JP6821902B2 - 熱加工用トーチ、電源装置、ワイヤ送給装置、および、熱加工システム - Google Patents

Description

本発明は、熱加工に用いられる熱加工用トーチ、電源装置、ワイヤ送給装置、および、熱加工システムに関する。

アークなどの熱を利用して溶接や切断などの熱加工を行うためのトーチにおいては、一般的に、安全に使用するための使用率が設定されている。使用率は、所定の期間において連続使用される時間を示す割合（百分率）であり、使用される電流毎に、上限が定められている。しかし、実際には、作業者は、使用率の上限を超えて熱加工を行う場合がある。この場合、アークなどの熱によってトーチの先端部の温度が上昇し、トーチを損傷させてしまうことがある。

このようなトーチの損傷を防止するために、トーチに温度センサを設けて、トーチが所定の温度になった場合に、強制的に電力の供給を停止するトーチが開発されている。例えば、特許文献１には、トーチボディに温度センサを配置し、所定の温度を超えた場合に電源をＯＦＦにするプラズマ切断トーチが記載されている。

特開平１１−４７９４０号公報

しかしながら、トーチへの電力の供給を停止して作業を中止させた場合、被加工物の品質に影響を与える場合がある。例えば、アーク溶接中に突然、電力供給が停止された場合、ビードの形状が不均一になり、不良品が発生してしまう。

特許文献１には、所定の温度を超えた場合に発光素子を点灯して、所定の温度を超えたことを知らせる実施形態も記載されている。しかし、作業者が所定の温度を超えたことを知ってすぐに作業を停止した場合は、被加工物の品質に影響を与える場合がある。一方、作業者が所定の温度を超えたことを知ってもすぐに作業を停止せずに継続した場合、熱によりトーチを損傷させてしまう場合がある。

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、被加工物の品質に影響を与えることなく、また、熱によるトーチの損傷も防止できる熱加工用トーチおよび熱加工システムを提供することをその目的としている。

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。

本発明の第１の側面によって提供される熱加工用トーチは、前記熱加工用トーチの所定の位置の温度を検出するセンサ部と、情報を知らせる報知部とを備えており、前記報知部は、前記センサ部が検出した温度を報知することを特徴とする。この構成によると、報知部は、センサ部が検出した温度を報知する。報知部は、所定の温度になったことを報知するのではなく、検出した温度を報知するので、作業者は、トーチの現在の温度を具体的に認識することができる。これにより、作業者は、熱によってトーチを損傷させないように使用することができる。また、突然、作業を停止して被加工物の品質に影響を与えることを防止することもできる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記報知部は、表示装置を備えており、前記センサ部が検出した温度を前記表示装置に表示する。この構成によると、作業者は、表示装置に表示された温度を見て認識することができる。したがって、温度を認識しやすい。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記報知部は、スピーカを備えており、前記センサ部が検出した温度を音声により報知する。この構成によると、作業者は、スピーカから発せられる音声を聞くことで、温度を認識することができる。したがって、熱加工用トーチに表示装置が備えられていなくても、温度を認識することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱加工用トーチは、トーチボディをさらに備えており、前記所定の位置は、前記トーチボディの基端部である。なお、基端部とは、ノズルが取り付けられアークが発生する先端部とは反対側の端部である。この構成によると、トーチボディの温度を検出することができ、かつ、加工による熱でセンサ部が損傷することを抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱加工用トーチは、制御を行う回路が搭載される制御基板をさらに備えており、前記所定の位置は、前記制御基板である。この構成によると、制御基板の温度を検出することができる。したがって、制御基板に搭載された部品が、熱によって損傷することを防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記センサ部は、サーミスタを備えている。この構成によると、所定の位置の温度を適切に検出することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱加工用トーチは、アークによる熱で溶接を行う。この構成によると、アーク溶接において、溶接トーチの損傷を防止し、突然の溶接作業の停止により被加工物の品質に影響を与えることを防止できる。

本発明の第２の側面によって提供される熱加工システムは、本発明の第１の側面によって提供される熱加工用トーチと、前記熱加工用トーチに電力を供給する電源装置とを備えていることを特徴とする。

本発明の第３の側面によって提供される電源装置は、自身の所定の位置の温度を検出するためのセンサを備える熱加工用トーチに電力を供給する電源装置であって、前記センサを用いて検出された温度を報知する報知部を備えていることを特徴とする。この構成によると、電源装置の報知部は、熱加工用トーチのセンサ部が検出した温度を報知する。これにより、作業者は、トーチの現在の温度を具体的に認識することができる。また、熱加工用トーチに報知部を設ける必要がない。

