JP2016147283A - 遠隔操作装置および溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来では、溶接トーチに音声判別機能を設けて、作業者の音声により溶接条件を変更していた。しかし、専用の溶接トーチを必要とし汎用性がなくなる。また、溶接トーチ内部に音声判別機能等の回路を必要とするので、重くなり作業性が悪くなり、耐震性も落ちてしまう。
【解決手段】 マイクから取得した所定の音声指令信号のノイズ成分を削除する音声処理回路と、前記音声指令信号に対応した複数の指令信号を記憶する指令記憶回路と、前記音声指令信号に基づいて記憶されている複数の指令信号の中から適合する指令信号を選択する音声指令判別回路と、前記選択した指令信号を所定の無線信号に変換して通信する無線通信回路と、を備えていることを特徴とする遠隔操作装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遠隔操作装置に接続されるマイクから、音声により溶接条件の変更を行う溶接システムに関するものである。

溶接システムにおいて、溶接トーチに設けられた操作スイッチを所定の操作を行うことで、溶接条件（例えば、電流又は電圧の値）を遠隔から変更できるものがある。しかし、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崩れ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を生じてしまうことがある。

上記対策として、従来技術では図５に示すように、電力供給を受けてワイヤ電極と被加工物１７との間でアークを生じさせる溶接トーチ２７と、アークによる消耗に応じて溶接トーチ２７にワイヤ電極の送給を行う送給装置２６と、溶接に適した電力を生成する電力変換回路２２と電力変換回路２２の出力を制御する制御回路２３と送給装置２６との間で通信を行う通信回路２５とで溶接電源装置２１を形成し、マイク２９にて取得した音声による指令にて溶接条件の変更が可能な溶接システムであって、溶接電源装置２１、送給装置２９及び溶接トーチ２７は、溶接ケーブル３０にて電気的接続が図られ、マイク２９は接続線を介して溶接トーチ２７に接続され、マイクにて取得した音声による指令が溶接ケーブル３０を介して溶接電源装置２１の制御回路２３に送信され、溶接条件（例えば、電流設定値、電圧設定値等）を変更していた。

上述では、溶接中に作業者が溶接トーチ２７の操作スイッチ１０で所定の操作を行い、溶接条件を変更する必要がなくなるので、トーチのぶれにより溶接の仕上がりに悪影響を生じることが抑制できる。

特開２０１３−２４８６６３号公報

従来技術では、溶接トーチの操作スイッチを所定の操作を行って溶接条件を変更するのでなく、作業者の音声により溶接条件を変更するので、トーチのぶれにより溶接の仕上がりに影響が生じることが抑制できる。しかし、溶接トーチは、専用のトーチを必要とし汎用性がなくなる。また、トーチ内部に音声を制御する回路を必要とするので耐震性が落ちてしまう。
そこで、本発明では、上記の課題を解決する溶接システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、マイクから取得した所定の音声指令信号のノイズ成分を削除する音声処理回路と、前記音声指令信号に対応した複数の指令信号を記憶する指令記憶回路と、前記音声指令信号に基づいて記憶されている複数の指令信号の中から適合する指令信号を選択する音声指令判別回路と、前記選択した指令信号を所定の無線信号に変換して通信する無線通信回路と、を備えていることを特徴とする遠隔操作装置である。

第２の発明は、予め定めた電流設定値及び電圧設定値の設定、並びに、モードを選択する入力設定回路を設け、前記音声指令判別回路は、前記入力設定回路で前記モードを音声モードにすると、前記音声指令信号に基づいて記憶されている複数の指令信号の中から適合する指令信号を選択して出力し、前記入力設定回路で前記モードを設定モードにすると、前記設定した電流設定値及び電圧設定値を選択して出力すること、を特徴とする請求項１記載の遠隔操作装置である。

第３の発明は、前記選択した指令信号、前記設定した電流設定値及び電圧設定値を表示する表示回路を設けた、前記請求項１ないし２のいずれかに記載の遠隔操作装置である。

第４の発明は、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の遠隔操作装置と、電力供給を受けて溶接ワイヤの先端でアークが発生する溶接トーチと、前記アークによる消耗に応じて前記溶接トーチへ前記溶接ワイヤの送給を行う送給装置と、溶接に適した電力を供給する溶接電源装置と、を備え、
前記遠隔操作装置は、前記送給装置との間で無線通信を行い、前記溶接電源装置は、前記送給装置との間では溶接ケーブルと電力伝送線との間に信号を重畳させて電力線搬送で通通信を行う、ことを特徴とする溶接システムである。

