JP3956610B2 - 無接触給電設備とこの無接触給電設備に使用される分岐ボックス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路より、無接触で２次側の負荷に給電する無接触給電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波電流を流す１次側誘導線路より複数の作業エリアへ給電する設備では、作業エリアのメンテナンス時などに各作業エリア毎の電源を落とす必要があるときがある。このような場合、図５に示すように、高周波電源装置51から高周波電流が給電される１次側誘導線路52に、ロボットエリア（作業エリアの一例）53毎に切換回路54を挿入し、ロボットエリア53で電源を落とすとき、ロボットエリア53に引き込まれた１次側誘導線路52をバイパスするようにしている。
【０００３】
切換回路54は、バイパス回路55と１次側誘導線路52が同時に接続した後に一方に切り換わるスイッチ56により構成され、作動中の他のロボットエリア53への給電が遮断されないようにしている。ロボットエリア53では、たとえば走行台車（負荷の一例）57へ１次側誘導線路52よりピックアップコイル58を介して無接触で給電される。
【０００４】
また従来、高周波電流を流す１次側誘導線路よりクレーン等の昇降体へ給電するとき、１次側誘導線路には、昇降体の昇降動作時に合わせて上下に移動できるように弛みを持たせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記切換回路54では、作動中の他の作業エリアを停電させないために、スイッチ56はバイパス回路55と１次側誘導線路52が同時に接続する機械的接触および接触している時間を保障する必要があり、特殊で信頼性の高いスイッチを使用する必要があった。また各ロボットエリア53毎に電源装置を用意すれば、このような切換回路54が不要となるが、極めてコストが増加してしまう。
【０００６】
また１次側誘導線路よりクレーン等の昇降体へ給電するとき、昇降体と共に昇降を繰り返すうちに１次側誘導線路に断線が生じやすいことから、全電源ラインが停電となってしまうことを避けるために、メンテナンスを頻繁に行う必要があった。
【０００７】
そこで、本発明は、機械的に電源ラインを切り換えることなく、部分的に給電エリアの電源を遮断することが可能で、メンテナンスの回数を削減できる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路より、無接触で２次側の負荷に給電する無接触給電設備であって、
前記１次側誘導線路を、電源装置に接続された第１誘導線路と、少なくとも１つの第２誘導線路と、前記第１誘導線路と前記第２誘導線路を誘導結合する磁性体から形成し、
前記磁性体に巻かれる付加線路と、前記付加線路を短絡するスイッチ手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成によれば、スイッチ手段の短絡により１次側の第２誘導線路への給電が遮断され、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。また付加線路に流れるＡＴ（アンペアターン）と第１誘導線路に流れるＡＴは一致するので、付加線路の巻き数を多くすることで、スイッチ手段に流れる電流を低減することができ、より安価なスイッチ手段の使用が可能となる。
【００１０】
また請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、前記スイッチ手段とともに付加線路に並列に接続され、前記スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流を立ち上げるスタート回路を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がることにより、磁性体の飽和が防止される。またスイッチ手段がオンのとき、時定数を有すスタート回路（遅延回路）はスイッチ手段によりリセットされている。
【００１２】
また請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、前記スイッチ手段により第１スイッチ手段を形成し、短絡する第２スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段とともに付加線路に並列に接続され、前記第１および第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流を立ち上げるスタート回路を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成によれば、第１および第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がることにより、磁性体の飽和が防止される。また第２スイッチ手段は直接１次側第２誘導線路の給電を遮断するので、第１スイッチ手段と第２スイッチ手段による２重の遮断動作となり、高い信頼性が保証される。
【００１４】
また請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明であって、第１スイッチ手段に代えて、付加線路に抵抗を接続したことを特徴とするものである。
上記構成によれば、第２スイッチ手段がオンとなったときに、抵抗によりスタート回路がリセットされることにより、第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がり、磁性体の飽和が防止される。
【００１５】
また請求項５に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明であって、第１スイッチ手段およびスタート回路に代えて、付加線路に並列に、スイッチ手段と抵抗からなる直列回路を複数接続したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がり、磁性体の飽和が防止される。
