JP6396169B2 - Communication device and welding system - Google Patents
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Description
本発明は、電力線を介して通信を行う通信装置、および、溶接システムに関する。 The present invention relates to a communication device that performs communication via a power line, and a welding system.
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いる。溶接電源装置とワイヤ送給装置とは、パワーケーブルで接続されている。 The consumable electrode type welding system is usually separated into a welding power source device that is not moved due to its weight and a wire feeding device that is carried by a welding operator when the welding location is changed. The welding power supply device and the wire feeding device are connected by a power cable.
このパワーケーブルを介して、溶接電源装置とワイヤ送給装置との間で通信を行う溶接システムが開発されている。例えば、特許文献1には、直接スペクトル拡散(Direct Sequence Spread Spectrum:DSSS)通信方式を用いて、パワーケーブルを介して通信を行う溶接システムが記載されている。
A welding system that performs communication between the welding power supply device and the wire feeding device via the power cable has been developed. For example,
パワーケーブルは、未知の抵抗成分や誘導成分を有している。誘導成分は、高周波信号を減衰させる。パワーケーブルで搬送される通信信号には、2MHz〜30MHzの周波数帯域の高周波信号が使用される。したがって、通信信号はパワーケーブルを搬送される間に低下してしまう。また、溶接が行われる場所は、非常にノイズが多い。したがって、通信を行うためにS/N比を大きくしようとすると、通信信号の出力を大きくしなければ
ならない。これを改善するために、伝送路の伝達特性を改善することが、重要な課題になっている。
The power cable has an unknown resistance component and inductive component. The inductive component attenuates the high frequency signal. A high-frequency signal in a frequency band of 2 MHz to 30 MHz is used for the communication signal carried by the power cable. Therefore, the communication signal is lowered while being conveyed through the power cable. Also, the place where welding is performed is very noisy. Therefore, if an attempt is made to increase the S / N ratio for communication, the output of the communication signal must be increased. In order to improve this, it is important to improve the transmission characteristics of the transmission path.
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、電力伝送線を介して通信を行う通信装置において、伝送路の伝達特性を容易に改善することができる通信装置を提供することをその目的としている。 The present invention has been conceived under the above circumstances, and provides a communication device capable of easily improving transmission characteristics of a transmission line in a communication device that performs communication via a power transmission line. That is the purpose.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供される通信装置は、電力伝送線を介して通信を行う通信装置であって、前記電力伝送線に通信信号を送信する送信部と、前記電力伝送線から通信信号を受信する受信部と、前記送信部と前記電力伝送線との間に介在する送信側トランスと、前記受信部と前記電力伝送線との間に介在する受信側トランスと、前記送信側トランスの二次側に設けられたインピーダンス変換部と、前記送信側トランスの一次側に直列接続された第1の抵抗と、前記受信側トランスの二次側に並列接続された第2の抵抗と、前記送信側トランスの一次側端子間の電圧が所定の電圧に近づくように、前記インピーダンス変換部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。 A communication device provided by a first aspect of the present invention is a communication device that performs communication via a power transmission line, and a communication unit that transmits a communication signal to the power transmission line, and communication from the power transmission line. A receiving unit that receives a signal; a transmitting transformer that is interposed between the transmitting unit and the power transmission line; a receiving transformer that is interposed between the receiving unit and the power transmission line; and the transmitting transformer An impedance converter provided on the secondary side of the first transformer, a first resistor connected in series to the primary side of the transmitter transformer, a second resistor connected in parallel to the secondary side of the receiver transformer, And a control unit that controls the impedance conversion unit so that a voltage between primary terminals of the transmission-side transformer approaches a predetermined voltage.
本発明の第2の側面によって提供される通信装置は、電力伝送線を介して通信を行う通信装置であって、前記電力伝送線に通信信号を送信する送信部と、前記電力伝送線から通信信号を受信する受信部と、前記送信部と前記電力伝送線との間に介在する送信側トランスと、前記受信部と前記電力伝送線との間に介在する受信側トランスと、前記受信側トラ
ンスの一次側に設けられたインピーダンス変換部と、前記送信側トランスの一次側に直列接続された第1の抵抗と、前記受信側トランスの二次側に並列接続された第2の抵抗と、前記受信側トランスの二次側端子間の電圧が所定の電圧に近づくように、前記インピーダンス変換部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
A communication device provided by the second aspect of the present invention is a communication device that performs communication via a power transmission line, and a communication unit that transmits a communication signal to the power transmission line, and communication from the power transmission line. A receiver for receiving a signal; a transmitter transformer interposed between the transmitter and the power transmission line; a receiver transformer interposed between the receiver and the power transmission line; and the receiver transformer An impedance converter provided on the primary side, a first resistor connected in series to the primary side of the transmitter transformer, a second resistor connected in parallel to the secondary side of the receiver transformer, And a controller that controls the impedance converter so that the voltage between the secondary terminals of the receiving transformer approaches a predetermined voltage.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定の電圧は、前記第1の抵抗の抵抗値と前記第2の抵抗の抵抗値との加算値に対する前記第2の抵抗の抵抗値の比率を前記送信部の出力電圧に乗算した電圧である。 In a preferred embodiment of the present invention, the predetermined voltage is a ratio of a resistance value of the second resistor to a sum of a resistance value of the first resistor and a resistance value of the second resistor. This is a voltage obtained by multiplying the output voltage of the transmission unit.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の抵抗と前記第2の抵抗の抵抗値が同じであり、前記所定の電圧が前記送信部の出力電圧の半分である。 In a preferred embodiment of the present invention, the resistance values of the first resistor and the second resistor are the same, and the predetermined voltage is half of the output voltage of the transmitter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御部は、前記第1の抵抗または第2の抵抗に流れる電流と前記送信側トランスの一次側端子間の電圧との位相差に基づいて、前記インピーダンス変換部を制御する。 In a preferred embodiment of the present invention, the control unit is configured to generate the impedance based on a phase difference between a current flowing through the first resistor or the second resistor and a voltage between primary terminals of the transmission-side transformer. Control the converter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記インピーダンス変換部は、可変コンデンサである。 In a preferred embodiment of the present invention, the impedance converter is a variable capacitor.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記インピーダンス変換部は、可変コイルである。 In a preferred embodiment of the present invention, the impedance converter is a variable coil.
本発明の第3の側面によって提供される溶接システムは、本発明の第1または第2の側面によって提供される通信装置を備える溶接システムであって、前記送信部を備える溶接電源装置と、前記受信部を備えるワイヤ送給装置と、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続する前記電力伝送線とを備えていることを特徴とする。 The welding system provided by the third aspect of the present invention is a welding system including the communication device provided by the first or second aspect of the present invention, the welding power supply apparatus including the transmission unit, A wire feeding device including a receiving unit, and the power transmission line connecting the welding power source device and the wire feeding device are provided.
本発明の第4の側面によって提供される溶接システムは、本発明の第1または第2の側面によって提供される通信装置を備える溶接システムであって、前記送信部を備えるワイヤ送給装置と、前記受信部を備える溶接電源装置と、前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続する前記電力伝送線とを備えていることを特徴とする。 The welding system provided by the fourth aspect of the present invention is a welding system including the communication device provided by the first or second aspect of the present invention, and includes a wire feeding device including the transmission unit, A welding power supply device including the receiving unit, and the power transmission line connecting the welding power supply device and the wire feeding device are provided.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力伝送線は、前記溶接電源装置から溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルである。 In a preferred embodiment of the present invention, the power transmission line is a power cable for supplying welding power from the welding power source device.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力伝送線は、前記ワイヤ送給装置が有するモータを駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に供給するためのものである。 In a preferred embodiment of the present invention, the power transmission line supplies power for driving a motor included in the wire feeding device from the welding power source device to the wire feeding device. .
