JPH08222459A - 無接触モーション伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転あるいは直動移動している物体に対し
て、接点および移動ケーブル配線なしに電力および情報
を伝送するための装置と、該装置の回転あるいは直動駆
動部用アクチュエータ部にリジットに機械嵌合させずと
も前記伝送が可能な構成を有する装置の実現を図る。 【構成】 電力および情報を高周波電磁誘導に基づく伝
送を行い、かつ情報伝送部を磁気遮蔽し、さらに伝送装
置と回転あるいは直動駆動部用アクチュエータ部はガイ
ドピンとそれに遊嵌する長穴を介して結合させ、さらに
また流体カップリングを経て回転流通するようにして成
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転あるいは直動移動
している物体に対して接点および移動ケーブル配線無し
に電力および情報を伝送するための装置と、同装置を当
該回転あるいは直動駆動用アクチュエータ部にリジッド
に機械嵌合させずとも伝送を可能するための取り付け構
成に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転あるいは直動移動している
物体に対して、電力あるいは情報を伝送する手段として
は、通常接点および移動ケーブル配線（図示省略）を行
うものである［以下、これを『従来例１』という］。そ
して、特公昭５８−２３７２３・無接触給電装置［以
下、これを『従来例２』という］が直動型で接点類無し
に電力を伝送するための装置としては嚆矢とし、相次い
で回転型では特開平４−３４５００８［以下、これを
『従来例３』という］において無接触電力および情報伝
送技術を提案している。図１４(a) は従来例２の平面図
である。高周波電流を供給する細長いループ状に巻回し
た直動伝送装置一次巻線72と、この一次巻線72を一次側
コアのスロット中に納め、二次側のコアのスロット中に
一次巻線72と対向するループ状二次側巻線を納めた分割
可能の可動高周波コア73とから成り、一次巻線72に通電
して二次側巻線に電力を伝送するようにしており、モー
タ70の駆動からボールネジの直動アクチュエータ71a
(雄) を回動し、それに噛み合い遊嵌する直動アクチュ
エータ71b(雌) を左右の移動方向に直動させている。な
お、可動高周波コア73はボールネジ雌71b と可動高周波
コア指示部材78とは一体に形成され、ボールネジ雄71a
の回転に連れてベース上を指示部材78で摺動する。図１
４(b) は従来例３の側断面図である。装置全体を囲繞す
る磁性体フレームに円筒状に巻回した回転アクチュエー
タ固定子74を設け、その中心軸にシャフト27を備え、こ
のシャフト27はフレームに配設した３個のベアリング7
6,22,23を介して回転自在に支承され、さらにシャフト2
7には固定子74に対向して回転アクチュエータ回転子75
と電力二次巻線を巻回した電力伝送用高周波コア76b と
同じく情報二次巻線を巻回した情報伝送用高周波コア77
b とを固着させている。また、回転伝送装置79の固定側
には、回転側電力伝送用高周波コア77b に対向して電力
一次巻線を巻回した電力伝送用高周波コア76a と回転側
情報伝送用高周波コア77b に対向して情報一次巻線を巻
回した情報伝送用高周波コア77a が具備されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来例１と
してのスリップリングなど電極接点や配線によって、回
転物体、直動物体上にモーション伝送を行うシステムで
は、悪環境や繰返し機械ストレスによる経年特性劣化の
問題で信頼性の向上が計れなかった。例えばスリップリ
ングを用いる場合、接触不良により検出信号にノイズが
加わったり、インバータやサーボのパワデバイスに予期
せぬ電圧ストレスが加わったりしていた。また、直動体
への伝送においては、多数のケーブルをケーブルベアに
収納し引張ることが一般的であるが、このため高速駆動
が難しくケーブルメンテナンスへの配慮が必要であっ
た。これを解決する手段として、出願人の一部は従来例
２において高周波電磁誘導を用いた直動式の無接触電力
伝送技術に関しての研究開発をし、さらに従来例３の回
転型に関しても先願・特開平４−３４５００８において
無接触電力および情報伝送技術を開示している。これら
２つの先行例（従来例２，３）では、図１４(a),(b) に
示す様に本伝送装置のアクチュエータや減速への内蔵一
体化を具現した。しかしながら、この構成では、駆動ア
クチュエータと伝送装置のそれぞれの工作精度と、相互
取付け精度を高くないと、両者の間に機械的なこじれや
不必要な応力が発生する。たとえば、回転用の場合は両
者間の偏心誤差、直動用の場合は平行度誤差の吸収がで
きない。しかも、駆動アクチュエータの種類、形式によ
らぬ同伝送装置の汎用適応ができないばかりか、伝送装
置の点検や交換によるメンテナンス作業も容易ではなか
った。従って、本発明において、この様な問題を解決す
るための伝送装置の構成と構造を提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の各手段によりそれぞれの目的が達成
される。すなわち、第１の手段は、回転運動あるいは直
線運動する物体に電力や情報の供給を無接触で高周波電
磁誘導によって伝送を行う装置において、情報伝送は送
るべき情報を平均電流が零となる様にコードして高周波
変調により行う無接触モーション伝送装置である。第２
の手段は、回転運動あるいは直線運動する物体に電力や
情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行
う装置において、回転物体への電力および情報伝送のた
めに、１対の高周波用のポットコアにそれぞれ巻線を施
し、一方のポットコアを固定側とし、他方のポットコア
を回転側として、その両者を微小な隙間を経て対向さ
せ、電力伝送は、固定側のポットコアの巻線に高周波電
流を流し回転側に電圧が誘起されることによって行い、
情報伝送は固定側のポットコアの巻線に情報信号を重畳
した高周波電流を流し回転側に情報信号電圧が誘起され
ることによって行い、固定側の高周波用のポットコアは
円筒状の固定側フランジ内周面に接着固定されており、
回転側の高周波ポットコアは外周面に雄のネジ部を備え
た円筒状の調整フランジの内周面に固定され、固定側フ
ランジの外周面にはベアリング内周面が圧接され、この
ベアリングの外周部にアダプタが圧接され、その上部内
周面に雌のネジ部が施され、前記雄と前記雌のネジ部の
ネジ回転で固定側の高周波用ポットコアと回転側の高周
波用ポットコア間の間隙が調整され、回転自在に支承さ