また請求項６に記載の発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路を、電源装置に接続された第１誘導線路と、２次側の負荷に無接触で給電する、少なくとも１つの第２誘導線路から形成し、前記第１誘導線路から前記第２誘導線路に分岐する際に使用される分岐ボックスであって、
前記第１誘導線路が接続される一対の第１端子と、前記第２誘導線路が接続される一対の第２端子と、磁性体と、前記磁性体に巻かれ、前記第１端子の両端に接続される第１線路と、前記磁性体に巻かれ、前記第２端子の両端に接続される第２線路と、前記磁性体に巻かれる付加線路と、前記付加線路を短絡するスイッチ手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記構成によれば、スイッチ手段がオフのときには、１次側の第１誘導線路より磁性体を介して１次側の第２誘導線路へ給電され、またスイッチ手段が短絡されると、１次側第２誘導線路への給電が遮断され、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。
【００１８】
また請求項７に記載の発明は、上記請求項６に記載の発明であって、前記スイッチ手段により第１スイッチ手段を形成し、第２線路を短絡する第２スイッチ手段と、一対の第３端子と、励磁コイルが前記第３端子に接続される電磁接触器とを備え、前記第１および第２スイッチ手段を前記電磁接触器の接点により構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
上記構成によれば、外部より電磁接触器を制御することにより、第１および第２スイッチ手段のオン・オフが制御される。よって、遠方より１次側の第２誘導線路への給電を遮断することができ、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。
【００２０】
また請求項８に記載の発明は、上記請求項７に記載の発明であって、第３端子は、第１誘導線路へ給電する電源装置に接続され、電磁接触器は電源装置より前記第３端子を介して励磁されることを特徴とするものである。
【００２１】
上記構成によれば、電源装置より１次側の第２誘導線路への給電を遮断することができ、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【００２３】
図１において、１は電源パネルＰに設けられ、１次側の第１誘導線路２に高周波電流を給電する高周波電源装置であり、１次側第１誘導線路２は複数Ｎのロボットエリア（作業エリアの一例）３に沿って敷設され、１次側第１誘導線路２より各ロボットエリア３に対応して設けられた分岐装置４により１次側の第２誘導線路５が分岐され、この１次側第２誘導線路５によりロボットエリア３へ給電されている。
【００２４】
また図１において、６は１次側第１誘導線路２または１次側第２誘導線路５からピックアップコイル７を介して無接触で給電される走行台車（負荷の一例）である。また９は各ロボットエリア３への給電を選択して遮断する遮断選択回路（詳細は後述する）であり、電源パネルＰに設けられている。なお、上記１次側第１誘導線路２はループ状の走行台車６の走行経路10ａに沿って敷設され、１次側第２誘導線路５はロボットエリア３の直線状の走行台車６の走行経路10ｂに沿って敷設されている。
【００２５】
上記分岐ボックス４は、図２に示すように、貫通孔または一部が開いた貫通孔からなる孔部11を有する、フェライトからなるリング状の磁性体12と、１次側第１誘導線路２が接続される一対の入力端子13と、磁性体12の孔部11を通り、入力端子13の両端に接続される第１線路14と、ロボットエリア３へ給電する１次側第２誘導線路５が接続される一対の出力端子15と、磁性体12の孔部11を通り、出力端子15の両端に接続される第２線路16と、磁性体12の孔部11を通る付加線路17と、この付加線路17に接続された整流回路18と、この整流回路18の出力端を短絡する電磁接触器の第１ａ接点（第１スイッチ手段の一例）19と、第１ａ接点19と並列に整流回路18の出力端に接続される、時定数が０．１〜０．５ｓｅｃの抵抗20とコンデンサ21からなるソフトスタート回路22と、１次側第２誘導線路５（第２線路16）を短絡する電磁接触器の第２ａ接点（第２スイッチ手段の一例）23と、第２ａ接点23の一端と一方の出力端子15間に介装されるチューニングコンデンサ24と、電源パネルＰの遮断選択回路９に接続する制御線路25が接続される一対の制御端子26と、電磁接触器の励磁コイル27と、電磁接触器の励磁コイル27と制御端子26間を接続する第３線路28から形成されている。
【００２６】
なお、チューニングコンデンサ24のキャパシタＣは、１次側第２誘導線路５のインダクタンスＬに応じて１次側第１誘導線路２の周波数ｆに共振するように設定されている。
【００２７】
以下、上記構成における作用を、第１ロボットエリア３を例として説明する。
なお、電源パネルＰの遮断選択回路９から第１ロボットエリア３の分岐ボックス４に対して電磁接触器の励磁コイル27の励磁信号が出力されておらず、電磁接触器の各ａ接点19，23は共にオフの状態にあり、１次側第１誘導線路２（第１線路14）が発生する磁束により１次側第２誘導線路５（第２線路16）に給電されているものとする。このとき、３次の付加線路17側のスタート回路22のコンデンサ21は充電されているものとする。
【００２８】
この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電され、走行台車６は走行しロボットによる作業が実行される。