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接システムは、前記溶接電源装置および前記ワイヤ送給装置を介して、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備え、前記電力伝送線は、前記ガス配管の内側に配置されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the welding system further includes a gas pipe for supplying a shielding gas to a welding torch via the welding power supply device and the wire feeding device, and the power transmission line includes It is arranged inside the gas pipe.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記溶接システムは、前記溶接電源装置および前記ワイヤ送給装置を介して、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備え、前記電力伝送線の一方は、前記溶接電源装置から溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルであり、前記電力伝送線のもう一方は、前記ワイヤ送給装置が有するモータを駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に供給するためのものであり、前記ガス配管の内側に配置されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the welding system further includes a gas pipe for supplying a shielding gas to a welding torch via the welding power supply device and the wire feeding device, and one of the power transmission lines is A power cable for supplying welding power from the welding power source, and the other of the power transmission lines supplies power for driving a motor of the wire feeder from the welding power source. It is for supplying to the wire feeder, and is disposed inside the gas pipe.
本発明によると、制御部は、送信側トランスの一次側端子間の電圧が所定の電圧に近づくように、インピーダンス変換部を制御する。電力伝送線を含む通信信号の伝送路全体が直列共振回路になって誘導成分と容量成分とが釣り合った状態になると、当該伝送路は、電源としての送信部に第1の抵抗と第2の抵抗とを直列接続した回路と考えることができる。このとき、送信側トランスの一次側端子間の電圧は、送信部の出力電圧を第1の抵抗と第2の抵抗とで分圧した第2の抵抗にかかる電圧に等しくなる。したがって、送信側トランスの一次側端子間の電圧がこの電圧に近づくように制御することで、当該伝送路全体の誘導成分を小さくすることができ、通信信号の低下を抑制することができる。これにより、当該伝送路の伝達特性を容易に改善することができる。 According to the present invention, the control unit controls the impedance conversion unit so that the voltage between the primary side terminals of the transmission-side transformer approaches a predetermined voltage. When the entire transmission path of the communication signal including the power transmission line becomes a series resonance circuit and the inductive component and the capacitive component are balanced, the transmission path is connected to the transmission unit as the power source by the first resistor and the second resistance. It can be considered as a circuit in which a resistor is connected in series. At this time, the voltage between the primary side terminals of the transmission-side transformer becomes equal to the voltage applied to the second resistor obtained by dividing the output voltage of the transmission unit by the first resistor and the second resistor. Therefore, by controlling so that the voltage between the primary side terminals of the transmission-side transformer approaches this voltage, the inductive component of the entire transmission path can be reduced, and a decrease in the communication signal can be suppressed. Thereby, the transfer characteristic of the transmission line can be easily improved.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る通信装置を溶接システムに用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example a case where a communication device according to the present invention is used in a welding system.
図1は、第1実施形態に係る溶接システムAを説明するための図であり、溶接システムAの全体構成を示している。 FIG. 1 is a view for explaining a welding system A according to the first embodiment, and shows an overall configuration of the welding system A.
図1に示すように、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、および、パワーケーブル41,42を備えている。溶接電源装置1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3に送り出して、ワイヤ電極の先端を溶接トーチ3の先端から突出させる。溶接トーチ3の先端に配置されているコンタクトチップにおいて、パワーケーブル41とワイヤ電極とは電気的に接続されている。溶接電源装置1の他方の出力端子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ワイヤ電極の先端と、被加工物Wとの間に発生させたアークに電力を供給する。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。
As shown in FIG. 1, the welding system A includes a welding
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3に供給するものである。溶接電源装置1は、電源部11、制御部12、送信部13、および、入力結合回路14を備えている。
The welding
電源部11は、電力系統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。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、整流回路によって直流電力に変換されて出力される。なお、電源部11の構成は、上記したものに限定されない。
The
制御部12は、溶接電源装置1の制御を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御部12は、溶接電源装置1から出力される溶接電圧や溶接電流が設定電圧や設定電流になるように、制御を行う。また、制御部12は、溶接条件の変更や電源部11の起動、異常の検出などを行う。また、制御部12は、ワイヤ送給装置2に対する送給指令などのための信号を送信部13に出力させる。さらに、制御部12は、パワーケーブル41,42を含む通信信号の伝送路の伝達特性を改善する制御を行う。具体的には、後述する電圧センサ144,145からの入力に基づいて、可変コンデンサ142の静電容量を変化させることで、伝送路の伝達特性を改善する。詳細については後述する。
The
送信部13は、ワイヤ送給装置2に送信する通信信号を出力するものである。送信部13は、制御部12から入力される信号を変調して、入力結合回路14に出力する。ワイヤ送給装置2に送信する通信信号には、例えば、検出された溶接電圧または溶接電流の検出信号や、異常発生を示す信号、送給指令のための信号などがある。なお、ワイヤ送給装置2に送信する通信信号は、上記したものに限定されない。
The
送信部13は、直接スペクトル拡散(Direct Sequence Spread Spectrum:DSSS)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では、送信側は、送信する通信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、受信した通信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。溶接システム毎に異なる拡散符号を用いていれば、別の溶接システム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、高い通信品質で通信を行うことができる。
The
送信部13は、制御部12より入力される信号に応じてキャリア信号をBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調し、変調信号にスペクトル拡散を行い、アナログ信号に変換して出力する。なお、変調方法はBPSK変調に限られず、ASK変調やFSK変調を行うようにしてもよい。また、スペクトル拡散は直接拡散方式に限られず、周波数ホッピング方式を用いてもよい。なお、本実施形態では、スペクトル拡散を行っているが、これに限定されず、スペクトル拡散を行わないようにしてもよい。
