(57)【要約】  本発明の非接触給電装置１は、固定部２に設けられた非接触給電用素子４１および高周波電源回路５と、可動部３に設けられた非接触受電用素子６および可動部３上の電力負荷Ｌに給電する受電回路７とを備え、可動部３に設けられて非接触受電用素子６に電気接続された非接触送信用素子（６と一体）と、固定部２に設けられて非接触送信用素子に離隔対向して非接触で電力負荷Ｌの稼動状況に関する電気信号を受信する非接触受信用素子４２と、固定部２に設けられて非接触受信用素子４２からの電気信号Ｓｇｎｌに基づいて電力負荷Ｌの稼動状況を検出する検出回路８とをさらに備える。これにより、可動部３上の電力負荷Ｌの稼動安定性を高めつつ可動部３側の電気回路を簡略化し、可動部３を小形軽量化して給電電力の削減や装置コストの低減に資することができる。
2014038018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に設けられた非接触給電用素子と、
前記非接触給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源回路と、
前記固定部に移動可能に装架された可動部に設けられ、前記非接触給電用素子に離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る非接触受電用素子と、
前記非接触受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記可動部上の電力負荷に給電する受電回路とを備える非接触給電装置であって、
前記可動部に設けられて前記非接触受電用素子に電気接続された非接触送信用素子と、
前記固定部に設けられ、前記非接触送信用素子に離隔対向して非接触で前記電力負荷の稼動状況に関する電気信号を受信する非接触受信用素子と、
前記固定部に設けられて前記非接触受信用素子に電気接続され、前記電気信号に基づいて前記電力負荷の稼動状況を検出する検出回路と、をさらに備える非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１において、前記非接触給電用素子、前記非接触受電用素子、前記非接触送信用素子、および前記非接触受信用素子は、それぞれ電極板である非接触給電装置。
【請求項３】
請求項２において、前記非接触受電用素子および前記非接触送信用素子は、一体化された可動部側電極板である非接触給電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、前記検出回路は、検出した前記電力負荷の稼動状況に基づいて、前記高周波電源回路の出力電圧を調整する非接触給電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、前記非接触給電用素子、前記非接触受電用素子、前記高周波電源回路、および前記受電回路により、前記高周波電源回路の出力周波数に対する直列共振回路が構成されている非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、前記可動部は、基板に部品を実装する部品実装機に装備され、かつ部品実装動作を行う実装ヘッドをさらに備える非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部上の電力負荷に固定部から非接触で給電する非接触給電装置に関し、より詳細には、固定部側で電力負荷の稼動状況を検出する非接触給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の部品が実装された基板を生産する基板用作業機器として、はんだ印刷機、部品実装機、リフロー機、基板検査機などがあり、これらを基板搬送装置で連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。これらの基板用作業機器の多くは基板の上方を移動して所定の作業を行う可動部を備えており、可動部を駆動する一手段としてリニアモータ装置を用いることができる。リニアモータ装置は、移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルを有する電機子を含んで構成された可動部とを備えるのが一般的である。リニアモータ装置を始めとする可動部上の電力負荷に給電するために、従来から変形可能な給電用ケーブルが用いられてきた。また、近年では、給電用ケーブルによる荷搬重量の増加や金属疲労による断線のリスクなどの弊害を解消するために、非接触給電装置の適用も提案されている。【０００３】
