JP6396091B2 - 溶接システム、および、溶接システムの通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接システム、および、溶接システムの通信方法に関する。

消耗電極式の溶接システムは、通常、重量があるために移動させない溶接電源装置と、溶接個所の変更に伴って溶接作業者が持ち運びするワイヤ送給装置とに分離されている。溶接電源装置が溶接作業を行っている位置から離れた場所に設置されている場合、溶接電圧などの溶接条件を設定するために、作業者が溶接電源装置の設置場所まで行くのは作業効率が悪い。これを解消するために、溶接電源装置とワイヤ送給装置とを制御線の多心ケーブルで接続して、制御信号を送受信する方法がある。しかし、溶接個所の変更によりワイヤ送給装置を移動させる際に、多心ケーブルの可搬性が悪いので、無理に引っ張ることにより、現場の作業環境によっては金属のエッジ部、凹凸部に引っかけて制御線を断線することがあった。

この問題を解消するために、溶接電源装置が溶接トーチに溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルに、制御信号を重畳させて通信を行う方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４７３９６２１号公報

しかしながら、パワーケーブルに制御信号を重畳させて通信を行う方法の場合、パワーケーブルに重畳されているノイズの影響などにより、制御信号を正確に通信できない場合がある。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で制御線を設けることなく、できるだけ正確に通信を行うことができる溶接システムを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される溶接システムは、溶接電源装置と、周辺装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置から前記溶接トーチに、溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルと、前記周辺装置を駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記周辺装置に供給するための電力伝送線とを備えており、前記溶接電源装置と前記周辺装置とが、前記電力伝送線を介して通信を行うことを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周辺装置は、ワイヤ送給装置である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接システムは、前記ワイヤ送給装置にケーブルで接続され、前記ワイヤ送給装置に対して着脱可能な遠隔操作装置をさらに備え、前記遠隔操作装置の操作手段の操作によって入力された情報は、前記ワイヤ送給装置および前記電力伝送線を介して、前記溶接電源装置に送信される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ワイヤ送給装置と遠隔操作装置とは、デジタル信号で通信を行う。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接システムは、前記溶接トーチの先端付近と被加工物との間の電圧である溶接電圧を電圧信号として前記溶接電源装置に送信するための電圧信号線をさらに備え、前記溶接電源装置は、前記電圧信号線で送信された電圧信号に基づいて前記溶接電圧を検出する電圧検出手段を備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接システムは、前記溶接電源装置および前記ワイヤ送給装置を介して、前記溶接トーチにシールドガスを供給するガス配管をさらに備え、前記電力伝送線は、前記ガス配管の内側に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置が電力伝送線を介して前記周辺装置に供給する電力は、直流電力である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力伝送線は、平行２線のケーブルである。

本発明の第２の側面によって提供される通信方法は、溶接電源装置と、周辺装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置から前記溶接トーチに、溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルと、前記周辺装置を駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記周辺装置に供給するための電力伝送線と、を備えている溶接システムの通信方法であって、前記電力伝送線に前記周辺装置が通信信号を重畳させる第１の工程と、前記電力伝送線に重畳された通信信号を、前記溶接電源装置が検出する第２の工程とを備えているか、または、前記電力伝送線に前記溶接電源装置が通信信号を重畳させる第３の工程と、前記電力伝送線に重畳された通信信号を、前記周辺装置が検出する第４の工程とを備えていることを特徴とする。

本発明によると、溶接電源装置と周辺装置とが、電力伝送線を介して通信を行う。電力伝送線は、パワーケーブルと比べて、重畳されているノイズが少ない。したがって、パワーケーブルを介して通信を行う場合よりも、正確に通信を行うことができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る溶接システムの全体構成を説明するための図である。 溶接用電源部および送給装置用電源部の内部構成の一例である。 溶接用電源部および送給装置用電源部の他の実施例である。 第２実施形態に係る溶接システムを説明するための図である。 第２実施形態に係る溶接システムの他の実施例を説明するための図である。 第３実施形態に係る溶接システムの全体構成を説明するための図である。 第４実施形態に係る溶接システムの全体構成を説明するための図である。 第５実施形態に係る溶接システムの全体構成を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係る溶接システムＡ１の全体構成を説明するための図であり、図２は、溶接用電源部１１および送給装置用電源部１２の内部構成の一例を示すものである。

