特開 2024-99187 電源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】P2024099187

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】電源装置および加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/10 20060101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

B23K9/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002940

(22)【出願日】2023-01-12

(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】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(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

(72)【発明者】

【氏名】田島 弘恒

(72)【発明者】

【氏名】宮部 浩一

(72)【発明者】

【氏名】下菊 秀記

(72)【発明者】

【氏名】秋山 泰範

(72)【発明者】

【氏名】堀江 建尊

【テーマコード（参考）】

4E082

【Ｆターム（参考）】

4E082AA01

4E082AA08

4E082BA01

4E082CA01

4E082DA01

4E082EA13

(57)【要約】

【課題】省電力化を図った電源装置および加工システムを提供する。
【解決手段】溶接電源装置Ａ１は、複数の制御回路３０を含む制御部３と、複数の動作電圧を生成する複数の電源（制御電源部２）と、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチ部５と、を備える。複数の制御回路３０は、マイコンを含んで構成された第１制御回路３１を含む。複数の電源は、第１制御回路３１の動作電圧である第１動作電圧を生成する第１電源を含む。第１制御回路３１は、通常モードと省エネモードとを切り替えるモード切替部３１１、および、スイッチ部５の導通状態と遮断状態とを切り替えるスイッチ制御部３１２を含む。スイッチ制御部３１２は、通常モードにおいて複数の電源から複数の動作電圧の全てが出力されるようにスイッチ部５を導通状態にし、省エネモードにおいて複数の電源のうち第１電源から第１動作電圧のみが出力されるようにスイッチ部５を遮断状態にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工を行う加工部に、加工用電力を供給する電源装置であって、
前記電源装置の制御を行う複数の制御回路を含む制御部と、
前記電源装置の制御に必要な複数の動作電圧を生成する複数の電源と、
導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチ部と、
を備え、
前記複数の制御回路は、マイコンを含んで構成された第１制御回路を含み、
前記複数の電源は、前記第１制御回路の動作電圧である第１動作電圧を生成する第１電源を含み、
前記第１制御回路は、通常モードと省エネモードとを切り替えるモード切替部、および、前記スイッチ部の前記導通状態と前記遮断状態とを切り替えるスイッチ制御部を含み、
前記スイッチ制御部は、前記通常モードにおいて前記複数の電源から前記複数の動作電圧の全てが出力されるように前記スイッチ部を前記導通状態にし、前記省エネモードにおいて前記複数の電源のうち前記第１電源から前記第１動作電圧のみが出力されるように前記スイッチ部を前記遮断状態にする、電源装置。

【請求項2】

前記複数の動作電圧をそれぞれ個別に供給するための複数の電力伝送線をさらに備え、
前記複数の電力伝送線は、前記第１電源と前記第１制御回路とに接続された第１電力線を含み、
前記スイッチ部は、前記第１電力線には配置されず、且つ前記複数の電力伝送線のうちの前記第１電力線以外の電力伝送線に配置される、請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

温度検出用素子をさらに備え、
前記複数の制御回路は、前記温度検出用素子の電気的な変化に応じて周囲温度を検出する検出制御回路を含み、
前記モード切替部は、前記通常モードにおいて、前記加工用電力の供給が停止した後、前記周囲温度が閾値以下に低下した際に、前記省エネモードに切り替える、請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電源装置と、
前記加工部と
前記電源装置と通信可能な通信部を含む外部装置と、
前記第１制御回路と前記外部装置とを接続する信号線と、
を備え、
前記複数の制御回路は、前記通信部と通信を行う通信制御回路を含み、
前記複数の電源は、前記通信制御回路の動作電圧である第２動作電圧を生成する第２電源を含み、
前記外部装置は、操作者の操作を受け付ける操作装置を備え、当該操作装置が操作された時に前記信号線を介して前記第１制御回路に復帰信号を出力し、
前記モード切替部は、前記省エネモード中に前記復帰信号が前記第１制御回路に入力されると、前記通常モードに切り替える、加工システム。

【請求項5】

前記外部装置は、加工用ロボット、前記加工用ロボットの制御を行うロボット制御装置を備え、
前記ロボット制御装置は、前記通信部を含み、
前記操作装置は、前記加工用ロボットの動作指示を入力するものである、請求項４に記載の加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源装置および加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

溶接や切断などの加工を行うための加工システムがある。このような加工システムには、電源装置が用いられる。電源装置は、加工用の加工部（例えば溶接トーチ）への電力供給および加工制御（例えば溶接制御）を行う。特許文献１には、アーク溶接機に用いられる電源装置の一例が開示されている。特許文献１に記載の電源装置（溶接用電源装置）は、電源回路、制御回路、冷却ファン、温度センサおよび報知手段を備える。電源回路は、インバータ回路、変圧器および整流回路などを備え、溶接トーチに溶接電力を供給する。制御回路は、電源回路（先述のインバータ回路）の制御、温度センサ（例えばサーミスタ）からの信号に応じた温度検出、冷却ファンの制御、および、報知手段への報知などを行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１４０８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、エネルギーの安定供給の確保および地球温暖化の防止などの観点から、電源装置においても、省電力化が求められる。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、省電力化を図った電源装置および加工システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の側面によって提供される電源装置は、加工を行う加工部に、加工用電力を供給する電源装置であって、前記電源装置の制御を行う複数の制御回路を含む制御部と、前記電源装置の制御に必要な複数の動作電圧を生成する複数の電源と、導通状態と遮断状態とが切り替わるスイッチ部と、を備え、前記複数の制御回路は、マイコンを含んで構成された第１制御回路を含み、前記複数の電源は、前記第１制御回路の動作電圧である第１動作電圧を生成する第１電源を含み、前記第１制御回路は、通常モードと省エネモードとを切り替えるモード切替部、および、前記スイッチ部の前記導通状態と前記遮断状態とを切り替えるスイッチ制御部を含み、前記スイッチ制御部は、前記通常モードにおいて前記複数の電源から前記複数の動作電圧の全てが出力されるように前記スイッチ部を前記導通状態にし、前記省エネモードにおいて前記複数の電源のうち前記第１電源から前記第１動作電圧のみが出力されるように前記スイッチ部を前記遮断状態にする。

