JP2016059942A - 溶接システム、および、溶接システムの通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのパワーケーブルの間に信号を重畳させる場合より、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。
【解決手段】溶接システムＡ１において、溶接電源装置１と、ワイヤ送給装置２と、溶接トーチ３と、溶接電源装置１と溶接トーチ３とを接続するパワーケーブル４１と、溶接電源装置１と被加工物Ｗとを接続するパワーケーブル４２と、ワイヤ送給装置２が備えている電源部２１と、溶接電源装置１が備えている、電源部２１に電力を供給するための送給装置用電源１２とを接続する電力伝送線５１と、送給装置用電源１２とパワーケーブル４１とを接続する電力伝送線５２と、電源部２１とパワーケーブル４１とを接続する電力伝送線５２’とを備えるようにした。溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とは、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行う。
【選択図】図１

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、溶接電源装置と溶接トーチとを接続するパワーケーブルと、溶接電源装置と被加工物とを接続するパワーケーブルとの間に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、２本のパワーケーブルの間に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、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、２つのパワーケーブルの間に信号を重畳させる場合より、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、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置と前記溶接トーチとを接続する第１のパワーケーブルと、前記溶接電源装置と被加工物とを接続する第２のパワーケーブルと、前記ワイヤ送給装置が備えている第１の電源と、前記溶接電源装置が備えている、前記第１の電源に電力を供給するための第２の電源とを接続する第１の電力伝送線と、前記第２の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第２の電力伝送線と、前記第１の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第３の電力伝送線とを備えており、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させ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、前記溶接電源装置は、前記第１のパワーケーブルの電位が前記第２のパワーケーブルの電位より高くなるように電圧を印加し、前記第２の電源は、前記第１の電力伝送線の電位が前記第２の電力伝送線の電位より低くなるように電圧を印加する。

本発明の第２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、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置と前記溶接トーチとを接続する第１のパワーケーブルと、前記溶接電源装置と被加工物とを接続する第２のパワーケーブルと、前記ワイヤ送給装置が備えている第１の電源と、前記溶接電源装置が備えている、前記第１の電源に電力を供給するための第２の電源とを接続する第１の電力伝送線と、前記第２の電源と前記第２のパワーケーブルとを接続する第２の電力伝送線と、前記第１の電源と前記第２のパワーケーブルとを接続する第３の電力伝送線とを備えており、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記第１の電力伝送線と第２のパワーケーブルとの間に信号を重畳させ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、前記溶接電源装置は、前記第１のパワーケーブルの電位が前記第２のパワーケーブルの電位より高くなるように電圧を印加し、前記第２の電源は、前記第１の電力伝送線の電位が前記第２の電力伝送線の電位より高くなるように電圧を印加する。

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通って、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、前記第１の電力伝送線は、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、前記溶接システムは、前記ワイヤ送給装置にケーブルで接続された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、前記溶接システムは、前記ワイヤ送給装置との間で無線通信を行う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、前記溶接電源装置は、前記遠隔操作装置との間で無線通信を行っており、無線通信によって前記遠隔操作装置から直接受信した信号と、前記ワイヤ送給装置を介して受信した信号とを比較する比較手段と、前記比較手段によって２つの信号が同じであると判断された場合にのみ、当該信号に基づいて処理を行う処理手段とを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記比較手段によって２つの信号が異なると判断された場合に、前記遠隔操作装置に信号の再送信を要求する再送信要求手段をさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、前記比較手段が比較を行った回数をカウントするカウント手段をさらに備え、前記処理手段は、前記カウント手段によってカウントされた数が所定数を超えた場合に、前記ワイヤ送給装置を介して受信した信号に基づいて処理を行う。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記処理手段は、前記比較手段によって２つの信号が異なると判断された場合に、前記ワイヤ送給装置を介して受信した信号に基づいて処理を行う。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接電源装置は、溶接条件を設定するための溶接条件設定信号を受信する第１通信手段と、前記第１通信手段によって受信された溶接条件設定信号に基づいて、第１記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータを変更する第１記憶制御手段と、前記第１記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータに基づいて、前記溶接電源装置の出力を制御する出力制御手段とを備え、前記第１通信手段は、前記第１記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータを溶接条件パラメータ信号として送信し、前記遠隔制御装置は、溶接作業者による操作に基づいて、第２記憶手段に記憶されている溶接条件を変更する第２記憶制御手段と、前記第２記憶手段に記憶されている溶接条件に基づいて表示を行う表示手段と、前記第２記憶手段に記憶されている溶接条件を溶接条件信号として送信し、前記第１通信手段が送信した溶接条件パラメータ信号を受信する第２通信手段と、前記第２通信手段によって受信された溶接条件パラメータ信号に基づく溶接条件パラメータを記憶する第３記憶手段と、前記第２記憶手段に記憶されている溶接条件と前記第３記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータとを比較して、一致しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に基づいて報知を行う報知手段とを備えている。

本発明の第３の側面によって提供される通信方法は、溶接電源装置と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置と前記溶接トーチとを接続する第１のパワーケーブルと、前記溶接電源装置と被加工物とを接続する第２のパワーケーブルと、前記ワイヤ送給装置が備えている第１の電源と、前記溶接電源装置が備えている、前記第１の電源に電力を供給するための第２の電源とを接続する第１の電力伝送線と、前記第２の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第２の電力伝送線と、前記第１の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第３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、前記ワイヤ送給装置が前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させる第１の工程と、前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に重畳された信号を、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、前記溶接電源装置が前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させる第３の工程と、前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に重畳された信号を、前記ワイヤ送給装置が検出する第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、溶接電源装置とワイヤ送給装置とが、第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させて通信を行う。したがって、第１のパワーケーブルと第２のパワーケーブルとの間に信号を重畳させる場合より、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。 ガス配管を説明するための断面図である。 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。 第１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２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３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。 遠隔操作装置の外観図の一例である。 遠隔操作装置の制御部が行う判定処理を説明するためのフローチャートである。 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。 溶接電源装置の制御部が行う比較処理を説明するためのフローチャートである。 比較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。 第６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１〜３は、第１実施形態に係る溶接システムＡ１を説明するための図である。図１は、溶接システムＡ１の全体構成を示すものである。図２は、ガス配管を説明するための断面図である。図３は、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、電力伝送線５１，５２，５２’、ガスボンベ６、および、ガス配管７を備えている。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。