非接触給電装置の方式として、従来からコイルを用いた電磁誘導方式が多用されてきたが、最近では対向する電極板によりコンデンサを構成した静電結合方式も用いられるようになってきており、他に磁界共鳴方式なども検討されている。いずれの方式においても、給電効率の向上が重要であり、非接触給電回路の全体を直列共振回路として大電流を流す技術や、給電点でインピーダンス整合を図る技術などが提案されている。また、非接触給電装置では、可動部上の電力負荷を安定的に稼働させるために、固定部側の高周波電源回路の出力電圧を可変に調整する場合が多い。【０００４】
この種の非接触給電装置の技術例が特許文献１に開示されている。特許文献１のワイヤレス給電システムは、電磁共鳴方式（磁界共鳴方式）の非接触給電装置を主な対象として、給電点におけるインピーダンス整合を図ることを要旨としている。特許文献１の請求項１には、給電装置に電力生成部、送電素子、給電側のインピーダンス検出部、インピーダンス可変勢合部、インピーダンス特性記憶部、および制御部を有する態様が示され、給電側の出力インピーダンスを可変に調整できるようになっている。また、請求項８には、受電装置に類似の構成を有して、受電側の入力インピーダンスを可変に調整する態様が示されている。さらに、請求項１５および１６には、通信部を有して給電装置と受電装置との間でインピーダンス制御情報を送受信する態様が示されている。これにより、双方のインピーダンス調整を行って電力損失を低減でき、回路規模およびコストの増大を抑止できる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２３７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のシステムでは、比較的長い距離で磁界共鳴方式により非接触給電するために、インピーダンス整合が必要になっている。しかしながら、比較的短い距離で静電結合方式や電磁誘導方式により非接触給電する場合には、直列共振回路により給電効率を高めるのが一般的であり、特許文献１のシステムを適用すると装置構成が過剰でコストが割高になってしまう。【０００７】
一方、静電結合方式や電磁誘導方式では、電力負荷の稼動状況に依存して給電効率が変化する。したがって、電力負荷の稼動状況や実際に送給されている給電電力などを検出し、これらに対応して給電側の高周波電源回路の出力電圧を可変に制御することが好ましい。しかしながら、受電側に検出回路および特許文献１に類似した通信部を設けると、その分だけ受電側の構成が複雑化し、重厚長大化する。ここで、受電側は可動部に設けられるのが一般的であるので、可動部の重量化および大形化は給電電力の削減や装置コストの低減などに大きな妨げとなる。【０００８】
また、電力負荷の稼動状況や実際に送給されている給電電力を検出しなければ  非接触給電の状況が不明となるため、可動部上の電力負荷の稼動安定性が低下したり、動作速度が低下したりするおそれが生じる。【０００９】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、非接触給電の対象となる可動部上の電力負荷の稼動状況を固定部側で検出することにより、電力負荷の稼動安定性を高めつつ可動部側の電気回路を簡略化し、可動部を小形軽量化して給電電力の削減や装置コストの低減に資する非接触給電装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する請求項１に係る非接触給電装置の発明は、固定部に設けられた非接触給電用素子と、前記非接触給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源回路と、前記固定部に移動可能に装架された可動部に設けられ、前記非接触給電用素子に離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る非接触受電用素子と、前記非接触受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記可動部上の電力負荷に給電する受電回路とを備える非接触給電装置であって、前記可動部に設けられて前記非接触受電用素子に電気接続された非接触送信用素子と、前記固定部に設けられ、前記非接触送信用素子に離隔対向して非接触で前記電力負荷の稼動状況に関する電気信号を受信する非接触受信用素子と、前記固定部に設けられて前記非接触受信用素子に電気接続され、前記電気信号に基づいて前記電力負荷の稼動状況を検出する検出回路と、をさらに備える。