特許 6705091 熱加工用トーチ、および、熱加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6705091

(24)【登録日】2020年5月18日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】熱加工用トーチ、および、熱加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/10 20060101AFI20200525BHJP

   B23K 9/29 20060101ALI20200525BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20200525BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20200525BHJP

   G09G 5/36 20060101ALI20200525BHJP

   B23K 5/24 20060101ALN20200525BHJP

   B23K 9/013 20060101ALN20200525BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/10 A

   B23K9/29 A

   B23K31/00 M

   G09G5/00 550C

   G09G5/00 550D

   G09G5/00 510C

   G09G5/00 530T

   G09G5/36 530Y

   !B23K5/24

   !B23K9/013 A

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-154191(P2016-154191)

(22)【出願日】2016年8月5日

(65)【公開番号】特開2018-20367(P2018-20367A)

(43)【公開日】2018年2月8日

【審査請求日】2019年5月27日

(73)【特許権者】

【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】今町 弘希

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５２７３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−２９７５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３３６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４５４３０６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平９−３０７９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／１０

Ｂ２３Ｋ ９／２９

Ｂ２３Ｋ ３１／００

Ｇ０９Ｇ ５／００

Ｇ０９Ｇ ５／３６

Ｂ２３Ｋ ５／２４

Ｂ２３Ｋ ９／０１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作ボタンを有する操作部と、
表示画面を有する表示部と、
傾き情報を検出するセンサ部と、
信号を送信する通信部と、
前記操作部からの入力に基づく信号を、前記通信部に送信させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記センサ部が検出した傾き情報に基づいて、複数の画面のうちの所望の画面を選択するためのメニュー画面を前記表示画面に表示させる、
ことを特徴とする熱加工用トーチ。

【請求項2】

前記制御部は、前記センサ部が検出した傾き情報が所定範囲内である場合に、前記メニュー画面を表示させる、
請求項１に記載の熱加工用トーチ。

【請求項3】

前記制御部は、前記センサ部が検出した傾きが所定範囲内である状態が所定時間継続した場合に、前記メニュー画面を表示させる、
請求項１に記載の熱加工用トーチ。

【請求項4】

前記制御部は、前記センサ部が検出した傾きが所定範囲内であり、かつ、前記操作部から所定の操作ボタンの操作信号を入力された場合に、前記メニュー画面を表示させる、
請求項１に記載の熱加工用トーチ。

【請求項5】

前記制御部は、前記センサ部が検出した傾きが所定範囲内であり、かつ、前記操作部から所定の操作ボタンの操作信号を入力される状態が所定時間継続した場合に、前記メニュー画面を表示させる、
請求項１に記載の熱加工用トーチ。

【請求項6】

前記センサ部は、前記表示画面の画面表示の上方を示す向きが、鉛直方向上方に対する傾きを角度として検出する、
請求項２ないし５のいずれかに記載の熱加工用トーチ。

【請求項7】

前記所定範囲は、０°以上４５°以下の範囲である、
請求項６に記載の熱加工用トーチ。

【請求項8】

前記センサ部は、加速度センサを備えている、
請求項１ないし７のいずれかに記載の熱加工用トーチ。

【請求項9】

アークによる熱で溶接を行う、
請求項１ないし８のいずれかに記載の熱加工用トーチ。

【請求項10】

請求項１ないし９のいずれかに記載の熱加工用トーチと、
前記熱加工用トーチに電力を供給する電源装置と、
を備えていることを特徴とする熱加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱加工に用いられる熱加工用トーチおよび熱加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

図８は、一般的な消耗電極式の溶接システムの一例を示している。溶接システムＡ１００は、ワイヤ送給装置２がワイヤ電極を溶接トーチ３００に送り出し、溶接電源装置１が溶接トーチ３００に電力を供給することで、アーク溶接を行う。溶接作業において、作業者は、被加工物Ｗに応じて溶接条件を調整して作業を行う。溶接条件の調整は、溶接電源装置１の操作パネルまたは溶接電源装置１に接続されたリモコン９の操作部を操作することで行う（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−１５０４８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

溶接個所を変更しながら溶接作業を行う場合、作業者は、溶接電源装置１を移動させずに、ワイヤ送給装置２を持ち運びして溶接作業を行う。しかしながら、リモコン９の制御ケーブル９１は短いため、溶接電源装置１から離れて溶接作業を行う場合、リモコン９を溶接個所まで持っていけない場合がある。この場合、作業者は、溶接条件の調整のために、溶接電源装置１またはリモコン９まで移動する必要がある。

【0005】

また、近年の溶接電源装置１においては、被加工物Ｗの多様性に応じて細かな設定ができるように、設定可能な項目が多数になっている。例えば、溶接電流および溶接電圧以外にも、溶接電流波形の周波数やＥＮ比（デューティ比）、ワイヤ送給装置２の溶接ワイヤの送給速度、被加工物Ｗの板厚などの設定も可能である。

