(57)【要約】  本発明の非接触給電装置１は、固定部２と、固定部２に移動可能に装架された第１可動部（Ｙ軸移動子３）と、第１可動部３に相対移動可能に装架された第２可動部（部品実装ヘッド４）と、固定部２から第１可動部３上の第１電気負荷Ｌ１に非接触で給電する第１非接触給電機構（高周波電源回路５１、第１給電用電極板５２、５３、第１受電用電極板５５、５６、第１受電回路５７）と、固定部２から第１可動部３を経由して第２可動部上４の第２電気負荷Ｌ２に非接触で給電する第２非接触給電機構（５１、５２、５３、５５、５６、５７、高周波送電回路６１、第２給電用電極板６２、６３、第２受電用電極板６５、６６、第２受電回路６７）とを備えた。これにより、複数の駆動機構（リニアモータ装置１５０とボールねじ送り機構）を組み合わせて駆動する第２可動部４の第２電気負荷Ｌ２に固定部２から非接触給電を行える。
2014010057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
前記固定部に移動可能に装架された第１可動部と、
前記第１可動部に相対移動可能に装架された第２可動部と、
前記固定部から前記第１可動部上の第１電気負荷に非接触で給電する第１非接触給電機構と、
前記固定部から前記第１可動部を経由して前記第２可動部上の第２電気負荷に非接触で給電する第２非接触給電機構とを備えた非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１非接触給電機構は、
前記固定部に設けられた第１給電用素子、および前記第１給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源回路と、
前記第１可動部に設けられ、前記第１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第１受電用素子、および前記第１受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第１電気負荷に給電する第１受電回路とを有し、
前記第２非接触給電機構は、
前記第１非接触給電機構の前記第１給電用素子、前記高周波電源回路、前記第１受電用素子、および前記第１受電回路を共有するとともに、
前記第１可動部に設けられた第２給電用素子、および前記第１受電回路から給電されて前記第２給電用素子に高周波電力を給電する高周波送電回路と、
前記第２可動部に設けられ、前記第２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第２受電用素子、および前記第２受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第２電気負荷に給電する第２受電回路とを有する非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第１非接触給電機構は、
前記固定部に設けられた第１給電用素子、および前記第１給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源回路と、
前記第１可動部に設けられ、前記第１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第１受電用素子、および前記第１受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第１電気負荷に給電する第１受電回路とを有し、
前記第２非接触給電機構は、
前記第１非接触給電機構の前記第１給電用素子、および前記高周波電源回路を共有するとともに、
前記第１可動部に設けられ、前記第１受電用素子に並ぶとともに前記第１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中継受電用素子、および前記中継受電用素子に電気接続された中継給電用素子と、
前記第２可動部に設けられ、前記中継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第２受電用素子、および前記第２受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第２電気負荷に給電する第２受電回路とを有する非接触給電装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第１非接触給電機構は、
前記固定部に設けられた第１給電用素子、および前記第１給電用素子に高周波電力を給電する第１高周波電源回路と、
前記第１可動部に設けられ、前記第１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第１受電用素子、および前記第１受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第１電気負荷に給電する第１受電回路とを有し、
前記第２非接触給電機構は、
前記固定部に設けられた第３給電用素子、および前記第３給電用素子に高周波電力を給電する第２高周波電源回路と、
前記第１可動部に設けられ、前記第３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中継受電用素子、および前記中継受電用素子に電気接続された中継給電用素子と、
前記第２可動部に設けられ、前記中継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第２受電用素子、および前記第２受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第２電気負荷に給電する第２受電回路とを有する非接触給電装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項において、前記高周波電源回路、前記高周波送電回路、および前記第２高周波電源回路のうちの少なくとも一回路は、前記高周波電力の周波数を可変に調整して共振回路を用いた非接触給電を行う非接触給電装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項において、前記第１給電用素子、前記第１受電用素子、前記第２給電用素子、前記第２受電用素子、前記中継受電用素子、前記中継給電用素子、および前記第３給電用素子は、それぞれ電極板である非接触給電装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、