【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記非接触給電用素子、前記非接触受電用素子、前記非接触送信用素子、および前記非接触受信用素子は、それぞれ電極板である。【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記非接触受電用素子および前記非接触送信用素子は、一体化された可動部側電極板である。【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記検出回路は、検出した前記電力負荷の稼動状況に基づいて、前記高周波電源回路の出力電圧を調整する。【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記非接触給電用素子、前記非接触受電用素子、前記高周波電源回路、および前記受電回路により、前記高周波電源回路の出力周波数に対する直列共振回路が構成されている。【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記可動部は、基板に部品を実装する部品実装機に装備され、かつ部品実装動作を行う実装ヘッドをさらに備える。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る非接触給電装置の発明では、電力負荷の稼動状況に関する電気信号が可動部側の非接触送信用素子から固定部側の非接触受信用素子に非接触で送信され、固定部側の検出回路で検出される。したがって、可動部側に検出回路および通信回路を設ける構成と比較して可動部側の電気回路を簡略化でき、可動部を小形軽量化して給電電力の削減や装置コストの低減に資することができる。【００１７】
請求項２に係る発明では、各素子がそれぞれ電極板とされており、電力負荷の稼動状況に関する電気信号を静電結合方式で可動部から固定部に送信できる。したがって、可動部では、従来構成に非接触送信用の電極板を追加するだけでよく、検出回路および通信回路を追加する場合と比較して電気回路を顕著に簡略化できる。【００１８】
請求項３に係る発明では、可動部側の非接触受電用素子および非接触送信用素子が一体化されており、部品点数が削減されて装置コストの低減に大きく寄与できる。【００１９】
請求項４に係る発明では、検出回路は電力負荷の稼動状況に基づいて高周波電源回路の出力電圧を調整するので非接触給電の状況が安定し、可動部上の電力負荷に十分な電力が供給されて稼動状況の安定性が高められる。【００２０】
請求項５に係る発明では、直列共振回路を用い大きな電流を流して給電することができるので、非接触給電であっても大きな給電電力を確保できる。【００２１】
請求項６に係る発明では、可動部は部品実装機に装備され、かつ部品実装動作を行う実装ヘッドをさらに備える。本発明の非接触給電装置は、部品実装機に装備することができ、実装ヘッドを有する可動部を小形軽量化できる。これにより、可動部の所要電力が小さくなって非接触給電する給電電力を削減でき、かつ、部品実装機の装置コストの低減に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の非接触給電装置を適用できる部品実装機の全体構成を示した斜視図である。
【図２】第１実施形態の非接触給電装置を模式的に説明する構成図である。
【図３】第１実施形態で構成される送電用コンデンサおよび受信用コンデンサを説明する図である。
【図４】第１実施形態の非接触給電装置の等価回路図である。
【図５】第１実施形態の非接触給電装置の共振周波数における等価回路図である。
【図６】第２実施形態の非接触給電装置を模式的に説明する構成図である。
【図７】第３実施形態の非接触給電装置を概念的に説明する構成図である。
