JP4777589B2 - 非消耗電極式アーク溶接装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接トーチの電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源とリモコン装置との間でスペクトル拡散通信を行う非消耗電極式アーク溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置の接続図である。非消耗電極式アーク溶接装置は、通常、重量があるために移動させない溶接電源ＷＥＲと溶接位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置ＲＥＭとに分離されている。この溶接電源ＷＥＲには、後述する溶接電源出力回路ＷＰ、出力制御回路等が内蔵されている。また、リモコン装置ＲＥＭには、溶接電流設定器ＷＩ、パルス電流設定器ＰＩが内蔵されている。
【０００３】
同図において、溶接電源出力回路ＷＰは、溶接用電力を出力する回路であって、１次整流回路ＤＲ１、インバータ回路ＩＮＶ、主変圧器ＩＮＴ、２次整流回路ＤＲ２、直流リアクトルＤＬ等から形成されている。１次整流回路ＤＲ１は、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流し直流電力に変換する。インバータ回路ＩＮＶは、１次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を高周波交流パルス電圧に変換し、主変圧器ＩＮＴは、インバータ回路ＩＮＶの出力をアーク加工に適した高周波交流パルス電圧に変換し、２次整流回路ＤＲ２は、主変圧器の出力を整流して直流電力に変換する。この変換した直流電力を直流リアクトルＤＬを通じて第１のパワーケーブル３及び第２のパワーケーブル４を経由して、非消耗性電極２及び被加工物１に供給する。
【０００４】
出力制御部は、出力制御回路ＳＣ、初期電流設定器ＦＩ、クレ−タフィラ電流設定器ＣＩ、出力電流検出回路ＩＤ、出力電圧検出回路ＶＤ、インバータ駆動回路ＩＲ及び電磁弁ＳＯＬから形成されている。また、出力電流検出回路ＩＤは出力電流検出信号Ｉｄを出力し、出力電圧検出回路ＶＤは出力電圧検出信号Ｖｄを出力する。
【０００５】
溶接電源ＷＥＲの出力制御回路ＳＣとリモコン装置ＲＥＭとの間には、リモコン制御用電源線５、溶接電流設定用制御線６、パルス電流設定用制御線７、リモコン制御用ＧＮＤ線８によって接続されている。これらの複数の制御線は、束ねて一体化した複数心線からなるリモコン装置用制御ケーブル９が使用されている。従って、溶接位置の移動に伴って溶接作業者がリモコン装置ＲＥＭを持ち運びするときに、上記束ねて一体化した複数心線からなるリモコン装置用制御ケーブル９も一緒に移動させている。
【０００６】
出力制御回路ＳＣは、トーチスイッチ起動信号Ｔｓに応じて動作を開始し、リモコン装置ＲＥＭ内蔵の溶接電流設定器ＷＩによって設定される溶接電流設定信号Ｗｉ、パルス電流設定器ＰＩによって設定されるパルス電流設定信号Ｐｉ、溶接電源ＷＥＲ内蔵のクレータフィラ電流設定器ＣＩによって設定されるクレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、初期電流設定器ＦＩによって設定される初期電流設定信号Ｆｉ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って出力制御信号Ｓｃを出力すると共に電磁弁駆動信号Ｓｏも出力する。
【０００７】
図３は、図２に示す従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置で、パルス電流無し、クレータフィラ有の条件で動作するときの波形タイミング図であり、図２に示す従来技術の動作を図３の波形タイミング図を参照して説明する。図３（Ａ）の波形は出力電圧検出信号Ｖｄを示し、図３（Ｂ）の波形は出力電流検出信号Ｉｄを示し、図３（Ｃ）の波形はトーチスイッチＴＳから出力するトーチスイッチ起動信号Ｔｓを示し、図３（Ｄ）の波形は電磁弁駆動信号Ｓｏを示す。
【０００８】
図２に示すトーチスイッチＴＳから、図３（Ｃ）に示すトーチスイッチ起動信号Ｔｓが時刻ｔ＝ｔ１において、Ｈｉｇｈレベルになると出力制御回路ＳＣは動作を開始して図３（Ｄ）に示す、電磁弁駆動信号ＳｏをＨｉｇｈレベルして電磁弁ＳＯＬを駆動する。
【０００９】
図３（Ｂ）に示すＴ１はプリフロー期間を示し、プリフロー期間Ｔ１終了後の時刻ｔ＝ｔ２において、出力制御回路ＳＣは、溶接電流設定信号Ｗｉ、パルス電流設定信号Ｐｉ、クレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、初期電流設定信号Ｆｉ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って、出力制御信号Ｓｃを出力して、図３（Ａ）に示す無負荷電圧出力期間Ｔ２の期間中、予め定めた値の無負荷電圧を出力する。
【００１０】
図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、非消耗電極２と被加工物１とが接触すると、出力制御回路ＳＣは予め定めた値の基準値Ｖｒと出力電圧検出信号Ｖｄとの値を比較して、Ｖｄ≦Ｖｒとなったときに接触と判断して出力制御信号Ｓｃを制御して出力電流を３Ａ以下の最小出力電流にする。
【００１１】
図３（Ａ）に示すタッチスタート期間Ｔ３終了後の時刻ｔ＝ｔ４において、非消耗電極２が被加工物１から引き離されると小さなアークが発生し、この小アーク発生時に予め定めた値の初期電流に切り換えて本アークに移行させる。
【００１２】
図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ５おいて、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになると初期電流から溶接電流に切り換わり、溶接電流期間Ｔ５の期間中、溶接電流が流れる。さらに、時刻ｔ＝ｔ６において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると溶接電流からクレータフィラ電流に切り換わり、クレータフィラ電流期間Ｔ６の期間中、クレータフィラ電流が流れる。
【００１３】
図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになるとインバータ回路ＩＮＶの動作が停止する。また、インバータ回路ＩＮＶ停止後の予め定めた値のアフタフロー期間Ｔ７後に電磁弁駆動信号ＳｏがＬｏｗレベルになり電磁弁ＳＯＬを遮断する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
非消耗電極式アーク溶接装置は、従来技術の図２に示すように、重量があるために移動させない溶接電源ＷＥＲと溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置ＲＥＭとに分離されている。従って、溶接位置の移動に伴って溶接作業者がリモコン装置ＲＥＭを持ち運びするときに、束ねて一体化した制御線又は複数心線からなる制御ケーブルを一緒に移動させなければならないために、作業性が悪く、また、制御線の数を減らすために、パワーケーブルと制御線とガスホースとを１本にまとめた複合ケーブル方式や、ガスホース内に制御線を通した複合ガース方式が実用化されているが、これらは特殊な構造であり制御線が断線したとき修理が困難であった。さらに、溶接電源ＷＥＲとリモコン装置ＲＥＭとの間の制御信号を増やすには制御ケーブルの本数も増加するため、上記リモコン装置ＲＥＭには必要最小限の機能しか設けることができなかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接トーチの非消耗電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源と、溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置とで形成する非消耗電極式アーク溶接装置において、前記溶接電源は、溶接電源出力回路の出力を非消耗性電極及び被加工物に接続し直流電力を供給する第１のパワーケーブル及び第２のパワーケーブルと、三相交流商用電源を所定の電圧に変換し前記第１のパワーケーブル及び第２のパワーケーブルを介してリモコン装置内蔵制御電源に電力を供給する出力制御電源と、前記第１のパワーケーブルに結合し前記リモコン装置から送信されてくる拡散変調送信信号を受信し拡散変調受信信号として出力する拡散信号結合回路と、前記拡散変調受信信号を逆拡散して復調を行い逆拡散復調信号として出力する逆拡散復調回路と、前記逆拡散復調信号を復調して溶接電源起動・出力電流設定用受信信号として出力する１次変調波復調回路と、前記溶接電源起動・出力電流設定用受信信号を分離して溶接電源起動信号と出力電流設定信号として出力する中央演算処理回路と、前記溶接電源起動信号の入力により動作を開始し、前記出力電流設定信号に基づいて前記溶接電源出力回路を制御する出力制御回路と、を備え、
