(57)【要約】加工ユニット（１）は、静止部（２）と可動部（３）と、第一の非接触給電ライン（Ｌ１）を介して静止電力供給部（５Ａ）によって電力を供給される、回転式変圧器によって規定される電気ユーザ装置を形成する可動加工装置（４）とを備える。加工ユニット（１）は更に、加工装置（４）と一体に可動の制御素子（１２）であって、加工装置（４）に対するパラメータに応じて相対的な電気特性を変えるよう設計された制御素子を備える。制御素子（１２）は、少なくとも一時的に加工装置（４）の電力供給とは独立して、電力を供給される。
2017519482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止部（２）と前記静止部（２）に対して可動である可動部（３）とを規定し、前記可動部（３）において電気ユーザ装置を形成する加工装置（４）と、前記静止部（２）において高周波可変電力供給を生成するよう構成された電力供給部（５Ａ）と、非接触給電装置（６）とを有する加工ユニット（１）であって、
−  前記加工ユニットの前記静止部（２）に接続された、強磁性材料でできた静止コア（７）と、
−  前記静止コア（７）に巻き回され、前記電力供給部（５Ａ）に接続された第一巻き線（１０）と、
−  前記加工ユニットの前記可動部（３）に接続され、強磁性材料でできた可動コア（８）と、
−  前記可動コア（８）に巻き回され、前記加工装置に電力を供給するために前記加工装置（４）に接続された第二巻き線（１１）と、を備え、
前記静止コア（７）及び前記可動コア（８）は、前記第一巻き線（１０）に流れる第一電流によって、電磁誘導により前記第二巻き線（１１）に第二電流が発生して、電力を伝達するための前記非接触装置（６）が前記加工装置（４）の非接触給電ライン（Ｌ１）を構成するよう連結され、
−  前記加工装置（４）と一体に可動の制御素子（１２）であって、前記加工装置（４）に対するパラメータに応じて相対的な電気特性を変えるよう設計された制御素子を備え、
−  前記制御素子（１２）は、前記電力供給部（５Ａ）又は更なる電力供給部５Ｂに接続され、前記加工装置（４）に分配される電力供給がない場合に電力を供給される、加工ユニット。
【請求項２】
前記加工装置（４）に分配する電力がない場合に少なくとも一時的に、前記制御素子（１２）に電力を供給するために前記制御素子に電気的に接続された電力供給素子（１３）を備える、請求項１に記載の加工ユニット。
【請求項３】
前記電力供給素子（１３）が、整流器（１４）とＤＣ／ＤＣコンバータ（１３１）とを備える、請求項２に記載の加工ユニット。
【請求項４】
前記電力供給素子（１３）が、コンデンサ（１５）又はコンデンサの電池を備える、請求項２又は３に記載の加工ユニット。
【請求項５】
前記電力供給素子（１３）が、整流器（１４）とＤＣ／ＤＣコンバータ（１３１）とを備え、前記コンデンサ（１５）が前記整流器（１４）の出口と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１３１）の入口とに接続される、請求項４に記載の加工ユニット。
【請求項６】
前記電力供給素子（１３）が、前記給電ラインに電気的に直接接続され、前記制御素子（１２）に電気的に間接接続されて、前記加工装置（４）に分配する電力供給がない場合に少なくとも一時的に前記制御素子に電力を供給する、請求項２から５のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項７】
前記加工装置（４）は、前記電力供給素子（１３）とは切断され、前記電力供給素子（１３）によって分配される電力供給電流から排除される、請求項２から６のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項８】
−  前記加工ユニット（１）の前記静止部（２）において、所定の傾向を有する高周波可変電力供給を生成するよう構成された更なる電力供給部（５Ｂ）と、
−  前記加工装置（４）の前記非接触給電ラインとは独立して、前記制御素子（１２）と前記更なる電力供給部（５Ｂ）との間の無線接続を形成し、前記装置（４）に分配する電力供給がない場合に前記制御素子（１２）に電力を供給するための、更なる非接触給電ライン（Ｌ２）と、
−  前記更なる電力供給部（５Ｂ）に接続され、前記制御素子（１２）に吸収される電力供給電流を表す制御パラメータを受け取る処理装置であって、前記処理装置は、前記制御パラメータの傾向に応じて、前記加工装置（４）に関する前記パラメータを表す制御信号を導くようプログラミングされる処理装置とを備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項９】
前記更なる電力供給部（５Ｂ）に接続され、前記更なる電力供給部（５Ｂ）の入口インピーダンスが、前記制御素子（１２）の入口インピーダンス、又は前記更なる非接触給電ラインに挿入された直流電流で前記制御素子（１２）に電力を供給するための前記整流器（１４）の前記入力インピーダンスとは異なるモジュールを有するように構成された、インピーダンス変換ネットワーク（３１）を備える、請求項８に記載の加工ユニット。
【請求項１０】
前記更なる電力供給部（５Ｂ）によって実際に分配される前記電力供給電流を表す前記制御パラメータが、前記更なる電力供給部（５Ｂ）の下流で計測される電圧であって、前記更なる電力供給部（５Ｂ）は、前記制御素子（１２）の前記入力インピーダンスより大きいモジュールを有する入力インピーダンスを有し、又は、
前記更なる電力供給部（５Ｂ）によって実際に分配される前記電力供給電流を表す前記制御パラメータが、前記更なる電力供給部（５Ｂ）の下流で計測される電力であって、前記更なる電力供給部（５Ｂ）は、前記制御素子（１２）の前記入力インピーダンスよりずっと大きい又はずっと小さいモジュールを有する入力インピーダンスを有し、又は、
前記更なる電力供給部（５Ｂ）によって実際に分配される電力供給電流を表す前記制御パラメータが、前記更なる電力供給部（５Ｂ）の下流で計測される電流であって、前記更なる電力供給部（５Ｂ）は、前記制御素子（１２）の前記入力インピーダンスよりずっと小さいモジュールを有する入力インピーダンスを有する、請求項９に記載の加工ユニット。
【請求項１１】
前記電力供給部（５Ａ）が、第一の周波数の供給電圧を供給し、前記更なる電力供給部（５Ｂ）が前記第一とは異なる第二の周波数の供給電圧を供給する、請求項８から１０のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項１２】
前記更なる非接触給電ライン（Ｌ２）が容量結合（Ｃ１）を備える、請求項８から１１のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項１３】
前記容量結合（Ｃ１）は、第一及び第二静止巻き線（５２、５３）と第一及び第二可動巻き線（５６、５７）とを備え、前記第一静止巻き線（５２）は、前記第一可動巻き線（５６）と対向して第一コンデンサを形成し、前記第二静止巻き線（５３）は、前記第二可動巻き線（５７）と対向して第二コンデンサを形成し、前記第一及び第二静止巻き線（５２、５３）は、前記第一巻き線（１０）と前記第一及び第二可動巻き線（５６、５７）との間に挿入され、前記第一及び第二可動巻き線（５６、５７）は、前記第二巻き線（１１）と前記第一及び第二静止巻き線（５２、５３）との間に挿入される、請求項１２に記載の加工ユニット。
【請求項１４】
−  電気絶縁材料でできた、前記第一巻き線（１０）と前記第一及び第二静止巻き線（５２、５３）との間に挿入される、静止スペーサ（５１）と、
−  導電材料でできた、前記第一巻き線（１０）と前記静止スペーサ（５０）との間に挿入される、静止スクリーン（５０）と、
−  電気絶縁材料でできた、前記第二巻き線（１１）と前記第一及び第二可動巻き線（５６、５７）との間に挿入される、可動スペーサ（５５）と、
−  導電材料でできた、前記第二巻き線（１１）と前記可動スペーサ（５５）との間に挿入される、可動スクリーン（５４）と、を備える、請求項１３に記載の加工ユニット。
【請求項１５】
前記更なる給電ライン（Ｌ２）が、
−  前記静止コア（７）に巻き回され、前記更なる電力供給部（５Ｂ）に接続された第三巻き線（１０Ａ）と、
−  前記可動コア（８）に巻き回され、前記制御素子（１２）に電力を供給するために前記制御素子に接続された第四巻き線（１１Ａ）と、を備える、請求項８から１４のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項１６】