前記第１可動部は、基板に部品を実装する部品実装機に装備され、前記基板を搬入出するＸ軸方向と直角なＹ軸方向に移動可能なＹ軸可動子であり、
前記第２可動部は、部品実装動作を行う部品実装ヘッドを有して、前記Ｘ軸方向に相対移動可能なＸ軸可動子である非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動部上の電気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、複数の駆動機構を組合せることで可動部を複数の方向に移動可能とした機器に装備でき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と、可動部を直交２軸方向にそれぞれ駆動する２組の駆動機構とを備えている。駆動機構としては、リニアモータ装置やボールねじ送り機構が多用されている。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、電磁力の作用で可動部が軌道部材に沿って移動する。また、ボールねじ送り機構では、駆動モータによりボールねじを回転駆動すると、ボールねじに螺合するナットを有した可動部が前後に移動する。【０００３】
リニアモータ装置の電機子やボールねじ送り機構の駆動モータを可動部に設けた構成では、これらの駆動源や可動部上の他の電気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。しかしながら、給電用ケーブルには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が有り、この弊害を解消するために近年では非接触給電装置の適用が提案されている。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。【０００４】
本願出願人は、非接触給電により移動体を軌道に沿って往復移動させることができ、基板用作業機器への装備も可能な往復移動装置を特許文献１に開示している。この往復移動装置は、軌道の一端側の第１送電部および他端側の第２送電部の少なくとも一方から移動体の受電部に非接触給電を行うものである。さらに、部品実装機に往復移動装置を装備し、部品実装ヘッドまたはヘッドが移動可能に装架されたスライドを移動体とし、部品実装ヘッドまたはスライドの移動を案内するレールを軌道とした態様を開示している。これにより、部品実装機において給電用ケーブルが不要となり、部品実装ヘッドの高速移動や部品実装機の省スペース化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１０１１８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、部品実装機の部品実装ヘッドは、直交２軸方向のそれぞれの駆動機構により、基板の上方のＸ−Ｙ平面内で駆動される。つまり、部品実装機の一般的な構成では、機台に対してＹ軸方向に移動可能にＹ軸移動子が装架され、Ｙ軸移動子に対してＸ軸方向に移動可能にＸ軸移動子が装架され、Ｘ軸移動子に部品実装ヘッドが設けられている。そして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の駆動は、それぞれ別の駆動機構により行われる。このような部品実装機の構成において、特許文献１に例示された従来技術の非接触給電装置は、機台からＹ軸移動子への給電、あるいはＹ軸移動子からＸ軸移動子への給電の一方に適用され、他方の給電はケーブルにより行われてきた。すなわち、基台からＹ軸移動子を経由しＸ軸移動子までを通した非接触給電は、従来行われていなかった。【０００７】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたもので、複数の駆動機構を組み合わせて駆動する可動部の電気負荷に固定部から非接触給電を行え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】
【０００８】
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、固定部と、前記固定部に移動可能に装架された第１可動部と、前記第１可動部に相対移動可能に装架された第２可動部と、前記固定部から前記第１可動部上の第１電気負荷に非接触で給電する第１非接触給電機構と、前記固定部から前記第１可動部を経由して前記第２可動部上の第２電気負荷に非接触で給電する第２非接触給電機構とを備えた。【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記第１非接触給電機構は、前記固定部に設けられた第１給電用素子、および前記第１給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源回路と、前記第１可動部に設けられ、前記第１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第１受電用素子、および前記第１受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第１電気負荷に給電する第１受電回路とを有し、前記第２非接触給電機構は、前記第１非接触給電機構の前記第１給電用素子、前記高周波電源回路、前記第１受電用素子、および前記第１受電回路を共有するとともに、前記第１可動部に設けられた第２給電用素子、および前記第１受電回路から給電されて前記第２給電用素子に高周波電力を給電する高周波送電回路と、前記第２可動部に設けられ、前記第２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第２受電用素子、および前記第２受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第２電気負荷に給電する第２受電回路とを有する。