(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの通信装置間で、電力線通信を行うときに、信頼性が高い通信を行う通信システム、通信装置及び通信方法を提供する。【解決手段】第１通信装置（溶接電源装置１）と第２通信装置（ワイヤ送給装置２）との間で、電力線通信を行う通信システムであって、溶接電源装置１は、複数のスイッチング素子をオンオフ動作させ、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を含む溶接用電源部１０と、各スイッチング素子をオンオフ動作させ、インバータ回路を制御するインバータ制御部および各スイッチング素子のオン状態とオフ状態から通信可能期間を特定する通信期間特定部を含む制御部１５と、通信可能期間中にワイヤ送給装置２に通信信号を送信するＰＬＣ通信部１６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信装置と第２通信装置との間で電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信システムであって、
前記第１通信装置は、
複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
各スイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ回路を制御するインバータ制御手段と、
前記インバータ制御手段の動作に基づき、各スイッチング素子のオンとオフの状態を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づき、各スイッチング素子のオンとオフが切り替わるタイミング以外の期間に、前記第２通信装置に通信信号を送信する第１通信手段と、
を有する通信システム。
【請求項２】
前記インバータ回路は、第１のスイッチング素子群と第２のスイッチング素子群からなる前記複数のスイッチング素子をオンオフ動作させ、
前記インバータ制御手段は、前記第１のスイッチング素子群に第１の制御パルス信号を入力し、前記第２スイッチング素子群に第２の制御パルス信号を入力することで、前記各スイッチング素子のオンオフ動作を制御し、
前記検出手段は、前記第１の制御パルス信号および前記第２の制御パルス信号に基づき、前記スイッチング素子のオンの状態とオフの状態とを検出する、
請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１通信手段は、前記第１スイッチング素子群および前記第２スイッチング素子群が共にオフである期間中に通信信号を送信する、
請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１通信手段は、前記第１スイッチング素子群または前記第２スイッチング素子群のいずれか一方がオンであり、他方がオフである期間中に通信信号を送信する、
請求項２または請求項３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１通信手段は、前記第２通信装置に通信信号を送信するとき、所定の遅延時間を設け、前記検出手段によりオンの状態とオフの状態が切り替わったことを検出した後、前記遅延時間経過後に、通信信号の送信を行う、
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第２通信装置は、
前記第１通信手段から送信される通信信号を受信し、前記通信信号を受信したときに、前記第１通信装置に通信信号を送信する第２通信手段を、有する、
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記第２通信手段は、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信している期間中に、前記第１通信装置に通信信号を送信する、
請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記第２通信装置は、
前記第１通信手段から送信される通信信号を受信し、前記通信信号を受信したときに内蔵するカウンタを動作させ、前記カウンタが所定のカウント値となった場合、前記第１通信装置に通信信号を送信する第２通信手段を、有する、
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項９】
前記第２通信装置は、
前記第１通信手段から送信される通信信号を受信し、前記通信信号を受信したときに内蔵するカウンタを動作させ、前記カウンタが所定のカウント値となった場合、または、前記カウンタを動作させた後、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信した場合のいずれかを検知したときに、前記第１通信装置に通信信号を送信する第２通信手段を、有する、
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第２通信手段は、前記カウンタが所定のカウント値となり、前記第１通信装置への通信信号の送信を開始したときに、前記カウンタのカウント値をリセットし、再度カウンタを動作させる、
請求項８または請求項９のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１１】
前記第１通信装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電流を所望の電力特性に変換し、前記電力線を介して、出力する電力出力手段と、
前記電力出力手段が出力する電流の変化量の絶対値を検出する電流変化量検出手段と、
をさらに有し、
前記第１通信手段は、前記電流変化量検出手段により検出された前記変化量の絶対値が閾値以上である期間中、通信信号を送信しない、
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記第１通信手段は、前記変化量の絶対値が前記閾値以上になった後、前記閾値未満となった場合でも、前記閾値未満となる期間が所定期間継続しなかった場合、前記通信信号を送信しない、
請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記第１通信装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電流を所望の電力特性に変換し、前記電力線を介して、出力する電力出力手段と、
前記電力出力手段が出力する電流の変化量の絶対値を検出する電流変化量検出手段と、
をさらに有し、
前記第１通信手段は、前記電流変化量検出手段により検出された前記変化量の絶対値が閾値未満の場合、第１通信方式により通信信号の送信を行い、前記変化量の絶対値が前記閾値以上の場合、第２通信方式により通信信号の送信を行う、
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記通信システムは、溶接電源装置と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、で構成される溶接システムであり、
前記第１通信装置は、前記溶接電源装置であり、
前記第２通信装置は、前記ワイヤ送給装置であり、
前記電力線通信は、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に電力を供給するための電力線、または、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置を介して前記溶接トーチに電力を供給するための電力線の少なくともいずれか一方の電力線を介して行われる、
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記溶接電源装置および前記ワイヤ送給装置を介して、前記溶接トーチにシールドガスを供給するガス配管を、さらに有し、
前記電力線通信は、前記ガス配管の内部に配置され、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に電力を供給するための電力線、および、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置を介して前記溶接トーチに電力を供給する電力線の２本の電力線を介して行われる、
請求項１４に記載の通信システム。
【請求項１６】