【0006】

これらの問題は溶接システムに限られた問題ではなく、アーク切断システムなどの熱加工システムにおいても問題となる。

【0007】

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、電源装置から離れた位置で作業を行う場合に、設定可能な項目が多数設けられていても、容易に所望の設定を行うことが可能な熱加工システム、および、当該熱加工システムで用いられる熱加工用トーチ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】

【0008】

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。

【0009】

本発明の第１の側面によって提供される熱加工用トーチは、操作ボタンを有する操作部と、表示画面を有する表示部と、傾き情報を検出するセンサ部と、信号を送信する通信部と、前記操作部からの入力に基づく信号を、前記通信部に送信させる制御部とを備え、前記制御部は、前記センサ部が検出した傾き情報に基づいて、複数の画面のうちの所望の画面を選択するためのメニュー画面を前記表示画面に表示させることを特徴とする。この構成によると、熱加工用トーチは、操作部、表示部、通信部、および制御部を備えている。作業者は、熱加工用トーチの表示画面に表示された設定画面を操作することで、作業条件などの設定を行うことができる。したがって、作業者は、作業条件などの設定を変更するために、電源装置またはリモコンまで移動する必要がない。また、この構成によると、センサ部が検出した傾きに基づいて、表示画面にメニュー画面が表示される。これにより、熱加工用トーチを所定の姿勢とすることで、メニュー画面を表示させることができる。そして、メニュー画面で所望の画面を選択し、操作部を操作することで所望の設定を行うことができる。したがって、設定可能な項目が多数設けられていても、所望の設定を容易に行うことができる。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御部は、前記センサ部が検出した傾き情報が所定範囲内である場合に、前記メニュー画面を表示させる。この構成によると、熱加工用トーチの姿勢に基づいて、メニュー画面を表示させることができる。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御部は、前記センサ部が検出した傾きが所定範囲内である状態が所定時間継続した場合に、前記メニュー画面を表示させる。この構成によると、熱加工用トーチが所定の姿勢を所定時間継続した場合に、メニュー画面を表示させることができる。したがって、熱加工用トーチが偶然、所定の姿勢になった場合にメニュー画面に切り替わってしまうことを防止することができる。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御部は、前記センサ部が検出した傾きが所定範囲内であり、かつ、前記操作部から所定の操作ボタンの操作信号を入力された場合に、前記メニュー画面を表示させる。この構成によると、熱加工用トーチが所定の姿勢の状態のときに、所定の操作ボタンが操作された場合に、メニュー画面を表示させることができる。したがって、熱加工用トーチが偶然、所定の姿勢になった場合にメニュー画面に切り替わってしまうことを防止することができる。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御部は、前記センサ部が検出した傾きが所定範囲内であり、かつ、前記操作部から所定の操作ボタンの操作信号を入力される状態が所定時間継続した場合に、前記メニュー画面を表示させる。この構成によると、熱加工用トーチが所定の姿勢の状態のときに、所定の操作ボタンが長押し操作された場合に、メニュー画面を表示させることができる。したがって、熱加工用トーチが偶然、所定の姿勢になった場合にメニュー画面に切り替わってしまうことを防止することができる。

【0014】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記センサ部は、前記表示画面の画面表示の上方を示す向きが、鉛直方向上方に対する傾きを角度として検出する。この構成によると、検出された角度が所定範囲内にあるかを判定することで、表示画面が所定の向きを向いているか否かを判定することができる。

【0015】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定範囲は、０°以上４５°以下の範囲である。この構成によると、作業者が熱加工用トーチの表示画面を見ながら各操作ボタンを操作しようとする状態であることを判定することができる。

【0016】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記センサ部は、加速度センサを備えている。この構成によると、検出された加速度に基づいて、傾き情報を検出することができる。

【0017】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱加工用トーチは、アークによる熱で溶接を行う。

【0018】

本発明の第２の側面によって提供される熱加工システムは、本発明の第１の側面によって提供される熱加工用トーチと、前記熱加工用トーチに電力を供給する電源装置とを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によると、熱加工用トーチは、操作部、表示部、通信部、および制御部を備えている。作業者は、熱加工用トーチの表示画面に表示された設定画面を操作することで、作業条件などの設定を行うことができる。したがって、作業者は、作業条件などの設定を変更するために、電源装置またはリモコンまで移動する必要がない。また、この構成によると、センサ部が検出した傾きに基づいて、表示画面にメニュー画面が表示される。これにより、熱加工用トーチを所定の姿勢とすることで、メニュー画面を表示させることができる。そして、メニュー画面で所望の画面を選択し、操作部を操作することで所望の設定を行うことができる。したがって、設定可能な項目が多数設けられていても、所望の設定を容易に行うことができる。

