非接触供电装置制造方法
【专利摘要】本发明的非接触供电装置具备：非接触供电用元件，设于固定部；高频电源电路，向非接触供电用元件供给高频电力；非接触受电用元件，设于可动部，与非接触供电用元件隔有距离地相向而以非接触方式接受高频电力；及受电电路，对非接触受电用元件所接受的高频电力进行转换而向可动部上的电气负载进行供电，非接触受电用元件具有将由电气负载产生的热量以高辐射率进行辐射的热辐射层或热辐射面，非接触供电用元件具有将热量以高吸收率进行吸收的热吸收层或热吸收面，将由电气负载产生的热量的一部分从非接触受电用元件向非接触供电用元件传递，在固定部侧散发。由此，能够改善可动部的冷却特性，使可动部小型轻量化。
【专利说明】非接触供电装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及以非接触方式向可动部上的电气负载进行供电的非接触供电装置，更详细而言涉及与以往相比改善了可动部的冷却特性的非接触供电装置。
【背景技术】
[0002]作为对安装有多个元件的基板进行生产的基板用作业设备，有焊料印刷机、元件安装机、回流焊机、基板检查机等，将它们通过基板搬运装置连接而构筑基板生产线的情况较多。这些基板用作业设备大多具备在基板上移动而进行预定的作业的可动部，作为对可动部进行驱动的一单元，可以使用线性电动机装置。线性电动机装置通常具备:沿移动方向将多个磁铁的N极及S极交替地排列设置的轨道部件；及构成为包含具有铁心及线圈的电枢的可动部。为了向可动部上的电气负载进行供电，以往使用了可变形的供电用线缆。而且，近年来，为了消除供电用线缆所引起的搬货重量的增加、金属疲劳所引起的断线的风险等弊端，也提出了非接触供电装置的适用方案。
[0003]在此，搭载于可动部的电气负载存在如下的结构。例如，在元件安装机的作为可动部的安装头上搭载有使吸附选取元件的吸嘴产生负压的气泵、使吸嘴转动及升降的驱动马达及它们的控制部等。而且，在基板检查机的作为可动部的检查头上搭载有对基板上的配线图案、元件的安装状态进行拍摄的相机、其数据传送部及控制部等。而且，线性电动机装置的电枢也是电气负载的一种。为了使由可动部上的电气负载产生的热量散发而抑制温度上升，有时设有散热片等，这种非接触供电装置的冷却结构的技术例在专利文献I及专利文献2中公开。
[0004]专利文献I的权利要求2公开的非接触供电装置具备受电部的受电线圈部、与该受电线圈部进行电磁结合的供电部的供电线圈部及设于供电部而将受电部的周围覆盖的收容部,而且,收容部由导热率高的材质构成,且在外周具备散热部。由此,记载了如下内容:能够避免人触碰到供电线圈部，而且，通过来自收容部的散热能够使供电线圈部的温度降低。
[0005]而且，专利文献2公开的平面显示器的非接触供电装置使供电器与平面显示器侧的受电器正对，通过电磁感应作用进行供电，而且，将吸热部件设于供电器，在供电时与受电器发生接触而吸收热量。由此，记载了如下内容:在受电器内不包含大的散热部件，即使薄型化也能得到良好的散热效果。
[0006]专利文献1:日本特开2011-155808号公报
[0007]专利文献2:日本特开2006-280163号公报
【发明内容】
[0008]然而，非接触供电装置并不局限于基板用作业设备的用途，大多作为向可动部的电气负载进行供电的单元而使用。此时，当为了使由电气负载产生的热量散发而增大可动部或设置散热片等来增加散热面积时，可动部的重量增加。由此，产生为了对可动部进行驱动而需要大的驱动力的问题点、可动部的移动速度受到限制的问题点。
[0009]针对这些问题点，专利文献I的技术是对固定的供电部的供电线圈部进行冷却的技术，无法适用于可动部的冷却。
[0010]另外，专利文献2的技术中，即使并未电接触，通过使受电器与供电器接触的导热也能改善受电器侧的冷却特性。该技术以在供电中受电器与供电器不会相对移动而确保接触状态的情况为前提。因此，如由线性电动机装置驱动的基板用作业设备那样，对于处于移动的可动部，无法适用于在确保间距的同时进行供电的结构。