れ碗状で底部を上にした回転側キャップの内周面にアダ
プタが固着した無接触モーション伝送装置である。第３
の手段は、固定側フランジから固定側の電力伝送用ポッ
トコアの中空部を経て、非磁性体中空シャフト軸が伸
び、その先に固定側の情報伝送用小形ポットコアが固定
支持され、この固定側の情報伝送用小形ポットコアに巻
回した一次巻線のリード線は、シャフト軸の中空部を通
り外部に接続される第２の手段に記載の無接触モーショ
ン伝送装置である。第４の手段は、回転運動する物体に
電力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝
送を行う装置において、回転自在に支承された１つのシ
ャフトの一方の箇所に電力伝送用のポットコアを他方の
箇所に情報伝送用の小形ポットコアをそれぞれ固着し、
それらに僅かの空隙を介してそれぞれ固定側の電力伝送
用のポットコアと固定側の情報伝送用の小形ポットコア
を対向配設し、電力伝送用のポットコアの部分と情報伝
送用の小形ポットコアの部分を高周波ノイズシールドで
隔離すると共に、回転側の電力伝送用のポットコアと情
報伝送用の小形ポットコアにそれぞれ巻回された巻線の
リード線を前記シャフトの磁気遮蔽された別異のシャフ
ト軸中空部を経て外部へ取り出す無接触モーション伝送
装置である。第５の手段は、回転運動する物体に電力や
情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行
う装置において、１つのシャフトの１つの箇所に別異の
二回路を形成する巻線を巻回した情報伝送用の小形ポッ
トコアを固着し、それらに僅かの空隙を介してそれぞれ
固定側の情報伝送用の小形ポットコアに別異の二回路を
形成する巻線を巻回して対向配設し、回転側の電力伝送
用のポットコアと情報伝送用の小形ポットコアにそれぞ
れ巻回された巻線のリード線をシャフトの磁気遮蔽され
た別異のシャフト軸中空部を経て外部へ取り出す無接触
モーション伝送装置である。第６の手段は、回転運動す
る物体に電力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導に
よって伝送を行う装置において、１つのシャフトの２つ
の箇所に別異の一回路を形成する巻線を巻回した２つの
情報伝送用の小形ポットコアを固着し、それらに僅かの
空隙を介してそれぞれ固定側の２つの情報伝送用の小形
ポットコアに別異の一回路を形成する巻線を巻回して対
向配設し、回転側の電力伝送用のポットコアと情報伝送
用の小形ポットコアにそれぞれ巻回された巻線のリード
線をシャフトの磁気遮蔽された別異のシャフト軸中空部
を経て外部へ取り出す無接触モーション伝送装置であ
る。第７の手段は、回転運動する物体に電力や情報の供
給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置に
おいて、回転対応の手段として、円板状回転コアの外側
周面に巻線を施し、この円板状コアを狭い間隙を介して
挟む形のコの字状コアの前記外側周面に対向する側面に
巻線を施し、これら両者の巻線の間での高周波電磁誘導
によって電力あるいは情報伝送を行う無接触モーション
伝送装置である。第８の手段は、回転運動する物体に電
力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送
を行う装置において、シャフトの一端部に軸に対し外部
からの流体通路へ通ずる直角方向から穿孔し、その穿孔
部分を流体通路と共に流体シールで覆った回転体流体カ
ップリングをポットコアコアと同心状に配置形成し、１
つのシャフトに内蔵一体化する流体通路から流体フレキ
シブル管を経て外部に至る流体の通路を形成した無接触
モーション伝送装置である。第９の手段は、回転物体や
直動物体への電力・情報伝送における当該伝送装置と回
転あるいは直動アクチュエータとの相互間の動きの結合
手段として、回転アクチュエータ駆動部と伝送装置回転
部との相対向する２つの面のいずれか一方にガイドピン
を立て、これを収容するに充分なガイド穴を他方に備
え、あるいは直動アクチュエータ駆動部と伝送装置との
相対向する２つの面のいずれか一方にガイドピンを立
て、これを収容するに充分なガイド穴を他方に設け、ル
ースな連れ回り嵌合を行う無接触モーション伝送装置で
ある。第１０の手段は、直線運動する物体に電力や情報
の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装
置において、直動方向に引き延ばした一次巻線に、可動
部の二次巻線を施した中空矩形状あるいはトロイダルを
なす円形状コアを挿通させ、一次巻線を金属管内に絶縁
して収納した無接触モーション伝送装置である。第１１
の手段は、電力伝送用の部分と情報伝送用部分との間に
１枚以上の磁気シールド板を直動する亘長全域に衝立さ
せた第１０の手段に記載の無接触モーション伝送装置で
ある。第１２の手段は、直動運動する物体に電力や情報
の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装
置において、１つの移動コア支持部材の２つの箇所に別
異の一回路を形成する情報伝送用二次巻線を巻回した２
つの情報伝送用の移動コアコアを固着し、それらの中空
部を挿通する固定側のそれぞれ２つの情報伝送用の一次
巻線を別異の一回路として支持形成し、前記移動コア支
持部材の直動に対応して二回路の情報伝送をする無接触
モーション伝送装置である。第１３の手段は、直動運動
する物体に電力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導
によって伝送を行う装置において、直動部分の電磁シー
ルド手段として、外部への電磁放射を防ぐために、電力
および情報伝送用の引出し線部を除いた他の部分は蛇腹
状、或はカーテン状の金属電磁遮蔽手段を施し、直動部
分の位置に関係無くシールドが達成できる様にした無接
触モーション伝送装置である。第１４の手段は、回転運
動あるいは直線運動する物体に電力や情報の供給を無接
触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置において、
伝送装置を用いて、無限回転体上、あるいは直動体上に
配置したサーボ、インバータをはじめとするモーション
制御機器あるいは発熱体、発光体、情報機器などの電気
負荷一般を、無接触で駆動制御するシステムを成す無接
触モーション伝送装置である。第１５の手段は、伝送装
置を用いて、無限回転体や直動移動体上に取り付けた検
出器の検出信号を無接触で固定部にフィードバックする
システムを形成する第１４の手段に記載の無接触モーシ
ョン伝送装置である。

