JPWO2018158856A1 - Non-contact power receiving apparatus and non-contact power feeding system - Google Patents
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Abstract
非接触受電装置は、非接触で電力を受け取る受電素子と、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、電力が減少しまたは消失したときに、制御電圧を補償する予備電源と、電力が減少しまたは消失したときに、予備電源によって補償された制御電圧で動作し、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、を備える。The non-contact power receiving apparatus includes a power receiving element that receives power in a non-contact manner, a power receiving circuit that outputs electric power and outputs a control voltage and a power voltage, and a standby power source that compensates the control voltage when the power decreases or disappears And a safety circuit that operates at the control voltage compensated by the standby power source and safely stops and controls the power load that operates at the power voltage when the power is reduced or disappears.
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。 The present specification relates to a non-contact power receiving apparatus that receives electric power in a non-contact manner, and a non-contact power feeding system including the non-contact power receiving apparatus.
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。 A technique for mass-producing circuit boards by performing various operations (hereinafter referred to as “to-substrate operations”) for mounting electronic components (hereinafter referred to as “components”) on a printed wiring board has become widespread. . There are a solder printing machine, a component mounting machine, a reflow machine, a board inspection machine, and the like as a board working machine for performing the board working. It is common to configure a component mounting line by connecting these machine-to-board machines. In recent years, a technique for applying a non-contact power feeding system has been developed as means for feeding power to a movable part of a substrate working machine.
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。 By applying the non-contact power supply system, it is not necessary to secure the wiring route of the power supply line, and there is no risk of fatigue due to repeated deformation of the power supply line or wear of the sliding power supply unit. The application of the non-contact power supply system is not limited to the component mounting line, but covers a wide range of fields such as assembly lines for assembling other products, machine tools for processing members, and power supply to electric vehicles. A technical example relating to this type of non-contact power feeding system is disclosed in Patent Document 1.
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。 Patent document 1 is disclosing the electric lock system which controls locking / unlocking electrically electrically using the power supply supplied with a non-contact electric power feeding system. This electric lock system has a function of locking / unlocking control and wirelessly transmits a state signal indicating the open / closed state of the door and the presence / absence of power supply, a control panel for performing power supply control based on the received state signal, . Furthermore, in an aspect in which the electric lock device includes the power storage unit, locking / unlocking control is possible even when power supply is stopped. According to this, it is said that the battery exchange which was the weak point of the electric lock which integrated the control function becomes unnecessary, and the wiring construction in the door becomes unnecessary, and the installation cost can be reduced.
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。 By the way, in the technique of Patent Document 1, a large power storage capacity is required in the power storage unit in order to perform locking and unlocking even when the power supply is stopped, and the device cost increases. In the configuration in which the power storage unit is omitted, when the power supply is stopped, the open / close state of the door becomes uncertain, and in addition, the state signal cannot be wirelessly transmitted.
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。 Similar problems can occur in a non-contact power feeding system applied to a substrate working machine. For example, a non-contact power receiving device provided in a movable part of a substrate working machine often includes a power receiving circuit that outputs a power voltage for a power load and a control voltage for a control load. Here, if any failure occurs in the non-contact power feeding, both the power voltage and the control voltage are reduced or lost. Then, the power load may operate without being controlled, operate due to inertia or gravity, or drop the held equipment or member, which may cause trouble. This type of problem is common to many contactless power supply systems in a wide range of fields.
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。 The present specification provides a contactless power receiving device capable of safely stopping and controlling a power load when contactless power supply is reduced or stopped, and suppressing an increase in device cost, and includes the contactless power receiving device. It is a problem to be solved to provide a non-contact power feeding system configured by the above.
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、を備える非接触受電装置を開示する。 The present specification includes at least one power receiving element that receives power in a non-contact manner, a power receiving circuit that receives the power and outputs a control voltage and a power voltage, and the control voltage when the power decreases or disappears. A safety circuit that operates with the control voltage compensated by the standby power supply and that safely stops and controls the power load that operates with the power voltage when the power decreases or disappears, A non-contact power receiving apparatus comprising:
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。 The present specification also includes the above-described contactless power receiving device, a power transmitting element that supplies the power to the power receiving element in a contactless manner, and a contactless power transmitting device that includes a power supply circuit that supplies the power to the power transmitting element. The non-contact electric power feeding system provided with these is disclosed.
