JP2013248663A - 溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】音声操作指令の伝送経路を有線化として信頼性向上を図りつつも、マイクの接続線の長さを極力短くしてその敷設作業を容易とすることが可能な溶接機を提供する。
【解決手段】作業者Ｘ等の音声操作指令を取得するマイク２３の接続線２３ａを溶接トーチ１５のマイク接続部１５ａと接続可能とし、マイク２３を使用した操作指令がマイク２３の接続線２３ａ及び接続ケーブル１３を介した有線送信にて溶接電源装置１１の制御回路１２に送信可能な構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声による操作指令が可能な溶接機に関するものである。

半自動アーク溶接機において、作業者にて支持される溶接トーチに種々の操作スイッチを備え、作業者が溶接中に操作スイッチを操作することで、溶接条件等が変更できるようにした仕様のものがある。しかしながら、溶接中に作業者がトーチの操作スイッチを操作すると、トーチの支持姿勢が変化してアークの状態を変化させてしまい、溶接の仕上がりに影響が生じてしまうことがある。

そこで、例えば特許文献１に開示の技術のように、溶接時に作業者の頭部に装着して使用する保護マスクに対して作業者の音声を取得するマイクに加え、取得した音声による操作指令から制御回路での処理が可能な指令信号に変換する処理回路を備えることで、トーチの操作スイッチの操作を不要としながら、指令を行うことができる。

特開２０００−２３７８７２号公報

ところで、特許文献１の技術では、マイクを有する保護マスク側に送信機を、制御回路を有する溶接電源装置側に受信機をそれぞれ備え、マイクで取得した作業者の音声による操作指令を電源装置の制御回路に無線送信する構成としている。

本来、溶接電源装置とトーチとの間、消耗電極式の溶接機では、電源装置、ワイヤ電極送給装置及びトーチを接続するために敷設する接続ケーブルとは別に、電源装置に向けてマイクの接続線を別途引き回す必要がある。溶接電源装置とトーチとが離間する状況となり得る、特に大型・長尺構造物を溶接する場合では、本来の接続ケーブルに加え、マイクの接続線にも長いものが必要となり、またその敷設作業が煩雑となる。そのため、特許文献１のように、電源装置とトーチとの間を無線送信するのが合理的である。

しかしながら、無線送信はノイズの問題があり信頼性が懸念されるため、高い信頼性を追求する溶接機においては有線化が望まれるが、上述したようにマイクの接続線の長さやその敷設作業が気になる所である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、音声操作指令の伝送経路を有線化として信頼性向上を図りつつも、マイクの接続線の長さを極力短くしてその敷設作業を容易とすることが可能な溶接機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電力供給を受けてアークを生じさせるワイヤ電極を支持する溶接トーチと、アークによる消耗に応じて前記溶接トーチへの前記ワイヤ電極の送給を行う送給装置と、溶接に適した電力生成を含む溶接制御を行う制御回路を有する溶接電源装置とを備え、前記溶接トーチの作業者による把持及び操作により、前記ワイヤ電極から生じるアークにて溶接対象物の溶接を行う溶接機において、マイクにて取得した音声による操作指令にて前記溶接制御が可能な溶接機であって、前記溶接電源装置、前記送給装置及び前記溶接トーチは接続ケーブルにて電気的接続が図られるものであり、前記マイクの接続線が接続可能なマイク接続部を前記溶接トーチ及び前記送給装置の少なくもと一方に設け、前記マイクにて取得した音声による操作指令が前記接続線及び前記接続ケーブルを通じて前記溶接電源装置の制御回路に送信可能に構成される。

この発明では、作業者等の音声操作指令を取得するマイクの接続線が溶接トーチ及び送給装置の少なくもと一方に設けられるマイク接続部と接続可能とされ、マイクを使用した操作指令がマイクの接続線及び接続ケーブルを介した有線送信にて溶接電源装置の制御回路に送信される。つまり、操作指令の信頼性向上の目的から送信経路の有線化を図りつつも、電源装置よりもマイクを使用する作業者近傍に配置される溶接トーチや送給装置にマイクの接続線を接続できるようにしたため、マイクの接続線が短くて済む。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接機において、前記マイクにて取得した音声信号を前記制御回路にて処理可能な指令信号に変換する変換処理回路が、前記マイクの接続線が接続可能な前記溶接トーチ又は前記送給装置に設けられる。

この発明では、マイクからの音声信号（アナログ信号）を指令信号（デジタル信号）に変換する変換処理回路が、マイクの接続線が接続可能な溶接トーチ又は送給装置に設けられることから、電源装置の制御回路への送信の際、デジタル信号での送信となるため、ノイズに強く、溶接機の誤動作低減に寄与できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶接機において、前記マイクの接続線の前記マイク接続部への接続を契機に、前記マイクを使用する音声操作指令モードに切り替わるモード切替手段が備えられる。

