KR102679378B1 - 외부 노출이 차단되는 자율 주행 대차용 충전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율 주행 대차용 충전 시스템에 관한 것으로, 자율 주행 대차의 대차 충전 단자와 충전 스테이션의 스테이션 충전 단자가 항상 외부 노출 차단된 상태로 존재하고, 특히, 스테이션 충전 단자가 대차 충전 유닛에 삽입되도록 전진 이동하는 중에도 스테이션 충전 단자의 외부 노출을 차단할 수 있어 충전 단자의 외부 노출에 따른 변성이나 손상을 방지하고 안정적인 충전 작업을 수행할 수 있는 자율 주행 대차용 충전 시스템을 제공한다.

Description

외부 노출이 차단되는 자율 주행 대차용 충전 시스템{CHARGING SYSTEM FOR AUTOMATED GUIDED VEHICLE}

본 발명은 자율 주행 대차용 충전 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자율 주행 대차의 대차 충전 단자와 충전 스테이션의 스테이션 충전 단자가 항상 외부 노출 차단된 상태로 존재하고, 특히, 스테이션 충전 단자가 대차 충전 유닛에 삽입되도록 전진 이동하는 중에도 스테이션 충전 단자의 외부 노출을 차단할 수 있어 충전 단자의 외부 노출에 따른 변성이나 손상을 방지하고 안정적인 충전 작업을 수행할 수 있는 자율 주행 대차용 충전 시스템에 관한 것이다.

우리가 살고 있는 현대 사회의 산업에서는 생산된 물품을 신속하게 유통시키는 기술이 물류 산업에 종사하고 있는 업체들에게는 핵심 경쟁력이 되고 있는 실정이다.

경쟁력을 높이기 위해 자율 주행 대차 시스템을 도입하고 인력으로 작업하기 힘든 곳에 자율 주행 대차를 확대 사용함으로써 인건비 절약 및 작업의 효율성과 생산성을 높이고 있다.

자율 주행 대차는 공장 바닥이나 창고 바닥 등의 주행면에 자성도료로 칠해진 운반경로나 주행면 밑에 설치된 유도용 전선 등과 신호를 주고받으면서 이동할 수 있다. 최근에는 초음파센서, 스테레오비젼 카메라, 레이저, GPS 기술을 이용하여 물리적인 궤도가 필요없이 맵을 구성하여 맵 상의 궤도를 따라 주행하는 자율 주행 대차가 등장하고 있다.

대부분의 자율 주행 대차는 충전용 배터리를 탑재하여 전기 에너지로 작동한다. 이러한 자율 주행 대차는 사용 중에 배터리 전류 잔존량이 일정량 이하로 떨어지면 별도의 충전 스테이션으로 이동하여 배터리를 충전하도록 제어된다.

자율 주행 대차를 충전하기 위한 충전 시스템은 자율 주행 대차에 장착되며 내부 배터리와 연결되는 대차 충전 유닛과, 대차 충전 유닛과 전기적으로 접촉할 수 있도록 충전 스테이션에 장착되는 스테이션 충전 유닛을 포함하여 구성된다. 대차 충전 유닛에는 배터리와 연결되는 대차 충전 단자가 형성되고, 스테이션 충전 유닛에는 별도의 전원 공급 장치와 연결되는 스테이션 충전 단자가 형성된다.

자율 주행 대차가 충전 스테이션으로 이동하여 스테이션 충전 유닛과 마주하도록 스테이션 충전 유닛의 전방에 정위치하면, 스테이션 충전 유닛의 스테이션 충전 단자가 자율 주행 대차 측으로 전진 이동하여 자율 주행 대차의 대차 충전 단자에 접촉함으로써 자율 주행 대차의 배터리가 충전된다.

이러한 자율 주행 대차용 충전 시스템은 스테이션 충전 단자 또는 대차 충전 단자가 상호 접촉을 위해 일반적으로 외부 환경에 노출되게 배치되고, 특히, 스테이션 충전 단자가 충전을 위해 자율 주행 대차 측으로 전진 이동하는 과정에서, 충전 단자가 충전 스테이션으로부터 외부로 돌출되기 때문에, 충전 단자가 완전히 외부 환경에 노출된다. 이에 따라 대차 충전 단자 및 스테이션 충전 단자가 외부 환경의 수분이나 각종 전극 관련 물질 등에 의해 화학적 반응을 일으켜 쉽게 손상되고, 자율 주행 대차의 충전 과정이 안정적으로 이루어지지 못하는 등의 문제가 있다.

국내공개특허 제10-2022-0065219호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 자율 주행 대차의 대차 충전 단자와 충전 스테이션의 스테이션 충전 단자가 항상 외부 노출 차단된 상태로 존재하고, 특히, 스테이션 충전 단자가 대차 충전 유닛에 삽입되도록 전진 이동하는 중에도 별도의 차단 모듈을 통해 스테이션 충전 단자의 외부 노출을 차단할 수 있고, 이에 따라 충전 단자의 외부 노출에 따른 변성이나 손상을 방지하고 안정적인 충전 작업을 수행할 수 있는 자율 주행 대차용 충전 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은, 자율 주행 대차에 장착되며 내부 배터리와 연결되는 대차 충전 유닛과, 상기 대차 충전 유닛과 전기적으로 접촉할 수 있도록 충전 스테이션에 장착되는 스테이션 충전 유닛을 포함하는 자율 주행 대차용 충전 시스템에 있어서, 상기 대차 충전 유닛은, 상기 자율 주행 대차의 일측에 고정 결합되는 대차 충전 하우징과, 상기 배터리와 연결되며 상기 대차 충전 하우징의 내부 공간에 외부 노출 차단되게 배치되는 대차 충전 단자를 포함하고, 상기 스테이션 충전 유닛은, 스테이션 케이스와, 별도의 전원 공급 장치와 연결되며 상기 스테이션 케이스로부터 외부로 돌출되거나 내부로 인입되도록 장착되는 스테이션 충전 단자와, 상기 스테이션 충전 단자의 외부 노출을 차단하도록 상기 스테이션 충전 단자의 외부 공간을 감싸는 차단 모듈을 포함하고, 상기 스테이션 충전 단자는 상기 차단 모듈과 함께 이동하여 외부 노출 차단된 상태로 외부 돌출되고, 상기 차단 모듈이 상기 대차 충전 하우징에 접촉한 상태에서 상기 스테이션 충전 단자가 상기 대차 충전 하우징의 내부로 삽입되어 상기 대차 충전 단자와 접촉하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 대차용 충전 시스템을 제공한다.

이때, 상기 스테이션 충전 단자는 전후 방향으로 직선 이동하는 충전 로드의 외주면 일측에 결합되어 상기 충전 로드와 함께 이동하며, 상기 차단 모듈은 상기 충전 로드의 외부 공간을 감싸는 형태로 전후 방향으로 접철 가능하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 충전 로드는 별도의 이동 플레이트에 결합되어 상기 이동 플레이트와 함께 전후 방향으로 직선 이동하고, 상기 차단 모듈은, 상기 충전 로드에 직선 이동 가능하게 관통 결합되는 차단 바디; 상기 충전 로드의 외부 공간을 감싸는 주름관 형태로 접철 가능하게 형성되며 일단이 상기 차단 바디에 결합되고 타단이 상기 이동 플레이트에 결합되는 차단 주름관; 및 상기 차단 바디를 상기 충전 로드의 전방 끝단을 향해 탄성 가압하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 차단 바디가 상기 충전 로드에 관통 결합된 상태에서 상기 차단 바디의 회전 이동을 방지하도록 회전 이동 방지 수단이 구비될 수 있다.