【図８】従来技術を用いた非接触給電装置を概念的に例示説明する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の非接触給電装置を適用できる部品実装機１０について、図１を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態の非接触給電装置１を適用できる部品実装機１０の全体構成を示した斜視図である。部品実装機１０は、基板に多数の部品を実装する装置であり、２セットの同一構造の部品実装ユニットが概ね左右対称に配置されて構成されている。ここでは、図１の右手前側のカバーを取り外した状態の部品実装ユニットを例にして説明する。なお、図中の左奥側から右手前側に向かう部品実装機１０の幅方向をX軸方向とし、部品実装機１０の長手方向をＹ軸方向とする。
【００２４】
部品実装機１０は、基板搬送装置１１０、部品供給装置１２０、２つの部品移載装置１３０、１４０などが基台１９０に組み付けられて構成されている。基板搬送装置１１０は、部品実装機１０の長手方向の中央付近をＸ軸方向に横断するように配設されている。基板搬送装置１１０は、図略の搬送コンベアを有しており、基板をＸ軸方向に搬送する。また、基板搬送装置１１０は、図略のクランプ装置を有しており、基板を所定の実装作業位置に固定および保持する。部品供給装置１２０は、部品実装機１０の長手方向の前部（図１の左前側）に設けられている。部品供給装置１２０は、複数のカセット式フィーダ１２１を有し、各フィーダ１２１にセットされたキャリアテープから２つの部品移載装置１３０、１４０に連続的に部品を供給するようになっている。
【００２５】
２つの部品移載装置１３０、１４０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの装置である。２つの部品移載装置１３０、１４０は、部品実装機１０の長手方向の前側および後側に、相互に対向するように配設されている。各部品移載装置１３０、１４０は、Ｙ軸方向の移動のためのリニアモータ装置１５０を有している。
リニアモータ装置１５０は、２つの部品移載装置１３０、１４０に共通な軌道部材１５１および補助レール１５５と、２つの部品移載装置１３０、１４０ごとの可動部３で構成されている。軌道部材１５１は、可動部３を挟んで両側に平行配置され、移動方向となるＹ軸方向に延在している。軌道部材１５１の向かい合う内側側面には、Ｙ軸方向に沿って複数の磁石１５２が列設されている。可動部３は、軌道部材１５１に移動可能に装架されている。
【００２６】
可動部３は、可動本体部１６０、Ｘ軸レール１６１、および実装ヘッド１７０などで構成されている。可動本体部１６０は、Ｙ軸方向に延在しており、その両側面には軌道部材１５１の磁石１５２に対向して推進力を発生する電機子が配設されている。Ｘ軸レール１６１は、可動本体部１６０からＸ軸方向に延在している。Ｘ軸レール１６１は、一端１６２が可動本体部１６０に結合され、他端１６３が補助レール１５５に移動可能に装架されており、可動本体部１６０と一体的にＹ軸方向に移動するようになっている。
【００２７】
部品実装ヘッド１７０は、X軸レール１６１に装架され、X軸方向に移動するようになっている。部品実装ヘッド１７０の下端には図略の吸着ノズルが設けられている。吸着ノズルは、負圧を利用して部品供給装置１２０から部品を吸着採取し、実装作業位置の基板へ実装する。Ｘ軸レール１６１上に設けられた図略のボールねじ送り機構は、ボールねじを回転駆動するX軸モータを有しており、部品実装ヘッド１７０をＸ軸方向に駆動する。部品実装ヘッド１７０を動作させるために可動部３に装備された複数の電装品は、本発明の電力負荷Ｌに相当する。なお、リニアモータ装置１５０の電機子も電力負荷Ｌに含まれている。
【００２８】
部品実装機１０は、他に、オペレータと情報を交換するための表示設定装置１８０および、基板や部品を撮像する図略のカメラなどを備えている。
【００２９】
次に、本発明の第１実施形態の非接触給電装置１について、図２〜図５を参考にして説明する。図２は、第１実施形態の非接触給電装置１を模式的に説明する構成図である。図２の下側の固定部２は、実際には前述した基台１９０や軌道部材１５１などで構成され、この図では厚板状に簡略化して示されており、紙面表裏方向に延在する。上側の可動部３も、実際の形状と異なってこの図では厚板状に簡略化されて示されており、紙面表裏方向に移動する。非接触給電装置１は、白抜き矢印ＲＳに示されるように、固定部２からリニアモータ装置１５０の可動部３上の電力負荷Ｌに静電結合方式で非接触給電する装置である。非接触給電装置１は、給電用電極板４１、受信用電極板４２、高周波電源回路５、可動部側電極板６、受電回路７、および検出回路８などで構成されている。
