(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチと、
前記溶接トーチを把持する把持部と、前記溶接トーチの先端部を駆動させるための駆動装置とを有する駆動体と、
被溶接部材に接続された接地線と対を成す溶接電力線を介して前記溶接トーチにアーク放電発生用の溶接電力を供給する溶接電源と、
前記溶接トーチの先端部に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、
前記駆動体に動力線を介して駆動電力を供給するとともに、前記動力線を介して前記駆動体との間で制御信号を送受信することにより、前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記ワイヤ送給装置と前記溶接トーチとを接続し、前記溶接ワイヤを収容するコンジット・ケーブルと、を備え、
前記コンジット・ケーブルは、前記動力線と前記溶接電力線とを相互に絶縁を保ちながら収容するように構成されている、ことを特徴とする溶接システム。
【請求項２】
前記動力線は、前記制御装置から前記ワイヤ送給装置を経由して前記コンジット・ケーブル内を延伸するリード線を、前記溶接トーチの近傍で前記駆動体側にさらに分岐させた線であり、
前記リード線のうち、前記ワイヤ送給装置から前記溶接トーチに至る区間は、前記溶接電力線との間で相互に絶縁を保ちながら前記コンジット・ケーブル内に収容されている、
ことを特徴とする、請求項１記載の溶接システム。
【請求項３】
前記動力線は、前記溶接電源から前記ワイヤ送給装置を経由して前記溶接トーチまでを接続するリード線を、前記溶接電源の近傍で前記制御装置の側に分岐させ、前記溶接トーチの近傍で前記駆動体側にさらに分岐させた線であり、
前記リード線のうち、前記ワイヤ送給装置から前記溶接トーチに至る区間は、前記溶接電力線との間で相互に絶縁を保ちながら前記コンジット・ケーブル内に収容されている、
ことを特徴とする、請求項１記載の溶接システム。
【請求項４】
前記コンジット・ケーブルの断面構造は、
前記溶接ワイヤが配置される断面中央部と、
前記溶接ワイヤの周囲を取り囲む導体層が配置される断面外周部と、を含み、前記コンジット・ケーブル内では、
前記溶接電力線は、前記導体層から構成され、
前記動力線は、前記導体層との間で絶縁状態を保ったまま前記導体層内に埋設される、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記駆動電力と前記制御信号とをＰＬＣ通信技術により前記動力線を介して重畳的に伝送するように構成されている、
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項６】
前記溶接電力を供給するために前記溶接電力線上に流される電流の電流波形は、基底電流が流れる基底電流期間と、前記基底電流よりも大きなピーク電流が流れるピーク電流期間と、を含み、
前記制御装置は、前記基底電流期間にのみ、前記駆動体との間での前記制御信号の送受信を行うように構成されること、
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項７】
前記制御信号は、
前記駆動装置における現在の状態の検出結果を、前記駆動体から前記制御装置に送信するために使用される状態フィードバック信号と、
少なくとも前記状態フィードバック信号に基づいて前記制御装置が演算した所望の駆動方向と所望の目標制御量を含み、前記制御装置から前記制御部に送信される制御指令信号と、
を含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項８】
前記駆動体の前記駆動装置は、
前記制御装置との間で前記制御信号を送受信するＰＬＣ通信部と、
前記溶接トーチの先端部を駆動させるためのモータと、
前記モータに対応して設けられ、前記モータに対して所望の目標制御量に応じた駆動信号を出力すると共に、前記モータの状態を検出するドライバと、
前記ドライバに接続され、前記制御指令信号から前記所望の目標制御量を抽出し、前記ドライバに前記所望の目標制御量を出力する少なくとも一つの制御部と、
を備え、
状態フィードバック信号は、前記モータについて検出された前記モータの状態を前記ドライバから前記制御部が受信すると、前記モータの状態を前記制御部から前記制御装置に送信するために使用される、
ことを特徴とする請求項７記載の溶接システム。
【請求項９】
前記制御装置は、遠隔操作端末と無線通信を行うための無線通信部をさらに備え、
前記無線通信部は、前記遠隔操作端末から送信されたユーザ操作信号の受信に対して、前記遠隔操作端末に応答確認信号を返信すると共に、前記ユーザ操作信号に含まれるユーザ操作内容を前記駆動体の遠隔制御に反映させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項１０】
前記駆動体の前記駆動装置は、前記遠隔操作端末と無線通信を行うための駆動体側無線通信部をさらに備え、
前記駆動体側無線通信部は、前記遠隔操作端末から送信されたユーザ操作信号の受信に対して、前記遠隔操作端末に応答確認信号を返信するように構成されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の溶接システム。
【請求項１１】
前記無線通信部または前記駆動体側無線通信部を介して前記遠隔操作端末から受信した前記ユーザ操作信号は、前記動力線を介した有線通信により、前記制御装置と前記駆動体の前記駆動装置との間で通信され、
前記制御装置と前記駆動装置のいずれか一方は、
前記無線通信部または前記駆動体側無線通信部を介して前記遠隔操作端末から受信した前記ユーザ操作信号が前記有線通信された前記ユーザ操作信号と一致するか否かを判定し、
一致しないと判定されたならば、前記無線通信部または前記駆動体側無線通信部を介して前記遠隔操作端末に対してユーザによる再操作を要求する信号を無線送信する、
ことを特徴とする請求項１０記載の溶接システム。
【請求項１２】
前記ワイヤ送給装置は、遠隔操作端末と無線通信を行うためのワイヤ送給装置側無線通信部をさらに備え、
前記ワイヤ送給装置側無線通信部は、前記遠隔操作端末との間で送受信される無線信号を、前記動力線を介した有線通信により、前記制御装置に対して中継する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項１３】
前記遠隔操作端末は、２台以上の前記駆動体がそれぞれ備える前記駆動体側無線通信部と無線通信可能に構成され、
前記２台以上の駆動体は、２台以上の制御装置のうちの対応する各々から制御信号と駆動電力をそれぞれ供給され、
前記２台以上の駆動体の各々は、
前記駆動体の遠隔制御のために前記２台以上の制御装置の中の対応する制御装置から制御信号を受信し、
前記ユーザ操作信号に含まれるユーザ操作内容を、前記対応する制御装置から受信した制御信号に対して反映させる、
ようにさらに構成されている、ことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、溶接装置による溶接作業を制御するための制御機構を含み、溶接作業の少なくとも一部を自動化する溶接システムと関係する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接装置は、溶接電源と、ワイヤ送給装置と、手元調整ボックスと、シールドガス・ボンベと、溶接トーチとを含んで構成される。当該溶接装置では、溶接電源からの溶接電力を溶接トーチに供給するために、溶接電源からワイヤ送給装置を経由して溶接トーチに至る溶接電力線が設けられ、溶接対象である母材と溶接電源とは接地線によって接続される。さらに、溶接電源からワイヤ送給動作を制御可能とするために、溶接電源とワイヤ送給装置とはワイヤ送給制御ケーブルによっても接続されている。溶接作業者が手に持って操作するリモコンは、溶接電源またはワイヤ送給装置とリモコン・ケーブルによって接続され、設定すべき溶接電圧や溶接電流等を溶接パラメータとして溶接電源に送信する。溶接電源は、設定された溶接電圧や溶接電流が溶接トーチにおいて実現されるように電圧、電流を溶接電力線に出力する。
【０００３】
溶接トーチは、溶接を行う作業者が手に持って使用する。溶接トーチのスイッチを溶接作業者が操作することにより溶接電源をオンオフ切替えすることができる。溶接作業者が溶接トーチのスイッチ操作により溶接電源をオンにすると、溶接トーチの先端から突出した溶接ワイヤと母材との間でアークが発生し、溶接ワイヤの先端はアークによって溶けて母材に移行し、溶接金属となる。溶接ワイヤはワイヤ送給装置によって、溶接速度に対応する速度で送給される。
【０００４】
以下の特許文献１および特許文献２は、上記のような溶接システムにおいて、機器間を接続するケーブルを減らすために、ワイヤ送給装置から溶接電源に送信される通信信号を、溶接電力ケーブルに重畳してＰＬＣ通信により送信する技術を開示している。具体的には、特許文献１および特許文献２記載の溶接システムでは、作業者がリモコンを操作して溶接電源に溶接パラメータを設定する際に、リモコンとケーブル接続されたワイヤ送給装置から溶接電源に向けて、溶接パラメータを示す通信信号を溶接電力ケーブルに重畳して送信する。これにより、特許文献１および特許文献２に開示された溶接システムでは、ワイヤ送給装置から溶接電源に向けて溶接パラメータを送信するための通信ケーブルを溶接電力ケーブルとは別に設ける必要がなくなり、溶接を行う際の移動や作業が余計なケーブルにより煩わされなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８４１８４号公報
【特許文献２】特開２０１４−０５７２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２記載の溶接システムでは、溶接を行う作業者が溶接トーチを手に持って溶接作業を行う代わりに、溶接作業を自動化する際の問題点を考慮していない。具体的には、溶接作業環境内で溶接トーチを動かす駆動体を設け、外部からの制御信号に従って当該駆動体を制御することによって溶接作業を自動化する機構を利用中の溶接装置に追加する際の問題点を考慮していない。
【０００７】
例えば、作業環境内で溶接トーチを動かす駆動体を設ける場合、当該駆動体を駆動するための駆動電力を供給するための動力線が新たに必要となるが、溶接電力ケーブルが当該動力線を兼ねることは困難である。何故なら、当該駆動体を駆動するための電流や電圧が溶接アーク発生のための電流や電圧と大きく異なる場合、当該駆動体と溶接トーチは同一の電源を使用することができないからである。さらに、当該駆動体と溶接トーチが同じ溶接電力ケーブルを介して同じ電源に接続される場合、以下の問題も生じる。すなわち、当該駆動体と溶接トーチとの間でインピーダンス特性が異なるならば、電源から供給される電圧と電流を当該駆動体と溶接トーチのそれぞれの内部回路において適正なレベルに維持したままインピーダンス整合をとることも困難である。
【０００８】
また、特許文献１および特許文献２記載の溶接システムでは、リモコンとケーブル接続されたワイヤ送給装置から溶接電源に向けて、通信信号をＰＬＣ通信技術により送信する際に、通信信号を溶接電力ケーブルに重畳して伝送する。さらに、特許文献１および特許文献２記載の溶接システムは、通信信号を溶接電力ケーブルに重畳して伝送する際に、グランド電圧をワイヤ送給装置と溶接電源の間で共通のアース電位として使用している。ところで、一般的な溶接作業環境では、グランド電圧を共通のアース電位として使用している加工機械や電気設備は数多くある。従って、溶接作業環境内で溶接電力ケーブルとグランド電圧との間の電位差を使用して上述したＰＬＣ通信による通信信号伝送を行おうとすると、以下の問題が生じる。すなわち、グランド電位を共有している他の加工機械や電気設備からの電気ノイズが溶接電力ケーブル上で伝送中の通信信号に電気的に干渉し、通信品質を不安定化させるので、当該通信信号を受信側で正しく受信できなくなってしまう恐れを生じる。従って、制御装置と駆動体との間における制御信号の通信品質を安定化するために、ＰＬＣ通信により制御装置と駆動体との間で制御信号を通信するための配線は、グランド電圧を使用せず、溶接電力ケーブルとは別に設けた配線とする必要がある。
【０００９】
以上より、溶接作業環境内で溶接トーチを動かすために設けられる駆動体は、溶接システム内において溶接ロボットや溶接作業自動化機械として実現することが可能であると考えられる。その場合、上述した駆動体に供給すべき電圧レベルや電流レベルに合わせた専用の電源を溶接電源とは別に設け、当該専用の電源から当該駆動体に駆動電力を供給するケーブルも溶接電力ケーブルとは別に設けることが必要となる。また、上記の理由により、駆動体を外部から制御するための制御信号を当該駆動体に送信するためにも、溶接電力ケーブルとは別のケーブルを使用すべきである。従って、上記専用の電源と当該駆動体を接続する操作ケーブルを設け、当該操作ケーブルを介して、当該駆動体を外部から制御する制御信号を、当該駆動体を駆動する駆動電力に重畳させて伝送するような接続形態が想定され得る。
【００１０】
しかしながら、溶接作業を行いたい場所に当該駆動体を搬入し、設置する際、当該駆動体に接続すべき操作ケーブルを捌くのに時間がかかり、作業性を悪化させる。また、狭隘な場所に当該駆動体を搬入し、設置する際、操作ケーブルが邪魔になる場合もある。また、操作ケーブルを介して当該駆動体と接続すべき電源や制御装置が当該駆動体から遠く離れていると、操作ケーブルもその分だけ長くなるだけでなくケーブル重量も重くなる。従って、その場合には、操作ケーブルの搬入や搬出の作業も重筋作業となる。また、当該駆動体が溶接作業中に走行しながら複数の異なる溶接場所に移動するタイプである場合、当該駆動体は重い操作ケーブルを引きずることになり、当該駆動体に負荷がかかり、当該駆動体の動作を妨げる。また、操作ケーブルが引きずられることにより、操作ケーブル表面を覆う被覆材が損傷し、操作ケーブルが破損する危険性がある。
【００１１】
そこで、本発明に係る幾つかの実施形態は、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチを動かす駆動体を既存の溶接装置に追加する場合、上記操作ケーブルを追加的に設けることなく、当該駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係る溶接システムは、溶接トーチと、前記溶接トーチを把持する把持部と、前記溶接トーチの先端部を駆動させるための駆動装置とを有する駆動体と、
被溶接部材に接続された接地線と対を成す溶接電力線を介して前記溶接トーチにアーク放電発生用の溶接電力を供給する溶接電源と、
前記溶接トーチの先端部に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、
前記駆動体に動力線を介して駆動電力を供給するとともに、前記動力線を介して前記駆動体との間で制御信号を送受信することにより、前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記ワイヤ送給装置と前記溶接トーチとを接続し、前記溶接ワイヤを収容するコンジット・ケーブルと、を備え、
前記コンジット・ケーブルは、前記動力線と前記溶接電力線とを相互に絶縁を保ちながら収容するように構成されている、ことを特徴とする。
【００１３】
上記（１）の構成では、溶接トーチ、ワイヤ送給装置、コンジット・ケーブルおよび溶接電源を含む溶接装置に対して、制御装置と駆動体を含む溶接作業自動化機構を組み合わせて使用する際に、以下の機器間接続方式を採用している。すなわち、上記（１）の構成では、制御装置と駆動体との間で駆動電力と制御信号を伝送するための動力線を溶接電力線とは別々のケーブルとして引き回すのではなく、動力線と溶接電力線の両者をコンジット・ケーブル内に収容して一本のケーブルとして束ねている。それにより、ワイヤ送給装置と溶接トーチとを接続するコンジット・ケーブルの延伸区間内では、コンジット・ケーブルとは別に追加の操作ケーブルを設ける必要なしに、溶接トーチに溶接電力を供給しながら、制御装置と駆動体との間で駆動電力と制御信号を伝送することが可能となる。
【００１４】
特に、上記（１）の構成において、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチを動かす溶接作業自動化機構を既存の溶接装置に追加する場合であれば、以下の技術的利点が得られる。すなわち、上記（１）の構成によれば、コンジット・ケーブルの延伸区間内では、コンジット・ケーブル以外の追加の操作ケーブルを設けることなく、駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。
【００１５】
（２）例示的な一実施形態では、上記（１）の構成において、前記動力線は、前記溶接電源から前記ワイヤ送給装置を経由して前記溶接トーチまでを接続するリード線を、前記溶接電源の近傍で前記制御装置の側に分岐させ、前記溶接トーチの近傍で前記駆動体側にさらに分岐させた線であり、
前記リード線のうち、前記ワイヤ送給装置から前記溶接トーチに至る区間は、前記溶接電力線との間で相互に絶縁を保ちながら前記コンジット・ケーブル内に収容されている、
ことを特徴とする。
【００１６】
上記（２）の構成によれば、上記リード線を介して、駆動体に駆動電力を供給するとともに、制御装置と駆動体との間で制御信号を送受信させることが出来る。
また、特に、制御装置と駆動体を含む溶接作業自動化機構を設けない溶接装置においては、溶接トーチ側において溶接電源のオンオフ切り替え操作を電気的に行うために、溶接電源から溶接トーチに電力を供給するリード線を設けている。つまり、溶接トーチ、ワイヤ送給装置、コンジット・ケーブルおよび溶接電源を含む溶接装置には、上述したリード線が既設の電力線として設けられており、当該溶接装置を制御装置および駆動体と組み合わせずに使用する場合においても当該リード線を設けておく必要がある。
【００１７】