【0007】

前記電源装置の好ましい実施の形態において、前記複数の動作電圧をそれぞれ個別に供給するための複数の電力伝送線をさらに備え、前記複数の電力伝送線は、前記第１電源と前記第１制御回路とに接続された第１電力線を含み、前記スイッチ部は、前記第１電力線には配置されず、且つ前記複数の電力伝送線のうちの前記第１電力線以外の電力伝送線に配置される。

【0008】

前記電源装置の好ましい実施の形態において、温度検出用素子をさらに備え、前記複数の制御回路は、前記温度検出用素子の電気的な変化に応じて周囲温度を検出する検出制御回路を含み、前記モード切替部は、前記通常モードにおいて、前記加工用電力の供給が停止した後、前記周囲温度が閾値以下に低下した際に、前記省エネモードに切り替える。

【0009】

本開示の第２の側面によって提供される加工システムは、第１の側面によって提供される電源装置と、前記加工部と前記電源装置と通信可能な通信部を含む外部装置と、前記第１制御回路と前記外部装置とを接続する信号線と、を備え、前記複数の制御回路は、前記通信部と通信を行う通信制御回路を含み、前記複数の電源は、前記通信制御回路の動作電圧である第２動作電圧を生成する第２電源を含み、前記外部装置は、操作者の操作を受け付ける操作装置を備え、当該操作装置が操作された時に前記信号線を介して前記第１制御回路に復帰信号を出力し、前記モード切替部は、前記省エネモード中に前記復帰信号が前記第１制御回路に入力されると、前記通常モードに切り替える。

【0010】

前記加工システムの好ましい実施の形態において、前記外部装置は、加工用ロボット、前記加工用ロボットの制御を行うロボット制御装置を備え、前記ロボット制御装置は、前記通信部を含み、前記操作装置は、前記加工用ロボットの動作指示を入力するものである。

【発明の効果】

【0011】

本開示の電源装置では、複数の制御回路は、マイコンを含んで構成された第１制御回路を含み、複数の電源は、第１制御回路の動作電圧である第１動作電圧を生成する第１電源を含む。第１制御回路は、通常モードと省エネモードとを切り替えるモード切替部、および、スイッチ部の導通状態と遮断状態とを切り替えるスイッチ制御部を含む。そして、スイッチ制御部は、通常モードにおいて複数の電源から複数の動作電圧の全てが出力されるようにスイッチ部を導通状態にし、省エネモードにおいて複数の電源のうち第１電源から第１動作電圧のみが出力されるようにスイッチ部を遮断状態にする。この構成によれば、省エネモードにおいて、通常モードに復帰する時に必要な動作電圧（第１動作電圧）以外の電力供給を遮断できるので、溶接作業を行わない待機時において、消費電力を極力抑制することができる。つまり、本開示の電源装置によれば、省電力化できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る溶接システムを示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る溶接システムの制御電源部の詳細な構成例を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態に係るモード切替処理を示す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示すブロック図である。

【図5】第２実施形態に係るモード切替処理を示すフローチャートである。

【図6】変形例に係る制御電源部の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の電源装置および加工システムの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下では、同一あるいは類似の構成要素に、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

【0014】

図１は、第１実施形態に係る溶接システムＳ１の全体構成例を示している。溶接システムＳ１は、溶接電源装置Ａ１および溶接部Ｂ１を備える。溶接システムＳ１は、特許請求の範囲に記載の「加工システム」の一例である。溶接電源装置Ａ１は、特許請求の範囲に記載の「電源装置」の一例である。溶接部Ｂ１は、特許請求の範囲に記載の「加工部」の一例である。図示された溶接システムＳ１は、一例であって、これに限定されない。例えば溶接システムＳ１は、溶接部Ｂ１（溶接トーチ８１）からシールドガスを放出するためのガスタンク、および、溶接部Ｂ１（溶接トーチ８１）を冷却する冷却水を循環させる冷却水循環装置などを備えている場合もある。

【0015】

溶接部Ｂ１は、溶接電源装置Ａ１から溶接電力を供給され、溶接を行うものである。溶接部Ｂ１は、一対のパワーケーブル７１，７２を介して、溶接電力が供給される。溶接部Ｂ１は、溶接トーチ８１およびワイヤ送給装置８２を備える。

【0016】

溶接トーチ８１は、溶接電源装置Ａ１から溶接電力を供給される。溶接トーチ８１は、被加工物Ｗとの間にアークを発生させて溶接を行う。

【0017】

ワイヤ送給装置８２は、溶接トーチ８１にワイヤ電極を送り出すものである。ワイヤ送給装置８２は、送給モータ（図示略）を備える。ワイヤ送給装置８２は、この送給モータを制御して、ワイヤ電極の送り出しを行う。ワイヤ送給装置８２は、動作するための電力（後述の第４動作電圧）が溶接電源装置Ａ１から供給される。ワイヤ送給装置８２は、溶接電源装置Ａ１と通信を行っており、溶接電源装置Ａ１からの制御信号に応じて送給モータを制御する。なお、溶接システムＳ１がティグ溶接などの非消耗電極式の溶接システムである場合は、ワイヤ電極を送給するためのワイヤ送給装置８２は必要ない。

