特開 2015-207858 通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接システム、受信方法、および、送信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-207858(P2015-207858A)

(43)【公開日】2015年11月19日

(54)【発明の名称】通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接システム、受信方法、および、送信方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 1/00 20060101AFI20151023BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20151023BHJP

   H04L 25/02 20060101ALI20151023BHJP

   H03M 1/12 20060101ALI20151023BHJP

   H04B 3/54 20060101ALI20151023BHJP

【ＦＩ】

   H04L1/00 E

   B23K9/10 A

   H04L25/02 301D

   H03M1/12 C

   H04B3/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-86440(P2014-86440)

(22)【出願日】2014年4月18日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100115369

【弁理士】

【氏名又は名称】仙波 司

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】大西 孝典

【テーマコード（参考）】

4E082

5J022

5K014

5K029

5K046

【Ｆターム（参考）】

4E082AA01

4E082EA04

4E082EE08

5J022AA01

5J022AC02

5J022BA06

5J022CA01

5J022CA10

5J022CC02

5J022CE01

5J022CF01

5K014BA01

5K014FA12

5K014GA02

5K029AA01

5K029AA13

5K029BB01

5K029CC01

5K029DD02

5K029DD12

5K029DD22

5K029HH13

5K029JJ04

5K029KK27

5K029KK35

5K046AA03

5K046BB06

5K046PS03

5K046PS17

5K046PS31

(57)【要約】

【課題】伝送路のインピーダンスの変化に対応することができ、かつ、消費電力も抑制することができる通信装置を提供する。
【解決手段】通信部１３（２３）において、受信した受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５７と、受信成功率に基づいて、サンプリング周波数を変更する通信制御部５１とを備えるようにした。受信成功率に応じてサンプリング周波数を調整することができるので、伝送路のインピーダンスの変化により受信成功率が変化した場合に、サンプリング周波数を変化させることで受信成功率の変化を抑制することができる。また、サンプリング周波数を必要に応じて変化させるので、常に大きくしておく場合と比べて、消費電力を抑制することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信信号を受信する受信手段と、
前記受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記受信信号に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する周波数変更手段と、
を備えていることを特徴とする通信装置。

【請求項2】

前記周波数変更手段は、
前記受信信号が正しく受信されたかを判断する判断手段と、
前記判断手段によって正しく受信されたと判断された割合である受信成功率を算出する算出手段と、
を備えており、
前記受信成功率に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する、
請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記周波数変更手段は、前記受信成功率が第１の所定値より高い場合は、前記サンプリング周波数を減少させ、前記受信成功率が第２の所定値より低い場合は、前記サンプリング周波数を増加させる、
請求項２に記載の通信装置。

【請求項4】

前記第１の所定値と前記第２の所定値とは同じ値である、
請求項３に記載の通信装置。

【請求項5】

前記周波数変更手段は、
前記受信信号の振幅を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された振幅の平均値を算出する算出手段と、
を備えており、
前記平均値に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する、
請求項１に記載の通信装置。

【請求項6】

送信信号を第２のサンプリング周波数でアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段によってアナログ化された送信信号を送信する送信手段と、
をさらに備え、
前記周波数変更手段は、さらに、前記第２のサンプリング周波数も変更する、
請求項１ないし５のいずれかに記載の通信装置。

【請求項7】

受信信号を受信する受信手段と、
前記受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
送信信号を第２のサンプリング周波数でアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段によってアナログ化された送信信号を送信する送信手段と、
前記受信信号に基づいて、前記第２のサンプリング周波数を変更する周波数変更手段と、
を備えていることを特徴とする通信装置。

【請求項8】

電力伝送線を介して通信を行う、
請求項１ないし７のいずれかに記載の通信装置。

【請求項9】

請求項８に記載の通信装置を備えており、
前記電力伝送線を介して、ワイヤ送給装置との間で通信を行う、
ことを特徴とする溶接電源装置。

【請求項10】

請求項８に記載の通信装置を備えており、
前記電力伝送線を介して、溶接電源装置との間で通信を行う、
ことを特徴とするワイヤ送給装置。

【請求項11】

請求項８に記載の通信装置を備えている溶接電源装置と、
請求項８に記載の通信装置を備えているワイヤ送給装置と、
を備えており、
前記電力伝送線を介して、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置との間で通信を行う、
ことを特徴とする溶接システム。

