(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ送給装置から溶接トーチに溶接ワイヤを送給する溶接システムであって、
送給モータを駆動させ、前記溶接ワイヤの送給を制御する送給制御手段と、
インチングを指示するインチング操作を受け付けるインチングスイッチと、
前記インチング操作に応じて、前記溶接ワイヤの送給を開始させるワイヤ送給開始指令を生成する送給開始指令手段と、
前記溶接トーチに備えられ、前記インチングにより送給される前記溶接ワイヤを非接触で検出する検出手段と、
前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出したことを通知する通知手段と、
前記通知手段による通知に従い、前記溶接ワイヤの送給を停止させるワイヤ送給停止指令を生成する送給停止指令手段と、を備え、
前記送給制御手段は、前記ワイヤ送給開始指令に従い、前記溶接ワイヤの送給を開始させ、前記ワイヤ送給停止指令に従い、前記溶接ワイヤの送給を停止させる、
溶接システム。
【請求項２】
前記溶接ワイヤの送給が停止したときに、前記溶接ワイヤの先端が前記溶接トーチの先端から所定の長さ突出するように、前記溶接ワイヤの送給を停止させる、
請求項１に記載の溶接システム。
【請求項３】
前記送給制御手段は、前記ワイヤ送給停止指令が入力されてから、所定の遅延時間経過後に、前記溶接ワイヤの送給を停止させる、
請求項２に記載の溶接システム。
【請求項４】
前記通知手段は、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出してから、所定の遅延時間経過後に、前記送給停止指令手段に通知する、
請求項２に記載の溶接システム。
【請求項５】
前記所定の遅延時間は、前記検出手段による前記溶接ワイヤの検出位置から前記溶接トーチの先端までの距離と前記所定の長さとの和、および、前記ワイヤ送給装置から送給される前記溶接ワイヤの送給速度に基づき算出される時間である、
請求項３または請求項４のいずれかに記載の溶接システム。
【請求項６】
前記検出手段は、光学式非接触センサである、
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項７】
前記検出手段は、発光手段と受光手段とを含んで構成され、前記発光手段から照射された光が、前記溶接ワイヤに反射し、前記受光手段が前記溶接ワイヤに反射した光を検出したときに、前記溶接ワイヤを検出する、
請求項６に記載の溶接システム。
【請求項８】
前記検出手段は、発光手段と受光手段とを含んで構成され、前記発光手段から照射された光が、前記溶接ワイヤによって遮られ、前記受光手段が前記光を検出できなくなったときに、前記溶接ワイヤを検出する、
請求項６に記載の溶接システム。
【請求項９】
前記溶接ワイヤは、筒状のワイヤ挿通部の内筒部分を通って送給され、
前記ワイヤ挿通部は、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出するために、開口部が設けられている、
請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項１０】
前記溶接トーチに、前記インチングスイッチ、および、前記通知手段を備え、
前記ワイヤ送給装置に、前記送給開始指令手段、前記送給停止指令手段、および、前記送給制御手段を備える、
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項１１】
前記溶接トーチに溶接電力を供給する溶接電源装置を、さらに備え、
前記溶接トーチに、前記インチングスイッチ、および、前記通知手段を備え、
前記ワイヤ送給装置に、前記送給制御手段を備え、
前記溶接電源装置に、前記送給開始指令手段、および、前記送給停止指令手段を備える、
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項１２】
前記溶接トーチに溶接電力を供給する溶接電源装置と、
前記溶接電源装置あるいは前記ワイヤ送給装置のいずれか一方と通信可能な遠隔操作装置と、をさらに備え、
前記遠隔操作装置に、前記インチングスイッチを備え、
前記溶接トーチに、前記通知手段を備え、
前記ワイヤ送給装置に、前記送給制御手段を備え、
前記遠隔操作装置と通信可能な前記溶接電源装置あるいは前記ワイヤ送給装置のいずれか一方に、前記送給開始指令手段、および、前記送給停止指令手段を備える、
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の溶接システム。
【請求項１３】
インチングにより、ワイヤ送給装置から溶接ワイヤが送給される溶接トーチであって、
前記インチングにより送給される前記溶接ワイヤを非接触で検出する検出手段と、
前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出したときに、前記溶接ワイヤの送給を停止させるワイヤ送給停止指令を生成する送給停止指令手段と、
前記送給停止指令手段が生成した前記ワイヤ送給停止指令を送信する送信手段と、
を備える溶接トーチ。
【請求項１４】
前記溶接ワイヤの送給が停止したときに、前記溶接ワイヤの先端が前記溶接トーチの先端から所定の長さ突出するように、前記ワイヤ送給停止指令を送信する、
請求項１３に記載の溶接トーチ。
【請求項１５】
前記送信手段は、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出してから、所定の遅延時間経過後に、前記ワイヤ送給停止指令を送信する、
請求項１４に記載の溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接システムおよび当該溶接システムの溶接トーチに係り、特にインチングによる溶接ワイヤの送給を自動的に停止させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
消耗電極式の溶接システムにおいて、溶接作業の下準備として行われるインチング作業では、作業者がインチングスイッチをオンにして溶接ワイヤの送給を開始させる。その後、作業者は溶接トーチの先端から溶接ワイヤが送り出されたことを目視により確認し、インチングスイッチをオフにして溶接ワイヤの送給を停止していた。しかし、ワイヤ送給装置と溶接トーチを接続するコンジットケーブルや溶接トーチ自体は、通常、透明部材ではないため、溶接ワイヤの送給状況が分からず、溶接ワイヤが溶接トーチの先端から急に出てくることになり、適切なタイミングでインチングスイッチをオフにすることができない。その結果、溶接ワイヤが溶接トーチの先端から出過ぎてしまうことが度々あり、出過ぎた余分な溶接ワイヤは、ペンチ等で切断する作業が必要であった。
【０００３】
そのような作業の煩わしさを解消するために、インチング時に溶接ワイヤと溶接トーチの先端に取り付けられたコンタクトチップとの間に電圧を印加して、溶接ワイヤとコンタクトチップとの接触による、電気的な導通を検知して、ワイヤ送給を自動で停止させる半自動アーク溶接機が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−１３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、溶接ワイヤとコンタクトチップとの接触を判定するために、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間に電圧を印加するため、溶接ワイヤの導通路であるライナの両端を絶縁するか、または、ライナの素材をテフロン（登録商標）等の絶縁物にする必要があった。その結果、絶縁処理を行うために、コストアップになってしまう。また、溶接ワイヤとコンタクトチップとが接触したときに、最悪の場合、アークが発生し、溶着させてしまう可能性もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間に電圧を印加させることなく、インチングによる溶接ワイヤの送給を適切なタイミングで自動的に停止させることができる溶接システム、および、当該溶接システムの溶接トーチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される溶接システムは、ワイヤ送給装置から溶接トーチに溶接ワイヤを送給する溶接システムであって、送給モータを駆動させ、前記溶接ワイヤの送給を制御する送給制御手段と、インチングを指示するインチング操作を受け付けるインチングスイッチと、前記インチング操作に応じて、前記溶接ワイヤの送給を開始させるワイヤ送給開始指令を生成する送給開始指令手段と、前記溶接トーチに備えられ、前記インチングにより送給される前記溶接ワイヤを非接触で検出する検出手段と、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出したことを通知する通知手段と、前記通知手段による通知に従い、前記溶接ワイヤの送給を停止させるワイヤ送給停止指令を生成する送給停止指令手段と、を備え、前記送給制御手段は、前記ワイヤ送給開始指令に従い、前記溶接ワイヤの送給を開始させ、前記ワイヤ送給停止指令に従い、前記溶接ワイヤの送給を停止させる。