The
入力結合回路14は、送信部13が出力した通信信号を、パワーケーブル41,42に
重畳するものである。入力結合回路14は、高周波トランス141、可変コンデンサ142、抵抗143、電圧センサ144、および、電圧センサ145を備えている。
The
高周波トランス141は、通信信号をパワーケーブル41,42に重畳するためのもの
であり、送信部13に接続された一次側コイルと、パワーケーブル41,42が接続され
た出力線に並列接続された二次側コイルとを磁気結合させるものである。
The high-
可変コンデンサ142は、静電容量を変化させることができるコンデンサであり、本実施形態では、回転軸を回すことで連続的に静電容量を変化させることができるバリアブルコンデンサを用いている。可変コンデンサ142は、高周波トランス141の二次側(出力側)に直列接続されており、パワーケーブル41,42から入ってくる直流電流を遮断する。また、可変コンデンサ142は、制御部12からの指令に応じて静電容量を変化させ、パワーケーブル41,42を含む通信信号の伝送路のインピーダンスを変化させる。
The
なお、可変コンデンサ142は、バリアブルコンデンサのように連続的に静電容量を変化させるものに限定されず、静電容量の異なる固定コンデンサを切り替えスイッチにより断続的に切り替えられるようにしたものであってもよい。また、可変コンデンサ142に代えて、インダクタンスを変化させることができる可変コイルを用いるようにしてもよい。
Note that the
抵抗143は、高周波トランス141の一次側(入力側)に直列接続されており、所定の抵抗値Riを有する抵抗である。
The
電圧センサ144は、高周波トランス141の一次側端子間の電圧を検出するものであり、瞬時値を電圧信号として制御部12に出力する。電圧センサ145は、抵抗143の端子間電圧を検出するものであり、瞬時値を電圧信号として制御部12に出力する。
The
ワイヤ送給装置2は、ワイヤ電極を溶接トーチ3に送り出すものである。ワイヤ送給装置2は、制御部21、送給機構22、受信部23、および、出力結合回路24を備えている。なお、ワイヤ送給装置2は、ガスボンベのシールドガスを溶接トーチ3の先端に供給するためのガス電磁弁などを備えているが、記載を省略している。
The
制御部21は、ワイヤ送給装置2の制御を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御部21は、受信部23より入力される溶接電圧または溶接電流の検出値を、図示しない表示部に出力して表示させたり、受信部23より入力される異常発生を示す信号に基づいて、図示しない報知部に異常の報知(例えば、スピーカによる警告音や振動による報知)をさせたりする。また、制御部21は、受信部23から送給指令を入力されている間、送給機構22にワイヤ電極の送給を行わせて、溶接トーチ3にワイヤ電極を送り出す。
The
送給機構22は、溶接トーチ3にワイヤ電極の送給を行うものである。送給機構22は、制御部21からの送給指令に基づいて、モータによって送給ローラを回転させて、ワイヤ電極を溶接トーチ3に送り出す。
The
受信部23は、溶接電源装置1から送信される通信信号を受信するものである。受信部23は、溶接電源装置1から受信した通信信号を復調して、制御部21に出力する。溶接電源装置1から受信する通信信号には、例えば、溶接電源装置1においてセンサで検出された溶接電圧または溶接電流の検出信号や、異常発生を示す信号、送給指令のための信号などがある。なお、溶接電源装置1から受信する通信信号は、上記したものに限定されない。受信部23は、出力結合回路24より入力される通信信号を、デジタル信号に変換して、逆拡散およびフィルタリングを行い、復調を行って、制御部21に出力する。
The receiving
出力結合回路24は、パワーケーブル41,42に重畳された通信信号を検出するもの
であり、検出した通信信号を受信部23に出力する。出力結合回路24は、高周波トランス241、コンデンサ242、および、抵抗243を備えている。
The
高周波トランス241は、パワーケーブル41,42に重畳された通信信号を検出する
ためのものであり、パワーケーブル41,42に並列接続された一次側コイルと、受信部
23に接続された二次側コイルとを磁気結合させるものである。
The high-
コンデンサ242は、固定コンデンサであり、高周波トランス241の一次側(入力側)に直列接続されており、パワーケーブル41,42から入ってくる直流電流を遮断する。
The
抵抗243は、高周波トランス241の二次側(出力側)に並列接続されており、所定の抵抗値Roを有する抵抗である。なお、本実施形態では、抵抗243の抵抗値Roを、抵抗143の抵抗値Riと同じ値にしている。
The
次に、制御部12が行う、通信信号の伝送路の伝達特性を改善する制御処理(以下では、「インピーダンスマッチング処理」とする)について、説明する。
Next, a control process (hereinafter referred to as “impedance matching process”) performed by the
図2(a)は、溶接システムAの通信信号の伝送路だけを抽出して簡略化した図である。送信部13は交流電源13とし、パワーケーブル41,42はそれぞれの抵抗成分と誘導成分を象徴した抵抗とコイルとして記載している。なお、伝送路の他の配線やコイルなどの抵抗成分および誘導成分もこれに含まれるとする。
FIG. 2A is a diagram obtained by extracting and simplifying only the transmission path of the communication signal of the welding system A. FIG. The
送信部13が通信信号を出力電圧Vとして出力しても、伝送路上の誘導成分によって減衰されるので、受信部23が受信する電圧Voは小さくなってしまう。電圧センサ144(図1参照)が検出した電圧信号から算出された電圧実効値が、電圧Viとして図2に示されている。
Even if the
図2(b)は、可変コンデンサ142の静電容量を変化させて、伝送路が直列共振回路になった状態を示す図である。共振時には誘導成分と容量成分とが釣り合っており、いずれもない状態と考えることができる。また、パワーケーブル41,42やその他の配線の抵抗成分は、抵抗143および抵抗243と比べて無視できるほど小さいので、ないものと考える。この場合、伝送路は交流電源13に抵抗143および抵抗243が直列接続された回路と考えることができる。
FIG. 2B is a diagram illustrating a state in which the capacitance of the
この場合、図2(b)に示すように、電圧Viと電圧Voとは一致し、電圧Viは、交流電源13の出力電圧Vを抵抗143と抵抗243とで分圧した抵抗243にかかる電圧に等しくなる。すなわち、このときの電圧Viは、交流電源13の出力電圧V、抵抗143の抵抗値Riおよび抵抗243の抵抗値Roから、下記(1)式によって算出される。本実施形態では、抵抗243の抵抗値Roと抵抗143の抵抗値Riとを同じ値にしているので、Vi=(1/2)Vになる。
In this case, as shown in FIG. 2B, the voltage Vi and the voltage Vo coincide with each other, and the voltage Vi is a voltage applied to the
つまり、可変コンデンサ142の静電容量を変化させて、電圧センサ144が検出する電圧Viが送信部13の出力電圧Vの半分になった場合、溶接システムAの通信信号の伝送路が直列共振回路になったと考えられる。制御部12は、電圧センサ144より入力される電圧Viが(1/2)Vに近づくように、可変コンデンサ142の静電容量を変化さ
せることで、通信信号の伝送路の伝達特性を改善する制御を行っている。
That is, when the capacitance Vi of the
図3は、可変コンデンサ142の静電容量Ciと、電圧Viおよび抵抗143の端子間電圧Vrとの関係を示す図である。図3に示すように、静電容量Ciが特定の静電容量になった時に、電圧Viは(1/2)Vになり(図3(a)参照)、端子間電圧Vrも(1/2)Vになる(図3(b)参照)。また、図3(a)に示すように、可変コンデンサ142の静電容量Ciが特定の静電容量(共振時の静電容量)から大きく離れている場合、静電容量Ciを変化させても電圧Viはほとんど変化しない。したがって、静電容量Ciを大きくするべきか小さくするべきかの判断が困難である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the electrostatic capacitance Ci of the
制御部12は、電圧センサ144より入力される電圧信号と、抵抗143に流れる電流の電流信号とから、電圧電流位相差θを検出し、電圧電流位相差θに基づいて可変コンデンサ142の静電容量Ciを変化させる。すなわち、電流信号の位相が電圧信号の位相より進んでいる場合、静電容量Ciを小さくし、電流信号の位相が電圧信号の位相より遅れている場合、静電容量Ciを大きくする。抵抗143に流れる電流の電流信号は、電圧センサ145より入力される電圧信号を抵抗143の抵抗値Riで除算したものを用いる。なお、電圧センサ145を設けずに、電圧センサ144より入力される電圧信号を、送信部13が出力する電圧の瞬時値から減算することで、抵抗143の端子間電圧の瞬時値を算出するようにしてもよい。また、抵抗143に直列接続する電流センサを設けて、当該電流センサが検出した電流の瞬時値を電流信号として用いるようにしてもよい。
The
図4は、制御部12が行うインピーダンスマッチング処理を説明するためのフローチャートである。制御部12は、通信を行う前に当該処理を開始し、送信部13から定期的に信号を出力することであらかじめインピーダンスマッチングを行っておき、通信を開始した後は、通信信号の出力によりインピーダンスマッチングを行う。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the impedance matching process performed by the
まず、送信部13から電圧Vの信号が出力され(S1)、電圧センサ144によって検出された電圧信号から電圧Viが算出される(S2)。次に、電圧Viが所定の電圧Vαより小さいか否かが判別される(S3)。電圧Vαは、電圧Viによって共振点を探索できるかどうかを判断するためのしきい値であり、測定誤差を見越して、電圧Vより少し小さい値が設定される。 First, a signal of voltage V is output from the transmitter 13 (S1), and the voltage Vi is calculated from the voltage signal detected by the voltage sensor 144 (S2). Next, it is determined whether or not the voltage Vi is smaller than a predetermined voltage Vα (S3). The voltage Vα is a threshold value for determining whether or not a resonance point can be searched for by the voltage Vi, and is set to a value slightly smaller than the voltage V in anticipation of a measurement error.