【請求項12】

通信装置の受信信号を受信する方法であって、
前記受信信号を受信する第１の工程と、
前記受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する第２の工程と、
デジタル信号に変換された受信信号に基づいて、前記受信信号が正しく受信されたかを判断する第３の工程と、
前記第３の工程によって正しく受信されたと判断された割合である受信成功率を算出する第４の工程と、
前記受信成功率に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する第５の工程と、
を備えていることを特徴とする受信方法。

【請求項13】

通信装置の送信信号を送信する方法であって、
受信信号を受信する第１の工程と、
前記受信信号に基づいて、前記受信信号が正しく受信されたかを判断する第２の工程と、
前記第２の工程によって正しく受信されたと判断された割合である受信成功率を算出する第３の工程と、
前記受信成功率に基づいて変更されたサンプリング周波数でアナログ化された前記送信信号を送信する第４の工程と、
を備えていることを特徴とする送信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接システム、受信方法、および、送信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

消耗電極式の溶接装置は、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いる。

【0003】

このパワーケーブルを介して、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で通信を行う溶接システムが開発されている。例えば、特許文献１には、直接スペクトル拡散（Direct Sequence Spread Spectrum:DSSS）通信方式を用いて、パワーケーブルを介して通信を行う溶接システムが記載されている。

【0004】

溶接電源装置とワイヤ送給装置とを接続するパワーケーブルは、溶接電源装置とワイヤ送給装置とが離れている状態では伸ばした状態になっており、溶接電源装置とワイヤ送給装置とが近い状態では例えば巻いた状態になっている。また、溶接電源装置と作業場所との距離に応じたパワーケーブルに取り換える場合がある。パワーケーブルの長さまたは引き回し方が異なると、通信のための伝送路のインピーダンスが変わってくる。

【0005】

伝送路のインピーダンスが大きくなって通信信号の減衰が大きくなると、受信側で通信信号を正しく受信できず、受信成功率が低くなる。しかし、送信電力を大きくしていた場合、伝送路のインピーダンスが小さくなって通信信号の減衰が小さくなると、受信した通信信号の振幅が受信可能な最大電圧を超えてしまう場合がある。この場合も、通信信号を正しく受信できず、受信成功率が低くなる。例えば、特許文献２には、送信機が信号の振幅を昇圧して送信し、受信機が受信した信号の振幅を減衰させて参照電圧と比較し、比較結果によって減衰した信号と減衰前の信号とを切り替えて用いる伝送システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−１９１０７５号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１１/０７４０９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、通信信号の振幅を常に昇圧して送信する場合、消費電力が必要以上に増大してしまうという問題が生じる。

【0008】

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、伝送路のインピーダンスの変化に対応することができ、かつ、消費電力も抑制することができる通信装置を提供することをその目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【0010】

本発明の第１の側面によって提供される通信装置は、受信信号を受信する受信手段と、前記受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記受信信号に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する周波数変更手段とを備えていることを特徴とする。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数変更手段は、前記受信信号が正しく受信されたかを判断する判断手段と、前記判断手段によって正しく受信されたと判断された割合である受信成功率を算出する算出手段とを備えており、前記受信成功率に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数変更手段は、前記受信成功率が第１の所定値より高い場合は、前記サンプリング周波数を減少させ、前記受信成功率が第２の所定値より低い場合は、前記サンプリング周波数を増加させる。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１の所定値と前記第２の所定値とは同じ値である。

【0014】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数変更手段は、前記受信信号の振幅を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された振幅の平均値を算出する算出手段とを備えており、前記平均値に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する。

【0015】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記通信装置は、送信信号を第２のサンプリング周波数でアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段によってアナログ化された送信信号を送信する送信手段とをさらに備え、前記周波数変更手段は、さらに、前記第２のサンプリング周波数も変更する。

【0016】

本発明の第２の側面によって提供される通信装置は、受信信号を受信する受信手段と、前記受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、送信信号を第２のサンプリング周波数でアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、前記Ｄ／Ａ変換手段によってアナログ化された送信信号を送信する送信手段と、前記受信信号に基づいて、前記第２のサンプリング周波数を変更する周波数変更手段とを備えていることを特徴とする。