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接ワイヤの送給が停止したときに、前記溶接ワイヤの先端が前記溶接トーチの先端から所定の長さ突出するように、前記溶接ワイヤの送給を停止させる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記送給制御手段は、前記ワイヤ送給停止指令が入力されてから、所定の遅延時間経過後に、前記溶接ワイヤの送給を停止させる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記通知手段は、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出してから、所定の遅延時間経過後に、前記送給停止指令手段に通知する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定の遅延時間は、前記検出手段による前記溶接ワイヤの検出位置から前記溶接トーチの先端までの距離と前記所定の長さとの和、および、前記ワイヤ送給装置から送給される前記溶接ワイヤの送給速度に基づき算出される時間である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出手段は、光学式非接触センサである。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出手段は、発光手段と受光手段とを含んで構成され、前記発光手段から照射された光が、前記溶接ワイヤに反射し、前記受光手段が前記溶接ワイヤに反射した光を検出したときに、前記溶接ワイヤを検出する。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出手段は、発光手段と受光手段とを含んで構成され、前記発光手段から照射された光が、前記溶接ワイヤによって遮られ、前記受光手段が前記光を検出できなくなったときに、前記溶接ワイヤを検出する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接ワイヤは、筒状のワイヤ挿通部の内筒部分を通って送給され、前記ワイヤ挿通部は、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出するために、開口部が設けられている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接トーチに、前記インチングスイッチ、および、前記通知手段を備え、前記ワイヤ送給装置に、前記送給開始指令手段、前記送給停止指令手段、および、前記送給制御手段を備える。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接トーチに溶接電力を供給する溶接電源装置を、さらに備え、前記溶接トーチに、前記インチングスイッチ、および、前記通知手段を備え、前記ワイヤ送給装置に、前記送給制御手段を備え、前記溶接電源装置に、前記送給開始指令手段、および、前記送給停止指令手段を備える。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接トーチに溶接電力を供給する溶接電源装置と、前記溶接電源装置あるいは前記ワイヤ送給装置のいずれか一方と通信可能な遠隔操作装置とをさらに備え、前記遠隔操作装置に、前記インチングスイッチを備え、前記溶接トーチに、前記通知手段を備え、前記ワイヤ送給装置に、前記送給制御手段を備え、前記遠隔操作装置と通信可能な前記溶接電源装置あるいは前記ワイヤ送給装置のいずれか一方に、前記送給開始指令手段、および、前記送給停止指令手段を備える。
【００１９】
本発明の第２の側面によって提供される溶接トーチは、インチングにより、ワイヤ送給装置から溶接ワイヤが送給される溶接トーチであって、前記インチングにより送給される前記溶接ワイヤを非接触で検出する検出手段と、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出したときに、前記溶接ワイヤの送給を停止させるワイヤ送給停止指令を生成する送給停止指令手段と、前記送給停止指令手段が生成した前記ワイヤ送給停止指令を送信する送信手段とを備える。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接ワイヤの送給が停止したときに、前記溶接ワイヤの先端が前記溶接トーチの先端から所定の長さ突出するように、前記ワイヤ送給停止指令を送信する。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記送信手段は、前記検出手段が前記溶接ワイヤを検出してから、所定の遅延時間経過後に、前記ワイヤ送給停止指令を送信する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、インチング操作により溶接ワイヤが溶接トーチに送給されたとき、溶接トーチに備えた検出手段に、溶接ワイヤを非接触で検出させ、当該検出手段が溶接ワイヤを検出した場合に、通知手段に溶接ワイヤを検出したことを通知させる。そして、この通知に従い、溶接ワイヤの送給を停止させるようにした。これにより、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間に電圧を印加させることなく、インチングによる溶接ワイヤの送給を適切なタイミングで自動的に停止させることが可能となる。したがって、インチング時の溶接ワイヤの送給の自動停止において、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間でアークが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る溶接システムの全体構成図（概要図）である。
【図２】第１実施形態に係る溶接システムの全体構成図（機能構成図）である。
【図３】溶接トーチの構成例を示す図である。
【図４】非接触センサが溶接ワイヤを検出する原理を説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係る溶接システムのインチング制御を示す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インチング制御を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係る溶接システムのインチング制御を示すフローチャートである。
【図８】第４実施形態に係る溶接システムの全体構成（概要図）である。
【図９】第４実施形態に係る溶接システムのインチング制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、半自動アーク溶接を行う溶接システムを例にとって、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る溶接システムＡの全体構成を説明するための図である。図１は、溶接システムＡの全体構成の概要図を示しており、図２は、溶接システムＡの機能構成図を示している。図示するように、溶接システムＡは、溶接電源装置１、ワイヤ送給装置２、溶接トーチ３、パワーケーブル４１，４２、電源接続線５１，５２，５２’、ガスボンベ６、および、ガス配管７を備えている。
【００２６】
溶接電源装置１は、商用電源Ｐから入力される商用電力を溶接電力に変換する。そして、溶接電源装置１は、変換した溶接電力を、ワイヤ送給装置２を介して、溶接トーチ３に供給する。溶接電源装置１の溶接電力用の一方の出力端子ａは、パワーケーブル４１を介して、ワイヤ送給装置２に接続されている。ワイヤ送給装置２は、溶接ワイヤを溶接トーチ３に送り出して、溶接ワイヤを溶接トーチ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と溶接ワイヤとは電気的に接続される。溶接電源装置１の溶接電力用の他方の出力端子ｂは、パワーケーブル４２を介して、被加工物Ｗに接続される。溶接電源装置１は、溶接トーチ３の先端から突出する溶接ワイヤの先端と被加工物Ｗとの間にアークを発生させ、アークに溶接電力を供給する。溶接システムＡは、当該アークの熱で被加工物Ｗの溶接を行う。
【００２７】
溶接システムＡは、溶接時にシールドガスを用いる。シールドガスはガスボンベ６に貯蔵されており、ガスボンベ６のシールドガスは、ガス配管７を通って、溶接トーチ３に供給される。ガス配管７は、ガスボンベ６から溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２を通るように設けられており、トーチケーブル３４（後述）のガスホースに接続されている。ガス配管７のうち、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の部分の内部には、ワイヤ送給装置２を駆動するための電力（以下、「駆動電力」という。）を伝送するための電源接続線５１が配置されている（図示しない）。溶接電源装置１が備える、ワイヤ送給装置２の駆動電力用の電源（後述する送給装置用電源部１２）の一方の出力端子は、この電源接続線５１を介して、ワイヤ送給装置２の電源（後述する電源部２１）の一方の入力端子に接続されている。また、送給装置用電源部１２の他方の出力端子は、溶接電源装置１の内部で、電源接続線５２によりパワーケーブル４１と接続されており、電源部２１の他方の入力端子は、ワイヤ送給装置２の内部で、電源接続線５２’によりパワーケーブル４１と接続されている。これにより、送給装置用電源部１２の他方の出力端子と、電源部２１の他方の入力端子とが電気的に接続されている。以上のことから、送給装置用電源部１２から出力される駆動電力は、電源接続線５１およびパワーケーブル４１を介して、電源部２１に供給される。