[0011]本发明鉴于上述【背景技术】的问题点而作出，课题在于提供一种非接触供电装置，利用用于向可动部上的电气负载进行供电的非接触供电用元件及非接触受电用元件来改善可动部的冷却特性，与以往相比能够使可动部小型轻量化。
[0012]解决上述课题的第一方案的非接触供电装置的发明具备:非接触供电用元件，设于固定部；高频电源电路，向上述非接触供电用元件供给高频电力；非接触受电用元件，设置在能够移动地架装于上述固定部的可动部，与上述非接触供电用元件隔有距离地相向而以非接触方式接受高频电力；及受电电路，对上述非接触受电用元件所接受的高频电力进行转换而向上述可动部上的电气负载进行供电，上述非接触受电用元件在与上述非接触供电用元件隔有距离地相向的表面上具有将由上述电气负载产生而传导的热量以高辐射率进行辐射的热辐射层或热辐射面，上述非接触供电用元件在与上述非接触受电用元件隔有距离地相向的表面上，具有将热量以高吸收率进行吸收的热吸收层或热吸收面，将由上述电气负载产生一部分热量从上述非接触受电用元件向上述非接触供电用元件传递，而在上述固定部侧进行散热。
[0013]第二方案的发明以第一方案为基础，上述热辐射层或上述热辐射面是包含将热量转换成远红外线进行辐射的功能材料而形成的片材或涂膜、或者是热辐射率高的黑色涂装面、镀敷面或加工处理面。
[0014]第三方案的发明以第一或第二方案为基础，上述热吸收层或上述热吸收面的结构与上述热辐射层或上述热辐射面的结构相同。
[0015]第四方案的发明以第一至第三方案中任一方案为基础，上述非接触供电用元件及上述非接触受电用元件分别是电极板。
[0016]第五方案的发明以第一至第四方案中任一方案为基础，上述热辐射层及上述热吸收层中的至少一方兼作为对上述非接触受电用元件与上述非接触供电用元件之间的电绝缘进行加强的绝缘层。
[0017]第六方案的发明以第一至第五方案中任一方案为基础，上述非接触供电装置还具备导热部件，该导热部件促进热量从上述电气负载向上述非接触受电用元件的传导。
[0018]第七方案的发明以第一至第六方案中任一方案为基础，上述可动部由线性电动机机构而保持上述非接触供电用电极板与上述非接触受电用电极板的间距且被驱动。
[0019]第八方案的发明以第七方案为基础，上述可动部装备于向基板安装元件的元件安装机，且具备进行元件安装动作的安装头。
[0020]发明效果
[0021]在第一方案的非接触供电装置的发明中，非接触受电用元件具有将热量以高的辐射率进行辐射的热辐射层或热辐射面，非接触供电用元件具有将热量以高的吸收率进行吸收的热吸收层或热吸收面，将由电气负载产生的热量的一部分从非接触受电用元件向非接触供电用元件通过辐射进行传递，在固定部侧散发。因此，能削减由可动部散发的热量而改善冷却特性，与以往相比能够减少可动部的散热表面积，能够实现小型轻量化。
[0022]在第二方案的发明中，将可动部侧的非接触受电用元件的表面设为热辐射率高的结构。因此，能够增加由可动部产生的全部热量中向固定部传递的那部分热量的比率，可动部的小型轻量化的效果显著。
[0023]在第三方案的发明中，固定部侧的非接触供电用元件中的热吸收层或热吸收面设为与可动部侧的非接触受电用元件的热辐射层或热辐射面相同的结构。通常，热辐射率高的表面具有热吸收率也高的特性。因此，通过在固定部侧及可动部侧采用相同结构来改善热辐射率及热吸收率这双方，能够大幅增加热量从可动部向固定部传递的比率，可动部的小型轻量化的效果更加显著。而且，能够以相同的方法制造固定部侧的非接触供电用元件及可动部侧的非接触受电用元件，因此能够减少制造成本。
[0024]在第四方案的发明中，非接触供电用元件及非接触受电用元件分别为电极板。在静电结合方式的非接触供电装置中，通常扩大隔有距离地相向的电极板的电极面积来确保供电电力。因此，与电磁结合方式等其他方式的非接触供电装置相比，容易确保有助于从可动部向固定部的热传递的相向面积。而且，从可动部向固定部传递的热量的比率也增加，可动部的小型轻量化的效果显著。
