WO2014091584A1

WO2014091584A1 - 静電結合方式非接触給電装置

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Publication number: WO2014091584A1
Application number: PCT/JP2012/082242
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Inventors: 慎二瀧川; 壮志野村
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Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-19
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Abstract

　本発明は、固定部に設けられた給電用電極と、固定部に移動可能に装架された可動部に設けられ、給電用電極に離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る受電用電極と、受電用電極が受け取った高周波電力を変換して可動部上の電気負荷に給電する受電回路と、を備えた静電結合方式非接触給電装置であって、給電用電極は、可動部の移動方向に延在し相互に並べて配置された複数の分割電極からなり、各分割電極に流れる電流の電流値をそれぞれ検知して相互に比較する電流検知比較部と、電流検知比較部の比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定部と、をさらに備えた。これにより、電極間への異物の混入などの異常を軽微な段階で早期に発見して給電信頼性を高めるとともに、異常発生箇所を特定してメンテナンスを容易にかつ効率的に行えるようにした。

Description

静電結合方式非接触給電装置

　本発明は、可動部上の電気負荷に固定部から非接触で給電する非接触給電装置に関し、より詳細には、電極を離隔対向して配置した静電結合方式非接触給電装置に関する。

　多数の部品が実装された基板を生産する基板用作業機器として、はんだ印刷機、部品実装機、リフロー機、基板検査機などがあり、これらを基板搬送装置で連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。これらの基板用作業機器の多くは基板の上方を移動して所定の作業を行う可動部を備えており、可動部を駆動する一手段としてリニアモータ装置を用いることができる。リニアモータ装置は、移動方向に沿い複数の磁石のＮ極およびＳ極が交互に列設された軌道部材と、コアおよびコイルを有する電機子を含んで構成された可動部とを備えるのが一般的である。リニアモータ装置を始めとする可動部上の電気負荷に給電するために、従来から変形可能な給電用ケーブルが用いられてきた。また、近年では、給電用ケーブルによる荷搬重量の増加や金属疲労による断線のリスクなどの弊害を解消するために、非接触給電装置の適用が提案されている。

　非接触給電装置の方式として、従来からコイルを用いた電磁誘導方式が多用されてきた。最近では、離隔対向する電極によりコンデンサを構成した静電結合方式も用いられるようになってきており、他に磁界共鳴方式なども検討されている。非接触給電装置の用途は、基板用作業機器に限定されるものではなく、他の業種の産業用機器や家電製品などの幅広い分野に広まりつつある。非接触給電装置では、離隔対向する給電用素子と受電用素子との間に異物が混入して給電性能が低下したり、故障したりするおそれが皆無でない。異物の混入などの異常に対する給電信頼性や安全性を高めた技術の一例が特許文献１に開示されている。

　特許文献１の非接触による電力及び信号伝送装置は、給電発振部（高周波電源回路）および第１コイルを有する本体（固定部）と、第２コイルおよび定電圧部（受電回路）を有する端末（可動部）とから成り、端末に定電圧部の二次電圧および二次電流を検知する検知部を設け、検知した情報を信号伝達手段により本体に伝達して、給電発振部へ供給される一次電流が過電流であるか否かを判断するようにしている。これにより、第１コイルと第２コイルとの間に金属製異物がはさまって二次電圧が低下した場合などに、給電動作を停止して安全性を向上できる、と記載されている。

特開２００１－２７５２８０号公報

　ところで、特許文献１の装置では、非接触給電装置に混入した金属製異物が異常発熱するなどの顕著な異常状態でないと異常の判断が難しい。例えば、電極を用いた静電結合方式非接触給電装置を基板用作業機器に搭載した場合、電気負荷の負荷状態が時々刻々と変化して、二次電圧、二次電流、および給電効率が変動する。このため、電極間に異物が混入したり電極に異常が発生したりして部分的に電流が集中しても、負荷変動と区別することが難しい。したがって、端末（可動部）側で二次電圧および二次電流を検知して、本体（固定部）側の一次電流と比較照合しても、軽微な異常を判断することは困難である。軽微な異常を放置して静電結合方式非接触給電装置を使用し続けると、局部的に電極表面の絶縁層が劣化したり電極面が荒れたりして異常が進展し、最終的には絶縁破壊が発生して給電できなくなる。

