JP6779366B2

JP6779366B2 - ワイヤレス給電システム

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Publication number: JP6779366B2
Application number: JP2019508334A
Authority: JP
Inventors: 忠史山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-03-27
Also published as: JPWO2018179033A1; WO2018179033A1

Description

本明細書は、固定装置から可動装置への電源供給をワイヤレス給電（非接触電力伝送）により行うワイヤレス給電システムに関する技術を開示したものである。

例えば、回路基板に部品を実装して部品実装基板を生産する部品実装基板生産ラインにおいては、特許文献１（国際公開ＷＯ２０１４／０１００８３号公報）に記載されているように、回路基板の搬送経路に沿って複数台の部品実装機を一列に配列して部品実装基板生産ラインを構成すると共に、これら複数台の部品実装機の前面側に沿って設けられた移動レーンに自動交換装置（交換ロボット）を移動可能に設置し、この自動交換装置を生産ジョブ（生産プログラム）等で指示された部品実装機の前面へ移動させて、当該部品実装機のフィーダセット部へのフィーダのセットや取り外しを行うようにしたものがある。このものでは、自動交換装置への電源供給は、部品実装機側からのワイヤレス給電により行われるようになっている。

この場合、自動交換装置の駆動源に供給する動力電源と、その駆動源の動作を制御する駆動制御部に供給する制御電源とは電圧が異なるため、部品実装機側からワイヤレス給電された電力を自動交換装置内部の電源回路部で電圧の異なる２種類の電源（動力電源と制御電源）に変換して駆動源と駆動制御部に供給するようにしている。

国際公開ＷＯ２０１４／０１００８３号公報

上記特許文献１には記載されていないが、部品実装基板生産ラインの稼働中に作業者が自動交換装置を非常停止させる場合には、部品実装基板生産ラインに設けられた非常停止スイッチを作業者が操作して部品実装基板生産ライン側から自動交換装置へのワイヤレス給電を遮断することが考えられる。

しかし、自動交換装置へのワイヤレス給電を遮断すると、自動交換装置の駆動源に供給する動力電源が遮断されるだけでなく、自動交換装置の駆動制御部に供給する制御電源も遮断されてしまうため、非常停止を解除して生産を再開するときには、駆動制御部への制御電源も再投入することになる。駆動制御部への制御電源の再投入時には、駆動制御部のシステムを再起動する時間が必要となるため、制御電源の再投入からシステムの再起動が完了して自動交換装置が動作可能な状態に復帰するまでには暫く時間がかかってしまい、生産再開が遅れてしまう。

この様な課題は、部品実装基板生産ラインに限らず、ワイヤレス給電を採用する様々な装置に共通する課題である。

上記課題を解決するために、配列された複数台の生産装置から成る生産ラインの前記複数台の生産装置の配列に沿って移動する可動装置に対して、いずれかの生産装置側から制御電源と動力電源とをワイヤレス給電するワイヤレス給電システムであって、前記可動装置は、当該可動装置を駆動する駆動部と、前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と、前記生産装置側からワイヤレス給電される前記制御電源を受電して前記駆動制御部に供給する制御電源受電部と、前記生産装置側からワイヤレス給電される前記動力電源を受電して前記駆動部に供給する動力電源受電部とを備え、前記複数台の生産装置の各々は、前記制御電源を前記可動装置側にワイヤレス給電する制御電源送電部と、前記動力電源を前記可動装置側にワイヤレス給電する動力電源送電部とを備え、前記複数台の生産装置の前記制御電源送電部と前記動力電源送電部は、それぞれ前記可動装置の前記制御電源受電部と前記動力電源受電部が移動する軌跡に沿って配置され、前記可動装置は、前記複数台の生産装置の配列に沿って移動して、対向する前記生産装置側からワイヤレス給電される前記制御電源と前記動力電源を受電するように構成され、前記生産ラインの所定位置には、前記可動装置の駆動部を非常停止させたい場合に前記可動装置側への前記動力電源のワイヤレス給電を遮断する操作を行うための非常停止スイッチが設けられ、前記非常停止スイッチの操作により前記可動装置側への前記動力電源のワイヤレス給電が遮断されても、前記可動装置側への前記制御電源のワイヤレス給電は継続されるように構成したものである。

