KR910006494B1 - 무인반송차의 배터리 자동교환 장치 - Google Patents

무인반송차의 배터리 자동교환 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

무인반송차의 배터리 자동교환 장치
제1도는 본 발명의 시스템을 나타내는 개략도.
제2도는 본 발명의 배터리 자동교환 장치의 구성을 나타내는 도면.
제3도는 본 발명의 배터리 교환부의 사시도.
제4도는 본 발명을 실현시키기 위한 무인반송차의 평면도.
제5도는 본 발명에 의한 배터리 충전시의 충전소켓의 승하강 동작을 나타낸 작동 설명도.
제6도는 본 발명의 작동상태를 나타낸 플로우차트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
8 : 로드리스실린더 9 : 후크
10, 22 : 공압실린더 12, 13, 14 : 컨베이어
15, 20 : 승강플레이트 16 : 볼스크류
21 : 충전소켓
본 발명은 배터리 자동교환 장치에 관한 것으로서 특히, 물류 반송시스템에 있어서 배터리를 구동원으로 하는 무인반송차의 배터리 자동교환에 장치에 관한 것이다. 무인화 공장에서는 무인반송차에 의해 운반수송이 모두 자동으로 이루어진다. 이러한 무인반송차는 배터리를 구동원으로 하여 모든 작동이 호스트 컴퓨터의 지령에 의해 이루어진다. 따라서, 배터리가 방전종기전압(final discharge voltage)이하로 방전하게 되면, 즉 과방전상태가 되면 무인반송차는 동작을 멈추게 되어 작업이 중단되는 문제점을 야기시키게 된다.
배터리의 과방전으로 야기되는 이러한 문제점을 해소하고자 배터리 방전시에 그 방전상태를 체크하여 알려주는 장치와 배터리 재충전 장치가 제안된 바 있으나, 이는 상호간에 연관성이 없을 뿐만 아니라 자동으로 교환이 이루어지지 않아 무인화공장에서 만족할만한 효과를 기대할 수 없다. 근자에는 상기한 제반 문제점을 해소하고자 배터리 방전시 그 방전상태를 체크하여 배터리를 자동으로 교환할 수 있는 장치가 연구개발 되고 있다. 이러한 장치의 일례로 로보트와 회전랙을 사용하는 배터리 자동교환 장치가 알려져 있다. 이 방식은 로보트와 회랙력을 사용함에 따라 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 설비 가격면에서 볼 때 경제성이 없다는 점이 문제점으로 지적되고 있어 많은 연구과제를 안고 있다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 배터리의 자동교환이 가능하면서도 구조가 간단한 무인반송차의 배터리 자동교환 장치를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 실현하기 위하여 본 발명은 배터리를 무인반송차에 착탈하는 배터리 착탈부와 배터리 충전부까지 배터리를 이송시켜주는 수평이송부와 승강이송부로 구성함을 특징으로 한다. 이하 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 시스템을 나타내는 도면으로서 무인반송차(1)는 호스트 컴퓨터(2)의 지령에 따라 인정한 루트(3)를 따라 이동한다. 무인반송차(1)내에는 통상적으로 배터리 방전 감지회로(도시생략)가 내장되어 있다. 루트(3)를 따라 이동 중 무인반송차(1)의 배터리(4)가 과방전되면, 전기한 배터리 방전감지회로에 의해 그 상태가 감지되어 호스트 컴퓨터(2)에 그 신호를 보내도록 설치되어 있다. 배터리 과방전 상태라는 신호가 호스트 컴퓨터(2)에 전해지면 호스트 컴퓨터(2)는 무인반송차(1)를 루트(3)로부터 이탈시켜 배터리 재충전 스테이션(5)으로 보내고 배터리 재충전 스테이션(5)에 무인반송차가 도착되면, 그 신호가 제어유니트(6)에 전해져 배터리 재충전 스테이션(5)을 작동시키게 된다. 배터리 재충전 스테이션(5)은 제2도 및 제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 브래킷트(7)에 로드리스 실린더(8)가 고정 설치된다. 로그리스실린더(8)에는 후크(9)가 형성되어 있다. 이 후크(9)는 로드실린더(8)의 작동에 따라 전, 후진 된다. 로드리스실린더(8)가 설치된 브래킷트(7)는 공압 실린더(10)에 의해 상, 하로 승, 하강되는 승강플레이트(11)에 고정되어 배터리 착탈부(E)가 이루어진다.
