JP2014222807A - 通信装置の制御回路、通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接装置、溶接システム、制御方法、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接電源装置とワイヤ送給装置とがパワーケーブルで接続されている溶接装置において、スペクトル拡散した信号をパワーケーブルで送受信する場合に、同時に使用される溶接装置が増加してクロストークが発生しても、解消することができる溶接装置を提供する。【解決手段】溶接電源装置の通信回路７に、通信装置７が受信した信号が、パワーケーブル３を介して通信回路７と通信を行うワイヤ送給装置の通信回路が送信した信号であるか否かを判別するデータ処理部７４ｃと、前記ワイヤ送給装置の通信回路が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する拡散符号変更部７４ｆとを設けた。ワイヤ送給装置の通信回路も同様の構成にした。通信相手以外の他の通信装置が送信した信号を受信してクロストークが発生しても、拡散符号が変更されて、クロストークを解消することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置の制御回路、通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接装置、溶接システム、制御方法、および、プログラムに関し、スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信するためのものである。

消耗電極式の溶接装置は、通常、重量があるために移動させない溶接電源装置と、溶接位置の移動に伴って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、溶接電圧や溶接電流の設定変更のために、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の間で通信を行う方法が開発されている。

溶接電源装置とワイヤ送給装置とはパワーケーブルで接続されているので、このパワーケーブルを利用して信号を送受信する方法が開発されている。例えば、特許文献１には、直接スペクトル拡散（Direct Sequence Spread Spectrum:DSSS）通信方式を用いて、パワーケーブルを介して、溶接電源装置とワイヤ送給装置とで信号の送受信を行う溶接装置が記載されている。

特許第４７３９６２１号公報

例えば、造船所などで多数の溶接装置を使用する場合、溶接電源装置をまとめて設置し、ワイヤ送給装置をパワーケーブルでそれぞれ溶接電源装置に接続する。

図９は、５台の溶接装置を用いて溶接作業を行っている状態を示している。５台の溶接電源装置１ａ〜１ｅは、一か所にまとめて設置されている。各作業者が持ち運んでいるワイヤ送給装置２ａ〜２ｅは、それぞれパワーケーブル３ａ〜３ｅで溶接電源装置１ａ〜１ｅに接続されている。パワーケーブル３ａ〜３ｅは、溶接電源装置１ａ〜１ｅの設置場所から作業場所の近くまで、束ねて配置されている。したがって、隣接するパワーケーブル間で磁気結合が発生し、あるパワーケーブルを搬送される信号が別のパワーケーブルでも搬送される場合がある。

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。溶接装置毎に異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接装置で送受信される信号を受信したとしても、当該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ので、クロストークは発生しない。なお、本明細書では、クロストークとは、ある回線を伝わる同一拡散符号で拡散された信号が他の回線に漏れて、他の回線に接続されている機器に影響を与えることを意味する。

図１０は、複数の溶接装置間で発生するクロストークを説明するための図である。溶接電源装置１ａとワイヤ送給装置２ａとがパワーケーブル３ａで接続され、溶接電源装置１ｂとワイヤ送給装置２ｂとがパワーケーブル３ｂで接続されている。図１０（ａ）においては、溶接電源装置１ａは、送信データＡに対して拡散符号αによるスペクトル拡散を行って、符号化データＡを生成している。符号化データＡはデジタル／アナログ変換などの処理をされて信号Ａとして送信される。信号Ａはパワーケーブル３ａを介してワイヤ送給装置２ａに受信される。同様に、溶接電源装置１ｂは送信データＢに対して拡散符号βによるスペクトル拡散を行って、符号化データＢを生成している。符号化データＢは信号Ｂとして送信され、信号Ｂはパワーケーブル３ｂを介してワイヤ送給装置２ｂに受信される。パワーケーブル３ａとパワーケーブル３ｂとの間の磁気結合により、信号Ｂがパワーケーブル３ａを介してワイヤ送給装置２ａにも受信されたとしても、ワイヤ送給装置２ａは拡散符号αによる逆拡散を行うので、信号Ｂはノイズとして除去される。したがって、クロストークは発生しない。

しかしながら、拡散符号の数は有限なので、使用される溶接装置が増加した場合や出荷時の初期設定条件により、クロストークが発生するという問題がある。例えば、拡散率１２７のＭ系列を用いる場合、完全に直行性のある（他の拡散符号をノイズ化できる）拡散符号は８種類になる。したがって、９台以上の溶接装置を使用する場合、いずれかの溶接装置は他の溶接装置と同じ拡散符号を用いることになる。同じ拡散符号を用いて逆拡散を行うとノイズとして除去されないので、クロストークが発生する。

図１０（ｂ）は、溶接電源装置１ｂおよびワイヤ送給装置２ｂも拡散符号αを用いる場合を示している。溶接電源装置１ｂは送信データＢに対して拡散符号αによるスペクトル拡散を行って、符号化データＢ’を生成している。符号化データＢ’は信号Ｂ’として送信され、信号Ｂ’はパワーケーブル３ａを介してワイヤ送給装置２ａにも受信される。ワイヤ送給装置２ａは拡散符号αによる逆拡散を行うので、信号Ｂ’はノイズとして除去されず、送信データＢに戻され、クロストークが発生する。