前記リモコン装置は、溶接待機中に前記出力制御電源から第１のパワーケーブルを介して電力を受給し溶接中はアーク電圧から電力を受給し無負荷中は無負荷電圧から電力を受給し第２の中央演算処理回路に応じた電圧に変換して出力する前記リモコン装置内蔵制御電源と、トーチスイッチに応じて溶接電源起動・出力電流設定用送信信号を出力する第２の中央演算処理回路と、前記溶接電源起動・出力電流設定用送信信号を位相偏移変調して１次変調波信号として出力する信号変調回路と、前記１次変調波信号をスペクトル拡散変調を行って拡散変調送信信号として出力する拡散変調回路と、前記第１のパワーケーブルに結合し前記拡散変調送信信号を送信する第２の拡散信号結合回路と、を備えたことを特徴とする非消耗電極式アーク溶接装置である。
【００１６】
第２の発明は、前記スペクトル拡散通信方式の直列拡散を、周波数ホッピング式又はチャ−プ式にすることを、特徴とする請求項１記載の非消耗電極式アーク溶接装置ある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、当該出願に係る発明の特徴を最も良く表す図である。後述する図４と同じなので説明は図４で後述する。
【００２３】
本発明の実施の形態は、溶接トーチの非消耗電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源ＷＥＲ２と溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置ＲＥＭ２とに分離されている非消耗電極式アーク溶接装置において、溶接電源ＷＥＲ２に溶接待機中にリモコン装置ＲＥＭ２を制御する制御電圧を第１のパワーケーブル３と第２のパワーケーブル４とに供給する溶接待機中出力制御電源ＰＳと、リモコン装置ＲＥＭ２に第１のパワーケーブル３と第２のパワーケーブル４から供給される制御電圧を入力として第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐを出力するリモコン装置内蔵制御電源ＳＰと、（１）上記溶接電源ＷＥＲ２は、第１のパワーケーブル３に結合させてスペクトル拡散通信方式で拡散変調信号を受信する拡散信号結合回路ＴＲと、受信した拡散変調受信信号Ｔｒを逆拡散して復調を行う逆拡散復調回路ＳＤと、復調した逆拡散復調信号Ｓｄを中央演算処理回路ＣＰＵに対応した信号に復調する１次変調波復調回路ＤＥと、上記１次変調波復調回路ＤＥによって復調された溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅの値に応じて演算して溶接電源起動信号Ｃｔと出力電流設定信号Ｃｐとに分離して出力する中央演算処理回路ＣＰＵと、上記溶接電源起動信号Ｃｔが入力されると動作を開始し、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って溶接電源出力回路ＷＰの出力を制御する出力制御回路ＳＣ２とを備え、（２）上記リモコン装置ＲＥＭ２は、溶接条件設定器ＷＳが出力する溶接条件設定信号Ｗｓ、溶接電流設定器ＷＩが出力する溶接電流設定信号Ｗｉ、クレータフィラ電流設定器ＣＩが出力するクレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、パルス電流設定器ＰＩが出力するパルス電流設定信号Ｐｉ及び初期電流設定器ＦＩが出力する初期電流設定信号Ｆｉの値に応じて、溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを出力する第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２と、上記溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを１次変調する信号変調回路ＭＯと、１次変調波信号Ｍｏをスペクトル拡散する拡散変調回路ＳＩと、第１のパワーケーブル３に結合させてスペクトル拡散通信方式で拡散変調信号を送信する第２の拡散信号結合回路ＴＲ２とを備え、上記リモコン装置内蔵制御電源ＳＰが入力する制御電圧は、溶接待機期間及びプリフロー期間（図５のＴ８、Ｔ９及びＴ１）中は上記溶接待機中出力制御電源ＰＳから供給され、溶接期間（図５のＴ４、Ｔ５及びＴ６）中はアーク電圧から供給され、無負荷電圧出力期間（図５のＴ２）中は溶接電源ＷＥＲ２の無負荷電圧から供給され、タッチスタート期間（図５のＴ３）中は補助電源用コンデンサから供給される非消耗電極式アーク溶接装置である。
【００２４】
【実施例】
図４において、図２と同一の符号は同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２５】
スペクトル拡散通信用リモコン装置ＲＥＭ２（以後、リモコン装置ＲＥＭ２という）とスペクトル拡散通信用溶接電源ＷＥＲ２（以後、溶接電源ＷＥＲ２という）との間の制御信号の送受信は、第１のパワーケーブル３を経由して、スペクトル拡散通信方式（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の代表例である直接拡散方式（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ）を使用して説明する。
【００２６】
溶接電源ＷＥＲ２の出力制御部は、スペクトル拡散通信用出力制御回路ＳＣ２（以後、出力制御回路ＳＣ２という）、出力電流検出回路ＩＤ、出力電圧検出回路ＶＤ、拡散信号結合回路ＴＲ、逆拡散復調回路ＳＤ、１次変調波復調回路ＤＥ、中央演算処理回路ＣＰＵから形成されている。拡散信号結合回路ＴＲは、溶接電源ＷＥＲ２とリモコン装置ＲＥＭ２との間の、第１のパワーケーブル３に結合させてスペクトル拡散通信方式によって送られてくる拡散変調信号を受信する。逆拡散復調回路ＳＤは、拡散符号により広帯域の拡散変調受信信号Ｔｒを逆拡散という方法で狭帯域変調信号の逆拡散復調信号Ｓｄに復調させる。１次変調波復調回路ＤＥは、上記逆拡散復調信号Ｓｄの１次変調波を中央演算処理回路ＣＰＵに対応した信号に復調させる。中央演算処理回路ＣＰＵは、１次変調波復調回路ＤＥによって復調された溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｄｅの値に応じて演算して、溶接電源起動信号Ｃｔと出力電流設定信号Ｃｐとに分離して出力する。出力制御回路ＳＣ２は、上記溶接電源起動信号Ｃｔが入力されると動作を開始し、電磁弁駆動信号Ｓｏを出力するとともに、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って出力制御信号Ｓｃ２を制御する。
【００２７】
溶接待機中出力制御電源ＰＳは、溶接待機中供給用補助変圧器ＴＯ２、電流制限用抵抗器Ｒ及び補助電源整流回路ＤＲ３によって形成されている。また、溶接待機中の上記溶接待機中出力制御電源ＰＳの出力電圧をＪＩＳＢ９９６０−１：１９９９に示されている保護特別低電圧（ＰＥＬＶ）の規格値である実効値ＡＣ２５Ｖ又はリップル無しＤＣ６０Ｖ以下に満足させるために、溶接待機中供給用補助変圧器ＴＯの２次側の巻線比を予め定めた値に設定している。また、出力電流の値を３Ａ以下にするために電流制限用抵抗器Ｒの値を予め定めた値に設定している。
【００２８】