【0018】

溶接電源装置Ａ１は、溶接部Ｂ１（溶接トーチ８１）に溶接電力を供給する。また、溶接電源装置Ａ１は、溶接の開始および停止に合わせてワイヤ電極の送給の開始および停止を行うように、ワイヤ送給装置８２に送給モータの駆動を制御する指示を行う。また、溶接電源装置Ａ１は、溶接条件などに応じてワイヤ電極の送給速度を調整するために、送給モータの回転速度を制御する指示を行う。図１に示すように、溶接電源装置Ａ１は、溶接電源部１、制御電源部２、制御部３、複数の電力伝送線４、スイッチ部５、表示部６１、操作部６２、冷却部６３、通信部６４およびセンサ６５を備える。

【0019】

溶接電源部１は、電力系統Ｋから入力される三相交流電力を直流の溶接電力に変換し、溶接部Ｂ１に出力する。溶接電源部１は、整流回路１１、インバータ回路１２、トランス１３および整流回路１４を備える。

【0020】

整流回路１１は、電力系統Ｋから入力される交流電力を直流電力に変換（整流）する。インバータ回路１２は、例えば単相フルブリッジ型のＰＷＭ制御インバータであり、複数のスイッチング素子を備える。インバータ回路１２は、制御部３から入力される駆動信号によって各スイッチング素子をスイッチングさせることで、整流回路１１から入力される直流電力を高周波電力に変換して出力する。インバータ回路１２は、直流電力を高周波電力に変換するものであればよく、例えばハーフブリッジ型であってもよいし、その他の構成のインバータ回路であってもよい。トランス１３は、インバータ回路１２が出力する高周波電圧を変圧して、整流回路１４に出力する。トランス１３は、一次巻線および二次巻線を備える。一次巻線の各端子は、インバータ回路１２の各出力端子にそれぞれ接続される。二次巻線の各端子は、整流回路１４の各入力端子にそれぞれ接続される。インバータ回路１２の出力電圧は、一次巻線と二次巻線の巻き数比に応じて変圧されて、整流回路１４に入力される。二次巻線は一次巻線に対して絶縁されているので、溶接部Ｂ１と電力系統Ｋの混触を防止し、作業者を感電の危険性から守る。整流回路１４は、トランス１３から入力される高周波電力を直流電力に変換して出力する。整流回路１４から出力される直流電力が、先述の溶接電力に相当する。

【0021】

制御電源部２は、電力系統Ｋから入力される交流電力を用いて、溶接システムＳ１（溶接電源装置Ａ１および溶接部Ｂ１）の制御に必要な制御電力を生成する。本実施形態では、制御電源部２は、制御電力として、デジタル制御回路用の電源である第１動作電圧と、制御用リレー（図示しない）の電源である第２動作電圧と、アナログ制御回路用の電源である第３動作電圧と、ワイヤ送給装置８２の電源である第４動作電圧とを生成する。第１ないし第４動作電圧の各電圧値は、互いに異なる。例えば、第１動作電圧は、５Ｖであり、第２動作電圧は、２４Ｖであり、第３動作電圧は、±１５Ｖであり、第４動作電圧は、４８Ｖである。なお、制御電力は、少なくとも２つの動作電圧（例えば第１動作電圧および第２動作電圧）を含んでいればよく、例示された４つの動作電圧よりも少なくてもよいし、例示された４つの動作電圧よりも多くてもよい。制御電源部２は、生成した複数の動作電圧を、複数の電力伝送線４を介して、制御部３に出力する。図２は、制御電源部２の詳細な構成例を示している。図２に示すように、制御電源部２は、トランス２０、第１電源２１、第２電源２２、第３電源２３および第４電源２４を含む。

【0022】

トランス２０は、電力系統Ｋから入力される交流電圧を変圧する。トランス２０は、一次巻線２０１および２つの二次巻線２０２を含む。一次巻線２０１の各端子は、電力系統Ｋに接続される。一方の二次巻線２０２の各端子は、第２電源２２の各入力端子にそれぞれ接続される。他方の二次巻線２０２の各端子は、第４電源２４の各入力端子にそれぞれ接続される。電力系統Ｋから入力される交流電圧は、一次巻線２０１と各二次巻線２０２との巻き数比に応じて変圧される。

【0023】

第２電源２２は、二次巻線２０２から入力される交流電圧を用いて、第２動作電圧（例えば２４Ｖ）を生成する。第１電源２１は、第２電源２２が生成した第２動作電圧を用いて第１動作電圧（例えば５Ｖ）を生成する。第３電源２３は、第２電源２２が生成した第２動作電圧を用いて第３動作電圧（例えば±１５Ｖ）を生成する。第４電源２４は、二次巻線２０２から入力される交流電圧を用いて、第４動作電圧（例えば４８Ｖ）を生成する。

【0024】

複数の電力伝送線４は、制御電源部２が生成した複数の動作電圧をそれぞれ個別に伝送する。本実施形態では、複数の電力伝送線４は、第１電力線４１、第２電力線４２、第３電力線４３および第４電力線４４を含む。第１電力線４１は、第１電源２１に接続され、第１動作電圧を伝送する。第２電力線４２は、第２電源２２に接続され、第２動作電圧を伝送する。第３電力線４３は、第３電源２３に接続され、第３動作電圧を伝送する。第４電力線４４は、第４電源２４に接続され、第４動作電圧を伝送する。

【0025】

スイッチ部５は、複数の電力伝送線４のうちの第１電力線４１以外の電力伝送線４（本実施形態では、第２ないし第４電力線４２～４４）に配置される。図示された例では、スイッチ部５は、複数のスイッチ５１～５３を含む。複数のスイッチ５１～５３はそれぞれ、例えば半導体スイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）あるいはリレーである。スイッチ５１は、第２電力線４２に配置され、スイッチ５２は、第３電力線４３に配置され、スイッチ５３は、第４電力線４４に配置される。各スイッチ５１～５３のオンとオフとは、制御部３（後述のスイッチ制御部３１２）から入力される開閉信号により切り替わる。スイッチ部５は、各スイッチ５１～５３がオンである時に導通状態となり、各スイッチ５１～５３がオフである時に遮断状態となる。スイッチ部５が遮断状態である時（各スイッチ５１～５３がオフである時）、第２ないし第４電力線４２～４４の各伝送経路が遮断され、制御電源部２から第２ないし第４動作電圧の各供給が停止される。なお、図１および図２では、スイッチ部５の各スイッチ５１～５３は、オフである状態を示している。