そこで、上記（２）の構成では、制御装置と駆動体との間で駆動電力と制御信号を伝送するための動力線を構成するために、溶接電源からワイヤ送給装置を経由して溶接トーチまでを接続する上記リード線の一部の区間が動力線を兼ねるようになっている。具体的には、上記（２）の構成では、制御装置と駆動体を接続する動力線を構成するために、溶接電源からワイヤ送給装置を経由して溶接トーチまでを接続する上記リード線を、溶接電源の近傍で制御装置の側に分岐させ、溶接トーチの近傍で駆動体側にさらに分岐させた線を構成している。従って、上記（２）の構成において、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチを動かす溶接作業自動化機構を既存の溶接装置に追加する場合であれば、以下の技術的利点が得られる。つまり、溶接装置に対して、制御装置と駆動体を含む溶接作業自動化機構を組み合わせて使用する際、制御装置と駆動体との間で駆動電力と制御信号を伝送するための動力線の大部分を、上記溶接装置において既設されていた上記リード線と一本化することが可能となる。
【００１８】
その結果、上記（２）の構成によれば、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチを動かす溶接作業自動化機構を既存の溶接装置に追加する場合、以下の技術的利点が得られる。すなわち、上記（２）の構成によれば、溶接電源からワイヤ送給装置に至る区間内では、既設の電力線である上記リード線とは別に追加のケーブルを設けることなく、駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。従って、上記（２）の構成によれば、コンジット・ケーブルの延伸区間内だけでなく、溶接電源からワイヤ送給装置に至る区間内においても、既設の配線とは別に追加のケーブルを設けることなく、駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。
【００１９】
以上より、上記（２）の構成によれば、制御装置と駆動体との間において既設の配線とは別に追加のケーブルを設けることなく、駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能となることによって、以下の問題が解決される。溶接作業を行いたい場所に駆動体を搬入し、設置する際、コンジット・ケーブルとは別に、駆動体に操作ケーブルをさらに接続しなくてはならず、当該操作ケーブルを捌くのに時間がかかり、作業性を悪化させるという問題点を解決することができる。また、狭隘な場所に当該駆動体を搬入し、設置する際、そのような追加の操作ケーブルが邪魔になるという問題点を解決することができる。また、当該操作ケーブルを介して駆動体と接続すべき電源や装置が駆動体から遠く離れている場合に、操作ケーブルが長く重くなることで当該操作ケーブルの搬入や搬出の作業も重筋作業となるという問題点も解決することができる。また、駆動体が溶接作業中に走行しながら複数の異なる溶接場所に移動するタイプである場合、重い操作ケーブルを引きずることによる負荷が駆動体にかかり、駆動体の動作を妨げるという問題点も解決される。また、駆動体の走行中に当該操作ケーブルが引きずられることにより、当該操作ケーブル表面を覆う被覆材が損傷し、操作ケーブルが破損する危険性があるという問題点も解決される。
【００２０】
（３）例示的な一実施形態では、上記（１）または（２）の構成において、前記コンジット・ケーブルの断面構造は、
前記溶接ワイヤが配置される断面中央部と、
前記溶接ワイヤの周囲を取り囲む導体層が配置される断面外周部と、を含み、前記コンジット・ケーブル内では、
前記溶接電力線は、前記導体層から構成され、
前記動力線は、前記導体層との間で絶縁状態を保ったまま前記導体層内に埋設される、ことを特徴とする。
【００２１】
溶接トーチ、ワイヤ送給装置、コンジット・ケーブルおよび溶接電源を含む溶接装置では、炭酸ガスなどのシールド・ガスが、ガスボンベからガスホースを介してワイヤ送給装置に送られる。そして、当該溶接装置では、ワイヤ送給装置と溶接トーチとを接続しているコンジット・ケーブル内部を通って溶接ワイヤとシールド・ガスが溶接トーチに送給される。その際、ワイヤ送給装置と溶接トーチを接続しているコンジット・ケーブルの内部には、溶接ワイヤとシールド・ガスを送給する通路が設けられる。
【００２２】
溶接トーチのスイッチ操作により溶接電源をオンにすると、溶接トーチの先端から突出した溶接ワイヤと母材との間でアークが発生し、溶接ワイヤの先端はアークによって溶けて母材に移行し、溶接金属となる。溶接ワイヤはワイヤ送給装置によって、コンジット・ケーブル内を通って溶接速度に対応する速度で送給される。また、溶接トーチの先端部と母材との間でのアーク放電発生時には、コンジット・ケーブル内のガス流路を通ってアーク周辺にシールド・ガスが供給されることにより溶接部の酸化を防いでいる。
【００２３】
以上より、上記コンジット・ケーブル内では、シールド・ガスの流路を確保し、溶接電力線および動力線の両者を互いに絶縁状態にしたまま収容する必要がある。また、コンジット・ケーブル内では、動力線は溶接電力線よりも細い導体線で構成すべきである。何故なら、上記（２）で述べたように、動力線は、溶接トーチ上で溶接電源のオンオフ切り替えを電気的に行うためのリード線を兼ねると同時に、分岐ボックスなどを使用して当該リード線を途中で分岐させる必要があるため、太い導体線で構成すると取り扱いが不便だからである。そこで、上記（３）の構成では、コンジット・ケーブルの断面構造を上記のとおりとすることにより、上記コンジット・ケーブル内では、シールド・ガスの流路を確保し、溶接電力線および動力線の両者を互いに絶縁状態にしたままコンパクトに収容することが可能となる。また、上記（３）の構成では、コンジット・ケーブルの断面構造を上記のとおりとすることにより、上記コンジット・ケーブル内では、動力線を溶接電力線よりも細い線として構成することが可能となる。
【００２４】
（４）例示的な一実施形態では、上記（１）〜（３）の構成において、前記制御装置は、前記駆動電力と前記制御信号とをＰＬＣ通信技術により前記動力線を介して重畳的に伝送するように構成されている、ことを特徴とする。
【００２５】
上記（４）の構成によれば、制御装置から駆動体に駆動電力を供給する配線および制御装置と駆動体との間で制御信号を伝送する配線を２本のケーブルとして別々に設ける必要が無く、これら２つの配線を一本の動力線として実現することが可能となる。
【００２６】
（５）例示的な一実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、前記溶接電力を供給するために前記溶接電力線上に流される電流の電流波形は、基底電流が流れる基底電流期間と、前記基底電流よりも大きなピーク電流が流れるピーク電流期間と、を含み、
前記制御装置は、前記基底電流期間にのみ、前記駆動体との間での前記制御信号の送受信を行うように構成されること、を特徴とする。
【００２７】
溶接電力線上に流される溶接電流の電流レベルがピーク値に等しいかそれに近い期間においては、溶接電力線からは強い電気ノイズが電磁的な干渉波として発生する。従って、溶接電力線と一緒にコンジット・ケーブル内に収容されている動力線に対してこの電気ノイズが干渉すると、動力線上において送受信されている制御信号の波形が歪められ、受信側において制御信号を正しく受信できない又はまったく受信できない場合が生じ得る。
【００２８】
そこで、上記（５）の構成では、溶接電力線上にピーク電流よりも小さい基底電流が流れている期間においてのみ、制御装置と駆動体との間で制御信号の送受信を行うようにしている。これにより、上記（５）の構成では、溶接電力線から発生する電力ノイズによる電磁的干渉が弱い時だけを狙って制御装置と駆動体との間で制御信号の送受信を行うことが可能となる。
【００２９】
（６）例示的な一実施形態では、上記（１）〜（５）の構成において、前記制御信号は、
前記駆動装置における現在の状態の検出結果を、前記駆動体から前記制御装置に送信するために使用される状態フィードバック信号と、
少なくとも前記状態フィードバック信号に基づいて前記制御装置が演算した所望の駆動方向と所望の目標制御量を含み、前記制御装置から前記制御部に送信される制御指令信号と、
を含む、ことを特徴とする。
【００３０】
上記（６）の構成によれば、制御装置は、駆動体から受信した状態フィードバック信号を介して駆動体における駆動装置の状態を見ながら駆動体に制御指令信号を送信することにより、駆動体に対して指示すべき目標制御量を駆動装置の現在の状態を基準とする相対変位量として決定することができる。従って、制御装置は、駆動体の現在の状態がどのように推移してゆくかを監視しながら、駆動体の状態の推移に応じて将来の目標制御量として適切な制御量を順次決定してゆくことが可能となる。また、駆動体の動きを遠隔操作するユーザもまた、制御装置から表示画面上などに出力される駆動体の現在の状態を監視しながら駆動体の動きを遠隔操作することが可能となる。
【００３１】
（７）例示的な一実施形態では、上記（６）の構成において、前記駆動体の前記駆動装置は、
前記制御装置との間で前記制御信号を送受信するＰＬＣ通信部と、
前記溶接トーチの先端部を駆動させるためのモータと、
前記モータに対応して設けられ、前記モータに対して所望の目標制御量に応じた駆動信号を出力すると共に、前記モータの状態を検出するドライバと、
前記ドライバに接続され、前記制御指令信号から前記所望の目標制御量を抽出し、前記ドライバに前記所望の目標制御量を出力する少なくとも一つの制御部と、
を備え、
状態フィードバック信号は、前記モータについて検出された前記モータの状態を前記ドライバから前記制御部が受信すると、前記モータの状態を前記制御部から前記制御装置に送信するために使用される、ことを特徴とする。
【００３２】
上記（７）の構成では、駆動体から状態フィードバック信号に含めて伝送されるべき駆動装置の現在の状態は、駆動装置内のモータに対応して設けられたドライバによって検出される。また、上記（７）の構成では、制御装置から受信した制御指令信号に含まれる目標制御量に応じてモータを駆動する操作は、当該モータに対応して設けられたドライバによって実行される。そして、上記（７）の構成では、このようなドライバが制御装置側ではなく駆動体側に設けられていることにより、以下の不都合な問題が解決される。
【００３３】
良好な制御応答特性を維持しながら駆動体を高精度に制御するためには、高いサンプリング頻度でモータの状態を検出し、適切な駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータに対して出力しなくてはならない。従って、モータの状態を検出し、モータに駆動信号を出力するドライバが制御装置側に設けられていた場合には、高いサンプリング頻度でモータの状態を検出し、適切な駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータに出力することが困難となる。何故なら、モータが設けられている駆動体と制御装置との間には通信遅延が存在するので、モータの状態を高頻度で検出したり駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータに出力したりすることは困難となるからである。
【００３４】
以上より、上記（７）の構成によれば、ドライバが駆動体側に設けられていることにより、良好な制御応答特性を維持しながら駆動体を高精度に制御するために、モータの状態を高頻度で検出し、駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータに出力することができる。また、モータの回転制御をサーボ制御により行うための閉ループ制御系をドライバとモータとの間で完結するように構成すれば、通信遅延の大きな制御装置と駆動体の間の区間に跨ってモータのサーボ制御に必要な制御信号を高い通信頻度で通信する必要がなくなる。
【００３５】
（８）例示的な一実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、前記制御装置は、遠隔操作端末と無線通信を行うための無線通信部をさらに備え、
前記無線通信部は、前記遠隔操作端末から送信されたユーザ操作信号の受信に対して、前記遠隔操作端末に応答確認信号を返信すると共に、当該ユーザ操作信号に含まれるユーザ操作内容を前記駆動体の遠隔制御に反映させるように構成されている、ことを特徴とする。
【００３６】
上記（８）の構成によれば、溶接場所で溶接作業を見守るユーザが手に持って操作する遠隔操作端末は、無線信号を介して制御装置と通信可能に構成されているので、制御装置が駆動体から受信した駆動装置の現在の状態を制御装置から遠隔操作端末に無線送信することができる。その結果、溶接場所で溶接作業を見守るユーザは、自分の手に持った遠隔操作端末の画面に表示された駆動装置の現在の状態を監視することができる。また、当該ユーザが遠隔操作端末を手で操作することにより、駆動体の制御を行っている制御装置に対してユーザ操作信号が無線送信されると、駆動体は、制御装置を介して受信した当該ユーザ操作信号に従ってリモコン操縦される。従って、駆動体の動きを見守るユーザもまた、制御装置を介して遠隔操作端末上の表示画面に出力される駆動体の現在の状態を監視しながら、遠隔操作端末を操作することにより、制御装置を経由して駆動体の動きをリモコン操縦することが可能となる。
【００３７】
以上より、ユーザは、溶接場所で溶接作業を見守りながら遠隔操作端末を使用して駆動体のリモコン操縦と駆動装置の状態の監視を行うことができる。また、遠隔操作端末は他の装置と無線でのみ通信するため、遠隔操作端末はいずれのケーブルや配線にも接続されておらず、そのため、ケーブルや配線によって遠隔操作端末の使い勝手や操作性が低下することはない。また、遠隔操作端末と制御装置の間の通信を広帯域無線通信で行うことにより、通信ケーブルを介した有線通信を上回る通信速度を達成でき、溶接電力線から上記のように発生する電気ノイズによって遠隔操作端末と制御装置の間の通信が干渉されにくくなる。
【００３８】
（９）例示的な一実施形態では、上記（８）の構成において、前記駆動体の前記駆動装置は、前記遠隔操作端末と無線通信を行うための駆動体側無線通信部をさらに備え、
前記駆動体側無線通信部は、前記遠隔操作端末から送信されたユーザ操作信号の受信に対して、前記遠隔操作端末に応答確認信号を返信するように構成されている、ことを特徴とする。
【００３９】
上記（９）の構成では、遠隔操作端末は、制御装置との間だけで無線通信が可能なだけでなく、同時に、駆動体とも直に無線通信することが可能である。従って、何らかの理由により遠隔操作端末と制御装置との間での無線通信が途絶したとしても、遠隔操作端末は、ユーザが入力した操作内容に基づいてユーザ操作信号を駆動体に直に無線送信することが可能となる。また、制御装置または駆動体と遠隔操作端末との間の通信を広帯域無線通信で行うことにより、通信ケーブルを介した有線通信を上回る通信速度を達成でき、溶接電力線から上記のように発生する電気ノイズによって遠隔操作端末と制御装置の間の通信が干渉されにくくなる。
【００４０】
（１０）例示的な一実施形態では、上記（９）の構成において、前記無線通信部または前記駆動体側無線通信部を介して前記遠隔操作端末から受信した前記ユーザ操作信号は、前記動力線を介した有線通信により、前記制御装置と前記駆動体の前記駆動装置との間で通信され、
前記制御装置と前記駆動装置のいずれか一方は、
前記無線通信部または前記駆動体側無線通信部を介して前記遠隔操作端末から受信した前記ユーザ操作信号が前記有線通信された前記ユーザ操作信号と一致するか否かを判定し、
一致しないと判定されたならば、前記無線通信部または前記駆動体側無線通信部を介して前記遠隔操作端末に対してユーザによる再操作を要求する信号を無線送信する、ことを特徴とする。
【００４１】
上記（１０）の構成では、制御装置と駆動体が遠隔操作端末からユーザ操作信号をそれぞれ無線通信により受信した際に、制御装置と駆動体のうちの一方が他方に対して受信したユーザ操作信号を動力線上の有線通信により通信する。続いて、上記（１０）の構成では、制御装置と駆動体のうちの他方は、動力線上の有線通信により通信されたユーザ操作信号と自身が遠隔操作端末から無線で受信したユーザ操作信号を比較する。上記比較の結果、上記２つのユーザ操作信号が一致していなければ、制御装置と駆動体のうちの他方は、遠隔操作端末に対して再操作を要求する信号を無線送信する。
【００４２】
以上より、上記（１０）の構成によれば、制御装置と駆動体が遠隔操作端末からユーザ操作信号をそれぞれ無線通信により受信した際に、制御装置と駆動体は、動力線上の有線通信を介して遠隔操作端末から無線で受信した信号内容の正確性を相互にチェックすることができる。つまり、制御装置と駆動体が遠隔操作端末から同一のユーザ操作信号を無線により受信した際に、制御装置と駆動体のうちの一方が当該ユーザ操作信号を誤った内容で受信していないかを動力線上の有線通信を介して検査することができる。その結果、動力線上の有線通信によって制御装置および駆動体が遠隔操作端末との間で行う無線通信の補助制御信号を通信するので、無線通信の信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
（１１）例示的な一実施形態では、上記（１）〜（９）の構成において、前記ワイヤ送給装置は、遠隔操作端末と無線通信を行うためのワイヤ送給装置側無線通信部をさらに備え、
前記ワイヤ送給装置側無線通信部は、前記遠隔操作端末との間で送受信される無線信号を、前記動力線を介した有線通信により、前記制御装置に対して中継する、ことを特徴とする。
【００４４】
上記（１１）の構成では、制御装置と駆動体にそれぞれ無線通信部を設けることに加えて、制御装置と駆動体との間に介在するワイヤ送給装置の上にも無線通信部を設けている。その上で、上記（１１）の構成では、ワイヤ送給装置上に設けた無線通信部は、遠隔操作端末との間で送受信される無線信号を、動力線を介した有線通信により制御装置に対して中継するように構成されている。従って、例えば、溶接作業場所が鉄板の構造物で囲われており、制御装置がそこから離れた場所に設置されている場合でも、溶接作業場所で遠隔操作端末から送信された無線信号が鉄板に遮られて制御装置に届かないという問題がなくなる。何故なら、遠隔操作端末から無線送信された信号は、同じ溶接作業場所に設置されたワイヤ送給装置に設置された無線通信部で一旦受信された後に、動力線を介した有線通信によりワイヤ送給装置から制御装置へと中継されるからである。
【００４５】