本発明の第４の側面によって提供される熱加工システムは、本発明の第３の側面によって提供される電源装置と、前記熱加工用トーチとを備えていることを特徴とする。

本発明の第５の側面によって提供されるワイヤ送給装置は、自身の所定の位置の温度を検出するためのセンサを備える熱加工用トーチにワイヤ電極を送給するワイヤ送給装置であって、前記センサを用いて検出された温度を報知する報知部を備えていることを特徴とする。この構成によると、ワイヤ送給装置の報知部は、熱加工用トーチのセンサ部が検出した温度を報知する。これにより、作業者は、トーチの現在の温度を具体的に認識することができる。また、熱加工用トーチに報知部を設ける必要がない。

本発明の第６の側面によって提供される熱加工システムは、本発明の第５の側面によって提供されるワイヤ送給装置と、前記熱加工用トーチと、前記熱加工用トーチに電力を供給する電源装置とを備えていることを特徴とする。

本発明によると、報知部は、センサ部が検出した温度を報知する。報知部は、所定の温度になったことを報知するのではなく、検出した温度を報知するので、作業者は、トーチの現在の温度を具体的に認識することができる。これにより、作業者は、熱によってトーチを損傷させないように使用することができる。また、突然、作業を停止して被加工物の品質に影響を与えることを防止することもできる。

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。

第１実施形態に係る溶接システムを説明するための図であり、（ａ）は全体構成を示す概要図であり、（ｂ）は機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る溶接トーチの一例の外観を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。 制御部が行うトーチ温度の報知処理を説明するためのフローチャートである。 作業者がディスプレイに表示されるトーチ温度を認識しながら溶接作業を行った場合の、トーチ温度の変化を示す図である。 第２実施形態に係る溶接トーチの一例の外観の要部を示す図であり、（ａ）は要部拡大正面図であり、（ｂ）は要部拡大平面図である。 （ａ）は第３実施形態に係る溶接システムの機能構成を示すブロック図であり、（ｂ）は第４実施形態に係る溶接システムの機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、本発明を溶接トーチ（溶接システム）に適用した場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係る溶接システムＡ１を説明するための図である。図１（ａ）は、溶接システムＡ１の全体構成を示す概要図である。図１（ｂ）は、溶接システムＡ１の機能構成を示すブロック図である。

図１に示すように、溶接システムＡ１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、電力伝送線５、信号線８、ガスボンベ６、およびガス配管７を備えている。本実施形態においては、溶接システムＡ１が本発明の「熱加工システム」に相当し、溶接トーチ３が本発明の「熱加工用トーチ」に相当する。溶接電源装置１の一方の出力端子は、パワーケーブル４１を介して、溶接トーチ３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との間にアークを発生させ、アークに電力を供給する。溶接システムＡ１は、当該アークの熱で被加工物Ｗの溶接を行う。

溶接システムＡ１は、溶接時にシールドガスを用いる。ガスボンベ６のシールドガスは、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いるガス配管７によって、溶接トーチ３の先端に供給される。溶接電源装置１からワイヤ送給装置２へは、送給モータなど駆動させるための電力（例えばＤＣ２４Ｖ）が、電力伝送線５を介して供給される。また、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とは、信号線８を介して通信を行っている。なお、溶接システムＡ１は、溶接トーチ３に冷却水を循環させるようになっていてもよい。

溶接電源装置１は、アーク溶接のための電力を溶接トーチ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電力に変換して出力する。また、溶接電源装置１は、電力系統Ｐから入力される三相交流電力を、ワイヤ送給装置２の送給モータなどを駆動するための直流電力に変換して、電力伝送線５を介してワイヤ送給装置２に出力する。

溶接電源装置１は、溶接条件などに応じて電力を出力するように制御されており、溶接条件などは、図示しない操作部の操作に応じて変更される。また、溶接電源装置１は、信号線８を介して溶接トーチ３から入力される信号に応じて、溶接条件などを変更する。

ワイヤ送給装置２は、ワイヤ電極を溶接トーチ３に送り出すものである。ワイヤ電極は、トーチケーブル３９および溶接トーチ３の内部に設けられているライナの内部を通って、溶接トーチ３の先端に導かれる。ワイヤ送給装置２は、電力伝送線５を介して溶接電源装置１から供給される電力で、送給モータなどを駆動させる。また、この電力は、ワイヤ送給装置２からトーチケーブル３９内部に設けられている電力伝送線（図示なし）を介して、溶接トーチ３にも供給される。ワイヤ送給装置２は、信号線８を介して、溶接電源装置１と通信を行う。また、ワイヤ送給装置２は、トーチケーブル３９内部に設けられている信号線（図示なし）を介して、溶接トーチ３と通信を行う。溶接トーチ３と溶接電源装置１とは、ワイヤ送給装置２を仲介することで、通信を行う。

ワイヤ送給装置２と溶接トーチ３とは、トーチケーブル３９によって接続されている。トーチケーブル３９は、溶接トーチ３の基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、ガス配管７、ライナ、電力伝送線および信号線が配置されている。