[0025]在第五方案的发明中，热辐射层及热吸收层中的至少一方兼作为绝缘层。由此，非接触受电用元件与非接触供电用元件之间的电绝缘被加强，绝缘性能提高。
[0026]在第六方案的发明中，还具备促进热量从电气负载向非接触受电用元件的传导的导热部件。若立足于导热的观点，则电气负载与非接触受电用元件之间优选不夹设其他部件而直接结合，但是存在电绝缘的必要性及结构上的制约等。因此，通过使用促进热量从电气负载向非接触受电用元件的传导的导热部件、例如密接性良好的导热片，能够使传导热量增加。由此，能够增加热量从可动部向固定部传递的比率，可动部的小型轻量化的效果显著。
[0027]在第七方案的发明中，可动部通过线性电动机机构来保持非接触供电用元件与非接触受电用元件的间距并被驱动。本发明的非接触供电装置能够适用于向由线性电动机机构驱动的可动部进行供电的用途，能够使可动部小型轻量化。
[0028]在第八方案的发明中，可动部装备于向基板安装元件的元件安装机，且具备进行元件安装动作的安装头。本发明的非接触供电装置能够使可装备于元件安装机且具有安装头的可动部小型轻量化。由此，用于驱动安装头的驱动力能够比以往减小，而且安装头的移动速度能够比以往增大，能够提高元件安装效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是表示能够适用本发明的非接触供电装置的元件安装机的整体结构的立体图。
[0030]图2是概念性地说明实施方式的非接触供电装置的图。
[0031]图3是概念性地说明现有技术的非接触供电装置的图。
【具体实施方式】
[0032]首先，参照图1，说明能够适用本发明的非接触供电装置的元件安装机10。图1是表示能够适用本发明的非接触供电装置I的元件安装机10的整体结构的立体图。元件安装机10是在基板上安装多个元件的装置，将两组同一结构的元件安装单元大致左右对称地配置而构成。在此，以将图1的右近前侧的罩拆卸的状态的元件安装单元为例进行说明。另外，将从图中的左内侧朝向右近前侧的元件安装机10的宽度方向设为X轴方向，并将元件安装机10的长度方向设为Y轴方向。
[0033]元件安装机10将基板搬运装置110、元件供给装置120、两个元件移载装置130、140等组装于基台190而构成。基板搬运装置110以沿X轴方向横穿元件安装机10的长度方向的中央附近的方式配置。基板搬运装置110具有未图示的搬运输送机，将基板沿着X轴方向进行搬运。而且，基板搬运装置110具有未图示的夹紧装置，将基板固定及保持在预定的安装作业位置。元件供给装置120设置在元件安装机10的长度方向的前部(图1的左前侧)。元件供给装置120具有多个盒式供料器121，从安设于各供料器121的载带向两个元件移载装置130、140连续地供给元件。
[0034]两个元件移载装置130、140是能够在X轴方向及Y轴方向上移动的所谓XY机器人类型的装置。两个元件移载装置130、140彼此相向地配置在元件安装机10的长度方向的前侧及后侧。各元件移载装置130、140具有Y轴方向的移动用的线性电动机机构150。
[0035]线性电动机机构150由两个元件移载装置130、140共用的轨道部件151及辅助轨道155、两个元件移载装置130、140各自的可动部3构成。轨道部件151隔着可动部3而平行配置在两侧，在成为移动方向的Y轴方向上延伸。在轨道部件151的相向的内侧侧面上沿着Y轴方向排列设置有多个磁铁152。可动部3能够移动地架装于轨道部件151。
[0036]可动部3由可动主体部160、X轴轨道161及安装头170等构成。可动主体部160在Y轴方向上延伸，在其两侧面上与轨道部件151的磁铁152相向地配置有产生推进力的电枢。X轴轨道161从可动主体部160在X轴方向上延伸。X轴轨道161的一端162与可动主体部160结合，另一端163能够移动地架装于辅助轨道155，从而X轴轨道161在Y轴方向上移动。元件安装头170架装于X轴轨道161，在X轴方向上移动。在元件安装头170的下端设有未图示的吸嘴。吸嘴利用负压而从元件供给装置120吸附选取元件，并向安装作业位置的基板进行安装。设于X轴轨道161上的未图示的滚珠丝杠进给机构具有驱动滚珠丝杠旋转的X轴马达，在X轴方向上驱动安装头170。
