 제1 전자석(230)은 배터리(B)와 접촉하여 자력으로 로드(220)에 배터리(B)를 고정시킨다.

제1 이송부(200)의 양측에는 배터리 차저(battery chager)(13)들이 배치될 수 있다.

도 6은 제2 이송부(300)의 사시도이다.

도 6을 참조하면, 제2 이송부(300)는 충전부(100)의 상측에 배치된다. 제2 이송부(300)는 제2 레일(310)과, 제3 바디(320)와, 제4 바디(330)와 그리퍼(340)를 포함할 수 있다.

제2 레일(310)은 x축 방향을 따라 배열된다. 제2 레일(310)은 하우징(11)에 고정될 수 있다.

제3 바디(320)는 제2 레일(310)에 x축 방향을 따라 슬라이드 가능하게 결합한다. 제3 바디(320)는 제2 레일(310)을 따라 x축 방향을 따라 이동한다.

제4 바디(330)는 제3 바디(320)에 z축 방향을 따라 슬라이드 가능하게 결합한다. 제4 바디(330)는 z축 방향을 따라 이동한다.

그리퍼(340)는 배터리(B)를 파지한다. 그리퍼(340)는 제4 바디(330)에 고정될 수 있다.

제3 바디(320)와 제4 바디(330)의 구동원은 서보모터일 수 있다.

이때, 제4 바디(330)의 z축 이동 스트로크(S)는 배터리(B)의 높이(도 9의 H)보다 적어도 커야한다.

도 7은 도 6에서 도시한 제2 이송부(300)의 확대도이다.

도 7을 참조하면, 그리퍼(340)는 y축방향을 기준으로, 제4 바디(330)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 그리퍼(340)는 직선 왕복 이동하여 y축 방향으로 확장되거나 축소된다. 제4 바디(330)의 하면에는 제2 전자석(350)이 배치될 수 있다. 제2 전자석(350)은 배터리(B)의 상면과 접촉하여, 자력으로 제4 바디(330)에 배터리(B)를 고정시킨다.

이러한 제2 전자석(350)은 그리퍼(340)와 함께, 배터리(B)에 대한 제2 이송부(300)의 고정력을 높인다. 제2 이송부(300)는 배터리(B)를 z축 방향으로 들어올리고 내리며, 이와 함께 x축 방향으로 이송하기 때문에 배터리(B)에 대한 고정력을 높이는 것이 중요하다. 1차적으로 그리퍼(340)를 통해 배터리(B)를 파지한 상태에서, 제2 전자석(350)을 통해 추가적으로 배터리(B)를 제2 이송부(300)에 고정하기 때문에 안정적으로 배터리(B)를 운반할 수 있는 이점이 있다.

한편, 제2 이송부(300)는 완충부(360)를 포함할 수 있다. 완충부(360)는 z축 방향을 기준으로, 제2 전자석(350)의 상측에 배치될 수 있다. 완충부(360)는 압축 시 복원력을 갖는 탄성부재를 포함할 수 있다. 완충부(360)는 제2 전자석(350)이 배터리(B)와 접촉하고 그리퍼(340)가 배터리(B)를 파지할 때, 충격을 줄여주는 역할을 한다.

도 8은 도 7에서 도시한 그리퍼(340)를 도시한 사시도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 그리퍼(340)는 배터리(B)를 직접 파지한다. 그리퍼(340)는 제1 부재(341)와, 제2 부재(342)와, 제3 부재(343)와, 후크(345)를 포함할 수 있다. 제1 부재(341)는 바(bar)형 부재로서, x축 방향을 따라 배열된다. 제2 부재(342)와 제3 부재(343)는 각각 제1 부재(341)에서 연장될 수 있다. 제2 부재(342)와 제3 부재(343)는 z축 방향을 따라 배열될 수 있다. 제2 부재(342)와 제3 부재(343)는 이격되어 배치될 수 있다. 후크(345)는 제2 부재(342)와 제3 부재(343)에 각각 배치된다. 후크(345)는 y축 방향을 따라 배열될 수 있다.

후크(345)는 배터리(B)의 홈(도 9의 Ba)에 걸리도록 배치된다.

도 9는 충전부(100)를 도시한 도면이고, 도 10은, 도 9에서 도시한 가이드의 사시도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 충전부(100)는 플레이트(110)와 가이드(120)를 포함할 수 있다.

플레이트(110)는 배터리(B)가 거치되는 부분이다. 충전영역(S)은 플레이트(110)에 배치된다. 가이드(120)는 플레이트(110)에 배치된다. 가이드(120)는 복수 개가 배치될 수 있다. 복수 개의 가이드(120)는 내측에 배터리(B)가 거치되는 내측 공간을 형성되도록 배열될 수 있다. 각각의 가이드(120)는 플레이트(110)에서 z축 방향으로 돌출되어 x-y평면을 기준으로 플레이트(110)에 거치된 배터리(B)와 오버랩되게 배치될 수 있다.

