JPS6369335A - 非接触伝送装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デジタル信号またはアナログ信号を電磁波を
用いて非接触で伝送する装置に間するものである。例え
ば、交通関係機器や車両、工作機械、ロボット装置、搬
送装置、その他諸種の自動機械などにおいて、運動体に
運動側モジュールを、装置本体に固定側モジュールを装
着し、運動側から伝送したいデジタル信号やデジタル化
されたデータ信号あるいはアナログ信号等（例へば形状
、位置、歪、圧力、温度、色彩なと）の情報信号を固定
側に非接触で伝送させる装置である。

［従来の技術］ 電磁波により非接触で行うこの種の信号伝送装置におい
て、従来は電力や情報信号の伝送を直接用る送信ヘッド
と受信ヘッドとの対向部分の形状として、円形や正方形
のものが一般に使用されている。故に運動側モジュール
の消費電力を一定とした場合、主に電力伝送に係わる磁
気コア入りコイルや空心コイルの性能によってヘッドか
らの伝送可能な距離が決定される。

従ってこのような対向ヘッド間における非接触伝送では
、双方のヘッドが指定された特定の位置間係で対向した
場合にのみ最大効率が得られ、その位Ｉよりも少しでも
ずれた場合は伝送効率を極端に低下することになる。

殊に運動部と固定部とが、比較的大きな間隔て直線状や
曲線状に近接離間の相対運動をするような機構のものに
おいては、双方のヘッドが対向しない状態が有るので、
連続した電力やデータの伝送ができない、依ってあらか
じめ指定された特定の対向位置でのみ瞬間的な伝送を行
い、他の位置てはブラインド状態とならざるを得ないの
が現状であった。

［発明の目的コ 本発明の目的は、運動側モジュールと固定側モジュール
の何れか一方から他方に電磁波により電力や情報信号を
非接触で伝送するように構成された信号伝送装置におい
て、これを装着する機械装置の運動体が固定体に対しそ
の相対的な位置間係を成程度大幅に変動するような場合
においても、常に連続して伝送作用を継続できる非接触
伝送装置を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の非接触伝送装置は、運動側のモジュールの動作
に必要な電力を固定側のモジールから非接触で伝送する
機能と、前記各モジュール間における情報信号を非接触
で授受する機能とを、それぞれ電磁波を媒体として司る
送信ヘッドと受信ヘッドとの対向ヘッドを備えた信号伝
送装置に間するもので、その対向ヘッドの何れかが複数
のユニットの組合せにより構成されたことを特徴とする
ものである。すなわち前記複数のユニットを所定の間隔
で線状や面状に配列させ、かつ電気的には直列または並
列接続にしておくことにより、そのユニットの何れかが
常に他方の少なくとも１個のヘッドと対向して動作する
ように構成されており、さらに前記各対向ヘッドおよび
前記ユニットのそれぞれが、コイルとコンデンサを主要
素として構成された場合、あるいは前記情報信号の授受
を司る対向ヘッドの一方と、他方の複数のユニットとの
それぞれが、ローディングコイルとアンテナを主要素と
して構成されたことを特徴とするものである。

［発明の構成と実施例］ 本発明の非接触伝送装置は、大略的に運動側モジュール
と固定側モジュールとから構成され、電磁波を媒体とし
て両モジュール間の情報信号の授受を直接用る送信ヘッ
ドと受信ヘッドに係るものである。

この場合、運動側モジュールの動作に必要な電力は、固
定側モジュールから電磁波によって非接触で供給される
仕組みになっている。そして固定側モジュールは電灯線
その他の通常の電源によって動作させる。

そして本発明の非接触伝送装置は、両モジュール間にお
ける単方向あるいは双方向伝送の何れの方式にも適用出
来るものである。

以下に説明する本発明の実施例は、説明の簡易化のため
に、電力は固定側モジュールから運動側モジュールに伝
送し、情報信号は運動側モジュールから固定側モジュー
ルに伝送する、単方向伝送の場合について述べる。

第１図における固定側モジュールＡの主な機能は、運動
側モジュールＢの動作に必要な電力を電力送信ヘッド１
から電力用搬送波ｆ＋を媒体として伝送すること、およ
び運動側モジュールＢから伝送して来たＦ　Ｍ　（Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）信号波を信号
受信ヘッド４によって受信したのち復調し、信号出力Ｄ
ｏとして外部に出力することである。　　　　′他方、
運動側モジュールＢの主な機能は、固定側モジュール間
から電力用搬送波ｆ１により伝送されて来る電力を電力
受信へラド２によって受信し、整流平滑の＼ち各部の動
作電源として供給すること、および入力信号Ｄｉで信号
用搬送波ｆ２を周波数変調してＦＭ信号波とした後、信
号送信ヘッド３により固定側モジュールＡに向けて伝播
させることである。