　また、非接触給電装置は、基板用作業機器に例示されるように固定部から可動部への非接触給電の用途に適用される場合が多い。このため、軽微な異常を検出しても異常発生箇所を特定できないと、メンテナンスが困難あるいは非効率になるおそれがある。

　本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、電極間への異物の混入などの異常を軽微な段階で早期に発見して給電信頼性を高めるとともに、異常発生箇所を特定してメンテナンスを容易にかつ効率的に行えるようにした静電結合方式非接触給電装置を提供することを解決すべき課題とする。

　上記課題を解決する請求項１に係る静電結合方式非接触給電装置の発明は、固定部に設けられた給電用電極と、前記給電用電極に高周波電力を給電する高周波電源回路と、前記固定部に移動可能に装架された可動部に設けられ、前記給電用電極に離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る受電用電極と、前記受電用電極が受け取った高周波電力を変換して前記可動部上の電気負荷に給電する受電回路と、を備えた静電結合方式非接触給電装置であって、前記給電用電極は、前記可動部の移動方向に延在し相互に並べて配置された複数の分割電極からなり、各前記分割電極に流れる電流の電流値をそれぞれ検知して相互に比較する電流検知比較部と、前記電流検知比較部の比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定部と、をさらに備えた。

　請求項２に係る発明は、請求項１において、前記複数の分割電極は相互に平行配置されている。

　請求項３に係る発明は、請求項２において、前記給電用電極は、前記可動部の移動方向と直交する幅寸法が互いに等しい少なくとも３個の分割電極からなり、前記異常判定部は、前記電流検知比較部で検知された各前記分割電極に流れる電流の電流値が相互に概ね一致しているときに異常無しと判定し、一致していないときに異常有りと判定する。

　請求項４に係る発明は、請求項１～３のいずれか一項において、前記異常判定部は、前記固定部上における前記可動部の位置を検知する位置検知部から前記可動部の位置情報を受け取り、前記電流検知比較部の比較結果に基づいて異常有りと判定したときに、前記位置情報に基づいて異常発生箇所を併せて判定する。

　請求項１に係る静電結合方式非接触給電装置の発明では、給電用電極が複数の分割電極からなるので、各分割電極と受電用電極との間にそれぞれコンデンサが形成される。そして、高周波電源回路から各コンデンサに電流が分流して可動部への給電が行われる。ここで、いずれかの分割電極と受電用電極との間に異物が混入したときには、当該のコンデンサの静電容量のみが変化して当該の電流値のみが著変する。一方、可動部の電気負荷で負荷変動が発生したときには、各分割電極に流れる電流が揃って変化する。したがって、電流検知比較部で各分割電極に流れる電流の電流値をそれぞれ検知して相互に比較してやれば、その比較結果に基づいて異常判定部は異物の混入の有無を容易に判定できる。また、異物の混入以外の原因で静電容量が変化する異常、例えば、局部的な電極間距離の変動や電極表面の絶縁層の剥離などの異常も同様に判定できる。本発明によれば、負荷変動の影響を受けないので、異常を軽微な段階で早期に発見して給電信頼性を高めることができる。

　請求項２に係る発明では、複数の分割電極は相互に平行配置されているので、可動部が移動しても、その影響を受けずに異常の有無を判定できる。

　請求項３に係る発明では、給電用電極は幅寸法が互いに等しい少なくとも３個の分割電極からなるので、各分割電極と受電用電極との間に形成される少なくとも３個のコンデンサの静電容量が互いに等しくなる。このため、負荷変動に関わらず各分割電極に流れる電流の電流値は略一致し、異常が発生したときだけ電流値が一致しなくなる。したがって、異常判定部は、異常の有無を容易にかつ高精度に判定できる。

