JPS61240830A - 伝送制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力やデジタル信号またはデジタル化されたデ
ータ信号あるいはアナログ信号を電磁波を用いて非接触
で伝送する装置に間するもので、例えばＮＣ工作機械、
ロボット装置、搬送装置、その他諸種の自動機械等にお
いて、運動体に移動側モジュールを、装置本体に固定側
モジュールを装置し、移動側で必要とする電力や指令信
号および移動側から伝送したいデータ信号（例えば形状
、位置、温度、色彩など）などを固定側に伝送させる場
合等に用いて有効なものである。

〔従来の技術〕

従来この種の伝送制御装置として、ＦＭテレメータや電
磁波や光を媒体にしたワイヤレスモデム等が知られてい
るが、何れも発信側に乾電池等の電源を要するため、こ
れを例えは工作機械等の機構内に組み込むときは、その
電池等を交換し易いように配慮して取り付けることが必
要であった。

しかもＦＭテレメータ等は回路構成が複雑で価格が高い
という欠点もあり、また光学式のものは油や塵芥などの
付着によって悪影響を受は易という欠点をもっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、移動側モジュールまたは固定側モジュ
ールの何れかが無電源で動作でき、かつ比較的簡単な回
路で高精度のデータ伝送が安定的に行なえる伝送制御装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る伝送制御装置は、データ信号あるいは指令
信号を電磁波を用いて非接触で伝送する移動側と固定側
との２つのモジュールから成り、その中の何れか一方の
モジュール側で必要とする電力を他方のモジュールから
電磁波を用いて伝送する手段を備えたことを特徴とする
ものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る装置は、大略的に移動側モジュールと固定
側モジュールとで構成され、更に各モジュールは送信ブ
ロックと受信ブロックに大別され、これらを組み合わせ
ることによって発信と受信（即ち双方向伝送）が可能で
ある。

ここでは移動側モジュールの動作に必要な電力や指令信
号を固定側モジュールから非接触で送り込むようにし、
それによって得られた電力で移動側モジュールから固定
側モジュールに対し電磁波によってデータ信号を伝送す
る場合について説明する。

すなはち移動側モジュールあるいは移動側に付随する各
種の負荷で必要とする電力は、固定側モジュール（電灯
線または電池や発電素子等によって動作する）から電磁
波によって伝送される。

この場合、電磁波を受電した移動側の受信ブロックは、
必要に応じその電力を直流化して２次電池を充電してお
き、常時あるいは機械の休止時などにおける安定な供給
電源として動作するように構成されている。

また移動側モジュールの受信ブロックは、固定側モジュ
ールからのコマンドを受信してデコードし、それによっ
て固定側に伝送したいデータ例えば記憶回路等に書き込
まれた識別データやデジタル信号あるいはアナログ信号
等を当該モジュールの送信ブロックか−ら固定側モジュ
ールへ伝送する。

−刃固定側モジュールは、所望するデータのアドレスや
識別符号などに関する指令信号を送信ブロックによって
移動側モジュールへ伝送し、前記信号の応答を得るよう
になっている。

なお電磁波による電力や指令信号の伝送については、次
の２つの方式が考えられる。

（ａ）固定側モジュールの送信ブロックによっ°Ｃ電磁
波で移動側モジュールに電力を送り、その電磁波に常時
または必要時のみ何らかの方法でコマンドを重畳して伝
達する。

（ｂ）固定側モジュールに電力伝送専用の送信ブロック
を設け、コマンドの送信ブロックとは別系統にする。

この中の（ａ）の方式は電力伝送効率がやや低下する可
能性があるが、全体的に装置を小型化できる利点があり
、他方の（ｂ）の方式は電力伝送効率は良いが伝送系統
が多くなるため装置が大型化しかつコスト高になるとい
う短所がある。

また固定側モジュールと移動側モジュールに共通のクロ
ックが必要な場合（例えばデータをシリアルで送る場合
のボーレイトクロックを共用する場合など）、電力伝送
の電磁波をその周波数で変調するか、または電力伝送の
周波数を伝送したいクロック周波数の整数倍にしておけ
ば、移動側モジュールと固定側モジュール間でスケール
を合わせることにより共通のクロックを得ることができ
る。

以下、図面について本発明の詳細な説明する。

このシステムは、伝送周波数をボーレイトクロックの整
数倍とし、Ｆ／Ｓ　（周波数シフト〉変調方式を用いた
もので、データ通信でいうコンテンション伝送方式（双
方向片通話方式）を目的としたものである。

