特許 5980329 静電結合方式非接触給電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5980329

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】静電結合方式非接触給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/05 20160101AFI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/05

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-523467(P2014-523467)

(86)(22)【出願日】2012年7月2日

(86)【国際出願番号】JP2012066923

(87)【国際公開番号】WO2014006685

(87)【国際公開日】20140109

【審査請求日】2015年6月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(72)【発明者】

【氏名】野村 壮志

(72)【発明者】

【氏名】石浦 直道

(72)【発明者】

【氏名】瀧川 慎二

【審査官】 竹下 翔平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１０１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−５０３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２１４４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０４Ｂ ５／００−５／０６

Ｈ０５Ｋ ３／３０

１３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定部に設けられた複数の非接触給電用電極と、
前記複数の非接触給電用電極の間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、前記複数の非接触給電用電極にそれぞれ離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る複数の非接触受電用電極と、
前記複数の非接触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、
前記非接触給電用電極および前記非接触受電用電極は、前記可動部の移動方向と直角な断面形状が基部および前記基部から延在する複数の歯部からなり、かつ前記複数の歯部同士が相互に離隔しつつ互い違いに嵌合した櫛型電極であり、
さらに、前記非接触受電用電極は、前記歯部の表面が導体層で覆われ、前記歯部の内部および前記基部が前記導体層よりも比重の小さい材質で形成された櫛型電極である静電結合方式非接触給電装置。

【請求項2】

固定部に設けられた複数の非接触給電用電極と、
前記複数の非接触給電用電極の間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、前記複数の非接触給電用電極にそれぞれ離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る複数の非接触受電用電極と、
前記複数の非接触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、
前記非接触給電用電極および前記非接触受電用電極は、前記可動部の移動方向と直角な断面形状が基部および前記基部から延在する複数の歯部からなり、かつ前記複数の歯部同士が相互に離隔しつつ互い違いに嵌合した櫛型電極であり、
さらに、前記非接触受電用電極は、前記歯部および前記基部の少なくとも一方の内部に空間を有して軽量化された櫛型電極である静電結合方式非接触給電装置。

【請求項3】

請求項１または２において、前記非接触給電用電極は、前記歯部の表面が導体層で覆われ前記歯部の内部および前記基部が前記導体層よりも比重の小さい材質で形成された櫛型電極、あるいは、前記歯部および前記基部の少なくとも一方の内部に空間を有して軽量化された櫛型電極である静電結合方式非接触給電装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項において、前記櫛型電極の歯部の断面形状は、前記基部に近い側で広く前記基部から離れるにしたがって狭くなる三角形断面または台形断面である静電結合方式非接触給電装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項において、前記可動部は、基板に所定の作業を行う基板用作業機器に装備されている静電結合方式非接触給電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、電極板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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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が、最近では対向する電極板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。特許文献１には、非接触給電装置を自動車に装備した技術例が開示されている。

【0004】

特許文献１の信号電力の伝送装置は、ドアパネルとボディパネルとに対向して一対の電磁的結合器あるいは静電的結合器をそれぞれ取り付け、かつ、ドア側に充電装置およびバッテリーを備えている。そして、非接触給電によりバッテリーに蓄電して、ドア側の電装品に電源を供給できるように構成されている。これにより、車体とドアとの間のワイヤハーネスが不要となり、配索作業が簡単になって、コストの低下や省資源化を図ることができる、と記載されている。さらに、第２実施形態には、一対の静電的結合器の構造として複数枚の電極を互い違いに挿入した態様が開示されており、電極の対向面積を増加させて大きな静電容量のコンデンサが構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−２６６６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、基板用作業機器に非接触給電装置を装備する場合に、電磁誘導方式ではコイルが重量化して可動部の総重量が大きくなり、また、リニアモータ装置との磁界干渉を避ける構成上の制約が生じるため、静電結合方式が有望と考えられる。静電結合方式の非接触給電における給電容量および給電効率は、固定部および可動部の電極により構成されるコンデンサの静電容量の大小に依存する。しかしながら、静電容量を大きくするために電極を大形化すれば、やはり可動部が大きくなって重量化しがちである。また、電極の全表面積のうち互いに対向して非接触給電に寄与できる有効面積の比率には限度があり、対向していない部分から無駄に放射される電界の分だけ給電効率が低下する。この意味で、特許文献１の第２実施形態の静電的結合器の態様は好ましいものであるが、一層の性能向上の余地が残されている。性能向上の問題点は基板用作業機器の用途に限定されず、幅広い分野に適用される非接触給電装置に共通している。