第１ロボットエリア３においてメンテナンスを行うとき、電源パネルＰの遮断選択回路９から第１ロボットエリア３の分岐ボックス４に対して電磁接触器の励磁コイル27へ励磁信号が出力される。すると、電磁接触器の各ａ接点19，23は共にオンの状態となり、１次側第２誘導線路５（第２線路16）と付加線路17は共に短絡される。この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電されないために、ロボットエリア３の走行台車６のメンテナンスなどを自由に行うことができる。このとき、このとき、３次側のスタート回路22のコンデンサ21に充電された電荷は抵抗20により消費される。
【００２９】
次に第１ロボットエリア３においてメンテナンスが終了すると、前記励磁信号がオフとされる。すると、電磁接触器の各ａ接点19，23はオフの状態となる。このとき、最初にスタート回路22（磁性体12の３次側）に電流が流れてコンデンサ21が充電され、このスタート回路22の時定数により徐々に負荷電流（磁性体12の２次側）が増加するために、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
【００３０】
なお、スタート回路22がない場合、１次側第１誘導線路２の電流が大きく、ａ接点19，23はオフとなったとき、磁性体12から１次側第２誘導線路５（第２線路16）へ電流を流しきれないため、磁性体12が飽和してしまう。一度飽和すると、以後飽和点でしか運転できなくなってしまう。
【００３１】
このように、従来のスイッチ５６のように機械的に電源ラインを切り換えることなく、ロボットエリア３を電気的に切り離すことができ、よって従来の切換回路54に必要としたメンテナンスの回数を削減することが可能となる。また電磁接触器の第２ａ接点（第２スイッチ手段）23は直接１次側第２誘導線路５の給電を遮断するので、付加線路17の電磁接触器の第１ａ接点（第１スイッチ手段）19と電磁接触器の第２ａ接点による２重の遮断動作となり、高い信頼性を保証することができる。
【００３２】
また分岐ボックス４により、１次側第１誘導線路２と分岐して１次側第２誘導線路５が設けられることにより、１次側第２誘導線路５よりクレーン等の昇降体へ給電されるときでも、１次側第２誘導線路５を昇降を繰り返す部分に用いることによって、１次側第１誘導線路２を固定することができるようになり、従来のように昇降による断線の恐れはなくなり、したがって全体が停電する事態を避けるためのメンテナンスの回数を削減することができる。
【００３３】
また予備の分岐ボックス４を予め設置しておくと、ロボットを増設するときに、電源ライン（１次側第１誘導線路２）の工事を行うことなく、ロボットの増設工事を実施でき、追加工事を迅速に安全に行うことができる。特に、一期工事、二期工事と時間を置いて順次ロボットを追加するようなときに、極めて有効となる。
【００３４】
また整流回路18により直流に変換してスタート回路22を接続することにより、コンデンサ21に直流コンデンサを使用でき、交流コンデンサと比較して極めて安価で形状が小さなコンデンサを使用することができ、結果として安価に分岐ボックス４を作成することができる。また付加線路17に流れるＡＴ（アンペアターン）と第１誘導線路14に流れるＡＴは一致するので、磁性体12への付加線路17の巻き数を多くすることで、電磁接触器の第１ａ接点（スイッチ手段）19に流れる電流を低減することができ、より安価な電磁接触器の使用が可能となる。
【００３５】
また１次側第１誘導線路２と１次側第２誘導線路５は電気的に絶縁されているため、１次側第２誘導線路５において事故が発生しても１次側第１誘導線路２へ給電する高周波電源装置１に異常電圧がかかることはなく、高周波電源装置１の故障を防止することができる。
【００３６】
また１次側第２誘導線路５を駆動する磁性体12の断面積、物性および磁性体12への第２誘導線路５の巻き数により、１次側第２誘導線路５の出力電力を決定できることから、ロボットエリア３、すなわち給電エリアへ給電できる電力を制限でき、その保護回路とすることができる。同様に、磁性体12による出力電力を、高周波電源装置１の電力容量より十分小さくしておけば、１次側第２誘導線路５において断線が発生した場合でも磁性体12が飽和することによって、高周波電源装置１による１次側第１誘導線路２への給電を安定して行うことができる。
【００３７】
以下、本発明の他の実施の形態を説明する。
［図３（ａ）参照］
図３（ａ）に示すように、分岐ボックス４において、第１ａ接点19に代えて、極めて抵抗値の高い抵抗31を接続している。なお、励磁コイル27の回路は省略している。
【００３８】
この構成による作用を説明する。なお、第２ａ接点23はオフの状態にあり、１次側第１誘導線路２（第１線路14）が発生する磁束により１次側第２誘導線路５（第２線路16）に給電されているものとする。このとき、３次側のスタート回路22のコンデンサ21は充電されているものとする。
【００３９】
この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電され、ロボットによる作業が実行される。
第１ロボットエリア３においてメンテナンスを行うとき、電源パネルＰの遮断選択回路９から第１ロボットエリア３の分岐ボックス４に対して電磁接触器の励磁コイル27へ励磁信号が出力される。すると、電磁接触器の第２ａ接点23はオンの状態となり、１次側第２誘導線路５（第２線路16）は短絡される。この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電されないために、走行台車６のメンテナンスなどを自由に行うことができる。このとき、３次側のスタート回路22のコンデンサ21に充電された電荷は抵抗20，31により消費される。
【００４０】
次に第１ロボットエリア３においてメンテナンスが終了すると、前記励磁信号がオフとされる。すると、電磁接触器の第２ａ接点23はオフの状態となる。このとき、最初にスタート回路22（３次側）に電流が流れてコンデンサ21が充電され、このスタート回路22の時定数により徐々に負荷電流（２次側）が増加するために、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
［図３（ｂ）参照］
