特開 2024-70249 バッテリー供給機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024070249

(43)【公開日】2024-05-22

(54)【発明の名称】バッテリー供給機

(51)【国際特許分類】

   B60L 53/80 20190101AFI20240515BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240515BHJP

   H01M 50/244 20210101ALI20240515BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240515BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240515BHJP

   H05K 13/00 20060101ALI20240515BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240515BHJP

   G05D 1/656 20240101ALN20240515BHJP

【ＦＩ】

B60L53/80

H01M50/249

H01M50/244 A

B60L50/60

G05D1/43

H05K13/00 Z

H02J7/00 P

H02J7/00 301B

G05D1/656

【審査請求】有

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023190078

(22)【出願日】2023-11-07

(31)【優先権主張番号】10 2022 129 785.3

(32)【優先日】2022-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】514076766

【氏名又は名称】エーエスエムピーティー・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ヴィンツェント・プファイファー

【テーマコード（参考）】

5E353

5G503

5H040

5H125

5H301

【Ｆターム（参考）】

5E353AA02

5E353CC25

5E353HH01

5E353HH25

5E353HH71

5E353HH80

5E353QQ01

5E353QQ23

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503FA01

5G503FA03

5G503FA06

5H040AA03

5H040AS02

5H040AT06

5H040AY04

5H040AY05

5H040AY08

5H040CC12

5H125AA11

5H125AA20

5H125AC12

5H125BC26

5H125CD00

5H125FF06

5H301AA01

5H301BB05

5H301BB14

5H301CC03

5H301CC06

5H301CC10

5H301QQ04

(57)【要約】

【課題】移動ロボットのための自動化された電力供給システムを提供すること。
【解決手段】配置機と供給機を交換するように動作する移動ロボットのためのバッテリーが、消耗したバッテリーを移動ロボットからバッテリー保管所へ移送するための供給機交換機構を使用することによって交換され得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配置機と供給機を交換するための移動ロボットであって、
供給機を一時的に保管するための供給機保管部と、
供給機を前記供給機保管部から配置機へ移送するように構成された交換機構と、
前記移動ロボットとの解放可能かつ繰返し可能な係合に適したモジュール式バッテリーから電力を受け取るためのロボット電気接点と、
を備え、
前記交換機構が、前記モジュール式バッテリーを外部バッテリー保管所へ移送するように構成される、移動ロボット。

【請求項2】

前記交換機構が、前記配置機から供給機を受け取って前記供給機を前記供給機保管部内に設置するように構成され、かつ、前記外部バッテリー保管所から前記モジュール式バッテリーを受け取るように構成される、請求項１に記載の移動ロボット。

【請求項3】

前記供給機保管部が、それぞれの供給機が一時的に保管され得る細長い供給機トラックを備え、前記移動ロボットが、前記細長い供給機トラックに平行に配置された細長いバッテリートラックを備え、前記細長いバッテリートラック内に前記モジュール式バッテリーが一時的に保管され得る、請求項１に記載の移動ロボット。

【請求項4】

それぞれが前記細長い供給機トラックに平行に配置された、複数の細長いバッテリートラックを備え、前記細長いバッテリートラック内に前記モジュール式バッテリーが一時的に保管され得る、請求項３に記載の移動ロボット。

【請求項5】

前記供給機トラックおよび前記バッテリートラックが、それぞれ、供給機およびモジュール式バッテリーそれぞれと係合するための成形係合面を備える、請求項３に記載の移動ロボット。

【請求項6】

前記供給機トラックおよび前記バッテリートラックの前記成形係合面が、同じ輪郭を有し、その結果、供給機が、前記バッテリートラックと係合することができ、モジュール式バッテリーが、前記供給機トラックと係合することができる、請求項５に記載の移動ロボット。

【請求項7】

前記交換機構が、前記供給機を前記供給機保管部から前記配置機へ押すためにおよび前記モジュール式バッテリーを前記バッテリー保管所へ押すために前記移動ロボットから離れる方向に延長軸に沿って移動可能であるパドルと、前記パドルを前記延長軸に沿って移動させるために前記パドルに動作可能に接続されたパドル延長部ドライブと、を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の移動ロボット。

【請求項8】

前記パドルが、前記供給機保管部内の前記供給機または前記モジュール式バッテリーと選択的に整列するために、前記延長軸に対して直角の選択軸に沿って移動可能であり、前記移動ロボットが、前記パドルを前記選択軸に沿って移動させるために前記パドルに動作可能に接続されたパドル選択ドライブを備える、請求項７に記載の移動ロボット。

【請求項9】

特に供給機を配置機へ移送するように構成された移動ロボットに電力を提供するためのバッテリーであって、前記移動ロボットが、それぞれの供給機が一時的に保管され得る細長い供給機トラックを備え、前記バッテリーが、
前記細長い供給機トラックに平行に配置された前記移動ロボット上に設置された細長いバッテリートラックと解放可能にかつ繰り返して係合するように構成されたバッテリー側係合手段と、
前記バッテリー側係合手段が前記細長いバッテリートラックと物理的に係合されたときに前記移動ロボットに電力を提供するためのバッテリー電気接点と、
を備える、バッテリー。