【0007】

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、非接触給電の給電容量および給電効率を従来よりも向上するとともに、給電対象となる可動部を軽量化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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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複数の非接触給電用電極と、前記複数の非接触給電用電極の間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、前記複数の非接触給電用電極にそれぞれ離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る複数の非接触受電用電極と、前記複数の非接触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、前記非接触給電用電極および前記非接触受電用電極は、前記可動部の移動方向と直角な断面形状が基部および前記基部から延在する複数の歯部からなり、かつ前記複数の歯部同士が相互に離隔しつつ互い違いに嵌合した櫛型電極であり、さらに、前記非接触受電用電極は、前記歯部の表面が導体層で覆われ、前記歯部の内部および前記基部が前記導体層よりも比重の小さい材質で形成された櫛型電極である。

【0009】

請求項２に係る発明は、固定部に設けられた複数の非接触給電用電極と、前記複数の非接触給電用電極の間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、前記複数の非接触給電用電極にそれぞれ離隔対向して非接触で高周波電力を受け取る複数の非接触受電用電極と、前記複数の非接触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、前記非接触給電用電極および前記非接触受電用電極は、前記可動部の移動方向と直角な断面形状が基部および前記基部から延在する複数の歯部からなり、かつ前記複数の歯部同士が相互に離隔しつつ互い違いに嵌合した櫛型電極であり、さらに、前記非接触受電用電極は、前記歯部および前記基部の少なくとも一方の内部に空間を有して軽量化された櫛型電極である。

【0010】

なお、請求項２に係る発明は、請求項１で、非接触受電用電極の導体層に機械的な強度を持たせ、歯部の内部および基部を形成する比重の小さい材質を省略した態様と見なすこともできる。

【0011】

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記非接触給電用電極は、前記歯部の表面が導体層で覆われ前記歯部の内部および前記基部が前記導体層よりも比重の小さい材質で形成された櫛型電極、あるいは、前記歯部および前記基部の少なくとも一方の内部に空間を有して軽量化された櫛型電極である。

【0012】

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、前記櫛型電極の歯部の断面形状は、前記基部に近い側で広く前記基部から離れるにしたがって狭くなる三角形断面または台形断面である。

【0013】

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記可動部は、基板に所定の作業を行う基板用作業機器に装備されている。

【発明の効果】

【0014】

請求項１に係る非接触給電装置の発明では、非接触給電用電極および非接触受電用電極は、複数の歯部同士が相互に離隔しつつ互い違いに嵌合した櫛型電極であり、さらに、非接触受電用電極は、歯部の表面が導体層で覆われ、歯部の内部および基部が導体層よりも比重の小さい材質で形成されている。したがって、２つの櫛型電極により大きな静電容量のコンデンサが構成され、平面電極を用いる従来技術と比較して、非接触給電の給電容量を向上できる。さらに、櫛型電極を用いることで、電極表面積のうち互いに対向して非接触給電に寄与できる有効面積の比率を高めることができ、無駄に放射される電界を低減して非接触給電の給電効率を向上できる。また、可動部側の非接触受電用電極の大部分が比重の小さい材質で形成されるので、給電対象となる可動部を軽量化できる。

【0015】

請求項２に係る発明では、請求項１と同様に、非接触給電の給電容量および給電効率を向上できる。また、可動部側の非接触受電用電極は内部に空間を有して軽量化されているので、給電対象となる可動部を軽量化できる。

【0016】

請求項３に係る発明では、固定部の非接触給電用電極は、大部分が比重の小さい材質で形成され、あるいは、内部に空間を有して軽量化されているので、固定部を軽量化できる。

【0017】

請求項４に係る発明では、櫛型電極の歯部の断面形状が三角形断面または台形断面であるので、鋳造や鍛造などによる製造が容易になり、製造コストを削減できる。

【0018】

請求項５に係る発明では、可動部は、基板に所定の作業を行う基板用作業機器に装備されている。本発明の静電結合方式非接触給電装置は、基板用作業機器に装備して、所定の作業を行う可動部を軽量化できる。これにより、非接触給電装置は小形軽量でコスト低廉となり、基板用作業機器の装置コストの低減に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】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。

【図2】一般的な静電結合方式非接触給電装置を概念的に説明する構成図である。

【図3】本発明の第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置に用いる櫛型電極の斜視図である。

【図4】櫛型電極の断面構造を含んだ第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置の全体構成を示す構成図である。

