特開 2016-28822 電源装置、当該電源装置を備えた加工装置、溶接装置、および、加工システム

(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2016-28822(P2016-28822A)

(43)【公開日】2016年3月3日

(54)【発明の名称】電源装置、当該電源装置を備えた加工装置、溶接装置、および、加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/10 20060101AFI20160205BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-151361(P2014-151361)

(22)【出願日】2014年7月25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】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】土井 敏光

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA03

4E082AA04

4E082EA04

4E082GA05

(57)【要約】

【課題】通信ケーブルによる有線通信や無線通信以外の方法で通信を行う電源装置を提供する。
【解決手段】溶接装置５の溶接電源装置１において、電力系統から電力線１４を介して供給される電力をアーク溶接に適した電力に変換して出力する電源部１１と、電力線１４を介して通信信号を送受信する通信部１３とを備えるようにした。溶接電源装置１は、同様に電力が供給される電力線６４を介して通信を行う溶接管理装置６との間で、電力線を介した通信を行うことができる。これにより、溶接電源装置１と溶接管理装置６とを接続する通信ケーブルを必要としないし、無線通信を行う場合より、通信信号の減衰やノイズの影響を緩和することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統から電力線を介して供給される電力を加工に適した電力に変換して出力する電源部と、
前記電力線を介して通信信号を送受信する通信部と、
を備えていることを特徴とする電源装置。

【請求項2】

前記通信信号は、スペクトル拡散された信号である、
請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記通信部は、磁気結合を利用して、前記電力線に前記通信信号を重畳させる、
請求項１または２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記加工はアーク溶接である、
請求項１ないし３のいずれかに記載の電源装置。

【請求項5】

請求項４に記載の電源装置と、
電力系統から第２の電力線を介して供給される電力で送給モータを駆動させるワイヤ送給装置と、
を備え、
前記電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記電力線および前記第２の電力線を介して通信を行う、
ことを特徴とする溶接装置。

【請求項6】

請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置と、
電力系統から第３の電力線を介して供給される電力で、マニピュレータを制御する制御部を駆動させるロボットコントローラと、
を備え、
前記電源装置と前記ロボットコントローラとが、前記電力線および前記第３の電力線を介して通信を行う、
ことを特徴とする加工装置。

【請求項7】

請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置と、
電力系統から第４の電力線を介して供給される電力で駆動されるマニピュレータと、
を備え、
前記電源装置と前記マニピュレータとが、前記電力線および前記第４の電力線を介して通信を行う、
ことを特徴とする加工装置。

【請求項8】

請求項１ないし４のいずれかに記載の電源装置と、
電力系統から第５の電力線を介して供給される電力を利用し、前記電源装置の管理を行う管理装置と、
を備え、
前記電源装置と前記管理装置とが、前記電力線および前記第５の電力線を介して通信を行う、
ことを特徴とする加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工に適した電力を供給する電源装置、当該電源装置を備えた加工装置、溶接装置、および、加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

溶接装置などの加工装置をネットワークに接続して、稼働状態を監視したり、製造ラインに組み込まれた溶接装置の溶接条件を設定したりする場合がある。

【0003】

例えば、特許文献1には、ネットワークを介して接続された溶接機の溶接条件を設定する溶接条件設定装置が記載されている。また、特許文献２には、自動溶接機が通信ネットワークで接続されたサーバに稼働状態を出力する生産設備管理システムが記載されている。

【0004】

図５は、従来の溶接システムを説明するための図である。

【0005】

溶接システムＡ１００は、複数の溶接装置５００と、ハブ９を介して各溶接装置５００と通信ケーブルで接続された溶接管理装置６００とを備えている。各溶接装置５００は、電力系統から電力線１４を介して供給される交流電力をアーク溶接に適した電力に変換して溶接トーチ３に供給する溶接電源装置１００を備えている。溶接電源装置１００の通信部１３０は、溶接管理装置６００の通信部６３０と、通信ケーブルを介して通信を行う。溶接管理装置６００は、溶接条件を設定するための信号を溶接電源装置１００に送信することで、溶接電源装置１００の溶接条件を設定する。また、溶接管理装置６００は、溶接電源装置１００から受信する信号で、溶接電源装置１００の稼働状態を管理する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３-１４５２８０号公報