電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信装置であって、
複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
各スイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ回路を制御するインバータ制御手段と、
前記インバータ制御手段の動作に基づき、各スイッチング素子のオンとオフの状態を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づき、各スイッチング素子のオンとオフとが切り替わるタイミング以外の期間に、通信信号を送信する通信手段と、
を有する通信装置。
【請求項１７】
第１通信装置と第２通信装置との間で電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信システムの通信方法であって、
前記第１通信装置は、
複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を、備え、
各スイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ回路を制御する第１の工程と、
前記第１の工程による前記インバータ回路の制御に基づき、各スイッチング素子のオンとオフの状態を検出する第２の工程と、
前記第２の工程による検出結果に基づき、各スイッチング素子のオンとオフが切り替わるタイミング以外の期間に、前記第２通信装置に通信信号を送信する第３の工程と、
を有する通信システムの通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１通信装置と第２通信装置との間で電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信システム、通信装置、および、通信システムの通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの通信装置間を、電力線を伝送路として電力線通信技術により、データ通信を行う通信システムが存在する。
例えば、消耗電極式の溶接システムは、通常、重量があるために移動させない溶接電源装置と、溶接個所の変更に伴って溶接作業者が持ち運びするワイヤ送給装置とに分離されており、この溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で、電力線通信技術を利用してデータ通信を行っている（特許文献１）。
上記特許文献１のように、電力線通信技術を溶接装置に利用することで、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間でデータ通信を行うための専用線を削減することができ、溶接作業者の負担を軽減させることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１８４１８４号  公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の溶接装置では、溶接電源装置およびワイヤ送給装置にＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）通信部を備え、溶接電源装置からワイヤ送給装置を介して溶接トーチに電力を供給するパワーケーブルに制御信号を重畳させ、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で、制御信号の送受信を行っている。
しかしながら、パワーケーブルに重畳されたノイズの影響を受けることにより、通信信号の信頼性が低下してしまう場合がある。
【０００５】
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、２つの通信装置間で、電力線通信を行うときに、通信信号の信頼性が高い通信を行うことができる通信システム、通信装置、および、通信システムの通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供される通信システムは、第１通信装置と第２通信装置との間で電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信システムであって、前記第１通信装置は、複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、各スイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ回路を制御するインバータ制御手段と、前記インバータ制御手段の動作に基づき、各スイッチング素子のオンとオフの状態を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づき、各スイッチング素子のオンとオフが切り替わるタイミング以外の期間に、前記第２通信装置に通信信号を送信する第１通信手段と、を有する。
【０００７】
好ましくは、前記インバータ回路は、第１のスイッチング素子群と第２のスイッチング素子群からなる前記複数のスイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ制御手段は、前記第１のスイッチング素子群に第１の制御パルス信号を入力し、前記第２スイッチング素子群に第２の制御パルス信号を入力することで、前記各スイッチング素子のオンオフ動作を制御し、前記検出手段は、前記第１の制御パルス信号および前記第２の制御パルス信号に基づき、前記スイッチング素子のオンの状態とオフの状態とを検出する。
【０００８】
また、前記第１通信手段は、前記第１スイッチング素子群および前記第２スイッチング素子群が共にオフである期間中通信信号を送信する。
【０００９】
あるいは、前記第１通信手段は、前記第１スイッチング素子群または前記第２スイッチング素子群のいずれか一方がオンであり、他方がオフである期間中に通信信号を送信する。
【００１０】
好ましくは、前記第１通信手段は、前記第２通信装置に通信信号を送信するとき、所定の遅延時間を設け、前記検出手段によりオンの状態とオフの状態が切り替わったことを検出した後、前記遅延時間経過後に、通信信号の送信を行う。
【００１１】
また、前記第２通信装置は、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信し、前記通信信号を受信したときに、前記第１通信装置に通信信号を送信する第２通信手段を、有する。
【００１２】
この前記第２通信手段は、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信している期間中に、前記第１通信装置に通信信号を送信する。
【００１３】
あるいは、前記第２通信装置は、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信し、前記通信信号を受信したときに内蔵するカウンタを動作させ、前記カウンタが所定のカウント値となった場合、前記第１通信装置に通信信号を送信する第２通信手段を、有する。
【００１４】
あるいは、前記第２通信装置は、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信し、前記通信信号を受信したときに内蔵するカウンタを動作させ、前記カウンタが所定のカウント値となった場合、または、前記カウンタを動作させた後、前記第１通信手段から送信される通信信号を受信した場合のいずれかを検知したときに、前記第１通信装置に通信信号を送信する第２通信手段を、有する。
【００１５】
そして、前記第２通信手段は、前記カウンタが所定のカウント値となり、前記第１通信装置への通信信号の送信を開始したときに、前記カウンタのカウント値をリセットし、再度カウンタを動作させる。
【００１６】
さらに、前記第１通信装置は、前記インバータ回路から出力される交流電流を所望の電力特性に変換し、前記電力線を介して、出力する電力出力手段と、前記電力出力手段が出力する電流の変化量の絶対値を検出する電流変化量検出手段と、を有し、前記第１通信手段は、前記電流変化量検出手段により検出された前記変化量の絶対値が閾値以上である期間中、通信信号を送信しない。
【００１７】
好ましくは、前記第１通信手段は、前記変化量の絶対値が前記閾値以上になった後、前記閾値未満となった場合でも、前記閾値未満となる期間が所定期間継続しなかった場合、前記通信信号を送信しない。