또한, 상기 차단 바디는 중심부에 관통홀이 형성되는 평판부와, 상기 충전 로드의 외주면에 접촉하도록 상기 관통홀의 내주면으로부터 후방으로 연장 형성되는 슬리브부를 포함하고, 상기 회전 이동 방지 수단은 상기 충전 로드의 외주면에 전후 방향을 따라 형성되는 가이드 홈과, 상기 가이드 홈에 삽입 가이드되도록 상기 슬리브부에 관통 결합되는 가이드 핀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이션 충전 유닛은 상기 이동 플레이트를 전후 방향으로 직선 이동시키도록 작동하는 구동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 대차 충전 하우징에는 상기 스테이션 충전 유닛의 충전 로드가 삽입될 수 있도록 로드 삽입홈이 형성되고, 상기 대차 충전 단자는 상기 충전 로드가 상기 로드 삽입홈에 삽입됨에 따라 상기 로드 삽입홈의 내주면에 노출되어 상기 스테이션 충전 단자와 접촉하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 대차 충전 하우징의 상기 스테이션 충전 유닛을 향한 전방 대향면에는 상기 충전 로드의 삽입 경로를 가이드하도록 오목하게 함몰된 형태의 로드 가이드부가 형성되고, 상기 로드 삽입홈은 상기 로드 가이드부의 후단으로부터 후방으로 연장 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 자율 주행 대차의 대차 충전 단자와 충전 스테이션의 스테이션 충전 단자가 항상 외부 노출 차단된 상태로 존재하고, 특히, 스테이션 충전 단자가 대차 충전 유닛에 삽입되도록 전진 이동하는 중에도 별도의 차단 모듈을 통해 스테이션 충전 단자의 외부 노출을 차단할 수 있고, 이에 따라 충전 단자의 외부 노출에 따른 변성이나 손상을 방지하고 안정적인 충전 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차용 충전 시스템의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차용 충전 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차 및 대차 충전 유닛을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션을 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 유닛을 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 유닛의 구성을 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 "A-A"선을 따라 취한 단면도,
도 8은 도 5에 도시된 "B-B"선을 따라 취한 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 충전 유닛을 개략적으로 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 충전 유닛의 구성을 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 11은 도 10에 도시된 "C-C"선을 따라 취한 단면도,
도 12는 도 10에 도시된 "D-D"선을 따라 취한 단면도,
도 13은 도 10에 도시된 "E-E"선을 따라 취한 단면도,
도 14 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템의 충전 작동 상태를 동작 흐름에 따라 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 캡에 대한 견인 이송 수단을 설명하기 위한 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 가이드부를 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 로드와 로드 캡의 정렬 상태를 가이드하는 구조를 설명하기 위한 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 로드의 좌우 이동 구조를 설명하기 위한 도면,
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 로드의 회전 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차용 충전 시스템의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차용 충전 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차 및 대차 충전 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션을 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 대차용 충전 시스템은, 자율 주행 대차(1)에 장착되며 내부 배터리와 연결되는 대차 충전 유닛(10)과, 대차 충전 유닛(10)과 전기적으로 접촉할 수 있도록 충전 스테이션(2)에 장착되는 스테이션 충전 유닛(20)을 포함하여 구성된다.

대차 충전 유닛(10)은 자율 주행 대차(1)의 일측면에 고정 결합되는 대차 충전 하우징(600)과, 배터리(1a)에 연결되며 대차 충전 하우징(600)의 내부 공간에 외부 노출 차단되게 배치되는 대차 충전 단자(700)를 포함하여 구성된다.

스테이션 충전 유닛(20)은 충전 스테이션(2)의 기본 구조를 이루는 스테이션 케이스(100)와, 별도의 전원 공급 장치(2a)와 연결되며 스테이션 케이스(100)의 내부 공간에 외부 노출 차단되게 배치되는 스테이션 충전 단자(300)를 포함하여 구성된다. 스테이션 충전 단자(300)는 스테이션 케이스(100)로부터 외부로 돌출되거나 내부로 인입되도록 장착된다.

자율 주행 대차(1)가 충전 스테이션(2)으로 이동하여 스테이션 충전 유닛(20)과 마주하도록 스테이션 충전 유닛(20)의 전방에 정위치하면, 스테이션 충전 유닛(20)의 스테이션 충전 단자(300)가 자율 주행 대차(1) 측으로 전진 이동하고 대차 충전 유닛(10)에 삽입되어 대차 충전 단자(700)에 접촉한다. 이와 같이 접촉한 상태에서 전원 공급 장치(2a)로부터 전원이 공급됨으로써 자율 주행 대차의 배터리(1a)가 충전된다. 자율 주행 대차(1)의 배터리 충전이 완료되면, 전원 공급 장치(2a)로부터 전원 공급이 차단되고, 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 유닛(10)으로부터 인출되어 스테이션 케이스(100)의 내부로 인입되며 자율 주행 대차(1)와 분리된다.

이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 단자(300) 및 대차 충전 단자(700)는 모두 외부 노출 차단된 상태로 유지된다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 단자(300)는 대차 충전 유닛(10)을 향해 전진 이동하는 과정에서도 외부 노출 차단된 상태로 유지된다.

이하에서는 스테이션 충전 유닛(20)과 대차 충전 유닛(10)의 세부 구성에 대해 상세히 살펴본다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 유닛의 구성을 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 도 5에 도시된 "A-A"선을 따라 취한 단면도이고, 도 8은 도 5에 도시된 "B-B"선을 따라 취한 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 충전 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 대차 충전 유닛의 구성을 분해하여 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 "C-C"선을 따라 취한 단면도이고, 도 12는 도 10에 도시된 "D-D"선을 따라 취한 단면도이고, 도 13은 도 10에 도시된 "E-E"선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 충전 유닛(20)은, 스테이션 케이스(100)와, 스테이션 케이스(100)로부터 외부로 돌출되거나 내부로 인입되도록 장착되며 일측에 별도의 전원 공급 장치(2a)와 연결되는 스테이션 충전 단자(300)가 결합되는 충전 로드(200)와, 충전 로드(200)의 외부 공간을 감싸며 외부 노출을 차단시키는 차단 모듈(400)을 포함하여 구성된다.

또한, 스테이션 충전 유닛(20)은, 스테이션 케이스(100)에 수직축(VA)을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 베이스 플레이트(530)와, 베이스 플레이트(530)에 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되는 전후 가동 바디(520)와, 전후 가동 바디(520)에 좌우 방향으로 이동 가능하게 결합되는 이동 플레이트(510)와, 전후 가동 바디(520)를 전후 방향으로 이동시키도록 작동하는 구동부(540)를 더 포함하여 구성된다.

스테이션 케이스(100)는 충전 스테이션(2)의 기본 외형 구조를 이루는 것으로, 대략적인 직육면체 박스 형태로 구성될 수 있으며, 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400)이 돌출 및 인입되는 부분은 전방 개방된 형태로 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400)의 외부 공간 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.

