電池更換機器人的製作方法

2023-07-13 05:46:41 2

電池更換機器人的製作方法
【專利摘要】本申請提供一種電池更換機器人，其即使在電池沒有被精確裝設於車輛時，也能夠對裝設於車輛的電池進行適當更換。用於更換裝設於車輛的電池(3)的電池更換機器人具有電池卡合部(24)、保持構件(115)和夾緊機構(116)，所述電池卡合部在將電池(3)從車輛上拔出和/或將電池(3)插入車輛時與電池(3)卡合，所述保持構件以電池卡合部(24)能夠將上下方向作為轉動的軸向進行轉動的方式保持電池卡合部(24)，所述夾緊機構阻止電池卡合部(24)相對於保持構件(115)轉動。當電池卡合部(24)與電池(3)卡合時，夾緊機構(116)為電池卡合部(24)能夠相對於保持構件(115)轉動的非夾緊狀態。
【專利說明】電池更換機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於對裝設在車輛上的電池進行更換的電池更換機器人。
【背景技術】
[0002]以往，提出了一種用於對裝設在電動汽車上的電池進行更換的電池更換裝置(例如參照專利文獻I)。專利文獻I中所記載的電池更換裝置包括對電池進行拔出和插入的進退機構，且進退機構包括連接有電動機的螺釘部和通過該螺釘部的旋轉而朝向水平方向移動的移動塊。在移動塊的中央部形成有與形成於電池的把手卡合的臂部。電池的把手由隔著規定的間隔固定於電池的前表面的兩張板和配置在這兩張板之間的細長的平板狀的保持部構成。臂部包括與把手的保持部卡定的的卡定部。該卡定部形成為其下表面開口的角槽狀字狀)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利特許第3134909號公報
【發明內容】

[0006]發明所要解決的技術問題
[0007]如上文所述，在專利文獻I所記載的電池更換裝置中，形成於電池的把手的保持部形成為細長的平板狀，與該保持部卡定的臂部的卡定部形成為下表面開口的角槽狀。因此，在該電池更換裝置中，當裝設於電動汽車的電池相對於電池更換裝置傾斜時，難以使卡定部與保持部卡定。也就是說，在該電池更換裝置中，若電池沒有被高精度地裝設於電動汽車，則難以使卡定部與保持部卡定，其結果是難以對電池進行更換。
[0008]因此，本發明的技術問題在於提供一種即使電池沒有被高精度地裝設在車輛上，也能夠對裝設在車輛上的電池適當地進行更換的電池更換機器人。
[0009]解決問題所採用的技術方案
[0010]為了解決上述技術問題，本發明的電池更換機器人為用於對裝設在車輛上的電池進行更換的電池更換機器人，其特徵是，其包括:電池卡合部，該電池卡合部在將電池從車輛拔出和/或將電池插入車輛時與電池卡合；保持構件，該保持構件以電池卡合部能夠將上下方向作為轉動的軸向進行轉動的方式保持電池卡合部；以及夾緊機構，該夾緊機構能夠阻止電池卡合部相對於保持構件轉動，在電池卡合部與電池卡合時，夾緊機構處於使電池卡合部能夠相對於保持構件轉動的非夾緊狀態。
[0011 ] 在本發明的電池更換機器人中，在拔出或插入電池時與電池卡合的電池卡合部以能夠將上下方向作為轉動的軸向進行轉動的方式被保持構件保持。另外，在本發明中，當電池卡合部與電池卡合時，阻止電池卡合部相對於保持構件轉動的夾緊機構處於使電池卡合部能夠相對於保持構件轉動的非夾緊狀態。因此，在本發明中，即使裝設在車輛上的電池相對於電池更換機器人傾斜，也能夠在電池卡合部與電池卡合時使電池卡合部相對於保持構件轉動，從而使電池卡合部與電池適當地卡合。也就是說，在本發明中，即使電池沒有被精確地裝設在車輛上，也能夠使電池卡合部與電池適當地卡合，從而將電池從車輛上適當地拔出，其結果是，能夠對裝設於車輛上的電池適當地進行更換。
[0012]此外，在本發明中，g卩使電池未被精確地裝設在車輛上，也能夠使電池卡合部與電池適當地卡合，從而將電池從車輛上適當地拔出，因此，能夠簡化通過示教對電池更換機器人進行的調整。並且，在本發明中，利用夾緊機構能夠阻止電池卡合部相對於保持構件轉動，因此，能夠在電池更換機器人未進行更換電池的待機時等情況下防止電池卡合部相對於保持構件晃動。
[0013]在本發明中，例如，電池包括用於將電池從車輛上拔出的把手部，電池卡合部包括與把手部卡合的鉤狀的卡合爪部，在卡合爪部與把手部卡合時，夾緊機構處於非夾緊狀態。
[0014]此外，在本發明中，若將車輛與電池更換機器人對置的方向設為前後方向，將與前後方向和上下方向大致正交的方向設為左右方向，則例如，電池包括配置在左右方向上的電池的兩端側的兩個把手部，電池卡合部包括與把手部對應配置的兩個卡合爪部。在這種情況下，能夠利用兩個把手部和卡合爪部防止電池相對於電池卡合部轉動，因此，能夠在拔出電池或插入電池時使電池保持穩定。然而，在這種情況下，兩個把手部必須分別與兩個卡合爪部卡合，因此，若裝設在車輛上的電池相對於電池更換機器人傾斜，則難以使兩個卡合爪部分別與兩個把手部卡合，但在本發明中，在兩個卡合爪部分別與兩個把手部卡合時，能夠使電池卡合部相對於保持構件轉動，從而使兩個卡合爪部分別與兩個把手部適當地卡
口 o
[0015]在本發明中，優選電池更換機器人包括在拔出電池和/或插入電池時供電池裝設的電池裝設部，電池卡合部在拔出電池和/或插入電池時使電池在電池裝設部上移動，在電池和電池裝設部中的任意一方形成有將電池朝向電池的移動方向引導的導向槽，在電池和電池裝設部中的另一方形成有與導向槽卡合的卡合突起部。若像這樣構成，則能夠在使電池在電池裝設部上移動時抑制電池在與電池的移動方向正交的方向上晃動，從而使電池穩定。
[0016]在本發明中，優選當電池在電池裝設部上移動時，夾緊機構處於非夾緊狀態。若像這樣構成，則即使裝設在車輛上的電池相對於電池裝設部傾斜，也能夠在將電池裝設於電池裝設部時使電池卡合部相對於保持構件轉動，從而使導向槽與卡合突起部適當地卡合。因此，即使裝設在車輛上的電池相對於電池裝設部傾斜，也能夠將電池適當地裝設於電池裝設部。
[0017]在本發明中，優選夾緊機構包括:驅動源，所述驅動源被安裝於電池卡合部和保持構件中的任意一方；軸構件，所述軸構件與驅動源連接；以及卡合構件，所述卡合構件被安裝於電池卡合部和保持構件中的另一方且形成有供軸構件卡合的卡合孔，軸構件以及卡合構件配置在離開電池卡合部的轉動中心的位置，軸構件包括大徑軸部和外徑比大徑軸部的外徑小的小徑軸部，卡合孔包括小徑部和大徑部，所述小徑部具有與大徑軸部的外徑大致相等的內徑，所述大徑部的內徑比小徑部的內徑大，在大徑部安裝有彈性構件，所述彈性構件由彈性材料形成且具有與小徑軸部的外徑大致相等的內徑，在大徑軸部被配置在小徑部的內周側時，夾緊機構處於阻止電池卡合部相對於保持構件轉動的夾緊狀態，當大徑軸部離開小徑部的內周側且在小徑部的內周側以及彈性構件的內周側配置有小徑軸部時，夾緊機構處於非夾緊狀態，且在非夾緊狀態下，電池卡合部能夠在彈性構件的彈性變形範圍內相對於保持構件轉動。像這樣構成時，在非夾緊狀態下，若不向電池卡合部作用外力，則能夠利用彈性構件的彈力使軸構件的軸中心與卡合孔的軸中心大致一致。因此，容易將夾緊機構從大徑軸部離開小徑部的內周側的非夾緊狀態切換至在小徑部的內周側配置有大徑軸部的夾緊狀態。此外，若像這樣構成，則能夠在非夾緊狀態下防止電池卡合部過度轉動。
[0018]發明效果
[0019]如上文所述，在本發明的電池更換機器人中，即使電池未被精確地裝設在車輛上，也能夠對裝設在車輛上的電池適當地進行更換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為使用了本發明的實施方式所涉及的電池更換機器人的電池更換系統的立體圖。
[0021]圖2為從另一角度表示圖1的E部的立體圖。
[0022]圖3為圖2的F部的放大圖。
[0023]圖4為表示在圖1所示的電池容納部容納有電池的狀態的主視圖。
[0024]圖5為圖4的G部的放大圖。
[0025]圖6為從正面表示圖2所示的電池插拔機構以及升降機構的圖。
[0026]圖7為從圖6的H-H方向表示電池插拔機構以及升降機構的圖。
[0027]圖8為用於從正面說明圖6所示的電池裝設機構的圖。
[0028]圖9為用於從側面說明圖6所示的電池裝設機構的圖。
[0029]圖10為用於從上面說明圖6所示的電池裝設機構的圖。
[0030]圖11為圖8所示的輥子的放大剖視圖。
[0031]圖12為用於從正面說明圖6所示的電池移動機構的圖。
[0032]圖13為用於從側面說明圖6所示的電池移動機構的圖。
[0033]圖14為用於從側面說明圖13所示的電池卡合部朝向離開巴士方向移動時的狀態的圖。
[0034]圖15為圖13的J部的放大圖。
[0035]圖16為用於說明圖15所示的卡合爪部的結構的圖。
[0036]圖17為圖13的K部的放大圖。
[0037]圖18為圖13的L部的放大圖。
[0038]圖19為用於從上面說明圖6所示的電池移動機構的圖。
[0039]圖20 (A)為圖19的M部的放大圖，圖20 (B)為圖19的N部的放大圖。
