JP6728467B2 - 非接触受電装置および非接触給電システム - Google Patents

Description

本明細書は、非接触で電力を受け取る非接触受電装置、および、この非接触受電装置を含んで構成される非接触給電システムに関する。

プリント配線が施された基板に電子部品（以下「部品」と称する）を実装するための諸作業（以下「対基板作業」と称する）を施して、回路基板を量産する技術が普及している。対基板作業を実施する対基板作業機として、はんだ印刷機、部品装着機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの対基板作業機を連結して部品実装ラインを構成することが一般的になっている。近年、対基板作業機の可動部に給電する手段として、非接触給電システムを適用する技術が開発されている。

非接触給電システムを適用することにより、給電線の配線ルートを確保する必要が無くなるとともに、給電線の繰り返し変形による疲労あるいは摺動式給電部の摩耗のおそれがなくなる。なお、非接触給電システムの用途は、部品実装ラインに限定されず、他の製品を組み立てる組立ラインや部材を加工する工作機械、電動車両への給電など幅広い分野にわたっている。この種の非接触給電システムに関する技術例が特許文献１に開示されている。

特許文献１は、非接触給電方式で供給される電源を用いて、錠前を電気的に施解錠制御する電気錠システムを開示している。この電気錠システムは、施解錠制御の機能を有するとともに扉の開閉状態および電源供給の有無を示す状態信号を無線送信する電気錠装置と、受け取った状態信号に基づき電源供給制御を行う制御盤と、を備える。さらに、電気錠装置が蓄電部を備える態様では、電源供給が停止した場合でも施解錠制御が可能となっている。これによれば、制御機能を一体化した電気錠の弱点であった電池交換が不要となり、また、扉内の配線工事が不要になって設置費用を安価にできる、とされている。

特開２００９−１９１５８１号公報

ところで、特許文献１の技術では、電源供給が停止した場合でも施解錠を行うために蓄電部に大きな蓄電容量が必要となり、装置コストが増加する。また、蓄電部を省略した構成では、電源供給が停止した場合に扉の開閉状態が不確実となり、加えて、状態信号の無線送信も実施できなくなる。

類似した問題点は、対基板作業機に適用された非接触給電システムでも生じ得る。例えば、対基板作業機の可動部に設けられる非接触受電装置は、動力負荷用の動力電圧、および制御負荷用の制御電圧を出力する受電回路を備える場合が多い。ここで、非接触給電に何らかの障害が発生すると、動力電圧および制御電圧は、ともに低下または消失する。すると、動力負荷は、制御されずに動作したり、惰性や重力によって動作したり、保持している機材や部材を落下させたりして、トラブル発生の要因になり得る。この種の問題点は、幅広い分野の非接触給電システムの多くに共通する。

本明細書では、非接触給電が低下または停止したときに動力負荷を安全に停止制御でき、かつ装置コストの増加を抑制できる非接触受電装置を提供すること、および、この非接触受電装置を含んで構成された非接触給電システムを提供することを解決すべき課題とする。

本明細書は、非接触で電力を受け取る少なくとも一つの受電素子と、前記電力が入力されて制御電圧および動力電圧を出力する受電回路と、前記電力が減少しまたは消失したときに、前記制御電圧を補償する予備電源と、前記電力が減少しまたは消失したときに、前記予備電源によって補償された前記制御電圧で動作し、前記動力電圧で動作する動力負荷を安全に停止制御する安全回路と、を備え、前記安全回路は、前記動力負荷に供給される前記動力電圧を検出して所定の電圧低下判定値と比較し、前記動力電圧が前記電圧低下判定値まで低下したことを以って前記電力の減少または消失を判定する受電低下判定部を含む、非接触受電装置を開示する。

また、本明細書は、前記した非接触受電装置と、前記受電素子に非接触で前記電力を送給する送電素子、および前記送電素子に前記電力を供給する電源回路を備える非接触送電装置と、を備える非接触給電システムを開示する。

