JPS62290113A - 電力等供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 本発明は製造工場等における金属加工機械あるいは組立
機械等に必要とされる電力、制御■倍信号を供給するた
めの電力等供給装置に関し、一層詳細には、近年多くの
工場で採用されている自動加工機械、自動組立機械、す
なわち、ロボットにおける本体部分とハンドの専用部分
の接合部構造等において、特に当該本体部分と専用部分
との着脱を容易化すると共に制御信号および電力の授受
を信顛性を十分確保したうえで行うことを可能とした電
力等供給装置に関する。

近年の電子技術の発展はめざましく、各種の技術分野に
電子技術が取り入れられている。機械工学と電子技術を
結合したメカトロニクスと呼ばれる技術分野もこの中の
一つであり、工場設備の自動化、近代化の要請とも相俟
って著しい発展を遂げている。

最近ではこのメカトロニクス技術の発達により多くの製
造工場において、自動加工機械や自動組立機械が導入さ
れ製造の自動化、合理化が進められており、特に、原料
や部品の搬入から加工、組立、塗装、試験、検査、梱包
、出荷等一連の工程を自動的に行うことが可能な、所謂
、無人工場も実現されるに至っている。

前記のような自動加工機械や自動組立機械は、−Ｃ的に
、広い意味でロボットと呼称されている。多くの場合、
ロボットは本体部分に対し、上下、左右、前後等いくつ
かの方向に自由度、すなわち、関節部分を有するアーム
と称される部分と、当該本体部分が配置される位置、す
なわち、製造ラインにあって実質的に作業動作を行うハ
ンドと称される部分とを含み、これらのアーム部および
ハンド部が専用部分を構成する。

従って、このロボットに所望の作業を行わせるためには
アーム部の各関節の動きを制御し、作業に必要な上下、
左右、前後等の動きを行わせると此に、ハンド部の動き
を制御し、定めらくゝ れた４Ｙ秦動作を行わせる必要がある。例えば、組立ロ
ボットを例にとると、アーム部を制御してハンド部を部
品供給位置に移動させ、次いで当該ハンド部を制御して
部品を把持し、さらにアーム部を制御してハンド部に把
持された部品を所望の位置に移動し、再びハンド部を制
御して当該部品を組み付ける等の動作制御が必要となる
。

このようなロボットにおいて、アーム部やハンド部等か
ら構成される専用部分は従来の加工機械における治具に
相当するものということが出来、この専用部分、すなわ
ち、アーム部やハンド部を交換することにより各種の作
業を遂行することが出来る。

従って、前述した本体部分と、アーム部およびハンド部
等から構成される専用部分との接合は単に機械的に両者
を結合するだけでなく、専用部分への電力の供給や制御
信号の両者間での授受を行い、さらに駆動用流体である
油空圧流体の伝達等の機能が発揮されなけらばならない
。

しかも、本体部分に対し専用部分を交換自在とするため
にはこの本体部分に対して専用部分が着脱容易な構造で
あることが要求される。

一般に、前記のように本体部分と専用部分とを有する加
工機械や組立機械において、専用部分への電力の供給や
、油空圧の伝達および両者間の制御信号の授受は各々別
体で構成された機構によって行われている。

例えば、電力の供給においては接触子が用いられており
、当該接触子は導伝部との間で所定の接触圧を得る必要
があるため、スプリングやアクチュエータを組み込む等
構成が複雑となるばかりでなく、着脱作業を繰り返し行
うことによって摩耗が生じ、接触不良による故障の原因
となる問題を有している。

また、制御信号の授受においては、多数の電気ケーブル
を接続する必要があるため機械的なコネクタが使用され
るが、電力供給の場合と同様に着脱動作による耐久性が
問題となり、特に、ケーブル本数が多い場合には、接続
部の面積を広く必要とし、小型化が困難であるという問
題点が指摘されている。