前記加工装置（４）は、前記更なる非接触給電ライン（Ｌ２）とは切断され、前記更なる非接触給電ライン（Ｌ２）によって分配される電力供給電流からは排除される、請求項８から１５のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項１７】
前記非接触給電装置（６）は、円筒対称性を有し、前記加工ユニット（１）の前記可動部（３）が、前記加工ユニット（１）の前記静止部（２）に対して回転する、請求項１から１６のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項１８】
前記制御素子（１２）が、位置センサ又は変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）である、請求項１から１７のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項１９】
前記装置（４）は、ヒータ、サーボモータ又はコンプレッサを備える、請求項１から１８のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項２０】
前記装置（４）が熱溶接機であって、前記制御素子が温度センサである、請求項１から１９のいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項２１】
加工ユニット（１）における非接触給電方法であって、高周波可変電力供給を生成するよう構成される静止電力供給部（５）と、前記電力供給部（５）に対して可動である電気ユーザ装置を形成する加工装置（４）との間で、以下の工程によりエネルギーが伝達される方法であって、
−  強磁性材料でできた、前記電力供給部（５）に接続された静止コア（７）に巻き回された第一巻き線（１０）に流れる第一電流を生成する工程と、
−  前記加工装置（４）に接続され、強磁性材料でできた、前記静止コア（７）に連結した可動コア（８）に巻き回された第二巻き線（１１）に流れる第二電流を、前記第一電流によって電磁誘導により生成し、前記加工装置（４）の非接触給電ライン（Ｌ１）を形成する工程と、
前記加工装置（４）と一体となって可動である制御素子（１２）であって、前記加工装置（４）に対するパラメータに応じて相対的な電気特性を変えるよう設計された制御素子に、前記加工装置（４）に分配される電力供給がない場合に、前記電力供給部（５Ａ）又は更なる電力供給部（５Ｂ）を介して、電力を供給する工程を備える、方法。
【請求項２２】
前記制御素子（１２）の前記電力供給が、前記制御素子（１２）に分配される電流を整流してＤＣ／ＤＣ変換を行う電力供給素子（１３）によって、前記制御素子（１２）に電流を分配することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも一時的に前記電力供給素子（１３）が分配する電力を蓄える工程を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
−  前記加工ユニット（１）の前記静止部（２）において更なる電力供給部（５Ｂ）によって、所定の傾向を有する高周波可変供給電圧を生成する工程と、
−  前記加工装置（４）の前記非接触給電ラインとは関係なく、前記制御素子（１２）と前記更なる電力供給部（５Ｂ）との間に無線接続を形成する、更なる非接触給電ライン（Ｌ２）によって前記制御素子（１２）に電力を供給し、前記装置（４）に分配される電力がない場合に前記制御素子（１２）に電力を供給可能とする工程と、
−  前記制御素子（１２）が吸収する電力供給電流を表す制御パラメータを処理して、前記制御パラメータの傾向に応じて、前記加工装置（４）に関する前記パラメータを表す制御信号を導出する工程とを備える、請求項２１から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記制御素子（１２）の前記電力供給は、前記加工装置（４）の前記電力供給とは独立しており、前記加工装置（４）に電力を供給することなく前記制御素子（１２）に電力を供給することが可能である、請求項２１から２４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置を備えた加工ユニット及び加工ユニットにおける非接触給電方法に関する。
【０００２】
本発明は、電動式で、かつ対応する電力供給部に対して可動であって、装置そのものに対して静止している機械装置の一部に配置される加工装置を有する機械装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
このような技術分野において、様々な用途があり、例えば、装置は、回転式若しくは振動式の溶接素子又はサーボモータから構成できる。
【０００４】
これに関連して、より一般的に用いられる技術的解決法では、摺動接点（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ）が使用される。摺動接点の問題は、使用に伴って摩耗することであって、頻繁に故障するので、摺動接点が挿入された機械装置の信頼性が制限されてしまう。
【０００５】
摺動電気接点の代替が非接触給電システムであり、電磁誘導の原理に基づくものである。実際にはこれらの解決法において、間隙で隔てられ、それぞれに巻き線が巻き回された二つの強磁性コア（即ちハーフコア）が使用されるが、この構成が変圧器の構成と異なる点は、電力を供給される可動装置が可動コアと一体となっており、電力供給部は静止コアと一体となるように、これらの二つのコアが相対的な動きをすることである。
【０００６】
これに鑑みて、特許文献ＵＳ３０４０１６２には、「回転式変圧器」からなる非接触給電装置を電力源とする回転式溶接装置が記載されている。
【０００７】
特許文献ＷＯ２００８１５６１１６Ａ１、ＵＳ４４０４５５９にも「回転式変圧器」が記載されている。回転式変圧器を使用する他の解決法が、特許文献ＵＳ２０１４０８３６２３、ＧＢ２３２６７５６Ａ、ＵＳ５７７０９３６、ＵＳ４７４９９９３Ａ、ＷＯ２００９０３３５７３Ａ１に記載されている。
【０００８】
特許文献ＷＯ２０１２１６３９１９Ａ２、ＵＳ２００３００１４５６Ａ及びＵＳ２０１０１５８３０７Ａ１には、この原理に基づいて電気を伝達する別の非接触装置が記載されており、超音波溶接装置に応用される。
【０００９】
しかしながら、これらの従来技術の解決法は、装置を完全に且つ効率的に制御するための必要性に関連する課題に関して幾つかの制限を有する。
【００１０】
一つの課題は、装置の電力源を絶った場合にも（好ましくは装置の電源を切った後にいつでも）装置の動作を表すパラメータ（例えば、溶接装置の温度）を制御し続けることである。
【００１１】
更なる課題は、電磁気的汚染に関することであり、隣接する他の装置の動作と干渉する危険性を避けることである。
【００１２】
更なる課題は、非接触給電装置の全体的な寸法に関することであり、かなり高さがある場合には、機械装置の設計の自由度が制限されてしまう。
【００１３】
更なる課題は、加工ユニットの可動部に置かれた（例えばセンサによって）得られた測定値に基づく制御信号を加工ユニットの静止部に提供する必要性に関することである。
【００１４】
これに関連して、特に、装置を（特に加工ユニットの可動部に関して）簡便でありながら特に精度の高いものとする必要がある。
【００１５】
従来の解決法は、このような要件及び課題についての満足のいく対応を提供していない。実際、従来の解決法では、（いわゆる”電力”電気ユーザ装置（”ｐｏｗｅｒ”  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｕｓｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）を定義する）装置の電源が遮断即ち停止した後にも装置の制御を継続可能とするわけではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、非接触給電装置を備えた加工ユニットと、加工ユニットにおける非接触給電方法であって、上述の従来技術の問題点を克服するための装置及び方法を提供することである。
【００１７】
具体的には、本発明の目的は、非接触給電（従って摩耗がない）装置を備えた加工ユニットと、加工ユニットにおける非接触給電方法であって、加工ユニットの可動装置の完全かつ効率的な制御を容易にするための装置及び方法を提供することである。
【００１８】
本発明の更なる目的は、非接触給電装置を備えた加工ユニットと、加工ユニットにおける非接触給電方法であって、電磁汚染の負担が特に少ない装置及び方法を提供することである。
