JP6228499B2 - 直動ロボットの無線給電装置 - Google Patents
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Description
図2に示すように直動ロボット10は、レール部11、可動部12、モータ13、送電コイル14および受電コイル15を備えている。レール部11は、直線状に形成されている。なお、レール部11は、任意の曲線状に形成してもよい。直動ロボット10は、生産設備や流通設備などに設けられる。レール部11は、例えば直動ロボット10が設置される設備に固定されている。レール部11は、ラック16を有している。ラック16は、レール部11に沿って設けられている。図2に示す一実施形態の場合、ラック16は、レール部11の下端に設けられている。
受電コイル15は、可動部12に設けられ、モータ13および駆動力伝達部17とともに可動部12と一体にレール部11に沿って移動する。受電コイル15は、レール部11に設けられている送電コイル14と対向している。受電コイル15は、送電コイル14と対向する面積が送電コイル14の面積よりも小さく形成されている。送電コイル14と受電コイル15とは、隙間を形成しつつ離れて設けられている。すなわち、送電コイル14と受電コイル15との間は、数mmから数十mm程度の間隔を形成し、互いに非接触である。これら送電コイル14と受電コイル15との間は、磁界共鳴を利用して受電コイル15が送電コイル14と接触することなく電力を受け取る。すなわち、受電コイル15は、送電コイル14と接触することなく、モータ13などで消費される電力を送電コイル14から受け取る。
図1に示すように、送電コイル14は、電力供給部31に接続している。電力供給部31は、送電コイル14と受電コイル15との間に磁界共鳴を成立させるために数MHzから数十MHzの高周波の電力を送電コイル14へ供給する。この電力供給部31が供給する高周波は、例えば送電コイル14および受電コイル15の特性などに応じて、磁界共鳴を成立させるために任意に決定される。電力供給部31は、送電コイル14に送電用の高周波を供給する。これにより、送電コイル14に高周波が供給されているとき、送電コイル14と受電コイル15とが対向している部分では磁界共鳴が生じる。そのため、受電コイル15は、磁界共鳴を利用して送電コイル14から非接触で電力を受け取る。一方、送電コイル14に高周波を供給していても、送電コイル14に受電コイル15が対向していないとき、送電コイル14から不要な電界や磁界は放射されない。すなわち、送電コイル14に高周波を供給しているとき、送電コイル14と受電コイル15とが対向している部分はインピーダンスが低下して磁界共鳴によって電力の受け渡しが生じる。これに対し、送電コイル14と受電コイル15とが対向していない部分では、インピーダンスが非常に大きくなる。そのため、送電コイル14と受電コイル15とが対向していない部分では、電流がほとんど流れず、電界や磁界の放射がほとんど生じない。
本実施形態の無線給電装置40は、上述した送電コイル14および電力供給部31に加え、高周波生成部41、共振波検出部42および異物検出部43を備えている。送電コイル14は、無線給電装置40において異物を検出する際の見かけ上のアンテナとして機能する。高周波生成部41は、異物検出用高周波を生成し、生成した高周波をアンテナである送電コイル14へ供給する。高周波生成部41は、上述の電力供給部31が供給する高周波と波長および周波数が異なる異物検出用高周波を生成する。すなわち、高周波生成部41は、波長λおよび周波数fの異物検出用高周波を生成する。本実施形態の場合、異物検出用高周波の周波数fは、電力供給部31から出力される電力伝送用の周波数に比較して高い数百MHzに設定されている。本実施形態では、電力伝送用の高周波の周波数は6.78MHz、異物検出用高周波の周波数は478MHzに設定している。これら電力伝送用の高周波の周波数、および異物検出用高周波の周波数は、いずれも一例であり、任意に変更することができる。
一実施形態では、送電コイルをレール部の伸びる方向に沿って一つ設ける例について説明した。しかし、送電コイルは、レール部に沿って複数設けてもよい。すなわち、送電コイルは、レール部が伸びる方向へ沿って二つ以上設けてもよい。この場合、複数の送電コイルは、それぞれ電力供給部および高周波生成部と並列に接続される。このように、送電コイルをレール部に沿って複数設けることにより、可動部が移動可能な距離が容易かつ任意に延長することができる。
Claims (2)
- 一対の送電コイルと受電コイルとの間において磁界共鳴を利用して非接触で電力を供給する直動ロボットの無線給電装置であって、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間で電力を伝送するための高周波とは波長および周波数が異なる異物検出用高周波を、波長が波長λであり、周波数が周波数fとして生成する高周波生成手段と、
前記送電コイルによって構成され、長辺が前記波長λに対してλ/2に設定されている見かけ上のアンテナと、
前記アンテナへ前記高周波生成手段で生成された前記異物検出用高周波を供給したとき、前記アンテナにおける共振による共振波の波長λxまたは共振周波数fxの少なくともいずれか一方を検出する共振波検出手段と、
前記共振波検出手段で検出した前記波長λxまたは前記共振周波数fxから、前記送電コイルにおける異物の有無を検出する異物検出手段と、
を備える直動ロボットの無線給電装置。 - 前記異物検出用高周波は、前記直動ロボットの制御のために用いられる信号と同一の周波数である請求項1記載の直動ロボットの無線給電装置。
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