电池更换机器人的制作方法
【专利摘要】本申请提供一种电池更换机器人，其即使在电池没有被精确装设于车辆时，也能够对装设于车辆的电池进行适当更换。用于更换装设于车辆的电池(3)的电池更换机器人具有电池卡合部(24)、保持构件(115)和夹紧机构(116)，所述电池卡合部在将电池(3)从车辆上拔出和/或将电池(3)插入车辆时与电池(3)卡合，所述保持构件以电池卡合部(24)能够将上下方向作为转动的轴向进行转动的方式保持电池卡合部(24)，所述夹紧机构阻止电池卡合部(24)相对于保持构件(115)转动。当电池卡合部(24)与电池(3)卡合时，夹紧机构(116)为电池卡合部(24)能够相对于保持构件(115)转动的非夹紧状态。
【专利说明】电池更换机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对装设在车辆上的电池进行更换的电池更换机器人。
【背景技术】
[0002]以往，提出了一种用于对装设在电动汽车上的电池进行更换的电池更换装置(例如参照专利文献I)。专利文献I中所记载的电池更换装置包括对电池进行拔出和插入的进退机构，且进退机构包括连接有电动机的螺钉部和通过该螺钉部的旋转而朝向水平方向移动的移动块。在移动块的中央部形成有与形成于电池的把手卡合的臂部。电池的把手由隔着规定的间隔固定于电池的前表面的两张板和配置在这两张板之间的细长的平板状的保持部构成。臂部包括与把手的保持部卡定的的卡定部。该卡定部形成为其下表面开口的角槽状字状)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特许第3134909号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的技术问题
[0007]如上文所述，在专利文献I所记载的电池更换装置中，形成于电池的把手的保持部形成为细长的平板状，与该保持部卡定的臂部的卡定部形成为下表面开口的角槽状。因此，在该电池更换装置中，当装设于电动汽车的电池相对于电池更换装置倾斜时，难以使卡定部与保持部卡定。也就是说，在该电池更换装置中，若电池没有被高精度地装设于电动汽车，则难以使卡定部与保持部卡定，其结果是难以对电池进行更换。
[0008]因此，本发明的技术问题在于提供一种即使电池没有被高精度地装设在车辆上，也能够对装设在车辆上的电池适当地进行更换的电池更换机器人。
[0009]解决问题所采用的技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本发明的电池更换机器人为用于对装设在车辆上的电池进行更换的电池更换机器人，其特征是，其包括:电池卡合部，该电池卡合部在将电池从车辆拔出和/或将电池插入车辆时与电池卡合；保持构件，该保持构件以电池卡合部能够将上下方向作为转动的轴向进行转动的方式保持电池卡合部；以及夹紧机构，该夹紧机构能够阻止电池卡合部相对于保持构件转动，在电池卡合部与电池卡合时，夹紧机构处于使电池卡合部能够相对于保持构件转动的非夹紧状态。
[0011 ] 在本发明的电池更换机器人中，在拔出或插入电池时与电池卡合的电池卡合部以能够将上下方向作为转动的轴向进行转动的方式被保持构件保持。另外，在本发明中，当电池卡合部与电池卡合时，阻止电池卡合部相对于保持构件转动的夹紧机构处于使电池卡合部能够相对于保持构件转动的非夹紧状态。因此，在本发明中，即使装设在车辆上的电池相对于电池更换机器人倾斜，也能够在电池卡合部与电池卡合时使电池卡合部相对于保持构件转动，从而使电池卡合部与电池适当地卡合。也就是说，在本发明中，即使电池没有被精确地装设在车辆上，也能够使电池卡合部与电池适当地卡合，从而将电池从车辆上适当地拔出，其结果是，能够对装设于车辆上的电池适当地进行更换。
[0012]此外，在本发明中，g卩使电池未被精确地装设在车辆上，也能够使电池卡合部与电池适当地卡合，从而将电池从车辆上适当地拔出，因此，能够简化通过示教对电池更换机器人进行的调整。并且，在本发明中，利用夹紧机构能够阻止电池卡合部相对于保持构件转动，因此，能够在电池更换机器人未进行更换电池的待机时等情况下防止电池卡合部相对于保持构件晃动。
[0013]在本发明中，例如，电池包括用于将电池从车辆上拔出的把手部，电池卡合部包括与把手部卡合的钩状的卡合爪部，在卡合爪部与把手部卡合时，夹紧机构处于非夹紧状态。
[0014]此外，在本发明中，若将车辆与电池更换机器人对置的方向设为前后方向，将与前后方向和上下方向大致正交的方向设为左右方向，则例如，电池包括配置在左右方向上的电池的两端侧的两个把手部，电池卡合部包括与把手部对应配置的两个卡合爪部。在这种情况下，能够利用两个把手部和卡合爪部防止电池相对于电池卡合部转动，因此，能够在拔出电池或插入电池时使电池保持稳定。然而，在这种情况下，两个把手部必须分别与两个卡合爪部卡合，因此，若装设在车辆上的电池相对于电池更换机器人倾斜，则难以使两个卡合爪部分别与两个把手部卡合，但在本发明中，在两个卡合爪部分别与两个把手部卡合时，能够使电池卡合部相对于保持构件转动，从而使两个卡合爪部分别与两个把手部适当地卡
口 o
[0015]在本发明中，优选电池更换机器人包括在拔出电池和/或插入电池时供电池装设的电池装设部，电池卡合部在拔出电池和/或插入电池时使电池在电池装设部上移动，在电池和电池装设部中的任意一方形成有将电池朝向电池的移动方向引导的导向槽，在电池和电池装设部中的另一方形成有与导向槽卡合的卡合突起部。若像这样构成，则能够在使电池在电池装设部上移动时抑制电池在与电池的移动方向正交的方向上晃动，从而使电池稳定。
[0016]在本发明中，优选当电池在电池装设部上移动时，夹紧机构处于非夹紧状态。若像这样构成，则即使装设在车辆上的电池相对于电池装设部倾斜，也能够在将电池装设于电池装设部时使电池卡合部相对于保持构件转动，从而使导向槽与卡合突起部适当地卡合。因此，即使装设在车辆上的电池相对于电池装设部倾斜，也能够将电池适当地装设于电池装设部。
[0017]在本发明中，优选夹紧机构包括:驱动源，所述驱动源被安装于电池卡合部和保持构件中的任意一方；轴构件，所述轴构件与驱动源连接；以及卡合构件，所述卡合构件被安装于电池卡合部和保持构件中的另一方且形成有供轴构件卡合的卡合孔，轴构件以及卡合构件配置在离开电池卡合部的转动中心的位置，轴构件包括大径轴部和外径比大径轴部的外径小的小径轴部，卡合孔包括小径部和大径部，所述小径部具有与大径轴部的外径大致相等的内径，所述大径部的内径比小径部的内径大，在大径部安装有弹性构件，所述弹性构件由弹性材料形成且具有与小径轴部的外径大致相等的内径，在大径轴部被配置在小径部的内周侧时，夹紧机构处于阻止电池卡合部相对于保持构件转动的夹紧状态，当大径轴部离开小径部的内周侧且在小径部的内周侧以及弹性构件的内周侧配置有小径轴部时，夹紧机构处于非夹紧状态，且在非夹紧状态下，电池卡合部能够在弹性构件的弹性变形范围内相对于保持构件转动。像这样构成时，在非夹紧状态下，若不向电池卡合部作用外力，则能够利用弹性构件的弹力使轴构件的轴中心与卡合孔的轴中心大致一致。因此，容易将夹紧机构从大径轴部离开小径部的内周侧的非夹紧状态切换至在小径部的内周侧配置有大径轴部的夹紧状态。此外，若像这样构成，则能够在非夹紧状态下防止电池卡合部过度转动。
[0018]发明效果
[0019]如上文所述，在本发明的电池更换机器人中，即使电池未被精确地装设在车辆上，也能够对装设在车辆上的电池适当地进行更换。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为使用了本发明的实施方式所涉及的电池更换机器人的电池更换系统的立体图。
[0021]图2为从另一角度表示图1的E部的立体图。
[0022]图3为图2的F部的放大图。
[0023]图4为表示在图1所示的电池容纳部容纳有电池的状态的主视图。
[0024]图5为图4的G部的放大图。
[0025]图6为从正面表示图2所示的电池插拔机构以及升降机构的图。
[0026]图7为从图6的H-H方向表示电池插拔机构以及升降机构的图。
[0027]图8为用于从正面说明图6所示的电池装设机构的图。
[0028]图9为用于从侧面说明图6所示的电池装设机构的图。
[0029]图10为用于从上面说明图6所示的电池装设机构的图。
[0030]图11为图8所示的辊子的放大剖视图。
[0031]图12为用于从正面说明图6所示的电池移动机构的图。
[0032]图13为用于从侧面说明图6所示的电池移动机构的图。
[0033]图14为用于从侧面说明图13所示的电池卡合部朝向离开巴士方向移动时的状态的图。
[0034]图15为图13的J部的放大图。
[0035]图16为用于说明图15所示的卡合爪部的结构的图。
[0036]图17为图13的K部的放大图。
[0037]图18为图13的L部的放大图。
[0038]图19为用于从上面说明图6所示的电池移动机构的图。