（１２）例示的な一実施形態では、上記（９）または（１０）の構成において、前記遠隔操作端末は、２台以上の前記駆動体がそれぞれ備える前記駆動体側無線通信部と無線通信可能に構成され、
前記２台以上の駆動体は、２台以上の制御装置のうちの対応する各々から制御信号と駆動電力をそれぞれ供給され、
前記２台以上の駆動体の各々は、
前記駆動体の遠隔制御のために前記２台以上の制御装置の中の対応する制御装置から制御信号を受信し、
前記ユーザ操作信号に含まれるユーザ操作内容を、前記対応する制御装置から受信した制御信号に対して反映させる、
ようにさらに構成されている、ことを特徴とする。
【００４６】
上記（１２）の構成によれば、同一の被溶接母材に含まれる複数の異なる溶接箇所に対する溶接作業を複数の駆動体を使用して同時並列的に実行したい場合、以下の技術的利点が得られる。つまり、上記（１２）の構成によれば、ユーザは、一台の遠隔操作端末のみを使用して複数の駆動体の間を切り替えながら複数の駆動体を同時に遠隔制御することができる。加えて、上記（１２）の構成によれば、複数の駆動体のそれぞれについて溶接電力線および動力線の他に制御信号を送受信するための制御ケーブルを別途引き回す必要なしに複数の駆動体に対する遠隔制御を実現することができる。
【発明の効果】
【００４７】
以上より、本発明に係る幾つかの実施形態によれば、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチを動かす駆動体を既存の溶接装置に追加する場合、上記操作ケーブルを追加的に設けることなく、当該駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態において使用可能な溶接装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の幾つかの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。
【図３】本発明の幾つかの実施形態に係る溶接作業自動化機構の構成を示す図である。
【図４】本発明の幾つかの実施形態に従い、装置毎の内部構成を示す図である。
【図５】比較例に係る溶接システムの全体構成を示す図である。
【図６】比較例に係る溶接作業自動化機構の構成を示す図である。
【図７】比較例における装置毎の内部構成を示す図である。
【図８】溶接作業の開始点から終了点までの間を結ぶ軌道を示す図である。
【図９】溶接電力線上を流れる溶接電流波形と制御信号の伝送タイミングとの間の時間的な関係を示す図である。
【図１０】本発明の別の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。
【図１１】本発明の別の実施形態に従い、装置毎の内部構成を示す図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態に従い、装置毎の内部構成を示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態に従い、無線通信シーケンスを示す図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に従い、無線通信シーケンスを示す図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態に従い、装置毎の内部構成を示す図である。
【図１６】本発明のさらに別の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。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００５０】
以下、まず本発明に係る幾つかの実施形態を実施するために使用可能な溶接装置４００の概要について図１を参照しながら説明する。続いて、本発明の幾つかの実施形態に従い、図１に示す溶接装置４００を用いた溶接作業を自動化するための溶接作業自動化機構５００を溶接装置４００と組み合わせて構成される溶接システム１００について図２〜図４を参照しながら説明する。続いて、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成と対比すべき対比例として図５〜図７に示す溶接システム１００’の構成について説明することにより、本発明の幾つかの実施形態に係る溶接システム１００が有する技術的利点について説明する。最後に、図９〜図１５を参照しながら、図２〜図４に示す実施形態に係る溶接システム１００を改良するために追加的に実施可能な別の実施形態について説明する。
【００５１】
図１は、本発明に係る少なくとも一つの実施形態を実施するために溶接作業現場で使用可能な溶接装置４００の構成を示している。溶接装置４００は、溶接トーチ４１０と、コンジット・ケーブル４２０と、ワイヤ送給装置４３０と、溶接電源４４０と、シールドガス・ボンベ４５０と、手元調整ボックス４６０と、を含んで構成される。溶接電源４４０は、被溶接部材である母材４７０に接続された接地線４４３と対を成す溶接電力線ＷＰを介して溶接トーチ４１０にアーク放電発生用の溶接電力を供給する。ワイヤ送給装置４３０は、溶接トーチの先端部に溶接ワイヤ４３１を送給する。また、溶接装置４００はさらに、ワイヤ送給装置４３０と溶接トーチ４１０とを接続し、溶接ワイヤ４３１を収容するコンジット・ケーブルを備えている。以下、図１を参照しながら溶接装置４００の構成をさらに詳細に説明する。
【００５２】
溶接装置４００では、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０を経由して溶接トーチ４１０に溶接電力が供給される。溶接トーチ４１０は、溶接を行う作業者が手に持って使用する。溶接トーチ４１０に設けられたトーチ・スイッチ４１１を溶接作業者が操作することにより溶接電源４４０をオンオフ切替えすることができる。溶接作業者が溶接トーチ４１０のトーチ・スイッチ４１１を操作して溶接電源４４０をオンにすると、溶接トーチ４１０の先端から突出した溶接ワイヤと母材４７０との間でアークが発生し、溶接ワイヤ４３１の先端はアークによって溶けて母材４７０に移行し、溶接金属となる。溶接ワイヤ４３１はワイヤ送給装置４３０のワイヤ・リールに巻き取られた状態で保持され、ワイヤ送給装置４３０が内蔵する送給モータによって、溶接速度に対応する速度で溶接トーチ４１０に向けて送給される。ワイヤ送給装置４３０と溶接トーチ４１０とは、可堯性で中空部を有するホース状のコンジット・ケーブル４２０により接続されている。溶接ワイヤ４３１は、ワイヤ送給装置４３０によって、コンジット・ケーブル４２０内の中空部を通って溶接速度に対応する速度で溶接トーチ４１０の先端部に送給される。
【００５３】
溶接装置４００では、以下のようにして、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０を経由して溶接トーチ４１０に溶接電力を供給する。まず、溶接電源４４０とワイヤ送給装置４３０との間は溶接電力線４４１により接続される。その上で、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０までの間の区間においては、溶接電力は溶接電力線ＷＰを構成する溶接電力線４４１によって伝送される。ワイヤ送給装置４３０から溶接トーチ４１０までの間の区間内においては、溶接電力は、溶接電力線ＷＰのうち、コンジット・ケーブル４２０内に収容された溶接電力線ＷＰ’を介して伝送される。また、溶接対象である母材４７０と溶接電源４４０とは接地線４４３によって接続される。
【００５４】
また、溶接装置４００では、溶接トーチ４１０に設けられたトーチ・スイッチ４１１を溶接作業者が操作した際に、トーチ・スイッチ４１１による溶接電源４４０のオンオフ切り替え動作を電気的に駆動するための電力を以下のようにして供給する。まず、溶接電源４４０とワイヤ送給装置４３０との間は溶接操作ケーブル４４２により接続される。溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０までの間の区間においては、トーチ・スイッチ４１１を電気的に駆動する電力は、溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを介して伝送される。その際、溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬは、ツイスト・ペア・ケーブル（撚り対線ケーブル）として構成される。ワイヤ送給装置４３０から溶接トーチ４１０までの間の区間内においては、トーチ・スイッチ４１１を電気的に駆動する電力は、コンジット・ケーブル４２０内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを介して伝送される。なお、溶接操作ケーブル４４２内には、ワイヤ送給装置４３０が溶接ワイヤを送給する際に駆動される送給モータに溶接電源４４０から駆動電力を伝送するための送給モータ用リード線も上述したトーチ・スイッチ・リード線ＴＬと一緒に束ねられて収容されている。
【００５５】
さらに、溶接作業者が手に持って操作する手元調整ボックス４６０は、溶接電源４４０に設定すべき溶接電圧や溶接電流等を手動操作によりボリューム調整するために使用される。また、手元調整ボックス４６０は、ワイヤ送給装置４３０のワイヤ送給量を手動でボリューム調整するためにも使用される。そのため、ワイヤ送給装置４３０とケーブル４６１によって接続された手元調整ボックス４６０において溶接電圧、溶接電流およびワイヤ送給量の設定値が手動操作によりボリューム調整されると、当該設定値は、ワイヤ送給装置４３０および溶接電源４４０に送信されて設定される。溶接電源４４０は、設定された溶接電圧や溶接電流が溶接トーチ４１０において実現されるように電圧、電流を溶接電力線４４１に出力する。その際、手元調整ボックス４６０からケーブル４６１を介してワイヤ送給装置４３０に伝送された溶接電流と溶接電圧の設定値は、溶接操作ケーブル４４２内に収容された手元調整ボックス用リード線（図示せず）を介して溶接電源４４０に伝送され、設定される。
【００５６】
また、図１に示す溶接装置４００では、炭酸ガスなどのシールド・ガスが、シールドガス・ボンベ４５０からガスホース４５１を介してワイヤ送給装置４３０に送られる。そして、溶接装置４００では、ワイヤ送給装置４３０と溶接トーチ４１０とを接続しているコンジット・ケーブル４２０内部を通って溶接ワイヤ４３１とシールド・ガスが溶接トーチ４１０に送給される。その際、ワイヤ送給装置４３０と溶接トーチ４１０を接続しているコンジット・ケーブル４２０の内部には、溶接ワイヤ４３１を送給する通路とシールド・ガスを供給するガス流路が設けられる。溶接トーチ４１０の先端部と母材４７０との間でのアーク放電発生時には、コンジット・ケーブル４２０内のガス流路を通ってアーク周辺にシールド・ガスが供給されることにより溶接部の酸化を防いでいる。なお、ワイヤ送給装置４３０内には、シールドガス・ボンベ４５０からのシールド・ガス供給のオンオフを切り替える電磁弁（図示なし）が設けられている。この電磁弁を駆動する電力を溶接電源４４０から供給するためのリード線（図示なし）も溶接操作ケーブル４４２内に収容されている。
【００５７】
次に、本発明の幾つかの実施形態に従い、図１に示す溶接装置４００を用いた溶接作業を自動化するための溶接作業自動化機構５００を溶接装置４００と組み合わせて構成される溶接システム１００について図２〜図４を参照しながら説明する。図２に示す溶接システム１００は、図３に示す溶接作業自動化機構５００を構成する制御装置５５０、遠隔操作端末５６０、駆動体５７０および動力線５８０を、図１に示す溶接装置４００と組み合わせて構成された溶接システムである。そこで、まず、図３に示す溶接作業自動化機構５００の構成について具体的に説明し、当該説明を踏まえて、図２に示す溶接システム１００の全体構成について説明する。
【００５８】
図３において、溶接作業自動化機構５００を構成する制御装置５５０と駆動体５７０との間は動力線５８０で接続されている。例示的な一実施形態においては、駆動体５７０は、溶接トーチ４１０を動かして溶接作業を自動実行する自動加工機械であってもよい。駆動体５７０は、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５と、制御装置５５０からの遠隔制御に従って溶接トーチ４１０の先端部を駆動させるための駆動装置５７６とを有する。さらに駆動体５７０は、図３を参照しながら後述する摺接部５７７と走行レール５７８を有する。制御装置５５０は、駆動体５７０に動力線５８０を介して駆動電力を供給するとともに、動力線５８０を介して駆動体５７０との間で制御信号を送受信することにより、駆動装置５７６の動きを遠隔制御する。すなわち、駆動体５７０の駆動装置５７６を動かすための駆動電力は、制御装置５５０内部の専用電源から動力線５８０を介して供給される。同時に、駆動体５７０の駆動装置５７６の動きを制御装置５５０から遠隔制御するために制御装置５５０と駆動体５７０との間で送受信される制御信号もまた、動力線５８０を介して伝送される。つまり、制御装置５５０と駆動体５７０との間で送受信される制御信号は、駆動装置５７６を動かすために制御装置５５０から供給される駆動電力に重畳させる形で動力線５８０を介して伝送される。例示的な一実施形態では、制御装置５５０と駆動体５７０は、上記駆動電力と上記制御信号とを動力線５８０を介して重畳的に伝送するためにＰＬＣ通信技術を使用するように構成されていてもよい。
【００５９】
駆動体５７０が備える駆動装置５７６は、制御装置５５０からの遠隔制御に従って溶接トーチ４１０の先端部を駆動させるために、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を３次元作業座標空間内のｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向を含む３軸方向に沿って並進させる。具体的には、駆動装置５７６は、溶接トーチ４１０の先端部を駆動させるために、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を、図３に示す横行方向（図３のｄ１）および昇降方向（図３のｄ２）の２方向に沿って並進させる駆動機構を有している。また、駆動装置５７６の底面部分は、駆動装置５７６の直下に設けられた走行レール５７８と摺接しながら走行レール５７８の上を走行可能に構成された摺接部５７７を有する。これにより、駆動装置５７６は、走行レール５７８の上を走行しながら、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を、走行方向（図３のｄ４）に沿って並進させることができる。また、駆動装置５７６は、制御装置５５０からの遠隔制御に従って溶接トーチ４１０の先端部を駆動させるために、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を溶接トーチ４１０の長手方向中央部を中心軸として回転させる。
【００６０】
図４を参照しながら後述するように、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を上述した３軸方向に沿って並進させるために、駆動装置５７６は、３つのモータを内蔵している。図４を参照しながら後述するように、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を溶接トーチ４１０の長手方向中央部を中心軸として回転させるために、駆動装置５７６は、１つのモータを内蔵している。従って、駆動装置５７６は、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を上述した４方向に駆動するために、４つのモータを内蔵している。つまり、駆動装置５７６を制御装置５５０から遠隔制御することによって溶接トーチ４１０の先端部を所望の駆動方向に動かしたいときには、制御装置５５０から駆動装置５７６に対して、所望の駆動方向に対応したモータのみを選択的に駆動するような制御信号を送信する必要がある。
【００６１】
一方、溶接作業自動化機構５００を構成する制御装置５５０と遠隔操作端末５６０は、無線通信により相互に通信するように構成されている。遠隔操作端末５６０は、溶接作業場所において溶接トーチ４１０による溶接作業を見守るユーザが手に持って操作することによってユーザ操作信号を制御装置５５０に無線送信する。これにより、ユーザは、遠隔操作端末５６０を手で操作することにより、制御装置５５０を経由して駆動装置５７６をリモコン操縦することが可能となる。また、制御装置５５０から駆動体５７０を遠隔制御するために制御装置５５０に設定されている設定値や条件が、制御装置５５０から遠隔操作端末５６０へとさらに無線送信される。それにより、遠隔操作端末５６０は、制御装置５５０に設定されているこれらの設定値や条件を画面表示によりユーザに確認させることができる。また、制御装置５５０が動力線５８０を介して駆動体５７０から受信した駆動装置５７６の現在の状態が、制御装置５５０から遠隔操作端末５６０へとさらに無線送信され、遠隔操作端末５６０は、駆動装置５７６の現在の稼働状況を画面表示によりユーザに確認させることができる。
【００６２】
次に、図３に示す溶接作業自動化機構５００を構成する制御装置５５０、遠隔操作端末５６０、駆動体５７０および動力線５８０を図１に示す溶接装置４００と組み合わせて構成される溶接システム１００の構成について図２に沿って説明する。図１に示す溶接トーチ４１０は、図３に示す駆動体５７０の把持部５７５によって把持されることによって駆動体５７０に取り付けられる。続いて、図１に示す溶接電源４４０の付近に制御装置５５０を設置する。続いて、制御装置５５０内部の専用電源から駆動体５７０に駆動電力を供給するために、動力線５８０を介して、制御装置５５０と駆動体５７０とを接続する。
【００６３】
多くの場合、制御装置５５０は、溶接電源４４０と同じ場所に設置され、制御装置５５０と溶接電源４４０は、例えば、工場の壁際などに設置される。また、溶接トーチ４１０を取り付けた駆動体５７０と母材４７０は同じ溶接作業場所に設置される。また、多くの場合、駆動体５７０が行う溶接作業を見守るユーザは、同じ溶接作業場所において駆動体５７０が行う溶接作業をすぐ近くで監視しながら、手に持った遠隔操作端末５６０を必要に応じて手動操作する。従って、駆動体５７０と遠隔操作端末５６０との間の距離は５〜１０メートル程度の近距離であるのに対して、駆動体５７０と制御装置５５０との間の距離は数十メートル程度の比較的遠距離である。