【特許文献2】特開２００５-１２８８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

溶接電源装置１００と溶接管理装置６００とが離れて配置されている場合、長い通信ケーブルで両者の間を接続する必要がある。溶接電源装置１００は工場などに配置されているので、作業者に踏まれるなどにより通信ケーブルが断線する場合がある。

【0008】

通信ケーブルを用いずに通信する方法として、無線通信がある。しかしながら、溶接電源装置１００と溶接管理装置６００とが離れて配置されている場合、通信信号が減衰する上に、両者の間に位置する他の溶接装置５００が発するノイズなどの影響で、適切に通信を行えない場合がある。また、溶接電源装置１００と溶接管理装置６００との間に遮蔽物があると、適切に通信を行えない場合がある。

【0009】

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、通信ケーブルによる有線通信や無線通信以外の方法で通信を行う電源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】

【0010】

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。

【0011】

本発明の第１の側面によって提供される電源装置は、電力系統から電力線を介して供給される電力を加工に適した電力に変換して出力する電源部と、前記電力線を介して通信信号を送受信する通信部とを備えていることを特徴とする。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記通信信号は、スペクトル拡散された信号である。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記通信部は、磁気結合を利用して、前記電力線に前記通信信号を重畳させる。

【0014】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記加工はアーク溶接である。

【0015】

本発明の第２の側面によって提供される溶接装置は、本発明の第１の側面によって提供される電源装置と、電力系統から第２の電力線を介して供給される電力で送給モータを駆動させるワイヤ送給装置とを備え、前記電源装置と前記ワイヤ送給装置とが、前記電力線および前記第２の電力線を介して通信を行う。

【0016】

本発明の第３の側面によって提供される加工装置は、本発明の第１の側面によって提供される電源装置と、電力系統から第３の電力線を介して供給される電力で、マニピュレータを制御する制御部を駆動させるロボットコントローラとを備え、前記電源装置と前記ロボットコントローラとが、前記電力線および前記第３の電力線を介して通信を行うことを特徴とする。

【0017】

本発明の第４の側面によって提供される加工装置は、本発明の第１の側面によって提供される電源装置と、電力系統から第４の電力線を介して供給される電力で駆動されるマニピュレータとを備え、前記電源装置と前記マニピュレータとが、前記電力線および前記第４の電力線を介して通信を行うことを特徴とする。

【0018】

本発明の第５の側面によって提供される加工システムは、本発明の第１の側面によって提供される電源装置と、電力系統から第５の電力線を介して供給される電力を利用し、前記電源装置の管理を行う管理装置とを備え、前記電源装置と前記管理装置とが、前記電力線および前記第５の電力線を介して通信を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る電源装置は、電力が供給される電力線を介して通信を行う。したがって、電源装置は、同様に電力が供給される電力線を介して通信を行う管理装置との間で、電力線を介した通信を行うことができる。これにより、電源装置と管理装置とを接続する通信ケーブルを必要としないし、無線通信を行う場合より、通信信号の減衰やノイズの影響を緩和することができる。

【0020】

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】

【0021】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】第３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。

【図4】第４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。

【図5】従来の溶接システムの全体構成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

【0023】

図１は、第１実施形態に係る溶接システムＡ１の全体構成を説明するための図である。

【0024】

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、および、パワーケーブル４１,４２を備えている溶接装置５と、溶接管理装置６とを備えている。溶接電源装置１の一方の出力端子は、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。溶接装置５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、複数の溶接装置５を備えており、溶接管理装置６は、これら溶接装置５を管理する。なお、溶接管理装置６が管理する溶接装置５は１つであってもよい。

【0025】

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、通信部１３、および、電力線１４を備えている。

【0026】

電源部１１は、電力系統から電力線１４を介して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。電力線１４は、図示しない電源プラグを交流２００Ｖのコンセントに差し込むことで、電力系統に接続される。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。

