JP2016120509A - ホース、中継装置、中継システム、および、溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】ホースの内側に配置された信号線で通信信号を送受信するシステムにおいて、送受信される通信信号を増幅するための中継装置を、容易に取り付けられるようにする。【解決手段】溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、ガスホース７の内側に配置された電力伝送線７１を介して通信を行う溶接システムＡ１において、ガスホース７の内側に、コア７２を配置し、電力伝送線７１をコア７２に巻回したコイル７１ａを形成した。コイル７１ａと、ガスホース７の外周に導線を巻回して形成されたコイル８ａとが磁気結合する。これにより、電力伝送線７１に重畳された通信信号をコイル８ａに接続された中継装置で検出することができ、また、中継装置で増幅された通信信号を電力伝送線７１に重畳することができる。コイル８ａは、ガスホース７の外側に配置されているので、ガスホース７に穴を設ける必要がなく、容易に中継装置を取り付けることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、流体を流し、かつ、通信信号を送信するためのホース、当該ホースで送信される通信信号を中継する中継装置、当該ホースおよび当該中継装置を備えた中継システム、および、溶接システムに関する。

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）。

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。これを解消するために、本願の発明者らは、特願２０１４-１８９７０３に記載のように、送給モータなどを駆動するための電力を供給するための電力伝送線を利用することを考え、さらに、当該電力伝送線を、シールドガスを供給するためのガスホースの内側に配置することを考えた。これにより、従来よりも正確に通信を行うことができ、かつ、電力伝送線の保護を行うことができる。

特許第４７３９６２１号公報

溶接電源装置とワイヤ送給装置とが離れて配置される場合、電力伝送線が長くなるので、電力伝送線に重畳された通信信号の減衰が大きくなる。したがって、電力伝送線の途中で通信信号を増幅するための中継装置を設けることが考えられる。

しかしながら、電力伝送線をガスホースの内側に配置している場合、中継装置を取り付けるのは困難である。例えば、図６（ａ）に示すように、電力伝送線７１とパワーケーブル４１との間に電圧として通信信号を重畳する電圧結合方式の場合、ガスホース７に穴を設けて、電力伝送線７１に接続した配線を引き出して、中継装置１０１のカレントトランスに接続する必要がある。また、この場合、パワーケーブル４１にも配線を接続する必要がある。

また、図６（ｂ）に示すように、電力伝送線７１に電流として通信信号を重畳する電流結合方式の場合、電力伝送線７１を切断し、ガスホース７に設けられた穴から引き出して、中継装置１０１のカレントトランスに接続することになる。

ガスホース７に穴を設けて、電力伝送線７１や配線を引き出すようにした場合、隙間からガスホース７内部に空気や水分が侵入してしまうことがあり、シールドガスに不純物が混じって溶接欠陥の原因になる。また、上述したように中継装置１０１を取り付ける作業は、非常に面倒である。

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、ホースの内側に配置された信号線で送受信される通信信号を増幅するための中継装置を、容易に取り付けられるように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ホースは、流体を流すためのホースであって、内側に配置された信号線と、内側に配置されたコアとを備えており、前記信号線が前記コアに巻回され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、前記ホースは、外側部分が透過性のある素材でできている。

本発明の第２の側面によって提供される中継装置は、本発明の第１の側面によって提供されるホースの外周に巻回された導線よりなるコイルと、前記コイルに接続され、前記信号線で送信される通信信号を増幅する増幅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、前記中継装置は、前記増幅手段を駆動するための電源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、前記電源は太陽電池を備えている。

本発明の第３の側面によって提供される中継システムは、本発明の第１の側面によって提供されるホースと、本発明の第２の側面によって提供される中継装置とを備えていることを特徴とする。

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、ガスボンベと、本発明の第３の側面によって提供される中継システムとを備えており、前記ホースは、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続して、前記ガスボンベから前記溶接トーチにシールドガスを供給し、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記信号線を介して通信を行うことを特徴とする。

本発明によると、ホースの外周に導線を巻回して第１コイルとすれば、コアに巻回された信号線からなる第２コイルとの間で磁気結合させることができる。つまり、第１コイルと第２コイルとで、結合回路としての機能を果たす。第１コイルは、ホースの外側に配置されているので、ホースに穴を設ける必要がなく、容易に中継装置を取り付けることができる。

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システムの全体構成を説明するための図である。 ガスホースを説明するための断面図である。 ガスホースを説明するための図である。 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。 中継装置の従来の取り付け例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、溶接システムで通信を行う場合を例にして、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図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、ガスホース７を説明するための断面図である。図３は、ガスホース７を説明するための図である。

