JPH019244Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は電力やデジタル信号あるいはアナログ
信号を非接触で伝送する装置に関するものであ
る。

例えばNC工作機械、ロボツト装置、搬送装
置、その他諸種の自動機械等において、運動体に
移動側回路ブロツクを、装置本体に固定側回路ブ
ロツクを装着し、移動側で必要とする電力や指令
信号および移動側から伝送したいデータ信号など
を固定側に伝送させる場合に適用する装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

電子機器や制御装置の回転体側の電源として、
機械的に非接触で電源電力を送る技術として実開
昭49−53212号公報が示されている。しかしなが
ら、これは電波信号を発信する無線送信機の電源
供給装置に関するもので、電力と電波信号とを区
分して伝送させる技術およびその回路構成につい
ては示されていない。

また特開昭48−78446号公報には電波を電源に
利用する方法が公示されているが、これも放送電
波のごとき浮遊的な電波を利用しようとする着想
であり、その実用化の手段が極めて不明確であ
る。

このほか、実用に供されているこの種の伝送装
置としてFMテレメータや、電磁波や光を媒体に
したワイヤレスモデム等が知られているが、何れ
も発信側に乾電池等の電源を要するため、これを
例えば工作機械等の機構内に組み込む時は、その
電池の寿命を考えた変換し易い構成にする必要が
あつた。

このような場合、非接触伝送ではないが同一の
信号線を介して信号電力により蓄電池等を充電
し、これを電源として利用しようとする技術が特
開昭53−34080号公報に示されている。この技術
は有線伝送方式に関するものであるから、電力と
データ信号とを区分して同時に非接触で伝送させ
る技術とは無関係のものである。

なお、一般にFMテレメータ等は回路構成が複
雑で価格が高いという欠点もある。また光学式の
非接触照射式のものは、油や塵芥などの付着によ
つて支障を受け易という欠点をもつている。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、移動側回路ブロツクまたは固
定側回路ブロツクの何れかが無電源で動作でき、
かつ比較的簡単な回路で電力と高精度のデータ伝
送とが安定に行なえる非接触伝送装置を提供する
ことにある。

〔考案の概要〕

本考案の非接触伝送装置は、移動側と固定側と
の２つの回路ブロツク間の伝送を、相互に接近し
て対向させた一対のコイル間の電磁誘導により非
接触で行わせる伝送装置において、一対の互いに
対称的な構造を有する同軸壷型磁気コアを対向さ
せ、それぞれの内周部分に情報信号の授受を司る
内側コイルを捲装し、その外周部分に前記２つの
回路ブロツクのうちの何れか一方の側で必要とす
る電力を他方のブロツクに伝送するための外側コ
イルを捲装し、あらかじめ規定した周波数成分の
みを選択的に伝達させるためのＦ／Ｓ（周波数シ
フト）検波回路を前記２つの回路ブロツクのそれ
ぞれに備えて構成したものである。

〔考案の構成および実施例〕

本考案の装置は、大略的に移動側回路ブロツク
と固定側回路ブロツクとで構成され、相互に発信
と受信との双方向伝送が可能なものである。

ここでは移動側回路ブロツクの動作に必要な電
力や指令信号を固定側回路ブロツクから非接触で
送り込み、それによつて得られた電力で移動側回
路ブロツクから固定側回路ブロツクに対してデー
タ信号を伝送する場合について説明する。

すなはち移動側回路ブロツクあるいは移動側に
付随する各種の負荷で必要とする電力は、電灯線
または電池や発電素子等によつて動作する固定側
から電磁誘導結合によつて非接触で伝送される。

この場合、電力を受電した移動側は、必要に応
じその電力を直流化して２枚電池を充電してお
き、常時あるいは機械の休止時などにおける安定
な供給電源として動作するように構成されてい
る。

また移動側回路ブロツクは、固定側からのコマ
ンドを受信してデコードし、それによつて固定側
に伝送したいデータ、例えば記憶回路等に書き込
まれた識別データやデジタル信号あるいはアナロ
グ信号等を固定側に伝送する。

一方固定側回路ブロツクは、所望するデータの
アドレスや識別符号などに関する指令信号を移動
側へ伝送し、前記信号の応答を得るようになつて
いる。

以下、図面について本考案の実施例を説明す
る。

第１図において、Ａは移動側回路ブロツク、Ｂ
は固定側回路ブロツクである。

そして両回路ブロツク間を非接触で結合する発
信ヘツド６，２０および受信ヘツド７，１１とし
て、第２図に示すようなコンデンサ２２を並列接
続したコイル２３を用いることができる。

