(57)【要約】【課題】バッテリステーション側に交換のための機構や動力源を設けることなく、充電状態が低下したバッテリを効率的に交換する。【解決手段】搬送装置は、２つのバッテリのうち、１つのバッテリからの電力供給により動作する。使用中のバッテリの充電状態が定期的に検出され、所定の充電量以下となった場合は、他のバッテリからの電力を利用してバッテリの交換が行われる。即ち、搬送装置は、他のバッテリからの動力によりバッテリステーションに移動し、充電不足となったバッテリと、バッテリステーションに用意されている充電済みのバッテリとを交換する。よって、搬送装置自身でバッテリの交換が可能となり、充電不足となったバッテリを交換するための機構などをバッテリステーションに設ける必要がない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１及び第２の２つのバッテリと、
第１のバッテリの充電状態を評価する充電状態評価部と、
前記バッテリを保持するとともに、使用中のバッテリの充電状態が所定充電量以下と評価された場合に、第２のバッテリからの電力供給により動作し、前記第１のバッテリの交換を行う交換機構と、を備えることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記充電状態評価部は、第１のバッテリの充電状態を検出する充電状態検出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
第１のバッテリの充電状態が所定充電量以下となった場合に、動力源を前記第１のバッテリから第２のバッテリに切り替える切り替え部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
【請求項４】
前記切り替え部による切り替え後の第２のバッテリからの電力供給により、搬送装置をバッテリステーションまで移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の搬送装置。
【請求項５】
前記交換機構は、前記第１のバッテリをバッテリステーションに配置するとともに、前記バッテリステーションに配置されている充電済みの第３のバッテリを搭載することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の搬送装置。
【請求項６】
前記交換機構は、前記バッテリを把持するグリッパと、前記グリッパを昇降させる昇降機構と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の搬送装置。
【請求項７】
前記バッテリの数は２つであり、前記交換機構はバッテリ毎に１つ設けられており、前記交換機構は、搬送装置の前後又は左右に１つずつ設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリからの電力供給により軌道上を走行する搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリを搭載し、当該バッテリからの電力供給により走行する搬送車が知られている。特許文献１には、搬送車に複数個のバッテリを搭載し、バッテリが予定量放電すると、ステーションにおいて充電済みのバッテリと一括交換するシステムが記載されている。また、特許文献２には、放電したバッテリを無人車から取り出し、充電済みバッテリと積み替える移載装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−３４３７０号公報
【特許文献２】特開平５−２９４１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、搭載していた複数のバッテリを一括交換するため、交換作業に時間を要し、搬送車が走行できない時間が増加するという不具合がある。また、特許文献１及び２に記載の装置では、バッテリの交換のための動力源をステーション側に用意しなければならない。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、バッテリステーション側に交換のための機構や動力源を設けることなく、充電状態が低下したバッテリを効率的に交換することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、搬送装置は、少なくとも第１及び第２の２つのバッテリと、第１のバッテリの充電状態を評価する充電状態評価部と、前記バッテリを保持するとともに、使用中のバッテリの充電状態が所定充電量以下と評価された場合に、第２のバッテリからの電力供給により動作し、前記第１のバッテリの交換を行う交換機構と、を備える。
【０００７】
上記の搬送装置は、第１及び第２の２つのバッテリのうち、第１のバッテリからの電力供給により動作する。使用中の第１のバッテリの充電状態が定期的に評価検出される。バッテリの充電状態の評価は、バッテリの使用時間から残量を推定する方法や、直接バッテリの電圧低下を計測する方法などが適用できる。第１のバッテリが所定の充電量以下となった場合は、第２のバッテリからの電力を利用して第１のバッテリの交換が行われる。よって、搬送装置自身でバッテリの交換が可能となり、充電不足となったバッテリを交換するための機構などをバッテリステーションに設ける必要がない。