本明細書で開示する非接触受電装置などによれば、非接触給電が低下または停止して受電素子が受け取る電力が減少しまたは消失したとき、予備電源の作用によって、動力電圧が消失した後まで制御電圧が確保される。このため、安全回路は、制御電圧が消失する以前に動力負荷を安全に停止制御することができ、トラブルを防止できる。さらに、予備電源は、動力電圧と比較して消費電力が少ない制御電圧だけを補償すればよいので、小さな電源容量で済む。したがって、装置コストの増加が抑制される。さらに、安全回路は、動力電圧が所定の電圧低下判定値まで低下したことを以って電力の減少または消失を判定する受電低下判定部を含むので、安全回路の動作するタイミングが適正化されて、安全性能がさらに一層向上する。

第１実施形態の非接触給電システムを適用する部品実装ラインの構成を示した斜視図である。 第１実施形態の非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。 第２実施形態の非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。 第３実施形態の非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。

１．第１実施形態の非接触給電システム１の適用箇所の例示
第１実施形態の非接触給電システム１について、図１および図２を参考にして説明する。まず、非接触給電システム１の適用箇所の一例である部品実装ライン９の構成について説明する。図１は、第１実施形態の非接触給電システム１を適用する部品実装ライン９の構成を示した斜視図である。部品実装ライン９は、複数の対基板作業機が列設されて構成される。すなわち、半田印刷機９１、印刷検査機９２、第１部品装着機９３、第２部品装着機９４、第３部品装着機９５、図略の基板外観検査機、および図略のリフロー機が記載された順番に列設されている。

それぞれの対基板作業機は、基板に対する所定の作業、すなわち対基板作業を実施する。具体的に、半田印刷機９１は、ペースト状の半田を定められたパターン形状で基板に印刷する。印刷検査機９２は、基板の半田印刷状態を撮像して検査する。第１部品装着機９３、第２部品装着機９４、および第３部品装着機９５は、部品供給装置から部品を採取して、基板の半田の上に装着する。基板外観検査機は、基板に装着された部品を撮像して外観状態を検査する。リフロー機は、半田を加熱および冷却することによって部品の半田付けを確かなものとする。対基板作業は、上記した作業内容に限定されず、付随する諸作業等も含む。例えば、基板の搬入出作業や位置決め作業、基板や部品を撮像してそれらの位置や姿勢を把握する確認作業も、対基板作業に含まれる。

第１部品装着機９３、第２部品装着機９４、および第３部品装着機９５は、互いに同一構造である。部品装着機（９３、９４、９５）は、部品供給装置８７、予備フィーダ保管装置８８、図１には見えない基板搬送装置および部品移載装置を備える。

部品供給装置８７は、機台９９の前側の概ね中間高さに配置される。部品供給装置８７は、前後方向に延びかつ互いに平行な複数のスロットを有する。部品供給装置８７のそれぞれのスロットには、フィーダ８９が装着される。フィーダ８９は、複数の部品を収納したキャリアテープが巻回されたリールを保持する。フィーダ８９は、キャリアテープを一定ピッチで繰り出し、所定位置で部品を１個ずつ供給する。フィーダ８９は、第１部品装着機９３、第２部品装着機９４、および第３部品装着機９５で互換使用されるように、形状が共通化されている。フィーダ８９は、部品装着機（９３、９４、９５）で交換して使用される交換ユニットの一例である。

予備フィーダ保管装置８８は、機台９９の前側の部品供給装置８７の下側に配置される。予備フィーダ保管装置８８は、前後方向に延びかつ互いに平行な複数のスロットを有する。予備フィーダ保管装置８８のそれぞれのスロットには、使用準備が整った予備のフィーダ８９が一時的に保管される。基板搬送装置は、基板の搬入、位置決め、および搬出を行う。部品移載装置は、吸着ノズルなどの部品装着具を用いて部品供給装置８７から部品を採取し、基板に装着する。

また、部品実装ライン９には、フィーダ保管装置９６、ライン管理装置９７、および移動式交換装置８が設けられている。フィーダ保管装置９６は、半田印刷機９１に隣接して配置される。フィーダ保管装置９６は、前後方向に延びかつ互いに平行な複数のスロットを有する。フィーダ保管装置９６のそれぞれのスロットには、使用準備が整ったフィーダ８９が保管される。

ライン管理装置９７は、フィーダ保管装置９６に隣接して配置される。かつ、ライン管理装置９７は、複数の対基板作業機と通信接続される。ライン管理装置９７は、基板の種類ごとに異なる対基板作業の作業内容を記述したジョブデータを管理する。ライン管理装置９７は、生産計画に基づいて、複数の対基板作業機にそれぞれのジョブデータを送出する。ライン管理装置９７は、さらに、複数の対基板作業機の動作状況を監視する。