【００１９】
本発明の更なる目的は、効率がよく全体の大きさが特に制限された非接触給電装置を備えた加工ユニットを提供することである。
【００２０】
本発明の更なる目的は、（特に加工ユニットの可動部の電子部品に関して）特に感度がよく構造が簡便である非接触給電装置を備えた加工ユニットを提供することである。
【００２１】
これらの目的は、添付の請求項にその特徴を記載したような、本発明に係る加工ユニット及び方法によって完全に達成される。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
具体的には、本発明に係る加工ユニットは、静止部と静止部に対して可動である可動部とを有する。
【００２３】
加工ユニットは、電気的に電力を供給され、電気ユーザ装置を形成する、少なくとも一つの加工装置を備える。加工装置は、加工ユニットの可動部と一体化されている（即ちその中に含まれる）。
【００２４】
一般にこの装置は、電気機械装置（又は電子部品）であって、技術的機能を果たすため即ち加工ユニット内で動作するために電力供給を必要とするものである。例えば、回転式又は振動式の（好ましくは加熱される）溶接機、サーボモータ又はコンプレッサであってもよい。
【００２５】
加工ユニットは更に、装置に電力を供給するよう設計された少なくとも一つの電力供給部を備える。この電力供給部は、加工ユニットの静止部と一体化される（即ち、その内部に含まれる）。更に、加工ユニットは、非接触給電装置を備える。
【００２６】
給電装置は、加工ユニットの静止部に接続された（に含まれる）静止強磁性体コアと、加工ユニットの可動部に接続された（に含まれる）可動強磁性体コアとを備える。
【００２７】
更に、給電装置は、静止コアに巻き回され、電力供給部に接続された第一の巻き線と、可動コアに巻き回され、装置に接続された第二の巻き線とを備える。
【００２８】
静止コアと可動コアとは、第一の巻き線を流れる第一電流によって、電磁誘導により第二巻き線に第二電流が発生するように連結される。これらのコアは、コアの位置が相対的に変化しながら連結された状態を保つよう構成される。即ち、磁流は、コア同士の相対位置の変化とは関係なく変化する。このために、給電装置は、装置の非接触給電ラインを構成する。
【００２９】
これに鑑みて、留意すべき点として、第一の巻き線に接続された電力供給部は、所定の周波数（例えば、数十又は数百ｋＨｚのオーダーであって、最大で数十ＭＨｚ以上）の可変供給電圧を生成するよう構成される。
【００３０】
具体的には、加工ユニットは更に、電力供給部と共に更なる電力供給部を備える。
【００３１】
加工ユニットは、装置と一体となって移動可能である制御素子を備え、制御素子は、加工ユニットの可動部に接続される（に含まれる）。制御素子は、装置に関する少なくとも一つのパラメータを表す制御信号を（直接又は間接的に）生成するよう設計される。例えば、制御素子は、温度センサ、位置変換器（ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）又は圧力センサ（又は用途によっては、別の種類の電子装置）である。
【００３２】
具体的には、制御素子は、加工装置に対するパラメータに応じて相対的な電気特性を変えるよう設計される。
【００３３】
加工ユニットは、加工装置に分配する電力供給がない場合に、制御素子に電力を供給するために制御素子に電気的に接続された電力供給素子（ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を備える。
【００３４】
これによって、装置の電源が切られた場合にも、制御素子に電力を供給することができ、加工ユニット内で特に完全な信頼性の高い制御を行うことができる。
【００３５】
例えば、加工ユニットは、可動部と一体化され、給電装置の第二の巻き線に接続された一以上のコンデンサ（又は一以上の電池）を備える。この場合は、電力供給素子がコンデンサ（又は複数のコンデンサ又は電池）を備える。
【００３６】
この場合、（給電装置によって形成された）給電ラインが開状態で、従って加工装置の電源が切れている場合に、コンデンサによって（所定の期間）制御素子に電流を分配し続ける。
【００３７】
代替的に又は追加的に、加工ユニットは、（装置に電力を供給するための給電装置によって形成される）装置の非接触給電ラインとは独立しており、制御素子と加工ユニットの静止部における更なる電力供給部との間の無線接続を形成する、更なる非接触給電ラインを備える。この場合、制御素子は、更なる非接触給電ラインによって電力を供給されるので、更なる非接触給電ラインが電力供給ユニットを構成する。
【００３８】
ある実施形態によれば、給電装置は、装置に電力を供給する第一の非接触給電ラインと、制御素子に電力を供給する第二の更なる非接触給電ラインとを備える。
【００３９】
これによって、加工装置への電力供給がない場合に、時間に制限なく制御素子に電力を供給することができる。
【００４０】
このために、制御素子は、装置とは独立した、制御素子に電力を供給するための専用の第二の非接触給電ラインを有する。言い換えれば、加工装置は、第二の給電ラインからは切断されている。
【００４１】
代替的に、単一の非接触給電ラインを使用する場合には、コンデンサ（又は電力を蓄えるための他の素子）を制御素子に電力を供給するための（装置の回転部に配置された）電力供給素子内に挿入する。従って、この電力供給素子は、制御素子への電気接続の分岐内に配置され、この電力供給の分岐は装置を排除する。言い換えれば、加工装置は、電力供給素子からは切断されている。
【００４２】
別の実施形態によれば、更なる（第二の）非接触給電ラインは、
−  静止コア（又は代替的に、第一の巻き線が巻き回された静止コアとは異なる更なる静止強磁性体コア）に巻き回され、各電力供給部に接続された第三巻き線と、
−  可動コア（又は代替的に、第二の巻き線が巻き回された可動コアとは異なる更なる可動強磁性体コア）に巻き回され、各電力供給部に接続された第四巻き線とを備える。
【００４３】
このように、本実施形態において、第一及び第二非接触給電ラインによって二つの独立した誘導結合が形成される。
【００４４】
この場合、コンデンサ（又は電池）があれば、（第二の巻き線の代わりとして又はそれに追加して）第四巻き線に接続可能である。
【００４５】
更なる実施形態によれば、更なる給電ラインは、第一巻き線に接続され、装置の電力供給部の周波数とは異なる所定の周波数の更なる可変供給電圧を発生するよう構成される。
【００４６】
更なる実施形態によれば、更なる給電ラインは、加工ユニットの可動部に接続され、制御素子の上流で第二の巻き線に接続されるフィルタを備え、更なる給電ラインによって生成された電流を選択してそれを制御素子に供給する。
【００４７】
本実施形態において、第一及び第二非接触給電ラインは、同じ誘導結合を使用する。
【００４８】
更なる実施形態によれば、更なる非接触給電ラインは、互いに動作可能に対向して容量結合を形成する、静止巻き線と可動巻き線とを少なくとも備える。
【００４９】
例えば、静止巻き線は、更なる電力供給部に接続され、可動巻き線は制御素子に電力を供給するために制御素子に接続される。
【００５０】
このように、本実施形態において、第一非接触給電ラインが（装置又は代替的に制御素子に電力を供給するための）誘導結合を形成し、第二非接触給電ラインが（制御素子又は代替的に装置に電力を供給するための）容量結合を形成する。
【００５１】
本発明の更なる態様によれば、加工ユニットは、制御素子と加工ユニットの静止部と一体となった制御ユニット（一般的には、処理ユニット、即ち処理装置）との間で信号を伝達するためのシステム（即ち伝達手段）を備える。
【００５２】
これに鑑みて、ある実施形態によれば、加工ユニットは、加工ユニットの可動部において制御素子に接続された光送信機と、加工ユニットの静止部において光受信機を備える。光送信機と受信機とは、加工ユニットの可動部及び静止部の相対位置に対して不変の軸に沿って配置された光路を介して連結される。
【００５３】
代替的に（又は追加的に）、第三及び第四巻き線を用いて、制御素子から加工ユニットの静止部へと信号を伝達する。
【００５４】
更なる実施形態において、制御素子に吸収された（及び更なる電力供給部によって分配される）電流を表す信号を受け取るよう設計された（加工ユニットの静止部と関連して、処理装置、即ち電子カード、又は適切にプログラミングされたＣＰＵ等からなる）処理装置によって制御信号が導出される。従って、この処理装置は、更なる電力供給部に接続され、制御素子が吸収する電力供給電流を表す制御パラメータを受け取る。この処理装置は、制御パラメータの傾向（ｔｒｅｎｄ）に応じて、（加工装置に関するパラメータを表す）制御信号を導くようプログラミングされる。