【００２８】
なお、本実施形態において、駆動電力を電源接続線５１およびパワーケーブル４１を介して、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に供給するために、上記のように接続した場合を例に説明するが、これに限定されない。例えば、電源接続線５１がガス配管７の内側に配線されている必要はなく、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間でむき出しの構成であってもよい。また、電源接続線５２や電源接続線５２’が、溶接電源装置１やワイヤ送給装置２の内部で、パワーケーブル４１に接続されている必要はなく、直接接続されるように構成されていてもよい。これらの接続方法により本発明が限定解釈されるものではない。
【００２９】
さらに、溶接システムＡにおいて、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とは、電源接続線５１とパワーケーブル４１との間に信号を重畳させて通信を行い、ワイヤ送給装置２と溶接トーチ３とは、専用の通信線（後述する通信線８１）により通信を行う。
【００３０】
例えば、作業者がトーチスイッチ３１（後述）を押下すると、トーチスイッチ３１が押下されている間、溶接を指示するための信号（以下、「溶接実行指令」という。）が、溶接トーチ３からワイヤ送給装置２を介して溶接電源装置１に送信される。また、作業者がインチングスイッチ３２（後述）を押下すると、このインチング操作に応じて、インチングを指示するための信号（以下、「インチング指令」という。）が溶接トーチ３からワイヤ送給装置２を介して溶接電源装置１に送信される。さらに、溶接トーチ３に備えられた非接触センサ３３１（後述）が溶接ワイヤを検出すると、溶接ワイヤを検出したことを示す信号（以下、「検出信号」という。）が、溶接トーチ３からワイヤ送給装置２を介して溶接電源装置１に送信される。
【００３１】
また、溶接ワイヤの送給開始を指示するワイヤ送給開始指令や溶接ワイヤの送給停止を指示するワイヤ送給停止指令、シールドガスの供給を指示すガス供給指令が、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に、送信される。このワイヤ送給開始指令は、溶接ワイヤの送給速度を所定の速度にするように指示する指令であり、一方、ワイヤ送給停止指令は、溶接ワイヤの送給を停止するように指示する指令、換言すれば、溶接ワイヤの送給速度を０にするように指示する指令である。
【００３２】
続いて、溶接システムＡを構成する各機能要素について説明する。
【００３３】
溶接電源装置１は、アーク溶接のための溶接電力（直流電力）を溶接トーチ３に供給するものである。溶接電源装置１は、図２に示すように、溶接用電源部１１、送給装置用電源部１２、通信部１３、および、制御部１４を備えている。
【００３４】
溶接用電源部１１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直流電力（溶接電力）に変換して出力するものである。溶接用電源部１１に入力される三相交流電力は、整流回路によって直流電力に変換され、インバータ回路によって交流電力に変換される。そして、トランスによって降圧（または昇圧）された後、整流回路によって直流電力に変換され、出力される。なお、溶接用電源部１１の構成は、上記したものに限定されない。
【００３５】
溶接装置用電源部１２は、電力系統Ｐから入力される単相交流電力を、ワイヤ送給装置２を駆動するための直流電力（駆動電力）に変換して出力するものである。送給装置用電源部１２に入力される単相交流電力は、整流回路によって直流電力に変換された後、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって降圧（または昇圧）され、ワイヤ送給装置２に供給される。送給装置用電源部１２は、例えば、電圧が４８Ｖに制御された直流電力を、電源接続線５１およびパワーケーブル４１を介して、ワイヤ送給装置２に供給する。なお、送給装置用電源部１２の構成は、上記したものに限定されない。例えば、溶接用電源部１１と同様の構成であってもよく、電力系統Ｐから入力される単相交流電力をトランスで降圧（または昇圧）してから、整流回路で直流電力に変換して出力するようにしてもよい。
【００３６】
通信部１３は、電源接続線５１およびパワーケーブル４１を介して、ワイヤ送給装置２との間で通信を行うためのものである。通信部１３は、結合回路を備えており、当該結合回路は、通信部１３の入出力端に接続されたコイルと、電源接続線５１，５２に並列接続されたコイルとを磁気結合させた高周波トランスを備えている。通信部１３は、この高周波トランスにより、通信部１３が出力する通信信号を電源接続線５１，５２に重畳させ、また、電源接続線５１，５２に重畳された通信信号を検出する。すなわち、通信部１３は、電力線搬送通信（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ通信；ＰＬＣ通信）を行う。電源接続線５２は、溶接電源装置１の内部で、パワーケーブル４１に接続しているので、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の通信信号は、電源接続線５１とパワーケーブル４１との間に重畳される。
【００３７】
通信部１３は、電源接続線５１，５２に重畳された通信信号を検出することで、ワイヤ送給装置２から通信信号を受信し、受信した通信信号を復調して、制御部１４に出力する。また、通信部１３は、制御部１４から入力される信号を通信信号に変調して、電源接続線５１，５２に重畳させることで、通信信号をワイヤ送給装置２に送信する。
【００３８】
通信部１３は、直接スペクトル拡散通信方式を用いて通信を行う。直接スペクトル拡散通信方式により、通信信号にノイズが重畳された場合でも、逆拡散によってノイズのスペクトルが拡散されるので、フィルタリングによって元の通信信号を抽出することができる。また、溶接システムＡ毎に異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接システムから送信された通信信号が混信したとしても、当該通信信号は異なる拡散符号で逆拡散されるため、ノイズとして除去される。したがって、高い通信品質で通信を行うことができる。
【００３９】
制御部１４は、溶接電源装置１の各種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る。制御部１４は、溶接電源装置１に備えられた図示しない操作部の操作信号や通信部１３から入力される各種信号に基づき、溶接電源装置１の各部を制御する。また、制御部１４は、通信部１３に各種信号を出力することで、ワイヤ送給装置２に各種信号を送信する。
【００４０】
例えば、制御部１４は、通信部１３から入力される溶接実行指令に応じて、溶接用電源部１１の起動および停止を制御することで、溶接電力の供給の開始および停止を制御する。このとき、制御部１４は、溶接電力の供給を開始すると同時に、ワイヤ送給開始指令やガス供給指令（ガス供給開始指令）をワイヤ送給装置２に送信する。また、制御部１４は、溶接電力の供給を停止すると同時に、ワイヤ送給停止指令やガス供給指令（ガス供給停止指令）をワイヤ送給装置２に送信する。
【００４１】
また、制御部１４は、通信部１３からインチング指令が入力されると、溶接ワイヤを溶接トーチ３に送給するためにワイヤ送給開始指令を生成し、通信部１３に出力する。よって、制御部１４が、特許請求の範囲に記載の「送給開始指令手段」に相当する。このとき、制御部１４は、溶接電源装置１に備えられた図示しない記憶部に記憶されるインチング時のワイヤ送給速度を用いて、ワイヤ送給開始指令を生成する。なお、このインチング時のワイヤ送給速度は、図示しない操作部により設定することが可能である。
【００４２】
さらに、制御部１４は、通信部１３から検出信号が入力されると、溶接ワイヤの送給を停止するためにワイヤ送給停止指令を生成し、通信部１３に出力する。よって、制御部１４が、特許請求の範囲に記載の「送給停止指令手段」にも相当する。
【００４３】
ワイヤ送給装置２は、溶接ワイヤやシールドガスを溶接トーチ３に送り出すものである。ワイヤ送給装置２は、図２に示すように、電源部２１、第１通信部２２、第２通信部２３、制御部２４、送給モータ２５、送給ロール２６、ワイヤリール２７、および、コネクタ２８を備えている。その他、ガス供給指令に従い、弁を開閉することで、シールドガスの供給を行うガス電磁弁を備えているが、図への記載は省略する。