図３（ｂ）に示すように、分岐ボックス４において、整流回路18および第１ａ接点19およびスタート回路22に代えて、付加線路17に、ａ接点32と抵抗33からなる第１直列回路、ａ接点34と抵抗35からなる第２直列回路、ａ接点36と抵抗37からなる第３直列回路を並列に接続している。なお、上記励磁コイル27、これらａ接点32，34，36の励磁コイルの回路は省略している。
【００４１】
ロボットエリアのメンテナンス中は、ａ接点32，34，36、および第２ａ接点23は全てオンとなっており、メンテナンスが終了し、給電を開始するとき、第２ａ接点23はオフとされ、ａ接点32，34，36は時間をおいて順にオフとされる。
【００４２】
この構成によれば、給電を開始するとき、最初に３次側の並列接続された抵抗33，35，37に電流が流れ、ａ接点32，34，36は時間をおいて順にオフとされる毎に３次側のトータル抵抗が増加し３次側の電流が減少することから、徐々に負荷電流（磁性体12の２次側）が増加するために、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
［図３（ｃ）参照］
図３（ｃ）に示すように、分岐ボックス４において、第２ａ接点23を無くし、さらに整流回路17および第１ａ接点19およびスタート回路22に代えて、ａ接点41とコンデンサ42からなる第１直列回路、ａ接点43とコンデンサ44からなる第２直列回路、ａ接点45とコンデンサ46からなる第３直列回路を並列に接続し、この並列回路にコイル47を直列に接続し、この回路を付加線路17に接続している。またコンデンサ42，44，46の合計容量とコイル47のインダクタンスを１次側第１誘導線路２の周波数に共振するように選定している。なお、これらａ接点41，43，45の励磁コイルの回路は省略している。
【００４３】
ロボットエリアのメンテナンス中は、ａ接点41，43，45は全てオンとなっており、メンテナンスが終了し、給電を開始するとき、ａ接点41，43，45は時間をおいて順にオフとされる。
【００４４】
この構成によれば、最初３次側の並列に接続されたコンデンサ42，44，46とコイル47が１次側第１誘導線路２の周波数に共振しているので、付加線路17のインピーダンスは０（零）となり、付加線路17には短絡電流が流れるため、ロボットエリアの走行台車６へは給電されない。そして、ａ接点41，43，45は時間をおいて順にオフとされる毎にコンデンサ容量が減少し、付加線路17は共振状態から外れていくのでインピーダンスが増加し、よって３次側電流が減少するので、徐々に負荷電流（磁性体12の２次側）が増加することとなり、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
【００４５】
なお、実施の形態では、図１に示すように、１次側の第２誘導線路５を、１次側の第１誘導線路２が敷設されたエリアとは別のエリア（ロボットエリア３）に敷設しているが、図４に示すように、１次側第１誘導線路２と１次側第２誘導線路５を、ループ状の走行台車６の走行経路10ａに沿って連続して敷設し、走行台車６の給電ラインを形成するようすることもできる。これにより、走行経路10ａの一定の区間のみ給電を遮断してメンテナンスを行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、スイッチ手段の短絡により１次側の第２誘導線路への給電を遮断でき、よって１次側の第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスを安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【図２】同無接触給電設備の分岐ボックスの回路図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【図５】従来の無接触給電設備の回路図である。
【符号の説明】
１ 高周波電源装置
２ １次側第１誘導線路
３ ロボットエリア
４ 分岐ボックス
５ １次側第２誘導線路
６ 走行台車
７ ピックアップコイル
９ 遮断選択回路
11 孔部
12 磁性体
13 入力端子
14 第１線路
15 出力端子
16 第２線路
17 付加線路
18 整流回路
19 第１ａ接点
20，42，44，46 コンデンサ
21，31，33，35，37 抵抗
22 ソフトスタート回路
23 第２ａ接点
24 チューニングコンデンサ
25 制御線路
26 制御端子
27 励磁コイル
28 第３線路
32，34，36，41，43，45 ａ接点
47 コイル
49 走行経路
Ｐ 電源パネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路より、無接触で２次側の負荷に給電する無接触給電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波電流を流す１次側誘導線路より複数の作業エリアへ給電する設備では、作業エリアのメンテナンス時などに各作業エリア毎の電源を落とす必要があるときがある。このような場合、図５に示すように、高周波電源装置51から高周波電流が給電される１次側誘導線路52に、ロボットエリア（作業エリアの一例）53毎に切換回路54を挿入し、ロボットエリア53で電源を落とすとき、ロボットエリア53に引き込まれた１次側誘導線路52をバイパスするようにしている。
【０００３】
切換回路54は、バイパス回路55と１次側誘導線路52が同時に接続した後に一方に切り換わるスイッチ56により構成され、作動中の他のロボットエリア53への給電が遮断されないようにしている。ロボットエリア53では、たとえば走行台車（負荷の一例）57へ１次側誘導線路52よりピックアップコイル58を介して無接触で給電される。
【０００４】