移動式交換装置８は、フィーダ８９を自動で交換する。詳細には、移動式交換装置８は、部品装着機（９３、９４、９５）の部品供給装置８７と、予備フィーダ保管装置８８との間でフィーダ８９を交換する。また、移動式交換装置８は、部品装着機（９３、９４、９５）とフィーダ保管装置９６との間で移動し、フィーダ８９を搬送して交換する。

移動式交換装置８は、移動式交換部８１、駆動部８２、中段レール８３、下段レール８４、および交換制御部４（図２参照）などで構成される。中段レール８３および下段レール８４は、複数の対基板作業機の機台９９の前面、およびフィーダ保管装置９６の前面にそれぞれ設けられる。中段レール８３および下段レール８４は、部品実装ライン９のライン長さ方向（図１の左右方向）に延在する。中段レール８３の高さ位置は、部品供給装置８７と予備フィーダ保管装置８８の中間に統一されている。下段レール８４の高さ位置は、予備フィーダ保管装置８８の下側に統一されている。これにより、複数の中段レール８３および複数の下段レール８４は、フィーダ保管装置９６から第３部品装着機９５まで続いて互いに平行する２条の長い軌道を形成する。

移動式交換部８１は、中段レール８３および下段レール８４に移動可能に装荷される。移動式交換部８１は、フィーダ８９を把持および解放するクランプ機構８５（図２参照）、および把持したフィーダ８９を操作する操作機構８６（図２参照）を備える。操作機構８６は、フィーダ８９をスロットに差し込んで装着する機能、フィーダ８９をスロットから抜き取る機能、および、移動式交換部８１の内部でフィーダ８９を昇降する機能を有する。クランプ機構８５および操作機構８６は、後述する動力電圧Ｖｍが供給されて動作する動力負荷である。

駆動部８２は、移動式交換部８１の概ね中間高さに設けられている。駆動部８２は、中段レール８３との間に推進力を発生させ、移動式交換部８１を軌道に沿ってライン長さ方向に駆動する。これにより、移動式交換部８１は、フィーダ保管装置９６から第３部品装着機９５まで移動する。駆動部８２として、リニアモータ機構やサーボモータを用いたボールねじ送り機構を例示できる。駆動部８２も、動力電圧Ｖｍが供給されて動作する動力負荷である。

交換制御部４（図２参照）は、移動式交換部８１に搭載されている。交換制御部４は、後述する制御電圧Ｖｃが供給されて動作する制御負荷である。交換制御部４は、動力負荷であるクランプ機構８５、操作機構８６、および駆動部８２を制御することにより、フィーダ８９の交換動作を制御する。本願出願人は、移動式交換装置８の詳細な構成例について、国際公開第２０１４／０１００８３号に開示している。移動式交換部８１への給電の用途に、第１実施形態の非接触給電システム１が適用される。

２．第１実施形態の非接触給電システム１の構成
図２は、第１実施形態の非接触給電システム１の機能構成を示すブロック図である。非接触給電システム１は、非接触送電装置２と、非接触受電装置３とを備える。非接触送電装置２は、固定部２０に設けられる。詳細には、複数の非接触送電装置２が、複数の対基板作業機の固定部２０である機台９９の中段レール８３付近にそれぞれ設けられる。一方、非接触受電装置３は、固定部２０に対して相対移動する可動部３０に設けられ、具体的には移動式交換部８１に設けられる。移動式交換部８１がライン長さ方向に移動しても、非接触受電装置３は、いずれかの非接触送電装置２に対向する。

非接触送電装置２は、電源回路２２および送電素子２５を備える。電源回路２２は、送電素子２５に非接触給電用の電力Ｐを供給する。電源回路２２は、例えば、整流回路２３および直流交流変換回路２４からなる。整流回路２３は、商用周波数電源２１の交流電圧を整流して、直流電圧を出力する。整流回路２３は、例えば、４個のダイオードをブリッジ接続した全波整流回路で構成される。直流交流変換回路２４は、直流電圧を交流変換して送電素子２５に供給する。直流交流変換回路２４は、例えば、４個のスイッチング素子をブリッジ接続した回路で構成される。送電素子２５は、後述する受電素子３１に非接触で電力Ｐ（白抜き矢印で示す）を送給する。送電素子２５として、送電コイルを例示でき、これに限定されない。