溶接システムＡ１は、溶接電源装置１、ワイヤ送給装置２、溶接トーチ３、パワーケーブル４１,４２、および、電力伝送線５１，５２を備えている。溶接電源装置１の溶接電力用の一方の出力端子ａは、パワーケーブル４１を介して、ワイヤ送給装置２に接続されている。ワイヤ送給装置２は、ワイヤ電極を溶接トーチ３に送り出して、ワイヤ電極の先端を溶接トーチ３の先端から突出させる。溶接トーチ３の先端に配置されているコンタクトチップにおいて、パワーケーブル４１とワイヤ電極とは電気的に接続されている。溶接電源装置１の溶接電力用の他方の出力端子ｂは、パワーケーブル４２を介して、被加工物Ｗに接続される。溶接電源装置１は、溶接トーチ３の先端から突出するワイヤ電極の先端と、被加工物Ｗとの間にアークを発生させ、アークに電力を供給する。溶接システムＡ１は、当該アークの熱で被加工物Ｗの溶接を行う。

ワイヤ電極を送り出すための送給モータ２４（後述）などを駆動するための電力は、電力伝送線５１，５２を介して、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に供給される。電力伝送線５１，５２は、平行２線で被覆が厚い丈夫なケーブル（例えば、２心のキャブタイヤケーブルなど）が用いられている。なお、耐ノイズ性を高めるために、シールドケーブルとしてもよい。また、電力伝送線５１，５２は、同軸ケーブル等であってもよい。溶接システムＡ１は、実際には、ワイヤ電極が巻回されたワイヤリールや、溶接トーチ３から放出するためのシールドガスのガスボンベなどを備えているが、図への記載や説明を省略している。

溶接電源装置１は、アーク溶接のための直流電力を溶接トーチ３に供給するものである。溶接電源装置１は、溶接用電源部１１、送給装置用電源部１２、制御部１３、および、通信部１４を備えている。

溶接用電源部１１は、電力系統から入力される三相交流電力をアーク溶接に適した直流電力に変換して出力するものである。図２に示すように、溶接用電源部１１に入力される三相交流電力は、整流回路１１１によって直流電力に変換され、インバータ回路１１２によって交流電力に変換される。そして、トランス１１３によって降圧（または昇圧）され、整流回路１１４によって直流電力に変換されて出力される。なお、溶接用電源部１１の構成は、上記したものに限定されない。

送給装置用電源部１２は、ワイヤ送給装置２の送給モータ２４などを駆動するための電力を出力するものである。送給装置用電源部１２は、電力系統から入力される単相交流電力をワイヤ送給装置２での使用に適した直流電力に変換して出力する。送給装置用電源部１２はいわゆるスイッチングレギュレータであって、図２に示すように、送給装置用電源部１２に入力される交流電力は、整流回路１２１によって直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１２２によって降圧（または昇圧）されて出力される。送給装置用電源部１２は、電圧が例えば４８Ｖに制御された直流電力を、電力伝送線５１，５２を介して、ワイヤ送給装置２に供給する。なお、送給装置用電源部１２の構成は、上記したものに限定されない。例えば、溶接用電源部１１と同様の構成であってもよいし、電力系統から入力される交流電力をトランスで降圧（または昇圧）してから、整流回路１２１で直流電力に変換して出力するようにしてもよい。

制御部１３は、溶接電源装置１の制御を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御部１３は、溶接電源装置１から出力される溶接電圧および溶接電流が設定電圧および設定電流になるように、溶接用電源部１１のインバータ回路１１２を制御する。また、送給装置用電源部１２から出力される電圧が所定電圧になるように、送給装置用電源部１２のＤＣ/ＤＣコンバータ回路１２２を制御する。制御部１３は、図示しない設定ボタンの操作に応じて溶接条件の変更を行ったり、図示しない起動ボタンの操作に応じて溶接用電源部１１を起動させたりなどの制御を行う。また、制御部１３は、図示しないセンサによって検出された溶接電圧や溶接電流の検出値を図示しない表示部に表示させたり、異常が発生した場合に図示しない報知部に報知させたりする。