【0017】

本発明の第１または第２の側面によって提供される通信装置の好ましい実施の形態においては、前記通信装置は、電力伝送線を介して通信を行う。

【0018】

本発明の第３の側面によって提供される溶接電源装置は、本発明の第１または第２の側面によって提供される通信装置を備えており、前記電力伝送線を介して、ワイヤ送給装置との間で通信を行う。

【0019】

本発明の第４の側面によって提供されるワイヤ送給装置は、本発明の第１または第２の側面によって提供される通信装置を備えており、前記電力伝送線を介して、溶接電源装置との間で通信を行う。

【0020】

本発明の第５の側面によって提供される溶接システムは、本発明の第１または第２の側面によって提供される通信装置を備えている溶接電源装置と、本発明の第１または第２の側面によって提供される通信装置を備えているワイヤ送給装置とを備えており、前記電力伝送線を介して、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置との間で通信を行う。

【0021】

本発明の第６の側面によって提供される受信方法は、通信装置の受信信号を受信する方法であって、前記受信信号を受信する第１の工程と、前記受信信号をサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換する第２の工程と、デジタル信号に変換された受信信号に基づいて、前記受信信号が正しく受信されたかを判断する第３の工程と、前記第３の工程によって正しく受信されたと判断された割合である受信成功率を算出する第４の工程と、前記受信成功率に基づいて、前記サンプリング周波数を変更する第５の工程とを備えていることを特徴とする。

【0022】

本発明の第７の側面によって提供される送信方法は、通信装置の送信信号を送信する方法であって、受信信号を受信する第１の工程と、前記受信信号に基づいて、前記受信信号が正しく受信されたかを判断する第２の工程と、前記第２の工程によって正しく受信されたと判断された割合である受信成功率を算出する第３の工程と、前記受信成功率に基づいて変更されたサンプリング周波数でアナログ化された前記送信信号を送信する第４の工程とを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0023】

本発明によると、受信信号に基づいて、受信信号をデジタル信号に変換するためのサンプリング周波数が変更される。したがって、伝送路のインピーダンスが大きくなって受信信号の振幅が小さくなった場合や、受信成功率が低くなった場合には、サンプリング周波数を増加させることで受信成功率を高めることができる。これにより、受信成功率が低下することを抑制することができる。また、伝送路のインピーダンスが小さくなって受信信号の振幅が大きくなった場合や、受信成功率が高くなった場合には、サンプリング周波数を減少させることで受信成功率を低下させることができる。サンプリング周波数を必要に応じて変化させるので、常に大きくしておく場合と比べて、消費電力を抑制することができる。

【0024】

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。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】第１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。

【図2】第１実施形態に係る通信部の内部構成を説明するための図である。

【図3】通信制御部が行う周波数調整処理を説明するためのフローチャートである。

【図4】第２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。

【図5】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。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る通信装置を溶接システムに用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。

【0027】

図１は、第１実施形態に係る溶接システムＡを説明するための図であり、溶接システムＡの全体構成を示している。

【0028】

図１に示すように、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、および、パワーケーブル４１,４２を備えている。溶接電源装置１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との間に発生させた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。

【0029】

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、電源部１１、制御部１２、および、通信部１３を備えている。

【0030】

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。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、電源部１１の構成は、上記したものに限定されない。

【0031】

制御部１２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１２は、溶接電源装置１から出力される溶接電圧や溶接電流が設定電圧や設定電流になるように、制御を行う。また、制御部１２は、溶接条件の変更や電源部１１の起動、異常の検出などを行う。また、制御部１２は、ワイヤ送給装置２に対する送給指令などのための信号を通信部１３に出力させる。

【0032】

通信部１３は、パワーケーブル４１，４２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、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１２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や、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１３は、制御部１２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信号や、異常発生を示す信号、送給指令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。

【0033】

通信部１３は、直接スペクトル拡散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、送信する通信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、受信した通信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。

【0034】

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、パワーケーブル４１,４２が接続された出力線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パワーケーブル４１,４２に重畳し、また、パワーケーブル４１,４２に重畳された通信信号を検出する。