[0040]圖21為從圖20 (A)的0-0方向表示電池卡合部的一部分、保持構件以及夾緊機構的圖。
[0041]圖22 (A)為圖21的S-S截面的剖視圖，圖22 (B)為當夾緊機構為非夾緊狀態時圖22 (A)的T部的放大圖。
[0042]圖23為用於從上面說明圖6所示的升降機構的圖。
[0043]圖24為用於說明圖6所示的第一連接機構的結構的圖，圖24 (A)為用於從正面說明第一連接機構的圖，圖24 (B)為用於從圖24 (A)的P-P方向說明第一連接機構的圖。[0044]圖25為用於說明圖6所示的第二連接機構的結構的圖，圖25 (A)為用於從正面說明第二連接機構的圖，圖25 (B)為用於從圖25 (A)的Q-Q方向說明第二連接機構的圖。
[0045]圖26為用於從正面說明將圖6所示的保持構件傾斜時的狀態的圖。
[0046]圖27為用於從正面說明圖2所示的轉動機構以及水平移動機構的圖。
[0047]圖28為用於從上面說明圖2所示的轉動機構以及水平移動機構的圖。
[0048]圖29為用於從圖28的R-R方向說明轉動機構以及水平移動機構的圖。
[0049]圖30 (A)為圖28的U部的放大圖，圖30 (B)為圖28的V部的放大圖。
[0050]圖31為用於說明通過圖10所示的檢測機構對電池的概略位置進行檢測的檢測方法的圖。
[0051]圖32為用於說明通過圖10所示的檢測機構對電池位置進行檢測的檢測方法的圖。
[0052]圖33為用於說明本發明的其他實施方式所涉及的檢測機構的安裝方法的圖。
[0053]圖34為用於說明通過圖33所示的安裝方法安裝了檢測機構時的效果的圖。
[0054]圖35 (A)為用於從正面說明本發明的其他實施方式所涉及的檢測用標記的圖，圖35 (B)為圖35 (A)的W-W截面的剖視圖。
【具體實施方式】
[0055]以下參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0056](電池更換系統的概略結構)
[0057]圖1為使用了本發明的實施方式所涉及的電池更換機器人5的電池更換系統I的立體圖。圖2為從另一角度表示圖1的E部的立體圖。在以下的說明中，將彼此正交的三個方向分別設為X方向、Y方向以及Z方向。在本實施方式中，Z方向與上下方向(鉛垂方向)一致。並且，在以下的說明中，將X方向設為前後方向，將Y方向設為左右方向。
[0058]本實施方式的電池更換機器人5 (以下稱「機器人5」)為用於對裝設在車輛2上的電池3進行更換的機器人，且被應用在電池更換系統I中。本實施方式的車輛2為電動巴士。因此，以下將車輛2稱為「巴士 2」。在巴士 2安裝有容納多個電池3的電池容納部4。電池容納部4以如下方式配置:如果將安裝於巴士 2的一個側面2a的罩部件(省略圖示)拆下，則在側面2a露出電池容納部4。並且，電池容納部4配置在巴士 2的座位的下側。在更換電池3時，巴士 2以其前進方向與左右方向大致一致的方式停止。
[0059]為了能夠對容納於電池容納部4的電池3進行更換，而在前後方向上使機器人5與巴士 2的側面2a對置。該機器人5將容納於電池容納部4的電池3拔出以搬進省略圖示的緩衝工位，並將容納於緩衝工位的衝完電的電池3從緩衝工位搬出以插入電池容納部4。
[0060](電池以及電池容納部的結構)
[0061]圖3為圖2的F部的放大圖。圖4為表示電池3被容納於圖1所示的電池容納部4的狀態的主視圖。圖5為圖4的G部的放大圖。
[0062]電池容納部4包括裝設電池3的電池放置臺6和左右的側壁7，由電池放置臺6和側壁7形成電池3的容納空間。在本實施方式的電池容納部4中形成有多個電池3的容納空間，並能夠容納多個電池3。並且，電池容納部4被配置成比巴士 2的側面2a朝向裡側凹陷，如圖3所示，在電池放置臺6及側壁7與側面2a之間的邊界處，形成有臺階2b。
[0063]在電池放置臺6的前表面形成有用於間接地檢測電池3的位置的檢測用標記8。檢測用標記8分別形成在電池放置臺6的左右方向上的兩端側。並且，如圖3所示，檢測用標記8形成為比電池放置臺6的前表面突出的平板狀，且形成為其寬度在上下方向上變化的大致三角形。另外，在本實施方式中，如圖4所示，檢測用標記8固定於平板狀構件9，平板狀構件9固定於電池放置臺6的前表面，因此檢測用標記8形成在電池放置臺6的前表面。
[0064]在電池3的前表面形成有用於將電池3從電池容納部4拔出的把手部11。在本實施方式中，在電池3的前表面的左右方向上的兩端側分別形成有把手部11。如圖3所示，把手部11包括成為把手部11的左右兩端的兩端部Ila和將兩端部Ila的頂端之間連接的前端部11b，且從上下方向觀察時的形狀為門狀。在電池3的下表面形成有朝向下方突出的突起部12，所述突起部12作為與形成於後文所述的輥子32的導向槽32a卡合的卡合突起部(參照圖5)。並且，電池3包括固定構件13 (參照圖4)和解除構件14 (參照圖3)，所述固定構件13用於將電池3固定於電池容納部4，所述解除構件14用於解除電池3相對於電池容納部4的固定狀態。
[0065]固定構件13以分別從電池3的左右側面突出的方式被安裝於電池3。並且，固定構件13被安裝於電池3的前表面側。該固定構件13以能夠朝向左右方向移動的方式被保持在電池3。並且，固定構件13被未圖示的施力構件朝向左右方向上的外側施力。在本實施方式中，利用該施力部件的施力，使固定構件13的左右的外側端部分與形成於電池容納部4的側壁7的卡合孔卡合，從而將電池3固定於電池容納部4。固定構件13在電池容納部4中起到對電池3在前後方向上以及上下方向上進行定位的作用。
[0066]解除構件14配置在把手部11的前端部Ilb的裡側。解除構件14以能夠朝向前後方向移動的方式被保持於電池3。並且，解除構件14被未圖示的施力部件朝向電池3的前表面側施力。在本實施方式中，若朝向裡側按壓解除構件14，則固定構件13朝向左右方向的內側移動，從而解除形成於電池容納部4的側壁7的卡合孔與固定構件13的卡合狀態，並能夠從電池容納部4將電池3拔出。
[0067]另外，在電池3的背面安裝有連接器，所述連接器與配置於電池容納部4的裡側的連接器連接。並且，在電池3的背面安裝有定位銷，所述定位銷用於在電池容納部4中對電池3進行上下左右方向上的定位。
[0068](電池更換機器人的概略結構)
[0069]如圖2所不,機器人5包括:電池插拔機構17,該電池插拔機構17將電池3從巴士 2拔出以及將電池3插入到巴士 2 ;升降機構18，該升降機構18使電池插拔機構17升降；轉動機構19，該轉動機構19將上下方向作為軸向使電池插拔機構17以及升降機構18轉動；以及水平移動機構20，該水平移動機構20使電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19朝向左右方向移動。並且，機器人5包括用於對檢測用標記8進行檢測的檢測機構21 (參照圖10)。
[0070]電池插拔機構17包括:電池裝設機構23，該電池裝設機構23具有在將電池3拔出以及插入時供電池3裝設的電池裝設部22 ；以及電池移動機構25，該電池移動機構25具有在將電池3拔出以及插入時與電池3卡合，且在電池裝設部22上使電池3移動的電池卡合部24 (參照圖6)。電池裝設部22以及電池卡合部24能夠朝向靠近巴士 2的方向以及朝向離開巴士2的方向移動。
[0071]並且，電池插拔機構17被保持於呈大致四方筒狀形成的保持構件26。保持構件26包括構成其下端側的第一保持構件27和構成其上端側的第二保持構件28。第一保持構件27形成為上側開口的角槽狀，第二保持構件28形成為下側開口的角槽狀。保持構件26將第一保持構件27和第二保持構件28在上下方向上組合固定在一起，從而形成為電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向的兩端開口的大致四方筒狀。
[0072](電池裝設機構的結構)
[0073]圖6為從正面表示圖2所示的電池插拔機構17以及升降機構18的圖。圖7為從圖6的H-H方向表不電池插拔機構17以及升降機構18的圖。圖8為用於從正面說明圖6所示的電池裝設機構23的圖。圖9為用於從側面說明圖6所示的電池裝設機構23的圖。圖10為用於從上面說明圖6所示的電池裝設機構23的圖。圖11為圖8所示的輥子32的放大剖視圖。
[0074]除上文所述的電池裝設部22以外，電池裝設機構23還包括使電池裝設部22朝向靠近巴士 2方向以及朝向離開巴士 2方向移動的裝設部移動機構30。
[0075]電池裝設部22形成為在上下方向上扁平的扁平塊狀。在電池裝設部22的上表面以能夠轉動的方式安裝有與電池3的下表面抵接的的多個輥子31、32。如圖10所示，多個輥子31以規定間隔配置在電池裝設部22的移動方向上，多個輥子32與輥子31相同，也以規定間隔配置在電池裝設部22的移動方向上。並且，輥子31和輥子32在與電池裝設部22的移動方向正交的方向上以隔開規定間隔的狀態配置。