【００４４】
電源部２１は、ワイヤ送給装置２の各部に電力を供給するものである。電源部２１は、電源接続線５１，５２’を介して、溶接電源装置１（送給装置用電源部１２）から駆動電力が供給され、ワイヤ送給装置２の各部のそれぞれに適した電圧に変換して出力する。電源部２１は、溶接電源装置１から供給される電力を蓄積するコンデンサ、コンデンサから電源接続線５１，５２’に電流が逆流するのを防ぐためのダイオード、ワイヤ送給装置２の各部に出力する電圧を調整するためのＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。なお、電源部２１の構成は、上記したものに限定されない。
【００４５】
第１通信部２２は、電源接続線５１およびパワーケーブル４１を介して、溶接電源装置１との間で通信を行うためのものである。第１通信部２２は、結合回路を備えており、当該結合回路は、第１通信部２２の入出力端に接続されたコイルと、電源接続線５１，５２’に並列接続されたコイルとを磁気結合させた高周波トランスを備えている。この高周波トランスにより、第１通信部２２が出力する通信信号を電源接続線５１，５２’に重畳させ、また、電源接続線５１，５２’に重畳された通信信号を検出する。すなわち、第１通信部２２もＰＬＣ通信を行う。電源接続線５２’は、ワイヤ送給装置２の内部で、パワーケーブル４１に接続されているので、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の通信信号は、電源接続線５１とパワーケーブル４１との間に重畳される。
【００４６】
第１通信部２２は、電源接続線５１，５２’に重畳された通信信号を検出することで、溶接電源装置１から通信信号を受信し、受信した通信信号を復調して、制御部２４に出力する。また、第１通信部２２は、制御部２３から入力される信号を通信信号に変調して、電源接続線５１，５２’に重畳させることで、通信信号を溶接電源装置１に送信する。また、第１通信部２２も、通信部１３と同様に、直接スペクトル拡散通信方式を用いて通信する。
【００４７】
第２通信部２３は、通信線８１を介して、溶接トーチ３との間で通信を行うためのものである。第２通信部２３は、溶接トーチ３から受信した通信信号を制御部２４に出力したり、溶接トーチ３に通信信号を送信したりする。
【００４８】
制御部２４は、ワイヤ送給装置２の各種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る。制御部２４は、ワイヤ送給装置２に備えられた図示しない操作部の操作信号や第１通信部２２および第２通信部２３から入力される各種信号に基づき、ワイヤ送給装置２の各部を制御する。また、制御部２４は、第１通信部２２に各種信号を出力することで、各種信号を溶接電源装置１に送信し、第２通信部２３に各種信号を出力することで、各種信号を溶接トーチ３に送信する。
【００４９】
例えば、制御部２４は、第１通信部２２から入力されるワイヤ送給開始指令に従い、送給モータ２５の駆動を開始させ、溶接トーチ３に溶接ワイヤを送り出す。そして、第１通信部２２から入力されるワイヤ送給停止指令に従い、送給モータ２５を停止させ、溶接ワイヤの送給を停止させる。よって、制御部２４が、特許請求の範囲に記載の「送給制御手段」に相当する。なお、制御部２４は、ワイヤ送給開始指令に従い、溶接ワイヤの送給を開始した後、ワイヤ送給停止指令が入力されるまで、継続して送給モータ２５を駆動させ、溶接ワイヤを溶接トーチ３に送給し続ける。また、制御部２４は、第１通信部２２からガス供給指令が入力されている間、ガス電磁弁を開放して、ガスボンベ６のシールドガスを溶接トーチ３の先端から放出させる。さらに、制御部２４は、第２通信部２３から入力される溶接実行指令、インチング指令、および、検出信号を第１通信部２２に出力し、溶接電源装置１に送信する。
【００５０】
制御部２４は、インチング時において、溶接ワイヤの送給を停止させるとき、所定の遅延時間を設け、ワイヤ送給停止指令を受信してから所定の遅延時間経過後に、送給モータ２５を停止させる。この遅延時間は、予めワイヤ送給装置２に設定されていてもよく、さらに、作業者が自由に設定できるものであってもよい。また、所定の計算により、遅延時間を算出するようにしてもよい。この遅延時間の算出方法についての詳細は後述する。
【００５１】
制御部２４は、入力されるワイヤ送給停止指令が、溶接時の指令であるかインチング時の指令であるかを判断する必要がある。例えば、溶接トーチ３がインチングにより送給された溶接ワイヤを検出すると、検出信号が溶接トーチ３からワイヤ送給装置２を介して溶接電源装置１に送信される。制御部２４は、ワイヤ送給停止指令が入力される前に、この検出信号を受信したか否かにより、インチング時のワイヤ送給停止指令であるか、溶接時のワイヤ送給停止指令であるかを判断する。具体的には、制御部２４は、この検出信号を受信したときに、インチング中であることを示すフラグを立てておき、このフラグが立っているときに、ワイヤ送給停止指令が入力されると、インチング時のワイヤ送給停止指令であると判断することができる。あるいは、検出信号の代わりに、インチング指令を受信したときに、フラグを立てておいても、同様に、判断することができる。その他、制御部２４は、溶接電源装置１から溶接トーチ３に溶接電力が供給されているときにワイヤ送給停止指令が入力されると、溶接時の指令であると判断し、溶接電力が供給されていないときにワイヤ送給停止指令が入力されると、インチング時の指令であると判断することもできる。また、溶接電源装置１がワイヤ送給停止指令を生成するときに、インチング時のワイヤ送給停止指令であることを示すための情報を、当該ワイヤ送給停止指令に付加しておき、制御部２４は、受信したワイヤ送給停止指令を確認し、上記情報が付加されているときに、インチング時のワイヤ送給停止指令であると判断することもできる。
【００５２】
送給モータ２５および送給ロール２６は、溶接トーチ３に溶接ワイヤを送給するものである。送給モータ２５は、制御部２４によって駆動され、送給ロール２６は、送給モータ２５の回転軸に取り付けられており、送給モータ２５の駆動により回転する。溶接ワイヤはこの送給ロール２６に接触しており、送給ロール２６が回転することにより、溶接ワイヤに送給力が伝わる。これにより、制御部２４は、ワイヤ送給開始指令に従い、送給モータ２５を駆動させることで、溶接ワイヤを送給する。なお、溶接ワイヤを確実に送給するための加圧ハンドルや加圧ロール、さらに、送給ロール２６からコネクタ２８にかけ、トーチケーブル３４（後述）内のライナ３３４に溶接ワイヤが円滑に送給させるためのアウトレットガイドが設けられているが、図への記載および説明は省略する。なお、送給ロール２６を送給モータ２５の回転軸に取り付けることで、送給ロール２６を回転させるのではなく、１個以上のギヤにより、送給モータ２５の回転力を送給ロール２６に伝達させ、送給ロール２６を回転させる構成であってもよい。
【００５３】
ワイヤリール２７は、溶接ワイヤが巻回されており、溶接ワイヤが円滑に引き出せるための器具である。送給モータ２５により送給ロール２６が回転し、溶接ワイヤが溶接トーチ３の方向へ引き出されると、ワイヤリール２７に巻回された溶接ワイヤが引き出されていく。そして、ワイヤリール２７に巻回された溶接ワイヤが無くなる（あるいは残り少なくなる）と、溶接ワイヤが巻回された、新しいワイヤリール２７を取り付ける。したがって、ワイヤリール２７は、着脱可能なようにワイヤ送給装置２に取り付けられている。なお、新たなワイヤリール２７を取り付けたときには、手作業により溶接ワイヤの先端を送給ロール２６まで引き出す必要がある。
【００５４】
コネクタ２８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２８は、凹型の接続用端子であり、溶接トーチ３のトーチケーブルの一端に備えられた凸型のトーチプラグ（図示しない）をコネクタ２８に差し込むことで、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２とを接続することができる。このコネクタ２８を介して、ワイヤ送給装置２の内部のパワーケーブル４１、通信線８１、ガス配管７が、それぞれ溶接トーチ３のトーチケーブル３４の内部のパワーケーブル４１、通信線８１、ガスホースに接続される。
【００５５】
溶接トーチ３は、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２を介して供給される溶接電力により、被加工物Ｗの溶接を行う。図３は、溶接トーチ３の構成例を示す図であり、図示するように、溶接トーチ３は、トーチスイッチ３１、インチングスイッチ３２、トーチボディ３３、および、トーチケーブル３４を備えている。なお、図３において、溶接トーチ３の内部の構造が分かるように、一部透過させて記載している。
【００５６】
トーチスイッチ３１は、溶接の開始／停止操作を受け付けるためのスイッチであり、トーチボディ３３に取り付けられている。このトーチスイッチ３１のオン操作（押下）により溶接が開始され、オフ操作により溶接が停止される。すなわち、トーチスイッチ３１を押下している間だけ溶接が行われる。
【００５７】