【0035】

図２は、通信部１３の内部構成を説明するための図である。通信部１３は、通信制御部５１、Ｄ/Ａ変換部５２、増幅部５３、送信ＢＰＦ５４、受信ＢＰＦ５５、増幅部５６、および、Ａ/Ｄ変換部５７を備えている。結合回路に接続する伝送路は分岐されており、一方はＤ/Ａ変換部５２に接続し、他方はＡ/Ｄ変換部５７に接続している。Ｄ/Ａ変換部５２に接続する伝送路には増幅部５３および送信ＢＰＦ５４が配置されており、Ａ/Ｄ変換部５７に接続する伝送路には増幅部５６、受信ＢＰＦ５５が配置されている。

【0036】

通信制御部５１は、制御部１２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って、Ｄ/Ａ変換部５２に出力する。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。

【0037】

また、通信制御部５１は、Ａ/Ｄ変換部５７より入力されるデジタル信号（受信信号をデジタル化した信号）に、逆拡散および復調を行って、受信信号を正しく受信できたか否かを判断する。具体的には、通信制御部５１は、まず、受信信号に含まれるヘッダを検出する。検出できれば、ヘッダに含まれる誤り検出符号（例えば、チェックサムやＣＲＣなど）により、受信信号が正しく受信されているか否かを判断する。通信制御部５１は、正しく受信されていると判断した場合、受信が成功したと判断して、受信信号を制御部１２に出力する。一方、受信信号からヘッダを検出できなかった場合や、正しく受信されていないと判断した場合は、受信が失敗したとして、送信元に再送信するように要求する。通信制御部５１は、受信が成功した回数と失敗した回数とから受信成功率Ｘを算出している。

【0038】

通信制御部５１は、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀に近づくように、Ａ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数を調整する。具体的には、通信制御部５１は、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より高い場合はサンプリング周波数を減少させるための信号（以下では、「減少信号」とする）をＡ/Ｄ変換部５７に出力し、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より低い場合はサンプリング周波数を増加させるための信号（以下では、「増加信号」とする）をＡ/Ｄ変換部５７に出力する。また、通信制御部５１は、Ａ/Ｄ変換部５７に出力するのと同じ信号を、Ｄ/Ａ変換部５２にも出力する。

【0039】

図３は、通信制御部５１が行う、Ａ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数を調整する処理（以下では、「周波数調整処理」とする）を説明するためのフローチャートである。通信制御部５１は、通信を開始するときに当該処理を開始する。

【0040】

まず、受信成功率Ｘが算出される（Ｓ１）。例えば、前回サンプリング周波数を変更してからの受信成功回数と失敗回数とがカウントされており、これらを用いて受信成功率Ｘが算出される。次に、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より高いか否かが判別される（Ｓ２）。所定値Ｘ₀は、例えば、９０％程度の値が設定される。

【0041】

受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より高いと判別された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、Ｄ/Ａ変換部５２およびＡ/Ｄ変換部５７に減少信号が出力されて（Ｓ３）、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ２において、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀以下と判別された場合（Ｓ２：ＮＯ）、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より低いか否かが判別される（Ｓ４）。受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より低いと判別された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｄ/Ａ変換部５２およびＡ/Ｄ変換部５７に増加信号が出力されて（Ｓ５）、ステップＳ１に戻る。受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀以上であると判別された場合（Ｓ４：ＮＯ）、すなわち、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀に等しい場合、Ｄ/Ａ変換部５２およびＡ/Ｄ変換部５７に信号を出力せずに、ステップＳ１に戻る。

【0042】

なお、通信制御部５１が行う周波数調整処理は、上述したものに限定されない。例えば、受信成功率Ｘを上限値Ｘ₁および下限値Ｘ₂（Ｘ₁＞Ｘ₂）と比較するようにしてもよい。すなわち、受信成功率Ｘが上限値Ｘ₁より高い場合に減少信号を出力し、受信成功率Ｘが下限値Ｘ₂より低い場合に増加信号を出力するようにしてもよい。