第１図において、Ａは移動側モジュール、Ｂは固定側モ
ジュールのブロック図である。

固定側モジュールＢにおいて、人力された指令信号の並
列データＳＤＩはＰ／Ｓ　（並列→直列）変換回路１に
よってシリアルに変換されたのち、ボーレイトクロック
の整数倍の周波数ＢＲＩを発振する発振回路２によって
駆動されるＦ／Ｓ変調回路３へ入り、並列データＳＤＩ
に対応したＦ／Ｓ変調波となる。但しこの周波数のまま
では伝送効率などの点で空間伝送には不適当であるから
、周波数逓倍器４で周波数を高くしたのち、パワーアン
プ５により電力増幅し、発信ヘッド６から電磁波として
空間へ放射する。

他方、移動側モジュールから放射された電磁波を受信ヘ
ッド７により受信し、Ｆ／Ｓ検波回路８によってシリア
ルデータに復調したのち、Ｓ／Ｐ（直列→並列）変換回
路９で並列データＲＤＩに変換しデータ信号として出力
する。

これらの各ブロックは、マイクロコンピュータなどで構
成されたコントローラ１０により、適当な送／受信切換
信号ＳＲ１などを参照して発生する制御タイミング信号
Ｃ８ｌによって制御される。

前述の発信ヘッド６から放射された電力伝送用の電磁波
は、移動側モジュールの受信ヘッド１１によって受信さ
れ、その電力の一部は整流平滑回路１２により直流化さ
れ電ＲＥとして移動側モジュールの各回路および整流平
滑回路１２に配備した２次電池の充電用として供給され
る。　この実施例では、前述のように電力伝送用の周波
数をボーレイトクロックの整数倍にしであるため、周波
数デバイダ１３により前述の周波数逓倍器４て逓倍され
た時と同じ比率で逓減して元のボーレイトクロックＢＲ
２に戻してから必要な回路に供給する。

最近のＬＳＩ化されたＰ／Ｓ変換変換表びＳ／Ｐ変換用
のＩＣはボーレイトクロックの周波数が最大１５％程度
変動しても同期を損なうことがないような使い方ができ
、またＦ／Ｓ変調に伴う周波数偏移は数％で足りるから
、固定側モジュールと移動側モジュール間の同門を損な
うことはない。

更に受信へラド１１の出力の一部は、Ｆ／Ｓ検波回路１
４に入って復調されたのち、Ｓ／Ｐ変換回路１５により
並列データＲＤ２に変換されて出力される。

他方、固定側モジュールへ伝送すべきデータ信号となる
並列データＳＤ２は、Ｐ／Ｓ変換回路１６によってシリ
アル化されたうえ、Ｆ／Ｓ変調回路１７により伝送すべ
きデータに対応した変調波にする。そして周波数逓倍器
１８により伝送に適した整数倍の周波数にし、パワーア
ンプ１９で増幅したのち発信ヘッド２０から電磁波とし
て固定側へ伝送される。　各回路ブロックの制御および
外部データ源の制御などは、コントローラ２１により制
御タイミング信号Ｃ５２および外部制御信号ＳＲ２など
によって行なわれる。

実施例において、固定側モジュールから移動側モジュー
ルへ伝送したいコマンド等の並列データＳＤＩは制御信
号ＳＲＩを参照して送信され、移動側モジュールはそれ
に対応した並列データ信号ＲＤ２としてモジュール外部
のデータ源へ送出し、その応答として並列データ信号Ｓ
Ｄ２を受けて、タイミング信号ＳＲ２を参照して固定側
モジュール側へ返送することになる。

この方式は、前にも述べたように、固定側モジュールか
ら移動側モジュールへその動作に必要な電力を伝送する
ため、移動側モジュールは無電源で動作できるという特
色を有している。

しかるに移動側に特に電源電池を設置する必要があるよ
うな場合には、整流平滑回路１２の直流出力Ｅを充電用
電源とする２次電池を搭載する。

但し、必要とあれば外部からの照射光を受光して発電す
る太陽電池等の光電素子を移動側モジュールに設置する
とか、１次あるいは２次電池等による補助電源を付加す
る場合もあり得る。

第１図の発信ヘッド６．２０および受信ヘッド７．１１
は色々な方式のものを用い得るが、一般的には第２図に
示すようなコンデンサ２２を並列接続したコイル２３を
用いることができる。