[0076]輥子31為平輥。另一方面，如圖11所示，在輥子32中形成有用於將電池3朝向電池3的移動方向引導的導向槽32a。也就是說，輥子32為在外周面形成有朝向內周側凹陷的導向槽32a的帶槽輥子。導向槽32a形成為能夠與形成於電池3的下表面的突起部12卡合，若在電池裝設部22的規定位置裝設電池3，則突起部12與導向槽32a卡合。通過突起部12與導向槽32a卡合，電池3在與電池裝設部22的移動方向正交的方向上相對於電池裝設部22被定位。並且，當電池3移動時，能夠通過導向槽32a和突起部12抑制電池3在與電池裝設部22的移動方向正交的方向上的晃動。
[0077]在裝設部移動機構30中，作為用於使電池裝設部22移動的結構，包括:電動機33、滾珠絲槓等螺釘構件34以及與螺釘構件34旋合的螺母構件35。並且，在裝設部移動機構30中，作為用於引導電池裝設部22的結構，包括呈直線狀形成的導軌36以及與導軌36卡合且能夠沿導軌36相對移動的導向塊37。
[0078]電動機33固定於電池裝設部22的後端部的上表面側。螺釘構件34以能夠旋轉的方式保持在電池裝設部22的下表面側。電動機33與螺釘構件34通過帶輪和傳動帶等連接。螺母構件35固定於第一保持構件27。並且，導軌36固定於電池裝設部22的下表面偵1J,導向塊37固定於第一保持構件27。因此,在本實施方式中,若電動機33旋轉,則電池裝設部22被導軌36以及導向塊37引導並相對於第一保持構件27呈直線狀移動。
[0079](電池移動機構的結構)
[0080]圖12為用於從正面說明圖6所示的電池移動機構25的圖。圖13為用於從側面說明圖6所示的電池移動機構25的圖。圖14為用於從側面說明圖13所示的電池卡合部24朝向離開巴士 2的方向移動時的狀態的圖。圖15為圖13的J部的放大圖。圖16為用於說明圖15所示的卡合爪部41的結構的圖。圖17為圖13的K部的放大圖。圖18為圖13的L部的放大圖。圖19為用於從上面說明圖6所示的電池移動機構25的圖。圖20(A)為圖19的M部的放大圖，圖20 (B)為圖19的N部的放大圖。圖21為從圖20 (A)的0-0方向表示電池卡合部24的一部分、保持構件115以及夾緊機構116的圖。圖22 (A)為圖21的S-S截面的剖視圖，圖22 (B)為夾緊機構116為非夾緊狀態時的圖22 (A)的T部的放大圖。
[0081]除上文所述的電池卡合部24,電池移動機構25還包括:保持構件115,該保持構件115以電池卡合部24能夠以上下方向作為轉動的軸向進行轉動的方式保持電池卡合部24 ；卡合部移動機構39，該卡合部移動機構39使電池卡合部24以及保持構件115朝向靠近巴士 2的方向以及離開巴士 2的方向移動；以及移動保持構件40,該移動保持構件40將電池卡合部24以及保持構件115保持成能夠移動且以能夠移動的方式保持於第二保持構件28。並且，電池移動機構25包括夾緊機構116，所述夾緊機構116阻止電池卡合部24相對於保持構件115轉動。
[0082]電池卡合部24包括:鉤形的卡合爪部41，該卡合爪部41與電池3的把手部11卡合；氣缸42，該氣缸42使卡合爪部41上下移動；以及基部43，在該基部43安裝有氣缸42。基部43在與電池卡合部24的移動方向和上下方向大致正交的方向上呈細長狀。卡合爪部41固定於氣缸42的可動側,氣缸42的固定側固定於基部43的頂端面。在本實施方式中，兩個卡合爪部41以及兩個氣缸42以隔開規定間隔的狀態配置於基部43的頂端面，以便卡合爪部41分別與形成於電池3的兩個把手部11卡合。也就是說，兩個卡合爪部41以及兩個氣缸42以與把手部11對應的方式配置。
[0083]卡合爪部41包括固定於氣缸42的固定部41a和與把手部11卡合的爪部41b。爪部41b的前表面41c包括與上下方向平行的垂直面41d和與垂直面41d的下端相連並隨著朝向下側而向後表面側傾斜的傾斜面41e。並且，爪部41b的後表面41f包括:垂直面41g，該垂直面41g與上下方向平行；傾斜面41h，該傾斜面41h與垂直面41g的下端相連並隨著朝向下側而向前表面側傾斜；以及垂直面41j，該垂直面41j與傾斜面41h的下端相連並與上下方向平行。垂直面41d、垂直面41g以及垂直面41j彼此之間大致平行。傾斜面41e的下端與垂直面41 j的下端相連。並且，傾斜面41e的上端與傾斜面41 j的上端在上下方向上形成在大致相同的位置。
[0084]爪部41b從上側插入到把手部11的前端部Ila與電池3的前表面之間，並與把手部11卡合。如圖16 (A)所示，在爪部41b與把手部11卡合時，爪部41b的傾斜面41g按壓解除構件14，從而解除形成於電池容納部4的側壁7的卡合孔與固定構件13的卡合狀態。因此，若爪部41b與把手部11卡合,則能夠通過電池插拔機構17對電池3進行拔出和插入。
[0085]在本實施方式中，爪部41b以如下方式形成:當爪部41b完成朝向把手部11的卡合時,如圖16 (B)所示，垂直面41d與解除構件14抵接，且垂直面41g與前端部Ilb抵接。並且，在本實施方式中，垂直面41d與垂直面41g之間的距離t(S卩，爪部41b的上端側在電池卡合部24的移動方向上的厚度t)以如下方式設定:當爪部41b完成朝向把手部11的卡合時，爪部41b在解除部件14與前端部Ilb之間不產生晃動。[0086]另外，在本實施方式中，傾斜面41e以及垂直面41j以如下方式形成:當爪部41b與把手部11卡合時，如圖16 (A)所示，在前端部Ilb與垂直面41j之間形成間隙。當爪部41b與把手部11卡合時，傾斜面41e與解除構件14抵接，因此,傾斜面41e因朝解除構件14的前表面側的施力而被朝前表面側按壓，但通過以上述這樣的方式形成傾斜面41e以及垂直面41 j，即使傾斜面41e被向前表面側按壓，也能夠防止垂直面41 j與前端部Ilb以較大的接觸壓接觸，其結果是，能夠防止在爪部41b與把手部11卡合時卡合爪部41朝向下方的移動受到妨礙。另外，傾斜面41h起到了逐漸減小爪部41b在解除構件14與前端部Ilb之間的晃動的作用。
[0087]移動保持構件40形成為在電池卡合部24的移動方向上呈細長的長條狀。並且，移動保持構件40形成為從電池卡合部24的移動方向上觀察時的形狀為大致H形狀。
[0088]保持構件115形成為大致長方體的塊狀。該保持構件115固定於電池卡合部24的移動方向上的移動保持構件40的一端。如圖15所示,成為電池卡合部24的轉動中心的軸構件117以上下方向作為軸向固定於保持構件115。並且，在保持構件115中形成有保持部115a，所述保持部115a保持構成夾緊機構116的後文所述的卡合構件123。如圖21所不，保持部115a以朝向與電池卡合部24的移動方向和上下方向大致正交的方向中的一方突出的方式形成。並且，保持部115a配置在基部43的上側。
[0089]軸構件117配置在安裝於基部43的軸承118的內周側。本實施方式的軸承118為圓錐滾子軸承，軸承118的內圈固定在軸構件117的外周面，軸承118的外圈固定在形成於基部43的安裝孔中。並且，軸承118安裝在與電池卡合部24的移動方向和上下方向大致正交的方向上的基部43的中心位置。
[0090]夾緊機構116包括:氣缸119，該氣缸119作為安裝於基部43的驅動源；軸構件121，該軸構件121通過浮動接頭120與氣缸119的杆連接；支承構件122，該支承構件122將軸構件121的下端側支承為能夠移動；以及卡合構件123，該卡合構件123形成有供軸構件121的頂端側卡合的卡合孔123a。
[0091]氣缸119以其杆朝向上方突出的方式固定於基部43。並且，氣缸119被安裝在與電池卡合部24的移動方向和上下方向大致正交的方向上偏離基部43的中心的位置。軸構件121由大致圓柱狀的大徑軸部121a和外徑比大徑軸部121a的外徑小的大致圓柱狀的小徑軸部121b構成，且軸構件121以大徑軸部121a配置在下側、小徑軸部121b配置在上側的方式，安裝在浮動接頭120的上端側。
[0092]支承構件122為帶沿的呈大致圓筒狀形成的滑動軸承，且固定於基部43。並且，支承構件122配置在氣缸119的上側。支承構件122的內徑與軸構件121的大徑軸部121a的外徑大致相等。大徑軸部121a配置在支承構件122的內周側，並能夠沿支承構件122的內周面朝向上下方向移動。
[0093]卡合構件123為帶沿的呈大致圓筒狀形成的滑動軸承。該卡合構件123固定於保持構件115的保持部115a，且配置在偏離作為電池卡合部24的轉動中心的軸構件117的位置。形成於卡合構件123的內周側的卡合孔123a由小徑部123b、內徑比小徑部123b的內徑大的中徑部123c以及內徑比中徑部123c的內徑大的大徑部123d構成。卡合構件123以從下側起依次配置小徑部123b、中徑部123c以及大徑部123d的方式固定於保持部115a。並且，卡合構件123以其軸中心與支承構件122的軸中心大致一致的方式配置於支承構件122的上側。