충전 로드(200)는 원통형으로 형성될 수 있으며, 외주면 양측에 각각 양극 및 음극의 스테이션 충전 단자(300)가 결합된다. 스테이션 충전 단자(300)는 충전 로드(200)의 외주면과 동일한 표면을 이루도록 배치되며, 충전 로드(200)의 내부 공간을 따라 전선이 연결되어 전원 공급 장치(2a)와 연결된다. 충전 로드(200)는 그 후단이 이동 플레이트(510)에 결합되어 이동 플레이트(510)와 함께 전후 이동하도록 구성된다. 즉, 구동부(540)가 전후 가동 바디(520)를 전후 이동시키면, 전후 가동 바디(520)와 함께 이동 플레이트(510)가 전후 이동하고, 이와 함께 충전 로드(200)가 전후 이동한다. 충전 로드(200)는 스테이션 케이스(100)로부터 외부 돌출되는 방향으로 전진 이동하여 대차 충전 유닛(10)의 대차 충전 하우징(600) 내부에 삽입되고, 충전 로드(200)의 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 하우징(600) 내부의 대차 충전 단자(700)와 접촉한다.

차단 모듈(400)은 스테이션 충전 단자(300)의 외부 노출을 차단하도록 스테이션 충전 단자(300)의 외부 공간을 감싸는 형태로 형성된다. 좀더 구체적으로, 차단 모듈(400)은 충전 로드(200)의 외부 공간을 감싸도록 형성되며, 이를 통해 스테이션 충전 단자(300)의 외부 노출을 차단한다. 차단 모듈(400)은 충전 로드(200)의 전방 끝단을 제외한 전체 외부 공간을 감싸도록 형성된다.

대차 충전 유닛(10)은, 자율 주행 대차의 일측에 고정 결합되는 대차 충전 하우징(600)과, 자율 주행 대차의 내부 배터리와 연결되며 대차 충전 하우징(600)의 내부 공간에 외부 노출 차단되게 배치되는 대차 충전 단자(700)를 포함하여 구성된다.

대차 충전 하우징(600)은 내부 공간에 대차 충전 단자(700)를 수용하도록 상부 하우징(601)과 하부 하우징(602)으로 분리 형성된다. 상부 하우징(601)에는 대차 충전 단자(700)가 수용되는 단자 수용 공간(640)이 형성되며, 단자 수용 공간(640)은 상부 하우징(601)의 하부 하우징(602)을 향한 표면에 대차 충전 단자(700)의 형상에 대응하여 오목하게 함몰된 형태로 형성된다. 물론, 상부 하우징(601)이 아닌 하부 하우징(602)에 단자 수용 공간(640)이 형성될 수 있고, 상부 하우징(601)과 하부 하우징(602)이 결합된 상태에서 하나의 단자 수용 공간(640)이 형성되도록 상부 하우징(601)과 하부 하우징(602)의 결합면에 동시에 단자 수용 공간이 형성될 수도 있다. 상부 하우징(601)과 하부 하우징(602)의 후면에는 별도의 마감 부재(603)가 결합될 수 있다.

대차 충전 하우징(600)에는 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)가 삽입될 수 있도록 로드 삽입홈(610)이 형성된다. 로드 삽입홈(610)은 스테이션 충전 유닛(20)을 향한 전방면이 개방되도록 형성된다. 단자 수용 공간(640)은 로드 삽입홈(610)에 연통되게 형성되며, 대차 충전 단자(700)는 단자 수용 공간(640)에 수용된 상태에서 내측단부가 로드 삽입홈(610)의 내주면에 노출되게 배치된다. 단자 수용 공간(640)은 로드 삽입홈(610)을 기준으로 양측에 형성될 수 있으며, 각각의 단자 수용 공간(640)에는 양극 및 음극의 대차 충전 단자(700)가 각각 수용된다.

로드 삽입홈(610)에는 별도의 로드 캡(620)이 로드 삽입홈(610)을 따라 일부 구간 직선 이동 가능하게 삽입된다. 로드 캡(620)은 원통형상으로 형성될 수 있으며, 기준 위치 상태에서 로드 삽입홈(610)의 내주면에 노출된 대차 충전 단자(700)와 접촉하며 대차 충전 단자(700)의 외부 노출을 차단하도록 배치된다. 로드 캡(620)은 로드 삽입홈(610)에서 스테이션 충전 유닛(20)을 향한 전방 끝단에 위치하도록 별도의 탄성 부재(650)에 의해 탄성 지지된다. 예를 들면, 로드 삽입홈(610)에서 로드 캡(620)의 후방에는 탄성 스프링이 배치되어 로드 캡(620)을 전방으로 탄성 가압하도록 구성된다.

이때, 대차 충전 하우징(600)에는 로드 캡(620)의 전방 이동 범위를 제한할 수 있도록 스토퍼 수단이 구비된다. 스토퍼 수단은 로드 캡(620)이 탄성 부재(650)의 탄성력에 의해 기준 위치에 위치한 상태에서 로드 캡(620)의 전방 이동을 구속한다. 스토퍼 수단은 예를 들면, 로드 삽입홈(610)의 내주면에 돌출되는 스토퍼 돌기(611)를 포함할 수 있다. 스토퍼 돌기(611)는 로드 캡(620)이 기준 위치로 전진 이동함에 따라 로드 캡(620)의 외주면과 맞물림됨으로써, 로드 캡(620)이 탄성 부재(650)의 탄성력에 의해 로드 삽입홈(610)의 전방으로 분리 이탈되는 것을 방지하고, 로드 캡(620)을 기준 위치에 정지시킨다. 로드 캡(620)의 외주면에는 스토퍼 돌기(611)와 맞물림 결합될 수 있는 맞물림 돌기(621)가 돌출 형성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 로드 캡(620)은 기준 위치에 위치하도록 탄성 지지되며, 이 상태에서 로드 캡(620)의 외주면이 대차 충전 단자(700)와 접촉하며 대차 충전 단자(700)의 외부 노출을 차단한다.

따라서, 자율 주행 대차의 충전 과정에서, 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)가 전진 이동하여 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)에 삽입되고, 충전 로드(200)의 스테이션 충전 단자(300)가 로드 삽입홈(610)에 노출된 대차 충전 단자(700)와 접촉하여 충전 과정이 진행된다.

이때, 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)는 전진 이동 과정에서 차단 모듈(400)에 의해 외부 노출 차단된 상태로 유지되고, 대차 충전 단자(700)는 로드 삽입홈(610)의 로드 캡(620)에 의해 외부 노출 차단된 상태로 유지된다. 이 상태에서, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)으로 삽입됨에 따라 로드 캡(620)이 충전 로드(200)에 의해 가압되어 후진 이동하게 되고, 충전 로드(200)가 계속 삽입되어 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 단자(700)와 접촉하게 된다.

즉, 대차 충전 단자(700)는 로드 삽입홈(610)의 내주면에 노출된 끝단면이 로드 캡(620)의 외주면에 접촉한 상태로 유지되다가 충전 로드(200)가 삽입됨에 따라 충전 로드(200)의 외주면에 접촉하고, 이후, 충전 로드(200)의 외주면에 형성된 스테이션 충전 단자(300)에 접촉하게 된다.

이와 같이 대차 충전 단자(700)가 로드 캡(620)의 외주면, 충전 로드(200)의 외주면 및 스테이션 충전 단자(300)에 연속 접촉하는 과정에서 밀착 접촉하도록 대차 충전 단자(700)는 로드 삽입홈(610)의 내주면에 노출되는 방향으로 탄성 지지되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 단자 수용 공간(640)에는 대차 충전 단자(700)가 로드 삽입홈(610)에 노출되는 방향으로 대차 충전 단자(700)에 탄성력을 가하는 탄성 부재(710)가 장착될 수 있다.

또한, 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)는 전술한 바와 같이 원통 형상으로 형성되므로, 대차 충전 단자(700)는 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)의 외주면과 밀착 접촉하도록 로드 삽입홈(610)에 노출되는 단자 접촉면(701)이 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)의 외주면 형상과 대응되는 오목한 원통형 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.