コネクタ２１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２１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３９の一端に備えられた凸型のトーチプラグ（図示しない）を差し込まれることで、溶接トーチ３とワイヤ送給装置２とを接続する。このコネクタ２１を介して、ワイヤ送給装置２の内部のパワーケーブル４１、ガス配管７、ライナ、電力伝送線５および信号線８が、それぞれ、トーチケーブル３９の内部のパワーケーブル４１、ガス配管７、ライナ、電力伝送線および信号線に接続される。

溶接トーチ３は、溶接電源装置１から供給される溶接電力により、被加工物Ｗの溶接を行う。溶接トーチ３は、機能ブロックとして、通信部３１、表示部３２、操作部３３、記憶部３４、センサ部３５、および制御部３６を備えている。

通信部３１は、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３１は、制御部３６から入力される信号を、トーチケーブル３９内部の信号線を介して、ワイヤ送給装置２に送信する。また、通信部３１は、トーチケーブル３９内部の信号線を介してワイヤ送給装置２から入力される信号を受信して、制御部３６に出力する。通信の規格としては、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）が使用される。

表示部３２は、各種表示を行うものであり、例えば液晶表示装置であるディスプレイ３２１（後述）を備えている。表示部３２は、制御部３６によって制御されており、記憶部３４に記憶されている溶接条件やセンサ部３５で検出された検出値などの表示を行う。表示部３２は、本発明の「報知部」に相当する。

操作部３３は、複数の操作手段を備えており、作業者による各操作手段の操作を操作信号として制御部３６に出力するものである。操作手段としては、後述するように、トーチスイッチ３３１および操作ボタン３３２がある。なお、操作部３３には、他の操作手段が設けられていてもよい。

記憶部３４は、溶接条件などの各設定値や、総溶接時間などの情報を記憶するものである。

センサ部３５は、複数のセンサを備えており、各センサの検出値を制御部３６に出力する。本実施形態において、センサ部３５は、後述する加速度センサ３５１および温度センサ３５２を備えている。なお、センサ部３５は、その他のセンサを備えていてもよい。

制御部３６は、溶接トーチ３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３６は、操作部３３より入力される操作信号に応じて、所定の処理を行う。また、制御部３６は、センサ部３５より入力される検出値を表示部３２に出力して表示させたり、当該検出値に基づいて、所定の演算を行い、演算結果を処理に用いる。また、制御部３６は、通信部３１による通信や、記憶部３４の情報の書き込みおよび読出し、表示部３２での表示を制御する。具体的な制御内容については、後述する。

図２は、溶接トーチ３の一例の外観を示す図である。同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は平面図である。図２に示すように、溶接トーチ３は、トーチボディ３７、ハンドル３８、制御基板３８１、トーチスイッチ３３１、操作ボタン３３２、ディスプレイ３２１、加速度センサ３５１、温度センサ３５２、およびトーチケーブル３９を備えている。

トーチボディ３７は、金属製の筒状の部材であり、内部に、溶接ケーブルが挿通されたライナ、パワーケーブル４１、およびガス配管７が配置されている。トーチボディ３７の先端には、ノズル３７１が取り付けられている。トーチボディ３７は、作業者が被加工物Ｗに対してノズル３７１を向けやすいように、湾曲部分を有している。

ハンドル３８は、作業者が把持するための部位であり、トーチボディ３７の基端部を保持するように設けられている。作業者は、このハンドル３８を把持して、溶接作業を行う。ハンドル３８には、トーチスイッチ３３１、操作ボタン３３２、およびディスプレイ３２１が配置されている。また、ハンドル３８の内部には、制御基板３８１が配置されている。制御基板３８１には、通信部３１、表示部３２、操作部３３、記憶部３４、センサ部３５、および制御部３６を構成する回路が搭載されている。

トーチスイッチ３３１は、溶接の開始／停止操作を受け付けるための操作手段であり、ハンドル３８を把持した作業者が、人差し指で押動操作しやすい位置に配置されている。トーチスイッチ３３１のオン操作（押下）により、操作信号が制御部３６に出力され、当該操作信号が溶接電源装置１に入力されることで、溶接電源装置１は溶接電力の出力を行う。オン操作が解除されることで、溶接電源装置１は、溶接電力の出力を停止する。すなわち、トーチスイッチ３３１を押下している間だけ溶接が行われる。

ディスプレイ３２１は、各種表示を行うものであり、ハンドル３８を把持して溶接作業を行う作業者が画面を見やすいように、ハンドル３８のトーチスイッチ３３１とは反対側に配置されている。ディスプレイ３２１は、本発明の「表示装置」に相当する。