[0037]元件安装机10还具备用于与操作员交换信息的显示设定装置180及对基板、元件进行拍摄的未图示的相机等。
[0038]接下来，详细叙述本发明的实施方式的非接触供电装置I。图2是概念性地说明实施方式的非接触供电装置I的图。非接触供电装置I是从前述的元件安装机10的基台190侧的固定部2以静电结合方式向线性电动机机构150的可动部3进行非接触供电的装置。非接触供电装置I由非接触供电用元件4、高频电源电路5、非接触受电用元件6及受电电路7等构成。另外，在图2中，虚线箭头El?E4表示电力的流动，空心箭头Hl?H3表示热量的流动。
[0039]两个非接触供电用元件4是设于固定部2的供电用电极板，由金属材料形成。高频电源电路5配置于固定部2，输出高频电力。高频电源电路5的两个输出端子通过电源线51，一方与第一非接触供电用元件4连接，另一方与第二非接触供电用元件4连接。高频电源电路5的输出频率可以例示10kHz?MHz频带，可以例示正弦波或矩形波等作为输出电压波形。
[0040]两个非接触受电用元件6是设于可动部3的受电用电极板，由金属材料形成。非接触受电用元件6和非接触供电用元件4具有些许的间距d而相向，电气性地构成两组平行板电容器。可动部3即使由线性电动机机构150驱动，间距d也大致保持恒定。为了得到预定的供电电力，在非接触供电用元件4及非接触受电用元件6确保大的相向面积。
[0041]受电电路7设于可动部3，将从非接触受电用元件6输入的高频电力进行变换而输出。受电电路7的输入端子通过电源线71，一方与第一非接触受电用元件6连接，另一方与第二非接触受电用元件6连接。受电电路7可以使用例如将输入的高频电力转换成直流电力及商用频率交流电力中的至少一方而输出的逆变器。而且，在后述的电气负载81、82的电压的大小、频率不同的情况下，可以使用多输出方式的受电电路7。
[0042]如图2所示，由高频电源电路5、两个非接触供电用元件4、两个非接触受电用元件6及受电电路7构成进行非接触供电的闭合电路。
[0043]另一方面，在可动部3搭载有作为非接触供电的供电对象的电气负载81、82。作为电气负载，可以例示在X轴方向上驱动前述的安装头170的滚珠丝杠进给机构的X轴马达81、用于生成负压的气泵及对它们进行控制的控制电路基板82。而且，线性电动机机构150的电枢也是电气负载。上述的电气负载81、82通过电源线72而与受电电路7的输出侧连接，且被供给电源。另外，电气负载81、82可以是直流负载及交流负载中的任一者，电压的大小也没有限定，但受电电路7需要具备与电气负载81、82对应的输出功能。
[0044]以上是实施方式的非接触供电装置I的电气性的结构。从高频电源电路5输出的高频电力经由电源线51而向两个非接触供电用元件4输入(图2的虚线箭头El)，通过平行板电容器的静电结合的作用而向两个非接触受电用元件6进行非接触供电(虚线箭头E2)。而且，两个非接触受电用元件6所接受的高频电力经由电源线71向受电电路7输入(虚线箭头E3)，在受电电路7的内部被变换而向电气负载81、82供电(虚线箭头E4)。由此，电气负载81、82工作而产生热损失。
[0045]接下来，说明实施方式的非接触供电装置I的冷却结构(热结构)。在电气负载81、82与非接触受电用元件6之间配置有导热部件85。导热部件85是促进从电气负载81、82向非接触受电用元件6的导热并确保两者之间的电绝缘的部件。导热部件85可以使用例如导热率比较大的树脂制的导热片。导热部件85与电气负载81、82及非接触受电用元件6双方紧贴而良好地进行导热，并且在电绝缘、机械强度等的制约容许的范围内优选薄。