この発明では、マイクの接続線のマイク接続部への接続を契機に音声操作指令モードに自動で切り替わるため、モード切り替えが容易である。

本発明によれば、音声操作指令の伝送経路を有線化として信頼性向上を図りつつも、マイクの接続線の長さを極力短くしてその敷設作業を容易とすることが可能な溶接機を提供することができる。

一実施形態における溶接機の概略構成図。 溶接電源、溶接トーチ及びマイクの接続態様を示す構成図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の溶接機１０は、消耗電極式の半自動アーク溶接機である。溶接電源装置１１は、三相交流の商用電源等からアーク溶接に適した直流の出力電力を生成する。電源装置１１内には、その出力電力の生成を含むアーク溶接の統合的な制御を行う制御回路１２を備えている。電源装置１１の一方の出力端子は、電力線及び通信線を含む接続ケーブル１３を介して送給装置１４に接続され、該送給装置１４は同じく電力線及び通信線を含む接続ケーブル１３を介して溶接トーチ１５に接続される。電源装置１１の他方の出力端子は、接地用ケーブル１６を介して溶接対象物（母材）１７に接続される。

送給装置１４は、溶接トーチ１５に対してワイヤ電極１８の送給を行う（送給装置１４と溶接トーチ１５との間のワイヤ電極については図示略）。即ち、溶接トーチ１５ではワイヤ電極１８が支持され、溶接時に電源装置１１からの出力電力の供給に基づいてワイヤ電極１８の先端から溶接対象物１７に対してアークを生じさせるが、そのアークによりワイヤ電極１８が消耗する。送給装置１４は、電源装置１１の制御回路１２の制御に基づき、ワイヤ電極１８の消耗状況等に応じた送給速度でワイヤ電極１８の送給動作を行う。ワイヤ電極１８の送給速度は、制御回路１２にてその都度適切値に設定される。

溶接トーチ１５においては、ワイヤ電極１８からのアークの発生とともに、そのアークの周囲（電極１８の周囲）にシールドガスの噴射が行われる。即ち、ガス貯蔵装置１９と送給装置１４との間、及び送給装置１４と溶接トーチ１５との間は、ガス貯蔵装置１９にて貯蔵されるシールドガスのトーチ１５への送給が可能にそれぞれ送給ホース２０にて接続される。ガス貯蔵装置１９には、ガスの送給量を調整するガスレギュレータ２１が備えられ、該レギュレータ２１は、制御回路１２の制御に基づき、溶接トーチ１５へのガスの送給量（トーチ１５からの噴射量）の調整を行う。レギュレータ２１からのガス送給量は、制御回路１２にてその都度適正値に設定される。

また、溶接トーチ１５には、作業者の手動操作が可能な操作スイッチ２２が備えられている。操作スイッチ２２は、アーク溶接の開始や停止（オン・オフ）、出力電流・電圧といったパラメータ調整、連続アークやパルスアークといったアーク態様変更等、溶接に係る各種の操作指令が可能であり、各種指令信号は接続ケーブル１３を介して制御回路１２に送信される。

また、溶接トーチ１５には、マイク２３から延びる接続線２３ａが接続可能なマイク接続部１５ａが備えられている。マイク２３は、本実施形態では例えば耳掛け式のマイクであり、装着した作業者Ｘ等から音声の取得を行う。尚、マイク２３を耳掛け式のマイクとすることで、溶接作業時に作業者Ｘが頭部に装着して使用する保護マスク２４とは独立させている。マイク２３にて取得した音声信号は、溶接トーチ１５に入力される。

図２に示すように、溶接トーチ１５は、接続部１５ａに接続されたマイク２３にて取得された音声信号が入力される変換処理回路２５を備えている。変換処理回路２５は、入力された音声信号、この場合、操作スイッチ２２による各種操作の一部又は全部に対応した語句等を発声した際に、各種の音声信号を制御回路１２にて処理可能な操作スイッチ２２からの信号と同様な指令信号に変換する。また、溶接トーチ１５には、本来の操作スイッチ２２からの指令信号と、マイク２３の音声信号から変換処理回路２５を経た指令信号との各指令信号を制御回路１２に送信する信号出力回路２６が備えられている。