【００６４】
ただし、図２に示す溶接システム１００では、制御装置５５０と駆動体５７０とを接続する動力線５８０を、図１に示す各種配線とは別個の新たな配線ケーブルとして設けるのではなく、図１に示す各種配線の一部を動力線５８０として流用している。具体的には、図１において溶接トーチ４１０と溶接電源４４０を接続する既設の配線から制御装置５５０側と駆動体５７０側に分岐線を分岐させることにより、制御装置５５０と駆動体５７０とを接続する動力線５８０を実現している。図２に示す実施形態において、図１に示す各種配線の一部を流用することにより、制御装置５５０と駆動体５７０の間を接続する動力線５８０を実現する配線方法は、以下のとおりである。
【００６５】
すなわち、動力線５８０は、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０を経由して溶接トーチ４１０までを接続するトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを、溶接電源４４０の近傍で制御装置５５０の側に分岐させ、溶接トーチ４１０の近傍で駆動体５７０側にさらに分岐させた線として配線される。その際、図１を参照して上述したように、トーチ・スイッチ・リード線ＴＬのうち、ワイヤ送給装置４３０から溶接トーチ４１０に至る区間は、溶接電力線ＷＰ’との間で相互に絶縁を保ちながらコンジット・ケーブル４２０内に収容されている。以下、図２を参照しながら、この配線方法についてさらに具体的に説明する。
【００６６】
図１を用いて上述したように、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０までの間の区間においては、トーチ・スイッチ４１１を駆動する電力は、図１に示す溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを介して伝送される。ワイヤ送給装置４３０から溶接トーチ４１０までの間の区間内においては、トーチ・スイッチ４１１を駆動する電力は、コンジット・ケーブル４２０内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを介して伝送される。以上のようにして、トーチ・スイッチ・リード線ＴＬを介してトーチ・スイッチ４１１を駆動する電力が溶接電源４４０から溶接トーチ４１０に供給されるようになっている。
【００６７】
そこで、まず、溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを、溶接電源４４０の近傍に位置する分岐点において制御装置５５０側に分岐させて分岐線５８２とする。その上で、分岐させた分岐線５８２を制御装置５５０に接続する。図２を参照すると、溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬから制御装置５５０側に分岐線５８２を分岐させるために、溶接電源４４０の近傍に位置する分岐点に分岐ボックス４４８が設けられている。続いて、コンジット・ケーブル４２０内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを、溶接トーチ４１０の近傍に位置する分岐点において分岐されて分岐線５８１とする。その上で、分岐させた分岐線５８１を駆動体５７０に接続する。図２を参照すると、コンジット・ケーブル４２０内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬから駆動体５７０側に分岐線５８１を分岐させるために、溶接トーチ４１０の近傍に位置する分岐点に分岐ボックス４４９が設けられている。
【００６８】
その結果、溶接電源４４０の近傍に位置する分岐ボックス４４８からワイヤ送給装置４３０までの区間においては、トーチ・スイッチ・リード線ＴＬにより構成される動力線５８０は、溶接操作ケーブル４４２の中に収容されることとなる。また、溶接トーチ４１０の近傍に位置する分岐ボックス４４９からワイヤ送給装置４３０までの区間においては、トーチ・スイッチ・リード線ＴＬにより構成される動力線５８０は、コンジット・ケーブル４２０の中に収容されることとなる。以上により、図１において溶接トーチ４１０と溶接電源４４０を接続する既設の配線から制御装置５５０側と駆動体５７０側に分岐線を分岐させることにより、制御装置５５０と駆動体５７０とを接続する動力線５８０を実現することができる。
【００６９】
また、例示的な一実施形態では、トーチ・スイッチ・リード線ＴＬと溶接電力線ＷＰ’とを互いに絶縁したまま内部に収容するコンジット・ケーブル４２０の断面構造は、以下のような構造としても良い。この実施形態に従い、コンジット・ケーブル４２０の断面構造を拡大表示した様子が、図２の右上に示されている。この実施形態では、コンジット・ケーブル４２０の断面構造は、溶接ワイヤ４３１が配置される断面中央部と、溶接ワイヤ４３１の周囲を取り囲む導体層４２１が配置される断面外周部と、を含む。その上で、コンジット・ケーブル４２０内では、溶接電力線ＷＰ’は、導体層４２１から構成される。また、動力線５８０を構成するトーチ・スイッチ・リード線ＴＬは、導体層４２１との間で絶縁状態を保ったまま導体層４２１内に埋設された２芯のケーブル４２３ａおよび４２３ｂとして構成される。また、図２に示すコンジット・ケーブル４２０の断面構造内では、溶接ワイヤ４３１の周囲を取り囲む導体層４２１と溶接ワイヤ４３１との間にシールド・ガスの流路４２２を確保している。
【００７０】
その際、導体層４２１内に埋設された２芯のケーブル４２３ａと４２３ｂとの間に電位差が形成されるが、制御装置５５０と駆動体５７０の間で送受信される制御信号は、当該電位差に基づいてコンジット・ケーブル４２０内に収容された動力線５８０上を伝搬する。そのため、動力線５８０上で制御信号を伝送するために制御装置５５０と駆動体５７０の間で共有すべきアース電位としてグランド電圧を使用する必要が無い。その結果、グランド電圧を共有している他の加工機械や電気設備からの電気ノイズが動力線５８０上を伝搬する制御信号に対して電気的に干渉する恐れが無い。
【００７１】
この実施形態によれば、コンジット・ケーブル４２０の断面構造として図２を参照しながら上述した構造を採用することにより、以下の技術的利点が得られる。コンジット・ケーブル４２０内では、シールド・ガスの流路４２２を確保し、溶接電力線ＷＰ’および動力線５８０の両者を互いに絶縁状態にしたまま収容する必要がある。また、コンジット・ケーブル４２０内では、動力線５８０は溶接電力線ＷＰ’よりも細い導体線で構成すべきである。何故なら、動力線５８０は、溶接トーチ４１０上で溶接電源のオンオフ切り替えを電気的に行うためのトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを兼ねると同時に、分岐ボックス４４９を使用してトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを途中で分岐させる必要があるため、太い導体線で構成すると取り扱いが不便だからである。そこで、この実施形態では、コンジット・ケーブル４２０の断面構造を図２に示すとおりとすることにより、コンジット・ケーブル４２０内において、シールド・ガスの流路４２２を確保し、溶接電力線ＷＰ’および動力線５８０の両者を互いに絶縁状態にしたままコンパクトに収容することが可能となる。また、この実施形態では、コンジット・ケーブルの断面構造を上記のとおりとすることにより、上記コンジット・ケーブル内では、動力線５８０を溶接電力線ＷＰ’よりも細い線として構成することが可能となる。
【００７２】
次に、図４を参照しながら、制御装置５５０、遠隔操作端末５６０および駆動体５７０の内部構成について説明すると共に、図２および図３に示す溶接作業自動化機構５００が実行する制御動作の流れについても説明する。図４を参照すると、制御装置５５０は、表示部５５１と、入力部５５２と、演算部５５３と、電源５５４と、無線通信部５５５と、制御部５５６と、ＰＬＣ通信部５５７と、アンテナ５５８と、外部電源ケーブル５５９と、を含んで構成される。
【００７３】
表示部５５１は、入力部５５２を使用して入力すべき情報の項目を画面表示すると共に、演算部５５３で演算した演算結果を画面表示する。入力部５５２は、駆動体５７０が備える駆動装置５７６の動きを制御装置５５０から遠隔制御する際に、制御動作態様を規定する条件として設定する必要のある制御条件などを設定するための情報入力機器として使用される。また、入力部５５２は、駆動装置５７６の動きを制御装置５５０から遠隔制御する際に、演算部５５３で制御演算を実行するために設定する必要がある設定パラメータ（制御パラメータなど）を設定するための情報入力機器として使用される。また、入力部５５２は、軌道データ識別子を入力するための情報入力機器として使用される。ここで、軌道データ識別子とは、溶接作業の開始から終了までの間における駆動装置５７６の一連の動作を規定する動作軌道データを演算部５５３のメモリ内から検索して呼び出すための検索ＩＤである。
【００７４】
演算部５５３は、駆動装置５７６の動きを制御装置５５０から遠隔制御するための制御演算を駆動体５７０の制御モデルに基づいて実行する演算装置である。駆動装置５７６の動きを制御するために演算部５５３が実行する上記制御演算は、遠隔操作端末５６０から無線により受信したユーザ操作信号および入力部５５２から入力された設定値や制御条件に基づいて実行される。その結果として、演算部５５３が実行する上記制御演算は、駆動装置５７６に対して指示すべき目標制御量や駆動方向などを制御演算結果として出力する。さらに、演算部５５３は、専用のメモリ（図示せず）を含んで構成され、当該メモリ内には、上記の軌道データ識別子を検索ＩＤとして使用して上述した動作軌道データを検索することが可能なデータベースを構成している。また、電源５５４は、制御装置５５０全体を動作させるのに必要な動作電力を、外部電源ケーブル５５９を介して外部の電源から受け取り、制御装置５５０を構成する他の構成部分に当該動作電力を供給する。
【００７５】
無線通信部５５５は、アンテナ５５８を使用した無線通信により遠隔操作端末５６０と通信するための通信インターフェースである。無線通信部５５５が遠隔操作端末５６０からアンテナ５５８を使用した無線通信により受信した信号は制御部５５６に出力される。また、遠隔操作端末５６０を宛先として無線通信部５５５が制御部５５６から受け取った送信信号は、無線通信部５５５から遠隔操作端末５６０へと無線送信される。ＰＬＣ通信部５５７は、制御部５５６と駆動体５７０との間で制御信号を送受信するために、制御部５５６から受け取った制御信号をＰＬＣ通信により駆動体５７０に送信し、駆動体５７０からＰＬＣ通信により受信した制御信号を制御部５５６に出力する。
【００７６】
制御部５５６は、遠隔操作端末５６０から無線通信部５５５を介してユーザ操作信号を受信する毎に、当該ユーザ操作信号を復調することにより、遠隔操作端末５６０上でユーザが行った操作内容を抽出し、演算部５５３へと出力する。また、遠隔操作端末５６０を宛先とする情報を演算部５５３が演算結果として制御部５５６に出力する毎に、制御部５５６は、当該情報を無線送信用の信号に符号化し、遠隔操作端末５６０への無線送信のために無線通信部５５５に出力する。
【００７７】
また、駆動体５７０を宛先とする制御演算結果を演算部５５３が制御部５５６に出力する毎に、制御部５５６は、当該制御演算結果をＰＬＣ通信用の制御信号に符号化し、ＰＬＣ通信部５５７に出力する。また、ＰＬＣ通信部５５７は、制御部５５６から受け取った当該制御信号を、駆動体５７０に向けて動力線５８０を介したＰＬＣ通信により送信する。また、ＰＬＣ通信部５５７は、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により駆動体５７０から制御信号を受信して制御部５５６に出力する。制御部５５６は、ＰＬＣ通信部５５７から制御信号を受け取る毎に、当該制御信号を復調することによって、駆動体５７０が制御装置５５０に向けて送信した情報内容を抽出し、当該情報内容を演算部５５３へと出力する。
【００７８】
遠隔操作端末５６０は、表示部５６１と、操作部５６２と、制御部５６３と、無線通信部５６４と、バッテリー５６５と、を含んで構成される。無線通信部５６４は、遠隔操作端末５６０が制御装置５５０と無線通信により信号を送受信するための通信インターフェースである。表示部５６１は、遠隔操作端末５６０上でユーザが行った操作内容を画面表示する。また、表示部５６１は、無線通信部５６４を介して制御装置５５０から受信した情報を画面表示したりする。例えば、駆動装置５７６の現在の状態を駆動体５７０から制御装置５５０が受信し、制御装置５５０が当該状態を遠隔操作端末５６０へと無線送信すると、表示部５６１は、制御装置５５０から受信した駆動装置５７６の現在の状態を画面表示する。また、入力部５５２を介して制御装置５５０内に設定された設定値や条件を制御装置５５０が遠隔操作端末５６０へと無線送信すると、表示部５６１は、制御装置５５０から受信した当該設定値や条件を画面表示する。
【００７９】
操作部５６２は、操作ボタンやキー・ボタンなどを備えており、上記操作ボタンなどを使用することにより、駆動体５７０の駆動装置５７６をリモコン操縦するための操作指令をユーザが入力操作するために設けられている。制御部５６３は、操作部５６２を使用した入力操作を介してユーザが入力したユーザ操作指令を無線伝送可能なユーザ操作信号に変換し、当該ユーザ操作信号を制御装置５５０へと無線送信するように無線通信部５６４に指示する。また、制御部５６３は、無線通信部５６４を介して制御装置５５０から無線で受信した信号を画面表示可能な情報に復号化し、表示部５６１へと出力する。バッテリー５６５は、遠隔操作端末５６０を動作させるのに必要な動作電力を供給する蓄電池であり、遠隔操作端末５６０内における他の構成部分に当該動作電力を供給する。
【００８０】
駆動体５７０は、溶接トーチ４１０を把持するための把持部５７５と、溶接トーチ４１０の先端部を制御装置５５０からの制御信号に従って駆動するための駆動装置５７６を含んで構成される。制御装置５５０から駆動体５７０を遠隔制御するために駆動体５７０と制御装置５５０との間で送受信される制御信号は、以下において後述する状態フィードバック信号と制御指令信号とを含んでいる。状態フィードバック信号とは、駆動装置５７６における現在の状態の検出結果を、駆動体５７０から制御装置５５０に送信するために使用される制御信号である。制御指令信号とは、少なくとも状態フィードバック信号に基づいて制御装置５５０が演算した所望の駆動方向と所望の目標制御量を含み、制御装置５５０から駆動体５７０に送信される制御信号である。
【００８１】
駆動体５７０の駆動装置５７６は、制御部５７１と、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により制御装置５５０との間で上述した制御信号を送受信するＰＬＣ通信部５７２と、を含む。駆動装置５７６はさらに、溶接トーチ４１０の先端部を駆動させるためのモータ５７４Ａ〜５７４Ｄと、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの各々に対応して設けられたドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄと、を含む。制御部５７１は、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄに接続されている。
【００８２】
図３を用いて上述したように、駆動装置５７６は、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を、図３に示す横行方向（図３のｄ１）、昇降方向（図３のｄ２）および走行方向（図３のｄ４）を含む３軸方向に沿って並進させる。また、駆動装置５７６は、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を溶接トーチ４１０の長手方向中央部を中心軸として回転させる。そのために、駆動装置５７６が備えるモータ５７４Ａ〜５７４Ｃは、それぞれ図３に示す横行方向（図３のｄ１）、昇降方向（図３のｄ２）および走行方向（図３のｄ４）を含む３軸方向に沿って把持部５７５を並進させるための駆動モータとして機能する。また、駆動装置５７６が備えるモータ５７４Ｄは、溶接トーチ４１０の長手方向中央部を中心軸として把持部５７５を回転させるための駆動モータとして機能する。従って、駆動装置５７６を遠隔制御することによって溶接トーチ４１０の先端部を所望の駆動方向に動かしたいときには、制御装置５５０から駆動装置５７６に対して、所望の駆動方向に対応したドライバのみに対して制御信号を選択的に出力する必要がある。これにより、制御装置５５０から駆動体５７０に対して送信された制御信号に従って、所望の駆動方向に対応したモータのみが選択的に駆動される。
【００８３】
制御装置５５０から制御指令信号を受信したＰＬＣ通信部５７２は、制御指令信号を制御部５７１に出力する。続いて、制御部５７１は、制御装置５５０から制御指令信号を受信すると、当該制御指令信号からモータ毎の所望の目標制御量を抽出し、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄに当該所望の目標制御量を出力するように構成される。ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄは、制御部５７１からモータ毎の所望の目標制御量を受け取り、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄに対して所望の目標制御量に応じた駆動信号を出力する。また、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄは、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの状態を検出し、制御部５７１に出力する。続いて、制御部５７１は、動力線を介してモータ５７４Ａ〜５７４Ｄの状態を制御装置５５０に送信するようにＰＬＣ通信部５７２に指示する。