【００１８】
さらに、前記第１通信装置は、前記インバータ回路から出力される交流電流を所望の電力特性に変換し、前記電力線を介して、出力する電力出力手段と、前記電力出力手段が出力する電流の変化量の絶対値を検出する電流変化量検出手段と、を有し、前記第１通信手段は、前記電流変化量検出手段により検出された前記変化量の絶対値が閾値未満の場合、第１通信方式により通信信号の送信を行い、前記変化量の絶対値が前記閾値以上の場合、第２通信方式により通信信号の送信を行う。
【００１９】
好ましくは、前記通信システムは、溶接電源装置と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、で構成される溶接システムであり、前記第１通信装置は、前記溶接電源装置であり、前記第２通信装置は、前記ワイヤ送給装置であり、前記電力線通信は、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に電力を供給するための電力線、または、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置を介して前記溶接トーチに電力を供給するための電力線の少なくともいずれか一方の電力線を介して行われる。
【００２０】
さらに、前記溶接電源装置および前記ワイヤ送給装置を介して、前記溶接トーチにシールドガスを供給するガス配管を有し、前記電力線通信は、前記ガス配管の内部に配置され、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に電力を供給するための電力線、および、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置を介して前記溶接トーチに電力を供給する電力線の２本の電力線を介して行われる。
【００２１】
本発明の第２の側面によって提供される通信装置は、電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信装置であって、複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、各スイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ回路を制御するインバータ制御手段と、前記インバータ制御手段の動作に基づき、各スイッチング素子のオンとオフの状態を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づき、各スイッチング素子のオンとオフとが切り替わるタイミング以外の期間に、通信信号を送信する通信手段と、を有する。
【００２２】
本発明の第３の側面によって提供される通信方法は、第１通信装置と第２通信装置との間で電力線を伝送路とした電力線通信を行う通信システムの通信方法であって、前記第１通信装置は、複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を、備え、各スイッチング素子をオンオフ動作させ、前記インバータ回路を制御する第１の工程と、前記第１の工程による前記インバータ回路の制御に基づき、各スイッチング素子のオンとオフの状態を検出する第２の工程と、前記第２の工程による検出結果に基づき、各スイッチング素子のオンとオフが切り替わるタイミング以外の期間に、前記第２通信装置に通信信号を送信する第３の工程と、を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第１通信装置の動作において発生するノイズを考慮して、ノイズの影響を受けない期間を特定し、その期間中に第１通信装置と第２通信装置とで電力線通信を行うようにしたことで、信頼性の高い通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る溶接システムの全体構成を説明するための図である。
【図２】溶接用電源部、送給装置用電源部、および、制御部の内部構成の一例である。
【図３】ガス配管の内部構造の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で行われる電力線通信の通信動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間の電力線通信の具体例を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間の電力線通信の具体例を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の変形例における溶接システムの電力伝送線の配線例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本発明の通信システムは、第１通信装置から第２通信装置に電力線を介して電力の供給を行うとともに、当該電力線を利用して電力線通信を行うシステムに適用可能である。
例えば、母材と電極の間で放電現象を発生させ、発生した放電現象による熱で、母材および電極を溶解させて接合するアーク溶接や、２つの母材を圧着しつつ電流を流し、その抵抗熱で金属を溶かして接合する抵抗溶接などの溶接システムに適用可能である。また、アーク溶接や抵抗溶接などと同様の原理で、母材を切断する切断システムなどにも適用可能である。また、上述する溶接システムや切断システムは、トーチを手動で操作する半自動溶接法によるシステムであってもよいし、トーチをロボットが操作する自動溶接法によるシステムであってもよい。
以下の説明では、通信システムの一例として、溶接電源装置およびワイヤ送給装置間で電力線通信を行う半自動アーク溶接の溶接システムを例にとって説明する。
【００２６】
図１は、第１の実施形態に係る溶接システムＡ１の全体構成を説明するための図であり、図２は、溶接用電源部１０、送給装置用電源部１１、および、制御部１５の内部構成の一例を示すものである。
【００２７】
図１に示すように、溶接システムＡ１は、溶接電源装置１と、ワイヤ送給装置２と、溶接トーチ６と、ガス配管８と、ガスボンベ９と、パワーケーブル４１、４２と、を備えている。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、ワイヤ電極を溶接トーチ６に送り出して、ワイヤ電極の先端を溶接トーチ６の先端から突出させる。溶接トーチ６の先端に配置されている図示しないコンタクトチップにおいて、パワーケーブル４１とワイヤ電極とは電気的に接続されている。溶接電源装置１の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、母材Ｗに接続される。溶接電源装置１は、溶接トーチ６の先端から突出するワイヤ電極の先端と、母材Ｗとの間にアークを発生させ、アーク電力を供給する。溶接システムＡ１は、当該アークの熱で母材Ｗの溶接を行う。ガス配管８は、シールドガスが充填されたガスボンベ９と溶接トーチ６とを接続するものであり、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２を介して、ガスボンベ９のシールドガスを溶接トーチ６の先端に供給する。
【００２８】
ワイヤ電極を送給するためのワイヤ送給モータ２４（後述する）などを駆動するための電力は、電力伝送線５１、５２を介して、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に供給される。電力伝送線５１、５２は、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２の内部に配線されている。
溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間では、電力伝送線５１は、ガス配管８の内部に配線されている。図３は、そのガス配管８の内部構造の詳細を示した図である。図３に示すように、溶接電源装置１に設けられたガス配管用の接続金具１ａおよびワイヤ送給装置２に設けられたガス配管用の接続金具２ａをコネクタとして利用し、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とが、ガス配管８の内部に配線された電力伝送線５１で接続される。また、電力伝送線５２は、溶接電源装置１およびワイヤ送給装置２の内部でそれぞれパワーケーブル４１に接続しており、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間では、パワーケーブル４１が電力伝送線５２を兼用している。