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、使用される溶接装置が増加してクロストークが発生した場合でも、クロストークを解消することができる溶接装置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制御回路は、スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信する通信装置の制御回路であって、前記通信装置が受信した信号が、前記電力伝送線を介して前記通信装置と通信を行う第２の通信装置が送信した信号であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する拡散符号変更手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記判別手段によって、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、前記受信した信号を送信した第３の通信装置に優先権があるか否かを判別する第２の判別手段をさらに備え、前記拡散符号変更手段は、前記第２の判別手段によって、前記第３の通信装置に優先権があると判別された場合に、前記拡散符号を変更する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２の判別手段によって、前記第３の通信装置に優先権がないと判別された場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更したか否かを判別する第３の判別手段をさらに備え、前記拡散符号変更手段は、前記第３の判別手段によって、前記第３の通信装置が拡散符号を変更しなかったと判別された場合に、前記拡散符号を変更する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第３の判別手段は、所定時間経過後に前記第２の通信装置が送信した信号を受信した場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更したと判別する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第３の判別手段は、所定時間経過後に前記第３の通信装置が送信した信号を受信した場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更しなかったと判別する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第３の判別手段は、前記第３の通信装置が送信した信号を所定回数以上受信した場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更しなかったと判別する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記通信装置および前記第２の通信装置には、共通の識別番号が付与されており、前記判別手段は、前記受信した信号に含まれる識別番号が前記付与された識別番号に一致するか否かで判別を行う。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記拡散符号変更手段は、さらに、前記第２の通信装置の拡散符号も変更させる。

本発明の第２の側面によって提供される通信装置は、本発明の第１の側面によって提供される制御回路を備えていることを特徴とする。

本発明の第３の側面によって提供される溶接電源装置は、本発明の第２の側面によって提供される通信装置を備えており、前記電力伝送線を介して、ワイヤ送給装置との間で通信を行うことを特徴とする。

本発明の第４の側面によって提供されるワイヤ送給装置は、本発明の第２の側面によって提供される通信装置を備えており、前記電力伝送線を介して、溶接電源装置との間で通信を行うことを特徴とする。

本発明の第５の側面によって提供される溶接装置は、本発明の第２の側面によって提供される通信装置を備えている溶接電源装置と、本発明の第２の側面によって提供される通信装置を備えているワイヤ送給装置とを備えており、前記電力伝送線を介して、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置との間で通信を行うことを特徴とする。

本発明の第６の側面によって提供される溶接システムは、本発明の第５の側面によって提供される溶接装置を複数備えており、前記複数の溶接装置の各電力伝送線が、束ねて配置されていることを特徴とする。

本発明の第７の側面によって提供される制御方法は、スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信する通信装置の制御方法であって、前記通信装置が受信した信号が、前記通信装置に前記電力伝送線で接続された第２の通信装置が送信した信号であるか否かを判別する工程と、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する工程とを備えていることを特徴とする。

本発明の第８の側面によって提供されるプログラムは、コンピュータを、スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信する通信装置の制御回路として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記通信装置が受信した信号が、前記通信装置に前記電力伝送線で接続された第２の通信装置が送信した信号であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する拡散符号変更手段として機能させることを特徴とする。

本発明によると、受信した信号が第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、拡散符号が変更される。したがって、第２の通信装置以外の第３の通信装置が送信した信号を受信してクロストークが発生しても、拡散符号が変更された後は、第３の通信装置が送信した信号は逆拡散によりノイズとして除去されるので、クロストークを解消することができる。

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装置の全体構成を説明するための図である。 通信回路の内部構成を説明するためのブロック図である。 情報送信信号のフレームフォーマットを説明するための図である。 データ処理部が行う受信処理を説明するためのフローチャートである。 受信処理の他の実施例を説明するためのフローチャートである。 クロストーク発生時の拡散符号の変更について説明するための図である。 クロストーク発生時の拡散符号の変更について説明するための図である。 第２実施形態に係る溶接装置の全体構成を説明するための図である。 造船所などで多数の溶接装置を用いて溶接作業を行っている状態を示す図である。 複数の溶接装置間で発生するクロストークを説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る通信装置を用いて溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で通信を行う溶接装置を例として、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装置の全体構成を説明するための図である。

図１に示すように、溶接装置Ａは、溶接電源装置１、ワイヤ送給装置２、パワーケーブル３，４、および、溶接トーチＴを備えている。溶接電源装置１の一方の出力端子は、パワーケーブル３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Ｔに送り出して、ワイヤ電極の先端を溶接トーチＴの先端から突出させる。ワイヤ送給装置２において、パワーケーブル３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の他方の出力端子は、パワーケーブル４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Ｔの先端から突出するワイヤ電極の先端と、被加工物Ｗとの間に高電圧を印加してアークを発生させる。溶接装置Ａは、当該アークの熱で被加工物Ｗの溶接を行う。なお、溶接装置Ａは、実際には、溶接トーチＴから放出するためのシールドガスのガスタンク、溶接トーチＴを冷却する冷却水を循環させる冷却水循環装置などを備えている場合もあるが、図への記載や説明を省略している。