[0039]图20 (A)为图19的M部的放大图，图20 (B)为图19的N部的放大图。
[0040]图21为从图20 (A)的0-0方向表示电池卡合部的一部分、保持构件以及夹紧机构的图。
[0041]图22 (A)为图21的S-S截面的剖视图，图22 (B)为当夹紧机构为非夹紧状态时图22 (A)的T部的放大图。
[0042]图23为用于从上面说明图6所示的升降机构的图。
[0043]图24为用于说明图6所示的第一连接机构的结构的图，图24 (A)为用于从正面说明第一连接机构的图，图24 (B)为用于从图24 (A)的P-P方向说明第一连接机构的图。[0044]图25为用于说明图6所示的第二连接机构的结构的图，图25 (A)为用于从正面说明第二连接机构的图，图25 (B)为用于从图25 (A)的Q-Q方向说明第二连接机构的图。
[0045]图26为用于从正面说明将图6所示的保持构件倾斜时的状态的图。
[0046]图27为用于从正面说明图2所示的转动机构以及水平移动机构的图。
[0047]图28为用于从上面说明图2所示的转动机构以及水平移动机构的图。
[0048]图29为用于从图28的R-R方向说明转动机构以及水平移动机构的图。
[0049]图30 (A)为图28的U部的放大图，图30 (B)为图28的V部的放大图。
[0050]图31为用于说明通过图10所示的检测机构对电池的概略位置进行检测的检测方法的图。
[0051]图32为用于说明通过图10所示的检测机构对电池位置进行检测的检测方法的图。
[0052]图33为用于说明本发明的其他实施方式所涉及的检测机构的安装方法的图。
[0053]图34为用于说明通过图33所示的安装方法安装了检测机构时的效果的图。
[0054]图35 (A)为用于从正面说明本发明的其他实施方式所涉及的检测用标记的图，图35 (B)为图35 (A)的W-W截面的剖视图。
【具体实施方式】
[0055]以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0056](电池更换系统的概略结构)
[0057]图1为使用了本发明的实施方式所涉及的电池更换机器人5的电池更换系统I的立体图。图2为从另一角度表示图1的E部的立体图。在以下的说明中，将彼此正交的三个方向分别设为X方向、Y方向以及Z方向。在本实施方式中，Z方向与上下方向(铅垂方向)一致。并且，在以下的说明中，将X方向设为前后方向，将Y方向设为左右方向。
[0058]本实施方式的电池更换机器人5 (以下称“机器人5”)为用于对装设在车辆2上的电池3进行更换的机器人，且被应用在电池更换系统I中。本实施方式的车辆2为电动巴士。因此，以下将车辆2称为“巴士 2”。在巴士 2安装有容纳多个电池3的电池容纳部4。电池容纳部4以如下方式配置:如果将安装于巴士 2的一个侧面2a的罩部件(省略图示)拆下，则在侧面2a露出电池容纳部4。并且，电池容纳部4配置在巴士 2的座位的下侧。在更换电池3时，巴士 2以其前进方向与左右方向大致一致的方式停止。
[0059]为了能够对容纳于电池容纳部4的电池3进行更换，而在前后方向上使机器人5与巴士 2的侧面2a对置。该机器人5将容纳于电池容纳部4的电池3拔出以搬进省略图示的缓冲工位，并将容纳于缓冲工位的冲完电的电池3从缓冲工位搬出以插入电池容纳部4。
[0060](电池以及电池容纳部的结构)
[0061]图3为图2的F部的放大图。图4为表示电池3被容纳于图1所示的电池容纳部4的状态的主视图。图5为图4的G部的放大图。
[0062]电池容纳部4包括装设电池3的电池放置台6和左右的侧壁7，由电池放置台6和侧壁7形成电池3的容纳空间。在本实施方式的电池容纳部4中形成有多个电池3的容纳空间，并能够容纳多个电池3。并且，电池容纳部4被配置成比巴士 2的侧面2a朝向里侧凹陷，如图3所示，在电池放置台6及侧壁7与侧面2a之间的边界处，形成有台阶2b。
[0063]在电池放置台6的前表面形成有用于间接地检测电池3的位置的检测用标记8。检测用标记8分别形成在电池放置台6的左右方向上的两端侧。并且，如图3所示，检测用标记8形成为比电池放置台6的前表面突出的平板状，且形成为其宽度在上下方向上变化的大致三角形。另外，在本实施方式中，如图4所示，检测用标记8固定于平板状构件9，平板状构件9固定于电池放置台6的前表面，因此检测用标记8形成在电池放置台6的前表面。
[0064]在电池3的前表面形成有用于将电池3从电池容纳部4拔出的把手部11。在本实施方式中，在电池3的前表面的左右方向上的两端侧分别形成有把手部11。如图3所示，把手部11包括成为把手部11的左右两端的两端部Ila和将两端部Ila的顶端之间连接的前端部11b，且从上下方向观察时的形状为门状。在电池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作为与形成于后文所述的辊子32的导向槽32a卡合的卡合突起部(参照图5)。并且，电池3包括固定构件13 (参照图4)和解除构件14 (参照图3)，所述固定构件13用于将电池3固定于电池容纳部4，所述解除构件14用于解除电池3相对于电池容纳部4的固定状态。
[0065]固定构件13以分别从电池3的左右侧面突出的方式被安装于电池3。并且，固定构件13被安装于电池3的前表面侧。该固定构件13以能够朝向左右方向移动的方式被保持在电池3。并且，固定构件13被未图示的施力构件朝向左右方向上的外侧施力。在本实施方式中，利用该施力部件的施力，使固定构件13的左右的外侧端部分与形成于电池容纳部4的侧壁7的卡合孔卡合，从而将电池3固定于电池容纳部4。固定构件13在电池容纳部4中起到对电池3在前后方向上以及上下方向上进行定位的作用。
[0066]解除构件14配置在把手部11的前端部Ilb的里侧。解除构件14以能够朝向前后方向移动的方式被保持于电池3。并且，解除构件14被未图示的施力部件朝向电池3的前表面侧施力。在本实施方式中，若朝向里侧按压解除构件14，则固定构件13朝向左右方向的内侧移动，从而解除形成于电池容纳部4的侧壁7的卡合孔与固定构件13的卡合状态，并能够从电池容纳部4将电池3拔出。
[0067]另外，在电池3的背面安装有连接器，所述连接器与配置于电池容纳部4的里侧的连接器连接。并且，在电池3的背面安装有定位销，所述定位销用于在电池容纳部4中对电池3进行上下左右方向上的定位。
[0068](电池更换机器人的概略结构)
[0069]如图2所不,机器人5包括:电池插拔机构17,该电池插拔机构17将电池3从巴士 2拔出以及将电池3插入到巴士 2 ;升降机构18，该升降机构18使电池插拔机构17升降；转动机构19，该转动机构19将上下方向作为轴向使电池插拔机构17以及升降机构18转动；以及水平移动机构20，该水平移动机构20使电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19朝向左右方向移动。并且，机器人5包括用于对检测用标记8进行检测的检测机构21 (参照图10)。
[0070]电池插拔机构17包括:电池装设机构23，该电池装设机构23具有在将电池3拔出以及插入时供电池3装设的电池装设部22 ；以及电池移动机构25，该电池移动机构25具有在将电池3拔出以及插入时与电池3卡合，且在电池装设部22上使电池3移动的电池卡合部24 (参照图6)。电池装设部22以及电池卡合部24能够朝向靠近巴士 2的方向以及朝向离开巴士2的方向移动。
[0071]并且，电池插拔机构17被保持于呈大致四方筒状形成的保持构件26。保持构件26包括构成其下端侧的第一保持构件27和构成其上端侧的第二保持构件28。第一保持构件27形成为上侧开口的角槽状，第二保持构件28形成为下侧开口的角槽状。保持构件26将第一保持构件27和第二保持构件28在上下方向上组合固定在一起，从而形成为电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向的两端开口的大致四方筒状。
[0072](电池装设机构的结构)
[0073]图6为从正面表示图2所示的电池插拔机构17以及升降机构18的图。图7为从图6的H-H方向表不电池插拔机构17以及升降机构18的图。图8为用于从正面说明图6所示的电池装设机构23的图。图9为用于从侧面说明图6所示的电池装设机构23的图。图10为用于从上面说明图6所示的电池装设机构23的图。图11为图8所示的辊子32的放大剖视图。
[0074]除上文所述的电池装设部22以外，电池装设机构23还包括使电池装设部22朝向靠近巴士 2方向以及朝向离开巴士 2方向移动的装设部移动机构30。
[0075]电池装设部22形成为在上下方向上扁平的扁平块状。在电池装设部22的上表面以能够转动的方式安装有与电池3的下表面抵接的的多个辊子31、32。如图10所示，多个辊子31以规定间隔配置在电池装设部22的移动方向上，多个辊子32与辊子31相同，也以规定间隔配置在电池装设部22的移动方向上。并且，辊子31和辊子32在与电池装设部22的移动方向正交的方向上以隔开规定间隔的状态配置。