また、制御部１３は、通信部１４から入力される信号に基づいても、溶接条件の変更や溶接用電源部１１の起動を行い、検出された溶接電圧または溶接電流の検出値や、異常発生を示す信号、ワイヤ送給装置２に対するワイヤ送給指令やガス供給指令などのための信号を通信部１４に出力する。

通信部１４は、電力伝送線５１，５２を介して、ワイヤ送給装置２との間で通信を行うためのものである。通信部１４は、ワイヤ送給装置２から受信した信号を復調して、制御部１３に出力する。ワイヤ送給装置２から受信する信号には、例えば、溶接条件を設定するための信号や、溶接用電源部１１の起動を指示する起動信号などがある。また、通信部１４は、制御部１３から入力される信号を変調して、通信信号としてワイヤ送給装置２に送信する。ワイヤ送給装置２に送信する通信信号には、例えば、検出された溶接電圧または溶接電流の検出値や、異常発生を示す信号、ワイヤ送給指令やガス供給指令などのための信号などがある。なお、ワイヤ送給装置２との間で送受信される通信信号は、上記したものに限定されない。

通信部１４は、直接スペクトル拡散（Direct Sequence Spread Spectrum:DSSS）通信方式を用いて通信を行う。直接スペクトル拡散通信方式では、送信側は、送信する信号に対して拡散符号による演算を行い、元の信号のスペクトルをより広い帯域に拡散して送信する。受信側は、受信した信号を共通する拡散符号を用いて逆拡散することで、元の信号に戻す。通信信号にノイズが重畳された場合でも、逆拡散によってノイズのスペクトルが拡散されるので、フィルタリングによって元の通信信号を抽出することができる。また、溶接システムＡ１毎に異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接システムＡ１で送受信される通信信号を誤って受信したとしても、当該通信信号は異なる拡散符号で逆拡散されて、ノイズとして除去される。したがって、高い通信品質で通信を行うことができる。

通信部１４は、結合回路を備えている。当該結合回路は、通信部１４の入出力端に接続されたコイルと、電力伝送線５１，５２に並列接続されたコイルとを磁気結合させた高周波トランスを備えており、通信部１４が出力する通信信号を電力伝送線５１，５２に重畳し、また、電力伝送線５１，５２に重畳された通信信号を検出する。通信部１４は、制御部１３より入力される信号に応じてキャリア信号をＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調し、変調信号にスペクトル拡散を行い、アナログ信号に変換して送信する。なお、変調方法はＢＰＳＫ変調に限られず、ＡＳＫ変調やＦＳＫ変調を行うようにしてもよい。また、スペクトル拡散は直接拡散方式に限られず、周波数ホッピング方式を用いてもよい。なお、本実施形態では、スペクトル拡散を行っているが、これに限定されず、スペクトル拡散を行わないようにしてもよい。また、通信部１４は、電力伝送線５１，５２に重畳された通信信号を検出し、デジタル信号に変換して、逆拡散およびフィルタリングを行い、復調を行って、制御部１３に出力する。溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に送信する信号と、ワイヤ送給装置２から溶接電源装置１に送信する信号とでは、時間をずらして送受信を行う。なお、異なる周波数帯域を利用するようにしてもよい。

ワイヤ送給装置２は、ワイヤ電極を溶接トーチ３に送り出すものである。また、ワイヤ送給装置２は、ガスボンベのシールドガスを溶接トーチ３の先端に供給する。ワイヤ送給装置２は、電源部２１、制御部２２、通信部２３、送給モータ２４、および、ガス電磁弁２５を備えている。

電源部２１は、制御部２２、送給モータ２４およびガス電磁弁２５に電力を供給するものである。電源部２１は、電力伝送線５１，５２を介して溶接電源装置１から電力を供給され、制御部２２、送給モータ２４およびガス電磁弁２５のそれぞれに適した電圧に変換を行って出力する。電源部２１は、溶接電源装置１から供給される電力を蓄積するコンデンサ、コンデンサから電力伝送線５１，５２に電流が逆流するのを防ぐためのダイオード、制御部２２、送給モータ２４およびガス電磁弁２５に出力する電圧を調整するためのＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。なお、電源部２１の構成は、上記したものに限定されない。