【0027】

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および溶接電流が設定電圧および設定電流になるように、電源部１１のインバータ回路を制御する。制御部１２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電源部１１を起動させたりなどの制御を行う。また、制御部１２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。

【0028】

また、制御部１２は、通信部１３から入力される信号に基づいても、溶接条件の変更などを行い、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を通信部１３に出力する。

【0029】

通信部１３は、電力線１４を介して、溶接管理装置６との間で通信を行うためのものである。通信部１３は、溶接管理装置６から受信した信号を復調して、制御部１２に出力する。溶接管理装置６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、通信信号として溶接管理装置６に送信する。溶接管理装置６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などがある。なお、溶接管理装置６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。

【0030】

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。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、溶接装置５毎に異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接装置５と溶接管理装置６との間で送受信される通信信号を受信したとしても、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。

【0031】

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、電力線１４のうちの２つ電力線（例えば、Ｖ相の電力線とＷ相の電力線）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電力線１４に重畳し、また、電力線１４に重畳された通信信号を検出する。通信部１３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。また、通信部１３は、電力線１４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１２に出力する。溶接電源装置１から溶接管理装置６に送信する信号と、溶接管理装置６から溶接電源装置１に送信する信号とでは、時間をずらして送受信を行う。なお、異なる周波数帯域を利用するようにしてもよい。

【0032】

溶接管理装置６は、各溶接装置５を管理するものである。溶接管理装置６は、各溶接装置５との間で通信を行って、各溶接装置５の稼働状態を管理したり、各溶接装置５に溶接条件を設定したりする。溶接管理装置６は、例えば、パーソナルコンピュータなどに、溶接装置５を管理するためのソフトウエアをインストールしたものである。なお、専用の端末であってもよい。溶接管理装置６は、電源部６１、制御部６２、通信部６３、および、電力線６４を備えている。

【0033】

電源部６１は、制御部６２などに電力を供給するものである。電源部６１は、電力系統から電力線６４を介して入力される交流電力を、制御部６２などに適した直流電力に変換して出力する。電力線６４は、図示しない電源プラグを交流１００Ｖのコンセントに差し込むことで、電力系統に接続される。電力線６４の２つの電力線は、溶接電源装置１の通信部１３が通信に利用する２つの電力線と同じ相（例えば、Ｖ相とＷ相）の電力線に接続される。電源部６１は、いわゆるスイッチングレギュレータであって、電源部６１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。電源部６１は、電圧が例えば５Ｖに制御された直流電力を、制御部６２などに供給する。なお、電源部６１の構成は、上記したものに限定されない。例えば、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。

【0034】

制御部６２は、溶接管理装置６の制御を行うものである。制御部６２は、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して、通信部６３に出力する。また、制御部６２は、通信部６３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６３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、スピーカからの警告音による報知や、表示部での表示）をさせたりする。

【0035】

通信部６３は、電力線６４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６３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６２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などがある。また、通信部６３は、制御部６２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６３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。

【0036】

通信部６３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、電力線６４の２つ電力線に並列接続されたコイルと通信部６３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６３が出力する通信信号を電力線６４に重畳し、また、電力線６４に重畳された通信信号を検出する。

【0037】

本実施形態によると、溶接電源装置１は、電力線１４、電力線６４、および、これらを接続する電力線を介して、溶接管理装置６と通信を行う。したがって、通信のための通信ケーブルを別途設ける必要がない。また、無線通信を行う場合より、通信信号の減衰やノイズの影響を緩和することができる。また、溶接電源装置１と溶接管理装置６とが離れて配置される場合でも、それぞれを近くの電源コンセントに接続すればよいだけなので、両者を通信ケーブルで接続する場合のように、通信ケーブルが邪魔になったり、断線によって通信不能になるということが生じない。また、無線通信を行う場合のように、溶接電源装置１と溶接管理装置６とを、間に遮蔽物が入らないように配置する必要がない。

【0038】

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（通信部６３）が通信信号を電力線１４（電力線６４）に重畳し、電力線１４（電力線６４）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、電力線１４（電力線６４）に並列に通信信号を入力するのではなく、電力線１４（電力線６４）に直列に通信信号を入力するようにしてもよい。