非接触受電装置３は、受電素子３１、受電回路３２、および予備電源３３を備える。受電素子３１は、送電素子２５に対向して配置されると、非接触で電力Ｐを受け取る。受電素子３１として、送電コイルに電磁結合する受電コイルを例示でき、これに限定されない。なお、送電素子２５や受電素子３１に図略の共振用素子を適宜接続し、共振現象を利用して給電効率を高めることが好ましい。

受電回路３２は、受電素子３１が受け取った電力Ｐが入力され、制御電圧Ｖｃおよび動力電圧Ｖｍを出力する。制御電圧Ｖｃは、例えば直流電圧とされる。動力電圧Ｖｍは、例えば、制御電圧Ｖｃよりも高い直流電圧とされる。受電回路３２は、例えば、整流回路および直流二出力回路からなる。整流回路は、受電素子３１が受け取った交流の電力Ｐを整流して、直流電圧を直流二出力回路に出力する。直流二出力回路は、直流電圧の大きさを調整して、制御電圧Ｖｃおよび動力電圧Ｖｍを別々に出力する。

予備電源３３は、制御電圧Ｖｃの電源線に並列接続されている。予備電源３３は、受電素子３１が受け取る電力Ｐが減少しまたは消失したときに、制御電圧Ｖｃを補償する。例えば、非接触給電に何らかの障害が生じて受電回路３２が制御電圧Ｖｃを出力し得なくなったとき、予備電源３３は、補償時間にわたって制御電圧Ｖｃを補償する。予備電源３３として、所定の蓄電容量を有するコンデンサや蓄電池を例示できる。予備電源３３の補償時間および蓄電容量は、後述する安全回路４１の動作時間を確保できるように適正に設定される。

制御電圧Ｖｃは、制御負荷である交換制御部４に供給される。また、動力電圧Ｖｍは、動力負荷である駆動部８２、クランプ機構８５、および操作機構８６に供給される。ここで、交換制御部４は、安全回路４１の機能を兼ねる。さらに、安全回路４１は、受電低下判定部４２の機能を含む。安全回路４１および受電低下判定部４２の機能については、次の動作および作用の説明の中で詳述する。

３．第１実施形態の非接触給電システム１の動作および作用
図２に示されるように、送電素子２５と受電素子３１とが対向して配置されると、非接触給電が行われる。これにより、受電回路３２は、制御電圧Ｖｃおよび動力電圧Ｖｍを出力し、移動式交換装置８が動作する。ここで、何らかの障害に起因して、非接触給電が低下し、または停止することが生じ得る。このとき、受電素子３１が受け取る電力Ｐが減少しまたは消失して、制御電圧Ｖｃおよび動力電圧Ｖｍの低下が発生する。

これに対して、受電低下判定部４２は、所定の電圧低下判定値を保持し、通常時に動力電圧Ｖｍの大きさを検出して電圧低下判定値と比較する。そして、受電低下判定部４２は、動力電圧Ｖｍが電圧低下判定値まで低下したことを以って受電低下状態と判定する。受電低下状態において、受電回路３２は、既に正規の動力電圧Ｖｍを出力できなくなっている。同様に、受電回路３２は、既に正規の制御電圧Ｖｃを出力できなくなっていると想定される。

それでも、予備電源３３の補償作用により、制御電圧Ｖｃは確保される。このため、安全回路４１は、予備電源３３によって補償された制御電圧Ｖｃで動作する。そして、受電低下状態が判定されたとき、安全回路４１は、動力負荷を安全に停止制御する。安全な停止制御の例として、移動式交換部８１が移動中の場合に、安全回路４１は、駆動部８２を非常制動して移動を中断させる。また、移動式交換部８１が静止している場合に、安全回路４１は、クランプ機構８５および操作機構８６を停止制御して、フィーダ８９の操作を中断させる。

安全回路４１の安全な停止制御により、トラブルが防止される。具体的には、移動式交換部８１の予定外の移動による作業者との接触が防止される。また、フィーダ８９の意図しない動きや落下が防止される。