電圧Viが所定の電圧Vα以上の場合(S3:NO)、静電容量Ciが共振時の静電容量から大きく離れているので電圧Viによっては共振点を探索できない(図3(a)参照)と判断され、電圧センサ144より入力される電圧信号と電圧センサ145より入力される電圧信号とに基づいて、電圧電流位相差θが検出される(S4)。そして、電圧電流位相差θが進み位相か遅れ位相かが判別される(S5)。本実施形態では、進み位相のときに電圧電流位相差θが正の値になり、遅れ位相のときに電圧電流位相差θが負の値になるようにしているので、電圧電流位相差θがゼロより大きいか否かが判別される。電圧電流位相差θがゼロより大きい場合(S5:YES)、可変コンデンサ142の静電容量Ciを減少させ(S6)、電圧電流位相差θがゼロ以下の場合(S5:NO)、可変コンデンサ142の静電容量Ciを増加させる(S7)。なお、電圧電流位相差θがゼロであれば、共振して電圧Viが小さくなっているはずなので、ステップS5では電圧電流位相差θがゼロである場合を想定していない。そして、ステップS1に戻って、電圧Viが所定の電圧Vαより小さくなるまで(S3:YES)、ステップS1〜S7が繰り返される。
When the voltage Vi is equal to or higher than the predetermined voltage Vα (S3: NO), the resonance point cannot be searched by the voltage Vi because the capacitance Ci is far away from the capacitance at the time of resonance (see FIG. 3A). The voltage / current phase difference θ is detected based on the voltage signal input from the
一方、ステップS3において電圧Viが所定の電圧Vαより小さい場合(S3:YES)、静電容量Ciが共振時の静電容量に近づいていて、電圧Viによって共振点を探索できるので、ステップS8に進んで、共振点の探索処理が行われる。本実施形態では、いわゆる山登り法に類似した方法を用いて探索を行っている。すなわち、静電容量Ciを変化させたときの電圧Viの増減に基づいて、静電容量Ciの変化の方向(増加させるか減少させるか)を決定する。静電容量Ciを増加させた時に電圧Viが小さくなれば続けて静電容量Ciを増加させ、電圧Viが大きくなれば共振点を超えたとして、静電容量Ciを減少させる。静電容量Ciを減少させた時に電圧Viが小さくなれば続けて静電容量Ciを減少させ、電圧Viが大きくなれば共振点を超えたとして、静電容量Ciを増加させる。これを繰り返すことで、静電容量Ciを共振点の近傍に位置させて、電圧Viをできるだけ最小の状態(すなわち、共振状態)に保つ。 On the other hand, when the voltage Vi is smaller than the predetermined voltage Vα in step S3 (S3: YES), the electrostatic capacity Ci approaches the electrostatic capacity at the time of resonance, and the resonance point can be searched for by the voltage Vi. Then, the resonance point search process is performed. In this embodiment, the search is performed using a method similar to the so-called hill climbing method. That is, the direction of change of the capacitance Ci (whether to increase or decrease) is determined based on the increase or decrease of the voltage Vi when the capacitance Ci is changed. If the voltage Vi decreases when the electrostatic capacity Ci is increased, the electrostatic capacity Ci is continuously increased. If the voltage Vi increases, the electrostatic capacity Ci is decreased because the resonance point is exceeded. If the voltage Vi decreases when the electrostatic capacity Ci is decreased, the electrostatic capacity Ci is continuously decreased, and if the voltage Vi increases, the electrostatic capacity Ci is increased because the resonance point is exceeded. By repeating this, the capacitance Ci is positioned in the vicinity of the resonance point, and the voltage Vi is kept in the smallest possible state (that is, the resonance state).
探索処理では、まず、最初の探索方向が設定される(S8)。最初の探索方向には、直前の静電容量Ciの変化の方向が設定される。静電容量Ciを増加させたことで電圧Viが所定の電圧Vαより小さくなった場合は、最初の探索方向として、静電容量Ciを増加させる方向が設定される。一方、静電容量Ciを減少させたことで電圧Viが所定の電圧Vαより小さくなった場合は、最初の探索方向として、静電容量Ciを減少させる方向が設定される。なお、最初の探索方向の設定の仕方は限定されない。次に、ステップS2で取得された電圧Viが、前回の電圧Vi’に設定される(S9)。 In the search process, first, an initial search direction is set (S8). As the first search direction, the direction of change of the immediately preceding capacitance Ci is set. When the voltage Vi becomes smaller than the predetermined voltage Vα by increasing the capacitance Ci, the direction in which the capacitance Ci is increased is set as the first search direction. On the other hand, when the voltage Vi becomes smaller than the predetermined voltage Vα due to the decrease in the capacitance Ci, the direction in which the capacitance Ci is decreased is set as the first search direction. The method for setting the initial search direction is not limited. Next, the voltage Vi acquired in step S2 is set to the previous voltage Vi '(S9).
そして、現在設定されている探索方向が減少方向であるか否かが判別される(S10)。探索方向が減少方向である場合(S10:YES)、静電容量Ciを減少させ(S11)、探索方向が減少方向でない場合(S10:NO)、すなわち増加方向である場合、静電容量Ciを増加させる(S12)。そして、送信部13から電圧Vの信号が出力され(S13)、電圧センサ144によって検出された電圧Viが取得される(S14)。なお、静電容量Ciの増減幅は、小さすぎると共振点の探索に時間がかかりすぎ、大きすぎると精度と安定性が悪くなるので、適宜適切な値を設定する必要がある。
Then, it is determined whether or not the currently set search direction is a decreasing direction (S10). When the search direction is the decreasing direction (S10: YES), the capacitance Ci is decreased (S11). When the search direction is not the decreasing direction (S10: NO), that is, when the searching direction is the increasing direction, the capacitance Ci is decreased. Increase (S12). And the signal of the voltage V is output from the transmission part 13 (S13), and the voltage Vi detected by the
次に、電圧Viが前回の電圧Vi’より小さいか否かが判別される(S15)。電圧Viが前回の電圧Vi’より小さい場合(S15:YES)、探索方向は変更されずに、前回の電圧Vi’に電圧Viが設定されて(S17)、ステップS10に戻る。一方、電圧Viが前回の電圧Vi’以上の場合(S15:NO)、共振点を超えたとして探索方向は反転され(S16)、すなわち、減少方向であった場合は増加方向が設定され、増加方向であった場合は減少方向が設定され、前回の電圧Vi’に電圧Viが設定されて(S17)、ステップS10に戻る。その後は、ステップS10〜S17が繰り返される。 Next, it is determined whether or not the voltage Vi is smaller than the previous voltage Vi '(S15). If the voltage Vi is smaller than the previous voltage Vi '(S15: YES), the search direction is not changed, the voltage Vi is set to the previous voltage Vi' (S17), and the process returns to step S10. On the other hand, when the voltage Vi is equal to or higher than the previous voltage Vi ′ (S15: NO), the search direction is reversed as exceeding the resonance point (S16), that is, when it is in the decreasing direction, the increasing direction is set and increased. If the direction is the direction, the decreasing direction is set, the voltage Vi is set to the previous voltage Vi ′ (S17), and the process returns to step S10. Thereafter, steps S10 to S17 are repeated.