【図5】第１実施形態を簡略化した参考形態の静電結合方式非接触給電装置で、非接触給電用電極および非接触受電用電極に用いる櫛型電極の断面図である。

【図6】第２実施形態の静電結合方式非接触給電装置に用いる櫛型電極の断面図である。

【図7】第２実施形態を応用した櫛型電極の断面図である。

【図8】第３実施形態の静電結合方式非接触給電装置に用いる櫛型電極の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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を挟んで両側に平行配置され、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の向かい合う内側の側面には、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。

【0024】

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。

【0025】

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Ｌ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Ｌに含まれている。

【0026】

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。

【0027】

次に、一般的な静電結合方式非接触給電装置９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９を概念的に説明する構成図である。図２の下側の固定部２には、２枚の給電用平面電極４７、４８および高周波電源回路５が設けられている。２枚の給電用平面電極４７、４８は、金属板などを用いて形成され、高周波電源回路５に電気接続される。高周波電源回路５は、例えば、１００ｋＨｚ〜ＭＨｚ帯の高周波電力を２枚の給電用平面電極４７、４８の間に給電する。高周波電源回路５の出力電圧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。

【0028】

また、図２の上側の可動部３には、２枚の受電用平面電極６７、６８および受電回路７が設けられ、電気負荷Ｌが搭載されている。２枚の受電用平面電極６７、６８は、金属板などを用いて形成され、固定部２側の給電用平面電極４７、４８に離隔対向して平行配置される。これにより、給電用平面電極４７、４８と受電用平面電極６７、６８との間に２つのコンデンサが構成され、静電結合方式の非接触給電が行われる。２枚の受電用平面電極６７、６８は受電回路７の入力側に電気接続され、受電回路７の出力側は電気負荷Ｌに電気接続されている。受電回路７は、受電用平面電極６７、６８が受け取った高周波電力を変換して、電気負荷Ｌに給電する。受電回路７は、電気負荷Ｌの電源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が用いられる。

【0029】

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７内に適宜コイルが挿入接続され、さらに出力周波数自体も可変に調整される。

【0030】

一般的な静電結合方式非接触給電装置９で給電容量を大きくしたい場合に、給電用平面電極４７、４８および受電用平面電極６７、６８の対向面積を拡げてコンデンサの静電容量を大きくする必要が生じる。しかしながら、受電用平面電極６７、６８の大形化は、可動部３の重厚長大化に直結して好ましくない。そこで、本発明では、平面電極に代えて櫛型電極を用いる。

【0031】

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に用いる櫛型電極の斜視図である。図の下側に示された櫛型電極は、固定部２に設けられる非接触給電用電極４１であり、図の上側に示された櫛型電極は、可動部３に設けられる非接触受電用電極６１である。

【0032】

非接触給電用電極４１は、部品実装機１０の平行する軌道部材１５１の間でかつ可動部３よりも下方に配設され、Ｙ軸方向に延在している。非接触給電用電極４１は、図示されるように、可動部３の移動方向と直角なＸ軸方向の断面形状が櫛型形状になっている。詳述すると、Ｘ軸方向に水平に延在した基部４１１の上面から垂直上方に向けて、２つの矩形断面の歯部４１２が互いに離隔して立設されている。歯部４１２の表面は、導体層４１３で覆われている。導体層４１３は、基部４１１の上面をも覆い、非接触給電用電極４１の上側でひとつに連なっている。歯部４１２の内部および基部４１１の下面は、芯体４１４として一体化されており、導体層４１３よりも比重の小さい材質で形成されている。

【0033】

一方、非接触受電用電極６１は、可動部３の底面に下向きに配設されている。非接触受電用電極６１も、Ｘ軸方向の断面形状が櫛型形状になっている。詳述すると、Ｘ軸方向に水平に延在した基部６１１の下面から垂直下方に向けて、３つの矩形断面の歯部６１２が互いに離隔して立設されている。歯部６１２の表面は、導体層６１３で覆われている。導体層６１３は、基部６１１の下面をも覆い、非接触受電用電極６１の下側でひとつに連なっている。歯部６１２の内部および基部６１１の上面は、芯体６１４として一体化されており、導体層６１３よりも比重の小さい材質で形成されている。非接触受電用電極６１のＹ軸方向の長さは非接触給電用電極４１よりも小さい。可動部３のＹ軸方向の移動に伴い、非接触受電用電極６１は、非接触給電用電極４１の上方の範囲内で移動する。

【0034】

このとき、非接触給電用電極４１と非接触受電用電極６１とは、歯部４１２、６１２同士が相互に概ね一定の離間距離ｄで離隔しつつ互い違いに嵌合した状態が維持される。なお、図３を見易くするために、歯部４１２が２個で歯部６１２が３個の場合を例示しているが、実際には、より多数の歯部を設けて互い違いに嵌合させることができる。これにより、非接触給電用電極４１と非接触受電用電極６１とにより構成されるコンデンサは、平板電極４７、４８、６７、６８で構成されるコンデンサと比較して対向する表面積が格段に拡がり、静電容量が格段に大きくなる。