　請求項４に係る発明では、異常判定部は、位置検知部から可動部の位置情報を受け取り、異常有りと判定したときに位置情報に基づいて異常発生箇所を併せて判定する。したがって、オペレータは、異常発生時に異常発生箇所を特定でき、点検や手入れなどのメンテナンスを容易にかつ効率的に行える。

本発明の第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置を適用できる部品実装機の全体構成を示した斜視図である。一般的な静電結合方式非接触給電装置を模式的に説明する構成図である。本発明の第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置の構成を模式的に示す斜視図である。第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置の機能構成図である。第１実施形態における正常時の動作および作用を説明する図である。第１実施形態における電極間への異物混入時の動作および作用を説明する図である。第２実施形態の静電結合方式非接触給電装置の構成を部分的に説明する図である。

　まず、本発明を適用できる部品実装機１０について、図１を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１を適用できる部品実装機１０の全体構成を示した斜視図である。部品実装機１０は、基板に多数の部品を実装する装置であり、２セットの同一構造の部品実装ユニットが概ね左右対称に配置されて構成されている。ここでは、図１の右手前側のカバーを取り外した状態の部品実装ユニットを例にして説明する。なお、図中の左奥側から右手前側に向かう部品実装機１０の幅方向をＸ軸方向とし、部品実装機１０の長手方向をＹ軸方向とする。

　部品実装機１０は、基板搬送装置１１０、部品供給装置１２０、２つの部品移載装置１３０、１４０などが機台１９０に組み付けられて構成されている。基板搬送装置１１０は、部品実装機１０の長手方向の中央付近をＸ軸方向に横断するように配設されている。基板搬送装置１１０は、図略の搬送コンベアを有しており、基板をＸ軸方向に搬送する。また、基板搬送装置１１０は、図略のクランプ装置を有しており、基板を所定の実装作業位置に固定および保持する。部品供給装置１２０は、部品実装機１０の長手方向の前部（図１の左前側）及び後部（図には見えない）に設けられている。部品供給装置１２０は、複数のカセット式フィーダ１２１を有し、各フィーダ１２１にセットされたキャリアテープから２つの部品移載装置１３０、１４０に連続的に部品を供給するようになっている。

　２つの部品移載装置１３０、１４０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの装置である。２つの部品移載装置１３０、１４０は、部品実装機１０の長手方向の前側および後側に、相互に対向するように配設されている。各部品移載装置１３０、１４０は、Ｙ軸方向の移動のためのリニアモータ装置１５０を有している。

　リニアモータ装置１５０は、２つの部品移載装置１３０、１４０に共通な軌道部材１５１および補助レール１５５と、２つの部品移載装置１３０、１４０ごとのリニア可動部１５３で構成されている。軌道部材１５１は、本発明の固定部２の一部に相当し、リニア可動部１５３の移動方向となるＹ軸方向に延在している。軌道部材１５１は、リニア可動部１５３の下側に配置された底面１５Ａ、およびリニア可動部１５３の両側に配置された側面１５Ｂからなり、上方に開口する溝形状になっている。軌道部材１５１の向かい合う側面１５Ｂの内側には、Ｙ軸方向に沿って複数の磁石１５２が列設されている。

　リニア可動部１５３は、軌道部材１５１に移動可能に装架されている。リニア可動部１５３は、本発明の可動部３に相当し、可動本体部１６０、Ｘ軸レール１６１、および実装ヘッド１７０などで構成されている。可動本体部１６０は、Ｙ軸方向に延在しており、その両側面には軌道部材１５１の磁石１５２に対向して推進力を発生する電機子が配設されている。Ｘ軸レール１６１は、可動本体部１６０からＸ軸方向に延在している。Ｘ軸レール１６１は、一端１６２が可動本体部１６０に結合され、他端１６３が補助レール１５５に移動可能に装架されており、可動本体部１６０と一体的にＹ軸方向に移動するようになっている。