【００３０】
２個の給電用電極板４１は、本発明の非接触給電用素子に相当し、金属材料で薄板の細長い帯状に形成されている。２個の給電用電極板４１は、帯状の長辺が可動部３の移動方向（紙面の表裏方向）に延在するように固定部２の上面に水平に設けられ、相互に離隔しつつ平行している。給電用電極板４１の短辺の長さＬ１は、送給すべき給電電力の大きさに応じて適宜設計されている。高周波電源回路５は、固定部２に配設されており、電源線５１により２個の給電用電極板４１に電気接続され、高周波電力を給電する。高周波電源回路５の出力周波数ｆは１００ｋＨｚ〜ＭＨｚ帯を例示でき、出力電圧Ｖｓは調整可能であり、出力電圧波形として正弦波や矩形波などを例示できる。
【００３１】
２個の受信用電極板４２は、本発明の非接触受信用素子に相当し、金属材料で薄板の細長い帯状に形成されている。図２に示されるように、２個の受信用電極板４２は、帯状の長辺が可動部３の移動方向（紙面の表裏方向）に延在するように、２個の給電用電極板４１を挟む両外側に離隔しつつ平行して固定部２に設けられている。受信用電極板４２の短辺の長さＬ２は、給電用電極板４１の短辺の長さＬ１よりも小さく、例えば、長さＬ１の１０％程度とすることができる。２個の受信用電極板４２はそれぞれ、信号線８１により検出回路８に電気接続されている。
【００３２】
２個の可動部側電極板６は、本発明の非接触受電用素子および非接触送信用素子を一体化した部材に相当し、金属材料で薄板状の矩形に形成され、可動部３の底面に水平に設けられている。可動部側電極板６は、移動方向と直角な短辺の長さＬ６が固定部２側の１組の給電用電極板４１および受信用電極板４２の短辺のＬ１、Ｌ２の合算値よりも大きく（Ｌ６＞Ｌ１＋Ｌ２）、両者４１、４２と離隔距離ｄを隔てて平行に対向配置されている。したがって、図３に示されるように、平行板状の２つのコンデンサＣ１、Ｃ２が構成される。図３は、第１実施形態で構成される送電用コンデンサＣ１および受信用コンデンサＣ２を説明する図である。
【００３３】
給電用電極板４１と可動部側電極板６とで構成される給電用コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１は、端部の影響を考慮しない公式により、Ｃ１＝ε・Ｓ１／ｄ、で求められる。同様に、受信用電極板４２と可動部側電極板６とで構成される受信用コンデンサＣ２の静電容量Ｃ２は、Ｃ２＝ε・Ｓ２／ｄ、で求められる。なお、面積Ｓ１は給電用電極板４１と可動部側電極板６との対向面積、面積Ｓ２は受信用電極板４２と可動部側電極板６との対向面積、εは電極板間の媒質（空気）の誘電率である。また、給電用電極板４１と受信用電極板４２との間には対向する面積がないので、両者４１、４２の間に構成されるコンデンサの静電容量は極めて小さく、ほとんど無視できる。
【００３４】
図２に戻り、可動部側電極板６はそれぞれ、出力線７１により受電回路７の入力側に電気接続されている。受電回路７は、可動部３上に設けられており、その出力側は給電線７２により電力負荷Ｌに電気接続されている。受電回路７は、可動部側電極板６が給電用電極板４１から受け取った高周波電力を変換して、電力負荷Ｌに給電するものである。受電回路７は、電力負荷Ｌの駆動に必要な直流電力または所定周波数の交流電力を生成する。本第１実施形態において、受電回路７は、４個の整流ダイオードをブリッジ接続した全波整流回路と、インダクタンスＬＬおよびコンデンサＣＬからなる平滑回路で構成されており、直流電力を電力負荷Ｌに給電する。受電回路７は、他にインバータ回路などで構成することもできる。
【００３５】
検出回路８は、固定部２に設けられており、信号線８１により受信用電極板４２に電気接続されている。検出回路８は、受信用電極板４２が可動部側電極板６から受信した電気信号Ｓｇｎｌに基づいて電力負荷Ｌの稼動状況を検出する。
【００３６】
次に、上述のように構成された第１実施形態の非接触給電装置１の回路構成について、等価回路を用いて説明する。図４は、第１実施形態の非接触給電装置１の等価回路図である。さらに、図５は、第１実施形態の非接触給電装置１の共振周波数ｆにおける等価回路図である。図４および図５で、電源線５１、出力線７１、給電線７２、および信号線８１の導体抵抗、浮遊インダクタンス、および浮遊容量は省略されている。