【００８４】
なお、例示的な一実施形態では、上述した状態フィードバック信号は、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄについて検出されたモータ状態をドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄから制御部５７１が受信する毎に、当該モータ状態を制御部５７１から制御装置５５０に送信するために使用されてもよい。また、この実施形態においては、上述したモータ状態には、例えば、モータが動作開始してからの回転量を位相角で表した値やモータが動作開始してからの経過時間などをモータ５７４Ａ〜５７４Ｄの各々について検出した結果が含まれる。上述したモータ状態には、さらに、モータ毎の現在の回転速度や回転位相符号（正または負のいずれの回転位相方向に回転しているかを表す符号）が含まれていても良い。
【００８５】
また、例示的な一実施形態では、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの各々に対して指令される目標制御量には、モータ毎の回転位相量、回転速度および回転位相符号（正または負のいずれの回転位相方向に回転させるのかを表す符号）を含むようにしてもよい。さらに、例示的な一実施形態では、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄがパルス・モータやステッピング・モータであっても良い。その場合、モータ毎の回転位相量は、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄからモータ５７４Ａ〜５７４Ｄに出力される駆動信号のパルス数に対応する。また、この実施形態では、モータ毎の回転速度は、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄからモータ５７４Ａ〜５７４Ｄに出力される駆動信号のパルス周波数に対応し、モータ毎の回転位相符号は、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄからモータ５７４Ａ〜５７４Ｄに出力される駆動信号の電流方向に対応する。
【００８６】
以上のように、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄの各々は、以下の２つの動作を同時並行的に一定の繰り返し周期で反復実行し、それにより、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄの各々がモータ５７４Ａ〜５７４Ｄの各々に対してサーボ制御を実行するための閉ループ制御系を構成している。一つ目の動作は、モータ毎の回転制御を行う際に必要なフィードバック信号として、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの現在の回転位相量や回転速度などの検出値を現在の状態として各モータから検出する状態検出動作である。二つ目の動作は、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄからそれぞれ検出した現在の回転位相量や回転速度などをモータ毎の目標制御量と比較し、当該比較の結果に基づいて、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄに指令すべき回転位相量や回転速度などの指令値を各モータに出力する指令値出力動作である。
【００８７】
次に、上述した構成を有する溶接システム１００の動作の流れについて説明する。溶接システム１００の動作の流れは、大きく分けて、軌道学習段階と軌道追従制御段階の２つの段階に分けられる。軌道学習段階においては、溶接トーチ４１０の先端部が溶接作業の開始から終了までの間に辿るべき軌道を学習する処理を溶接システム１００が実行する。具体的には、軌道学習段階では、駆動装置５７６によって動かされる溶接トーチ４１０の先端部が溶接作業の開始から終了までの間に辿るべき軌道を制御装置５５０に学習させ、さらに、演算部５５３のメモリ内に学習した軌道を表す制御データを記憶させる。また、軌道追従制御段階では、溶接システム１００の制御装置５５０は、軌道学習段階において学習した軌道に従って駆動装置５７６を遠隔制御することによって、溶接トーチ４１０の先端部が学習した軌道に追従して動くように溶接トーチ４１０を動かす。
【００８８】
軌道学習段階においては、溶接作業場所で駆動体５７０による溶接作業を見守るユーザは、遠隔操作端末５６０を手で操作することにより、制御装置５５０を経由して駆動装置５７６をリモコン操縦（手動遠隔制御）する。これと同時並行して、制御装置５５０は、当該リモコン操縦により動かされる溶接トーチ４１０の先端部の軌道を算出し、算出した軌道を再現するための一連の制御指令信号を生成するための制御データを、軌道の進行に従って時系列的に演算し、演算部５５３のメモリ内に記憶させる。ここで、算出した軌道を再現するために上記のように演算された制御データは、動作軌道データと呼ばれ、動作軌道データの各々は、固有の軌道データ識別子と関連付けられる。また、動作軌道データの各々は、軌道データ識別子を検索ＩＤとして検索できるように演算部５５３のメモリ内に構成されたデータベースに格納される。
【００８９】
以下、図８を参照しながら、軌道学習段階において溶接システム１００内で実行される動作の流れについてより詳細に説明する。以下の説明においては、溶接作業の開始時点において溶接トーチ４１０の先端部が位置すべき作業座標位置を図８において点Ａで示す溶接開始点とする。また、溶接作業の終了時点において溶接トーチ４１０の先端部が位置すべき作業座標位置を図８において点Ｂで示す溶接終了点とする。まず、ユーザは、溶接装置４００を起動状態にしてから、制御装置５５０、遠隔操作端末５６０および駆動体５７０の電源をオンにする。
【００９０】
続いて、ユーザは、制御装置５５０に設けられた入力部５５２を使用して、制御装置５５０に設定する必要のある情報を入力する。入力部５５２を介して制御装置５５０に入力される情報には、駆動体５７０が備える駆動装置５７６の動きを制御装置５５０から遠隔制御する際に、制御動作態様を規定する条件として設定する必要のある制御条件などが含まれる。また、入力部５５２を介して制御装置５５０に入力される情報には、駆動装置５７６の動きを制御装置５５０から遠隔制御する際に、演算部５５３で制御演算を実行するために設定する必要がある設定パラメータ（制御パラメータなど）などがふくまれる。
【００９１】
続いて、ユーザは、遠隔操作端末５６０を使用して以下の溶接トーチ４１０の先端部が溶接開始点（図８の点Ａ）に来るように駆動装置５７６を位置決め制御するための手動遠隔制御を開始する。この手動遠隔制御は、ユーザが遠隔操作端末５６０の操作部５６２を手で操作し、溶接トーチ４１０の先端部が溶接開始点に来るように駆動体５７０の駆動装置５７６をリモコン操縦することにより実行される。具体的には、ユーザは、溶接トーチ４１０を動かしたい駆動方向に応じて駆動装置５７６内のモータ５７４Ａ〜５７４Ｄの中の少なくとも一つを選択し、遠隔操作端末５６０の操作部５６２を手で操作して当該選択したモータを動かすためのユーザ操作内容を入力する。当該ユーザ操作内容は、制御部５６３によって無線信号として伝送可能なユーザ操作信号に変換され、無線通信部５６４を介して制御装置５５０へと無線送信される。制御装置５５０において無線通信部５５５を介して受信された当該ユーザ操作信号は、制御部５５６によって復調され、復調結果から抽出されたユーザ操作内容が演算部５５３に出力される。
【００９２】
続いて、演算部５５３は、制御部５５６から受け取ったユーザ操作内容と駆動体５７０の制御モデルに基づいて駆動装置５７６を遠隔制御するための制御指令値を演算結果として生成する。その際、演算部５５３は、入力部５５２を介して設定された設定値や制御条件に応じて制御指令値を生成するための演算を実行する。その際、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの中で、溶接トーチ４１０の先端部を動かす駆動方向に対応したモータだけを選択的に駆動するために、当該制御指令値は、駆動すべきモータの識別情報とモータ毎の目標制御量を含んでいる。また、上述した制御モデルは、駆動装置５７６の形状、寸法および構造を表す３次元幾何学モデルを含んでいても良い。さらに、上述した制御モデルは、駆動装置５７６が並進動作することが可能な方向と並進機構の種別を記述する機構構成情報を含んでいても良い。さらに、上述した制御モデルは、溶接トーチ４１０を把持する把持部５７５を回転させる回転機構の種別および把持部５７５を回転させる回転動作を行う際の中心軸方向を記述する機構構成情報を含んでいても良い。さらに、上述した制御モデルは、制御装置５５０から遠隔制御される駆動体５７０の制御応答特性や動力学的特性を伝達関数や状態予測フィルターなどによって記述した物理特性記述モデルを含んでいてもよい。
【００９３】
演算部５５３が演算結果として制御部５５６に出力する制御指令値は、制御部５５６によって制御指令信号に符号化され、ＰＬＣ通信部５５７に渡される。ＰＬＣ通信部５５７は、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により、制御部５５６から渡された制御指令信号を、駆動体５７０内のＰＬＣ通信部５７２に送信する。駆動体５７０内のＰＬＣ通信部５７２により受信され、制御部５７１に渡された制御指令信号は、制御部５７１によってモータ毎の目標制御量に変換される。続いて、溶接トーチ４１０の先端部を動かす駆動方向に対応したモータを選択的に駆動するために、制御部５７１は、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄのうち、駆動方向に対応したドライバに対して選択的に目標制御量を出力する。
【００９４】
目標制御量に従って各モータが駆動されると、駆動方向に対応する各モータによって溶接トーチ４１０の先端部が動かされ、溶接作業の開始時点において溶接トーチ４１０の先端部が位置すべき作業座標位置に溶接トーチ４１０の先端部が来るように位置決め動作が実行される。続いて、ユーザが遠隔操作端末５６０の操作部５６２を手で操作して駆動体５７０の駆動装置５７６をリモコン操縦することにより、図８の点Ｂで示す溶接終了点に溶接トーチ４１０の先端部が来るような位置決め制御も実行される。つまり、上記のように溶接トーチ４１０の先端部が所望の位置に来るように駆動装置５７６を位置決め制御するための上述した一連の制御動作は、図８に点Ｂで示す溶接終了点に溶接トーチ４１０の先端部が来るような位置決め作業についても実行される。
【００９５】
以上のように、溶接作業の開始時点と終了時点において位置すべき２箇所の作業座標位置（図８に示す点Ａと点Ｂ）に溶接トーチ４１０の先端部が来るように位置決め制御がされる。この位置決め制御が完了した後には、演算部５５３のメモリ内には溶接トーチ４１０の先端部を上記２箇所の作業座標位置（図８に示す点Ａと点Ｂ）に位置決めさせるための制御指令値が記憶されている。続いて、演算部５５３は、溶接作業の開始時点と終了時点において位置すべき２箇所の作業座標位置を結ぶ軌道（図８に示す折れ線８０を参照）に沿って溶接トーチ４１０の先端部を動かす制御を行うための一連の制御指令値を算出する。ここで、動作軌道データとは、溶接トーチ４１０の先端部が上述した軌道を辿りながら動くように、制御装置５５０から駆動装置５７６を遠隔制御するために演算部５５３によって算出される制御データに相当する。その際、演算部５５３は、溶接トーチ４１０の先端部を図８の点Ａと点Ｂにそれぞれ位置決めするために生成された２つの制御指令値を開始値と終了値として、その間を補間する形で動作軌道データを構成する一連の制御指令値を算出する。さらに、演算部５５３は、動作軌道データの各々に、固有の軌道データ識別子と関連付ける。続いて、演算部５５３は、軌道データ識別子を検索ＩＤとして動作軌道データの各々を検索できるように、動作軌道データを演算部５５３のメモリ内に構成されたデータベースに格納する。
【００９６】
溶接作業の開始時点と終了時点において溶接トーチ４１０の先端部が位置すべき２箇所の作業座標位置に対する上述した位置決め制御が実行されている間、溶接システム１００内ではさらに以下の動作が実行される。この動作は、上述した位置決め制御に従って駆動装置５７６が駆動されている間における駆動装置５７６の状態の時系列的な推移を制御装置５５０と遠隔操作端末５６０に対してフィードバックするために溶接システム１００内で実行される動作である。まず、駆動体５７０内において、当該駆動中のモータについて検出されたモータ毎の状態が、対応するドライバから制御部５７１に出力される。続いて、制御部５７１は、当該モータ毎の状態をＰＬＣ通信可能な信号形式に符号化することによって状態フィードバック信号を生成し、ＰＬＣ通信部５７２に渡す。ＰＬＣ通信部５７２は、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により、制御部５７１から渡された状態フィードバック信号を、制御装置５５０内のＰＬＣ通信部５５７に送信する。続いて、制御装置５５０内において、ＰＬＣ通信部５５７から制御部５５６に渡された状態フィードバック信号は、制御部５５６によって復調されることにより、駆動体５７０内におけるモータ毎の状態に変換され、演算部５５３に出力される。演算部５５３は、制御部５５６から出力されたモータ毎の状態に基づいて、遠隔操作端末５６０へと無線送信すべき情報を演算結果として生成し、この情報は、駆動装置５７６の現在の稼働状況をユーザが視覚的に確認するのに使用可能な情報を含む。その際、演算部５５３は、入力部５５２を介して設定された設定値や制御条件に応じて上記情報を生成するための演算を実行する。
【００９７】
演算部５５３から制御部５５６へと出力された上記情報は、制御部５５６によって無線送信可能な信号形式へと符号化され、無線通信部５５５を介して遠隔操作端末５６０へと無線送信される。遠隔操作端末５６０内において無線通信部５６４によって受信され制御部５６３で復調された上記情報は、表示部５６１に渡され、表示部５６１は、上記情報を画面表示可能な画像情報に変換して画面表示する。これにより、遠隔操作端末５６０を操作するユーザは、駆動装置５７６の現在の稼働状況を遠隔操作端末５６０上の画面表示により確認することができる。
【００９８】
続いて、軌道追従制御段階において溶接システム１００内で実行される動作の流れの詳細について以下のとおりに説明する。軌道追従制御段階の開始前においては、軌道学習段階が予め実行されていなくてはならない。それにより、演算部５５３のメモリ内に構成されたデータベースには、少なくとも一つの動作軌道データが格納されており、軌道データ識別子を検索ＩＤとして動作軌道データの各々を検索できる状態となっている。
【００９９】
まず、ユーザは、溶接装置４００を起動状態にしてから、制御装置５５０、遠隔操作端末５６０および駆動体５７０の電源をオンにする。続いて、ユーザは、制御装置５５０に設けられた入力部５５２を使用して、制御装置５５０に軌道データ識別子を検索ＩＤとして入力し、演算部５５３のメモリ内に構成されたデータベースから所望の動作軌道データを検索する。当該検索された動作軌道データは、演算部５５３の制御演算に使用される軌道データとして制御装置５５０内に設定される。続いて、ユーザは、手に持った遠隔操作端末５６０の動作開始ボタンを操作することにより、上述した動作軌道データに基づいて駆動体５７０の溶接作業動作を開始するように指示する。すると、遠隔操作端末５６０から溶接作業動作を開始すべき旨を指示するユーザ操作信号が制御装置５５０へと無線送信される。続いて、制御装置５５０内で無線通信部５５５を介して当該ユーザ操作信号を受け取った制御部５５６は、演算部５５３に対して動作軌道データに基づいて駆動装置５７６を遠隔制御するための制御演算の実行開始を指示する。
【０１００】
演算部５５３が制御部５５６からの指示により制御演算を実行するのと並行して、制御部５５６は、駆動体５７０から状態フィードバック信号を一定周期で反復的に受信し、駆動装置５７６内のモータ５７４Ａ〜５７４Ｄの各々に関するモータ毎の現在の状態を演算部５５３に出力する。制御部５５６から駆動装置５７６内におけるモータ毎の現在の状態を受け取ることで、演算部５５３は、駆動体５７０内のモータ５７４Ａ〜５７４Ｄの各々に関して現時点での回転位相量や回転速度を知ることができる。その上で、演算部５５３は、ユーザによって選択された動作軌道データが記述する軌道に沿って溶接トーチ４１０の先端部を動かす遠隔制御を行うために、以下の制御演算を行う。まず、演算部５５３は、上述した軌道の上に並んだ一連の制御目標点に対応する制御目標値を制御部５５６から受け取ったモータ毎の状態が表す回転位相量や回転速度と比較する。続いて、演算部５５３は、上述した制御目標値とモータ毎の状態が表す回転位相量や回転速度との間の差分をゼロに収束させるような制御指令値を、駆動体５７０の制御モデルに基づいて演算する。最後に、演算部５５３は、上記のように演算した制御指令値を制御部５５６へと出力する。
【０１０１】
演算部５５３が演算結果として制御部５５６に出力する制御指令値は、制御部５５６によって制御指令信号に符号化され、ＰＬＣ通信部５５７に渡される。ＰＬＣ通信部５５７は、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により、制御部５５６から渡された制御指令信号を、駆動体５７０内のＰＬＣ通信部５７２に送信する。駆動体５７０内のＰＬＣ通信部５７２により受信され、制御部５７１に渡された制御指令信号は、制御部５７１によってモータ毎の目標制御量に変換される。続いて、溶接トーチ４１０の先端部を動かす駆動方向に対応したモータを選択的に駆動するために、制御部５７１は、ドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄのうち、駆動方向に対応したドライバに対して選択的に目標制御量を出力する。
【０１０２】