【００５５】
言い換えれば、処理装置は、制御素子に電力を供給するための電流（即ち電圧）の乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）に応じて制御信号を導出する。この乱れは、装置に関するパラメータに応じた制御素子の電気特性の変動によるものである。
【００５６】
これによって、装置の（特に可動部の）電子機器を単純にすることができる。
【００５７】
例えば、制御素子は抵抗センサであり、したがって、（加工装置に関するパラメータに応じて）様々な抵抗値を規定する。更なる電力供給部が発生する電圧は既知の傾向を有するので、抵抗センサの抵抗値の変動が、センサの電力供給電流の（乱れと考えられる）対応する変動に反映される。この場合、制御パラメータは、例えば、センサが吸収する電流、電圧又は電力等であり得る。
【００５８】
このことは、より一般的には、制御素子を形成する他の種類のセンサや装置にも当てはまり、加工装置に対するパラメータに応じて変化する電気特性があるからである。
【００５９】
これに鑑みて、無線給電装置（即ち加工ユニットは）、加工ユニットの可動部において、制御素子の上流で更なる非接触給電ラインに挿入された整流器（即ちＡＣ／ＤＣコンバータ）を備えることが好ましく、これによって直流電流による電力を供給される。
【００６０】
これによって装置の感度が増し、制御素子の電気特性の変動によって、制御素子に電力を供給するための更なる電力供給部が発生する（高周波の）交流電流の対応する乱れが発生する。
【００６１】
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータは、制御素子と電力供給素子とに電気的に接続され、給電ラインが超低電圧給電ライン（例えば２４Ｖ以下）ではない場合のように、電力供給素子の出力電圧が制御素子の動作電圧と大きく異なっている場合には、出力電圧を調整して出力電圧を動作電圧に合わせる。
【００６２】
更に、無線給電装置（即ち加工ユニット）は、更なる電力供給部に接続された（例えば、直列インピーダンス及び／又は並列コンデンサを備える）インピーダンス変換ネットワークを備えることが好ましい。
【００６３】
このインピーダンス変換ネットワークは、更なる電力供給部が制御素子の入口インピーダンスのモジュールとは異なるモジュールを有する入口インピーダンスを持つよう構成される。これによって、更なる電力供給部と相対負荷との間のインピーダンスが非適合（ｄｅ−ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）となり、装置の感度への効果が驚くほど得られる。
【００６４】
更に、本発明は、給電装置を提供し、この給電装置は、本明細書に記載の特徴の一以上を有する。これに鑑みて、挿入される加工ユニットには関係なく、この給電装置を保護する権利が確保される。
【００６５】
本発明は更に、加工ユニットにおける非接触給電方法を提供する。この方法は、所定の周波数で可変電力供給を生成するよう構成される静止電力供給部と、静止電力供給部に対して可動である電気ユーザ装置を形成する加工装置との間でエネルギーを伝達することを含む。
【００６６】
この方法は、
−  強磁性材料でできた電力供給部に接続された静止コアに巻き回された第一巻き線に流れる第一電流を生成する工程と、
−  装置に接続された、強磁性材料でできた、静止コアに連結した可動コアに巻き回された第二巻き線に流れる第二電流を、第一電流によって電磁誘導により生成し、装置の非接触給電ラインを形成する工程とを備える。
【００６７】
この方法は、装置と一体となって可動である制御素子であって、装置に関する少なくとも一つのパラメータを表す制御信号を生成するよう設計された制御素子によって電力を供給する工程を備える。
【００６８】
制御素子は、加工装置に分配される電力供給がない場合に、制御素子に電力を供給するように制御素子に電気的に接続された電力供給素子によって電力を供給される。
【００６９】
ある実施形態によれば、制御素子によって電力を供給する工程は、加工ユニットの静止部における更なる電力供給部によって、所定の傾向を有する高周波可変供給電圧を生成することを含む。
【００７０】
ある実施形態によれば、制御素子によって電力を供給する工程は、可動部と一体化され、例えば第二巻き線に接続された、一以上のコンデンサ、超コンデンサ（ｓｕｐｅｒ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、又は一以上の電池によって制御素子に電流を分配することを含む。
【００７１】
コンデンサ（又はより一般的には整流器と制御素子との間に挿入された電力を蓄えるためのシステム）によって、（単一の非接触給電ラインの存在下であっても）少なくとも一時的に（例えば数秒）、加工装置に電力を供給せずに制御素子に電力を供給することが可能となる。
【００７２】
別の実施形態によれば（代替的に又は追加的に）、制御素子に電力を供給する工程は、装置の非接触給電ラインとは独立した、更なる非接触給電ラインを介して行われる。
【００７３】
具体的には、制御素子によって電力を供給する工程は、例えば、静止コア（又は代替的に、第一の巻き線が巻き回された静止コアとは異なる更なる静止強磁性体コア）に巻き回された第三巻き線に第三電流を流すことと、制御素子に接続され、可動コア（又は代替的に、第二の巻き線が巻き回された可動コアとは異なる更なる可動強磁性体コア）に巻き回された第四巻き線に電磁誘導により第四電流を発生させることとを備える。この場合、更なる非接触給電ラインによって、更なる誘導結合が構成される。
【００７４】
代替的に又は追加的に、制御素子によって電力を供給する工程は、装置の電力供給部とは異なる所定の周波数の可変電流であって、第一巻き線を流れる可変電流を発生することと、第二巻き線に流れる電流をフィルタリングして、更なる電力供給部によって生成された電流の成分を選択してそれを制御素子に供給することとを備える。この場合、更なる非接触給電ラインは、（第一の）非接触給電ラインと同じ誘導結合を使用する。
【００７５】
別の実施形態によれば、更なる非接触給電ラインは容量結合を構成する。
【００７６】
加工装置に関するパラメータを計測する工程に関して、その目的は、パラメータを表す制御信号を加工ユニットの静止部において提供することである。
【００７７】
これに関連して、（制御素子が更なる非接触給電ラインによって電力を供給される場合）、この方法は、制御素子によって吸収される電力供給電流を表す制御パラメータを処理して、制御パラメータの傾向に応じて、加工装置に関するパラメータを表す制御信号を導く工程を備えることが好ましい。
【００７８】
このように、加工ユニットの可動部から静止部へと信号（例えば、代替的な実施形態として本明細書にも記載の別のあり得る解決策によれば光信号（ｏｐｔｉｃａｌ））を伝達する必要がないので、装置の電子機器を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
本発明のこのような及び他の特徴は、添付の図面を参照しながら、好ましい実施形態であってこれに限定することのない以下の実施形態の詳細の説明からより明らかとなるであろう。
【図１】本発明に係る非接触給電装置の斜視図である。
【図１Ａ】第一の実施形態に係る、図１の装置の一部切欠き図を示す。
【図２】図１Ａの装置の分解図を示す。
【図３】第一の実施形態に係る、本発明の加工ユニットの概略断面図を示す。
【図４】図３の加工ユニットの概略的な電気回路図を示す。
【図５】第二の実施形態に係る、図３の加工ユニットを示す図を示す。
【図６】第三の実施形態に係る、図３の加工ユニットを示す図を示す。
【図７】第四の実施形態に係る、図３の加工ユニットを示す図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
添付の図面を参照すると、加工ユニット１は、静止部２と、静止部２に対して可動である可動部３とを有する。
【００８１】
可動部３は、所定の経路に従って使用時に、静止部２に対して例えば回転又は並進して移動する。可動部３は更に加工装置４を備える。
【００８２】
静止部２は、電力供給部５を備える。電力供給部５は、可変の供給電圧を生成するよう構成されるが、供給電圧は、例えば３０〜２５０ｋＨｚから５〜２０ＭＨｚの範囲、又は例えば３０〜２５０ｋＨｚから１０〜１０００ＭＨｚの範囲の高周波であることが好ましい。