また従来、高周波電流を流す１次側誘導線路よりクレーン等の昇降体へ給電するとき、１次側誘導線路には、昇降体の昇降動作時に合わせて上下に移動できるように弛みを持たせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記切換回路54では、作動中の他の作業エリアを停電させないために、スイッチ56はバイパス回路55と１次側誘導線路52が同時に接続する機械的接触および接触している時間を保障する必要があり、特殊で信頼性の高いスイッチを使用する必要があった。また各ロボットエリア53毎に電源装置を用意すれば、このような切換回路54が不要となるが、極めてコストが増加してしまう。
【０００６】
また１次側誘導線路よりクレーン等の昇降体へ給電するとき、昇降体と共に昇降を繰り返すうちに１次側誘導線路に断線が生じやすいことから、全電源ラインが停電となってしまうことを避けるために、メンテナンスを頻繁に行う必要があった。
【０００７】
そこで、本発明は、機械的に電源ラインを切り換えることなく、部分的に給電エリアの電源を遮断することが可能で、メンテナンスの回数を削減できる無接触給電設備を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路より、無接触で２次側の負荷に給電する無接触給電設備であって、
前記１次側誘導線路を、電源装置に接続された第１誘導線路と、少なくとも１つの第２誘導線路と、前記第１誘導線路と前記第２誘導線路を誘導結合する磁性体から形成し、
前記磁性体に巻かれる付加線路と、前記付加線路を短絡するスイッチ手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成によれば、スイッチ手段の短絡により１次側の第２誘導線路への給電が遮断され、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。また付加線路に流れるＡＴ（アンペアターン）と第１誘導線路に流れるＡＴは一致するので、付加線路の巻き数を多くすることで、スイッチ手段に流れる電流を低減することができ、より安価なスイッチ手段の使用が可能となる。
【００１０】
また請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、前記スイッチ手段とともに付加線路に並列に接続され、前記スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流を立ち上げるスタート回路を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がることにより、磁性体の飽和が防止される。またスイッチ手段がオンのとき、時定数を有すスタート回路（遅延回路）はスイッチ手段によりリセットされている。
【００１２】
また請求項３に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明であって、前記スイッチ手段により第１スイッチ手段を形成し、短絡する第２スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段とともに付加線路に並列に接続され、前記第１および第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流を立ち上げるスタート回路を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成によれば、第１および第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がることにより、磁性体の飽和が防止される。また第２スイッチ手段は直接１次側第２誘導線路の給電を遮断するので、第１スイッチ手段と第２スイッチ手段による２重の遮断動作となり、高い信頼性が保証される。
【００１４】
また請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明であって、第１スイッチ手段に代えて、付加線路に抵抗を接続したことを特徴とするものである。
上記構成によれば、第２スイッチ手段がオンとなったときに、抵抗によりスタート回路がリセットされることにより、第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がり、磁性体の飽和が防止される。
【００１５】
また請求項５に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明であって、第１スイッチ手段およびスタート回路に代えて、付加線路に並列に、スイッチ手段と抵抗からなる直列回路を複数接続したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流が立ち上がり、磁性体の飽和が防止される。
また請求項６に記載の発明は、高周波電流を流す１次側誘導線路を、電源装置に接続された第１誘導線路と、２次側の負荷に無接触で給電する、少なくとも１つの第２誘導線路から形成し、前記第１誘導線路から前記第２誘導線路に分岐する際に使用される分岐ボックスであって、
前記第１誘導線路が接続される一対の第１端子と、前記第２誘導線路が接続される一対の第２端子と、磁性体と、前記磁性体に巻かれ、前記第１端子の両端に接続される第１線路と、前記磁性体に巻かれ、前記第２端子の両端に接続される第２線路と、前記磁性体に巻かれる付加線路と、前記付加線路を短絡するスイッチ手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記構成によれば、スイッチ手段がオフのときには、１次側の第１誘導線路より磁性体を介して１次側の第２誘導線路へ給電され、またスイッチ手段が短絡されると、１次側第２誘導線路への給電が遮断され、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。
【００１８】
また請求項７に記載の発明は、上記請求項６に記載の発明であって、前記スイッチ手段により第１スイッチ手段を形成し、第２線路を短絡する第２スイッチ手段と、一対の第３端子と、励磁コイルが前記第３端子に接続される電磁接触器とを備え、前記第１および第２スイッチ手段を前記電磁接触器の接点により構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