この場合、各ヘツドのコイルを単捲コイルとし
て２対分使用してもよいが、それでは全体の容積
が大きくなるのが普通である。

そこで第３図に示すように１つの同軸壷型磁気
コア２４に内側コイル２３ａと外側コイル２３ｂ
との２つのコイルを捲装し、その一方を発信用、
他方を受信用とする。

そしてさらにこれらと対称的に配置（図示せ
ず）した同様の同軸壷型磁気コアとの両コアを、
互いに近距離で対向させれば一対だけで済むから
全体の形を小さくすることができる。

この場合、両コア間の対向距離に対する減衰は
外側コイル２３ｂの方が内側コイル２３ａのそれ
よりも小さい。従つて外側コイル２３ｂを電力伝
送系とし、内側コイル２３ａの方を信号伝送系と
して設置した場合に対向距離の変動に対し良好な
信号効率が得られている。

しかしながらこのような壷型磁気コアを適用し
たヘツドは、対向距離がある程度大きくなつた時
の誘導磁界の減衰は免れ得ない。しかも送信する
伝送電力は、電波法により漏洩電力の規制がある
ため殊更に大きい電力伝送は実用的に困難であ
る。

従つて対向するヘツド間の距離は通常10mm以下
が適切と言えるが、本考案の装置は近距離間の非
接触伝送効率が良ければ充分である。むしろ小さ
い対向距離間の誘導磁界は極めて大きくなるの
で、それによつて外来雑音的な電磁界の影響を受
け難いという大きな特長が得られている。

なお、電力伝送系と信号伝送系との相互干渉を
低減するために、あらかじめ両者の伝送周波数を
大幅に相違させておくことは通常用いられる手段
ではあるが、上に述べたように同軸状に捲装した
信号伝送系の内側コイルに電力伝送系の周波数が
かなり重畳してくる。この障害を補償する手段と
して本考案の装置は、後述するようにＡ，Ｂ両回
路ブロツクのそれぞれにＦ／Ｓ（周波数シフト）
検波回路を備えて構成されている。

さて、固定側回路ブロツクＢにおいて、入力さ
れた指令信号の並列データSD１はＰ／Ｓ（並列→
直列）変換回路１によつてシリアルに変換された
のち、ボーレイトクロツクの整数倍の周波数BR
１を発振する発振回路２によつて駆動されるＦ／
Ｓ変調回路３へ入り、並列データSD１に対応し
たＦ／Ｓ変調波となる。但しこの周波数のままで
は伝送効率などの点で空間伝送には不適当である
から、周波数逓倍器４で周波数を高くしたのち、
パワーアンプ５により電力増幅し、発信ヘツド６
から受信ヘツド１１に伝送する。

他方、移動側回路ブロツクの発信ヘツド２０は
信号伝送専用のもので、受信ヘツド７で受信す
る。そしてあらかじめ設定された周波数のみを選
択的に伝達するフイルタ作用を有するＦ／Ｓ検波
回路８を経て、シリアルデータに復調したのち
Ｓ／Ｐ（直列→並列）変換回路９で並列データ
RD１に変換しデータ信号として出力する。

これらの各ブロツクは、マイクロコンピユータ
などで構成されたコントローラ１０により、適当
な送／受信切換信号SR１などを参照して発生す
る制御タイミング信号CS１によつて制御される。

前述の発信ヘツド６からの伝送電力は受信ヘツ
ド１１によつて受信され、その電力の一部は整流
平滑回路１２により直流化され電源Ｅとして移動
側回路ブロツクの各回路および整流平滑回路１２
に配備した２次電池の充電用として供給される。

この実施例では、前述のように電力伝送用の周
波数をボーレイトクロツクの整数倍にしてあるた
め、周波数デバイダ１３により前述の周波数逓倍
器４で逓倍された時と同じ比率で逓減して元のボ
ーレイトクロツクBR２に戻してから必要な回路
に供給する。