【００８３】
なお、供給電圧は方形波形状であることが好ましい。電力供給部５Ａは、例えばインバータを備える。電力供給部５Ａは、共振回路インバータを備えることが好ましい。それによって熱の発生が減少でき、したがって、加工ユニット１が特に効率的となる。これに鑑みて、共振回路インバータが更にフィルタを備える。このフィルタは、インバータの出口フィルタ（ｏｕｔｌｅｔ  ｆｉｌｔｅｒ）であることが好ましく、インバータによって分配される電流の歪を減少するよう構成し、インバータにより発生する電磁気的汚染を減少させる。
【００８４】
加工ユニット１は、第一電力供給部５Ａと第二電力供給部５Ｂとを備えることが好ましい。即ち、電力供給部５Ａに加えて、更なる電力供給部５Ｂを備える。以降、（第一）電力供給部５Ａと更なる（第二）電力供給部（５Ｂ）（がある場合には）とを含むものとして、これらを電力供給部５と称する場合がある。
【００８５】
相対動作に関して、電気的に電力を供給される必要があるので、加工装置４によって電気ユーザ装置が規定される。例えば、加工装置４は、ヒータ（図示した例ではローラーヒータ）、サーボモータ、又はコンプレッサである。
【００８６】
なお、本発明は、多くの用途、具体的には電力用途を有する。
【００８７】
例えば、（お茶、コーヒー、カモミール等の）浸出液製品用の容器を形成する分野では、ローラーヒータ等の対応するヒータを備えた熱溶接ステーションを有する装置を使用する。この場合、このローラーヒータが加工装置４を構成する。
【００８８】
別の可能な用途に置いて、加工装置４は、回転カルーセル上に搭載されたサーボモータであって、この種の用途は、浸出液製品用の容器の形成の分野、即ち飲料分野に関連するがこれはほんの一例である。
【００８９】
加工ユニット１は更に、非接触給電装置６を備える。この装置６は機能上、電力供給部５と加工装置４との間に挿入される。装置６は、共振回路インバータと共にＬＣ共振回路を形成する。装置６は、細い間隙９によって隔てられた二つの二次強磁性コア（即ちハーフコア）７及び８を有する。この二つの強磁性コアは、互いに相対的に移動可能であって、第一及び第二の巻き線１０、１１が対応するコアに巻き回される。第一の巻き線を流れる電流によって二つの二次コア７及び８を流れる磁流が発生し、これが第二の巻き線と結合する。これによって、装置６では、電磁誘導の原理によって第一の巻き線と第二の巻き線との間で電力が伝達され、これは変圧器に特有である。但し、空隙９によって二つの巻き線が互いに相対的に移動する。具体的には、装置６は、加工ユニットの静止部２と接続された静止コア７と、加工ユニットの可動部３と接続された可動コア８とを備える。第一の巻き線１０は、静止コア７に巻き回されて電力供給部５に接続され、第二の巻き線１１は、可動コア８に巻き回されて電力を供給される装置４に接続される。第一の巻き線１０の巻き数は、第二の巻き線１１の巻き数より大きいことが好ましい。例えば、（電気周波数が好ましくは５０ｋＨｚで）第一の巻き線１０の巻き数が２７で、第二の巻き線１１の巻き数が２４である。又は、（電気周波数が好ましくは５０ｋＨｚで）第一の巻き線１０の巻き数が１８で、第二の巻き線１１の巻き数が１７である。
【００９０】
これによって、装置６の効率性が特によくなるが、実際には、装置４からなるユーザ装置が公称値として必要とする電圧の実効値と同じ電圧で装置６に電力を供給することが目的である。但し、好ましくは方形波を用いて装置６に電力を供給すると、（方形波の）ピーク値は、ユーザ装置の公称電圧の実効値より大きい値となる。これに鑑みて、第一巻き線と第二巻き線との巻き数の比が１より若干大きい（好ましくは１．０５〜１．４５の範囲、より好ましくは１．０５〜１．１５の範囲）と、この状況が補償される。装置６の巻き線１０、１１に関して、これらの巻き線は、表皮効果や近接効果に対するよう設計された配線で形成されることが好ましく、例えば、リッツ線等である。これによって、配線そのものでの電力の消失が低減し、装置６の効率性に寄与する。
【００９１】
なお、静止コア７と可動コア８とは、（第一の巻き線に流れる第一の電流によって第二の巻き線での第二の電流が電磁誘導によって発生する）電磁結合が、二つのコアの相互位置が変動しつつ維持されるように構成される。具体的には、装置６は、二つのコア７、８の相対的な動きに関して間隙９を一定（不変）とするような形状とする。装置６は、加工装置４の非接触給電ラインを構成し、（第一の）誘導結合Ｉ１によって、摺動接点を用いずに電力供給部５から装置４へと電気を伝えることができる。
【００９２】
加工ユニット１は更に、加工装置４を制御する制御素子１２を備える。制御素子１２は、加工装置４に対する少なくとも一つのパラメータを計測するよう構成する。
【００９３】
可能な実施形態によれば、制御素子１２は更に、加工装置４に対する少なくとも一つのパラメータを表す制御信号を発生するよう設計される。
【００９４】
一般的にこのような制御素子１２はセンサであり、抵抗センサ（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｓｅｎｓｏｒ）であることが好ましい。
【００９５】
例えば、制御素子１２は、温度センサ（例えば熱抵抗）又は（既知であるので図示しない）位置又は圧力センサである。
【００９６】
制御素子１２は、装置４と一体となって移動可能であって、特に装置４に接続される。
【００９７】
図示した例において、非接触給電装置６は、円筒対称性を有し、加工ユニット１の可動部３が、加工ユニット１の静止部２に対して回転する。
【００９８】
第一及び第二のハーフコア７、８がカップ形状であることが好ましい。
【００９９】
加工ユニットは、加工装置４に分配される電力供給がない場合、即ち非接触給電ラインが開状態の場合に、即ち電力供給部５が加工装置４とは電気的に切断されている場合に、制御素子１２に電気的に接続されてこれに電力を供給する電力供給素子１３を備える。
【０１００】
加工装置４に電力を供給せずに制御素子１２に電力を供給可能であることによって、有利なことに、摺動接点を用いずに加工装置４と制御素子１２との双方に電力を供給でき、装置の電源が切られた後でさえも制御素子１２に電力を供給できる。
【０１０１】
この電力供給素子１３は、加工ユニットの可動部３と一体である。電力供給素子１３は、（ダイオードブリッジ等の）整流器１４を有するＡＣ／ＤＣコンバータを備えることが好ましい。
【０１０２】
好ましい実施形態によれば、加工ユニット１は、加工装置４の非接触給電ラインとは独立した、制御素子１２と加工ユニットの静止部２における（構造的に上述の電力供給部５Ａの種類であることが好ましい）更なる電力供給部５Ｂとの間の無線接続を形成する、更なる非接触給電ラインを備える。
【０１０３】
加工ユニット１は、（それぞれが他方とは独立してＯＮ又はＯＦＦに切り替え可能であるという意味で）互いに独立した第一の非接触給電ラインＬ１と第二の非接触給電ラインＬ２とを備えることが好ましい。
【０１０４】
更なる非接触給電ラインを実施するには、三つの実施形態があり、互いに組み合わせて又は代替的に適用可能な同じ数の技術的解決法に対応する。
【０１０５】
（図１Ａ、２、３及び４に示す）第一の実施形態において、更なる給電ラインは、容量結合Ｃ１を備える。
【０１０６】
この容量結合Ｃ１は、第一の静止巻き線５２と第二の静止巻き線５３とを備えることが好ましく、第一の可動巻き線５６と第二の可動巻き線５７とを備える（ことが好ましい）。第一の静止巻き線５２は、第一の可動巻き線５６に対向し、第一のコンデンサを形成する。第二の静止巻き線５３は、第二の可動巻き線５７に対向し、第二のコンデンサを形成する。これに関して、供給電圧の周波数に応じて容量結合は自己共振結合（ｓｅｌｆ−ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）となり得る。
【０１０７】
第一及び第二静止巻き線５２、５３は、更なる電力供給部５Ｂに接続され、第一及び第二可動巻き線５６、５７は制御素子１２に接続される。
【０１０８】
整流器１４（即ち、ＡＣ／ＤＣコンバータ）は、第一及び第二可動巻き線５６、５７と制御素子１２との間に挿入されることが好ましい。
【０１０９】
第一及び第二静止巻き線５２、５３は、第一巻き線１０と第一及び第二可動巻き線５６、５７との間に挿入される。第一及び第二可動巻き線５６，５７は、第二巻き線１１と第一及び第二静止巻き線５２、５３との間に挿入される。
【０１１０】
第一及び第二静止巻き線５２、５３と第一及び第二巻き線５６、５７とが環状の形状であることが好ましい。