【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を説明するための図であり、（ａ）は全体構成を示す概要図であり、（ｂ）は機能構成を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る溶接トーチの一例の外観を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。

【図3】ディスプレイに表示される画面の切り替えを説明するための図であり、（ａ）は各画面を順番に切り替える場合を示しており、（ｂ）はメニュー画面から所望の画面を選択する場合を示している。

【図4】溶接トーチの姿勢を説明するための図である。

【図5】操作入力の受付処理を説明するためのフローチャートである。

【図6】第２実施形態に係る溶接システムの機能構成を示すブロック図である。

【図7】第３実施形態に係る溶接システムの機能構成を示すブロック図である。

【図8】一般的な消耗電極式の溶接システムの一例の全体構成を示す概要図である。

【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、本発明を溶接トーチ（溶接システム）に適用した場合を例として、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を説明するための図である。図１（ａ）は、溶接システムＡ１の全体構成を示す概要図である。図１（ｂ）は、溶接システムＡ１の機能構成を示すブロック図である。

【0024】

図１に示すように、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、パワーケーブル４１,４２、電力伝送線５、信号線８、ガスボンベ６、およびガス配管７を備えている。本実施形態においては、溶接システムＡ１が本発明の「熱加工システム」に相当し、溶接トーチ３が本発明の「熱加工用トーチ」に相当する。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、溶接トーチ３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。溶接システムＡ１は、当該アークの熱で被加工物Ｗの溶接を行う。

【0025】

溶接システムＡ１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。溶接電源装置１からワイヤ送給装置２へは、送給モータなど駆動させるための電力（例えばＤＣ２４Ｖ）が、電力伝送線５を介して供給される。また、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とは、信号線８を介して通信を行っている。

【0026】

溶接電源装置１は、アーク溶接のための電力を溶接トーチ３に供給するものである。溶接電源装置１は、電力系統Ｐから入力される三相交流電力をアーク溶接に適した電力に変換して出力する。また、溶接電源装置１は、電力系統Ｐから入力される三相交流電力を、ワイヤ送給装置２の送給モータなどを駆動するための直流電力に変換して、電力伝送線５を介してワイヤ送給装置２に出力する。

【0027】

溶接電源装置１は、溶接条件などに応じて電力を出力するように制御されており、溶接条件などは、図示しない操作部の操作に応じて変更される。また、溶接電源装置１は、信号線８を介して溶接トーチ３から入力される信号に応じて、溶接条件などを変更する。

【0028】

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。ワイヤ電極は、トーチケーブル３９および溶接トーチ３の内部に設けられているライナの内部を通って、溶接トーチ３の先端に導かれる。ワイヤ送給装置２は、電力伝送線５を介して溶接電源装置１から供給される電力で、送給モータなどを駆動させる。また、この電力は、ワイヤ送給装置２からトーチケーブル３９内部に設けられている電力伝送線（図示なし）を介して、溶接トーチ３にも供給される。ワイヤ送給装置２は、信号線８を介して、溶接電源装置１と通信を行う。また、ワイヤ送給装置２は、トーチケーブル３９内部に設けられている信号線（図示なし）を介して、溶接トーチ３と通信を行う。溶接トーチ３と溶接電源装置１とは、ワイヤ送給装置２を仲介することで、通信を行う。

【0029】

ワイヤ送給装置２と溶接トーチ３とは、トーチケーブル３９によって接続されている。トーチケーブル３９は、溶接トーチ３の基端に接続されたケーブルであり、ケーブル内部にパワーケーブル４１、ガス配管７、ライナ、電力伝送線および信号線が配置されている。

【0030】

コネクタ２１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２１は、凹型の接続用端子であり、溶接トーチ３のトーチケーブル３９の一端に備えられた凸型のトーチプラグ（図示しない）を差し込まれることで、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２とを接続する。このコネクタ２１を介して、ワイヤ送給装置２の内部のパワーケーブル４１、ガス配管７、ライナ、電力伝送線５および信号線８が、それぞれ、トーチケーブル３９の内部のパワーケーブル４１、ガス配管７、ライナ、電力伝送線および信号線に接続される。

【0031】

溶接トーチ３は、溶接電源装置１から供給される溶接電力により、被加工物Ｗの溶接を行う。溶接トーチ３は、機能ブロックとして、通信部３１、表示部３２、操作部３３、記憶部３４、センサ部３５、および制御部３６を備えている。

【0032】

通信部３１は、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３１は、制御部３６から入力される信号を、トーチケーブル３９内部の信号線を介して、ワイヤ送給装置２に送信する。また、通信部３１は、トーチケーブル３９内部の信号線を介してワイヤ送給装置２から入力される信号を受信して、制御部３６に出力する。通信の規格としては、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）が使用される。

