移動ロボットの外部電源接続装置
【課題】移動ロボットを固定設備の前に停止させたとき、固定設備に対する姿勢のずれを吸収し、移動ロボット側の複数の受電電極を固定設備側の複数の給電電極に対して良好に接触させることができるようにする。
【解決手段】固定設備側の給電端子部３４の複数の電極４０、４１および移動ロボット側の受電端子部３５の複数の電極５９をそれぞれ縦方向一列に配置する。そして、受電端子部３５を横（左右）方向に揺動可能に且つ上下方向に移動可能に構成し、受電端子部３５に設けたヘッドカバー６３が給電端子部３４の上下一対の突出部４２の傾斜面４２ａに当接することによって給電端子部３４が横方向に揺動し、上下方向に移動することで、固定設備に対する姿勢のずれを吸収することができる。
【解決手段】固定設備側の給電端子部３４の複数の電極４０、４１および移動ロボット側の受電端子部３５の複数の電極５９をそれぞれ縦方向一列に配置する。そして、受電端子部３５を横（左右）方向に揺動可能に且つ上下方向に移動可能に構成し、受電端子部３５に設けたヘッドカバー６３が給電端子部３４の上下一対の突出部４２の傾斜面４２ａに当接することによって給電端子部３４が横方向に揺動し、上下方向に移動することで、固定設備に対する姿勢のずれを吸収することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットに設けられた受電電極と固定設備側の給電電極との接続のための構成を改良した移動ロボットの外部電源接続装置にする。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造工場或いは自動車用部品の生産工場などでは、無人搬送車 （ＡＧＶ）にロボットアームを搭載した移動ロボットを、複数箇所に設けられた作業ステーション（固定設備）間で移動させながら、組立作業などを行うようにしたシステムが採用されてきている。
【０００３】
このような移動ロボットでは、自走する必要がある関係上、少なくとも走行用負荷を二次電池からなるバッテリにより駆動する構成とした上で、作業ステーションでの停止中に外部の交流電源からバッテリに充電する構成とすることが一般に行われている。
【０００４】
具体的には、図１０に概略的に示すように、作業ステーションには、商用交流電源１の出力に基づいて比較的低電圧の電流を発生する充電器２および給電端子部３を備えた電源装置４が設けられる。また、移動ロボット５側には、作業ステーションで停止した状態で上記給電端子部３に接続される受電端子部６が設けられており、この受電端子部６で受けた定電圧の直流電源をバッテリ７に供給して充電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８により昇圧してコントローラ９を通じて負荷であるロボットアームや自走装置の駆動モータ１０などに供給する構成となっている。
【０００５】
ところで、図９は移動ロボット５が電源装置４から電力の供給を受けている状態を示している。同図のように、電源装置４の前面部に前記給電端子部３が設けられ、この給電端子部３には充電器２の出力端子部に接続されたプラス側とマイナス側の一対の給電電極１１、１２および接地されたアース電極１３が設けられている。これに対し、前記受電端子部６は、移動ロボット５が電源装置４の前で停止したとき電源装置４側を向く側面部に、図示しない駆動装置によって電源装置４に対し接近および離反する方向に移動可能に設けられている。この受電端子部６には、バッテリ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８に接続された棒状の一対の受電電極１４、１５および移動ロボット５のフレームに接続されたアース電極１６が設けられている。
【０００６】
これにて、移動ロボット５が作業ステーションの前で停止した状態で、受電端子部６が電源装置４側に移動されると、受電電極１４、１５およびアース電極１６が給電端子部６の給電電極１１、１２およびアース電極１３に接続されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
作業ステーション前の床上には停止マーカが設けられ、移動ロボット５はその停止マーカを読み取って、正規の位置で、作業ステーション（電源装置４）の前面と平行の姿勢を保って停止するように構成されているが、実際には誤差があって、作業ステーションの前面と平行ではなく若干傾いた姿勢で停止したり、或いは受電端子部６と給電端子部３の高さ位置に若干の高低差があったりすることがある。
【０００８】
しかしながら、上記従来の外部電源接続構成では、特に、移動ロボット５が作業ステーションの前面に対して傾いた姿勢で停止すると、給電端子部３と受電端子部６の向きが合わないため、相手側の電極との距離がばらつき、距離の遠い電極間では接触圧が低くなる。
【０００９】
すなわち、受電端子部６側の受電電極１４〜１６は接触圧付与用の圧縮コイルばね１７によって給電電極１１〜１３に押し付けられるようになっているが、上記のように移動ロボット５が傾いた姿勢になると、圧縮コイルばね１７の圧縮量が大小異なり、その結果、受電電極を給電電極に押し付ける力（接触圧）が大小異なるようになる。そして、接触圧の小さな電極どうしでは、その間の電気抵抗が大きくなって大きな電流が流れ、スパークが発生したり、電極が溶けたりするという問題を生じ、更に、スパークが発生したりすると、その電極の表面に酸化膜が形成され、一層電気抵抗が大きくなるという不具合を生ずる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、移動ロボットの停止位置のずれを吸収できることはもちろん、特に移動ロボットが固定設備に対して傾いた姿勢で停止しても、移動ロボット側の複数の受電電極の全てを固定設備側の複数の給電電極に対して十分な接触圧で接触させることができる移動ロボットの外部電源接続装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
移動ロボットが固定設備の前で停止したとき、姿勢が傾いていたりすることがある。このような場合、請求項１の発明では、移動ロボットに設けられる受電部を、給電部に対して接近および離反する方向に移動する直線駆動装置に、縦方向に移動可能で且つ横方向に揺動可能に設けたので、移動ロボットの位置ずれや姿勢のずれを吸収でき、給電電極と受電電極とを、良好に接続することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、外部電源を交流電源とし、移動ロボットが充電可能な高圧電池からなるバッテリ、交流電源を整流してバッテリを充電する充電器を搭載しているので、外部の固定設備側に、交流電源の電圧を移動ロボットのバッテリの充電電圧にまで下げる降圧トランス、この降圧トランスの交流出力を直流に変換する整流器などからなる充電器を設けずとも済むので、固定設備をコンパクトに構成できる。しかも、固定設備側から移動ロボットへは高圧の交流電源をそのまま供給できるので、給電電極および受電電極に流れる電流を小さくすることができる。このため、両電極を断面積の小なる小形のものに構成でき、給電部および受電部を小形に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図８を参照しながら説明する。まず、図８は、移動ロボット２１の外観構成を示しており、この移動ロボット２１は、全体として前後（図で左右）にやや長いほぼ矩形箱状に構成された無人搬送車（ＡＧＶ）２２上に、例えば６軸型アームからなるロボットアーム２３を搭載して構成されている。
【００１４】