溶接システムＡ１は、溶接時にシールドガスを用いる。ガスボンベ６のシールドガスは、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２を通るように設けられているガス配管７によって、溶接トーチ３の先端に供給される。ガス配管７は、ガスボンベ６と溶接電源装置１とを接続する配管、溶接電源装置１の内部に配置されている配管、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続する配管、および、ワイヤ送給装置２の内部に配置され溶接トーチ３の先端に接続する配管を備えている。図２は、ガス配管７のうち、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続する配管が、溶接電源装置１の内部に配置されている配管に接続された接続金具１ａ、および、ワイヤ送給装置２の内部に配置されている配管に接続された接続金具２ａに接続されている部分の断面図である。例えばゴム製のガス配管７は、接続金具１ａ（２ａ）に嵌め込むようにして、接続されている。なお、ガス配管７の素材は限定されず、各区間によって異なっていてもよいが、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続する部分は、ゴムなどの絶縁体としている。

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およびパワーケーブル４１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。溶接電源装置１が備える、ワイヤ送給装置２の駆動電力用の電源（後述する送給装置用電源部１２）の一方の出力端子は、電力伝送線５１を介して、ワイヤ送給装置２の電源（後述する電源部２１）の一方の入力端子に接続されている。

電力伝送線５１は、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間では、ガス配管７の内側に配置されている。図２に示すように、溶接電源装置１の内部で、電力伝送線５１は導電性の接続金具１ａに接続しており、ワイヤ送給装置２の内部で、電力伝送線５１は導電性の接続金具２ａに接続している。そして、ガス配管７の内側に配置された電力伝送線５１が、ガス配管７と接続金具１ａ（２ａ）との間に挟まれて固定され、接続金具１ａ（２ａ）と電気的に接続されている。つまり、接続金具１ａが、溶接電源装置１の内部の電力伝送線５１と、ガス配管７の内側に配置された電力伝送線５１とを接続するコネクタとして機能し、接続金具２ａが、ワイヤ送給装置２の内部の電力伝送線５１と、ガス配管７の内側に配置された電力伝送線５１とを接続するコネクタとして機能している。

また、送給装置用電源部１２の他方の出力端子とパワーケーブル４１とが、溶接電源装置１の内部で、電力伝送線５２によって接続されており、電源部２１の他方の入力端子とパワーケーブル４１とが、ワイヤ送給装置２の内部で、電力伝送線５２’によって接続されている。これにより、送給装置用電源部１２の他方の出力端子と電源部２１の他方の入力端子とが、電気的に接続されている。送給装置用電源部１２から出力される電力は、電力伝送線５１およびパワーケーブル４１によって、電源部２１に供給される。また、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とは、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行う。

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３（ａ）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る。図３（ａ）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およびパワーケーブル４１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。

溶接用電源部１１は、出力端子ａが出力端子ｂより電位が高くなるようにして、パワーケーブル４１の電位がパワーテーブル４２の電位より高くなるように、電圧を印加する。送給装置用電源部１２は、電力伝送線５１の電位が電力伝送線５２の電位より低くなるように、電圧を印加する。電力伝送線５２はパワーケーブル４１に接続しているので、電力伝送線５１の電位は、パワーケーブル４１の電位より低くなる。したがって、電力伝送線５１とパワーケーブル４２との電位差が大きくならないようにしている。例えば、溶接用電源部１１が出力する無負荷電圧が９０Ｖ、送給装置用電源部１２が出力する電圧が４８Ｖの場合、電力伝送線５１とパワーケーブル４２との電位差は４２Ｖになる。なお、電力伝送線５１とパワーケーブル４２との電位差を気にしない場合は、送給装置用電源部１２が印加する電圧を逆極性（電力伝送線５１の電位が電力伝送線５２の電位より高くなるように、電圧を印加する）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およびパワーケーブル４１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。電力伝送線５２は、溶接電源装置１の内部で、パワーケーブル４１に接続しているので、通信信号は、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に重畳される。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６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。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６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およびパワーケーブル４１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。電力伝送線５２’は、ワイヤ送給装置２の内部で、パワーケーブル４１に接続しているので、通信信号は、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に重畳される。

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６と溶接トーチ３とを接続するガス配管７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とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行う。したがって、パワーケーブル４１とパワーケーブル４２との間に信号を重畳させる場合より、正確に通信を行うことができる。

また、電力伝送線５１は、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間では、ガス配管７の内側に配置されている。したがって、電力伝送線５１がガス配管７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は、ガス配管７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が断線することを抑制することができる。また、ガス配管７を接続するための接続金具１ａ、２ａを、電力伝送線５１を接続するためのコネクタとして利用しているので、電力伝送線５１の接続が容易であり、ガス配管７に電力伝送線５１を通すための孔を設ける必要がない。

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と５２（５２’）との間に重畳し、電力伝送線５１と５２（５２’）との間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（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（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（ｂ）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、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。

本実施形態においては、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行う場合について説明したが、これに限られない。パワーケーブル４１に代えてパワーケーブル４２を用いるようにしてもよい。図４は、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、電力伝送線５１とパワーケーブル４２との間に信号を重畳させて通信を行うようにした場合を示している。

図４（ａ）に示す溶接システムＡ１は、パワーケーブル４２がワイヤ送給装置２の内部を通っており、電力伝送線５２および５２’が、パワーケーブル４１ではなくパワーケーブル４２に接続している点で、図１に示す溶接システムＡ１と異なる。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）も同様）。また、図４（ｂ）に示すように、パワーケーブル４２をワイヤ送給装置２の内部に通さない場合は、電力伝送線５２’を被加工物Ｗに接続するようにしてもよい。