操作ボタン３３２は、画面の切り替えや各種設定値を変更する操作を行うための操作手段であり、ハンドル３８のディスプレイ３２１と同じ側の、ハンドル３８の把持部分とディスプレイ３２１との間に配置されている。操作ボタン３３２は、上ボタン３３２ａ、下ボタン３３２ｂ、左ボタン３３２ｃ、および右ボタン３３２ｄからなる。各ボタン３３２ａ〜３３２ｄが押下されると、対応する操作信号が制御部３６に出力され、制御部３６は対応する処理を行う。左ボタン３３２ｃおよび右ボタン３３２ｄは、ディスプレイ３２１に表示される画面を切り替えるための操作手段である。上ボタン３３２ａおよび下ボタン３３２ｂは、ディスプレイ３２１に表示されている設定値を変更するための操作手段である。

各操作ボタン３３２の押下を検知するセンサは、制御基板３８１に搭載されている。また、ディスプレイ３２１は、同じ制御基板３８１上に配置されている。本実施形態においては、作業者がディスプレイ３２１の表示画面を見ながら各操作ボタン３３２の操作を行いやすいように、ディスプレイ３２１の表示画面が当該制御基板３８１に対して所定の角度を有するようになっている。なお、ディスプレイ３２１は、表示画面が当該基板と平行になるように配置されていてもよい。当該制御基板３８１には、制御部３６としてのマイクロコンピュータ、記憶部３４としてのメモリ、通信部３１としての通信モジュール、および各種電子部品も搭載されている。加速度センサ３５１も当該制御基板３８１上に搭載されている。

加速度センサ３５１は、３軸の加速度センサであり、各軸方向の加速度を検出して、検出値を制御部３６に出力する。制御部３６は、センサ部３５の加速度センサ３５１より入力される検出値に基づいて、溶接トーチ３の傾き情報を演算する。なお、センサ部３５は、加速度センサ３５１に代えて、ジャイロセンサを備えていてもよい。

温度センサ３５２は、温度を検出するものであり、サーミスタ３５２ａおよび図示しない温度測定部を備えている。本実施形態では、サーミスタ３５２ａは、トーチボディ３７のハンドル３８に覆われた部分のうち最も先端側に配置されている。トーチボディ３７は、先端側ほどアークによる熱で損傷しやすい。したがって、より先端側で温度を検出することが望ましい。本実施形態では、サーミスタ３５２ａを、トーチボディ３７のより先端側であり、かつ、サーミスタ３５２ａがむき出しの状態にならない位置に配置している。なお、サーミスタ３５２ａの配置位置は限定されず、ハンドル３８に覆われていない、トーチボディ３７のより先端側としてもよい。また、サーミスタ３５２ａがアークによる熱に耐えうるものであれば、サーミスタ３５２ａをノズル３７１内に配置するようにしてもよい。逆に、サーミスタ３５２ａが高温に耐えられない場合は、アークが発生している先端部から離れており、トーチボディ３７の中では比較的温度が低い基端部に、サーミスタ３５２ａを配置するようにしてもよい。サーミスタ３５２ａがどこに配置されていたとしても、溶接トーチ３が損傷する可能性がある状態における、サーミスタ３５２ａが配置された位置の温度をあらかじめ取得して設定しておけばよい。ただし、熱の伝わり方は必ずしも一定していないので、実際に損傷を受ける位置での温度を検出する方が、損傷を受ける温度をより確実に判断することができる。サーミスタ３５２ａは、本発明の「センサ」に相当する。サーミスタ３５２ａは、図示しない２本のリード線を介して、制御基板３８１に搭載されている温度測定部に接続されている。温度測定部は、サーミスタ３５２ａに電流を流し、２本のリード線間の電位差を測定して、サーミスタ３５２ａの抵抗値を算出し、算出された抵抗値に対応する温度を演算する。これにより、温度測定部は、トーチボディ３７のサーミスタ３５２ａが接する部分の温度（以下では「トーチ温度」とする）Ｔを測定する。温度測定部は、検出したトーチ温度Ｔを制御部３６に出力する。なお、温度センサ３５２は、サーミスタ３５２ａを用いるものに限定されず、熱電対など他のセンサを用いてもよい。

なお、溶接トーチ３の外観は上述したものに限定されない。例えば、トーチスイッチ３３１、操作ボタン３３２、およびディスプレイ３２１の配置場所や形状は限定されない。また、本実施形態においては、操作ボタン３３２が４つの独立したボタンである場合を示したが、１つの十字ボタンであってもよい。また、ボタンの数も限定されない。

次に、溶接トーチ３のトーチ温度Ｔの報知機能について説明する。

制御部３６は、センサ部３５より、トーチ温度Ｔを入力される。そして、制御部３６は、トーチ温度Ｔが所定の温度Ｔｂになった時に、作業者に注意を促すために、図示しないスピーカより警告音を出力させる。また、制御部３６は、トーチ温度Ｔが所定の温度Ｔｄ以上になった場合に、溶接トーチ３の損傷を防ぐために、溶接電源装置１からの電力の供給を停止させる。具体的には、制御部３６は、通信部３１に、停止信号を出力させる。停止信号を受信した溶接電源装置１は、電力の供給を停止する。