インチングスイッチ３２は、インチング操作を受け付けるためのスイッチであり、トーチボディ３３に取り付けられている。このインチングスイッチ３２のオン操作（押下）により、インチングが開始される。なお、このインチングスイッチ３２を一度押下することで、インチングが継続して行われる構成であっても、インチングスイッチ３２を押下している間だけインチングが行われる構成であってもよい。前者の場合、一度押下することでインチングが行われるため、常にインチングスイッチ３２を押し続ける必要がなく、煩わしさがない。一方、後者の場合、インチングスイッチ３２の押下をやめることで、インチングを停止させることができるため、緊急時など急に溶接ワイヤの送給を停止したい時に便利である。本実施形態では、インチングスイッチ３２を一度押下することで、インチングが行われる場合を例に説明する。
【００５８】
トーチボディ３３は、溶接トーチ３のグリップ部分としての役割を持ち、作業者は、このトーチボディ３３を持って、溶接作業を行う。トーチボディ３３の先端には、ノズルおよびコンタクトチップが設けられている。溶接ワイヤは電極と熔加材を兼ねており、コンタクトチップにより溶接電力が溶接ワイヤに供給される。これにより、アークに溶接電力が供給される。トーチボディ３３は、その内部に非接触センサ３３１、制御部３３２、通信部３３３、および、ライナ３３４を有している。
【００５９】
非接触センサ３３１は、溶接トーチ３のトーチボディ３３の内部に備えられ、インチングにより溶接トーチ３まで送給されてきた溶接ワイヤを検出するものである。よって、非接触センサ３３１が、特許請求の範囲に記載の「検出手段」に相当する。非接触センサ３３１は、例えば、光学式非接触センサ（光電センサ）であり、発光部３３１ａと受光部３３１ｂとを含んで構成される。発光部３３１ａから発光された光が、検出物体（溶接ワイヤ）に遮られたり反射したりすることで、受光部３３１ｂが受光する光の強度が変化する。非接触センサ３３１は、この光の強度の変化に基づき、検出物体（溶接ワイヤ）の有無を検出する。発光部３３１ａから照射される光は、可視光の他、赤外線などが用いられる。
【００６０】
図４は、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出する原理を説明するための図である。図４（ａ）は、発光部３３１ａから発光された光が溶接ワイヤにより遮られ、受光部３３１ｂが発光部３３１ａからの光を受光できなくなったことで、溶接ワイヤを検出する。図４（ｂ）は、発光部３３１ａから発光された光が溶接ワイヤにより反射し、受光部３３１ｂが当該反射した光を受光することで、溶接ワイヤを検出する。図４（ｃ）は、発光部３３１ａから発光された光が反射板に反射し、受光部３３１ｂが反射板に反射した光を受光する。その後溶接ワイヤにより、発光された光あるいは反射光が遮られ、受光部３３１ｂが光を受光できなくなったことで、溶接ワイヤを検出する。なお、非接触センサ３３１は、図４（ａ）〜（ｃ）に示した原理に限定されない。
【００６１】
本実施形態においては、図３に示すように、図４（ａ）に示す原理の非接触センサ３３１を用いており、発光部３３１ａから発光された光が溶接ワイヤにより遮られ、受光部３３１ｂが受光できなくなったことで、溶接ワイヤを検出する。したがって、非接触センサ３３１は、発光部３３１ａと受光部３３１ｂとの間に溶接ワイヤが到達したときに、溶接ワイヤを検出するように構成されている。非接触センサ３３１によって溶接ワイヤが検出される位置（以下、「検出位置」と表現する。）は、発光部３３１ａと受光部３３１ｂとを配置する位置により決定される。
【００６２】
また、本実施形態においては、図３に示すように、トーチボディ３３の内部に非接触センサ３３１を配置する場合を例に説明するが、非接触センサ３３１をアーク溶接時の熱や電力に耐えられるように構成しておけば、溶接トーチ３の先端に配置するように構成しておいてもよい。このように構成した場合、制御部２４で遅延時間を算出する必要が無くなる。
【００６３】
制御部３３２は、トーチスイッチ３１の操作に応じて溶接実行指令を生成し、また、インチングスイッチ３２の操作に応じてインチング指令を生成する。さらに、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、検出信号を生成する。制御部３３２は、生成した信号や指令を通信部３３３に出力し、ワイヤ送給装置２に送信する。
【００６４】
通信部３３３は、通信線８１を介して、ワイヤ送給装置２との間で通信を行うためのものである。通信部３３３は、制御部３３２から入力される各種信号や指令をワイヤ送給装置２に送信する。ワイヤ送給装置２に送信する信号や指令には、溶接実行指令やインチング指令、および、検出信号などがある。通信部３３３は、ワイヤ送給装置２に検出信号を送信したり、ワイヤ送給装置２を介して溶接電源装置１に検出信号を送信したりすることで、ワイヤ送給装置２や溶接電源装置１に、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出したことを通知する。よって、通信部３３３が、特許請求の範囲に記載の「通知手段」に相当する。
【００６５】
ライナ３３４は、溶接ワイヤを通すために金属線材をコイル状に形成したものであり、溶接ワイヤはその内部を挿通される。よって、ライナ３３４が、特許請求の範囲に記載の「ワイヤ挿通部」に相当する。ライナ３３４は、溶接トーチ３のトーチケーブル３４の内部からトーチボディ３３の内部を通り、トーチボディ３３の先端（コンタクトチップ）まで通っている。ライナ３３４は、トーチボディ３３内部の一部、具体的には、非接触センサ３３１による溶接ワイヤの検出位置付近の一部に、非接触センサ３３１が溶接ワイヤの有無を検出できるように、開口部３３４ａが設けられている。なお、図３においては、開口部３３４ａは、ライナ３３４の全周分を開口しているが、発光部３３１ａから受光部３３１ｂに透光される構造であれば、部分的に開口部３３４ａを設けるようにしてもよい。また、開口部３３４ａの代わりに透明部材などで構成するようにしてもよい。
【００６６】
トーチケーブル３４は、トーチボディ３３の一端（先端とは反対側の端）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、ライナ３３４、ガスホース、および、通信線８１が配置されている。ガスホースは、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３にシールドガスを供給するものであり、ガス配管７とコネクタ２８により接続される。通信線８１は、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２との間の通信信号を伝搬するためのものである。なお、図３において、トーチケーブル３４の一端（ワイヤ送給装置２に接続する部分）の図示は省略する。
【００６７】
次に、制御部２４がインチング時の溶接ワイヤの送給を停止させるときの遅延時間の算出方法について説明する。
【００６８】
制御部２４は、上記するように、インチング時のワイヤ送給停止指令を受信してから、所定の遅延時間経過後に、送給モータ２５の駆動を停止させ、送給ワイヤの送給を停止させる。非接触センサ３３１はトーチボディ３３の内部に備えられているため、溶接ワイヤの検出位置は溶接トーチ３の先端より手前になる。したがって、溶接ワイヤを検出してすぐに、溶接ワイヤの送給を停止すると、溶接ワイヤが溶接トーチ３の先端から突出しない状態で停止させてしまうことになる。これを考慮し、制御部２４は、溶接ワイヤの検出位置から溶接トーチ３の先端までの距離（以下、「残距離」と表現する。）に基づき、遅延時間を設定する。さらに、インチング後には、溶接ワイヤが溶接トーチ３の先端から所定の長さ（例えば、１０ｍｍ程度）突出させておく必要があるため、制御部２４は、この突出させる長さ（以下、「突出距離」と表現する。）に基づき、上記遅延時間を長く設定する。なお、この残距離および突出距離は、予め制御部２４に設定されていても、制御部２４が、溶接トーチ３が接続されたときに、その情報を溶接トーチ３から取得してもよい。
【００６９】
具体的には、制御部２４は、上記残距離と上記突出距離との和、および、インチング時のワイヤ送給速度に基づき、溶接ワイヤの検出位置から溶接トーチ３の先端から突出距離だけ突き出た位置に到達するまでの所要時間を算出し、当該所要時間を遅延時間として、ワイヤ送給停止指令を受信してから遅延時間経過後に、溶接ワイヤの送給を停止する。
【００７０】
なお、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出してからワイヤ送給停止指令が制御部２４に入力されるまでには、検出信号が溶接トーチ３からワイヤ送給装置２を介して溶接電源装置１に送信され、そして、ワイヤ送給停止指令が溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に送信される必要がある。したがって、検出信号やワイヤ送給停止指令の通信に必要な時間も考慮して、遅延時間を算出すると、より適切な位置で溶接ワイヤの送給を停止させることができる。この通信に必要な時間は、検出信号やワイヤ送給停止指令のデータ量および各装置間の通信速度に応じて、適宜設定すればよい。