この場合、各ヘッドのコイルを単捲コイルとして２対分
使用してもよいが、それでは全体の容積が大きくなるの
で、第３図に示すように１つの磁性体コア２４に２つの
コイル２３ａ　、２３ｂを巻き一方を発信用、他方を受
信用にすれば一対だけで済むから全体の形を小さくする
ことができる。

固定側モジュールおよび移動側モジュール相互間のデー
タのやりとりについて、厳密なタイミング等の必要が無
い場合には、最近市販されているＰ／ＳまたはＳ／Ｐ送
受信ＬＳＩを用いて所謂たれ流し式の伝送も容易に実施
することができる。

以上の実施例では、２つのモジュールのうち、Ａを移動
側、Ｂを固定側として説明したが、双方とも移動側また
は固定側とする場合もあり得る。

また生産機械等の運動部に、更に別の回転または揺動な
どを行なう付帯機構部に対しても電力や信号の授受が必
要な場合は、その運動部と付帯機構部とに対し、本発明
の手段を副次的に適用すればよい。

そしてまたこれらの運動部に装着するモジュールを、著
しい高温または低温中で動作させる必要がある場合には
、そのモジュールに冷熱半導体素′子などを朝み込みこ
れに本発明の手段による伝送電力を供給し、モジュール
内の温度管理を行なうようにすればよい。

なお伝送の手段として実施例ではＦ／Ｓ変調を用いた場
合について説明したが、これは無線通信などで通常用い
られる各種の変調方式を適用できることはいうまでもな
い。

〔発明の効果〕

本発明の伝送制御装置は、移動側モジュールの動作に必
要な電力を固定側モジュールから非接触で送り込めるた
め、移動側モジュールは通常は電源を必要としない。

しかも機械の休止時とか移動側の運動速度が変化するよ
うな場合などにおいても、移動側モジュールで直流化し
た電力を充電用電源として適用する２次電池を動作させ
ることにより、移動側各部に対し安定に電力を供給する
ことができる。

この故に生産機械等の諸種の機構の運動部に移動側モジ
ュールを組み込む場合に電池交換等を配慮する必要が全
く無いという大きな効用がある。

また電力伝送用の周波数を移動側モジュールおよび固定
側モジュール相互の基準クロック（ボーレイトクロック
など）とすることにより、回路構成を単純化することが
できると共に動作の安定化をもたらすことが可能である
。

【図面の簡単な説明】

′Ｉ４１図は本発明に係る伝送制御装置の一例を示すブ
ロックダイヤグラム、第２図は発信または受信ヘッドの
一例を示す配線図、第３図は発信および受信ヘッドの一
例を示す断面図である。 符号ｌはＰ／Ｓ変換回路、　２は発振回路、３はＦ／Ｓ
変調回路、　　　４は周波数逓倍器、５はパワーアンプ
、　　　　　６は発信ヘッド、７は受信ヘッド、　　　
　　８はＦ／Ｓ検波回路、９はＳ／Ｐ変換回路、　　ｌ
Ｏはコントローラ、１１は受信ヘッド、　　　　１２は
整流平滑回路、１３は周波数デバイダ、　１４はＦ／Ｓ
検波回路、１５はＳ／Ｐ変換回路、　　１６はＰ／Ｓ変
換回路、１７はＦ／Ｓ変調回路、　１８は周波数逓倍器
、１９はパワーアンプ、　　２０は発信ヘッド、２１は
コントローラ、　　　２２はコンデンサ、２３はコイル
、　　　　　　２４は磁性体コア・Ａは移動側モジュー
ル、　Ｂは固定側モジュール、才１図 第２図　　　　　　　ヤ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、データ信号あるいは指令信号を電磁波を用いて非接
   触で伝送する移動側と固定側との２つのモジュールから
   成り、その中の何れか一方のモジュール側で必要とする
   電力を他方のモジュールから電磁波を用いて伝送する手
   段を備えたことを特徴とする伝送制御装置 ２、前記電力を伝送する電磁波の周波数またはその変調
   周波数を前記２つのモジュールの共通のクロック源とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の伝送制
   御装置 ３、前記電磁波によって一方のモジュールから伝送され
   る電力により他方のモジュール側に配備した２次電池を
   充電しておき、これを電源として動作させるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の伝送制御
   装置