また、制御部３６は、トーチ温度Ｔを表示部３２に出力し、ディスプレイ３２１に表示させる。トーチ温度Ｔは、常にディスプレイ３２１に表示されるようにしてもよいし、作業者が操作ボタン３３２の操作で画面を切り替えて、トーチ温度Ｔを表示する画面（トーチ温度表示画面）にした場合に表示されるようにしてもよい。

図３は、制御部３６が行うトーチ温度Ｔの報知処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、溶接トーチ３が起動したときに開始される。

まず、トーチ温度Ｔが検出される（Ｓ１）。具体的には、温度センサ３５２が検出したトーチ温度Ｔが、制御部３６に入力される。次に、トーチ温度Ｔがディスプレイ３２１に表示される（Ｓ２）。具体的には、制御部３６がトーチ温度Ｔを表示部３２に出力し、表示部３２がディスプレイ３２１にトーチ温度Ｔを表示させる。なお、トーチ温度Ｔを常にディスプレイ３２１に表示する設定でない場合は、ディスプレイ３２１の画面がトーチ温度表示画面に切り替えられている場合に、トーチ温度Ｔが表示される。

次に、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄ以上であるか否かが判別される（Ｓ３）。温度Ｔｄは、熱によって溶接トーチ３が損傷する可能性がある温度として、あらかじめ設定されている。トーチ温度Ｔが温度Ｔｄ以上である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、溶接トーチ３の損傷を防ぐために、電力供給が停止されて(Ｓ４)、ステップＳ１に戻る。具体的には、制御部３６は、通信部３１に停止信号を出力させる。停止信号を受信した溶接電源装置１は、電力の供給を停止する。

ステップＳ３において、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄ未満である場合（Ｓ３：ＮＯ）、トーチ温度Ｔが温度Ｔｂであるか否かが判別される（Ｓ５）。温度Ｔｂは、温度Ｔｄに近づいているので注意が必要と判断される温度として、あらかじめ設定されている。トーチ温度Ｔが温度Ｔｂである場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、作業者に対して警告が発せられる(Ｓ６)。具体的には、制御部３６は、図示しない音声出力部に警告音出力の指示を出す。当該指示を入力された音声出力部は、スピーカより警告音（例えば、ブザー音）を出力する。なお、警告音ではなく、トーチ温度Ｔに注意するように促す音声案内(例えば、「トーチ温度が高くなっています。」など)を出力するようにしてもよい。また、トーチ温度Ｔに注意するように促す案内文を、ディスプレイ３２１に表示するようにしてもよい。

ステップＳ５において、トーチ温度Ｔが温度Ｔｂでない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。つまり、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄ未満で、温度Ｔｂでない場合は、トーチ温度Ｔが表示されるだけになる。

なお、図３のフローチャートに示す処理は一例であって、制御部３６が行うトーチ温度Ｔの報知処理は上述したものに限定されない。

作業者は、ディスプレイ３２１の表示を見ることで、トーチ温度Ｔを認識することができる。トーチ温度Ｔが温度Ｔｂ以上になると注意が必要であり、温度Ｔｄ以上になると熱による損傷の可能性があるという情報は、あらかじめ作業者に知らされている。また、本実施形態では、トーチ温度Ｔが温度Ｔｂになった時に警告音が出力され、温度Ｔｄ以上になった場合に、電力の供給が停止されるようになっている。作業者は、ディスプレイ３２１に表示されるトーチ温度Ｔを見て、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄ以上にならないように、作業を継続することができる。なお、設定される温度Ｔｂを小さくしすぎると、作業者に注意を促すタイミングが早すぎて、作業者の注意が持続しない場合がある。逆に、温度Ｔｂを大きくしすぎると、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄになるまでの時間が短くなりすぎて、作業者による調整が適切に行えない場合がある。したがって、これらのことを踏まえて、温度Ｔｂを適切な温度に設定する必要がある。

図４は、作業者がディスプレイ３２１に表示されるトーチ温度Ｔを認識しながら溶接作業を行った場合の、トーチ温度Ｔの変化を示す図である。

トーチ温度Ｔが温度Ｔａの状態で、時刻ｔ１のときに溶接を開始している。時間の経過にともなって、トーチ温度Ｔは上昇している。作業者は、ディスプレイ３２１に表示されるトーチ温度Ｔが温度Ｔｂに近づいていることを認識して、時刻ｔ２からは使用率を下げて溶接作業を行い、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄにならないようにしている。時刻ｔ４からは、トーチ温度Ｔが温度Ｔｃをピークに減少しており、作業者は、もう少し使用率を上げても大丈夫であることを認識できる。作業者は、ディスプレイ３２１に表示されるトーチ温度Ｔを見ながら、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄにならないように使用率を上げ下げして、溶接作業を継続することができる。