【0026】

表示部６１は、各種表示を行う。表示部６１は、例えば液晶ディスプレイ、７セグメントディスプレイおよび表示灯などのいずれか１つ以上を含む。表示部６１は、制御部３からの指令に応じた表示を行う。

【0027】

操作部６２は、作業者によって操作されるものである。操作部６２は、例えば機械式スイッチ（プッシュスイッチ、トグルスイッチおよびロータリエンコーダなど）およびタッチパッドなどのいずれか１つ以上を含む。作業者は、操作部６２の操作により、溶接条件などを設定する。操作部６２への操作は、制御部３により検出される。例えば、表示部６１の少なくとも一部（例えば液晶ディスプレイ）と操作部６２の少なくとも一部（タッチパッド）とで、タッチパネルが構成される。

【0028】

冷却部６３は、溶接電源装置Ａ１を冷却する。冷却部６３は、例えば冷却ファンおよび水冷装置などのいずれか１つ以上を含む。冷却部６３は、制御部３からの指令に応じて、動作する。

【0029】

通信部６４は、溶接電源装置Ａ１のＩ／Ｏ（Input/Output）インタフェースである。通信部６４は、例えば通信モジュールを含んで構成される。通信部６４は、有線通信を行うものであってもよいし、無線通信を行うものであってもよいし、有線通信および無線通信の両方を行うものであってもよい。図１に示す例では、通信部６４は、ワイヤ送給装置８２と通信を行う。

【0030】

センサ６５は、溶接電源装置Ａ１の各部の状態を検出する。センサ６５は、例えば、サーミスタ、熱電対あるいは測温抵抗体などの、温度検出用素子を含む。この温度検出用素子は、溶接電源装置Ａ１の内部温度に応じて、例えば抵抗値が変化する。また、センサ６５は、例えば溶接電力を制御するための電圧検出用素子および電流検出用素子（例えばシャント抵抗）を含む。

【0031】

制御部３は、溶接システムＳ１（溶接電源装置Ａ１および溶接部Ｂ１）における各制御を行う。制御部３は、集積回路（マイクロコントローラを含む）、能動素子（トランジスタ、ダイオード、リレーを含む）、受動素子（抵抗器、キャパシタ、インダクタを含む）などの電子部品により構成される。制御部３には、複数の電力伝送線４を介して、制御電源部２から制御電力（本実施形態では第１ないし第３動作電圧）が入力される。また、制御部３は、通常モードと省エネモードとの切り替えを行う。通常モードは、制御電源部２からの制御電力の供給を制限しないモードである。省エネモードは、制御電源部２からの制御電力の供給を制限するモードである。

【0032】

図１に示すように、制御部３は、複数の制御回路３０を含む。複数の制御回路３０はそれぞれ、先述の電子部品のうちの１つで構成されてもよいし、先述の電子部品のうちの２つ以上で構成されてもよい。また、複数の制御回路３０の２つ以上が、先述の電子部品のうちの１つで構成されてもよい。複数の制御回路３０には、複数の動作電圧のいずれかが入力される。複数の制御回路３０はそれぞれ、入力される動作電圧により動作する。なお、各制御回路３０は、入力される動作電圧から他の動作電圧（例えば１２Ｖ、３．３Ｖ、１．８Ｖなど）を生成する構成を含んでいてもよい。図１に示すように、本実施形態では、複数の制御回路３０は、第１動作電圧により動作する第１制御回路３１、第２動作電圧により動作する第２制御回路３２、および、第３動作電圧により動作する第３制御回路３３を含む。この例と異なり、複数の制御回路３０は、第４動作電圧により動作するものを含んでいてもよい。

【0033】

第１制御回路３１は、第１電源２１から第１動作電圧（例えば５Ｖ）を供給される。第１制御回路３１は、例えばマイコン（マイクロコントローラ）を含んで構成される。第１制御回路３１は、表示部６１および操作部６２の各制御を行う。当該制御には、表示部６１および操作部６２への第１動作電圧の供給制御が含まれる。また、第１制御回路３１は、ワイヤ送給装置８２の送給モータへの制御信号の生成、インバータ回路１２の駆動信号の生成などを行う。例えば、第１制御回路３１は、表示部６１への表示を表示制御回路、操作部６２の操作に応じた指示を行う操作制御回路、送給モータへの制御信号を生成する送給制御回路、および、インバータ回路１２の駆動信号を生成するドライブ回路などを含む。これらの回路は、例えばマイコンのソフトウェアで構成される。

【0034】

第２制御回路３２は、第２電源２２から第２動作電圧（例えば２４Ｖ）を供給される。第２制御回路３２は、冷却部６３および通信部６４の各制御などを行う。当該制御には、冷却部６３および通信部６４への第２動作電圧の供給制御が含まれる。例えば、第２制御回路３２は、冷却部６３のオンオフを行う冷却制御回路、および、通信部６４を介してワイヤ送給装置８２と通信を行う通信制御回路などを含む。なお、ワイヤ送給装置８２の送給モータの制御においては、第１制御回路３１が、送給モータの制御信号を生成し、第２制御回路３２（通信制御回路）が、通信部６４を介してワイヤ送給装置８２に、当該制御信号を送信する。これにより、ワイヤ送給装置８２は、受信する送給モータの制御信号により送給モータを制御する。