電力伝送線５１とパワーケーブル４２との間に信号を重畳させて通信を行う場合（図４参照）、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行う場合（図１参照）とは逆に、電力伝送線５１の電位が電力伝送線５２の電位より高くなるように、送給装置用電源部１２が電圧を印加する。これにより、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との電位差が大きくならないようにしている。なお、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との電位差を気にしない場合は、送給装置用電源部１２が印加する電圧を逆極性にしてもよい。

上記第１実施形態においては、電力伝送線５１が、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で、ガス配管７の内側に配置されている場合について説明したが、これに限られない。例えば、溶接時にシールドガスを用いない場合などには、ガス配管７が設けられていない。電力伝送線５１がガス配管７の内側に配置されない場合について、第２実施形態として、以下に説明する。

図５は、第２実施形態に係る溶接システムＡ２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５に示す溶接システムＡ２は、ガスボンベ６およびガス配管７が設けられておらず、電力伝送線５１が、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間でむき出しになっている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

本実施形態の場合、ガス配管７によって保護されないので、電力伝送線５１の被覆を厚くするなどして、断線しにくいように補強する必要がある。本実施形態においても、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行うので、より正確に通信を行うという効果を奏することができる。

なお、ガス配管７が設けられていても、電力伝送線５１をガス配管７の内側に配置しないようにしてもよい。

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について説明する。まず、ワイヤ送給装置２と遠隔操作装置とが有線通信を行う場合を、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９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９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９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９は、制御部９１、操作部９２、表示部９３および報知部９４を備えている。操作部９２、表示部９３および報知部９４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９１は、遠隔操作装置９を制御するものである。制御部９１は、操作部９２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９３に表示をさせたり、報知部９４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９の操作部９２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９３で確認することができる。したがって、遠隔操作装置９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９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９２での入力をアナログ入力とし、遠隔操作装置９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９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９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、ワイヤ送給装置２と遠隔操作装置とが無線通信を行う場合を、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Ａ７は、ワイヤ送給装置２において、通信部２３に代えて中継部２３’を設けている点と、中継部２３’を介して溶接電源装置１を操作するための遠隔操作装置９’を備えている点とで、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。図７においては、後述する判定処理の説明に必要なので、溶接電源装置１の記憶部１５を記載している。なお、図１，５，１０，１３においては、記憶部１５の記載を省略している。

記憶部１５は、溶接電源装置１から出力される溶接電圧を設定するための設定電圧や、溶接電源装置１から出力される溶接電流を設定するための設定電流などの溶接条件パラメータＷｐを記憶するものである。

中継部２３’は、第１実施形態に係る通信部２３と同様の機能に加えて、遠隔操作装置９’との間で無線通信を行う機能を備えている。そして、中継部２３’は、溶接電源装置１と遠隔操作装置９’との通信を中継する機能も備えている。

中継部２３’は、溶接電源装置１から受信した通信信号を復調する。復調した信号がワイヤ送給指令などのための信号の場合、制御部２２に出力する。一方、復調した信号が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、記憶部１５に記憶されている溶接条件パラメータＷｐを送信するための溶接条件パラメータ信号などの場合、再度変調して、アンテナ２３ａによって電磁波として遠隔操作装置９’に送信する。

また、中継部２３’は、遠隔操作装置９’が出力する電磁波をアンテナ２３ａで受信し、受信した信号を増幅して、溶接電源装置１に送信する。なお、受信した信号を増幅することなく、そのまま送信するようにしてもよいし、受信した信号を一旦復調して、所定の処理を行った上で再度変調して送信するようにしてもよい。なお、中継部２３’と、溶接電源装置１および遠隔操作装置９’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。

遠隔操作装置９’は、離れた位置から溶接電源装置１を操作するためのものである。遠隔操作装置９’は、溶接電源装置１の溶接条件パラメータＷｐの変更を行う。また、溶接電源装置１で検出された溶接電圧または溶接電流の検出値を表示したり、溶接電源装置１で発生した異常を報知したりする。遠隔操作装置９’は、制御部９１、操作部９２、表示部９３、報知部９４、通信部９５、および記憶部９６を備えている。

操作部９２は、溶接作業者による操作ボタンの操作を操作信号として制御部９１に出力するものである。

図８は、遠隔操作装置９’の外観図の一例である。同図に示すように、遠隔操作装置９’の操作部９２には、操作ボタンとして、溶接電流設定用ボタン９２ａ、溶接電圧設定用ボタン９２ｂ、および、切替ボタン９２ｃが配置されている。溶接電流設定用ボタン９２ａは、溶接電源装置１から出力される溶接電流の設定電流を変更するためのものである。溶接電圧設定用ボタン９２ｂは、溶接電源装置１から出力される溶接電圧の設定電圧を変更するためのものである。溶接電流設定用ボタン９２ａまたは溶接電圧設定用ボタン９２ｂが操作されると、操作部９２は、溶接条件を変更するための操作信号を、制御部９１に出力する。切替ボタン９２ｃは、表示部９３の表示モードを切り替えるためのものである。切替ボタン９２ｃが押圧されるたびに、操作部９２は、表示モードを切り替えるための操作信号を、制御部９１に出力する。なお、操作部９２には、他の操作ボタンも配置されているが、同図では省略している。各操作ボタンの操作の詳細については後述する。

図７に戻って、記憶部９６は、操作部９２の操作ボタンの操作によって設定される溶接条件Ｗｒを記憶するものである。また、記憶部９６は、溶接電源装置１から溶接条件パラメータ信号として受信した溶接条件パラメータＷｐも記憶している。記憶部９６は、溶接条件Ｗｒと溶接条件パラメータＷｐとを、それぞれ定められた記憶領域に記憶している。

表示部９３は、各種表示を行うものであり、例えば液晶表示装置によって実現されている（図８参照）。表示部９３は、制御部９１によって制御されており、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒを表示し、後述する判定処理の結果も表示する。また、溶接電源装置１で検出された溶接電圧や溶接電流の検出値の表示も行う。なお、表示部９３は、７セグメントディスプレイ等の簡易な表示装置であってもよい。