上記構成によれば、外部より電磁接触器を制御することにより、第１および第２スイッチ手段のオン・オフが制御される。よって、遠方より１次側の第２誘導線路への給電を遮断することができ、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。
【００２０】
また請求項８に記載の発明は、上記請求項７に記載の発明であって、第３端子は、第１誘導線路へ給電する電源装置に接続され、電磁接触器は電源装置より前記第３端子を介して励磁されることを特徴とするものである。
【００２１】
上記構成によれば、電源装置より１次側の第２誘導線路への給電を遮断することができ、よって第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスなどが安全に行われる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【００２３】
図１において、１は電源パネルＰに設けられ、１次側の第１誘導線路２に高周波電流を給電する高周波電源装置であり、１次側第１誘導線路２は複数Ｎのロボットエリア（作業エリアの一例）３に沿って敷設され、１次側第１誘導線路２より各ロボットエリア３に対応して設けられた分岐装置４により１次側の第２誘導線路５が分岐され、この１次側第２誘導線路５によりロボットエリア３へ給電されている。
【００２４】
また図１において、６は１次側第１誘導線路２または１次側第２誘導線路５からピックアップコイル７を介して無接触で給電される走行台車（負荷の一例）である。また９は各ロボットエリア３への給電を選択して遮断する遮断選択回路（詳細は後述する）であり、電源パネルＰに設けられている。なお、上記１次側第１誘導線路２はループ状の走行台車６の走行経路10ａに沿って敷設され、１次側第２誘導線路５はロボットエリア３の直線状の走行台車６の走行経路10ｂに沿って敷設されている。
【００２５】
上記分岐ボックス４は、図２に示すように、貫通孔または一部が開いた貫通孔からなる孔部11を有する、フェライトからなるリング状の磁性体12と、１次側第１誘導線路２が接続される一対の入力端子13と、磁性体12の孔部11を通り、入力端子13の両端に接続される第１線路14と、ロボットエリア３へ給電する１次側第２誘導線路５が接続される一対の出力端子15と、磁性体12の孔部11を通り、出力端子15の両端に接続される第２線路16と、磁性体12の孔部11を通る付加線路17と、この付加線路17に接続された整流回路18と、この整流回路18の出力端を短絡する電磁接触器の第１ａ接点（第１スイッチ手段の一例）19と、第１ａ接点19と並列に整流回路18の出力端に接続される、時定数が０．１〜０．５ｓｅｃの抵抗20とコンデンサ21からなるソフトスタート回路22と、１次側第２誘導線路５（第２線路16）を短絡する電磁接触器の第２ａ接点（第２スイッチ手段の一例）23と、第２ａ接点23の一端と一方の出力端子15間に介装されるチューニングコンデンサ24と、電源パネルＰの遮断選択回路９に接続する制御線路25が接続される一対の制御端子26と、電磁接触器の励磁コイル27と、電磁接触器の励磁コイル27と制御端子26間を接続する第３線路28から形成されている。
【００２６】
なお、チューニングコンデンサ24のキャパシタＣは、１次側第２誘導線路５のインダクタンスＬに応じて１次側第１誘導線路２の周波数ｆに共振するように設定されている。
【００２７】
以下、上記構成における作用を、第１ロボットエリア３を例として説明する。
なお、電源パネルＰの遮断選択回路９から第１ロボットエリア３の分岐ボックス４に対して電磁接触器の励磁コイル27の励磁信号が出力されておらず、電磁接触器の各ａ接点19，23は共にオフの状態にあり、１次側第１誘導線路２（第１線路14）が発生する磁束により１次側第２誘導線路５（第２線路16）に給電されているものとする。このとき、３次の付加線路17側のスタート回路22のコンデンサ21は充電されているものとする。
【００２８】
この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電され、走行台車６は走行しロボットによる作業が実行される。
第１ロボットエリア３においてメンテナンスを行うとき、電源パネルＰの遮断選択回路９から第１ロボットエリア３の分岐ボックス４に対して電磁接触器の励磁コイル27へ励磁信号が出力される。すると、電磁接触器の各ａ接点19，23は共にオンの状態となり、１次側第２誘導線路５（第２線路16）と付加線路17は共に短絡される。この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電されないために、ロボットエリア３の走行台車６のメンテナンスなどを自由に行うことができる。このとき、このとき、３次側のスタート回路22のコンデンサ21に充電された電荷は抵抗20により消費される。
【００２９】
次に第１ロボットエリア３においてメンテナンスが終了すると、前記励磁信号がオフとされる。すると、電磁接触器の各ａ接点19，23はオフの状態となる。このとき、最初にスタート回路22（磁性体12の３次側）に電流が流れてコンデンサ21が充電され、このスタート回路22の時定数により徐々に負荷電流（磁性体12の２次側）が増加するために、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
【００３０】
なお、スタート回路22がない場合、１次側第１誘導線路２の電流が大きく、ａ接点19，23はオフとなったとき、磁性体12から１次側第２誘導線路５（第２線路16）へ電流を流しきれないため、磁性体12が飽和してしまう。一度飽和すると、以後飽和点でしか運転できなくなってしまう。
【００３１】