　部品実装ヘッド１７０は、Ｘ軸レール１６１に装架され、Ｘ軸方向に移動するようになっている。部品実装ヘッド１７０の下端には図略の吸着ノズルが設けられている。吸着ノズルは、負圧を利用して部品供給装置１２０から部品を吸着採取し、実装作業位置の基板に実装する。Ｘ軸レール１６１上に設けられた図略のボールねじ送り機構は、ボールねじを回転駆動するＸ軸モータを有しており、部品実装ヘッド１７０をＸ軸方向に駆動する。部品実装ヘッド１７０を動作させるためにリニア可動部１５３（可動部３）に装備された複数の電装品は、本発明の電気負荷に相当する。なお、リニアモータ装置１５０の電機子も電気負荷に含まれている。

　部品実装機１０は、他に、オペレータと情報を交換するための表示設定装置１８０および、基板や部品を撮像する図略のカメラなどを備えている。

　次に、一般的な静電結合方式非接触給電装置１Ｚについて、図２を参考にして説明する。図２は、一般的な静電結合方式非接触給電装置１Ｚを模式的に説明する構成図である。図２の左右方向が可動部３の移動方向Ｆであり、かつ、固定部２側の軌道部材１５１の延在方向である。また、図２で、軌道部材１５１の手前側の側面は省略されている。図示されるように、軌道部材１５１には、２個の給電用電極４Ｘ、４Ｙが配設されている。２個の給電用電極４Ｘ、４Ｙは、帯状の金属製平板で形成されており、かつ互いに同じ形状である。２個の給電用電極４Ｘ、４Ｙは、軌道部材１５１の底面１５Ａ上に離隔しつつ軌道部材１５１の概ね全長（図２の左右方向の全長）にわたって配設されている。高周波電源回路５は、固定部２側に配設されている。高周波電源回路５は、高周波電力を２個の給電用電極４Ｘ、４Ｙの間に給電する。

　また、可動部３には、２個の受電用電極６Ｘ、６Ｙが設けられている。２個の受電用電極６Ｘ、６Ｙは、帯状の金属製平板で形成されており、かつ互いに同じ形状である。２個の受電用電極６Ｘ、６Ｙは、可動部３の概ね全長ＬＺにわたって配設されているが、給電用電極４Ｘ、４Ｙよりも格段に短い。２個の受電用電極６Ｘ、６Ｙは、それぞれ、固定部２側の給電用電極４Ｘ、４Ｙに離隔対向して平行配置される。これにより、給電用電極４Ｘ、４Ｙと受電用電極６Ｘ、６Ｙとの間にそれぞれコンデンサが形成され、静電結合方式の非接触給電が行われる。

　また、可動部３には、図略の受電回路および電気負荷が搭載されている。２個の受電用電極６Ｘ、６Ｙは、受電回路の入力側に電気接続され、受電回路の出力側は電気負荷に電気接続されている。受電回路は、受電用電極６Ｘ、６Ｙが受け取った高周波電力を変換して、電気負荷に給電する。

　また通常、給電容量および給電効率の向上を図るために、直列共振回路が用いられる。つまり、高周波電源回路５の出力周波数で直列共振が発生するように、高周波電源回路５内または受電回路内に共振用インダクタが挿入接続される。共振用インダクタとして、一般的にはコイルを用いる。共振用インダクタは、給電用電極４Ｘ、４Ｙと受電用電極６Ｘ、６Ｙとで形成されるコンデンサに対して直列接続される。共振用インダクタのインダクタンス値は、直列共振回路の出力周波数におけるインピーダンスの虚数部がゼロになるように定められている。さらに、高周波電源回路５の出力周波数も、共振周波数に一致するように可変に調整される。