なお、共振点の探索処理は、上述したものに限定されない。例えば、静電容量Ciを減少させたときと、増加させたときとで、それぞれ電圧Viを取得し、より大きくなる方向に電圧Viを変化させるようにしてもよい。また、電圧Viが(1/2)Vに近い所定の電圧以下になった場合に、静電容量Ciを変化させないようにしてもよい。また、制御部12が行うインピーダンスマッチング処理は、上述したものに限定されない。例えば、静電容量Ciが共振時の静電容量から大きく離れることがない場合などには、ステップS3〜S7を行わないようにしてもよい。
Note that the resonance point search process is not limited to the above-described one. For example, the voltage Vi may be acquired when the capacitance Ci is decreased and when the capacitance Ci is increased, and the voltage Vi may be changed in a larger direction. Alternatively, the capacitance Ci may not be changed when the voltage Vi becomes equal to or less than a predetermined voltage close to (1/2) V. Moreover, the impedance matching process which the
本実施形態によると、溶接電源装置1の送信部13は、パワーケーブル41,42を介
して、ワイヤ送給装置2の受信部23に通信信号を送信する。制御部12は、高周波トランス141の一次側端子間の電圧Viが送信部13の出力電圧Vの半分の電圧に近づくように可変コンデンサ142の静電容量Ciを制御する。これにより、パワーケーブル41,42を含む通信信号の伝送路全体の誘導成分を小さくすることができ、通信信号の低下
を抑制することができる。つまり、制御部12が電圧Viに応じて静電容量Ciを制御するだけで、通信信号の伝送路の伝達特性を容易に改善することができる。
According to this embodiment, the
なお、本実施形態においては、抵抗243の抵抗値Roと抵抗143の抵抗値Riとを同じ値にして、電圧Viが(1/2)Vに近づくように制御しているが、これに限られな
い。例えば、抵抗243の抵抗値Roを抵抗143の抵抗値Riの倍の値に設定(Ro=2・Ri)した場合は、上記(1)式より、電圧Viが(2/3)Vに近づくように制御
すればよい。
In the present embodiment, the resistance value Ro of the
なお、本実施形態においては、送信部13が出力する通信信号を、コイルによる磁気結合を利用してパワーケーブル41,42に重畳する場合について説明したが、これに限ら
れない。例えば、コンデンサによる電界結合を利用して通信信号をパワーケーブル41,
42に重畳するようにしてもよい。また、パワーケーブル41,42に並列に通信信号を
入力するのではなく、パワーケーブル41または42に直列に通信信号を入力するようにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the communication signal output from the
It may be superposed on 42. Instead of inputting the communication signal in parallel to the
図5は、第1実施形態に係る溶接システムAの他の実施例を説明するための図である。当該実施例では、高周波トランス141の二次側コイル(高周波トランス241の一次側コイル)の一方の端子を接地して、他方の端子をパワーケーブル41に磁気結合させたコイルに接続することで、パワーケーブル41に直列に通信信号を入力し、パワーケーブル41から通信信号を検出している。
FIG. 5 is a view for explaining another example of the welding system A according to the first embodiment. In this embodiment, by grounding one terminal of the secondary coil of the high-frequency transformer 141 (primary coil of the high-frequency transformer 241) and connecting the other terminal to the coil magnetically coupled to the
上記第1実施形態においては、送信側(溶接電源装置1)でインピーダンスマッチング処理を行う場合について説明したが、これに限られない。受信側(ワイヤ送給装置2)でインピーダンスマッチング処理を行うようにしてもよい。この場合を第2実施形態として、以下に説明する。 In the said 1st Embodiment, although the case where an impedance matching process was performed by the transmission side (welding power supply device 1) was demonstrated, it is not restricted to this. The impedance matching process may be performed on the receiving side (wire feeding device 2). This case will be described below as a second embodiment.
図6は、第2実施形態に係る溶接システムA2を説明するための図である。図6において、第1実施形態に係る溶接システムA(図1参照)と同一または類似の要素には、同一
の符号を付している。なお、図6においては、溶接トーチ3などの記載を省略している。
Drawing 6 is a figure for explaining welding system A2 concerning a 2nd embodiment. In FIG. 6, the same or similar elements as those of the welding system A according to the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals. In FIG. 6, the description of the
図6に示す溶接システムA2は、インピーダンスマッチング処理を行うための構成を、溶接電源装置1ではなくワイヤ送給装置2に備えている点で、第1実施形態に係る溶接システムAと異なる。具体的には、溶接電源装置1が可変コンデンサ142に代えてコンデンサ142’を備え、ワイヤ送給装置2がコンデンサ242に代えて可変コンデンサ242’を備えており、ワイヤ送給装置2の制御部21が、電圧センサ244の出力に基づいて、インピーダンスマッチング処理を行う。
The welding system A2 shown in FIG. 6 is different from the welding system A according to the first embodiment in that a configuration for performing impedance matching processing is provided in the
電圧センサ244は、高周波トランス241の二次側端子間の電圧を検出するものであり、瞬時値を電圧信号として制御部21に出力する。
The
制御部21は、電圧センサ244より入力される電圧信号から電圧実効値を電圧Voとして算出し、これに基づいて可変コンデンサ242’の静電容量を変化させることで、伝送路の伝達特性を改善する。図2に示すように、電圧Voは共振時に電圧Viに一致して(1/2)Vになる。また、共振していない場合は伝送路の誘導成分によって通信信号が
低下するので、可変コンデンサ242’の静電容量Coと電圧Voとの関係は、図3(b)と同様になる。制御部21は、電圧Voが(1/2)Vに近づくように、可変コンデン
サ242’の静電容量Coを変化させることで、通信信号の伝送路の伝達特性を改善する制御を行う。なお、可変コンデンサ242’の静電容量Coが特定の静電容量(共振時の静電容量)から大きく離れていて、静電容量Coを変化させても電圧Voがほとんど変化しない場合は、電圧電流位相差θに基づいて可変コンデンサ242’の静電容量Coを変化させるようにしてもよい。この場合は、溶接電源装置1に電圧センサ144(図1参照)を設けて、電圧センサ144が検出した電圧信号を受信する必要がある。当該電圧信号と、電圧センサ244が検出した電圧信号を抵抗243の抵抗値Roで除算して算出した電流信号とから、電圧電流位相差θが検出される。
The
第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
上記第1または第2実施形態においては、溶接電源装置1からワイヤ送給装置2に通信信号を送る場合について説明したが、これに限られない。ワイヤ送給装置2から溶接電源装置1に通信信号を送るようにしてもよい。この場合は、溶接電源装置1が備えていた送信部13などの構成と、ワイヤ送給装置2が備えていた受信部23などの構成とを、入れ替えて、制御部12が行っていたインピーダンスマッチング処理を、制御部21が行うようにすればよい。
In the first or second embodiment, the case where a communication signal is sent from the welding
また、溶接電源装置1およびワイヤ送給装置2が、それぞれ、通信信号の送信のための構成と受信のための構成とを備えて、双方向通信を行うようにしてもよい。溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とが双方向通信を行う場合を第3実施形態として、以下に説明する。
Moreover, the welding
図7は、第3実施形態に係る溶接システムA3を説明するための図である。図7において、第1実施形態に係る溶接システムA(図1参照)と同一または類似の要素には、同一
の符号を付している。なお、図7においては、溶接電源装置1のみを記載している。
FIG. 7 is a view for explaining a welding system A3 according to the third embodiment. In FIG. 7, the same or similar elements as those of the welding system A according to the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals. In FIG. 7, only the welding
図7に示す溶接電源装置1は、受信部23および出力結合回路24を備えている点で、第1実施形態に係る溶接電源装置1と異なる。
The welding
出力結合回路24は、パワーケーブル41,42に重畳された通信信号を検出して、受
信部23に出力する。受信部23は、出力結合回路24より入力される通信信号を、デジタル信号に変換して、逆拡散およびフィルタリングを行い、復調を行って、制御部12に出力する。溶接電源装置1からワイヤ送給装置2に送信する信号と、ワイヤ送給装置2から溶接電源装置1に送信する信号とでは、異なる周波数帯域を利用しており、受信部23は、ワイヤ送給装置2が利用する周波数帯域の通信信号のみを受信する。制御部12は、送信部13が通信信号を送信するために、溶接電源装置1が利用する周波数帯域でのインピーダンスマッチング処理を行う。また、ワイヤ送給装置2の通信のための構成も溶接電源装置1の通信のための構成と同様であり、ワイヤ送給装置2の制御部21(図7においては図示していない)は、ワイヤ送給装置2の送信部が通信信号を送信するために、ワイヤ送給装置2が利用する周波数帯域でのインピーダンスマッチング処理を行う。
The
第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 In the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
上記第1ないし第3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との間で通信を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、非消耗電極式の溶接装置の場合、ワイヤ送給装置2は用いられず、溶接電源装置1と溶接トーチ3に接続されたリモコンとの間で、通信を行う。この場合、リモコンに通信のための構成を設け、溶接電源装置1との間で通信を行うようにすればよい。溶接電源装置1とリモコンとが通信を行う場合を第4実施形態として、以下に説明する。
In the said 1st thru | or 3rd Embodiment, although the case where communication was performed between the welding
図8は、第4実施形態に係る溶接システムA4を説明するための図である。図8において、第1実施形態に係る溶接システムA(図1参照)と同一または類似の要素には、同一
の符号を付している。
FIG. 8 is a view for explaining a welding system A4 according to the fourth embodiment. In FIG. 8, the same or similar elements as those of the welding system A according to the first embodiment (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals.