가이드(120)는 z축 방향을 기준으로, 배터리(B)가 충전영역(S)으로 하강이동 할 때, 또는 충전영역(S)에서 상승이동 할 때, 배터리(B)의 안정적인 진입과 진출을 안내한다. 특히, 충전영역(S)에 배터리(B)가 거치되기 위해서는 충전영역(S)을 향하여 하강이동하여야 하는데, 그리퍼(340)에 배터리(B)가 파지된 상태이기 때문에, 충전영역(S)의 단자와 배터리(B)의 단자가 정렬되기 어려운 문제점이 있다. 가이드(120)는 충전영역(S)에 진입하는 배터리(B)의 위치를 잡아줌으로써, 이러한 문제점을 해결한다.

가이드(120)는 제1 측면(121)과 경사면(123)을 포함할 수 있다. 제1 측면(121)은 플레이트(110)에 거치된 배터리(B)와 대향하는 면으로 정의된다. 경사면(123)은 제1 측면(121)과 가이드(120)의 상면을 연결한다. 경사면(123)이 배치된 영역은 상향할수록 가이드(120)의 두께(t)가 작아지도록 형성될 수 있다. 이러한 경사면(123)은 충전영역(S)에 진입하는 배터리(B)가 가이드(120)에 걸리는 것을 방지하고, 배터리(B)를 가이드(120)의 내측 공간으로 안내하는 역할을 한다.

도 11은 위치보정부(500)를 도시한 도면이고, 도 12는 무인운반차량(20)의 마커와 위치보정부(500)의 센싱부(510)를 도시한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 위치보정부(500)는 제1 이송부(200)와 연결되어 제1 이송부(200)의 x축 방향 위치를 조정한다. 위치보정부(500)는 제어부(400)와 연결된다.

이러한 위치보정부(500)는 센싱부(510)와, 제1 바디(520)와, 제2 바디(530)를 포함할 수 있다. 센싱부(510)는 카메라를 포함할 수 있다. 센싱부(510)는 무인운반차량(20)의 마커(M)의 위치를 인식한다.

제1 바디(520)는 제2 레일(521)을 포함한다. 제2 레일(521)은 x축 방향을 따라 배치될 수 있다.

제2 바디(530)는 제2 레일(521)에 슬라이드 가능하게 결합한다. 제2 바디(530)는 제2 레일(521)을 따라 x축 방향을 따라 이동한다. 제2 바디(530)가 제1 이송부(200)와 연결되기 때문에 제1 바디(520)의 위치가 변경되면, 이에 연동하여 제1 이송부(200)의 x축 방향 위치가 변경된다.

제어부(400)는 센싱부(510)에서 인식된 마커(M)의 위치와 대기영역(T)의 x축 방향 위치에 오차(±10mm이상)가 발생한 경우, 오차가 제거되도록 제2 바디(530)의 위치를 변경할 수 있다.

도 13은 실시예에 따른 무인운반차량(20)의 배터리(B) 교환 방법을 도시한 순서도이고, 도 14는 무인운반차량(20)에서 충전이 필요한 배터리(B)를 배터리 교환 장치(10)에 투입하는 과정을 도시한 도면이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 무인운반차량(20)이 배터리 교환 장치(10)에 정렬된 이후, 제1 이송부(200)는 무인운반차량(20)에서 충전이 필요한 제2 배터리(B)를 대기영역(T)으로 끌어당겨 운반한다.(S100)

제2 이송부(300)의 제1 전자석(230)이 제2 배터리(B2)와 접촉할 때까지 제1 이송부(200)가 y축 방향으로 확장한다. 제1 전자석(230)이 제2 배터리(B2)와 접촉하여, 배터리(B)가 제1 이송부(200)에 고정되면, 제1 이송부(200)는 축소되어 제2 배터리(B2)를 대기영역(T)까지 운반한다.

도 15는 도 14에서 도시한 제2 배터리(B2)를 제2 이송부(300)를 통해 비어 있는 충전영역(S4)으로 운반하는 과정을 도시한 도면이다.