【0035】

第３制御回路３３は、第３電源２３から第３動作電圧（例えば±１５Ｖ）を供給される。第３制御回路３３は、例えばアナログ回路を含んで構成される。第３制御回路３３は、例えばセンサ６５の検出制御などを行う。例えば、第３制御回路３３は、センサ６５の温度検出用素子の電気的な変化に応じて、周囲温度を検出する検出制御回路を含む。なお、冷却部６３の制御においては、第３制御回路３３（検出回路）が検出した周囲温度に応じて、第２制御回路３２が、冷却部６３を制御する。

【0036】

第１制御回路３１は、通常モードと省エネモードとのモード切替を行うとともに、設定されるモードに応じてスイッチ部５のオンとオフとの切り替えを行う。図１に示すように、第１制御回路３１は、モード切替部３１１およびスイッチ制御部３１２を含む。モード切替部３１１およびスイッチ制御部３１２は、先述のマイコンのソフトウェアで構成される。

【0037】

モード切替部３１１は、通常モードと省エネモードとのモード切替を行う。溶接電源装置Ａ１では、通常モードと省エネモードとの２つのモードがあり、モード切替部３１１は、通常モードと省エネモードとのいずれかのモードを設定する。よって、省エネモードを設定することは、通常モードから省エネモードに切り替えることに相当し、通常モードを設定することは、省エネモードから通常モードに切り替えることに相当する。モード切替部３１１は、例えば次のような状態を判断して、通常モードあるいは省エネモードを設定する。モード切替部３１１は、溶接部Ｂ１に溶接電力を供給している間（溶接作業中）は、通常モードを設定する。モード切替部３１１は、通常モードにおいて、溶接電力の供給が停止されてから、操作部６２への無操作の状態が一定時間経過すると、省エネモードを設定する。一定時間は、例えば溶接電源装置Ａ１の内部温度が冷却されるまでの時間（所定温度以下となるまでの時間）を目安に設定される。このため、モード切替部３１１は、図示しない計時手段を有する。一定時間は、予め制御部３（モード切替部３１１）に設定される。なお、モード切替部３１１は、溶接電力の供給が停止されてから、操作部６２の操作の有無に関わらず、一定時間経過した際に、省エネモードに切り替える構成であってもよい。モード切替部３１１は、省エネモードにおいて、操作部６２に何らかの操作がされると、省エネモードから通常モードに切り替える。操作部６２への何らかの操作は、通常モードへの復帰を指示する専用ボタンの操作であってもよいし、他の機能が割り当てられたボタンの操作であってもよい。なお、通常モードと省エネモードとの各設定条件は、上記した例に限定されない。例えば、モード切替部３１１は、省エネモードに切り替わってから、所定時間経過すると、通常モードに切り替えてもよい。この場合、通常モードにおいて、上記のように、無操作の状態が一定時間経過すると、再度省エネモードが設定される。

【0038】

スイッチ制御部３１２は、設定されるモード（通常モードであるか省エネモードであるか）に応じて、スイッチ部５の導通状態と遮断状態とを切り替える。スイッチ制御部３１２は、通常モードである時、スイッチ部５を導通状態にし、省エネモードである時、スイッチ部５を遮断状態にする。本実施形態では、スイッチ制御部３１２は、スイッチ部５の各スイッチ５１～５３に共通の開閉信号を入力する。このため、スイッチ部５は、複数のスイッチ５１～５３のすべてがオンとなる場合（通常モードの時）と、複数のスイッチ５１～５３のすべてがオフとなる場合（省エネモードの時）とで切り替わる。

【0039】

次に、溶接電源装置Ａ１における通常モードと省エネモードとのモード切替処理の一例を、図３を参照して説明する。図３に示すモード切替処理は、溶接電源装置Ａ１の主電源がオンである間、繰り返し行われる。図３の開始時点では、溶接電源装置Ａ１には、通常モードが設定されているものとする。

【0040】

まず、モード切替部３１１は、前回の操作から一定時間経過したか否かを判定する（Ｓ１０１）。前回の操作は、例えば溶接トーチ８１のトーチスイッチの操作、ワイヤ送給装置８２（または溶接トーチ８１）のインチングスイッチの操作、あるいは、操作部６２の操作などのいずれであってもよい。モード切替部３１１は、ステップＳ１０１の判定を行うために、図示しない計時手段によりカウントを行う。この計時手段は、前回の操作に応じた制御が終了してからカウントしてもよいし、前回の操作が入力されてからカウントしてもよい。

【0041】

モード切替部３１１は、ステップＳ１０１の判定において、一定時間経過していないと判定した場合には（Ｓ１０１：ＮＯ）、一定時間経過するまで、ステップＳ１０１の判定を繰り返す。一方、一定時間経過したと判定した場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、省エネモードを設定し、通常モードから省エネモードに切り替える（Ｓ１０２）。そして、スイッチ制御部３１２は、各スイッチ５１～５３をオンからオフにして、スイッチ部５を導通状態から遮断状態に切り替える（Ｓ１０３）。これにより、制御電源部２から、第１動作電圧以外の動作電圧（第２ないし第４動作電圧）の出力が停止される。なお、省エネモード中は、消費電力の低下のため、第１制御回路３１は、表示部６１への電力供給を停止する。

【0042】

次いで、モード切替部３１１は、操作部６２に何らかの操作がされたか否かを判定する（Ｓ１０４）。操作部６２に何らかの操作がされると、この操作部６２への操作が第１制御回路３１によって検出されるので、モード切替部３１１は、操作部６２に何らかの操作がされたか否かを判定することができる。なお、第１制御回路３１は、省エネモード中に初めにされる操作について、当該操作に応じた制御を行ってもよいし、行わなくてもよい。