図8に示す溶接装置A4は、ワイヤ送給装置2に代えて、リモコン2’を備えている点で、第1実施形態に係る溶接装置Aと異なる。リモコン2’は、パワーケーブル41,42を介して、溶接電源装置1との間で通信を行う。受信部23および出力結合回路24は、第1実施形態におけるワイヤ送給装置2の受信部23および出力結合回路24と同様の構成で同様の機能を有する。したがって、第4実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
A welding apparatus A4 shown in FIG. 8 differs from the welding apparatus A according to the first embodiment in that a remote controller 2 'is provided instead of the
なお、溶接トーチ3にリモコン2’を取り付けるのではなく、溶接トーチ3自体に制御部21、受信部23および出力結合回路24を設けて、溶接電源装置1と溶接トーチ3との間で通信を行うようにしてもよい。
Instead of attaching the
上記第1ないし第4実施形態においては、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とがパワーケーブル41,42を介して通信を行う場合について説明したが、これに限られない。ワイヤ送給装置2のモータなどを駆動するための電力を、パワーケーブル41,42とは別に設けられた電力伝送線で、溶接電源装置1からワイヤ送給装置2に供給する溶接システムがある。溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とが、この電力伝送線を介して通信を行う場合にも、本発明を適用することができる。溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とがこの電力伝送線を介して通信を行う場合を第5実施形態として、以下に説明する。
In the said 1st thru | or 4th embodiment, although the case where the welding
図9は、第5実施形態に係る溶接システムA5を説明するための図である。図9において、第1実施形態に係る溶接システムA(図1参照)と同一または類似の要素には、同一
の符号を付している。
FIG. 9 is a view for explaining a welding system A5 according to the fifth embodiment. In FIG. 9, the same or similar elements as those of the welding system A (see FIG. 1) according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図9に示す溶接装置A5は、パワーケーブル41,42とは別に電力伝送線51,52が設けられており、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とが電力伝送線51,52を介して通信を行う点で、第1実施形態に係る溶接装置Aと異なる。
A welding apparatus A5 shown in FIG. 9 is provided with
送給装置用電源部15は、ワイヤ送給装置2の送給機構22のモータなどを駆動するための電力を出力するものである。送給装置用電源部15は、電力系統から入力される交流電力をワイヤ送給装置2での使用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15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。電力伝送線51,52は、平行2線で被覆が厚い丈夫なケーブル(例えば、2心のキャブタイヤケーブルなど)が用いられている。なお、耐ノイズ性を高めるために、シールドケーブルとしてもよい。また、電力伝送線51,52は、同軸ケーブル等であってもよい。
The
電源部25は、制御部21、送給機構22およびガス電磁弁26に電力を供給するものである。電源部25は、電力伝送線51,52を介して溶接電源装置1から電力を供給され、制御部21、送給機構22およびガス電磁弁26のそれぞれに適した電圧に変換を行って出力する。電源部25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21、送給機構22およびガス電磁弁26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25の構成は、上記したものに限定されない。なお、図1,5〜8においては、送給機構22などに電力を供給する電源についての記載を省略している。
The
ガス電磁弁26は、ガスボンベと溶接トーチ3とを接続するガス配管に設けられており、制御部21からのガス供給指令に基づいて開閉される。制御部21からガス供給指令が入力されている間、ガス電磁弁26は開放され、溶接トーチ3へシールドガスの供給が行われる。一方、制御部21からガス供給指令が入力されていないときは、ガス電磁弁26は閉鎖され、溶接トーチ3へのシールドガスの供給が停止される。なお、図1,5〜8においては、ガス電磁弁26の記載を省略している。
The
入力結合回路14は、送信部13が出力した通信信号を、パワーケーブル41,42に代えて、電力伝送線51,52に重畳する。つまり、高周波トランス141の二次側コイルが電力伝送線51,52に並列接続されている。
The
出力結合回路24は、電力伝送線51,52に重畳された通信信号を検出して、検出した通信信号を受信部23に出力する。つまり、高周波トランス241の一次側コイルが電力伝送線51,52に並列接続されている。
The
第5実施形態によると、溶接電源装置1の送信部13は、電力伝送線51,52を介して、ワイヤ送給装置2の受信部23に通信信号を送信する。制御部12は、高周波トランス141の一次側端子間の電圧Viが送信部13の出力電圧Vの半分の電圧に近づくように可変コンデンサ142の静電容量Ciを制御する。これにより、電力伝送線51,52を含む通信信号の伝送路全体の誘導成分を小さくすることができ、通信信号の低下を抑制することができる。つまり、第5実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
According to the fifth embodiment, the
なお、第5実施形態においては、送給装置用電源部15が電源部25に直流電力を供給する場合について説明したが、交流電力を供給するようにしてもよい。この場合、電源部25には、送給装置用電源部12から入力される交流電力を直流電力に変換するための整流回路を設ける必要がある。また、溶接電源装置1に送給装置用電源部15を設けずに、電力系統からの交流電力を直接、電力伝送線51,52を介して電源部25に供給するようにしてもよい。
In the fifth embodiment, the case where the
第5実施形態においては、溶接システムA5が消耗電極式の溶接システムである場合について説明した。非消耗電極式の溶接システムの場合、ワイヤ電極を送給するためのワイヤ送給装置は必要ないが、溶加ワイヤを自動送給するためのワイヤ送給装置を用いる場合がある。この場合は、溶接システムA5と同様の構成になり、本発明を適用することができる。 In the fifth embodiment, the case where the welding system A5 is a consumable electrode type welding system has been described. In the case of a non-consumable electrode type welding system, a wire feeding device for feeding a wire electrode is not necessary, but a wire feeding device for automatically feeding a filler wire may be used. In this case, it becomes the structure similar to welding system A5, and this invention can be applied.