【0033】

表示部３２は、各種表示を行うものであり、例えば液晶表示装置であるディスプレイ３２１（後述）を備えている。表示部３２は、制御部３６によって制御されており、記憶部３４に記憶されている溶接条件などの表示を行う。

【0034】

操作部３３は、複数の操作手段を備えており、作業者による各操作手段の操作を操作信号として制御部３６に出力するものである。操作手段としては、後述するように、トーチスイッチ３３１および操作ボタン３３２がある。なお、操作部３３には、他の操作手段が設けられていてもよい。

【0035】

記憶部３４は、溶接条件などの各設定値や、総溶接時間などの情報を記憶するものである。

【0036】

センサ部３５は、複数のセンサを備えており、各センサの検出値を制御部３６に出力する。本実施形態において、センサ部３５は、後述する加速度センサ３５１を備えている。なお、センサ部３５は、その他のセンサを備えていてもよい。

【0037】

制御部３６は、溶接トーチ３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３６は、操作部３３より入力される操作信号に応じて、所定の処理を行う。また、制御部３６は、センサ部３５より入力される検出値に基づいて、所定の演算を行い、演算結果を処理に用いる。また、制御部３６は、通信部３１による通信や、記憶部３４の情報の書き込みおよび読出し、表示部３２での表示を制御する。具体的な制御内容については、後述する。

【0038】

図２は、溶接トーチ３の一例の外観を示す図である。同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は平面図である。図２に示すように、溶接トーチ３は、トーチボディ３７、ハンドル３８、トーチスイッチ３３１、操作ボタン３３２、ディスプレイ３２１、加速度センサ３５１、およびトーチケーブル３９を備えている。

【0039】

トーチボディ３７は、金属製の筒状の部材であり、内部に、溶接ケーブルが挿通されたライナ、パワーケーブル４１、およびガス配管７が配置されている。トーチボディ３７の先端には、ノズル３７１が取り付けられている。トーチボディ３７は、作業者が被加工物Ｗに対してノズル３７１を向けやすいように、湾曲部分を有している。

【0040】

ハンドル３８は、作業者が把持するための部位であり、トーチボディ３７の基端部を保持するように設けられている。作業者は、このハンドル３８を把持して、溶接作業を行う。ハンドル３８には、トーチスイッチ３３１、操作ボタン３３２、およびディスプレイ３２１が配置されている。

【0041】

トーチスイッチ３３１は、溶接の開始／停止操作を受け付けるための操作手段であり、ハンドル３８を把持した作業者が、人差し指で押動操作しやすい位置に配置されている。トーチスイッチ３３１のオン操作（押下）により、操作信号が制御部３６に出力され、当該操作信号が溶接電源装置１に入力されることで、溶接電源装置１は溶接電力の出力を行う。オン操作が解除されることで、溶接電源装置１は、溶接電力の出力を停止する。すなわち、トーチスイッチ３３１を押下している間だけ溶接が行われる。

【0042】

ディスプレイ３２１は、各種表示を行うものであり、ハンドル３８を把持して溶接作業を行う作業者が画面を見やすいように、ハンドル３８のトーチスイッチ３３１とは反対側に配置されている。

【0043】

操作ボタン３３２は、画面の切り替えや各種設定値を変更する操作を行うための操作手段であり、ハンドル３８のディスプレイ３２１と同じ側の、ハンドル３８の把持部分とディスプレイ３２１との間に配置されている。操作ボタン３３２は、上ボタン３３２ａ、下ボタン３３２ｂ、左ボタン３３２ｃ、および右ボタン３３２ｄからなる。各ボタン３３２ａ〜３３２ｄが押下されると、対応する操作信号が制御部３６に出力され、制御部３６は対応する処理を行う。左ボタン３３２ｃおよび右ボタン３３２ｄは、ディスプレイ３２１に表示される画面を切り替えるための操作手段である。上ボタン３３２ａおよび下ボタン３３２ｂは、ディスプレイ３２１に表示されている設定値を変更するための操作手段である。また、各ボタン３３２ａ〜３３２ｄは、後述するメニュー画面においては、別の操作のための機能を果たす。

【0044】

各操作ボタン３３２の押下を検知するセンサは、図示しない基板に配置されて、ハンドル３８内部に配置されている。また、ディスプレイ３２１は、同じ基板上に配置されている。本実施形態においては、作業者がディスプレイ３２１の表示画面を見ながら各操作ボタン３３２の操作を行いやすいように、ディスプレイ３２１の表示画面が当該基板に対して所定の角度を有するようになっている。なお、ディスプレイ３２１は、表示画面が当該基板と平行になるように配置されていてもよい。当該基板には、制御部３６としてのマイクロコンピュータ、記憶部３４としてのメモリ、通信部３１としての通信モジュール、および各種電子部品も搭載されている。加速度センサ３５１も当該基板上に搭載されている。