目標制御量に従って各モータが駆動されると、当該駆動中のモータについて検出されたモータ毎の状態が、対応するドライバから制御部５７１に出力される。続いて、制御部５７１は、当該モータ毎の状態をＰＬＣ通信可能な信号形式に符号化することによって状態フィードバック信号を生成し、ＰＬＣ通信部５７２に渡す。ＰＬＣ通信部５７２は、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により、制御部５７１から渡された状態フィードバック信号を、制御装置５５０内のＰＬＣ通信部５５７に送信する。続いて、制御装置５５０内において、ＰＬＣ通信部５５７から制御部５５６に渡された状態フィードバック信号は、制御部５５６によって復調されることにより、駆動体５７０内におけるモータ毎の状態に変換され、演算部５５３に出力される。演算部５５３は、制御部５５６から出力されたモータ毎の状態に基づいて、遠隔操作端末５６０へと無線送信すべき情報を演算結果として生成し、この情報は、駆動装置５７６の現在の稼働状況をユーザが視覚的に確認するのに使用可能な情報を含む。その際、演算部５５３は、入力部５５２を介して設定された設定値や制御条件に応じて上記情報を生成するための演算を実行する。
【０１０３】
演算部５５３から制御部５５６へと出力された上記情報は、制御部５５６によって無線送信可能な信号形式へと符号化され、無線通信部５５５を介して遠隔操作端末５６０へと無線送信される。遠隔操作端末５６０内において無線通信部５６４によって受信され制御部５６３で復調された上記情報は、表示部５６１に渡され、表示部５６１は、上記情報を画面表示可能な画像情報に変換して画面表示する。
【０１０４】
次に、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成と対比すべき対比例として図５〜図７に示す溶接システム１００’の構成について説明する。加えて、図５〜図７に示す溶接システム１００’を図２〜図４に示す溶接システム１００の構成と対比した結果を踏まえて、本発明の幾つかの実施形態に係る溶接システム１００が有する技術的利点について説明する。
【０１０５】
溶接システム１００’の全体の構成を図５に示す。図５に示す溶接システム１００’は、図６および図７に示す溶接作業自動化機構５００’を図１に示す溶接装置４００と組み合わせて成る溶接システムである。従って、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成のうち、溶接装置４００に対応する部分の構成は、図５〜図７に示す溶接システム１００’においても全く同一であるため、説明を省略する。また、図６および図７に示す溶接作業自動化機構５００’についても、図３および図４に示す溶接作業自動化機構５００と異なる構成部分を中心として説明する。以下、図６および図７に示す溶接作業自動化機構５００’の構成から説明し、続いて、溶接作業自動化機構５００’が図１に示す溶接装置４００とどのように組み合わされることにより、図５に示す溶接システム１００’が構成されるかを説明する。
【０１０６】
図６を参照すると、溶接作業自動化機構５００’は、制御装置５１０と、遠隔操作端末５２０と、駆動体５３０と、を含んで構成される。図３に示す駆動体５７０と同様に、駆動体５３０は、溶接トーチ４１０を把持する把持部５３１と、制御装置５１０からの遠隔制御に従って溶接トーチ４１０の先端部を駆動させるための駆動装置５３２と、摺接部５３３と走行レール５３４を有する。また、図３に示す駆動装置５７６と同様に、駆動装置５３２は、図６に示す横行方向ｄ１、昇降方向ｄ２および走行方向ｄ４から成る３軸方向に沿って溶接トーチ４１０を把持する把持部５３１を並進させることができる。また、図３に示す駆動装置５７６と同様に、駆動装置５３２は、溶接トーチ４１０の長手方向中央部を中心軸として把持部５３１を図６においてｄ３で示す回転方向に回転させることができる。
【０１０７】
図３に示す溶接作業自動化機構５００とは異なり、制御装置５１０と遠隔操作端末５２０との間は、無線通信ではなく操作ケーブル５４１によって接続されている。また、図３に示す溶接作業自動化機構５００とは異なり、遠隔操作端末５２０と駆動体５３０との間は、操作ケーブル５４２によって接続されている。従って、図３に示す溶接作業自動化機構５００とは異なり、制御装置５１０と駆動体５３０との間は、図３に示す動力線５８０のような動力線を介して直接接続されているのではなく、遠隔操作端末５２０を経由してケーブルで有線接続されている。
【０１０８】
次に、図６に示す溶接作業自動化機構５００’を構成する制御装置５１０、遠隔操作端末５２０、駆動体５３０および操作ケーブル５４１、５４２を図１に示す溶接装置４００と組み合わせて構成される溶接システム１００’の構成について図５に沿って説明する。図１に示す溶接トーチ４１０は、図６に示す駆動体５３０の把持部５３１によって把持されることによって駆動体５３０に取り付けられる。続いて、図１に示す溶接電源４４０の付近に制御装置５１０を設置する。続いて、制御装置５１０と遠隔操作端末５２０との間を操作ケーブル５４１で接続し、遠隔操作端末５２０と駆動体５３０との間を操作ケーブル５４２で接続する。これにより、制御装置５１０と駆動体５３０との間が、遠隔操作端末５２０を経由してケーブルで有線接続され、制御装置５１０内部の専用電源から操作ケーブル５４１、遠隔操作端末５２０および操作ケーブル５４２を経由して駆動体５３０に駆動電力が供給される。
【０１０９】
また、溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを、溶接電源４４０の近傍に位置する分岐点において制御装置５１０側に分岐させて分岐線４４４とする。その上で、分岐させた分岐線４４４を制御装置５１０に接続する。図５を参照すると、溶接操作ケーブル４４２内に収容されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬから制御装置５１０側に分岐線４４４を分岐させるために、溶接電源４４０の近傍に位置する分岐点に分岐ボックス４４８が設けられている。ただし、図５に示す溶接システム１００’では、分岐線４４４を経由して制御装置５１０から溶接トーチ４１０までを接続するトーチ・スイッチ・リード線ＴＬは、単にトーチ・スイッチ４１１を電気的に駆動するためだけに使用される。従って、図５に示す溶接システム１００’では、分岐線４４４を経由して制御装置５１０に接続されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬは、制御装置５１０と駆動体５３０との間で制御信号や駆動電力を伝送するためには使用されない。同様に、図５に示す溶接システム１００’では、制御装置５１０に接続されたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬの一部区間は、コンジット・ケーブル４２０内に収容されているけれども、単に溶接トーチ４１０上のトーチ・スイッチ４１１を電気的に駆動するためだけに使用される。
【０１１０】
多くの場合、制御装置５１０は、溶接電源４４０と同じ場所に設置され、制御装置５１０と溶接電源４４０は、例えば、工場の壁際などに設置される。また、溶接トーチ４１０を取り付けた駆動体５３０と母材４７０は同じ溶接作業場所に設置される。また、多くの場合、駆動体５３０が行う溶接作業を見守るユーザは、同じ溶接作業場所において駆動体５３０が行う溶接作業をすぐ近くで監視しながら、手に持った遠隔操作端末５２０を必要に応じて手動操作する。従って、駆動体５３０と遠隔操作端末５２０との間を接続する操作ケーブル５４２の長さは、５〜１０メートル程度である。これに対して、遠隔操作端末５２０と制御装置５１０との間を接続する操作ケーブル５４１の長さは、５０〜１００メートル程度である。
【０１１１】
図２〜図４に示す溶接システム１００と同様に、図５に示す溶接システム１００’においては、制御装置５１０、遠隔操作端末５２０および駆動体５３０の三者の間の連携により、上述した軌道学習段階と軌道追従制御段階と同様の制御動作が実行されるようにしても良い。ただし、図５および図６に示すように、溶接システム１００‘では、制御装置５１０と遠隔操作端末５２０との間は無線通信ではなく、操作ケーブル５４１で接続されている。従って、溶接システム１００‘では、図１に示す溶接装置４００がもともと備えていた既設の配線に追加する形で新たなケーブルを配線し、ケーブルの取り回しを行う必要が生じる。
【０１１２】
また、図７を参照しながら後述するように、溶接システム１００‘では、駆動体５３０内の各モータを駆動するための各ドライバは、遠隔操作端末５２０内に内蔵されている。また、駆動体５３０側の各モータと遠隔操作端末５２０側の各ドライバとは操作ケーブル５４２を介して接続されている。従って、各ドライバから各モータに目標制御量に応じた駆動信号を送信し、各モータについて検出された現在の状態を各モータから各ドライバにフィードバックする通信も遠隔操作端末５２０側と駆動体５３０側の間で操作ケーブル５４２を介して行われる。つまり、各ドライバから各モータに駆動信号を送信し、各モータの状態検出値を各モータから各ドライバに返信するループを繰り返すことにより各モータのサーボ制御を行うための閉ループ制御系は、遠隔操作端末５２０側と駆動体５３０側に跨って操作ケーブル５４２を介して実行される。
【０１１３】
続いて、図７を参照すると、制御装置５１０は、表示部５１１と入力部５１２と、演算部５１３と、電源５１４と、を含んで構成される。表示部５１１、入力部５１２および電源５１４が有する機能および役割は、図４に示す制御装置５５０が備える表示部５５１、入力部５５２および電源５５４が有する機能および役割と同様である。演算部５１３の機能と動作に関しては、遠隔操作端末５２０および駆動体５３０との間の関係を踏まえながら以下において後述する。また、遠隔操作端末５２０は、表示部５２１と、操作部５２２と、ドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄと、を含んで構成される。表示部５２１および入力部５２２が有する機能および役割は、図４に示す遠隔操作端末５６０が備える表示部５６１および入力部５６２が有する機能および役割と同様である。ドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄは、図４において駆動体５７０内の駆動装置５７６が備えていたドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄと同様の機能および役割を有する。
【０１１４】
また、駆動体５３０が備える駆動装置５３２は、溶接トーチ４１０を把持する把持部５３１を上述した駆動方向ｄ１〜ｄ４に沿って駆動するためのモータ５３６Ａ〜５３６Ｄのみを含んで構成され、駆動装置５３２内にはドライバに相当する構成が存在しない。また、遠隔操作端末５２０が備えるドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄと駆動装置５３２が備えるモータ５３６Ａ〜５３６Ｄとは専用ケーブルである操作ケーブル５４２を介して接続されている。
【０１１５】
以下、制御装置５１０内において溶接作業の自動制御機能の中核を担う演算部５１３の構成と動作について遠隔操作端末５２０および駆動体５３０との間の関係を踏まえながら説明する。図４に示す制御装置５５０が備える演算部５５３とは異なり、演算部５１３は、遠隔操作端末５２０内のドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄと専用ケーブルである操作ケーブル５４１を介して直接接続されている。これを別の観点から説明すると、図４において駆動体５７０内の駆動装置５７６が備えていたドライバ５７３Ａ〜５７３Ｄに対応するドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄは、駆動体５３０内ではなく、遠隔操作端末５２０内に設けられ、駆動体５３０内にはドライバに相当する構成が存在しない。
【０１１６】
また、図２〜図４に示す溶接システム１００と同様に、演算部５１３は、駆動体５３０を遠隔制御するための制御指令信号を算出する。当該制御指令信号は、演算部５１３から操作ケーブル５４１を介して遠隔操作端末５２０内のドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄに出力される。その際、従って、駆動体５３０内のモータ５３６Ａ〜５３６Ｄの中で、溶接トーチ４１０の先端部を動かそうとする駆動方向に対応したモータだけが選択的に駆動される必要がある。そこで、演算部５１３は、当該制御指令信号に含まれる目標制御量を、駆動すべきモータに対応したドライバに対してのみ選択的に出力する。なお、溶接トーチ４１０の先端部を動かそうとする駆動方向または当該駆動方向に対応するモータは、ユーザが遠隔操作端末５２０の操作部５２２を手で操作することによって選定されてもよい。当該制御指令信号に従って、ドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄが、駆動体５３０内のモータ５３６Ａ〜５３６Ｄに駆動信号を出力することにより、駆動体５３０は当該制御指令信号に従った動作を実行する。例えば、駆動体５３０は、溶接トーチ４１０の先端部が溶接作業の開始位置と終了位置に来るような位置決め動作または動作軌道データが表す軌道を追従するように溶接トーチ４１０の先端部を動かす動作を実行するようにしてもよい。つまり、図５に示す溶接システム１００’においては、制御装置５１０、遠隔操作端末５２０および駆動体５３０の三者の間の連携により、上述した軌道学習段階と軌道追従制御段階と同様の制御動作が実行されても良い。
【０１１７】
また、ドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄの各々は、以下の２つの動作を同時並行的に一定の繰り返し周期で反復実行し、それにより、ドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄの各々が駆動体５３０内のモータ５３６Ａ〜５３６Ｄの各々に対してサーボ制御を実行するための閉ループ制御系を構成している。一つ目の動作は、モータ毎の回転制御を行う際に必要なフィードバック信号として、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの現在の回転位相量や回転速度などの検出値を現在の状態として各モータから検出する状態検出動作である。二つ目の動作は、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄからそれぞれ検出した現在の回転位相量や回転速度などをモータ毎の目標制御量と比較し、当該比較の結果に基づいて、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄに指令すべき回転位相量や回転速度などの指令値を各モータに出力する指令値出力動作である。このとき、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの現在の状態は、操作ケーブル５４２を介してモータ５３６Ａ〜５３６Ｄからドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄへと送信される。また、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄに指令すべき回転位相量や回転速度などの指令値は、操作ケーブル５４２を介して。ドライバ５２３Ａ〜５２３Ｄからモータ５３６Ａ〜５３６Ｄへと送信される。
【０１１８】
以上のとおり説明した図５〜図７の溶接システム１００’を図２〜図４の溶接システム１００と対比すると、本発明の幾つかの実施形態に従って図２〜図４に示す溶接システム１００は、以下の技術的利点を有していることが理解できる。
【０１１９】
図２〜図４に示す溶接システム１００の構成では、駆動体５７０から状態フィードバック信号に含めて伝送されるべき駆動装置５７６の現在の状態は、駆動装置５７６内のモータ５７４に対応して設けられたドライバ５７３によって検出される。また、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成では、制御装置５５０から受信した制御指令信号に含まれる目標制御量に応じてモータ５７４を駆動する操作は、モータ５７４に対応して設けられたドライバ５７３によって実行される。そして、上記構成では、このようなドライバ５７３が制御装置５５０側ではなく駆動体５７０側に設けられていることにより、以下の不都合な問題が解決される。
【０１２０】
良好な制御応答特性を維持しながら駆動体を高精度に制御するためには、高いサンプリング頻度でモータの状態を検出し、適切な駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータに対して出力しなくてはならない。従って、図５〜図７に示す溶接システム１００’のように、モータ５３６の状態を検出し、モータ５３６に駆動信号を出力するドライバ５２３が遠隔操作端末５２０側に設けられていた場合には、高いサンプリング頻度でモータ５３６の状態を検出し、適切な駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータ５３６に出力することが困難となる。何故なら、モータ５３６が設けられている駆動体５３０と遠隔操作端末５２０との間には操作ケーブル５４２を介した通信遅延が存在するので、モータ５３６の状態を高頻度で検出したり駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータ５３６に出力したりすることは困難となるからである。
【０１２１】
以上より、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成によれば、ドライバ５７４Ａ〜５７４Ｄが駆動体５７０側に設けられていることにより、以下の利点が得られる。すなわち、良好な制御応答特性を維持しながら駆動体５７０を高精度に制御するために、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの状態を高頻度で検出し、駆動信号を余計な遅延なしに適切なタイミングでモータに出力することができる。また、モータ５７４Ａ〜５７４Ｄの回転制御をサーボ制御により行うための閉ループ制御系をドライバ５７３とモータ５７４との間で完結するように構成すれば、制御装置５５０と駆動体５７０の間を繋ぐ通信遅延の大きなケーブル区間に跨ってモータ５７４のサーボ制御に必要な制御信号を高い通信頻度で通信する必要がなくなる。