【０００５】

【作用】本発明は、その構成によって、従来スリップリ
ングやケーブル配線を用いていた駆動系を無接点、無配
線で構成することができるため、悪環境にも強く、経年
特性劣化の無いモーション伝送システムが構成され、特
に直動用においては、多数のケーブルをケーブルベアに
収納し引張っていたシステムに対して、本発明の構成に
より高速駆動、ケーブルメンテナンスフリーが可能とな
り、しかも高速化を目的とする可動コイル型リニアモー
タ上において電気負荷の駆動やセンシングがケーブルレ
ス構成で可能となる点の意義は大きく、ケーブルダクト
部のスペース削減が可能となる。この様にして直動体へ
の無配線駆動が可能となるが、油圧や空圧を従来の様に
配管によって行っていてはその意義が半減するけれど
も、本発明は真空吸着や空圧アクチュエータ駆動用のコ
ンプレサ、あるいは油圧駆動用ポンプは直動体上に搭載
して配管を可動部から排除する。さらに本発明の伝送装
置を用いて、無限回転体上、あるいは直動体上に配置し
たサーボ、インバータを始めとするモーション制御機器
あるいは電気負荷一般（発熱体、発光体、情報機器な
ど）を配線も電極接触も用いずに駆動制御するシステム
を構成することができ、加えて本発明の伝送装置を用い
て、無限回転体や直動移動体上に取り付けた検出器の検
出信号を配線も電極接触も用いずに固定部にフィードバ
ックするシステムも作り上げられ、検出器やスイッチ類
の増加によって配線数が増大した従来装置のスペース低
減も可能となる。しかも、本発明による連れ回り構造の
伝送装置は、当該アクチュエータへの取り付け取り外し
が容易であるため、既存の機械にレトロフィットの形で
容易に無接触の伝送が構成されるのみならず、アクチュ
エータの種類、形式によらぬ汎用適応が可能となり、伝
送装置の点検、メンテナンス、入れ替えも容易となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説
明する。なお、各図面において、同一符号は同一もしく
は相当部材を表す。図１には、本発明の第１の実施例に
よる回転用伝送装置の構成を示す側断面図を表す。ここ
で、電力伝送用高周波ポットコア（固定側）１には電力
伝送用一次巻線２が施され、同じく電力伝送用二次巻線
３が施された電力伝送用高周波ポットコア（回転側）４
に狭い間隙を経て対向している。高周波ポットコア（固
定側）１は固定側フランジ５に接着固定されており、高
周波ポットコア（回転側）４は側面にネジ部（雄）６を
備えた調整フランジ７に固定される。固定側フランジ５
には、回転精度とポットコア間の同心度を確保するため
にベアリング８内周面が圧接される。更にはベアリング
８の外周部には、アダプタ９が圧接されるが、この内周
にはネジ部（雌）10が施されており、ネジ部（雄）６と
のネジ回転で高周波ポットコア（固定側）１と高周波ポ
ットコア（回転側）４間の間隙が調整できる様になって
いる。

【０００７】 一方、固定側フランジ５からは、電力伝
送用高周波ポットコア（固定側）１の中空部を経て、電
力伝送用高周波ポットコア（回転側）４に接触すること
なく、非磁性体中空シャフト軸11が伸び、その先に情報
伝送用固定側小形ポットコア12が固定支持される。情報
伝送用固定側小形ポットコア12に巻いた一次巻線13のリ
ード線は、シャフト軸11の中空部を通って下がり、本装
置の固定部端子 (不図示) に取り付けられる。固定側小
形ポットコア12と対向する情報伝送用回転側小形ポット
コア14には二次巻線15が巻かれ、回転側小形ポットコア
14は、回転側キャップ16の下面に取り付け固定される。
なお、情報伝送用二次巻線15および電力伝送用二次巻線
３のリード線は回転側キャップ16の取り出し穴17を通っ
て、回転体( 不図示) に接続される。

【０００８】 このように本実施例は、回転運動あるい
は直線運動する物体に電力や情報の供給を無接触で高周
波電磁誘導によって伝送を行う装置において、回転物体
への電力および情報伝送のために、１対の高周波用のポ
ットコア１と４及び12と14にそれぞれ巻線を施し、一方
のポットコア１及び13を固定側とし、他方のポットコア
４及び14を回転側として、その両者を微小な隙間を経て
対向させ、電力伝送は、固定側のポットコア１の一次巻
線２に高周波電流を流し回転側に電圧が誘起されること
によって行い、情報伝送は固定側のポットコアの一次巻
線13に情報信号を重畳した高周波電流を流し回転側に情
報信号電圧が誘起されることによって行い、固定側の高
周波用のポットコア１は円筒状の固定側フランジ５内周
面に接着固定されており、回転側の高周波ポットコア４
は外周面に雄のネジ部６を備えた円筒状の調整フランジ
７の内周面に固定され、固定側フランジ５の外周面には
ベアリング８内周面が圧接され、このベアリング８の外
周部にアダプタ９が圧接され、その上部内周面に雌のネ
ジ部10が施され、前記雄と前記雌のネジ部６，10のネジ
回転で固定側の高周波用ポットコア１と回転側の高周波
用ポットコア４間の間隙が調整され、回転自在に支承さ
れ碗状で底部を上にした回転側キャップ16の内周面に前
記アダプタ９が固着した無接触モーション伝送装置であ
る。