【0039】

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装置としてもよい。

【0040】

本実施形態においては、溶接装置５が消耗電極式の溶接装置である場合について説明したが、これに限られない。溶接装置５は、非消耗電極式の溶接装置であってもよい、この場合、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。

【0041】

上記第１実施形態においては、溶接電源装置１が溶接管理装置６と通信を行う場合について説明したが、これに限られない。溶接電源装置１が他の周辺装置と通信を行う場合にも、本発明を適用することができる。例えば、溶接電源装置１がワイヤ送給装置２と通信を行う場合に、本発明を適用するようにしてもよい。溶接電源装置１がワイヤ送給装置２と通信を行う場合を、第２実施形態として、以下に説明する。

【0042】

図２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。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。

【0043】

図２に示す溶接システムＡ２は、ワイヤ送給装置２に電力系統から電力が供給され、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが電力線を介して通信を行っている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

【0044】

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、図示しないガスボンベ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、ガス電磁弁２５、および、電力線２６を備えている。

【0045】

電源部２１は、制御部２２や送給モータ２４、ガス電磁弁２５などに電力を供給するものである。電源部２１は、電力系統から電力線２６を介して入力される交流電力を、制御部２２や送給モータ２４、ガス電磁弁２５などに適した直流電力に変換して出力する。電力線２６は、図示しない電源プラグを交流１００Ｖのコンセントに差し込むことで、電力系統に接続される。電力線２６の２つの電力線は、溶接電源装置１の通信部１３が通信に利用する２つの電力線と同じ相（例えば、Ｖ相とＷ相）の電力線に接続される。電源部２１は、いわゆるスイッチングレギュレータであって、電源部２１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。電源部２１は、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、直流電力をそれぞれに供給する。なお、電源部２１の構成は、上記したものに限定されない。例えば、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。

【0046】

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、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。

【0047】

通信部２３は、電力線２６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、ワイヤ送給指令やガス供給指令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、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。

【0048】

通信部２３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、電力線２６の２つ電力線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電力線２６に重畳し、また、電力線２６に重畳された通信信号を検出する。

【0049】

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。

【0050】

ガス電磁弁２５は、ガスボンベと溶接トーチ３とを接続するガス配管に設けられており、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。

【0051】

第２実施形態によると、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、電力線１４、電力線２６、および、これらを接続する電力線を介して通信を行う。したがって、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間に、通信のための通信ケーブルを別途設ける必要がない。また、無線通信を行う場合より、通信信号の減衰やノイズの影響を緩和することができる。また、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが離れて配置される場合でも、それぞれを近くの電源コンセントに接続すればよいだけなので、両者を通信ケーブルで接続する場合のように、通信ケーブルが邪魔になったり、断線によって通信不能になるということが生じない。また、無線通信を行う場合のように、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを、間に遮蔽物が入らないように配置する必要がない。

【0052】

次に、ロボットを利用して溶接を行う溶接装置において、溶接電源装置１がロボットコントローラと通信を行う場合を、第３実施形態として、以下に説明する。

【0053】

図３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。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。

【0054】

図３に示す溶接システムＡ３は、溶接トーチ３がマニピュレータ８の先端に取り付けられており、マニピュレータ８を制御するロボットコントローラ７と溶接電源装置１とが電力線を介して通信を行っている点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。マニピュレータ８はロボットコントローラ７からの指令に応じて溶接トーチ３を移動させ、溶接電源装置１はロボットコントローラ７からの指令に応じて溶接トーチ３に電力を供給する。つまり、溶接システムＡ３は、作業者が溶接トーチを移動させて溶接を行う半自動の溶接システムではなく、ロボットによる全自動の溶接システムである。