【0045】

加速度センサ３５１は、３軸の加速度センサであり、各軸方向の加速度を検出して、検出値を制御部３６に出力する。制御部３６は、センサ部３５の加速度センサ３５１より入力される検出値に基づいて、溶接トーチ３の傾き情報を演算する。加速度センサ３５１は、自身に設定されている互いに直交する３つの軸の各軸方向の加速度を検出する。制御部３６は、これらの加速度に基づいて、溶接トーチ３に設定された、互いに直交する３つの軸の各軸方向の加速度を演算する。本実施形態では、ディスプレイ３２１の表示画面と鉛直方向との角度を演算する必要があるので、ディスプレイ３２１の表示画面の短辺が延びる方向（以下では「ｙ軸方向」とする）を１つの軸方向としている。制御部３６は、演算した溶接トーチ３の各軸方向の加速度から、ｙ軸方向と鉛直方向（重力加速度の働く方向）とがなす角度を演算する。より厳密には、ｙ軸方向のうち画面表示の上方を示す向きが、鉛直方向上方に対する傾きの角度（以下では、「トーチ傾き角」とする）を演算する。なお、制御部３６によるトーチ傾き角の演算方法は限定されない。本実施形態においては、加速度センサ３５１および制御部３６の一部が本発明の「センサ部」に相当し、「トーチ傾き角」が本発明の「傾き情報」に相当する。なお、センサ部３５は、加速度センサ３５１に代えて、ジャイロセンサを備えていてもよい。この場合、制御部３６は、ジャイロセンサが検出した各軸周りの加速度からトーチ傾き角を演算する。

【0046】

なお、溶接トーチ３の外観は上述したものに限定されない。例えば、トーチスイッチ３３１、操作ボタン３３２、およびディスプレイ３２１の配置場所や形状は限定されない。また、本実施形態においては、操作ボタン３３２が４つの独立したボタンである場合を示したが、１つの十字ボタンであってもよい。また、ボタンの数も限定されない。

【0047】

次に、ディスプレイ３２１に表示される画面の切り替えについて、詳しく説明する。

【0048】

ディスプレイ３２１に表示される画面には、溶接条件を設定するための画面、総溶接時間や使用率などを表示するための画面、および、表示のための設定画面などがある。図３（ａ）に示すように、各画面には順番が設定されており、左ボタン３３２ｃまたは右ボタン３３２ｄを押下することで、ディスプレイ３２１に表示される画面を切り替えることができる。例えば、「溶接電流設定」画面が表示されている状態で右ボタン３３２ｄが押下されると、「送給速度設定」画面に切り替えられ、「使用率」表示画面が表示されている状態で左ボタン３３２ｃが押下されると、「総溶接時間」表示画面に切り替えられる。各画面には、例えば、画面のタイトルと、記憶部３４から読み出された設定値などの情報が表示される。記憶部３４には、溶接電源装置１の記憶部に記憶されている各設定値などが、通信部３１を介してあらかじめ読み出されて記憶されている。また、総溶接時間や使用率は、逐次更新されながら記憶部３４に記憶されている。なお、表示される各情報は、記憶部３４から読み出されるのではなく、通信部３１を介して溶接電源装置１の記憶部から直接読み出されるようにしてもよい。

【0049】

溶接条件を設定するための画面などでは、上ボタン３３２ａまたは下ボタン３３２ｂを押下することで、設定値を変更することができる。例えば、「溶接電流設定」画面が表示されている状態で上ボタン３３２ａが押下されると設定値は増加し、下ボタン３３２ｂが押下されると設定値は減少する。具体的には、制御部３６が、操作部３３から入力される操作信号に応じて、記憶部３４に記憶されている溶接電流の設定値を変更し、変更後の設定値を表示部３２に表示させる。また、制御部３６は、変更後の設定値を溶接電源装置１に送信するように、通信部３１に指示をする。変更後の設定値を受信した溶接電源装置１は、受信した設定値に基づいて、記憶されている設定値を更新する。これにより、溶接電源装置１に設定されている溶接電流の設定値が変更される。なお、制御部３６は、通信部３１から溶接電源装置１に設定値自体を送信させるのではなく、操作部３３から入力される操作信号に基づいて、設定値を増加（または減少）させるための信号を送信させるようにしてもよい。

【0050】

しかし、切り替えられる画面の数が多いので、図３（ａ）に示すように順に画面を切り替える場合、所望の画面を表示するまでに時間がかかる場合がある。本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、メニュー画面を設けて所望の画面に到達しやすいようにしている。