로드리스 실린더(8)의 양측에는 구동수단(SM)을 구동원으로 하는 컨베이어(12)가 승강플레이트(20)에 설치되어 있다. 컨베이어(12)의 길이 방향으로는 구동수단(M)에 의해 작동되는 컨베이어(13)가 설치되고, 이 컨베이어(13)와 수평으로 컨베이어(14)가 설치되어 배터리 수평이송부(T)를 이룬다. 배터리 수평이송부(T)의 컨베이어(14)는 구동수단(M1)에 의해 구동되며 이 구동수단(M1)은 승강플레이트(15)에 고정설치 된다. 승강 플레이트(15)는 구동수단(M2)에 의해 회전되는 볼스크류(16)에 결합되어 승강부(S)를 이룬다. 따라서 구동수단(M2)이 구동하여 볼스크류(16)가 회전하면 승강 플레이트(15)가 상, 하로 승, 하강 됨에 따라 컨베이어(14)도 함께 승하강된다.
볼스크류(16)는 지지프레임(17)에 수직 설치되어 있다. 한편, 배터리 착탈부(E)에는 지지프레임(18)이 설치되어 구동수단(M3)에 의해 회전되는 볼스크류(19)가 수직 설치되어 있으며 이 볼스크류(19)에는 지지봉(27)에 의해 안정된 상하이동을 하는 승강 플레이트(20)가 볼너트 결합방식으로 설치되어 하강부(P)를 이룬다. 지지 프레임(17)(18)사이의 상축부에는 배터리 충전부(R)가 설치된다.
배터리 충전부(R)는 충전소켓(21)이 선단에 설치되어 있는 공압 실린더(22)가 고정 플레이트(23)에 다수개 설치되어지며, 이와 동수로 구동수단(M4)(M5)(M6)에 의해 각각 구동되는 컨베이어(24)(25)(26)가 설치되어 진다. 본 발명의 제2도에 도시된 실시예에서는 충전 개소가 3군데이나 이에 한정된 것은 아니며, 필요에 따라 증가시킬 수 있음은 물론이다. 본 발명을 실현시키기 위한 배터리는 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 배터리(B)의 전방에는 전술한 로드리스 실린더(8)의 후크(9)가 걸릴 수 있는 계지구(H)가 고정 설치되며, 그 타측에는 접속단자(L)가 돌설된다. 또 무인반송차(1)에는 이 접속단자(L)가 접속되는 잭(J)이 설치된다. 잭(J)은 통상적인 바나나 잭이 사용된다. 도면중 미설명부호 21a는 충전용 전선, 21b는 비전도성 물질을 나타내고, 28은 회수컨베이어를 나타낸다. 이러한 구성을 갖는 본 발명은 전술한 바와 같이, 무인반송차(1)가 배터리 재충전스테이션(5)의 배터리 착탈부(E)에 도달되면, 그 신호가 제어유니트(6)에 전해져 배터리 재충전 스테이션(5)을 작동시키게 되는데 그에 대한 설명을 제6도에 의하여 상세히 기술하면 다음과 같다.
초기 상태인 시스템 대기 상태에서(단계 101), 컨베이어(26)에 배터리(B)가 있는가를 센서(b4)로 감지하여(단계 102), 없으면 구동수단(M4)(M5)(M6)을 동작시키고(단계 103), 다시 배터리(B)가 컨베이어(26)에 있는가를 감지하여(단계 104), 있으면 구동수단(M4)(M5)(M6)을 멈추게 한 후(단계 105), 시스템 대기 상태로 귀환 되도록 한다. 그리고(단계 102)에서 배터리(B)가 컨베이어(26)에 있으면 센서(b3)로 컨베이어(25)에 배터리(B)가 있는가를 감지하여(단계 106), 없으면 구동수단(M4)(M5)을 동작시킨 후(단계 107), 컨베이어(25)에 배터리(B)가 있는가를 센서(b3)로 감지하여(단계 108), 있으면 구동수단(M4)(M5)의 동작을 멈추게 한 상태에서(단계 109), 시스템 대기 상태로 귀환되도록 한다.
