JP6437843B2 - 溶接システムおよび溶接システムの制御方法 - Google Patents

Description

溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムおよび溶接システムの制御方法に関する。

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。溶接電源装置とワイヤ送給装置とは、パワーケーブルで接続されており、溶接電源装置で発生させた溶接電力が、パワーケーブルを伝搬し、ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、供給され、溶接が行われる（特許文献１、特許文献２）。例えば、造船所での溶接作業などでは、複数の溶接電源装置を１箇所に集めておき、数十メートル離れた溶接箇所にそれぞれワイヤ送給装置を持ち運び、溶接作業を行っている。このような溶接システムにおいて、ワイヤ送給装置に接続される溶接トーチは、溶接の作業内容に応じて変えられるように、着脱可能なように構成されている。

特開２０１４−７６４７８号公報 特開２０１５−２０１８５号公報

ところで、上記のような溶接システムの溶接トーチや溶接電源装置には、定格電流や定格使用率などが規定されている。例えば、溶接トーチに規定された定格電流を超えて溶接トーチを使用した場合、溶接トーチが焼損してしまう可能性がある。また、溶接電源装置に規定された定格電流を超えて溶接電源装置を使用した場合、溶接電源装置が焼損する可能性がある。例えば、溶接電源装置の定格電流が５００Ａに対して、溶接トーチの定格電流が２００Ａのとき、溶接電源装置が５００Ａの溶接電流を溶接トーチに供給してしまうと、溶接トーチがその溶接電流に耐えられないため、焼損してしまう。

一方、定格使用率は、一般的に１０分間を周期として、この１０分間に対して、定格電流で何分間連続使用可能かを示した割合（百分率）である。例えば、定格使用率６０％とは、１０分間のうち、定格電流で６分間連続して使用可能であることを示している（残りの４分間は休止させる）。よって、溶接電源装置や溶接トーチに設定された定格電流で溶接中に、定格使用率を超えて使用した場合、溶接電源装置あるいは溶接トーチが焼損してしまう可能性がある。なお、定格使用率は、定格電流で何分間連続使用可能であるかを示す割合であるため、定格電流未満の設定電流（溶接電源装置に設定する溶接電流）で使用した場合、連続使用時間を長くすることも可能である。よって、このように定格電流未満の設定電流で使用する場合には、定格使用率ではなく許容使用率を超えて使用しないようにすればよい。この許容使用率は、定格使用率、定格電流、および、設定電流に基づき、［（定格電流）²／（設定電流）²］×定格使用率により算出される。

このような溶接システムにおいて、上記のとおり、溶接トーチはワイヤ送給装置に対して着脱可能なようになっているが、溶接電源装置は、ワイヤ送給装置にどのような溶接トーチが接続されたか認識できない。よって、溶接電源装置の性能が溶接トーチの性能より上回っている場合、溶接トーチに規定された定格電流や定格使用率を超えて溶接電流を出力してしまう可能性がある。さらに、溶接トーチには、上記定格電流や定格使用率だけではなく、例えば、耐熱温度など、使用する際の制限があり、それを超えた使用は、溶接トーチの焼損につながる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、溶接トーチ毎に規定された各種仕様情報（トーチ情報）を溶接電源装置が認識し、溶接電源装置がそのトーチ情報に基づき、溶接トーチを保護するための制御を実行することが可能な溶接システムおよび溶接システムの制御方法を提供することにある。

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、溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムであって、前記溶接トーチは、当該溶接トーチに関するトーチ情報を記憶する記憶手段を、備え、前記ワイヤ送給装置は、前記記憶手段に記憶されるトーチ情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得したトーチ情報を前記溶接電源装置に送信する送信手段と、を備え、前記溶接電源装置は、前記送信手段が送信したトーチ情報を受信する受信手段と、前記受信手段が受信したトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する保護手段と、を備える。

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、溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムであって、前記溶接トーチは、当該溶接トーチの種別を示す識別ＩＤを記憶する識別ＩＤ記憶手段を、備え、前記ワイヤ送給装置は、前記識別ＩＤ記憶手段に記憶される識別ＩＤを取得する取得手段と、前記取得手段が取得した識別ＩＤを前記溶接電源装置に送信する送信手段と、を備え、前記溶接電源装置は、前記送信手段が送信した識別ＩＤを受信する受信手段と、前記識別ＩＤと前記溶接トーチに関するトーチ情報とを対応付けた対応情報を記憶する対応情報記憶手段と、前記対応情報記憶手段に記憶された対応情報に基づき、前記受信手段が受信した識別ＩＤに対するトーチ情報を特定する特定手段と、前記特定手段が特定したトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する保護手段と、を備える。

好ましくは、本発明の第１および第２の側面によって提供される溶接システムにおいて、前記溶接電源装置は、前記溶接トーチに供給する溶接電流の電流値を設定する設定手段を、さらに備え、前記トーチ情報は、前記溶接トーチに設定される定格電流値を含み、前記保護手段は、前記設定された溶接電流の電流値が前記定格電流値より大きい場合、少なくとも、警告を報知する、前記設定された溶接電流の電流値を前記定格電流値以下に制限する、あるいは、前記溶接電流の供給を抑止する、のいずれかを実行する。

さらに、前記溶接電源装置は、前記溶接トーチに溶接電流を供給した時間を計時し、前記供給時間に基づき実使用率を算出する実使用率算出手段を、さらに備え、前記トーチ情報は、前記溶接トーチに設定される定格使用率を含み、前記保護手段は、前記溶接トーチの定格使用率と前記溶接電源装置に設定された溶接電流の電流値とに基づき、許容使用率を算出し、前記実使用率が前記許容使用率以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行する。

また、本発明の第１および第２の側面によって提供される溶接システムにおいて、前記溶接トーチは、当該溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサを、さらに備え、前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度を含み、前記保護手段は、前記実使用温度が前記使用限界温度となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行する。

好ましくは、前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置を、さらに備え、前記保護手段は、前記実使用温度に基づき、前記水冷装置を制御する。

なお、前記保護手段は、前記実使用温度が前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度以上となった場合、前記水冷装置を起動させる。

また、前記水冷装置起動温度は、前記溶接トーチの使用限界温度に基づき、設定されてもよい。

さらに、前記溶接トーチ周辺の外気温を計測する外気温計を、さらに備え、前記保護手段は、前記外気温に応じて前記水冷装置起動温度を変化させてもよい。

好ましくは、前記トーチ情報は、さらに、前記溶接トーチの冷却方式が水冷方式か空冷方式であるかの冷却方式情報を含み、前記溶接トーチは、前記ワイヤ送給装置に着脱可能なように構成され、前記保護手段は、前記実使用温度が前記水冷装置起動温度以上となった場合、前記冷却方式情報に基づき、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチの冷却方式が水冷方式であれば、前記水冷装置を制御し、前記空冷方式であれば、警告を報知する。

本発明の第１および第２の側面によって提供される溶接システムにおいて、前記送信手段は、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続する電力伝送線を介して、送信し、前記受信手段は、前記電力伝送線を介して、受信する。

本発明の第３の側面によって提供される溶接システムの制御方法は、溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続される溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムの制御方法であって、前記溶接トーチには、当該溶接トーチに関するトーチ情報を記憶する記憶手段が備えられており、前記記憶手段に記憶されるトーチ情報を前記ワイヤ送給装置が取得する第１ステップと、前記第１ステップにより取得されたトーチ情報を前記溶接電源装置に送信する第２ステップと、前記第２ステップにより送信されたトーチ情報を受信する第３ステップと、前記第３ステップにより受信されたトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する第４ステップと、を備える。