４．第１実施形態の非接触給電システム１の態様および効果
第１実施形態で説明した非接触受電装置３は、非接触で電力Ｐを受け取る受電素子３１と、電力Ｐが入力されて制御電圧Ｖｃおよび動力電圧Ｖｍを出力する受電回路３２と、受電素子３１が受け取る電力Ｐが減少しまたは消失したときに、制御電圧Ｖｃを補償する予備電源３３と、電力Ｐが減少しまたは消失したときに、予備電源３３によって補償された制御電圧Ｖｃで動作し、動力電圧Ｖｍで動作する動力負荷（駆動部８２、クランプ機構８５、操作機構８６）を安全に停止制御する安全回路４１と、を備える。

これによれば、非接触給電が低下または停止して、受電素子３１が受け取る電力Ｐが減少しまたは消失したとき、予備電源３３の作用によって、動力電圧Ｖｍが消失した後まで制御電圧Ｖｃが確保される。このため、安全回路４１は、制御電圧Ｖｃが消失する以前に動力負荷を安全に停止制御することができ、トラブルを防止できる。さらに、予備電源３３は、動力電圧Ｖｍと比較して消費電力が少ない制御電圧Ｖｃだけを補償すればよいので、小さな電源容量で済む。したがって、非接触受電装置３の装置コストの増加が抑制される。

さらに、安全回路４１は、動力電圧Ｖｍが所定の電圧低下判定値まで低下したことを以って電力Ｐの減少または消失を判定する受電低下判定部４２を含む。これによれば、安全回路４１の動作するタイミングが適正化されて、安全性能がさらに一層向上する。

また、第１実施形態の非接触給電システム１は、非接触受電装置３と、受電素子３１に非接触で電力Ｐを送給する送電素子２５、および送電素子２５に電力Ｐを供給する電源回路２２を備える非接触送電装置２と、を備える。

これによれば、非接触受電装置３の安全回路４１は、制御電圧Ｖｃが消失する以前に動力負荷を安全に停止制御することができる。さらに、非接触受電装置３の装置コストの増加が抑制されることにより、非接触給電システム１の全体のコストの増加が抑制される。

さらに、非接触送電装置２は、固定部２０に設けられ、非接触受電装置３は、固定部２０に対して相対移動する可動部３０に設けられている。これによれば、第１実施形態の非接触給電システム１を可動部３０への給電に適用して、安全性能を高める効果が得られる。

また、移動式交換部８１（可動部３０）は、駆動部８２（動力負荷）によって駆動される。これによれば、受電低下状態になると、安全回路４１が駆動部８２を非常制動して移動を中断させるので、移動式交換部８１の予定外の移動による作業者との接触が防止される。

さらに固定部２０は、所定の対基板作業を実施する対基板作業機の機台９９であり、可動部３０は、対基板作業に使用する交換ユニット（フィーダ８９）を自動で交換する移動式交換部８１である。これによれば、第１実施形態の非接触給電システム１を部品実装ライン９に適用して、安全性能を高める効果が得られる。

５．第２実施形態の非接触給電システム１Ａ
次に、第２実施形態の非接触給電システム１Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図３は、第２実施形態の非接触給電システム１Ａの機能構成を示すブロック図である。第２実施形態の非接触給電システム１Ａにおいて、非接触送電装置２Ａは、電源回路２２および送電素子２５に加えて、受信回路５１を備える。受信回路５１は、商用周波数電源２１で駆動され、または、図略の電源回路を用いて駆動される。

一方、非接触受電装置３Ａは、受電素子３１、受電回路３２、予備電源３３、および安全回路４１に加えて、送信回路５２を備える。送信回路５２は、制御電圧Ｖｃで駆動される。非接触給電が低下または停止したとき、送信回路５２は、予備電源３３によって補償された制御電圧Ｖｃで動作する。したがって、予備電源３３の補償時間および蓄電容量は、安全回路４１および送信回路５２の両方の動作時間を確保できるように適正に設定される。受信回路５１および送信回路５２は、非接触で情報伝送を行う無線通信機能を有する。

第１実施形態と同様に、受電低下状態が判定されたとき、安全回路４１は、動力負荷（駆動部８２、クランプ機構８５、操作機構８６）を安全に停止制御する。加えて、安全回路４１は、判定信号Ｓ１を送信回路５２に送出する。送信回路５２は、判定信号Ｓ１を受け取ると、無線の受電低下信号Ｓ２を受信回路５１に送信する。受信回路５１は、受電低下信号Ｓ２を受信すると、所定の受電低下時処理を行う。