【請求項10】

前記移動ロボットが、請求項１に記載の移動ロボットである、請求項９に記載のバッテリー。

【請求項11】

前記交換機構と物理的に係合するための交換部材を備える、請求項１０に記載のバッテリー。

【請求項12】

前記バッテリー側係合手段が、前記細長い供給機トラックと物理的に係合し得る、請求項９に記載のバッテリー。

【請求項13】

配置機と、
請求項１に記載の移動ロボットと、
前記移動ロボットに電力を提供するための請求項９に記載のモジュール式バッテリーのための充電ステーションと、
を備える、ＳＭＴ生産ライン。

【請求項14】

前記配置機が、前記充電ステーションを備える、請求項１３に記載のＳＭＴ生産ライン。

【請求項15】

移動ロボットのためのバッテリーを取り替える方法であって、前記移動ロボットが、配置機と供給機を交換するように動作し、かつ、
供給機を一時的に保管するための供給機保管部と、
供給機を前記供給機保管部から配置機へ移送するように構成された交換機構と、
を備え、
前記方法が、
ｉ）前記移動ロボットをバッテリー保管所へ移動させるステップと、
ｉｉ）前記交換機構を使用して、消耗したバッテリーを前記移動ロボットから前記バッテリー保管所へ移送するステップと、
を含む、方法。

【請求項16】

ｉｉｉ）前記交換機構を使用して、充電済みバッテリーの電気接点が前記移動ロボットの電気接点と係合するように、前記充電済みバッテリーを前記バッテリー保管所から前記移動ロボットへ移送するステップ
を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記移動ロボットが、請求項１に記載の移動ロボットを含み、前記バッテリーが、請求項９に記載のバッテリーを含む、請求項１５または１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動ロボット、バッテリー、ＳＭＴ生産ライン、および、バッテリーを取り替える方法に関する。

【0002】

本発明は一般に、いわゆる表面実装技術（ＳＭＴ）プロセスにおいてプリント回路板（ＰＣＢ）、基板、またはワークピースなどの構成要素担体に電子構成要素を備え付ける技術分野に関する。

【背景技術】

【0003】

そのような電子サブ組立体の生産は、典型的にはいわゆる配置機を伴い、この配置機により電子構成要素が構成要素供給デバイスから自動化された態様で取り出されて、例えばプリント回路板などの構成要素担体上に配置される。構成要素供給デバイスからそれらのそれぞれの配置位置への構成要素の移送は、例えばいわゆる配置ヘッドである構成要素取扱いデバイスによってもたらされる。

【0004】

小型電子構成要素のための最も一般的なパッケージングは、小さなポケットが形成されている、「ベルト」と呼ばれることもあるキャリアテープを使用する。ポケットのそれぞれに、１つの構成要素が入れられる。１つのタイプの構成要素のみが、各キャリアテープ内に設置される。スペースを節約するため、および、より容易な移送のために、キャリアテープは慣例的に、スプールに巻くことによりリールとして形成される。典型的には、テープリールは、供給機モジュール内に配置され、この供給機モジュールは、キャリアテープの長さに沿って設けられた穴と係合するモータ駆動ピン車などの、テープを順方向に進ませるための駆動手段と、構成要素へのアクセスを提供するピックアップ領域または窓と、を含む。供給機モジュールは、配置機に取外し可能に挿入され得る。

【0005】

つい最近、好都合にはロボットによって容易に保持され得る定められた形状の比較的安価なプラスチック容器またはエンベロープであり得る受動カートリッジモジュールまたはカセット内にリールが配置されるカートリッジシステムが提案されており、受動カートリッジモジュールまたはカセットは、中央充填ステーションにおいて装填され、続いて供給機に挿入され得る。代替形態として、配置機自体にテープ駆動機構が設けられる場合、カートリッジモジュールは、配置機に直接挿入され得る。カートリッジおよび供給機構成の一例が、例えば特許文献１で説明されている。そのようなシステムでは、供給機ユニットは、キャリアテープのポケット内に配置された構成要素が、配置機の配置ヘッドが構成要素にアクセスすることができるピッキング領域へ移動されるように、カートリッジユニット内に配置されたキャリアテープを駆動するために使用され得る。ピッキング領域は、個々の設計に応じてカートリッジ内または供給機内に配置され得る。

【0006】

配置機の動作には、それぞれのキャリアテープを含む供給機（および／または構成に応じてカートリッジ）を配置機に供給できることが必要である。

【0007】

そのような設備更新（すなわち、異なる供給機／カートリッジの取付け）は、現在のところ、高水準の人員入力を必要とする手作業のプロセスである。ここ数年、材料の補充および変更を自動化するために、相当な努力がなされてきた。