[0094]小徑部123b的內徑與軸構件121的大徑軸部121a的外徑大致相等。在大徑部123d安裝有由橡膠或海綿等彈性材料形成的彈性構件124。本實施方式的彈性構件124由聚氨酯橡膠形成。並且，彈性構件124形成為扁平的圓筒狀。彈性構件124的內徑與軸構件121的小徑軸部121b的外徑大致相等。
[0095]在本實施方式中，如圖22 (A)所示，若氣缸119的杆突出，則大徑軸部121a的上端側配置在小徑部123b的內周側。此時，由於在小徑部123b的內周面與大徑軸部121a的外周面之間不存在間隙，因此電池卡合部24相對於保持構件115不轉動。也就是說，在本實施方式中，當氣缸119的杆突出且大徑軸部121a配置在小徑部123b的內周側時，夾緊機構116形成阻止電池卡合部24相對於保持構件115轉動的夾緊狀態。此時，小徑部121b的上端側比彈性構件124朝向上側突出，小徑軸部121b的下端側配置在中徑部123c的內周側以及彈性構件124的內周側。
[0096]另一方面，如圖22 (B)所示，若氣缸119的杆退回，則大徑軸部121a離開小徑部123b的內周側且小徑軸部121b配置在小徑部123b的內周側、中徑部123c的內周側以及彈性構件124的內周側。此時，由於在小徑部123b的內周面與小徑軸部121b的外周面之間形成有間隙，且由於彈性構件124由彈性材料形成，因此電池卡合部24能夠相對於保持構件115轉動。也就是說，在本實施方式中，當氣缸119的杆退回，大徑軸部121a離開小徑部123b的內周側，且小徑軸部121b配置在小徑部123b的內周側、中徑部123c的內周側以及彈性構件124的內周側時，夾緊機構116形成電池卡合部24能夠相對於保持構件115轉動的非夾緊狀態。如上文所述，彈性構件124的內徑與小徑軸部121b的外徑大致相等，且當夾緊機構116為非夾緊狀態時，電池卡合部24能夠在彈性構件124的彈性變形的範圍內相對於保持構件115轉動。
[0097]並且，在本實施方式中，夾緊機構116通常為夾緊狀態。另一方面，如後文所述，當卡合爪部41下降並與電池3的把手部11卡合，以及當電池卡合部24在電池裝設部22上使電池3移動時，夾緊機構116為非夾緊狀態。
[0098]在卡合部移動機構39中，作為用於使電池卡合部24、移動保持構件40以及保持構件115移動的結構，包括:電動機44，滾珠絲槓等螺釘構件45，與螺釘構件45旋合的螺母構件46，帶輪47、48，以及架設於帶輪47、48的傳動帶49。此外，在卡合部移動機構39中，作為用於對電池卡合部24、移動保持構件40以及保持構件115進行引導的結構，包括呈直線狀形成的導軌50和與導軌50卡合併能夠沿著導軌50相對移動的導向塊51，作為用於對電池卡合部24以及保持構件115進行引導的結構，包括呈直線狀形成的導軌52和與導軌52卡合併能夠沿導軌52相對移動的導向塊53。
[0099]電動機44固定於第二保持構件28的後端部的上表面。螺釘構件45以能夠旋轉的方式保持在第二保持構件28的上表面部。電動機44與螺釘構件45之間通過帶輪和傳動帶等連接。螺母構件46固定在移動保持構件40的後端部。帶輪47以能夠旋轉的方式保持在移動保持構件40的後端部，帶輪48以能夠旋轉的方式保持在移動保持構件40的如端部。
[0100]傳動帶49通過傳動帶固定構件54等固定於保持構件115，且通過傳動帶固定構件55固定於第二保持構件28的上表面部。具體地說，傳動帶49通過傳動帶固定構件54、55固定於保持構件115以及第二保持構件28，以使得:當移動保持構件40從第二保持構件28突出、如圖17所示傳動帶固定構件55配置於帶輪47的附近時，如圖15所示，傳動帶固定構件54配置於帶輪48的附近，且當在第二保持構件28中容納有移動保持構件40、如圖14所示傳動帶固定構件55配置於帶輪48的附近時，傳動帶固定構件54配置在帶輪47的附近。
[0101]導軌50固定於第二保持構件28的上表面部，導向塊51固定於移動保持構件40的上表面。導軌52固定於移動保持構件40的下表面,導向塊53固定於保持構件115的上端側。
[0102]在本實施方式中，若電動機44旋轉，則通過螺釘構件45和螺母構件46，移動保持構件40與電池卡合部24以及保持構件115—同被導軌50以及導向塊51引導，並相對於第二保持構件28呈直線狀地移動。並且，若電動機44旋轉，則通過帶輪47、48以及傳動帶49，電池卡合部24以及保持構件115被導軌52以及導向塊53引導，並相對於移動保持構件40呈直線狀地相對移動。
[0103](電池插拔機構的概略動作)
[0104]在將電池3從巴士 2拔出時，首先，電池裝設部22朝向靠近巴士 2的方向移動。其次，電池卡合部24朝向靠近巴士 2的方向移動。然後，電池卡合部24與電池3卡合。也就是說，卡合爪部41下降並與電池3的把手部11卡合。並且，在卡合爪部41開始下降的同時，夾緊機構116從夾緊狀態切換到非夾緊狀態，在卡合爪部41與把手部11卡合時，夾緊機構116成為非夾緊狀態。
[0105]然後，電池卡合部24朝向離開巴士 2的方向移動，從而使電池3在電池裝設部22上移動。此時，夾緊機構116為非夾緊狀態。當電池卡合部24按規定量移動，電池3裝設於電池裝設部22之後，電池裝設部22以及電池卡合部24同步地朝向離開巴士 2的方向移動。然後，當卡合爪部41上升並從把手部11脫離時，完成將電池3從巴士 2拔出。另外，若電池3被裝設於電池裝設部22，則夾緊機構116成為夾緊狀態。
[0106]並且，在將電池3朝向巴士 2插入時，首先，電池裝設部22以及電池卡合部24同步地朝向靠近巴士 2的方向移動。其次，電池裝設部22停止，電池卡合部24朝向靠近巴士2的方向移動，從而將電池3插入巴士 2。當電池裝設部22停止且電池卡合部24開始朝向靠近巴士 2的方向移動時，夾緊機構116從夾緊狀態切換成非夾緊狀態，當朝向巴士 2插入電池3結束，電池卡合部24停止時，夾緊機構116從非夾緊狀態切換到夾緊狀態。也就是說，當電池卡合部24在電池裝設部22上使電池3移動時，夾緊機構116為非夾緊狀態。然後，卡合爪部41上升，電池裝設部22以及電池卡合部24朝向離開巴士 2的方向移動，朝向巴士 2插入電池3完成。
[0107]另外，當從巴士 2將電池3拔出時，如後文所述，通過檢測機構21檢測電池3的位置等。並且，如圖8、圖10所示，在第一保持構件27固定有定位構件56，所述定位構件56用於定位並固定從巴士 2拔出的電池3。如圖10所示，在定位構件56中形成有供固定構件13卡合的卡合凹部56a。
[0108](升降機構、第一連接機構以及第二連接機構的結構)
[0109]圖23為用於從上面說明圖6所示的升降機構18的圖。圖24為用於說明圖6所不的第一連接機構61的結構的圖，圖24 (A)為用於從正面說明第一連接機構61的圖，圖24(B)為用於從圖24 (A)的P-P方向說明第一連接機構61的圖。圖25為用於說明圖6所示的第二連接機構62的結構的圖，圖25 (A)為用於從正面說明第二連接機構62的圖，圖25 (B)為用於從圖25 (A)的Q-Q方向說明第二連接機構62的圖。圖26為用於從正面說明將圖6所示的保持構件26傾斜時的狀態的圖。
[0110]升降機構18包括第一升降機構59和第二升降機構60，所述第一升降機構59和所述第二升降機構60分別配置在與電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向和上下方向正交的方向上(以下將該方向稱為「第一方向」)的兩端側。第一升降機構59通過第一連接機構61與第一保持構件27的第一方向上的一端側連接。第二升降機構60通過第二連接機構62與第一保持構件27的第一方向上的另一端側連接。為了使保持構件26相對於水平方向傾斜，能個別地驅動第一升降機構59和第二升降機構60。另外，保持構件26以能夠相對於水平方向傾斜的方式與第一升降機構59和第二升降機構60連接。
[0111]第一升降機構59和第二升降機構60均包括:升降構件63，該升降構件63能夠朝向上下方向移動；柱狀構件64，該柱狀構件64將升降構件63保持為能夠升降；以及升降驅動機構65，該升降驅動機構65使升降構件63升降。柱狀構件64在上下方向上形成為細長的柱狀。如圖6所示，構成第一升降機構59的柱狀構件64的上端與構成第二升降機構60的柱狀構件64的上端通過連接構件66連接在一起，且由兩個柱狀構件64與連接構件66構成門狀的框架。
[0112]在升降驅動機構65中，作為用於使升降構件63升降的結構，包括電動機67、滾珠絲槓等螺釘構件68以及與螺釘構件68旋合的螺母構件69。並且，在升降驅動機構65中，作為用於引導升降構件63的結構，包括呈直線狀形成的導軌70、與導軌70卡合且能夠沿導軌70相對移動的導向塊71。