이때, 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)는 동일한 외경을 갖는 원통 형상으로 형성될 수도 있으나, 대차 충전 단자(700)와 스테이션 충전 단자(300)의 밀착 접촉 상태가 더욱 중요하므로, 대차 충전 단자(700)가 로드 캡(620)보다 충전 로드(200)에 더욱 밀착되도록 충전 로드(200)의 외경이 로드 캡(620)의 외경보다 더 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 대차 충전 단자(700)의 단자 접촉면(701)의 오목한 원통형 곡면은 충전 로드(200)의 외주면 형상과 대응되게 형성될 수 있다.

또한, 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)는 그 외경이 로드 삽입홈(610)의 내경과 동일하게 형성될 수도 있으나, 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)는 그 외경이 로드 삽입홈(610)의 내경보다 작게 형성될 수도 있다. 이와 같이 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)의 외경이 로드 삽입홈(610)의 내경보다 작게 형성됨으로써, 대차 충전 단자(700)가 로드 삽입홈(610)의 내주면으로부터 미세하게 탄성 돌출된 상태로 로드 캡(620) 및 충전 로드(200)와 밀착 접촉하므로, 상호 간의 접촉 상태가 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.

아울러, 대차 충전 단자(700)와 충전 로드(200)의 정렬 상태가 정확하게 유지되지 않으면, 대차 충전 단자(700)의 단자 접촉면(701)과 충전 로드(200)의 스테이션 충전 단자(300)의 접촉 상태가 불안정해질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 충전 로드(200)의 정렬 상태에 따라 대차 충전 단자(700)의 정렬 상태가 자동 조절되도록 대차 충전 단자(700)는 단자 수용 공간(640)의 내주면과 위치 조절용 간극(d)이 존재하는 상태로 배치될 수 있다. 이에 따라 로드 삽입홈(610)에 충전 로드(200)가 삽입되면, 대차 충전 단자(700)의 단자 접촉면(701)에 대한 충전 로드(200)의 접촉 가압력에 의해 단자 접촉면(701)의 정렬 상태가 스테이션 충전 단자(300)의 외주면(충전 로드(200)의 외주면)에 면접촉하는 방향으로 위치 조절용 간극(d)을 통해 자동 조절된다. 즉, 대차 충전 단자(700)는 위치 조절용 간극(d)을 통해 단자 수용 공간(640) 내부에서 미세 자유 이동 가능하게 배치됨으로써, 상황에 따라 정렬 상태가 조절되며 스테이션 충전 단자(300)의 외주면에 대한 면접촉 상태가 안정적으로 유지된다. 이러한 위치 조절용 간극(d)은 대차 충전 단자(700)가 단자 수용 공간(640) 내부에서 전후 좌우 상하 모든 방향으로 미세 이동하며 정렬 상태를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 자율 주행 대차의 충전 과정에서, 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)가 전진 이동하여 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)에 삽입되고 충전 로드(200)의 스테이션 충전 단자(300)가 로드 삽입홈(610)에 노출된 대차 충전 단자(700)와 접촉하게 되는데, 이때, 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)는 차단 모듈(400)에 의해 외부 차단된 상태로 유지된다.

이러한 과정을 좀더 자세히 살펴보면, 자율 주행 대차가 충전 스테이션의 전방에 정위치 상태로 이동함에 따라 도 14에 도시된 바와 같이 대차 충전 유닛(10)과 스테이션 충전 유닛(20)은 일렬 배치된다. 이 상태에서 도 15에 도시된 바와 같이 구동부(540)의 작동에 의해 전후 가동 바디(520)와 이동 플레이트(510)가 전진 이동하고, 이와 함께 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400)이 동시에 전진 이동한다. 이러한 전진 이동이 계속되면, 차단 모듈(400)이 대차 충전 하우징(600)에 접촉하게 되고, 이 상태에서, 도 16에 도시된 바와 같이 충전 로드(200)가 계속 전진 이동하여 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)에 삽입되고, 충전 로드(200)의 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 단자(700)에 접촉하게 된다.

이때, 차단 모듈(400)은 충전 로드(200)의 외부 공간을 감싸는 형태로 전후 방향으로 접철 가능하게 형성된다. 따라서, 차단 모듈(400)이 충전 로드(200)와 함께 전진 이동하는 과정에서 대차 충전 하우징(600)에 접촉하게 되면, 차단 모듈(400)은 대차 충전 하우징(600)에 의해 이동이 구속되고 충전 로드(200)만 계속 전진 이동하게 된다. 이 과정에서, 차단 모듈(400)은 대차 충전 하우징(600)에 의해 접촉 가압되고, 이러한 접촉 가압력에 의해 후방으로 접철된다. 이러한 접철 과정에서, 차단 모듈(400)의 전방 끝단과 대차 충전 하우징(600)의 접촉 상태는 그대로 유지되며, 이에 따라 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)의 외부 노출 차단 상태 또한 그대로 유지된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차단 모듈(400)은, 충전 로드(200)에 직선 이동 가능하게 관통 결합되는 차단 바디(410)와, 충전 로드(200)의 외부 공간을 감싸는 주름관 형태로 접철 가능하게 형성되며 일단이 차단 바디(410)에 결합되고 타단이 이동 플레이트(510)에 결합되는 차단 주름관(420)과, 차단 바디(410)를 충전 로드(200)의 전방 끝단을 향해 탄성 가압하는 탄성 부재(430)를 포함하여 구성된다.

이러한 구조에 따라, 외력이 작용하지 않는 한, 차단 바디(410)가 탄성력에 의해 충전 로드(200)의 전방 끝단에 위치한 상태로 차단 주름관(420)이 전개된 상태를 유지한다. 이동 플레이트(510)와 함께 충전 로드(200)가 전진 이동하면, 차단 바디(410) 및 차단 주름관(420)이 전개된 상태로 충전 로드(200)와 함께 전진 이동한다. 이 과정에서 차단 바디(410)가 대차 충전 하우징(600)에 접촉 가압되면, 차단 바디(410)는 정지하고 충전 로드(200)와 이동 플레이트(510)는 전진 이동한다. 즉, 차단 바디(410)는 충전 로드(200) 및 이동 플레이트(510)에 대해 후진 방향으로 상대 이동한다. 따라서, 차단 바디(410)가 대차 충전 하우징(600)에 접촉한 상태로 차단 주름관(420)은 후방으로 접철된다.

한편, 차단 바디(410)가 충전 로드(200)에 관통 결합된 상태에서 차단 바디(410)의 회전 이동을 방지하도록 회전 이동 방지 수단이 구비될 수 있으며, 이러한 회전 이동 방지 수단을 통해 차단 바디(410) 및 차단 주름관(420)이 충전 로드(200)와 평행 상태로 안정적인 정렬 상태를 유지한다.

이때, 회전 이동 방지 수단은, 충전 로드(200)의 외주면에 전후 방향을 따라 형성되는 가이드 홈(220)과, 가이드 홈(220)에 삽입 가이드되도록 차단 바디(410)에 관통 결합되는 가이드 핀(230)을 포함하여 구성될 수 있다. 차단 바디(410)는, 중심부에 관통홀이 형성되는 평판부(411)와, 충전 로드(200)의 외주면에 접촉하도록 관통홀의 내주면으로부터 후방으로 연장 형성되는 슬리브부(412)를 포함하여 구성될 수 있으며, 가이드 핀(230)은 차단 바디(410)의 슬리브부(412)에 관통 결합되어 가이드 홈(220)에 삽입 가이드될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 충전 로드(200)가 스테이션 케이스(100)로부터 전진 이동하여 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)에 삽입됨으로써, 충전 로드(200)에 형성된 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 하우징(600)에 배치된 대차 충전 단자(700)가 상호 접촉하게 되는데, 이때, 차단 모듈(400)에 의해 스테이션 충전 단자(300)가 외부 노출 차단되고, 로드 캡(620)에 의해 대차 충전 단자(700)가 외부 노출 차단된 상태로 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)가 상호 접촉하므로, 외부 이물질에 의한 화학 반응 등이 방지되어 충전 단자에 대한 손상을 예방할 수 있고, 안정적인 충전 작업을 진행할 수 있다.