　一般的な静電結合方式非接触給電装置１Ｚにおいて、例えば、給電用電極４Ｘと受電用電極６Ｘとの間に異物が混入すると、コンデンサの静電容量が変化して、流れる電流が変化する。しかしながら、この電流変化は、可動部３に搭載された電気負荷の負荷変動と区別することが難しい。したがって、従来技術で、異物の混入の異常を早期に検出することは困難である。そこで、本発明では、給電用電極４Ｘ、４Ｙを複数の分割電極に分割し、分流する電流を相互に比較することで異常を早期に検出する。

　図３は、本発明の第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１の構成を模式的に示す斜視図である。また、図４は、第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１の機能構成図である。静電結合方式非接触給電装置１は、固定部２側に一対の給電用電極４１、４２、高周波電源回路５、一対の電流検知比較部７１、７２、異常判定部８、および表示部９などを備え、可動部３側に一対の受電用電極６１、６２、受電回路６５、エンコーダ６７などを備えて構成されている。

　一対の給電用電極４１、４２はそれぞれ、３個の分割電極４１１～４１３、４２１～４２３からなっている。一対の給電用電極４１、４２は互いに同じ形状であるので、以下では一方の給電用電極４１について詳述する。図３に示されるように、給電用電極４１を構成する３個の分割電極４１１～４１３は、細帯状の金属製平板で形成されており、かつ可動部３の移動方向と直交する幅寸法が互いに等しくなっている。３個の分割電極４１１～４１３は、可動部３の移動方向Ｆに延在して相互に離隔絶縁され、平行配置されている。

　高周波電源回路５は、固定部２側に配設されている。図４に示されるように、高周波電源回路５の一方の出力端子は、共振用コイル５１を経由して３個の分割電極４１１～４１３に並列接続されている。高周波電源回路５の他方の出力端子は、同じインダクタンス値を有する別の共振用コイル５２を経由して３個の分割電極４２１～４２３に並列接続されている。高周波電源回路５は、例えば、１００ｋＨｚ～ＭＨｚ帯の高周波電力を給電する。高周波電源回路５の出力電圧および出力周波数は調整可能とされており、出力電圧波形として正弦波や矩形波などを例示できる。

　一方、可動部３側の一対の受電用電極６１、６２は、図２に示された電極６Ｘ、６Ｙと同じ形状である。受電用電極６１、６２はそれぞれ、３個の分割電極４１１～４１３，４２１～４２３と離隔対向配置されている。したがって、受電用電極６１と３個の分割電極４１１～４１３との間に３個のコンデンサが形成され、受電用電極６２と３個の分割電極４２１～４２３との間にも３個のコンデンサが形成される。合計６個のコンデンサの静電容量Ｃ１～Ｃ６は、全て互いに等しくなる。また、合計６個のコンデンサと２個の共振用コイル５１、５２とにより直列共振回路が構成される。

　電流検知比較部７１、７２は、固定部２側の給電用電極４１、４２に対してそれぞれ設けられており、互いに同じ構成である。図４に示されるように、一方の電流検知比較部７１は、３個の分割電極４１１～４１３と共振用コイル５１との間に配設されている。電流検知比較部７１は、３個の分割電極４１１～４１３にそれぞれ流れる電流の電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を検知して相互に比較する。

　同様に、他方の電流検知比較部７２は、３個の分割電極４２１～４２３と共振用コイル５２との間に配設されている。電流検知比較部７２は、３個の分割電極４２１～４２３にそれぞれ流れる電流の電流値Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６を検知して相互に比較する。装置１が良好に給電動作を行っているとき、各電流検知比較部７１、７２が検知する３つの電流値は互いに等しくなっている。また、一方の電流検知比較部７１と他方の電流検知部７２とでは、電流の向きは逆になっている。つまり、各電流値Ｉ１～Ｉ６には概ね次の関係が成り立つ。
　　　Ｉ１≒Ｉ２≒Ｉ３≒－Ｉ４≒－Ｉ５≒－Ｉ６