リモコン装置ＲＥＭ２は、ダイオードＤＲ４を経由して、第１のパワーケーブル３及び第２のパワーケーブル４に接続された補助電源用コンデンサＣ、同じく第１のパワーケーブル３及び第２のパワーケーブル４に接続されたリモコン装置内蔵制御電源ＳＰ、第２の拡散信号結合回路ＴＲ２、拡散変調回路ＳＩ、信号変調回路ＭＯ、第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２、溶接電流設定器ＷＩ、クレータフィラ電流設定器ＣＩ、パルス電流設定器ＰＩ、初期電流設定器ＦＩ及び溶接条件設定器ＷＳが内蔵されている。
【００２９】
ダイオードＤＲ４は保護用ダイオードであり、また補助電源用コンデンサＣは、リモコン装置内蔵制御電源ＳＰの電力を蓄積する補助電源用コンデンサである。リモコン装置内蔵制御電源ＳＰに入力される電圧は、溶接待機期間（図５のＴ８及びＴ９）中は上記溶接待機中出力制御電源ＰＳから供給され、初期電流期間、溶接電流期間及びクレータフィラ電流期間（図５のＴ４、Ｔ５及びＴ６）中はアーク電圧から供給され、プリフロー期間（図５のＴ１）中は上記溶接待機中出力制御電源ＰＳから供給され、タッチスタート期間（図５のＴ３）中は補助電源用コンデンサＣから供給される。
【００３０】
リモコン装置内蔵制御電源ＳＰは、補助電源用コンデンサＣの端子電圧を入力電圧として第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐの値に変換して出力する。とくにアークスタート時に非消耗性電極２が被加工物１に接触するタッチスタート期間（図５のＴ３）は、一時的に溶接電源ＷＥＲ２からの電力供給が絶たれるが、上記リモコン装置内蔵制御電源ＳＰは大容量の補助電源用コンデンサＣを備えているので安定した電力供給が得られる。
【００３１】
第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２は、リモコン装置内蔵制御電源ＳＰから供給される第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐを制御電圧とし、トーチスイッチＴＳから出力されるトーチスイッチ起動信号Ｔｓ、溶接条件設定器ＷＳによって設定される溶接条件設定信号Ｗｓ、溶接電流設定器ＷＩによって設定される溶接電流設定信号Ｗｉ、クレータフィラ電流設定器ＣＩによって設定されるクレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、パルス電流設定器ＰＩによって設定されるパルス電流設定信号Ｐｉ及び初期電流設定器ＦＩによって設定される初期電流設定信号Ｆｉの値を溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋに変換して出力する。
【００３２】
信号変調回路ＭＯは、溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋの値に応じて搬送波をＰＳＫに変調した１次変調波信号Ｍｏを出力する。拡散変調回路ＳＩは、狭帯域の１次変調波信号Ｍｏを拡散符号によりスペクトル拡散を行い広帯域の拡散変調送信信号Ｓｉに変調する。第２の拡散信号結合回路ＴＲ２は、溶接電源ＷＥＲ２とリモコン装置ＲＥＭ２との間の第１のパワーケーブル３に拡散変調信号を結合させてスペクトル拡散通信方式によって送信する。
【００３３】
図５は、図４に示す本発明の非消耗電極式アーク溶接装置で、溶接条件設定器ＷＳによって、パルス電流無し、クレータフィラ有の条件に設定したときの動作波形のタイミング図である。図５（Ａ）の波形は出力電圧検出信号Ｖｄを示し、図５（Ｂ）の波形は出力電流検出信号Ｉｄを示す。図５（Ｃ）の波形はトーチスイッチＴＳから出力するトーチスイッチ起動信号Ｔｓを示し、図５（Ｄ）の波形は補助電源用コンデンサＣの端子電圧を示す。図５（Ｅ）の波形は第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２から出力する溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを示し、図５（Ｆ）の波形は1次変調波復調回路ＤＥにより復調された溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅを示し、図５（Ｇ）の波形は電磁弁駆動信号Ｓｏを示す。
【００３４】
図６は、図４に示す本発明の非消耗電極式アーク溶接装置の直接拡散方式の詳細図である。信号変調回路ＭＯは、搬送波発生回路ＲＦと１次変調回路１Ｃとで形成され、拡散変調回路ＳＩは、拡散符号発生回路ＤＭと２次変調回路２Ｃとで形成され、逆拡散復調回路ＳＤは、同期回路ＳＳ、拡散符号発生回路ＤＭ、２次復調回路２Ｄ及びバンドパスフィルタＢＦによって形成されている。
【００３５】
図７は、図６に示す直接拡散方式の動作を説明するための波形図である。図７（Ａ）の波形は１次変調波信号Ｍｏを示し、図７（Ｂ）の波形は拡散変調送信信号Ｓｉを示し、図７（Ｃ）の波形は拡散変調受信信号Ｔｒを示し、図７（Ｄ）の波形は２次復調信号２ｄを示し、図７（Ｅ）の波形は逆拡散復調信号Ｓｄを示す。
【００３６】
図４に示す本発明の非消耗電極式アーク溶接装置の動作を図５、図６及び図７を参照して説明する。
【００３７】
溶接電源ＷＥＲ２に三相交流商用電源ＡＣが入力されると、溶接待機中出力制御電源ＰＳは予め定めた値の制御電圧を溶接電源ＷＥＲ２の出力端子に出力して、第１のパワーケーブル３、ダイオードＤＲ４を経由して図５（Ｄ）に示す溶接待機期間Ｔ８及びＴ９の間、補助電源用コンデンサＣに電力を供給する。
【００３８】
図５（Ｄ）に示す補助電源用コンデンサＣの端子電圧が予め定めた値を越えると、リモコン装置内蔵制御電源ＳＰが動作を開始して第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐを出力する。
【００３９】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると、第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２は、動作を開始して図５（Ｅ）に示す溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを出力する。
【００４０】
図６に示す信号変調回路ＭＯは、溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋの値に応じて、搬送波発生回路ＲＦから出力される搬送波を１次変調回路１ＣによりＰＳＫ変調した、図７（Ａ）に示す狭帯域の１次変調波信号Ｍｏを出力する。拡散変調回路ＳＩは、拡散符号発生回路ＤＭから出力される高速な拡散符号信号Ｄｍを用いて２次変調回路２Ｃによりスペクトル拡散を行い、図７（Ｂ）に示す広帯域の拡散変調送信信号Ｓｉを出力する。第２の拡散信号結合回路ＴＲ２は、溶接電源ＷＥＲ２とリモコン装置ＲＥＭ２との間の第１のパワーケーブル３に拡散変調送信信号Ｓｉを結合させて送信する。
【００４１】
拡散信号結合回路ＴＲは、第１のパワーケーブル３によって送信されてくる拡散変調送信信号Ｓｉを受信して、図７（Ｃ）に示す拡散変調受信信号Ｔｒとして出力する。このとき溶接機が発生するノイズも受信する。逆拡散復調回路ＳＤは、図６に示す同期回路ＳＳにより拡散符号発生回路ＤＭから出力される拡散符号信号Ｄｍを送信側の拡散符号と同期し、上記同期した拡散符号信号を用いて、２次復調回路２Ｄにより逆拡散を行い、図７（Ｄ）に示す２次復調信号２ｄを出力し、バンドパスフィルタＢＦによりノイズを削除して、図７（Ｅ）に示す逆拡散復調信号Ｓｄを出力する。このとき、送信中に受けたノイズは、逆に拡散されて信号レベルよりはるかに小さな信号になるためノイズの影響を受けにくくなる。１次変調波復調回路ＤＥは、逆拡散復調信号Ｓｄを中央演算処理回路ＣＰＵに対応した溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅに復調させる。
【００４２】
中央演算処理回路ＣＰＵは、溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅの値を演算して、溶接電源起動信号Ｃｔと出力電流設定信号Ｃｐとに分離して出力する。出力制御回路ＳＣ２は、上記溶接電源起動信号Ｃｔが入力されると動作を開始して、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って出力制御信号Ｓｃ２の値を制御し、さらに、電磁弁駆動信号ＳｏをＨｉｇｈレベルにして電磁弁ＳＯＬを動作させる。