【0035】

非接触給電用電極４１および非接触受電用電極６１の導体層４１３、６１３は、高い導電性を有する金属材料、例えば銀や銅などの薄膜や薄板で形成することができる。非接触給電用電極４１および非接触受電用電極６１の芯体４１４、６１４は、導体層４１３、６１３よりも比重の小さい材質、例えばアルミニウムや合成樹脂で形成することができ、導電性は必須でない。芯体４１４、６１４と導体層４１３、６１３との結合は、金属メッキや金属蒸着、接着などの方法で行うことができる。

【0036】

図３に示された構成を２セット備えて、第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１が構成されている。図４は、櫛型電極の断面構造を含んだ静電結合方式非接触給電装置１の全体構成を示す構成図である。図４で、紙面の表裏方向が可動部３の移動するＹ軸方向である。図示されるように、固定部２側で、２つの非接触給電用電極４１の導体層４１３は高周波電源回路５に電気接続されている。また、可動部３側で、２つの非接触受電用電極６１の導体層６１３は受電回路７の入力側に電気接続され、受電回路７の出力側は電気負荷Ｌに電気接続されている。非接触給電用電極４１と非接触受電用電極６１とにより構成されるコンデンサの大きな静電容量に合わせて、高周波電源回路５および受電回路７は適正に設計されている。

【0037】

第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１では、櫛型電極である非接触給電用電極４１と非接触受電用電極６１とにより大きな静電容量のコンデンサが構成される。したがって、平面電極４７、４８．６７、６８を用いる従来技術と比較して、非接触給電の給電容量を向上できる。さらに、非接触給電用電極４１および非接触受電用電極６１を櫛型電極とすることで、電極表面積のうち互いに対向して非接触給電に寄与できる有効面積の比率を高めることができる。したがって、非接触給電用電極４１から無駄に放射される電界を低減して非接触給電の給電効率を向上できる。

【0038】

また、図５は、第１実施形態を簡略化した参考形態の静電結合方式非接触給電装置で、非接触給電用電極４２および非接触受電用電極６２に用いる櫛型電極の断面図である。参考形態において、非接触給電用電極４２および非接触受電用電極６２は、外形形状が第１実施形態のそれら４１、６１と同一であり、単一の金属材料、例えば銅を用いて形成されている。参考形態のその他の部分の構成は、第１実施形態と同一になっている。したがって、非接触給電用電極４２と非接触受電用電極６２とにより構成されるコンデンサの静電容量は第１実施形態と同一になり、同等の給電容量および給電効率が得られる。

【0039】

しかしながら、参考形態では非接触受電用電極６２が重量化してしまうため、可動部３の総重量が増加する。これによる弊害として、リニア可動部１５３の電機子を高パワー化したり、非接触給電の給電容量を大きくしたりする必要が生じ得る。これに比較して、第１実施形態では、可動部３側の非接触受電用電極６１の大部分が比重の小さい材質で形成されるので、給電対象となる可動部３を軽量化できる。また、従来技術の平面電極４７、４８、６７、６８を用いて同等の静電容量を確保する場合と比較すれば、第１実施形態では可動部３を格段に小形軽量化できる。

【0040】

さらに、第１実施形態では、固定部２の非接触給電用電極４１も大部分が比重の小さい材質で形成されるので、固定部２も軽量化できる。

【0041】

第１実施形態の静電結合方式非接触給電装置１は、部品実装機１０に装備されており、部品実装ヘッド１７０を有するリニア可動部１５３を軽量化できる。これにより、リニア可動部１５３の駆動に要する所要電力を削減して、非接触給電の給電容量も削減でき、非接触給電装置１は小形軽量でコスト低廉となる。これらの総合的な効果で、部品実装機１０の装置コストの低減に資することができる。

【0042】

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、電極形状の違いを主に説明する。図６は、第２実施形態の静電結合方式非接触給電装置に用いる櫛型電極の断面図である。図の下側に示された櫛型電極は、固定部２に設けられる非接触給電用電極４３であり、図の上側に示された櫛型電極は、可動部３に設けられる非接触受電用電極６３である。

【0043】

図示されるように、第２実施形態の非接触給電用電極４３は、複数の歯部４３２の断面形状が第１実施形態と異なっており、基部４３１に近い側で広く、基部４３１から離れるにしたがって狭くなる三角形断面になっている。基部４３１および歯部４３２は、銅などの単一の金属材料を用いて一体に形成されている。