本発明の第４の側面によって提供される溶接システムの制御方法は、溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続される溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムの制御方法であって、前記溶接トーチには、当該溶接トーチの種別を示す識別ＩＤを記憶する識別ＩＤ記憶手段が、備えられており、前記識別ＩＤ記憶手段に記憶される識別ＩＤを前記ワイヤ送給装置が取得する第１ステップと、前記第１ステップにより取得された識別ＩＤを前記溶接電源装置に送信する第２ステップと、前記第２ステップにより送信された識別ＩＤを受信する第３ステップと、前記第３ステップにより受信された識別ＩＤに対応する、前記溶接トーチに関するトーチ情報を、前記識別ＩＤと前記トーチ情報とが対応付いた対応情報に基づき、特定する第４ステップと、前記第４ステップにより特定されたトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する第５ステップと、を備える。

本発明によると、溶接電源装置がワイヤ送給装置を介して、ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチのトーチ情報を認識できるようになり、溶接トーチに規定された仕様を超えて使用されることを防止するための制御が可能となり、ひいては、溶接トーチの焼損などを防止することができる。

第１実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す図である。 ガス配管を説明するための断面図である。 第１実施形態に係る溶接トーチの構成例を示す図である。 第１実施形態に係るトーチ情報の取得処理を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態に係る溶接トーチの保護制御処理を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の変形例に係る識別ＩＤテーブルの一例を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る溶接システムの全体構成を示す図である。 第２実施形態に係る溶接システムの全体構成を示す図である。 第２実施形態に係る溶接トーチの構成例を示す図である。 第２実施形態に係る溶接トーチの保護制御処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、ワイヤ電極とシールドガスが自動的に溶接トーチに供給される半自動アーク溶接を行う溶接システムを例にとって、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る溶接システムＡの全体構成を説明するための図である。図示するように、溶接システムＡ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、電源接続線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Ａ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は、ワイヤ送給装置２を介して、溶接トーチ３に溶接電力を供給する。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Ａ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Ａ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、ワイヤ送給装置２の内部に配置されている配管、および、トーチケーブル３３（後述）の内部に配置されてい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、電源接続線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、電源接続線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。

電源接続線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、電源接続線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、電源接続線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源接続線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の内部の電源接続線５１と、ガス配管７の内側に配置された電源接続線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の内部の電源接続線５１と、ガス配管７の内側に配置された電源接続線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、電源接続線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、電源接続線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、電源接続線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、電源接続線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。

溶接トーチ３には、当該溶接トーチ３に関するトーチ情報が記憶されており、溶接トーチ３をワイヤ送給装置２に接続すると、ワイヤ送給装置２は、溶接トーチ３からトーチ情報を取得する。溶接トーチ３に記憶されるトーチ情報には、溶接トーチ３の定格電流および定格使用率が含まれている。

溶接電源装置１は、アーク溶接のための溶接電力（直流電力）を溶接トーチ３に供給するものである。また、溶接電源装置１は、ワイヤ送給装置２との間で、各種通信信号の送受信を行う。溶接電源装置１は、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３のトーチ情報を受信し、このトーチ情報に基づいて、溶接トーチ３の保護制御処理を実行する。溶接電源装置１は、溶接トーチ３のトーチスイッチ３２が押下されている間、溶接電力を溶接トーチ３に供給する。図１に示すように、溶接電源装置１は、溶接用電源部１１、送給装置用電源部１２、通信部１３、制御部１４、および、記憶部１５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、電源接続線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の電位がパワーケーブル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、電源接続線５１の電位が電源接続線５２の電位より低くなるように、電圧を印加する。電源接続線５２はパワーケーブル４１に接続しているので、電源接続線５１の電位は、パワーケーブル４１の電位より低くなる。つまり、電源接続線５１およびパワーケーブル４２の電位をどちらもパワーケーブル４１より低くすることで、電源接続線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、電源接続線５１とパワーケーブル４２との電位差は４２Ｖになる。仮に、電源接続線５１の電位を電源接続線５２の電位より高くした場合は、電源接続線５１とパワーケーブル４２との電位差は１３２Ｖになる。なお、電源接続線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（電源接続線５１の電位が電源接続線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。

通信部１３は、電源接続線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１３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、通信部１３の入出力端に接続されたコイルと、電源接続線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１３が出力する通信信号を電源接続線５１，５２に重畳し、また、電源接続線５１，５２に重畳された通信信号を検出する。すなわち、通信部１３は、電力線搬送通信（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ通信；ＰＬＣ通信）を行う。電源接続線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、電源接続線５１とパワーケーブル４１との間に重畳される。

通信部１３は、ワイヤ送給装置２から受信した通信信号を復調して、制御部１４に出力する。ワイヤ送給装置２から受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、溶接用電源部１１の起動を指示する起動信号、ワイヤ送給装置２において電圧センサで検出された溶接電圧の検出値、および、溶接トーチ３のトーチ情報などがある。また、通信部１３は、制御部１４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、溶接電源装置１において電流センサで検出された溶接電流の検出値、溶接電源装置１内に発生した異常を示す信号（異常信号）、ワイヤ送給指令やガス供給指令などの信号、および、溶接トーチ３の保護を促す警告信号などがある。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１３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。ＤＳＳＳ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Ａ毎に異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接システムＡ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。

制御部１４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る。制御部１４は、溶接電源装置１から出力される溶接電流が設定電流になるように、また、溶接トーチ３の先端と被加工物Ｗとの間に印加される溶接電圧が設定電圧になるように、溶接用電源部１１のインバータ回路を制御する。さらに、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１４は、図示しない設定ボタンの操作に応じて、溶接条件（設定電流や設定電圧）を変更したり、図示しない起動ボタンの操作に応じて溶接用電源部１１を起動させたりする。また、制御部１４は、図示しない電流センサによって検出された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１４は、通信部１３から入力される信号について、溶接条件の変更や溶接用電源部１１の起動を行う。例えば、制御部１４は、通信部１３から溶接条件を設定するための信号が入力されるとこの信号に基づき、溶接条件を設定し、溶接用電源部１１の起動を指示する起動信号が入力されると、この起動信号が入力されている間、溶接用電源部１１を起動（動作）させる。さらに、制御部１４は、検出された溶接電流の検出値や異常信号、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、および、溶接トーチ３の保護を促す警告信号を通信部１３に出力する。

制御部１４は、ワイヤ送給装置２からトーチ情報を受信すると、受信したトーチ情報を記憶部１５に記憶させる。そして、制御部１４は、記憶したトーチ情報に基づき、溶接電源装置１に設定された溶接電流（以下、「設定電流」という。）が、溶接トーチ３の定格電流より大きい場合、溶接トーチ３を保護するための保護制御を実行する。このときの保護制御としては、例えば、通信部１３を介して、ワイヤ送給装置２に警告信号を送信し、ワイヤ送給装置２は、ワイヤ送給装置２に備える図示しない報知部によって音声で警告したり、図示しない警告灯を点灯させたりして、報知する。また、報知部による報知では、作業者がそれに気付かなかったり、無視して使用したりすることを考慮して、溶接用電源部１１を起動させず、溶接電力を出力しないようにしてもよい。ここでは、溶接用電源部１１から溶接電力がまだ出力されていないため、溶接電力の出力を抑止することになる。なお、溶接電力の出力を抑止する方がより確実に溶接トーチ３を保護することができる。よって、本実施形態においては、警告報知と溶接電力の出力の抑止との双方を行うものとして説明する。また、本実施形態においては、設定電流が定格電流より大きい場合、溶接電力の出力を抑止させるものとして説明するが、溶接用電源部１１を制御し、定格電流に調整した溶接電流（溶接電力）を出力するようにしてもよい。