【０００９】 次に、図１の場合と同じ効果が得られる
別の形態［本発明の第２の実施例］の構成を示す側断面
図を、図２に示す。これは回転電動機と同様な構造であ
り、電力伝送用一次巻線18を施した電力伝送用ポットコ
ア19と、同じく電力伝送用二次巻線20を施した電力伝送
用ポットコア（回転側）21は、それぞれ電動機の固定子
あるいは可動子に相当する。ここで回転体に連れ回って
回る電力伝送用ポットコア（回転側）は位置精度、回転
同心度を保つためベアリング22,23 で保持される。また
情報伝送部は高周波ノイズシールド24により電力伝送部
から隔離して、情報伝送用小形ポットコア (固定側)12
および情報伝送用小形ポットコア (回転側)14 によって
構成される。ここで、回転する電力伝送用ポットコア二
次巻線20および情報伝送用小形ポットコア（回転側）14
に施した情報伝送用二次巻線15の配線は、お互いが発生
する高周波ノイズに対する磁気シールドのために独立し
たシャフト軸中空部28a,28b を経て、軸先端に取り出さ
れる。

【００１０】 図３は、図１と図２のいずれかを用い
た、電力伝送および情報伝送の構成を表す側断面図［本
発明の第３の実施例］である。ここで電力伝送は、電力
伝送用ポットコア (固定側)19 の一次巻線に外部インバ
ータ30a より高周波電流を流し、電力伝送用ポットコア
(回転側)20 の二次巻線に電圧が誘起されることにより
行われる。また、情報伝送は送るべき情報を磁気飽和を
防止すべく平均電流が零となる様に符号化して高周波変
調により、双方のポットコア巻線の間の高周波電磁誘導
により行う。ここで情報伝送が半二重通信(half-duplex
communication) の場合は図４(b)に示す様に１回路で
良いが［本発明の第４の実施例］、全二重通信(full-du
plexcommunication) の場合は図４(a) に示す様に同心
円状に２回路を持つか［本発明の第５の実施例］、同軸
上に２回路を設ける (不図示) かして対応する。ところ
で、この第３の実施例で説明した情報伝送は、他の全て
の本発明の各実施例においても、送るべき情報を平均電
流が零となる様に符号化した高周波変調により、半二重
通信手段あるいは全二重通信手段にて行う。

【００１１】 図５は、電力あるいは情報回転伝送の別
の構成を示す側断面図［本発明の第５の実施例］であ
る。すなわち、断面がコの字状の固定側に一次巻線34を
巻回し、そのコの字状の内周面を回転する円盤状の外周
側面に二次巻線32を巻装して回転シャフト27の中空部を
二次巻線32の引き出し線が通る。この様に回転体に連れ
回って動く円板状回転コア31の外周に二次巻線32を施
し、この円板状コアを狭い間隙を介して挟む形の固定側
コの字状コア33にも一次巻線34を施し、これら両者の一
次, 二次巻線34,32 の間での高周波電磁誘導によって、
電力あるいは情報伝送を行うことも可能である。

【００１２】 図６は、必要に応じて回転部への空気圧
や油圧など流体エネルギの連続供給を行うべく、回転体
流体カップリング35をポットコア19,21,25,26 と同軸上
に配置し、回転伝送装置にこれを内蔵一体化した本発明
の第６の実施例の側断面図である。ここで、固定部から
供給された流体は、流体シール36により漏れを生じるこ
と無く回転シャフト27が内包する流体通路37を通って回
転部へ供給される。図６は流体回路37が１回路である
が、特に油圧回路用として配管を複数系統にすることも
可能である。従って流体の逃がし回路として、逆方向に
流体を戻すことも同様に可能である。ここで、固定側か
ら回転側への流体の伝送は、回転カップリング35を経て
回転側に取り出された流体のフレキシブル配管 (配管
類)38 を介して行われる。

【００１３】 図７は、図１あるいは図２、図３にいず
れかの形で構成した回転用伝送装置と、回転アクチュエ
ータとの組合せの状況を示す構成図である。図７(a),
(b) ［側面図, 矢視方向からの平面図］に表す回転用伝
送装置41と回転アクチュエータ43の機械的な結合は、回
転アクチュエータ43駆動部の結合板42a からガイドピン
39を立て、これを収容するに充分なガイド長穴40を回転
伝送装置41側に結合板42b を備える［本発明の第７の実
施例］。

【００１４】 あるいは逆に、図７(c),(d) ［側面図,
矢視方向からの平面図］に示す回転アクチュエータ43側
の結合板42a にガイド長穴40を備え、回転用伝送装置41
の回転部に設けた結合板42b にガイドピン39を取り付け
ることことによりルースな連れ回り嵌合を行う［本発明
の第８の実施例］。先述の電力および情報伝送の巻線リ
ード3,20,15,27や配管類38は、回転アクチュエータの中
空部43a を通って回転体アクチュエータ43に接続され
る。ガイドピン39とガイド長穴40の嵌合の遊びは、加
工、組み付け精度誤差を吸収する程度に抑えれば良いの
で、回転用伝送装置41は回転アクチュエータ43に連れ回
って回転するが、リード3,20,15,27や配管類38はよじれ
たり切れたりすることなく所期の目的が達成される。