【００７１】
次に、このように構成された第１実施形態に係る溶接システムＡのインチング制御について、図５を用いて説明する。図５は、第１実施形態に係るインチング制御を説明するためのフローチャートである。なお、ワイヤ送給装置２にワイヤリール２７が新たに取り付けられ、溶接ワイヤの先端が送給ロール２６までセットされた状態であるものとする。
【００７２】
このような状態で、作業者がインチングのためにインチングスイッチ３２を押下すると、すなわち、インチングスイッチ３２がオン操作を受け付けると（ステップＳ１０１）、制御部３３２は、インチング指令を生成し、通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する（ステップＳ１０３）。ワイヤ送給装置２の第２通信部２３は、受信したインチング指令を、制御部２４に出力し、制御部２４は、当該インチング指令を、第１通信部２２から溶接電源装置１の通信部１３に送信する（ステップＳ１０５）。
【００７３】
溶接電源装置１の通信部１３は、インチング指令を受信すると、制御部１４に出力し、制御部１４は、当該インチング指令に従い、ワイヤ送給開始指令を生成する（ステップＳ１０７）。このとき、制御部１４は、予め設定されているインチング時のワイヤ送給速度に基づき、ワイヤ送給開始指令を生成する。そして、制御部１４は、生成したワイヤ送給開始指令を、通信部１３からワイヤ送給装置２の第１通信部２２に送信する（ステップＳ１０９）。ワイヤ送給装置２の第１通信部２２がワイヤ送給開始指令を受信すると、制御部２４は、ワイヤ送給開始指令に従い、送給モータ２５の駆動を開始させ、溶接ワイヤの送給を開始する（ステップＳ１１１）。
【００７４】
ステップＳ１０１〜ステップＳ１１１の処理により、インチングが開始され、溶接トーチ３の非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると（ステップＳ１１３）、制御部３３２は、検出信号を生成し、当該検出信号を通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する（ステップＳ１１５）。ワイヤ送給装置２の第２通信部２３は、受信した検出信号を制御部２４に出力し、制御部２４は、当該検出信号を第１通信部２２から溶接電源装置１の通信部１３に送信する（ステップＳ１１７）。
【００７５】
溶接電源装置１の通信部１３は、検出信号を受信すると、制御部１４に出力し、制御部１４は、当該検出信号に従い、ワイヤ送給停止指令を生成する（ステップＳ１１９）。そして、制御部１４は、生成したワイヤ送給停止指令を、通信部１３からワイヤ送給装置２の第１通信部２２に送信する（ステップＳ１２１）。ワイヤ送給装置２の第１通信部２２は、ワイヤ送給停止指令を受信すると、制御部２４は、当該ワイヤ送給停止指令に従い、送給モータの駆動を停止させ、溶接ワイヤの送給を停止する（ステップＳ１２３）。このとき、制御部２４は、残距離と突出距離との和、および、インチング時のワイヤ送給速度に基づき、遅延時間を算出し、算出した遅延時間経過後に、溶接ワイヤの送給を停止させる。なお、制御部２４は、インチング時のワイヤ送給停止指令が入力される度に、遅延時間を算出する。
【００７６】
以上のように、インチング制御が行われることで、インチングにより溶接ワイヤがワイヤ送給装置２から溶接トーチ３に送給され、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、溶接ワイヤの送給を自動的に停止させることができる。
【００７７】
本発明の第１実施形態に係る溶接システムＡによれば、溶接ワイヤを溶接トーチ３に送給するインチング時において、溶接トーチ３に備えた非接触センサ３３１により、溶接ワイヤが溶接トーチ３の所定の位置まで送給されたことを非接触で検出させ、当該非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出した場合に、溶接ワイヤの送給を停止させるようにした。したがって、従来技術のように、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間に電圧を印加させることなく、溶接ワイヤが適切な位置まで送給されたことを検出することができる。これにより、インチング時の溶接ワイヤの送給の自動停止において、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間でアークが発生することが防止できる。
【００７８】
上記第１実施形態では、溶接電源装置１がインチング時におけるワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令を生成する場合を例に説明したが、これに限定されない。溶接システムでは、溶接時において、溶接電力の供給の制御とともに、溶接ワイヤの送給も制御している。そのため、上記第１実施形態の溶接システムＡでは、溶接時のワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令の生成と、インチング時のワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令の生成との両方を、溶接電源装置１が行うものとした。しかし、インチング時においては、溶接トーチ３に溶接電力を供給する必要がないため、ワイヤ送給装置２や溶接トーチ３がワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令の生成を行うようにしてもよい。これらの場合をそれぞれ、第２実施形態、第３実施形態として、以下に説明する。なお、第１実施形態と同一あるいは類似する構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
本発明の第２実施形態に係る溶接システムＢは、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと基本構成（図１，２参照）は同じであるが、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと比べ、溶接電源装置１の制御部１４が行っていたインチング時のワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令の生成を、ワイヤ送給装置２の制御部２４が行う点で相違する。すなわち、ワイヤ送給装置２の制御部２４が、インチング指令に従いワイヤ送給開始指令を生成し、検出信号に従いワイヤ送給停止指令を生成する。よって、第２実施形態においては、制御部２４が、特許請求の範囲に記載の「送給開始指令手段」および「送給停止指令手段」に相当する。さらに、制御部２４は、特許請求の範囲に記載の「送給制御手段」も兼ねている。
【００８０】
また、上記第１実施形態では、溶接電源装置１がインチング時のワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令を生成するために、ワイヤ送給装置２は、溶接トーチ３から受信したインチング指令や検出信号を溶接電源装置１に送信する必要があったが、第２実施形態では、ワイヤ送給装置２がインチング時のワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令を生成するため、溶接電源装置１に送信しなくてよい。
【００８１】
このような第２実施形態に係る溶接システムＢのインチング制御について、図６を用いて説明する。図６は、第２実施形態に係るインチング制御を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態においても、ワイヤ送給装置２にワイヤリール２７が新たに取り付けられ、溶接ワイヤの先端が送給ロール２６までセットされた状態であるものとする。
【００８２】
このような状態で、作業者がインチングのためにインチングスイッチ３２を押下すると、すなわち、インチングスイッチ３２がオン操作を受け付けると（ステップＳ２０１）、制御部３３２は、インチング指令を生成し、通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する（ステップＳ２０３）。ワイヤ送給装置２の第２通信部２３は、受信したインチング指令を、制御部２４に出力し、制御部２４は、当該インチング指令に従い、ワイヤ送給開始指令を生成する（ステップＳ２０５）。このとき、制御部２４は、予め設定されたインチング時のワイヤ送給速度に基づき、ワイヤ送給開始指令を生成する。そして、制御部２４は、生成したワイヤ送給開始指令に従い、送給モータ２５の駆動を開始させ、溶接ワイヤの送給を開始する（ステップ２０７）。