詳しく図示はしないが、前記無人搬送車２２は、本体フレーム２４（図１に一部のみ図示）の底部に走行機構を有する。この走行機構は例えば４個の車輪２５（２個のみ図示）を備え、そのうち２個の駆動輪をモータにより駆動及び操舵するように構成されている。また、本体フレーム２４の前後左右の外壁部には、夫々側壁カバー２６が設けられており、これら側壁カバー２６には、障害物センサ２７などが設けられている。また、図示はしないが、本体フレーム２４の底部には、走行路に沿って敷設されたガイドラインを検出するための前後一対のガイドセンサや、固定設備（作業ステーション）の前に設けられた停止マーカを検出するための停止マーカセンサなどが設けられている。
【００１５】
これにて、移動ロボット２１は、前記走行機構により、固定設備に沿って設けられた走行路を走行し、所定の作業位置（作業ステーション）に停止してロボットアーム２３により部品の組付けや受渡しなどの作業を行なうようになっている。
【００１６】
さて、移動ロボット２１は、図７に示すように、走行時の電源となるバッテリ２８を備えている。このバッテリ２８は単位セルを多数直列に接続して出力が例えば２８８Ｖとなるように構成した充電可能な高圧電池からなるもので、このバッテリ２８はリレースイッチ２９を介してコントローラ３０に接続されている。このコントローラ３０にはバッテリ２８の出力電圧がそのまま印加され、コントローラ３０は負荷である前記無人搬送車２２の走行機構やロボットアーム２３の駆動モータ３１を駆動するように構成されている。
【００１７】
また、この移動ロボット２１は、作業ステーションでの停止時には、コントローラ３０の電源をバッテリ２８から外部電源である２００Ｖの三相交流電源に切り換えると共に、バッテリ２８を同じく２００Ｖの三相交流電源により充電するように構成されている。すなわち、固定設備側には、電源装置３２が設けられており、この電源装置３２は三相の交流電源３３と、これに接続された給電部としての給電端子部３４とを備えた構成となっている。
【００１８】
一方、移動ロボット２１側には、給電端子部３４に接続される受電部としての受電端子部３５が設けられ、この受電端子部３５は、コントローラ３０に整流器３６を介して接続されていると共に、バッテリ２８に整流器を主体とする充電器３７を介して接続されている。なお、充電器３７は交流電源３３の電圧をそのままバッテリ２８に印加して充電するようになっている。
【００１９】
本実施例では、移動ロボット２１が作業ステーション（固定設備）前で停止したとき、受電端子部３５が電源装置３２側に移動して給電端子部３４に接続されるようになっている。以下、その接続構成について詳述する。
【００２０】
まず、図１に示すように、前記電源装置３２は固定設備側の床部に設けられ、その給電端子部３４は電源装置３２の前面壁部（図で左側の壁部）に突出した形態で設けられている。この給電端子部３４は、図４にも示すように、プラスチックなどの電気絶縁材から構成されたやや横長な矩形ブロック状をなす絶縁ハウジング３８を主体とするもので、その絶縁ハウジング３８には、前面部に開口する横長の穴部３９が縦方向たる上下方向に４個形成され、この各穴部３９の奥部に横長の固定電極板が配設されている。これら固定電極板のうち例えば上側の３個が、夫々前記交流電源３３の三相の電源線に接続された給電電極４０とされ、最下位に位置するものが、接地されたアース線（図示せず）に接続されたアース端子部４１とされている。
【００２１】
図１、図４に示すように、前記絶縁ハウジング３８の前面部には、上記４個の穴部３９群の上下両側に位置して一対の突出部４２が突設されている。この上下に対向する一対の突出部４２の内面は、先端に向かって対向間隔が広がるように例えば傾き角が３０度程度の傾斜面４２ａとされている。
【００２２】
これに対し、前記移動ロボット２１側（無人搬送車２２内）には、側壁カバー２６に形成された開口部４３を通じて出没する前記受電端子部３５を有した可動ユニット４４が設けられている。尚、この可動ユニット４４は、実際には無人搬送車２２の中央部の前後にずれた位置に、左右対称的に一対が設けられるようになっているのであるが、ここでは、右側のものを代表させて図示及び説明を行なう。
【００２３】
図１は可動ユニット４４の縦断面図、図２は可動ユニット４４を下方から見た断面図である。この図１、図２において、無人搬送車２２の本体フレーム２４には取付枠４５が固定されており、この取付枠４５に駆動手段としての直線駆動装置４６が取り付けられている。この直線駆動装置４６は、左右方向長いラックシリンダ４７および駆動源となるパルスモータ４８から構成されている。上記ラックシリンダ４７は、周知のように、内部に駆動部材としてのラック４９を備え、このラック４９に噛み合うピニオン（図示せず）を前記パルスモータ４８により回転することによってラック４９を直線移動させる構成のものである。
【００２４】
前記受電端子部３５は、プラスチックなどの電気絶縁材から構成された円形状の絶縁ハウジング５０を主体とするもので、その絶縁ハウジング５０には同じく電気絶縁材から構成された基部５１が固定されている。基部５１の上下両側には支持部５１ａが突設されており、その支持部５１ａには軸受ブッシュ５２が嵌着されている。
【００２５】
そして、前記ラックシリンダ４７のラック４９の先端部には、揺動中心軸としてのシャフト５３がブラケット５４を介して上下を指向するように縦軸形にして固定されている。そして、このラック４９から上下に突出するシャフト５３の上下両側に、絶縁ハウジング５０の基部５１に設けられた支持部５１ａが、前記軸受ブッシュ５２を介して、横（左右）方向に揺動可能に且つ縦（上下）方向に移動可能に支持されている。上記シャフト５３のうち、ラック４９から上方に突出する部分には、ブラケット５４と上側の支持部５１ａとの間に位置する保持用ばね部材としての圧縮コイルばね５５が設けられており、受電端子部３５はこの圧縮コイルばね５５の弾発力によって常時は上下方向の移動範囲のほぼ中央位置に保持されている。
【００２６】
さて、受電端子部３５の絶縁ハウジング５０内は、図３に示すように、電気絶縁材からなる３枚の仕切板５６によって上下４室に仕切られている。そして、絶縁ハウジング５０の上記４室内には、それぞれ例えば銅など良導電性材からなる導電部材５７が設けられ、更に各導電部材５７には良導電性材からなるブッシュ５８が嵌着されている。そして、各ブッシュ５８に丸棒状の可動電極棒が前後方向に移動可能に支持されている。これら可動電極棒のうち上側の３個が受電電極５９とされ、最下位のものがアース電極６０とされている。
【００２７】
受電電極５９およびアース電極６０の後半部には、それぞれ接触圧付与用ばね部材としての引張コイルばね６１が設けられており、各引張コイルばね６１は前後両端部を電極５９、６０の後端部とブッシュ５８の後端部とに固定されていて、各電極５９、６０に対して、その先端部分が絶縁ハウジング５０から前方に突出する方向の付勢力を付与する。なお、図３の状態では、引張コイルばね６１は縮小した状態にあって、電極５９、６０を絶縁ハウジング５０から最も前方に突出した状態に保持している。
【００２８】
上記の受電電極５９およびアース電極６０と電気的に接続された状態にある前記導電部材５７の後端部は、絶縁ハウジング５０の基部５１から突出されている。そして、それら導電部材５７の後端部には、それぞれケーブル６２が接続されており、各受電電極５９に対応する導電部材５７のケーブル６２は前記整流器３６および充電器３７に接続され、アース電極６０に対応する導電部材５７のケーブル６２は無人搬送車２２の本体フレーム２４に接続されている。
【００２９】