[0076]辊子31为平辊。另一方面，如图11所示，在辊子32中形成有用于将电池3朝向电池3的移动方向引导的导向槽32a。也就是说，辊子32为在外周面形成有朝向内周侧凹陷的导向槽32a的带槽辊子。导向槽32a形成为能够与形成于电池3的下表面的突起部12卡合，若在电池装设部22的规定位置装设电池3，则突起部12与导向槽32a卡合。通过突起部12与导向槽32a卡合，电池3在与电池装设部22的移动方向正交的方向上相对于电池装设部22被定位。并且，当电池3移动时，能够通过导向槽32a和突起部12抑制电池3在与电池装设部22的移动方向正交的方向上的晃动。
[0077]在装设部移动机构30中，作为用于使电池装设部22移动的结构，包括:电动机33、滚珠丝杠等螺钉构件34以及与螺钉构件34旋合的螺母构件35。并且，在装设部移动机构30中，作为用于引导电池装设部22的结构，包括呈直线状形成的导轨36以及与导轨36卡合且能够沿导轨36相对移动的导向块37。
[0078]电动机33固定于电池装设部22的后端部的上表面侧。螺钉构件34以能够旋转的方式保持在电池装设部22的下表面侧。电动机33与螺钉构件34通过带轮和传动带等连接。螺母构件35固定于第一保持构件27。并且，导轨36固定于电池装设部22的下表面侦1J,导向块37固定于第一保持构件27。因此,在本实施方式中,若电动机33旋转,则电池装设部22被导轨36以及导向块37引导并相对于第一保持构件27呈直线状移动。
[0079](电池移动机构的结构)
[0080]图12为用于从正面说明图6所示的电池移动机构25的图。图13为用于从侧面说明图6所示的电池移动机构25的图。图14为用于从侧面说明图13所示的电池卡合部24朝向离开巴士 2的方向移动时的状态的图。图15为图13的J部的放大图。图16为用于说明图15所示的卡合爪部41的结构的图。图17为图13的K部的放大图。图18为图13的L部的放大图。图19为用于从上面说明图6所示的电池移动机构25的图。图20(A)为图19的M部的放大图，图20 (B)为图19的N部的放大图。图21为从图20 (A)的0-0方向表示电池卡合部24的一部分、保持构件115以及夹紧机构116的图。图22 (A)为图21的S-S截面的剖视图，图22 (B)为夹紧机构116为非夹紧状态时的图22 (A)的T部的放大图。
[0081]除上文所述的电池卡合部24,电池移动机构25还包括:保持构件115,该保持构件115以电池卡合部24能够以上下方向作为转动的轴向进行转动的方式保持电池卡合部24 ；卡合部移动机构39，该卡合部移动机构39使电池卡合部24以及保持构件115朝向靠近巴士 2的方向以及离开巴士 2的方向移动；以及移动保持构件40,该移动保持构件40将电池卡合部24以及保持构件115保持成能够移动且以能够移动的方式保持于第二保持构件28。并且，电池移动机构25包括夹紧机构116，所述夹紧机构116阻止电池卡合部24相对于保持构件115转动。
[0082]电池卡合部24包括:钩形的卡合爪部41，该卡合爪部41与电池3的把手部11卡合；气缸42，该气缸42使卡合爪部41上下移动；以及基部43，在该基部43安装有气缸42。基部43在与电池卡合部24的移动方向和上下方向大致正交的方向上呈细长状。卡合爪部41固定于气缸42的可动侧,气缸42的固定侧固定于基部43的顶端面。在本实施方式中，两个卡合爪部41以及两个气缸42以隔开规定间隔的状态配置于基部43的顶端面，以便卡合爪部41分别与形成于电池3的两个把手部11卡合。也就是说，两个卡合爪部41以及两个气缸42以与把手部11对应的方式配置。
[0083]卡合爪部41包括固定于气缸42的固定部41a和与把手部11卡合的爪部41b。爪部41b的前表面41c包括与上下方向平行的垂直面41d和与垂直面41d的下端相连并随着朝向下侧而向后表面侧倾斜的倾斜面41e。并且，爪部41b的后表面41f包括:垂直面41g，该垂直面41g与上下方向平行；倾斜面41h，该倾斜面41h与垂直面41g的下端相连并随着朝向下侧而向前表面侧倾斜；以及垂直面41j，该垂直面41j与倾斜面41h的下端相连并与上下方向平行。垂直面41d、垂直面41g以及垂直面41j彼此之间大致平行。倾斜面41e的下端与垂直面41 j的下端相连。并且，倾斜面41e的上端与倾斜面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从上侧插入到把手部11的前端部Ila与电池3的前表面之间，并与把手部11卡合。如图16 (A)所示，在爪部41b与把手部11卡合时，爪部41b的倾斜面41g按压解除构件14，从而解除形成于电池容纳部4的侧壁7的卡合孔与固定构件13的卡合状态。因此，若爪部41b与把手部11卡合,则能够通过电池插拔机构17对电池3进行拔出和插入。
[0085]在本实施方式中，爪部41b以如下方式形成:当爪部41b完成朝向把手部11的卡合时,如图16 (B)所示，垂直面41d与解除构件14抵接，且垂直面41g与前端部Ilb抵接。并且，在本实施方式中，垂直面41d与垂直面41g之间的距离t(S卩，爪部41b的上端侧在电池卡合部24的移动方向上的厚度t)以如下方式设定:当爪部41b完成朝向把手部11的卡合时，爪部41b在解除部件14与前端部Ilb之间不产生晃动。[0086]另外，在本实施方式中，倾斜面41e以及垂直面41j以如下方式形成:当爪部41b与把手部11卡合时，如图16 (A)所示，在前端部Ilb与垂直面41j之间形成间隙。当爪部41b与把手部11卡合时，倾斜面41e与解除构件14抵接，因此,倾斜面41e因朝解除构件14的前表面侧的施力而被朝前表面侧按压，但通过以上述这样的方式形成倾斜面41e以及垂直面41 j，即使倾斜面41e被向前表面侧按压，也能够防止垂直面41 j与前端部Ilb以较大的接触压接触，其结果是，能够防止在爪部41b与把手部11卡合时卡合爪部41朝向下方的移动受到妨碍。另外，倾斜面41h起到了逐渐减小爪部41b在解除构件14与前端部Ilb之间的晃动的作用。
[0087]移动保持构件40形成为在电池卡合部24的移动方向上呈细长的长条状。并且，移动保持构件40形成为从电池卡合部24的移动方向上观察时的形状为大致H形状。
[0088]保持构件115形成为大致长方体的块状。该保持构件115固定于电池卡合部24的移动方向上的移动保持构件40的一端。如图15所示,成为电池卡合部24的转动中心的轴构件117以上下方向作为轴向固定于保持构件115。并且，在保持构件115中形成有保持部115a，所述保持部115a保持构成夹紧机构116的后文所述的卡合构件123。如图21所不，保持部115a以朝向与电池卡合部24的移动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。并且，保持部115a配置在基部43的上侧。
[0089]轴构件117配置在安装于基部43的轴承118的内周侧。本实施方式的轴承118为圆锥滚子轴承，轴承118的内圈固定在轴构件117的外周面，轴承118的外圈固定在形成于基部43的安装孔中。并且，轴承118安装在与电池卡合部24的移动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]夹紧机构116包括:气缸119，该气缸119作为安装于基部43的驱动源；轴构件121，该轴构件121通过浮动接头120与气缸119的杆连接；支承构件122，该支承构件122将轴构件121的下端侧支承为能够移动；以及卡合构件123，该卡合构件123形成有供轴构件121的顶端侧卡合的卡合孔123a。
[0091]气缸119以其杆朝向上方突出的方式固定于基部43。并且，气缸119被安装在与电池卡合部24的移动方向和上下方向大致正交的方向上偏离基部43的中心的位置。轴构件121由大致圆柱状的大径轴部121a和外径比大径轴部121a的外径小的大致圆柱状的小径轴部121b构成，且轴构件121以大径轴部121a配置在下侧、小径轴部121b配置在上侧的方式，安装在浮动接头120的上端侧。
[0092]支承构件122为带沿的呈大致圆筒状形成的滑动轴承，且固定于基部43。并且，支承构件122配置在气缸119的上侧。支承构件122的内径与轴构件121的大径轴部121a的外径大致相等。大径轴部121a配置在支承构件122的内周侧，并能够沿支承构件122的内周面朝向上下方向移动。