また、制御部１４は、設定電流が定格電流値以下の場合、記憶したトーチ情報（定格電流、定格使用率）および設定電流に基づき、許容使用率を算出する。そして、図示しない計時部により計時された、溶接電源装置１から溶接電力を出力した時間（溶接トーチ３に溶接電力を供給した時間）に基づき、実使用率を算出し、算出した実使用率が許容使用率以上となったか否かを確認する。実使用率は、例えば、過去の１０分間のうち、溶接トーチ３に溶接電力を供給した累計時間が３分間だった場合、３［分間］／１０［分間］×１００＝３０［％］となる。制御部１４は、この実使用率が許容使用率以上となった場合、制御部１４は、溶接トーチ３の保護制御を実行する。このときの保護制御としては、警告を報知したり、既に起動されている溶接用電源部１１を停止させ、溶接電力を出力させないようにしたりする。ここでは、溶接用電源部１１から溶接電力がすでに出力されているため、溶接電力の出力を停止することになる。なお、許容使用率および実使用率の算出方法は、上記に記載のものに限定されるものではない。また、許容使用率ではなく、定格使用率をそのまま用いてもよい。

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。また、ワイヤ送給装置２は、溶接電源装置１との間で、各種通信信号の送受信を行う。ワイヤ送給装置２は溶接トーチ３からトーチ情報を取得し、取得したトーチ情報を溶接電源装置１に送信する。ワイヤ送給装置２は、図１に示すように、電源部２１、通信部２２、制御部２３、送給モータ２４、ガス電磁弁２５、および、コネクタ２６を備えている。

電源部２１は、制御部２３、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、電源接続線５１，５２’を介して、溶接電源装置１（送給装置用電源部１２）から電力が供給され、制御部２３、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して出力する。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、コンデンサから電源接続線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２３、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。

通信部２２は、電源接続線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２２は、結合回路を備えている。当該結合回路は、通信部２２の入出力端に接続されたコイルと、電源接続線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２２が出力する通信信号を電源接続線５１，５２’に重畳し、また、電源接続線５１，５２’に重畳された通信信号を検出する。すなわち、通信部２２もＰＬＣ通信を行う。電源接続線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、電源接続線５１とパワーケーブル４１との間に重畳される。

通信部２２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２３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、溶接電流の検出値、異常信号、ワイヤ送給指令やガス供給指令などの信号、および、溶接トーチ３の保護を促す警告信号などがある。また、通信部２２は、制御部２３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、溶接用電源部１１の起動を指示する起動信号、溶接電圧の検出値、および、溶接トーチ３のトーチ情報などがある。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２２も、通信部１３と同様に、ＤＳＳＳ通信方式を用いて通信を行う。

制御部２３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２３は、溶接トーチ３に設けられているトーチスイッチ３２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２２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、ワイヤ送給装置２に備わる記憶部（図示しない）に記憶されている溶接条件を変更する。制御部２３は、予め設定された送信周期ごとに、記憶部に記憶されている溶接条件を読み出して、通信部２２に出力する。また、制御部２３は、通信部２２より入力される溶接電流の検出値、または、図示しない電圧センサによって検出された溶接電圧の検出値を図示しない表示部に表示させたり、通信部２２より入力される異常信号に基づいて、図示しない報知部に異常を報知（例えば、スピーカによる警告音や振動による報知）させたりする。また、制御部２３は、通信部２２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２２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。

さらに、制御部２３は、溶接トーチ３がワイヤ送給装置２（コネクタ２６）に接続されると、溶接トーチ３に記憶されるトーチ情報を、通信線８１を介して取得する。取得したトーチ情報は、通信部２２に出力される。

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２３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２３からのガス供給指令に基づいて開閉される。制御部２３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２３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。

コネクタ２６は、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２とを接続するための接続用端子である。例えば、コネクタ２６は、凹型の接続用端子であり、溶接トーチ３の凸型のトーチプラグ３４（後述）をコネクタ２６に差し込むことで、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２とを接続することができる。よって、このコネクタ２６にトーチプラグ３４に抜き差しすることで、各種溶接トーチ３をワイヤ送給装置２に着脱することができる。

溶接トーチ３は、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２を介して供給される溶接電力により、被加工物Ｗの溶接を行う。この溶接トーチ３の冷却方式は、空冷方式である。なお、冷却方式が空冷方式の溶接トーチを例に説明するが、冷却方式が水冷方式の溶接トーチであってもよい。図３は、溶接トーチ３の構成例を示す図であり、図示するように、溶接トーチ３は、トーチボディ３１、トーチスイッチ３２、トーチケーブル３３、トーチプラグ３４を備えている。なお、図３には、トーチケーブル３３の長軸方向（一部分）の断面拡大図も記載している。

トーチボディ３１の先端には、ノズル３１１およびコンタクトチップが設けられている。ワイヤ電極は、電極と熔加材を兼ねており、コンタクトチップにより、溶接電源装置１から供給される溶接電力をワイヤ電極に供給し、アークが形成される。また、トーチボディ３１には、メモリ３１２が設けられ、当該溶接トーチ３に関するトーチ情報が記憶されている。メモリ３１２に記憶されるトーチ情報には、溶接トーチ３の定格電流、定格使用率が含まれている。このトーチボディ３１は溶接トーチ３のグリップ部分としての役割を持ち、作業者は、このトーチボディ３１を持って、溶接作業を行う。なお、図３において、メモリ３１２や通信線８１は、トーチボディ３１内部に配置され、外部に露出していないため、点線で示している。

トーチスイッチ３２は、溶接電源装置１を起動させるためのスイッチであり、トーチボディ３１に取り付けられている。このトーチスイッチ３２が押下されている間、溶接用電源部１１を起動（動作）させるための起動信号が、通信線８１を介して、ワイヤ送給装置２に送られる。そして、ワイヤ送給装置２から溶接電源装置１に通信部２２、１３を介して送受信される。これにより、作業者がトーチスイッチ３２を押下している間、溶接電源装置１に起動信号が入力されるため、溶接電源装置１から溶接電力が溶接トーチ３に供給される。

トーチケーブル３３は、トーチボディ３１の一端（先端とは反対側の端）に接続されたケーブルであり、図３の断面拡大図に示すように、ケーブル内部にパワーケーブル４１’、ワイヤガイドライナ、ガスホース、および、通信線８１が配置されている。なお、ワイヤガイドライナやガスホースの図への記載は省略する。パワーケーブル４１’は、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３に溶接電力を供給するものである。このパワーケーブル４１’は、パワーケーブル４１と電気的に接続されている。ワイヤガイドライナは、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３にワイヤ電極を導くものである。ガスホースは、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３にシールドガスを供給するものである。通信線８１は、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２との間での通信信号を伝搬するためのものである。例えば、溶接トーチ３のメモリ３１２に記憶されるトーチ情報をワイヤ送給装置２に送ったり、溶接用電源部１１の起動信号を送ったりする。