受電端子部３５の絶縁ハウジング５０には、電気絶縁材からなる可動ハウジングとしてのヘッドカバー６３が前後方向にスライド可能に嵌合されている。この場合、絶縁ハウジング５０には、図２に示すように、前後方向に延びる凹部６４が形成されており、この凹部６４内にヘッドカバー６３に固定したピン６５の先端部が挿入されている。これにより、ヘッドカバー６３は絶縁ハウジング５０に対して、凹部６４の範囲内で前後方向にスライドできるようになっている。
【００３０】
このヘッドカバー６３は、受電端子部３５の一部を構成するもので、矩形状の外形をなし、その前面部には、各受電電極５９、アース電極６０の先端部が挿通する孔６６が形成されている。また、ヘッドカバー６３の上下両外側面の先方部分は傾斜面６３ａに形成されている。この上下両側の傾斜面６１ａは受電側ガイド部を構成するもので、前記給電端子部３４の絶縁ハウジング３８に突設された突出部４２の傾斜面４２ａに対応し、後述のようしにて受電端子部３５が給電端子部３４側に移動すると、突出部４２の上下両側の傾斜面４２ａに接するようになっている。
【００３１】
上記ヘッドカバー６３と絶縁ハウジング５０との間には、間隔保持用ばね部材としての引張コイルばね６７が設けられている。これにより、ヘッドカバー６３は前方に付勢されて、常には、受電電極５９およびアース電極６０を孔６６内に隠した被覆位置に保持されている。そして、ヘッドカバー６３は、前方から後方への力を受けると、引張コイルばね６７の弾発力に抗して後方に移動し、受電電極５９およびアース電極６０を孔６６から突出させる露出位置に移動するようになっている。
【００３２】
前記絶縁ハウジング５０の基部５１内には、マイクロスイッチからなる検出スイッチ６８が設けられている。この検出スイッチ６８は、受電電極５９およびアース電極６０が相手側である給電電極４０およびアース電極４１に当接したとき、それらの電極が基部５１に対して相対的に後方へ移動することを検出して動作するもので、その信号はパルスモータ４８を制御する図示しない制御部に入力され、以後、制御部はパルスモータ４８を低速度で回転させてラック４９の移動スピードを低速度に制御する。
【００３３】
ヘッドカバー６３の外周部には、電気絶縁材から構成された電極カバー６８が設けられている。この電極カバー６８は、先端に向かって拡開する形状に形成され、受電端子部３５と給電端子部３４との接続時に、それらの周囲を覆うようになっている。そして、可動ユニット４４が無人搬送車２２内に没した状態では、電極カバー６８の周囲部が本体フレーム２４に当接して開口部４３を塞いだ状態になっている。
【００３４】
次に、上記構成の作用について述べる。上述のように、移動ロボット２１は、無人搬送車２２の走行機構により、走行路上を走行（移動）し、作業を行なうべく固定設備前の所定の作業位置に停止する。この移動時の走行機構の電源は、バッテリ２８から得るようになっている。また、この走行時においては、図１に示すように、受電端子部３５は無人搬送車２２内に後退した位置にあり、このとき、ヘッドカバー６３が受電電極５９およびアース端子部６０を覆う被覆位置にあって、それら端子部５９、６０を外部に露出しないようにしている。
【００３５】
移動ロボット２１が固定設備前の所定の作業位置に停止すると、受電端子部３５の先端面であるヘッドカバー６３の先端面と前記電源装置２２の給電端子部３４とが向い合うようになり、この状態で、直線駆動装置４６（パルスモータ４８）を駆動させることにより、後退した位置にあった受電端子部３５を突出（前進）方向（接続方向である図１の右方向）に移動させる。
【００３６】
受電端子部３５の突出方向への移動により、まず、ヘッドカバー６３の先端部が給電端子部３４の上下一対の突出部４２内に侵入し、図５に示すように、ヘッドカバー６３の上下両傾斜面６３ａが給電端子部３４の上下両突出部４２の傾斜面４２ａに接するようになる。このとき、電源装置３２側の給電端子部３４と移動ロボット２１側の受電端子部３５とが上下に位置ずれを生じていた場合、まず、ヘッドカバー６２の上下両傾斜面６３ａのうち、一方の傾斜面が給電端子部３４側の上下両傾斜面４２ａの一方の傾斜面に接触する。
【００３７】
例えば、受電端子部３５が給電端子部３４に対して下方にずれていた場合、ヘッドカバー６３の下側の傾斜面６３ａが給電端子部３４の下側の突出部４２の傾斜面４２ａに当たる。すると、その後の受電端子部３５の接続方向の移動により受電端子部３５が突出部４２の傾斜面４２ａに乗り上げるようにしてシャフト５３に沿って上方に移動し、最終的にはヘッドカバー６３の上側の傾斜面６３ａも給電端子部３４の上側の突出部４２の傾斜面４２ａに当たるようになる。これにより、受電端子部３５の上下方向の位置が給電端子部３４と一致するようになる。
【００３８】
また、移動ロボット２１の姿勢がずれを生じていた場合、つまり移動ロボット２１が電源装置３２の前面と平行でなく、傾いて停止していた場合、前述のようにヘッドカバー６３の一方の傾斜面６３ａが給電端子部３４の一方の突出部４２の傾斜面４２ａに接したとき、或いは上下両傾斜面６３ａが両突出部４２の傾斜面４２ａに接したとき、受電端子部３５がラック４９により押されて、図６に示すように、シャフト５３を中心に横方向に揺動し、ヘッドカバー６３の上下両傾斜面６３ａが給電端子部３４の上下両突出部４２の傾斜面４２ａに面で接するようになる。
【００３９】
これにより、ヘッドカバー６３の先端面と給電端子部３４の先端面とが平行状態で対向する正規の向きとなる。以上のように、給電端子部３４の突出部４２の傾斜面４２ａおよびヘッドカバー６３の傾斜面６３ａはガイド部として機能し、互いに接触することにより、受電端子部３５の上下方向の位置を給電端子部３４に合うように修正する縦位置ガイド部と、受電端子部３５の横方向の向きを給電端子部３４に合うように修正する横位置ガイド部との両方の機能を果たすようになっている。
【００４０】
さて、ヘッドカバー６３は上下両突出部４２に接触することによって停止するが、直線駆動装置４６のラック４９はその後も更に突出方向に移動するため、絶縁ハウジング５０が同方向に更に移動し、その絶縁ハウジング５０に支持された受電電極５９およびアース電極６０がヘッドカバー６３の孔６６から前方に突出する。
【００４１】
孔６６から突出した受電電極５９およびアース電極６０は、その後の絶縁ハウジング５０の移動により、給電端子部３４の給電電極４０およびアース電極４１に接触する位置に至り、そこで停止する。すると、検出スイッチ６８が受電電極５９およびアース電極６０の停止を検出するため、パルスモータ４８の回転が低速度に落とされ、ラック４９ひいては絶縁ハウジング５０をゆっくり突出方向に移動させる。そして、絶縁ハウジング５０は、その先端面がヘッドカバー６３の先端部裏面に当接する位置までゆっくり移動する。
【００４２】
この受電電極５９およびアース電極６０が停止した状態で絶縁ハウジング５０が突出方向へ移動することにより、接触圧付与用の引張コイルばね６１が次第に伸張され、受電電極５９およびアース電極６０に与える弾発力が次第に増大する。
【００４３】
このとき、前述のように、ヘッドカバー６３の先端面と給電端子部３４の先端面とが平行状態で向き合う正規の対向状態となっているため、受電電極５９およびアース電極６０は給電電極４０およびアース電極４１に垂直に接触した状態にある。従って、引張コイルばね６１の弾発力は受電電極５９およびアース電極６０を給電電極４０およびアース電極４１に接触させる圧力として効果的に作用し、且つその接触圧は３個の受電電極５９および１個のアース電極６０においてほとんど同じとなり、適度な接触圧となる。このため、受電電極５９およびアース電極６０と給電電極４０およびアース電極４１との接触抵抗を小さい範囲に抑制することができ、スパークの発生や電極の溶融などの不具合を生ずるおそれがない。