[0093]卡合构件123为带沿的呈大致圆筒状形成的滑动轴承。该卡合构件123固定于保持构件115的保持部115a，且配置在偏离作为电池卡合部24的转动中心的轴构件117的位置。形成于卡合构件123的内周侧的卡合孔123a由小径部123b、内径比小径部123b的内径大的中径部123c以及内径比中径部123c的内径大的大径部123d构成。卡合构件123以从下侧起依次配置小径部123b、中径部123c以及大径部123d的方式固定于保持部115a。并且，卡合构件123以其轴中心与支承构件122的轴中心大致一致的方式配置于支承构件122的上侧。
[0094]小径部123b的内径与轴构件121的大径轴部121a的外径大致相等。在大径部123d安装有由橡胶或海绵等弹性材料形成的弹性构件124。本实施方式的弹性构件124由聚氨酯橡胶形成。并且，弹性构件124形成为扁平的圆筒状。弹性构件124的内径与轴构件121的小径轴部121b的外径大致相等。
[0095]在本实施方式中，如图22 (A)所示，若气缸119的杆突出，则大径轴部121a的上端侧配置在小径部123b的内周侧。此时，由于在小径部123b的内周面与大径轴部121a的外周面之间不存在间隙，因此电池卡合部24相对于保持构件115不转动。也就是说，在本实施方式中，当气缸119的杆突出且大径轴部121a配置在小径部123b的内周侧时，夹紧机构116形成阻止电池卡合部24相对于保持构件115转动的夹紧状态。此时，小径部121b的上端侧比弹性构件124朝向上侧突出，小径轴部121b的下端侧配置在中径部123c的内周侧以及弹性构件124的内周侧。
[0096]另一方面，如图22 (B)所示，若气缸119的杆退回，则大径轴部121a离开小径部123b的内周侧且小径轴部121b配置在小径部123b的内周侧、中径部123c的内周侧以及弹性构件124的内周侧。此时，由于在小径部123b的内周面与小径轴部121b的外周面之间形成有间隙，且由于弹性构件124由弹性材料形成，因此电池卡合部24能够相对于保持构件115转动。也就是说，在本实施方式中，当气缸119的杆退回，大径轴部121a离开小径部123b的内周侧，且小径轴部121b配置在小径部123b的内周侧、中径部123c的内周侧以及弹性构件124的内周侧时，夹紧机构116形成电池卡合部24能够相对于保持构件115转动的非夹紧状态。如上文所述，弹性构件124的内径与小径轴部121b的外径大致相等，且当夹紧机构116为非夹紧状态时，电池卡合部24能够在弹性构件124的弹性变形的范围内相对于保持构件115转动。
[0097]并且，在本实施方式中，夹紧机构116通常为夹紧状态。另一方面，如后文所述，当卡合爪部41下降并与电池3的把手部11卡合，以及当电池卡合部24在电池装设部22上使电池3移动时，夹紧机构116为非夹紧状态。
[0098]在卡合部移动机构39中，作为用于使电池卡合部24、移动保持构件40以及保持构件115移动的结构，包括:电动机44，滚珠丝杠等螺钉构件45，与螺钉构件45旋合的螺母构件46，带轮47、48，以及架设于带轮47、48的传动带49。此外，在卡合部移动机构39中，作为用于对电池卡合部24、移动保持构件40以及保持构件115进行引导的结构，包括呈直线状形成的导轨50和与导轨50卡合并能够沿着导轨50相对移动的导向块51，作为用于对电池卡合部24以及保持构件115进行引导的结构，包括呈直线状形成的导轨52和与导轨52卡合并能够沿导轨52相对移动的导向块53。
[0099]电动机44固定于第二保持构件28的后端部的上表面。螺钉构件45以能够旋转的方式保持在第二保持构件28的上表面部。电动机44与螺钉构件45之间通过带轮和传动带等连接。螺母构件46固定在移动保持构件40的后端部。带轮47以能够旋转的方式保持在移动保持构件40的后端部，带轮48以能够旋转的方式保持在移动保持构件40的如端部。
[0100]传动带49通过传动带固定构件54等固定于保持构件115，且通过传动带固定构件55固定于第二保持构件28的上表面部。具体地说，传动带49通过传动带固定构件54、55固定于保持构件115以及第二保持构件28，以使得:当移动保持构件40从第二保持构件28突出、如图17所示传动带固定构件55配置于带轮47的附近时，如图15所示，传动带固定构件54配置于带轮48的附近，且当在第二保持构件28中容纳有移动保持构件40、如图14所示传动带固定构件55配置于带轮48的附近时，传动带固定构件54配置在带轮47的附近。
[0101]导轨50固定于第二保持构件28的上表面部，导向块51固定于移动保持构件40的上表面。导轨52固定于移动保持构件40的下表面,导向块53固定于保持构件115的上端侧。
[0102]在本实施方式中，若电动机44旋转，则通过螺钉构件45和螺母构件46，移动保持构件40与电池卡合部24以及保持构件115—同被导轨50以及导向块51引导，并相对于第二保持构件28呈直线状地移动。并且，若电动机44旋转，则通过带轮47、48以及传动带49，电池卡合部24以及保持构件115被导轨52以及导向块53引导，并相对于移动保持构件40呈直线状地相对移动。
[0103](电池插拔机构的概略动作)
[0104]在将电池3从巴士 2拔出时，首先，电池装设部22朝向靠近巴士 2的方向移动。其次，电池卡合部24朝向靠近巴士 2的方向移动。然后，电池卡合部24与电池3卡合。也就是说，卡合爪部41下降并与电池3的把手部11卡合。并且，在卡合爪部41开始下降的同时，夹紧机构116从夹紧状态切换到非夹紧状态，在卡合爪部41与把手部11卡合时，夹紧机构116成为非夹紧状态。
[0105]然后，电池卡合部24朝向离开巴士 2的方向移动，从而使电池3在电池装设部22上移动。此时，夹紧机构116为非夹紧状态。当电池卡合部24按规定量移动，电池3装设于电池装设部22之后，电池装设部22以及电池卡合部24同步地朝向离开巴士 2的方向移动。然后，当卡合爪部41上升并从把手部11脱离时，完成将电池3从巴士 2拔出。另外，若电池3被装设于电池装设部22，则夹紧机构116成为夹紧状态。
[0106]并且，在将电池3朝向巴士 2插入时，首先，电池装设部22以及电池卡合部24同步地朝向靠近巴士 2的方向移动。其次，电池装设部22停止，电池卡合部24朝向靠近巴士2的方向移动，从而将电池3插入巴士 2。当电池装设部22停止且电池卡合部24开始朝向靠近巴士 2的方向移动时，夹紧机构116从夹紧状态切换成非夹紧状态，当朝向巴士 2插入电池3结束，电池卡合部24停止时，夹紧机构116从非夹紧状态切换到夹紧状态。也就是说，当电池卡合部24在电池装设部22上使电池3移动时，夹紧机构116为非夹紧状态。然后，卡合爪部41上升，电池装设部22以及电池卡合部24朝向离开巴士 2的方向移动，朝向巴士 2插入电池3完成。
[0107]另外，当从巴士 2将电池3拔出时，如后文所述，通过检测机构21检测电池3的位置等。并且，如图8、图10所示，在第一保持构件27固定有定位构件56，所述定位构件56用于定位并固定从巴士 2拔出的电池3。如图10所示，在定位构件56中形成有供固定构件13卡合的卡合凹部56a。
[0108](升降机构、第一连接机构以及第二连接机构的结构)
[0109]图23为用于从上面说明图6所示的升降机构18的图。图24为用于说明图6所不的第一连接机构61的结构的图，图24 (A)为用于从正面说明第一连接机构61的图，图24(B)为用于从图24 (A)的P-P方向说明第一连接机构61的图。图25为用于说明图6所示的第二连接机构62的结构的图，图25 (A)为用于从正面说明第二连接机构62的图，图25 (B)为用于从图25 (A)的Q-Q方向说明第二连接机构62的图。图26为用于从正面说明将图6所示的保持构件26倾斜时的状态的图。
[0110]升降机构18包括第一升降机构59和第二升降机构60，所述第一升降机构59和所述第二升降机构60分别配置在与电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向和上下方向正交的方向上(以下将该方向称为“第一方向”)的两端侧。第一升降机构59通过第一连接机构61与第一保持构件27的第一方向上的一端侧连接。第二升降机构60通过第二连接机构62与第一保持构件27的第一方向上的另一端侧连接。为了使保持构件26相对于水平方向倾斜，能个别地驱动第一升降机构59和第二升降机构60。另外，保持构件26以能够相对于水平方向倾斜的方式与第一升降机构59和第二升降机构60连接。
[0111]第一升降机构59和第二升降机构60均包括:升降构件63，该升降构件63能够朝向上下方向移动；柱状构件64，该柱状构件64将升降构件63保持为能够升降；以及升降驱动机构65，该升降驱动机构65使升降构件63升降。柱状构件64在上下方向上形成为细长的柱状。如图6所示，构成第一升降机构59的柱状构件64的上端与构成第二升降机构60的柱状构件64的上端通过连接构件66连接在一起，且由两个柱状构件64与连接构件66构成门状的框架。