制御部２２は、ワイヤ送給装置２の制御を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御部２２は、溶接トーチ３に設けられている図示しないトーチスイッチより入力される起動のための操作信号に応じて、溶接電源装置１の溶接用電源部１１を起動するための起動信号を通信部２３に出力する。また、図示しない操作部より入力される溶接条件を変更するための操作信号に応じて、図示しない記憶部に記憶されている溶接条件を変更する。制御部２２は、あらかじめ設定された送信周期ごと（または、溶接条件が変更された時）に、記憶部に記憶されている溶接条件を読み出して、通信部２３に出力する。また、制御部２２は、通信部２３より入力される溶接電圧または溶接電流の検出値を、図示しない表示部に出力して表示させたり、通信部２３より入力される異常発生を示す信号に基づいて、図示しない報知部に異常の報知（例えば、スピーカによる警告音や振動による報知）をさせたりする。また、制御部２２は、通信部２３からワイヤ送給指令を入力されている間、送給モータ２４にワイヤ電極の送給を行わせて、溶接トーチ３にワイヤ電極を送り出す。また、通信部２３からガス供給指令を入力されている間、ガス電磁弁２５を開放して、ガスボンベのシールドガスを溶接トーチ３の先端から放出させる。

通信部２３は、電力伝送線５１，５２を介して、溶接電源装置１との間で通信を行うためのものである。通信部２３は、溶接電源装置１から受信した通信信号を復調して、制御部２２に出力する。溶接電源装置１から受信する通信信号には、例えば、溶接電源装置１においてセンサで検出された溶接電圧または溶接電流の検出値や、異常発生を示す信号、ワイヤ送給指令やガス供給指令などのための信号などがある。また、通信部２３は、制御部２２から入力される信号を変調して、通信信号として溶接電源装置１に送信する。溶接電源装置１に送信する通信信号には、例えば、溶接条件を設定するための信号や、溶接用電源部１１の起動を指示する起動信号などがある。なお、溶接電源装置１との間で送受信される通信信号は、上記したものに限定されない。通信部２３も、通信部１４と同様に、直接スペクトル拡散通信方式を用いて通信を行う。

通信部２３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、電力伝送線５１，５２に並列接続されたコイルと通信部２３の入出力端に接続されたコイルとを磁気結合させた高周波トランスを備えており、通信部２３が出力する通信信号を電力伝送線５１，５２に重畳し、また、電力伝送線５１，５２に重畳された通信信号を検出する。

送給モータ２４は、溶接トーチ３にワイヤ電極の送給を行うものである。送給モータ２４は、制御部２２からのワイヤ送給指令に基づいて回転し、送給ローラを回転させて、ワイヤ電極を溶接トーチ３に送り出す。

ガス電磁弁２５は、ガスボンベと溶接トーチ３とを接続するガス配管に設けられており、制御部２２からのガス供給指令に基づいて開閉される。制御部２２からガス供給指令が入力されている間、ガス電磁弁２５は開放され、溶接トーチ３へシールドガスの供給が行われる。一方、制御部２２からガス供給指令が入力されていないときは、ガス電磁弁２５は閉鎖され、溶接トーチ３へのシールドガスの供給が停止される。

本実施形態によると、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが電力伝送線５１，５２を介して通信を行う。電力伝送線５１，５２は、パワーケーブル４１，４２と比べて、重畳されているノイズが少ない。したがって、パワーケーブル４１，４２を介して通信を行う場合よりも正確に通信を行うことができる。また、パワーケーブル４１，４２の場合、長さや引き回し方（伸ばした状態や巻いた状態）によってインピーダンスが大きく変化するが、電力伝送線５１，５２は平行２線なので、インピーダンスの変化が小さい。したがって、パワーケーブル４１，４２を介して通信を行う場合よりも、信号の減衰を抑制することができる。

また、本実施形態によると、溶接用の電力と送給モータ２４などの駆動用の電力とを、別々の経路で供給している。したがって、パワーケーブル４１，４２で供給された溶接用の電力の一部を送給モータ２４などの駆動用の電力として用いる場合と比べて、溶接用の電力の制御に影響が出にくい。

また、電力伝送線５１，５２は、被覆を厚くして丈夫にすることができるので、制御線の多心ケーブルを用いる場合と比べて、断線の恐れが少なく、断線しても修理が容易である。また、電力伝送線５１，５２は、多心ケーブルより入手しやすく安価であり、接続のためのコネクタも安価である。