【００４４】
もちろん、移動ロボット２１の停止位置が電源装置３２の前面に沿う横方向、すなわち移動ロボットの移動方向にずれていた場合、そのずれは、給電端子部３４の給電電極４０およびアース電極４１が横長であることによって吸収される。この場合、給電電極４０、アース電極４１および受電電極５９、アース電極６０がそれぞれ縦方向一列に配設されることにより、給電電極４０、アース電極４１の横方向長さを長くすることができるので、移動ロボット２１の停止位置が横方向に大きくずれても、これを吸収することができる。
【００４５】
また、移動ロボット２１に停止位置が電源装置３２の前面に直交する方向、すなわち移動ロボット２１が電源装置３２に接近し過ぎたり、遠過ぎたりした位置で停止した場合、その位置ずれは、絶縁ハウジング５０をその先端面がヘッドカバー６３の先端部裏面に当接する位置まで移動させるためのラック４９の移動量によって吸収される。
【００４６】
以上のようにして受電電極５９およびアース電極６０が給電電極４０およびアース電極４１に大きな接触圧で接触すると、交流電源３３側から移動ロボット２１側へ電力供給が行われ、その電力供給を受けてロボットアーム２３が所定の組立動作などを行うと共に、バッテリ２８が充電される。
【００４７】
このとき、特にロボットアーム２３の起動時には、大きな電力を必要とするが、交流電源の電圧がそのまま移動ロボット２１側に印加されるので、電源装置側で交流電源を２４Ｖ程度の直流に変換して移動ロボット側に供給する構成のものとは異なり、給電電極４０および受電電極５９を流れる電流が小さくなる。このため、給電電極４０および受電電極５９を断面積の小なる小形のものに構成でき、給電端子部３４および受電端子部３５の小形化を図ることができる。そして、特に受電端子部３５の小形化はこれを移動させる直線駆動装置４６の小形化をも招来し、移動ロボット２１への搭載部品は小形が好ましいという要求に対処できるものである。
【００４８】
ロボットアーム２３による作業が終了すると、今度は、直線駆動装置４６により受電端子部３５が没入切離し方向である没入（後退）方向（切離し方向である図１の左方向）に移動され、給電端子部３４との接続が切離される。
【００４９】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
給電端子部３４の給電電極４０、アース電極４１を棒状のものとし、受電端子部３５の受電電極５９、アース電極６０を横長のものとしても良い。また、給電電極４０、アース電極４１、受電電極５９、アース電極６０を全て横長のものとしても良い。
【００５０】
電源装置３２側で２００Ｖの交流電源を例えば２４Ｖの直流に変換し、移動ロボット２１側では、電源装置３２から供給される２４Ｖの直流によってバッテリ２８を充電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータにより２８０Ｖに昇圧してコントローラ３０に供給する構成としても良い。
【００５１】
受電端子部３５の電極５９，６０を接触圧付与用の引張コイルばね６１によって給電端子部３４の電極４０，４１側に付勢するようにしたが、給電端子部３４の電極４０，４１も接触圧付与用の引張コイルばねによって受電端子部３５の電極５９，６０側に付勢するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、要部の縦断側面図
【図２】要部を一部破断して示す底面図
【図３】受電端子部の拡大縦断側面図
【図４】給電端子部の斜視図
【図５】受電端子部の縦位置の修正動作を説明するための側面図
【図６】受電端子部の向き修正動作を説明するための横断平面図
【図７】電気的構成を示すブロック図
【図８】移動ロボットの側面図
【図９】従来の外部電源との接続構成を示す概略図
【図１０】従来の電気的構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５３】
図中、２１は移動ロボット、２４は本体フレーム、２６は側壁カバー、２８はバッテリ、３２は電源装置、３３は交流電源、３４は給電端子部（給電部）、３５は受電端子部（受電部）、３８は絶縁ハウジング、４０は給電電極、４１はアース電極、４２は突出部、４２ａは傾斜面（ガイド部、縦位置ガイド部、回動位置ガイド部）、４４は可動ユニット、４６は直線駆動装置、４７はラックシリンダ、４８はパルスモータ、４９はラック、５０は絶縁ハウジング、５１は基部、５３はシャフト、５７は導電部材、５９は受電電極、６０はアース電極、６３はヘッドカバーである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットに設けられた受電電極と固定設備側の給電電極との接続のための構成を改良した移動ロボットの外部電源接続装置にする。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造工場或いは自動車用部品の生産工場などでは、無人搬送車 （ＡＧＶ）にロボットアームを搭載した移動ロボットを、複数箇所に設けられた作業ステーション（固定設備）間で移動させながら、組立作業などを行うようにしたシステムが採用されてきている。
【０００３】
このような移動ロボットでは、自走する必要がある関係上、少なくとも走行用負荷を二次電池からなるバッテリにより駆動する構成とした上で、作業ステーションでの停止中に外部の交流電源からバッテリに充電する構成とすることが一般に行われている。
【０００４】
具体的には、図１０に概略的に示すように、作業ステーションには、商用交流電源１の出力に基づいて比較的低電圧の電流を発生する充電器２および給電端子部３を備えた電源装置４が設けられる。また、移動ロボット５側には、作業ステーションで停止した状態で上記給電端子部３に接続される受電端子部６が設けられており、この受電端子部６で受けた定電圧の直流電源をバッテリ７に供給して充電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ８により昇圧してコントローラ９を通じて負荷であるロボットアームや自走装置の駆動モータ１０などに供給する構成となっている。
【０００５】
ところで、図９は移動ロボット５が電源装置４から電力の供給を受けている状態を示している。同図のように、電源装置４の前面部に前記給電端子部３が設けられ、この給電端子部３には充電器２の出力端子部に接続されたプラス側とマイナス側の一対の給電電極１１、１２および接地されたアース電極１３が設けられている。これに対し、前記受電端子部６は、移動ロボット５が電源装置４の前で停止したとき電源装置４側を向く側面部に、図示しない駆動装置によって電源装置４に対し接近および離反する方向に移動可能に設けられている。この受電端子部６には、バッテリ７およびＤＣ／ＤＣコンバータ８に接続された棒状の一対の受電電極１４、１５および移動ロボット５のフレームに接続されたアース電極１６が設けられている。
【０００６】
これにて、移動ロボット５が作業ステーションの前で停止した状態で、受電端子部６が電源装置４側に移動されると、受電電極１４、１５およびアース電極１６が給電端子部６の給電電極１１、１２およびアース電極１３に接続されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
作業ステーション前の床上には停止マーカが設けられ、移動ロボット５はその停止マーカを読み取って、正規の位置で、作業ステーション（電源装置４）の前面と平行の姿勢を保って停止するように構成されているが、実際には誤差があって、作業ステーションの前面と平行ではなく若干傾いた姿勢で停止したり、或いは受電端子部６と給電端子部３の高さ位置に若干の高低差があったりすることがある。