【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１において、前記第１非接触給電機構は、前記固定部に設けられた第１給電用素子、および前記第１給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源回路と、前記第１可動部に設けられ、前記第１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第１受電用素子、および前記第１受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第１電気負荷に給電する第１受電回路とを有し、前記第２非接触給電機構は、前記第１非接触給電機構の前記第１給電用素子、および前記高周波電源回路を共有するとともに、前記第１可動部に設けられ、前記第１受電用素子に並ぶとともに前記第１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中継受電用素子、および前記中継受電用素子に電気接続された中継給電用素子と、前記第２可動部に設けられ、前記中継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第２受電用素子、および前記第２受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第２電気負荷に給電する第２受電回路とを有する。【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１において、前記第１非接触給電機構は、前記固定部に設けられた第１給電用素子、および前記第１給電用素子に高周波電力を給電する第１高周波電源回路と、前記第１可動部に設けられ、前記第１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第１受電用素子、および前記第１受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第１電気負荷に給電する第１受電回路とを有し、前記第２非接触給電機構は、前記固定部に設けられた第３給電用素子、および前記第３給電用素子に高周波電力を給電する第２高周波電源回路と、前記第１可動部に設けられ、前記第３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中継受電用素子、および前記中継受電用素子に電気接続された中継給電用素子と、前記第２可動部に設けられ、前記中継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第２受電用素子、および前記第２受電用素子が受け取った高周波電力を変換して前記第２電気負荷に給電する第２受電回路とを有する。【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか一項において、前記高周波電源回路、前記高周波送電回路、および前記第２高周波電源回路のうちの少なくとも一回路は、前記高周波電力の周波数を可変に調整して共振回路を用いた非接触給電を行う。【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一項において、前記第１給電用素子、前記第１受電用素子、前記第２給電用素子、前記第２受電用素子、前記中継受電用素子、前記中継給電用素子、および前記第３給電用素子は、それぞれ電極板である。【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記第１可動部は、基板に部品を実装する部品実装機に装備され、前記基板を搬入出するＸ軸方向と直角なＹ軸方向に移動可能なＹ軸可動子であり、前記第２可動部は、部品実装動作を行う部品実装ヘッドを有して、前記Ｘ軸方向に相対移動可能なＸ軸可動子である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る非接触給電装置の発明では、第１非接触給電機構により固定部から第１可動部上の第１電気負荷へと非接触給電を行うことはもとより、第２非接触給電機構により固定部から第１可動部を経由して第２可動部上の第２電気負荷へと非接触給電を行える。したがって、複数の駆動機構を組み合わせて駆動する第２可動部の第２電気負荷に固定部から非接触給電を行える。これにより、従来の変形可能な給電用ケーブルが全く不要になり、ケーブルの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完全に解消できる。【００１６】
請求項２に係る発明では、第１可動部の第１受電用素子および第１受電回路は、第１電気負荷と第２電気負荷の両方を賄えるだけの電力を給電する。また、第１可動部上で第１受電回路から給電された高周波送電回路は、第２可動部の第２電気負荷を賄えるだけの電力を給電し、その出力周波数は固定部の高周波電源回路と別々に調整できる。したがって、複数の駆動機構を組み合わせて駆動する第２可動部の第２電気負荷に固定部から非接触給電を行える。また、固定部から第１可動部への非接触給電と、第１可動部から第２可動部への非接触給電とで別々の周波数を使用できるので、周波数の調整が比較的容易である。【００１７】
請求項３に係る発明では、第１可動部の第１受電用素子および第１受電回路は、第１電気負荷を賄えるだけの電力を給電する。また、第１可動部の中継受電用素子および中継給電用素子は、第２可動部の第２電気負荷を賄えるだけの電力を中継給電する。したがって、複数の駆動機構を組み合わせて駆動する第２可動部の第２電気負荷に固定部から非接触給電を行える。また、請求項２の構成と比較すると、中継受電用素子および中継給電用素子は増加するが、高周波送電回路は不要になり、第１受電回路の給電容量も小さくできるので、その差分だけ第１可動部を軽量化でき、かつ装置コストを低減できる。【００１８】