　電流検知比較部７１、７２の電流検知手段として、変流器、シャント抵抗、ホール素子などを用いることができる。さらに、電流検知比較部７１、７２の電流比較手段として、Ａ／Ｄ変換器による電流値Ｉ１～Ｉ６のディジタル変換、およびＣＰＵによるディジタル演算などを用いることができる。各電流検知比較部７１、７２は、電流値Ｉ１～Ｉ６の比較結果を異常判定部８に出力する。

　異常判定部８は、固定部２側に設けられている。異常判定部８は、電流検知比較部７１、７２の比較結果に基づいて異常の有無を判定する。異常判定部８は、判定した結果を表示部９に出力して、オペレータに提示する。

　可動部３には、受電回路６５および電気負荷６６が搭載されている。受電用電極６１、６２は、受電回路６５の入力端子に電気接続されている。受電回路６５の出力端子は、電気負荷６６に電気接続されている。受電回路６５は、受電用電極６１、６２が受け取った高周波電力を変換して、電気負荷６６に給電する。受電回路６５は、電気負荷６６の動作電圧仕様に合わせて回路構成されており、例えば、全波整流回路やインバータ回路などで構成できる。

　また、可動部３側には、可動部３の現在位置を検知するエンコーダ６７が設けられている。エンコーダ６７は、固定部２上における可動部３の位置を検知する本発明の位置検知部に相当する。エンコーダ６７が検知した位置情報は、異常判定部８に伝送されるようになっている。位置情報の伝送形態は特に制約されず、有線通信や無線通信などを適宜使用できる。なお、エンコーダ６７およびその位置情報は、異常判定部８だけでなく、リニアモータ装置１５０の制御を行う位置制御部に共用されてもよい。

　次に、上述のように構成された第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１の動作および作用について説明する。図５は、第１実施形態における正常時の動作および作用を説明する図である。また、図６は、第１実施形態における電極間への異物ＢＸ混入時の動作および作用を説明する図である。図５および図６では、一方の給電用電極４１、受電用電極６１、および電流検知比較部７１を例示しており、他方４２、６２，７２でも動作および作用は同様である。

　図５で、非接触給電装置１が正常に動作していると、白抜き矢印Ｆで示されるように可動部２の受電用電極６１が移動しても、３個の分割電極４１と受電用電極６１との離隔距離が一定に保たれる。したがって、３個の静電容量Ｃ１～Ｃ３が一定で互いに等しく保たれ、３個の電流値Ｉ１～Ｉ３も互いに等しくなる（Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３）。このとき、可動部３の電気負荷６６で負荷変動が発生すると、電流値Ｉ１～Ｉ３の大きさは変化するが、互いに等しいことに変わりはない。したがって、これを検知した電流検知比較部７１は、正常を意味する「Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３」の比較結果を異常判定部８に出力する。異常判定部８は、両方の電流検知比較部７１、７２から正常を意味する比較結果を受け取り、表示部９で「正常」に相当する表示を行う。

　これに対して、図６では、図中の奥側の分割電極４１３の上面に異物ＢＸが混入している。可動部２が移動しても、受電用電極６１が異物ＢＸから離れている間は、３個の電流値Ｉ１～Ｉ３は互いに等しい（Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３）。受電用電極６１が異物ＢＸの上方にさしかかると、分割電極４１３と受電用電極６１との間に形成されるコンデンサの電極間に異物ＢＸが介在する。これにより、静電容量Ｃ３が変化して、分割電極４１３に流れる電流が電流値Ｉ３から電流値Ｉ３Ｘに変化する。また、他の分割電極４１１、４１２の静電容量Ｃ１、Ｃ２や電流値Ｉ１、Ｉ２は著変しない。つまり、電流値Ｉ３Ｘは、電流値Ｉ１、Ｉ２とは異なる。したがって、これを検知した電流検知比較部７１は、異常を意味する「Ｉ１＝Ｉ２≠Ｉ３」の比較結果を異常判定部８に出力する。