よって、ワイヤ送給装置２を駆動させるための電力は、溶接電源装置１の内部に配線される電力伝送線５１、５２からガス配管８の内部に配線される電力伝送線５１およびパワーケーブル４１を介して、ワイヤ送給装置２の内部に配線される電力伝送線５１、５２に伝送され、ワイヤ送給装置２に供給される。
なお、溶接システムＡ１は、実際には、ワイヤ電極が巻回されたワイヤリールなどを備えているが、図への記載や説明は省略する。また、この溶接システムＡ１は一例である。
【００２９】
溶接電源装置１は、アーク溶接のための直流電力を溶接トーチ６に供給したり、ワイヤ送給装置２を駆動させる電力を供給したりするものである。溶接電源装置１は、溶接用電源部１０と、送給装置用電源部１１と、センサ１３と、制御部１５と、ＰＬＣ通信部１６と、を備えている。
【００３０】
溶接用電源部１０は、外部電源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に変換して出力するものである。溶接用電源部１０は、図２（ａ）に示すように、外部電源Ｐから入力される三相交流電力を整流回路１０１によって直流電力に変換し、インバータ回路１０２によって交流電力に変換する。そして、トランス１０３によって降圧または昇圧し、整流回路１０４によって直流電力に変換して出力する。なお、溶接用電源部１０の構成は、上述したものに限定されない。
【００３１】
インバータ回路１０２は、４個のスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４をブリッジ接続した、周知の電圧制御型インバータ回路で構成される。スイッチング素子としては、例えば、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、サイリスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子が用いられる。４個のスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４は、後述する制御部１５から入力されるＰＷＭ信号によって、各スイッチング素子のオンとオフの切り替え制御が行われる。具体的には、制御部１５からは、２つのＰＷＭ信号が入力され、１つ目のＰＷＭ信号（第１ＰＷＭ信号）がスイッチング素子ＴＲ１とスイッチング素子ＴＲ４のベースに、２つ目のＰＷＭ信号（第２ＰＷＭ信号）がスイッチング素子ＴＲ２とスイッチング素子ＴＲ３のベースにそれぞれ入力される。スイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４は、入力されるＰＷＭ信号がハイレベル（オン電圧）のときにオン（ＯＮ）状態（導通状態）となり、ローレベル（オフ電圧）のときにオフ（ＯＦＦ）状態（遮断状態）となる。なお、スイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４にはそれぞれ、ダイオードが逆並列で接続されている。
このインバータ回路１０２では、一般的にスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４がオン状態からオフ状態またはオフ状態からオン状態に切り替わる瞬間に、大きなスイッチングノイズが発生する。そして、発生したスイッチングノイズは、パワーケーブル４１、４２に重畳される。
【００３２】
図１に戻り、送給装置用電源部１１は、ワイヤ送給装置２を駆動するための電力を出力するものであり、外部電源Ｐから入力される単相交流電力を、ワイヤ送給装置２を駆動するために適した直流電力に変換して出力する。送給装置用電源部１１は、いわゆるスイッチングレギュレータであって、図２（ａ）に示すように、送給装置用電源部１１に入力される交流電力を、整流回路１１１によって直流電力に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２によって降圧または昇圧して出力する。送給装置用電源部１１は、電圧が例えば４８Ｖに制御された直流電力を、電力伝送線５１、５２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１１の構成は、上述したものに限定されない。例えば、溶接用電源部１０と同様の構成であってもよいし、外部電源Ｐから入力される交流電力をトランスで降圧（または昇圧）してから、整流回路１１１で直流電力に変換して出力するようにしてもよい。
【００３３】
センサ１３は、電流センサや電圧センサを含んで構成され、溶接用電源部１０から溶接トーチ６に出力される電力の電流値（溶接電流）および電圧値（溶接電圧）を測定し、その測定結果を制御部１５に出力する。電流センサは、パワーケーブル４１に直列接続され、溶接用電源部１０から出力される電力の電流値を測定する。電圧センサは、パワーケーブル４１、４２に接続され、接続された２点間の電位差に基づき、電圧を測定する。なお、このセンサ１３は、溶接用電源部１０の内部に構成してもよい。
【００３４】
制御部１５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１５は、センサ１３によって測定された溶接電圧や溶接電流が所定の設定電圧や設定電流になるように、溶接用電源部１０を制御する。また、制御部１５は、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に供給される電圧が所定電圧になるように、送給装置用電源１１を制御する。さらに、図示しない設定ボタンの操作に応じて、溶接条件パラメータの変更を行ったり、図示しない起動ボタンの操作に応じて、溶接用電源部１０を起動させたり、センサ１３によって測定された溶接電圧や溶接電流の測定値を図示しない表示部に表示させたり、異常が発生した場合に図示しない報知部に報知させたりする。
【００３５】
また、制御部１５は、後述するＰＬＣ通信部１６から入力される信号に基づいて、溶接条件パラメータの変更や溶接用電源部１０の起動を行う。一方、制御部１５は、センサ１３により測定された溶接電圧または溶接電流の測定値や、異常発生を示す信号、ワイヤ送給装置２に対するワイヤ送給指令などの信号をＰＬＣ通信部１６に出力する。
この制御部１５は、図２（ａ）に示すように、インバータ制御部１５１、通信期間特定部１５２、コンバータ制御部１５３と、を含んで構成される。ただし、同図には、本発明の実施形態にかかる通信制御を実現するための機能ブロック図のみを示している。
【００３６】
インバータ制御部１５１は、インバータ回路１０２のスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４にＰＷＭ信号を入力することで、整流回路１０１から出力される直流電力を交流電力に変換させるインバータ制御を行う。インバータ制御部１５１は、２つのＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路１０２を構成するスイッチング素子ＴＲ１およびスイッチング素子ＴＲ４に第１ＰＷＭ信号を入力し、スイッチング素子ＴＲ２およびスイッチング素子ＴＲ３に第２ＰＷＭ信号を入力する。そして、インバータ回路１０２のスイッチング素子ＴＲ１〜ＴＲ４は、入力されるＰＷＭ信号のオン電圧、オフ電圧に応じて、スイッチング動作（オンとオフとの切り替え動作）を行う。これにより、直流電力が交流電力に変換される。インバータ制御部１５１は、溶接トーチ６に供給される溶接電圧や溶接電流が所定の設定電圧や設定電流になるように、生成する第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のパルス波のデューティ比等を変化させることにより、インバータ回路１０２から出力される交流電力の調整を行う。
【００３７】
通信期間特定部１５２は、好ましい態様では、インバータ制御部１５１が生成する第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のオン電圧とオフ電圧の状態に基づき、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号が共にオフ電圧であるデッドタイム期間を特定し、このデッドタイム期間を通信可能期間として、後述するＰＬＣ通信部１６に出力する。
【００３８】