한편, 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600)에 삽입되는 위치는 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 단자(700)와 접촉하는 위치까지 삽입되어야 하는데, 충전 로드(200)의 전진 이동 거리를 미리 설정한 일정 거리만큼만 전진 이동시키게 되면, 자율 주행 대차의 정지 위치(충전 스테이션과 미리 설정된 기준 거리만큼 이격된 위치)에 오차가 발생한 경우, 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)의 정확한 접촉이 불가능하다는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 스테이션 충전 단자(300)가 외부로 돌출되는 전체 이동 거리와는 별개로 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 하우징(600)의 내부에 삽입되는 거리가 일정하게 유지되도록 형성된다.

전술한 바와 같이, 스테이션 충전 단자(300)는 충전 로드(200)에 결합되어 충전 로드(200)와 함께 전진 이동하고, 이와 함께 충전 로드(200)의 외부를 감싸는 차단 모듈(400)도 함께 전진 이동한다. 전진 이동 과정에서 차단 모듈(400)이 대차 충전 하우징(600)에 접촉하여 이동 정지하게 되는데, 이 시점부터 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600)의 내부에 삽입되게 된다. 이때, 차단 모듈(400)은 그 구조상 충전 로드(200)의 대차 충전 하우징(600)에 삽입되는 거리만큼 접철된다. 즉, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600) 내부에 삽입되는 거리(X)와 차단 모듈(400)의 접철 거리(X)는 동일하다.

따라서, 차단 모듈(400)의 접철 거리가 일정하게 유지되도록 함으로써, 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)의 대차 충전 하우징(600)에 대한 삽입 거리를 일정하게 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700) 등의 설계 배치 상태를 고려하여 차단 모듈(400)의 접철 거리를 100mm로 제한하게 되면, 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600)에 100mm 삽입될 때, 차단 모듈(400)의 접철 거리가 100mm가 되어 더 이상 충전 로드(200)의 삽입 이동이 제한되고, 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)가 정확한 위치에서 서로 안정적으로 접촉하게 된다. 차단 모듈(400)의 접철 제한 거리는 전체 구성의 설계 배치에 따라 적절하게 설정할 수 있다.

이와 같이 차단 모듈(400)의 접철 거리를 일정하게 유지함으로써, 충전 로드(200)의 전체 전진 이동 거리와는 무관하게 충전 로드(200)의 대차 충전 하우징(600)에 대한 삽입 거리를 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 자율 주행 대차(1)의 정지 위치(충전 스테이션과 미리 설정된 기준 거리만큼 이격된 위치)에 오차가 발생한 경우에도, 충전 로드(200)의 대차 충전 하우징(600)에 대한 삽입 거리를 일정하게 유지시킬 수 있다.

예를 들면, 자율 주행 대차(1)가 충전 스테이션(2)으로부터 기준 거리보다 더 멀리 떨어진 위치에 정지한 경우, 충전 로드(200)와 차단 모듈(400)은 상대적으로 더 많이 전진 이동한 후, 차단 모듈(400)이 대차 충전 하우징(600)에 접촉하게 되지만, 이 시점부터 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600)에 삽입되는 거리는 차단 모듈(400)의 접철 거리만큼으로 제한되어 일정하게 유지된다. 이 경우, 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)의 전체적인 전진 이동 거리는 기준 상태에 비해 증가하였으나, 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)가 대차 충전 하우징(600) 내부에 삽입되는 거리는 미리 설정된 기준값만큼 일정하게 유지된다. 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)가 정확하게 접촉하는지 여부는 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)의 전체 이동 거리가 아니라 대차 충전 하우징(600) 내부에 삽입되는 거리에 따라 결정되므로, 본 발명의 일 실시예에서는 자율 주행 대차(1)의 정지 위치에 오차가 발생하더라도, 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)의 접촉 상태를 항상 정확하고 안정적으로 유지시킬 수 있다.

차단 모듈(400)의 접철 거리가 일정하게 유지되도록 하기 위해 차단 모듈(400)의 접철 상태를 제한할 수 있는 별도의 스토퍼 장치(미도시) 등을 구비할 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 차단 모듈(400)의 접철 거리를 측정할 수 있는 센서 모듈(SM)을 구비하여 이러한 기능을 구현할 수 있다.

예를 들면, 센서 모듈(SM)이 차단 모듈(400)의 접철 거리를 측정하고, 센서 모듈(SM)의 측정값이 미리 설정한 기준치에 도달하면, 구동부(540)가 작동 정지하도록 별도의 제어부(미도시)에 의해 동작 제어되도록 구성함으로써, 차단 모듈(400)의 접철 거리를 일정하게 유지시킬 수 있다.

이때, 센서 모듈(SM)은, 차단 모듈(400)의 전방 끝단부에 결합되어 차단 모듈(400)이 접철됨에 따라 차단 모듈(400)의 후방 끝단부에 근접하는 방향으로 상대 이동하는 감지 도그(450)와, 감지 도그(450)를 감지할 수 있도록 감지 도그(450)로부터 후방으로 일정 간격 이격되게 배치되는 도그 감지 센서(460)를 포함하여 구성될 수 있다.

감지 도그(450)는 차단 주름관(420)의 외부에 위치하도록 차단 바디(410)와 차단 주름관(420) 사이에 삽입되는 별도의 도그 플레이트(451)의 일측에 돌출 형성될 수 있다. 도그 감지 센서(460)는 차단 주름관(420)의 후단에 인접하게 위치하도록 이동 플레이트(510) 또는 전후 가동 바디(520)에 장착될 수 있으며, 감지 도그(450)를 감지할 수 있는 광 센서, 근접 센서, 자기 센서 등 다양한 센서가 적용될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이 감지 도그(450)와 도그 감지 센서(460)와의 이격 거리는 차단 모듈(400)의 접철 거리(X)와 동일하게 설정되고, 이에 따라 차단 모듈(400)이 X만큼 접철되면 도그 감지 센서(460)에 의해 감지 도그(450)가 감지된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)가 대차 충전 유닛(10)의 대차 충전 하우징(600)에 삽입되어 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)가 정확하게 접촉한다. 이러한 접촉 여부는 차단 모듈(400)의 접철 거리를 측정하는 센서 모듈(SM)을 통해 감지될 수 있다. 이러한 방식으로 센서 모듈(SM)을 통해 접촉 여부가 감지되면, 제어부는 전원 공급 장치(2a)를 통해 전원을 공급하고, 공급된 전원은 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)를 통해 배터리(1a)에 공급되어 배터리(1a)가 충전된다.

이러한 배터리 충전 과정에서, 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)의 접촉 부분에서는 충전 단자의 불안정한 접촉이나 이물질 등 기타 알 수 없는 이유로 인해 열이 발생하여 과열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 이러한 과열 상태를 감지할 수 있도록 온도 센서(670)가 장착되는데, 온도 센서(670)는 대차 충전 하우징(600) 내부에 장착되며, 대차 충전 단자(700)가 수용되는 단자 수용 공간(640)에 연통되게 배치될 수 있다.