【０００８】
しかしながら、上記従来の外部電源接続構成では、特に、移動ロボット５が作業ステーションの前面に対して傾いた姿勢で停止すると、給電端子部３と受電端子部６の向きが合わないため、相手側の電極との距離がばらつき、距離の遠い電極間では接触圧が低くなる。
【０００９】
すなわち、受電端子部６側の受電電極１４〜１６は接触圧付与用の圧縮コイルばね１７によって給電電極１１〜１３に押し付けられるようになっているが、上記のように移動ロボット５が傾いた姿勢になると、圧縮コイルばね１７の圧縮量が大小異なり、その結果、受電電極を給電電極に押し付ける力（接触圧）が大小異なるようになる。そして、接触圧の小さな電極どうしでは、その間の電気抵抗が大きくなって大きな電流が流れ、スパークが発生したり、電極が溶けたりするという問題を生じ、更に、スパークが発生したりすると、その電極の表面に酸化膜が形成され、一層電気抵抗が大きくなるという不具合を生ずる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、移動ロボットの停止位置のずれを吸収できることはもちろん、特に移動ロボットが固定設備に対して傾いた姿勢で停止しても、移動ロボット側の複数の受電電極の全てを固定設備側の複数の給電電極に対して十分な接触圧で接触させることができる移動ロボットの外部電源接続装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
移動ロボットが固定設備の前で停止したとき、姿勢が傾いていたりすることがある。このような場合、請求項１の発明では、移動ロボットに設けられる受電部を、給電部に対して接近および離反する方向に移動する直線駆動装置に、縦方向に移動可能で且つ横方向に揺動可能に設けたので、移動ロボットの位置ずれや姿勢のずれを吸収でき、給電電極と受電電極とを、良好に接続することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、外部電源を交流電源とし、移動ロボットが充電可能な高圧電池からなるバッテリ、交流電源を整流してバッテリを充電する充電器を搭載しているので、外部の固定設備側に、交流電源の電圧を移動ロボットのバッテリの充電電圧にまで下げる降圧トランス、この降圧トランスの交流出力を直流に変換する整流器などからなる充電器を設けずとも済むので、固定設備をコンパクトに構成できる。しかも、固定設備側から移動ロボットへは高圧の交流電源をそのまま供給できるので、給電電極および受電電極に流れる電流を小さくすることができる。このため、両電極を断面積の小なる小形のものに構成でき、給電部および受電部を小形に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図８を参照しながら説明する。まず、図８は、移動ロボット２１の外観構成を示しており、この移動ロボット２１は、全体として前後（図で左右）にやや長いほぼ矩形箱状に構成された無人搬送車（ＡＧＶ）２２上に、例えば６軸型アームからなるロボットアーム２３を搭載して構成されている。
【００１４】
詳しく図示はしないが、前記無人搬送車２２は、本体フレーム２４（図１に一部のみ図示）の底部に走行機構を有する。この走行機構は例えば４個の車輪２５（２個のみ図示）を備え、そのうち２個の駆動輪をモータにより駆動及び操舵するように構成されている。また、本体フレーム２４の前後左右の外壁部には、夫々側壁カバー２６が設けられており、これら側壁カバー２６には、障害物センサ２７などが設けられている。また、図示はしないが、本体フレーム２４の底部には、走行路に沿って敷設されたガイドラインを検出するための前後一対のガイドセンサや、固定設備（作業ステーション）の前に設けられた停止マーカを検出するための停止マーカセンサなどが設けられている。
【００１５】
これにて、移動ロボット２１は、前記走行機構により、固定設備に沿って設けられた走行路を走行し、所定の作業位置（作業ステーション）に停止してロボットアーム２３により部品の組付けや受渡しなどの作業を行なうようになっている。
【００１６】
さて、移動ロボット２１は、図７に示すように、走行時の電源となるバッテリ２８を備えている。このバッテリ２８は単位セルを多数直列に接続して出力が例えば２８８Ｖとなるように構成した充電可能な高圧電池からなるもので、このバッテリ２８はリレースイッチ２９を介してコントローラ３０に接続されている。このコントローラ３０にはバッテリ２８の出力電圧がそのまま印加され、コントローラ３０は負荷である前記無人搬送車２２の走行機構やロボットアーム２３の駆動モータ３１を駆動するように構成されている。
【００１７】
また、この移動ロボット２１は、作業ステーションでの停止時には、コントローラ３０の電源をバッテリ２８から外部電源である２００Ｖの三相交流電源に切り換えると共に、バッテリ２８を同じく２００Ｖの三相交流電源により充電するように構成されている。すなわち、固定設備側には、電源装置３２が設けられており、この電源装置３２は三相の交流電源３３と、これに接続された給電部としての給電端子部３４とを備えた構成となっている。
【００１８】
一方、移動ロボット２１側には、給電端子部３４に接続される受電部としての受電端子部３５が設けられ、この受電端子部３５は、コントローラ３０に整流器３６を介して接続されていると共に、バッテリ２８に整流器を主体とする充電器３７を介して接続されている。なお、充電器３７は交流電源３３の電圧をそのままバッテリ２８に印加して充電するようになっている。
【００１９】
本実施例では、移動ロボット２１が作業ステーション（固定設備）前で停止したとき、受電端子部３５が電源装置３２側に移動して給電端子部３４に接続されるようになっている。以下、その接続構成について詳述する。
【００２０】
まず、図１に示すように、前記電源装置３２は固定設備側の床部に設けられ、その給電端子部３４は電源装置３２の前面壁部（図で左側の壁部）に突出した形態で設けられている。この給電端子部３４は、図４にも示すように、プラスチックなどの電気絶縁材から構成されたやや横長な矩形ブロック状をなす絶縁ハウジング３８を主体とするもので、その絶縁ハウジング３８には、前面部に開口する横長の穴部３９が縦方向たる上下方向に４個形成され、この各穴部３９の奥部に横長の固定電極板が配設されている。これら固定電極板のうち例えば上側の３個が、夫々前記交流電源３３の三相の電源線に接続された給電電極４０とされ、最下位に位置するものが、接地されたアース線（図示せず）に接続されたアース端子部４１とされている。
【００２１】
図１、図４に示すように、前記絶縁ハウジング３８の前面部には、上記４個の穴部３９群の上下両側に位置して一対の突出部４２が突設されている。この上下に対向する一対の突出部４２の内面は、先端に向かって対向間隔が広がるように例えば傾き角が３０度程度の傾斜面４２ａとされている。
【００２２】
これに対し、前記移動ロボット２１側（無人搬送車２２内）には、側壁カバー２６に形成された開口部４３を通じて出没する前記受電端子部３５を有した可動ユニット４４が設けられている。尚、この可動ユニット４４は、実際には無人搬送車２２の中央部の前後にずれた位置に、左右対称的に一対が設けられるようになっているのであるが、ここでは、右側のものを代表させて図示及び説明を行なう。
【００２３】