本発明では、溶接条件等を変更するために、作業者が溶接電源装置まで長い距離を移動する必要がある作業現場において、遠隔操作装置に接続されたマイクに向かって作業者が、例えば、電流を上げる、と話すだけで遠隔から容易に電流設定値または電圧設定値等の変更が遠隔から容易にできるので、作業効率が大きく向上する。

本発明の実施形態１に係る溶接システムの電気接続図である。 実施形態１の遠隔操作装置の詳細図である。 実施形態１の送給装置の詳細図である。 音声指令信号と指令信号とのアナログ波形である。 従来技術の溶接システムの電気接続図である。

図１〜図４を参照して本発明の実施形態１の動作について説明する。
図１に示す溶接システムは、消耗電極式の半自動アーク溶接機である。溶接電源装置１は、三相交流の商用電源ＡＣからアーク溶接に適した直流電力又は交流電力を生成する。溶接電源装置１は、溶接に適した電力を生成する電力変換回路２と、電力変換回路２の出力を制御する制御回路３と、商用電源ＡＣから入力される交流電圧を送給装置６で使用する所定の直流電圧に変換して出力する送給装置用電源回路４とで形成されている。

図示省略の溶接電源装置１の一方の出力端子は、溶接ケーブル１３を介して送給装置６に接続され、送給装置６は同じく溶接ケーブル１３を介して溶接トーチ７に接続される。溶接電源装置１の他方の出力端子は、接地用ケーブル１４を介して被加工物（母材）１７に接続される。

図１に示すガスボンベ１１のシールドガスは、溶接電源装置１、送給装置６を貫通するように設けられたガスホース１６によって、溶接トーチ７の先端に供給される。また、電磁弁１２は、制御回路３からの電磁弁駆動信号に応じて開又は閉を行う。

ワイヤ電極を送り出すための図示省略の送給モータ等を駆動するための電力は、送給装置用電源回路４で生成し、電力伝送線１５および溶接ケーブル１３を介して送給装置６に供給される。電力伝送線１５は、溶接電源装置１と送給装置６との間では、ガスホース１６の内側に配置されている。また、送給装置用電源回路４の他方の出力端子と溶接ケーブル１３とが溶接電源装置１の内部で接続されている。そして、送給装置用電源回路４から出力される電力は、電力伝送線１５および溶接ケーブル１３を介して送給装置６に供給される。さらに、溶接電源装置１と送給装置６との間は、電力伝送線１５と溶接ケーブル１３との間に信号を重畳させて通信を行う。

図２は、遠隔操作装置８の詳細図を示し、Ａ／Ｄ変換回路８ａ、音声データ処理回路８ｂ、音声指令判別回路８ｃ、入力設定回路８ｄ、指令記憶回路８ｅ、無線通信回路８ｆ及び表示回路８ｇで構成されている。そして、マイク９で取得した音声指令のアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路８ｂは、デジタル信号の音声指令に変換して出力する。音声データ処理回路８ｂは、Ａ／Ｄ変換回路８ｂでデジタル変換された音声指令信号に含まれるノイズ成分を削除して出力する。

指令記憶回路８ｅは、予め定めた指令信号として、例えば、「一元、ガスチェック、有り、無し、電圧、電流、少し、上げる、下げる」等の指令をコード化して記憶している。また、指令信号は上記に限定したものではない。

入力設定回路８ｄは、予め定めた電流設定値及び電圧設定値の設定、並びに、設定モード又は音声モードのモードを設定する機能を有する。音声指令判別回路８ｃは、設定モードのとき、入力設定回路８ｄで設定した電流設定値及び電圧設定値を選択して無線通信回路８ｆに出力される。そして、無線通信回路８ｆは、電流設定値及び電圧設定値を所定の無線信号に変換し図示省略の通信スイッチをオンのとき通信を行う。また、入力設定回路８ｄで設定モードから音声モードに変更すると、音声指令信号に基づいて記憶されている複数の指令信号の中から適合する指令信号を選択して出力する。無線通信回路８ｆは、指令信号を所定の無線信号に変換し通信スイッチがオンのとき通信を行う。

図３は、送給装置６の詳細図を示し、ＰＬＣ通信回路６ａ、制御回路６ｂ、無線通信回路６ｃ、電源回路６ｅ及びワイヤ送給モータ６ｄで形成されてる。電源回路６ｅは、電力伝送線１５および溶接ケーブル１３を介して溶接電源装置１の送給装置用電源回路４から電力が供給され、ＰＬＣ通信回路、制御回路６ｂ、無線通信回路６ｃ及びワイヤ送給モータ６ｄに対応した電圧に変換して供給する。

図３に示す制御回路６ｂは、例えば、マイクロコンピュータ等によって実現されている。制御回路６ｂは、図１に示す溶接トーチ７に設けられている操作スイッチ１０より入力される電力変換回路２を起動する起動信号をＰＬＣ通信回路６ａに出力する。ＰＬＣ通信回路６ａは、電力伝送線１５と溶接ケーブル１３との間に起動信号を重畳させて送信する。