[0112]在升降驱动机构65中，作为用于使升降构件63升降的结构，包括电动机67、滚珠丝杠等螺钉构件68以及与螺钉构件68旋合的螺母构件69。并且，在升降驱动机构65中，作为用于引导升降构件63的结构，包括呈直线状形成的导轨70、与导轨70卡合且能够沿导轨70相对移动的导向块71。
[0113]电动机67固定于柱状构件64的上端侧。螺钉构件68以能够旋转的方式保持于柱状构件64。电动机67与螺钉构件68间通过联轴器72(参照图7)连接。螺母构件69固定于升降构件63。导轨70固定于柱状构件64的侧面。具体地说，在电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向上的柱状构件64的两侧面分别固定有导轨70。导向块71固定于升降构件63。因此，在本实施方式中，若电动机67旋转，则升降构件63被导轨70和导向块71引导，并相对于柱状构件64上下移动。
[0114]如图24所示，第一连接机构61包括:大致筒状的筒状构件73，该筒状构件73被固定在第一保持构件27的第一方向上的一端侧；轴构件74，该轴构件74贯通插入于筒状构件73的内周侧；以及轴保持构件75，该轴保持构件75固定于构成第一升降机构59的升降构件63且保持轴构件74的两端侧。轴构件74以电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向作为轴向被保持于轴保持构件75。
[0115]筒状构件73的内周面为圆筒面，轴构件74形成为细长的圆柱状。在筒状构件73的内周面与轴构件74的外周面之间配置有圆锥滚子轴承76。筒状构件73能够相对于轴构件74相对转动，且保持构件26能够以轴构件74为中心，相对于第一升降机构59的升降构件63相对转动。
[0116]如图25所示，第二连接机构62包括:轴保持构件77，该轴保持构件77固定在第一保持构件27的第一方向上的另一端侧；轴构件78，该轴构件78的两端侧被保持在轴保持构件77 ;轴保持构件79，该轴保持构件79固定于构成第二升降机构60的升降构件63 ；轴构件80，该轴构件80的两端侧被保持于轴保持构件79 ；以及连接构件81，该连接构件81形成有供轴构件78以及轴构件80分别贯通插入的两个贯通插入孔81a。轴构件78以电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向作为轴向保持于轴保持构件77，轴构件80以电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向作为轴向保持于轴保持构件79。并且，轴构件78、80从上侧起依次重叠配置。
[0117]贯通插入孔81a的内周面为圆筒面，轴构件78、80形成为细长的圆筒状。在贯通插入孔81a的内周面与轴构件78，80的外周面之间配置有圆锥滚子轴承82。连杆构件81能够相对于轴构件78、80分别相对转动，从而连杆构件81能够以轴构件80为中心相对于第二升降机构60的升降构件63相对转动且连杆构件81能够以轴构件78为中心相对于保持构件26相对转动。因此，能够进行保持构件26相对于第二升降机构60的升降构件63相对转动和朝向第一方向相对移动
[0118]在本实施方式中，当电动机67以第一升降机构59的升降构件63的移动量与第二升降机构60的升降机构63的移动量相等的方式旋转时，保持构件26保持与水平方向平行的状态升降。另一方面，若只是第一升降机构59的电动机67和第二升降机构60的电动机67中的一方旋转,或电动机67以第一升降机构59的升降构件63的移动量与第二升降机构60的升降构件63的移动量不同的方式旋转，则例如如图24所示，保持构件26相对于水平方向倾斜。
[0119](转动机构以及水平移动机构的结构)
[0120]图27为用于从正面说明图2所示的转动机构19以及水平移动机构20的图。图28为用于从上面说明图2所示的转动机构19以及水平移动机构20的图。图29为用于从图28的R-R方向说明转动机构19以及水平移动机构20的图。图30 (A)为图28的U部的放大图，图30 (B)为图28的V部的放大图。
[0121]转动机构19包括:转动构件85，该转动构件85装设有电池插拔机构17和升降机构18且能够转动；以及转动驱动机构86,该转动驱动机构86使转动构件85转动。水平移动机构20包括:滑动构件87，该滑动构件87装设有电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19且能够朝向左右方向移动；以及水平驱动机构88，该水平驱动机构88使滑动构件87移动。
[0122]转动构件85形成为大致圆板状。滑动构件87形成为以左右方向作为长度方向的大致长方形的板状。滑动构件87的左右方向的宽度比转动构件85的直径大，滑动构件87的前后方向的宽度比转动构件85的直径小。
[0123]转动构件85配置在滑动构件87的上侧。该转动构件85能够以其曲率中心为中心进行转动。在转动构件85的上表面的与电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向正交的第一方向上的两端侧，分别固定有柱状构件64的下端。
[0124]在转动驱动机构86中，作为用于使转动构件85转动的结构，包括电动机90、带轮91、92以及传动带93。并且，在转动驱动机构86中，作为用于朝向转动方向引导转动构件85的结构，包括导轨94和多个导向块95，所述多个导向块95与导轨94卡合且能够沿导轨94相对移动。
[0125]电动机90以及带轮91、92配置在左右方向上转动构件85的径向外侧。电动机90以其输出轴朝向下方的方式固定在滑动构件87的上表面侧。在电动机90的输出轴上安装有减速器，并在该减速器上固定有带轮91。带轮91为在外周面形成有齿的有齿带轮。在带轮91的前侧以及后侧分别配置有带轮92。带轮92配置在滑动构件87的上表面侧，且以能够旋转的方式支承于滑动构件87。
[0126]传动带93为在一个面形成有齿的齿形传动带。传动带93被架设在带轮91、92和转动构件85的外周面。在本实施方式中，传动带93被架设在带轮91、92和转动构件85的外周面，以使得:传动带93的形成有齿的一个面与带轮91的外周面抵接，传动带93的未形成有齿的另一个面与带轮92以及转动构件85的外周面抵接。带轮92为用于对传动带93施加张力的张紧轮。
[0127]本实施方式的转动构件85的转动范围大致为180°。因此，传动带93具有始终与转动构件85的外周面抵接的部分。在本实施方式中，传动带93的始终与转动构件85的外周面抵接部分的一部分固定于转动构件85的外周面。另外，在本实施方式中，当机器人5相对于从巴士 2拔出电池3或将电池3插入巴士 2的位置转动180°时，能够将电池3搬入缓冲工位或将电池3从缓冲工位搬出。
[0128]导轨94形成为圆环状，且导轨94固定于滑动构件87的上表面。具体地说，在从上下方向观察时，导轨94以呈圆环状形成的导轨94的曲率中心与转动构件85的曲率中心大致一致的方式，固定于滑动构件87的上表面。导向块95固定于转动构件85的下表面侧。多个导向块95被配置成以转动构件85的曲率中心为中心的圆环状。并且，多个导向块95以转动构件85的曲率中心为中心并以等角度间距配置。
[0129]在本实施方式中，若电动机90旋转，则转动构件85被导轨94以及导向块95引导并相对于滑动构件87转动。并且，若电动机90旋转，则转动构件85以其曲率中心为中心进行转动。
[0130]在水平驱动机构88中，作为用于使滑动构件87移动的结构，包括电动机97、带轮98,99以及传动带100。并且，在水平驱动机构88中，作为用于朝向左右方向引导滑动构件87的结构，包括:两根导轨101，这两根导轨101呈直线状形成；以及多个导向块102，该导向块102与导轨101卡合且能够沿导轨101相对移动。
[0131]两根导轨101在前后方向上以隔着规定间隔的状态配置。并且，导轨101固定于在左右方向上以规定的间距配置的多个支承构件103 (参照图1)的上表面。导向块102固定在滑动构件87的下表面。具体地说，在滑动构件87的下表面以在前后方向上隔着规定间隔的状态固定有两个固定构件104,并在该固定构件104各自的下表面固定有多个导向块102。固定构件104在左右方向上形成为细长的块状。多个导向块102在左右方向上以一定的间距固定在固定构件14的下表面。
[0132]电动机97以及带轮98、99位于左右方向上的转动构件85的径向外侧，且隔着转动构件85配置在电动机90以及带轮91、92的相反一侧。电动机97以其输出轴朝向前后方向的方式固定于滑动构件87的上表面侧。在电动机97的输出轴上安装有减速器，且在该减速器上固定有带轮98。带轮98为在其外周面形成有齿的有齿带轮。分别在带轮98的左下侧以及右下侧配置有带轮99。带轮99以能够旋转的方式支承于滑动构件87。