溶接電源装置１は、アークを発生させるための電力を供給するものである。溶接電源装置１は、電力変換回路５、制御回路６、および通信回路７を備えている。

電力変換回路５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。電力変換回路５に入力される三相交流電力は、整流回路によって直流電力に変換され、インバータ回路によって交流電力に変換される。そして、トランスによって昇圧され、整流回路によって直流電力に変換されて出力される。なお、電力変換回路５の構成は、上記したものに限定されない。

制御回路６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。制御回路６は、溶接電源装置１から出力される溶接電圧や溶接電流が設定された設定電圧や設定電流になるように、制御を行う。また、図示しない設定スイッチの操作に応じて設定電圧または設定電流の変更を行ったり、図示しない起動スイッチの操作に応じて電力変換回路５を起動させたりなどの制御を行う。また、制御回路６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装置に表示させたり、異常が発生した場合に図示しない報知装置に報知させたりする。また、制御回路６は、通信回路７から入力される信号に基づいても、設定電圧または設定電流の変更や電力変換回路５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信号や、異常発生を示す信号を通信回路７に出力する。

通信回路７は、パワーケーブル３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。通信回路７は、ワイヤ送給装置２から受信した信号を復調して、制御回路６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、設定電圧または設定電流の変更を指示する信号や、電力変換回路５の起動を指示する信号などがある。また、通信回路７は、制御回路６から入力される信号を変調して、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信号や、異常発生を示す信号などがある。

通信回路７は、直接スペクトル拡散通信方式を用いて通信を行う。通信回路７は、ワイヤ送給装置２の通信回路９との間で、共通の拡散符号を用いて拡散した信号の送受信を行う。受信した信号を共通の拡散符号を用いて逆拡散してノイズを除去することができるので、高い通信品質で通信を行うことができる。

また、通信回路７は、クロストークが発生しているか否かを判断し、クロストークが発生していると判断した場合には、所定のアルゴリズムに応じて、拡散符号の変更を行う。すなわち、通信回路７は、クロストークの相手に対して優先権があるか否かを判断し、優先権がない場合（相手側に優先権がある場合）、拡散符号の変更を行う。優先権がある場合、相手側が拡散符号を変更するので自分の拡散符号を変更する必要がないが、相手側がクロストークに気付いていない場合がある。本実施形態では、相手側がクロストークに気付かない場合にクロストークの状態が継続してしまうことを防ぐために、所定時間が経過しても相手側が拡散符号を変更しない場合に、通信回路７が拡散符号を変更する。クロストーク発生時の拡散符号変更のためのアルゴリズムの詳細については後述する。なお、通信回路７にはあらかじめ所定の拡散符号が設定されており、拡散符号は所定の順番に従って変更される。

図２は、通信回路７の内部構成を説明するためのブロック図である。通信回路７は、信号結合回路７１、フィルタ回路７２、アナログ／デジタル変換回路７３、通信制御回路７４、デジタル／アナログ変換回路７５、および、フィルタ回路７６を備えている。

信号結合回路７１は、磁気結合を利用して、パワーケーブル３で信号を送信し、また、パワーケーブル３で送られる信号を検出するものである。信号結合回路７１は、パワーケーブル３の周囲に配置されてパワーケーブル３に磁気結合したコイルを備えており、当該コイルを介して、フィルタ回路７６より入力される送信信号をパワーケーブル３で送信する。また、信号結合回路７１は、パワーケーブル３で送られる信号を当該コイルによって検出し、受信信号としてフィルタ回路７２に出力する。

フィルタ回路７２は、バンドパスフィルタを備えており、信号結合回路７１より入力される受信信号から、所定の周波数帯域以外の信号を除去して、アナログ／デジタル変換回路７３に出力する。アナログ／デジタル変換回路７３は、フィルタ回路７２より入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、拡散受信信号ＳＲとして、通信制御回路７４に出力する。

デジタル／アナログ変換回路７５は、通信制御回路７４より入力されるデジタル信号である拡散送信信号ＳＳをアナログ信号に変換して、フィルタ回路７６に出力する。フィルタ回路７６は、バンドパスフィルタを備えており、デジタル／アナログ変換回路７５より入力される信号から、所定の周波数帯域以外の信号を除去して、送信信号として、信号結合回路７１に出力する。

通信制御回路７４は、送受信する信号を処理するものであり、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。通信制御回路７４は、アナログ／デジタル変換回路７３より入力される拡散受信信号ＳＲを復調して、制御回路６に出力する。また、通信制御回路７４は、制御回路６より入力される信号に応じて変調した拡散送信信号ＳＳを、デジタル／アナログ変換回路７５に出力する。通信制御回路７４は、逆拡散処理部７４ａ、復調処理部７４ｂ、データ処理部７４ｃ、変調処理部７４ｄ、拡散処理部７４ｅ、および、拡散符号変更部７４ｆを備えている。

変調処理部７４ｄは、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調により、入力された信号に応じてキャリア信号を変調するものである。変調処理部７４ｄは、データ処理部７４ｃより入力される情報送信信号ＩＳに応じてキャリア信号を変調して、変調送信信号ＭＳとして拡散処理部７４ｅに出力する。なお、変調方法はこれに限られず、ＡＳＫ変調やＦＳＫ変調を行うようにしてもよい。拡散処理部７４ｅは、拡散符号を用いてスペクトル拡散を行って、狭帯域の信号を広帯域の信号に拡散するものである。拡散処理部７４ｅは、変調処理部７４ｄより入力される変調送信信号ＭＳを拡散送信信号ＳＳに拡散し、デジタル／アナログ変換回路７５に出力する。