[0046]非接触受电用元件6在与非接触供电用元件4隔有距离地相向的表面具有热辐射层68。热辐射层68将由电气负载81、82产生而传导的热量以高辐射率进行辐射。热辐射层68可以使用例如包含将热量转换成远红外线进行辐射的功能材料而形成的片材或涂膜。将热量转换成远红外线进行辐射的功能材料虽然已经市售有多个种类，但是化学性组成等几乎没有公开。没有限定于此，可以取代热辐射层68，而将非接触受电用元件6的表面作为热辐射率高的黑色涂装面。此外，可以设为热辐射率高的镀敷面、或设置微小凹凸而提高了热辐射率的加工处理面。
[0047]另外，通过利用绝缘材料来形成热辐射层68，能够兼作绝缘层。由此，能够利用热辐射层68对非接触受电用元件6与非接触供电用元件4之间的电绝缘进行加强，来提高绝缘性能。
[0048]另一方面，固定部2侧的非接触供电用元件4在与非接触受电用元件6隔有距离地相向的表面具有以高吸收率来吸收热量的热吸收层48。热吸收层48可以设为与非接触受电用元件6的热辐射层68相同的结构，或者不同的结构。此外，与热辐射层68同样地，也可以将热吸收层48取代为黑色涂装面、镀敷面、加工处理面等。而且，同样也可以通过绝缘材料来形成热吸收层48而兼作绝缘层。
[0049]在固定部2的非接触供电用元件4的附近设有散热片25。散热片25是用于抑制固定部2的温度上升的单元之一，可以进行各种应用、变形。例如，在仅基于散热片25的散热不充分时，可以追加冷却风扇。而且例如在固定部2为大型而通过自身的表面积能进行充分的散热时，可以省略散热片25。
[0050]接下来，说明如上述那样构成的实施方式的非接触供电装置I的冷却作用。由电气负载81、82产生的全部热量中的一部分从可动部3的表面直接散发，但是其他热量经由导热部件85而向非接触受电用元件6传导(图2的空心箭头Hl)。并且，非接触受电用元件6的热量通过热辐射层68的作用而向空气中辐射，所辐射的热量大多通过热吸收层48的作用而向非接触供电用元件4传递。此外，非接触供电用元件4的热量在固定部2之中传导至散热片25而散发。
[0051]接下来，关于实施方式的非接触供电装置I的效果，与现有技术比较进行说明。图3是概念性地说明现有技术的非接触供电装置9的图。现有技术的非接触供电装置9是在与实施方式相同的用途中所用的装置，由非接触供电用元件4A、高频电源电路5、非接触受电用元件6A及受电电路7等构成。现有技术的非接触供电装置9的电气性结构与实施方式大致相同，因此示出与表示电力的流动的图2相同的虚线箭头El?E4，省略详细的说明。
[0052]另一方面，现有技术的非接触供电装置9的冷却结构(热结构)与实施方式不同，不具有从非接触受电用元件6A向非接触供电用元件4A的热传递路径，主要在可动部3A侧散发大致全部热量。如图3所示，非接触受电用元件6A不具有热辐射层68，非接触供电用元件4A不具有热吸收层48，未在固定部2A设置散热片25。取而代之，在可动部3A设置散热片35，在散热片35与电气负载81、82之间配置有导热部件88。因此，由可动部3A的电气负载81、82产生的热量大多经由导热部件88传导至散热片38 (图中的空心箭头H9)，在可动部3A侧散发。
[0053]将图2与图3进行比较可知，在实施方式中，将由电气负载81、82产生的全部热量的一部分向固定部2侧传递而散发，因此可以省略可动部3的散热片35，相应地，可动部3能够比现有技术小型轻量化。由此，用于驱动元件安装机10的安装头170的驱动力能够比以往减小，而且安装头170的移动速度能够比以往增大，能够提高元件安装效率。
[0054]另外，采用静电结合方式而将非接触供电用元件4及非接触受电用元件6分别作为电极板，来确保大的相向面积。而且，可动部3侧的非接触受电用元件6具有热辐射层68，固定部2侧的非接触供电用元件4具有热吸收层48。而且，在可动部3侧的电气负载81、82与非接触受电用元件6之间配置有导热部件85。通过它们的综合效果，能够增加由可动部3产生的全部热量中向固定部2传递的那部分热量的比率，可动部3的小型轻量化的效果更加显著。
[0055]另外，在将热辐射层68及热吸收层48设为相同结构的形态中，能够以相同方法制造非接触供电用元件4及非接触受电用元件6，因此能够减少制造成本。而且，在热辐射层68及热吸收层48中的至少一方兼作绝缘层的形态中，非接触受电用元件6与非接触供电用元件4之间的电绝缘被加强，绝缘性能提高。