[0113]電動機67固定於柱狀構件64的上端側。螺釘構件68以能夠旋轉的方式保持於柱狀構件64。電動機67與螺釘構件68間通過聯軸器72(參照圖7)連接。螺母構件69固定於升降構件63。導軌70固定於柱狀構件64的側面。具體地說，在電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向上的柱狀構件64的兩側面分別固定有導軌70。導向塊71固定於升降構件63。因此，在本實施方式中，若電動機67旋轉，則升降構件63被導軌70和導向塊71引導，並相對於柱狀構件64上下移動。
[0114]如圖24所示，第一連接機構61包括:大致筒狀的筒狀構件73，該筒狀構件73被固定在第一保持構件27的第一方向上的一端側；軸構件74，該軸構件74貫通插入於筒狀構件73的內周側；以及軸保持構件75，該軸保持構件75固定於構成第一升降機構59的升降構件63且保持軸構件74的兩端側。軸構件74以電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向作為軸向被保持於軸保持構件75。
[0115]筒狀構件73的內周面為圓筒面，軸構件74形成為細長的圓柱狀。在筒狀構件73的內周面與軸構件74的外周面之間配置有圓錐滾子軸承76。筒狀構件73能夠相對於軸構件74相對轉動，且保持構件26能夠以軸構件74為中心，相對於第一升降機構59的升降構件63相對轉動。
[0116]如圖25所示，第二連接機構62包括:軸保持構件77，該軸保持構件77固定在第一保持構件27的第一方向上的另一端側；軸構件78，該軸構件78的兩端側被保持在軸保持構件77 ;軸保持構件79，該軸保持構件79固定於構成第二升降機構60的升降構件63 ；軸構件80，該軸構件80的兩端側被保持於軸保持構件79 ；以及連接構件81，該連接構件81形成有供軸構件78以及軸構件80分別貫通插入的兩個貫通插入孔81a。軸構件78以電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向作為軸向保持於軸保持構件77，軸構件80以電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向作為軸向保持於軸保持構件79。並且，軸構件78、80從上側起依次重疊配置。
[0117]貫通插入孔81a的內周面為圓筒面，軸構件78、80形成為細長的圓筒狀。在貫通插入孔81a的內周面與軸構件78，80的外周面之間配置有圓錐滾子軸承82。連杆構件81能夠相對於軸構件78、80分別相對轉動，從而連杆構件81能夠以軸構件80為中心相對於第二升降機構60的升降構件63相對轉動且連杆構件81能夠以軸構件78為中心相對於保持構件26相對轉動。因此，能夠進行保持構件26相對於第二升降機構60的升降構件63相對轉動和朝向第一方向相對移動
[0118]在本實施方式中，當電動機67以第一升降機構59的升降構件63的移動量與第二升降機構60的升降機構63的移動量相等的方式旋轉時，保持構件26保持與水平方向平行的狀態升降。另一方面，若只是第一升降機構59的電動機67和第二升降機構60的電動機67中的一方旋轉,或電動機67以第一升降機構59的升降構件63的移動量與第二升降機構60的升降構件63的移動量不同的方式旋轉，則例如如圖24所示，保持構件26相對於水平方向傾斜。
[0119](轉動機構以及水平移動機構的結構)
[0120]圖27為用於從正面說明圖2所示的轉動機構19以及水平移動機構20的圖。圖28為用於從上面說明圖2所示的轉動機構19以及水平移動機構20的圖。圖29為用於從圖28的R-R方向說明轉動機構19以及水平移動機構20的圖。圖30 (A)為圖28的U部的放大圖，圖30 (B)為圖28的V部的放大圖。
[0121]轉動機構19包括:轉動構件85，該轉動構件85裝設有電池插拔機構17和升降機構18且能夠轉動；以及轉動驅動機構86,該轉動驅動機構86使轉動構件85轉動。水平移動機構20包括:滑動構件87，該滑動構件87裝設有電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19且能夠朝向左右方向移動；以及水平驅動機構88，該水平驅動機構88使滑動構件87移動。
[0122]轉動構件85形成為大致圓板狀。滑動構件87形成為以左右方向作為長度方向的大致長方形的板狀。滑動構件87的左右方向的寬度比轉動構件85的直徑大，滑動構件87的前後方向的寬度比轉動構件85的直徑小。
[0123]轉動構件85配置在滑動構件87的上側。該轉動構件85能夠以其曲率中心為中心進行轉動。在轉動構件85的上表面的與電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向正交的第一方向上的兩端側，分別固定有柱狀構件64的下端。
[0124]在轉動驅動機構86中，作為用於使轉動構件85轉動的結構，包括電動機90、帶輪91、92以及傳動帶93。並且，在轉動驅動機構86中，作為用於朝向轉動方向引導轉動構件85的結構，包括導軌94和多個導向塊95，所述多個導向塊95與導軌94卡合且能夠沿導軌94相對移動。
[0125]電動機90以及帶輪91、92配置在左右方向上轉動構件85的徑向外側。電動機90以其輸出軸朝向下方的方式固定在滑動構件87的上表面側。在電動機90的輸出軸上安裝有減速器，並在該減速器上固定有帶輪91。帶輪91為在外周面形成有齒的有齒帶輪。在帶輪91的前側以及後側分別配置有帶輪92。帶輪92配置在滑動構件87的上表面側，且以能夠旋轉的方式支承於滑動構件87。
[0126]傳動帶93為在一個面形成有齒的齒形傳動帶。傳動帶93被架設在帶輪91、92和轉動構件85的外周面。在本實施方式中，傳動帶93被架設在帶輪91、92和轉動構件85的外周面，以使得:傳動帶93的形成有齒的一個面與帶輪91的外周面抵接，傳動帶93的未形成有齒的另一個面與帶輪92以及轉動構件85的外周面抵接。帶輪92為用於對傳動帶93施加張力的張緊輪。
[0127]本實施方式的轉動構件85的轉動範圍大致為180°。因此，傳動帶93具有始終與轉動構件85的外周面抵接的部分。在本實施方式中，傳動帶93的始終與轉動構件85的外周面抵接部分的一部分固定於轉動構件85的外周面。另外，在本實施方式中，當機器人5相對於從巴士 2拔出電池3或將電池3插入巴士 2的位置轉動180°時，能夠將電池3搬入緩衝工位或將電池3從緩衝工位搬出。
[0128]導軌94形成為圓環狀，且導軌94固定於滑動構件87的上表面。具體地說，在從上下方向觀察時，導軌94以呈圓環狀形成的導軌94的曲率中心與轉動構件85的曲率中心大致一致的方式，固定於滑動構件87的上表面。導向塊95固定於轉動構件85的下表面側。多個導向塊95被配置成以轉動構件85的曲率中心為中心的圓環狀。並且，多個導向塊95以轉動構件85的曲率中心為中心並以等角度間距配置。
[0129]在本實施方式中，若電動機90旋轉，則轉動構件85被導軌94以及導向塊95引導並相對於滑動構件87轉動。並且，若電動機90旋轉，則轉動構件85以其曲率中心為中心進行轉動。
[0130]在水平驅動機構88中，作為用於使滑動構件87移動的結構，包括電動機97、帶輪98,99以及傳動帶100。並且，在水平驅動機構88中，作為用於朝向左右方向引導滑動構件87的結構，包括:兩根導軌101，這兩根導軌101呈直線狀形成；以及多個導向塊102，該導向塊102與導軌101卡合且能夠沿導軌101相對移動。
[0131]兩根導軌101在前後方向上以隔著規定間隔的狀態配置。並且，導軌101固定於在左右方向上以規定的間距配置的多個支承構件103 (參照圖1)的上表面。導向塊102固定在滑動構件87的下表面。具體地說，在滑動構件87的下表面以在前後方向上隔著規定間隔的狀態固定有兩個固定構件104,並在該固定構件104各自的下表面固定有多個導向塊102。固定構件104在左右方向上形成為細長的塊狀。多個導向塊102在左右方向上以一定的間距固定在固定構件14的下表面。
[0132]電動機97以及帶輪98、99位於左右方向上的轉動構件85的徑向外側，且隔著轉動構件85配置在電動機90以及帶輪91、92的相反一側。電動機97以其輸出軸朝向前後方向的方式固定於滑動構件87的上表面側。在電動機97的輸出軸上安裝有減速器，且在該減速器上固定有帶輪98。帶輪98為在其外周面形成有齒的有齒帶輪。分別在帶輪98的左下側以及右下側配置有帶輪99。帶輪99以能夠旋轉的方式支承於滑動構件87。
[0133]傳動帶100為在其一個面形成有齒的齒形傳動帶。傳動帶100的一端固定於多個支承構件103中的配置於左端的支承構件103，傳動帶100的另一端固定於多個支承構件103中的配置於右端的支承構件103。並且，傳動帶100被架設於帶輪98、99。傳動帶100的形成有齒的一個面的一部分與帶輪98的外周面卡合，且在左右方向上帶輪99的外側，傳動帶100的一個面朝向下側,傳動帶100的另一個面朝向上側。帶輪99為用於對傳動帶100施加張力的張緊輪。