【００４３】
図５（Ｂ）に示すプリフロー期間Ｔ１の期間中、溶接待機中出力制御電源ＰＳから第１のパワーケーブル３を経由してリモコン装置ＲＥＭ２の補助電源用コンデンサＣに電力が供給される。
【００４４】
図５（Ｃ）に示すプリフロー期間Ｔ１終了後の時刻ｔ＝ｔ２において、出力制御回路ＳＣ２は、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って、出力制御信号Ｓｃ２の値を制御して、無負荷電圧期間Ｔ２の期間中、予め定めた値の無負荷電圧を出力する。
【００４５】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、非消耗性電極２と被加工物１とが接触すると、出力制御回路ＳＣ２は予め定めた値の基準値Ｖｒと出力電圧検出信号Ｖｄの値とを比較して、Ｖｄ≦Ｖｒとなったとき接触と判断して出力制御信号Ｓｃ２を制御して出力電流を３Ａ以下の最小出力電流にする。
【００４６】
図５（Ａ）に示すタッチスタート期間Ｔ３終了後の時刻ｔ＝ｔ４において、非消耗性電極２が被加工物１から引き離されると小さなアークが発生し、この小アーク発生時に予め定めた値の初期電流に切り換えて本アークに移行させる。
【００４７】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ５において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになると初期電流から溶接電流に切り換わり、溶接電流期間Ｔ５の期間中、溶接電流が流れる。さらに、時刻ｔ＝ｔ６において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると溶接電流からのクレータフィラ電流に切り換わり、クレータフィラ電流期間Ｔ６の期間中、クレータフィラ電流が流れる。
【００４８】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになるとインバータ回路ＩＮＶの動作が停止する。また、インバータ回路ＩＮＶの動作停止後の予め定めた値のアフタフロー期間Ｔ７後に電磁弁駆動信号ＳｏがＬｏｗレベルになり電磁弁ＳＯＬを遮断する。
【００４９】
上記インバータ回路ＩＮＶが動作停止後に、溶接電源ＷＥＲ２はアーク電圧から溶接待機中出力制御電源ＰＳの出力（保護特別低電圧）に切り換えて、溶接待機期間Ｔ９の間、補助電源用コンデンサＣに電力を供給する。
【００５０】
本発明では、スペクトル拡散通信方式（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の代表例である直接拡散方式（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ）を使用しているが、上記スペクトル拡散通信方式を周波数ホッピング方式、チャープ方式及びそれらを融合したハイブリッド方式にしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、溶接電源とリモコン装置との間のパワーケーブルを経由して、上記リモコン装置から溶接電源にスペクトル拡散通信方式によって制御信号を送信し、逆に溶接電源からリモコン装置のリモコン装置内蔵制御電源にパワーケーブルを経由して電力が供給できるので、（１）リモコン装置用制御ケーブルが不要となり、さらに、制御ケーブルの断線等の原因が取り除かれるので溶接作業の効率及び溶接品質が大幅に向上できる。（２）スペクトル拡散通信方式により、多くの情報が送信できるために、制御線を増やすこともなく溶接電源のフロントパネルにあるすべての操作をリモコン装置側で制御することも可能になる。（３）ノイズ環境がきわめて悪い溶接現場でノイズに強い信頼性の高い情報伝達が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】当該出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】図２は、従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置の接続図である。
【図３】図３は、図２に示す従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図４】図４は、本発明の非消耗電極式アーク溶接装置の接続図である。
【図５】図５は、図４に示す非消耗電極式アーク溶接装置の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図６】図６は、直接拡散方式の詳細図である。
【図７】図７は、図６に示す直接拡散方式の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１ 被加工物
２ 非消耗性電極
３ 第１のパワーケーブル
４ 第２のパワーケーブル
５ リモコン制御用電源線
６ 溶接電流設定用制御線
７ パルス電流設定用制御線
８ リモコン制御用ＧＮＤ線
９ リモコン装置用制御ケーブル
１０ 起動信号用制御線
ＡＣ 三相交流商用電源
ＢＦ バンドパスフィルタ
Ｃ 補助電源用コンデンサ
ＣＩ クレ−タフィラ電流設定器
１Ｃ １次変調回路
２Ｃ ２次変調回路
ＣＰＵ 中央演算処理回路
ＣＰＵ２ 第２の中央演算処理回路
ＤＥ １次変調波復調回路
ＤＬ 直流リアクトル
ＤＭ 拡散符号発生回路
ＤＲ１ １次整流回路
ＤＲ２ ２次整流回路
ＤＲ３ 補助電源整流回路
ＤＲ４ ダイオード
２Ｄ ２次復調回路
ＦＩ 初期電流設定器
ＩＤ 出力電流検出回路
ＩＲ インバータ駆動回路
ＩＮＴ 主変圧器
ＩＮＶ インバータ回路
ＭＯ 信号変調回路
ＰＩ パルス電流設定器
ＰＳ 溶接待機中出力制御電源
Ｒ 電流制限用抵抗器
ＲＦ 搬送波発生回路
ＲＥＭ リモコン装置
ＲＥＭ２ （スペクトル拡散通信用）リモコン装置
ＳＣ 出力制御回路
ＳＣ２ （スペクトル拡散通信用）出力制御回路
ＳＤ 逆拡散復調回路
ＳＰ リモコン装置内蔵制御電源
ＳＩ 拡散変調回路
ＳＳ 同期回路
ＳＯＬ 電磁弁
ＴＯ 溶接待機中供給補助変圧器
ＴＨ 溶接トーチ
ＴＳ トーチスイッチ
ＴＲ 拡散信号結合回路
ＴＲ２ 第２の拡散信号結合回路
ＶＤ 出力電圧検出回路
ＷＩ 溶接電流設定器
ＷＰ 溶接電源出力回路
ＷＳ 溶接条件設定器
ＷＥＲ 従来技術の溶接電源
ＷＥＲ２ （スペクトル拡散通信用）溶接電源
Ｃｉ クレータフィラ電流設定信号
Ｃｔ 溶接電源起動信号
Ｃｐ 出力電流設定信号
Ｃｋ 溶接電源起動・出力電流設定用送信信号
Ｄｅ 溶接電源起動・出力電流設定用受信信号
Ｄｍ 拡散符号信号
２ｄ ２次復調信号
Ｉｄ 出力電流検出信号
Ｉｒ インバータ駆動信号
Ｍｏ １次変調波信号
Ｓｃ 出力制御信号
Ｓｃ２ 出力制御信号
Ｓｄ 逆拡散復調信号
Ｓｉ 拡散変調送信信号
Ｓｏ 電磁弁駆動信号
Ｓｐ 第２の中央演算処理回路用供給電圧
Ｓｓ 同期信号
Ｔｓ トーチスイッチ起動信号
Ｔｒ 拡散変調受信信号
Ｔｒ２ 第２の拡散変調受信信号
Ｔ１ プリフロー期間
Ｔ２ 無負荷電圧出力期間
Ｔ３ タッチスタート期間
Ｔ４ 初期電流期間
Ｔ５ 溶接電流期間
Ｔ６ クレータフィラ電流期間
Ｔ７ アフタフロー期間
Ｔ８、Ｔ９ 溶接待機期間
Ｖｄ 出力電圧
Ｖｒ 基準値
Ｗｉ 溶接電流設定信号
Ｗｓ 溶接条件設定信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接トーチの電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源とリモコン装置との間でスペクトル拡散通信を行う非消耗電極式アーク溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置の接続図である。非消耗電極式アーク溶接装置は、通常、重量があるために移動させない溶接電源ＷＥＲと溶接位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置ＲＥＭとに分離されている。この溶接電源ＷＥＲには、後述する溶接電源出力回路ＷＰ、出力制御回路等が内蔵されている。また、リモコン装置ＲＥＭには、溶接電流設定器ＷＩ、パルス電流設定器ＰＩが内蔵されている。