逆拡散処理部７４ａは、拡散符号を用いて、広帯域に拡散された信号を狭帯域の信号に逆拡散するものである。逆拡散処理部７４ａは、アナログ／デジタル変換回路７３より入力される拡散受信信号ＳＲを逆拡散して、フィルタリングを行い、変調受信信号ＭＲとして復調処理部７４ｂに出力する。これにより、異なる拡散符号を用いて拡散された信号やノイズが除去される。復調処理部７４ｂは、変調された信号を復調するものである。復調処理部７４ｂは、逆拡散処理部７４ａより入力される変調受信信号ＭＲを復調して、情報受信信号ＩＲとしてデータ処理部７４ｃに出力する。なお、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、異なる周波数帯域を利用している。したがって、変調処理部７４ｄで用いられるキャリア信号と、復調処理部７４ｂで用いられるキャリア信号とは、異なる周波数のものを用いている。

なお、逆拡散処理部７４ａと復調処理部７４ｂ、および、変調処理部７４ｄと拡散処理部７４ｅをそれぞれ入れ替えてもよい。すなわち、送信側は、データ処理部７４ｃから出力される情報送信信号ＩＳをまずスペクトル拡散してから変調を行うようにし、受信側は、まず復調を行ってから逆拡散するようにしてもよい。

データ処理部７４ｃは、制御回路６との間でデータを受け渡しする処理を行うものである。溶接装置Ａには、それぞれ固有の識別ＩＤが付与されている。データ処理部７４ｃは、制御回路６より入力される送信データに識別ＩＤを付加して、情報送信信号ＩＳとして変調処理部７４ｄに出力する。図３は、情報送信信号ＩＳのフレームフォーマットを示している。

また、データ処理部７４ｃは、復調処理部７４ｂより入力される情報受信信号ＩＲを識別ＩＤと受信データとに分解し、識別ＩＤに基づいてクロストークが発生しているか否かを判断する。すなわち、識別ＩＤが溶接装置Ａに付与された識別ＩＤでない場合に、クロストークが発生していると判断する。データ処理部７４ｃは、クロストークが発生していない場合には受信データを制御回路６に出力する。クロストークが発生している場合には受信データを制御回路６に出力せず、所定のアルゴリズムに応じて、拡散符号変更部７４ｆに変更信号を出力する。データ処理部７４ｃは、識別ＩＤに基づいて優先権があるか否かを判断し、優先権がない場合は拡散符号変更部７４ｆに変更信号を出力する。優先権がある場合は所定時間経過後にクロストークが継続しているか否かを判断し、継続していると判断した場合には、拡散符号変更部７４ｆに変更信号を出力する。

図４は、データ処理部７４ｃが行う受信処理を説明するためのフローチャートである。当該受信処理は、溶接電源装置１が起動されたときに開始される。

まず、復調処理部７４ｂから情報受信信号ＩＲが入力されたか否かが判別される（Ｓ１）。信号結合回路７１が受信信号を検出すると、フィルタリング、アナログ／デジタル変換、逆拡散、および復調がなされて、情報受信信号ＩＲがデータ処理部７４ｃに入力される。情報受信信号ＩＲが入力されない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻ることで、情報受信信号ＩＲの入力を待つ。情報受信信号ＩＲが入力された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、情報受信信号ＩＲが識別ＩＤと受信データとに分解され、識別ＩＤが抽出される（Ｓ２）。

次に、抽出された識別ＩＤが、溶接装置Ａに付与された識別ＩＤであるＩＤｍであるか否かが判別される（Ｓ３）。抽出された識別ＩＤがＩＤｍである場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、受信信号が、パワーケーブル３で溶接電源装置１に接続されたワイヤ送給装置２から送信された信号と判断できるので、受信応答が出力されて（Ｓ４）、受信データが制御回路６に出力される（Ｓ５）。制御回路６は、入力された受信データに基づいた処理を行う。ステップＳ６およびＳ７の説明は後述する。

抽出された識別ＩＤがＩＤｍでない場合（Ｓ３：ＮＯ）、受信信号がワイヤ送給装置２とは別のワイヤ送給装置（以下では区別するために「ワイヤ送給装置２’」とする。また、ワイヤ送給装置２’を備える溶接装置を「溶接装置Ａ’」とする。）から送信された信号と判断され、クロストークが発生していると判断される。この場合は、受信データが制御回路６に出力されず、抽出された識別ＩＤがＩＤｍより大きいか否かが判別される（Ｓ８）。抽出された識別ＩＤがＩＤｍより大きい場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、拡散符号変更部７４ｆに変更信号が出力されて（Ｓ９）、ステップＳ１に戻る。すなわち、溶接装置Ａ’が溶接装置Ａより優先度が高い（溶接装置Ａに優先権がない）として、拡散符号が変更される。なお、本実施形態では識別ＩＤが大きい方に優先権があるようにしているが、識別ＩＤが小さい方に優先権があるようにしてもよい。この場合は、ステップＳ８の不等号を逆にすればよい。