本発明は前記の種々の不都合を克服するためになされた
ものであり、本体部分とこの本体部分に対して着脱する
専用部分を有する機械装置において、機械的な摩耗部分
を有することな（、また、特別な接触圧付与の手段を必
要としない構造が筒車な且つ着脱容易であると共に効率
よく制御信号の授受を行うことを可能とする電力等供給
装置を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、本発明は本体部分側に対
して専用部分側を交換自在に構成してなる装置において
、前記本体部分と専用部分との間に介装される接合機構
は本体部分と専用部分との間の電力供給手段と制御信号
授受手段とを含み、前記本体部分と専用部分に夫々分割
型変圧器の一次側と二次側とを固着し、前記一次側と二
次側の夫々の分割型変圧器内に少なくとも一対の光ファ
イバコネクタを有する光ファイバケーブルを配設し、前
記分割型変圧器のいずれか一方に励磁電流を供給して前
記一次側変圧器と二次側変圧器とを吸着接合すると共に
前記一対の光ファイバコネクタを接合し、さらに他方に
誘起される起電力により専用部分側に電力供給を行うよ
う構成することを特徴とする。

次に、本発明の電力等供給装置について好適な実施例を
挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は本発明に係る電力等供給装置１０の構成を示す
横断面図であり、参照符号１２は金属加工機械あるいは
組立機械等の本体部分側に固着される分割型変圧器の一
次側を示す。前記一次側１２は一次側鉄心１４および一
次側巻線１６により構成され、一次側鉄心１４の中央Ｊ
Ｉｌ（１）４ａには貫通孔１４ｂが設けられており、こ
の貫通孔１４ｂに光ファイバケーブル１８ａが挿入配設
されている。

参照符号２２は金属加工機械あるいは組立機械等の専用
部分側、すなわち、治具あるいはロボットのアーム部若
しくはハンド部に固着される分割型変圧器の二次側を示
し、二次側鉄心２４および二次側巻線２６により構成さ
れ、二次側鉄心２４の中心脚２４ａには貫通孔２４ｂが
設けられており、この貫通孔２４ｂに光ファイバケーブ
ル２８ａが挿入配設されている。

貫通孔１４ｂ、２４ｂは一次側鉄心１４と二次側鉄心２
４が接合面２９において接合された時に互いに対向する
位置関係に設けられている。すなわち、接合の際に実質
的に光ファイバケーブル１８ａと２８ａの先端部に夫々
設けられた光ファイバコネクタ３２ａ、３２ｂが対向す
ることになる。光ファイバケーブル１８ａと２８２は、
後述するように、本体部分側と専用部分側との間におい
て制御信号を授受するためのものであり、この場合、光
ファイバコネクタ３２ａ、３２ｂに設けられた対面レン
ズ３４ａ、３４ｂを介して光信号が授受される。

一次側鉄心１４と二次側鉄心２４の上部には支持部材３
６ａ、３６ｂが固着され、この支持部材３６ａ、３６ｂ
にマニホールド３３ａ、３８ｂが支持されて油空圧管４
０ａと４０ｂ、４２ａと４２ｂ、４４ａと４４ｂの接合
器を形成している。これらの油空圧管４０ａ乃至４４ｂ
は、一次側鉄心１４と二次側鉄心２４とが接合される時
、同時にマニホールド３８ａ、３８ｂが接合され、その
接合面４６において夫々端部が互いに対向するようにマ
ニホールド３８ａ、３８ｂに配設されている。

マニホールド３８ａ、３８ｂの接合面４６における互い
に対向する各油空圧管４０ａと４０ｂの端部にはダスト
シール４８およびシール５０が設けられ、油空圧流体の
伝達に支障を来たすことのないように構成されている。

第２図は第１図に示す本発明の電力等供給装置における
一次側１２のＡ−Ａ矢視断面図である。

そこで、第２図において、参照符号２０ａは参照符号１
８ａと同一に構成された光ファイバケーブルを示し、一
方の光ファイバケーブル１８ａは本体部分から専用部分
への制御信号の送信に用いられ、光ファイバケーブル２
０ａは専用部分から本体部分への信号の送信に用いられ
る。

本発明に係る電力等供給装置は基本的には以上のように
構成されるものであり、次に、その作用並びに効果につ
いて説明する。

一次側１２および二次側２２は夫々図示しない金属加工
機械、組立機械等の本体部分側および専用部分側に固着
されている。この場合、本体部分と専用部分を接合し、
前記本体部分側から専用部分側に電力を供給する際には
、一次側鉄心１４に巻回された一次側巻線１６に励磁電
流を流す。