【００１５】 図８は、本発明の第９の実施例［図８
(a) ］と本発明の第１０の実施例［図８(b) ］とによる
直動用伝送装置の構成を示す斜視図である。直動物体へ
の電力および情報伝送は、先述の従来例２の内容に基
き、これに改良を加えて構成される。直動方向に引き延
ばした一次巻線（固定側）44に、二次巻線（可動側）45
を施した中空矩形状コア46［図８(a) ］あるいは円形
（トロイダル）状コア47［図８(b) ］を通す。中空矩形
状コア46あるいは円形状コア47は直動軸受け (不図
示)、あるいはスライダ48a の可動部49に取り付けられ
ており、一次巻線（導体・固定側）44に接触することな
く直動できる様になっている。ここで、一次巻線（固定
側）44は両端を除いて支持点が無いため、特に直動亘長
の長い場合は、中央部において自重による垂れを生じ易
く、中空矩形状コア46あるいは円形状コア47に接触する
可能性がある。

【００１６】 これに対しては図９［(a) 中央部を切り
欠いた側断面図,(b)は横断面図・但し巻線用導体51の本
数は不一致］の本発明の第１１の実施例に示す様に、金
属管50の中にお互いに電気絶縁された巻線用導体51を必
要本数挿入することによって金属管50を支持物、保護物
とするとともに巻線の一部とすることとした。図９にお
いて、図示表現上導体数は直動方向断面図では３本、直
動方向垂直断面図では７本で示しているが、この数に限
られるものではない。これらの本数は中空矩形状コア46
［図８(a) ］あるいは円形（トロイダル）状コア47［図
８(b)］が磁気飽和を生じない範囲のアンペアターン(am
pere-turn) から決められる。また、金属管50は、その
本数の導体および自重量を支えるに充分な強度が必要で
ある。電力伝送は、以上の様な構成のもと、一次巻線
（固定側）44［図８(a),(b) ］をインバータ52によって
高周波電流で励磁し、その電磁誘導で二次巻線（可動
側）45［図８(a),(b) ］に発生する高周波電圧をリード
線経由で直動物体に加えることによって行われる。

【００１７】 情報伝送は、図10［本発明の第１２の実
施例］に示す様に電力伝送と同様の形態で行われるが、
指示部48b に指示された情報伝送用一次巻線 (固定側)5
3 は電力伝送伝送用一次巻線( 固定側)44 と並行に、然
もこれから充分に離隔するか、適切な磁気シールド板54
a,磁気シールド板54b を隔てて設置する。尤も、情報伝
送の高周波周波数は電力伝送のそれよりも遙に高い。回
転型と同様に送るべき情報は平均電流が零となる様にコ
ード化して高周波変調により、情報伝送用一次巻線 (固
定側)53a,53bと移動コア55に施した情報伝送用二次巻線
(移動側)56 との間の高周波電磁誘導が生じる様に行
う。

【００１８】 ここで通信が半二重通信の場合は図10に
示す構成でよいが、全二重通信を行う場合は、図11の本
発明の第１３の実施例の平面図に示す様に、平行に２回
路（ａ回路およびｂ回路）を持つことによって独立伝送
を行う。ここで情報伝送用一次巻線53a,移動コア55a,情
報伝送用二次巻線56a は、ａ回路に対応する図10の要素
であり、情報伝送用一次巻線53b,移動コア55b,情報伝送
用二次巻線56b は、ｂ回路に対する図10の要素である。

【００１９】 図12は、図８の電力伝送部と、図10ある
いは図11の情報伝送部を組合せて構成した直動伝送装置
を、直動アクチュエータと結合した一部の状況を示す正
面図と側面図［図12(a) ・(b) が本発明の第１４の実施
例、図12(c) ・(d) が本発明の第１５の実施例］であ
る。両者の機械的な結合は、アクチュエータ駆動部60か
らアーム57を出し、ガイドピン58a を立て、これを収容
するに充分なガイド長穴59a あるいは59b を直動用伝送
装置61側に備える、あるいは逆に直動アクチュエータ駆
動部60からアーム57側にガイド長穴59b を備え、直動用
伝送装置61側からガイドピン58b を挿入することにより
ルースな連れ回り嵌合を行う。先述の電力および情報伝
送の巻線リードは、アーム57に沿って直動用伝送装置61
側に接続される。ガイドピン58a あるいは58b とガイド
穴59a あるいは59b の嵌合の遊びは、加工組み付け精度
誤差を吸収する程度に抑えれば良いので、直動用伝送装
置61はアクチュエータ駆動部60に連れ回って直動する
が、リード線はよじれたり切れたりすることはない。こ
の様な構成は、機械的ルースカップリングの仕様を合わ
せれば良く、取り付ける直動用伝送装置61の種類にはよ
らない。例えば、直動アクチュエータ駆動部60としては
回転モータ駆動のボールネジでも、ラックピニオン駆
動、あるいはリニアモータ、ベルト駆動でも良い。

【００２０】 図13には、装置から発生する電磁ノイズ
の外部への漏れが懸念される直動伝送装置装置に対する
電磁シールド法を示す平面図［本発明の第１６の実施
例］である。一次巻線（導体）の内、例えば図８に表す
二次巻線（可動側）45を施した高周波コアである中空状
コア46或は円形状( トロイダル) コア47で覆われない部
分から外部への電磁放射を防ぐために、機械嵌合部およ
び電力、情報伝送用の引出し線部を除いた部分に蛇腹状
或はカーテン状の金属電磁遮蔽63を直動伝送装置62に施
し、直動体［直動アクチュエータ61, 直動アクチュエー
タ駆動部60］の位置に関係無くシールドができる様にし
た構成である。