【0008】

特定の背景技術として、特許文献２が言及され得る。この文献で説明されているように、供給能力と材料保管との両方を含む供給機を保管場所と動作場所との間で移送するために、外部の交換デバイスが設けられてもよく、交換デバイスは、ワークピーススループットの方向に平行に１つまたは複数の配置機を含む生産ラインに沿って移動するように動作可能である。交換デバイスは、生産ラインに沿って設置されたレールに沿って並進するように動作可能であり、かつ、レールによって支持される（そのため、デバイスは、「レールガイデッドビークル」と呼ばれ得る）。そのような手法は、例えば、機械取付けレールの使用により、交換デバイスが配置機に対して一定の垂直位置に保持されるので、またさらに、生産ラインに沿った高水準の位置決め精度が可能であるので、床面の欠陥に起因して生じ得るいかなる問題も回避されるといった、様々な利点を有する。そのようなシステムの１つの利点は、レールガイデッドビークルが配置機から継続的に電力を取ることができることである。しかし、そのようなシステムに関連する様々な欠点も存在する。例えば、生産ラインの各側に対して専用の交換デバイスを使用することが必要であり、このことは、隣り合うラインをどれだけ接近させて配置できるかを制限し得る。説明されるシステムはまた、柔軟性に欠けており、また、例えば、カートリッジをベースとする供給システムを管理することができない。このシステムは、比較的低速であり、また、各生産ラインのための専用の設備に対する多大な要求に起因して高額であることが分かった。

【0009】

より柔軟性がありかつ潜在的により安価な解決策は、自動搬送車（ＡＧＶ）または自律移動ロボット（ＡＭＲ）に供給機／カートリッジ取替え機構を備え付けることであり得ることが認識されてきた。便宜のために、本文書の残りの部分にわたって、用語「ＡＧＶ」は、レールまたは他の設定経路に沿って移動することを強制されない、全てのそのような移動ロボットをまとめて呼ぶために使用される。本来、当技術分野においてよく知られているように、ＡＧＶは一般に、少なくともある程度の自律性を有する小型の移動ロボットデバイスであり、典型的には車輪付きシャシにより床上を移動することができる。ＡＧＶは、多数の製造業者から入手可能であり（したがって、比較的安価であり、また、適切なＡＧＶを生産ラインオペレータがすでに所有している可能性がある）、また、典型的には、作業特有の機器を搭載することができる上部プラットフォームが設けられる。残念なことに、供給機／カートリッジ交換のためのＡＧＶの使用は、それらの所要電力に起因して、問題をはらむ。具体的には、それらのＡＧＶは、（例えばトラムまたはダッジムカーと同様に）電力軌道に接触するトロリ線またはケーブルドラグチェーンを備えない限り、継続的に電力を取ることができず、それらは、他のＡＧＶを妨害し、摩擦による損傷に見舞われ、かつ、人間オペレータにつまずきリスクをもたらし得る。したがって、モバイル電源、具体的には再充電可能なバッテリーを、ＡＧＶに提供することが必要である。

【0010】

ＡＧＶのための様々なバッテリー解決策が商業的に入手可能であるが、ＳＭＴラインを自動化しようとする際に、欠点を有する。

【0011】

ｉ）固定式バッテリー
ＡＧＶに固定式バッテリーを設けることが可能である。バッテリーを再充電するために、ＡＧＶは、充電点に接続されなければならず、つまり、プラグがＡＧＶへ導かれる必要がある（これは、上記のケーブルドラグチェーンと同様の問題を提示する）か、または、ＡＧＶが充電ステーションへ移動しなければならない。この選択肢は完全に自動化可能であり得るが、２台以上のＡＧＶが充電ステーションに行く必要がある場合、１台のＡＧＶが他のＡＧＶが充電を完了するのを待つので、遅延が発生することになる。さらに、この問題を回避するために短い充電サイクルを使用することは、バッテリーの寿命サイクルに悪影響を及ぼし得る。

【0012】

ｉｉ）交換式バッテリー
あるいは、ＡＧＶは、使用済みバッテリーをバッテリー保管所からの満充電済みバッテリーと交換することが可能であってもよく、この交換は、手作業でまたは自動で行われ得る。手動での交換はオペレータを必要とし、そのため、工場自動化の狙いを駄目にする。一方、自動での交換は、バッテリーを物理的に交換するための複雑な機構を含む、比較的高額の交換ステーションを必要とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】独国特許第１０２０１９１２７２９９．８号明細書

【特許文献2】欧州特許出願公開第３４１９４０２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、高額の交換ステーションを必要とすることなしに、電力を提供するために自動的に交換可能なバッテリーが使用される、ＳＭＴ生産施設に関連するＡＧＶなどのしかしそれに限定されない移動ロボットのための自動化された電力供給システムを提供することを図るものである。本発明によれば、この目的は、供給機／カートリッジを交換するために移動ロボットによって使用される同じ交換システムをバッテリー交換のために使用することにより達成され、したがって、交換ステーションにおける高額かつ複雑な交換機構の必要性が排除される。具体的には、これは、使用に際して移動ロボットによって運ばれる供給機／カートリッジと同じ物理インターフェースを備える交換式バッテリーを使用することによって実施され得る。