請求項４に係る発明では、第１可動部の第１受電用素子および第１受電回路は、第１電気負荷を賄えるだけの電力を給電する。また、第１可動部の中継受電用素子および中継給電用素子は、第２可動部の第２電気負荷を賄えるだけの電力を中継給電する。そして、固定部の高周波電源回路および第２高周波電源回路は、出力周波数を独立して別々に調整できる。したがって、複数の駆動機構を組み合わせて駆動する第２可動部の第２電気負荷に固定部から非接触給電を行える。また、請求項２と同様に、固定部から第１可動部への非接触給電と、固定部から第２可動部への非接触給電とで別々の周波数を使用できるので、周波数の調整が比較的容易である。【００１９】
請求項５に係る発明では、高周波電源回路、高周波送電回路、および第２高周波電源回路のうちの少なくとも一回路は、高周波電力の周波数を可変に調整して共振回路を用いた非接触給電を行う。したがって、共振電流を流して大きな給電容量ならびに高い給電効率を確保できる。【００２０】
請求項６に係る発明では、第１給電用素子、第１受電用素子、第２給電用素子、第２受電用素子、中継受電用素子、中継給電用素子、および第３給電用素子をそれぞれ電極板として、静電結合方式により第１可動部の第１電気負荷ならびに第２可動部の第２電気負荷へ非接触給電できる。これにより、第１可動部や第２可動部の駆動機構にリニアモータ装置を用いても、相互の静電干渉や磁気干渉を考慮する必要がなく、部材配置の自由度が大きい。また、電磁誘導方式の給電用コイルおよび受電用コイルと比較して、電極板のほうが軽量であるので、第１可動部および第２可動部を軽量化できる。【００２１】
請求項７に係る発明では、第１可動部は部品実装機のＹ軸可動子、第２可動部は部品実装ヘッドを有するＸ軸可動子とされている。本発明の非接触給電装置は部品実装機に装備でき、固定部から部品実装ヘッドまで給電するケーブルが全く不要になる。これにより、ケーブルの荷搬重量が無くなって部品実装ヘッドを従来よりも高速駆動でき、かつ、ケーブル断線のリスクを解消できる。
【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】本発明の第１実施形態の非接触給電装置の要部を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の非接触給電装置のＹ軸移動子の斜視図である。
【図４】Ｙ軸移動子を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】第１実施形態の非接触給電装置の要部のＹ軸方向視図である。
【図６】第１実施形態の非接触給電装置の電気回路図である。
【図７】第２実施形態の非接触給電装置の要部を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態の非接触給電装置のＹ軸移動子の斜視図である。
【図９】Ｙ軸移動子を斜め下方から見た斜視図である。
【図１０】第２実施形態の非接触給電装置の要部のＹ軸方向視図である。
【図１１】第２実施形態の非接触給電装置の電気回路図である。
【図１２】第３実施形態の非接触給電装置の電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明を適用できる部品実装機１０について説明する。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の幅方向が基板を搬入出するＸ軸方向であり、図中の左手前側から右奥側に向かう部品実装機１０の長手方向がＹ軸方向である。
【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などが機台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）及び後部（図には見えない）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。
【００２６】
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Ｙ軸移動子３で構成されている。軌道部材１５１は、本発明の固定部２の一部に相当し、上方に開口する溝形状で、Ｙ軸方向に延在している。Ｙ軸移動子３は、本発明の第１可動部に相当し、可動本体部３１、スライド部材３２などで構成されている。可動本体部３１は、Ｙ軸方向に延在しており、軌道部材１５１の上縁にＹ軸方向に移動可能に装架されている。スライド部材３２は、可動本体部３１からＸ軸方向に延在している。スライド部材３２は、その一端３２１が可動本体部３１に結合され、その他端３２２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３１と一体的にＹ軸方向に移動するようになっている。部品実装ヘッド４は、スライド部材３２に装架されてＸ軸方向に移動するようになっている。部品実装ヘッド４は、本発明の第２可動部に相当する。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、本発明の第１実施形態の非接触給電装置１を部品実装機１０に適用した態様について、図２〜図６を参考にして説明する。図２は、本発明の第１実施形態の非接触給電装置１の要部を示す斜視図である。図３は、第１実施形態の非接触給電装置１のＹ軸移動子３の斜視図であり、図４は、Ｙ軸移動子３を斜め下方から見た斜視図である。また、図５は、第１実施形態の非接触給電装置１の要部のＹ軸方向視図である。
【００２９】
軌道部材１５１は、図２および図５に示されるように、底壁部材２１および、底壁部材２１の両方の側縁から起立した２つの側壁部材２２、２３で形成され、上方に開口する溝形状になっている。側壁部材２２、２３の向かい合う内側面にはそれぞれ、Ｙ軸方向に沿って複数の磁石２４が列設されている。なお、図３で、手前側の側壁部材２２の一部は省略されている。
【００３０】