【０１１１】
第一及び第二静止巻き線５２、５３は、同一平面上にあって第一の平面内にあり、第一及び第二可動巻き線５６、５７は、同一平面上にあって第二の平面内にあることが好ましい。
【０１１２】
第一及び第二平面は、第一ハーフコアに対する、即ち、装置６の円筒対称軸に対する第二ハーフコアの回転軸１８に垂直であることが好ましい。
【０１１３】
第一及び第二静止巻き線５２、５３は軸１８に対して同軸上であって、第一及び第二可動巻き線５６、５７も軸１８に対して同軸上であることが好ましい。
【０１１４】
更に、装置６（即ち、加工ユニット１）は、第一巻き線１０と第一及び第二静止巻き線５２、５３との間に挿入された静止スペーサ５１を備えることが好ましい。
【０１１５】
同様に、装置６（即ち、加工ユニット１）は、第二巻き線１１と第一及び第二可動巻き線５６、５７との間に挿入された可動スペーサ５５を備えることが好ましい。
【０１１６】
静止及び可動スペーサ素子５１及び５５は、絶縁材料、例えばグラスレジン（ｇｌａｓｓ  ｒｅｓｉｎ）でできていることが好ましい。
【０１１７】
更に、装置６（即ち、加工ユニット１）は、第一巻き線１０と静止スペーサ５１との間に挿入された静止スクリーン５０を備え、静止スクリーン５０は第一巻き線１０と接することが好ましい。
【０１１８】
同様に、装置６（即ち、加工ユニット１）は、第二巻き線１１と可動スペーサ５５との間に挿入された可動スクリーン５４を備え、可動スクリーン５４は第二巻き線１１と接することが好ましい。
【０１１９】
静止及び可動スクリーン５０及び５４は、導電材料、例えばアルミニウムや銅でできていることが好ましい。
【０１２０】
（図５に示す）第二の実施形態において、更なる給電ラインは、静止コア７に巻き回され、更なる電力供給部５Ｂに接続される第三巻き線１０Ａと、可動コア８に巻き回され、電力を供給するために制御素子１２に接続される第四巻き線１１Ａとを備える。
【０１２１】
この場合、加工ユニット１は、装置４に電力を供給するよう設計された装置６に並列に、制御素子１２に電力を供給するよう設計された第二の非接触給電装置を備える。
【０１２２】
即ち、第三巻き線１０Ａと第四巻き線１１Ａとが第二の（更なる）誘導結合を形成する。
【０１２３】
この解決策では、電力供給素子１３は第四巻き線に接続されるが、有利なことには、ハイパスＬＣフィルタ、又は高周波ＡＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。
【０１２４】
図示しない変形例（ｖａｒｉａｎｔ）によれば、第三巻き線が更なる静止強磁性コアに巻き回され、第四巻き線が更なる可動強磁性コアに巻き回されて、更なる静止強磁性コアに結合していてもよい。
【０１２５】
（図６に示す）第三の実施形態において、更なる電力供給部５Ｂは、第一巻き線１０に接続され、装置４の電力供給部５Ａの周波数とは異なる所定の周波数の更なる交流供給電圧を発生するよう構成される。この場合、更なる給電ラインは、加工ユニットの可動部３に接続され、制御素子１２の上流で第二巻き線１１（の下流）に接続された、更なる電力供給部によって生成された電流を選択してそれを制御素子１２に供給するためのフィルタを備える。この場合、フィルタは、更なる給電ラインが発生する電流の閉スイッチを構成し、装置４に電力が供給されているか否かに関係なく制御素子１２に供給可能である。第二の解決法において、電力供給素子１３は、第二巻き線１１に接続される。
【０１２６】
この実施形態において、制御素子１２は、第二巻き線１１に電気的に接続される。具体的には、加工ユニットの可動部３は、第二巻き線１１に接続される端子１１０を備える。電気ユーザ装置と制御素子１２とは、端子１１０に電気的に接続される。
【０１２７】
図７は、本発明の更なる第四の実施形態を示す図である。限られた期間の間だけであっても加工装置４に電力を供給することなく制御素子１２に電力を供給するために同じ非接触給電ラインを使用することを可能にするので、この実施形態は、更なる非接触給電ラインの存在を必ずしも前提とするものではない（又排除もしない）。
【０１２８】
この実施形態によれば、電力供給素子１３は、コンデンサ１５（又は複数のコンデンサ）を備える。このコンデンサ１５は、可動部３と一体であって、第二巻き線１１に接続される。コンデンサ１５は、整流器１４の出口に接続される。更に、電力供給素子１３は、第二巻き線１１に並列に接続される。コンデンサ１５は、加工装置４に同時に電力を供給せずに比較的長い時間、制御素子１２に確実に電力が供給されるように、比較的高い容量値（例えば、超コンデンサ）を有することが好ましい。
【０１２９】
本明細書の更なる態様によれば、装置６（即ち、加工ユニット１）は、加工装置４に関するパラメータを表す制御信号を提供するよう構成される。
【０１３０】
これに関して、第一の解決法は、制御素子１２の電力供給信号の処理を含む。
【０１３１】
特に制御素子１２が更なる非接触給電ラインを介して電力を供給される場合や、制御素子１２が加工装置４に関するパラメータに応じて相対的な電気特性を変化させるよう設計される場合に、この解決法が設けられる。
【０１３２】
装置６（即ち、加工ユニット１）は、（図示しない、例えば信号を処理するよう設計された処理装置、電子回路、ＣＰＵ、又はその他の装置からなる）処理装置を備える。
【０１３３】
処理装置は、加工ユニット１の静止部２内にある。
【０１３４】
具体的に、処理装置は、（既知の種類のものであるために図示しない、例えば適切にプログラミングされた電子カード等からなる）制御ユニット内にあって、制御ユニットは加工ユニット１の静止部２と一体であることが好ましい。
【０１３５】
処理装置は、更なる電力供給部５Ｂに接続され、制御素子１２が吸収する電力供給電流を表す制御パラメータを受け取る。例えば、制御パラメータは、（特に更なる電力供給部５Ｂと第一巻き線１０との間で、更なる電力供給部５Ｂの下流のノードにおいて測定可能な）電流、電圧、又は電力であってよい。
【０１３６】
処理装置は、制御パラメータの傾向に応じて（加工装置４に関するパラメータを表す）制御信号を導くようプログラミングされる。
【０１３７】
実際、更なる供給部５Ｂが発生する供給電圧の波形がわかっていれば、制御パラメータの傾向は伝達関数を規定する制御素子１２からなる負荷に依存する。
【０１３８】
制御素子１２の伝達関数は、相対電気特性の関数として（その素子のメーカーから）分かっており、加工装置４に関するパラメータの関数として可変である。
【０１３９】
このために、加工装置４に関するパラメータの傾向は、制御パラメータの傾向の（及び予備較正工程において−好ましくは全てに関して一度だけ（ｊｕｓｔ  ｏｎｃｅ  ｆｏｒ  ａｌｌ）−設定された制御素子１２の特性の）関数として処理装置によって導かれる。
【０１４０】
これに関連して、（整流器１４があるので）直流電流で制御素子１２に電力を供給することにより、制御パラメータのこのような変動を計測する場合の装置６の感度が向上する。
【０１４１】
この場合、制御素子１２及び整流器１４によって与えられる更なる電力供給部５Ｂの負荷はかなり非線形である。
【０１４２】
これに関連して、装置６（即ち、加工ユニット１）は、更なる電力供給部５Ｂに接続されたインピーダンス変換ネットワーク３１を備えることが好ましい。
【０１４３】
インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる電力供給部５Ｂから見た負荷の入口インピーダンス（ｉｎｌｅｔ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を変える働きを有する。例えば、インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる電力供給部５Ｂの出力端子に接続された、直列のインダクタと並列のコンデンサとを備える。
【０１４４】
具体的には、インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる電力供給部５Ｂの入口インピーダンスモジュールが制御素子１２の入口インピーダンスモジュールとは異なるよう構成される。即ち、インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる非接触給電ラインＬ２においてインピーダンスを非適合とするよう構成される。
【０１４５】
これによって、処理装置が計測（及び処理する）制御パラメータに応じて、加工装置４に関するパラメータの変動の測定における感度が驚くほどに最適化される。
【０１４６】