この構成では、生産装置から可動装置に対して制御電源と動力電源とを別々にワイヤレス給電する構成となっているため、非常停止時に可動装置側への動力電源のワイヤレス給電のみを遮断し、可動装置側への制御電源のワイヤレス給電は継続されて、非常停止中も可動装置の駆動制御部には制御電源が供給され続けるようになっている。このため、非常停止を解除して可動装置の運転を再開するときに、可動装置の駆動制御部のシステムを再起動する必要がなく、直ぐに可動装置の運転を再開することができる。

本発明では、配列された複数台の生産装置から成る生産ラインの前記複数台の生産装置の各々にそれぞれ前記制御電源送電部と前記動力電源送電部とを設けると共に、前記生産ラインの所定位置に前記非常停止スイッチを設け、前記可動装置は、前記複数台の生産装置の配列に沿って移動して、対向する前記生産装置側からワイヤレス給電される前記制御電源と前記動力電源を受電するように構成しているため、複数台の生産装置から可動装置に対して制御電源と動力電源とを別々にワイヤレス給電することができる。

この場合、前記複数台の生産装置の前記制御電源送電部と前記動力電源送電部は、それぞれ前記可動装置の前記制御電源受電部と前記動力電源受電部が移動する軌跡に沿って配置するようにすれば良い。

図１は一実施例の部品実装基板生産ライン全体の構成を示す斜視図である。図２は自動交換装置と部品実装機の構成を概略的に示す斜視図である。図３は部品実装基板生産ラインのワイヤレス給電システムの構成を示す回路図である。

以下、自動交換装置付きの部品実装基板生産ラインに適用して具体化した一実施例を説明する。

まず、部品実装基板生産ライン１０全体の構成を説明する。
図１に示すように、部品実装基板生産ライン１０（固定装置）は、回路基板１１（図２参照）の搬送方向であるＸ方向に沿って複数台の部品実装機１２（生産装置）を配列して構成され、該部品実装基板生産ライン１０の基板搬入側には、回路基板１１に半田を印刷する半田印刷機（図示せず）やカセット式のフィーダ１４を保管するフィーダ保管装置１９（生産装置）等が設置されている。

図２に示すように、各部品実装機１２には、回路基板１１を搬送する２本のコンベア１３と、カセット式のフィーダ１４から供給される部品を吸着して回路基板１１に実装する吸着ノズル（図示せず）を保持する実装ヘッド１５と、この実装ヘッド１５をＸＹ方向（左右前後方向）に移動させるヘッド移動装置１６と、吸着ノズルに吸着した部品をその下面側から撮像する部品撮像用カメラ（図示せず）等が設けられている。ヘッド移動装置１６には、回路基板１１の基準マーク（図示せず）を撮像するマーク撮像用カメラ（図示せず）が実装ヘッド１５と一体的にＸＹ方向に移動するように取り付けられている。各部品実装機１２の制御装置（図示せず）は、部品実装基板生産ライン１０全体の生産を管理する生産管理コンピュータ７０とネットワークで接続され、該生産管理コンピュータ７０によって部品実装基板生産ライン１０の生産が管理される。

部品実装基板生産ライン１０の各部品実装機１２は、上流側の部品実装機１２から搬送されてくる回路基板１１をコンベア１３によって所定位置まで搬送してクランプ機構（図示せず）で該回路基板１１をクランプして位置決めして、該回路基板１１の基準マークをマーク撮像用カメラで撮像して該基準マークの位置（該回路基板１１の基準位置）を認識すると共に、カセット式のフィーダ１４から供給される部品を、実装ヘッド１５の吸着ノズルで吸着して、その吸着位置から撮像位置へ移動させて、該部品をその下面側から部品撮像用カメラで撮像して該部品の吸着位置ずれ量等を計測した後、その吸着位置ずれ量を補正して該部品をコンベア１３上の回路基板１１に実装して部品実装基板を生産する。