온도 센서(670)는 제 1 기준 온도와 제 1 기준 온도보다 높은 제 2 기준 온도를 측정할 수 있고, 제어부는 온도 센서(670)에 의해 측정된 온도가 제 1 기준 온도에 도달하면, 별도의 출력부(미도시)를 통해 1차 알람을 출력하고, 온도 센서(670)에 의해 측정된 온도가 제 2 기준 온도에 도달하면, 별도의 출력부(미도시)를 통해 2차 알람을 출력하도록 동작 제어할 수 있다. 1차 알람은 경고 표시일 수 있고, 2차 알람은 충전 중단 표시일 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 다양한 방식으로 변경 가능하다.

이와 같은 과정을 통해 충전 과정이 완료되면, 충전 로드(200)는 대차 충전 하우징(600)으로부터 후진 이동하여 스테이션 케이스(100) 내부로 인입된다.

충전 로드(200)가 충전을 위해 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 과정에서 충전 로드(200)는 로드 삽입홈(610)에 대해 위치 정렬되도록 다양한 방식으로 가이드되며, 충전 과정 완료후 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)으로부터 인출되는 과정에서 충전 로드(200)에는 로드 삽입홈(610)의 로드 캡(620)을 정위치로 복귀시키기 위한 기능을 보조적으로 수행하기 위한 수단이 구비된다.

좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 충전 과정 완료후 충전 로드(200)가 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)으로부터 인출되는 과정에서, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)으로부터 인출됨에 따라 로드 캡(620)이 원상 복귀하게 된다. 즉, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 과정에서 충전 로드(200)가 로드 캡(620)을 가압하게 되고, 이에 따라 로드 캡(620)은 후진 이동하고, 이 상태에서 스테이션 충전 단자(300)와 대차 충전 단자(700)가 접촉하여 충전이 이루어지는데, 충전 로드(200)가 인출되면, 로드 캡(620)은 탄성 부재(650)의 탄성력에 의해 정위치로 원상 복귀한다.

이러한 로드 캡(620)의 원상 복귀 과정이 탄성 부재(650)의 탄성력에 의해서만 일어나는 경우, 탄성 부재(650)의 변형에 따른 탄성력 감소 또는 이물질 삽입 등에 의해 로드 캡(620)의 복귀 이동이 원활하지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 충전 로드(200)의 인출 과정에서 로드 캡(620)이 정위치로 원상 복귀하는 과정을 보조적으로 지원하는 견인 이송 수단이 구비될 수 있다.

견인 이송 수단(210,660)은 충전 로드(200)가 로드 캡(620)을 가압한 상태에서 충전 로드(200)가 스테이션 케이스(100)에 인입되는 방향으로 후진 이동함에 따라 로드 캡(620)이 정위치에 복귀하는 방향으로 충전 로드(200)와 함께 일정 구간 이동하도록 하며, 로드 캡(620) 및 충전 로드(200) 중 적어도 어느 하나에 구비된다.

이러한 견인 이송 수단은, 도 17에 도시된 바와 같이 충전 로드(200)의 로드 캡(620)에 대한 접촉 대향면(201)에 배치되는 자석(210)과, 로드 캡(620)의 충전 로드(200)에 대한 접촉 대향면(622)에 배치되는 자성 부재(660)를 포함하여 구성될 수 있다. 물론, 자석(210)이 로드 캡(620)에 배치되고 자성 부재(660)가 충전 로드(200)에 배치될 수도 있다.

이러한 구조에 따라 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)으로부터 인출되면, 충전 로드(200)의 자석(210)에 의한 자기력에 의해 자성 부재(660)가 충전 로드(200) 측으로 견인되고, 자성 부재(660)와 함께 로드 캡(620)이 충전 로드(200) 측으로 견인된다. 따라서, 탄성 부재(650)의 탄성 변형 등에 의해 로드 캡(620)의 원상 복귀 이동이 원활하지 않는 경우, 자석(210)의 자기력에 의해 로드 캡(620)을 견인하여 안정적으로 정위치에 복귀 이동시킬 수 있다.

다음으로, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 과정에서 충전 로드(200)가 위치 정렬되도록 가이드되는 구조에 대해 살펴보면, 먼저, 충전 로드(200)를 가이드하기 위해 대차 충전 하우징(600)에는 로드 가이드부(630)가 형성된다.

로드 가이드부(630)는 대차 충전 하우징(600)의 스테이션 충전 유닛(20)을 향한 전방 대향면에 충전 로드(200)의 삽입 경로를 가이드하도록 오목하게 함몰된 형태로 형성된다. 이때, 로드 삽입홈(610)은 로드 가이드부(630)의 후단으로부터 후방으로 연장 형성된다.

로드 가이드부(630)는 대차 충전 하우징의 전방 끝단으로부터 후방으로 갈수록 수직 단면적이 작아지는 형태로 내주면이 경사면을 이루도록 형성된다.

이러한 구조에 따라 자율 주행 대차가 충전을 위해 충전 스테이션의 전방에 위치한 상태에서 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)과 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)가 동일 직선상에 정렬되지 않고 일정 범위 벗어나게 정렬되더라도, 도 17에 도시된 바와 같이 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 과정에서 로드 가이드부(630)의 경사면에 의해 로드 삽입홈(610)을 향한 방향으로 가이드되어 로드 삽입홈(610)에 정확하게 삽입된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 충전 로드(200) 및 로드 캡(620)은 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 삽입되어 로드 캡(620)에 가압 접촉하는 과정에서 충전 로드(200)가 로드 캡(620)과 동심축상에 정렬되는 형태로 가이드되도록 형성된다.

좀더 구체적으로는, 충전 로드(200)의 로드 캡(620)에 대한 접촉 대향면(201)은 볼록한 형상으로 형성되고, 로드 캡(620)의 충전 로드(200)에 대한 접촉 대향면(622)은 충전 로드(200)의 블록한 형상에 대응하여 오목한 형상으로 형성되며, 도 19에 도시된 바와 같이 충전 로드(200)는 로드 캡(620)에 접촉하는 과정에서 블록한 형상 및 오목한 형상에 의해 로드 캡(620)과 동심축상에 정렬되도록 가이드된다.

예를 들어, 도 19에 점선으로 도시된 바와 같이 충전 로드(200)가 로드 캡(620)과 동심축상에 정렬되지 않은 상태로 로드 캡(620)에 접촉하는 경우, 충전 로드(200)의 볼록한 접촉 대향면(201)은 로드 캡(620)의 오목한 접촉 대향면(622)을 따라 미세 이동하며 충전 로드(200)가 로드 캡(620)과 동심축상에 정렬된다.

이때, 전술한 바와 같이 충전 로드(200)에는 자석(210)이 결합되고, 로드 캡(620)에는 자성 부재(660)가 결합되는데, 자석(210) 및 자성 부재(660)는 충전 로드(200)와 로드 캡(620)의 상호 대향 접촉면(201,622)의 중심부에 배치되며, 충전 로드(200)는 로드 캡(620)에 접촉하는 과정에서 자석(210)의 자기력에 의해 로드 캡(620)과 동심축상에 정렬되도록 가이드된다.