なお、仮に、作業者がトーチ温度Ｔを認識できなかった場合は、トーチ温度Ｔがどこまで上昇しているのかが判らないまま作業者は溶接作業を継続し、図４に破線で示すように、時刻ｔ３でトーチ温度Ｔが温度Ｔｄに達する（図４の破線）。この場合、温度Ｔｄで電力供給を停止するようになっていれば、溶接作業が突然停止され、被加工物Ｗの品質に影響を与える場合がある。一方、電力供給を停止しないようになっていれば、熱によって溶接トーチ３が損傷する場合がある。

次に、溶接トーチ３の作用効果について説明する。

本実施形態によると、温度センサ３５２によって検出されたトーチ温度Ｔがディスプレイ３２１に表示される。したがって、作業者は、ディスプレイ３２１の表示を見ることで、トーチ温度Ｔを認識することができる。これにより、作業者は、トーチ温度Ｔが熱による損傷の可能性がある温度（温度Ｔｄ）以上にならないように、使用率を調整して作業を継続することができる。したがって、熱による溶接トーチ３の損傷を防止でき、かつ、突然の溶接作業停止による被加工物Ｗの品質への影響を防止することができる。

また、本実施形態によると、トーチ温度Ｔが注意を必要とする温度（温度Ｔｂ）になった時に警告音が出力されるので、作業者に注意を促すことができる。また、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄ以上になった場合に電力の供給が停止される。したがって、作業者が使用率の調整に失敗しても、トーチ温度Ｔが温度Ｔｄを超えて上昇することがないので、熱による溶接トーチ３の損傷を防止することができる。

また、本実施形態によると、トーチ温度Ｔが溶接トーチ３に設けられているディスプレイ３２１に表示されるので、溶接作業を行いながら手元でトーチ温度Ｔを把握することができる。

なお、本実施形態においては、温度センサ３５２が検出したトーチ温度Ｔをそのまま表示する場合について説明したが、これに限られない。例えば、制御部３６がトーチ温度Ｔからトーチボディ３７の先端温度を推測し、推測された先端温度を表示するようにしてもよい。この場合、温度センサ３５２および制御部３６が本発明の「センサ部」に相当する。

また、本実施形態においては、トーチ温度Ｔをディスプレイ３２１に表示する場合について説明したが、これに限られない。トーチ温度Ｔを作業者に認識させることができれば、その他の報知方法を用いてもよい。例えば、図示しないスピーカから音声によってトーチ温度Ｔを報知するようにしてもよい。また、発光色を変化させることができるＬＥＤランプを設けて、トーチ温度Ｔに応じて発光色を変化させることで、トーチ温度Ｔを報知するようにしてもよい。これらの場合、スピーカまたはＬＥＤランプが本発明の「報知部」に相当する。

また、本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とが信号線８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。例えば、パワーケーブル４１，４２または電力伝送線５に信号を重畳させて通信を行うようにしてもよい、この場合、溶接電源装置１とワイヤ送給装置２とを接続する信号線８を必要としない。

図５および図６は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、上記第１実施形態と同一の符号を付している。

図５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り、第２実施形態に係る溶接トーチ３’の一例の外観の要部を示す図である。同図（ａ）は要部拡大正面図であり、同図（ｂ）は要部拡大平面図である。

図５に示す溶接システムＡ２は、温度センサ３５２のサーミスタ３５２ａが制御基板３８１に配置されており、温度センサ３５２が制御基板３８１の温度（以下では「基板温度」とする）Ｔ’を測定する点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

アークの熱によりトーチボディ３７の温度が上昇するので、ハンドル３８の内部に配置された制御基板３８１の温度も上昇する。制御基板３８１に搭載されている部品には、熱に弱いものもある。例えばマイクロコンピュータが熱により故障した場合、温度センサ３５２は温度を検出することができない。また、ディスプレイ３２１が熱により故障した場合、検出した温度を表示することができない。特に、ディスプレイ３２１は熱に弱く、許容温度は例えば７０℃程度である。本実施形態では、温度センサ３５２が制御基板３８１の温度（基板温度Ｔ’）を測定し、基板温度Ｔ’をディスプレイ３２１に表示するようにしている。

図５に示すように、溶接トーチ３’において、サーミスタ３５２ａは、制御基板３８１上の、ディスプレイ３２１の近くに配置されている。温度センサ３５２は、基板温度Ｔ’として、制御基板３８１のディスプレイ３２１付近の温度を検出する。