[0134]在本實施方式中，若電動機97旋轉，則滑動構件87被導軌101以及導向塊102引
導並呈直線狀朝向左右方向移動。
[0135]在滑動構件87的左右方向上的兩端安裝有刷子106，所述刷子106用於去除積存在位於左右方向上的帶輪99外側並朝向上側的傳動帶100的另一個面(未形成齒的一面)上的垃圾或沙粒等異物。具體地說，刷子106通過刷子保持構件107安裝在滑動構件87的左右方向上的一端，且通過刷子保持構件108安裝在滑動構件87的左右方向上的另一端。
[0136]刷子106以其刷毛與傳動帶100的另一個面接觸的方式保持於刷子保持構件107、108，若滑動構件87朝向左右方向移動，則積存在傳動帶100的另一個面上的垃圾等異物被刷子106清除。本實施方式的刷子106為扁平型的刷子，如圖30所示，以其厚度方向相對於左右方向稍微傾斜的方式被保持在刷子保持構件107、108。因此，在滑動構件87朝向左右方向移動時被刷子106清除的異物隨著滑動構件87的移動而從傳動帶100的另一個面朝向前後方向的一側落下。
[0137]另外，電池更換系統I包括對工作人員是否進入裝設於滑動構件87的電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19的左右方向上的可動範圍內進行檢測，以使電動機97緊急停止等的檢測機構(省略圖示)。該檢測機構為光學式傳感器，該光學式傳感器具有彼此相向配置的發光部和受光部。在本實施方式中，在滑動構件87的左端側安裝有發光部和受光部中的一方，在多個支承構件103中的配置於左端的支承構件103的上側配置有發光部和受光部中的另一方，若從發光部射向受光部的光被遮掩，則在滑動構件87的左側檢測出作業人員進入了電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19的左右方向上的可動範圍內。並且，在滑動構件87的右端側安裝有發光部和受光部中的一方，在多個支承構件103中的配置於右端的支承構件103的上側配置有發光部和受光部中的另一方，若從該發光部射向受光部的光被遮掩，則在滑動構件87的右側檢測出工作人員進入了電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19的左右方向上的可動範圍內。並且，發光部具有在前後方向上排列的多個發光元件，受光部具有在前後方向上排列的多個受光元件，以能夠在滑動構件87的左右方向上的整個區域內檢測出工作人員是否進入了電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19的左右方向上的可動範圍內。另外，檢測工作人員是否進入了電池插拔機構17、升降機構18以及轉動機構19的左右方向上的可動範圍內的檢測機構也可以是攝像頭。
[0138](檢測機構的結構以及電池位置的檢測動作)
[0139]圖31為用於說明通過圖10所示的檢測機構21檢測電池3的概略位置的檢測方法的圖。圖32用於說明通過圖10所示的檢測機構21檢測電池3的位置的檢測方法的圖。
[0140]檢測機構21為雷射傳感器，所述雷射傳感器具有發出雷射的發光部和接收從該發光部發出並在巴士 2的側面2a或電池放置臺6的前表面等反射的雷射的受光部。如圖10所示，該檢測機構21安裝在電池裝設部22的前端側的上表面。並且，檢測機構21以發光部與受光部在水平方向上相鄰的方式安裝於電池裝設部22。在本實施方式中，以與形成於電池放置臺6的兩個檢測用標記8對應的方式在電池裝設部22安裝有兩個檢測機構21。具體地說，在與電池裝設部22以及電池卡合部24的移動方向正交的第一方向上的電池裝設部22的兩端側的上表面固定有檢測機構21。並且，兩個檢測機構21隔著與兩個檢測用標記8的間隔相同的間隔固定於電池裝設部22。
[0141]當反射從發光部發出的雷射的反射物在規定的測定範圍內時，檢測機構21為導通的狀態，當反射雷射的反射物不在測定範圍內時，檢測機構21為斷開的狀態。並且，在檢測機構21中，當檢測機構21為導通的狀態時，能夠檢測出檢測機構21與反射物之間的距離。
[0142]例如，按照以下的方法利用檢測機構21檢測電池3的位置。首先，當需要更換電池3的巴士 2停止在規定的停止位置時，例如，電池插拔機構17在比電池容納部4靠巴士 2的行進方向前側的位置待機。並且，此時，如圖31的實線所示，電池裝設部22的前表面與巴士 2的側面2a對置，且電池裝設部22朝向離開巴士 2的方向後退。並且，例如此時，電池插拔機構17在檢測用標記8與檢測機構21位於大致相同高度的位置待機。
[0143]如圖31的虛線所示，電池裝設部22從上述這種待機狀態朝向巴士 2前進，直到接收到從檢測機構21的發光部發出並在巴士 2的側面2a反射的雷射的檢測機構21處於導通的狀態。然後，電池裝設部22朝向電池容納部4並沿左右方向移動。也就是說，滑動構件87朝向電池容納部4移動。
[0144]當電池裝設部22朝向電池容納部4移動，如圖31的雙點劃線所示，一方的檢測機構21穿過形成於電池放置臺6與側面2a之間的邊界的臺階2b時，從一方的檢測機構21的發光部發出的雷射在電池放置臺6的前表面被反射。在本實施方式中，檢測機構21的檢測範圍被設定成:若從檢測機構21的發光部發出的雷射被巴士 2的側面2a反射時檢測機構21處於導通的狀態，則從檢測機構21的發光部發出的雷射被電池放置臺6的前表面反射時檢測機構21處於斷開的狀態。因此,若一方的檢測機構21穿過臺階2b，則一方的檢測機構21處於斷開的狀態。也就是說，通過一方的檢測機構21處於斷開的狀態，可檢測出臺階2b。並且，通過檢測出臺階2b，可檢測出電池放置臺6的左右方向的端部，通過檢測出電池放置臺6的左右方向的端部，可檢測出裝設於電池放置臺6的電池3的大致位置。
[0145]另外，當一方的檢測機構21斷開，電池裝設部22朝向電池容納部4並在左右方向上移動時，根據由一方或另一方的檢測機構21在任意兩點檢測出的檢測機構21與巴士 2的側面2a之間的距離，可檢測出從上下方向觀察時巴士 2相對於左右方向的傾斜度。
[0146]然後，如圖32 (A)所示，根據電池3的大致位置的檢測結果，以兩個檢測用標記8分別與兩個檢測機構21相向的方式使電池裝設部22朝向左右方向進一步移動。此時，根據上文所述的檢測出的巴士 2的傾斜度的檢測結果，以使電池裝設部22的前表面與電池放置臺6的前表面大致平行地相向的方式，調整電池插拔機構17在從上下方向觀察時相對於左右方向的傾斜度。具體地說，通過使轉動構件85轉動，來調整電池插拔機構17的傾斜度。
[0147]然後，電池裝設部22朝向電池放置臺6前進，直到接收到從檢測機構21的發光部發出並被檢測用標記8反射的雷射的檢測機構21處於導通的狀態。然後，如圖32 (B)以及圖32(C)所示，電池裝設部22以從檢測機構21的發光部發出的雷射在左右方向上將檢測用標記8橫切的方式朝向左右方向移動。更為具體地說，電池裝設部22朝向左右方向移動，以使得從兩個檢測機構21各自的發光部發出的雷射分別在左右方向上將兩個檢測用標記8橫切。另外，在本實施方式中，若電池裝設部22朝向左右方向移動到從檢測機構21的發光部發出的雷射在左右方向上將檢測用標記8橫切後停止，則在左右方向上電池裝設部22的中心與電池3的中心大致一致，且電池插拔機構17到達拔出電池3的大致位置。
[0148]在本實施方式中，檢測機構21的檢測範圍被設定成:若從檢測機構21的發光部發出的雷射被檢測用標記8反射時檢測機構21處於導通的狀態，則從檢測機構21的發光部發出的雷射被電池放置臺6的前表面反射時檢測機構21處於斷開的狀態。因此，使電池裝設部22朝向左右方向移動，以便從檢測機構21的發光部發出的雷射在左右方向上將檢測用標記8橫切，利用檢測機構21檢測出檢測用標記8，藉此，能夠檢測出檢測用標記8的被檢測出的部分(即反射雷射的部分，以下稱為「被檢測部分」)的寬度。
[0149]另外，本實施方式的檢測用標記8形成為其寬度在上下方向上變化的大致三角形。因此，能夠通過對檢測用標記8的被檢測部分的寬度進行檢測，來檢測出檢測用標記8的高度，並能夠通過對檢測用標記8的高度進行檢測，來檢測出形成有檢測用標記8的電池放置臺6的高度。在本實施方式中，通過利用檢測機構21檢測出檢測用標記8的被檢測部分的寬度來檢測出電池放置臺6的高度，並通過檢測出電池放置臺6的高度來檢測出被定位裝設於電池放置臺6的電池3的高度。
[0150]另外，通過使電池裝設部22移動以使從檢測機構21的發光部發出的雷射在左右方向上將檢測用標識8橫切，利用檢測機構21檢測出檢測用標記8，能夠檢測出檢測用標記8的被檢測部分在左右方向上的中心位置。在本實施方式中，例如根據該中心位置檢測出電池放置臺6在左右方向上的位置，並通過檢測電池放置臺6在左右方向上的位置，檢測出定位裝設於電池放置臺6的電池3在左右方向上的位置。