【０００３】
同図において、溶接電源出力回路ＷＰは、溶接用電力を出力する回路であって、１次整流回路ＤＲ１、インバータ回路ＩＮＶ、主変圧器ＩＮＴ、２次整流回路ＤＲ２、直流リアクトルＤＬ等から形成されている。１次整流回路ＤＲ１は、三相交流商用電源ＡＣの出力を整流し直流電力に変換する。インバータ回路ＩＮＶは、１次整流回路ＤＲ１で直流に変換した電力を高周波交流パルス電圧に変換し、主変圧器ＩＮＴは、インバータ回路ＩＮＶの出力をアーク加工に適した高周波交流パルス電圧に変換し、２次整流回路ＤＲ２は、主変圧器の出力を整流して直流電力に変換する。この変換した直流電力を直流リアクトルＤＬを通じて第１のパワーケーブル３及び第２のパワーケーブル４を経由して、非消耗性電極２及び被加工物１に供給する。
【０００４】
出力制御部は、出力制御回路ＳＣ、初期電流設定器ＦＩ、クレ−タフィラ電流設定器ＣＩ、出力電流検出回路ＩＤ、出力電圧検出回路ＶＤ、インバータ駆動回路ＩＲ及び電磁弁ＳＯＬから形成されている。また、出力電流検出回路ＩＤは出力電流検出信号Ｉｄを出力し、出力電圧検出回路ＶＤは出力電圧検出信号Ｖｄを出力する。
【０００５】
溶接電源ＷＥＲの出力制御回路ＳＣとリモコン装置ＲＥＭとの間には、リモコン制御用電源線５、溶接電流設定用制御線６、パルス電流設定用制御線７、リモコン制御用ＧＮＤ線８によって接続されている。これらの複数の制御線は、束ねて一体化した複数心線からなるリモコン装置用制御ケーブル９が使用されている。従って、溶接位置の移動に伴って溶接作業者がリモコン装置ＲＥＭを持ち運びするときに、上記束ねて一体化した複数心線からなるリモコン装置用制御ケーブル９も一緒に移動させている。
【０００６】
出力制御回路ＳＣは、トーチスイッチ起動信号Ｔｓに応じて動作を開始し、リモコン装置ＲＥＭ内蔵の溶接電流設定器ＷＩによって設定される溶接電流設定信号Ｗｉ、パルス電流設定器ＰＩによって設定されるパルス電流設定信号Ｐｉ、溶接電源ＷＥＲ内蔵のクレータフィラ電流設定器ＣＩによって設定されるクレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、初期電流設定器ＦＩによって設定される初期電流設定信号Ｆｉ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って出力制御信号Ｓｃを出力すると共に電磁弁駆動信号Ｓｏも出力する。
【０００７】
図３は、図２に示す従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置で、パルス電流無し、クレータフィラ有の条件で動作するときの波形タイミング図であり、図２に示す従来技術の動作を図３の波形タイミング図を参照して説明する。図３（Ａ）の波形は出力電圧検出信号Ｖｄを示し、図３（Ｂ）の波形は出力電流検出信号Ｉｄを示し、図３（Ｃ）の波形はトーチスイッチＴＳから出力するトーチスイッチ起動信号Ｔｓを示し、図３（Ｄ）の波形は電磁弁駆動信号Ｓｏを示す。
【０００８】
図２に示すトーチスイッチＴＳから、図３（Ｃ）に示すトーチスイッチ起動信号Ｔｓが時刻ｔ＝ｔ１において、Ｈｉｇｈレベルになると出力制御回路ＳＣは動作を開始して図３（Ｄ）に示す、電磁弁駆動信号ＳｏをＨｉｇｈレベルして電磁弁ＳＯＬを駆動する。
【０００９】
図３（Ｂ）に示すＴ１はプリフロー期間を示し、プリフロー期間Ｔ１終了後の時刻ｔ＝ｔ２において、出力制御回路ＳＣは、溶接電流設定信号Ｗｉ、パルス電流設定信号Ｐｉ、クレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、初期電流設定信号Ｆｉ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って、出力制御信号Ｓｃを出力して、図３（Ａ）に示す無負荷電圧出力期間Ｔ２の期間中、予め定めた値の無負荷電圧を出力する。
【００１０】
図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、非消耗電極２と被加工物１とが接触すると、出力制御回路ＳＣは予め定めた値の基準値Ｖｒと出力電圧検出信号Ｖｄとの値を比較して、Ｖｄ≦Ｖｒとなったときに接触と判断して出力制御信号Ｓｃを制御して出力電流を３Ａ以下の最小出力電流にする。
【００１１】
図３（Ａ）に示すタッチスタート期間Ｔ３終了後の時刻ｔ＝ｔ４において、非消耗電極２が被加工物１から引き離されると小さなアークが発生し、この小アーク発生時に予め定めた値の初期電流に切り換えて本アークに移行させる。
【００１２】
図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ５おいて、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになると初期電流から溶接電流に切り換わり、溶接電流期間Ｔ５の期間中、溶接電流が流れる。さらに、時刻ｔ＝ｔ６において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると溶接電流からクレータフィラ電流に切り換わり、クレータフィラ電流期間Ｔ６の期間中、クレータフィラ電流が流れる。
【００１３】
図３（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになるとインバータ回路ＩＮＶの動作が停止する。また、インバータ回路ＩＮＶ停止後の予め定めた値のアフタフロー期間Ｔ７後に電磁弁駆動信号ＳｏがＬｏｗレベルになり電磁弁ＳＯＬを遮断する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
非消耗電極式アーク溶接装置は、従来技術の図２に示すように、重量があるために移動させない溶接電源ＷＥＲと溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置ＲＥＭとに分離されている。従って、溶接位置の移動に伴って溶接作業者がリモコン装置ＲＥＭを持ち運びするときに、束ねて一体化した制御線又は複数心線からなる制御ケーブルを一緒に移動させなければならないために、作業性が悪く、また、制御線の数を減らすために、パワーケーブルと制御線とガスホースとを１本にまとめた複合ケーブル方式や、ガスホース内に制御線を通した複合ガース方式が実用化されているが、これらは特殊な構造であり制御線が断線したとき修理が困難であった。さらに、溶接電源ＷＥＲとリモコン装置ＲＥＭとの間の制御信号を増やすには制御ケーブルの本数も増加するため、上記リモコン装置ＲＥＭには必要最小限の機能しか設けることができなかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接トーチの非消耗電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源と、溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置とで形成する非消耗電極式アーク溶接装置において、前記溶接電源は、溶接電源出力回路の出力を非消耗性電極及び被加工物に接続し直流電力を供給する第１のパワーケーブル及び第２のパワーケーブルと、三相交流商用電源を所定の電圧に変換し前記第１のパワーケーブル及び第２のパワーケーブルを介してリモコン装置内蔵制御電源に電力を供給する出力制御電源と、前記第１のパワーケーブルに結合し前記リモコン装置から送信されてくる拡散変調送信信号を受信し拡散変調受信信号として出力する拡散信号結合回路と、前記拡散変調受信信号を逆拡散して復調を行い逆拡散復調信号として出力する逆拡散復調回路と、前記逆拡散復調信号を復調して溶接電源起動・出力電流設定用受信信号として出力する１次変調波復調回路と、前記溶接電源起動・出力電流設定用受信信号を分離して溶接電源起動信号と出力電流設定信号として出力する中央演算処理回路と、前記溶接電源起動信号の入力により動作を開始し、前記出力電流設定信号に基づいて前記溶接電源出力回路を制御する出力制御回路と、を備え、