【００２１】 さらに、本発明の第１７の実施例（不図
示）として、回転運動あるいは直線運動する物体に電力
や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を
行う装置において、前記伝送装置を用いて、無限回転体
上、あるいは直動体上に配置したサーボ、インバータを
はじめとするモーション制御機器あるいは電気負荷一般
（発熱体、発光体、情報機器など）を、無接触で駆動制
御するシステムを成す無接触モーション伝送装置ができ
る。

【００２２】 さらにまた、本発明の第１８の実施例
（不図示）として、前記伝送装置を用いて、無限回転体
や直動移動体上に取り付けた検出器の検出信号を無接触
で固定部にフィードバックするシステムを形成する無接
触モーション伝送装置も構成される。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来にない、次に列挙する幾多の技術的に卓越した特段の
効果を奏することができる。 １） 回転運動あるいは直線運動する物体に電力や情報
の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装
置において、先の回路構成に基づき本発明は、情報伝送
は送るべき情報を磁気飽和を防止すべく平均電流が零と
なる様にコードし、しかも電力伝送からの誘導妨害を避
けるように電力伝送周波数より遙に高い周波数の高周波
変調により行うことから、情報伝送の信頼性が一層向上
した無接触モーション伝送装置がれ得られる。 ２） 本発明の構成によって、従来スリップリングやケ
ーブル配線を用いていた駆動系を無接点、無配線で構成
することができるため、悪環境にも強く、経年特性劣化
の無いモーション伝送システムが構成され得る。特に、
直動用においては、多数のケーブルをケーブルベアに収
納し引張っていたシステムに対して、本発明の構成によ
り高速駆動、ケーブルメンテナンスフリーが可能とな
る。さらに、高速化を目的とする可動コイル型リニアモ
ータ上において電気負荷の駆動やセンシングがケーブル
レス構成で可能となる点の意義は大きい。また、ケーブ
ルダクト部のスペース削減が可能となることも特記すべ
き点である。この様にして、直動体への無配線駆動が可
能となるが、油圧や空圧を従来の様に配管によって行っ
ていてはその意義が半減する。これに対しては、本発明
に示す様に、真空吸着や空圧アクチュエータ駆動用のコ
ンプレサ、あるいは油圧駆動用ポンプは直動体上に搭載
することを可能にしている。 ３） 本発明の伝送装置を用いて、無限回転体上、ある
いは直動体上に配置したサーボインバータを始めとする
モーション制御機器あるいは電気負荷一般（発熱体、発
光体、情報機器など）を、配線も電極接触も用いずに駆
動制御するシステムを構成することができる。加えて、
本発明の伝送装置を用いて、無限回転体や直動移動体上
に取り付けた検出器の検出信号を配線も電極接触も用い
ずに固定部にフィードバックするシステムも作り上げら
れ、検出器やスイッチ類の増加によって配線数が増大し
た従来装置のスペース低減も可能となる。 ４） 本発明による連れ回り構造の伝送装置は、当該ア
クチュエータへの取り付け取り外しが容易であるため、
既存の機械にレトロフィットの形で容易に無接触の伝送
が構成されるのみならず、アクチュエータの種類、形式
によらぬ汎用適応が可能となる。加えて、伝送装置の点
検、メンテナンス、入れ替えも容易となり、実用性が更
に高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による回転用伝送装置の
構成を示す側断面図

【図２】図１の場合と同じ効果が得られる別の形態［本
発明の第２の実施例］の構成を示す側断面図

【図３】図１と図２のいずれかを用いた電力伝送および
情報伝送の構成を表す側断面図［本発明の第３の実施
例］

【図４】情報伝送の形態を表す側断面図を示し (a) は全二重通信の場合の同心円状に２回路を持つ回路
構成図［本発明の第５の実施例］ (b) は情報伝送が半二重通信の場合の１回路で行う回路
構成図［本発明の第４の実施例］

【図５】電力あるいは情報回転伝送の別の構成を示す側
断面図［本発明の第５の実施例］

【図６】回転部への空気圧や油圧など流体エネルギの連
続供給を行う回転体流体カップリングをポットコアと同
軸上に配置し、回転伝送装置にこれを内蔵一体化した本
発明の第６の実施例の側断面図

【図７】図１あるいは図２、図３にいずれかの形で構成
した回転用伝送装置と、回転アクチュエータとの組合せ
の状況を示す構成図を示し (a) はガイドピンが回転アクチュエータ側に長穴が回転
用伝送装置側に設けたときの側断面図 (b) は(a) の矢視方向平面図 (c) はガイドピンが回転用伝送装置側に長穴が回転アク
チュエータ側に設けたときの側断面図 (d) は(c) の矢視方向平面図

【図８】直動用伝送装置の構成を示す斜視図を表し (a) は可動部に中空矩形状コアを適用した本発明の第９
の実施例の外観図 (b) は可動部に円形状（トロイダル）コアを適用した本
発明の第１０の実施例の外観図

【図９】巻線用導体とそれを囲繞する金属管の構成図
［本発明の第１１の実施例］を示し (a) は金属管の中央部を切り欠いた側断面図 (b) は金属管の横断面図

【図１０】電力伝送用巻線から情報伝送用巻線を磁気遮
蔽する構成を示す斜視図［本発明の第１２の実施例］

【図１１】通信が全二重通信を行う場合における本発明
の第１３の実施例の平面図

【図１２】図８の電力伝送部と図10あるいは図11の情報
伝送部を組合せて構成した直動伝送装置を直動アクチュ
エータと結合した一部の状況を示し (a) は本発明の第１４の実施例における正面図 (b) はその側面図 (c) は本発明の第１５の実施例における正面図 (d) はその側面図