따라서, 충전 로드(200)는 로드 캡(620)과의 상호 접촉 대향면의 형상과 상호 접촉 대향면에 배치된 자석의 자기력에 의해 동시에 동심축 상에 정렬되도록 가이드된다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 로드의 좌우 이동 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 로드의 회전 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 충전 로드(200)는 도 20에 도시된 바와 같이 대차 충전 하우징(600)에 삽입되는 과정에서 대차 충전 하우징(600)에 형성된 로드 가이드부(630)에 의해 가이드되어 좌우 방향으로 이동하며 대차 충전 유닛(10)의 위치에 대응하여 위치 조절되도록 구성된다.

또한, 충전 로드(200)는 도 21에 도시된 바와 같이 대차 충전 하우징(600)에 삽입되는 과정에서 로드 가이드부(630)에 의해 가이드되어 별도의 수직축(VA)을 중심으로 회전 이동하며 대차 충전 유닛(10)의 위치에 대응하여 위치 조절되도록 구성된다.

스테이션 충전 유닛(20)은, 스테이션 케이스(100), 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400) 이외에도, 전술한 바와 같이 스테이션 케이스(100)의 바닥 플레이트(101)에 수직축(VA)을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 베이스 플레이트(530)와, 베이스 플레이트(530)에 전후 방향으로 이동 가능하게 결합되는 전후 가동 바디(520)와, 전후 가동 바디(520)에 좌우 방향으로 이동 가능하게 결합되는 이동 플레이트(510)와, 전후 가동 바디(520)를 전후 방향으로 이동시키도록 작동하는 구동부(540)를 더 포함하여 구성된다. 구동부(540)는 유압 또는 공압 실린더로 구성할 수 있으나, 전기 모터 등 이와 다른 다양한 기계 요소를 이용하여 구성될 수 있다.

베이스 플레이트(530)는 베어링(BR)을 통해 바닥 플레이트(10)에 대해 수직축(VA)을 중심으로 회전할 수 있으며, 베이스 플레이트(530)에는 전후 방향을 따라 전후 수평 레일(531)이 형성된다. 전후 가동 바디(520)는 베이스 플레이트(530)의 전후 수평 레일(531)을 따라 전후 방향으로 이동 가능하며, 전방면에는 좌우 방향을 따라 좌우 수평 레일(521)이 형성된다. 이동 플레이트(510)는 전후 가동 바디(520)의 좌우 수평 레일(521)을 따라 좌우 방향으로 이동 가능하며, 전방면에는 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400)이 결합된다. 구동부(540)는 베이스 플레이트(530)에 결합되어 전후 가동 바디(520)를 전후 방향으로 이동시키도록 작동한다.

구동부(540)가 전후 가동 바디(520)를 전후 이동시키면, 전후 가동 바디(520)와 함께 이동 플레이트(510)가 전후 이동하고, 이와 함께 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300)가 전후 이동하며, 스테이션 케이스(100)로부터 외부로 돌출되거나 내부로 인입된다.

이동 플레이트(510)는 전후 가동 바디(520)에 대해 좌우 이동 가능하게 결합되며, 이동 플레이트(510)와 함께 충전 로드(200) 및 스테이션 충전 단자(300) 또한 전후 가동 바디(520)에 대해 좌우 이동할 수 있다.

자율 주행 대차가 충전을 위해 충전 스테이션의 전방에 정지한 상태에서 도 20의 (a)에 도시된 바와 같이 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)와 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)의 정렬 상태가 일치하지 않으면, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 정상적으로 삽입되기 어렵다.

이 경우, 충전 로드(200)가 전진 이동하면, 충전 로드(200)는 대차 충전 하우징(600)의 로드 가이드부(630)와의 접촉에 의해 발생하는 좌측 방향의 가압 성분에 의해 좌측 방향으로 이동하며 로드 삽입홈(610)과 동심축상에 위치 정렬된다. 이에 따라 충전 로드(200)는 전진 이동 과정에서 로드 가이드부(630)에 의해 도 20에 도시된 방향을 기준으로 좌측 방향으로 이동하게 되고, 도 20의 (b)에 도시된 바와 같이 로드 삽입홈(610)과 동심축 상에 위치 정렬되어 로드 삽입홈(610)에 정상적으로 삽입된다.

충전 로드(200)는 로드 가이드부(630)에 의해 가이드되는 과정에서 원활하게 좌우 이동할 수 있도록 구성되는데, 이를 위해 이동 플레이트(510)가 전후 가동 바디(520)에 대해 좌우 이동 가능하게 결합되는 구조가 채택된다. 즉, 충전 로드(200)는 이동 플레이트(510)가 좌우 이동함으로써, 이동 플레이트(510)와 함께 좌우 이동한다.

이와 같이 충전 로드(200)와 로드 삽입홈(610)의 정렬 상태가 일치하지 않는 경우 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 과정에서 이동 플레이트(510)의 좌우 이동 구조가 충전 로드(200)의 좌우 이동을 가능하게 하지만, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)으로부터 인출되면, 충전 로드(200) 및 이동 플레이트(510)는 전후 가동 바디(520)의 좌우 중심인 정위치에 원상 복귀되는 것이 바람직하다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에서는 이동 플레이트(510)를 원상 복귀 이동시키기 위한 이동 복귀 수단이 구비될 수 있다.

이동 복귀 수단은 이동 플레이트(510)가 정위치에서 벗어나 좌우 이동한 경우, 이동 플레이트(510)가 정위치로 복귀하도록 이동 플레이트(510)에 원상 복귀 이동력을 가하도록 구성된다.

이러한 이동 복귀 수단은 이동 플레이트(510)에 탄성 이동력을 가하는 탄성 부재(511)를 포함하여 구성될 수 있다. 탄성 부재(511)는 도 8 및 도 20에 도시된 바와 같이 이동 플레이트(510)의 좌우 양측에 각각 배치되며, 탄성 부재(511) 각각은 일단이 이동 플레이트(510)의 일측 단부에 결합되고 타단이 전후 가동 바디(520)에 결합될 수 있다. 각각의 탄성 부재(511)는 모두 동일한 탄성력을 갖도록 형성되며, 이에 따라 이동 플레이트(510)가 좌우 이동하게 되면, 탄성 부재(511)의 탄성력에 평형이 깨지므로, 탄성 부재(511)의 탄성력에 의해 이동 플레이트(510)가 항상 정위치에 원상 복귀한 상태로 유지하게 된다.

한편, 자율 주행 대차가 충전을 위해 충전 스테이션의 전방에 정지한 상태에서 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이 스테이션 충전 유닛(20)의 충전 로드(200)와 대차 충전 하우징(600)의 로드 삽입홈(610)의 정렬 상태가 상호 평행하지 않고 경사지게 교차하는 방향으로 위치하게 되면, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 정상적으로 삽입되기 어렵다.

이 경우, 충전 로드(200)가 전진 이동하면, 충전 로드(200)는 대차 충전 하우징(600)의 로드 가이드부(630)와의 접촉에 의해 발생하는 우측 방향의 가압 성분에 의해 반시계 방향으로 회전 이동하며 로드 삽입홈(610)과 동심축상에 위치 정렬된다. 이에 따라 충전 로드(200)는 전진 이동 과정에서 로드 가이드부(630)에 의해 도 21에 도시된 방향을 기준으로 반시계 방향으로 회전 이동하게 되고, 도 21의 (b)에 도시된 바와 같이 로드 삽입홈(610)과 동심축 상에 위치 정렬되어 로드 삽입홈(610)에 정상적으로 삽입된다. 위의 설명에서, 충전 로드(200)가 전진 이동하는 과정에서 로드 가이드부(630)의 가이드에 의해 충전 로드(200)가 회전 이동하는 것으로 설명하였으나, 도 21에 도시된 바와 같이 차단 모듈(400)의 전방면 일단부가 대차 충전 하우징(600)의 일측에 접촉하고, 이 상태에서 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400)의 전진 이동시 모멘트 발생에 의해 충전 로드(200) 및 차단 모듈(400)이 회전 이동할 수도 있다.