電力送信ヘッド１と電力受信ヘッド２、信号送信ヘッド
３と信号受信ヘッド４との各対向ヘッドは、色々な方式
のものを用い得るが基本的には第２図に示すようなコン
デンサ５を並列接続したコイル６を用いることが多い。

本発明における対向ヘッドの基本的構成は、例えば電力
伝送の場合には第３図に示す如く磁気コア？−１と７−
２にそれぞれコイル６−１と６−２を巻き、これにコン
デンサ５−１と５−２を並列接続して同調をとったもの
で、一方を電力送信ヘッド１とし他方を電力受信ヘッド
２として対向させて用いる。

また情報信号用の対向ヘッドについては、伝送周波数を
高く選べばコイルの如き閉鎖状のものではなく、一般の
アンテナの如き開放状のものを適用することができる。

故に電力と情報信号との伝送を同時に司る２対の対向ヘ
ッドの基本的構成として、第４図に示したように情報信
号の伝送用のアンテナを短くするためのローディングコ
イル８を付加したアンテナ９−３と９・４を用いた対向
ヘッドを用いる。

すなわち固定側モジュールＡには、電力送信ヘッド１の
コイル６−１の近傍に信号受信ヘッド４のアンテナ９・
４を装備する。同様に運動側モジュールＢには、電力受
信ヘッド２のコイル６−２の近傍に信号送信ヘッド３の
アンテナ９−３が装備されて２対の対向ヘッドが構成さ
れる。

このような場合、図に例示したように電力送信ヘッド１
の形状が電力受信ヘッド２に比較して小さくても、一般
にその伝送の目的を十分に達するように設計するのが普
通である。また磁気コア７の外形や断面形状は必ずしも
例示したような直方体状に限定されるものではない。

本発明の非接触伝送装置は、第５図に例示したように、
例えば機械装置の固定部に装備された電力送信ヘッド１
はそれぞれ１個のコイルｅ−ｔとコンデンサ５−１を主
要素として構成されている。そして運動部に装備される
電力受信ヘッド２は、それぞれコイル６−２とコンデン
サ５−２を主要素として構成されたユニッ）１０、およ
びこれと同等のユニット１１と１２などの複数個が所定
の間隔ごとに直線状に配列して構成されている。

そして運動部に装着された電力受信ヘッド２の各ユニッ
ト１０〜１２などが大きなストロークで直線状に往復運
動をする時、そのユニットの何れかが必ず固定部の電力
送信ヘッドｌと対向するようになっている。従って所要
の伝送作用が連続的に継続されることになる。

なは、このように複数のユニットを１個のヘッドと見做
して用いた場合の出力は、例えば簡単に第６図に示す如
く各コイル６’２．６−３．６−４の出力を整流器１３
によって直流化したのち合成すればよい。

以上の実施例においては、複数のユニットを所定の間隔
で直線状に配列し、電気的にはそれらを並列接続にした
ものを説明した。

しかしながら本発明の装置は、複数のユニットが曲線状
に配列されていても、また平面状あるいは立体的に配列
された場合にも、これらの中の少なくとも１個と他方の
ヘッドとが対向するように設定してあれば、その作用効
果は前述と全く同様である。そして電気的には各ユニッ
トを直列接続にすることもできるし、あるいはマトリク
ス状に接続する場合もあり得る。

また上側では電力伝送用の対向ヘッドの構成を主に説明
したが、情報信号伝送用の対向ヘッドについては前記電
力伝送用のコイルや磁気コアと一緒に信号伝送用のコイ
ルを巻いて構成できる。そして周波数の選定や信号受信
系の感度・選択度を向上させるなどの処置を併用するこ
とによって信号対雑音比を稼ぐことができる。

さきにも述べたように情報信号伝送用の対向ヘッドとし
てアンテナを適用する場合、前述のように複数のユニッ
トを組合せた電力受信ヘッドの側においては、その近傍
に各ユニットにまたがって作用するアンテナを配備すれ
ばよい、あるいはそのアンテナを電力伝送に係わるコイ
ルと一緒に巻き付けるなどして、電力伝送用の各ヘッド
の近傍に設置すればよい。

しかるに前述の電力受信ヘッドのように複数のユニット
から成るものに対しては、アンテナもまたその各ユニッ
トと一体に装備されることが望ましい。

第７図はユニットごとに設けた信号送信アンテナ１４お
よびローディングコイル８に対し、運動側モジュールＢ
の信号用搬送波ｆ２用の出力端子に接続されている分岐
器１５から同軸ケーブル１６を用いてそれぞれ給電処理
を行う実施例である。