例えば、受信回路５１は、受電低下時処理として、オペレータへの通知を行う。これにより、可動部３０の側の受電低下状態が、固定部２０の側へと通知される。したがって、固定部２０の側で、受電低下状態の把握が容易となる。また例えば、受信回路５１は、受電低下時処理として、電源回路２２の自動調整を行う。これにより、受電低下状態への迅速な対処が可能となる。

なお、送信回路５２は、受電低下状態でない通常時に、非接触給電の受電状況や、フィーダ８９を交換する進捗状況などを送信してもよい。さらに、受信回路５１から送信回路５２に向けての逆方向の情報伝送機能を併用することも可能である。例えば、受信回路５１から送信回路５２に向けて、フィーダ８９の交換指令を送信してもよい。

第２実施形態で説明した非接触受電装置３Ａは、受電素子３１が受け取る電力Ｐが減少しまたは消失したときに、予備電源３３によって補償された制御電圧Ｖｃで動作し、受電低下信号Ｓ２を送信する送信回路５２をさらに備える。これによれば、可動部３０の側の受電低下状態を通知することができ、受電低下状態への対処が容易になる。

また、第２実施形態の非接触給電システム１Ａは、非接触受電装置３Ａと、受電素子３１に非接触で電力Ｐを送給する送電素子２５、送電素子２５に電力Ｐを供給する電源回路２２、および、受電低下信号Ｓ２を受信する受信回路５１を備える非接触送電装置２Ａと、を備える。これによれば、可動部３０の側の受電低下状態を固定部２０の側で把握することが容易になり、また迅速な対処が可能となる。

６．第３実施形態の非接触給電システム１Ｂ
次に、第３実施形態の非接触給電システム１Ｂについて、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。図４は、第３実施形態の非接触給電システム１Ｂの機能構成を示すブロック図である。第３実施形態の非接触給電システム１Ｂでは、２系統の非接触給電を行う。受信回路５１および送信回路５２については、第２実施形態と同じ構成で同じ機能を有するため、説明は省略する。

第３実施形態において、非接触送電装置２Ｂは、電源回路２２、第１送電素子２６、第２送電素子２７、および受信回路５１を備える。電源回路２２は、第１送電素子２６に制御電源用の第１電力Ｐ１を供給するとともに、第２送電素子２７に動力電源用の第２電力Ｐ２を供給する。電源回路２２は、例えば、整流回路２３および直流交流変換回路２４で構成される。直流交流変換回路２４は、直流電圧を交流変換して、第１送電素子２６および第２送電素子２７に供給する。

第３実施形態の構成では、第１送電素子２６および第２送電素子２７に供給される電圧波形は同一であるが、これに限定されない。例えば、電源回路２２は、２組の直流交流変換回路を備えて、出力周波数および出力電圧の少なくとも一方が異なる２種類の交流電圧を第１送電素子２６および第２送電素子２７に供給してもよい。

第１送電素子２６は、後述する第１受電素子６１に非接触で第１電力Ｐ１（白抜き矢印で示す）を送給する。また、第２送電素子２７は、後述する第２受電素子６２に非接触で第２電力Ｐ２（白抜き矢印で示す）を送給する。第１送電素子２６および第２送電素子２７として、送電コイルを例示でき、これに限定されない。第１送電素子２６および第２送電素子２７は、互いに同じ構造および同じ大きさでなくともよい。例えば、第１送電素子２６および第２送電素子２７は、前記した２種類の交流電圧に見合った異なる仕様とすることが好ましい。また例えば、制御電源用の第１送電素子２６は、動力電源用の第２送電素子２７よりも小型軽量とすることができる。

一方、非接触受電装置３Ｂは、第１受電素子６１、第２受電素子６２、第１受電回路６３、第２受電回路６７、予備電源３３、安全回路４５、および送信回路５２を備える。第１受電素子６１は、第１送電素子２６に対向して配置されると、非接触で第１電力Ｐ１を受け取る。第２受電素子６２は、第２送電素子２７に対向して配置されると、非接触で第２電力Ｐ２を受け取る。上記した２組の対向配置は、通常時には揃って実現される。第１受電素子６１および第２受電素子６２として、受電コイルを例示でき、これに限定されない。