【図１３】装置から発生する電磁ノイズの外部への漏れ
が懸念される直動伝送装置装置に対する電磁シールド法
を示す平面図［本発明の第１６の実施例］

【図１４】従来例の構成を表す図を示し (a) は従来例２の平面図 (b) は従来例３の側断面図

【符号の説明】

１,19 電力伝送用ポットコア（固定側） ２,18 電力伝送用一次巻線 ３,20 電力伝送用二次巻線 ４,21 電力伝送用ポットコア（回転側） ５ 固定側フランジ ６ ネジ部（雄） ７ 調整フランジ ８,22,23,76 ベアリング ９ アダプタ 10 ネジ部 (雌) 11 シャフト軸（固定側） 12,26a,26a1,26a2 情報伝送用小形ポットコア（固定
側） 13,53,53a,53b 情報伝送用一次巻線 14,25a,25a1,25a2 情報伝送用小形ポットコア（回転
側） 15,56,56a,56b 情報伝送用二次巻線 16 回転側キャップ 17 取り出し穴 24 高周波ノイズシールド 27 シャフト（回転側） 28a シャフト軸中空部 28b シャフト軸中空部 29a,29b 回転体への電力取り出し 30a 外部インバータ 30B 入力情報コード 30c 出力情報コード 30d 高周波変調器 31 円板状回転コア（回転側） 32,45 二次巻線（回転側） 33 コの字状コア（固定側） 34,44 一次巻線（固定側） 35 回転体流体カップリング 36 流体シール 37 流体通路 38 流体用フレキシブル管 39 ガイドピン 40 長穴 41 回転用伝送装置 42a,42b 結合板 43 回転アクチュエータ 43a 中空部 46 中空矩形状コア 47 円形状( トロイダル) コア 48a スライダ 48b 支持部 49 可動部 50 金属管 51 巻線用導体 52 インバータ 54a 磁気シールド板 54b 磁気シールド板 55,55a,55b 移動コア 57 アーム 58a,58b ガイドピン 59a,59b ガイド長穴 60 直動アクチュエータ駆動部 61 直動アクチュエータ 62 直動用伝送装置 63 金属電磁遮蔽手段 70 モータ 71a 直動アクチュエータ［ボールネジ (雄) ］ 71b 直動アクチュエータ［ボールネジ (雌) ］ 72 直動伝送装置一次巻線 73 可動高周波コア 74 回転アクチュエータ (固定子) 75 回転アクチュエータ (回転子) 76a 電力伝送用高周波コア（固定側） 76b 電力伝送用高周波コア（回転側） 77a 情報伝送用高周波コア（固定側） 77b 情報伝送用高周波コア（回転側） 78 可動高周波コア支持部材 79 回転伝送装置

フロントページの続き (72)発明者 平賀 義二 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 青山 義雄 愛知県名古屋市昭和区吹上町１丁目65番地 ２