報知部９４は、所定の報知を行うものであり、例えばスピーカによって実現されている（図８参照）。報知部９４は、制御部９１によって制御されており、溶接電源装置１の異常を警告音で報知する。また、後述する判定処理の結果も報知する。なお、報知部９４は、音で報知を行うものに限定されない。例えば、振動で報知を行うようにしてもよいし、表示部９３に文字や画像で報知するようにしてもよい。

制御部９１は、遠隔操作装置９’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９１は、操作部９２より入力される表示モードを切り替えるための操作信号に応じて、表示部９３の表示内容を、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒを表示するモードと、溶接電源装置１で検出された溶接電圧や溶接電流の検出値を表示するモードとで切り替える。また、操作部９２より入力される溶接条件Ｗｒを変更するための操作信号に応じて、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒを変更する。

また、制御部９１は、あらかじめ設定された送信周期ごとに、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒを読み出して、通信部９５および表示部９３に出力する。なお、本実施形態では、送信周期は、１０〜５００ｍｓ程度の範囲で設定されている。また、送信周期に係わらず、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒが変更された時に、変更後の溶接条件Ｗｒを出力するようにしてもよい。また、溶接電源装置１の溶接用電源部１１が起動したときに、溶接条件Ｗｒを出力するようにしてもよい。

また、制御部９１は、通信部９５より入力される溶接電圧または溶接電流の検出値を、表示部９３に出力したり、通信部９５より入力される異常発生を示す信号に基づいて、報知部９４に異常の報知をさせたりする。

また、制御部９１は、遠隔操作装置９’で設定された溶接条件Ｗｒが溶接電源装置１に正しく通信されているかを判定する判定処理を行う。

図９は、制御部９１が行う判定処理を説明するためのフローチャートである。当該判定処理は、所定のタイミング毎に実行される。

溶接電源装置１の制御部１３は、あらかじめ設定された送信周期ごとに、記憶部１５に記憶されている溶接条件パラメータＷｐを読み出して、通信部１４に出力させる。なお、本実施形態では、送信周期は、１０〜５００ｍｓ程度の範囲で設定されている。制御部１３に設定される送信周期は、遠隔操作装置９’の制御部９１に設定される送信周期と同じであってもよいし、異なっていてもよい。通信部１４は、溶接条件パラメータ信号として、ワイヤ送給装置２を介して、遠隔操作装置９’に送信する。記憶部９６は、溶接条件パラメータＷｐとして記憶している。まず、記憶部９６に記憶されている溶接条件パラメータＷｐが取得される（Ｓ１）。また、記憶部９６は、遠隔操作装置９’で設定された溶接条件Ｗｒも記憶している。記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒが取得される（Ｓ２）。

次に、溶接条件パラメータＷｐが溶接条件Ｗｒに一致するか否かが判別される（Ｓ３）。溶接条件パラメータＷｐの各要素（設定電圧や設定電流など）が溶接条件Ｗｒの対応する各要素にすべて一致する場合に、溶接条件パラメータＷｐが溶接条件Ｗｒに一致すると判別される。溶接条件パラメータＷｐは、遠隔操作装置９’で設定された溶接条件Ｗｒに基づいて溶接電源装置１に設定されたものである。遠隔操作装置９’と溶接電源装置１との間で正しく通信が行われていれば、溶接条件パラメータＷｐと溶接条件Ｗｒとは一致する。溶接条件パラメータＷｐと溶接条件Ｗｒとが一致する場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、正しく通信が行われており、遠隔操作装置９’で設定された溶接条件Ｗｒが溶接条件パラメータＷｐとして溶接電源装置１に正しく設定されていると判定され、一致信号（例えば、ローレベル信号）が報知部９４に出力されて（Ｓ４）、判定処理が終了する。

一方、溶接条件パラメータＷｐと溶接条件Ｗｒとが一致しない場合（Ｓ３：ＮＯ）、正しく通信が行われておらず、遠隔操作装置９’で設定された溶接条件Ｗｒが溶接電源装置１に正しく設定されていないと判定され、不一致信号（例えば、ハイレベル信号）が報知部９４に出力されて（Ｓ５）、判定処理が終了する。

報知部９４は、一致信号（ローレベル信号）が入力された場合には報知を行わないが、不一致信号（ハイレベル信号）が入力された場合には、例えば、「ピー」という音声によって、報知を行う。これにより、溶接作業者は、通信が正しく行われていないことに気付くことができる。この場合、溶接が不安定になり溶接品質が悪くなる可能性があるので、溶接作業者は溶接作業を開始せずに、通信状態が改善されるのを待つ。また、本実施形態では、判定処理の結果は表示部９３にも出力される。表示部９３は、不一致信号（ハイレベル信号）が入力された場合に通信状態の欄に「×」を表示し、一致信号（例えば、ローレベル信号）が入力された場合に通信状態の欄に「○」を表示する（図８参照）。

なお、判定処理のフローチャートは、図９に示したものに限定されない。例えば、ステップＳ３でＮＯとの判別が所定回数（例えば、１０回）以上連続している場合にのみ、ステップＳ５に進み、ＮＯとの判別が所定回数以上連続しない場合にはステップＳ４に進むようにしてもよい。また、ステップＳ３でＮＯとの判別が所定時間（例えば、１秒）以上連続している場合にのみ、ステップＳ５に進み、ＮＯとの判別が所定時間以上連続しない場合にはステップＳ４に進むようにしてもよい。溶接作業者が溶接条件を設定している途中には、通信による時間遅れによって、ＷｐとＷｒとが一致しない瞬間が発生する場合がある。この瞬間的な不一致の場合にも報知が行われると紛らわしいので、所定回数（または、所定時間）以上連続してＮＯと判別されることで判定を行っている。