【０１２２】
また、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成によれば、制御装置５５０は、遠隔操作端末と無線通信を行うための無線通信部５５５をさらに備える。無線通信部５５５は、遠隔操作端末５６０から送信されたユーザ操作信号の受信に対して、遠隔操作端末５６０に応答確認信号を返信する。また、無線通信部５５５が当該ユーザ操作信号を遠隔操作端末５６０から受信すると、演算部５５３は、当該ユーザ操作信号に含まれるユーザ操作内容を、上述した制御指令信号に対して反映する。続いて、当該制御指令信号は、駆動体５７０の遠隔制御のために駆動装置５７６に向けて送信される。また、ユーザは、溶接場所で溶接作業を見守りながら遠隔操作端末５６０を使用して駆動体５７０のリモコン操縦と駆動装置５７６の状態の監視を行うことができる。また、遠隔操作端末５６０は他の装置と無線でのみ通信するため、遠隔操作端末５６０はいずれのケーブルや配線にも接続されておらず、そのため、ケーブルや配線によって遠隔操作端末５６０の使い勝手や操作性が低下することはない。
【０１２３】
また、図５〜図７に示す溶接システム１００’とは異なり、遠隔操作端末５６０は駆動体５７０とケーブルによって接続されていないので、遠隔操作端末５６０を手に持ったユーザは、駆動体５７０から見て任意の距離を隔てた任意の場所に位置することができる。また、図５〜図７に示す溶接システム１００’とは異なり、遠隔操作端末５６０は駆動体５７０とケーブルによって接続されていないので、図１に示す既設の配線ケーブル以外に余計な追加の配線ケーブルを必要としない。また、遠隔操作端末５６０と制御装置５５０の間の通信を広帯域無線通信で行うことにより、通信ケーブルを介した有線通信を上回る通信速度を達成でき、溶接電力線から上記のように発生する電気ノイズによって遠隔操作端末５６０と制御装置５５０の間の通信が干渉されにくくなる。
【０１２４】
また、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成では、溶接トーチ４１０、ワイヤ送給装置４３０、コンジット・ケーブル４２０および溶接電源４４０を含む溶接装置４００に対して、制御装置５５０と駆動体５７０を含む溶接作業自動化機構５００を組み合わせて使用する際に、以下の機器間接続方式を採用している。すなわち、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成では、制御装置５５０と駆動体５７０との間で駆動電力と制御信号を伝送するための動力線５８０を溶接電力線ＷＰとは別々のケーブルとして引き回すのではなく、動力線５８０と溶接電力線ＷＰの両者をコンジット・ケーブル４２０内に収容して一本のケーブルとして束ねている。それにより、ワイヤ送給装置４３０と溶接トーチ４１０とを接続するコンジット・ケーブル４２０の延伸区間内では、コンジット・ケーブル４２０とは別に追加の操作ケーブルを設ける必要なしに、溶接トーチ４１０に溶接電力を供給しながら、制御装置５５０と駆動体５７０との間で駆動電力と制御信号を伝送することが可能となる。
【０１２５】
これに対して、図５〜図７に示す溶接システム１００’においては、制御装置５１０と遠隔操作端末５２０との間を操作ケーブル５４１で接続し、遠隔操作端末５２０と駆動体５３０との間を操作ケーブル５４２で接続する。これにより、制御装置５１０と駆動体５３０との間が、遠隔操作端末５２０を経由してケーブルで有線接続され、制御装置５１０内部の専用電源から操作ケーブル５４１、遠隔操作端末５２０および操作ケーブル５４２を経由して駆動体５３０に駆動電力が供給される。そのため、図５〜図７に示す溶接システム１００’においては、コンジット・ケーブル４２０とは別に追加の操作ケーブル５４１および５４２を設けなければ、溶接トーチ４１０に溶接電力を供給しながら、制御装置５１０と駆動体５３０との間で駆動電力と制御信号を伝送することができない。
【０１２６】
その結果、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成によれば、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチ４１０を動かす溶接作業自動化機構５００を既存の溶接装置４００に追加する場合、以下の技術的利点がある。すなわち、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成によれば、コンジット・ケーブル４２０の延伸区間内では、コンジット・ケーブル４２０以外の追加の操作ケーブルを設けることなく、駆動体５７０に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。
【０１２７】
また、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成では、制御装置５５０と駆動体５７０との間で駆動電力と制御信号を伝送するための動力線５８０を構成するために、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０を経由して溶接トーチ４１０までを接続するトーチ・スイッチ・リード線ＴＬの一部の区間が動力線５８０を兼ねるようになっている。具体的には、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成では、制御装置５５０と駆動体５７０を接続する動力線５８０を構成するために、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０を経由して溶接トーチ４１０までを接続するトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを、溶接電源４４０の近傍で制御装置５５０の側に分岐させ、溶接トーチ４１０の近傍で駆動体５７０側にさらに分岐させた線を構成している。従って、溶接装置４００に対して、制御装置５５０と駆動体５７０を含む溶接作業自動化機構５００を組み合わせて使用する際、制御装置５５０と駆動体５７０との間で駆動電力と制御信号を伝送するための動力線５８０の大部分を、図１の溶接装置４００において既設されていたトーチ・スイッチ・リード線ＴＬと一本化することが可能となる。
【０１２８】
その結果、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成によれば、溶接作業の自動化のために、制御信号に従って溶接トーチ４１０を動かす溶接作業自動化機構５００を既存の溶接装置４００に追加する場合、以下の技術的利点が得られる。すなわち、上記構成によれば、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０に至る区間内では、既設の電力線であるトーチ・スイッチ・リード線ＴＬとは別に追加のケーブルを設けることなく、駆動体５７０に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。従って、上記構成によれば、コンジット・ケーブル４２０の延伸区間内だけでなく、溶接電源４４０からワイヤ送給装置４３０に至る区間内においても、既設の配線とは別に追加のケーブルを設けることなく、駆動体５７０に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得ることができる。
【０１２９】
以上より、図２に示す溶接システム１００の構成によれば、制御装置５５０と駆動体５７０との間において既設の配線とは別に追加のケーブルを設けることなく、駆動体５７０に駆動電力と制御信号を供給することが可能となることによって、以下の問題が解決される。溶接作業を行いたい場所に駆動体５７０を搬入し、設置する際、コンジット・ケーブル４２０とは別に、駆動体５７０に操作ケーブルをさらに接続しなくてはならず、当該操作ケーブルを捌くのに時間がかかり、作業性を悪化させるという問題点を解決することができる。また、狭隘な場所に駆動体５７０を搬入し、設置する際、そのような追加の操作ケーブルが邪魔になるという問題点を解決することができる。
【０１３０】
また、当該操作ケーブルを介して駆動体５７０と接続すべき電源や装置が駆動体５７０から遠く離れている場合に、操作ケーブルが長く重くなることで当該操作ケーブルの搬入や搬出の作業も重筋作業となるという問題点も解決することができる。また、駆動体５７０が溶接作業中に走行しながら複数の異なる溶接場所に移動するタイプである場合、重い操作ケーブルを引きずることによる負荷が駆動体５７０にかかり、駆動体５７０の動作を妨げるという問題点も解決される。また、駆動体の走行中に当該操作ケーブルが引きずられることにより、当該操作ケーブル表面を覆う被覆材が損傷し、操作ケーブルが破損する危険性があるという問題点も解決される。
【０１３１】
例示的な一実施形態では、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成において、溶接電力を供給するために溶接電力線ＷＰ上に流される電流の電流波形は、基底電流が流れる基底電流期間と、前記基底電流よりも大きなピーク電流が流れるピーク電流期間と、を含むようにしてもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように、溶接電力線ＷＰ上に流される溶接電流の電流波形は、パルス・オン状態とパルス・オフ状態とが交替して現れる矩形パルス波形であっても良い。図９（ｂ）において、パルス・オン状態の持続期間（パルス幅）はＴｐであり、パルス・オフ状態の持続期間（パルス幅）はＴｂである。また、図９（ｂ）において、パルス・オン状態の際に溶接電力線ＷＰ上に流される溶接電流Ｉｐが上述したピーク電流に相当し、パルス・オフ状態の際に溶接電力線ＷＰ上に流される溶接電流Ｉｂが上述した基底電流に相当する。その上で、この実施形態では、制御装置５５０は、図９（ｂ）に示すパルス持続期間Ｉｂに対応する基底電流期間にのみ、駆動体５７０との間での制御信号の送受信を行うように構成されてもよい。制御信号の送受信を行うタイミングを上記のようにすべき理由は以下のとおりである。
【０１３２】
溶接電力線ＷＰ上に流される溶接電流の電流レベルがピーク値Ｉｐに等しいかそれに近い期間においては、溶接電力線ＷＰからは強い電気ノイズが電磁的な干渉波として発生する。従って、溶接電力線ＷＰと一緒にコンジット・ケーブル４２０内に収容されている動力線５８０に対してこの電気ノイズが干渉すると、動力線５８０上において送受信されている制御信号の波形が歪められ、受信側において制御信号を正しく受信できない又は全く受信できない場合が生じ得る。
【０１３３】
そこで、この実施形態では、溶接電力線ＷＰ上にピーク電流Ｉｐよりも小さい基底電流Ｉｂが流れている期間においてのみ、制御装置５５０と駆動体５７０との間で制御信号の送受信を行うようにしている。これにより、この実施形態では、溶接電力線ＷＰから発生する電力ノイズによる電磁的干渉が弱い時だけを狙って制御装置５５０と駆動体５７０との間で制御信号の送受信を行うことが可能となる。
【０１３４】
また、溶接システムを使用して溶接作業を行う際に生じ得る別の問題点として、遠隔操作端末５６０と制御装置５５０との間を結ぶ通信経路を無線のみとすると遮蔽物や妨害電波などによって通信が遮断されるおそれがある。たとえば、大型構造物として船舶などの船体を溶接する場合、船体内の隔壁によって無線通信が遮断されるといった恐れもある。このような場合には、溶接電源４４０と制御装置５５０の設置位置をこまめに動かして、無線による遠隔操作端末５６０との見通しを確保しなければならなくなる。また、鉄板などの無線電波にとって反射率のよい空間では多重反射により見通しのよい通信環境であっても無線信号を正常に受信できなくなることもある。
【０１３５】
そこで、例示的な一実施形態では、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成において、ワイヤ送給装置４３０は、図１０に示すように、遠隔操作端末５６０と無線通信を行うためのワイヤ送給装置側の無線通信部４８０をさらに備えていてもよい。この実施形態では、ワイヤ送給装置側の無線通信部４８０は、遠隔操作端末５６０との間で送受信される無線信号を、動力線５８０を介した有線通信により、制御装置５５０に対して中継することが可能である。
【０１３６】
つまり、図１０に示すように、この実施形態では、制御装置５５０に無線通信部５５５を設けることに加えて、制御装置５５０と駆動体５７０との間に介在するワイヤ送給装置４３０の上にも無線通信部４８０を設けている。その上で、図１０に示す上記構成では、ワイヤ送給装置４３０上に設けた無線通信部４８０は、遠隔操作端末５６０との間で送受信される無線信号を、動力線５８０を介した有線通信により制御装置５５０に対して中継するように構成されている。従って、例えば、溶接作業場所が鉄板の構造物９０で囲われており、制御装置５５０がそこから離れた場所に設置されている場合でも、溶接作業場所で遠隔操作端末５６０から送信された無線信号が鉄板の構造物９０に遮られて制御装置５５０に届かないという問題がなくなる。何故なら、遠隔操作端末５６０から無線送信された信号は、同じ溶接作業場所に設置されたワイヤ送給装置４３０に設置された無線通信部４８０で一旦受信された後に、動力線５８０を介した有線通信によりワイヤ送給装置４３０から制御装置５５０へと中継されるからである。
【０１３７】
図１０に示す溶接システム１００を構成する各装置の内部構成を図１１に示す。図１１において、制御装置５５０、遠隔操作端末５６０および駆動装置５７６の内部構成は、図３に示すものと同様であるため、説明を省略する。図１１に示す無線通信部４８０は、制御装置５５０と駆動体５７０との間に介在するワイヤ送給装置４３０の上に設けられているワイヤ送給装置側の無線通信部４８０である。無線通信部４８０は、動力線５８０を介したＰＬＣ通信により制御装置５５０および駆動体５７０と通信するためのＰＬＣ通信部４８２と、制御部４８３と、遠隔操作端末５６０との間で無線通信を行うための無線通信部４８４と、を含んで構成される。制御部４８３は、遠隔操作端末５６０を相手に送受信される無線信号と制御装置５５０を相手に送受信されるＰＬＣ通信信号との間で信号形式を相互に変換する回路である。また、ＰＬＣ通信により制御装置５５０および駆動体５７０と通信するためのＰＬＣ通信部４８２は、分岐線４４６によって動力線５８０と接続されている。ここで、分岐線４４６は、ワイヤ送給装置４３０の近傍において動力線５８０上に設けられた分岐ボックス４４７によって動力線５８０から無線通信部４８０へと分岐された線である。
【０１３８】
例示的な一実施形態では、図２〜図４に示す溶接システム１００の構成において、駆動体５７０の駆動装置５７６は、図１２に示すように遠隔操作端末５６０と無線通信を行うための駆動体側無線通信部５７９をさらに備えていてもよい。また、駆動体側無線通信部５７９は、遠隔操作端末５６０から送信されたユーザ操作信号の受信に対して、遠隔操作端末５６０に応答確認信号を返信するように構成されていてもよい。従って、図１２に示すこの実施形態では、遠隔操作端末５６０は、制御装置５５０との間だけで無線通信が可能なだけでなく、同時に、駆動体５７０とも直に無線通信することが可能である。従って、何らかの理由により遠隔操作端末５６０と制御装置５５０との間での無線通信が途絶したとしても、遠隔操作端末５６０は、ユーザが入力した操作内容に基づいてユーザ操作信号を駆動体５７０に直に無線送信することが可能となる。また、制御装置５５０または駆動体５７０と遠隔操作端末５６０との間の通信を広帯域無線通信で行うことにより、通信ケーブルを介した有線通信を上回る通信速度を達成でき、溶接電力線ＷＰから上記のように発生する電気ノイズによって遠隔操作端末５６０と制御装置５５０の間の通信が干渉されにくくなる。
【０１３９】
また、例示的な一実施形態では、図１２に示す溶接システム１００の構成において、無線通信部５５５または駆動体側無線通信部５７９を介して遠隔操作端末５６０から受信したユーザ操作信号は、動力線５８０を介した有線通信により、制御装置５５０と駆動体５７０の駆動装置５７６との間で通信されるようにしてもよい。また、図１２に示すこの実施形態では、制御装置５５０と駆動装置５７６のいずれか一方は、無線通信部５５５または駆動体側無線通信部５７９を介して遠隔操作端末５６０から受信したユーザ操作信号が上記有線通信されたユーザ操作信号と一致するか否かを判定するようにしてもよい。そして、上記判定の結果、一致しないと判定されたならば、無線通信部５５５または駆動体側無線通信部５７９を介して遠隔操作端末５６０に対して、ユーザによる再操作を要求する信号を無線送信するようにしてもよい。
【０１４０】
以下、図１３および図１４を参照しながら、この実施形態に従って遠隔操作端末５６０、制御装置５５０および駆動体５７０との間で実行される通信制御手順について説明する。まず、遠隔操作端末５６０は、無線通信部５６４を介して制御装置５５０と駆動体５７０に向けて同一内容のユーザ操作信号Ｌ１を無線送信する。続いて、制御装置５５０は、無線通信部５５５を介してユーザ操作信号Ｌ１を受信した後に、遠隔操作端末５６０に対して確認応答信号Ｃ１を無線で返信する。また、駆動体５７０は、駆動体側無線通信部５７９を介してユーザ操作信号Ｌ１を受信した後に、遠隔操作端末５６０に対して確認応答信号Ｋ１を無線で返信する。続いて、制御装置５５０から確認応答信号Ｃ１を受信した遠隔操作端末５６０は、ユーザ操作信号Ｌ１の無線伝送が成功した旨を制御装置５５０に無線で通知する通知信号Ｌ２を制御装置５５０に向けて無線送信する。また、駆動体５７０から確認応答信号Ｋ１を受信した遠隔操作端末５６０は、ユーザ操作信号Ｌ１の無線伝送が成功した旨を駆動体５７０に無線で通知する通知信号Ｌ３を駆動体５７０に向けて無線送信する。
【０１４１】