【0043】

Ｄ/Ａ変換部５２は、通信制御部５１より入力されるデジタル信号を設定された周期で取得して、アナログ信号に変換して、増幅部５３に出力する。このデジタル信号を取得する周期に対応する周波数も、本願では「サンプリング周波数」とする。つまり、Ｄ/Ａ変換部５２は、設定されたサンプリング周波数に応じてデジタル信号を取得して、取得したデジタル信号のみを用いて、アナログ信号を生成する。また、Ｄ/Ａ変換部５２は、このサンプリング周波数を、通信制御部５１より入力される信号に基づいて変化させる。すなわち、減少信号が入力された場合にはサンプリング周波数を減少させ、増加信号が入力された場合にはサンプリング周波数を増加させる。本実施形態では、サンプリング周波数を半分にすることでサンプリング周波数を減少させ、サンプリング周波数を倍にすることでサンプリング周波数を増加させている。なお、所定の単位周波数ずつ増減させるようにしてもよい。サンプリング周波数が小さい場合、用いられるデジタル信号の数が少ないので、出力されるアナログ信号の精度は悪くなるが、処理される情報量が少ないので消費電力を抑制することができる。一方、サンプリング周波数が大きい場合、用いられるデジタル信号の数が多いので、出力されるアナログ信号の精度がよくなる。

【0044】

増幅部５３は、Ｄ/Ａ変換部５２より入力されるアナログ信号を増幅して、送信ＢＰＦ５４に出力する。なお、アナログ信号を増幅する必要がない場合は、増幅部５３がなくてもよい。

【0045】

送信ＢＰＦ５４は、送信信号を通過させるための帯域通過型フィルタ（バンドパスフィルタ）である。本実施形態では、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に送信する通信信号と、ワイヤ送給装置２から溶接電源装置１に送信する通信信号とで、異なる周波数帯域を利用している。送信ＢＰＦ５４は、送信信号が利用する周波数帯域の周波数成分のみを通過させるように設計されており、受信信号やノイズを遮断する。送信信号は、送信ＢＰＦ５４を通過し、結合回路によってパワーケーブル４１,４２に重畳される。

【0046】

受信ＢＰＦ５５は、受信信号を通過させるための帯域通過型フィルタである。受信ＢＰＦ５５は、受信信号が利用する周波数帯域の周波数成分のみを通過させるように設計されており、送信信号やノイズを遮断する。パワーケーブル４１,４２に重畳された信号のうち、受信信号だけが受信ＢＰＦ５５を通過し、増幅部５６に出力される。

【0047】

増幅部５６は、増幅部５３と同様のものであり、受信ＢＰＦ５５より入力されるアナログ信号を増幅して、Ａ/Ｄ変換部５７に出力する。なお、アナログ信号を増幅する必要がない場合は、増幅部５６がなくてもよい。

【0048】

Ａ/Ｄ変換部５７は、増幅部５６より入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して、通信制御部５１に出力する。また、Ａ/Ｄ変換部５７は、アナログ信号をデジタル信号に変換するときのサンプリング周波数を、通信制御部５１より入力される信号に基づいて変化させる。すなわち、減少信号が入力された場合には、サンプリング周波数を減少させる。また、増加信号が入力された場合には、サンプリング周波数を増加させる。本実施形態では、サンプリング周波数を半分にすることでサンプリング周波数を減少させ、サンプリング周波数を倍にすることでサンプリング周波数を増加させている。なお、所定の単位周波数ずつ増減させるようにしてもよい。Ａ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数は、Ｄ/Ａ変換部５２のサンプリング周波数と同じであってもよいし、異なっていてもよい。サンプリング周波数が小さい場合、出力されるデジタル信号の精度は悪くなるが、処理される情報量が少ないので消費電力を抑制することができる。一方、サンプリング周波数が大きい場合、出力されるデジタル信号の精度がよくなる。

【0049】

図１に戻って、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。ワイヤ送給装置２は、制御部２１、送給機構２２、および、通信部２３を備えている。なお、ワイヤ送給装置２は、ガスタンクのシールドガスを溶接トーチ３の先端に供給するためのガス電磁弁などを備えているが、記載を省略している。

【0050】

制御部２１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２１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。制御部２１は、あらかじ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２３に出力する。また、制御部２１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２１は、通信部２３から送給指令を入力されている間、送給機構２２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。

【0051】

送給機構２２は、溶接トーチ３にワイヤ電極の送給を行うものである。送給機構２２は、制御部２１からの送給指令に基づいて、モータによって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。