通信部９５は、ワイヤ送給装置２との間で無線通信を行うためのものである。通信部９５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９１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、記憶部１５に記憶されている溶接条件パラメータＷｐに基づいて送信された溶接条件パラメータ信号などがある。また、通信部９５は、制御部９１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、記憶部９６に記憶された溶接条件Ｗｒを送信するための溶接条件設定信号などがある。なお、溶接電源装置１との間で送受信される信号は、上記したものに限定されない。

通信部９５は、アンテナ９５ａを介して通信信号の送受信を行う。通信部９５は、制御部９１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、電磁波として送信する。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。通信部９５は、アンテナ９５ａが受信した電磁波を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９１に出力する。なお、遠隔操作装置９’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から遠隔操作装置９’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。

次に、溶接作業者が遠隔操作装置９’を操作して、溶接電源装置１の溶接条件パラメータＷｐを設定する場合を例として、溶接システムＡ４の作用について説明する。

溶接作業者は、遠隔操作装置９’の操作部９２を操作して溶接条件Ｗｒを設定する。図８に示すように、溶接電流設定用ボタン９２ａには「Ｃｕｒｒｅｎｔ」とラベルが付されており、ボタンの上部を１回押すごとに設定電流の値が１Ａずつ増加し、ボタンの下部を１回押すごとに設定電流の値が１Ａずつ減少する。また、溶接電圧設定用ボタン９２ｂには「Ｖｏｌｔａｇｅ」とラベルが付されており、ボタンの上部を１回押すごとに設定電圧の値が０．１Ｖずつ増加し、ボタンの下部を１回押すごとに設定電圧の値が０.１Ｖずつ減少する。操作部９２の操作によって、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒが変更される。記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒは、表示部９３に表示される。図８においては、現在の溶接条件Ｗｒの一部である「設定電流：１５０Ａ」および「設定電圧：１８．５Ｖ」が表示されている。溶接作業者は、表示部９３の表示をみて、所望の値になるように操作部９２を操作する。なお、同図においては他の溶接条件Ｗｒの表示を省略している。

遠隔操作装置９’は、記憶部９６に記憶されている溶接条件Ｗｒを、送信周期ごとに溶接条件設定信号として、無線通信によってワイヤ送給装置２に送信する。ワイヤ送給装置２は受信した溶接条件設定信号を増幅して、電力伝送線５１およびパワーケーブル４１を介した有線通信によって溶接電源装置１に送信する。

溶接電源装置１は、ワイヤ送給装置２から受信した溶接条件設定信号に基づいて、記憶部１５に記憶されている溶接条件パラメータＷｐを変更する。溶接電源装置１は、記憶部１５に記憶されている溶接条件パラメータＷｐに基づいて制御される。

また、溶接電源装置１は、記憶部１５に記憶されている溶接条件パラメータＷｐを、送信周期ごとに溶接条件パラメータ信号として、電力伝送線５１およびパワーケーブル４１を介した有線通信によってワイヤ送給装置２に送信する。ワイヤ送給装置２は、受信した溶接条件パラメータ信号を無線通信によって遠隔操作装置９’に送信する。

遠隔操作装置９’は、ワイヤ送給装置２から受信した溶接条件パラメータ信号に基づいて、記憶部９６に記憶されている溶接条件パラメータＷｐを変更する。また、遠隔操作装置９’は、所定のタイミング毎に判定処理を行う。すなわち、記憶部９６に記憶されている溶接条件パラメータＷｐと溶接条件Ｗｒとが一致するか否かを判別して、正しく通信されているかを判定する。遠隔操作装置９’は、判定結果に応じて、表示部９３に所定の表示を行い、報知部９４に所定の報知をさせる。図８の場合は、正しく通信されていると判定されて、表示部９３に「通信状態：○」の表示がされており、報知部９４による音声での報知はされていない。溶接作業者は、「通信状態：○」の表示により、表示部９３に表示されている溶接条件Ｗｒが溶接電源装置１の溶接条件パラメータＷｐとして正しく設定されていることを確認することができる。もし、「通信状態：×」と表示されていた場合は、表示部９３に表示されている溶接条件Ｗｒとは異なる内容で溶接電源装置１の溶接条件パラメータＷｐが設定されていることを、溶接作業者は認識することができる。

本実施形態によると、遠隔操作装置９’とワイヤ送給装置２とが無線通信を行い、ワイヤ送給装置２と溶接電源装置１とが電力伝送線５１およびパワーケーブル４１を介した有線通信を行う。遠隔操作装置９’はワイヤ送給装置２の近くに位置するので、間に隔壁やほかの溶接システムなどが存在する可能性が少なく、無線通信に障害が発生しにくい。また、ワイヤ送給装置２と溶接電源装置１とは離れていても有線通信なので、通信に障害が発生しにくい。したがって、遠隔操作装置９’が溶接電源装置１と直接無線通信を行う場合と比べて、通信に障害が発生しにくく、正確に通信を行うことができる。

また、遠隔操作装置９’は判定処理を行い、溶接電源装置１との間で正しく通信できなかった場合に、その旨を溶接作業者に知らせる。したがって、通信に障害が発生した場合に、そのまま溶接作業を開始して、溶接が不安定になって溶接品質が悪くなってしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、溶接条件が設定電圧および設定電流を含んでいる場合について説明したが、これに限られない。溶接条件は、設定電圧および設定電流のいずれか一方を含んでいなくてもよい。また、溶接条件が、設定電圧および設定電流のいずれも含まないようにしてもよい。例えば、溶接条件を、設定電圧、設定電流、その他の条件を組み合わせたパターンとして溶接電源装置１の記憶部１５に記憶しておき、遠隔操作装置９’とはパターンのナンバーだけを溶接条件として送受信するようにしてもよい。

なお、第３実施形態（図６参照）においても、上記判定処理を行うようにしてもよい。

上記第４実施形態においては、溶接電源装置１と遠隔操作装置９’とが、ワイヤ送給装置２が中継する通信のみ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、溶接電源装置１と遠隔操作装置９’とが直接通信も行うようにしてもよい。直接通信も行う場合を第５実施形態として、以下に説明する。