トーチプラグ３４は、溶接トーチ３をワイヤ送給装置２に接続するための接続用端子である。このトーチプラグ３４をワイヤ送給装置２のコネクタ２６に挿入することで、溶接トーチ３をワイヤ送給装置２に接続することができる。

このように構成された第１実施形態に係る溶接システムＡにおける溶接電力の供給制御について、図４および図５を用いて説明する。この溶接システムＡにおける溶接電力の供給制御は、トーチ情報の取得処理（図４）と、定格電流および定格使用率に基づく溶接トーチ３の保護制御処理（図５）と、の２つの処理により実行される。

まず、溶接電源装置１が行うトーチ情報の取得処理について、図４を用いて説明する。ワイヤ送給装置２に溶接トーチ３が接続されると（ステップＳ１０１）、ワイヤ送給装置２の制御部２３は、接続された溶接トーチ３のメモリ３１２から通信線８１を介して、トーチ情報を取得する（ステップＳ１０２）。ワイヤ送給装置２の制御部２３は、トーチ情報を取得すると、取得したトーチ情報を通信部２２に出力し、通信部２２は、入力されたトーチ情報を電源接続線５１およびパワーケーブル４１に重畳させ、電力線通信により溶接電源装置１に送信する（ステップＳ１０３）。

溶接電源装置１の通信部１３は、電源接続線５１およびパワーケーブル４１に重畳されたトーチ情報を検出し、トーチ情報を受信する（ステップＳ１０４）。通信部１３は、受信したトーチ情報を制御部１４に出力し、制御部１４は、入力されたトーチ情報を記憶部１５に記憶させる（ステップＳ１０５）。このトーチ情報の取得処理は、ワイヤ送給装置２に溶接トーチ３が接続される度に実行される。

次に、上記トーチ情報の取得処理により、溶接電源装置１にトーチ情報が記憶された後に行う定格電流および定格使用率に基づく溶接トーチ３の保護制御処理について、図５を用いて説明する。

溶接トーチ３のトーチスイッチが押下される（ステップＳ２０１のＹＥＳ）と、溶接トーチ３は起動信号を、ワイヤ送給装置２を介して、溶接電源装置１に送信する。溶接電源装置１は、起動信号を受信すると、溶接電源装置１に設定された溶接電流（設定電流）を確認し、設定電流が記憶部１５に記憶される溶接トーチ３の定格電流より大きいか否かを判断する（ステップＳ２０２）。このとき、設定電流が定格電流より大きいと判断した場合、その旨を警告し、溶接電力の出力（すなわち、溶接トーチ３への溶接電力の供給）を抑止する（ステップＳ２０３）。ここで行われる警告としては、例えば、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に警告信号を送信し、ワイヤ送給装置２に備えた報知部が音声による警告（アラーム音や「設定電流は、溶接トーチの定格電流以上です。」などの発話）を行う。一方、設定電流が定格電流より小さいと判断した場合、設定電流と定格電流、および、定格使用率に基づき、溶接トーチ３の許容使用率を算出する（ステップＳ２０４）。

そして、制御部１４は、溶接用電源部１１を制御し、溶接電力の供給を開始する（ステップＳ２０５）。溶接電力の供給が開始されると、制御部１４は、溶接電力が供給されている時間の計測を行い、この計測した時間に基づき、実使用率を算出する（ステップＳ２０６）。制御部１４は、算出した実使用率がステップＳ２０４で算出した許容使用率を超えたか否かを判断する（ステップＳ２０７）。その結果、実使用率が許容使用率を超えていると判断した場合、その旨を警告し、溶接電力の供給を停止させる（ステップＳ２０８）。ここで行われる警告としては、例えば、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に警告信号を送信し、ワイヤ送給装置２に備えた報知部が音声による警告（アラーム音や「使用率がオーバーしました。」などの発話）を行う。なお、好ましくは、このときのアラーム音は、ステップＳ２０３の時の警告音とは異なる音色にしておくとよい。一方、実使用率が許容使用率を超えていないと判断した場合には、溶接電力の供給を継続し、ステップＳ２０６の処理に戻る。このとき、ステップＳ２０５で溶接電力の供給が開始された後、トーチスイッチ３２をオフ（トーチスイッチ３２の押下をやめた）場合には、ステップＳ２０１に戻り、再度トーチスイッチ３２が押下されるまで待機する。この溶接トーチ３の保護制御処理は、設定電流が変更される毎や異なる溶接トーチ３が接続される毎に行われる。

以上で説明したように、本発明の第１実施形態に係る溶接システムＡによれば、ワイヤ送給装置２が溶接トーチ３に記憶されるトーチ情報を取得し、ワイヤ送給装置２は、取得したトーチ情報を溶接電源装置１に送信し、溶接電源装置１はこれを受信する。これにより、溶接電源装置１は、ワイヤ送給装置２に接続された溶接トーチ３のトーチ情報を認識することができ、トーチ情報に基づく溶接トーチ３の保護制御処理が可能となる。これにより、作業者が溶接トーチ３の仕様を超えて使用することを防止でき、溶接トーチ３の焼損を防止することができる。

上記第１実施形態に係る溶接システムＡの溶接トーチ３の保護制御処理において、ステップＳ２０３で、溶接電力の供給抑止を行う場合を例に説明したが、溶接電力の供給を抑止するのではなく、溶接電源装置１から溶接トーチ３に供給する溶接電力（溶接電流）が、溶接トーチ３に規定された定格電流値以下になるように制限してもよい。

上記第１実施形態に係る溶接システムＡの溶接トーチ３の保護制御処理において、ステップＳ２０３およびステップＳ２０８で、警告の報知と溶接電力の供給抑止（または供給停止）とを同時に行う場合を例に説明したが、警告を報知した後、所定時間経過してもその状況が改善されない場合（設定電流が変更されない場合、または、トーチスイッチ３２をオフにしない場合）に、溶接電力の供給を抑止（または供給を停止）するようにしてもよい。

上記第１実施形態に係る溶接システムＡの溶接トーチ３の保護制御処理において、トーチスイッチ３２が押下されてから、設定電流と定格電流とを比較する順序で説明したが、トーチスイッチ３２が押下される前であってもよい。具体的には、溶接電源装置１に設定電流が設定された時点で、設定電流と定格電流とを比較し、比較結果に応じて、警告を報知するようにしてもよい。

上記第１実施形態に係る溶接システムＡにおいて、溶接トーチ３のメモリ３１２にトーチ情報（定格電流および定格使用率）を記憶しておき、トーチ情報を溶接電源装置１に送信する例を説明したが、これに限られず、例えば、溶接トーチ３の種別毎に固有に割り当てられた識別ＩＤ（トーチＩＤ）を記憶しておき、これを送信するようにしてもよい。この場合、記憶部１５に、溶接トーチ３のトーチＩＤとトーチ情報が対応付けられた識別ＩＤテーブル（対応表）（図６）を記憶しておき、制御部１４は、取得したトーチＩＤからトーチ情報を特定するようにしてもよい。なお、トーチＩＤの代わりに、溶接トーチ３の型式（型番）を用いてもよい。このようにすることで、溶接トーチ３のメモリ３１２に記憶する情報量を少なくすることができるため、メモリ３１２の小型化ができ、溶接トーチ３の可搬性が良くなる。