도 13 및 도 15를 참조하면, 다음으로, 제2 이송부(300)는 대기영역(T)에 거치된 제2 배터리(B2)를 비어 있는 충전영역(S4)으로 운반한다.(S200)

제2 이송부(300)의 그리퍼(340)가 제2 배터리(B2)를 파지한 상태에서, z축 방향으로 상승이동한다. 이때, 제2 이송부(300)의 그리퍼(340)는 제2 배터리(B2)의 하단이 다른 배터리(B)의 상단보다 높도록 상승이동한다. 이후, 제2 이송부(300)는 x축 방향으로 이동하여 비어 있는 충전영역(S)의 상측으로 제2 배터리(B2)를 운반한다. 이후, 배터리(B)가 비어 있는 충전영역(S4)에 거치될 때까지 제2 이송부(300)의 그리퍼(340)는 z축 방향으로 하강이동한다.

도 16은 완충된 제1 배터리(B1)를 제2 이송부(300)를 통해 대기영역(T)으로 운반하는 과정을 도시한 도면이다.

도 13 및 도 16을 참조하면, 다음으로, 판별부(410)는 복수 개의 충전영역(S)에 배치된 배터리(B) 중 상대적으로 충전량이 가장 높은 제1 배터리(B1)를 판별한다.(S300) 판별부(410)는 완충된 배터리(B)가 복수 개인 경우, x축 방향을 기준으로 현재 그리퍼(340)의 위치와 상대적으로 가깝게 위치한 배터리(B)를 제1 배터리(B1)로 판별할 수 있다.

다음으로, 제2 이송부(300)는 제1 배터리(B1)를 대기영역(T)으로 운반한다.(S400)

제2 이송부(300)의 그리퍼(340)가 제1 배터리(B1)가 위치한 충전영역(S1) 위로 이동한 다음. 그리퍼(340)가 하강이동하여 제1 배터리(B1)를 파지한다. 그리퍼(340)가 제1 배터리(B1)를 파지한 상태에서, z축 방향으로 상승이동한다. 이후, 제2 이송부(300)는 x축 방향으로 이동하여 대기영역(T)의 상측으로 제1 배터리(B1)를 운반한다. 이후, 대기영역(T)에 거치될 때까지 제2 이송부(300)의 그리퍼(340)는 z축 방향으로 하강이동한다.

도 4 및 도 13을 참조하면. 다음으로, 제1 이송부(200)가 대기영역(T)에서 제1 배터리(B1)를 밀어내어 무인운반차량(20)으로 운반한다.(S500) 제1 이송부(200)가 확장되면, 제1 배터리(B1)가 y축 방향으로 밀려 이동하면서, 무인운반차량(20)에 공급된다. 제1 배터리(B1)가 있던 충전영역(S1)은 비어 있는 상태이며, 위와 같은 과정을 반복하여 다른 무인운반차량(20)의 제2 배터리(B2)가 비어 있는 해당 충전영역(S1)으로 운반되어 충전이 진행된다.

제1 배터리(B1)가 무인운반차량(20)에 공급되는 과정에서, 제2 배터리(B2)는 충전이 진행되고 있으며, 다른 배터리(B3,B4)들도 각각의 충전영역(S)에서 충전이 진행되고 있기 문에 배터리(B)의 충전효율을 크게 높일 수 있다. 또한, 무인운반차량(20)의 배터리(B)를 교체하는 반복된 과정에서도, 복수 개의 충전영역(S) 중 하나의 충전영역(S)만 비어있는 상태로 유지하기 때문에 많은 수의 배터리(B)를 동시에 충전할 수 있는 이점이 있다. 구체적으로, N개의 충전영역(S)이 배치된 경우, N-1개의 배터리(B)를 동시에 충전할 수 있기 문에 배터리(B)의 충전. 교환을 신속하게 진행할 수 있으며, 종국적으로 무인운반차량(20)의 가동효율을 크게 높일 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 무인운반차량의 배터리 교환 장치 및 무인운반차량의 배터리 교환방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 충전부
110: 플레이트
120: 가이드
200:제1 이송부
210: 실린더
220: 로드
230: 제1 전자석
300: 제2 이송부
310: 제1 레일
320: 제3 바디
330: 제4 바디
340: 그리퍼
350: 제2 전자석
400: 제어부
410: 판별부
500: 위치보정부
510: 센싱부
520: 제1 바디
530: 제2 바디