図１は可動ユニット４４の縦断面図、図２は可動ユニット４４を下方から見た断面図である。この図１、図２において、無人搬送車２２の本体フレーム２４には取付枠４５が固定されており、この取付枠４５に駆動手段としての直線駆動装置４６が取り付けられている。この直線駆動装置４６は、左右方向長いラックシリンダ４７および駆動源となるパルスモータ４８から構成されている。上記ラックシリンダ４７は、周知のように、内部に駆動部材としてのラック４９を備え、このラック４９に噛み合うピニオン（図示せず）を前記パルスモータ４８により回転することによってラック４９を直線移動させる構成のものである。
【００２４】
前記受電端子部３５は、プラスチックなどの電気絶縁材から構成された円形状の絶縁ハウジング５０を主体とするもので、その絶縁ハウジング５０には同じく電気絶縁材から構成された基部５１が固定されている。基部５１の上下両側には支持部５１ａが突設されており、その支持部５１ａには軸受ブッシュ５２が嵌着されている。
【００２５】
そして、前記ラックシリンダ４７のラック４９の先端部には、揺動中心軸としてのシャフト５３がブラケット５４を介して上下を指向するように縦軸形にして固定されている。そして、このラック４９から上下に突出するシャフト５３の上下両側に、絶縁ハウジング５０の基部５１に設けられた支持部５１ａが、前記軸受ブッシュ５２を介して、横（左右）方向に揺動可能に且つ縦（上下）方向に移動可能に支持されている。上記シャフト５３のうち、ラック４９から上方に突出する部分には、ブラケット５４と上側の支持部５１ａとの間に位置する保持用ばね部材としての圧縮コイルばね５５が設けられており、受電端子部３５はこの圧縮コイルばね５５の弾発力によって常時は上下方向の移動範囲のほぼ中央位置に保持されている。
【００２６】
さて、受電端子部３５の絶縁ハウジング５０内は、図３に示すように、電気絶縁材からなる３枚の仕切板５６によって上下４室に仕切られている。そして、絶縁ハウジング５０の上記４室内には、それぞれ例えば銅など良導電性材からなる導電部材５７が設けられ、更に各導電部材５７には良導電性材からなるブッシュ５８が嵌着されている。そして、各ブッシュ５８に丸棒状の可動電極棒が前後方向に移動可能に支持されている。これら可動電極棒のうち上側の３個が受電電極５９とされ、最下位のものがアース電極６０とされている。
【００２７】
受電電極５９およびアース電極６０の後半部には、それぞれ接触圧付与用ばね部材としての引張コイルばね６１が設けられており、各引張コイルばね６１は前後両端部を電極５９、６０の後端部とブッシュ５８の後端部とに固定されていて、各電極５９、６０に対して、その先端部分が絶縁ハウジング５０から前方に突出する方向の付勢力を付与する。なお、図３の状態では、引張コイルばね６１は縮小した状態にあって、電極５９、６０を絶縁ハウジング５０から最も前方に突出した状態に保持している。
【００２８】
上記の受電電極５９およびアース電極６０と電気的に接続された状態にある前記導電部材５７の後端部は、絶縁ハウジング５０の基部５１から突出されている。そして、それら導電部材５７の後端部には、それぞれケーブル６２が接続されており、各受電電極５９に対応する導電部材５７のケーブル６２は前記整流器３６および充電器３７に接続され、アース電極６０に対応する導電部材５７のケーブル６２は無人搬送車２２の本体フレーム２４に接続されている。
【００２９】
受電端子部３５の絶縁ハウジング５０には、電気絶縁材からなる可動ハウジングとしてのヘッドカバー６３が前後方向にスライド可能に嵌合されている。この場合、絶縁ハウジング５０には、図２に示すように、前後方向に延びる凹部６４が形成されており、この凹部６４内にヘッドカバー６３に固定したピン６５の先端部が挿入されている。これにより、ヘッドカバー６３は絶縁ハウジング５０に対して、凹部６４の範囲内で前後方向にスライドできるようになっている。
【００３０】
このヘッドカバー６３は、受電端子部３５の一部を構成するもので、矩形状の外形をなし、その前面部には、各受電電極５９、アース電極６０の先端部が挿通する孔６６が形成されている。また、ヘッドカバー６３の上下両外側面の先方部分は傾斜面６３ａに形成されている。この上下両側の傾斜面６１ａは受電側ガイド部を構成するもので、前記給電端子部３４の絶縁ハウジング３８に突設された突出部４２の傾斜面４２ａに対応し、後述のようしにて受電端子部３５が給電端子部３４側に移動すると、突出部４２の上下両側の傾斜面４２ａに接するようになっている。
【００３１】
上記ヘッドカバー６３と絶縁ハウジング５０との間には、間隔保持用ばね部材としての引張コイルばね６７が設けられている。これにより、ヘッドカバー６３は前方に付勢されて、常には、受電電極５９およびアース電極６０を孔６６内に隠した被覆位置に保持されている。そして、ヘッドカバー６３は、前方から後方への力を受けると、引張コイルばね６７の弾発力に抗して後方に移動し、受電電極５９およびアース電極６０を孔６６から突出させる露出位置に移動するようになっている。
【００３２】
前記絶縁ハウジング５０の基部５１内には、マイクロスイッチからなる検出スイッチ６８が設けられている。この検出スイッチ６８は、受電電極５９およびアース電極６０が相手側である給電電極４０およびアース電極４１に当接したとき、それらの電極が基部５１に対して相対的に後方へ移動することを検出して動作するもので、その信号はパルスモータ４８を制御する図示しない制御部に入力され、以後、制御部はパルスモータ４８を低速度で回転させてラック４９の移動スピードを低速度に制御する。
【００３３】
ヘッドカバー６３の外周部には、電気絶縁材から構成された電極カバー６８が設けられている。この電極カバー６８は、先端に向かって拡開する形状に形成され、受電端子部３５と給電端子部３４との接続時に、それらの周囲を覆うようになっている。そして、可動ユニット４４が無人搬送車２２内に没した状態では、電極カバー６８の周囲部が本体フレーム２４に当接して開口部４３を塞いだ状態になっている。
【００３４】
次に、上記構成の作用について述べる。上述のように、移動ロボット２１は、無人搬送車２２の走行機構により、走行路上を走行（移動）し、作業を行なうべく固定設備前の所定の作業位置に停止する。この移動時の走行機構の電源は、バッテリ２８から得るようになっている。また、この走行時においては、図１に示すように、受電端子部３５は無人搬送車２２内に後退した位置にあり、このとき、ヘッドカバー６３が受電電極５９およびアース端子部６０を覆う被覆位置にあって、それら端子部５９、６０を外部に露出しないようにしている。
【００３５】
移動ロボット２１が固定設備前の所定の作業位置に停止すると、受電端子部３５の先端面であるヘッドカバー６３の先端面と前記電源装置２２の給電端子部３４とが向い合うようになり、この状態で、直線駆動装置４６（パルスモータ４８）を駆動させることにより、後退した位置にあった受電端子部３５を突出（前進）方向（接続方向である図１の右方向）に移動させる。
【００３６】
受電端子部３５の突出方向への移動により、まず、ヘッドカバー６３の先端部が給電端子部３４の上下一対の突出部４２内に侵入し、図５に示すように、ヘッドカバー６３の上下両傾斜面６３ａが給電端子部３４の上下両突出部４２の傾斜面４２ａに接するようになる。このとき、電源装置３２側の給電端子部３４と移動ロボット２１側の受電端子部３５とが上下に位置ずれを生じていた場合、まず、ヘッドカバー６２の上下両傾斜面６３ａのうち、一方の傾斜面が給電端子部３４側の上下両傾斜面４２ａの一方の傾斜面に接触する。
【００３７】
例えば、受電端子部３５が給電端子部３４に対して下方にずれていた場合、ヘッドカバー６３の下側の傾斜面６３ａが給電端子部３４の下側の突出部４２の傾斜面４２ａに当たる。すると、その後の受電端子部３５の接続方向の移動により受電端子部３５が突出部４２の傾斜面４２ａに乗り上げるようにしてシャフト５３に沿って上方に移動し、最終的にはヘッドカバー６３の上側の傾斜面６３ａも給電端子部３４の上側の突出部４２の傾斜面４２ａに当たるようになる。これにより、受電端子部３５の上下方向の位置が給電端子部３４と一致するようになる。