한편 컨베이어(25)에 배터리(B)가 있으면 배터리 착탈부(E)에 무인반송차가 도착했는가를 센서(b1)에 의해 감지한 후(단계 110), 있으면 다음과 같이 배터리 이탈 동작을 행한다(단계 111), 즉 로드리스 실린더(8)를 작동하여 후크(9)를 전진시킨 다음 공압 실린더(10)를 작동하여 승강 플레이트(11)를 상승시킨다. 이 상태는 무인반송차(1)에 장착된 배터리(B)의 계지구(H)상에 후크(9)가 위치한 상태로서, 공압 실린더(10)가 작동하여 승강 플레이트(11)를 상승시키게 되면, 후크(9)가 계지구(H)에 걸리게 된다. 이 상태에서 로드리스 실린더(8)를 작동시켜 후크(9)를 후진시키게 되면, 배터리(B)가 흘러나오게 된다. 배터리(B)를 닦고 있는 케이스 저면에 볼케이스 등을 설치하여 주면 원활한 작동이 이루어지게 된다. 후크(9)에 의해 끌려나온 배터리(B)는 로드리스 실린더(8)의 양측에 설치된 컨베이어(12)에 놓이게 된다.
이 상태를 리미트 스위치(LM1)로 감지하게 되면(단계 112) 공압 실린더(10)를 작동시켜 승강 플레이트(11)를 하강시킨 후 공압 실린더(10)의 작동을 정지시키고 구동수단(SM)을 동작시킨다(단계 113).
그리고 구동수단(SM)에 의해 컨베이어(12)가 작동하여 배터리(B)의 이동 리미트 스위치(LM2)를 온 시키면(단계 114), 구동수단(M)을 동작시킨 후 구동수단(SM)의 동작이 정지되도록 하여 컨베이어(13)가 작동하게 한다(단계 115).
컨베이어(13)를 따라 이동하는 배터리(B)가 리미트 스위치(LM3)를 온 시키면(단계 116), 구동수단(M1)을 정회전 온 시킨 후, 구동수단(M)을 정지시켜 컨베이어(14)를 통해 배터리(B)가 이동하도록 한다(단계 117).
리미트 스위치(LM4)에 의해 배터리(B)의 이동이 확인되면(단계 118), 구동수단(M1)의 동작을 중단시키고(단계 119), 컨베이어(14)상에서 배터리(B)의 재충전 여부를 검사하여(단계 120), 불가능한 경우에는 구동수단(M1)(M0)을 동시에 동작시켜(단계 121), 컨베이어(14)와 회수 컨베이터(28)에 의해 배터리(B)를 회수시키게 되는데, 이의 상태를 리미트 스위치(LM0)로 감지하여(단계 122), 구동수단(M1)(M0)의 동작을 중단시킨 후(단계 123)시스템 대기 상태로 귀환되게 한다.
재충전 가능한 경우에는 구동수단(M3)을 정회전 하도록 동작시켜(단계 124),하강부(P)의 승강 플레이트(20)가 볼스크류(19)에 의해 상향 이동하도록 하고, 승강 플레이트(20)가 완전히 이동하였음을 리미트 스위치(LM7)가 감지하면(단계 125) 구동수단(M3)의 동작을 중단시켜(단계 126) 충전이 완료된 배터리(B)를 회수할 준비를 하도록 한다.
그리고 구동수단(M2)을 정회전 구동시켜 승강 플레이트(15)가 상승되게 하여 배터리(B)가 컨베이어(14)에 실린 상태로 함께 상승되게 한다(단계 127).
컨베이어(14)가 상승하여 위치가 컨베이어(24)와 수평상태가 되면 이를 리미트 스위치(LM5)가 감지하게 되고(단계 128), 이에 따라 구동수단(M2)의 동작을 중단시켜 컨베이어(14)의 상승이 중단되도록 하면서 구동수단(M1)을 역회전 동작시켜 컨베이어(14)가 역회전하도록 한다(단계 129).
컨베이어(14)가 역회전함에 따라 배터리(B)가 후진하여 리미트 스위치(LM6)를 접속시키면(단계 130), 구동수단(M4)(M5)(M6)이 동시에 동작하면서 컨베이어(24)(25)(26)가 회전하도록 한 후, 구동수단(M1)의 동작을 중단시켜 컨베이어(14)의 역회전이 중단되도록 한다(단계 131).
이 때 컨베이어(24)(25)(26)에 충전 중인 배터리(B)가 센서(b4)에 의해 감지될 때까지만 이동되도록 하고(단계 132), 구동수단(M4)(M5)(M6)의 구동을 중단시켜 컨베이어(24)(25)(26)의 회전이 중단되도록 한다(단계 133).
한편, 구동수단(M1)의 동작이 끝나면 구동수단(M2)을 역회전 구동시켜 컨베이어(14)가 하향이동하도록 하고(단계 134), 컨베이어(14)가 컨베이어(13)와 수평 상태로 하향이동 되었음이 리미트 스위치(LM4)에 의해 감지되면(단계 135), 구동수단(M2)이 동작을 멈추도록 한다(단계 136).