　異常判定部８は、両方の電流検知比較部７１、７２から受け取った比較結果のうち一方でも異常を意味するものがあれば異常と判定して、表示部９で「異常」に相当する表示を行う。さらに、異常判定部８は、異常が発生したときにエンコーダ６７から位置情報を受け取って異常発生個所を判定し、表示部９で表示する。図６では、受電用電極６１が異物ＢＸの上方にさしかかった位置を異常発生個所と判定する。オペレータは、表示部９を視認することで異常の発生を知り、異常発生個所を確認できる。したがって、オペレータは、容易に異物ＢＸを見つけて除去し、装置１を正常状態に復帰できる。

　また、異物ＢＸの混入以外の異常として、局部的な電極間距離の変動、および電極表面の絶縁層の剥離を例示できる。これらの異常は、例えば、経年使用時の機械的なストレスの繰り返しによる疲労変形や、熱的なストレスの繰り返しによる絶縁層の変質や脆化などによって生じ得る。いろいろな異常の種類を考慮すると、静電容量Ｃ１～Ｃ６の増加と減少の両方の場合が考えられ、電流値Ｉ１～Ｉ６も増加と減少の両方の場合が考えられる。本第１実施形態では、電流値Ｉ１～Ｉ６が増加または減少する異常の種類を問わずに判定できる。

　第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１では、電流検知比較部７１、７２の比較結果に基づいて異常判定部８は、異物の混入の有無やその他に起因する異常を容易に判定できる。特に、可動部３の電気負荷６６の負荷変動の影響を受けないので、異常を軽微な段階で早期に発見して給電信頼性を高めることができる。

　また給電用電極４１、４２はそれぞれ、幅寸法が互いに等しい３個の分割電極４１１～４１３、４２１～４２３からなっている。このため、負荷変動に関わらず３個の分割電極４１１～４１３、４２１～４２３に流れる電流の電流値Ｉ１～Ｉ３、Ｉ４～Ｉ６は互いに略一致し、異常が発生したときだけ電流値Ｉ１～Ｉ３、Ｉ４～Ｉ６が一致しなくなる。したがって、異常判定部８は、異常の有無を容易にかつ高精度に判定できる。

　さらに、異常判定部８は、異常が発生したときにエンコーダ６７から位置情報を受け取って異常発生個所を判定し、表示部９で表示する。したがって、オペレータは、異常発生時に異常発生箇所を特定でき、点検や手入れなどのメンテナンスを容易にかつ効率的に行える。

　次に、第２実施形態の静電結合方式非接触給電装置について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図７は、第２実施形態の静電結合方式非接触給電装置の構成を部分的に説明する図である。第２実施形態では、固定部の給電用電極４３を構成する分割電極４３１～４３３の構成が異なっている。

　図７に示されるように、給電用電極４３は３個の分割電極４３１～４３３からなり、分割電極４３１～４３３の形状が互いに異なっている。すなわち、離隔平行する中央の分割電極４３２の幅寸法は、両側の分割電極４３１、４３３の幅寸法の略２倍になっている。このため、中央の分割電極４３２と受電用電極６１とで形成されるコンデンサの静電容量Ｃ８は、両側の分割電極４３１、４３３と受電用電極６１とで形成されるコンデンサの静電容量Ｃ７、Ｃ９の略２倍になる。また、各分割電極４３１～４３３に流れる電流の電流値Ｉ７～Ｉ９は、静電容量Ｃ７～Ｃ９に比例する。

　したがって、電流検知比較部７３は、各電流値Ｉ７～Ｉ９を検知し、両側の電流値Ｉ７、Ｉ９を２倍して中央の電流値Ｉ８と比較する。つまり、異常判定部８は、次式が成立しているときに正常と判定し、成立していないときに異常と判定する。
　　　２×Ｉ７＝Ｉ８＝２×Ｉ９