マイク接続部１５ａにマイク２３が接続されていない場合、信号出力回路２６は、操作スイッチ２２からの指令信号をそのまま接続ケーブル１３を介して制御回路１２に出力する。これに対し、マイク接続部１５ａにマイク２３が接続された場合では、信号出力回路２６は、操作スイッチ２２からの指令信号と、マイク２３の音声信号から変換処理回路２５を経た指令信号との両者（その時々ではいずれか一方のみ）を制御回路１２に出力する。尚、操作スイッチ２２及び変換処理回路２５からの各指令信号が重なるような状況では、信号出力回路２６は先に生じた指令信号を出力し、後に生じた指令信号をキャンセルする。信号出力回路２６及び制御回路１２は、マイク２３の接続線２３ａがマイク接続部１５ａに接続されたことを契機として、操作スイッチ２２の操作指令のみの通常操作指令モードからマイク２３を使用（操作スイッチ２２も可）する音声操作指令モードに自動で切り替わるようになっている。

そして、このような構成の溶接機１０の動作（作用）について、操作スイッチ２２の手動操作又はマイク２３からの操作語句の発音に基づく溶接トーチ１５からの指令信号が電源装置１１に入力されると、制御回路１２は、その指令信号に基づいた溶接機１０の溶接動作の制御を行う。例えば本実施形態では、アークの発生・シールドガスの噴射を含むアーク溶接の開始や停止、アーク出力の調整のための出力電流・電圧といったパラメータ調整、連続アークやパルスアークといったアーク態様変更等の手動操作又は音声による操作を可能としている。そして、作業者Ｘによる溶接トーチ１５の把持及び操作により、トーチ１５の電極１８の先端から生じるアークにて溶接対象物１７の溶接が実施され、溶接動作中の種々の調整が音声操作で行うことも可能となっている。

またその際、音声操作時に使用するマイク２３は、溶接を行う作業者Ｘに装着されて通常使用されるが、その作業者Ｘが把持する溶接トーチ１５にマイク２３の接続線２３ａを接続するマイク接続部１５ａが設けられている。つまり、マイク２３を用いた音声による操作指令を接続線２３ａ及び既存の接続ケーブル１３を通じて電源装置１１（制御回路１２）まで有線送信とすることで、信頼性向上に寄与できる。加えて、マイク２３の接続線２３ａとしては溶接トーチ１５までの長さで足り、仮に溶接対象物１７が大型・長尺構造物であっても、溶接トーチ１５と電源装置１１（制御回路１２）とは離間するものの、作業者Ｘと溶接トーチ１５との間隔はさほど変わらないため、マイク２３の接続線２３ａは比較的短い長さで済み、その敷設は容易である。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）作業者Ｘ等の音声操作指令を取得するマイク２３の接続線２３ａが溶接トーチ１５のマイク接続部１５ａと接続可能とされ、マイク２３を使用した操作指令がマイク２３の接続線２３ａ及び既存の接続ケーブル１３を介した有線送信にて溶接電源装置１１の制御回路１２に送信されるようにした。つまり、操作指令の信頼性向上の目的から送信経路の有線化を図りつつも、電源装置１１よりもマイク２３を使用する作業者Ｘ近傍に配置される溶接トーチ１５にマイク２３の接続線２３ａを接続できるようにしたため、マイク２３の接続線２３ａが短くて済み、その敷設作業を容易とすることができる。

（２）マイク２３からの音声信号（アナログ信号）を指令信号（デジタル信号）に変換する変換処理回路２５が溶接トーチ１５に設けられることから、電源装置１１の制御回路１２への送信の際、デジタル信号での送信となるため、ノイズに強く、溶接機１０の誤動作低減に寄与できる。

（３）マイク２３の接続線２３ａのマイク接続部１５ａへの接続を契機に、信号出力回路２６及び制御回路１２が音声操作指令モードに自動で切り替わるため、モード切り替えが容易である。

（４）マイク２３が保護マスク２４と別体として構成したことで、マイク一体型の保護マスクを作製する必要がなく、既存の保護マスクを利用することができる。また、マイクについても汎用のものが利用可能である。また、トーチ１５の把持操作者以外でもマイク２３の使用が可能なため、複数箇所で同様の溶接作業を行うもの同士の協調溶接が可能となったり、熟練作業者の音声操作指令の下で経験の浅い作業者の溶接作業を教育したりする等の効果も期待できる。

（５）マイク２３による音声操作指令の溶接トーチ１５から制御回路１２への送信は、既存の接続ケーブル１３の信号線を利用することで、音声操作指令に関する信号線を別途用意しなくて済む。

（６）マイク２３による音声操作指令について、溶接に関する専門的な語句に限定することで、溶接機１０の誤動作低減に寄与できる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。

・マイク２３からの音声信号（アナログ信号）を指令信号（デジタル信号）に変換する変換処理回路２５を溶接トーチ１５に備えたが、図２に示すように制御回路１２側に設けてもよい（溶接トーチ１５の変換処理回路２５は省略）。この場合、溶接トーチ１５から音声信号そのものを制御回路１２に送信する。このようにすれば、溶接トーチ１５内を簡素に構成でき、比較的雑に取り扱われる溶接トーチ１５の故障を未然に防止できる等の効果が期待できる。