底壁部材２１の上面には、一対の第１給電用電極板５２、５３が配設されている。第１給電用電極板５２、５３は、本発明の第１給電用素子に相当する。第１給電用電極板５２、５３は、金属板などを用いて帯状に形成され、互いに離隔しつつＹ軸方向に平行して延在している。底壁部材２１の一方の端部（図２の右手前側）の下面には、高周波電源回路５１が設けられている。一対の第１給電用電極板５２、５３の一方の端部（図２の右手前側）は、底壁部材２１の一方の端面で下方に折り曲げられて、高周波電源回路５１の出力端子に電気接続されている。高周波電源回路５１は、例えば、１００ｋＨｚ〜ＭＨｚ帯の高周波電力を給電する。高周波電源回路５１の出力周波数および出力電圧は調整可能とされており、出力電圧波形として正弦波や矩形波などを例示できる。高周波電源回路５１の具体的な回路構成は、後で述べる。
【００３１】
Ｙ軸移動子３の可動本体部３１は、Ｙ軸方向に延在するとともに、その下部が軌道部材１５１の溝形状に嵌入している。可動本体部３１は、補助レール１５５に近い側の側壁部材２３の上縁に装架されており、Ｙ軸方向に移動可能となっている。可動本体部３１の両側面には、軌道部材１５１の磁石２４に対向して推進力を発生する電機子３３が配設されている（図３、図４参照）。電機子３３は、通電されるコイルと、コイルを流れる電流によって磁化されるコアとにより形成されている。コイルを流れる電流の大きさおよび通電時間帯は、可動本体部３１上に設けられた図略の制御部によって制御される。
【００３２】
また、図４に示されるように、可動本体部３１の底面に、一対の第１受電用電極板５５、５６が配設されている。第１受電用電極板５５、５６は、本発明の第１受電用素子に相当する。第１受電用電極板５５、５６は、金属板などを用いて可動本体部３１のＹ軸方向長にほぼ等しい長さの帯状に形成され、互いに離隔しつつＹ軸方向に平行して延在している。一対の第１受電用電極板５５、５６は、底壁部材２１の第１給電用電極板５２、５３に離隔対向して一対のコンデンサを構成している。Ｙ軸移動子３がＹ軸方向に移動しても、コンデンサの静電容量は概ね一定に保たれる。第１受電用電極板５５、５６は、可動本体部３１の一方の端面（図３の右手前側の端面）で折れ曲がって上方に延在している。そして、第１受電用電極板５５、５６の折れ曲がった先の上端部５５１、５６１は、可動本体部３１の上側に配設された第１受電回路５７の入力端子に電気接続されている。
【００３３】
第１受電回路５７は、第１受電用電極板５５、５６が受け取った高周波電力を変換して第１電気負荷Ｌ１（詳細後述）および高周波送電回路６１に給電する回路である。高周波送電回路６１は、第１受電回路５７の上側に配設されている。高周波送電回路６１は、その入力端子が第１受電回路５７の出力端子に電気接続されており、第１受電回路５７から給電される。高周波送電回路６１は、その出力端子が後述する第２給電用電極板６２、６３に電気接続されており、高周波電力を給電する。第１受電回路５７および高周波送電回路６１の具体的な回路構成は、後で述べる。
【００３４】
Ｙ軸移動子３のスライド部材３２は、可動本体部３１からＸ軸方向に延在している。スライド部材３２の一側面側の上部および下部に、Ｘ軸方向に延在するＸ軸レール３４、３５が配設されている。また、スライド部材３２の一側面側の概ね中間高さには、ボールねじ送り機構を構成するボールねじ３６が回転自在に軸承されている。ボールねじ３６は、可動本体部３１の第１受電回路５７に並んで配設された駆動モータ３７により回転駆動される。駆動モータ３７は、可動本体部３１に設けられた図略の制御部からの制御により、回転速度および回転方向が可変に制御される。
【００３５】
Ｙ軸移動子３には、電装品としてリニアモータ装置１５０の電機子３３、ボールねじ送り機構の駆動モータ３７、図略の制御部、および説明を省略したセンサ類が設けられている。これらの電装品は、本発明の第１可動部上の第１電気負荷Ｌ１に相当しており、第１実施形態においては直流負荷が用いられている。
【００３６】
スライド部材３２の上面に、一対の第２給電用電極板６２、６３が配設されている。第２給電用電極板６２、６３は、本発明の第２給電用素子に相当する。第２給電用電極板６２、６３は、金属板などを用いて帯状に形成され、互いに離隔しつつＸ軸方向に平行して延在している。一対の第２給電用電極板６２、６３は、給電線６２１、６３１を用いて可動本体部３１の高周波送電回路６１の出力端子に電気接続されている。
【００３７】
部品実装ヘッド４は、スライド部材３２の上下のＸ軸レール３４、３５に装架されてＸ軸方向に移動可能となっている。図５に示されるように、部品実装ヘッド４は、スライド部材３２のボールねじ３６に螺合するナット駆動部４１を有している。したがって、駆動モータ３７がボールねじ３６を回転駆動すると、ナット駆動部４１が螺進または螺退して、部品実装ヘッド４の全体がＸ軸方向に移動する。部品実装ヘッド４の下端には、ノズルホルダおよび吸着ノズル４２が設けられている。吸着ノズル４２は、昇降および回転が可能であり、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に実装する。
【００３８】
部品実装ヘッド４には、電装品として吸着ノズル４２を昇降および回転させるためのモータ、負圧を発生させるためのエアポンプや弁類、吸着ノズル４１の動作を制御するための制御部、および説明を省略したセンサ類が設けられている。これらの電装品は、本発明の第２可動部上の第２電気負荷Ｌ２に相当しており、第１実施形態においては直流負荷が用いられている。
【００３９】
部品実装ヘッド４の上部には、スライド部材３２の第２給電用電極板６３、６４の上方に張り出すように第２受電回路６７が配設されている。第２受電回路６７の先端側の底面に、一対の第２受電用電極板６５、６６が配設されている（図２参照）。第２受電用電極板６５、６６は、本発明の第２受電用素子に相当する。第２受電用電極板６５、６６は、金属板などを用いて形成され、互いに離隔して配置されている。一対の第２受電用電極板６５、６６は、第２給電用電極板６２、６３に離隔対向して一対のコンデンサを構成している。部品実装ヘッド４がＸ軸方向に移動しても、コンデンサの静電容量は概ね一定に保たれる。第２受電用電極板６５、６６は、第２受電回路６７の入力端子に電気接続されている。第２受電回路６７は、第２受電用電極板６５、６６が受け取った高周波電力を変換して第２電気負荷Ｌ２に給電する。第２受電回路６７の具体的な回路構成は、次で述べる。なお、部品実装ヘッド４と第２受電回路６７を合わせたものがＸ軸移動子に相当する。