　第２実施形態における動作、作用、および効果は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

　なお、複数の分割電極の分割数や幅寸法の比は、第１および第２実施形態に限定されず、適宜設計できる。例えば、幅寸法が互いに等しい２個の分割電極を用い、各分割電極の電流値が互いに一致しているときに正常と判定することができる。この場合、電流値が互いに異なれば異常と判定でき、どちらの分割電極に異常が発生しているかまでは特定できない。また、給電用電極（分割電極）や受電用電極は金属製に限定されず、導電性高分子で形成されたプラスチック電極や樹脂製芯体の表面に金属皮膜を形成した電極などを用いてもよい。さらに、給電用電極を分割せずに受電用電極を分割して、可動部側に電流検知比較部を設ける別法も技術的には可能である。しかしながら、この別法では、可動部の構成部品点数が増加して重量化し、可動部側の消費電力も増加するので、必ずしも賢明とは言えない。本発明は、その他にも様々な変形や応用が可能である。

　本発明の静電結合方式非接触給電装置は、部品実装機を始めとする基板用作業機器に限定されるものでなく、可動部を有して非接触給電を必要とする他の業種の産業用機器にも広く利用できる。さらには、走行中の電車に対してパンタグラフなどを用いずに非接触給電する用途や、走行中の電気自動車に対して路面から非接触給電する用途などにも利用可能である。

　　１、１Ｚ：静電結合方式非接触給電装置
　　２：固定部　　３：可動部
　　４１、４２、４３、４Ｘ、４Ｙ：給電用電極、
　　４１１～４１３、４２１～４２３、４３１～４３３：分割電極
　　５：高周波電源回路　　５１、５２：共振用コイル
　　６１、６２、６Ｘ、６Ｙ：受電用電極
　　６５：受電回路　　６６：電気負荷
　　６７：エンコーダ（位置検知部）
　　７１、７２、７３：電流検知比較部
　　８：異常判定部
　　９：表示部
　　１０：部品実装機
　　１１０：基板搬送装置　　１２０：部品供給装置
　　１３０、１４０：部品移載装置
　　１５０：リニアモータ装置　　１５１：軌道部材
　　１６０：可動本体部　　１６１：Ｘ軸レール
　　１７０：実装ヘッド　　１９０：機台

Claims

　固定部に設けられた給電用電極と、
　前記給電用電極に高周波電力を給電する高周波電源回路と、
　前記固定部に移動可能に装架された可動部に設けられ、前記給電用電極に離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る受電用電極と、
　前記受電用電極が受け取った高周波電力を変換して前記可動部上の電気負荷に給電する受電回路と、を備えた静電結合方式非接触給電装置であって、
　前記給電用電極は、前記可動部の移動方向に延在し相互に並べて配置された複数の分割電極からなり、
　各前記分割電極に流れる電流の電流値をそれぞれ検知して相互に比較する電流検知比較部と、
　前記電流検知比較部の比較結果に基づいて異常の有無を判定する異常判定部と、をさらに備えた静電結合方式非接触給電装置。
　請求項１において、前記複数の分割電極は相互に平行配置されている静電結合方式非接触給電装置。
　請求項２において、
　前記給電用電極は、前記可動部の移動方向と直交する幅寸法が互いに等しい少なくとも３個の分割電極からなり、
　前記異常判定部は、前記電流検知比較部で検知された各前記分割電極に流れる電流の電流値が相互に概ね一致しているときに異常無しと判定し、一致していないときに異常有りと判定する静電結合方式非接触給電装置。
　請求項１～３のいずれか一項において、
　前記異常判定部は、前記固定部上における前記可動部の位置を検知する位置検知部から前記可動部の位置情報を受け取り、前記電流検知比較部の比較結果に基づいて異常有りと判定したときに、前記位置情報に基づいて異常発生箇所を併せて判定する静電結合方式非接触給電装置。