【課題を解決するための手段】

【0015】

以下、便宜のために、本文書では以下の用語は以下の意味を有して使用される：
「移動ロボット」は、ＡＧＶ、ＡＭＲ、ならびにレールガイデッドビークルまたは他の経路制約ビークルを含むロボットビークルを意味すると見なされる。
「供給機」は、テープリール保管所およびキャリアテープを送り出すための駆動手段を含む供給機、ならびに、相互係合する別々のカートリッジおよび供給機部内にテープリール保管所および駆動手段が配置されるモジュール式カートリッジ－供給機システムの両方を包含するものと見なされる。
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、当技術分野では従来と同様に使用され、
Ｘ軸は、生産ラインに沿ったワークピース移送方向に平行であり、下流方向に増大し、かつ、実質的に水平であり、
Ｙ軸は、Ｘ軸に対して直角であり、配置機に向かう方向に増大し、かつ、実質的に水平であり、
Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に対して直角であり、一般に垂直であり、かつ、上方向に増大する。

【0016】

本発明の第１の態様によれば、配置機と供給機を交換するための移動ロボットであって、
供給機を一時的に保管するための供給機保管部と、
供給機を供給機保管部から配置機へ移送するように構成された交換機構と、
移動ロボットとの解放可能かつ繰返し可能な係合に適したモジュール式バッテリーから電力を受け取るためのロボット電気接点と、
を備え、
交換機構が、モジュール式バッテリーを外部バッテリー保管所へ移送するように構成される、移動ロボットが提供される。

【0017】

本発明の第２の態様によれば、特に供給機を配置機へ移送するように構成された移動ロボットに電力を提供するためのバッテリーであって、移動ロボットが、それぞれの供給機が一時的に保管され得る細長い供給機トラックを備え、バッテリーが、
細長い供給機トラックに平行に配置された移動ロボット上に設置された細長いバッテリートラックと解放可能にかつ繰り返して係合するように構成されたバッテリー側係合手段と、
バッテリー側係合手段が細長いバッテリートラックと物理的に係合されたときに移動ロボットに電力を提供するためのバッテリー電気接点と、
を備える、バッテリーが提供される。

【0018】

本発明の第３の態様によれば、
配置機と、
第１の態様による移動ロボットと、
移動ロボットに電力を提供するための第２の態様によるモジュール式バッテリーを充電するための充電ステーションと、
を備える、ＳＭＴ生産ラインが提供される。

【0019】

本発明の第４の態様によれば、移動ロボットのためのバッテリーを取り替える方法であって、移動ロボットが、配置機と供給機を交換するように動作し、かつ、
供給機を一時的に保管するための供給機保管部と、
供給機を供給機保管部から配置機へ移送するように構成された交換機構と、
を備え、方法が、
ｉ）移動ロボットをバッテリー保管所へ移動させるステップと、
ｉｉ）交換機構を使用して、消耗したバッテリーを移動ロボットからバッテリー保管所へ移送するステップと、
を含む、方法が提供される。

【0020】

本発明の他の特定の態様および特徴は、添付の特許請求の範囲に示される。

【0021】

次に、添付の図面（原寸に比例せず）を参照しながら、本発明を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】充電ステーションに接近している、供給機を運ぶための本発明の一実施形態による移動ロボットを模式的に示す斜視図である。

【図2】異なるタイプの充電ステーションに接近している、図１の移動ロボットを模式的に示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態による供給機とバッテリーとの係合手段を模式的に示す斜視拡大図である。

【図4】図３のバッテリーを模式的に示す斜視図である。

【図5】本発明の別の実施形態による供給機とバッテリーとの係合手段を模式的に示す斜視拡大図である。

【図6】交換機構を含む図１の移動ロボットを模式的に示す斜視図である。

【図7】図７Ａ～図７Ｃは、動作の各段階における図６の交換機構を模式的に示す側面図である。

【図8】充電ステーションとして使用される配置機を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１は、ここではライン側ストックステーション（ＬＳＳ）４内に配置された充電ステーション３である外部バッテリー保管所へ接近している、供給機２を運ぶための本発明の一実施形態による移動ロボット１を斜視図で模式的に示す。より詳細には、ここでは例えば単に示された直交するＸ軸およびＹ軸の両方に沿った水平運動の成分を伴う移動を可能にする操舵可能な車輪５を含むＡＧＶタイプの移動ロボットである移動ロボット１が、少なくとも１つのロボット供給機トラック７（ここでは、５つ設けられている）を含むテーブル６を備え、各ロボット供給機トラック７は、細長い形態のものであり、かつ、テーブル６の表面にわたって平行に延在している。以下でより詳細に説明するように、各ロボット供給機トラック７は、供給機２との解放可能かつ繰返し可能な係合を可能にする輪郭とされる。したがって、テーブル６は、例えば供給機２がＬＳＳ４と配置機（図示せず）との間、または別個の供給機回転ラック（図示せず）とＬＳＳ４との間などで運ばれている間に供給機２を一時的に保管するための供給機保管部として機能する。図１では、５つのロボット供給機トラック７のうちの３つが、それらと係合されたそれぞれの供給機２を有する。さらに、テーブル６はまた、少なくとも１つのロボットバッテリートラック８（ここでは、２つ設けられている）を含み、各ロボットバッテリートラック８は、細長い形態のものであり、かつ、ロボット供給機トラック７と平行にテーブル６の表面にわたって延在している。以下でより詳細に説明するように、各ロボットバッテリートラック８は、具体的には移動ロボット１との解放可能かつ繰返し可能な係合に適したモジュール式バッテリーであるバッテリー９との解放可能かつ繰返し可能な係合を可能にする輪郭とされる。図１では、ロボットバッテリートラック８のうちの一方がバッテリー９と係合されており、他方は空いているが、バッテリー１０の輪郭線が示されており、ここにはバッテリー１０が配置されるであろう。