なお、本実施形態においては、コイルによる磁気結合を利用して、通信部１４，２３が通信信号を電力伝送線５１，５２に重畳し、電力伝送線５１，５２に重畳された通信信号を検出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、コンデンサによる電界結合を利用するようにしてもよい。また、電力伝送線５１，５２に並列に通信信号を入力するのではなく、電力伝送線５１または５２に直列に通信信号を入力するようにしてもよい。

本実施形態においては、送給装置用電源部１２が電源部２１に直流電力を供給する場合、について説明したが、交流電力を供給するようにしてもよい。この場合、送給装置用電源部１２は、整流回路１２１およびＤＣ／ＤＣコンバータ回路１２２に代えてトランスを備えるようにし、電力系統から入力される交流電力をトランスで降圧して出力するようにすればよい。一方、電源部２１には、交流電力を直流電力に変換するための整流回路を設ける必要がある。また、溶接電源装置１に送給装置用電源部１２を設けずに、電力系統からの交流電力を直接、電力伝送線５１，５２を介して電源部２１に供給するようにしてもよい。

本実施形態においては、溶接用電源部１１および送給装置用電源部１２が、電力系統から入力される交流電力を、それぞれ直流電力に変換して出力する場合について説明したが、これに限られない。溶接用電源部１１と送給装置用電源部１２とで、構成の一部を共有するようにしてもよい。例えば、図３に示すように、送給装置用電源部１２に整流回路１２１を設けずに、溶接用電源部１１の整流回路１１１の出力をＤＣ/ＤＣコンバータ回路１２２に入力するようにしてもよい。また、溶接用電源部１１のトランス１１３の二次側に巻線を追加して電力を取り出し、整流して出力するようにしてもよいし、送給装置用電源部１２を設けずに、溶接用電源部１１の出力の一部を、電力伝送線５１，５２を介してワイヤ送給装置２に供給するようにしてもよい。

本実施形態においては、溶接電源装置１がアークに直流電力を供給する直流電源である場合について説明したが、これに限られない。例えばアルミなどの溶接を行うために、溶接電源装置１を、交流電力を供給する交流電源としてもよい。この場合、溶接用電源部１１にさらにインバータ回路を追加し、整流回路１１４から出力される直流電力を交流電力に変換して出力するようにすればよい。

本実施形態においては、溶接システムＡ１が消耗電極式の溶接システムである場合について説明した。非消耗電極式の溶接システムの場合、ワイヤ電極を送給するためのワイヤ送給装置は必要ないが、溶加ワイヤを自動送給するためのワイヤ送給装置を用いる場合がある。この場合は、溶接システムＡ１と同様の構成になり、本発明を適用することができる。

図１においては記載していないが、溶接システムＡ１には、シールドガスをガスボンベから溶接トーチ３に供給するためのガス配管が備えられている。電力伝送線５１，５２を、このガス配管の内側に配置するようにしてもよいし、このガス配管と束ねるようにしてもよい。電力伝送線５１，５２をガス配管の内側に配置した場合を、第２実施形態として、以下に説明する。

図４は、第２実施形態に係る溶接システムＡ２を説明するための図である。図４（ａ）は、第２実施形態に係る溶接システムの全体構成を示している。同図において、第１実施形態に係る溶接システムＡ１(図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図４（ａ）においては、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２の内部構成の一部の記載を省略している。図４（ｂ）は、ガス配管９の断面図を示している。

図４に示す溶接システムＡ２は、電力伝送線５１，５２がガス配管９の内側に配置されている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

ガス配管９は、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２を介して、ガスボンベ８と溶接トーチ３とを接続するものであり、ガスボンベ８のシールドガスを溶接トーチ３の先端に供給する。電力伝送線５１，５２は、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で、ガス配管９の内側に配置されている。電力伝送線５１，５２は、ガス配管９に設けられた貫通孔からガス配管９の内側に引き込まれる。ガス漏れや水分の浸入を防ぐために、電力伝送線５１，５２を通した後の貫通孔を、密閉する必要がある。

第２実施形態によると、電力伝送線５１，５２が、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続しているガス配管９の内側に配置されているので、電力伝送線５１，５２がガス配管９とは別に配置される場合と比べて、ワイヤ送給装置２を移動させる際の邪魔にならない。また、電力伝送線５１，５２は、ガス配管９に囲まれているので、外部からの衝撃を受けにくく、電力伝送線５１，５２が断線することを抑制することができる。