【0052】

通信部２３は、パワーケーブル４１，４２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２１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信号や、異常発生を示す信号、送給指令のための信号などがある。また、通信部２３は、制御部２１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、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１３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。

【0053】

通信部２３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、パワーケーブル４１,４２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パワーケーブル４１,４２に重畳し、また、パワーケーブル４１,４２に重畳された通信信号を検出する。通信部２３の内部構成は、通信部１３の内部構成と同様である（図２参照）。

【0054】

次に、通信部１３（２３）の作用および効果について説明する。

【0055】

通信制御部５１は、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より高い場合に、Ａ/Ｄ変換部５７に減少信号を出力し、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より低い場合に、Ａ/Ｄ変換部５７に増加信号を出力する。Ａ/Ｄ変換部５７は、減少信号が入力された場合にはサンプリング周波数を減少させ、増加信号が入力された場合にはサンプリング周波数を増加させる。したがって、通信部１３（２３）は、伝送路のインピーダンスが大きくなって受信信号の振幅が小さくなることで受信成功率Ｘが低くなると、Ａ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数を増加させることで受信信号の精度をよくして、受信成功率Ｘを高める。また、通信部１３（２３）は、伝送路のインピーダンスが小さくなって受信信号の振幅が大きくなることで受信成功率Ｘが高くなると、受信成功率Ｘを低下させてもよいので、Ａ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数を減少させる。パワーケーブル４１および４２の長さが変化したり、引き回し方が変化したことで伝送路のインピーダンスが変化しても、通信制御部５１は、Ａ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数を変化させることで、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀に近づくように制御する。したがって、受信成功率Ｘが低下することを抑制することができる。また、サンプリング周波数を必要に応じて変化させるので、サンプリング周波数を常に大きくしておく場合と比べて、消費電力を抑制することができる。

【0056】

また、通信制御部５１は、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より高い場合に、Ｄ/Ａ変換部５２に減少信号を出力し、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より低い場合に、Ｄ/Ａ変換部５２に増加信号を出力する。Ｄ/Ａ変換部５２は、減少信号が入力された場合にはサンプリング周波数を減少させ、増加信号が入力された場合にはサンプリング周波数を増加させる。したがって、通信部１３（２３）は、伝送路のインピーダンスが大きくなって受信信号の振幅が小さくなることで受信成功率Ｘが低くなると、Ｄ/Ａ変換部５２のサンプリング周波数を増加させることで送信信号の精度をよくする。これにより、送信先での受信成功率を高めることができる。また、通信部１３（２３）は、伝送路のインピーダンスが小さくなって受信信号の振幅が大きくなることで受信成功率Ｘが高くなると、送信信号の精度を低くしても、送信先での受信成功率が許容できるレベルになるので、Ｄ/Ａ変換部５２のサンプリング周波数を減少させる。パワーケーブル４１および４２の長さが変化したり、引き回し方が変化したことで伝送路のインピーダンスが変化しても、通信制御部５１は、Ｄ/Ａ変換部５２のサンプリング周波数を変化させることで、送信先の受信成功率を調整する。したがって、送信先の受信成功率が低下することを抑制することができる。また、サンプリング周波数を必要に応じて変化させるので、サンプリング周波数を常に大きくしておく場合と比べて、消費電力を抑制することができる。

【0057】

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１３，２３が通信信号をパワーケーブル４１,４２に重畳し、パワーケーブル４１,４２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、パワーケーブル４１,４２に並列に通信信号を入力するのではなく、パワーケーブル４１または４２に直列に通信信号を入力するようにしてもよい。

【0058】

本実施形態においては、サンプリング周波数を多段階で増減させる場合について説明したが、これに限られない。例えば、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀より高い場合には低い方のサンプリング周波数を適用し、受信成功率Ｘが所定値Ｘ₀以下の場合には高い方のサンプリング周波数を適用するようにして、サンプリング周波数を二段階で変化させるようにしてもよい。

【0059】

本実施形態においては、受信成功率Ｘに応じてサンプリング周波数を変更する場合について説明したが、これに限られない。例えば、受信信号の振幅に応じてサンプリング周波数を変更するようにしてもよい。