그리고 배터리(B)가 컨베이어(26)에 의해 위치하게 되면 공압 실린더(22)를 작동시켜 충전봉(21)을 상승시킨다(단계 137).
충전봉(21)이 상승하여 배터리(B)의 접속단자(L)에 접속되었는가를 확인하여(단계 138), 접속되었으면 공압 실린더(22)의 작동을 정지시킨다(단계 139).
이 상태가 배터리(B)를 충전시키는 상태로 충전방식은 통상의 충전방식과 동일하다(단계 140).
배터리(B)에 충전이 완료되었는가를 확인하여(단계 141)완료 되었으면 공압 실린더(22)를 작동시켜 충전봉(21)을 하강시키고(단계 142), 하강이 완료되었음이 확인되면(단계 143) 공압 실린더(22)가 작동을 정지시킨다(단계 144).
재충전 해야될 배터리(B)가 다수가 있어서 컨베이어(24)(25)에서도 배터리(B)가 충전되는 경우에도 전술한 바와 동일한 방식으로 작용한다.
컨베이어(26)상에 충전이 완료되고 공압 실린더(22)가 하강되면 구동수단(M6)은 정회전, 구동수단(SM)은 역회전 동작하면서 컨베이어(26)상의 배터리(B)가 컨베이어(12)로 옮겨지도록 하고(단계 145) 컨베이어(12)로 배터리(B)가 완전히 이동되어 리미트 스위치(LM7)를 온 시키게 되면(단계 146), 구동수단(SM)의 동작을 정지시키면서 구동수단(M3)을 역회전 동작시킨다(단계 147).
이 때는 볼스크류(19)에 볼 너트 결합된 채 상승되어 있는 하강부(P)의 승강 플레이트(20)가 구동수단(M3)에 의해 볼스크류(19)가 역회전함에 따라 승강 플레이트(20)가 하향 이동하는 상태이다.
승강 플레이트(20)가 완전히 하향 이동하면서 리미트 스위치(LM1)를 온 시키게 되면(단계 148), 구동수단(M3)의 동작을 정지시킨다(단계 149).
배터리(B)를 하강시킨 다음에는 공압 실린더(10)를 작동하여 승강 플레이트(11)를 상승시킨 후(단계 150), 승강 플레이트(11)가 완전히 상승하는 시간(3초)을 기다린다(단계 151).
승강 플레이트(11)가 완전히 상승하여 후크(9)가 배터리(B)의 계지구(H)에 걸리게 되면 로드리스 실린더(8)를 작동시켜 후크(9)가 배터리(B)를 밀도록 하고(단계 152), 배터리(B)를 무인반송차(1)에 장착시킨 시간(5초)동안 기다린다(단계 153).
배터리(B)가 무인반송차(1)에 장착되면 로드리스 실린더(8)의 작동을 정지시켜 후퇴되도록 하고(단계 154) 공압 실린더(10)를 작동시켜 승강 플레이트(11)를 하강시킨다(단계 155).
이 때에는 배터리(B)의 접속단자(L)가 잭(J)내로 밀려들어가 접속된 상태로서, 배터리 교환이 이루어진 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의한 배터리 자동 교환장치는 배터리의 과 방전상태를 감지하여 자동으로 충전 교환시켜 줌으로서 종래의 제반 문제점을 해소할 수 있게되며 구조가 간단하여 제조단가가 저렴하다는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 무인반송차의 배터리를 착탈하는 배터리의 착탈부(E)와, 배터리를 수평 이송하는 배터리 수평이송부(T)와, 배터리를 승강시키는 승강부(S)와, 충전소켓(21)에 의해 배터리를 충전하는 배터리 충전부(R)와, 충전된 배터리를 배터리 착탈부(E)로 이송시키는 하강부(P)로 구성되어짐을 특징으로 하는 무인반송차의 배터리 자동 교환장치.
  2. 제1항에 있어서, 배터리 착탈부(E)는 로드리스 실린더(8)에 의해 후크(9)가 수평 이동됨과 아울러 공압 실린더(10)에 의해 로드리스 실린더(8)가 승강 되도록 구성됨을 특징으로 하는 무인반송차의 배터리 자동 교환장치.
  3. 제1항에 있어서, 승강부(S)는 구동수단(M2)의 회전에 의해 볼스크류(16)가 회전하여 승강 플레이트(15)를 승강 시키도록 구성됨을 특징으로 하는 무인반송차의 배터리 자동 교환장치.
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