【0051】

図３（ｂ）に示すように、メニュー画面（図において左側に示す画面）には、「溶接条件設定」、「表示情報切替」などの複数の選択肢が表示されている。上ボタン３３２ａまたは下ボタン３３２ｂを押下することでカーソルを移動させて、右ボタン３３２ｄを押下することで、所望の選択肢を選択することができる。そして、ディスプレイ３２１には、選択された選択肢に応じたサブメニュー画面が表示される（図において中央に示す画面）。同様にしてサブメニュー画面から選択肢を選択することで、所望の画面を表示させることができる。なお、図３（ｂ）は一例であって、メニュー画面などの構成は限定されない。例えば、メニュー画面で選択肢にカーソルを合わせた場合に、サブメニューがプルダウンやポップアップで表示されるようにしてもよいし、文字による選択肢に代えてアイコンを表示するようにしてもよい。また、メニュー画面を設ける場合は、メニュー画面からすべての画面に到達できるので、図３（ａ）に示す画面の切り替えにおいては、よく使う画面だけを限定して設定するようにしてもよい。

【0052】

本実施形態において、メニュー画面は、溶接トーチ３を所定の姿勢にして、左ボタン３３２ｃを長押ししたときに表示される。図４は、溶接トーチ３の姿勢を説明するための図である。作業者は、溶接トーチ３のディスプレイ３２１の表示画面を見ながら各操作ボタン３３２を操作する場合、自身の目の前にディスプレイ３２１の表示画面が位置するように、溶接トーチ３を傾ける。このとき、ディスプレイ３２１の表示画面は、垂直に近い状態になっている（図における実線で示した溶接トーチ３参照）。溶接トーチ３をより傾ける場合でも、ディスプレイ３２１の表示画面が、垂直から４５°傾いた状態（図における破線で示した溶接トーチ３参照）くらいまでとすることが多い。本実施形態では、溶接トーチ３をこのような姿勢とすることを、メニュー画面に切り替えるための１つめの条件としている。具体的には、制御部３６は、加速度センサ３５１から入力される検出値に基づいて、トーチ傾き角（ｙ軸方向のうち画面表示の上方を示す向きが、鉛直方向上方に対する傾きの角度）を演算する。そして、制御部３６は、トーチ傾き角が０°以上４５°以下の範囲内にある場合に、溶接トーチ３が所定の姿勢になっていると判断する。なお、トーチ傾き角の判定範囲を０°以上４５°以下としたのは一例であって、これに限定されない。より狭い範囲としてもよいし、より広い範囲としてもよい。判定範囲を広くしすぎると、意図しないメニュー画面への切り替えが起こりやすくなり、判定範囲を狭くしすぎると、メニュー画面へ切り替えにくくなる。

【0053】

溶接トーチ３の姿勢だけでメニュー画面に切り替える場合、溶接トーチ３が偶然、所定の姿勢になった場合でもメニュー画面に切り替わってしまう。これを避けるために、本実施形態では、左ボタン３３２ｃを長押しすることを、メニュー画面に切り替えるための２つめの条件としている。すなわち、制御部３６は、演算したトーチ傾き角が０°以上４５°以下の範囲内にある状態で、左ボタン３３２ｃの操作信号が所定時間以上継続して入力された場合に、メニュー画面の表示を行う。なお、溶接作業中、すなわち、トーチスイッチ３３１が押下されている状態では、メニュー画面に切り替わらないようになっている。

【0054】

図５は、制御部３６が行う操作入力の受付処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、溶接トーチ３が起動したときに開始される。

【0055】

まず、操作入力があったか否かが判別される（Ｓ１）。具体的には、操作部３３から操作信号が入力されたか否かが判別される。操作入力がない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、操作入力があるまで、ステップＳ１の判別が繰り返される。操作入力があった場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、操作入力がトーチスイッチ３３１の操作入力であるか否かが判別される（Ｓ２）。具体的には、入力された操作信号が、トーチスイッチ３３１のオン操作（押下）による操作信号であるか否かが判別される。トーチスイッチ３３１の操作入力である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、電力供給処理が行われる（Ｓ３）。具体的には、制御部３６は、通信部３１に対して、操作信号を溶接電源装置１に出力させる。操作信号を受信した溶接電源装置１は、溶接電力の出力を行う。

【0056】

操作入力がトーチスイッチ３３１の操作入力でない場合（Ｓ２：ＮＯ）、トーチ傾き角が演算される（Ｓ４）。具体的には、加速度センサ３５１から各軸方向の加速度が取得され、これに基づいてトーチ傾き角が演算される。そして、演算されたトーチ傾き角が所定の範囲内にあるか否かが判別される（Ｓ５）。具体的には、トーチ傾き角が０°以上４５°以下の範囲内にあるか否かが判別される。