また、その他の態様として、通信期間特定部１５２は、インバータ制御部１５１が生成する第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のオン電圧とオフ電圧の状態に基づき、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のいずれか一方がオン電圧であり、もう一方がオフ電圧である期間を特定し、当該期間を通信可能期間として、ＰＬＣ通信部１６に出力するようにしてもよい。または、その両方の期間を通信可能期間として、ＰＬＣ通信部１６に出力することも可能である。すなわち、通信期間特定部１５２は、インバータ制御部１５１が生成する第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のオン電圧とオフ電圧の状態に基づき、そのオン電圧とオフ電圧が切り替わる瞬間以外の期間を通信可能期間としてＰＬＣ通信１６に出力すればよい。
以下、本実施形態では、通信期間特定部１５２は、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号が共にオフ電圧であるデッドタイム期間を通信可能期間として、ＰＬＣ通信部１６に出力する例を説明する。
【００３９】
通信期間特定部１５２は、通信可能期間をＰＬＣ通信部１６に出力する際、通信可能期間をオン電圧、それ以外の期間（通信禁止期間）をオフ電圧とした矩形のパルス波形を生成し、ＰＬＣ通信部１６に出力する。または、通信可能期間をオン（通信可能）とオフ（通信禁止）の２値の信号として、ＰＬＣ通信部１６に出力する。その他、通信可能期間を、通信の開始のタイミングと、その期間情報をＰＬＣ通信部１６に出力するようにしてもよい。
【００４０】
コンバータ制御部１５３は、送給装置用電源部１１から出力される電圧が所定電圧になるように、送給装置用電源部１１のＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２を制御する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２の後段に、電圧を測定する図示しない電圧センサを設け、測定された電圧をフィードバックすることで、コンバータ制御部１５３は、出力電圧が所定電圧になるように制御を行う。
【００４１】
図１に戻り、ＰＬＣ通信部１６は、ワイヤ送給装置２との間で電力線通信を行うためのものである。具体的には、ＰＬＣ通信部１６は、結合回路を備えており、当該結合回路は、電力伝送線５１、５２に並列接続されたコイルとＰＬＣ通信部１６内部の入出力端子に接続されたコイルとを磁気結合させた高周波トランスにより、電力伝送線５１、５２に通信信号を重畳させる送信制御と、電力伝送線５１、５２に重畳された通信信号を検出する受信制御を行う。上述したように、本実施形態では、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の電力伝送線５１は、ガス配管８の内部に配線され、電力伝送線５２は、パワーケーブル４１に兼用されている。
【００４２】
ＰＬＣ通信部１６は、電力伝送線５１、５２に重畳される通信信号を検出することで、ワイヤ送給装置２からの通信信号を受信し、受信した通信信号を復調して制御部１５に出力する。ワイヤ送給装置２から受信する通信信号には、例えば、溶接条件パラメータを変更するための溶接条件設定信号や、溶接用電源部１０の起動を指示する起動信号などがある。一方、ＰＬＣ通信部１６は、制御部１５から入力される信号を変調して、電力伝送線５１、５２に重畳させることで、ワイヤ送給装置２に通信信号を送信する。ワイヤ送給装置２に送信する通信信号には、例えば、センサ１３により測定された溶接電圧や溶接電流の測定値や、異常発生を示す異常信号、ワイヤ送給指令などの信号などがある。なお、ワイヤ送給装置２との間で送受信される通信信号は、上述したものに限定されない。
【００４３】
ＰＬＣ通信部１６は、上述する通信信号をワイヤ送給装置２に送信するとき、制御部１５から出力される通信可能期間の情報に基づき、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号が共にオフ電圧であるデッドタイム期間に、送信する。デッドタイム期間は、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号のオン電圧とオフ電圧の状態に依存するが、デッドタイム期間が約１〜２μＳｅｃ程度存在し、１０Ｍｂｐｓの通信速度での通信が可能なときには、１つのデッドタイム期間中に約１〜２ｂｙｔｅの通信信号を送信することが可能である。
なお、本実施形態では、ＰＬＣ通信部１６は、制御部１５から入力される通信可能時間の情報に基づき、ワイヤ送給装置２へ通信信号を送信する例を示すが、これに限らず、制御部１５がインバータ回路１０２を制御するために生成する２つのＰＷＭ信号の情報をＰＬＣ通信部１６に出力し、ＰＬＣ通信部１６が入力されたこれらのＰＷＭ信号からデッドタイム期間を特定し、特定したデッドタイム期間に通信信号を送信するようにしてもよい。つまり、制御部１５の通信期間特定部１５２を、ＰＬＣ通信部１６が備える構成であってもよい。
【００４４】
また、ＰＬＣ通信部１６は、インバータ制御部１５１が複数のスイッチング素子のオンとオフを切り替える際に、スイッチングの遅延が発生することを考慮して、通信期間特定部１５２より入力される通信可能期間の情報から所定の遅延時間経過後に通信信号を送信するようにしてもよい。このようにすることで、よりスイッチングノイズを考慮した、信頼性の高い通信が可能となる。さらに、ＰＬＣ通信部１６は、ワイヤ送給装置２に送信する通信信号を１つのデッドタイム期間で全て送信できない場合、１つのデッドタイム期間に送信可能な通信量ごとに分割し、複数回に分けて送信する。
【００４５】
なお、好ましい態様では、ＰＬＣ通信部１６は、データ通信を行うとき、直接スペクトル拡散（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ：ＤＳＳＳ）通信方式を用いる。直接スペクトル拡散通信方式では、送信側は、送信する信号に対して拡散符号による演算を行い、元の信号のスペクトルをより広い帯域に拡散して送信する。受信側は、受信した信号を共通する拡散符号を用いて逆拡散することで、元の信号に戻す。通信信号にノイズが重畳された場合でも、逆拡散によってノイズのスペクトルが拡散されるので、フィルタリングによって元の通信信号を抽出することができる。また、溶接システムＡ１ごとに異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接システムＡ１で送受信される通信信号を誤って受信したとしても、当該通信信号は異なる拡散符号で逆拡散されて、ノイズとして除去される。したがって、さらに耐ノイズ性に優れ、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００４６】
なお、ＰＬＣ通信部１６による通信方式は、直接スペクトル拡散通信方式に限られない。例えば、周波数ホッピング・スペクトル拡散通信方式など、耐ノイズを考慮した通信方式を用いて通信を行うようにしてもよい。また、上述する直接スペクトル拡散通信方式を用いると、それを用いないときと比べて通信速度が遅くなってしまうため、通信速度を早くしたいときには、直接スペクトル拡散通信方式を用いない通信方式により通信を行うようにしてもよい。
【００４７】
上述するＰＬＣ通信部１６は、溶接用電源部１０が溶接トーチ６に溶接電力を供給しているときに、上述する送信タイミングの制御を行い、溶接トーチ６に溶接電力を供給していないときには、上述する送信タイミングの制御は行わない。すなわち、溶接用電源部１０が溶接トーチ６に溶接電力を供給していないときは、通信信号の送信が必要なタイミングで、通信信号の送信を行う。溶接トーチ６に溶接電力が供給されているか否かは、制御部１５に入力される溶接用電源部１０への起動信号やセンサ１３からの測定値、インバータ制御部１５１のＰＷＭ信号の生成状態などにより判断することができる。
【００４８】
ワイヤ送給装置２は、ワイヤ電極を溶接トーチ６に送り出すものである。ワイヤ送給装置２は、電源部２１と、制御部２２と、ＰＬＣ通信部２３と、ワイヤ送給モータ２４と、を備えている。なお、ワイヤ送給装置２は、ガスボンベ９からガス配管８を介して供給されるシールドガスを溶接トーチ６に供給するためのガス電磁弁などを備えているが、図への記載や説明は省略する。
【００４９】