【００４０】
次に、第１実施形態の非接触給電装置１の電気回路構成について説明する。図６は、第１実施形態の非接触給電装置１の電気回路図である。まず、確認の意味を兼ねて、各構成部材の配置を再度説明する。軌道部材１５１などで構成された固定部２には、高周波電源回路５１、および一対の第１給電用電極板５２、５３が配設されている。第１可動部に相当するＹ軸移動子３には、一対の第１受電用電極板５５、５６、第１受電回路５７、高周波送電回路６１、第２給電用電極板６２、６３、および第１電気負荷Ｌ１が配設されている。第２可動部に相当する部品実装ヘッド４には、第２受電用電極板６５、６６、第２受電回路６７、および第２電気負荷Ｌ２が配設されている。
【００４１】
固定部２の高周波電源回路５１は、商用周波数電源５１１、全波整流回路５１２、平滑回路５１３、高周波発生回路５１４、および同調コイル５１５で回路構成されている。全波整流回路５１は、４個の整流ダイオードのブリッジ接続によって構成されており、商用周波数電源５１１の交流電力を全波整流して、脈流分を含んだ直流電力を出力する。平滑回路５１３は、脈流分を平滑して変動の少ない直流電力を出力する。
【００４２】
高周波発生回路５１４は、４個のスイッチング素子のブリッジ接続によって構成されており、直流電力を高周波電力に変換する。高周波発生回路５１４のスイッチングのタイミングは、図略の高周波制御部により制御されて、出力周波数が可変に調整される。高周波発生回路５１４の出力端子の一方は、同調コイル５１５を介して一方の第１給電用電極板５２に電気接続されている。出力端子の他方は、直接的に他方の第１給電用電極板５３に電気接続されている。
【００４３】
Ｙ軸移動子３の第１受電回路５７は、全波整流回路５７１および平滑回路５７２で回路構成されている。全波整流回路５７１は、４個の整流ダイオードのブリッジ接続によって構成され、入力側は一対の第１受電用電極板５５、５６に電気接続されている。全波整流回路５７１は、第１受電用電極板５５、５６が受け取った高周波電力を全波整流して、脈流分を含んだ直流電力を出力する。平滑回路５７２は、脈流分を平滑して変動の少ない直流電力を出力し、第１電気負荷Ｌ１および高周波送電回路６１に給電する。
【００４４】
高周波送電回路６１は、４個のスイッチング素子をブリッジ接続した高周波発生回路６１１および同調コイル６１２で回路構成されている。高周波発生回路６１１は、入力側が平滑回路５７２に電気接続されて直流電力が給電され、この直流電力を高周波電力に変換する。高周波発生回路６１１のスイッチングのタイミングは、図略の高周波制御部により制御されて、出力周波数が可変に調整される。高周波発生回路６１１の出力端子の一方は、同調コイル６１２を介して一方の第２給電用電極板６２に電気接続されている。出力端子の他方は、直接的に他方の第２給電用電極板６３に電気接続されている。
【００４５】
部品実装ヘッド４の第２受電回路６７は、全波整流回路６７１および平滑回路６７２で回路構成されている。全波整流回路６７１は、４個の整流ダイオードのブリッジ接続によって構成されており、入力側は一対の第２受電用電極板６５、６６に電気接続されている。全波整流回路６７１は、第２受電用電極板６５、６６が受け取った高周波電力を全波整流して、脈流分を含んだ直流電力を出力する。平滑回路６７２は、脈流分を平滑して変動の少ない直流電力を出力し、第２電気負荷Ｌ２に給電する。
【００４６】
第１実施形態において、高周波電源回路５１、一対の第１給電用電極板５２、５３、一対の第１受電用電極板５５、５６、および第１受電回路５７を有して本発明の第１非接触給電機構が構成されている。ここで、共振回路を用いた非接触給電を行えるように、同調コイル５１５が適正に選定され、かつ高周波発生回路５１４の出力周波数が可変に調整される。これにより、高周波電源回路５１と第１受電回路５７との間に共振電流が流れ、大きな給電容量ならびに高い給電効率を確保できる。
【００４７】
また、高周波電源回路５１、一対の第１給電用電極板５２、５３、一対の第１受電用電極板５５、５６、および第１受電回路５７を共有するとともに、高周波送電回路６１、一対の第２給電用電極板６２、６３、一対の第２受電用電極板６５、６６、および第２受電回路６７とを有して第２非接触給電機構が構成されている。ここで、Ｙ軸移動子３から部品実装ヘッド４へ共振回路を用いた非接触給電を行えるように、同調コイル６１２が適正に選定され、かつ高周波発生回路６１１の出力周波数が可変に調整される。これにより、高周波送電回路６１と第２受電回路６７の間に共振電流が流れ、大きな給電容量ならびに高い給電効率を確保できる。
【００４８】
以上説明したように、第１実施形態の非接触給電装置１によれば、Ｙ軸移動子３の第１電気負荷Ｌ１へ非接触給電できる上に、リニアモータ装置１５０およびボールねじ送り機構を組み合わせて駆動する部品実装ヘッド４の第２電気負荷Ｌ２へも固定部２から非接触給電できる。これに対して従来技術では、固定部２からＹ軸移動子３への給電、およびＹ軸移動子３から部品実装ヘッド４への給電の一方のみを非接触化していた。したがって、第１実施形態では、固定部２から部品実装ヘッド４まで給電するケーブルが全く不要になり、ケーブルの荷搬重量が無くなって部品実装ヘッド４を従来よりも高速駆動でき、かつ、ケーブル断線のリスクを解消できる。また、固定部２からＹ軸移動子３への非接触給電と、Ｙ軸移動子３から部品実装ヘッド４への非接触給電とで別々の周波数を使用できるので、周波数の調整が比較的容易である。
【００４９】
次に、第２実施形態の非接触給電装置１Ａについて、図７〜図１１を参考にして説明する。図７は、第２実施形態の非接触給電装置１Ａの要部を示す斜視図である。図８は、第２実施形態の非接触給電装置１ＡのＹ軸移動子３の斜視図であり、図９は、Ｙ軸移動子３を斜め下方から見た斜視図である。また、図１０は、第２実施形態の非接触給電装置１Ａの要部のＹ軸方向視図である。さらに、図１１は、第２実施形態の非接触給電装置１Ａの電気回路図である。図７〜図１１で、第１実施形態と同じ構造や同じ機能を有する部位については、同じ符号を付して説明を省略する。第２実施形態の非接触給電装置１Ａは、第１実施形態と同様に部品実装機１０に装備できる。第２実施形態において、固定部２側の軌道部材１５１、Ｙ軸移動子３、および部品実装ヘッド４の基本的な構造は第１実施形態と変わらず、第１および第２非接触給電機構の態様が異なる。