図１０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４実施形態に係る溶接システムＡ４(図７参照）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１０に示す溶接システムＡ５は、溶接電源装置１が無線通信部１６を備えており、無線通信部１６が遠隔操作装置９’の通信部９５と直接無線通信を行う点で、第４実施形態に係る溶接システムＡ４と異なる。

無線通信部１６は、遠隔操作装置９’との間で無線通信を行うためのものであり、アンテナを介して信号の送受信を行う。無線通信部１６の通信方式は、無線通信であることを除いて、通信部１４の通信方式と共通する。溶接電源装置１は、遠隔操作装置９’との通信において、２つの通信経路を有している。無線通信部１６は、通信部１４が中継部２３’を経由して遠隔操作装置９’に送信する信号と同じ信号を、無線通信により遠隔操作装置９’に直接送信する。また、遠隔操作装置９’が送信する信号は、中継部２３’を経由して通信部１４によって受信され、無線通信部１６によっても受信される。通信部１４が受信した信号と、無線通信部１６が受信した信号とが一致する場合、いずれの通信経路でも通信障害が発生していないと考えることができる。

制御部１３’は、通信部１４が受信した信号と無線通信部１６が受信した信号の比較を行い、両者が一致する場合にのみ、当該信号を受け付けて処理を行う。一致しない場合は、当該信号の再送信を要求する。

図１１は、溶接電源装置１の制御部１３’が行う比較処理を説明するためのフローチャートである。当該比較処理は、溶接電源装置１が起動されたときに開始される。

まず、通信部１４および無線通信部１６が信号を受信したか否かが判別される（Ｓ１１）。信号が受信されるまでステップＳ１１の判別は繰り返され、信号が受信された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）に、通信部１４が受信した信号Ｓ₁が取得され（Ｓ１２）、無線通信部１６が受信した信号Ｓ₂が取得される（Ｓ１３）。

次に、信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致するか否かが判別される（Ｓ１４）。一致する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、２つの通信経路のいずれにも通信障害が発生しておらず、受信された信号Ｓ₁および信号Ｓ₂は正しく通信されたものであると考えられるので、信号Ｓ₁（または信号Ｓ₂）に応じた処理が行われて（Ｓ１５）、ステップＳ１１に戻る。例えば、信号Ｓ₁，Ｓ₂が溶接条件設定信号であった場合、記憶部１５の溶接条件パラメータＷｐが変更される。一方、一致しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、２つの通信経路のいずれか一方または両方で通信障害が発生していると考えられるので、遠隔操作装置９’に対して信号の再送信が要求されて（Ｓ１６）、ステップＳ１１に戻る。

信号が受信された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）に、信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致すれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、処理が行われて（Ｓ１５）、次の信号の受信待ち状態（Ｓ１１）になる。信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致しなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、再送信が要求されて（Ｓ１６）、再送信される信号を待つ（Ｓ１１）。

第５実施形態によると、溶接電源装置１は２つの通信経路で受信された信号が一致する場合にのみ処理を行うので、通信障害が発生して正しく通信できていない状態で受信した信号に基づいて処理をしてしまうことを防止することができる。

なお、図１１に示すフローチャートの場合、信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致するまで再送信が要求されるので、処理が行われるまでに時間がかかる場合がある。信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致しない場合でも、いずれか一方の通信経路では通信障害が発生していない場合がある。したがって、信号Ｓ₁と信号Ｓ₂との比較が所定回数行われても一致しない場合には、通信障害が発生していない可能性が高い通信経路の信号に基づいて処理を行うようにしてもよい。

図１２は、溶接電源装置１の制御部１３’が行う比較処理の別の実施例を説明するためのフローチャートである。図１２に示すフローチャートは、図１１に示すフローチャートに対して、ステップＳ２１〜Ｓ２４が追加され、ステップＳ１５がＳ１５’に変更されている。具体的には、比較回数Ｎをカウントして（ステップＳ２３）、所定回数Ｎ₀を超えたか否かを判別し（Ｓ２２）、超えた場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）には、信号Ｓ₁に応じた処理が行われる（Ｓ１５’）。ステップＳ２１およびＳ２４は、比較回数Ｎを「１」に初期化するステップである。

受信された信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致しなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ２２，Ｓ１６，Ｓ２３，Ｓ１１〜Ｓ１４が繰り返され、比較回数Ｎがカウントされる。比較回数Ｎが所定回数Ｎ₀を超えた場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、信号Ｓ₁に応じた処理が行われ（Ｓ１５’）、比較回数Ｎが「１」に初期化されて（Ｓ２４）、次の信号の受信待ち状態（Ｓ１１）になる。

無線通信部１６が遠隔操作装置９’との間で無線通信を行うのに対して、通信部１４はワイヤ送給装置２との間で有線通信を行い、ワイヤ送給装置２と遠隔操作装置９’とは近い位置で無線通信を行っている。したがって、通信部１４が受信した信号Ｓ₁の方が無線通信部１６が受信した信号Ｓ₂より信頼性が高い。よって、ステップＳ１５’では、信号Ｓ₁に応じて処理を行うようにしている。

この実施例の場合、信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致するまで再送信要求をする場合より信頼性は低くなるが、処理が行われるまでの時間を短縮することができる。なお、比較回数Ｎが所定回数Ｎ₀を超えた場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）に、遠隔操作装置９’に注意を促すための信号を送信するようにしてもよい。当該信号を受信した遠隔操作装置９’が注意を報知するようにすれば、溶接作業者に通信障害の可能性があることの注意を促すことができる。

さらに別の実施例として、信号Ｓ₁と信号Ｓ₂とが一致しない場合に、再送信要求をせずに、信号Ｓ₁に応じた処理を行うようにしてもよい。この場合のフローチャートは、図１１に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１６をステップＳ１５’に置き換えたものになる。この実施例の場合、さらに信頼性は低くなるが、処理が行われるまでの時間をさらに短縮することができる。