前記リモコン装置は、溶接待機中に前記出力制御電源から第１のパワーケーブルを介して電力を受給し溶接中はアーク電圧から電力を受給し無負荷中は無負荷電圧から電力を受給し第２の中央演算処理回路に応じた電圧に変換して出力する前記リモコン装置内蔵制御電源と、トーチスイッチに応じて溶接電源起動・出力電流設定用送信信号を出力する第２の中央演算処理回路と、前記溶接電源起動・出力電流設定用送信信号を位相偏移変調して１次変調波信号として出力する信号変調回路と、前記１次変調波信号をスペクトル拡散変調を行って拡散変調送信信号として出力する拡散変調回路と、前記第１のパワーケーブルに結合し前記拡散変調送信信号を送信する第２の拡散信号結合回路と、を備えたことを特徴とする非消耗電極式アーク溶接装置である。
【００１６】
第２の発明は、前記スペクトル拡散通信方式の直列拡散を、周波数ホッピング式又はチャ−プ式にすることを、特徴とする請求項１記載の非消耗電極式アーク溶接装置ある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、当該出願に係る発明の特徴を最も良く表す図である。後述する図４と同じなので説明は図４で後述する。
【００２３】
本発明の実施の形態は、溶接トーチの非消耗電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源ＷＥＲ２と溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置ＲＥＭ２とに分離されている非消耗電極式アーク溶接装置において、溶接電源ＷＥＲ２に溶接待機中にリモコン装置ＲＥＭ２を制御する制御電圧を第１のパワーケーブル３と第２のパワーケーブル４とに供給する溶接待機中出力制御電源ＰＳと、リモコン装置ＲＥＭ２に第１のパワーケーブル３と第２のパワーケーブル４から供給される制御電圧を入力として第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐを出力するリモコン装置内蔵制御電源ＳＰと、（１）上記溶接電源ＷＥＲ２は、第１のパワーケーブル３に結合させてスペクトル拡散通信方式で拡散変調信号を受信する拡散信号結合回路ＴＲと、受信した拡散変調受信信号Ｔｒを逆拡散して復調を行う逆拡散復調回路ＳＤと、復調した逆拡散復調信号Ｓｄを中央演算処理回路ＣＰＵに対応した信号に復調する１次変調波復調回路ＤＥと、上記１次変調波復調回路ＤＥによって復調された溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅの値に応じて演算して溶接電源起動信号Ｃｔと出力電流設定信号Ｃｐとに分離して出力する中央演算処理回路ＣＰＵと、上記溶接電源起動信号Ｃｔが入力されると動作を開始し、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って溶接電源出力回路ＷＰの出力を制御する出力制御回路ＳＣ２とを備え、（２）上記リモコン装置ＲＥＭ２は、溶接条件設定器ＷＳが出力する溶接条件設定信号Ｗｓ、溶接電流設定器ＷＩが出力する溶接電流設定信号Ｗｉ、クレータフィラ電流設定器ＣＩが出力するクレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、パルス電流設定器ＰＩが出力するパルス電流設定信号Ｐｉ及び初期電流設定器ＦＩが出力する初期電流設定信号Ｆｉの値に応じて、溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを出力する第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２と、上記溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを１次変調する信号変調回路ＭＯと、１次変調波信号Ｍｏをスペクトル拡散する拡散変調回路ＳＩと、第１のパワーケーブル３に結合させてスペクトル拡散通信方式で拡散変調信号を送信する第２の拡散信号結合回路ＴＲ２とを備え、上記リモコン装置内蔵制御電源ＳＰが入力する制御電圧は、溶接待機期間及びプリフロー期間（図５のＴ８、Ｔ９及びＴ１）中は上記溶接待機中出力制御電源ＰＳから供給され、溶接期間（図５のＴ４、Ｔ５及びＴ６）中はアーク電圧から供給され、無負荷電圧出力期間（図５のＴ２）中は溶接電源ＷＥＲ２の無負荷電圧から供給され、タッチスタート期間（図５のＴ３）中は補助電源用コンデンサから供給される非消耗電極式アーク溶接装置である。
【００２４】
【実施例】
図４において、図２と同一の符号は同一動作を行うので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２５】
スペクトル拡散通信用リモコン装置ＲＥＭ２（以後、リモコン装置ＲＥＭ２という）とスペクトル拡散通信用溶接電源ＷＥＲ２（以後、溶接電源ＷＥＲ２という）との間の制御信号の送受信は、第１のパワーケーブル３を経由して、スペクトル拡散通信方式（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の代表例である直接拡散方式（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ）を使用して説明する。
【００２６】
溶接電源ＷＥＲ２の出力制御部は、スペクトル拡散通信用出力制御回路ＳＣ２（以後、出力制御回路ＳＣ２という）、出力電流検出回路ＩＤ、出力電圧検出回路ＶＤ、拡散信号結合回路ＴＲ、逆拡散復調回路ＳＤ、１次変調波復調回路ＤＥ、中央演算処理回路ＣＰＵから形成されている。拡散信号結合回路ＴＲは、溶接電源ＷＥＲ２とリモコン装置ＲＥＭ２との間の、第１のパワーケーブル３に結合させてスペクトル拡散通信方式によって送られてくる拡散変調信号を受信する。逆拡散復調回路ＳＤは、拡散符号により広帯域の拡散変調受信信号Ｔｒを逆拡散という方法で狭帯域変調信号の逆拡散復調信号Ｓｄに復調させる。１次変調波復調回路ＤＥは、上記逆拡散復調信号Ｓｄの１次変調波を中央演算処理回路ＣＰＵに対応した信号に復調させる。中央演算処理回路ＣＰＵは、１次変調波復調回路ＤＥによって復調された溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｄｅの値に応じて演算して、溶接電源起動信号Ｃｔと出力電流設定信号Ｃｐとに分離して出力する。出力制御回路ＳＣ２は、上記溶接電源起動信号Ｃｔが入力されると動作を開始し、電磁弁駆動信号Ｓｏを出力するとともに、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って出力制御信号Ｓｃ２を制御する。
【００２７】
溶接待機中出力制御電源ＰＳは、溶接待機中供給用補助変圧器ＴＯ２、電流制限用抵抗器Ｒ及び補助電源整流回路ＤＲ３によって形成されている。また、溶接待機中の上記溶接待機中出力制御電源ＰＳの出力電圧をＪＩＳＢ９９６０−１：１９９９に示されている保護特別低電圧（ＰＥＬＶ）の規格値である実効値ＡＣ２５Ｖ又はリップル無しＤＣ６０Ｖ以下に満足させるために、溶接待機中供給用補助変圧器ＴＯの２次側の巻線比を予め定めた値に設定している。また、出力電流の値を３Ａ以下にするために電流制限用抵抗器Ｒの値を予め定めた値に設定している。
【００２８】
リモコン装置ＲＥＭ２は、ダイオードＤＲ４を経由して、第１のパワーケーブル３及び第２のパワーケーブル４に接続された補助電源用コンデンサＣ、同じく第１のパワーケーブル３及び第２のパワーケーブル４に接続されたリモコン装置内蔵制御電源ＳＰ、第２の拡散信号結合回路ＴＲ２、拡散変調回路ＳＩ、信号変調回路ＭＯ、第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２、溶接電流設定器ＷＩ、クレータフィラ電流設定器ＣＩ、パルス電流設定器ＰＩ、初期電流設定器ＦＩ及び溶接条件設定器ＷＳが内蔵されている。
【００２９】
ダイオードＤＲ４は保護用ダイオードであり、また補助電源用コンデンサＣは、リモコン装置内蔵制御電源ＳＰの電力を蓄積する補助電源用コンデンサである。リモコン装置内蔵制御電源ＳＰに入力される電圧は、溶接待機期間（図５のＴ８及びＴ９）中は上記溶接待機中出力制御電源ＰＳから供給され、初期電流期間、溶接電流期間及びクレータフィラ電流期間（図５のＴ４、Ｔ５及びＴ６）中はアーク電圧から供給され、プリフロー期間（図５のＴ１）中は上記溶接待機中出力制御電源ＰＳから供給され、タッチスタート期間（図５のＴ３）中は補助電源用コンデンサＣから供給される。
【００３０】