このように、従来のスイッチ５６のように機械的に電源ラインを切り換えることなく、ロボットエリア３を電気的に切り離すことができ、よって従来の切換回路54に必要としたメンテナンスの回数を削減することが可能となる。また電磁接触器の第２ａ接点（第２スイッチ手段）23は直接１次側第２誘導線路５の給電を遮断するので、付加線路17の電磁接触器の第１ａ接点（第１スイッチ手段）19と電磁接触器の第２ａ接点による２重の遮断動作となり、高い信頼性を保証することができる。
【００３２】
また分岐ボックス４により、１次側第１誘導線路２と分岐して１次側第２誘導線路５が設けられることにより、１次側第２誘導線路５よりクレーン等の昇降体へ給電されるときでも、１次側第２誘導線路５を昇降を繰り返す部分に用いることによって、１次側第１誘導線路２を固定することができるようになり、従来のように昇降による断線の恐れはなくなり、したがって全体が停電する事態を避けるためのメンテナンスの回数を削減することができる。
【００３３】
また予備の分岐ボックス４を予め設置しておくと、ロボットを増設するときに、電源ライン（１次側第１誘導線路２）の工事を行うことなく、ロボットの増設工事を実施でき、追加工事を迅速に安全に行うことができる。特に、一期工事、二期工事と時間を置いて順次ロボットを追加するようなときに、極めて有効となる。
【００３４】
また整流回路18により直流に変換してスタート回路22を接続することにより、コンデンサ21に直流コンデンサを使用でき、交流コンデンサと比較して極めて安価で形状が小さなコンデンサを使用することができ、結果として安価に分岐ボックス４を作成することができる。また付加線路17に流れるＡＴ（アンペアターン）と第１誘導線路14に流れるＡＴは一致するので、磁性体12への付加線路17の巻き数を多くすることで、電磁接触器の第１ａ接点（スイッチ手段）19に流れる電流を低減することができ、より安価な電磁接触器の使用が可能となる。
【００３５】
また１次側第１誘導線路２と１次側第２誘導線路５は電気的に絶縁されているため、１次側第２誘導線路５において事故が発生しても１次側第１誘導線路２へ給電する高周波電源装置１に異常電圧がかかることはなく、高周波電源装置１の故障を防止することができる。
【００３６】
また１次側第２誘導線路５を駆動する磁性体12の断面積、物性および磁性体12への第２誘導線路５の巻き数により、１次側第２誘導線路５の出力電力を決定できることから、ロボットエリア３、すなわち給電エリアへ給電できる電力を制限でき、その保護回路とすることができる。同様に、磁性体12による出力電力を、高周波電源装置１の電力容量より十分小さくしておけば、１次側第２誘導線路５において断線が発生した場合でも磁性体12が飽和することによって、高周波電源装置１による１次側第１誘導線路２への給電を安定して行うことができる。
【００３７】
以下、本発明の他の実施の形態を説明する。
［図３（ａ）参照］
図３（ａ）に示すように、分岐ボックス４において、第１ａ接点19に代えて、極めて抵抗値の高い抵抗31を接続している。なお、励磁コイル27の回路は省略している。
【００３８】
この構成による作用を説明する。なお、第２ａ接点23はオフの状態にあり、１次側第１誘導線路２（第１線路14）が発生する磁束により１次側第２誘導線路５（第２線路16）に給電されているものとする。このとき、３次側のスタート回路22のコンデンサ21は充電されているものとする。
【００３９】
この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電され、ロボットによる作業が実行される。
第１ロボットエリア３においてメンテナンスを行うとき、電源パネルＰの遮断選択回路９から第１ロボットエリア３の分岐ボックス４に対して電磁接触器の励磁コイル27へ励磁信号が出力される。すると、電磁接触器の第２ａ接点23はオンの状態となり、１次側第２誘導線路５（第２線路16）は短絡される。この状態では、１次側第２誘導線路５より走行台車６へ給電されないために、走行台車６のメンテナンスなどを自由に行うことができる。このとき、３次側のスタート回路22のコンデンサ21に充電された電荷は抵抗20，31により消費される。
【００４０】
次に第１ロボットエリア３においてメンテナンスが終了すると、前記励磁信号がオフとされる。すると、電磁接触器の第２ａ接点23はオフの状態となる。このとき、最初にスタート回路22（３次側）に電流が流れてコンデンサ21が充電され、このスタート回路22の時定数により徐々に負荷電流（２次側）が増加するために、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
［図３（ｂ）参照］
図３（ｂ）に示すように、分岐ボックス４において、整流回路18および第１ａ接点19およびスタート回路22に代えて、付加線路17に、ａ接点32と抵抗33からなる第１直列回路、ａ接点34と抵抗35からなる第２直列回路、ａ接点36と抵抗37からなる第３直列回路を並列に接続している。なお、上記励磁コイル27、これらａ接点32，34，36の励磁コイルの回路は省略している。
【００４１】
ロボットエリアのメンテナンス中は、ａ接点32，34，36、および第２ａ接点23は全てオンとなっており、メンテナンスが終了し、給電を開始するとき、第２ａ接点23はオフとされ、ａ接点32，34，36は時間をおいて順にオフとされる。
【００４２】
この構成によれば、給電を開始するとき、最初に３次側の並列接続された抵抗33，35，37に電流が流れ、ａ接点32，34，36は時間をおいて順にオフとされる毎に３次側のトータル抵抗が増加し３次側の電流が減少することから、徐々に負荷電流（磁性体12の２次側）が増加するために、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
［図３（ｃ）参照］