具体的には、（更なる電力供給部５Ｂが実際に分配する電力供給電流を表す）制御パラメータが（更なる電力供給部５Ｂの下流で計測される）電圧であれば、インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる電力供給部５Ｂが制御素子１２の入口インピーダンスのモジュールより大きいモジュールを有する入口インピーダンスを有するよう構成されることが好ましい。
【０１４７】
制御パラメータが（更なる電力供給部５Ｂの下流で計測される）電力であれば、インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる電力供給部５Ｂが制御素子１２の入口インピーダンスよりずっと大きい或いはずっと低いモジュールを有する入力インピーダンスを有するよう構成されることが好ましい。
【０１４８】
制御パラメータが（更なる電力供給部５Ｂの下流で計測される）電流であれば、インピーダンス変換ネットワーク３１は、更なる電力供給部５Ｂが制御素子１２の入口インピーダンスよりずっと小さいモジュールを有する入力インピーダンスを有するよう構成されることが好ましい。
【０１４９】
（図７に示す）第二の解決法において、制御素子１２は、制御ユニットに（それ自身の）制御信号を送るよう構成される。
【０１５０】
このために、加工ユニット１は、制御素子１２に接続され、加工ユニット１の可動部３にある光送信機１６を備えることが好ましい。更に、加工ユニットは、加工ユニット１の静止部２において光受信機１７を備える。光送信機１６と受信機１７とは、加工ユニット１の可動部３及び静止部２の相対位置に対して不変の光路に沿って整列している。
【０１５１】
例えば、可動部３が並進により静止部２に対して可動である場合には、光路は並進方向に平行な向きとなる。
【０１５２】
この例では、可動部３は、光路が沿っている回転軸１８を中心に静止部２に対して回転する。
【０１５３】
なお、光送信機１６と受信機１７とはそれぞれ、電子ユニット１９（光電変換器）とＬＥＤ２０とを備える。なお、光路に沿って整列した（光送信機１６と受信機１７それぞれの）二つのＬＥＤ２０がある。
【０１５４】
この解決法において、電力供給素子１３は、電子ユニット１９に接続（及び／又は電子ユニット内で一体化）されていることが好ましい。
【０１５５】
本明細書の更なる態様によれば、非接触給電装置６は、電力供給部５Ａと電力供給部５Ｂの下流等に接続されたフィルタ素子２１（例えば、コンデンサ）を備えることが好ましい。即ち、フィルタ素子２１は、第一巻き線１０（又は第二巻き線１１）に接続され、第一電流（即ち、第一巻き線１０を流れる電流）の高調波歪を補償する。フィルタ素子２１は（第一１０及び／又は第二１１）巻き線に直列に接続されることが好ましい。
【０１５６】
図示した例において、加工装置４は、熱溶接機、特に溶接ローラであって、この熱溶接機は、第二巻き線１１に接続された熱抵抗２２を備える。これに鑑みて、制御素子１２は、温度センサ（例えば熱抵抗）を備える。
【０１５７】
本実施形態において、可動コア８は、静止コア７に対して回転する。
【０１５８】
装置４（即ちローラ）は、回転軸２３及び回転フランジ２４を用いて可動コア８に機械的に接続される。具体的には、回転フランジ２４は、ねじ２５等（又は他の接続手段）によって回転コア８に固定される。
【０１５９】
従って、本実施形態において、加工ユニット１の可動部３は、溶接ローラ４、軸２３、及び回転フランジ２４を備え、電力供給ユニット１３と光送信機１６とは回転フランジ２４に関連し、制御素子１２はローラ４に関連する。
【０１６０】
加工ユニット１の静止部２は、静止コア７に（他のねじ２５又は他の固定手段等によって）固定されたキャップ２６を備える。
【０１６１】
キャップ２６によって、可動部３の回転軸１８と同軸で、可動コア８と回転フランジ２４との外側に位置する円筒形（環状）壁２７が形成される。回転フランジ２４は、軸受２８等によって、キャップ２６の円筒形壁２７に回転可能に連結している。光受信機１７はキャップ２６と関連する。
【０１６２】
なお、（図示した例のように）加工ユニット１の静止部２及び可動部３が回転軸１８を中心に相対的に回転し、静止コア７及び可動コア８が回転軸１８を中心に回転するような用途において、静止コア７及び可動コア８はカップ形状であることが好ましい。
【０１６３】
（図７に示した）実施形態によれば、静止コア７及び可動コア８はそれぞれ、回転軸１８と一致する貫通孔２９を有する。なお、この孔２９は、光学ガイド等の（光学的に）透明な材料で全体的又は部分的に充填されていてもよい。これに関連して、光送信機１６と受信機１７とは、特に対応する光ユニット（例えばＬＥＤ２０）が、これらの貫通孔の入口及び出口において、互いに対向するよう配置されることが好ましい。即ち、このような実施形態において、光エミッタ１６と受信機１７と、特に対応する光ユニット（例えばＬＥＤ２０）とが、コア７及び８に向かい合って、貫通孔２９の軸１８に沿って整列している。これによって、有利なことに、装置６の全体の大きさが制限され、特に信頼性が高いものとすることができる。
【０１６４】
更に本発明によれば、加工ユニット１における非接触給電方法が提供される。
【０１６５】
この方法は、電力供給部５と静止している電力供給部５に対して可動である加工装置４との間で電気を伝達することを含む。
【０１６６】
この方法は、
−  静止コア７に巻き回された第一巻き線１０に流れる第一電流を生成する工程と、
−  装置４に接続され、可動コア８に巻き回された第二巻き線１１に流れる第二電流を、第一電流によって電磁誘導により生成し、二つのコア７、８は、間隙９によって隔てられ、巻き線１０及び１１の双方と結合して磁流が起こるように設計された強磁性構造を形成するよう構成される工程とを備える。
【０１６７】
このように、装置６は、装置４の非接触給電ラインを形成する。
【０１６８】
加工ユニット１の静止部２における更なる電力供給部５Ｂによって、所定の傾向を有する高周波可変供給電圧が更に生成されることが好ましい。
【０１６９】
更にこの方法は、加工装置４と一体となって可動である制御素子１２の電力を供給する工程を備える。
【０１７０】
制御素子１２は、加工装置４に対するパラメータに応じて相対的な電気特性を変えるよう設計されることが好ましい。
【０１７１】
加工装置４の非接触給電ラインとは独立した、制御素子１２と更なる電力供給部５Ｂとの間の無線接続を形成する、更なる非接触給電ラインＬ２によって、制御素子１２に電力が供給されることが好ましい。
【０１７２】
或いは、制御素子１２は、コンデンサ１５を用いて、非接触給電ラインＬ２によって電力を供給される。
【０１７３】
いずれにせよ、加工装置４に分配される電力供給がない場合でも、制御素子１２に電力を供給することが可能となる。
【０１７４】
この方法は更に、好ましくは、制御パラメータの傾向に応じて、加工装置４に関するパラメータを表す制御信号を導くよう、制御素子１２が吸収する電力供給電流を表す制御パラメータを処理する工程を備える。
【０１７５】
或いは、制御素子１２は、（能動電子部品によって）制御信号を発生し、それを（光学送信システム等によって）加工ユニット１の静止部２と関連する処理装置に送る。
【０１７６】
なお、加工装置４が装置６を介して電力供給部５によって電力を供給される場合、制御素子１２が電力供給素子１３を介して同装置６によって電力を供給される場合も想定される。一方、装置４の電源が切られた場合、制御素子１２は、（更なる非接触給電ラインＬ２又はコンデンサ１５からなる）単一の電力供給素子１３によって電力を供給される。
【０１７７】
装置４に電力供給がない場合に制御素子１２に電力を供給する工程に関して、例えば、更なる非接触給電ラインＬ２を介して（又は可動部３と一体であって整流器１４を介して第二巻き線１１と並列に接続されたコンデンサ１５を介して）電力供給素子１３が制御素子１２に電流を分配することも想定される。
【０１７８】
制御素子１２によって電力を供給する工程が、加工装置４の非接触給電ラインとは無関係に、更なる非接触給電ラインＬ２を介して起こる場合には、この方法は更に、高周波電流を生成する工程を備える。この電流は、容量結合Ｃ１又は更なる誘導結合のいずれかを介して流れるが、後者の場合、静止コア７に巻き回された第三巻き線１０Ａを流れる第三電流が発生し、第三電流によって可動コア８に巻き回された第四巻き線１１Ａを流れる第四電流が電磁誘導によって発生する。
【０１７９】