【0024】

以下でより詳細に説明するように、各バッテリー９は、それぞれのロボットバッテリートラック８に設置されたときに、移動ロボット１に電力を提供することができる。したがって、２つのロボットバッテリートラック８が存在すると、移動ロボット１は、充電ステーション３と使い尽くされたバッテリーが交換されている間に一方のバッテリー９から動作電力を引き出すことができるので、有利である。しかし、これは必須ではなく、例えば、バッテリー交換中に電力を貯蔵するための別個の再充電可能なバッテリーまたは蓄電器などの補助手段（図示せず）を移動ロボット１が備える場合には、単一のロボットバッテリートラック８が使用され得る。当然ながら、さらなる電力バックアップを提供するために２つよりも多くのロボットバッテリートラック８が設けられてもよいが、それにより、ロボット供給機トラック７のために使用された方が良い可能性があるテーブル６上のスペースが使い尽くされる。

【0025】

さらに、移動ロボット１は、供給機保管部から配置機へ供給機を移送するように構成された交換機構を備え、この交換機構は、明瞭さのために図１には示されていないが、図６および図７Ａ～図７Ｃを参照しながら以下でより詳細に説明される。

【0026】

図１に示されるようなＬＳＳ４は、ＳＭＴ生産ライン１１内に設置され、ＳＭＴ生産ライン１１は、それ自体当技術分野においてよく知られているように、具体的な用途が要求する通りに１つまたは複数の配置機、印刷機、検査機、リフロー炉、などを備え得るが、それらのいずれも明瞭さのために示されていない。従来の表記法を使用すると、生産ライン１１によって加工されるワークピースは、示されたＸ方向において生産ライン１１に沿って移動し、Ｙ方向は、水平でありかつＸ方向に対して直角であり、したがって生産ラインの幅に関連し、一方で、Ｚ方向は、上方へ垂直に延在する。ＬＳＳ４は、少なくとも１つのＬＳＳ供給機トラック１３（ここでは４つが例示のために示されている）を含むＬＳＳテーブル１２を備え、各ＬＳＳ供給機トラック１３は、細長い形態のものであり、かつ、ＬＳＳテーブル１２の表面にわたって平行に延在している。各ＬＳＳ供給機トラック１３は、供給機２との解放可能かつ繰返し可能な係合を可能にする輪郭とされており、そのため、ロボット供給機トラック７に類似した輪郭を有する。したがって、ＬＳＳテーブル１２は、例えば供給機２が供給機回転ラックから到着して配置機での配備を待っているときに、供給機２を一時的に保管するための保管部として機能する。ＬＳＳ供給機トラック１３は、ＬＳＳ４の前部からＹ軸に平行に延在する。したがって、移動ロボット１が図１に示された配向においてＬＳＳ４に接近する場合、供給機は、隣接しかつ整列されたそれぞれのロボット供給機トラック７とＬＳＳ供給機トラック１３との間で供給機２を摺動させることにより、移動ロボット１とＬＳＳ４との間で交換され得る。

【0027】

ＬＳＳ４はまた、この場合では充電ステーション３であるバッテリー保管所を含み、このバッテリー保管所は、ＬＳＳテーブル１２の専用の領域において（ここでは、Ｘ軸に沿った最も遠いＬＳＳ４の端部において）ＬＳＳテーブル１２上に設置されたＬＳＳバッテリートラック１４を備える。ＬＳＳバッテリートラック１４は、細長い形態のものであり、かつ、ＬＳＳ供給機トラック１３と平行にＬＳＳテーブル１２の表面にわたって延在する。ＬＳＳバッテリートラック１４は、バッテリー９との解放可能かつ繰返し可能な係合を可能にする輪郭とされており、そのため、ロボットバッテリートラック８に類似した輪郭を有する。したがって、充電ステーション３は、バッテリー９を一時的に保管するための保管部として機能する。バッテリー９は、充電ステーション３に保管されている間に充電ステーション３によって自動的に再充電されてよく、また、この目的のために、以下でさらに詳細に説明されるように、電気接点（図示せず）がＬＳＳバッテリートラック１４に近接して設けられて、係合されるバッテリー９上に設けられた電気接点と係合し得る。

【0028】

ＬＳＳバッテリートラック１４は、ＬＳＳ４の前部からＹ軸に平行に延在する。したがって、移動ロボット１が図１に示された配向においてＬＳＳ４に接近する場合、バッテリー９は、隣接しかつ整列されたそれぞれのロボットバッテリートラック８とＬＳＳバッテリートラック１４との間でバッテリー９を摺動させることにより、移動ロボット１と充電ステーション３との間で交換され得る。