【0057】

トーチ傾き角が所定の範囲内にない場合（Ｓ５：ＮＯ）、単なるボタン操作のための操作入力であると判断されて、操作入力に基づいてボタン操作処理が行われて（Ｓ６）、ステップＳ１に戻る。ボタン操作処理は、操作部３３から入力された操作信号に基づいて行われる処理である。例えば、ディスプレイ３２１にある画面が表示されている状態で左ボタン３３２ｃまたは右ボタン３３２ｄによる操作信号を入力された場合、制御部３６は、次の画面（図３（ａ）参照）を表示する処理を行う。また、ディスプレイ３２１にある設定画面が表示されている状態で上ボタン３３２ａまたは下ボタン３３２ｂによる操作信号を入力された場合、制御部３６は、設定値を変更する処理を行う。また、メニュー画面が表示されている状態で上ボタン３３２ａまたは下ボタン３３２ｂによる操作信号を入力された場合、制御部３６は、メニュー画面上のカーソルを移動させる処理を行う。

【0058】

トーチ傾き角が所定の範囲内にある場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、操作入力が左ボタン３３２ｃの操作入力であるか否かが判別される（Ｓ７）。操作入力が左ボタン３３２ｃの操作入力である場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、左ボタン３３２ｃの操作入力が継続している時間が所定時間を経過したか否かが判別される（Ｓ８）。所定時間を経過していない場合（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ７に戻って、ステップＳ７およびＳ８の判別が繰り返される。

【0059】

ステップＳ７において、操作入力が左ボタン３３２ｃの操作入力でない場合（Ｓ７：ＮＯ）、操作入力に基づいてボタン操作処理が行われて（Ｓ６）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ７およびＳ８の判別が繰り返されている間に左ボタン３３２ｃの操作入力が終了した場合、つまり、左ボタン３３２ｃの操作入力の継続時間が所定時間を経過する前に終わった場合、当該操作入力は左ボタン３３２ｃの長押しではなく、単なる左ボタン３３２ｃの操作のための操作入力であると判断される。また、最初のステップＳ７での判別で、左ボタン３３２ｃの操作入力でないと判別された場合も、単なるボタン操作のための操作入力であると判断される。どちらの場合も、操作入力に基づいてボタン操作処理が行われる（Ｓ６）。

【0060】

ステップＳ８において、所定時間を経過した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、操作入力は左ボタン３３２ｃの長押しであると判断されて、メニュー画面が表示され（Ｓ９）、ステップＳ１に戻る。

【0061】

なお、図５のフローチャートに示す処理は一例であって、制御部３６が行う操作入力の受付処理は上述したものに限定されない。

【0062】

次に、溶接トーチ３の作用効果について説明する。

【0063】

本実施形態によると、溶接トーチ３は、ハンドル３８に操作ボタン３３２およびディスプレイ３２１が配置されている。作業者は、ディスプレイ３２１に表示された設定画面を操作ボタン３３２で操作することで、溶接条件などの設定を行うことができる。したがって、作業者は、溶接条件などの設定を変更するために、溶接電源装置１またはリモコンまで移動する必要がない。また、制御部３６は、センサ部３５の加速度センサ３５１が検出した検出値に基づいて、トーチ傾き角を演算する。そして、トーチ傾き角が０°以上４５°以下の範囲内にあり、かつ、左ボタン３３２ｃが長押しされた場合に、ディスプレイ３２１の表示画面にメニュー画面を表示させる。これにより、作業者は、溶接トーチ３を所定の姿勢とした状態で左ボタン３３２ｃを長押しすることで、メニュー画面を表示させることができる。そして、作業者は、メニュー画面で所望の画面を選択し、各操作ボタン３３２を操作することで所望の設定を行うことができる。したがって、設定可能な項目が多数設けられていても、所望の設定を容易に行うことができる。

【0064】

また、本実施形態によると、メニュー画面に切り替えるための条件の１つを、トーチ傾き角が０°以上４５°以下の範囲内にあることとしている。作業者が溶接トーチ３のディスプレイ３２１の表示画面を見ながら各操作ボタン３３２を操作しようとした場合に、自然に当該条件を満たすことになる。したがって、作業者は、あまり意識することなく、当該条件を満たすことができる。また、メニュー画面に切り替えるための条件に左ボタン３３２ｃの長押しを加えているので、溶接トーチ３が偶然、所定の姿勢になった場合にメニュー画面に切り替わってしまうことを防止することができる。

【0065】

なお、本実施形態においては、加速度センサ３５１が検出した検出値から制御部３６が演算したトーチ傾き角に基づいて、メニュー画面を表示させるための条件を判定したが、これに限られない。例えば、加速度センサ３５１の検出加速度に基づいて、メニュー画面を表示させるための条件を判定するようにしてもよい。この場合、加速度センサ３５１が本発明の「センサ部」に相当し、加速度センサ３５１が検出した各軸方向の加速度が本発明の「傾き情報」に相当する。