上記第１実施形態に係る溶接システムＡにおいて、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で、ＰＬＣ通信により、各種通信信号の送受信を行う例を説明したが、これに限られず、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった無線通信を用いて、各種通信信号の送受信を行うようにしてもよい。例えば、図７に示す溶接システムＡ’は、溶接システムＡの通信部１３を通信部１３’に、通信部２２を通信部２２’に置き換えたものである。通信部１３’と通信部２２’はともに、送受信アンテナを備えた無線通信モジュールにより構成される。この通信部１３’，２２’は、同一の無線通信規格により、無線通信を行い、各種通信信号の送受信を行う。このように構成される溶接システムＡ’においても、同様に、溶接電源装置１が溶接トーチ３のトーチ情報を認識することができる。

上記第１実施形態に係る溶接システムＡにおいて、溶接トーチ３のトーチ情報として定格電流および定格使用率をメモリ３１２に記憶させておき、この定格電流および定格使用率に基づき、溶接トーチ３の保護制御を実行する場合を例に説明したが、溶接トーチ３のトーチ情報として、さらに、溶接トーチ３が耐えられる限界温度（以下、「使用限界温度」という。）や溶接トーチ３を冷却する水冷装置を起動させる指標となる温度（以下、「起動温度」という。特許請求の範囲の「水冷装置起動温度」に相当。）を、含ませておき、この使用限界温度や起動温度に基づき、溶接トーチ３の保護制御処理を実行する構成を加えてもよい。このようにすることで、溶接トーチ３の保護がより確実なものとなる。この場合を第２実施形態として、以下に説明する。

図８は、本発明の第２実施形態に係る溶接システムＢ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Ａ（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号番号を付して、その説明を省略する。なお、図８においては、溶接電源装置１’、ワイヤ送給装置２’、および、溶接トーチ３’の内部構成の一部の記載を省略している。図示するように、溶接システムＢ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、電源接続線５１，５２，５２’（図示省略）、ガスボンベ６、ガス配管７、および、水冷装置９を備えている。第１実施形態に係る溶接システムＡに比べ、水冷装置９を備えている点で異なる。さらに、溶接トーチ３’には、後述する温度センサ３１３が新たに設けられているとともに、当該溶接トーチ３’に関するトーチ情報として、溶接トーチ３’の定格電流、定格使用率、使用限界温度、および、水冷装置９の起動温度が含まれる。この点も第１実施形態に係る溶接システムＡと異なる。

水冷装置９は、溶接トーチ３’を冷却するための冷却水を循環させるものである。水冷装置９は、溶接電源装置１’（制御部１４’）に接続されており、溶接電源装置１’からの指示により、冷却水の循環の開始および停止を行う。水冷装置９は、復水側ホース９２を介して溶接トーチ３’から送られる冷却水を、ラジエータで放熱させることで冷却する。また、冷却された冷却水を、循環ポンプによって、送水側ホース９１を介して、溶接トーチ３’に送り出す。水冷装置９から送り出された冷却水は、送水側ホース９１により、溶接電源装置１’およびワイヤ送給装置２’を介して、溶接トーチ３’に供給される。そして、溶接トーチ３’で高温になった冷却水は、復水側ホース９２により、ワイヤ送給装置２’および溶接電源装置１’を介して、水冷装置９に戻ってくる。水冷装置９に戻ってきた高温の冷却水は、ラジエータで冷却され、再び溶接トーチ３’に送り出される。また、ラジエータと循環ポンプの間には、冷却水を蓄えておくためのタンクがある。なお、ラジエータや循環ポンプ、タンクなどの図示および説明は省略する。

溶接電源装置１’は、アーク溶接のための溶接電力を、ワイヤ送給装置２’を介して、溶接トーチ３’に供給するものである。溶接電源装置１’は、第１実施形態に係る溶接電源装置１と同様に、ＰＬＣ通信により、ワイヤ送給装置２’と通信を行う。溶接電源装置１’は、ワイヤ送給装置２’から溶接トーチ３’のトーチ情報を受信し、このトーチ情報に基づいて、溶接トーチ３’の保護制御処理を実行する。さらに、溶接電源装置１’は、溶接トーチ３’からワイヤ送給装置２’を介して、入力される溶接トーチ３’の温度（以下、「トーチ温度」という。特許請求の範囲の「実使用温度」に相当。）に基づいても、溶接トーチ３’の保護制御処理を実行する。溶接電源装置１’は、溶接用電源部１１、送給装置用電源部１２、通信部１３、制御部１４’、記憶部１５’を備えている。

制御部１４’は、第１実施形態に係る制御部１４と同様に、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る。制御部１４’は、第１実施形態に示すトーチ情報の取得処理（図４参照）と同様の処理を実行することで、溶接トーチ３’からワイヤ送給装置２’を介してトーチ情報（定格電流、定格使用率、使用限界温度、および、起動温度）を取得し、記憶部１５’に記憶する。これにより、記憶部１５’には、トーチ情報として定格電流、定格使用率、使用限界温度、および、起動温度が記憶される。

制御部１４’は、制御部１４と同様に、定格電流および定格使用率に基づく溶接トーチ３’の保護制御処理を実行するとともに、溶接トーチ３’からワイヤ送給装置２’を介して入力されるトーチ温度を確認し、トーチ温度が記憶部１５’に記憶される起動温度以上となった場合、水冷装置９に対して、冷却水の循環を開始するように指示する。一方、トーチ温度が起動温度より低い場合には、冷却水の循環を行わない（冷却水の循環が行われている場合は、停止させる）。本実施形態では、トーチ温度に基づき、水冷装置９による冷却水の循環の開始および停止する場合について説明するが、トーチ温度に基づき、水冷装置９から送水される冷却水の流量を変更するようにしてもよい。例えば、水冷装置９が常時冷却水を循環するように構成されている場合、トーチ温度が低くなるにつれて、冷却水の流量を少なくし、反対に、トーチ温度が高くなるにつれて、冷却水の流量を多くする。また、水冷装置９による冷却水の循環の開始および停止と、冷却水の流量の変更と、の両方を行い、トーチ温度が起動温度以上になった場合に、水冷装置９を起動させ、以後、トーチ温度の上昇に伴い、徐々に冷却水の流量を多くするようにしてもよい。

さらに、制御部１４’は、入力されるトーチ温度が、記憶部１５’に記憶した使用限界温度を超えたとき、溶接トーチ３’の保護制御を実行する。このときの保護制御としては、第１実施形態と同じであり、例えば、図示しない報知部に報知させたり、溶接用電源部１１を停止させ、溶接電力の出力を停止させたりする。ここで、記憶部１５’に記憶される起動温度は、トーチ温度が使用限界温度に到達する前に、水冷装置９による冷却水の循環を行わせる必要があるため、使用限界温度より低い温度が設定される。なお、起動温度は、記憶した使用限界温度に基づき、制御部１４’により自動的に設定されるように構成されていてもよい。例えば、起動温度として、使用限界温度に対して２０°Ｃ低い温度が設定されたり、使用限界温度の７５％の温度などが設定されたりする。