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５１，５１’，５２，５２’，７１、ガスボンベ６、ガス配管７、および、中継装置８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とを接続する配管の断面図であり、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と、中間部の、中継装置８が配置されている部分とを示している。ガス配管７の、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続する配管は、例えばシリコンブレードホースやテトロンブレードホースであり、以下ではガスホース７と記載する。ガスホース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。また、ガスホース７の内側には、電力伝送線７１（図１においては、破線で示している）が配置されている。なお、ガスホース７の素材は限定されないが、柔軟性および絶縁性のあるものとしている。また、内側に配置されたコア７２およびコイル７１ａ（後述）の位置が外部から視認できるように、透過性のある素材が望ましい。ガスホース７を透過性のない素材とする場合は、コア７２およびコイル７１ａの位置を示すための目印を、ガスホース７の外側に設ける必要がある。なお、ガスホース７以外の各ガス配管７の素材も限定されず、各区間によって異なっていてもよい。

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７１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、溶接電源装置１の内部で、電力伝送線５１によって導電性の接続金具１ａに接続されており、ワイヤ送給装置２の電源（後述する電源部２１）の一方の入力端子は、ワイヤ送給装置２の内部で、電力伝送線５１’によって導電性の接続金具２ａに接続されている。そして、ガスホース７の内側に配置された電力伝送線７１が、ガスホース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、ガスホース７の内側に配置された電力伝送線７１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、ガスホース７の内側に配置された電力伝送線７１とを接続するコネクタとして機能している。これにより、送給装置用電源部１２の一方の出力端子と電源部２１の一方の入力端子とが、電気的に接続されている。

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７１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７１に電流として通信信号を重畳する電流結合方式により、通信を行う。溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との通信路となる電力伝送線７１は、例えば中間の位置に、コイル７１ａが設けられている（図２参照）。コイル７１ａは、後述するコイル８ａと磁気結合するためのものである。コイル７１ａは、ガスホース７の内側に配置された略円柱形状の磁性体であるコア７２に、電力伝送線７１を螺旋状に複数回巻回することで形成されている（図３（ａ）参照）。実際の製造工程では、コア７２に電力伝送線７１の中間部分を巻回して、コア７２および電力伝送線７１をガスホース７に挿入して通すことで製造される。コア７２の軸方向の長さは、形成されるコイル７１ａの軸方向の長さに応じて適宜設計される。また、コア７２の軸に略直交する断面の大きさは、コア７２およびコイル７１ａがガスホース７内に配置されても、シールドガスを通過させる邪魔にならない程度（また、コイル７１ａが形成された電力伝送線７１を無理なくガスホース７内に挿入できる程度）の大きさに設計されている。なお、コア７２の材質や断面形状は限定されない。本発明に係る「ホース」は、ガスホース７、電力伝送線７１（コイル７１ａも含む）およびコア７２を合わせたものである。

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。溶接用電源部１１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、トランスによって降圧（または昇圧）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、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。送給装置用電源部１２に入力される交流電力は、整流回路によって直流電力に変換され、ＤＣ/ＤＣコンバータ回路によって降圧（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７１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。

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５１が電力伝送線７１に接続し、電力伝送線５２がパワーケーブル４１に接続しているので、電力伝送線７１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７１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７１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７１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（溶接電流）が設定電圧（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７１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に直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に重畳し、また、電力伝送線５１に重畳された通信信号を検出する。電力伝送線５１が溶接電源装置１の内部で電力伝送線７１に接続しているので、通信信号は、電力伝送線７１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スペクトル拡散通信方式に限られず、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。

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７１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、通信部２３の入出力端に接続されたコイルと、電力伝送線５１’に直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２３が出力する通信信号を電力伝送線５１’に重畳し、また、電力伝送線５１’に重畳された通信信号を検出する。電力伝送線５１’が溶接電源装置１の内部で電力伝送線７１に接続しているので、通信信号は、電力伝送線７１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。

中継装置８は、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との通信を中継するものであり、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で送受信される通信信号を途中で増幅する。中継装置８は、溶接電源装置１が送信した信号を受信して、増幅した後にワイヤ送給装置２に送信する。また、ワイヤ送給装置２が送信した信号を受信して、増幅した後に溶接電源装置１に送信する。中継装置８は、通信部８１、増幅部８２、および、電源部８３を備えている。