抽出された識別ＩＤがＩＤｍより小さい場合（Ｓ８：ＮＯ）、すなわち、溶接装置Ａに優先権がある場合、クロストーク発生からの経過時間が計時される。すなわち、経過時間を計時するためのタイマーが計時中か否かが判別され（Ｓ１０）、計時中でない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、計時が開始される（Ｓ１１）。計時中の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、経過時間が所定時間を超えているか否かが判別される（Ｓ１２）。当該所定時間は、クロストークの発生を認識してから拡散符号を変更するまでに十分な時間が設定されている。経過時間が所定時間を超えている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）は、拡散符号変更部７４ｆに変更信号が出力され（Ｓ１３）、計時が停止されて（Ｓ１４）、ステップＳ１に戻る。すなわち、本来なら、クロストークの発生から所定時間が経過していて、優先権のない溶接装置Ａ’で拡散符号の変更がなされて、クロストークが解消されているはずである。しかし、クロストークの状態が継続しているので、溶接装置Ａ’がクロストークに気付いていない可能性がある。この場合は、クロストークの状態が継続してしまうことを防ぐために、データ処理部７４ｃは拡散符号を変更させる。経過時間が所定時間を超えていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）は、ステップＳ１に戻る。

クロストークが継続している間でも、通信回路７はワイヤ送給装置２から送信された信号を受信する。この信号に基づく情報受信信号ＩＲの識別ＩＤはＩＤｍなので、ステップＳ３〜Ｓ５によって、適切に処理される。また、続くステップＳ６で、クロストーク発生からの経過時間が所定時間を超えているか否かが判別され（Ｓ６）、所定時間を超えている場合（Ｓ６：ＹＥＳ）は計時が停止される（Ｓ７）。すなわち、クロストークの発生から所定時間が経過した直後に、ワイヤ送給装置２から送信された信号を受信したことをもって、クロストークが解消したと仮に判断し、拡散符号を変更しないようにしている。なお、実際にはクロストークが解消していなかった場合には、再度、ワイヤ送給装置２’からの信号を受信することになるので、ステップＳ３,Ｓ８,Ｓ１０での判別（Ｓ３：ＮＯ，Ｓ８：ＮＯ，Ｓ１０：ＮＯ）によってステップＳ１１に進み、クロストーク発生からの経過時間の計時が開始される。つまり、優先権のない溶接装置Ａ’で拡散符号の変更がされるか、ステップＳ１２でＹＥＳになってデータ処理部７４ｃが拡散符号を変更させることになるので、クロストークは解消される。

なお、信号結合回路７１が検出した受信信号の状態が悪く、適切に復調されなかった場合は、抽出された識別ＩＤが不適切な値になるので、ステップＳ８に進み（ステップＳ３：ＮＯ）、ＩＤ＞ＩＤｍの場合（Ｓ８：ＹＥＳ）はすぐに拡散符号が変更され（Ｓ９）、ＩＤ＜ＩＤｍの場合（Ｓ８：ＮＯ）でもその状態が継続する場合は拡散符号が変更される（Ｓ１３）。

なお、受信処理のフローチャートは、図４に示したものに限定されない。例えば、優先権を尊重して、溶接装置Ａに優先権がある場合は相手（溶接装置Ａ’）側が拡散符号を変更するのを待ち、自分は拡散符号を変更しないようにしてもよい。この場合のフローチャートは、図５（ａ）に示すものになる。図５（ａ）のフローチャートは、図４のフローチャートおいて、ステップＳ６，Ｓ７，およびＳ１０〜Ｓ１４を削除したものである。ただし、この場合は相手側がクロストークに気付くまでクロストークの状態が継続することになるので、クロストークが解消されるまでにかかる時間が長くなる場合がある。

また、優先権に関係なく、クロストークが発生した場合に拡散符号を変更するようにしてもよい。この場合のフローチャートは、図５（ｂ）に示すものになる。図５（ｂ）のフローチャートは、図４のフローチャートおいて、ステップＳ３がＮＯの場合にステップＳ９に進むようにし、ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８，およびＳ１０〜Ｓ１４を削除したものである。この場合もクロストークを解消することができるが、相手側と自分とが同じタイミングで拡散符号を変更する場合もある。

図４に示す受信処理のフローチャートにおいては、クロストーク発生から所定時間が経過した後に受信した信号が正当な通信相手から送信されたものであるか否かで、クロストークの相手が拡散符号を変更したか否かを判断しているが、他の方法を用いてもよい。例えば、クロストークの相手からの信号を所定回数以上受信した場合に、クロストークの相手が拡散符号を変更していないと判断してもよい。また、クロストークの相手から、所定時間内に所定回数以上の信号を受信した場合に、クロストークの相手が拡散符号を変更していないと判断してもよい。

図２に戻って、拡散符号変更部７４ｆは、拡散処理部７４ｅおよび逆拡散処理部７４ａに設定されている拡散符号を変更するものである。拡散符号変更部７４ｆは、データ処理部７４ｃから変更信号が入力される毎に、所定の順番に従って拡散符号を変更する。

なお、本実施形態では、通信制御回路７４をマイクロコンピュータで実現する場合について説明したが、これに限られない。例えば、通信制御回路７４を汎用コンピュータで実現するようにしてもよい。すなわち、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることで汎用コンピュータを通信制御回路７４として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、汎用コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。