【0029】

使用に際して、移動ロボット１が充電済みバッテリー９（例えば、移動ロボット１上に設けられて移動ロボット１の制御システム（図示せず）に通信可能に接続された従来の充電監視システム（図示せず）の使用によって判定される）を必要とする場合、移動ロボット１は、ＬＳＳバッテリートラック１４が空の（すなわち、図１に示された最も左の）ロボット電池トラック８と整列するように、図１に示された配向においてＬＳＳ４へ移動する。次いで、充電済みバッテリー９が、移動ロボットの交換機構（以下でより詳細に説明される）を使用してＬＳＳバッテリートラック１４から空のロボットバッテリートラック８へ移送され得る。次いで、移動ロボットは、最も右のロボットバッテリートラック８をＬＳＳバッテリートラック１４と整列させるようにＸ軸に平行に移動することができ、その位置では、交換機構は、使い尽くされたバッテリーをＬＳＳバッテリートラック１４へ摺動させることができ、そこで、バッテリーは再充電を開始する。次いで、移動ロボット１は、必要に応じて引き続き他の任務を行うことができる。

【0030】

ここでは詳細に説明されないが、配置機は、ＬＳＳ供給機トラック１３に平行に延在しかつ同様に成形された機械供給機トラックも備え、したがって、供給機２は、隣接しかつ整列されたそれぞれのロボット供給機トラック７と機械供給機トラックとの間で供給機２を摺動させることにより移動ロボット１と配置機との間で交換され得ることが、理解されるべきである。

【0031】

図２は、ＬＳＳ１６における異なるタイプの充電ステーション１５に接近している図１の移動ロボット１を斜視図で模式的に示す。この充電ステーション１５により、それぞれがＬＳＳ供給機トラック１３に平行に延在する２つのＬＳＳバッテリートラック１４、１４’が設けられている。そのような充電ステーションにより、２つのバッテリー９を同時に再充電することができ、これは、特定の大電力使用生産ラインにとって、または、２台以上の移動ロボット１が生産ラインのそのセクションで用役する場合に、有利であり得る。当然ながら、代替的な実施形態（図示せず）では、必要に応じてなおもさらなるＬＳＳバッテリートラック１４、１４’が設けられ得る。しかし、理想的には、ＬＳＳバッテリートラック１４、１４’の数は、ＬＳＳ供給機トラック１３のためにＬＳＳ１６における利用可能なスペースを最大化するように、可能な限り最小限に抑えられるべきである。

【0032】

図３は、本発明の一実施形態による供給機２とバッテリー９との係合手段を斜視拡大図で模式的に示す。供給機２は、その基部（すなわち、使用に際して最も低いＺ位置における側）に形成された成形供給機スロット２０を備え、この成形供給機スロット２０は、少なくとも部分的に供給機２の長さ（すなわち、使用に際してＹ軸に平行に延在する次元）に沿って延在する。成形供給機スロット２０は、それぞれのロボット供給機トラック７またはＬＳＳ供給機トラック１３の上面から突出する成形供給機部材２１の周りにぴったり嵌合する寸法となされる。ロボット供給機トラック７およびＬＳＳ供給機トラック１３の輪郭は類似しているので、図示されたトラックはロボット供給機トラック７またはＬＳＳ供給機トラック１３のどちらであってもよく、したがって、図３におけるこのトラックの標識化は「７／１３」とされていることが、理解されるべきである。

【0033】

同様に、バッテリー９は、その基部（すなわち、使用に際して最も低いＺ位置における側）に形成された成形バッテリースロット２２の形態のバッテリー側係合手段を備え、この成形バッテリースロット２２は、少なくとも部分的にバッテリー９の長さ（すなわち、使用に際してＹ軸に平行に延在する次元）に沿って延在する。成形バッテリースロット２２は、それぞれのロボットバッテリートラック８またはＬＳＳバッテリートラック１４の上面から突出する成形バッテリー部材２３の周りにぴったり嵌合する寸法となされる。ロボットバッテリートラック８およびＬＳＳバッテリートラック１４の輪郭は類似しているので、図示されたトラックはロボットバッテリートラック８またはＬＳＳバッテリートラック１４のどちらであってもよく、したがって、図３におけるこのトラックの標識化は「８／１４」とされていることが、理解されるべきである。

【0034】

バッテリー９は、成形バッテリースロット２２に隣接してバッテリー９の下面に設置された電気的バッテリー接点２４を備え、この電気的バッテリー接点２４は、外部のデバイスに電力を提供すること、および、バッテリー９を再充電するために電力を受け取ることの両方に使用され得る。電気的トラック接点５５が、バッテリー接点２４に類似した相対位置において成形バッテリー部材２３に隣接して設けられて、バッテリー９がそれぞれのバッテリートラック８、１４と完全に係合されたときにバッテリー接点２４と接触し、したがって、電気エネルギーを受け取る（ＬＳＳバッテリートラック１４の場合）か、または、バッテリー接点２４に電気エネルギーを提供する（ロボットバッテリートラック８の場合）。