図３に示す無線通信回路６ｃは、遠隔操作装置８に内蔵されている無線通信回路８ｆから送信されてくる指令信号、電流設定信号及び電圧設定信号を制御回路６ｂに対応した信号に変換して制御回路６ｂに出力する。ＰＬＣ通信回路６ａは、制御回路６ｂから入力される信号を電力伝送線１５と溶接ケーブル１３との間に重畳させて電力線搬送で通信する。

送給モータ６ｄは、溶接トーチ７にワイヤ電極の送給を行うものである。送給モータ６ｄは、制御回路６ｂからのワイヤ送給指令に基づいて図示省略の送給ローラを回転させて、ワイヤ電極を溶接トーチ７に送り出す。

つぎに、図１〜図４を参照して本発明の実施形態の動作について説明する。
作業者が溶接中に、例えば、溶接電流の値を変更したいと判断したとき、図２に示す遠隔操作装置に設けられた入力設定回路８ｄで音声モードに設定する。音声指令判別回路８ｃは、音声モードに設定されると指令記憶回路８ｅに記憶されているデジタル指令信号を順次繰り返して読み出す。そして、作業者が遠隔操作装置８に接続されたマイク９に向かって、所定の音声指令、例えば、「電流」「上げる」と発声すると、音声データ処理回路８ｂは、アナログの音声指令信号をＡ／Ｄ変換回路８ｂでデジタルに変換された音声指令信号に含まれるノイズ成分（例えば、可聴音声以外の３０ＫＨｚ以上の成分）を削除して音声指令判別回路８ｃに入力する。

音声モードのとき、音声指令判別回路８ｃは、音声データ処理回路８ｂでノイズ成分が削除されたデジタルの声指令信号を一定期間蓄積し、指令記憶回路８ｅから順次入力されるデジタルの指令信号とに比較を行って無線通信の為の指令信号を生成する。

音声指令判別回路８ｃは、例えば、図４に示す「電流」「上げる」のデジタルの音声指令信号をスムージングした実線波形とデジタルの指令信号をスムージングした点線波形とを比較したとき、近似する波形であると判断すると、指令記憶回路８に記憶されている指令信号の中から、「電流」、「上げる」の２つの指令信号を選択する。そして、選択された２つの指令信号を無線通信回路８ｅに出力する。また、図４の波形はデジタルの音声指令信号及びデジタルの指令信号をスムージング処理を行っているが、図示省略のスムージング処理なしのデジタルの音声指令信号の波形とデジタルの指令信号を比較して、近似か否かを判断してもよい。

図２に示す遠隔操作装置８に設けられた表示回路８ｇは、選択された指令信号の「電流」、「上げる」を表示し、作業者は選択した指令内容が正しいか否を確認する。そして、正しいとき、図示省略の通信スイッチをオンすると、無線通信回路８ｆは、選択された指令信号を所定の無線信号に変換して通信する。このとき、選択した指令信号の確認を表示したが、音声機能を設けて選択した指令信号を音声で確認してもよい。

図３に示す無線通信回路６ｃは、遠隔操作装置８の無線通信回路８ｆから送信されてくる「電流」、「上げる」の指令信号を制御回路６ｂに対応した信号に変換して出力する。制御回路６ｂは、遠隔操作装置８からから選択された指令信号が入力されるとＰＬＣ通信回路６ａを介して、電力伝送線１５と溶接ケーブル１３との間に指令信号を重畳させて溶接電源装置１に送信する。

図１に示す制御回路３は、溶接電源装置１の各種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る。制御回路３は、溶接電圧や溶接電流が、予め定めた電圧設定値や電流設定値になるように電力変換回路２を制御する。また、図示しないパネルの設定ボタンの操作に応じて、溶接条件パラメータの変更を行う。

図１に示す制御回路３は、ＰＬＣ通信回路６ａから送信されてくる指令信号の「電流」、「上げる」に基づいて、設定されている溶接電流値が１３０Ａのとき、例えば、５Ａ上げて１３５Ａにする。逆に、指令信号が「電流」、「下げる」のとき、１３０Ａを５Ａ下げて１２５Ａにする。このとき、溶接電源装置１の図示省略の表示器に電流設定値が１３０Ａから１３５Ａに変更したことが表示されて作業者が所定の値になったことを確認できる。よって、遠隔操作装置８に接続されているマイク９に向かって、作業者が所定の音声指令を発することで容易に溶接条件を変更することができる。