【0060】

具体的には、通信制御部５１が受信信号の振幅の平均値Ｙを算出して、算出された平均値Ｙが所定値Ｙ₀より大きい場合はサンプリング周波数を減少させるための信号（減少信号）をＤ/Ａ変換部５２およびＡ/Ｄ変換部５７に出力し、算出された平均値Ｙが所定値Ｙ₀より小さい場合はサンプリング周波数を増加させるための信号（増加信号）をＤ/Ａ変換部５２およびＡ/Ｄ変換部５７に出力する。所定値Ｙ₀としては、例えば、Ａ/Ｄ変換部５７の許容最大電圧の半分の電圧値が設定される。

【0061】

本実施形態においては、通信制御部５１がＤ/Ａ変換部５２およびＡ/Ｄ変換部５７の両方のサンプリング周波数を調整する場合について説明したが、これに限られない。通信制御部５１がＡ/Ｄ変換部５７のサンプリング周波数のみを調整するようにしてもよいし、Ｄ/Ａ変換部５２のサンプリング周波数のみを調整するようにしてもよい。

【0062】

本実施形態においては、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２が互いに送受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が送信のみを行い、ワイヤ送給装置２が受信のみを行うようにしてもよいし、ワイヤ送給装置２が送信のみを行い、溶接電源装置１が受信のみを行うようにしてもよい。

【0063】

上記第１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、パワーケーブル４１,４２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とワイヤ送給装置２とが、専用の通信線で通信を行うようにしてもよい。また、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、無線通信を行うようにしてもよい。溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが無線通信を行う場合を、第２実施形態として、以下に説明する。

【0064】

図４は、第２実施形態に係る溶接システムＡ２を説明するための図である。図４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、同一の符号を付している。

【0065】

図４に示す溶接電源装置１は、通信部１３に代えて、無線通信を行う通信部１３’を備えている点で、第１実施形態に係る溶接電源装置１と異なる。また、図４に示すワイヤ送給装置２は、通信部２３に代えて、無線通信を行う通信部２３’を備えている点で、第１実施形態に係るワイヤ送給装置２と異なる。

【0066】

第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0067】

上記第１および第２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。例えば、非消耗電極式の溶接装置の場合、ワイヤ送給装置２は用いられず、溶接電源装置１と溶接トーチ３に接続されたリモコンとの間で、通信を行う。この場合、リモコンに通信のための構成を設け、溶接電源装置１との間で通信を行うようにすればよい。溶接電源装置１とリモコンとが通信を行う場合を第３実施形態として、以下に説明する。

【0068】

図５は、第３実施形態に係る溶接システムＡ３を説明するための図である。図５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、同一の符号を付している。

【0069】

図５に示す溶接システムＡ３は、ワイヤ送給装置２に代えて、リモコン２’を備えている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡと異なる。リモコン２’は、パワーケーブル４１，４２を介して、溶接電源装置１との間で通信を行う。通信部２３は、第１実施形態におけるワイヤ送給装置２の通信部２３と同様の構成で同様の機能を有する。したがって、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0070】

なお、溶接トーチ３にリモコン２’を取り付けるのではなく、溶接トーチ３自体に制御部２１および通信部２３を設けて、溶接電源装置１と溶接トーチ３との間で通信を行うようにしてもよい。

【0071】

上記第１ないし第３実施形態においては、本発明に係る通信装置を溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る通信装置は、他のシステムにおいても用いることができる。また、本発明は、通信のみを行う通信装置においても適用することができる。

【0072】

本発明に係る通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接システム、受信方法および送信方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る通信装置、溶接電源装置、ワイヤ送給装置、溶接システム、受信方法および送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。

【符号の説明】

【0073】

Ａ，Ａ２，Ａ３ 溶接システム
１ 溶接電源装置
１１ 電源部
１２ 制御部
１３，１３’ 通信部（通信装置）
２ ワイヤ送給装置
２’ リモコン
２１ 制御部
２２ 送給機構
２３，２３’ 通信部（通信装置）
３ 溶接トーチ
４１，４２ パワーケーブル（電力伝送線）
５１ 通信制御部（周波数変更手段、判断手段、算出手段、検出手段）
５２ Ｄ/Ａ変換部
５３ 増幅部
５４ 送信ＢＰＦ（送信手段）
５５ 受信ＢＰＦ（受信手段）
５６ 増幅部
５７ Ａ/Ｄ変換部
Ｗ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】