加工ユニット１の可動部３において更なる非接触給電ラインＬ２を流れる電流は、制御素子１２に供給される前に、フィルタリングされることが好ましい（例えば、第四巻き線を流れる第四電流がフィルタリングされる）。なお、ここでのフィルタリングという用語は、本明細書において、この電流を「クリーンにする  “ｃｌｅａｎｅｄ”」ことを意味する。更に、（第四巻き線等の）加工ユニット１の可動部３において、（第一の）非接触給電ラインＬ１に流れる電流によって誘導された更なる非接触給電ラインＬ２を流れる電流は（除去によって）フィルタリングされる。
【０１８０】
第一及び第二電力供給部５Ａ及び５Ｂは、互いに異なる第一及び第二周波数の電圧を生成することが好ましい。
【０１８１】
これに関連して、二つの非接触給電ラインに流れる電流をフィルタリングする工程を更に備える。
【０１８２】
なお、本明細書の実施形態は、互いに排他的な技術的解決法を構成するものではない。実際、様々な実施形態の技術的特徴を互いに組み合わせて、本発明の更なる実施形態とすることが可能であり、簡潔にするためにその詳細は説明しないが、本明細書に含まれるものとする。
【０１８３】
上述のことに加えて、参照用にアルファベット順に記載する以下の段落は、本発明を説明する更なる非限定的な態様の例である。
【０１８４】
Ａ．  静止部２と静止部２に対して可動である可動部３とを規定し、可動部３において電気ユーザ装置を形成する加工装置４と、静止部２において高周波可変電力供給を生成するよう構成された電力供給部５Ａと、非接触給電装置６と、を有する加工ユニット１であって、
−  加工ユニットの静止部２に接続された、強磁性材料でできた静止コア７と、
−  静止コア７に巻き回され、電力供給部５Ａに接続された第一巻き線１０と、
−  加工ユニットの可動部３に接続され、強磁性材料でできた可動コア８と、
−  可動コア８に巻き回され、電力を供給するために加工装置４に接続された第二巻き線１１と、を備え、
静止コア７及び可動コア８は、第一巻き線１０に流れる第一電流によって、電磁誘導により第二巻き線１１に第二電流が発生して、電力を伝達するための非接触装置６が加工装置４の非接触給電ラインＬ１を構成するよう連結され、
−  加工装置４と一体に可動の制御素子１２であって、装置４に関する少なくとも一つのパラメータを表す制御信号の測定を（加工ユニットの静止部２において）可能とする制御素子と、を備え、
−  制御素子１２は、電力供給部５Ａ又は更なる電力供給部５Ｂに接続され、加工装置４に分配される電力供給がない場合に供給される。
【０１８５】
Ａ１．  段落Ａの加工ユニット１であって、制御素子１２は、加工装置４に対するパラメータに応じて相対的な電気特性を変えるよう設計される。
【０１８６】
Ａ２．  段落Ａ又はＡ１の加工ユニットであって、加工ユニット１の静止部２に所定の傾向を有する高周波の可変電力供給を生成するよう構成された更なる電力供給部５Ｂを更に備える。
【０１８７】
Ａ３．  段落Ａ、Ａ１又はＡ２のいずれかに記載の加工ユニット１であって、加工装置４の非接触給電ラインとは独立した、制御素子１２と更なる電力供給部５Ｂとの間の無線接続を形成し、装置４に分配する電力供給がない場合に制御素子１２に電力を供給するための、更なる非接触給電ラインＬ２を備える。
【０１８８】
Ａ４．  段落Ａ３に記載の加工ユニット１であって、更なる非接触給電ラインＬ２は、（第一の）更なる非接触給電ラインＬ１によって形成される誘導結合に対して、更なる誘導結合を形成する。
Ａ５．  段落Ａ４に記載の加工ユニット１であって、更なる非接触給電ラインＬ２は、
−  静止コア７に巻き回され、それぞれの電力供給部に接続された第三巻き線と、
−  可動コア８に巻き回され、制御素子１２に電力を供給するために制御素子に接続された第四巻き線と、を備える。
【０１８９】
Ａ６．  段落Ａ３に記載の加工ユニット１であって、更なる電力供給部は、装置の電力供給部の周波数とは異なる所定の周波数の更なる可変供給電圧を生成するよう構成され、第一巻き線１０に接続され、更なる給電ラインは、加工ユニットの可動部に接続され、制御素子１２の上流で第二巻き線１１に接続された、更なる電力供給部によって生成された電流を選択してそれを制御素子１２に供給するためのフィルタを備える。
【０１９０】
Ａ７．  段落Ａ３又はＡ６に記載の加工ユニット１であって、更なる非接触給電ラインＬ２は、容量結合Ｃ１を形成する。
【０１９１】
Ａ８．  段落ＡからＡ７のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、更なる電力供給部５Ｂに接続され、制御素子１２に吸収される電力供給電流を表す制御パラメータを受け取る処理装置を備え、処理装置は、制御パラメータの傾向に応じて、加工装置４に関するパラメータを表す制御信号を導くようプログラミングされる。
【０１９２】
Ａ９．  段落ＡからＡ８のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、制御素子１２は、装置４に関する少なくとも一つのパラメータを表す制御信号を生成するよう設計される。
【０１９３】
Ａ１０．  段落ＡからＡ９のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、（加工装置４に分配する電力供給がない場合に）制御素子１２に電力を供給するために制御素子に電気的に接続された電力供給素子１３を備える。
【０１９４】
Ａ１１．  段落Ａ１０の加工ユニット１であって、電力供給素子１３は整流器１４を備える。
【０１９５】
Ａ１２．  段落Ａ１０又はＡ１１の加工ユニット１であって、電力供給素子１３はコンデンサ１５を備える。
【０１９６】
Ａ１３．  段落ＡからＡ１２のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、加工ユニットの可動部３において制御素子１２に接続された光送信機１６と、加工ユニットの静止部２において光受信機１７とを備え、光送信機１６と受信機１７とは、加工ユニット１の可動部３及び静止部２の相対位置に対して不変の軸に沿って配置された光路を介して連結される。
【０１９７】
Ａ１４．  段落ＡからＡ１３のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、電力供給部５Ａ（及び／又は更なる電力供給部５Ｂ）は共振回路インバータを備える。
【０１９８】
Ａ１５．  段落ＡからＡ１４のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、第一巻き線１０の巻き数は、第二巻き線１１の巻き数より大きい。
【０１９９】
Ａ１６．  段落ＡからＡ１５のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、加工装置４は、第二巻き線１１に接続された抵抗２２を備える熱溶接機であって、制御素子１２は、抵抗式温度センサ（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｅｎｓｏｒ）である。
【０２００】
Ａ１７．  段落ＡからＡ１６のいずれか１つに記載の加工ユニット１であって、加工ユニット１の静止部２及び可動部３は、回転軸１８の周りを相対的に回転し、静止コア７及び可動コア８は、回転軸１８の周りを回転可能である。
【０２０１】
Ａ１８．  段落Ａ１７の加工ユニット１であって、静止コア７及び可動コア８はカップ形状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０２】
【特許文献１】ＵＳ３０４０１６２
【特許文献２】ＷＯ２００８１５６１１６Ａ１
【特許文献３】ＵＳ４４０４５５９
【特許文献４】ＵＳ２０１４０８３６２３
【特許文献５】ＧＢ２３２６７５６Ａ
【特許文献６】ＵＳ５７７０９３６
【特許文献７】ＵＳ４７４９９９３Ａ
【特許文献８】ＷＯ２００９０３３５７３Ａ１
【特許文献９】ＷＯ２０１２１６３９１９Ａ２
【特許文献１０】ＵＳ２００３００１４５６Ａ
【特許文献１１】ＵＳ２０１０１５８３０７Ａ１
【図１】
2017519482.tif 000003
【図１Ａ】
2017519482.tif 000004
【図２】
2017519482.tif 000005
【図３】
2017519482.tif 000006
【図４】
2017519482.tif 000007
【図５】
2017519482.tif 000008
【図６】
2017519482.tif 000009
【図７】
2017519482.tif 000010
【国際調査報告】
2017519482.tif 000011
2017519482.tif 000012
2017519482.tif 000013
2017519482.tif 000014