이와 같이 충전 로드(200)의 회전 이동을 가능하게 하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 베이스 플레이트(530)가 바닥 플레이트(101)에 대해 수직축(VA)을 중심으로 회전 이동하는 구조가 채택된다. 즉, 충전 로드(200)는 베이스 플레이트(530)가 회전 이동함으로써, 베이스 플레이트(530)와 함께 회전 이동한다.

이와 같이 충전 로드(200)와 로드 삽입홈(610)의 정렬 상태가 상호 평행하지 않고 경사지게 교차하는 방향으로 위치하는 경우, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)에 삽입되는 과정에서 베이스 플레이트(530)의 회전 이동 구조가 충전 로드(200)의 회전 이동을 가능하게 하지만, 충전 로드(200)가 로드 삽입홈(610)으로부터 인출되면, 충전 로드(200) 및 베이스 플레이트(530)는 좌우 회전 없이 최초 설정된 정위치에 원상 복귀되는 것이 바람직하다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에서는 베이스 플레이트(530)를 원상 복귀 회전시키기 위한 회전 복귀 수단이 구비될 수 있다.

회전 복귀 수단은 베이스 플레이트(530)가 정위치에서 벗어나 회전 이동한 경우, 베이스 플레이트(530)가 정위치로 복귀하도록 베이스 플레이트(530)에 원상 복귀 회전력을 가하도록 구성된다.

이러한 회전 복귀 수단은 베이스 플레이트(530)에 탄성 회전력을 가하는 탄성 부재(533)를 포함하여 구성될 수 있다. 베이스 플레이트(530)는 도 8 및 도 21에 도시된 바와 같이 수직축(VA)과 이격된 위치에 탄성 결합부(532)가 돌출 형성되고, 탄성 부재(533)는 탄성 결합부(532)의 좌우 양측에 각각 배치되며, 탄성 부재(532) 각각은 일단이 탄성 결합부(532)의 일측 단부에 결합되고 타단이 스테이션 케이스(100)의 바닥 플레이트(101)에 결합될 수 있다. 각각의 탄성 부재(533)는 모두 동일한 탄성력을 갖도록 형성되며, 이에 따라 베이스 플레이트(530)가 회전 이동하게 되면, 탄성 부재(533)의 탄성력에 평형이 깨지므로, 탄성 부재(533)의 탄성력에 의해 베이스 플레이트(530)가 항상 정위치에 원상 복귀한 상태로 유지하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 자율 주행 대차
2: 충전 스테이션
10: 대차 충전 유닛
20: 스테이션 충전 유닛
100: 스테이션 케이스
101: 바닥 플레이트
200: 충전 로드
210: 자석
220: 가이드 홈
230: 가이드 핀
300: 스테이션 충전 단자
400: 차단 모듈
410: 차단 바디
420: 차단 주름관
430: 탄성 부재
450: 감지 도그
460: 도그 감지 센서
510: 이동 플레이트
520: 전후 가동 바디
530: 베이스 플레이트
540: 구동부
600: 대차 충전 하우징
610: 로드 삽입홈
620: 로드 캡
630: 로드 가이드부
640: 단자 수용 공간
650: 탄성 부재
660: 자성 부재
670: 온도 센서
700: 대차 충전 단자
710: 탄성 부재

Claims (8)

1. 자율 주행 대차에 장착되며 내부 배터리와 연결되는 대차 충전 유닛과, 상기 대차 충전 유닛과 전기적으로 접촉할 수 있도록 충전 스테이션에 장착되는 스테이션 충전 유닛을 포함하는 자율 주행 대차용 충전 시스템에 있어서,
   상기 대차 충전 유닛은
   상기 자율 주행 대차의 일측에 고정 결합되는 대차 충전 하우징과, 상기 배터리와 연결되며 상기 대차 충전 하우징의 내부 공간에 외부 노출 차단되게 배치되는 대차 충전 단자를 포함하고,
   상기 스테이션 충전 유닛은
   스테이션 케이스와, 별도의 전원 공급 장치와 연결되며 상기 스테이션 케이스로부터 외부로 돌출되거나 내부로 인입되도록 장착되는 스테이션 충전 단자와, 상기 스테이션 충전 단자의 외부 노출을 차단하도록 상기 스테이션 충전 단자의 외부 공간을 감싸는 차단 모듈을 포함하고,
   상기 스테이션 충전 단자는 상기 차단 모듈과 함께 이동하여 외부 노출 차단된 상태로 외부 돌출되고, 상기 차단 모듈이 상기 대차 충전 하우징에 접촉한 상태에서 상기 스테이션 충전 단자가 상기 대차 충전 하우징의 내부로 삽입되어 상기 대차 충전 단자와 접촉하며,
   상기 스테이션 충전 단자는 전후 방향으로 직선 이동하는 충전 로드의 외주면 일측에 결합되어 상기 충전 로드와 함께 이동하고,
   상기 차단 모듈은 상기 충전 로드의 외부 공간을 감싸는 형태로 전후 방향으로 접철 가능하게 형성되며,
   상기 충전 로드는 별도의 이동 플레이트에 결합되어 상기 이동 플레이트와 함께 전후 방향으로 직선 이동하고,
   상기 차단 모듈은
   상기 충전 로드에 직선 이동 가능하게 관통 결합되는 차단 바디;
   상기 충전 로드의 외부 공간을 감싸는 주름관 형태로 접철 가능하게 형성되며 일단이 상기 차단 바디에 결합되고 타단이 상기 이동 플레이트에 결합되는 차단 주름관; 및
   상기 차단 바디를 상기 충전 로드의 전방 끝단을 향해 탄성 가압하는 탄성 부재를 포함하며,
   상기 차단 바디가 상기 충전 로드에 관통 결합된 상태에서 상기 차단 바디의 회전 이동을 방지하도록 회전 이동 방지 수단이 구비되고,
   상기 차단 바디는
   중심부에 관통홀이 형성되는 평판부와, 상기 충전 로드의 외주면에 접촉하도록 상기 관통홀의 내주면으로부터 후방으로 연장 형성되는 슬리브부를 포함하며,
   상기 회전 이동 방지 수단은
   상기 충전 로드의 외주면에 전후 방향을 따라 형성되는 가이드 홈과, 상기 가이드 홈에 삽입 가이드되도록 상기 슬리브부에 관통 결합되는 가이드 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 대차용 충전 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스테이션 충전 유닛은
   상기 이동 플레이트를 전후 방향으로 직선 이동시키도록 작동하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 대차용 충전 시스템.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 대차 충전 하우징에는 상기 스테이션 충전 유닛의 충전 로드가 삽입될 수 있도록 로드 삽입홈이 형성되고,
   상기 대차 충전 단자는 상기 충전 로드가 상기 로드 삽입홈에 삽입됨에 따라 상기 로드 삽입홈의 내주면에 노출되어 상기 스테이션 충전 단자와 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 대차용 충전 시스템.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 대차 충전 하우징의 상기 스테이션 충전 유닛을 향한 전방 대향면에는 상기 충전 로드의 삽입 경로를 가이드하도록 오목하게 함몰된 형태의 로드 가이드부가 형성되고, 상기 로드 삽입홈은 상기 로드 가이드부의 후단으로부터 후방으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 대차용 충전 시스템.
   
   

Images