[0133]传动带100为在其一个面形成有齿的齿形传动带。传动带100的一端固定于多个支承构件103中的配置于左端的支承构件103，传动带100的另一端固定于多个支承构件103中的配置于右端的支承构件103。并且，传动带100被架设于带轮98、99。传动带100的形成有齿的一个面的一部分与带轮98的外周面卡合，且在左右方向上带轮99的外侧，传动带100的一个面朝向下侧,传动带100的另一个面朝向上侧。带轮99为用于对传动带100施加张力的张紧轮。
[0134]在本实施方式中，若电动机97旋转，则滑动构件87被导轨101以及导向块102引
导并呈直线状朝向左右方向移动。
[0135]在滑动构件87的左右方向上的两端安装有刷子106，所述刷子106用于去除积存在位于左右方向上的带轮99外侧并朝向上侧的传动带100的另一个面(未形成齿的一面)上的垃圾或沙粒等异物。具体地说，刷子106通过刷子保持构件107安装在滑动构件87的左右方向上的一端，且通过刷子保持构件108安装在滑动构件87的左右方向上的另一端。
[0136]刷子106以其刷毛与传动带100的另一个面接触的方式保持于刷子保持构件107、108，若滑动构件87朝向左右方向移动，则积存在传动带100的另一个面上的垃圾等异物被刷子106清除。本实施方式的刷子106为扁平型的刷子，如图30所示，以其厚度方向相对于左右方向稍微倾斜的方式被保持在刷子保持构件107、108。因此，在滑动构件87朝向左右方向移动时被刷子106清除的异物随着滑动构件87的移动而从传动带100的另一个面朝向前后方向的一侧落下。
[0137]另外，电池更换系统I包括对工作人员是否进入装设于滑动构件87的电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19的左右方向上的可动范围内进行检测，以使电动机97紧急停止等的检测机构(省略图示)。该检测机构为光学式传感器，该光学式传感器具有彼此相向配置的发光部和受光部。在本实施方式中，在滑动构件87的左端侧安装有发光部和受光部中的一方，在多个支承构件103中的配置于左端的支承构件103的上侧配置有发光部和受光部中的另一方，若从发光部射向受光部的光被遮掩，则在滑动构件87的左侧检测出作业人员进入了电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19的左右方向上的可动范围内。并且，在滑动构件87的右端侧安装有发光部和受光部中的一方，在多个支承构件103中的配置于右端的支承构件103的上侧配置有发光部和受光部中的另一方，若从该发光部射向受光部的光被遮掩，则在滑动构件87的右侧检测出工作人员进入了电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19的左右方向上的可动范围内。并且，发光部具有在前后方向上排列的多个发光元件，受光部具有在前后方向上排列的多个受光元件，以能够在滑动构件87的左右方向上的整个区域内检测出工作人员是否进入了电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19的左右方向上的可动范围内。另外，检测工作人员是否进入了电池插拔机构17、升降机构18以及转动机构19的左右方向上的可动范围内的检测机构也可以是摄像头。
[0138](检测机构的结构以及电池位置的检测动作)
[0139]图31为用于说明通过图10所示的检测机构21检测电池3的概略位置的检测方法的图。图32用于说明通过图10所示的检测机构21检测电池3的位置的检测方法的图。
[0140]检测机构21为激光传感器，所述激光传感器具有发出激光的发光部和接收从该发光部发出并在巴士 2的侧面2a或电池放置台6的前表面等反射的激光的受光部。如图10所示，该检测机构21安装在电池装设部22的前端侧的上表面。并且，检测机构21以发光部与受光部在水平方向上相邻的方式安装于电池装设部22。在本实施方式中，以与形成于电池放置台6的两个检测用标记8对应的方式在电池装设部22安装有两个检测机构21。具体地说，在与电池装设部22以及电池卡合部24的移动方向正交的第一方向上的电池装设部22的两端侧的上表面固定有检测机构21。并且，两个检测机构21隔着与两个检测用标记8的间隔相同的间隔固定于电池装设部22。
[0141]当反射从发光部发出的激光的反射物在规定的测定范围内时，检测机构21为导通的状态，当反射激光的反射物不在测定范围内时，检测机构21为断开的状态。并且，在检测机构21中，当检测机构21为导通的状态时，能够检测出检测机构21与反射物之间的距离。
[0142]例如，按照以下的方法利用检测机构21检测电池3的位置。首先，当需要更换电池3的巴士 2停止在规定的停止位置时，例如，电池插拔机构17在比电池容纳部4靠巴士 2的行进方向前侧的位置待机。并且，此时，如图31的实线所示，电池装设部22的前表面与巴士 2的侧面2a对置，且电池装设部22朝向离开巴士 2的方向后退。并且，例如此时，电池插拔机构17在检测用标记8与检测机构21位于大致相同高度的位置待机。
[0143]如图31的虚线所示，电池装设部22从上述这种待机状态朝向巴士 2前进，直到接收到从检测机构21的发光部发出并在巴士 2的侧面2a反射的激光的检测机构21处于导通的状态。然后，电池装设部22朝向电池容纳部4并沿左右方向移动。也就是说，滑动构件87朝向电池容纳部4移动。
[0144]当电池装设部22朝向电池容纳部4移动，如图31的双点划线所示，一方的检测机构21穿过形成于电池放置台6与侧面2a之间的边界的台阶2b时，从一方的检测机构21的发光部发出的激光在电池放置台6的前表面被反射。在本实施方式中，检测机构21的检测范围被设定成:若从检测机构21的发光部发出的激光被巴士 2的侧面2a反射时检测机构21处于导通的状态，则从检测机构21的发光部发出的激光被电池放置台6的前表面反射时检测机构21处于断开的状态。因此,若一方的检测机构21穿过台阶2b，则一方的检测机构21处于断开的状态。也就是说，通过一方的检测机构21处于断开的状态，可检测出台阶2b。并且，通过检测出台阶2b，可检测出电池放置台6的左右方向的端部，通过检测出电池放置台6的左右方向的端部，可检测出装设于电池放置台6的电池3的大致位置。
[0145]另外，当一方的检测机构21断开，电池装设部22朝向电池容纳部4并在左右方向上移动时，根据由一方或另一方的检测机构21在任意两点检测出的检测机构21与巴士 2的侧面2a之间的距离，可检测出从上下方向观察时巴士 2相对于左右方向的倾斜度。
[0146]然后，如图32 (A)所示，根据电池3的大致位置的检测结果，以两个检测用标记8分别与两个检测机构21相向的方式使电池装设部22朝向左右方向进一步移动。此时，根据上文所述的检测出的巴士 2的倾斜度的检测结果，以使电池装设部22的前表面与电池放置台6的前表面大致平行地相向的方式，调整电池插拔机构17在从上下方向观察时相对于左右方向的倾斜度。具体地说，通过使转动构件85转动，来调整电池插拔机构17的倾斜度。
[0147]然后，电池装设部22朝向电池放置台6前进，直到接收到从检测机构21的发光部发出并被检测用标记8反射的激光的检测机构21处于导通的状态。然后，如图32 (B)以及图32(C)所示，电池装设部22以从检测机构21的发光部发出的激光在左右方向上将检测用标记8横切的方式朝向左右方向移动。更为具体地说，电池装设部22朝向左右方向移动，以使得从两个检测机构21各自的发光部发出的激光分别在左右方向上将两个检测用标记8横切。另外，在本实施方式中，若电池装设部22朝向左右方向移动到从检测机构21的发光部发出的激光在左右方向上将检测用标记8横切后停止，则在左右方向上电池装设部22的中心与电池3的中心大致一致，且电池插拔机构17到达拔出电池3的大致位置。
[0148]在本实施方式中，检测机构21的检测范围被设定成:若从检测机构21的发光部发出的激光被检测用标记8反射时检测机构21处于导通的状态，则从检测机构21的发光部发出的激光被电池放置台6的前表面反射时检测机构21处于断开的状态。因此，使电池装设部22朝向左右方向移动，以便从检测机构21的发光部发出的激光在左右方向上将检测用标记8横切，利用检测机构21检测出检测用标记8，藉此，能够检测出检测用标记8的被检测出的部分(即反射激光的部分，以下称为“被检测部分”)的宽度。
[0149]另外，本实施方式的检测用标记8形成为其宽度在上下方向上变化的大致三角形。因此，能够通过对检测用标记8的被检测部分的宽度进行检测，来检测出检测用标记8的高度，并能够通过对检测用标记8的高度进行检测，来检测出形成有检测用标记8的电池放置台6的高度。在本实施方式中，通过利用检测机构21检测出检测用标记8的被检测部分的宽度来检测出电池放置台6的高度，并通过检测出电池放置台6的高度来检测出被定位装设于电池放置台6的电池3的高度。