【0055】

ロボットコントローラ７は、マニピュレータ８および溶接電源装置１を制御するものであり、マニピュレータ８および溶接電源装置１に各種指令信号を出力する。ロボットコントローラ７は、電源部７１、制御部７２、通信部７３、および、電力線７４を備えている。ロボットコントローラ７は、マニピュレータ８に近接して配置されており、通信線を介してマニピュレータ８に操作指令信号を出力する。マニピュレータ８は、入力される操作指令信号に応じて、図示しない各軸の駆動モータを回転することで、溶接トーチ３を移動させる。また、マニピュレータ８の各軸の駆動モータに設けられた図示しないエンコーダは、位置情報を検出して、通信線を介してロボットコントローラ７に出力する。ロボットコントローラ７は、入力される位置情報に応じて、各駆動モータの回転を調整する。また、ロボットコントローラ７は、電力線７４を介して溶接電源装置１に起動信号や溶接条件を設定するための信号を出力して、溶接電源装置１を制御する。

【0056】

電源部７１は、制御部７２などに電力を供給するものである。電源部７１は、電力系統から電力線７４を介して入力される交流電力を、制御部７２などに適した直流電力に変換して出力する。電力線７４は、図示しない電源プラグを交流１００Ｖのコンセントに差し込むことで、電力系統に接続される。電力線７４の２つの電力線は、溶接電源装置１の通信部１３が通信に利用する２つの電力線と同じ相（例えば、Ｖ相とＷ相）の電力線に接続される。電源部７１は、いわゆるスイッチングレギュレータであって、電源部７１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。電源部７１は、制御部７２に適した電圧に変換を行って、直流電力を供給する。なお、電源部７１の構成は、上記したものに限定されない。例えば、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。

【0057】

制御部７２は、ロボットコントローラ７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７２は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムに応じて、マニピュレータ８および溶接電源装置１を制御する。制御部７２は、通信線を介して、マニピュレータ８に操作指令信号を出力し、マニピュレータ８から位置情報を入力される。また、制御部７２は、溶接電源装置１の電源部１１を起動するための起動信号や、溶接条件を設定するための信号を通信部７３に出力する。また、制御部７２は、通信部７３より溶接電圧または溶接電流の検出値を入力される。

【0058】

通信部７３は、電力線７４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７３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７２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、溶接電圧または溶接電流の検出値などがある。また、通信部７３は、制御部７２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、電源部１１の起動を指示する起動信号や、溶接条件を設定するための信号などがある。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７３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。

【0059】

通信部７３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、電力線７４の２つ電力線に並列接続されたコイルと通信部７３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７３が出力する通信信号を電力線７４に重畳し、また、電力線７４に重畳された通信信号を検出する。

【0060】

第３実施形態によると、溶接電源装置１とロボットコントローラ７とが、電力線１４、電力線７４、および、これらを接続する電力線を介して通信を行う。したがって、溶接電源装置１とロボットコントローラ７との間に、通信のための通信ケーブルを別途設ける必要がない。また、無線通信を行う場合より、通信信号の減衰やノイズの影響を緩和することができる。また、溶接電源装置１とロボットコントローラ７とが離れて配置される場合でも、それぞれを近くの電源コンセントに接続すればよいだけなので、両者を通信ケーブルで接続する場合のように、通信ケーブルが邪魔になったり、断線によって通信不能になるということが生じない。また、無線通信を行う場合のように、溶接電源装置１とロボットコントローラ７とを、間に遮蔽物が入らないように配置する必要がない。

【0061】

次に、溶接電源装置１がマニピュレータ８と通信を行う場合を、第４実施形態として、以下に説明する。

【0062】

図４は、第４実施形態に係る溶接システムＡ４を説明するための図である。同図において、第３実施形態に係る溶接システムＡ３(図３参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

【0063】

図４に示す溶接システムＡ４は、マニピュレータ８と溶接電源装置１とが電力線を介して通信を行っている点で、第３実施形態に係る溶接システムＡ３と異なる。

【0064】

マニピュレータ８は、電源部８１、制御部８２、通信部８３、駆動モータ８４、および、電力線８５を備えている。

【0065】

電源部８１は、制御部８２および駆動モータ８４などに電力を供給するものである。電源部８１は、電力系統から電力線８５を介して入力される交流電力を、制御部８２および駆動モータ８４などに適した直流電力に変換して出力する。電力線８５は、図示しない電源プラグを交流１００Ｖのコンセントに差し込むことで、電力系統に接続される。電力線８５の２つの電力線は、溶接電源装置１の通信部１３が通信に利用する２つの電力線と同じ相（例えば、Ｖ相とＷ相）の電力線に接続される。電源部８１は、いわゆるスイッチングレギュレータであって、電源部８１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。電源部８１は、制御部８２および駆動モータ８４のそれぞれに適した電圧に変換を行って、直流電力をそれぞれに供給する。なお、電源部８１の構成は、上記したものに限定されない。例えば、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。