更に受信ヘツド１１の出力の一部は、Ｆ／Ｓ検
波回路１４に入つて復調されたのち、Ｐ／Ｓ変換
回路１５により並列データRD２に変換されて出
力される。

また他方、固定側回路ブロツクへ伝送すべきデ
ータ信号となる並列データSD２は、Ｐ／Ｓ変換
回路１６によつてシリアル化されたうえ、Ｆ／Ｓ
変調回路１７により伝送すべきデータに対応した
変調波にする。そして周波数逓倍器１８により伝
送に適した整数倍の周波数にし、パワーアンプ１
９で増幅したのち発信ヘツド２０から固定側へ伝
送される。各回路ブロツクの制御および外部デー
タ源の制御などは、コントローラ２１により制御
タイミング信号CS２および外部制御信号SR２な
どによつて行なわれる。

なお、固定側から移動側回路ブロツクへ伝送し
たいコマンド等の並列データSD１は制御信号SR
１を参照して送信され、移動側回路ブロツクはそ
れに対応した並列データ信号RD２として外部の
データ源へ送出し、その応答として並列データ信
号SD２を受けて、タイミング信号SR２を参照し
て固定側回路ブロツク側へ返送することになる。

固定側および移動側回路ブロツク相互間のデー
タのやりとりについて、厳密なタイミング等の必
要が無い場合には、最近市販されているＰ／Ｓま
たはＳ／Ｐ送受信LSIを用いて、所謂たれ流し式
の伝送も容易に実施することができる。

以上の実施例では、２つの回路ブロツクのうち
Ａを移動側、Ｂを固定側として説明したが、双方
とも移動側または固定側とする場合もあり得る。

また生産機械等の運動部に、更に別の回転また
は揺動などを行なう付帯機構部に対しても電力や
信号の授受が必要な場合は、その運動部と付帯機
構部とに対し、本考案の手段を副次的に適用すれ
ばよい。

〔考案の効果〕

本考案の非接触伝送装置は、移動側回路ブロツ
クの動作に必要な電力を固定側回路ブロツクから
非接触で送り込めるため、移動側回路ブロツクに
は通常は電源を必要としない。

そしてこのような電力伝送と同時に伝送信号の
授受をも支障なく行うことができるという効用を
もつ。

殊に対向するヘツド間の距離は通常10mm以下が
適切と言えるが、移動側の目的は近距離間の非接
触伝送効率が良ければ充分であるから、むしろ小
さい対向距離間の場合に誘導磁界が極めて大きく
なるので、それによつて外来雑音的な電磁界の影
響を受け難くなるという大きな効果がある。

また本願の装置を適用すれば、生産機械等の諸
種の機構の運動部に対し移動側回路ブロツクを組
み込む場合に、電池交換等を配慮する必要が全く
無くなるなど多くの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る非接触伝送装置の一例を
示すブロツクダイヤグラム、第２図は発信または
受信ヘツドの一例を示す配線図、第３図は発信お
よび受信ヘツドの一例で同軸壷型磁気コアにコイ
ルを捲装した場合の断面図である。 符号１はＰ／Ｓ変換回路、２は発振回路、３は
Ｆ／Ｓ変調回路、４は周波数逓倍器、５はパワー
アンプ、６は発信ヘツド、７は受信ヘツド、８は
Ｆ／Ｓ検波回路、９はＳ／Ｐ変換回路、１０はコ
ントローラ、１１は受信ヘツド、１２は整流平滑
回路、１３は周波数デバイダ、１４はＦ／Ｓ検波
回路、１５はＳ／Ｐ変換回路、１６はＰ／Ｓ変換
回路、１７はＦ／Ｓ変調回路、１８は周波数逓倍
器、１９はパワーアンプ、２０は発信ヘツド、２
１はコントローラ、２２はコンデンサ、２３はコ
イル、２４は同軸壷型磁気コア、Ａは移動側回路
ブロツク、Ｂは固定側回路ブロツク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 移動側と固定側との２つの回路ブロツク間の伝
   送を、相互に接近して対向させた一対のコイル間
   の電磁誘導により非接触で行わせる伝送装置にお
   いて、一対の互いに対称的な構造を有する同軸壷
   型磁気コアを対向させ、それぞれの内周部分に情
   報信号の授受を司る内側コイルを捲装し、その外
   周部分に前記２つの回路ブロツクのうちの何れか
   一方の側で必要とする電力を他方のブロツクに伝
   送するための外側コイルを捲装し、あらかじめ規
   定した周波数成分のみを選択的に伝達させるため
   のＦ／Ｓ（周波数シフト）検波回路を前記２つの
   回路ブロツクのそれぞれに備えて構成した非接触
   伝送装置。