ワイヤ送給装置２’は、ワイヤ電極を溶接トーチ３’に送り出すためのものである。ワイヤ送給装置２’は、第１実施形態に係るワイヤ送給装置２と同様に、ＰＬＣ通信により、溶接電源装置１’と、通信を行う。ワイヤ送給装置２’は、電源部２１、通信部２２、制御部２３’、送給モータ２４、ガス電磁弁２５、および、コネクタ２６を備えている。

制御部２３’は、溶接トーチ３’から通信線８１を介してトーチ情報を取得する。そして、制御部２３’は、通信部２２を介して、取得したトーチ情報を溶接電源装置１’に送信する。また、制御部２３’は、溶接トーチ３’から入力されるトーチ温度を、通信部２２を介して、溶接電源装置１’に送信する。

溶接トーチ３’は、溶接電源装置１’からワイヤ送給装置２’を介して供給される溶接電力により、被加工物Ｗの溶接を行う。この溶接トーチ３’の冷却方式は、水冷方式である。図９は、溶接トーチ３’の構成を示す図であり、トーチボディ３１’、トーチスイッチ３２、トーチケーブル３３’、トーチプラグ３４を備えている。

トーチボディ３１’は、第１実施形態に係るトーチボディ３１に対して、温度センサ３１３が新たに設けられている。この温度センサ３１３は、溶接トーチ３’のトーチ温度を測定し、通信線８１を介して、測定したトーチ温度をワイヤ送給装置２’（制御部２３’）に出力する。そして、ワイヤ送給装置２’に入力されたトーチ温度は、通信部２２から送信され、通信部１３が受信することで、溶接電源装置１’に出力される。温度センサ３１３は、一定期間毎にトーチ温度を測定し、測定したトーチ温度をワイヤ送給装置２’に出力する。

温度センサ３１３として、例えば、サーミスタが取り付けられている。サーミスタは、２本のリード線を介して、図示しない温度測定部に接続されている。温度測定部は、サーミスタに電流を流し、２本のリード線間の電位差を測定して、サーミスタの抵抗値を算出し、算出された抵抗値に対応する温度を演算する。これにより、温度測定部は溶接トーチ３’のサーミスタに接する部分の温度Ｔを測定している。温度測定部は、検出した温度Ｔを、通信線８１を介して、ワイヤ送給装置２’に出力する。

なお、温度測定部をワイヤ送給装置２’に設けておき、サーミスタのリード線をトーチケーブル３３’の内部に配置し、サーミスタと温度測定部を接続する構成であってもよい。温度測定部をワイヤ送給装置２’に設けておいた方が、溶接トーチ３’に温度測定部を設ける必要がなくなるため、溶接トーチ３’の構成を簡略化することができる。また、サーミスタが取り付けられる位置は限定されない。溶接トーチ３’のノズル３１１が取り付けられるトーチボディ３１’の先端付近にサーミスタを取り付ければ、先端付近の温度を検出できるので、より精度の高い冷却制御を行うことができる。本実施形態では、温度センサとしてサーミスタを用いているが、これに限られず、熱電対や赤外線温度センサなどの他の温度センサを用いてもよい。

メモリ３１２’には、トーチ情報として、第１実施形態と同様に溶接トーチ３’の定格電流や定格使用率を記憶するとともに、さらに、起動温度（水冷装置９を起動させる指標となる温度）および使用限界温度（溶接トーチ３’が耐えられる限界温度）も記憶されている。

トーチケーブル３３’は、ケーブル内部にパワーケーブル４１’、ワイヤガイドライナ、ガスホース、通信線８１、送水側ホース９１、および、復水側ホース９２が、配置されている。すなわち、第１実施形態に係るトーチケーブル３３に比べ、送水側ホース９１および復水側ホース９２が追加されている。上記のとおり、送水側ホース９１は、水冷装置９から溶接電源装置１’およびワイヤ送給装置２’を介して溶接トーチ３’に冷却水を送るものであり、復水側ホース９２は、溶接トーチ３’からワイヤ送給装置２’および溶接電源装置１’を介して水冷装置９に冷却水を送るものである。送水側ホース９１によって水冷装置９から溶接トーチ３’に供給された冷却水は、溶接トーチ３’のトーチボディ内部を流れて熱を吸収して、復水側ホース９２によって、溶接トーチ３’から水冷装置９に戻される。また、送水側ホース９１および復水側ホース９２はパワーケーブル４１’に接するようにトーチケーブル３３’内に配置されているので、冷却水は、パワーケーブル４１’の冷却も行う。

このように構成された第２実施形態に係る溶接システムＢにおける溶接電力の供給制御について、図１０を用いて説明する。この溶接システムＢにおける溶接電力の供給制御は、トーチ情報の取得処理（図４）と、定格電流、定格使用率、および、トーチ温度に基づく溶接トーチ３’の保護制御処理（図１０）と、の２つの処理により実行される。なお、トーチ情報の取得処理は、第１実施形態に係るトーチ情報の取得処理と同じであるため、その説明を省略し、溶接トーチ３’の保護制御処理について説明する。

溶接電源装置１’の記憶部１５’には、トーチ情報の取得処理により、溶接トーチ３’の定格電流、定格使用率、起動温度、および、使用限界温度が記憶されているものとする。第２実施形態に係る溶接トーチ３’の保護制御処理は、第１実施形態に係る溶接トーチ３の保護制御処理に比べ、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５が追加されている。

第１実施形態に係る溶接トーチ３の保護制御処理と同様の処理（Ｓ２０１〜Ｓ２０８）が実行され、算出した実使用率が溶接トーチ３’の許容使用率を超えていないと判断すると、続いて、溶接電源装置１’（制御部１４’）は、ワイヤ送給装置２’から入力されるトーチ温度を確認する（ステップＳ３０１）。そして、確認したトーチ温度が記憶部１５’に記憶される起動温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０２）。その結果、起動温度以上であると判断した場合には、制御部１４’は、水冷装置９に起動指示を出力し、冷却水を循環させる（ステップＳ３０３）。これにより、溶接トーチ３’の冷却が行われる。一方、ステップＳ３０２で、起動温度未満であると判断した場合には、ステップＳ２０６に戻り、実使用率を算出し、許容使用率を超えているか否かの判断に戻る。このステップＳ３０２において、起動温度未満であると判断した場合、制御部１４’は、すでに水冷装置９が冷却水の循環を開始させている場合には、冷却水の循環を停止するように水冷装置９に指示を出力する。

溶接電源装置１’は、水冷装置９を起動させ、冷却水を循環させると、続いて、トーチ温度が使用限界温度を超えたか否かを判断する（ステップＳ３０４）。その結果、使用限界温度以上であると判断した場合は、その旨を警告し、溶接電力の出力（すなわち、溶接トーチ３’への溶接電力の供給）を停止させる（ステップＳ３０５）。ここで行われる警告としては、例えば、溶接電源装置１’からワイヤ送給装置２’に警告信号を送信し、ワイヤ送給装置２’に備えた報知部が音声による警告（アラーム音や「溶接トーチ３’の温度が使用可能な限界温度を超えました。」などの発話）を行う。なお、好ましくは、このときのアラーム音は、ステップＳ２０３およびステップＳ２０８の時の警告音とは異なる音色にしておくとよい。一方、溶接トーチ３’のトーチ温度が使用限界温度以下であれば、ステップＳ２０６に戻り、実使用率を算出し、許容使用率を超えているか否かの判断に戻る。このとき、ステップＳ２０５で溶接電力の供給が開始された後、トーチスイッチ３２をオフ（トーチスイッチ３２の押下をやめた）場合には、ステップＳ２０１に戻り、再度トーチスイッチ３２が押下されるまで待機する。この溶接トーチ３’の保護制御処理は、設定電流が変更される毎や異なる溶接トーチ３’が接続される毎に行われる。