この結果、一次側鉄心１４には磁気的な吸着力を生じ、
二次側鉄心２４を吸着する磁気回路が形成される。これ
により二次側２２が一次側１２に吸着されることになる
。すなわち、本体部分側に専用部分側が吸着され接合効
果を達成することとなる。この時の磁気的な吸着力Ｆは
次式で表される。

ＡＢ” 但し、Ａは磁気面８１（ｒｒｆ）　、Ｂは磁束密度（ω
ｂ／ｎ（）　、μ＝μ。μ、（μ。＝４πＸ　１０−’
、μ、＝１（大気中））である、また、一次側巻線１６
に流される励磁電流は二次側巻線２６に誘導電流を生じ
る。この誘導電流の値は一次側巻ｆ（１）６と二次側巻
線２６比によって定まり、一次側巻線１６に交流１００
（Ｖ）ボルトの電源を印加し、例えば、二次側巻線２６
に２４（Ｖ）ボルトの電源を得ることが出来る。この電
源によって専用部分側への電力供給が行われる。

一方、一次側１２と二次側２２の接合によって、光ファ
イバケーブル１８ａと２８ａではその先端部の光ファイ
バコネクタ３２ａ、３２ｂが互いに対向することになる
ため、光ファイバケーブル１８ａから光ファイバケーブ
ル２８ａに制御信号を伝達することが可能となる。

同様に、マニホールド３８ａ、３８ｂも接合されること
となり、油空圧管４０ａおよび４０ｂ、４２ａおよび４
２ｂ、４４ａおよび４４ｂも夫々端部を対向するように
接合され、本体部分側から専用部分側の各部を動作させ
るための油空圧流体が通流可能となる。

次に、本発明に係る電力等供給装置における制御信号授
受についてのさらに詳細な説明を行う。

第３図は第１図、第２図において説明した本発明に係る
電力等供給装置の電気系統を説明するための図である。

第３図において、参照符号１２は一次側分割型変圧器を
示し、一方、参照符号２２は二次側分割型変圧器を示す
。これらの分割型変圧器は一次側鉄心１４、二次側鉄心
２４および一次側鉄心１４、二次側巻線２６より構成さ
れ、光ファイバケーブル１８ａと２８ａおよび２０ａと
３０ａが接合面２９まで延在して実質的に光ファイバコ
ネクタ３２ａ、３２ｂを夫々対向させることは第１図、
第２図で説明した通りである。また、一次側巻線１６の
入力端子１６ａに励磁電流を加え、二次側巻線２６の出
力端子２６ａに所定の電力が供給されることも前述した
通りである。

一次側、すなわち、本体部分側と、二次側、すなわち、
専用部分側との間の制御信号の授受は前述した通り光フ
ァイバケーブル１８ａ、２０ａ。

２８ａ、３０ａを用いて、光信号として行われる。

従って、本体部分側および専用部分側には夫々電気信号
を光信号に変換し、あるいは光信号を電気信号に変換す
るための変換回路６０ａ、６０ｂが備えられている。変
換回路６０ａ、６０ｂは並列−直列変換器６２ａと電気
−光変換器６４ａおよび光−電気変換器６６ａと直列−
並列変換器６８ａから構成されている。

変換回路６０ｂは変換回路６０ａと同様の構成を採用し
、従って、光−電気変換器６６ｂ、直列−並列変換器６
８ｂおよび並列−直列変換器６２ｂ、電気−光変換器６
４ｂから構成されている。参照符号７０ａおよび７０ｂ
は夫々一次側のシーケンスコントロール手段および二次
側のシーケンスコントロール手段を示し、参照符号７２
は一次側のシーケンスコントロール手段７０ａ、変換回
路６０ａの電源入力端子である。

本体部分側から専用部分側への制御信号は光ファイバケ
ーブル１８ａから光ファイバケーブル２８ａに伝達され
、専用部分側から本体部分側への信号は光ファイバケー
ブル３０ａから２０ａに伝達される。