電源部２１は、電力伝送線５１、５２を介して、溶接電源装置１から供給される電力を制御部２２やワイヤ送給モータ２４のそれぞれに適した電圧に変換し、制御部２２やワイヤ送給モータ２４に電力を供給するものである。具体的には、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、コンデンサから電力伝送線５１、５２に電流が逆流するのを防ぐためのダイオード、制御部２２およびワイヤ送給モータ２４に出力する電圧を調節するためのＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。なお、電源部２１の構成は、上述するものに限定されない。
【００５０】
制御部２２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ている。制御部２２は、溶接トーチ６に設けられている図示しないトーチスイッチより入力される起動のための操作信号に応じて、溶接電源装置１の溶接用電源部１０を起動するための起動信号を後述するＰＬＣ通信部２３に出力する。さらに、制御部２２は、図示しない操作部からの操作信号に応じて、溶接条件パラメータの変更するための溶接条件設定信号をＰＬＣ通信部２３に出力する。また、制御部２２は、ＰＬＣ通信部２３から受信するワイヤ送給指令に応じて、ワイヤ送給モータ２４を制御し、図示しない送給ローラを回転させ、ワイヤ電極の送給を行わせる。また、制御部２２は、ＰＬＣ通信部２３から受信する溶接電圧や溶接電流の測定値や、異常発生を示す異常信号、溶接条件パラメータなどを図示しない表示部に表示させたり、報知部に報知させたりする。
【００５１】
ここで、上述する操作部および表示部は、ワイヤ送給装置２に備えられていても、ワイヤ送給装置２と有線接続された別のデバイスに備えられていても、ワイヤ送給装置２と無線通信可能なワイヤレス通信デバイスに備えられていてもよい。なお、ワイヤレス通信デバイスの場合の無線通信は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、３Ｇ、赤外線通信等、周知の無線通信技術が用いられ、操作部での操作に応じた操作信号が操作部から送信され、制御部２２がそれを受信し、操作信号に基づく制御を実行する。また、表示部に表示させるための必要な情報を制御部２２により送信され、表示部はそれを受信し、表示する。
【００５２】
ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１との間で電力線通信を行うためのものである。具体的には、ＰＬＣ通信部２３は、ＰＬＣ通信部１６と同様に、結合回路を備えており、当該結合回路は、電力伝送線５１、５２に並列接続されたコイルとＰＬＣ通信部２３内部の入出力端子に接続されたコイルとを磁気結合させた高周波トランスにより、電力伝送線５１、５２に通信信号を重畳させる送信制御と、電力伝送線５１、５２に重畳された通信信号を検出する受信制御を行う。
【００５３】
ＰＬＣ通信部２３は、電力伝送線５１、５２に重畳される通信信号を検出することで、溶接電源装置１からの通信信号を受信し、受信した通信信号を復調して制御部２２に出力する。溶接電源装置１から受信する信号には、例えば、溶接電圧または溶接電流の測定値、異常発生を示す異常信号、および、ワイヤ送給指令などがある。一方、ＰＬＣ通信部２３は、制御部２２から入力される信号を変調して、電力伝送線５１、５２に重畳させることで、溶接電源装置１に通信信号を送信する。溶接電源装置１に送信する通信信号には、溶接条件パラメータを変更するための溶接条件設定信号や、溶接用電源部１０の起動を指示する起動信号などがある。なお、溶接電源装置１との間で送受信される通信信号は、上述したものに限定されない。
【００５４】
ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１から通信信号を受信すると、通信信号の受信を開始したタイミングで、内蔵される同期カウンタおよびクロック回路に基づき、同期カウンタを初期値（＝０（ゼロ））から所定のステップにてカウントアップさせる。そして、ＰＬＣ通信部２３は、同期カウンタのカウント値が所定値になったときに、溶接電源装置１に通信信号を送信する。ここで、溶接電源装置１に送信するタイミングとなるカウント値（所定値）は、デッドタイム期間に基づき、次のデッドタイム期間になるまでの周期により、その値が決定される。また、ＰＬＣ通信部２３は、電力伝送線５１、５２に通信信号を重畳し、溶接電源装置１に通信信号を送信すると、その通信信号の送信を開始したタイミングで、同期カウンタのカウント値を初期化し、再び初期値（＝０（ゼロ））からカウントを開始する。なお、同期カウンタは、所定値からカウントダウンし、０（ゼロ）となったときに、溶接電源装置１に通信信号を送信するようにしてもよい。
【００５５】
以下、ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１からの通信信号の受信が開始したタイミングで、同期カウンタを起動させ、所定のカウント値となったときに、溶接電源装置１に通信信号を送信する例を示すが、これに限られない。例えば、ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１からの通信信号の受信を開始したタイミングで、溶接電源装置１へ通信信号を送信するようにしてもよい。この場合、溶接電源装置１からの通信信号の受信が終了したタイミングで、溶接電源装置１への通信信号の送信を停止する。このようにすることで、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２のクロック回路のクロック周波数が異なる場合でも、適切なタイミング（デッドタイム期間）で通信信号の送受信が可能となる。さらに、ＰＬＣ通信部２３は、これらの２つの送信タイミングのいずれか一方を検出したとき、すなわち、同期カウンタのカウント値が所定値になるタイミング、あるいは、溶接電源装置１からの通信信号の受信を開始したタイミングのいずれか一方を検出したときに、溶接電源装置１へ通信信号を送信するようにしてもよい。また、その両方を検出したときに、溶接電源装置１へ通信信号を送信することも可能である。
【００５６】
なお、ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１に送信する通信信号を１つのデッドタイム期間に全て送信できない場合、１つのデッドタイム期間に送信可能な通信量ごとに分割し、複数回に分けて、送信する。
また、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に送信する通信信号と、ワイヤ送給装置２から溶接電源装置１に送信する通信信号とでは、異なる周波数帯域を利用している。あるいは、送信タイミングをずらすようにしてもよい。例えば、第１ＰＷＭ信号がオフになってから第２ＰＷＭ信号がオンになるまでのデッドタイム期間では、溶接電源装置１からワイヤ送給装置２に通信信号を送信し、第２ＰＷＭ信号がオフになってから第１ＰＷＭ信号がオンになるまでのデッドタイム期間では、ワイヤ送給装置２から溶接電源装置１に通信信号を送信するようにしてもよい。
【００５７】
上述するＰＬＣ通信部２３は、溶接用電源部１０が溶接トーチ６に溶接電力を供給しているときに、上述する送信タイミングの制御を行い、溶接トーチ６に溶接電力を供給していないときには、上述する送信タイミングの制御は行わない。すなわち、溶接用電源部１０が溶接トーチ６に溶接電力を供給していないときは、通信信号の送信が必要なタイミングで、通信信号の送信を行う。溶接トーチ６に溶接電力が供給されているか否かは、溶接トーチ６のトーチスイッチより入力される起動のための操作信号やパワーケーブル４１、４２を流れる溶接電力の測定、ＰＬＣ通信部１６からの通信信号により判断することができる。
【００５８】
ワイヤ送給モータ２４は、溶接トーチ６にワイヤ電極の送給を行うものである。ワイヤ送給モータ２４は、制御部２２からのワイヤ送給指令に基づいて、送給ローラを回転させて、ワイヤ電極を溶接トーチ６に送り出す。
【００５９】
次に、上記のように構成された溶接システムＡ１の溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で行われる電力線通信の通信動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