以上で説明したように、本発明の第２実施形態に係る溶接システムＢによれば、ワイヤ送給装置２’が溶接トーチ３’に記憶されるトーチ情報を取得し、ワイヤ送給装置２’は、取得したトーチ情報を溶接電源装置１’に送信し、溶接電源装置１’はこれを受信する。また、溶接トーチ３’に設けた温度センサ３１３が測定したトーチ温度が、溶接トーチ３’からワイヤ送給装置２’を介して、溶接電源装置１’に出力される。これにより、溶接電源装置１’は、ワイヤ送給装置２’に接続された溶接トーチ３’のトーチ情報を認識することができるとともに、溶接トーチ３’の実使用温度（トーチ温度）を認識することができ、トーチ情報およびトーチ温度に基づく溶接トーチ３の保護制御処理が可能となる。これにより、作業者が溶接トーチ３’の仕様を超えて使用することを防止でき、溶接トーチ３’の焼損を防止することができる。

上記第２実施形態に係る溶接システムＢの溶接トーチ３’の保護制御処理において、ステップＳ２０３、ステップＳ２０８、および、ステップＳ３０５で、警告の報知と溶接電力の供給抑止（または供給停止）とを同時に行う場合を例に説明したが、警告を報知した後、所定時間経過してもその状況が改善されない場合（設定電流が変更されない場合、または、トーチスイッチ３２をオフにしない場合）に、溶接電力の供給を抑止（または供給を停止）するようにしてもよい。

上記第２実施形態に係る溶接システムＢにおいて、起動温度を、溶接トーチ３’のトーチ情報として記憶しておいた場合を例に説明したが、これに限られない。この起動温度を各種溶接トーチ３’で共通として、溶接電源装置１’の記憶部１５’に予め記憶しておいてもよい。また、水冷装置９に記憶しておき、溶接電源装置１’が水冷装置９から取得するようにしてもよい。

上記第２実施形態に係る溶接システムＢにおいて、起動温度が固定の温度である場合を例に説明したが、これに限られず、変更可能な構成であってもよい。例えば、作業者が溶接電源装置１’（あるいは、水冷装置９、ワイヤ送給装置２’）の操作部を操作することで、手動で調整できるものであってもよく、使用環境に応じて自動で調整できるものであってもよい。使用環境の一例として、外気温があり、図示しない外気温計を溶接トーチ３’やワイヤ送給装置２’の付近に備えておき、この外気温計により測定される外気温に応じて、自動で調整される。外気温が基準温度（例えば４０°Ｃ）より低い場合、外気温により溶接トーチ３’が冷やされるため、起動温度を予め設定された起動温度より高くするようにし、一方、外気温が基準温度（４０°Ｃ）以上の場合、外気温により溶接トーチ３’が冷やされにくいため、起動温度を予め設定された起動温度より低くするようにしてもよい。なお、基準温度は一例であり、いかなる温度であってもよい。

上記第２実施形態に係る溶接システムＢにおいて、溶接トーチ３’の冷却方式が水冷方式である場合を例に説明したが、ワイヤ送給装置２’に空冷方式の溶接トーチ３’が接続される可能性があるため、トーチ情報として、さらに、冷却方式（水冷方式か空冷方式）を示す情報を加えておき、この冷却方式に応じて、保護制御を変えるようにしてもよい。例えば、空冷方式の溶接トーチが接続された場合、水冷装置９を起動させても、溶接トーチ３’（トーチケーブル３３’）には、送水側ホース９１および復水側ホース９２を備えていないため、冷却水を循環できない。よって、溶接トーチ３’の冷却方式が空冷方式である場合は、水冷装置９の起動は行わず、トーチ温度が上昇していることを示す警告を報知するだけにする。

上記第２実施形態に係る溶接システムＢにおいても、溶接トーチ３’のメモリ３１２’にトーチ情報（定格電流、定格使用率、および、使用限界温度）を記憶しておき、トーチ情報を溶接電源装置１’に送信する例を説明したが、第１実施形態と同様に、メモリ３１２’にトーチＩＤを記憶しておき、これを送信するようにしてもよい。この場合に記憶部１５’に記憶される識別ＩＤテーブルは、溶接トーチ３’のトーチＩＤに対して、定格電流、定格使用率、および、使用限界温度が対応付けられている。

上記第１実施形態および上記第２実施形態において、定格電流、定格使用率、使用限界温度、および、起動温度に基づき溶接トーチの保護制御処理を実行する例を説明したが、これに限られない。すなわち、溶接トーチに規定された各種仕様情報に基づき溶接トーチの保護制御処理を実行すればよい。

本発明の実施の形態として、半自動アーク溶接を行う溶接システムを例に説明したが、これに限定されるものではなく、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、および、溶接トーチを備え、溶接トーチは、ワイヤ送給装置２に着脱可能な溶接システムであれば、適用可能である。

また、本発明に係る溶接システムおよび溶接システムの制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を逸脱しなければ、各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ，Ｂ 溶接システム
１，１’ 溶接電源装置
１１ 溶接用電源部
１２ 送給装置用電源部
１３，１３’ 通信部
１４，１４’ 制御部
１５，１５’ 記憶部
２，２’ ワイヤ送給装置
２１ 電源部
２２，２２’ 通信部
２３，２３’ 制御部
２４ 送給モータ
２５ ガス電磁弁
２６ コネクタ
３，３’ 溶接トーチ
３１，３１’ トーチボディ
３１１ ノズル
３１２、３１２’ メモリ
３１３ 温度センサ
３２ トーチスイッチ
３３，３３’ トーチケーブル
３４ トーチプラグ
４１，４１’，４２ パワーケーブル
５１，５２，５２’ 電源接続線
６ ガスボンベ
７ ガス配管
８１ 通信線
９ 水冷装置
９１ 送水側ホース
９２ 復水側ホース

Claims (10)