本発明に係る電力等供給装置の電気系統の概略は以上の
ように構成されるものであり、次にその作用について詳
細に説明する。

本体部分側からの制御信号が一次側変換回路６０ａの並
列−直列変換器６２ａによって直列信号に変換され、さ
らに、電気−光変換器６４ａにより光信号に変換されて
光ファイバケーブル１８ａに与えられ、分割型変圧器の
接合面２９において対向する光ファイバコネクタ３２ａ
の対面レンズ３４ａで散光し、接合面５０ａを通して専
用部分側の対向する対面レンズ３４ｂに伝達される。専
用部分側においては、対面レンズ３４ｂで集光された光
信号は光ファイバコネクタ３２ｂ、光ファイバケーブル
２８ａにより二次側の変換回路６０ｂに送られ、光−電
気変換器６６ｂにより電気信号に変換され、さらに、直
列−並列変換器６８ｂにより並列信号に戻されて、シー
ケンスコントロール手段７０ｂに加えられ、専用部分側
の制御、例えば、上下、左右あるいは前後等のアームの
各関節部分を所定量動作させるモータの駆動やハンドの
部品等の把持を行わせるモータの駆動等が所定の手順に
従って行われる。専用部分側から本体部分側へのフィー
ドバンクの信号は前記と同様に二次側変換回路６０ｂか
ら光ファイバケーブル３０ａ、光ファイバケーブル２０
ａを通し一次側変換回路６０ａを介して伝達される。

接合面２９における対面レンズ３４ａ、３４ｂを介する
信号の伝送は一次側と二次側との軸のズレにより伝送損
失を伴うが、本発明の電力等供給装置の場合は、制御信
号の伝送、すなわち、光信号の伝送は、直列伝送（オン
、オフ信号の連続）であり、大きな軸の偏位による著し
い伝送損失が生じない限り信号の授受は可能であり、分
割型変圧器の機械的精度を確保することにより十分実用
に耐え得る構成とすることが出来る。

以上説明したように、本発明による電力等供給装置は分
割型変圧器の磁気的な吸引力を利用して本体部分側と専
用部分側の接合を行ない、電力の供給は誘導起電力によ
るため機械的な摩耗部分がなく、電力供給のための特別
の接触圧付与手段を必要とすることがない、さらに、構
造が極めて簡単であり且つ着脱が容易であるという優れ
た特徴を有する。そして、分割型変圧器の中央鉄心に貫
通孔を設けてこの貫通孔に制御信号授受のための光ファ
イバケーブルを配設したため、機械的接触部を介するこ
となく制御信号を送受出来、耐久性が一層向上する効果
を奏すると共に、コンパクトな構成とすることが出来、
極めて有用な利点が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電力等供給装置の構成を示す横断
面図、 第２図は第１図の電力等供給装置におけるＡ−Ａ断面図
、 第３図は本発明に係る電力等供給装置の電気系統を説明
するための図である。 １２・・・一次側　　　　　　　　１４・・・一次側鉄
心１６・・・一次側巻線 １８ａ・・・光ファイバケーブル　２２・・・二次側２
４・・・二次側鉄心　　　　　　２６・・・二次側巻線
２８ａ・・・光ファイバケーブル ３８ａ、３８ｂ・・・マニホールド ４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２Ｉ）、４４ａ、４４　ｂ
−・・油空圧管６０ａ・・・一次側変換回路 ６０ｂ・・・二次側変換回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体部分側に対して専用部分側を交換自在に構成
   してなる装置において、前記本体部分と専用部分との間
   に介装される接合機構は本体部分と専用部分との間の電
   力供給手段と制御信号授受手段とを含み、前記本体部分
   と専用部分に夫々分割型変圧器の一次側と二次側とを固
   着し、前記一次側と二次側の夫々の分割型変圧器内に少
   なくとも一対の光ファイバコネクタを有する光ファイバ
   ケーブルを配設し、前記分割型変圧器のいずれか一方に
   励磁電流を供給して前記一次側変圧器と二次側変圧器と
   を吸着接合すると共に前記一対の光ファイバコネクタを
   接合し、さらに他方に誘起される起電力により専用部分
   側に電力供給を行うよう構成することを特徴とする電力
   等供給装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   一次側と二次側の分割型変圧器には夫々接合面において
   対向するように油空圧管が配設されたマニホールドが支
   承され、前記電力供給時に生じる磁気吸着力により前記
   油空圧管の接合を行うよう構成してなる電力等供給装置
   。