第１受電回路６３は、第１受電素子６１が受け取った第１電力Ｐ１が入力され、制御電圧Ｖｃを出力する。第１受電回路６３は、整流回路６４および出力回路６５を含む。整流回路６４は、第１受電素子６１が受け取った交流の第１電力Ｐ１を整流して直流電圧Ｖｄｃを出力する。整流回路６４は、例えば、４個のダイオードをブリッジ接続した全波整流回路で構成される。出力回路６５は、直流電圧Ｖｄｃが入力されて、制御電圧Ｖｃを出力する。出力回路６５は、例えば、直流電圧Ｖｄｃを調整して直流の制御電圧Ｖｃを出力するＤＣＤＣコンバータで構成される。また、第２受電回路６７は、第２受電素子６２が受け取った第２電力Ｐ２が入力され、動力電圧Ｖｍを出力する。

予備電源３３は、制御電圧Ｖｃの電源線に並列接続されている。予備電源３３は、第１受電素子６１が受け取る第１電力Ｐ１が減少しまたは消失したときに、補償時間にわたって制御電圧Ｖｃを補償する。予備電源３３として、所定の蓄電容量を有するコンデンサや蓄電池を例示できる。予備電源３３の補償時間および蓄電容量は、安全回路４５および送信回路５２の動作時間を確保できるように適正に設定される。

また、第３実施形態においても、交換制御部４は、安全回路４５の機能を兼ねる。さらに、安全回路４５は、受電低下判定部４６の機能を含む。受電低下判定部４６は、所定の電圧低下判定値を保持し、通常時に第１受電回路６３の直流電圧Ｖｄｃの大きさを検出して電圧低下判定値と比較する。そして、受電低下判定部４６は、直流電圧Ｖｄｃが電圧低下判定値まで低下したことを以って、第１受電素子６１の受電低下状態と判定する。この受電低下状態において、整流回路６４は、既に正規の直流電圧Ｖｄｃを出力できなくなっている。なお、第２受電素子６２が受電低下状態となり、第２受電回路６７が正規の動力電圧Ｖｍを出力できなくなっているか否か、は不明である。

それでも、予備電源３３の補償作用により、少なくとも制御電圧Ｖｃは確保される。このため、安全回路４５は、予備電源３３によって補償された制御電圧Ｖｃで動作する。そして、受電低下状態が判定されたとき、安全回路４５は、動力負荷（駆動部８２、クランプ機構８５、操作機構８６）を安全に停止制御する。安全回路４５の安全な停止制御により、トラブルが防止される。具体的には、移動式交換部８１の予定外の移動による作業者との接触が防止される。また、フィーダ８９の意図しない動きや落下が防止される。

第３実施形態で説明した非接触受電装置３Ｂは、非接触で第１電力Ｐ１を受け取る第１受電素子６１、非接触で第２電力Ｐ２を受け取る第２受電素子６２、第１電力Ｐ１が入力されて制御電圧Ｖｃを出力する第１受電回路６３、第２電力Ｐ２が入力されて動力電圧Ｖｍを出力する第２受電回路６７、第１電力Ｐ１が減少しまたは消失したときに制御電圧Ｖｃを補償する予備電源３３、および第１電力Ｐ１が減少しまたは消失したときに動力負荷（駆動部８２、クランプ機構８５、操作機構８６）を安全に停止制御する安全回路４５を備える。

これによれば、２系統の非接触給電を行う構成でも、予備電源３３の作用によって、直流電圧Ｖｄｃが低下した後まで制御電圧Ｖｃが確保される。このため、安全回路４５は、制御電圧Ｖｃが消失する以前に動力負荷を安全に停止制御することができ、トラブルを防止できる。さらに、予備電源３３は、動力電圧Ｖｍと比較して消費電力が少ない制御電圧Ｖｃだけを補償すればよいので、小さな電源容量で済む。したがって、非接触受電装置３Ｂの装置コストの増加が抑制される。

７．実施形態の応用および変形
なお、第１〜第３実施形態において、交換制御部４は安全回路（４１、４５）の機能を兼ねるが、交換制御部４と安全回路とが別体であってもよい。また、安全回路は、受電低下判定部（４２、４６）を含まず、受電素子３１や第１受電素子６１の両端の電圧波形から受電低下状態を判定してもよい。さらに、移動式交換装置８が自動で交換する交換ユニットは、フィーダ８９に限定されない。例えば、移動式交換装置８は、部品装着機（９３、９４、９５）の部品移載装置の実装ヘッドや吸着ノズルを自動で交換してもよい。第１〜第３実施形態の構成および動作は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