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転運動あるいは直線運動する物体に電
   力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送
   を行う装置において、 情報伝送は送るべき情報を平均電流が零となる様にコー
   ドして高周波変調により行うことを特徴とする無接触モ
   ーション伝送装置。
2. 【請求項２】 回転運動あるいは直線運動する物体に電
   力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝送
   を行う装置において、 回転物体への電力および情報伝送のために、１対の高周
   波用のポットコアにそれぞれ巻線を施し、一方のポット
   コアを固定側とし、他方のポットコアを回転側として、
   その両者を微小な隙間を経て対向させ、電力伝送は、固
   定側のポットコアの巻線に高周波電流を流し回転側に電
   圧が誘起されることによって行い、情報伝送は固定側の
   ポットコアの巻線に情報信号を重畳した高周波電流を流
   し回転側に情報信号電圧が誘起されることによって行
   い、固定側の高周波用のポットコアは円筒状の固定側フ
   ランジ内周面に接着固定されており、回転側の高周波ポ
   ットコアは外周面に雄のネジ部を備えた円筒状の調整フ
   ランジの内周面に固定され、固定側フランジの外周面に
   はベアリング内周面が圧接され、このベアリングの外周
   部にアダプタが圧接され、その上部内周面に雌のネジ部
   が施され、前記雄と前記雌のネジ部のネジ回転で固定側
   の高周波用ポットコアと回転側の高周波用ポットコア間
   の間隙が調整され、回転自在に支承され碗状で底部を上
   にした回転側キャップの内周面に前記アダプタが固着し
   たことを特徴とする無接触モーション伝送装置。
3. 【請求項３】 固定側フランジから固定側の電力伝送用
   ポットコアの中空部を経て、非磁性体中空シャフト軸が
   伸び、その先に固定側の情報伝送用小形ポットコアが固
   定支持され、この固定側の情報伝送用小形ポットコアに
   巻回した一次巻線のリード線は、シャフト軸の中空部を
   通り外部に接続されることを特徴とする請求項２記載の
   無接触モーション伝送装置。
4. 【請求項４】 回転運動する物体に電力や情報の供給を
   無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置におい
   て、 回転自在に支承された１つのシャフトの一方の箇所に電
   力伝送用のポットコアを他方の箇所に情報伝送用の小形
   ポットコアをそれぞれ固着し、それらに僅かの空隙を介
   してそれぞれ固定側の電力伝送用のポットコアと固定側
   の情報伝送用の小形ポットコアを対向配設し、電力伝送
   用のポットコアの部分と情報伝送用の小形ポットコアの
   部分を高周波ノイズシールドで隔離すると共に、回転側
   の電力伝送用のポットコアと情報伝送用の小形ポットコ
   アにそれぞれ巻回された巻線のリード線を前記シャフト
   の磁気遮蔽された別異のシャフト軸中空部を経て外部へ
   取り出すことを特徴とする無接触モーション伝送装置。
5. 【請求項５】 回転運動する物体に電力や情報の供給を
   無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置におい
   て、 前記１つのシャフトの１つの箇所に別異の二回路を形成
   する巻線を巻回した情報伝送用の小形ポットコアを固着
   し、それらに僅かの空隙を介してそれぞれ固定側の情報
   伝送用の小形ポットコアに別異の二回路を形成する巻線
   を巻回して対向配設し、回転側の電力伝送用のポットコ
   アと情報伝送用の小形ポットコアにそれぞれ巻回された
   巻線のリード線を前記シャフトの磁気遮蔽された別異の
   シャフト軸中空部を経て外部へ取り出すことを特徴とす
   る無接触モーション伝送装置。
6. 【請求項６】 回転運動する物体に電力や情報の供給を
   無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置におい
   て、 前記１つのシャフトの２つの箇所に別異の一回路を形成
   する巻線を巻回した２つの情報伝送用の小形ポットコア
   を固着し、それらに僅かの空隙を介してそれぞれ固定側
   の２つの情報伝送用の小形ポットコアに別異の一回路を
   形成する巻線を巻回して対向配設し、回転側の電力伝送
   用のポットコアと情報伝送用の小形ポットコアにそれぞ
   れ巻回された巻線のリード線を前記シャフトの磁気遮蔽
   された別異のシャフト軸中空部を経て外部へ取り出すこ
   とを特徴とする無接触モーション伝送装置。
7. 【請求項７】 回転運動する物体に電力や情報の供給を
   無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置におい
   て、 回転対応の手段として、円板状回転コアの外側周面に巻
   線を施し、この円板状コアを狭い間隙を介して挟む形の
   コの字状コアの前記外側周面に対向する側面に巻線を施
   し、これら両者の巻線の間での高周波電磁誘導によって
   電力あるいは情報伝送を行うことを特徴とする無接触モ
   ーション伝送装置。
8. 【請求項８】 回転運動する物体に電力や情報の供給を
   無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置におい
   て、 前記シャフトの一端部に軸に対し外部からの流体通路へ
   通ずる直角方向から穿孔し、その穿孔部分を前記流体通
   路と共に流体シールで覆った回転体流体カップリングを
   前記ポットコアコアと同心状に配置形成し、前記１つの
   シャフトに内蔵一体化する前記流体通路から流体フレキ
   シブル管を経て外部に至る流体の通路を形成したことを
   特徴とする無接触モーション伝送装置。
9. 【請求項９】 回転物体や直動物体への電力・情報伝送
   における当該伝送装置と回転あるいは直動アクチュエー
   タとの相互間の動きの結合手段として、 回転アクチュエータ駆動部と伝送装置回転部との相対向
   する２つの面のいずれか一方にガイドピンを立て、これ
   を収容するに充分なガイド穴を他方に備え、あるいは直
   動アクチュエータ駆動部と伝送装置との相対向する２つ
   の面のいずれか一方にガイドピンを立て、これを収容す
   るに充分なガイド穴を他方に設け、ルースな連れ回り嵌
   合を行うことを特徴とする無接触モーション伝送装置。
10. 【請求項１０】 直線運動する物体に電力や情報の供給
    を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置にお
    いて、 直動方向に引き延ばした一次巻線に、可動部の二次巻線
    を施した中空矩形状あるいはトロイダルをなす円形状コ
    アを挿通させ、前記一次巻線を金属管内に絶縁して収納
    したことを特徴とする無接触モーション伝送装置。
11. 【請求項１１】 電力伝送用の部分と情報伝送用部分と
    の間に１枚以上の磁気シールド板を直動する亘長全域に
    衝立させたことを特徴とする請求項１０記載の無接触モ
    ーション伝送装置。
12. 【請求項１２】 直動運動する物体に電力や情報の供給
    を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置にお
    いて、 前記１つの移動コア支持部材の２つの箇所に別異の一回
    路を形成する情報伝送用二次巻線を巻回した２つの情報
    伝送用の移動コアコアを固着し、それらの中空部を挿通
    する固定側のそれぞれ２つの情報伝送用の一次巻線を別
    異の一回路として支持形成し、前記移動コア支持部材の
    直動に対応して二回路の情報伝送をすることを特徴とす
    る無接触モーション伝送装置。
13. 【請求項１３】 直動運動する物体に電力や情報の供給
    を無接触で高周波電磁誘導によって伝送を行う装置にお
    いて、 直動部分の電磁シールド手段として、外部への電磁放射
    を防ぐために、電力および情報伝送用の引出し線部を除
    いた他の部分は蛇腹状、或はカーテン状の金属電磁遮蔽
    手段を施し、直動部分の位置に関係無くシールドが達成
    できる様にしたことことを特徴とする無接触モーション
    伝送装置。
14. 【請求項１４】 回転運動あるいは直線運動する物体に
    電力や情報の供給を無接触で高周波電磁誘導によって伝
    送を行う装置において、 前記伝送装置を用いて、無限回転体上、あるいは直動体
    上に配置したサーボ、インバータをはじめとするモーシ
    ョン制御機器あるいは発熱体、発光体、情報機器などの
    電気負荷一般を、無接触で駆動制御するシステムを成す
    ことことを特徴とする無接触モーション伝送装置。
15. 【請求項１５】 前記伝送装置を用いて、無限回転体や
    直動移動体上に取り付けた検出器の検出信号を無接触で
    固定部にフィードバックするシステムを形成することを
    特徴とする請求項１４記載の無接触モーション伝送装
    置。