[0151]另外，能夠利用檢測機構21檢測出檢測用標記8的被檢測部分的左右方向上的中心位置與檢測機構21之間的距離，在本實施方式中，例如根據該中心位置與檢測機構21之間的距離，來檢測出電池放置臺6在前後方向上的位置，並通過檢測出電池放置臺6在前後方向上的位置，來檢測出被定位裝設於電池放置臺6的電池3在前後方向上的位置。
[0152]另外，通過由兩個檢測機構21中的一方的檢測機構21檢測出的電池放置臺6的高度和由另一方的檢測機構21檢測出的電池放置臺6的高度，來檢測出從前後方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜度。另外，通過檢測出從前後方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜度，來檢測出從前後方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜度。
[0153]另外，通過由兩個檢測機構21中的一方的檢測機構21檢測出的檢測機構21與檢測用標記8之間的距離和由另一方的檢測機構21檢測出的檢測機構21與檢測用標記8之間的距離，來檢測出從上下方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜度。另外，通過檢測出從上下方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜度，來檢測出從上下方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜度。
[0154]在檢測出電池3在前後左右方向上的位置、電池3的高度、從前後方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜度以及從上下方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜度後，將電池插拔機構17的左右方向的位置、高度以及傾斜度調整為:電池3的下表面的突起部12與電池裝設部22的輥子32的導向槽32a在左右方向上大致一致，電池3的下表面與輥子
31、32的上表面大致一致，從前後方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜度與電池插拔機構17相對於左右方向的傾斜度大致一致，且從上下方向觀察時電池3相對於左右方向的傾斜度與電池插拔機構17相對於左右方向的傾斜度大致一致。[0155]具體地說，利用水平移動機構20調整電池插拔機構17的左右方向的位置，利用升降機構18調整電池插拔機構17的高度，利用轉動機構19調整從上下方向觀察時電池插拔機構17相對於左右方向的傾斜度。此外，通過驅動第一升降機構59和第二升降機構60中的一方，或通過改變第一升降機構59的驅動量和第二升降機構60的驅動量，來調整從前後方向觀察時電池插拔機構17相對於左右方向的傾斜度。
[0156]在調整了電池插拔機構17的左右方向的位置、高度以及傾斜度後，電池裝設部22以及電池卡合部24朝向前後方向移動，並將電池3從巴士 2拔出。當電池裝設部22以及電池卡合部24朝向前後方向移動時，以使電池3在電池放置臺6與電池裝設部22之間順利地轉移且使卡合爪部41與把手部11適當地卡合的方式，根據電池3的前後方向位置的檢測結果設置電池裝設部22以及電池卡合部24在前後方向上的移動量。當將電池3從巴士 2拔出時，機器人5轉動180°而將電池3搬入緩衝工位。此外，機器人5將充完電的電池3搬出緩衝工位，並在轉動180°後將電池3插入巴士 2。
[0157]另外，從上下方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜度因電池放置臺6朝向巴士 2的安裝精度和巴士 2的停止精度而發生變動。此外，從前後方向觀察時電池放置臺6相對於左右方向的傾斜度因電池放置臺6朝向巴士2的安裝精度和巴士2停止時地面的狀態發生變動。此外，巴士 2裝設有多個電池3，且每個電池3的重量為幾百公斤，因此，根據電池3的裝設位置，若在更換電池3時依次從巴士 2拔出電池3，則從前後方向觀察時巴士 2相對於左右方向的傾斜度會發生變動。
[0158](本實施方式的主要效果)
[0159]如以上說明，在本實施方式中，當卡合爪部41開始下降時，夾緊機構116從夾緊狀態切換到非夾緊狀態，當卡合爪部41與把手部11卡合時，電池卡合部24能夠相對於保持構件115轉動。因此,在本實施方式中，即使裝設於巴士 2的電池3的前表面相對於左右方向傾斜，當使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11卡合時，也能夠使電池卡合部24相對於保持構件115轉動，從而使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11適當地卡合。或者，即使安裝於與左右方向平行配置的電池3的前表面的把手部11相對於左右方向傾斜，當使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11卡合時，也能夠使電池卡合部24相對於保持構件115轉動，從而使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11適當地卡合。也就是說，在本實施方式中，即使電池3沒有被精確地裝設於巴士 2且把手部11沒有被精確地安裝在電池3的前表面，也能夠使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11適當地卡合，從而將電池3從巴士 2適當地拔出，其結果是，能夠對裝設於巴士 2的電池3適當地進行更換。
[0160]此外，在本實施方式中，即使電池3沒有被精確地裝設於巴士 2，且把手部11沒有被精確地安裝於電池3的前表面，也能夠使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11卡合，從而將電池3從巴士 2適當地拔出，因此，能夠簡化通過示教對機器人5進行的調整。
[0161]在本實施方式中，當電池卡合部24在電池裝設部22上使電池3移動時，夾緊機構116為非夾緊狀態，電池卡合部24能夠相對於保持構件115轉動。因此，即使裝設於巴士 2的電池3的前表面相對於左右方向傾斜，或即使安裝於與左右方向平行的電池3的前表面的把手部11相對於左右方向傾斜，當在電池裝設部22裝設電池3時，也能夠使電池卡合部24相對於保持構件115轉動，從而使輥子32的導向槽32a與電池3的突起部12適當地卡合。因此，在本實施方式中，即使電池3沒有被精確地裝設於巴士 2，且把手部11沒有被精確地安裝於電池3的前表面，也能夠將電池3適當地裝設於電池裝設部22，其結果是，能夠對裝設於巴士 2的電池3適當地進行更換。
[0162]在本實施方式中，在電池3的前表面的左右方向的兩端側分別形成有把手部11，且以卡合爪部41分別與兩個把手部11卡合的方式，使兩個卡合爪部41以隔著規定間隔的狀態配置在基部43的頂端面。因此，在本實施方式中，能夠通過兩個把手部11與卡合爪部41來防止電池3相對於電池卡合部24轉動。因此，在本實施方式中，在拔出或插入電池3時，能夠使電池3穩定。另一方面，在本實施方式中，兩個卡合爪部41必須分別與兩個把手部11卡合，因此，若裝設於巴士 2的電池3的前表面相對於左右方向傾斜，或安裝於與左右方向平行的電池3的前表面的把手部11相對於左右方向傾斜，則兩個卡合爪部41難以分別與兩個把手部11卡合，但在本實施方式中，如上文所述，在使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11卡合時，能夠使電池卡合部24相對於保持構件115轉動，從而使兩個卡合爪部41分別與兩個把手部11適當地卡合。
[0163]在本實施方式中，在輥子32形成有導向槽32a，且在電池3的下表面形成有突起部
12。因此，當在電池裝設部22上使電池3移動時，能夠抑制電池3在與電池3的移動方向正交的方向上晃動，從而使電池3穩定。另一方面，在本實施方式中，必須使突起部12與導向槽32a卡合，因此，若裝設於巴士 2的電池3的前表面相對於左右方向傾斜，或安裝在與左右方向平行的電池3的前表面的把手部11相對於左右方向傾斜，則在電池裝設部22裝設電池3時，難以使突起部12與導向槽32a卡合，但在本實施方式中，如上文所述，當在電池裝設部22裝設電池3時，能夠使電池卡合部24相對於保持構件115轉動，從而使輥子32的導向槽32a與電池3的突起部12適當地卡合。
[0164]在本實施方式中，能夠利用夾緊機構116來阻止電池卡合部24相對於保持構件115轉動。因此，在本實施方式中，除了在卡合爪部41下降而與電池3的把手部11卡合時以及電池卡合部24在電池裝設部22上使電池3移動時之外，能夠防止電池卡合部24相對於保持構件115晃動。