Claims

무인운반차량에 배터리를 공급하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치로서,
x축 방향을 따라, 배열되는 복수 개의 충전영역과 적어도 하나의 대기영역을 포함하는 충전부;
상기 대기영역에 대응하여 배치되어, y축 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 제1 이송부;
상기 충전부의 상측에 배치되어, z축 방향을 따라 직선 왕복 이동하는 제2 이송부;및
상기 충전부와 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부와 연결되는 제어부를 포함하고,
상기 제2 이송부는 배터리를 파지하는 그리퍼를 포함하고,
상기 제어부는 상기 복수 개의 충전영역에 배치된 배터리 중 상대적으로 배터리 충전량이 가장 높은 제1 배터리를 판별하는 판별부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 그리퍼가 상기 판별부에서 판별된 상기 제1 배터리를 파지하여 z축 이동과 x축 이동으로 상기 제1 배터리를 상기 대기영역으로 운반하도록 상기 제2 이송부를 제어하고, 상기 z축 이동의 스트로크는 배터리의 높이보다 크고,
X축 방향을 기준으로, 무인운반차량의 위치와 상기 대기영역의 위치의 오차를 보정하는 위치보정부를 더 포함하고,
상기 위치보정부는, 무인운반차량의 마커를 감지하는 센싱부;
X축 방향을 따라 배치되는 제1 레일을 포함하는 제1 바디; 및
상기 제1 이송부와 연결되며 상기 제1 레일에 슬라이드 가능하게 결합하는 제2 바디를 포함하고,
상기 제어부는 상기 센싱부에서 감지된 상기 마커의 위치와 상기 대기영역의 위치에 오차가 발생한 경우, 상기 오차가 제거되도록 상기 제2 바디를 이동시키는,
무인운반차량의 배터리 교환 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
X축 방향을 기준으로, 상기 대기영역은 상기 충전영역과 상기 충전영역 사이에 배치되는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 실린더와 실린더에 배치되는 로드와 상기 로드의 단부에 배치되는 제1 전자석을 포함하고,
상기 제1 전자석은 무인운반차량의 배터리와 접촉하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 이송부는 x축 방향을 따라 배열되는 제2 레일과, 상기 제2 레일에 슬라이드 가능하게 결합하는 제3 바디와, 상기 제3 바디에 z축 방향으로 슬라이드 가능하게 결합하는 제4 바디를 포함하고,
상기 그리퍼는 상기 제4 바디의 양 단부에 각각 y축 방향으로 슬라이드 가능하게 결합하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제5 항에 있어서,
상기 그리퍼는 x축 방향을 따라 배열되는 제1 부재와, 상기 제1 부재에서 z축 방향을 따라 각각 연장되는 제2 부재 및 제3 부재 및, 상기 제2 부재 및 상기 제3 부재에서 각각 y축 방향으로 절곡되어 배치되는 후크를 포함하고,
상기 후크는 상기 배터리의 표면에 배치된 홈에 배치되는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제2 이송부는 상기 제4 바디의 하면에 배치되어 배터리와 접촉하는 제2 전자석을 포함하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제1 항에 있어서,
상기 충전부는 상기 충전영역에 배치되어 배터리를 거치하는 플레이트와, 상기 플레이트에 배치되는 복수 개의 가이드를 포함하고,
상기 복수 개의 가이드가 이루는 내측 공간에 상기 배터리가 위치하고,
상기 복수 개의 가이드는 z축 방향으로 돌출되어 x-y 평면을 기준으로, 상기 플레이트에 거치된 배터리와 오버랩되게 배치되는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제8 항에 있어서,
상기 가이드는 상기 플레이트에 거치된 배터리와 대향하는 제1 측면을 포함하고,
상기 제1 측면과 상기 가이드의 상면 사이에는 경사면이 배치되고, 상기 경사면에 배치된 영역에서 상향할수록 상기 가이드의 두께가 작아지는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는 무인운반차량에서 투입되어 상기 대기영역에 배치된 제2 배터리를 복수 개의 상기 충전영역 중 비어 있는 충전영역에 z축 이동과 x축 이동으로 상기 제2 배터리를 운반하도록 상기 제2 이송부를 제어하는 무인운반차량의 배터리 교환 장치.
제1 항의 무인운반차량의 배터리 교환 장치를 사용한 무인운반차량의 배터리 교환방법으로서,
a)제1 이송부가 무인운반차량에서 제2 배터리를 상기 대기영역으로 끌어당겨 운반하는 단계;
b)제2 이송부가 비어 있는 상기 충전영역에 상기 제2 배터리를 운반하는 단계;
c) 상기 판별부가 상기 복수 개의 충전영역에 배치된 배터리 중 상대적으로 배터리 충전량이 가장 높은 제1 배터리를 판별하는 단계;
d) 상기 제2 이송부가 상기 제1 배터리를 상기 대기영역으로 운반하는 단계;및
e) 상기 제1 이송부가 상기 대기영역에서 상기 제1 배터리를 밀어내어 무인운반차량으로 운반하는 단계를 포함하되,
상기 b)의 단계 및 d)의 단계 중에서 적어도 하나의 단계는, 상기 제2 이송부가, Z축 방향으로 슬라이드 가능한 제4 바디의 하면에 배치되어 배터리와 접촉하는 제2 전자석을 이용하여 운반 중인 배터리를 상기 제4 바디에 고정시키는 단계를 포함하는,
무인운반차량의 배터리 교환방법.