・マイク２３の接続線２３ａが接続可能なマイク接続部１５ａを溶接トーチ１５に設けたが、図１に示すように、溶接トーチ１５と同様に、作業者Ｘの近傍に配置され得る送給装置１４にマイク２３の接続線２３ａが接続可能なマイク接続部１４ａを設けてもよい。この場合、溶接トーチ１５、送給装置１４のいずれか一方、若しくはその両方にマイク接続部を設けてもよい。尚、送給装置１４に対してマイク２３を接続可能とした場合、変換処理回路２５等を送給装置１４や制御回路１２に設ける必要がある。

・溶接トーチ１５の操作スイッチ２２の内で溶接開始・停止に対応したスイッチの操作中のみ（溶接動作中のみ）、マイク２３による音声操作指令を受け付ける構成としてもよい。

・マイク２３を用いた音声操作指令モードにおいて、マイク２３による音声操作指令と操作スイッチ２２の手動操作指令の両者が許容されたが、音声操作指令モードではマイク２３による音声操作指令のみで、操作スイッチ２２の手動操作指令の一部又は全部をキャンセルするようにしてもよい。

・マイク２３による音声操作指令の上記実施形態での列挙は一例であり、適宜変更してもよい。
・マイク２３の接続線２３ａのマイク接続部１５ａへの接続を契機に音声操作指令モードに自動で切り替わるようにしたが、モード切り替えのためのスイッチを手動操作で切り替えるようにしてもよい。

・マイク２３を耳掛け式としたが、保護マスク２４と別体で耳掛け式以外の装着手段を有するマイクを用いてもよい。また、マイク一体型の保護マスクを用いてもよい。
・マイク２３による音声操作指令の制御回路１２への送信について、既存の接続ケーブル１３の信号線を利用したが、別途信号線を既存の接続ケーブル１３と一体に這わせて構成してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接機において、
前記マイクは、作業者が溶接作業時に使用する保護マスクとは別体として構成したことを特徴とする溶接機。

この構成では、マイク一体型の保護マスクを作製する必要がなく、既存の保護マスクを利用でき、またマイクについても汎用のものが利用可能である。
（ロ） 請求項１〜３及び上記（イ）のいずれか１項に記載の溶接機において、
前記マイクにて取得した音声による操作指令の前記制御回路への送信は、前記溶接電源装置、前記送給装置及び前記溶接トーチの電気的接続を図る既存の接続ケーブルの信号線を利用するように構成されたことを特徴とする溶接機。

この構成では、音声操作指令に関する信号線を別途用意しなくて済む。

Ｘ 作業者
１０ 溶接機
１１ 溶接電源装置
１２ 制御回路（モード切替手段を含む）
１３ 接続ケーブル
１４ 送給装置
１４ａ，１５ａ マイク接続部
１５ 溶接トーチ
１７ 溶接対象物
１８ ワイヤ電極
２３ マイク
２３ａ 接続線
２５ 変換処理回路
２６ 信号出力回路（モード切替手段を含む）

Claims (3)

1. 電力供給を受けてアークを生じさせるワイヤ電極を支持する溶接トーチと、アークによる消耗に応じて前記溶接トーチへの前記ワイヤ電極の送給を行う送給装置と、溶接に適した電力生成を含む溶接制御を行う制御回路を有する溶接電源装置とを備え、前記溶接トーチの作業者による把持及び操作により、前記ワイヤ電極から生じるアークにて溶接対象物の溶接を行う溶接機において、マイクにて取得した音声による操作指令にて前記溶接制御が可能な溶接機であって、
   前記溶接電源装置、前記送給装置及び前記溶接トーチは接続ケーブルにて電気的接続が図られるものであり、
   前記マイクの接続線が接続可能なマイク接続部を前記溶接トーチ及び前記送給装置の少なくもと一方に設け、前記マイクにて取得した音声による操作指令が前記接続線及び前記接続ケーブルを通じて前記溶接電源装置の制御回路に送信可能に構成されたことを特徴とする溶接機。
2. 請求項１に記載の溶接機において、
   前記マイクにて取得した音声信号を前記制御回路にて処理可能な指令信号に変換する変換処理回路が、前記マイクの接続線が接続可能な前記溶接トーチ又は前記送給装置に設けられたことを特徴とする溶接機。
3. 請求項１又は２に記載の溶接機において、
   前記マイクの接続線の前記マイク接続部への接続を契機に、前記マイクを使用する音声操作指令モードに切り替わるモード切替手段が備えられたことを特徴とする溶接機。