【０００８】
上記の搬送装置の一態様では、前記充電状態評価部は、第１のバッテリの充電状態を検出する充電状態検出部を備える。これにより、バッテリの電圧などにより、バッテリの充電状態を直接的に検出することができる。
【０００９】
上記の搬送装置の他の一態様は、使用中のバッテリの充電状態が所定充電量以下となった場合に、動力源を前記第１のバッテリから第２のバッテリに切り替える切り替え部を備える。これにより、バッテリの切り替え後に、充電量が十分なバッテリの電力を用いてバッテリの交換が可能となる。また、搬送車は、バッテリ交換に要するわずかな時間を除き、休止することなく連続的に搬送作業を継続することができる。
【００１０】
上記の搬送装置の他の一態様は、前記切り替え部による切り替え後の第２のバッテリからの電力供給により、搬送装置をバッテリステーションまで移動させる移動機構を備える。この態様では、切り替え後のバッテリの電力を用いて搬送装置がバッテリステーションまで走行し、自動的にバッテリを交換する。
【００１１】
上記の搬送装置の他の一態様では、前記交換機構は、前記第１のバッテリをバッテリステーションに配置するとともに、前記バッテリステーションに配置されている充電済みの第３のバッテリを搭載する。これにより、バッテリステーション側に交換機構や作業員を用意することが不要となる。また、搬送要求が少ない時間を選んで交換作業を実施することにより、システム全体の稼働率を低減させることなく運用が可能となる。
【００１２】
好適な例では、前記交換機構は、前記バッテリを把持するグリッパと、前記グリッパを昇降させる昇降機構と、を備える。また、他の好適な例では、前記バッテリの数は２つであり、前記交換機構はバッテリ毎に１つ設けられており、前記交換機構は、搬送装置の前後又は左右に１つずつ設けられている。バッテリ１つずつを搬送装置の前後又は左右に保持することにより、搬送装置の重量バランスを維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態による搬送システム１の概略を示す。搬送システム１は、ガイドレールなどの軌道５上を搬送車１０が自立走行する天井搬送システムである。搬送車１０は、本発明による搬送装置に相当し、被搬送物である荷物４を把持して走行する。荷物４は、複数のベルト１１の先端に設けられた把持装置１２などにより把持される。搬送車１０は、ベルト１１を引き出すことにより荷物４を下降させ、ベルト１１を巻き取ることにより荷物を上昇させる。なお、把持装置１２は、荷物をアームなどにより横方向から挟持する機構、荷物に設けられたホールド部にアームなどを引っかけて保持する機構、荷物を吸着又は磁力により保持する機構など各種の方式とすることができる。
【００１５】
搬送車１０は、軌道５に沿って自身を走行させるための移動機構１３を備える。移動機構１３の方式は、モータにより車輪を駆動させる方式、リニアモータ方式など各種の方式とすることができる。図１では、搬送車１０は移動機構１３により矢印方向に進行する。
【００１６】
搬送車１０は、動力源として２つのバッテリ２５ａ、２５ｂを備える。以下、いずれか一方を指すときには参照符号に添え字を付して「バッテリ２５ａ」のように表記し、２つのバッテリの両方を指すときには添え字を省略して「バッテリ２５」のように表記する。バッテリ２５から供給される電力により、搬送車１０は軌道５上を走行するとともに、作業ステーションに行って荷物４の昇降を行う。また、後述するように、一方のバッテリ２５は他方のバッテリ２５の交換に要する動力の供給源にもなる。
【００１７】
図２（Ａ）、（Ｂ）にバッテリ２５の保持及び交換方法を概略的に示す。搬送車１０はバッテリ保持部２０を有する。バッテリ２５は、バッテリ保持部２０内に収容され、保持されている。この例では、図２（Ｂ）に示すように、バッテリ保持部２０は搬送車１０の側面に設けられている。具体的に、バッテリ２５はグリッパ２７により把持されており、グリッパ２７は巻き取り式のベルト２２の下端に設けられている。通常は、ベルト２２は巻き上げられた状態にあり、バッテリ２５はグリッパ２７により把持された状態でバッテリ保持部２０内に収容されている。
【００１８】
図３に搬送車１０のバッテリ交換に関連する要素の機能ブロックを示す。搬送車１０は、移動機構１３と、バッテリ保持部２０と、制御部３０とを備える。バッテリ保持部２０は、充電状態評価部３１と、切り替え部３２と、交換機構３３とを備える。充電状態評価部３１と切り替え部３２は、２つのバッテリ２５ａ、２５ｂに接続されている。
【００１９】
切り替え部３２は、２つのバッテリ２５ａ、２５ｂのうちの１つを交換機構３３、移動機構１３及び図示しない搬送車１０内のその他の機構に接続している。いま、バッテリ２５ａを使用中であると仮定すると、切り替え部３２はバッテリ２５ａを交換機構３３及び移動機構１３などに接続し、それらに電源供給している。
【００２０】