図１に戻って、ワイヤ送給装置２は、ワイヤ電極を溶接トーチＴに送り出すものである。ワイヤ送給装置２は、制御回路８および通信回路９を備えている。

制御回路８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。制御回路８は、図示しない送給モータを制御して、ワイヤ電極の送り出しを制御する。また、制御回路８は、図示しない起動スイッチの操作に応じて、溶接電源装置１の電力変換回路５を起動するための信号を通信回路９に出力する。また、図示しない設定スイッチの操作に応じて、溶接電源装置１の設定電圧または設定電流の変更を行うための信号を通信回路９に出力する。また、制御回路８は、通信回路９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装置に表示させたり、通信回路９より入力される異常発生を示す信号に基づいて、図示しない報知装置に報知させたりする。

通信回路９は、パワーケーブル３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。通信回路９は、溶接電源装置１から受信した信号を復調して、制御回路８に出力する。溶接電源装置１から受信する信号には、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信号や、異常発生を示す信号などがある。また、通信回路９は、制御回路８から入力される信号を変調して、溶接電源装置１に送信する。溶接電源装置１に送信する信号には、例えば、電力変換回路５の起動を指示する信号や、設定電圧または設定電流の変更を指示する信号などがある。

通信回路９の構成は、溶接電源装置１の通信回路７と同様の構成である。すなわち、通信回路９も、直接スペクトル拡散通信方式を用いて通信を行う。通信回路９は、溶接電源装置１の通信回路７との間で、共通の拡散符号を用いて拡散した信号の送受信を行う。また、通信回路９も、クロストークが発生しているか否かを判断し、クロストークが発生していると判断した場合には、所定のアルゴリズムに応じて、拡散符号の変更を行う。通信回路９の内部構成は、図２に示す通信回路７の内部構成と共通するので、ブロック図および詳細な説明を省略する。拡散符号変更のためのアルゴリズムも通信回路７のものと共通し、受信処理を示すフローチャートも通信回路７のもの（図４参照）と共通するので、記載を省略する。

通信回路９の構成が通信回路７と同様の構成であり、互いに信号の送受信を行っているので、通信回路７で拡散符号が変更された場合、同様にほぼ同じタイミングで、通信回路９でも拡散符号が変更される。したがって、通信回路７と通信回路９には、共通する拡散符号が設定されることになる。なお、一方の拡散符号が変更された場合に他方の拡散符号が変更されるようにしてもよい。

図６および図７は、クロストークが発生した場合に、どの溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２が拡散符号を変更するかを説明するための図である。図６および図７では、３つの溶接装置Ａａ、Ａｂ，Ａｃが同時に使用されている状態を示している。溶接装置Ａａの識別ＩＤが最も大きく（優先順位が一番高く）、溶接装置Ａｂの識別ＩＤがその次であり、溶接装置Ａｃの識別ＩＤが一番小さい（優先順位が一番低い）。溶接装置Ａａでは、溶接電源装置１ａとワイヤ送給装置２ａとが、パワーケーブルを介して通信を行っている。また、同様に、溶接装置Ａｂでは、溶接電源装置１ｂとワイヤ送給装置２ｂとが通信を行っており、溶接装置Ａｃでは、溶接電源装置１ｃとワイヤ送給装置２ｃとが通信を行っている。

図６（ａ）においては、溶接電源装置１ａおよびワイヤ送給装置２ａに拡散符号αが設定され、溶接電源装置１ｂおよびワイヤ送給装置２ｂにも拡散符号αが設定され、溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃに拡散符号βが設定されている状態を示している。このとき、溶接装置Ａａと溶接装置Ａｂとの間でクロストークが発生している（図の破線矢印参照）。すなわち、溶接電源装置１ａが送信した信号をワイヤ送給装置２ｂも受信し、溶接電源装置１ｂが送信した信号をワイヤ送給装置２ａも受信している。また、ワイヤ送給装置２aが送信した信号を溶接電源装置１ｂも受信し、ワイヤ送給装置２ｂが送信した信号を溶接電源装置１aも受信している。

この場合、溶接電源装置１ａは、受信した信号から抽出した識別ＩＤが自分の識別ＩＤより小さいので（図４において、Ｓ８：ＮＯ）、経過時間の計時を開始する。ワイヤ送給装置２ａも同様である。一方、溶接電源装置１ｂは、受信した信号から抽出した識別ＩＤが自分の識別ＩＤより大きいので（図４において、Ｓ８：ＹＥＳ）、拡散符号をαからβに変更する。同様に、ワイヤ送給装置２ｂも、拡散符号をαからβに変更する。そして、溶接電源装置１ａはワイヤ送給装置２ｂが送信した信号を受信しなくなって、拡散符号を変更することなく計時を停止する（図４におけるＳ７）。ワイヤ送給装置２ａも同様である。これにより、図６（ｂ）の状態になる。