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。 According to the contactless power receiving device and the like disclosed in this specification, when the power received by the power receiving element decreases or disappears due to a decrease or stop of the contactless power feeding, until the power voltage disappears due to the action of the standby power supply. A control voltage is secured. Therefore, the safety circuit can safely stop and control the power load before the control voltage disappears, and can prevent trouble. Furthermore, since the standby power source only needs to compensate for a control voltage that consumes less power than the power voltage, a small power source capacity is sufficient. Therefore, an increase in device cost is suppressed.
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。1. Example of application location of contactless power supply system 1 of the first embodiment A contactless power supply system 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. First, the structure of the
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。
Each of the on-board work machines performs a predetermined work on the board, that is, a on-board work. Specifically, the
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。
The first
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。
The
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。
The spare feeder storage device 88 is disposed below the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The exchange control unit 4 (see FIG. 2) is mounted on the
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。2. Configuration of Contactless Power Supply System 1 of First Embodiment FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the contactless power supply system 1 of the first embodiment. The non-contact power supply system 1 includes a non-contact
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。
The non-contact
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。
The non-contact
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。
The
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。
The
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。
The control voltage Vc is supplied to the
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。3. Operation and Action of the Contactless Power Supply System 1 of the First Embodiment As shown in FIG. 2, when the
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。
On the other hand, the power reception
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。
Nevertheless, the control voltage Vc is ensured by the compensation action of the
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。
Trouble is prevented by the safe stop control of the
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。4). Aspects and Effects of Contactless Power Supply System 1 of First Embodiment A contactless
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。
According to this, when the non-contact power supply is lowered or stopped, and the power P received by the
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。
In addition,
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。
The contactless power feeding system 1 of the first embodiment includes a contactless
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。
According to this, the
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。
Further, the non-contact
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。
Moreover, the movable exchange part 81 (movable part 30) is driven by the drive part 82 (power load). According to this, when the power receiving state is lowered, the
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。
Further, the fixed
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。5. Non-contact
Next, the non-contact
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。
On the other hand, the non-contact
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。
As in the first embodiment, when the power reception reduction state is determined, the
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。
For example, the
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。
Note that the
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。
The non-contact
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。
The contactless
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。6). Non-contact electric
Next, the non-contact
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。
In the third embodiment, the contactless
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。
In the configuration of the third embodiment, the voltage waveforms supplied to the first
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。
The 1st
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。
On the other hand, the non-contact
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。
The first
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。
The
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。
In the third embodiment, the
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。
Nevertheless, at least the control voltage Vc is ensured by the compensation action of the
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。
In the non-contact
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。
According to this, even in a configuration in which two systems of non-contact power feeding are performed, the control voltage Vc is ensured until the DC voltage Vdc is lowered by the action of the
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。7. Applications and Modifications of Embodiments In the first to third embodiments, the
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。
The contactless power supply systems (1, 1A, 1B) of the first to third embodiments are not limited to the
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
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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、
を備える非接触受電装置。At least one power receiving element that receives power in a contactless manner;
A power receiving circuit that receives the power and outputs a control voltage and a power voltage;
A reserve power supply that compensates for the control voltage when the power is reduced or lost;
A safety circuit that operates at the control voltage compensated by the standby power source when the power is reduced or disappears, and safely stops and controls a power load that operates at the power voltage;
A non-contact power receiving apparatus.
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。The power receiving element includes a first power receiving element that receives the first power without contact, and a second power receiving element that receives the second power without contact,
The power receiving circuit includes a first power receiving circuit that receives the first power and outputs the control voltage, and a second power receiving circuit that receives the second power and outputs the power voltage,
The standby power supply compensates for the control voltage when the first power is reduced or lost,
The safety circuit safely stops and controls the power load when the first power is reduced or disappears.
The non-contact power receiving device according to claim 1.
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。The non-contact power receiving device according to claim 1 or 2,
A non-contact power transmission device including a power transmission element that supplies the power to the power receiving element in a contactless manner, and a power supply circuit that supplies the power to the power transmission element;
A contactless power supply system.
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。The non-contact power receiving device according to claim 3,
A non-contact power transmission device comprising: a power transmission element that supplies the power to the power reception element in a contactless manner; a power supply circuit that supplies the power to the power transmission element; and a reception circuit that receives the power reception reduction signal;
A contactless power supply system.
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5または6に記載の非接触給電システム。The non-contact power transmission device is provided in a fixed part,
The non-contact power supply system according to claim 5 or 6, wherein the non-contact power receiving device is provided in a movable part that moves relative to the fixed part.
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7または8に記載の非接触給電システム。The fixing unit is a machine base of a substrate working machine that performs a predetermined substrate working,
The non-contact power feeding system according to claim 7 or 8, wherein the movable part is a mobile exchange part that automatically exchanges an exchange unit used for the substrate work.
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