【００３７】
図４に示されるように、合計６個の電極板４１、４２、６は、４個のコンデンサＣ１、Ｃ２に等価的に置き換えられる。高周波電源回路５は、理想的な高周波電圧源５１、２つの内部抵抗Ｒ１、Ｒ２、および２つの内部インダクタンスＬ１、Ｌ２が直列接続された回路に等価的に置き換えられる。受電回路７は、全波整流回路を省略して考えることができるので、平滑回路のインダクタンスＬＬおよびコンデンサＣＬに等価的に置き換えられる。また、電力負荷Ｌは負荷抵抗ＲＬに置き換えられ、検出回路８は検出抵抗Ｒｄに置き換えられる。ただし、検出抵抗Ｒｄは、負荷抵抗ＲＬに対してほぼ無視できる程度に大きく設定されている（Ｒｄ≫ＲＬ）。
【００３８】
ここで、第１実施形態では、給電用電極板４１、可動部側電極板６、高周波電源回路５、および受電回路７により、高周波電源回路５の出力周波数ｆに対する直列共振回路が構成されている。つまり、出力周波数ｆが共振周波数ｆとなって共振電流Ｉが流れ、給電用電極板４１から可動部側電極板６へと非接触給電が行われる。このとき、給電用コンデンサＣ１、高周波電源回路５の内部インダクタンスＬ１、Ｌ２、ならびに平滑回路のインダクタンスＬＬおよびコンデンサＣＬから求められるインピーダンスの虚数部はゼロになり、図５に示されるようにこれらの素子を省略して考えることができる。一方、受信用コンデンサＣ２は直列共振には関与しないので、共振周波数ｆにおいて虚数インピーダンスＺｄ＝１／（ｊ２πｆ・Ｃ２）を有する。ただしｊは虚数単位である。
【００３９】
図５で、高周波電源回路５の出力電圧Ｖｓであり、可動部側電極板６に発生する受電電圧Ｖｒは、負荷抵抗ＲＬに対して検出抵抗Ｒｄをほぼ無視できるので、抵抗分圧を求める次式（Ａ）によって計算できる。
Ｖｒ≒Ｖｓ×ＲＬ／（ＲＬ＋Ｒ１＋Ｒ２）………（Ａ）
さらに、検出回路８の検出抵抗Ｒｄの両端間で検出される検出電圧Ｖｄは、抵抗分圧を求める次式（Ｂ）によって計算できる。
Ｖｄ＝Ｖｒ×Ｒｄ／（Ｒｄ＋２・Ｚｄ）………（Ｂ）
式（Ｂ）は、出力周波数ｆが一定のとき、受電電圧Ｖｒに対する検出電圧Ｖｄの比率が一定であることを示している。
【００４０】
ここで、電力負荷Ｌの稼動状況が変動した場合を考える。電力負荷Ｌが重くなって負荷抵抗ＲＬが減少すると、式（Ａ）の受電電圧Ｖｒは減少する。逆に、電力負荷Ｌが軽くなって負荷抵抗ＲＬが増加すると、受電電圧Ｖｒは増加する。したがって、受電電圧Ｖｒは、電力負荷Ｌの稼動状況に関する本発明の電気信号になっている。なお、電力負荷Ｌの種類によっては単純な負荷抵抗ＲＬに置き換えられず、虚数インピーダンスを含めて考えなければならない場合も有るが、電力負荷Ｌの稼動状況に応じて受電電圧Ｖｒが変化することに変わりはなく、受電電圧Ｖｒは本発明の電気信号になっている。
【００４１】
一方、非接触受電用素子４２が受信して検出回路８で検出される検出電圧Ｖｄは、受電電圧Ｖｒに一定の比率を乗じた値となる。したがって、検出電圧Ｖｄも電力負荷Ｌの稼動状況に関する電気信号Ｓｇｎｌとなる。
【００４２】
この電気信号Ｓｇｎｌに基づいて、検出回路８は、電力負荷Ｌの稼動状況を検出し、高周波電源回路５の出力電圧Ｖｓを調整する。具体的に、検出回路８は、検出電圧Ｖｄが減少したときには出力電圧Ｖｓを増加させる制御信号Ｃｔｌを高周波電源回路５に送り、検出電圧Ｖｄが増加したときには出力電圧Ｖｓを減少させる制御信号Ｃｔｌを送る（図２参照）。高周波電源回路５は、制御信号Ｃｔｌに応じて出力電圧Ｖｓを昇降圧調整する。以上説明したフィードバック制御により、可動部３の受電電圧Ｖｒが概ね一定に保たれる。
【００４３】
第１実施形態の非接触給電装置１によれば、電力負荷Ｌの稼動状況に関する電気信号Ｓｇｎｌ（受電電圧Ｖｒ）が可動部３側の可動部側電極板６から固定部２側の受信用電極板４２に非接触で送信され、固定部２側の検出回路８で検出される。したがって、可動部３側に検出回路および通信回路を設ける構成と比較して可動部３側の電気回路を簡略化でき、可動部３を小形軽量化して、給電電力の削減や部品実装機１０の装置コストの低減に資することができる。
【００４４】
また、可動部３では、従来構成と比較して可動部側電極板６を大きくするだけでよいので部品点数が増加せず、装置コストの低減に大きく寄与できる。さらに、直列共振回路を用いて大きな給電電力を確保するとともに、電力負荷Ｌの稼動状況に基づいて高周波電源回路５の出力電圧Ｖｓを調整するので受電電圧Ｖｒが安定し、可動部３上の電力負荷Ｌに十分な電力が供給されて稼動状況の安定性が高められる。