図１に示すように、部品実装基板生産ライン１０の前面側には、各部品実装機１２のフィーダセット部２４へのカセット式のフィーダ１４のセット及び取り外しを行う自動交換装置２６（可動装置）が設置されている。各部品実装機１２のフィーダセット部２４の下方に、当該フィーダセット部２４にセットする複数のフィーダ１４を収納するストック部７１が設けられている。自動交換装置２６は、複数の部品実装機１２のフィーダセット部２４から交換対象のフィーダ１４を取り出してストック部７１に回収すると共に、ストック部７１から生産ジョブ（生産プログラム）で指定されたフィーダ１４を取り出して前記複数の部品実装機１２のフィーダセット部２４にセットするようにしている。

部品実装基板生産ライン１０の前面側には、部品実装機１２の配列に沿って自動交換装置２６を左右方向（Ｘ方向）に移動させるガイドレール７４が部品実装基板生産ライン１０全体にＸ方向に延びるように設けられている。ガイドレール７４の基板搬入側は、フィーダ保管装置１９まで延長され、自動交換装置２６がフィーダ保管装置１９の前面側へ移動して、自動交換装置２６がフィーダ保管装置１９から生産ジョブで指定されたフィーダ１４を取り出したり、使用済みのフィーダ１４をフィーダ保管装置１９内に戻すようにしている。

次に、図３を用いて、部品実装基板生産ライン１０側から自動交換装置２６に対して制御電源と動力電源とをワイヤレス給電するワイヤレス給電システムの構成を説明する。

部品実装基板生産ライン１０の所定位置（例えばフィーダ保管装置１９）には、外部から供給される電源を制御電源に変換する制御電源回路部３１と、外部から供給される電源を動力電源に変換する動力電源回路部３２とが並列に設けられ、各電源回路部３１で生成した制御電源と動力電源を供給する２本の電源線３３，３４が部品実装基板生産ライン１０の各装置（フィーダ保管装置１９と各部品実装機１２）に配線されている。

動力電源回路部３２の入力側又は出力側には、非常停止用の遮断リレー３５が直列に接続され、部品実装基板生産ライン１０の所定位置（例えばフィーダ保管装置１９）に設けられた非常停止スイッチ３６を作業者が操作すると、遮断リレー３５が開放されて動力電源の供給のみが遮断され、制御電源の供給は維持されるようになっている。

部品実装基板生産ライン１０の各装置（フィーダ保管装置１９と各部品実装機１２）には、それぞれ、制御電源を自動交換装置２６側にワイヤレス給電する制御電源送電部３７と、動力電源を自動交換装置２６側にワイヤレス給電する動力電源送電部３８とが設けられている。以下の説明で、単に「装置」と記載されている場合は、フィーダ保管装置１９と部品実装機１２のいずれかを意味する。

自動交換装置２６は、当該自動交換装置２６を駆動するモータ等の駆動部４１と、この駆動部４１の動作を制御する駆動制御部４２と、部品実装基板生産ライン１０のいずれかの装置の制御電源送電部３７からワイヤレス給電される制御電源を受電する制御電源受電部４４と、部品実装基板生産ライン１０のいずれかの装置の動力電源送電部３８からワイヤレス給電される動力電源を受電する動力電源受電部４５とを備え、制御電源受電部４４で受電した制御電源は、駆動制御部４２に供給され、動力電源受電部４５で受電した制御電源は、駆動回路４６を介して駆動部４１に供給するようになっている。