また、遠隔操作装置９’の制御部９１にも同様の機能を持たせるようにしてもよい。すなわち、制御部９１が、通信部９５が無線通信部１６から直接受信した信号と、中継部２３’で中継されてから通信部９５が受信した信号との比較を行い、両者が一致する場合に当該信号を受け付けて処理を行い、一致しない場合には当該信号の再送信を要求するようにしてもよい。

なお、第３実施形態（図６参照）においても、遠隔操作装置９と溶接電源装置１とが直接無線通信を行うようにして、上記比較処理を行うようにしてもよい。

上記第４および第５実施形態においては、溶接電源装置１と遠隔操作装置９’との通信の中継をワイヤ送給装置２が行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、中継部を備える中継装置を別途設けるようにしてもよい。電力伝送線５１およびパワーケーブル４１の途中に中継装置を設けた場合を第６実施形態として、以下に説明する。

図１３は、第６実施形態に係る溶接システムＡ６の全体構成を説明するための図である。同図において、第４実施形態に係る溶接システムＡ４(図７参照）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１３に示す溶接システムＡ６は、ワイヤ送給装置２’が溶接電源装置１と遠隔操作装置９’との通信の中継機能を有しておらず、中継機能を有する中継装置１０が電力伝送線５１およびパワーケーブル４１の途中に設けられている点で、第４実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。また、溶接システムＡ６は、ガスボンベ６およびガス配管７が設けられておらず、電力伝送線５１がガス配管７の内側に配置されない場合を示している。電力伝送線５１がガス配管７の内側に配置されている場合は、ガス配管７の途中に孔をあける必要がある。

ワイヤ送給装置２’は、中継部２３’の代わりに、溶接電源装置１との通信のみを行う通信部２３を備えている。溶接電源装置１と遠隔操作装置９’との通信の中継は、中継装置１０の中継部１０１が行う。

中継部１０１は、第４実施形態に係るワイヤ送給装置２の中継部２３’が行う中継機能を備えている。すなわち、中継部１０１は、第４実施形態に係る中継部２３’と同様に、結合回路を備えており、通信信号を電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に重畳し、電力伝送線５１とパワーケーブル４１との間に重畳された通信信号を検出することで、電力伝送線５１およびパワーケーブル４１を介して、溶接電源装置１との間で有線通信を行う。また、中継部１０１は、アンテナ１０１ａによって通信信号を電磁波として送受信することで、遠隔操作装置９’との間で無線通信を行う。中継部１０１は、受信した信号を増幅して送信する。なお、受信した信号を増幅することなく、そのまま送信するようにしてもよいし、受信した信号を一旦復調して、所定の処理を行った上で再度変調して送信するようにしてもよい。

中継装置１０は、溶接電源装置１との間で電力伝送線５１およびパワーケーブル４１を介した有線通信を行い、遠隔操作装置９’との間で無線通信を行う。また、中継装置１０は中継機能を有する。中継装置１０は、電力伝送線５１およびパワーケーブル４１の任意の位置に設けることができるが、遠隔操作装置９’との間で無線通信を行いやすいように、できるだけ遠隔操作装置９’に近い位置に設ける方がよい。なお、中継装置１０は、電力伝送線５１およびパワーケーブル４１上で移動可能に配置されるようにしてもよい。第６実施形態においても、第４実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記第４ないし第６実施形態においては、専用の遠隔操作装置９’を用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、遠隔操作装置９’に代えて、タブレット端末やスマートフォンなどの携帯型端末を用いるようにしてもよい。携帯型端末に、遠隔操作装置９’が有する機能を備えさせるためのアプリケーションをインストールする。携帯型端末はもともと、遠隔操作装置９’の操作部９２、表示部９３、報知部９４、通信部９５、記憶部９６に相当する機能を有している。アプリケーションをインストールして、携帯型端末の制御部を遠隔操作装置９’の制御部９１として機能させることで、携帯型端末を遠隔操作装置９’の代わりに用いることができる。この場合、遠隔操作装置９’を別途用意する必要がない。

一般的に、携帯型端末には複数の通信方法（例えば、WiFi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、LTE（Long Term Evolution）、3G、赤外線通信など）が備えられている。ワイヤ送給装置２の中継部２３’（中継装置１０の中継部１０１）にも複数の通信方法を持たせて、最も通信状態のいい通信方法に切り替えて、通信を行うようにしてもよい。この場合、通信方法の種類を気にすることなく、最適な方法で通信を行うことができる。

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，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６ 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（第２の電源）
１２１ 整流回路
１２２ ＤＣ/ＤＣコンバータ回路
１３ 制御部（第１記憶制御手段、出力制御手段）
１３’ 制御部（比較手段、処理手段、再送信要求手段、カウント手段、第１記憶制御手段、出力制御手段）
１４ 通信部（第１通信手段）
１５ 記憶部（第１記憶手段）
１６ 無線通信部
１ａ 接続金具
２ ワイヤ送給装置
２１ 電源部（第１の電源）
２２ 制御部
２３ 通信部
２３’ 中継部
２３ａ アンテナ
２４ 送給モータ
２５ ガス電磁弁
２ａ 接続金具
３ 溶接トーチ
４１ パワーケーブル（第１のパワーケーブル）
４２ パワーケーブル（第２のパワーケーブル）
５１ 電力伝送線（第１の電力伝送線）
５２ 電力伝送線（第２の電力伝送線）
５２’ 電力伝送線（第３の電力伝送線）
６ ガスボンベ
７ ガス配管
９、９’ 遠隔操作装置
９１ 制御部（第２記憶制御手段、判定手段）
９２ 操作部
９２ａ 溶接電流設定用ボタン
９２ｂ 溶接電圧設定用ボタン
９２ｃ 切替ボタン
９３ 表示部（表示手段、報知手段）
９４ 報知部（報知手段）
９５ 通信部（第２通信手段）
９５ａ アンテナ
９６ 記憶部（第２記憶手段、第３記憶手段）
１０ 中継装置
１０１ 中継部
Ｗ 被加工物