なお、図５に示す溶接システムＡ２’のように、電力伝送線５２をパワーケーブル４１に接続して、パワーケーブル４１に電力伝送線５２を兼用させるようにしてもよい。この場合、ガス配管９の内側に配置されるのは電力伝送線５１のみでよくなる。ガス配管９の内側に配置される電力伝送線が１本だけであれば、図５(ｂ)に示すように、溶接電源装置１に設けられたガス配管用の接続金具１ａ（ワイヤ送給装置２に設けられたガス配管用の接続金具２ａ）をコネクタとして利用することで、電力伝送線５１の配置を容易にすることができる。

次に、ワイヤ送給装置２を操作するための遠隔操作装置を設けた場合を、第３実施形態として、以下に説明する。

図６は、第３実施形態に係る溶接システムＡ３の全体構成を説明するための図である。同図において、第１実施形態に係る溶接システムＡ１(図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図６においては、溶接電源装置１の記載を省略している。

図６に示す溶接システムＡ３は、ワイヤ送給装置２を操作するための遠隔操作装置６を備えている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

遠隔操作装置６は、ワイヤ送給装置２を操作するためのものであり、ワイヤ送給装置２とケーブルで接続されている。また、遠隔操作装置６は、ワイヤ送給装置２から溶接電源装置１に通信信号を送信させることで、溶接電源装置１の操作も行うことができる。遠隔操作装置６は、制御部６１、操作部６２、表示部６３および報知部６４を備えている。操作部６２、表示部６３および報知部６４は、それぞれ、ワイヤ送給装置２に設けられている操作部、表示部および報知部と同様の機能を備えている。

制御部６１は、遠隔操作装置６を制御するものである。制御部６１は、操作部６２より入力された操作信号をデジタル信号にして、ワイヤ送給装置２の制御部２２に出力する。また、制御部２２より入力されるデジタル信号に基づいて、表示部６３に表示をさせたり、報知部６４に異常の報知をさせたりする。

第３実施形態によると、作業者は、遠隔操作装置６の操作部６２の操作によって、溶接条件などを変更することができるし、溶接電圧や溶接電流の検出値を表示部６３で確認することができる。したがって、遠隔操作装置６を身に着けておけば、ワイヤ送給装置２まで移動する必要がない。

なお、第３実施形態では、遠隔操作装置６とワイヤ送給装置２とがデジタル信号を送受信する場合について説明したが、これに限られない。操作部６２での入力をアナログ入力とし、遠隔操作装置６とワイヤ送給装置２とを制御線で接続するようにしてもよい。ただしこの場合、ワイヤ送給装置２に、遠隔操作装置６から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換回路を設ける必要があり、ワイヤ送給装置２の大きさや重量が増加して可搬性が悪くなる。また、溶接パラメータが増加すると、遠隔操作装置６とワイヤ送給装置２とを接続する制御線が増加する。したがって、デジタル信号で通信する方が望ましい。

次に、溶接電圧をアーク近傍で検出する場合を、第４実施形態として、以下に説明する。

図７は、第４実施形態に係る溶接システムＡ４の全体構成を説明するための図である。同図において、第１実施形態に係る溶接システムＡ１(図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図７に示す溶接システムＡ４は、溶接電源装置１が、アーク近傍の溶接電圧を検出する溶接電圧検出部１５を備えている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

溶接電圧は、例えば、出力端子ａと出力端子ｂとの間など、溶接電源装置１の内部で検出するのが一般的である。しかし、実際にアークに印加される電圧とは誤差があり、検出精度を良くするためには、アーク近傍で検出するのが望ましい。例えば、溶接トーチ３の先端に配置されているコンタクトチップと被加工物Ｗとの間で電圧を検出すれば、アークに印加される電圧に近い電圧を検出することができる。しかし、ワイヤ送給装置２の内部に電圧検出部を設け、検出した電圧値を、電力伝送線５１，５２を介して溶接電源装置１に送信する場合、電圧の検出から電圧値が溶接電源装置１の制御部１３に入力されるまでに時間がかかる。精密な溶接を行う場合などには、この時間の遅れによって制御が遅れ、溶接の仕上がりが悪くなる場合がある。第３実施形態では、アーク近傍の溶接電圧を溶接電源装置１の内部で検出し、検出した電圧値を制御部１３に入力することで、電圧値の送信による遅れを解消している。