[0165]在本實施方式中，當夾緊機構116為非夾緊狀態時，小徑軸部121b配置在彈性構件124的內周側，所述彈性構件124具有與小徑軸部121b的外徑大致相等的內徑。因此，當夾緊機構116為非夾緊狀態時，若不向電池卡合部24作用外力，則能夠利用彈性構件124的彈力使軸構件121的軸中心與卡合孔123a的軸中心大致一致。因此，在本實施方式中，容易將夾緊機構116從大徑軸部121a離開小徑部123b的內周側的非夾緊狀態切換到大徑軸部121a配置在小徑部123b內周側的夾緊狀態。
[0166]此外，在本實施方式中，當夾緊機構116為非夾緊狀態時，電池卡合部24能夠在彈性構件124的彈性變形的範圍內相對於保持構件115轉動，因此，在夾緊機構1116為非夾緊狀態時，能夠防止電池卡合部24過度轉動。
[0167](其他實施方式)
[0168]上述實施方式為本發明優選實施方式的一個例子，但本發明並不限定於此，在不變更本發明要點的範圍內，可以進行各種變更。
[0169]在上述實施方式中，在電池3形成有兩個把手部11。除此之外，例如也可如上述專利文獻I中記載的電池那樣，在電池3形成一個把手部11。在這種情況下，電池卡合部24隻要具有一個卡合爪部41即可。另外，也可在電池3形成有三個以上的把手部11。[0170]在上述實施方式中，使電池3的把手部11與電池卡合部24的卡合爪部41卡合，從而從巴士 2拔出電池3。除此之外，例如也可利用在固定於電池3的磁鐵與固定於電池卡合部24的磁鐵之間產生的磁吸引力，從巴士 2拔出電池3。另外，也可利用在固定於電池3和電池卡合部24中的任意一方的磁鐵與固定於電池3和電池卡合部24中的另一方的磁鐵之間所產生的磁吸引力，從巴士 2拔出電池3。
[0171]在上述實施方式中，在電池裝設部22的輥子32形成有導向槽32a，在電池3形成有作為與導向槽32a卡合的卡合突起部的突起部12。除此之外，例如也可在電池3形成用於將電池3朝向電池3的移動方向引導的導向槽,並在棍子32形成與該導向槽卡合的卡合突起部。另外，也可既不在輥子32形成導向槽，也不在電池3形成突起部12。在這種情況下，當電池卡合部24在電池裝設部22上使電池3移動時，夾緊機構116也可為夾緊狀態。另外，若在輥子32形成有導向槽32a且在電池3形成有突起部12，則電池卡合部24在電池裝設部22上使電池3移動時，夾緊機構116也可為夾緊狀態。
[0172]在上述實施方式中，在電池卡合部24的基部43固定有氣缸119和支承構件122，在保持構件115的保持部115a固定有卡合構件123。除此之外，例如也可在保持部115a固定氣缸119和支承構件122，在基部43固定卡合構件123。此外，在上述實施方式中，使軸構件121上下移動的驅動源為氣缸119，但使軸構件121上下移動的驅動源既可以是液壓缸，也可以是電動缸。此外，使軸構件121上下移動的驅動源既可以是旋轉型電動機，也可以是直線型電動機。
[0173]在上述實施方式中，在卡合構件123的大徑部123d安裝有彈性構件124，但也可不在大徑部123d安裝彈性構件124。在這種情況下，當夾緊機構116為非夾緊狀態時，電池卡合部24能夠在形成於小徑軸部121b的外周面與小徑部123b的內周面之間的間隙的範圍內相對於保持構件115轉動。
[0174]在上述實施方式中，檢測機構21以發光部與受光部在水平方向上相鄰的方式安裝於電池裝設部22。除此之外，例如也可如圖33所示，將檢測機構21以發光部與受光部在上下方向上(鉛垂方向)重疊的方式安裝於電池裝設部22。在檢測機構21以發光部與受光部在水平方向上相鄰的方式配置的情況下，例如，如圖34所示，在電池放置臺6的前表面與檢測用標記8之間的邊界處，被電池放置臺6的前表面反射的雷射被檢測用標記8遮擋，從而產生雷射無法返回到受光部的問題，但若檢測機構21以發光部與受光部在上下方向上重疊的方式配置，則能夠防止這種問題的產生。
[0175]在上述實施方式中，檢測用標記8形成為從電池放置臺6的前表面突出的平板狀。除此之外,例如檢測用標記8也可以是從電池放置臺6的前表面凹陷的凹部。例如，如圖35所示，檢測用標記8也可由貫通電池放置臺6的前壁的大致呈等邊三角形的貫通孔6a和以封閉貫通孔6a的方式固定於電池放置臺6的前壁的後表面的反射板110形成。在這種情況下，在製作電池放置臺6時，能夠通過衝切機進行衝切加工而在電池放置臺6的前壁形成貫通孔6a，因此，與將呈平板狀形成的檢測用標記8固定於電池放置臺6的前表面的情況相t匕，能夠提高檢測用標記8的位置精度。
[0176]在上述實施方式中，機器人5是用於對裝設於巴士 2的電池3進行更換的機器人，但除巴士 2以外，機器人5也可以是用於更換卡車或私家車等車輛的電池3的機器人。
[0177]符號說明[0178]2 巴士 (車輛)
[0179]3 電池
[0180]5 機器人(電池更換機器人)
[0181]11 把手部
[0182]12 突起部(卡合突起部)
[0183]22 電池裝設部
[0184]24 電池卡合部
[0185]32a導向槽
[0186]41 卡合爪部
[0187]115保持構件
[0188]116夾緊機構
[0189]119氣缸(驅動源)
[0190]121 軸構件
[0191]121a大徑軸部
[0192]121b小徑軸部
[0193]123 卡合構件
[0194]123a 卡合孔
[0195]123b 小徑部
[0196]123d 大徑部
[0197]124彈性構件
[0198]X 前後方向
[0199]Y 左右方向
[0200]Z 上下方向
【權利要求】
1.一種電池更換機器人，用於更換裝設在車輛上的電池，其特徵在於，包括: 電池卡合部，該電池卡合部在從所述車輛上拔出所述電池和/或向所述車輛插入所述電池時與所述電池卡合； 保持構件，該保持構件以所述電池卡合部能夠將上下方向作為轉動的軸向進行轉動的方式保持所述電池卡合部；以及 夾緊機構，該夾緊機構能夠阻止所述電池卡合部相對於所述保持構件轉動， 在所述電池卡合部與所述電池卡合時，所述夾緊機構處於使所述電池卡合部能夠相對於所述保持構件轉動的非夾緊狀態。
2.根據權利要求1所述的電池更換機器人，其特徵在於， 所述電池包括用於將所述電池從所述車輛上拔出的把手部， 所述電池卡合部包括與所述把手部卡合的鉤狀的卡合爪部， 在所述卡合爪部與所述把手部卡合時，所述夾緊機構處於所述非夾緊狀態。
3.根據權利要求2所述的電池更換機器人，其特徵在於， 當將所述車輛與所述電池更換機器人對置的方向設為前後方向，且將與前後方向和上下方大致正交的方向設為左右方向時，所述電池包括配置在左右方向上所述電池的兩端側的兩個所述把手部， 所述電池卡合部包括與所述 把手部對應配置的兩個所述卡合爪部。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的電池更換機器人，其特徵在於， 所述電池更換機器人包括在拔出所述電池時和/或插入所述電池時供所述電池裝設的電池裝設部， 所述電池卡合部在拔出所述電池時和/或插入所述電池時使所述電池在所述電池裝設部上移動， 在所述電池和所述電池裝設部中的任意一方形成有用於將所述電池朝向所述電池的移動方向引導的導向槽， 在所述電池和所述電池裝設部中的另一方形成有與所述導向槽卡合的卡合突起部。
5.根據權利要求4所述的電池更換機器人，其特徵在於， 當所述電池在所述電池裝設部上移動時，所述夾緊機構處於所述非夾緊狀態。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電池更換機器人，其特徵在於， 所述夾緊機構包括: 驅動源，該驅動源安裝於所述電池卡合部和所述保持構件中的任意一方； 軸構件，該軸構件與所述驅動源連接；以及 卡合構件，該卡合構件安裝於所述電池卡合部和所述保持構件中的另一方，且形成有供所述軸構件卡合的卡合孔， 所述軸構件和所述卡合構件配置在離開所述電池卡合部的轉動中心的位置， 所述軸構件包括大徑軸部和外徑比所述大徑軸部的外徑小的小徑軸部， 所述卡合孔包括小徑部和大徑部，所述小徑部具有與所述大徑軸部的外徑大致相等的內徑，所述大徑部的內徑比所述小徑部的內徑大， 在所述大徑部安裝有彈性構件，所述彈性構件由彈性材料形成，且所述彈性構件具有與所述小徑軸部的外徑大致相等的內徑，當在所述小徑部的內周側配置有所述大徑軸部時，所述夾緊機構處於阻止所述電池卡合部相對於所述保持構件轉動的夾緊狀態，當所述大徑軸部離開所述小徑部的內周側且在所述小徑部的內周側以及所述彈性構件的內周側配置有所述小徑軸部時，所述夾緊機構處於所述非夾緊狀態， 在所述非夾緊狀態中，所述電池卡合部能夠在所述彈性構件的彈性變形的範圍內相對於所述保持構件轉 動。
【文檔編號】B60K1/04GK103596819SQ201380001447
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年2月18日 優先權日:2012年2月20日
【發明者】矢澤隆之, 增澤佳久 申請人:日本電產三協株式會社