遠隔操作装置８が送給装置６を介して溶接電源１と通信状態のときに、溶接電源装置１に設けられた図示省略のパネルで設定値を変更したとき、遠隔操作装置８から通信されてくる設定値よりパネルでの設定値を優先する。そして、溶接電源装置１で設定された設定値を送給装置６を介して遠隔操作装置８に通信されて設定及び表示される。また、パネルでの設定が終了し所定時間が経過すると遠隔操作装置８から通信を有効する。さらに、溶接電源装置１に設けられた図示省略のパネルに遠隔操作装置の有効・無効の選択スイッチを設けてもよい。

つぎに、作業者が一連の溶接作業が終了し、つぎの工程を行うときに溶接電圧値、溶接電流値の設定の変更が必要と判断したとき、図２に示す遠隔操作装置に設けられた入力設定回路８ｄで設定モードにする。音声指令判別回路８ｃは、設定モードになると指令記憶回路８ｅに記憶している指令信号を読み出しを停止する、と共に音声データ処理回路８ｂからの入力も停止し、音声指令信号に基づいて指令信号を選択を停止する。
そして、入力設定回路８ｄにて設定された、例えば、電流設定値１４０Ａ、電圧設定２５Ｖを無線通信回路８ｆに出力する。

図２に示す、遠隔操作装置８に設けられた表示回路８ｇが電流設定値１４０Ａ、電圧設定値２５Ｖを表示し、作業者は設定値を確認して正しいと判断すると、図示省略の通信スイッチをオンすると無線通信回路８ｅは、電流設定値１４０Ａ、電圧設定２５Ｖを所定の無線信号に変換して通信する。

図３に示す無線通信回路６ｃは、遠隔操作装置８の無線通信回路８ｆから送信されてくる電流設定値１４０Ａ、電圧設定２５Ｖを制御回路６ｂに出力する。制御回路６ｂは、電流設定値１４０Ａ、電圧設定２５Ｖが入力されるとＰＬＣ通信回路６ａを介して、電力伝送線１５と溶接ケーブル１３との間に信号を重畳させて溶接電源装置１に送信する。

図１に示す制御回路３は、受信した電流設定値１４０Ａ、電圧設定値２５Ｖを溶接電源装置１の図示省略の表示器に表示する。この表示により、作業者が設定された値が正しいか否かを確認できる。

１ 溶接電源装置
２ 電力変換回路
３ 制御回路
４ 送給装置用電源回路
５ 通信回路
６ 送給装置
７ 溶接トーチ
８ 遠隔操作装置（リモコン）
９ マイク
１０ 操作スイッチ
１１ ガスボンベ
１２ 電磁弁
１３ 溶接ケーブル
１４ 接地用ケーブル
１５ 電力伝送線
１６ ガスホース
１７ 被加工物（母材）
２１ 溶接電源装置（従来機）
２２ 電力変換回路
２３ 制御回路
２４ 送給装置用電源回路
２５ 通信回路
２６ 送給装置
２７ 溶接トーチ
２８ 遠隔操作装置
２９ マイク
３０ 溶接ケーブル
３１ 接地用ケーブル
３２ ガスホース

Claims (4)

1. マイクから取得した所定の音声指令信号のノイズ成分を削除する音声処理回路と、前記音声指令信号に対応した複数の指令信号を記憶する指令記憶回路と、前記音声指令信号に基づいて記憶されている複数の指令信号の中から適合する指令信号を選択する音声指令判別回路と、前記選択した指令信号を所定の無線信号に変換して通信する無線通信回路と、を備えていることを特徴とする遠隔操作装置。
2. 予め定めた電流設定値及び電圧設定値の設定、並びに、モードを選択する入力設定回路を設け、前記音声指令判別回路は、前記入力設定回路で前記モードを音声モードにすると、前記音声指令信号に基づいて記憶されている複数の指令信号の中から適合する指令信号を選択して出力し、前記入力設定回路で前記モードを設定モードにすると、前記設定した電流設定値及び電圧設定値を選択して出力すること、を特徴とする請求項１記載の遠隔操作装置。
3. 前記選択した指令信号、前記設定した電流設定値及び電圧設定値を表示する表示回路を設けた、前記請求項１ないし２のいずれかに記載の遠隔操作装置。
4. 前記請求項１ないし３のいずれかに記載の遠隔操作装置と、電力供給を受けて溶接ワイヤの先端でアークが発生する溶接トーチと、前記アークによる消耗に応じて前記溶接トーチへ前記溶接ワイヤの送給を行う送給装置と、溶接に適した電力を供給する溶接電源装置と、を備え、
   前記遠隔操作装置は、前記送給装置との間で無線通信を行い、前記溶接電源装置は、前記送給装置との間では溶接ケーブルと電力伝送線との間に信号を重畳させて電力線搬送で通通信を行う、ことを特徴とする溶接システム。

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