【００４５】
次に、電極板の構成及び配置を変更した第２実施形態の非接触給電装置１Ａについて、図６を参考にして説明する。図６は、第２実施形態の非接触給電装置１Ａを模式的に説明する構成図である。図２に示される固定部２Ａは紙面表裏方向に延在し、可動部３Ａは紙面表裏方向に移動する。また、白抜き矢印ＲＳに示されるように、固定部２Ａから可動部３Ａへと非接触給電が行われる。第２実施形態では、可動部側電極板６に代えて、別体の受電用電極板６１および送信用電極板６２を用いる。
【００４６】
図６に示されるように、第２実施形態では、固定部２Ａは、厚板状の底面部２１、および底面部２１の両方の側縁から上向きに延在する側面部２２が一体となって形成されている。そして、底面部２１が可動部３Ａの底面３１と離隔対向し、両方の側面部２２が可動部３Ａの両方の側面３２と離隔対向している。
【００４７】
２個の給電用電極板４１Ａは、金属材料で薄板の細長い帯状に形成されている。２個の給電用電極板４１Ａは、帯状の長辺が可動部３Ａの移動方向（紙面の表裏方向）に延在するように固定部２Ａの上面に水平に設けられ、相互に離隔しつつ平行している。２個の給電用電極板４１Ａはそれぞれ、電源線５１により高周波電源回路５に電気接続されている。２個の受信用電極板４２Ａは、金属材料で薄板の細長い帯状に形成されている。２個の受信用電極板４２は、帯状の長辺が可動部３の移動方向（紙面の表裏方向）に延在するように、固定部２Ａの側面部２２の内面上部に垂直に設けられている。２個の受信用電極板４２Ａはそれぞれ、信号線８１により検出回路８に電気接続されている。
【００４８】
２個の受電用電極板６１は、本発明の非接触受電用素子に相当し、金属材料で薄板状の矩形に形成され、可動部３Ａの底面に水平に設けられている。受電用電極板６１は、給電用電極板４１Ａと離隔距離ｄ１を隔てて平行に正対配置されている。したがって、給電用電極板４１Ａおよび受電用電極板６１により、平行板状の給電用コンデンサＣ１が構成される。受電用電極板６１はそれぞれ、出力線７１により受電回路７に電気接続されている。
【００４９】
２個の送信用電極板６２は、本発明の非接触送信用素子に相当し、金属材料で薄板状の矩形に形成され、可動部３Ａの両方の側面３２のほぼ全高さにわたり垂直に設けられている。送信用電極板６２は、受信用電極板４２Ａと離隔距離ｄ２を隔てて平行に正対配置されている。したがって、送信用電極板６２および受信用電極板４２Ａにより、平行板状の受信用コンデンサＣ２が構成される。送信用電極板６２はそれぞれ、短絡線７３により受電用電極板６１に一対一で電気接続されている。
【００５０】
第２実施形態において、上述した以外の部分の構成および機能は第１実施形態と同様であり、図６に同一の符号を付して説明は省略する。また、第２実施形態における等価回路も図３および図４を用いて説明した第１実施形と同様になり、作用および効果も第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００５１】
次に、電磁結合方式を用いた第３実施形態の非接触給電装置１Ｂについて、図７を参考にして説明する。図７は、第３実施形態の非接触給電装置１Ｂを概念的に説明する構成図である。図７の左側には固定部側の回路が示され、右側には可動部側の回路が示されている。また、また、白抜き矢印ＲＳに示されるように、固定部から可動部へと非接触給電が行われる。第３実施形態では、電極板に代えてコイルを用いる。
【００５２】
図７に示されるように、第３実施形態では、固定部に給電用コイル４５、受信用コイル４６、高周波電源回路５、および検出回路８が設けられている。給電用コイル４５は、非接触給電用素子に相当し、高周波電源回路５に電気接続されて高周波電力が給電される。受信用コイル４６は、非接触受信用素子に相当し、給電用コイル４５よりも小形である。受信用コイル４６は、検出回路８に電気接続され、後述する可動部側コイル６５から非接触で受け取った電気信号を送出する。
【００５３】