【0035】

バッテリースロットおよび供給機スロットのための図３に示された輪郭は、単に例示的なものであり、多くの変形が可能である。しかし、いかなる場合でも、それぞれのバッテリーまたは供給機が移動ロボット１の交換機構により、例えば摺動させることにより、それぞれのトラックと繰返し可能かつ解放可能に係合され得ること、および、供給機またはバッテリーは、トラックといったん物理的に係合されると偶発的な係脱を防ぐために十分にうまく保持されることが、重要である。

【0036】

図４は、図３のバッテリー９を斜視図で模式的に示しており、成形バッテリースロット２２およびバッテリー接点２４が、バッテリー９の基部に示されている。バッテリー９は、ここではバッテリー９の上面２６における凹部として形成されている、移動ロボット１の交換機構と物理的に係合するための交換部材２５を備える。交換部材２５の陥凹した形態は、互いに面しかつ使用に際してＹ方向に離間される、凹部の２つの内部側壁２７、２８を作り出す。これらの内部側壁２７、２８は、以下でより詳細に説明されるように、交換機構が側壁２７を押すことによりバッテリー９をＹ方向に押すことができるように、また、側壁２８を引くことによりバッテリー９を反対方向に引くことができるように、交換機構のための手掛りを提供する。

【0037】

図示された交換部材２５は、多くの可能な設計のうちの１つに過ぎず、例えば、交換部材は、やはり交換機構によって押されるかまたは引かれ得る突出する特徴を備えることができる。特に単純な代替形態では、バッテリー９の外被が交換部材としての役割を果たすことができ、交換機構の設計に応じて、前壁（最も近くに示された側）がバッテリー９をＹ方向に押すために使用され、遠端壁（前壁の反対側）がバッテリー９を反対方向に引くために使用される。

【0038】

供給機２はまた、類似の交換部材を備えること、供給機２はまた、交換機構により必要に応じて押されるかまたは引かれ得ることも、理解されるべきである。

【0039】

図５は、本発明の別の実施形態による供給機２とバッテリー９の係合手段の斜視拡大図を模式的に示す。示されるように、供給機２は、成形供給機部材２１と同様に、図３のものと同一である。しかし、この実施形態では、バッテリー９は、成形供給機スロット２０に類似した形態の成形バッテリースロット３２を含み、トラック８／１４は、成形供給機部材２１に類似した形態の成形バッテリー部材３３を含む。そのような類似した輪郭により、バッテリー９が少なくとも一時的に供給機トラック７／１３上に設置されること、および、供給機２が少なくとも一時的にバッテリートラック８／１４上に設置されることが、可能である。そのような構成は、システムのさらなる柔軟性を可能にし、かつ、予備のトラックの使用を最適化する。例えば、完全に充電されたバッテリー９が、それが必要とされるまで供給機トラック７／１３上に一時的に設置されてよく、消耗したバッテリー９が、ＬＳＳバッテリートラック１３が利用可能になるまで供給機トラック７／１３上に一時的に設置されてよく、供給機が、使用のためにそれが必要とされるまでバッテリートラック８／１４上に一時的に設置されてよい、などである。

【0040】

図６は、交換機構４０を含む図１の移動ロボット１を斜視図で模式的に示す。移動ロボット１は、明瞭さのために、供給機２、バッテリー９、または存在し得る任意のハウジングを含まずに示されている。交換機構４０は、示されるようにＸ軸に平行にテーブル６の上に延在する、前ガントリ４１および後ガントリ４２を含む。前ガントリ４１および後ガントリ４２は、テーブル６から上方に突出する直立した支持体４３によって支持される。前ガントリ４１は、前キャリッジ４４を担持し、後ガントリ４２は、後キャリッジ４５を担持し、前キャリッジ４４および後キャリッジ４５のそれぞれは、そのそれぞれのガントリ４１、４２の長さに沿って移動可能である。例えば、前ガントリ４１および後ガントリ４２のそれぞれは、前キャリッジおよび後キャリッジをそれぞれの前ガントリ４１および後ガントリ４２に沿って一緒に移動させる、その支持体４３に対して回転可能な回転ねじを備えることができる。あるいは、前キャリッジ４４および後キャリッジ４５は、リニアモータまたは慣例的な代替手段によりそれぞれの前ガントリ４１および後ガントリ４２に沿って独立して駆動可能であってもよい。前キャリッジ４４と後キャリッジ４５との間には、輪状のベルトドライブ４６が懸下されており、このベルトドライブ４６は、梁４７およびベルトドライブ４６がどちらもロボット供給機トラック７に実質的に平行に延在するように、梁４７を支持する。ベルトドライブ４６を前方または後方に選択的に回転させるために、アクチュエータ（図示せず）が設けられ、ベルトドライブ４６は、必要に応じてどちらかの方向における示されたＹ軸に平行な梁４７の移動を生じさせる。梁４７は、パドル４８を担持し、このパドル４８は、使用に際して必要に応じて供給機２またはバッテリー９の交換部材に係合して、その押しまたは引きをもたらすことができる。協調したＹ軸に平行な梁４７の移動とＸ軸に平行なキャリッジ４４、４５の移動とにより、パドル４８は、Ｘ－Ｙ平面内で必要に応じて移動され得る。