1. 溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムであって、
   前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置と、
   前記溶接トーチ周辺の外気温を計測する外気温計と、を備えており、
   前記溶接トーチは、
   当該溶接トーチに関するトーチ情報を記憶する記憶手段と、
   前記溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサと、を備え、
   前記ワイヤ送給装置は、
   前記記憶手段に記憶されるトーチ情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得したトーチ情報を前記溶接電源装置に送信する送信手段と、を備え、
   前記溶接電源装置は、
   前記送信手段が送信したトーチ情報を受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信したトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する保護手段と、を備えており、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度を含んでおり、
   前記保護手段は、前記外気温に応じて、前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度を変化させ、かつ、前記実使用温度が前記使用限界温度以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行し、前記実使用温度が前記水冷装置起動温度以上となった場合、前記水冷装置を起動させる、
   溶接システム。
2. 溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムであって、
   前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置と、
   前記溶接トーチ周辺の外気温を計測する外気温計と、を備えており、
   前記溶接トーチは、
   当該溶接トーチの種別を示す識別ＩＤを記憶する識別ＩＤ記憶手段と、
   前記溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサと、を備え、
   前記ワイヤ送給装置は、
   前記識別ＩＤ記憶手段に記憶される識別ＩＤを取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した識別ＩＤを前記溶接電源装置に送信する送信手段と、を備え、
   前記溶接電源装置は、
   前記送信手段が送信した識別ＩＤを受信する受信手段と、
   前記識別ＩＤと前記溶接トーチに関するトーチ情報とを対応付けた対応情報を記憶する対応情報記憶手段と、
   前記対応情報記憶手段に記憶された対応情報に基づき、前記受信手段が受信した識別ＩＤに対するトーチ情報を特定する特定手段と、
   前記特定手段が特定したトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する保護手段と、を備えており、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度を含んでおり、
   前記保護手段は、前記外気温に応じて、前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度を変化させ、かつ、前記実使用温度が前記使用限界温度以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行し、前記実使用温度が前記水冷装置起動温度以上となった場合、前記水冷装置を起動させる、
   溶接システム。
3. 溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムであって、
   前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置を備えており、
   前記溶接トーチは、
   当該溶接トーチに関するトーチ情報を記憶する記憶手段と、
   前記溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサと、を備え、
   前記ワイヤ送給装置は、
   前記記憶手段に記憶されるトーチ情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得したトーチ情報を前記溶接電源装置に送信する送信手段と、を備え、
   前記溶接電源装置は、
   前記送信手段が送信したトーチ情報を受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信したトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する保護手段と、を備えており、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度、および、前記溶接トーチの冷却方式が水冷方式であるか空冷方式であるかの冷却方式情報を含み、
   前記溶接トーチは、前記ワイヤ送給装置に着脱可能なように構成され、
   前記保護手段は、前記実使用温度が前記使用限界温度以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行し、前記実使用温度が前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度以上となった場合、前記冷却方式情報に基づき、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチの冷却方式が水冷方式であれば、前記水冷装置を制御し、前記空冷方式であれば、警告を報知する、
   溶接システム。
4. 溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムであって、
   前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置を備えており、
   前記溶接トーチは、
   当該溶接トーチの種別を示す識別ＩＤを記憶する識別ＩＤ記憶手段と、
   前記溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサと、を備え、
   前記ワイヤ送給装置は、
   前記識別ＩＤ記憶手段に記憶される識別ＩＤを取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した識別ＩＤを前記溶接電源装置に送信する送信手段と、を備え、
   前記溶接電源装置は、
   前記送信手段が送信した識別ＩＤを受信する受信手段と、
   前記識別ＩＤと前記溶接トーチに関するトーチ情報とを対応付けた対応情報を記憶する対応情報記憶手段と、
   前記対応情報記憶手段に記憶された対応情報に基づき、前記受信手段が受信した識別ＩＤに対するトーチ情報を特定する特定手段と、
   前記特定手段が特定したトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する保護手段と、を備えており、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度、および、前記溶接トーチの冷却方式が水冷方式であるか空冷方式であるかの冷却方式情報を含み、
   前記溶接トーチは、前記ワイヤ送給装置に着脱可能なように構成され、
   前記保護手段は、前記実使用温度が前記使用限界温度以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行し、前記実使用温度が前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度以上となった場合、前記冷却方式情報に基づき、前記ワイヤ送給装置に接続された溶接トーチの冷却方式が水冷方式であれば、前記水冷装置を制御し、前記空冷方式であれば、警告を報知する、
   溶接システム。
5. 前記溶接電源装置は、
   前記溶接トーチに供給する溶接電流の電流値を設定する設定手段を、さらに備え、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチに設定される定格電流値を含み、
   前記保護手段は、前記設定された溶接電流の電流値が前記定格電流値より大きい場合、少なくとも、警告を報知する、前記設定された溶接電流の電流値を前記定格電流値以下に制限する、あるいは、前記溶接電流の供給を抑止する、のいずれかを実行する、
   請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の溶接システム。
6. 前記溶接電源装置は、
   前記溶接トーチに溶接電流を供給した時間を計時し、前記供給時間に基づき実使用率を算出する実使用率算出手段を、さらに備え、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチに設定される定格使用率を含み、
   前記保護手段は、前記溶接トーチの定格使用率と前記溶接電源装置に設定された溶接電流の電流値とに基づき、許容使用率を算出し、前記実使用率が前記許容使用率以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行する、
   請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の溶接システム。
7. 前記水冷装置起動温度は、前記溶接トーチの使用限界温度に基づき、設定される、
   請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の溶接システム。
8. 前記送信手段は、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続する電力伝送線を介して、送信し、
   前記受信手段は、前記電力伝送線を介して、受信する、
   請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の溶接システム。
9. 溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続される溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムの制御方法であって、
   前記溶接システムは、
   前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置と、
   前記溶接トーチ周辺の外気温を計測する外気温計と、を備えており、
   前記溶接トーチには、当該溶接トーチに関するトーチ情報を記憶する記憶手段と、前記溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサと、が備えられており、
   前記記憶手段に記憶されるトーチ情報を前記ワイヤ送給装置が取得する第１ステップと、
   前記第１ステップにより取得されたトーチ情報を前記溶接電源装置に送信する第２ステップと、
   前記第２ステップにより送信されたトーチ情報を受信する第３ステップと、
   前記第３ステップにより受信されたトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する第４ステップと、
   前記外気温に応じて、前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度を変化させる第５ステップと、を備えており、
   前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度を含んでおり、
   前記第４ステップは、前記実使用温度が前記使用限界温度以上となった場合、少なくとも、警告を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行し、前記実使用温度が前記水冷装置起動温度以上となった場合、前記水冷装置を起動させる、
   溶接システムの制御方法。
10. 溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して、前記ワイヤ送給装置に接続される溶接トーチに、溶接電流を供給する溶接システムの制御方法であって、
    前記溶接システムは、
    前記溶接トーチを水冷方式で冷却する水冷装置と、
    前記溶接トーチ周辺の外気温を計測する外気温計と、を備えており、
    前記溶接トーチには、当該溶接トーチの種別を示す識別ＩＤを記憶する識別ＩＤ記憶手段と、前記溶接トーチ自体の温度である実使用温度を計測する温度センサと、が備えられており、
    前記識別ＩＤ記憶手段に記憶される識別ＩＤを前記ワイヤ送給装置が取得する第１ステップと、
    前記第１ステップにより取得された識別ＩＤを前記溶接電源装置に送信する第２ステップと、
    前記第２ステップにより送信された識別ＩＤを受信する第３ステップと、
    前記第３ステップにより受信された識別ＩＤに対応する、前記溶接トーチに関するトーチ情報を、前記識別ＩＤと前記トーチ情報とが対応付いた対応情報に基づき、特定する第４ステップと、
    前記第４ステップにより特定されたトーチ情報に基づき、前記溶接トーチを保護するための制御を実行する第５ステップと、
    前記外気温に応じて、前記水冷装置を起動させる指標となる水冷装置起動温度を変化させる第６ステップと、を備えており、
    前記トーチ情報は、前記溶接トーチの使用限界温度を含んでおり、
    前記第５ステップは、前記実使用温度が前記使用限界温度以上となった場合、少なくとも、警報を報知する、あるいは、前記溶接電流の供給を停止する、のいずれかを実行し、前記実使用温度が前記水冷装置起動温度以上となった場合、前記水冷装置を起動させる、
    溶接システムの制御方法。

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