通信部８１は、電力伝送線７１を介して、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２との間で通信を行うためのものである。通信部８１は、溶接電源装置１またはワイヤ送給装置２から受信した通信信号を増幅部８２に出力する。また、通信部８１は、増幅部８２から入力される増幅された通信信号を溶接電源装置１またはワイヤ送給装置２に送信する。本実施形態では、溶接電源装置１、ワイヤ送給装置２および中継装置８は、時分割で通信を行う。例えば、まず、溶接電源装置１が中継装置８に通信信号を送信し、中継装置８が当該通信信号を増幅して、ワイヤ送給装置２に送信する。また、ワイヤ送給装置２が中継装置８に通信信号を送信し、中継装置８が当該通信信号を増幅して、溶接電源装置１に送信する。なお、時分割で通信を行う代わりに、それぞれ異なる周波数帯域を利用するようにしてもよい。

通信部８１は、コイル７１ａと磁気結合するためのコイル８ａを備えている。コイル８ａは、コイル７１ａが配置される位置のガスホース７の外周に、導線を螺旋状に複数回巻回したものとして形成されている（図２および図３（ｂ）参照）。実際の製造工程では、導線を巻回して形成されたコイル８ａに、電力伝送線７１およびコイル７１ａが内側に配置されたガスホース７を挿入して、コイル７１ａとコイル８ａとが重なる位置に固定することで製造される。なお、電力伝送線７１およびコイル７１ａが内側に配置されたガスホース７の外周に導線を巻回することで、コイル８ａを形成するようにしてもよい。コイル７１ａ、コア７２およびコイル８ａは、通信部１４および２３が備えている結合回路と同様の機能を果たす。すなわち、コイル７１ａ、コア７２およびコイル８ａからなる結合回路は、電力伝送線７１に重畳された通信信号を検出し、また、通信部８１が出力する通信信号を電力伝送線７１に重畳する。

増幅部８２は、増幅装置を備えており、通信部８１より入力される通信信号を増幅して、通信部８１に出力する。なお、増幅装置の構成は限定されない。

電源部８３は、増幅部８２に電力を供給するものであり、本実施形態においては、太陽電池を備えている。溶接システムＡ１が配置されている溶接加工の現場では、周囲でもアーク溶接が行われている。アークの光のスペクトル分布は、太陽光のスペクトル分布に似ているので、太陽電池は、アークの光エネルギーを電力エネルギーに変換することができる。したがって、電源部８３は、アークの光を受光した太陽電池から発生される電力を利用することができる。なお、周囲でアーク溶接が行われていない場合でも、溶接システムＡ１が屋外に配置されている場合は太陽光によって、溶接システムＡ１が屋内に配置されている場合は屋内の照明の光によって、太陽電池は電力を発生させることができる。中継装置８を外部電源に接続することなく電力供給が行われるので、外部電源に接続するための電源コードを必要とせず、電源コードが邪魔になることを防ぐことが出来る。また、電池を利用する場合に必要となる電池交換の手間を省くことができる。

なお、電源部８３は、太陽電池によって電力を生成するものに限定されない。例えば、リチウムイオン電池などの電池を備えるようにしてもよい。増幅部８２が必要とする電力は小さいので、容量の大きいリチウムイオン電池であれば、数ヶ月以上使用することが可能である。したがって、電池交換はさほど手間にならない。この場合でも、外部電源に接続する必要がないので、外部電源に接続するための電源コードが邪魔になることを防ぐことが出来る。また、電源コードを用いて、外部電源から電力を供給するようにしてもよい。この場合、電源コードが邪魔になる場合があるが、電池を交換する手間を省くことができる。

本実施形態によると、ガスホース７の内側に配置されたコイル７１ａと、ガスホース７の外周に形成されたコイル８ａとが磁気結合している。これにより、電力伝送線７１に重畳された通信信号を、コイル８ａに接続された中継装置８で検出することができ、また、中継装置８で増幅された通信信号を電力伝送線７１に重畳することができる。コイル８ａは、ガスホース７の外側に配置されているので、ガスホース７に穴を設ける必要がなく、容易に中継装置８を取り付けることができる。

なお、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との間に、１つの中継装置８を配置した場合について説明したが、これに限られない。中継装置８をガスホース７（電力伝送線７１）の長さに応じて複数配置して、多段階で増幅するようにしてもよい。当然、中継装置８を配置する位置に応じて、ガスホース７内の電力伝送線７１にコイル７１ａを形成しておく必要がある。