【0066】

制御部８２は、マニピュレータ８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８２は、溶接電源装置１に送信する信号を通信部８３に出力する。また、制御部８２は、通信部８３が受信した信号を入力される。

【0067】

各軸の駆動モータ８４は、通信線を介してロボットコントローラ７より入力される操作指令信号に応じて回転することで、溶接トーチ３を移動させる。また、各軸の駆動モータ８４に設けられた図示しないエンコーダは、位置情報を検出して、通信線を介してロボットコントローラ７に出力する。

【0068】

通信部８３は、電力線８５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８３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８２に出力する。また、通信部８３は、制御部８２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。通信部８３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。

【0069】

通信部８３は、結合回路を備えている。当該結合回路は、電力線８５の２つ電力線に並列接続されたコイルと通信部８３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８３が出力する通信信号を電力線８５に重畳し、また、電力線８５に重畳された通信信号を検出する。

【0070】

第４実施形態によると、溶接電源装置１とマニピュレータ８とが、電力線１４、電力線８５、および、これらを接続する電力線を介して通信を行う。したがって、溶接電源装置１とマニピュレータ８との間に、通信のための通信ケーブルを別途設ける必要がない。また、無線通信を行う場合より、通信信号の減衰やノイズの影響を緩和することができる。また、溶接電源装置１とマニピュレータ８とが離れて配置される場合でも、それぞれを近くの電源コンセントに接続すればよいだけなので、両者を通信ケーブルで接続する場合のように、通信ケーブルが邪魔になったり、断線によって通信不能になるということが生じない。また、無線通信を行う場合のように、溶接電源装置１とマニピュレータ８とを、間に遮蔽物が入らないように配置する必要がない。

【0071】

上記第１ないし第４実施形態においては、本発明をアーク溶接システムに適用した場合について説明したが、これに限られない。例えば、アーク溶接以外の溶接（例えば、抵抗溶接など）を行う溶接システムにも適用することができる。また、溶接以外の加工を行う加工システムにも適用することができる。例えば、トーチの先端にプラズマを発生させて被加工物Ｗを切断するプラズマ切断システムや、トーチの先端に発生させたアークの熱と圧縮空気の噴射を利用して溝掘りを行うエアアークガウジングシステムなどにおいても、本発明を適用することができる。すなわち、各種加工装置において電力を供給する電源装置が、離れて配置される管理装置やその他の周辺装置と通信を行う場合に、本発明を適用することができる。

【0072】

本発明に係る電源装置、加工装置、溶接装置および加工システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電源装置、加工装置、溶接装置および加工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。

【符号の説明】

【0073】

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 溶接システム（加工システム）
１ 溶接電源装置（電源装置）
１１ 電源部
１２ 制御部
１３ 通信部
１４ 電力線
２ ワイヤ送給装置
２１ 電源部
２２ 制御部
２３ 通信部
２４ 送給モータ
２５ ガス電磁弁
２６ 電力線（第２の電力線）
３ 溶接トーチ
４１，４２ パワーケーブル
５ 溶接装置（加工装置）
６ 溶接管理装置（管理装置）
６１ 電源部
６２ 制御部
６３ 通信部
６４ 電力線（第５の電力線）
７ ロボットコントローラ
７１ 電源部
７２ 制御部
７３ 通信部
７４ 電力線（第３の電力線）
８ マニピュレータ
８１ 電源部
８２ 制御部
８３ 通信部
８４ 駆動モータ
８５ 電力線（第４の電力線）
Ｗ 被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】