【００３８】
また、移動ロボット２１の姿勢がずれを生じていた場合、つまり移動ロボット２１が電源装置３２の前面と平行でなく、傾いて停止していた場合、前述のようにヘッドカバー６３の一方の傾斜面６３ａが給電端子部３４の一方の突出部４２の傾斜面４２ａに接したとき、或いは上下両傾斜面６３ａが両突出部４２の傾斜面４２ａに接したとき、受電端子部３５がラック４９により押されて、図６に示すように、シャフト５３を中心に横方向に揺動し、ヘッドカバー６３の上下両傾斜面６３ａが給電端子部３４の上下両突出部４２の傾斜面４２ａに面で接するようになる。
【００３９】
これにより、ヘッドカバー６３の先端面と給電端子部３４の先端面とが平行状態で対向する正規の向きとなる。以上のように、給電端子部３４の突出部４２の傾斜面４２ａおよびヘッドカバー６３の傾斜面６３ａはガイド部として機能し、互いに接触することにより、受電端子部３５の上下方向の位置を給電端子部３４に合うように修正する縦位置ガイド部と、受電端子部３５の横方向の向きを給電端子部３４に合うように修正する横位置ガイド部との両方の機能を果たすようになっている。
【００４０】
さて、ヘッドカバー６３は上下両突出部４２に接触することによって停止するが、直線駆動装置４６のラック４９はその後も更に突出方向に移動するため、絶縁ハウジング５０が同方向に更に移動し、その絶縁ハウジング５０に支持された受電電極５９およびアース電極６０がヘッドカバー６３の孔６６から前方に突出する。
【００４１】
孔６６から突出した受電電極５９およびアース電極６０は、その後の絶縁ハウジング５０の移動により、給電端子部３４の給電電極４０およびアース電極４１に接触する位置に至り、そこで停止する。すると、検出スイッチ６８が受電電極５９およびアース電極６０の停止を検出するため、パルスモータ４８の回転が低速度に落とされ、ラック４９ひいては絶縁ハウジング５０をゆっくり突出方向に移動させる。そして、絶縁ハウジング５０は、その先端面がヘッドカバー６３の先端部裏面に当接する位置までゆっくり移動する。
【００４２】
この受電電極５９およびアース電極６０が停止した状態で絶縁ハウジング５０が突出方向へ移動することにより、接触圧付与用の引張コイルばね６１が次第に伸張され、受電電極５９およびアース電極６０に与える弾発力が次第に増大する。
【００４３】
このとき、前述のように、ヘッドカバー６３の先端面と給電端子部３４の先端面とが平行状態で向き合う正規の対向状態となっているため、受電電極５９およびアース電極６０は給電電極４０およびアース電極４１に垂直に接触した状態にある。従って、引張コイルばね６１の弾発力は受電電極５９およびアース電極６０を給電電極４０およびアース電極４１に接触させる圧力として効果的に作用し、且つその接触圧は３個の受電電極５９および１個のアース電極６０においてほとんど同じとなり、適度な接触圧となる。このため、受電電極５９およびアース電極６０と給電電極４０およびアース電極４１との接触抵抗を小さい範囲に抑制することができ、スパークの発生や電極の溶融などの不具合を生ずるおそれがない。
【００４４】
もちろん、移動ロボット２１の停止位置が電源装置３２の前面に沿う横方向、すなわち移動ロボットの移動方向にずれていた場合、そのずれは、給電端子部３４の給電電極４０およびアース電極４１が横長であることによって吸収される。この場合、給電電極４０、アース電極４１および受電電極５９、アース電極６０がそれぞれ縦方向一列に配設されることにより、給電電極４０、アース電極４１の横方向長さを長くすることができるので、移動ロボット２１の停止位置が横方向に大きくずれても、これを吸収することができる。
【００４５】
また、移動ロボット２１に停止位置が電源装置３２の前面に直交する方向、すなわち移動ロボット２１が電源装置３２に接近し過ぎたり、遠過ぎたりした位置で停止した場合、その位置ずれは、絶縁ハウジング５０をその先端面がヘッドカバー６３の先端部裏面に当接する位置まで移動させるためのラック４９の移動量によって吸収される。
【００４６】
以上のようにして受電電極５９およびアース電極６０が給電電極４０およびアース電極４１に大きな接触圧で接触すると、交流電源３３側から移動ロボット２１側へ電力供給が行われ、その電力供給を受けてロボットアーム２３が所定の組立動作などを行うと共に、バッテリ２８が充電される。
【００４７】
このとき、特にロボットアーム２３の起動時には、大きな電力を必要とするが、交流電源の電圧がそのまま移動ロボット２１側に印加されるので、電源装置側で交流電源を２４Ｖ程度の直流に変換して移動ロボット側に供給する構成のものとは異なり、給電電極４０および受電電極５９を流れる電流が小さくなる。このため、給電電極４０および受電電極５９を断面積の小なる小形のものに構成でき、給電端子部３４および受電端子部３５の小形化を図ることができる。そして、特に受電端子部３５の小形化はこれを移動させる直線駆動装置４６の小形化をも招来し、移動ロボット２１への搭載部品は小形が好ましいという要求に対処できるものである。
【００４８】
ロボットアーム２３による作業が終了すると、今度は、直線駆動装置４６により受電端子部３５が没入切離し方向である没入（後退）方向（切離し方向である図１の左方向）に移動され、給電端子部３４との接続が切離される。
【００４９】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
給電端子部３４の給電電極４０、アース電極４１を棒状のものとし、受電端子部３５の受電電極５９、アース電極６０を横長のものとしても良い。また、給電電極４０、アース電極４１、受電電極５９、アース電極６０を全て横長のものとしても良い。
【００５０】
電源装置３２側で２００Ｖの交流電源を例えば２４Ｖの直流に変換し、移動ロボット２１側では、電源装置３２から供給される２４Ｖの直流によってバッテリ２８を充電すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータにより２８０Ｖに昇圧してコントローラ３０に供給する構成としても良い。
【００５１】
受電端子部３５の電極５９，６０を接触圧付与用の引張コイルばね６１によって給電端子部３４の電極４０，４１側に付勢するようにしたが、給電端子部３４の電極４０，４１も接触圧付与用の引張コイルばねによって受電端子部３５の電極５９，６０側に付勢するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、要部の縦断側面図
【図２】要部を一部破断して示す底面図
【図３】受電端子部の拡大縦断側面図
【図４】給電端子部の斜視図
【図５】受電端子部の縦位置の修正動作を説明するための側面図
【図６】受電端子部の向き修正動作を説明するための横断平面図
【図７】電気的構成を示すブロック図
【図８】移動ロボットの側面図
【図９】従来の外部電源との接続構成を示す概略図
【図１０】従来の電気的構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５３】