図６（ｂ）においては、溶接電源装置１ｂおよびワイヤ送給装置２ｂと溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃとに、拡散符号βが設定されているので、溶接装置Ａｂと溶接装置Ａｃとの間でクロストークが発生している（図の破線矢印参照）。すなわち、溶接電源装置１ｂが送信した信号をワイヤ送給装置２ｃも受信し、溶接電源装置１ｃが送信した信号をワイヤ送給装置２ｂも受信している。また、ワイヤ送給装置２ｂが送信した信号を溶接電源装置１ｃも受信し、ワイヤ送給装置２ｃが送信した信号を溶接電源装置１ｂも受信している。この場合、図６（ａ）の状態と同様にして、溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃが拡散符号をβからγに変更する。これにより、図６（ｃ）の状態になる。

図６（ｂ）の状態において、溶接装置Ａｂ側にのみクロストークが発生し、溶接装置Ａｃ側がクロストークに気付かない場合がある。すなわち、溶接電源装置１ｃが送信した信号をワイヤ送給装置２ｂも受信し、ワイヤ送給装置２ｃが送信した信号を溶接電源装置１ｂも受信するが、溶接電源装置１ｂが送信した信号をワイヤ送給装置２ｃが受信せず、ワイヤ送給装置２ｂが送信した信号を溶接電源装置１ｃが受信しない状態である。

この場合、溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃはクロストークの発生に気付かず、拡散符号の変更を行わない。溶接電源装置１ｂは、所定時間経過後もワイヤ送給装置２ｃが送信した信号を受信し続けるので（図４において、Ｓ１２：ＹＥＳ）、拡散符号をβからγに変更する。同様に、ワイヤ送給装置２ｂも、拡散符号をβからγに変更する。これにより、図６（ｄ）の状態になる。

次に、拡散符号の種類が限定されている場合について、図７を参照して説明する。図６（ｂ）の状態において、拡散符号がαとβの２種類しかない場合、溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃが拡散符号をβからαに変更する。これにより、図７（ａ）の状態になる。

図７（ａ）においては、溶接電源装置１ａおよびワイヤ送給装置２ａと溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃとに、拡散符号αが設定されているので、溶接装置Ａａと溶接装置Ａｃとの間でクロストークが発生している（図の破線矢印参照）。この場合、溶接装置Ａａに優先権があるので、溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃが拡散符号をαからβに変更する。これにより、図７（ｂ）の状態になる。

図７（ｂ）においては、溶接電源装置１ｂおよびワイヤ送給装置２ｂと溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃとに、拡散符号βが設定されているので、溶接装置Ａｂと溶接装置Ａｃとの間でクロストークが発生している（図の破線矢印参照）。この場合、溶接装置Ａｂに優先権があるので、溶接電源装置１ｃおよびワイヤ送給装置２ｃが拡散符号をβからαに変更する。これにより、図７（ａ）の状態になる。つまり、図７（ａ）の状態と図７（ｂ）の状態とが繰り返されることになる。

本実施形態によると、データ処理部７４ｃは、クロストークが発生すると、所定のアルゴリズムに応じて、拡散符号を変更させる。クロストークが発生している２つの溶接装置Ａの少なくとも一方が拡散符号を変更するので、２つの溶接装置Ａの拡散符号は異なるものになる。スペクトル拡散された信号を異なる拡散符号で逆拡散してもノイズとして除去されるので、クロストークを解消することができる。

また、データ処理部７４ｃは、識別ＩＤに基づいて優先権があるか否かを判断し、自分に優先権がない場合に拡散符号を変更させる。自分に優先権がある場合は、クロストークの相手側が拡散符号を変更するので、拡散符号を変更する必要がない。また、データ処理部７４ｃは、自分に優先権がある場合でも、クロストークの相手側が拡散符号を変更しない場合、拡散符号を変更させる。したがって、相手側がクロストークに気付かない場合にクロストークの状態が継続してしまうことを防止することができる。

なお、本実施形態においては、信号結合回路７１が、パワーケーブル３の周囲に配置されたコイルによる磁気結合を利用する場合について説明したが、これに限られない。例えば、パワーケーブル３に接続されたコンデンサを用いて、送信信号を電圧信号としてパワーケーブル３で送信し、また、パワーケーブル３で送られる電圧信号を検出するようにしてもよい。

上記第１実施形態においては、溶接装置Ａの溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で通信を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、非消耗電極式の溶接装置の場合、ワイヤ送給装置２は用いられず、溶接電源装置１と溶接トーチＴに接続されたリモコンとの間で、通信を行う。この場合、リモコンに通信回路を設け、溶接電源装置１の通信回路７との間で通信を行うようにすればよい。

図８は、第２実施形態に係る溶接装置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装置Ａ(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８に示す溶接装置Ａ１は、ワイヤ送給装置２に代えて、リモコン２１を備えている点で、第１実施形態に係る溶接装置Ａと異なる。リモコン２１は、パワーケーブル３を介して、溶接電源装置１との間で通信を行う。通信回路９は、第１実施形態におけるワイヤ送給装置２の通信回路９と同様の構成で同様の機能を有する。したがって、第２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。

なお、溶接トーチＴにリモコン２１を取り付けるのではなく、溶接トーチＴ自体に制御回路８および通信回路９を設けて、溶接電源装置１と溶接トーチＴとの間で通信を行うようにしてもよい。