【００８３】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０７の処理により、インチングが開始され、溶接トーチ３の非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると（ステップＳ２０９）、制御部３３２は、検出信号を生成し、当該検出信号を通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する（ステップＳ２１１）。ワイヤ送給装置２の第２通信部２３は、受信した検出信号を制御部２４に出力し、制御部２４は、当該検出信号に従い、ワイヤ送給停止指令を生成する（ステップＳ２１３）。そして、制御部２４は、生成したワイヤ送給停止指令に従い、送給モータ２５の駆動を停止させ、溶接ワイヤの送給を停止する（ステップＳ２１５）。このとき、制御部２４は、残距離と突出距離との和、および、インチング時のワイヤ送給速度に基づき、遅延時間を算出し、算出した遅延時間経過後に、送給モータ２５を停止させる。なお、制御部２４は、インチング時のワイヤ送給停止指令が入力される度に、遅延時間を算出する。
【００８４】
以上のように、インチング制御が行われることで、インチングにより溶接ワイヤがワイヤ送給装置２から溶接トーチ３に送給されたとき、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、溶接ワイヤの送給を自動的に停止させることができる。したがって、本発明の第２実施形態に係る溶接システムＢにおいても、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと同様に、インチング時の溶接ワイヤの送給の自動停止において、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間でアークが発生することを防止できる。
【００８５】
続いて、本発明の第３実施形態に係る溶接システムＣについて、説明する。本発明の第３実施形態に係る溶接システムＣは、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと基本構成（図１，２参照）は同じであるが、上記第１実施形態および上記第２実施形態と比べ、インチング時のワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令の生成を溶接トーチ３が行う点で相違する。すなわち、制御部３３２は、インチングスイッチ３２が押下されると、予め設定されたインチング時のワイヤ送給速度に基づきワイヤ送給開始指令を生成し、通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する。さらに、制御部３３２は、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、ワイヤ送給停止指令を生成し、通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する。よって、第３実施形態において、制御部３３２が、特許請求の範囲に記載の「送給開始指令手段」および「送給停止指令手段」に相当する。
【００８６】
また、上記第１実施形態および上記第２実施形態とは異なり、制御部３３２がワイヤ送給開始指令やワイヤ送給停止指令を生成するため、インチング指令や検出信号を溶接トーチ３からワイヤ送給装置２に送信する必要はない。
【００８７】
このような第３実施形態に係る溶接システムＣのインチング制御について、図７を用いて説明する。図７は、第３実施形態に係るインチング制御を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態においても、ワイヤ送給装置２にワイヤリール２７が新たに取り付けられ、溶接ワイヤの先端が送給ロール２６までセットされた状態であるものとする。
【００８８】
このような状態で、作業者がインチングのためにインチングスイッチ３２を押下すると、すなわち、インチングスイッチ３２がオン操作を受け付けると（ステップＳ３０１）、制御部３３２は、インチング指令を生成し、続いて、当該インチング指令に従い、ワイヤ送給開始指令を生成する（ステップＳ３０３）。このとき制御部３３２は、予め設定されたワイヤ送給速度に基づき、ワイヤ送給開始指令を生成する。そして、制御部３３２は、生成したワイヤ送給開始指令を、通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する（ステップＳ３０５）。ワイヤ送給装置２の第２通信部２３は、受信したワイヤ送給開始指令を、制御部２４に出力し、制御部２４は、当該ワイヤ送給開始指令に従い、送給モータ２５の駆動を開始させ、溶接ワイヤの送給を開始する（ステップＳ３０７）。
【００８９】
ステップＳ３０１〜ステップＳ３０７の処理により、インチングが開始され、溶接トーチ３の非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると（ステップＳ３０９）、制御部３３２は、検出信号を生成し、続いて、当該検出信号に従い、ワイヤ送給停止指令を生成する（ステップＳ３１１）。制御部３３２は、生成したワイヤ送給停止指令を、通信部３３３からワイヤ送給装置２の第２通信部２３に送信する（ステップＳ３１３）。ワイヤ送給装置２の第２通信部２３は、受信したワイヤ送給停止指令を、制御部２４に出力し、制御部２４は、当該ワイヤ送給停止指令に従い、送給モータ２５の駆動を停止させ、溶接ワイヤの送給を停止する（ステップＳ３１５）。このとき、制御部２４は、残距離と突出距離との和、および、インチング時のワイヤ送給速度に基づき、遅延時間を算出し、算出した遅延時間経過後に、送給モータ２５を停止させる。なお、制御部２４は、インチング時のワイヤ送給停止指令が入力される度に、遅延時間を算出する。
【００９０】
以上のように、インチング制御が行われることで、インチングにより溶接ワイヤがワイヤ送給装置２から溶接トーチ３に送給されたとき、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、溶接ワイヤの送給を自動的に停止させることができる。したがって、本発明の第３実施形態に係る溶接システムＣにおいても、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと同様に、インチング時の溶接ワイヤの送給の自動停止において、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間でアークが発生することを防止できる。
【００９１】
上記第１実施形態ないし上記第３実施形態では、溶接電源装置１（制御部１４）、ワイヤ送給装置２（制御部２４）、溶接トーチ３（制御部３３２）のいずれか１つの装置が、ワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令の両方を生成する場合を例に説明してが、これに限定されない。例えば、溶接電源装置１の制御部１４あるいはワイヤ送給装置２の制御部２４がワイヤ送給開始指令を生成し、溶接トーチ３の制御部３３２がワイヤ送給停止指令を生成するように構成してもよい。具体的には、インチングスイッチ３２のインチング操作に応じて、インチング指令が溶接トーチ３から溶接電源装置１またはワイヤ送給装置２に送信され、溶接電源装置１の制御部１４またはワイヤ送給装置２の制御部２４がワイヤ送給開始指令を生成する。そして、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、溶接トーチ３は、ワイヤ送給停止指令を生成する。このように、ワイヤ送給開始指令とワイヤ送給停止指令とを別々の装置が生成するようにしてもよい。
【００９２】
上記１実施形態ないし上記第３実施形態では、インチングスイッチ３２を溶接トーチ３に備えた場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、溶接電源装置１やワイヤ送給装置２、さらに、溶接条件などの設定を遠隔操作することができる遠隔操作装置（リモコン）に備えるようにしてもよい。例えば、インチングスイッチ３２をリモコンに備えた場合を、第４実施形態として、以下に説明する。
【００９３】
図８は、第４実施形態に係る溶接システムＤの全体構成を説明するための図である。本第４実施形態に係る溶接システムＤは、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと比べ、溶接条件などの設定やインチング操作を遠隔操作することができるリモコン９を備えている点が異なる。なお、図１および図２と同一または類似の構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００９４】
リモコン９は、溶接条件を変更するための操作部（図示しない）や、インチングを指示するためのインチングスイッチ３２’を備えている。リモコン９は、通信線９１を介して溶接電源装置１に接続されており、溶接電源装置１と各種通信を行うことができる。リモコン９は、備えられる操作部の操作により、溶接電源装置１から出力される溶接電力の溶接条件を設定することが可能であり、溶接条件を設定するための情報信号を、通信線９１を介して溶接電源装置１に送信する。また、リモコン９は、インチングスイッチ３２’の操作に応じて、インチング指令を生成し、通信線９１を介して溶接電源装置１に送信する。
【００９５】