図中、２１は移動ロボット、２４は本体フレーム、２６は側壁カバー、２８はバッテリ、３２は電源装置、３３は交流電源、３４は給電端子部（給電部）、３５は受電端子部（受電部）、３８は絶縁ハウジング、４０は給電電極、４１はアース電極、４２は突出部、４２ａは傾斜面（ガイド部、縦位置ガイド部、回動位置ガイド部）、４４は可動ユニット、４６は直線駆動装置、４７はラックシリンダ、４８はパルスモータ、４９はラック、５０は絶縁ハウジング、５１は基部、５３はシャフト、５７は導電部材、５９は受電電極、６０はアース電極、６３はヘッドカバーである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定設備側に、外部電源に接続された複数の給電電極を有する給電部を設けると共に、移動ロボット側に、複数の受電電極を有した受電部を設け、前記移動ロボットを前記固定設備の前に停止させた状態で、前記受電電極を前記給電電極に接続して前記外部電源から前記移動ロボット側に給電する移動ロボットの外部電源接続装置において、
前記受電部は、前記受電電極の外、前記受電電極を前記給電部に対して接近する前進方向および離反する後退方向に移動させるための直線駆動装置と、揺動支持用シャフトと、絶縁ハウジングと、位置保持用圧縮コイルばねと、接触圧付与用ばね部材と、ヘッドカバーと、間隔保持用ばね部材と、電極カバーを備え、
前記揺動支持用シャフトは、前記直線駆動装置に、上下に指向するように固定され、
前記絶縁ハウジングは、前記揺動支持用シャフトの上下両側によって左右方向に揺動可能に且つ上下方向に移動可能に支持され、
前記位置保持用圧縮コイルばねは、前記揺動支持用シャフトに、前記直線駆動装置への固定部分と前記絶縁ハウジングの上側の支持部分との間に位置するように巻装されて前記絶縁ハウジングを上下方向の移動可能範囲のほぼ中央位置に保持し、
前記受電電極は、前記絶縁ハウジングに上下方向に並べて移動可能に配置され、前記給電部と接触する側とは反対側に設けられた前記接触圧付与用ばね部材によって常には前記給電部と接触する側が前記絶縁ハウジングから露出した状態に保持され、
前記ヘッドカバーは、前記絶縁ハウジングに、当該絶縁ハウジングの前記揺動支持用シャフトに支持された側とは反対側の面を覆うように移動可能に接続され、前記絶縁ハウジングとの間に設けられた前記間隔保持用ばね部材によって常には前記絶縁ハウジングの前記揺動支持用シャフトに支持された側とは反対側の面から露出する前記受電電極を覆う位置に保持され、前記直線駆動装置の前進方向の移動時に前記給電部に当接して停止することにより前記受電電極の前記絶縁ハウジングから露出する部分を当該ヘッドカバーに形成された孔から外部に露出させるように構成され、
前記電極カバーは、前記ヘッドカバーに当該ヘッドカバーの周囲を覆うように取り付けられ、前記直線駆動装置の前進方向に向って開放し、且つ当該開放先端に向かって拡開する形状に形成され、
前記受電部に対する前記給電部は、前記給電電極の外、穴部と、突出部を備え、
前記給電電極は、上下方向に並んで前記穴部の中に配置され、
前記突出部は、前記給電電極を内部に配置した前記穴の上下に一対となるように配置され、当該突出部の互いに対向する面は、先端に向かって対向間隔が拡がる形状に形成され、
前記受電電極が前記給電電極に接続されたとき、前記一対の突出部の内側に、当該一対の突出部の対向面に前記受電部の前記ヘッドカバーが当接した状態に位置され、且つ、前記一対の突出部が前記受電部の前記電極カバー内に収容される
ことを特徴とする移動ロボットの外部電源接続装置。
【請求項２】
前記外部電源は交流電源からなり、
前記移動ロボットは、充電可能な高圧電池で構成されたバッテリ、前記交流電源を整流して前記バッテリを充電する充電器を搭載していることを特徴とする請求項１記載の移動ロボットの外部電源接続装置。
【請求項１】
固定設備側に、外部電源に接続された複数の給電電極を有する給電部を設けると共に、移動ロボット側に、複数の受電電極を有した受電部を設け、前記移動ロボットを前記固定設備の前に停止させた状態で、前記受電電極を前記給電電極に接続して前記外部電源から前記移動ロボット側に給電する移動ロボットの外部電源接続装置において、
前記受電部は、前記受電電極の外、前記受電電極を前記給電部に対して接近する前進方向および離反する後退方向に移動させるための直線駆動装置と、揺動支持用シャフトと、絶縁ハウジングと、位置保持用圧縮コイルばねと、接触圧付与用ばね部材と、ヘッドカバーと、間隔保持用ばね部材と、電極カバーを備え、
前記揺動支持用シャフトは、前記直線駆動装置に、上下に指向するように固定され、
前記絶縁ハウジングは、前記揺動支持用シャフトの上下両側によって左右方向に揺動可能に且つ上下方向に移動可能に支持され、
前記位置保持用圧縮コイルばねは、前記揺動支持用シャフトに、前記直線駆動装置への固定部分と前記絶縁ハウジングの上側の支持部分との間に位置するように巻装されて前記絶縁ハウジングを上下方向の移動可能範囲のほぼ中央位置に保持し、
前記受電電極は、前記絶縁ハウジングに上下方向に並べて移動可能に配置され、前記給電部と接触する側とは反対側に設けられた前記接触圧付与用ばね部材によって常には前記給電部と接触する側が前記絶縁ハウジングから露出した状態に保持され、
前記ヘッドカバーは、前記絶縁ハウジングに、当該絶縁ハウジングの前記揺動支持用シャフトに支持された側とは反対側の面を覆うように移動可能に接続され、前記絶縁ハウジングとの間に設けられた前記間隔保持用ばね部材によって常には前記絶縁ハウジングの前記揺動支持用シャフトに支持された側とは反対側の面から露出する前記受電電極を覆う位置に保持され、前記直線駆動装置の前進方向の移動時に前記給電部に当接して停止することにより前記受電電極の前記絶縁ハウジングから露出する部分を当該ヘッドカバーに形成された孔から外部に露出させるように構成され、
前記電極カバーは、前記ヘッドカバーに当該ヘッドカバーの周囲を覆うように取り付けられ、前記直線駆動装置の前進方向に向って開放し、且つ当該開放先端に向かって拡開する形状に形成され、
前記受電部に対する前記給電部は、前記給電電極の外、穴部と、突出部を備え、
前記給電電極は、上下方向に並んで前記穴部の中に配置され、
前記突出部は、前記給電電極を内部に配置した前記穴の上下に一対となるように配置され、当該突出部の互いに対向する面は、先端に向かって対向間隔が拡がる形状に形成され、
前記受電電極が前記給電電極に接続されたとき、前記一対の突出部の内側に、当該一対の突出部の対向面に前記受電部の前記ヘッドカバーが当接した状態に位置され、且つ、前記一対の突出部が前記受電部の前記電極カバー内に収容される
ことを特徴とする移動ロボットの外部電源接続装置。
【請求項２】
前記外部電源は交流電源からなり、
前記移動ロボットは、充電可能な高圧電池で構成されたバッテリ、前記交流電源を整流して前記バッテリを充電する充電器を搭載していることを特徴とする請求項１記載の移動ロボットの外部電源接続装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２６７７５（Ｐ２００９−２６７７５Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８４０１４（Ｐ２００８−２８４０１４）
【出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【分割の表示】特願２０００−３４９５９９（Ｐ２０００−３４９５９９）の分割
【原出願日】平成１２年１１月１６日（２０００．１１．１６）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月５日（２００８．１１．５）
【分割の表示】特願２０００−３４９５９９（Ｐ２０００−３４９５９９）の分割
【原出願日】平成１２年１１月１６日（２０００．１１．１６）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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