充電状態評価部３１は、使用中のバッテリ２５の充電状態、即ち残量を評価し、残量を示す信号を制御部３０へ送る。制御部３０は、使用中のバッテリの残量が所定レベル以下となったときに、切り替え部３２を制御し、使用中のバッテリ２５ａを、もう１つのバッテリ２５ｂに切り替える。即ち、上記の交換機構３３、移動機構１３などの動力源を使用中のバッテリ２５ａからもう１つのバッテリ２５ｂに切り替える。なお、前述のように充電状態の評価方法としては、バッテリの使用時間から残量を推定する方法や、直接バッテリの電圧低下を検出する方法などが挙げられる。よって、搬送車１０の走行時間などに基づいてバッテリ残量が所定レベル以下になったと判断してもよい。
【００２１】
以下、バッテリ交換の手順について説明する。図４は、バッテリ交換処理のフローチャートである。この処理は、主として制御部３０により定期的に繰り返し実行される。いま、２つのバッテリ２５ａ、２５ｂのうち、使用中のバッテリ２５ａの充電状態が所定以下、即ちバッテリ残量が所定レベル以下になったものとする。また、搬送車１０に搭載済みで使用中であるバッテリをバッテリ２５ａとし、搬送車１０に搭載済みであり、かつ、使用中でない充電済みのバッテリをバッテリ２５ｂとし、バッテリステーション４０に用意されている充電済みのバッテリをバッテリ２５ｃとする。
【００２２】
まず、充電状態評価部３１は現在使用中のバッテリ２５ａの充電状態をチェックする（ステップＳ１０１）。使用中のバッテリ２５ａが所定充電量以下でない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、バッテリを交換する必要はないので、処理は終了する。
【００２３】
一方、使用中のバッテリ２５ａが所定充電量以下である場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、制御部３０は切り替え部３２を制御してバッテリ２５を切り替える（ステップＳ１０３）。即ち、交換機構３３や移動機構１３などの電力供給源を、使用中のバッテリ２５ａからもう１つのバッテリ２５ｂに切り替える。
【００２４】
次に、制御部３０は、移動機構１３を制御して搬送車１０をバッテリステーション４０へ移動し（ステップＳ１０４）、充電不足となったバッテリ２５ａを、充電済みのバッテリ２５ｃと交換する（ステップＳ１０５）。この際、バッテリステーション４０への移動やバッテリの交換に要する動力は、ステップＳ１０３で切り替えられたバッテリ２５ｂにより提供されている。このように、本実施形態では、充電不足となったバッテリ２５ａの交換を、他方のバッテリ２５ｂの電力供給により実行する点に１つの特徴を有する。
【００２５】
具体的には、図２（Ａ）に示すように、搬送車１０はバッテリステーション４０の上方位置に行って停止する。バッテリ保持部２０内の交換機構３３は、モータなどを駆動することによりベルト２２を引き出し、バッテリ２５ａを把持しているグリッパ２７を徐々に下降させる。グリッパ２７によるバッテリ２５ａの把持及び解放は、バッテリ保持部２０側からの信号供給により制御される。バッテリ２５ａがバッテリステーション４０上に載置されると、グリッパ２７はバッテリ２５ａを解放する。こうして、充電不足となったバッテリ２５ａがバッテリステーション４０に置かれる。
【００２６】
一方、バッテリステーション４０には、充電済みのバッテリ２５ｃが用意されている。搬送車１０は必要に応じて充電済みのバッテリ２５ｃの上方に移動する。そして、交換機構３３は、充電済みのバッテリ２５ｃをグリッパ２７により把持し、ベルト２２を巻き取ることによりバッテリ２５ｃを持ち上げ、バッテリ保持部２０内に保持する。こうして、バッテリの交換が行われる。
【００２７】
次に、搬送車１０及びバッテリステーション４０の好適な例について説明する。
【００２８】
図５は、バッテリ２５を把持するグリッパ２７の一例を示す。グリッパ２７はベルト２２から懸垂している。グリッパ２７はその下端に複数のアーム２８を有する。アーム２８は図５における左右方向に移動可能である。一方、バッテリ２５はその頂部にバッテリ２５を把持するためのホールド部２５ｘを有する。バッテリ２５のホールド部２５ｘには、グリッパ２７のアーム２８が挿入される開口（図示せず）が設けられている。グリッパ２７はバッテリ２５上に下降し、アーム２８をホールド部２５ｘの開口に挿入し、アーム２８を左右に移動してホールド部２５ｘに引っかけ、保持する。こうして、グリッパ２７はバッテリ２７を把持し、上昇する。
【００２９】
また、バッテリ保持部２０から延びた電線２３がグリッパ２７に接続されている。この電線２３は、電源線及び信号線を含んでいる。電源線は、移動機構１３、交換機構３３を含む搬送車１０内の各機構の電力供給端子と接続されている。グリッパ２７のアーム２８には導電性の端子が設けられ、バッテリ２５のホールド部２５ｘにはバッテリ２５の正負の端子に接続された端子が設けられる。即ち、グリッパ２７のアーム２８がバッテリ２５のホールド部２５ｘに挿入され、バッテリ２５が保持された状態で、アーム２８の端子とホールド部２５ｘの端子とが接触するように構成されている。これにより、グリッパ２７がバッテリ２５を把持すると同時に、バッテリ２５と搬送車１０の切り替え部３２との電気的接続が確立する。一方、信号線は搬送車１０の制御部３０からの制御信号、例えばアーム２８を移動させる指示信号などをグリッパ２７へ送信するために使用される。