第１〜第３実施形態の非接触給電システム（１、１Ａ、１Ｂ）は、部品実装ライン９に限定されず、他の製品の組立ラインや工作機械、電動車両への給電など幅広い分野で利用可能である。

１、１Ａ、１Ｂ：非接触給電システム ２、２Ａ、２Ｂ：非接触送電装置 ２０：固定部 ２２：電源回路 ２５：送電素子 ２６：第１送電素子 ２７：第２送電素子 ３、３Ａ、３Ｂ：非接触受電装置 ３０：可動部 ３１：受電素子 ３２：受電回路 ３３：予備電源 ４：交換制御部 ４１：安全回路 ４２：受電低下判定部 ５１：受信回路 ５２：送信回路 ６１：第１受電素子 ６２：第２受電素子 ６３：第１受電回路 ６４：整流回路 ６５：出力回路 ６７：第２受電回路 ８：移動式交換装置 ８１：移動式交換部 ８２：駆動部 ８５：クランプ機構 ８６：操作機構 ８９：フィーダ ９：部品実装ライン ９１：半田印刷機 ９２：印刷検査機 ９３：第１部品装着機 ９４：第２部品装着機 ９５：第３部品装着機 ９９：機台 Ｐ：電力 Ｐ１：第１電力 Ｐ２：第２電力 Ｖｃ：制御電圧 Ｖｍ：動力電圧 Ｖｄｃ：直流電圧 Ｓ２：受電低下信号

Claims (8)

1. 非接触で電力を受け取る少なくとも一つの受電素子と、
   前記電力が入力されて制御電圧および動力電圧を出力する受電回路と、
   前記電力が減少しまたは消失したときに、前記制御電圧を補償する予備電源と、
   前記電力が減少しまたは消失したときに、前記予備電源によって補償された前記制御電圧で動作し、前記動力電圧で動作する動力負荷を安全に停止制御する安全回路と、を備え、
   前記安全回路は、前記動力負荷に供給される前記動力電圧を検出して所定の電圧低下判定値と比較し、前記動力電圧が前記電圧低下判定値まで低下したことを以って前記電力の減少または消失を判定する受電低下判定部を含む、
   非接触受電装置。
2. 前記電力が減少しまたは消失したときに、前記予備電源によって補償された前記制御電圧で動作し、受電低下信号を送信する送信回路をさらに備える、請求項１に記載の非接触受電装置。
3. 前記受電素子は、非接触で第１電力を受け取る第１受電素子、および、非接触で第２電力を受け取る第２受電素子を含み、
   前記受電回路は、前記第１電力が入力されて前記制御電圧を出力する第１受電回路、および、前記第２電力が入力されて前記動力電圧を出力する第２受電回路を含み、
   前記予備電源は、前記第１電力が減少しまたは消失したときに、前記制御電圧を補償し、
   前記安全回路は、前記第１電力が減少しまたは消失したときに、前記動力負荷を安全に停止制御する、
   請求項１に記載の非接触受電装置。
4. 請求項１に記載の非接触受電装置と、
   前記受電素子に非接触で前記電力を送給する送電素子、および前記送電素子に前記電力を供給する電源回路を備える非接触送電装置と、
   を備える非接触給電システム。
5. 請求項２に記載の非接触受電装置と、
   前記受電素子に非接触で前記電力を送給する送電素子、前記送電素子に前記電力を供給する電源回路、および、前記受電低下信号を受信する受信回路を備える非接触送電装置と、
   を備える非接触給電システム。
6. 前記非接触送電装置は、固定部に設けられ、
   前記非接触受電装置は、前記固定部に対して相対移動する可動部に設けられた、請求項４または５に記載の非接触給電システム。
7. 前記可動部は前記動力負荷によって駆動される、請求項６に記載の非接触給電システム。
8. 前記固定部は、所定の対基板作業を実施する対基板作業機の機台であり、
   前記可動部は、前記対基板作業に使用する交換ユニットを自動で交換する移動式交換部である、請求項６または７に記載の非接触給電システム。

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