【0041】

図７Ａ～図７Ｃは、図６の交換機構４０を、より詳細にまた動作の様々な段階において、横から模式的に示す。最初に、移動ロボット１が移動している間などに使用され得る格納構成における交換機構４０を示す図７Ａを見ると、梁４７が上部アーム４９および下部アーム５０を担持することが分かり、上部アーム４９および下部アーム５０のどちらも、示されたＹ軸に平行な方向において梁４７に対して移動可能である。上部アーム４９および下部アーム５０のそれぞれは、梁４７に枢動可能に取り付けられた歯車５１とかみ合い係合する歯付きラックを備える。上部アーム４９は、リンケージ５２によりベルトドライブ４６に対して固定して保持される。パドル４８は、下部アーム５０から直接懸下される。

【0042】

図７Ｂでは、パドル４８は、中間構成へ移動されている。これは、ベルトドライブ４６を駆動することにより梁４７をＹ方向に移動させることによって達成される。リンケージ５２によって移動を妨げられている上部アーム４９は、歯車５１と係合して歯車５１の時計方向回転を生じさせ、それにより、下部アーム５０は、パドル４８とともに、梁４７に対してＹ方向に移動される。

【0043】

図７Ｃは、完全に延長した構成へ移動したパドル４９を示し、梁４７は、Ｙ方向に完全に移動されている。そのような二重アーム機構を使用するとパドル４８の移動範囲は梁４７の移動範囲のおおよそ２倍であることが分かる。したがって、このタイプの機構は、パドル４８が移動ロボット１の設置面積の外側へ移動されることを可能にし、結果として、供給機またはバッテリーは、必要に応じてＬＳＳまたは配置機に完全に挿入され、かつ、ＬＳＳまたは配置機から取り外され得る。

【0044】

パドル４８を交換部材２５内へ移動させるために、パドルは、供給機２またはバッテリー９の隣に移動されて、交換部材２５と整列するまで駆動され、次いで、交換部材凹部内へ横方向に移動され得る。プロセスは、パドル４８を交換部材２５から引き出すために、逆順に行われ得る。

【0045】

上記の説明では、外部バッテリー保管所はＬＳＳの一部を含むが、これは唯一の可能性ではない。例えば、いくつかの実施形態では、個々の配置機が外部バッテリー保管所を備えてもよく、また、配置機自体がバッテリー充電能力を備えてもよい。

【0046】

図８は、ＳＭＴ生産ライン１１内のそのような配置機６０を模式的に示す。配置機６０は、バッテリー９および供給機２の両方を収容することができる複数の供給機／バッテリートラック６１を備え、したがって、この実施形態では、成形バッテリースロットおよび成形供給機スロット、ならびに成形バッテリー部材および成形供給機部材が、例えば図５に示されるように類似した形態を有することが、不可欠である。そのような配置機６０は、供給機／バッテリートラック６１のそれぞれに電気的トラック接点（図５に示された電気的トラック接点５５に類似する）を備え、それらの電気的トラック接点は、供給機２またはバッテリー９のどちらがそれぞれの供給機／バッテリートラック６１内に設置されるとしても、それらに電力を提供することが可能であり得る。

【0047】

あるいは、配置機が、配置機の供給機テーブルから分離された、図１および図２に示された充電ステーション３、１５に類似した専用の充電ステーションを備えてもよい。

【0048】

このような方法で配置機にバッテリー保管能力を備えることは、さもなければ供給機のために使用されていた可能性がある配置機内のスペースが減少するという欠点を有するが、他方では、ＬＳＳまたは少なくともバッテリー充電ステーションを含むＬＳＳの必要性が低下し、また、特定の生産ラインの場合、このことにより全体的により経済的なシステムがもたらされる。

【0049】

上記の実施形態は、単に例示的なものであり、本発明の範囲内の他の可能性および代替形態が、当業者には明らかになるであろう。

【0050】

例えば、外部バッテリー保管所は、移動ロボットによってであろうと他の方法によってであろうとバッテリーが遠隔充電ステーションへ移動される前に一時的に保管される、別個の「バッファ」ステーションを含み得る。

【符号の説明】

【0051】

１ 移動ロボット
２ 供給機
３、１５ 充電ステーション
４、１６ ライン側ストックステーション（ＬＳＳ）
５ 車輪
６ テーブル
７ ロボット供給機トラック
８ ロボットバッテリートラック
９ バッテリー
１０ バッテリー
１１ ＳＭＴ生産ライン
１２ ＬＳＳテーブル
１３ ＬＳＳ供給機トラック
１４、１４’ ＬＳＳバッテリートラック
２０ 成形供給機スロット
２１ 成形供給機部材
２２、３２ 成形バッテリースロット
２３、３３ 成形バッテリー部材
２４ バッテリー接点
２５ 交換部材
２６ 上面
２７、２８ 内部側壁
４０ 交換機構
４１ 前ガントリ
４２ 後ガントリ
４３ 支持体
４４ 前キャリッジ
４５ 後キャリッジ
４６ ベルトドライブ
４７ 梁
４８ パドル
４９ 上部アーム
５０ 下部アーム
５１ 歯車
５２ リンケージ
５５ 電気的トラック接点
６０ 配置機
６１ 供給機／バッテリートラック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【外国語明細書】