[0150]另外，通过使电池装设部22移动以使从检测机构21的发光部发出的激光在左右方向上将检测用标识8横切，利用检测机构21检测出检测用标记8，能够检测出检测用标记8的被检测部分在左右方向上的中心位置。在本实施方式中，例如根据该中心位置检测出电池放置台6在左右方向上的位置，并通过检测电池放置台6在左右方向上的位置，检测出定位装设于电池放置台6的电池3在左右方向上的位置。
[0151]另外，能够利用检测机构21检测出检测用标记8的被检测部分的左右方向上的中心位置与检测机构21之间的距离，在本实施方式中，例如根据该中心位置与检测机构21之间的距离，来检测出电池放置台6在前后方向上的位置，并通过检测出电池放置台6在前后方向上的位置，来检测出被定位装设于电池放置台6的电池3在前后方向上的位置。
[0152]另外，通过由两个检测机构21中的一方的检测机构21检测出的电池放置台6的高度和由另一方的检测机构21检测出的电池放置台6的高度，来检测出从前后方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜度。另外，通过检测出从前后方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜度，来检测出从前后方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜度。
[0153]另外，通过由两个检测机构21中的一方的检测机构21检测出的检测机构21与检测用标记8之间的距离和由另一方的检测机构21检测出的检测机构21与检测用标记8之间的距离，来检测出从上下方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜度。另外，通过检测出从上下方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜度，来检测出从上下方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜度。
[0154]在检测出电池3在前后左右方向上的位置、电池3的高度、从前后方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜度以及从上下方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜度后，将电池插拔机构17的左右方向的位置、高度以及倾斜度调整为:电池3的下表面的突起部12与电池装设部22的辊子32的导向槽32a在左右方向上大致一致，电池3的下表面与辊子
31、32的上表面大致一致，从前后方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜度与电池插拔机构17相对于左右方向的倾斜度大致一致，且从上下方向观察时电池3相对于左右方向的倾斜度与电池插拔机构17相对于左右方向的倾斜度大致一致。[0155]具体地说，利用水平移动机构20调整电池插拔机构17的左右方向的位置，利用升降机构18调整电池插拔机构17的高度，利用转动机构19调整从上下方向观察时电池插拔机构17相对于左右方向的倾斜度。此外，通过驱动第一升降机构59和第二升降机构60中的一方，或通过改变第一升降机构59的驱动量和第二升降机构60的驱动量，来调整从前后方向观察时电池插拔机构17相对于左右方向的倾斜度。
[0156]在调整了电池插拔机构17的左右方向的位置、高度以及倾斜度后，电池装设部22以及电池卡合部24朝向前后方向移动，并将电池3从巴士 2拔出。当电池装设部22以及电池卡合部24朝向前后方向移动时，以使电池3在电池放置台6与电池装设部22之间顺利地转移且使卡合爪部41与把手部11适当地卡合的方式，根据电池3的前后方向位置的检测结果设置电池装设部22以及电池卡合部24在前后方向上的移动量。当将电池3从巴士 2拔出时，机器人5转动180°而将电池3搬入缓冲工位。此外，机器人5将充完电的电池3搬出缓冲工位，并在转动180°后将电池3插入巴士 2。
[0157]另外，从上下方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜度因电池放置台6朝向巴士 2的安装精度和巴士 2的停止精度而发生变动。此外，从前后方向观察时电池放置台6相对于左右方向的倾斜度因电池放置台6朝向巴士2的安装精度和巴士2停止时地面的状态发生变动。此外，巴士 2装设有多个电池3，且每个电池3的重量为几百公斤，因此，根据电池3的装设位置，若在更换电池3时依次从巴士 2拔出电池3，则从前后方向观察时巴士 2相对于左右方向的倾斜度会发生变动。
[0158](本实施方式的主要效果)
[0159]如以上说明，在本实施方式中，当卡合爪部41开始下降时，夹紧机构116从夹紧状态切换到非夹紧状态，当卡合爪部41与把手部11卡合时，电池卡合部24能够相对于保持构件115转动。因此,在本实施方式中，即使装设于巴士 2的电池3的前表面相对于左右方向倾斜，当使两个卡合爪部41分别与两个把手部11卡合时，也能够使电池卡合部24相对于保持构件115转动，从而使两个卡合爪部41分别与两个把手部11适当地卡合。或者，即使安装于与左右方向平行配置的电池3的前表面的把手部11相对于左右方向倾斜，当使两个卡合爪部41分别与两个把手部11卡合时，也能够使电池卡合部24相对于保持构件115转动，从而使两个卡合爪部41分别与两个把手部11适当地卡合。也就是说，在本实施方式中，即使电池3没有被精确地装设于巴士 2且把手部11没有被精确地安装在电池3的前表面，也能够使两个卡合爪部41分别与两个把手部11适当地卡合，从而将电池3从巴士 2适当地拔出，其结果是，能够对装设于巴士 2的电池3适当地进行更换。
[0160]此外，在本实施方式中，即使电池3没有被精确地装设于巴士 2，且把手部11没有被精确地安装于电池3的前表面，也能够使两个卡合爪部41分别与两个把手部11卡合，从而将电池3从巴士 2适当地拔出，因此，能够简化通过示教对机器人5进行的调整。
[0161]在本实施方式中，当电池卡合部24在电池装设部22上使电池3移动时，夹紧机构116为非夹紧状态，电池卡合部24能够相对于保持构件115转动。因此，即使装设于巴士 2的电池3的前表面相对于左右方向倾斜，或即使安装于与左右方向平行的电池3的前表面的把手部11相对于左右方向倾斜，当在电池装设部22装设电池3时，也能够使电池卡合部24相对于保持构件115转动，从而使辊子32的导向槽32a与电池3的突起部12适当地卡合。因此，在本实施方式中，即使电池3没有被精确地装设于巴士 2，且把手部11没有被精确地安装于电池3的前表面，也能够将电池3适当地装设于电池装设部22，其结果是，能够对装设于巴士 2的电池3适当地进行更换。
[0162]在本实施方式中，在电池3的前表面的左右方向的两端侧分别形成有把手部11，且以卡合爪部41分别与两个把手部11卡合的方式，使两个卡合爪部41以隔着规定间隔的状态配置在基部43的顶端面。因此，在本实施方式中，能够通过两个把手部11与卡合爪部41来防止电池3相对于电池卡合部24转动。因此，在本实施方式中，在拔出或插入电池3时，能够使电池3稳定。另一方面，在本实施方式中，两个卡合爪部41必须分别与两个把手部11卡合，因此，若装设于巴士 2的电池3的前表面相对于左右方向倾斜，或安装于与左右方向平行的电池3的前表面的把手部11相对于左右方向倾斜，则两个卡合爪部41难以分别与两个把手部11卡合，但在本实施方式中，如上文所述，在使两个卡合爪部41分别与两个把手部11卡合时，能够使电池卡合部24相对于保持构件115转动，从而使两个卡合爪部41分别与两个把手部11适当地卡合。
[0163]在本实施方式中，在辊子32形成有导向槽32a，且在电池3的下表面形成有突起部
12。因此，当在电池装设部22上使电池3移动时，能够抑制电池3在与电池3的移动方向正交的方向上晃动，从而使电池3稳定。另一方面，在本实施方式中，必须使突起部12与导向槽32a卡合，因此，若装设于巴士 2的电池3的前表面相对于左右方向倾斜，或安装在与左右方向平行的电池3的前表面的把手部11相对于左右方向倾斜，则在电池装设部22装设电池3时，难以使突起部12与导向槽32a卡合，但在本实施方式中，如上文所述，当在电池装设部22装设电池3时，能够使电池卡合部24相对于保持构件115转动，从而使辊子32的导向槽32a与电池3的突起部12适当地卡合。
[0164]在本实施方式中，能够利用夹紧机构116来阻止电池卡合部24相对于保持构件115转动。因此，在本实施方式中，除了在卡合爪部41下降而与电池3的把手部11卡合时以及电池卡合部24在电池装设部22上使电池3移动时之外，能够防止电池卡合部24相对于保持构件115晃动。