制御部３６は、センサ部３５（温度センサ３５２）より、基板温度Ｔ’を入力される。そして、制御部３６は、基板温度Ｔ’が所定の温度Ｔｂ’（例えば６０℃）になった時に、作業者に注意を促すために、図示しないスピーカより警告音を出力させる。また、制御部３６は、基板温度Ｔ’が所定の温度Ｔｄ’（例えば７０℃）以上になった場合に、溶接トーチ３（制御基板３８１に搭載された部品）の損傷を防ぐために、溶接電源装置１からの電力の供給を停止させる。また、制御部３６は、基板温度Ｔ’を表示部３２に出力し、ディスプレイ３２１に表示させる。

第２実施形態によると、温度センサ３５２によって検出された基板温度Ｔ’がディスプレイ３２１に表示される。したがって、作業者は、ディスプレイ３２１の表示を見ることで、基板温度Ｔ’を認識することができる。これにより、作業者は、基板温度Ｔ’が熱による損傷の可能性がある温度（温度Ｔｄ’）以上にならないように、使用率を調整して作業を継続することができる。したがって、熱による溶接トーチ３の損傷を防止でき、かつ、突然の溶接作業停止による被加工物Ｗの品質への影響を防止することができる。つまり、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。

なお、サーミスタ３５２ａを、トーチボディ３７と、制御基板３８１とに、それぞれ配置し、温度センサ３５２が、トーチ温度Ｔおよび基板温度Ｔ’の両方を検出するようにしてもよい。この場合、トーチ温度Ｔおよび基板温度Ｔ’を両方表示するようにしてもよいし、トーチ温度表示画面と基板温度表示画面とを切り替えて表示できるようにしてもよい。

また、制御部３６が、温度センサ３５２によって検出された基板温度Ｔ’からトーチボディ３７の先端温度を推測し、推測された先端温度を表示するようにしてもよい。この場合、温度センサ３５２および制御部３６が本発明の「センサ部」に相当する。

図６（ａ）は、第３実施形態に係る溶接システムＡ３の機能構成を示すブロック図である。

図６（ａ）に示す溶接システムＡ３は、温度センサ３５２が検出したトーチ温度Ｔを、ワイヤ送給装置２の表示部２４で表示させる点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

図６（ａ）に示すように、ワイヤ送給装置２は、第１通信部２２、第２通信部２３、表示部２４および制御部２５を備えている。第１通信部２２は、トーチケーブル３９内部に設けられている信号線（図示なし）を介して、溶接トーチ３と通信を行う。第２通信部２３は、信号線８を介して、溶接電源装置１と通信を行う。表示部２４は、各種表示を行うものであり、例えば液晶表示装置であるディスプレイ（図示なし）を備えている。表示部２４は、本発明の「報知部」に相当する。制御部３６は、ワイヤ送給装置２を制御するものである。

溶接トーチ３の制御部３６は、センサ部３５から入力されるトーチ温度Ｔを、通信部３１に送信させる。ワイヤ送給装置２の第１通信部２２は、通信部３１から送信されたトーチ温度Ｔを受信し、制御部２５に出力する。制御部２５は、表示部２４にトーチ温度Ｔを出力し、ディスプレイに表示させる。

第３実施形態によると、温度センサ３５２によって検出されたトーチ温度Ｔがワイヤ送給装置２のディスプレイに表示される。作業者は、ワイヤ送給装置２のディスプレイの表示を見ることで、トーチ温度Ｔを認識することができる。これにより、作業者は、トーチ温度Ｔが熱による損傷の可能性がある温度（温度Ｔｄ）以上にならないように、使用率を調整して作業を継続することができる。したがって、熱による溶接トーチ３の損傷を防止でき、かつ、突然の溶接作業停止による被加工物Ｗの品質への影響を防止することができる。また、第３実施形態の場合、溶接トーチ３がディスプレイ３２１（表示部３２）を備えていなくてもよい。また、温度センサ３５２のうち温度測定部をワイヤ送給装置２に配置して、温度測定部とサーミスタ３５２ａとを、トーチケーブル３９内部に設けた、図示しない２本のリード線で接続した場合、溶接トーチ３は、操作部３３、通信部３１、記憶部３４、および制御部３６も備えていなくてもよい。つまり、溶接トーチ３にサーミスタ３５２ａ（または、温度を検出するためのその他のセンサ）が設けられていれば、ワイヤ送給装置２でトーチ温度Ｔを検出して表示することができる。

図６（ｂ）は、第４実施形態に係る溶接システムＡ４の機能構成を示すブロック図である。

図６（ｂ）に示す溶接システムＡ４は、温度センサ３５２が検出したトーチ温度Ｔを、溶接電源装置１の表示部１２で表示させる点で、第１実施形態に係る溶接システムＡ１と異なる。