【0043】

モード切替部３１１は、ステップＳ１０４の判定において、操作されていないと判定した場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、省エネモードの状態を継続し、操作部６２に何らかの操作がされるまで、ステップＳ１０４の判定を繰り返す。一方、操作されたと判定した場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、通常モードを設定して、省エネモードから通常モードに切り替える（Ｓ１０５）。そして、省エネモードから通常モードの切り替えに伴い、スイッチ制御部３１２は、各スイッチ５１～５３をオフからオンにして、スイッチ部５を遮断状態から導通状態に切り替える（Ｓ１０６）。これにより、制御電源部２から、複数の動作電圧の全て（第１ないし第４動作電圧の全て）の出力が再開される。そして、ステップＳ１０１の処理（判定）に戻る。

【0044】

上記溶接電源装置Ａ１では、制御電源部２は、溶接電源装置Ａ１の制御に必要な複数の動作電圧を生成する。そして、省エネモードにおいて、スイッチ部５が遮断状態となることで、複数の動作電圧のうちの第１動作電圧のみが出力される。本実施形態では、スイッチ部５を、複数の電力伝送線４のうち、第１電力線４１以外の電力伝送線４（第２ないし第４電力線４２～４４）に配置し、第１電力線４１には配置しないことで、スイッチ部５が遮断状態のときに、第１動作電圧のみが出力されるように構成される。この構成では、省エネモードにおいて、第１制御回路３１の動作に必要な動作電圧（第１動作電圧）のみが、制御電源部２から出力され、その他の動作電圧（第２ないし第４動作電圧）は、制御電源部２から出力されない。したがって、溶接電源装置Ａ１では、省エネモードである時、通常モードに復帰するために必要な動作電圧（第１動作電圧）以外の電力供給が遮断される。これにより、溶接電源装置Ａ１は、省エネモードにおいて、特定の機能（例えば冷却あるいは通信）のみを停止する場合よりも、消費電力を抑制できる。つまり、溶接電源装置Ａ１は、溶接作業を行わない待機時において、省電力化できる。

【0045】

上記溶接電源装置Ａ１では、スイッチ部５は、第２ないし第４動作電圧の出力線（第２ないし第４電力線４２～４４）に配置される。また、第１制御回路３１は、マイコンを含んで構成される。この構成によれば、スイッチ部５の設置と第１制御回路３１のソフトウェア変更（モード切替部３１１およびスイッチ制御部３１２の追加）によって、省エネモードによる省電力化を実現できる。しがたって、溶接電源装置Ａ１では、少ない仕様変更で、溶接作業を行わない待機時において、省電力化できる。

【0046】

上記溶接電源装置Ａ１では、操作部６２にされた操作は、第１制御回路３１によって検出される。この構成によれば、省エネモードであっても、操作部６２の操作を検出できる。これにより、溶接電源装置Ａ１は、操作者の操作によって、省エネモードから通常モードに復帰させることができる。

【0047】

図４は、第２実施形態に係る溶接システムＳ２を示している。溶接システムＳ２は、溶接システムＳ１と比較して、次の点で異なる。第１に、溶接システムＳ２は、溶接電源装置Ａ１の代わりに、溶接電源装置Ａ２を備える。第２に、溶接システムＳ２は、外部装置Ｃ１、信号線６８およびリレー６９をさらに備える。

【0048】

信号線６８は、外部装置Ｃ１と第１制御回路３１との間に接続される。リレー６９は、信号線６８に接続されており、外部装置Ｃ１と第１制御回路３１との間に配置される。信号線６８は、リレー６９と外部装置Ｃ１とを接続する接続線６８１、および、リレー６９と第１制御回路３１とを接続する接続線６８２を含む。リレー６９は、図示しない接点を有し、当該接点は、接続線６８２に接続される。リレー６９は、外部装置Ｃ１から接続線６８１に信号（後述の操作信号）が入力されると、先述の接点がオンとなり、接続線６８２に電流が流れ、第１制御回路３１に信号（後述の復帰信号）を出力する。図示された例では、リレー６９は、溶接電源装置Ａ２の内部に設けられるが、溶接電源装置Ａ２の外部に設けられてもよい。なお、溶接システムＳ２は、リレー６９の代わりに、フォトカプラ、フォトトランジスタあるいは絶縁アンプを備えていてもよい。

【0049】

図４に示すように、溶接電源装置Ａ２は、溶接電源装置Ａ１と比較して、通信部６４がさらに外部装置Ｃ１（後述のロボット制御装置９２）と通信を行う点で異なる。

【0050】

外部装置Ｃ１は、例えば溶接ロボットシステムである。この例とは異なり、外部装置Ｃ１は、例えばサブマージアーク溶接を行うための自動機であってもよい。図４に示すように、外部装置Ｃ１は、溶接ロボット９１、ロボット制御装置９２および操作装置９３を備える。溶接ロボット９１は、特許請求の範囲に記載の「加工用ロボット」に相当する。外部装置Ｃ１の各部が動作するための電力は、溶接電源装置Ａ１と異なる電源から得られる。

【0051】

溶接ロボット９１は、溶接作業のために溶接トーチ８１を自動的に移動させる。溶接ロボット９１は、例えばフロア等にベース部材が固定され、ベース部材に複数のアームが順に軸を介して連結されている。溶接トーチ８１は、複数のアームのうちの最も先端側のアームに取り付けられている。ベース部材および各アームに設けられた各サーボモータが、ロボット制御装置９２からの駆動信号に応じてそれぞれ回転することで、溶接ロボット９１は、溶接トーチ８１を移動させる。

【0052】

ロボット制御装置９２は、溶接ロボット９１を制御する。ロボット制御装置９２は、予め教示されて記憶した位置情報に基づいて、溶接ロボット９１に駆動信号を出力し、ロボット制御装置９２の各サーボモータを回転駆動させる。これにより、ロボット制御装置９２は、溶接トーチ８１を移動させる。また、ロボット制御装置９２は、溶接電源装置Ａ１も制御する。図４に示すように、ロボット制御装置９２は、制御部９２１および通信部９２２を含む。