[0165]在本实施方式中，当夹紧机构116为非夹紧状态时，小径轴部121b配置在弹性构件124的内周侧，所述弹性构件124具有与小径轴部121b的外径大致相等的内径。因此，当夹紧机构116为非夹紧状态时，若不向电池卡合部24作用外力，则能够利用弹性构件124的弹力使轴构件121的轴中心与卡合孔123a的轴中心大致一致。因此，在本实施方式中，容易将夹紧机构116从大径轴部121a离开小径部123b的内周侧的非夹紧状态切换到大径轴部121a配置在小径部123b内周侧的夹紧状态。
[0166]此外，在本实施方式中，当夹紧机构116为非夹紧状态时，电池卡合部24能够在弹性构件124的弹性变形的范围内相对于保持构件115转动，因此，在夹紧机构1116为非夹紧状态时，能够防止电池卡合部24过度转动。
[0167](其他实施方式)
[0168]上述实施方式为本发明优选实施方式的一个例子，但本发明并不限定于此，在不变更本发明要点的范围内，可以进行各种变更。
[0169]在上述实施方式中，在电池3形成有两个把手部11。除此之外，例如也可如上述专利文献I中记载的电池那样，在电池3形成一个把手部11。在这种情况下，电池卡合部24只要具有一个卡合爪部41即可。另外，也可在电池3形成有三个以上的把手部11。[0170]在上述实施方式中，使电池3的把手部11与电池卡合部24的卡合爪部41卡合，从而从巴士 2拔出电池3。除此之外，例如也可利用在固定于电池3的磁铁与固定于电池卡合部24的磁铁之间产生的磁吸引力，从巴士 2拔出电池3。另外，也可利用在固定于电池3和电池卡合部24中的任意一方的磁铁与固定于电池3和电池卡合部24中的另一方的磁铁之间所产生的磁吸引力，从巴士 2拔出电池3。
[0171]在上述实施方式中，在电池装设部22的辊子32形成有导向槽32a，在电池3形成有作为与导向槽32a卡合的卡合突起部的突起部12。除此之外，例如也可在电池3形成用于将电池3朝向电池3的移动方向引导的导向槽,并在棍子32形成与该导向槽卡合的卡合突起部。另外，也可既不在辊子32形成导向槽，也不在电池3形成突起部12。在这种情况下，当电池卡合部24在电池装设部22上使电池3移动时，夹紧机构116也可为夹紧状态。另外，若在辊子32形成有导向槽32a且在电池3形成有突起部12，则电池卡合部24在电池装设部22上使电池3移动时，夹紧机构116也可为夹紧状态。
[0172]在上述实施方式中，在电池卡合部24的基部43固定有气缸119和支承构件122，在保持构件115的保持部115a固定有卡合构件123。除此之外，例如也可在保持部115a固定气缸119和支承构件122，在基部43固定卡合构件123。此外，在上述实施方式中，使轴构件121上下移动的驱动源为气缸119，但使轴构件121上下移动的驱动源既可以是液压缸，也可以是电动缸。此外，使轴构件121上下移动的驱动源既可以是旋转型电动机，也可以是直线型电动机。
[0173]在上述实施方式中，在卡合构件123的大径部123d安装有弹性构件124，但也可不在大径部123d安装弹性构件124。在这种情况下，当夹紧机构116为非夹紧状态时，电池卡合部24能够在形成于小径轴部121b的外周面与小径部123b的内周面之间的间隙的范围内相对于保持构件115转动。
[0174]在上述实施方式中，检测机构21以发光部与受光部在水平方向上相邻的方式安装于电池装设部22。除此之外，例如也可如图33所示，将检测机构21以发光部与受光部在上下方向上(铅垂方向)重叠的方式安装于电池装设部22。在检测机构21以发光部与受光部在水平方向上相邻的方式配置的情况下，例如，如图34所示，在电池放置台6的前表面与检测用标记8之间的边界处，被电池放置台6的前表面反射的激光被检测用标记8遮挡，从而产生激光无法返回到受光部的问题，但若检测机构21以发光部与受光部在上下方向上重叠的方式配置，则能够防止这种问题的产生。
[0175]在上述实施方式中，检测用标记8形成为从电池放置台6的前表面突出的平板状。除此之外,例如检测用标记8也可以是从电池放置台6的前表面凹陷的凹部。例如，如图35所示，检测用标记8也可由贯通电池放置台6的前壁的大致呈等边三角形的贯通孔6a和以封闭贯通孔6a的方式固定于电池放置台6的前壁的后表面的反射板110形成。在这种情况下，在制作电池放置台6时，能够通过冲切机进行冲切加工而在电池放置台6的前壁形成贯通孔6a，因此，与将呈平板状形成的检测用标记8固定于电池放置台6的前表面的情况相t匕，能够提高检测用标记8的位置精度。
[0176]在上述实施方式中，机器人5是用于对装设于巴士 2的电池3进行更换的机器人，但除巴士 2以外，机器人5也可以是用于更换卡车或私家车等车辆的电池3的机器人。
[0177]符号说明[0178]2 巴士 (车辆)
[0179]3 电池
[0180]5 机器人(电池更换机器人)
[0181]11 把手部
[0182]12 突起部(卡合突起部)
[0183]22 电池装设部
[0184]24 电池卡合部
[0185]32a导向槽
[0186]41 卡合爪部
[0187]115保持构件
[0188]116夹紧机构
[0189]119气缸(驱动源)
[0190]121 轴构件
[0191]121a大径轴部
[0192]121b小径轴部
[0193]123 卡合构件
[0194]123a 卡合孔
[0195]123b 小径部
[0196]123d 大径部
[0197]124弹性构件
[0198]X 前后方向
[0199]Y 左右方向
[0200]Z 上下方向
【权利要求】
1.一种电池更换机器人，用于更换装设在车辆上的电池，其特征在于，包括: 电池卡合部，该电池卡合部在从所述车辆上拔出所述电池和/或向所述车辆插入所述电池时与所述电池卡合； 保持构件，该保持构件以所述电池卡合部能够将上下方向作为转动的轴向进行转动的方式保持所述电池卡合部；以及 夹紧机构，该夹紧机构能够阻止所述电池卡合部相对于所述保持构件转动， 在所述电池卡合部与所述电池卡合时，所述夹紧机构处于使所述电池卡合部能够相对于所述保持构件转动的非夹紧状态。
2.根据权利要求1所述的电池更换机器人，其特征在于， 所述电池包括用于将所述电池从所述车辆上拔出的把手部， 所述电池卡合部包括与所述把手部卡合的钩状的卡合爪部， 在所述卡合爪部与所述把手部卡合时，所述夹紧机构处于所述非夹紧状态。
3.根据权利要求2所述的电池更换机器人，其特征在于， 当将所述车辆与所述电池更换机器人对置的方向设为前后方向，且将与前后方向和上下方大致正交的方向设为左右方向时，所述电池包括配置在左右方向上所述电池的两端侧的两个所述把手部， 所述电池卡合部包括与所述 把手部对应配置的两个所述卡合爪部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池更换机器人，其特征在于， 所述电池更换机器人包括在拔出所述电池时和/或插入所述电池时供所述电池装设的电池装设部， 所述电池卡合部在拔出所述电池时和/或插入所述电池时使所述电池在所述电池装设部上移动， 在所述电池和所述电池装设部中的任意一方形成有用于将所述电池朝向所述电池的移动方向引导的导向槽， 在所述电池和所述电池装设部中的另一方形成有与所述导向槽卡合的卡合突起部。
5.根据权利要求4所述的电池更换机器人，其特征在于， 当所述电池在所述电池装设部上移动时，所述夹紧机构处于所述非夹紧状态。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池更换机器人，其特征在于， 所述夹紧机构包括: 驱动源，该驱动源安装于所述电池卡合部和所述保持构件中的任意一方； 轴构件，该轴构件与所述驱动源连接；以及 卡合构件，该卡合构件安装于所述电池卡合部和所述保持构件中的另一方，且形成有供所述轴构件卡合的卡合孔， 所述轴构件和所述卡合构件配置在离开所述电池卡合部的转动中心的位置， 所述轴构件包括大径轴部和外径比所述大径轴部的外径小的小径轴部， 所述卡合孔包括小径部和大径部，所述小径部具有与所述大径轴部的外径大致相等的内径，所述大径部的内径比所述小径部的内径大， 在所述大径部安装有弹性构件，所述弹性构件由弹性材料形成，且所述弹性构件具有与所述小径轴部的外径大致相等的内径，当在所述小径部的内周侧配置有所述大径轴部时，所述夹紧机构处于阻止所述电池卡合部相对于所述保持构件转动的夹紧状态，当所述大径轴部离开所述小径部的内周侧且在所述小径部的内周侧以及所述弹性构件的内周侧配置有所述小径轴部时，所述夹紧机构处于所述非夹紧状态， 在所述非夹紧状态中，所述电池卡合部能够在所述弹性构件的弹性变形的范围内相对于所述保持构件转 动。
【文档编号】B60K1/04GK103596819SQ201380001447
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2012年2月20日
【发明者】矢泽隆之, 增泽佳久 申请人:日本电产三协株式会社