Claims (13)

1. 溶接電源装置と、
   ワイヤ送給装置と、
   溶接トーチと、
   前記溶接電源装置と前記溶接トーチとを接続する第１のパワーケーブルと、
   前記溶接電源装置と被加工物とを接続する第２のパワーケーブルと、
   前記ワイヤ送給装置が備えている第１の電源と、前記溶接電源装置が備えている、前記第１の電源に電力を供給するための第２の電源とを接続する第１の電力伝送線と、
   前記第２の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第２の電力伝送線と、
   前記第１の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第３の電力伝送線と、
   を備えており、
   前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させて通信を行う、
   ことを特徴とする溶接システム。
2. 前記溶接電源装置は、前記第１のパワーケーブルの電位が前記第２のパワーケーブルの電位より高くなるように電圧を印加し、
   前記第２の電源は、前記第１の電力伝送線の電位が前記第２の電力伝送線の電位より低くなるように電圧を印加する、
   請求項１に記載の溶接システム。
3. 溶接電源装置と、
   ワイヤ送給装置と、
   溶接トーチと、
   前記溶接電源装置と前記溶接トーチとを接続する第１のパワーケーブルと、
   前記溶接電源装置と被加工物とを接続する第２のパワーケーブルと、
   前記ワイヤ送給装置が備えている第１の電源と、前記溶接電源装置が備えている、前記第１の電源に電力を供給するための第２の電源とを接続する第１の電力伝送線と、
   前記第２の電源と前記第２のパワーケーブルとを接続する第２の電力伝送線と、
   前記第１の電源と前記第２のパワーケーブルとを接続する第３の電力伝送線と、
   を備えており、
   前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記第１の電力伝送線と第２のパワーケーブルとの間に信号を重畳させて通信を行う、
   ことを特徴とする溶接システム。
4. 前記溶接電源装置は、前記第１のパワーケーブルの電位が前記第２のパワーケーブルの電位より高くなるように電圧を印加し、
   前記第２の電源は、前記第１の電力伝送線の電位が前記第２の電力伝送線の電位より高くなるように電圧を印加する、
   請求項３に記載の溶接システム。
5. 前記溶接電源装置および前記ワイヤ送給装置を通って、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、
   前記第１の電力伝送線は、前記ガス配管の内側に配置されている、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接システム。
6. 前記ワイヤ送給装置にケーブルで接続された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を介して、前記溶接電源装置に送信される、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の溶接システム。
7. 前記ワイヤ送給装置との間で無線通信を行う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を介して、前記溶接電源装置に送信される、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の溶接システム。
8. 前記溶接電源装置は、
   前記遠隔操作装置との間で無線通信を行っており、
   無線通信によって前記遠隔操作装置から直接受信した信号と、前記ワイヤ送給装置を介して受信した信号とを比較する比較手段と、
   前記比較手段によって２つの信号が同じであると判断された場合にのみ、当該信号に基づいて処理を行う処理手段と、
   を備えている、
   請求項６または７に記載の溶接システム。
9. 前記溶接電源装置は、前記比較手段によって２つの信号が異なると判断された場合に、前記遠隔操作装置に信号の再送信を要求する再送信要求手段をさらに備えている、
   請求項８に記載の溶接システム。
10. 前記溶接電源装置は、前記比較手段が比較を行った回数をカウントするカウント手段をさらに備え、
    前記処理手段は、前記カウント手段によってカウントされた数が所定数を超えた場合に、前記ワイヤ送給装置を介して受信した信号に基づいて処理を行う、
    請求項９に記載の溶接システム。
11. 前記処理手段は、前記比較手段によって２つの信号が異なると判断された場合に、前記ワイヤ送給装置を介して受信した信号に基づいて処理を行う、
    請求項８に記載の溶接システム。
12. 前記溶接電源装置は、
    溶接条件を設定するための溶接条件設定信号を受信する第１通信手段と、
    前記第１通信手段によって受信された溶接条件設定信号に基づいて、第１記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータを変更する第１記憶制御手段と、
    前記第１記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータに基づいて、前記溶接電源装置の出力を制御する出力制御手段とを備え、
    前記第１通信手段は、前記第１記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータを溶接条件パラメータ信号として送信し、
    前記遠隔制御装置は、
    溶接作業者による操作に基づいて、第２記憶手段に記憶されている溶接条件を変更する第２記憶制御手段と、
    前記第２記憶手段に記憶されている溶接条件に基づいて表示を行う表示手段と、
    前記第２記憶手段に記憶されている溶接条件を溶接条件信号として送信し、前記第１通信手段が送信した溶接条件パラメータ信号を受信する第２通信手段と、
    前記第２通信手段によって受信された溶接条件パラメータ信号に基づく溶接条件パラメータを記憶する第３記憶手段と、
    前記第２記憶手段に記憶されている溶接条件と前記第３記憶手段に記憶されている溶接条件パラメータとを比較して、一致しているか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段による判定結果に基づいて報知を行う報知手段と、
    を備えている、
    請求項６ないし１１のいずれかに記載の溶接システム。
13. 溶接電源装置と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、前記溶接電源装置と前記溶接トーチとを接続する第１のパワーケーブルと、前記溶接電源装置と被加工物とを接続する第２のパワーケーブルと、前記ワイヤ送給装置が備えている第１の電源と、前記溶接電源装置が備えている、前記第１の電源に電力を供給するための第２の電源とを接続する第１の電力伝送線と、前記第２の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第２の電力伝送線と、前記第１の電源と前記第１のパワーケーブルとを接続する第３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、
    前記ワイヤ送給装置が前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させる第１の工程と、
    前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に重畳された信号を、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、
    前記溶接電源装置が前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に信号を重畳させる第３の工程と、
    前記第１の電力伝送線と第１のパワーケーブルとの間に重畳された信号を、前記ワイヤ送給装置が検出する第４の工程と、
    を備えている、
    ことを特徴とする通信方法。

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