さらに第８図の方式は各ユニットのアンテナ部分を導体
で接続せずに、電磁誘導により非接触で結合させたもの
である。すなわち信号送信アンテナ１４０部分を図の如
くフォールデッドダイポール（Ｆｏｌｄｅｄ　ｄｉｐｏ
ｌｅ＞形式のものとし、その途中に挿入したローディン
グコイル８によ）て隣接のユニットと結合させる。この
場合のローディングコイル８は空心でもよいが磁気コア
入りの方が一般に結合効率が良い。そして中枢となるユ
ニットに対して同軸ケーブル１６により信号用搬送波ｆ
２を給電する。このようにした場合のローディングコイ
ル８は信号送信アンテナ１４の短縮効果と同時に結合コ
イルとしての役目も持つ。またコンデンサ６を図のよう
に併置して同調を取るように構成しても良い。

以上に述べた本発明の構成と実施例において、電力送信
ヘッドｌと電力受信ヘッド２０間係は大局的に可逆性が
成立するので、それらの関係が逆であっても良いことは
いうまでもない。また２つのモジュールのうち、八を固
定側、Ｂを運動側として説明したが、双方とも固定側ま
たは運動側とする場合もあり得る。このほか本実施例で
は変調方式にＦＭ変調方式を用いたが、本発明において
は通常の無線通信に用いられる各種の変調方式が殆ど適
用できることは自明である。

［発明の効果コ 従来、一般にこの種の非接触伝送装置は電力や情報信号
の送信と受信用との対向ヘッドとして、断面が円形や正
方形のものを使用しており、双方のヘッドが指定された
位置で対向した場合にのみ最大効率が得られた。その位
置よりも少しでもずれた場合は伝送効率が極端に落ちる
のが普通とされてきた。

故に直線状の長距離を相対的に往復運動するような機構
に取り付けた場合は、連続して電力またはデータの非接
触伝送ができず、指定の位置で瞬間的な伝送が行い得る
のみで、後の部分はブラインド状態とならざるを得なか
った。

しかるに本発明によれば、機構上の運動部と固定部との
相対移動距離が可成り大きな場合においても、連続して
データの伝送を行うことが可能となった。殊に複数個の
ユニットを適宜組合せる事により、必要とする伝送領域
に随時対応することができるという効用がある。

またアンテナを含むユニットを構成したことにより、そ
の設置や増設に際しての無ｙ４！！化およびメンテナン
スの容易化が可能となり、信頼性も向上するという効果
がある。

そしてこのような特徴は本発明の商品化に際し、量産性
や在庫管理の面からも極めて有利である。

なおこの種の装置に適用される磁気コアは、周波数の上
から高価なフェライト・コアが使用される。故に広い伝
送領域に対して磁気コアを一杯に実装すると、システム
全体の価格に占める割合が非常に大きくなり不経済であ
ったが、本発明によって格段に経済的効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る非接触伝送装置の基本的構成例を
示すブロックダイアグラム、第２図は送信または受信ヘ
ッドの回路例を示す配線図、第３図と第４図は対向ヘッ
ドの基本的構成図、第５図は実施例における対向ヘッド
の構成図そして第６図はその電気回路図である。また第
７図と第８図は他の実施例における複数のユニットの構
成図である。 Ａは固定側モジュール、　　Ｂは運動側モジュール、ｌ
は電力送信ヘッド、　　　２は電力受信ヘッド、３は信
号送信ヘッド、　　　４は信号受信ヘッド、５はコンデ
ンサ、　　　　　６はコイル、７は磁気コア、　　　　
　８はローディングコイル、９−３は信号送信アンテナ
、 ９−４は信号受信アンテナ、 １０．１１．１２、はユニット、　　　１３は整流器、
１４は信号送信アンテナ、　　　　１５は分岐器、１６
は同軸ケーブル、 １Ａ　　　面 才１区

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）運動側のモジュールの動作に必要な電力を固定側
   のモジールから非接触で伝送する機能と、前記各モジュ
   ール間における情報信号を非接触で授受する機能とを、
   それぞれ電磁波を媒体として司る送信ヘッドと受信ヘッ
   ドとの対向ヘッドを備えた信号伝送装置において、その
   対向ヘッドの何れかを複数のユニットの組合せにより構
   成したことを特徴とする非接触伝送装置
2. （２）前記複数のユニットが所定の間隔で線状や面状に
   配列され、そのユニットの何れかが常に他方のヘッドと
   対向するように構成された特許請求の範囲第１項記載の
   非接触伝送装置
3. （３）前記電力の伝送または前記情報信号の授受を司る
   各対向ヘッドの一方のヘッドと、他方の前記複数のユニ
   ットとのそれぞれが、コイルとコンデンサを主要素とし
   て構成された特許請求の範囲第１項記載の非接触伝送装
   置
4. （４）前記電力の伝送にはそれぞれコイルとコンデンサ
   を主要素として成る対向ヘッドを用い、前記情報信号の
   授受を司る対向ヘッドの一方と、他方の前記複数のユニ
   ットのそれぞれが、ローディングコイルを有するアンテ
   ナを主要素として構成された特許請求の範囲第１項記載
   の非接触伝送装置