【0044】

一方、第２実施形態の非接触受電用電極６３も、複数の歯部６３２の断面形状が基部６３１に近い側で広く、基部６３１から離れるにしたがって狭くなる三角形断面になっている。歯部６３２の表面は、導体層６３３で覆われている。さらに、導体層６３３は、基部６３１の下面をも覆い、非接触給電用電極６３の下側でひとつに連なっている。歯部６３２の内部および基部６３１の上面は、芯体６３４として一体化されており、導体層６３３よりも比重の小さい材質で形成されている。

【0045】

非接触給電用電極４３と非接触受電用電極６３とは、複数の歯部４３２、６３２の傾斜面同士が相互に概ね一定の離間距離で離隔しつつ互い違いに嵌合している。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同等の静電容量が確保されている。また、第２実施形態のその他の部分の構成は、第１実施形態と同一になっている。

【0046】

第２実施形態の静電結合方式非接触給電装置では、第１実施形態と同程度に非接触給電の給電容量および給電効率を向上でき、かつ可動部を軽量化できる。さらに、歯部４３２、６３２の断面形状が三角形断面であるので、非接触給電用電極４３および非接触受電用電極６３を鋳造したり鍛造したりする際に、第１実施形態の矩形断面と比較して製造が容易になり、製造コストを削減できる。なお、非接触給電用電極４３は、単一の金属材料で形成されており、軽量化に代えて製造コスト削減の効果が生じる。

【0047】

さらに、図７に示される第２実施形態の応用例では、可動部３が一層顕著に軽量化されている。図７は、第２実施形態を応用した櫛型電極の断面図である。図示されるように、応用例では、非接触受電用電極６４の導体層６４３は第２実施形態と同一形状であり、芯体６４４の基部６４１から歯部６４２へかけての内部に三角形断面の空間６４５が設けられた点が異なる。この空間６４５の分だけ応用例の非接触受電用電極６４は、第２実施形態の非接触受電用電極６３よりも一層顕著に軽量化されている。

【0048】

次に、第３実施形態の静電結合方式非接触給電装置について、電極形状の違いを主に説明する。図８は、第３実施形態の静電結合方式非接触給電装置に用いる櫛型電極の断面図である。図の下側に示された櫛型電極は、第２実施形態と同一の非接触給電用電極４３であり、図の上側に示された櫛型電極は、可動部３に設けられる非接触受電用電極６５である。

【0049】

図示されるように、第３実施形態の非接触受電用電極６５は、金属製の板材が折り曲げられて、基部６５１と歯部６５２とが交互に形成されている。歯部６５２の断面形状は、基部６５１に近い側で広い空間６５５を有し、基部６５１から離れるにしたがって空間６５５が狭くなる三角形断面になっている。非接触受電用電極６５は、芯体を有さずに金属製の板材自身により機械的強度が確保されており、撓みや変形が抑制されている。

【0050】

第３実施形態では、第２実施形態と同一の静電容量が確保されており、第２実施形態と同程度に非接触給電の給電容量および給電効率を向上できる。さらに、非接触受電用電極６５が一層軽量化されているので、可動部を一層顕著に軽量化できる。また、非接触受電用電極６５は、プレス成型法などにより容易に製造でき、製造コストを顕著に削減できる。

【0051】

なお、第１実施形態で固定部２側の非接触給電用電極４１を単一の金属材料で形成してもよいし、逆に、第２および第３実施形態で非接触給電用電極４３を導体層および芯体で形成してもよい。また、電極の歯部の断面形状は、対向面積を増加できればよいので、実施形態で示した以外の台形形状やその他の形状としてもよい。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0052】

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利用でき、さらに、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。

【符号の説明】

【0053】

１：静電結合方式非接触給電装置
２：固定部 ３：可動部
４１、４２、４３：非接触給電用電極
４１１、４３１：基部 ４１２、４３２：歯部
４１３：導体層 ４１４：芯体
４７、４８；給電用平面電極
５：高周波電源回路
６１、６２、６３、６４、６５：非接触受電用電極
６１１、６３１、６４１、６５１：基部
６１２、６３２、６４２、６５２：歯部
６１３、６３３、６４３：導体層
６１４、６３４、６４４：芯体
６４５、６５５：空間
６７、６８：受電用平面電極
７：受電回路
９：一般的な静電結合方式非接触給電装置
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
１６０：可動本体部 １６１：Ｘ軸レール
１７０：実装ヘッド １８０：表示設定装置 １９０：機台
Ｌ：電気負荷 ｄ：離間距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】