【００５０】
第２実施形態において、軌道部材１５１に設けられた第１給電用電極板５２、５３、および高周波電源回路５１の態様は、第１実施形態と同じである。
【００５１】
図９に示されるように、Ｙ軸移動子３の可動本体部３１の底面に、一対の第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａ、および一対の中継受電用電極板７１、７２がＹ軸方向に並んで配設されている。第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａは、本発明の第１受電用素子に相当する。第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａは、金属板などを用いて可動本体部３１のＹ軸方向長の約６０％の長さの帯状に形成され、互いに離隔しつつＹ軸方向に平行して延在している。一対の第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａは、底壁部材２１の第１給電用電極板５２、５３に離隔対向して一対のコンデンサを構成している。Ｙ軸移動子３がＹ軸方向に移動しても、コンデンサの静電容量は概ね一定に保たれる。
【００５２】
第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａは、可動本体部３１の一方の端面（図８の右手前側の端面）で折れ曲がって上方に延在している。そして、第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａの折れ曲がった先の上端部５５１、５６１は、可動本体部３１の上側に配設された第１受電回路５７Ａの入力端子に電気接続されている。第１受電回路５７Ａは、第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａが受け取った高周波電力を変換して第１電気負荷Ｌ１に給電する回路である。第２実施形態では、高周波送電回路６１は不要である。
【００５３】
中継受電用電極板７１、７２は、本発明の中継受電用素子に相当する。中継受電用電極板７１、７２は、金属板などを用いて第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａよりも短い長さの帯状に形成され、互いに離隔しつつＹ軸方向に平行して延在している。一対の中継受電用電極板７１、７２は、底壁部材２１の第１給電用電極板５２、５３に離隔対向して一対のコンデンサを構成している。Ｙ軸移動子３がＹ軸方向に移動しても、コンデンサの静電容量は概ね一定に保たれる。中継受電用電極板７１、７２は、可動本体部３１の他方の端面（図８の左奥側の端面）の下側で折れ曲がって上方に延在し、さらに上側でも折れ曲がって可動本体部３１の上面にまで延在している。
【００５４】
Ｙ軸移動子３のスライド部材３２の構造は第１実施形態と同じであり、Ｙ軸移動子３上の第１電気負荷Ｌ１も第１実施形態と同様である。スライド部材３２の上面に配設された一対の中継給電用電極板７３、７４は、第１実施形態の第２給電用電極板６２、６３と同じ形状である。一対の中継給電用電極板７３、７４は、中継線７３１、７４１を用いて中継受電用電極板７１、７２に電気接続されている。
【００５５】
部品実装ヘッド４の構造は第１実施形態と同じであり、一対の第２受電用電極板６５、６６は、中継給電用電極板７３、７４に離隔対向して一対のコンデンサを構成している。また、第２電気負荷Ｌ２も第１実施形態と同様である。
【００５６】
次に、第２実施形態の非接触給電装置１の電気回路構成について、図１１を参考にして説明する。まず、確認の意味を兼ねて、各構成部材の配置を再度説明する。軌道部材１５１などで構成された固定部２には、高周波電源回路５１、および一対の第１給電用電極板５２、５３が配設されている。第１可動部に相当するＹ軸移動子３には、一対の第１受電用電極板５５Ａ、５６Ａ、第１受電回路５７Ａ、一対の中継受電用電極板７１、７２、一対の中継給電用電極板７３、７４、および第１電気負荷Ｌ１が配設されている。第２可動部に相当する部品実装ヘッド４には、第２受電用電極板６５、６６、第２受電回路６７、および第２電気負荷Ｌ２が配設されている。
【００５７】
第２実施形態において、第１非接触給電機構の第１電気負荷Ｌ１への給電ルートは第１実施形態と変わらない。一方、第２非接触給電機構の第２電気負荷Ｌ２への給電ルートは、中継受電用電極板７１、７２から枝分かれしている。第２電気負荷Ｌ２への給電ルートは、合計４組の電極板（５２と７１、５３と７２、７３と６５、７４と６６）で構成された４個のコンデンサを介するが、静電結合方式で非接触給電できる点に変わりはない。
【００５８】
第２実施形態の非接触給電装置１Ａによれば、リニアモータ装置１５０およびボールねじ送り機構を組み合わせて駆動する部品実装ヘッド４の第２電気負荷Ｌ２へ固定部２から非接触給電できる。これにより、固定部２から部品実装ヘッド４まで給電するケーブルが全く不要になり、ケーブルの荷搬重量が無くなって部品実装ヘッド４を従来よりも高速駆動でき、かつ、ケーブル断線のリスクを解消できる。また、第１実施形態の構成と比較すると、中継受電用電極板７１、７２および中継給電用電極板７３、７４は増加するが、高周波送電回路６１は不要になり、第１受電回路５７Ａの給電容量も小さくできるので、その差分だけＹ軸移動子３を軽量化でき、かつ装置コストを低減できる。
【００５９】
次に、第３実施形態の非接触給電装置１Ｂについて説明する。図１２は、第３実施形態の非接触給電装置１Ｂの電気回路図である。第３実施形態の非接触給電装置１Ｂも、第１実施形態と同様に部品実装機１０に装備できる。図１２に示されるように、第３実施形態では、第１非接触給電機構ＲＳ１と第２非接触給電機構ＲＳ２とが完全に分離独立している。第３実施形態で、第１および第２実施形態と同じ構造や同じ機能を有する部位については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００６０】