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。なお、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、送給装置用電源部１２に整流回路を設けずに、溶接用電源部１１の整流回路の出力を送給装置用電源部１２のＤＣ/ＤＣコンバータ回路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、送給装置用電源部１２から出力される電力が、電力伝送線７１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、送給装置用電源部１２から出力される電力が、電力伝送線７１およびパワーケーブル４２によって、電源部２１に供給される場合を示している。

図４（ａ）に示す溶接システムＡ２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７１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７１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７１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７１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７１を介し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。例えば、溶接電源装置１がワイヤ送給装置２に送給モータ２４などを駆動するための電力を供給しない場合には、電力伝送線７１が設けられない。本発明は、ガスホース７の内側に配置された通信専用の信号線を介して通信を行う場合にも、適用することができる。この場合について、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５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５に示す溶接システムＡ３は、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、通信専用の信号線９を介して通信を行う点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

溶接電源装置１の通信部１４’とワイヤ送給装置２の通信部２３’とは、信号線９によって接続されている。信号線９は、第１実施形態に係る電力伝送線７１と同様にして、ガスホース７の内側に配置されている。すなわち、コア７２に信号線９を螺旋状に複数回巻回したコイル７１ａが形成されている。

溶接電源装置１の通信部１４’は、通信信号を電流信号として、信号線９により送信する。中継装置８は、通信部１４’が送信した通信信号を受信して、増幅した後にワイヤ送給装置２の通信部２３’に送信する。また、ワイヤ送給装置２の通信部２３’は、通信信号を電流信号として、信号線９により送信する。中継装置８は、通信部２３’が送信した通信信号を受信して、増幅した後に溶接電源装置１の通信部１４’に送信する。

本実施形態においても、ガスホース７の内側に配置されたコイル７１ａと、ガスホース７の外周に形成されたコイル８ａとが磁気結合している。これにより、信号線９に重畳された通信信号を、コイル８ａに接続された中継装置８で検出することができ、また、中継装置８で増幅された通信信号を信号線９に重畳することができる。また、コイル８ａは、ガスホース７の外側に配置されているので、ガスホース７に穴を設ける必要がなく、容易に中継装置８を取り付けることができる。

上記第１および第２実施形態においては、溶接システム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。本発明は、ガスホースの内側に配置された信号線で通信を行うシステムにおいて、適用することができる。また、気体を流すためのガスホースに限定されず、水などの液体を流すためのホースやチューブの内側に配置された信号線で通信を行うシステムにおいても、本発明を適用することができる。

本発明に係るホース、中継装置、中継システムおよび溶接システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るホース、中継装置、中継システムおよび溶接システム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 溶接システム
１ 溶接電源装置
１１ 溶接用電源部
１２ 送給装置用電源部
１３ 制御部
１４，１４’ 通信部
１ａ 接続金具
２ ワイヤ送給装置
２１ 電源部
２２ 制御部
２３，２３’ 通信部
２４ 送給モータ
２５ ガス電磁弁
２ａ 接続金具
３ 溶接トーチ
４１，４２ パワーケーブル
５１，５１’，５２，５２’ 電力伝送線
６ ガスボンベ
７ ガス配管（ガスホース）
７１ 電力伝送線（信号線）
７１ａ コイル
７２ コア
８ 中継装置
８ａ コイル
８１ 通信部
８２ 増幅部
８３ 電源部
９ 信号線
Ｗ 被加工物

Claims (7)

1. 流体を流すためのホースであって、
   内側に配置された信号線と、
   内側に配置されたコアと、
   を備えており、
   前記信号線が前記コアに巻回されている、
   ことを特徴とするホース。
2. 外側部分が透過性のある素材でできている、
   請求項１に記載のホース。
3. 請求項１または２に記載のホースの外周に巻回された導線よりなるコイルと、
   前記コイルに接続され、前記信号線で送信される通信信号を増幅する増幅手段と、
   を備えていることを特徴とする中継装置。
4. 前記増幅手段を駆動するための電源をさらに備えている、
   請求項３に記載の中継装置。
5. 前記電源は太陽電池を備えている、
   請求項４に記載の中継装置。
6. 請求項１または２に記載のホースと、
   請求項３ないし５のいずれかに記載の中継装置と、
   を備えていることを特徴とする中継システム。
7. 溶接電源装置と、
   ワイヤ送給装置と、
   溶接トーチと、
   ガスボンベと、
   請求項６に記載の中継システムと、
   を備えており、
   前記ホースは、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続して、前記ガスボンベから前記溶接トーチにシールドガスを供給し、
   前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記信号線を介して通信を行う、
   ことを特徴とする溶接システム。

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