なお、本発明に係る通信装置は、溶接装置以外でも用いることができる。例えば、トーチの先端にプラズマを発生させて被加工物Ｗを切断するプラズマ切断装置や、トーチの先端に発生させたアークの熱と圧縮空気の噴射を利用して溝掘りを行うエアアークガウジング装置などにおいても、本発明に係る通信装置を用いることができる。すなわち、設置された電源装置と、作業者によって持ち運ばれて実際に加工を行うトーチやトーチに取り付けられたリモコンとの間でパワーケーブルを介して通信を行う場合に、電源装置およびトーチ（リモコン）にそれぞれ通信装置を設ければよい。

また、電源を有する機械との間で通信を行うリモコンが、機械から電力を供給され、電力伝送線を介して通信を行う場合も、本発明に係る通信装置を用いることができる。

本発明に係る通信装置の制御回路、通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接装置、溶接システム、制御方法、および、プログラムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る通信装置の制御回路、通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接装置、溶接システム、制御方法、および、プログラムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ，Ａ’ 溶接装置
１ 溶接電源装置
２ ワイヤ送給装置
２’ リモコン
３，４ パワーケーブル（電力伝送線）
５ 電力変換回路
６ 制御回路
７ 通信回路（通信装置）
７１ 信号結合回路
７２ フィルタ回路
７３ アナログ／デジタル変換回路
７４ 通信制御回路（制御回路）
７４ａ 逆拡散処理部
７４ｂ 復調処理部
７４ｃ データ処理部（判別手段、第２の判別手段、第３の判別手段）
７４ｄ 変調処理部
７４ｅ 拡散処理部
７４ｆ 拡散符号変更部
７５ デジタル／アナログ変換回路
７６ フィルタ回路
８ 制御回路
９ 通信回路（通信装置）
Ｔ 溶接トーチ
Ｗ 被加工物

Claims (15)

1. スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信する通信装置の制御回路であって、
   前記通信装置が受信した信号が、前記電力伝送線を介して前記通信装置と通信を行う第２の通信装置が送信した信号であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する拡散符号変更手段と、
   を備えていることを特徴とする制御回路。
2. 前記判別手段によって、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、前記受信した信号を送信した第３の通信装置に優先権があるか否かを判別する第２の判別手段をさらに備え、
   前記拡散符号変更手段は、前記第２の判別手段によって、前記第３の通信装置に優先権があると判別された場合に、前記拡散符号を変更する、
   請求項１に記載の制御回路。
3. 前記第２の判別手段によって、前記第３の通信装置に優先権がないと判別された場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更したか否かを判別する第３の判別手段をさらに備え、
   前記拡散符号変更手段は、前記第３の判別手段によって、前記第３の通信装置が拡散符号を変更しなかったと判別された場合に、前記拡散符号を変更する、
   請求項２に記載の制御回路。
4. 前記第３の判別手段は、所定時間経過後に前記第２の通信装置が送信した信号を受信した場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更したと判別する、
   請求項３に記載の制御回路。
5. 前記第３の判別手段は、所定時間経過後に前記第３の通信装置が送信した信号を受信した場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更しなかったと判別する、
   請求項３に記載の制御回路。
6. 前記第３の判別手段は、前記第３の通信装置が送信した信号を所定回数以上受信した場合に、前記第３の通信装置が拡散符号を変更しなかったと判別する、
   請求項３に記載の制御回路。
7. 前記通信装置および前記第２の通信装置には、共通の識別番号が付与されており、
   前記判別手段は、前記受信した信号に含まれる識別番号が前記付与された識別番号に一致するか否かで判別を行う、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の制御回路。
8. 前記拡散符号変更手段は、さらに、前記第２の通信装置の拡散符号も変更させる、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の制御回路。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の制御回路を備えている、
   ことを特徴とする通信装置。
10. 請求項９に記載の通信装置を備えており、
    前記電力伝送線を介して、ワイヤ送給装置との間で通信を行う、
    ことを特徴とする溶接電源装置。
11. 請求項９に記載の通信装置を備えており、
    前記電力伝送線を介して、溶接電源装置との間で通信を行う、
    ことを特徴とするワイヤ送給装置。
12. 請求項９に記載の通信装置を備えている溶接電源装置と、
    請求項９に記載の通信装置を備えているワイヤ送給装置と、
    を備えており、
    前記電力伝送線を介して、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置との間で通信を行う、
    ことを特徴とする溶接装置。
13. 請求項１２に記載の溶接装置を複数備えており、
    前記複数の溶接装置の各電力伝送線が、束ねて配置されている、
    ことを特徴とする溶接システム。
14. スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信する通信装置の制御方法であって、
    前記通信装置が受信した信号が、前記通信装置に前記電力伝送線で接続された第２の通信装置が送信した信号であるか否かを判別する工程と、
    前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する工程と、
    を備えていることを特徴とする制御方法。
15. コンピュータを、スペクトル拡散した信号を電力伝送線で送受信する通信装置の制御回路として機能させるプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記通信装置が受信した信号が、前記通信装置に前記電力伝送線で接続された第２の通信装置が送信した信号であるか否かを判別する判別手段と、
    前記判別手段によって、前記第２の通信装置が送信した信号でないと判別された場合に、スペクトル拡散の拡散符号を変更する拡散符号変更手段と、
    して機能させることを特徴とするプログラム。