一方、可動部に可動部側コイル６５、受電回路７、および電力負荷Ｌが設けられている。可動部側コイル６５は、非接触受電用素子および非接触送信用素子を一体化した部材に相当する。可動部側コイル６５は、固定部側の給電用コイル４５および受信用コイル４６に離隔して対向配置され、両者４５、４６に対して良好に電磁結合している。可動部側コイル６５は、受電回路７の入力側に電気接続され、受電回路７の出力側は電力負荷Ｌに電気接続されている。給電用コイル４５と可動部側コイル６５との間には、大きな相互誘導係数が存在して非接触給電が可能になっており、電力負荷Ｌへの給電が行われる。
【００５４】
一方、可動部側コイル６５と受信用コイル４６との間にも比較的大きな相互誘導係数が存在しており、可動部から固定部へ電気信号Ｓｇｎｌを送信できるようになっている。等価回路を用いた詳細な説明は省略するが、第３実施形態における電気信号は、可動部側コイル６５に発生する誘起電圧であり、この誘起電圧は電力負荷Ｌの稼動状況の変動に応じて変化する。また、この電気信号に比例した電気信号Ｓｇｎｌが受信用コイル４６で検出され、検出回路８に送出される。検出回路８は、電気信号Ｓｇｎｌに応じて、出力電圧を調整する制御信号Ｃｔｌを高周波電源回路５に送る。
【００５５】
次に、第３実施形態の非接触給電装置１Ｂの効果について、従来技術と比較して説明する。図８は、従来技術の非接触給電装置９を概念的に例示説明する構成図である。図８の左側には固定部側の回路が示され、右側には可動部側の回路が示されている。また、白抜き矢印ＲＳに示されるように、固定部から可動部へと非接触給電が行われる。
【００５６】
図８に示されるように、従来技術では、固定部に給電用コイル４７が設けられ、可動部に受電用コイル６７が設けられて、両コイル４７、６７の間で非接触給電が行われるようになっている。電力負荷Ｌの稼動状況に関する電気信号は、可動部側に設けられた検出回路８Ｘで検出される。そして、可動部側に送信回路９１、固定部側に受信回路９２が設けられ、通信により電気信号が固定部へと伝送される。
【００５７】
図７を図８と比較すれば明らかなように、第３実施形態では、可動部側の検出回路８Ｘおよび送信回路９１をなくして電気回路を簡略化でき、可動部を小形軽量化して給電電力の削減や装置コストの低減に資することができる。
【００５８】
なお、本発明では、固定部から可動部への給電と可動部から固定部への電気信号の送信とに、静電結合方式および電磁誘導方式を組み合わせることもできる。例えば、非接触給電素子および非接触受電素子を電極板として静電結合方式で給電し、非接触送信素子および非接触受信素子をコイルとして電磁誘導方式で電気信号を送信することができる。また、逆に、電磁誘導方式で給電し、静電結合方式で電気信号を送信するようにしてもよい。さらに、磁界共鳴方式などの他の非接触給電方式と組み合わせて実施することもできる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の非接触給電装置は、部品実装機に利用でき、基板検査機など他の基板用作業機器にも利用することができる。さらに、本発明の非接触給電装置は、リニアモータ装置以外の駆動手段、例えばボールねじ送り機構により可動部を駆動する様々な機器に利用することも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１、１Ａ、１Ｂ：非接触給電装置
２、２Ａ：固定部    ３、３Ａ：可動部
４１、４１Ａ：給電用電極板（非接触給電用素子）
４２、４２Ａ：受信用電極板（非接触受信用素子）
４５：給電用コイル（非接触給電用素子）
４６：受信用コイル（非接触受信用素子）
５：高周波電源回路    ５１：高周波電圧源
６：可動部側電極板
６１：受電用電極板（非接触受電用素子）
６２：送信用電極板（非接触送信用素子）
６５：可動部側コイル
７：受電回路    ８：検出回路
９：従来技術の非接触給電装置
１０：部品実装機
１１０：基板搬送装置    １２０：部品供給装置
１３０、１４０：部品移載装置    １５０：リニアモータ装置
１６０：可動本体部    １６１：Ｘ軸レール    １７０：実装ヘッド
１８０：表示設定装置    １９０：基台
Ｌ：電力負荷    ＲＬ：負荷抵抗    Ｒｄ：検出抵抗
Ｖｓ：出力電圧    Ｖｒ：受電電圧    Ｖｄ：検出電圧    Ｓｇｎｌ：電気信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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