図３（ｃ）に示すように、分岐ボックス４において、第２ａ接点23を無くし、さらに整流回路17および第１ａ接点19およびスタート回路22に代えて、ａ接点41とコンデンサ42からなる第１直列回路、ａ接点43とコンデンサ44からなる第２直列回路、ａ接点45とコンデンサ46からなる第３直列回路を並列に接続し、この並列回路にコイル47を直列に接続し、この回路を付加線路17に接続している。またコンデンサ42，44，46の合計容量とコイル47のインダクタンスを１次側第１誘導線路２の周波数に共振するように選定している。なお、これらａ接点41，43，45の励磁コイルの回路は省略している。
【００４３】
ロボットエリアのメンテナンス中は、ａ接点41，43，45は全てオンとなっており、メンテナンスが終了し、給電を開始するとき、ａ接点41，43，45は時間をおいて順にオフとされる。
【００４４】
この構成によれば、最初３次側の並列に接続されたコンデンサ42，44，46とコイル47が１次側第１誘導線路２の周波数に共振しているので、付加線路17のインピーダンスは０（零）となり、付加線路17には短絡電流が流れるため、ロボットエリアの走行台車６へは給電されない。そして、ａ接点41，43，45は時間をおいて順にオフとされる毎にコンデンサ容量が減少し、付加線路17は共振状態から外れていくのでインピーダンスが増加し、よって３次側電流が減少するので、徐々に負荷電流（磁性体12の２次側）が増加することとなり、磁性体12が飽和しない電流で立ち上がる。したがって、以後、磁性体12が飽和しない状態で使用できる。
【００４５】
なお、実施の形態では、図１に示すように、１次側の第２誘導線路５を、１次側の第１誘導線路２が敷設されたエリアとは別のエリア（ロボットエリア３）に敷設しているが、図４に示すように、１次側第１誘導線路２と１次側第２誘導線路５を、ループ状の走行台車６の走行経路10ａに沿って連続して敷設し、走行台車６の給電ラインを形成するようすることもできる。これにより、走行経路10ａの一定の区間のみ給電を遮断してメンテナンスを行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、スイッチ手段の短絡により１次側の第２誘導線路への給電を遮断でき、よって１次側の第２誘導線路より無接触で給電される負荷のメンテナンスを安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【図２】同無接触給電設備の分岐ボックスの回路図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における無接触給電設備の回路図である。
【図５】従来の無接触給電設備の回路図である。
【符号の説明】
１ 高周波電源装置
２ １次側第１誘導線路
３ ロボットエリア
４ 分岐ボックス
５ １次側第２誘導線路
６ 走行台車
７ ピックアップコイル
９ 遮断選択回路
11 孔部
12 磁性体
13 入力端子
14 第１線路
15 出力端子
16 第２線路
17 付加線路
18 整流回路
19 第１ａ接点
20，42，44，46 コンデンサ
21，31，33，35，37 抵抗
22 ソフトスタート回路
23 第２ａ接点
24 チューニングコンデンサ
25 制御線路
26 制御端子
27 励磁コイル
28 第３線路
32，34，36，41，43，45 ａ接点
47 コイル
49 走行経路
Ｐ 電源パネル
Claims (8)
- 高周波電流を流す１次側誘導線路より、無接触で２次側の負荷に給電する無接触給電設備であって、
前記１次側誘導線路を、
電源装置に接続された第１誘導線路と、
少なくとも１つの第２誘導線路と、
前記第１誘導線路と前記第２誘導線路を誘導結合する磁性体
から形成し、
前記磁性体に巻かれる付加線路と、
前記付加線路を短絡するスイッチ手段と
を備えたことを特徴とする無接触給電設備。 - 前記スイッチ手段とともに付加線路に並列に接続され、前記スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流を立ち上げるスタート回路
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備。 - 前記スイッチ手段により第１スイッチ手段を形成し、
１次側第２誘導線路を短絡する第２スイッチ手段と、
前記第１スイッチ手段とともに付加線路に並列に接続され、前記第１および第２スイッチ手段がオフとなったときに、所定の時定数で負荷電流を立ち上げるスタート回路
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の無接触給電設備。 - 第１スイッチ手段に代えて、付加線路に抵抗を接続したことを特徴とする請求項３に記載の無接触給電設備。
- 第１スイッチ手段およびスタート回路に代えて、付加線路に並列に、スイッチ手段と抵抗からなる直列回路を複数接続したこと
を特徴とする請求項３に記載の無接触給電設備。 - 高周波電流を流す１次側誘導線路を、電源装置に接続された第１誘導線路と、２次側の負荷に無接触で給電する、少なくとも１つの第２誘導線路から形成し、前記第１誘導線路から前記第２誘導線路に分岐する際に使用される分岐ボックスであって、
前記第１誘導線路が接続される一対の第１端子と、
前記第２誘導線路が接続される一対の第２端子と、
磁性体と、
前記磁性体に巻かれ、前記第１端子の両端に接続される第１線路と、
前記磁性体に巻かれ、前記第２端子の両端に接続される第２線路と、
前記磁性体に巻かれる付加線路と、
前記付加線路を短絡するスイッチ手段
を備えたことを特徴とする分岐ボックス。 - 前記スイッチ手段により第１スイッチ手段を形成し、
第２線路を短絡する第２スイッチ手段と、
一対の第３端子と、
励磁コイルが前記第３端子に接続される電磁接触器と、
を備え、
前記第１および第２スイッチ手段を前記電磁接触器の接点により構成したことを特徴とする請求項６に記載の分岐ボックス。 - 第３端子は、第１誘導線路へ給電する電源装置に接続され、電磁接触器は電源装置より前記第３端子を介して励磁されること
を特徴とする請求項７に記載の分岐ボックス。
Priority Applications (13)
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