リモコン装置内蔵制御電源ＳＰは、補助電源用コンデンサＣの端子電圧を入力電圧として第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐの値に変換して出力する。とくにアークスタート時に非消耗性電極２が被加工物１に接触するタッチスタート期間（図５のＴ３）は、一時的に溶接電源ＷＥＲ２からの電力供給が絶たれるが、上記リモコン装置内蔵制御電源ＳＰは大容量の補助電源用コンデンサＣを備えているので安定した電力供給が得られる。
【００３１】
第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２は、リモコン装置内蔵制御電源ＳＰから供給される第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐを制御電圧とし、トーチスイッチＴＳから出力されるトーチスイッチ起動信号Ｔｓ、溶接条件設定器ＷＳによって設定される溶接条件設定信号Ｗｓ、溶接電流設定器ＷＩによって設定される溶接電流設定信号Ｗｉ、クレータフィラ電流設定器ＣＩによって設定されるクレータフィラ電流設定信号Ｃｉ、パルス電流設定器ＰＩによって設定されるパルス電流設定信号Ｐｉ及び初期電流設定器ＦＩによって設定される初期電流設定信号Ｆｉの値を溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋに変換して出力する。
【００３２】
信号変調回路ＭＯは、溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋの値に応じて搬送波をＰＳＫに変調した１次変調波信号Ｍｏを出力する。拡散変調回路ＳＩは、狭帯域の１次変調波信号Ｍｏを拡散符号によりスペクトル拡散を行い広帯域の拡散変調送信信号Ｓｉに変調する。第２の拡散信号結合回路ＴＲ２は、溶接電源ＷＥＲ２とリモコン装置ＲＥＭ２との間の第１のパワーケーブル３に拡散変調信号を結合させてスペクトル拡散通信方式によって送信する。
【００３３】
図５は、図４に示す本発明の非消耗電極式アーク溶接装置で、溶接条件設定器ＷＳによって、パルス電流無し、クレータフィラ有の条件に設定したときの動作波形のタイミング図である。図５（Ａ）の波形は出力電圧検出信号Ｖｄを示し、図５（Ｂ）の波形は出力電流検出信号Ｉｄを示す。図５（Ｃ）の波形はトーチスイッチＴＳから出力するトーチスイッチ起動信号Ｔｓを示し、図５（Ｄ）の波形は補助電源用コンデンサＣの端子電圧を示す。図５（Ｅ）の波形は第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２から出力する溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを示し、図５（Ｆ）の波形は1次変調波復調回路ＤＥにより復調された溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅを示し、図５（Ｇ）の波形は電磁弁駆動信号Ｓｏを示す。
【００３４】
図６は、図４に示す本発明の非消耗電極式アーク溶接装置の直接拡散方式の詳細図である。信号変調回路ＭＯは、搬送波発生回路ＲＦと１次変調回路１Ｃとで形成され、拡散変調回路ＳＩは、拡散符号発生回路ＤＭと２次変調回路２Ｃとで形成され、逆拡散復調回路ＳＤは、同期回路ＳＳ、拡散符号発生回路ＤＭ、２次復調回路２Ｄ及びバンドパスフィルタＢＦによって形成されている。
【００３５】
図７は、図６に示す直接拡散方式の動作を説明するための波形図である。図７（Ａ）の波形は１次変調波信号Ｍｏを示し、図７（Ｂ）の波形は拡散変調送信信号Ｓｉを示し、図７（Ｃ）の波形は拡散変調受信信号Ｔｒを示し、図７（Ｄ）の波形は２次復調信号２ｄを示し、図７（Ｅ）の波形は逆拡散復調信号Ｓｄを示す。
【００３６】
図４に示す本発明の非消耗電極式アーク溶接装置の動作を図５、図６及び図７を参照して説明する。
【００３７】
溶接電源ＷＥＲ２に三相交流商用電源ＡＣが入力されると、溶接待機中出力制御電源ＰＳは予め定めた値の制御電圧を溶接電源ＷＥＲ２の出力端子に出力して、第１のパワーケーブル３、ダイオードＤＲ４を経由して図５（Ｄ）に示す溶接待機期間Ｔ８及びＴ９の間、補助電源用コンデンサＣに電力を供給する。
【００３８】
図５（Ｄ）に示す補助電源用コンデンサＣの端子電圧が予め定めた値を越えると、リモコン装置内蔵制御電源ＳＰが動作を開始して第２の中央演算処理回路用供給電圧Ｓｐを出力する。
【００３９】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ１において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると、第２の中央演算処理回路ＣＰＵ２は、動作を開始して図５（Ｅ）に示す溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋを出力する。
【００４０】
図６に示す信号変調回路ＭＯは、溶接電源起動・出力電流設定用送信信号Ｃｋの値に応じて、搬送波発生回路ＲＦから出力される搬送波を１次変調回路１ＣによりＰＳＫ変調した、図７（Ａ）に示す狭帯域の１次変調波信号Ｍｏを出力する。拡散変調回路ＳＩは、拡散符号発生回路ＤＭから出力される高速な拡散符号信号Ｄｍを用いて２次変調回路２Ｃによりスペクトル拡散を行い、図７（Ｂ）に示す広帯域の拡散変調送信信号Ｓｉを出力する。第２の拡散信号結合回路ＴＲ２は、溶接電源ＷＥＲ２とリモコン装置ＲＥＭ２との間の第１のパワーケーブル３に拡散変調送信信号Ｓｉを結合させて送信する。
【００４１】
拡散信号結合回路ＴＲは、第１のパワーケーブル３によって送信されてくる拡散変調送信信号Ｓｉを受信して、図７（Ｃ）に示す拡散変調受信信号Ｔｒとして出力する。このとき溶接機が発生するノイズも受信する。逆拡散復調回路ＳＤは、図６に示す同期回路ＳＳにより拡散符号発生回路ＤＭから出力される拡散符号信号Ｄｍを送信側の拡散符号と同期し、上記同期した拡散符号信号を用いて、２次復調回路２Ｄにより逆拡散を行い、図７（Ｄ）に示す２次復調信号２ｄを出力し、バンドパスフィルタＢＦによりノイズを削除して、図７（Ｅ）に示す逆拡散復調信号Ｓｄを出力する。このとき、送信中に受けたノイズは、逆に拡散されて信号レベルよりはるかに小さな信号になるためノイズの影響を受けにくくなる。１次変調波復調回路ＤＥは、逆拡散復調信号Ｓｄを中央演算処理回路ＣＰＵに対応した溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅに復調させる。
【００４２】
中央演算処理回路ＣＰＵは、溶接電源起動・出力電流設定用受信信号Ｄｅの値を演算して、溶接電源起動信号Ｃｔと出力電流設定信号Ｃｐとに分離して出力する。出力制御回路ＳＣ２は、上記溶接電源起動信号Ｃｔが入力されると動作を開始して、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って出力制御信号Ｓｃ２の値を制御し、さらに、電磁弁駆動信号ＳｏをＨｉｇｈレベルにして電磁弁ＳＯＬを動作させる。
【００４３】
図５（Ｂ）に示すプリフロー期間Ｔ１の期間中、溶接待機中出力制御電源ＰＳから第１のパワーケーブル３を経由してリモコン装置ＲＥＭ２の補助電源用コンデンサＣに電力が供給される。
【００４４】
図５（Ｃ）に示すプリフロー期間Ｔ１終了後の時刻ｔ＝ｔ２において、出力制御回路ＳＣ２は、出力電流設定信号Ｃｐ、出力電流検出信号Ｉｄ及び出力電圧検出信号Ｖｄの値に応じて演算処理を行って、出力制御信号Ｓｃ２の値を制御して、無負荷電圧期間Ｔ２の期間中、予め定めた値の無負荷電圧を出力する。
【００４５】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ３において、非消耗性電極２と被加工物１とが接触すると、出力制御回路ＳＣ２は予め定めた値の基準値Ｖｒと出力電圧検出信号Ｖｄの値とを比較して、Ｖｄ≦Ｖｒとなったとき接触と判断して出力制御信号Ｓｃ２を制御して出力電流を３Ａ以下の最小出力電流にする。
【００４６】
図５（Ａ）に示すタッチスタート期間Ｔ３終了後の時刻ｔ＝ｔ４において、非消耗性電極２が被加工物１から引き離されると小さなアークが発生し、この小アーク発生時に予め定めた値の初期電流に切り換えて本アークに移行させる。