ところで、遠隔操作端末５６０から制御装置５５０と駆動体５７０にそれぞれユーザ操作信号Ｌ１を無線送信する際、電気ノイズや障害物などの影響で制御装置５５０と駆動体５７０の少なくとも一方が受信エラーを起こし、誤った内容でユーザ操作信号Ｌ１を受信する場合がある。そこで、この実施形態では、以下のようにして、制御装置５５０と駆動体５７０がそれぞれ遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容を、制御装置５５０と駆動体５７０との間で動力線５８０を介した有線通信により通信する。これにより、制御装置５５０と駆動体５７０の各々が遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容の正しさを、制御装置５５０と駆動体５７０との間で相互チェックすることが可能となる。
【０１４２】
具体的には、制御装置５５０が遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容を、制御装置５５０と駆動体５７０との間を接続する動力線５８０を介した有線通信（ＰＬＣ通信）により、制御装置５５０から駆動体５７０へと送信する（図１３のＣ２）。同様に、駆動体５７０が遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容を、駆動体５７０と制御装置５５０との間を接続する動力線５８０を介した有線通信（ＰＬＣ通信）により、駆動体５７０から制御装置５５０へと送信する（図１３のＫ２）。
【０１４３】
続いて、駆動体５７０から動力線５８０を介した有線通信（ＰＬＣ通信）によりユーザ操作信号Ｌ１の内容を受信した制御装置５５０は、駆動体５７０から有線通信で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容を遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容と比較する。当該比較の結果、駆動体５７０から有線通信で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容と、遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容とが一致したならば、制御装置５５０は、駆動体５７０に対して当該一致した旨を通知するために、動力線５８０を介した有線通信（ＰＬＣ通信）により信号Ｃ３を駆動体５７０に送信する。信号Ｃ３を動力線５８０上で受信した駆動体５７０は、ユーザ操作信号Ｌ１の内容が正しいことを認識し、ユーザ操作信号Ｌ１の内容をドライバ５７３へと出力する制御信号に反映させる。
【０１４４】
他方、制御装置５５０における上述した比較の結果、駆動体５７０から有線通信で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容と、遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容とが一致したならば、図１４に示す通信手順が実行される。図１４において、ユーザ操作信号Ｌ１の無線送信から制御装置５５０と駆動体５７０との間での有線通信Ｃ２およびＫ２が行われるまでの通信手順は、図１３に示す通信手順と同一であるため、説明を省略する。図１４において、上述した比較の結果、駆動体５７０から有線通信で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容と、遠隔操作端末５６０から無線で受信したユーザ操作信号Ｌ１の内容とが一致したならば、駆動体５７０は、駆動体側無線通信部５７９を介して、遠隔操作端末５６０に対してユーザによる再操作を求める再操作指示信号Ｋ３を無線送信する。その場合、制御装置５５０もまた、無線通信部５５５を介して、遠隔操作端末５６０に対してユーザによる再操作を求める再操作指示信号Ｃ３を無線送信する。
【０１４５】
以上より、この実施形態では、制御装置５５０と駆動体５７０が遠隔操作端末５６０からユーザ操作信号をそれぞれ無線通信により受信した際に、制御装置５５０と駆動体５７０のうちの一方が他方に対して受信したユーザ操作信号を動力線５８０上の有線通信により通信する。続いて、この実施形態では、制御装置５５０と駆動体５７０のうちの他方は、動力線５８０上の有線通信により通信されたユーザ操作信号と自身が遠隔操作端末５７０から無線で受信したユーザ操作信号を比較する。上記比較の結果、上記２つのユーザ操作信号が一致していなければ、制御装置５５０と駆動体５７０のうちの他方は、遠隔操作端末５６０に対してユーザによる再操作を要求する信号を無線送信する。
【０１４６】
従って、この実施形態によれば、制御装置と駆動体が遠隔操作端末からユーザ操作信号をそれぞれ無線通信により受信した際に、制御装置と駆動体は、動力線上の有線通信を介して遠隔操作端末から無線で受信した信号内容の正確性を相互にチェックすることができる。つまり、制御装置と駆動体が遠隔操作端末から同一のユーザ操作信号を無線により受信した際に、制御装置と駆動体のうちの一方が当該ユーザ操作信号を誤った内容で受信していないかを動力線上の有線通信を介して検査することができる。その結果、動力線上の有線通信によって制御装置および駆動体が遠隔操作端末との間で行う無線通信の補助制御信号を通信するので、無線通信の信頼性の向上を図ることができる。
【０１４７】
なお、図１５に示すように、図１２〜図１４を参照した実施形態に係る溶接システム１００の構成においても、図１０および図１１を参照しながら上述した実施形態と同様に、ワイヤ送給装置４３０は、図１０に示すように、遠隔操作端末５６０と無線通信を行うためのワイヤ送給装置側の無線通信部４８０をさらに備えていてもよい。図１０および図１１に示す実施形態と同様に、図１５に示す実施形態においても、ワイヤ送給装置側の無線通信部４８０は、遠隔操作端末５６０との間で送受信される無線信号を、動力線５８０を介した有線通信により、制御装置５５０に対して中継することが可能である。
【０１４８】
つまり、この実施形態では、制御装置５５０と駆動体５７０にそれぞれ無線通信部５５５および駆動体側無線通信部５７９を設けることに加えて、制御装置５５０と駆動体５７０との間に介在するワイヤ送給装置４３０の上にも無線通信部４８０を設けている。その上で、図１５に示す上記構成では、ワイヤ送給装置４３０上に設けた無線通信部４８０は、遠隔操作端末５６０との間で送受信される無線信号を、動力線５８０を介した有線通信により制御装置５５０に対して中継するように構成されている。従って、例えば、溶接作業場所が鉄板の構造物９０で囲われており、制御装置５５０がそこから離れた場所に設置されている場合でも、溶接作業場所で遠隔操作端末５６０から送信された無線信号が鉄板の構造物９０に遮られて制御装置５５０に届かないという問題がなくなる。何故なら、遠隔操作端末５６０から無線送信された信号は、同じ溶接作業場所に設置されたワイヤ送給装置４３０に設置された無線通信部４８０で一旦受信された後に、動力線５８０を介した有線通信によりワイヤ送給装置４３０から制御装置５５０へと中継されるからである。
【０１４９】
また、図１６に示す溶接システム１００”では、遠隔操作端末５６０は、２台以上の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃがそれぞれ備える駆動体側無線通信部（例えば、図１２に示す駆動体側無線通信部５７９）と無線通信可能に構成されていても良い。さらに、図１６に示す溶接システム１００”では、２台以上の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃは、２台以上の制御装置５５０Ａ〜５５０Ｃのうちの対応する各々から制御信号と駆動電力をそれぞれ供給されるようにしてもよい。その場合、２台以上の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々は、駆動体５７０（５７０Ａ〜５７０Ｃ）の遠隔制御のために制御装置５５０（５５０Ａ〜５５０Ｃ）から制御信号を受信するように構成されても良い。また、遠隔操作端末５６０から送信されたユーザ操作信号を受信すると、２台以上の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃは、当該ユーザ操作信号に含まれるユーザ操作内容を、２台以上の制御装置５５０Ａ〜５５０Ｃからそれぞれ受信した制御信号に対して反映させるように構成されていてもよい。
【０１５０】
より具体的には、図１６に示す溶接システム１００”は、以下のように構成されている。まず、ユーザは、遠隔操作端末５６０を使用して無線通信を介して複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃを同時に遠隔制御するように構成されても良い。その場合、ユーザによって操作される遠隔操作端末５６０は、複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃと無線通信可能に構成される。図１６に示す３系統の溶接システム１１０〜１３０のシステム構成および配線接続形態と図２に示す溶接システム１００の装置構成および配線接続形態は上記の点を除いてほぼ同様である。つまり、駆動体５７０Ａは、溶接トーチ４１０Ａ、ワイヤ送給装置４３０Ａ、制御装置５５０Ａおよび溶接電源４４０Ａと共に、溶接システム１１０を構成し、溶接システム１１０の構成は、図２に示す溶接システム１００の構成とほぼ同様である。また、駆動体５７０Ｂは、溶接トーチ４１０Ｂ、ワイヤ送給装置４３０Ｂ、制御装置５５０Ｂおよび溶接電源４４０Ｂと共に、溶接システム１２０を構成し、溶接システム１２０の構成は、図２に示す溶接システム１００の構成とほぼ同様である。また、駆動体５７０Ｃは、溶接トーチ４１０Ｃ、ワイヤ送給装置４３０Ｃ、制御装置５５０Ｃおよび溶接電源４４０Ｃと共に、溶接システム１３０を構成し、溶接システム１３０の構成は、図２に示す溶接システム１００の構成とほぼ同様である。
【０１５１】
また、図２〜図４を用いて上述した実施形態と同様に、複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃは、ユーザにより遠隔操作端末５６０に入力されたユーザ操作指令に基づいて遠隔制御される。そのために、複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃは、遠隔操作端末５６０から当該ユーザ操作指令を無線信号として受信するための駆動体側無線通信部（図１２の駆動体側無線通信部５７９を参照）を備える。また、当該ユーザ操作指令は、駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々について、ユーザが所望する駆動方向と当該所望の駆動方向に沿った所望の目標制御量を含むようにしても良い。また、当該ユーザ操作指令は、駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々について、溶接トーチ４１０（４１０Ａ〜４１０Ｃ）をオン・オフ切り替え制御するためのコマンドを含むようにしても良い。その場合、当該コマンドは、駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々と溶接電源４４０とをそれぞれ接続するトーチ・スイッチ・リード線ＴＬを介して溶接電源４４０に伝送されても良い。なお、遠隔操作端末５６０からユーザ操作指令を無線送信する際の宛先として複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃのいずれを選択するかは、ユーザが遠隔操作端末５６０に対して駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃのいずれか一つを識別する識別番号や識別情報を入力することにより指定する。すなわち、ユーザは、遠隔操作端末５６０に入力される識別番号によりリモコン操縦すべき駆動体が駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃのいずれであるかを指定し、それ以降、遠隔操作端末５６０は、当該指定された駆動体をリモコン操縦するための端末となる。
【０１５２】
また、図２〜図４を用いて上述した実施形態と同様に、制御装置５５０内に記憶されておる制御モデルに基づいて複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃを制御するために、複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々と制御装置５５０との間には閉ループ制御系が構成されている。複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々と制御装置５５０Ａ〜５５０Ｃの各々との間に構成される閉ループ制御系は、駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々と制御装置５５０Ａ〜５５０Ｃの各々との間で制御信号を送受信することにより実現される。ここで、当該制御信号は、駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの各々から制御装置５５０Ａ〜５５０Ｃの各々に送信される状態フィードバック信号を含んでいる。状態フィードバック信号は、所望の駆動方向について、駆動装置５７６Ａ〜５７６Ｃにおける現在の状態と遠隔操作端末５６０から当該ユーザ操作指令として受信した目標制御量との間の差分を表す補償制御量を含んでいる。ここで、駆動装置５７６Ａ〜５７６Ｃにおける現在の状態とは、所望の駆動方向について、駆動体５７６Ａ〜５７６Ｃの各々の姿勢または位置を検出した結果を表す。また、当該制御信号は、制御装置５５０（５５０Ａ〜５５０Ｃの各々）から駆動体５７０（５７０Ａ〜５７０Ｃの各々）へと送信される制御指令信号を含んでいる。制御指令信号とは、状態フィードバック信号に含まれる補償制御量を制御装置５５０が有する制御モデルに適用することによって制御装置５５０が演算した制御指令値を含み、制御装置５５０から駆動体５７０に送信される制御信号である。以上のようにして、上述した閉ループ制御系は、駆動体５７０と制御装置５５０との間で制御信号を送受信することにより実現される。
【０１５３】
以上より、図１６に示す溶接システム１００”によれば、同一の被溶接母材に含まれる複数の異なる溶接箇所に対する溶接作業を複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃを使用して同時並列的に実行したい場合、以下の技術的利点が得られる。つまり、図１６に示す溶接システム１００”によれば、ユーザは、一台の遠隔操作端末５６０のみを使用して複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃの間を切り替えながら複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃを同時に遠隔制御することができる。加えて、図２に示す溶接システム１００と同様に、複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃについて溶接電力線ＷＰおよび動力線５８０の他に制御信号を送受信するための制御ケーブルを別途引き回す必要なしに複数の駆動体５７０Ａ〜５７０Ｃに対する遠隔制御を実現することができる。
【符号の説明】
【０１５４】
８０  折れ線
９０  鉄板の構造物
１００，１００’，１００”  溶接システム
４００  溶接装置
４１０（４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ）  溶接トーチ
４１１  トーチ・スイッチ
４２０  コンジット・ケーブル
４２１  導体層
４２３ａ，４２３ｂ  ２芯ケーブル
４３０  ワイヤ送給装置
４３１  溶接ワイヤ
４４０  溶接電源
４４１  溶接電力線
４４２  溶接操作ケーブル
４４３  接地線
４４８，４４９  分岐ボックス
４５０  シールドガス・ボンベ
４５１  ガスホース
４６０  手元調整ボックス
４７０  母材
４８０  ワイヤ送給装置側の無線通信部
５００  溶接作業自動化機構
５１０  制御装置
５５０（５５０Ａ，５５０Ｂ，５５０Ｃ）  制御装置
５１１，５２１，５５１，５６１  表示部
５１２，５２２，５５２，５６２  入力部
５１３，５５３  演算部
５１４，５５４  電源
５２０，５６０  遠隔操作端末
５２２，５６２  操作部
５２３（５２３Ａ〜５２３Ｄ）  ドライバ
５３６（５３６Ａ〜５３６Ｄ）  モータ
５７３（５７３Ａ〜５７３Ｄ）  ドライバ
５７４（５７４Ａ〜５７４Ｄ）  モータ
５３０  駆動体
５７０（５７０Ａ，５７０Ｂ，５７０Ｃ）  駆動体
５３１，５７５  把持部
５３２，５７６  駆動装置
５３３，５７７  摺接部
５３４，５７８  走行レール
５４１，５４２  操作ケーブル
５５５  無線通信部
５５６，５６３，５７１  制御部
５５７，５７２  ＰＬＣ通信部
５５８  アンテナ
５５９  外部電源ケーブル
５６５  バッテリー
５７９  駆動体側無線通信部
５８０  動力線
５８１，５８２  分岐線
ＴＬ  トーチ・スイッチ・リード線
ＷＰ  溶接電力線
ｄ１〜ｄ４  駆動方向
ｄ１  横行方向
ｄ２  昇降方向
ｄ４  走行方向
【要約】
【課題】
制御信号に従って溶接トーチを動かす駆動体を既存の溶接装置に追加する場合、操作ケーブルを追加的に設けることなく、当該駆動体に駆動電力と制御信号を供給することが可能な溶接システムを得る。
【解決手段】
溶接システムは、溶接トーチを把持する把持部と、前記溶接トーチの先端部を駆動させるための駆動装置とを有する駆動体と、被溶接部材に接続された接地線と対を成す溶接電力線を介して前記溶接トーチにアーク放電発生用の溶接電力を供給する溶接電源と、前記溶接トーチの先端部に溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、前記駆動体に動力線を介して駆動電力を供給するとともに、前記動力線を介して前記駆動体との間で制御信号を送受信することにより、前記駆動装置を制御する制御装置と、前記ワイヤ送給装置と前記溶接トーチとを接続し、前記溶接ワイヤを収容するコンジット・ケーブルと、を備え、前記コンジット・ケーブルは、前記動力線と前記溶接電力線とを相互に絶縁を保ちながら収容するように構成されている、ことを特徴とする。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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