第３実施形態において、第１非接触給電機構ＲＳ１は、固定部２に設けられた一対の第１給電用電極板５２Ｂ、５３Ｂ、および第１給電用電極板５２Ｂ、５３Ｂに高周波電力を給電する高周波電源回路５１を有している。また、第１非接触給電機構ＲＳ１は、Ｙ軸移動子３に設けられ、第１給電用電極板５２Ｂ、５３Ｂに離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る一対の第１受電用電極板５５Ｂ、５６Ｂ、および第１受電用電極板５５Ｂ、５６Ｂが受け取った高周波電力を変換して第１電気負荷Ｌ１に給電する第１受電回路５７Ｂを有している。
【００６１】
一方、第２非接触給電機構ＲＳ２は、固定部２に設けられた一対の第３給電用電極板７５、７６（第３給電用素子）、および第３給電用電極板７５、７６に高周波電力を給電する第２高周波電源回路８を有している。また、第２非接触給電機構ＲＳ２は、Ｙ軸移動子３に設けられ、第３給電用電極板７５、７６に離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る一対の中継受電用電極板７１Ｂ、７２Ｂ、および中継受電用電極板７１Ｂ、７２Ｂに中継線７３２、７４２で電気接続された一対の中継給電用電極板７３Ｂ、７４Ｂを有している。さらに、第２非接触給電機構ＲＳ２は、部品実装ヘッド４に設けられ、中継給電用電極板７３Ｂ、７４Ｂに離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る一対の第２受電用素子６５Ｂ、６６Ｂ、および第２受電用素子６５Ｂ、６６Ｂが受け取った高周波電力を変換して第２電気負荷Ｌ２に給電する第２受電回路６７を有している。
【００６２】
ここで、固定部２側に合計４枚の給電用電極板５２Ｂ、５３Ｂ、７５、７６が必要になる。したがって、軌道部材１５１の底壁部材２１の上面に、４枚の電極板５２Ｂ、５３Ｂ、７５、７６をＹ軸方向に延在するように離隔平行させて配置する。あるいは、底壁部材２１の上面に一対の第１給電用電極板５２Ｂ、５３ＢをＹ軸方向に延在するように離隔平行させて配置し、両方の側壁部材２２、２３の磁石２４の表面に一対の第３給電用電極板７５、７６を配置する。当然ながら、固定部２側の４枚の給電用電極板５２Ｂ、５３Ｂ、７５、７６の配置に合わせて、Ｙ軸移動子３の４枚の受電用電極板５５Ｂ、５６Ｂ、７１Ｂ、７２Ｂを配置する。また、第２高周波電源回路８は、第１非接触給電機構ＲＳ１の高周波電源回路５１と同じ回路構成にすることができ、必要に応じて同調コイル５１５Ｂの特性を変更する。
【００６３】
第３実施形態において、第１非接触給電機構ＲＳ１の第１電気負荷Ｌ１への給電ルートは第１および第２実施形態と変わらない。一方、第２非接触給電機構ＲＳ２の第２電気負荷Ｌ２への給電ルートは、合計４組の電極板（７５と７１Ｂ、７６と７２Ｂ、７３Ｂと６５Ｂ、７４Ｂと６６Ｂ）で構成された４個のコンデンサを介するが、静電結合方式で非接触給電できる点に変わりはない。
【００６４】
第３実施形態の非接触給電装置１Ｂによれば、リニアモータ装置１５０およびボールねじ送り機構を組み合わせて駆動する部品実装ヘッド４の第２電気負荷Ｌ２へ固定部２から非接触給電できる。これにより、固定部２から部品実装ヘッド４まで給電するケーブルが全く不要になり、ケーブルの荷搬重量が無くなって部品実装ヘッド４を従来よりも高速駆動でき、かつ、ケーブル断線のリスクを解消できる。また、第１実施形態と同様に、高周波電源回路５１および第２高周波電源回路８で別々の出力周波数を使用できるので、周波数の調整が比較的容易である。
【００６５】
なお、各実施形態における複数の駆動機構として、リニアモータ装置１５０およびボールねじ送り機構を例示したが、駆動機構の組み合わせは自由に選択できる。また、各実施形態の電気回路構成は、適宜変更してもよい。例えば、電気負荷Ｌ１、Ｌ２が複数の負荷であって互いに定格電源電圧が異なる場合に、マルチ出力電圧式の受電回路を用いることができる。また例えば、電気負荷Ｌ１、Ｌ２が交流負荷である場合には、受電回路をインバータ装置で構成する。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】
【００６６】
本発明の非接触給電装置は、部品実装機以外にも、直交２軸方向に作業ヘッドを移動させる方式の基板用作業機器に利用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１、１Ａ、１Ｂ：非接触給電装置
２：固定部    ２１：底壁部材    ２２．２３：側壁部材    ２４：磁石
３：Ｙ軸移動子（第１可動部）    ３１：可動本体部
３２：スライド部材    ３３：電機子    ３４、３５：Ｘ軸レール
３６：ボールねじ    ３７：駆動モータ
４：部品実装ヘッド（第２可動部）
４１：ナット駆動部    ４２：吸着ノズル
５１：高周波電源回路
５２、５３：第１給電用電極板（第１給電用素子）
５５、５５Ａ、５５Ｂ、５６、５６Ａ、５６Ｂ：第１受電用電極板（第１受電用素子）
５７、５７Ａ、５７Ｂ：第１受電回路
６１：高周波送電回路
６２、６３：第２給電用電極板（第２給電用素子）
６５、６５Ｂ、６６、６６Ｂ：第２受電用電極板（第２受電用素子）
６７：第２受電回路
７１、７２：中継受電用電極板（中継受電用素子）
７３、７４：中継給電用電極板（中継給電用素子）
７５、７６：第３給電用電極板（第３給電用素子）
８：第２高周波電源回路
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
１８０：表示設定装置    １９０：機台
Ｌ１：第１電気負荷    Ｌ２：第２電気負荷
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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