【0053】

制御部９２１は、ロボット制御装置９２の制御を行う。制御部９２１は、例えばマイクロコントローラなどによって実現される。制御部９２１は、図示しない記憶部に記憶された動作情報に基づいて、溶接ロボット９１を制御する。動作情報は、例えば操作装置９３により入力される。

【0054】

通信部９２２は、溶接電源装置Ａ１（通信部６４）と通信を行う。通信部９２２と溶接電源装置Ａ１（通信部６４）との通信方法は、有線通信であっても無線通信であってもよい。通信部９２２は、制御部９２１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Ａ１（通信部６４）に送信する。また、通信部９２２は、溶接電源装置Ａ１（通信部６４）から受信した通信信号を復調して、制御部９２１に出力する。

【0055】

操作装置９３は、ロボット制御装置９２に接続されている。操作装置９３とロボット制御装置９２とは、無線接続されていてもよいし、有線接続されていてもよい。操作装置９３は、ロボット制御装置９２を操作するためのものであり、溶接ロボット９１の動作を教示するために用いられる。なお、操作装置９３は、溶接ロボット９１の動作を教示するだけでなく、溶接条件を教示してもよい。例えば、操作装置９３はティーチングペンダントである。操作装置９３は、例えば表示部および操作部を備える。表示部は、各種表示を行うものであり、例えば液晶ディスプレイ、７セグメントディスプレイおよび表示灯などのいずれか１つ以上を含む。操作部は、作業者によって操作されるものであり、例えばタッチパッドおよび操作ボタンのいずれか１つ以上を含む。操作部は、表示部に表示されたメニュー画面を選択したり、溶接作業を開始させたり、数値を入力するために用いられる。操作装置９３の操作情報は、ロボット制御装置９２に伝送される。

【0056】

本実施形態では、ロボット制御装置９２は、操作装置９３から操作情報を伝送されると、接続線６８１を介して、リレー６９に操作信号を出力する。リレー６９に操作信号が入力されると、リレー６９の接点がオンとなり、復帰信号が、リレー６９から、接続線６８２を介して、第１制御回路３１に出力される。つまり、外部装置Ｃ１は、操作装置９３の操作に応じて、信号線６８およびリレー６９を介して、第１制御回路３１に復帰信号を出力する。これにより、第１制御回路３１は、外部装置Ｃ１の操作を検出して、省エネモードから通常モードに切り替える。

【0057】

溶接電源装置Ａ２の制御部３においては、先述の通り、第１制御回路３１は、通信部６４を介しては、外部装置Ｃ１（通信部９２２）と通信する。例えば、第１制御回路３１は、通信部６４を介して、ロボット制御装置９２から溶接ロボット９１の動作状況を受信する。そして、第１制御回路３１は、受信する溶接ロボット９１の動作状況に応じて、溶接電力の供給を行い、且つ、溶接ワイヤの送給を制御する。このように通信部６４が外部装置Ｃ１と通信を行う構成では、省エネモードが設定されている間、外部装置Ｃ１と溶接電源装置Ａ２との通信は、遮断される。これは、省エネモードにおいて、スイッチ部５（スイッチ５２）がオフとなり、通信部６４への第２動作電圧の供給が遮断されるからである。

【0058】

次に、溶接電源装置Ａ２における通常モードと省エネモードとのモード切替処理の一例を、図５を参照して説明する。図５に示すモード切替処理は、溶接電源装置Ａ２の主電源がオンである間、繰り返し行われる。図５の開始時点では、溶接電源装置Ａ２には、通常モードが設定されているものとする。なお、図５において、図３に示す各処理と同一あるいは類似の処理には、同じ符号を付す。

【0059】

まず、溶接電源装置Ａ２のモード切替部３１１は、溶接電源装置Ａ１のモード切替部３１１と同様に、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の各処理を行う。なお、溶接システムＳ２のステップＳ１０１においては、前回の操作として、操作装置９３の操作をさらに含む。通常モードにおいて、操作装置９３が操作されると、操作装置９３からロボット制御装置９２に操作情報が伝送され、当該操作情報に応じて、ロボット制御装置９２から溶接電源装置Ａ２（通信部６４）に操作指示信号が送信される。よって、溶接電源装置Ａ２は、受信する操作指示信号により、操作装置９３の操作に応じた制御を行う。

【0060】

次いで、溶接電源装置Ａ２のモード切替部３１１は、溶接電源装置Ａ１のモード切替部３１１と同様に、ステップＳ１０４の判定（操作部６２に何らかの操作がされたか否かの判定）を行う。モード切替部３１１は、ステップＳ１０４の判定において、操作されたと判定した場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、溶接電源装置Ａ１のモード切替部３１１と同様に、ステップＳ１０５、Ｓ１０６の各処理（省エネモードから通常モードへの切り替えおよびスイッチ部５のオフからオンへの切り替え）を行う。一方、操作されていないと判定した場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、モード切替部３１１は、続いて、復帰信号が入力されたか否かを判定する（Ｓ２０１）。復帰信号は、操作装置９３の操作が行われて、リレー６９の接点がオンとなることで、モード切替部３１１に入力される。つまり、外部装置Ｃ１の操作装置９３の操作が行われた場合に、モード切替部３１１に復帰信号が入力される。

【0061】

モード切替部３１１は、ステップＳ２０１の判定において、復帰信号が入力されていないと判定した場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、省エネモードの状態を継続して、ステップＳ１０４の判定に戻る。一方、復帰信号が入力されたと判定した場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、溶接電源装置Ａ１のモード切替部３１１と同様に、ステップＳ１０５、Ｓ１０６の各処理（省エネモードから通常モードへの切り替えおよびスイッチ部５の遮断状態から導通状態への切り替え）を行う。よって、溶接電源装置Ａ２においては、モード切替部３１１は、操作部６２に何らかの操作がされるか、操作装置９３に何らかの操作がされるまで、省エネモードを継続する。