【0066】

また、本実施形態においては、トーチ傾き角が所定の範囲内にあり（第１の条件）、かつ、左ボタン３３２ｃが長押しされた（第２の条件）ときに、ディスプレイ３２１の表示画面にメニュー画面を表示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、第２の条件を、左ボタン３３２ｃとは異なる操作ボタン３３２が長押しされたこととしてもよい。また、操作ボタン３３２の長押しではなく、押下されたことを条件としてもよいし、所定回数の押下（例えばダブルクリック）を条件としてもよいし、所定の順番で所定の操作ボタン３３２を押下されたこと（コマンド入力）を条件としてもよい。また、第２の条件なしで、第１の条件だけでメニュー画面を表示させるようにしてもよい。ただし、この場合、意図せずメニュー画面に切り替わることを防ぐために、所定の範囲を狭く設定する方がいい。または、トーチ傾き角が所定の範囲内である状態が所定時間継続することを条件としてもよい。また、トーチ傾き角が所定の範囲内から範囲外に変化し、再度範囲内に入った場合など、トーチ傾き角が規定の変化をした場合に、メニュー画面を表示させるようにしてもよい。また、トーチ傾き角の判定に加えて、溶接トーチ３のひねる動きや移動を検出して判定するようにしてもよい。また、トーチ傾き角以外の溶接トーチ３の所定の角度を演算して、判定に用いるようにしてもよい。

【0067】

また、本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とが信号線８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、パワーケーブル４１，４２または電力伝送線５に信号を重畳させて通信を行うようにしてもよい、この場合、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続する信号線８を必要としない。

【0068】

図６および図７は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、上記第１実施形態と同一の符号を付している。

【0069】

図６は、第２実施形態に係る溶接システムＡ２の機能構成を示すブロック図である。

【0070】

図６に示す溶接システムＡ２は、溶接トーチ３が溶接電源装置１と無線通信を行う点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

【0071】

通信部３１は、アンテナを介して信号の送受信を行う。通信部３１は、制御部３６より入力される信号を変調して、電磁波として送信する。また、通信部３１は、アンテナが受信した電磁波を復調して、制御部３６に出力する。通信部３１は、溶接電源装置１の通信部１１と無線通信を行う。

【0072】

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。

【0073】

図７は、第３実施形態に係る溶接システムＡ３の機能構成を示すブロック図である。

【0074】

図７に示す溶接システムＡ３は、ワイヤ送給装置２を備えていない点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。溶接システムＡ３は、ワイヤ電極を用いない非消耗電極式の溶接システムである。

【0075】

溶接電源装置１と溶接トーチ３とは、トーチケーブル３９によって接続されている。溶接電源装置１は、例えば凹型の接続用端子であるコネクタ１２を備えている。コネクタ１２は、溶接トーチ３のトーチケーブル３９の一端に備えられた凸型のトーチプラグ（図示しない）を差し込まれることで、溶接トーチ３と溶接電源装置１とを接続する。このコネクタ１２を介して、溶接電源装置１の内部のパワーケーブル４１、ガス配管７、電力伝送線５および信号線８が、それぞれ、トーチケーブル３９の内部のパワーケーブル４１、ガス配管７、電力伝送線および信号線に接続される。

【0076】

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。

【0077】

上記第１〜第３実施形態においては、本発明を溶接トーチ（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、先端に発生させたアークによって被加工物Ｗを切断するアーク切断トーチ（アーク切断システム）や、被加工物Ｗに溝彫りを行うアークガウジングトーチ（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。また、アークによる熱加工に限定されず、ガス溶接や抵抗溶接などの熱加工を行う熱加工用トーチ（熱加工システム）においても、本発明を適用することができる。

【0078】

本発明に係る熱加工用トーチおよび熱加工システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る熱加工用トーチおよび熱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】

【0079】

Ａ１，Ａ２，Ａ３：溶接システム（熱加工システム）
１ ：溶接電源装置
１１ ：通信部
１２ ：コネクタ
２ ：ワイヤ送給装置
２１ ：コネクタ
３ ：溶接トーチ（熱加工用トーチ）
３１ ：通信部
３２ ：表示部
３２１ ：ディスプレイ
３３ ：操作部
３３１ ：トーチスイッチ
３３２ ：操作ボタン
３３２ａ ：上ボタン
３３２ｂ ：下ボタン
３３２ｃ ：左ボタン
３３２ｄ ：右ボタン
３４ ：記憶部
３５ ：センサ部
３５１ ：加速度センサ
３６ ：制御部（センサ部）
３７ ：トーチボディ
３７１ ：ノズル
３８ ：ハンドル
３９ ：トーチケーブル
４１ ：パワーケーブル
４２ ：パワーケーブル
５ ：電力伝送線
６ ：ガスボンベ
７ ：ガス配管
８ ：信号線
９ ：リモコン
９１ ：制御ケーブル
Ｐ ：電力系統
Ｗ ：被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】