[0056]另外，本发明优选适用于静电结合方式的非接触供电装置1，但是也可以适用于电磁感应方式或磁场共振方式等其他方式的非接触供电装置。本发明除此以外也可以进行各种应用、变形。
[0057]工业实用性
[0058]本发明的非接触供电装置能够利用于元件安装机10，也可以利用于其他基板用作业设备。而且，本发明的非接触供电装置也可以利用于由线性电动机机构150以外的驱动单元例如滚珠丝杠进给机构来驱动可动部的各种设备。
[0059]附图标记说明
[0060]1:非接触供电装置
[0061]2、2A:固定部25:散热片
[0062]3、3A:可动部35:散热片
[0063]4、4A:非接触供电用元件48:热吸收层
[0064]5:高频电源电路
[0065]6、6A:非接触受电用元件68:热辐射层
[0066]7:受电电路
[0067]81:X轴马达(电气负载)82:控制电路基板(电气负载)
[0068]85:导热部件88:导热部件
[0069]9:现有技术的非接触供电装置
[0070]10:元件安装机
[0071]110:基板搬运装置120:元件供给装置
[0072]130、140:元件移载装置150:线性电动机机构
[0073]160:可动主体部161:X轴轨道170:安装头
[0074]180:显示设定装置190:基台
【权利要求】
1.一种非接触供电装置，具备: 非接触供电用元件，设于固定部； 高频电源电路，向所述非接触供电用元件供给高频电力； 非接触受电用元件，设置在能够移动地架装于所述固定部的可动部，与所述非接触供电用元件隔有距离地相向而以非接触方式接受高频电力；及 受电电路，对所述非接触受电用元件所接受的高频电力进行转换而向所述可动部上的电气负载进行供电， 所述非接触受电用元件在与所述非接触供电用元件隔有距离地相向的表面上具有将由所述电气负载产生并传导的热量以高辐射率进行辐射的热辐射层或热辐射面， 所述非接触供电用元件在与所述非接触受电用元件隔有距离地相向的表面上具有将热量以高吸收率进行吸收的热吸收层或热吸收面， 将由所述电气负载产生的一部分热量从所述非接触受电用元件向所述非接触供电用元件传递，而在所述固定部侧进行散热。
2.根据权利要求1所述的非接触供电装置，其中， 所述热辐射层或所述热辐射面是包含将热量转换成远红外线进行辐射的功能材料而形成的片材或涂膜、或者是热辐射率高的黑色涂装面、镀敷面或加工处理面。
3.根据权利要求1或2所述的非接触供电装置，其中， 所述热吸收层或所述热吸收面的结构与所述热辐射层或所述热辐射面的结构相同。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的非接触供电装置，其中， 所述非接触供电用元件及所述非接触受电用元件分别是电极板。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的非接触供电装置，其中， 所述热辐射层及所述热吸收层中的至少一方兼作为对所述非接触受电用元件与所述非接触供电用元件之间的电绝缘进行加强的绝缘层。
6.根据权利要求1?5中任一项所述的非接触供电装置，其中， 所述非接触供电装置还具备导热部件，所述导热部件促进热量从所述电气负载向所述非接触受电用元件的传导。
7.根据权利要求1?6中任一项所述的非接触供电装置，其中， 所述可动部由线性电动机机构而保持所述非接触供电用电极板与所述非接触受电用电极板的间距且沿着轨道部件进行驱动。
8.根据权利要求7所述的非接触供电装置，其中， 所述可动部装备于向基板安装元件的元件安装机，且还具备进行元件安装动作的安装头。
【文档编号】H02J17/00GK104247203SQ201280071790
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】野村壮志, 石浦直道 申请人:富士机械制造株式会社