【0062】

上記溶接電源装置Ａ２では、溶接電源装置Ａ１と同様に、制御電源部２は、溶接電源装置Ａ１の制御に必要な複数の動作電圧を生成する。そして、省エネモードにおいて、スイッチ部５が遮断状態となることで、複数の動作電圧のうちの第１動作電圧のみが出力される。したがって、溶接電源装置Ａ２では、溶接電源装置Ａ１と同様に、省エネモードである時、通常モードに復帰するために必要な動作電圧（第１動作電圧）以外の電力供給が遮断される。つまり、溶接電源装置Ａ２は、溶接作業を行わない待機時において、省電力化できる。

【0063】

上記溶接システムＳ２は、信号線６８およびリレー６９を備える。リレー６９は、外部装置Ｃ１と第１制御回路３１との間に接続される。リレー６９は、外部装置Ｃ１（操作装置９３）での操作に応じて操作信号が入力され、入力される操作信号に応じて復帰信号を出力する。そして、第１制御回路３１のモード切替部３１１は、復帰信号が入力されると、省エネモードから通常モードに切り替える。溶接電源装置Ａ２では、省エネモードにおいて、待機時の消費電力抑制のために、第２動作電圧の供給を停止する。この構成では、省エネモードが設定されている間、通信部６４への電力供給が停止するため、制御部３は、外部装置Ｃ１（操作装置９３）が操作されたか否かを判定することができない。そこで、溶接システムＳ２では、先述の信号線６８およびリレー６９を用いて、制御部３（第１制御回路３１）が、外部装置Ｃ１（操作装置９３）の操作の有無を検出できるようにした。したがって、溶接電源装置Ａ２は、通信部６４を介して外部装置Ｃ１と通信できない状態であっても、外部装置Ｃ１での操作によって、省エネモードから通常モードに復帰させることができる。これにより、溶接電源装置Ａ２が外部装置Ｃ１から離れた場所に配置されている場合において、溶接電源装置Ａ２の操作部６２まで移動して操作する必要がない。

【0064】

第２実施形態では、信号線６８にリレー６９を接続した例を示したが、当該リレー６９がなくてもよい。リレー６９がない構成では、例えば、信号線６８を、第１制御回路３１（マイコン）の入力ポートに接続し、当該入力ポートに、外部装置Ｃ１から信号線６８を介して復帰信号が入力されるようにすればよい。この例においても、外部装置Ｃ１での操作により、省エネモードから通常モードに復帰させることができる。

【0065】

第１および第２実施形態では、モード切替部３１１は、通常モードにおいて無操作時間が一定時間継続した場合に、省エネモードに切り替わる例を示したが、省エネモードへの移行条件は、これに限定されない。例えば、モード切替部３１１は、溶接作業後に、溶接電源装置Ａ１の内部温度が閾値以下となった時に、通常モードから省エネモードに切り替えてもよい。溶接電源装置Ａ１の内部温度は、先述の通り、温度検出用素子が接続された第３制御回路３３によって検出される。

【0066】

第１および第２実施形態において、制御電源部２の構成は、図２に示す例に限定されず、例えば、図６に示す各構成であってもよい。図６（ａ）に示す例では、トランス２０は、第１ないし第４電源２１～２４に対して、それぞれ個別に二次巻線２０２を含んでいる。そして、第１ないし第４電源２１～２４はそれぞれ、対応する二次巻線２０２から入力される交流電圧を用いて、第１ないし第４動作電圧をそれぞれ生成する。図６（ｂ）に示す例では、スイッチ部５の複数のスイッチ５１～５３は、第２ないし第４電源２２～２４の入力側にそれぞれ配置されている。図６（ｂ）に示す例では、スイッチ部５が遮断状態の時（スイッチ５１～５３がオフの時）、第２ないし第４電源２２～２４の待機電力も抑制できる。つまり、図６（ｂ）に示す構成を採用することで、溶接作業を行わない待機時において、さらに、消費電力を抑制することができる。

【0067】

第１および第２実施形態においては、本開示の電源装置をアークなどの熱を利用して溶接を行う溶接システムに用いた例を示したが、この例とは異なり、トーチの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システムなどにも用いることができる。また、本開示の電源装置は、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加工を行う加工システムにも用いることができる。

【0068】

本開示に係る電源装置および加工システムは、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の電源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】

【0069】

Ａ１，Ａ２：溶接電源装置（電源装置）、Ｂ１：溶接部（加工部）、Ｃ１：外部装置、Ｓ１，Ｓ２：溶接システム（加工システム）、１：溶接電源部、１１：整流回路、１２：インバータ回路、１３：トランス、１４：整流回路、２：制御電源部、２０：トランス、２０１：一次巻線、２０２：二次巻線、２１：第１電源、２２：第２電源、２３：第３電源、２４：第４電源、３：制御部、３０：制御回路、３１：第１制御回路、３１１：モード切替部、３１２：スイッチ制御部、３２：第２制御回路（通信制御回路）、３３：第３制御回路（検出制御回路）、４：電力伝送線、４１：第１電力線、４２：第２電力線、４３：第３電力線、４４：第４電力線、５：スイッチ部、５１～５３：スイッチ、６１：表示部、６２：操作部、６３：冷却部、６４：通信部、６５：センサ（温度検出用素子）、６８：信号線、６８１，６８２：接続線、６９：リレー、７１，７２：パワーケーブル、８１：溶接トーチ、８２：ワイヤ送給装置、９１：溶接ロボット（加工用ロボット）、９２：ロボット制御装置、９２１：制御部、９２２：通信部、９３：操作装置、Ｋ：電力系統、Ｗ：被加工物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】