【００４７】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ５において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになると初期電流から溶接電流に切り換わり、溶接電流期間Ｔ５の期間中、溶接電流が流れる。さらに、時刻ｔ＝ｔ６において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＨｉｇｈレベルになると溶接電流からのクレータフィラ電流に切り換わり、クレータフィラ電流期間Ｔ６の期間中、クレータフィラ電流が流れる。
【００４８】
図５（Ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ７において、トーチスイッチ起動信号ＴｓがＬｏｗレベルになるとインバータ回路ＩＮＶの動作が停止する。また、インバータ回路ＩＮＶの動作停止後の予め定めた値のアフタフロー期間Ｔ７後に電磁弁駆動信号ＳｏがＬｏｗレベルになり電磁弁ＳＯＬを遮断する。
【００４９】
上記インバータ回路ＩＮＶが動作停止後に、溶接電源ＷＥＲ２はアーク電圧から溶接待機中出力制御電源ＰＳの出力（保護特別低電圧）に切り換えて、溶接待機期間Ｔ９の間、補助電源用コンデンサＣに電力を供給する。
【００５０】
本発明では、スペクトル拡散通信方式（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の代表例である直接拡散方式（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ）を使用しているが、上記スペクトル拡散通信方式を周波数ホッピング方式、チャープ方式及びそれらを融合したハイブリッド方式にしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、溶接電源とリモコン装置との間のパワーケーブルを経由して、上記リモコン装置から溶接電源にスペクトル拡散通信方式によって制御信号を送信し、逆に溶接電源からリモコン装置のリモコン装置内蔵制御電源にパワーケーブルを経由して電力が供給できるので、（１）リモコン装置用制御ケーブルが不要となり、さらに、制御ケーブルの断線等の原因が取り除かれるので溶接作業の効率及び溶接品質が大幅に向上できる。（２）スペクトル拡散通信方式により、多くの情報が送信できるために、制御線を増やすこともなく溶接電源のフロントパネルにあるすべての操作をリモコン装置側で制御することも可能になる。（３）ノイズ環境がきわめて悪い溶接現場でノイズに強い信頼性の高い情報伝達が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】当該出願に係る発明の特徴を最もよく表す図である。
【図２】図２は、従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置の接続図である。
【図３】図３は、図２に示す従来技術の非消耗電極式アーク溶接装置の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図４】図４は、本発明の非消耗電極式アーク溶接装置の接続図である。
【図５】図５は、図４に示す非消耗電極式アーク溶接装置の動作を説明するための波形タイミング図である。
【図６】図６は、直接拡散方式の詳細図である。
【図７】図７は、図６に示す直接拡散方式の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１ 被加工物
２ 非消耗性電極
３ 第１のパワーケーブル
４ 第２のパワーケーブル
５ リモコン制御用電源線
６ 溶接電流設定用制御線
７ パルス電流設定用制御線
８ リモコン制御用ＧＮＤ線
９ リモコン装置用制御ケーブル
１０ 起動信号用制御線
ＡＣ 三相交流商用電源
ＢＦ バンドパスフィルタ
Ｃ 補助電源用コンデンサ
ＣＩ クレ−タフィラ電流設定器
１Ｃ １次変調回路
２Ｃ ２次変調回路
ＣＰＵ 中央演算処理回路
ＣＰＵ２ 第２の中央演算処理回路
ＤＥ １次変調波復調回路
ＤＬ 直流リアクトル
ＤＭ 拡散符号発生回路
ＤＲ１ １次整流回路
ＤＲ２ ２次整流回路
ＤＲ３ 補助電源整流回路
ＤＲ４ ダイオード
２Ｄ ２次復調回路
ＦＩ 初期電流設定器
ＩＤ 出力電流検出回路
ＩＲ インバータ駆動回路
ＩＮＴ 主変圧器
ＩＮＶ インバータ回路
ＭＯ 信号変調回路
ＰＩ パルス電流設定器
ＰＳ 溶接待機中出力制御電源
Ｒ 電流制限用抵抗器
ＲＦ 搬送波発生回路
ＲＥＭ リモコン装置
ＲＥＭ２ （スペクトル拡散通信用）リモコン装置
ＳＣ 出力制御回路
ＳＣ２ （スペクトル拡散通信用）出力制御回路
ＳＤ 逆拡散復調回路
ＳＰ リモコン装置内蔵制御電源
ＳＩ 拡散変調回路
ＳＳ 同期回路
ＳＯＬ 電磁弁
ＴＯ 溶接待機中供給補助変圧器
ＴＨ 溶接トーチ
ＴＳ トーチスイッチ
ＴＲ 拡散信号結合回路
ＴＲ２ 第２の拡散信号結合回路
ＶＤ 出力電圧検出回路
ＷＩ 溶接電流設定器
ＷＰ 溶接電源出力回路
ＷＳ 溶接条件設定器
ＷＥＲ 従来技術の溶接電源
ＷＥＲ２ （スペクトル拡散通信用）溶接電源
Ｃｉ クレータフィラ電流設定信号
Ｃｔ 溶接電源起動信号
Ｃｐ 出力電流設定信号
Ｃｋ 溶接電源起動・出力電流設定用送信信号
Ｄｅ 溶接電源起動・出力電流設定用受信信号
Ｄｍ 拡散符号信号
２ｄ ２次復調信号
Ｉｄ 出力電流検出信号
Ｉｒ インバータ駆動信号
Ｍｏ １次変調波信号
Ｓｃ 出力制御信号
Ｓｃ２ 出力制御信号
Ｓｄ 逆拡散復調信号
Ｓｉ 拡散変調送信信号
Ｓｏ 電磁弁駆動信号
Ｓｐ 第２の中央演算処理回路用供給電圧
Ｓｓ 同期信号
Ｔｓ トーチスイッチ起動信号
Ｔｒ 拡散変調受信信号
Ｔｒ２ 第２の拡散変調受信信号
Ｔ１ プリフロー期間
Ｔ２ 無負荷電圧出力期間
Ｔ３ タッチスタート期間
Ｔ４ 初期電流期間
Ｔ５ 溶接電流期間
Ｔ６ クレータフィラ電流期間
Ｔ７ アフタフロー期間
Ｔ８、Ｔ９ 溶接待機期間
Ｖｄ 出力電圧
Ｖｒ 基準値
Ｗｉ 溶接電流設定信号
Ｗｓ 溶接条件設定信号
Claims (2)
- 溶接トーチの非消耗電極の先端を被加工物に接触させて引き離すことによってアーク発生を行うタッチスタート方式の溶接電源と、溶接する位置の移動に伴って溶接作業者が持ち運びするリモコン装置とで形成する非消耗電極式アーク溶接装置において、前記溶接電源は、溶接電源出力回路の出力を非消耗性電極及び被加工物に接続し直流電力を供給する第１のパワーケーブル及び第２のパワーケーブルと、三相交流商用電源を所定の電圧に変換し前記第１のパワーケーブル及び第２のパワーケーブルを介してリモコン装置内蔵制御電源に電力を供給する出力制御電源と、前記第１のパワーケーブルに結合し前記リモコン装置から送信されてくる拡散変調送信信号を受信し拡散変調受信信号として出力する拡散信号結合回路と、前記拡散変調受信信号を逆拡散して復調を行い逆拡散復調信号として出力する逆拡散復調回路と、前記逆拡散復調信号を復調して溶接電源起動・出力電流設定用受信信号として出力する１次変調波復調回路と、前記溶接電源起動・出力電流設定用受信信号を分離して溶接電源起動信号と出力電流設定信号として出力する中央演算処理回路と、前記溶接電源起動信号の入力により動作を開始し、前記出力電流設定信号に基づいて前記溶接電源出力回路を制御する出力制御回路と、を備え、
前記リモコン装置は、溶接待機中に前記出力制御電源から第１のパワーケーブルを介して電力を受給し溶接中はアーク電圧から電力を受給し無負荷中は無負荷電圧から電力を受給し第２の中央演算処理回路に応じた電圧に変換して出力する前記リモコン装置内蔵制御電源と、トーチスイッチに応じて溶接電源起動・出力電流設定用送信信号を出力する第２の中央演算処理回路と、前記溶接電源起動・出力電流設定用送信信号を位相偏移変調して１次変調波信号として出力する信号変調回路と、前記１次変調波信号をスペクトル拡散変調を行って拡散変調送信信号として出力する拡散変調回路と、前記第１のパワーケーブルに結合し前記拡散変調送信信号を送信する第２の拡散信号結合回路と、を備えたことを特徴とする非消耗電極式アーク溶接装置。 - 前記スペクトル拡散通信方式の直列拡散を、周波数ホッピング式又はチャ−プ式にすることを、特徴とする請求項１記載の非消耗電極式アーク溶接装置。
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