【００３０】
バッテリステーション４０には充電装置４５が設けられている。充電装置４５は、その上面に金属端子４６が設けられている。一方、バッテリ２５の下面には正負の金属端子２６が設けられている。充電装置４５の金属端子４６は、バッテリ２５が充電装置４５の適切な位置に載置されたときに、バッテリ２５の正負の金属端子２６と接触する位置に設けられている。これにより、搬送車１０がバッテリ２５を交換する際、バッテリ２５を充電装置４５の適切な位置に載置すれば、直ちにバッテリ２５への充電が開始される。
【００３１】
図６は、バッテリステーション４０に対する搬送車１０の位置決め方法を模式的に示す。充電不足のバッテリ２５をバッテリステーション４０の適切な位置に載置するには、搬送車１０をバッテリステーション４０に対して正しく位置決めする必要がある。図６の例では、バッテリステーション４０の上面に発光部４２を設けるとともに、搬送車１０の下部に光学センサなどの受光部３６を設けている。搬送車１０の制御部３０は、受光部３６が発光部４２からの光線（例えば赤外線など）を正しく受光できる位置（例えば、受光量が最大となる位置）に搬送車１０を停止させる。これにより、搬送車１０をバッテリステーション４０に対して正しく位置決めすることができる。
【００３２】
なお、この代わりに、搬送車１０側に光源及び受光部を設け、バッテリステーション側４０側には反射部を設けても良い。この場合、搬送車１０の光源からの光線がバッテリステーション４０の反射部により反射され、受光部に至る。また、この場合の光線（赤外線）などに制御信号を含め、搬送車１０からバッテリステーション４０へ各種の指示を送ることとしてもよい。例えば、この赤外線により、充電不足となったバッテリを載置するスペースを確保する作業、積み替える充電済みバッテリを正しい位置に配置する作業などを指示する信号を送ることとしてもよい。
【００３３】
図７は、軌道５におけるバッテリステーション４０の配置例を示す。バッテリステーション４０は、多数のバッテリ２５を載置すること、バッテリステーション４０上でそのままバッテリ２５を充電できることが好ましいこと、などの理由から比較的大きなスペースを必要とする。よって、搬送車１０が通常の作業、例えば荷物の交換などを行う作業ステーションとは別個に設けることが好ましく、特に図７に示すように軌道５の分岐部５ｂなどに設けることが好ましい。図７の例では、通常の作業ステーション６は軌道５上に設けられている。一方、バッテリステーション４０は、本流である軌道５から分岐した分岐部５ｂに設けられている。
【００３４】
バッテリの交換を必要としない搬送車１０は軌道５上を走行する。一方、バッテリの交換が必要な搬送車１０は分岐路５ｂへ進入する。バッテリステーション４０でバッテリ２５を交換した搬送車１０は、分岐部５ｂをそのまま走行し、本流である軌道５に戻ることができる。
【００３５】
［変形例］
図２（Ａ）、（Ｂ）の例では、２つのバッテリ２５を収容するバッテリ保持部２０が搬送車１０の一方の側面に設けられているので、搬送車１０の左右の重量バランスが崩れ、走行しにくくなる可能性がある。そのような場合には、１つのバッテリ２５を収容するバッテリ保持部を搬送車の左右の側面に１つずつ設けることとしてもよい。この場合、各バッテリ保持部２０内に交換機構３３が設けられ、１つのバッテリ２５を保持する。こうすると、搬送車１０は左右に１つずつのバッテリ２５を保持して走行することになり、搬送車１０の重量バランスが良くなる。また、１つのバッテリ２５を保持するバッテリ保持部を搬送車１０の前後に設けてもよい。この場合には、バッテリステーション４０を軌道５から横方向へずらした位置ではなく、軌道５の真下に設けることができ、システム全体のスペースを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の搬送装置を適用した搬送システムの概略構成を示す。
【図２】搬送車によるバッテリ交換方法を模式的に示す。
【図３】搬送車の機能ブロックを示す。
【図４】バッテリ交換処理のフローチャートである。
【図５】搬送車のグリッパ、バッテリ及びバッテリステーションの例を示す。
【図６】搬送車とバッテリステーションの位置合わせ方法を示す
【図７】搬送システムの軌道上のバッテリステーション位置の例を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１  搬送システム
５  軌道
１０  搬送車
１３  移動機構
２０  バッテリ保持部
２５  バッテリ
３０  制御部
３２  切り替え部
３３  交換機構
４０  バッテリステーション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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