この場合、部品実装基板生産ライン１０の各装置の制御電源送電部３７と動力電源送電部３８は、それぞれ自動交換装置２６の制御電源受電部４４と動力電源受電部４５が移動する軌跡に沿って平行に延びるように設けられ、自動交換装置２６が部品実装基板生産ライン１０の各装置の配列に沿って移動する際に、対向する装置の制御電源送電部３７と動力電源送電部３８に対して、自動交換装置２６の制御電源受電部４４と動力電源受電部４５が対向して当該装置からワイヤレス給電される制御電源と動力電源を受電するようになっている。

以上説明した本実施例によれば、部品実装基板生産ライン１０の稼働中に、作業者が何等かの危険性を感じて自動交換装置２６を非常停止させる場合に、作業者が非常停止スイッチ３６を操作すると、非常停止用の遮断リレー３５が開放されて、自動交換装置２６へのワイヤレス給電のみが遮断される。これにより、自動交換装置２６の駆動部４５への動力電源の供給が遮断されて自動交換装置２６が非常停止するが、自動交換装置２６への制御電源のワイヤレス給電は継続されるため、非常停止中も自動交換装置２６の駆動制御部４２には制御電源が供給され続ける。このため、非常停止を解除して自動交換装置２６の運転を再開するときに、自動交換装置２６の駆動制御部４２のシステムを再起動する必要がなく、直ぐに自動交換装置２６の運転を再開することができて、生産性を向上することができる。

尚、本発明を適用可能な生産ラインは部品実装基板生産ラインに限定されず、複数台の生産装置の配列に沿って可動装置が移動する生産ラインであれば、どの様な生産ラインでも適用可能である。

更に、本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装基板生産ライン（固定装置）、１２…部品実装機（生産装置）、１４…カセット式のフィーダ、２４…フィーダセット部、２６…自動交換装置（可動装置）、３１…制御電源回路部、３２…動力電源回路部、３５…非常停止用の遮断リレー、３６…非常停止スイッチ、３７…制御電源送電部、３８…動力電源送電部、４１…駆動部、４２…駆動制御部、４４…制御電源受電部、４５…動力電源受電部、４６…駆動回路

Claims

配列された複数台の生産装置から成る生産ラインの前記複数台の生産装置の配列に沿って移動する可動装置に対して、いずれかの生産装置側から制御電源と動力電源とをワイヤレス給電するワイヤレス給電システムであって、
前記可動装置は、当該可動装置を駆動する駆動部と、前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と、前記生産装置側からワイヤレス給電される前記制御電源を受電して前記駆動制御部に供給する制御電源受電部と、前記生産装置側からワイヤレス給電される前記動力電源を受電して前記駆動部に供給する動力電源受電部とを備え、
前記複数台の生産装置の各々は、前記制御電源を前記可動装置側にワイヤレス給電する制御電源送電部と、前記動力電源を前記可動装置側にワイヤレス給電する動力電源送電部とを備え、
前記複数台の生産装置の前記制御電源送電部と前記動力電源送電部は、それぞれ前記可動装置の前記制御電源受電部と前記動力電源受電部が移動する軌跡に沿って配置され、
前記可動装置は、前記複数台の生産装置の配列に沿って移動して、対向する前記生産装置側からワイヤレス給電される前記制御電源と前記動力電源を受電するように構成され、前記生産ラインの所定位置には、前記可動装置の駆動部を非常停止させたい場合に前記可動装置側への前記動力電源のワイヤレス給電を遮断する操作を行うための非常停止スイッチが設けられ、
前記非常停止スイッチの操作により前記可動装置側への前記動力電源のワイヤレス給電が遮断されても、前記可動装置側への前記制御電源のワイヤレス給電は継続されるように構成されている、ワイヤレス給電システム。
前記生産ラインは、前記複数台の生産装置の中に部品実装機を含む部品実装基板生産ラインであり、
前記可動装置は、前記部品実装機のフィーダセット部にセットするフィーダを自動交換する自動交換装置である、請求項１に記載のワイヤレス給電システム。