図9においては記載していないが、溶接システムA5には、シールドガスをガスボンベから溶接トーチ3に供給するためのガス配管が備えられている。電力伝送線51,52を、このガス配管の内側に配置するようにしてもよいし、このガス配管と束ねるようにしてもよい。電力伝送線51,52をガス配管の内側に配置した場合を、第6実施形態として、以下に説明する。
Although not shown in FIG. 9, the welding system A <b> 5 is provided with a gas pipe for supplying a shield gas from the gas cylinder to the
図10は、第6実施形態に係る溶接システムを説明するための図である。図10(a)は、第6実施形態に係る溶接システムの全体構成を示している。同図において、第5実施形態に係る溶接システムA5(図9参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付
している。なお、図10(a)においては、溶接電源装置1およびワイヤ送給装置2の内部構成の一部の記載を省略している。図10(b)は、ガス配管7の断面図を示している。
FIG. 10 is a view for explaining the welding system according to the sixth embodiment. Fig.10 (a) has shown the whole structure of the welding system which concerns on 6th Embodiment. In the same figure, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same as that of welding system A5 (refer FIG. 9) which concerns on 5th Embodiment (refer FIG. 9). In FIG. 10A, a part of the internal configuration of the welding
図10に示す溶接システムA6は、電力伝送線51,52がガス配管7の内側に配置されている点で、第5実施形態に係る溶接システムA5と異なる。
A welding system A6 shown in FIG. 10 is different from the welding system A5 according to the fifth embodiment in that the
ガス配管7は、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6と溶接トーチ3とを接続するものであり、ガスボンベ6のシールドガスを溶接トーチ3の先端に供給する。ガス配管7は、例えばゴム製であるが、素材は限定されない。電力伝送線51,52は、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2との間で、ガス配管7の内側に配置されている。電力伝送線51,52は、ガス配管7に設けられた貫通孔からガス配管7の内側に引き込まれる。ガス漏れや水分の浸入を防ぐために、電力伝送線51,52を通した後の貫通孔を、密閉する必要がある。
The
第6実施形態によると、電力伝送線51,52が、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とを接続しているガス配管7の内側に配置されているので、電力伝送線51,52がガス配管7とは別に配置される場合と比べて、ワイヤ送給装置2を移動させる際の邪魔にならない。また、電力伝送線51,52は、ガス配管7に囲まれているので、外部からの衝撃を受けにくく、電力伝送線51,52が断線することを抑制することができる。
According to the sixth embodiment, since the
図11は、第7実施形態に係る溶接システムを説明するための図である。図11(a)は、第7実施形態に係る溶接システムの全体構成を示している。同図において、第6実施形態に係る溶接システムA6(図10参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。なお、図11(a)においても、溶接電源装置1およびワイヤ送給装置2の内部構成の一部の記載を省略している。図11(b)は、ガス配管7の断面図を示している。
FIG. 11 is a diagram for explaining a welding system according to a seventh embodiment. Fig.11 (a) has shown the whole structure of the welding system which concerns on 7th Embodiment. In the same figure, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same as that of welding system A6 (refer FIG. 10) which concerns on 6th Embodiment (refer FIG. 10). In addition, also in FIG. 11 (a), description of a part of internal structure of the welding
図11に示す溶接システムA7は、電力伝送線52(および52’)をパワーケーブル41に接続して、パワーケーブル41に電力伝送線52を兼用させるようにしている点で、第6実施形態に係る溶接システムA6と異なる。
The welding system A7 shown in FIG. 11 is based on the sixth embodiment in that the power transmission line 52 (and 52 ′) is connected to the
ガス配管7は、ガスボンベ6と溶接電源装置1とを接続する配管、溶接電源装置1の内部に配置されている配管、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とを接続する配管、および、ワイヤ送給装置2の内部に配置され溶接トーチ3の先端に接続する配管を備えている。図11(b)は、ガス配管7のうち、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とを接続する配管が、溶接電源装置1の内部に配置されている配管に接続された接続金具1a、および、ワイヤ送給装置2の内部に配置されている配管に接続された接続金具2aに接続されている部分の断面図である。例えばゴム製のガス配管7は、接続金具1a(2a)に嵌め込むようにして、接続されている。なお、ガス配管7の素材は限定されず、各区間によって異なっていてもよいが、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とを接続する部分は、ゴムなどの絶縁体としている。
The
送給装置用電源部15の一方の出力端子は、電力伝送線51を介して、電源部25の一方の入力端子に接続されている。図11(b)に示すように、電力伝送線51は、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2との間では、ガス配管7の内側に配置されている。また、溶接電源装置1の内部で、電力伝送線51は導電性の接続金具1aに接続しており、ワイヤ送給装置2の内部で、電力伝送線51は導電性の接続金具2aに接続している。そして、ガス配管7の内側に配置された電力伝送線51が、ガス配管7と接続金具1a(2a)との間に挟まれて固定され、接続金具1a(2a)と電気的に接続されている。つまり、接続金具1aが、溶接電源装置1の内部の電力伝送線51と、ガス配管7の内側に配置された電力伝送線51とを接続するコネクタとして機能し、接続金具2aが、ワイヤ送給装置2の内部の電力伝送線51と、ガス配管7の内側に配置された電力伝送線51とを接続するコネクタとして機能している。
One output terminal of the
また、送給装置用電源部15の他方の出力端子とパワーケーブル41とが、溶接電源装置1の内部で、電力伝送線52によって接続されており、電源部25の他方の入力端子とパワーケーブル41とが、ワイヤ送給装置2の内部で、電力伝送線52’によって接続されている。これにより、送給装置用電源部15の他方の出力端子と電源部25の他方の入力端子とが、電気的に接続されている。送給装置用電源部15から出力される電力は、電力伝送線51およびパワーケーブル41によって、電源部25に供給される。また、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とは、電力伝送線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う。
Further, the other output terminal of the
溶接用電源部11は、出力端子aが出力端子bより電位が高くなるようにして、パワーケーブル41の電位がパワーテーブル42の電位より高くなるように、電圧を印加する。送給装置用電源部15は、電力伝送線51の電位が電力伝送線52の電位より低くなるように、電圧を印加する。電力伝送線52はパワーケーブル41に接続しているので、電力伝送線51の電位は、パワーケーブル41の電位より低くなる。このように、電力伝送線51とパワーケーブル42との電位差が大きくならないようにしている。例えば、溶接用電源部11が出力する無負荷電圧が90V、送給装置用電源部15が出力する電圧が48Vの場合、電力伝送線51とパワーケーブル42との電位差は42Vになる。なお、電力伝送線51とパワーケーブル42との電位差を気にしない場合は、送給装置用電源部15が印加する電圧を逆極性(電力伝送線51の電位が電力伝送線52の電位より高くなるように、電圧を印加する)にしてもよい。
The welding
第7実施形態によると、ガス配管7の内側に配置されるのは電力伝送線51のみでよくなる。ガス配管7の内側に配置される電力伝送線が1本だけなので、図11(b)に示すように、接続金具1aおよび2aをコネクタとして利用して、ガス配管7の内側に配置された電力伝送線51に接続することができる。したがって、ガス配管7に電力伝送線を引き込むための貫通孔をあける必要がない。
According to the seventh embodiment, only the
第7実施形態においては、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とが、電力伝送線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う場合について説明したが、これに限られない。パワーケーブル41に代えてパワーケーブル42を用いるようにしてもよい。図12は、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2とが、電力伝送線51とパワーケーブル42との間に信号を重畳させて通信を行うようにした場合の実施例を示している。
In the seventh embodiment, the case where the welding
図12(a)に示す溶接システムA8は、パワーケーブル42がワイヤ送給装置2の内部を通っており、電力伝送線52および52’が、パワーケーブル41ではなくパワーケーブル42に接続している点で、図11に示す溶接システムA7と異なる。なお、図12(a)においても、溶接電源装置1およびワイヤ送給装置2の内部構成の一部の記載を省略している(図12(b)も同様)。また、図12(b)に示す溶接システムA8’のように、パワーケーブル42をワイヤ送給装置2の内部に通さない場合は、電力伝送線52’を被加工物Wに接続するようにしてもよい。
In the welding system A8 shown in FIG. 12A, the
電力伝送線51とパワーケーブル42との間に信号を重畳させて通信を行う場合(図12参照)、電力伝送線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う場合(図11参照)とは逆に、電力伝送線51の電位が電力伝送線52の電位より高くなるように、送給装置用電源部15が電圧を印加する。これにより、電力伝送線51とパワーケーブル41との電位差が大きくならないようにしている。なお、電力伝送線51とパワーケーブル41との電位差を気にしない場合は、送給装置用電源部15が印加する電圧を逆極性にしてもよい。
When communication is performed with a signal superimposed between the
なお、上記第7実施形態においては、電力伝送線51が、溶接電源装置1とワイヤ送給装置2との間で、ガス配管7の内側に配置されている場合について説明したが、これに限られない。例えば、溶接時にシールドガスを用いない場合などには、ガス配管7が設けられていない。この場合は、ガス配管7によって保護されないので、電力伝送線51の被覆を厚くするなどして、断線しにくいように補強する必要がある。なお、ガス配管7が設けられていても、電力伝送線51をガス配管7の内側に配置しないようにしてもよい。
In the seventh embodiment, the case where the
上記第1ないし第7実施形態においては、本発明に係る通信装置を溶接システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。例えば、トーチの先端にプラズマを発生させて被加工物を切断するプラズマ切断装置や、トーチの先端に発生させたアークの熱と圧縮空気の噴射を利用して溝掘りを行うエアアークガウジング装置などにおいても、本発明に係る通信装置を用いることができる。また、本発明は、電力伝送線を介して通信を行うすべての通信装置に適用することができる。 In the first to seventh embodiments, the case where the communication device according to the present invention is used in the welding system has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a plasma cutting device that cuts the workpiece by generating plasma at the tip of the torch, or an air arc gouging device that digs grooves using the heat of the arc generated at the tip of the torch and the injection of compressed air The communication device according to the present invention can also be used. In addition, the present invention can be applied to all communication devices that perform communication via a power transmission line.