次に、このように構成された第４実施形態に係る溶接システムＤのインチング制御について、図９を用いて説明する。図９は、第４実施形態に係るインチング制御を説明するためのフローチャートである。第４実施形態に係るインチング制御は、上記第１実施形態に係るインチング制御と比較し、インチングによる溶接ワイヤの送給開始の方法、具体的には、インチング指令の送受信の流れ（ステップＳ１０１〜Ｓ１１１）が異なり、インチングによる溶接ワイヤの送給停止の方法（ステップＳ１１３〜Ｓ１２３）は、同じである。なお、本実施形態においても、ワイヤ送給装置２にワイヤリール２７が新たに取り付けられ、溶接ワイヤの先端が送給ロール２６までセットされた状態であるものとする。
【００９６】
このような状態で、作業者がインチングのためにインチングスイッチ３２’を押下すると、すなわち、インチングスイッチ３２’がオン操作を受け付けると（ステップＳ４０１）、リモコン９は、インチング指令を生成し、生成したインチング指令を、通信線９１を介して溶接電源装置１に送信する（ステップＳ４０３）。そして、溶接電源装置１の制御部１４は、受信したインチング指令に従い、ワイヤ送給開始指令を生成する（ステップＳ４０５）。このとき、制御部２４は、予め設定されたインチング時のワイヤ送給速度に基づき、ワイヤ送給開始指令を生成する。そして、制御部１４は、生成したワイヤ送給開始指令を、通信部１３からワイヤ送給装置２の第１通信部２２に送信する（ステップＳ４０７）。ワイヤ送給装置２の第１通信部２２がワイヤ送給開始指令を受信すると、制御部２４は、当該ワイヤ送給開始指令に基づき、送給モータ２５の駆動を開始させ、溶接ワイヤの送給を開始する（ステップＳ４０９）。
【００９７】
ステップＳ４０１〜ステップＳ４０９の処理により、インチングが開始された後は、第１実施形態に係るインチング制御のステップＳ１１３〜Ｓ１２３と同様に処理され、インチングにおける溶接ワイヤの送給が停止される（図５参照）。
【００９８】
以上のように、インチング制御が行われることで、インチングにより溶接ワイヤがワイヤ送給装置２から溶接トーチ３に送給されたとき、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出すると、溶接ワイヤの送給を自動的に停止させることができる。したがって、本発明の第４実施形態に係る溶接システムＤにおいても、上記第１実施形態に係る溶接システムＡと同様に、インチング時の溶接ワイヤの送給の自動停止において、溶接ワイヤとコンタクトチップとの間でアークが発生することを防止できる。
【００９９】
上記第４実施形態では、ワイヤ送給開始指令およびワイヤ送給停止指令を溶接電源装置１が生成する場合を例に説明したが、上記第２実施形態や上記第３実施形態のように、ワイヤ送給装置２や溶接トーチ３が生成してもよい。この場合、溶接電源装置１がリモコン９から受信したインチング指令をワイヤ送給装置２や溶接トーチ３に送信することで、実現される。また、上記第４実施形態では、リモコン９が溶接電源装置１に接続されている場合を例に説明した、ワイヤ送給装置２に接続するようにしてもよい。
【０１００】
上記第４実施形態では、リモコン９が溶接電源装置１と通信線９１を介して、有線で通信する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、リモコン９と溶接電源装置１との間で無線通信により、各種信号を送受信する構成であってもよい。また、その他、ワイヤ送給装置２や溶接トーチ３と、無線通信が可能な構成であってもよい。
【０１０１】
上記第１実施形態ないし上記第４実施形態では、ワイヤ送給装置２の第１通信部２２と溶接電源装置１の通信部１３との間の通信をパワーケーブル４１と電源接続線５１とを用いたＰＬＣ通信で実現した場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、パワーケーブル４２をワイヤ送給装置２の内部を通るようにして設けておけば、パワーケーブル４１とパワーケーブル４２と、あるいは、パワーケーブル４２と電源接続線５１とを用いてＰＬＣ通信を行うことも可能である。さらに、ＰＬＣ通信ではなく、専用の通信線（シリアル通信など）を用いたり、無線通信を用いたりしてもよい。
【０１０２】
また、上記第１実施形態ないし上記第４実施形態では、溶接トーチ３の通信部３３３とワイヤ送給装置２の第２通信部２３との間の通信を、通信線８１を用いて有線で行う場合を例にとって説明したが、無線により通信するようにしてもよい。また、溶接トーチ３と溶接電源装置１とを無線通信可能なように構成しておき、溶接トーチ３から溶接電源装置１に直接インチング指令や検出信号を送信するようにしてもよい。
【０１０３】
上記第１実施形態ないし上記第４実施形態では、制御部２４は、インチング時のワイヤ送給停止指令を受信する度に、遅延時間を算出する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、上記する遅延時間の算出手法により一度算出した遅延時間を図示しない記憶部に記憶しておき、次回からは、記憶した遅延時間を読み出すようにしてもよい。あるいは、作業者によりインチング時の送給速度が変更されたり、溶接トーチ３が接続されたりする度に、予め遅延時間を算出し、記憶部に記憶させる。そして、制御部２４が、インチング時のワイヤ送給停止指令を受信したときに、記憶部に記憶された遅延時間を読み出すようにしてもよい。このように記憶部に記憶させた遅延時間を読み出すことで、毎回遅延時間を算出する必要がなく、制御部２４の遅延時間の算出処理の負荷を低減させることができる。
【０１０４】
上記第１実施形態ないし上記第４実施形態では、制御部２４がワイヤ送給停止指令を受信してから、所定の遅延時間経過後に、送給モータ２５の駆動を停止させ、溶接ワイヤの送給を停止させる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出した後、制御部３３２が、検出信号を、通信部３３３を介して送信するときに、所定の遅延時間経過後に送信してもよい。すなわち、通信部３３３が溶接ワイヤを検出したことを通知するときに、所定の遅延時間経過後に通知してもよい。また、制御部１４（制御部２４、制御部３３２）が検出信号を受信し、ワイヤ送給停止指令を生成するときに、所定の遅延時間経過後に生成してもよく、ワイヤ送給停止指令を生成し、生成したワイヤ送給停止指令を送信するときに、所定の遅延時間経過後に送信してもよい。このように、非接触センサ３３１が溶接ワイヤを検出してから、所定の遅延時間経過後に、溶接ワイヤの送給が停止される構成であれば、上記実施形態に限定されない。なお、遅延時間の算出は、上記する手法により、同様に算出される。また、上記するように、予め算出した遅延時間を図示しない記憶部に記憶しておき、記憶部に記憶される遅延時間を読み出すようにしてもよい。
【０１０５】
上記第１実施形態ないし上記第４実施形態において、非接触センサ３３１として、光学式非接触センサ（光電センサ）を用いた場合を例に説明したが、これに限定されない。非接触センサ３３１は、検出物体の有無を非接触で検出することができるものであれば何でもよい。例えば、インチング時には、溶接トーチ３に溶接電力が供給されていないため、溶接電力による磁場の発生がない。そのため、静電容量型近接センサを用いることができる。また、超音波センサなどを用いて、溶接ワイヤを検出するようにしてもよい。
【０１０６】
上記第１実施形態ないし上記第４実施形態において、本発明に係る溶接システムとして半自動溶接システムを例に説明したが、これに限定されない。例えば、ロボット溶接システムなどにおいても適用可能である。
【０１０７】
以上のように、上記第１実施形態ないし上記第４実施形態、および、これらの変形に係る各種溶接システムを説明したが、本発明に係る溶接システムおよび溶接トーチは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を逸脱しなければ、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】
【０１０８】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  溶接システム
１  溶接電源装置
１１  溶接用電源部
１２  送給装置用電源部
１３  通信部
１４  制御部
２  ワイヤ送給装置
２１  電源部
２２  第１通信部
２３  第２通信部
２４  制御部
２５  送給モータ
２６  送給ロール
２７  ワイヤリール
２８  コネクタ
３  溶接トーチ
３１  トーチスイッチ
３２  インチングスイッチ
３３  トーチボディ
３３１  非接触センサ
３３１ａ  発光部
３３１ｂ  受光部
３３２  制御部
３３３  通信部
３３４  ライナ
３３４ａ  開口部
４１，４２  パワーケーブル
５１，５２，５２’  電源接続線
６  ガスボンベ
７  ガス配管
８１  通信線
９  リモコン
９１  通信線
【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】
0006502201.tif 000007
【図７】
0006502201.tif 000008
【図８】
0006502201.tif 000009
【図９】
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