電圧信号線７１は、一方端がコンタクトチップに接続されており、他方端が溶接電圧検出部１５に接続されている。電圧信号線７２は、一方端が被加工物Ｗに接続されており、他方端が溶接電圧検出部１５に接続されている。電圧信号線７１，７２は、平行２線で被覆が厚い丈夫なケーブルが用いられている。なお、電圧信号線７１，７２は、同軸ケーブル等であってもよい。また、電圧信号線７１，７２と電力伝送線５１，５２とを一本のケーブルにまとめてもよい。

溶接電圧検出部１５は、アーク近傍の溶接電圧を検出するものである。溶接電圧検出部１５は、電圧信号線７１，７２より受信する電圧信号に基づいて溶接電圧を検出する。溶接電圧検出部１５は、検出した電圧値を制御部１３に出力する。

第４実施形態によると、溶接電源装置１に設けられた溶接電圧検出部１５がアーク近傍の溶接電圧を検出するので、電圧の検出から制御部１３への入力までにかかる時間が短縮される。これにより、精度の高い溶接電圧を遅延を減らして制御に用いることができるので、精密な溶接を正確に行うことができる。

上記第１ないし第４実施形態においては、溶接電源装置１がワイヤ送給装置２と通信を行う場合について説明したが、これに限られない。溶接電源装置１が他の周辺装置と通信を行う場合にも、本発明を適用することができる。溶接電源装置１がインターフェイス装置と通信を行う場合を、第５実施形態として、以下に説明する。

図８は、第５実施形態に係る溶接システムＡ５の全体構成を説明するための図である。同図において、第１実施形態に係る溶接システムＡ１(図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図８においては、ワイヤ送給装置２の内部構成の記載を省略している。

図８に示す溶接システムＡ５は、マニピュレータ１０１によって、溶接トーチ３を移動させる点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。マニピュレータ１０１は、先端に溶接トーチ３が取り付けられており、ロボットコントローラ１００からの指令に応じて溶接トーチ３を移動させる。つまり、溶接システムＡ５は、作業者が溶接トーチを移動させて溶接を行う半自動の溶接システムではなく、ロボットによる全自動の溶接システムである。

ロボットコントローラ１００は、溶接システムＡ５を制御するものであり、マニピュレータ１０１および溶接電源装置１に各種指令信号を出力する。ロボットコントローラ１００は、マニピュレータ１０１に操作指令信号を出力して、マニピュレータ１０１の図示しない各軸のモータを制御することで、溶接トーチ３を移動させる。また、ロボットコントローラ１００は、インターフェイス装置２’を介して、溶接電源装置１に起動信号や溶接電流などの設定信号を出力して、溶接電源装置１を制御する。

インターフェイス装置２’は、ロボットコントローラ１００が出力する各種指令信号を仲介して、溶接電源装置１に伝えるものである。ロボットコントローラ１００とインターフェイス装置２’とは、指令信号の種類と同数の制御線を備えた多心ケーブルで接続されている。ロボットコントローラ１００は、各種指令信号をアナログ信号として、インターフェイス装置２’に出力する。インターフェイス装置２’は、ロボットコントローラ１００より入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、溶接電源装置１に出力する。

インターフェイス装置２’は、電源部２１’、制御部２２’、および、通信部２３’を備えている。電源部２１’は、第１実施形態に係る電源部２１と同様のものであり、電力伝送線５１，５２を介して溶接電源装置１の周辺装置用電源部１２’（第１実施形態に係る送給装置用電源部１２と同様のもの）から電力を供給され、制御部２２’および図示しないアナログ回路のそれぞれに適した電圧に変換を行って出力する。制御部２２’は、インターフェイス装置２’の制御を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御部２２’は、ロボットコントローラ１００より入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、通信部２３’に出力する。通信部２３’は、第１実施形態に係る通信部２３と同様のものであり、電力伝送線５１，５２を介して、溶接電源装置１との間で通信を行う。通信部２３’は、制御部２２’から入力される信号を変調して、通信信号として溶接電源装置１に送信する。