本発明に係る通信装置、および、溶接システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る通信装置、および、溶接システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The communication device and the welding system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the communication device and the welding system according to the present invention can be varied in design in various ways.
A,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A8’ 溶接システム(通信装置)
1 溶接電源装置
11 電源部
12 制御部
13 送信部
14 入力結合装置
141 高周波トランス(送信側トランス)
142 可変コンデンサ(インピーダンス変換部)
142’ コンデンサ
143 抵抗(第1の抵抗)
144 電圧センサ
145 電圧センサ
15 送給装置用電源部
2 ワイヤ送給装置
2’ リモコン
21 制御部
22 送給機構
23 受信部
24 出力結合装置
241 高周波トランス(受信側トランス)
242 コンデンサ
242’ 可変コンデンサ(インピーダンス変換部)
243 抵抗(第2の抵抗)
244 電圧センサ
25 電源部
26 ガス電磁弁
3 溶接トーチ
41,42 パワーケーブル(電力伝送線)
51,52 電力伝送線
6 ガスボンベ
7 ガス配管
W 被加工物
A, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A8 'Welding system (communication device)
DESCRIPTION OF
142 Variable capacitor (impedance converter)
142 ′
144
242 capacitor 242 'variable capacitor (impedance converter)
243 resistance (second resistance)
244
51, 52
Claims (12)
前記電力伝送線に通信信号を送信する送信部と、
前記電力伝送線から通信信号を受信する受信部と、
前記送信部と前記電力伝送線との間に介在する送信側トランスと、
前記受信部と前記電力伝送線との間に介在する受信側トランスと、
前記送信側トランスの二次側に設けられたインピーダンス変換部と、
前記送信側トランスの一次側に直列接続された第1の抵抗と、
前記受信側トランスの二次側に並列接続された第2の抵抗と、
前記送信側トランスの一次側端子間の電圧が所定の電圧に近づくように、前記インピーダンス変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記所定の電圧は、前記第1の抵抗の抵抗値と前記第2の抵抗の抵抗値との加算値に対する前記第2の抵抗の抵抗値の比率を前記送信部の出力電圧に乗算した電圧である、
ことを特徴とする通信装置。 A communication device for performing communication via a power transmission line,
A transmission unit for transmitting a communication signal to the power transmission line;
A receiver for receiving a communication signal from the power transmission line;
A transmission-side transformer interposed between the transmission unit and the power transmission line;
A receiving transformer interposed between the receiving unit and the power transmission line;
An impedance converter provided on the secondary side of the transmission-side transformer;
A first resistor connected in series to the primary side of the transmission-side transformer;
A second resistor connected in parallel to the secondary side of the receiving transformer;
A control unit that controls the impedance conversion unit so that a voltage between primary terminals of the transmission-side transformer approaches a predetermined voltage;
Equipped with a,
The predetermined voltage is a voltage obtained by multiplying the output voltage of the transmitter by a ratio of the resistance value of the second resistor to the sum of the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor. is there,
A communication device.
前記電力伝送線に通信信号を送信する送信部と、
前記電力伝送線から通信信号を受信する受信部と、
前記送信部と前記電力伝送線との間に介在する送信側トランスと、
前記受信部と前記電力伝送線との間に介在する受信側トランスと、
前記受信側トランスの一次側に設けられたインピーダンス変換部と、
前記送信側トランスの一次側に直列接続された第1の抵抗と、
前記受信側トランスの二次側に並列接続された第2の抵抗と、
前記受信側トランスの二次側端子間の電圧が所定の電圧に近づくように、前記インピーダンス変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記所定の電圧は、前記第1の抵抗の抵抗値と前記第2の抵抗の抵抗値との加算値に対する前記第2の抵抗の抵抗値の比率を前記送信部の出力電圧に乗算した電圧である、
ことを特徴とする通信装置。 A communication device for performing communication via a power transmission line,
A transmission unit for transmitting a communication signal to the power transmission line;
A receiver for receiving a communication signal from the power transmission line;
A transmission-side transformer interposed between the transmission unit and the power transmission line;
A receiving transformer interposed between the receiving unit and the power transmission line;
An impedance converter provided on the primary side of the receiving-side transformer;
A first resistor connected in series to the primary side of the transmission-side transformer;
A second resistor connected in parallel to the secondary side of the receiving transformer;
A control unit that controls the impedance conversion unit so that the voltage between the secondary side terminals of the receiving transformer approaches a predetermined voltage;
Equipped with a,
The predetermined voltage is a voltage obtained by multiplying the output voltage of the transmitter by a ratio of the resistance value of the second resistor to the sum of the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor. is there,
A communication device.
前記所定の電圧が前記送信部の出力電圧の半分である、
請求項1または2に記載の通信装置。 The resistance values of the first resistor and the second resistor are the same,
The predetermined voltage is half of the output voltage of the transmitter;
The communication device according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれかに記載の通信装置。 The control unit controls the impedance conversion unit based on a phase difference between a current flowing through the first resistor or the second resistor and a voltage between primary terminals of the transmission-side transformer.
The communication apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1ないし4のいずれかに記載の通信装置。 The impedance converter is a variable capacitor.
Communication apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項1ないし4のいずれかに記載の通信装置。 The impedance converter is a variable coil.
Communication apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記送信部を備える溶接電源装置と、
前記受信部を備えるワイヤ送給装置と、
前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続する前記電力伝送線と、
を備えていることを特徴とする溶接システム。 A welding system comprising the communication device according to any one of claims 1 to 6 ,
A welding power supply device comprising the transmission unit;
A wire feeding device comprising the receiving unit;
The power transmission line connecting the welding power source device and the wire feeding device;
A welding system comprising:
前記送信部を備えるワイヤ送給装置と、
前記受信部を備える溶接電源装置と、
前記溶接電源装置と前記ワイヤ送給装置とを接続する前記電力伝送線と、
を備えていることを特徴とする溶接システム。 A welding system comprising the communication device according to any one of claims 1 to 6 ,
A wire feeding device comprising the transmitter;
A welding power supply device comprising the receiving unit;
The power transmission line connecting the welding power source device and the wire feeding device;
A welding system comprising:
請求項7または8に記載の溶接システム。 The power transmission line is a power cable for supplying welding power from the welding power supply device.
The welding system according to claim 7 or 8 .
請求項7または8に記載の溶接システム。 The power transmission line is for supplying power for driving a motor of the wire feeding device from the welding power source device to the wire feeding device.
The welding system according to claim 7 or 8 .
前記電力伝送線は、前記ガス配管の内側に配置されている、
請求項10に記載の溶接システム。 A gas pipe for supplying a shielding gas to the welding torch via the welding power supply device and the wire feeding device;
The power transmission line is disposed inside the gas pipe.
Welding system according to claim 10.
前記電力伝送線の一方は、前記溶接電源装置から溶接用の電力を供給するためのパワーケーブルであり、
前記電力伝送線のもう一方は、前記ワイヤ送給装置が有するモータを駆動するための電力を、前記溶接電源装置から前記ワイヤ送給装置に供給するためのものであり、前記ガス配管の内側に配置されている、
請求項7または8に記載の溶接システム。 A gas pipe for supplying a shielding gas to the welding torch via the welding power supply device and the wire feeding device;
One of the power transmission lines is a power cable for supplying power for welding from the welding power supply device,
The other of the power transmission lines is for supplying electric power for driving a motor of the wire feeding device from the welding power source device to the wire feeding device, inside the gas pipe. Arranged,
The welding system according to claim 7 or 8 .
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