溶接作業者が溶接システムＡ１を起動させ、さらに溶接トーチ６に設けられたトーチスイッチを操作すると、ワイヤ送給装置２の制御部２２からＰＬＣ通信２３およびＰＬＣ通信部１６を介して、制御部１５に起動信号が入力される（ステップＳ１０１）。起動信号は、溶接トーチ６のトーチスイッチが操作されている間、常に入力される。制御部１５に起動信号が入力されると、制御部１５のインバータ制御部１５１は、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号を生成して（ステップＳ１０３）、各スイッチング素子に入力することで、溶接用電源部１０から溶接トーチ６に溶接電力の供給が開始される。このとき、インバータ制御部１５１は、溶接条件パラメータを取得し、溶接電圧や溶接電流がこの溶接条件パラメータが示す設定電圧や設定電流になるように、第１ＰＷＭ信号および第２ＰＷＭ信号を生成することで、インバータ回路１０２を制御する。
【００６０】
続いて、通信期間特定部１５２は、インバータ制御部１５１が生成した第１ＰＷＭ信号と第２ＰＷＭ信号に基づき、２つのＰＷＭ信号がともにオフ電圧となるデッドタイム期間を特定する（ステップＳ１０５）。そして、通信期間特定部１５２は、特定したデッドタイム期間を通信可能期間として、ＰＬＣ通信部１６に出力する。ＰＬＣ通信部１６は、この通信可能期間の情報が入力されると（ステップＳ１０７）、通信可能期間中に、通信信号を電力伝送線５１、５２に重畳させ、パワーケーブル４１やガス配管８の内部に配線される電力伝送線５１を介して、ワイヤ送給装置２に送信する（ステップＳ１０９）。
【００６１】
ワイヤ送給装置２のＰＬＣ通信部２３は、電力伝送線５１、５２に重畳された通信信号を検出することで、通信信号を受信すると（ステップＳ１１１）、受信した通信信号を復調し、制御部２２に出力する。そして、制御部２２は、入力される通信信号に基づき、ワイヤ送給装置２の各種制御を実行する。このとき、ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１から通信信号を受信すると、その通信信号の受信が開始したタイミングで、同期カウンタを起動させる（ステップＳ１１３）。同期カウンタは、ＰＬＣ通信部２３に内蔵されたクロック回路に基づき、カウントを始め、カウント値が所定値になると（ステップＳ１１５）、溶接電源装置１に通信信号を送信する（ステップＳ１１７）。そして、ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１への送信を開始したタイミングで、同期カウンタのカウント値を初期化し、再度カウントを開始する（ステップＳ１１９）。
【００６２】
溶接電源装置１のＰＬＣ通信部１６は、ＰＬＣ通信部２３から通信信号を受信すると（ステップＳ１２１）、受信した通信信号を復調した後、制御部１５に出力する。制御部１５は、入力される通信信号に基づき、ワイヤ送給装置２の各種制御を実行する。
このような処理が繰り返されることで、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間で電力線通信が行われる。
【００６３】
次に、第１の実施形態に係る溶接システムＡ１の溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の電力線通信の具体例を、図５に示すタイムチャートを用いて説明する。
図５（ａ）は、制御部１５に入力される起動信号を示す出力波形である。図５（ｂ）は、インバータ制御部１５１が生成する第１ＰＷＭ信号の出力波形（パルス波形）であり、図５（ｃ）は、インバータ制御部１５１が生成する第２ＰＷＭ信号の出力波形（パルス波形）である。図５（ｄ）は、ＰＬＣ通信部１６がワイヤ送給装置２に送信する通信信号の出力を示している。また、図５（ｅ）は、ＰＬＣ通信部２３の同期カウンタの動作を示す図であり、図５（ｆ）は、ＰＬＣ通信部２３が溶接電源装置１に送信する通信信号の出力を示している。
【００６４】
図５（ａ）に示すように、オン状態の起動信号が制御部１５に入力されると、インバータ制御部１５１は、図５（ｂ）に示す第１ＰＷＭ信号と図５（ｃ）に示す第２ＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路１０２に入力する。図５（ｂ）および図５（ｃ）において、オン電圧の期間にスイッチング素子のゲートに電圧が入力され、スイッチング素子が通電状態となる。一方、オフ電圧の期間はスイッチング素子のゲートに電圧が入力されず、スイッチング素子が遮断状態となる。通信期間特定部１５２は、インバータ制御部１５１が生成するこの２つのパルス波形に基づき、デッドタイム期間Ｔ１を特定し、このデッドタイム期間Ｔ１を通信可能期間としてＰＬＣ通信部１６に出力する。
【００６５】
ＰＬＣ通信部１６は、通信期間特定部１５２からの通信可能期間の情報に基づき、図５（ｄ）に示すように、デッドタイム期間Ｔ１中に、通信信号をワイヤ送給装置２に出力する。なお、図５（ｄ）では、インバータ回路１０２でのスイッチングの遅延が発生する可能性を考慮して、例えば、第１ＰＷＭ信号がオン電圧からオフ電圧に切り替わるタイミングＪ１から所定の遅延時間経過後に通信信号を送信するようにしている。
ＰＬＣ通信部１６からワイヤ送給装置２に通信信号が送信され、ワイヤ送給装置２のＰＬＣ通信部２３がそれを受信すると、ＰＬＣ通信部２３は、その通信信号の受信を開始したタイミング（Ｋ１）で、同期カウンタを動作させ、同期カウンタをカウントアップしていく。そして、同期カウンタのカウント値が所定値ｘになったタイミング（Ｋ２）で、図５（ｆ）に示すように、ＰＬＣ通信部２３は、溶接電源装置１に通信信号を送信する。このとき、同期カウンタのカウント値は、図５（ｅ）に示すように、ＰＬＣ通信部２３が通信信号の送信を開始したタイミング（Ｋ２）で、初期化され、再度カウントアップされる。
【００６６】
上記のように、本発明の第１の実施形態に係る通信システムは、スイッチングノイズが発生しないデッドタイム期間において、第１通信装置（溶接電源装置１）と第２通信装置（ワイヤ送給装置２）との間で、電力線通信を行うようにしたことで、ノイズの影響を受けず、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る溶接システムＡ２について、図を用いて説明する。なお、上記、第１の実施形態に係る溶接システムＡ１と同じ構成については、同じ符号番号を付してその説明を省略する。
本発明の第２の実施形態に係る溶接システムＡ２は、第１の実施形態に係る溶接システムＡ１の溶接電源装置１の制御部１５に、図２（ｂ）に示すように電流変化量算出部１５４が追加される。
【００６８】
電流変化量算出部１５４は、センサ１３が測定した電流値に基づき、単位時間あたりの電流値の変化量の絶対値｜ｄｉ／ｄｔ｜（以下、電流変化量と記載）を算出する。そして、電流変化量算出部１５４は、算出した電流変化量をＰＬＣ通信部１６’に出力する。
【００６９】
ＰＬＣ通信部１６’は、第１の実施形態に係るＰＬＣ通信部１６から置き換えられたものであり、ＰＬＣ通信部１６が行う送信タイミングの制御に加え、電流変化量算出部１５４が算出した電流変化量が閾値以上である場合には、上述するデッドタイム期間であっても、通信信号を送信しないように構成される。換言すれば、ＰＬＣ通信部１６’は、通信期間特定部１５２が特定したデッドタイム期間であり、かつ、電流変化量算出部１５４が算出した電流変化量が閾値未満のときに、通信信号を送信する。例えば、ＰＬＣ通信部１６’は、電流変化量算出部１５４が算出した電流変化量が、１Ａ／μｓ以上になった場合に、通信信号の送信を停止する。この電流変化量の閾値は、一例であり、いかなる値にも変更可能であり、また溶接条件に応じて、動的に変化するようにしてもよい。
【００７０】
好ましい態様では、ＰＬＣ通信部１６’は、電流変化量算出部１５４が算出した電流変化量が一度閾値以上となった後、閾値未満となった場合でもすぐには通信信号を送信せず、閾値未満となる期間が所定期間継続した後に、通信信号を送信する。このようにすることで、電流変化量が突発的に閾値未満となっても、継続して通信信号の送信を行わず、電流変化量が安定した後に通信信号を送信させるようにすることができる。
【００７１】
ＰＬＣ通信部２３’は、第１の実施形態に係るＰＬＣ通信部２３から置き換えられたものであり、電力伝送線５１、５２に重畳される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する。そして、ＰＬＣ通信部２３’は、この通信信号を受信している間は通信が可能であると判断し、溶接電源装置１からの通信信号の受信を開始したときから、受信が終了するまでの間に、通信信号を電力伝送線５１、５２に重畳し、溶接電源装置１に送信する。