第５実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る溶接システム、および、溶接システムの通信方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る溶接システム、および、溶接システムの通信方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２，Ａ２’，Ａ３，Ａ４，Ａ５ 溶接システム
１ 溶接電源装置
１１ 溶接用電源部
１１１ 整流回路
１１２ インバータ回路
１１３ トランス
１１４ 整流回路
１２ 送給装置用電源部
１２’ 周辺装置用電源部
１２１ 整流回路
１２２ ＤＣ/ＤＣコンバータ回路
１３ 制御部
１４ 通信部
１５ 溶接電圧検出部（電圧検出手段）
２ ワイヤ送給装置
２’ インターフェイス装置
２１，２１’ 電源部
２２，２２’ 制御部
２３，２３’ 通信部
２４ 送給モータ
２５ ガス電磁弁
３ 溶接トーチ
４１，４２ パワーケーブル
５１，５２ 電力伝送線
６ 遠隔操作装置
６１ 制御部
６２ 操作部
６３ 表示部
６４ 報知部
７１，７２ 電圧信号線
８ ガスボンベ
９ ガス配管
１００ ロボットコントローラ
１０１ マニピュレータ
Ｗ 被加工物

Claims (8)

1. 溶接電源装置と、
   周辺装置と、
   溶接トーチと、
   前記溶接電源装置から前記溶接トーチに、溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルと、
   前記周辺装置を駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記周辺装置に供給するための電力伝送線と、
   を備えており、
   前記溶接電源装置は、前記電力伝送線に通信信号を重畳させる溶接電源側結合回路を備え、
   前記周辺装置は、前記電力伝送線に通信信号を重畳させる周辺装置側結合回路を備え、
   前記溶接電源装置と前記周辺装置とが、前記電力伝送線に通信信号を重畳させることで通信を行う、
   ことを特徴とする溶接システム。
2. 前記電力伝送線は２本の線路を備えており、
   前記溶接電源側結合回路および前記周辺装置側結合回路は、それぞれ、前記電力伝送線の２本の線路に並列接続された第１コイルと通信信号を入力される第２コイルとを有する高周波トランスを備えている、
   請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記溶接電源装置は、前記周辺装置に電力を供給する周辺装置用電源部を備え、
   前記周辺装置は、当該周辺装置を制御する制御部と、前記制御部に電力を供給する電源部とを備え、
   前記電力伝送線は、前記周辺装置用電源部および前記電源部に接続されている、
   請求項１または２に記載の溶接システム。
4. 前記周辺装置は、ワイヤ送給装置である、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の溶接システム。
5. 前記溶接トーチの先端付近と被加工物との間の電圧である溶接電圧を電圧信号として前記溶接電源装置に送信するための電圧信号線をさらに備え、
   前記溶接電源装置は、前記電圧信号線で送信された電圧信号に基づいて前記溶接電圧を検出する電圧検出手段を備えている、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接システム。
6. 前記溶接電源装置および前記周辺装置を介して、前記溶接トーチにシールドガスを供給するガス配管をさらに備え、
   前記電力伝送線は、前記ガス配管の内側に配置されている、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の溶接システム。
7. 前記電力伝送線は、第１線路および第２線路を備えており、
   前記第１線路は、前記ガス配管の内側に配置されており、
   前記第２線路は、途中の区間を前記パワーケーブルで兼用されている、
   請求項６に記載の溶接システム。
8. 溶接電源装置と、周辺装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置から前記溶接トーチに、溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルと、前記周辺装置を駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記周辺装置に供給するための電力伝送線と、を備え、前記溶接電源装置は前記電力伝送線に通信信号を重畳させる溶接電源側結合回路を備え、前記周辺装置は前記電力伝送線に通信信号を重畳させる周辺装置側結合回路を備えている溶接システムの通信方法であって、
   前記周辺装置が前記周辺装置側結合回路を介して前記電力伝送線に通信信号を重畳させる第１の工程と、
   前記電力伝送線に重畳された通信信号を、前記溶接電源装置が前記溶接電源側結合回路を介して検出する第２の工程と、
   を備えているか、または、
   前記溶接電源装置が前記溶接電源側結合回路を介して前記電力伝送線に通信信号を重畳させる第３の工程と、
   前記電力伝送線に重畳された通信信号を、前記周辺装置が前記周辺装置側結合回路を介して検出する第４の工程と、
   を備えている、
   ことを特徴とする通信方法。

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