【００７２】
このように構成される第２の実施形態に係る溶接システムＡ２の溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の電力線通信の具体例を、図６に示すタイムチャートを用いて説明する。
図６（ａ）は、制御部１５に入力される起動信号を示す出力波形である。図６（ｂ）は、インバータ制御部１５１が生成する第１ＰＷＭ信号の出力波形（パルス波形）であり、図６（ｃ）は、インバータ制御部１５１が生成する第２ＰＷＭ信号の出力波形（パルス波形）である。図６（ｄ）は、センサ１３が測定した溶接電流から算出した電流変化量（単位時間あたりの電流値の変化量の絶対値｜ｄｉ／ｄｔ｜）の変移を示した図である。図６（ｅ）は、ＰＬＣ通信部１６’がワイヤ送給装置２に送信する通信信号の出力を示しており、図６（ｆ）は、ＰＬＣ通信部２３’が溶接電源装置１に送信する通信信号の出力を示している。
【００７３】
図６（ａ）に示すように、オン状態の起動信号が制御部１５に入力されると、インバータ制御部１５１は、図６（ｂ）に示す第１ＰＷＭ信号と図６（ｃ）に示す第２ＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路１０２に入力する。図６（ｂ）および図６（ｃ）において、オン電圧の期間にスイッチング素子のゲートに電圧が入力され、スイッチング素子が通電状態となる。一方、オフ電圧の期間はスイッチング素子のゲートに電圧が入力されず、スイッチング素子が遮断状態となる。通信期間特定部１５２は、インバータ制御部１５１が生成するこの２つのパルス波形に基づき、デッドタイム期間（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）を特定し、このデッドタイム期間を通信可能期間としてＰＬＣ通信部１６’に出力する。
【００７４】
電流変化量算出部１５４は、センサ１３が測定した電流値に基づき、電流変化量｜ｄｉ／ｄｔ｜を算出し、算出した電流変化量をＰＬＣ通信部１６’に出力する。
そして、ＰＬＣ通信部１６’は、通信期間特定部１５２からの通信可能期間の情報と、電流変化量算出部１５４からの電流変化量の情報に基づき、通信信号を電力伝送線５１、５２に重畳し、ワイヤ送給装置２に送信する。例えば、電流変化量算出部１５４が算出する電流変化量が図６（ｄ）のような場合、その電流変化量が閾値ｚ以上の期間ＮＧ１は、デッドタイム期間であったとしても、通信信号の送信を行わない。
【００７５】
具体的には、デッドタイム期間Ｔ２では、電流変化量が閾値ｚ未満であるため、ＰＬＣ通信部１６’は、電力伝送線５１、５２に通信信号を重畳させ、ワイヤ送給装置２に送信する。その後、次のデッドタイム期間Ｔ３では、電流変化量が閾値ｚ以上であるため、ＰＬＣ通信部１６’は、この期間は通信信号の送信を行わない。そして、次のデッドタイム期間Ｔ４では、電流変化量が閾値ｚ未満であるため、ＰＬＣ通信部１６’は、ワイヤ送給装置２へ通信信号を送信する。
このように、ＰＬＣ通信部１６’は、通信期間特定部１５２からの通信可能期間の情報と、電流変化量算出部１５４からの電流変化量の情報に基づき、図６（ｅ）に示すタイミングで通信信号を送信する。
【００７６】
一方、ＰＬＣ通信部２３’は、ＰＬＣ通信部１６’からワイヤ送給装置２に通信信号が送信されると、送信された通信信号を受信し、受信している期間中に、溶接電源装置１に通信信号を送信する。よって、溶接電源装置１から通信信号が送信される期間と同期して、ワイヤ送給装置２は溶接電源装置１に通信信号を送信するため、図６（ｆ）に示すタイミングで通信信号が送信される。
【００７７】
なお、上述する第２の実施形態では、電流変化量が閾値以上の期間には通信信号の送信を行わない場合について説明したが、これに限られない。例えば、第２の実施形態の変形例として、電流変化量が閾値未満であって、電磁ノイズの発生が少ない時には、特にノイズを考慮しない耐ノイズ性の低い通信方式（例えば、直接スペクトラム拡散を行わない通信方式）を用い、電流変化量が閾値以上であって、電磁ノイズの発生が多い時にのみ、耐ノイズ性の高い通信方式（例えば、直接スペクトル拡散を行う通信方式）により通信を行うようにすることも可能である。このようにすることで、通常は早い通信速度で通信を行い、電磁ノイズの影響が大きくなった場合にのみ、耐ノイズ性を高めることができる。
【００７８】
上記のように、第２の実施形態に係る溶接システムＡ２は、本発明の第１実施形態と同様に、インバータ回路１０２のスイッチング時に発生するスイッチングノイズを考慮するとともに、溶接電源装置１の溶接用電源部１０から出力された溶接電流が、急激に変化した際に発生する電磁ノイズの影響も考慮することができ、よりノイズの影響を受けず、信頼性の高い通信を行うことができる。
【００７９】
上記第１の実施形態および第２の実施形態においては、溶接用電源部１０および送給装置用電源部１１が、外部電源Ｐから入力される交流電力を、それぞれ直流電力に変換して出力する場合について説明したが、これに限られない。溶接用電源部１０と送給装置用電源部１１とで、構成の一部を共有するようにしてもよい、例えば、送給装置用電源部１１に整流回路１１１を設けずに、溶接用電源部１０の整流回路１０１の出力をＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１２に入力してもよい。また、溶接用電源部１０のトランス１０３の二次側に巻線を追加して電力を取り出し、整流して出力するようにしてもよいし、送給装置用電源部１１を設けずに、溶接用電源部１０の出力の一部を、電力伝送線５１、５２を介して、ワイヤ送給装置２に供給するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記第１の実施形態および第２の実施形態においては、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の電力伝送線５１をガス配管８の内部に配線し、電力伝送線５２をパワーケーブル４１に接続して、兼用させるように構成された溶接システムを例に説明したが、これに限られない。例えば、図７（ａ）に示すように、電力伝送線５１、５２をそれぞれパワーケーブル４１、４２に兼用させる構造、すなわち、パワーケーブル４１、４２に通信信号を重畳させる通信を行う構造であってもよい。また、送給装置用電源部１１とワイヤ送給装置２の電源部２１とが電力伝送線５１、５２により直接接続されており、電力伝送線５１、５２で電力線通信を行う構造であってもよい。この場合、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２との間の電力伝送線５１、５２は、図７（ｂ）に示すように、ガス配管８とは別に配線されていてもよいし、図７（ｃ）に示すように、両方がガス配管８の内部に配線されていてもよい。
【００８１】
本発明に係る通信システム、通信装置、および、通信方法は、上述した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】
【００８２】
Ａ１、Ａ２  溶接システム
１  溶接電源装置（第１通信装置）
１０  溶接用電源部（電力出力手段）
１０１、１０４  整流回路
１０２  インバータ回路
１０３  トランス
１１  送給装置用電源部
１１１  整流回路
１１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
１３  センサ
１５  制御部（インバータ制御手段）
１５１  インバータ制御部（インバータ制御手段）
１５２  通信期間特定部（検出手段）
１５３  コンバータ制御部
１５４  電流変化量算出部（電流変化量検出手段）
１６、１６’  ＰＬＣ通信部（第１通信手段）
１ａ  ガス配管用の接続金具
２  ワイヤ送給装置（第２通信装置）
２１  電源部
２２  制御部
２３、２３’  ＰＬＣ通信部（第２通信手段）
２４  ワイヤ送給モータ
２ａ  ガス配管用の接続金具
６  溶接トーチ
８  ガス配管
９  ガスボンベ
４１、４２  パワーケーブル
５１、５２  電力伝送線
Ｗ  母材
【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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