図６（ｂ）に示すように、溶接電源装置１は、通信部１１、表示部１２、および制御部１３を備えている。通信部１１は、信号線８を介して、ワイヤ送給装置２と通信を行う。ワイヤ送給装置２は溶接トーチ３と通信を行うので、溶接電源装置１は、ワイヤ送給装置２を介して、溶接トーチ３と通信を行うことができる。表示部１２は、各種表示を行うものであり、例えば液晶表示装置であるディスプレイ（図示なし）を備えている。表示部１２は、本発明の「報知部」に相当する。制御部１３は、溶接電源装置１を制御するものである。

溶接トーチ３の制御部３６は、センサ部３５から入力されるトーチ温度Ｔを、通信部３１に送信させる。溶接電源装置１の通信部１１は、通信部３１から送信されたトーチ温度Ｔを受信し、制御部１３に出力する。制御部１３は、表示部１２にトーチ温度Ｔを出力し、ディスプレイに表示させる。

第４実施形態によると、温度センサ３５２によって検出されたトーチ温度Ｔが溶接電源装置１のディスプレイに表示される。作業者は、溶接電源装置１のディスプレイの表示を見ることで、トーチ温度Ｔを認識することができる。これにより、作業者は、トーチ温度Ｔが熱による損傷の可能性がある温度（温度Ｔｄ）以上にならないように、使用率を調整して作業を継続することができる。したがって、熱による溶接トーチ３の損傷を防止でき、かつ、突然の溶接作業停止による被加工物Ｗの品質への影響を防止することができる。また、第４実施形態の場合、溶接トーチ３がディスプレイ３２１（表示部３２）を備えていなくてもよい。また、温度センサ３５２のうち温度測定部をワイヤ送給装置２に配置して、温度測定部とサーミスタ３５２ａとを、トーチケーブル３９内部に設けた、図示しない２本のリード線で接続した場合、溶接トーチ３は、操作部３３、通信部３１、記憶部３４、および制御部３６も備えていなくてもよい。つまり、溶接トーチ３にサーミスタ３５２ａ（または、温度を検出するためのその他のセンサ）が設けられていれば、ワイヤ送給装置２でトーチ温度Ｔを検出して、溶接電源装置１で表示することができる。

上記第１〜第４実施形態においては、本発明を溶接トーチ（溶接システム）に適用した場合について説明したが、これに限られない。例えば、先端に発生させたアークによって被加工物Ｗを切断するアーク切断トーチ（アーク切断システム）や、被加工物Ｗに溝彫りを行うアークガウジングトーチ（アークガウジングシステム）などにおいても、本発明を適用することができる。また、アークによる熱加工に限定されず、ガス溶接や抵抗溶接などの熱加工を行う熱加工用トーチ（熱加工システム）においても、本発明を適用することができる。本発明は、熱加工を行うトーチにおいて、熱によるトーチの損傷を防ぐことに有効である。

本発明に係る熱加工用トーチ、電源装置、ワイヤ送給装置および熱加工システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る熱加工用トーチ、電源装置、ワイヤ送給装置および熱加工システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４：溶接システム（熱加工システム）
１ ：溶接電源装置
１１ ：通信部
１２ ：表示部（報知部）
１３ ：制御部
２ ：ワイヤ送給装置
２１ ：コネクタ
２２ ：第１通信部
２３ ：第２通信部
２４ ：表示部（報知部）
２５ ：制御部
３，３’ ：溶接トーチ(熱加工用トーチ)
３１ ：通信部
３２ ：表示部（報知部）
３２１ ：ディスプレイ(表示装置)
３３ ：操作部
３３１ ：トーチスイッチ
３３２ ：操作ボタン
３３２ａ ：上ボタン
３３２ｂ ：下ボタン
３３２ｃ ：左ボタン
３３２ｄ ：右ボタン
３４ ：記憶部
３５ ：センサ部
３５１ ：加速度センサ
３５２ ：温度センサ
３５２ａ ：サーミスタ(センサ)
３６ ：制御部（センサ部）
３７ ：トーチボディ
３７１ ：ノズル
３８ ：ハンドル
３８１ ：制御基板
３９ ：トーチケーブル
４１ ：パワーケーブル
４２ ：パワーケーブル
５ ：電力伝送線
６ ：ガスボンベ
７ ：ガス配管
８ ：信号線
９ ：リモコン
９１ ：制御ケーブル
Ｐ ：電力系統
Ｗ ：被加工物

Claims (10)

1. 熱加工用トーチであって、
   制御を行う回路が搭載される制御基板と、
   前記制御基板に配置され、前記制御基板の温度である基板温度を検出するセンサ部と、
   情報を知らせる報知部と、
   を備えており、
   前記報知部は、前記センサ部が検出した前記基板温度を報知する、
   ことを特徴とする熱加工用トーチ。
2. 前記報知部は、表示装置を備えており、前記センサ部が検出した温度を前記表示装置に表示する、
   請求項１に記載の熱加工用トーチ。
3. 前記報知部は、スピーカを備えており、前記センサ部が検出した温度を音声により報知する、
   請求項１または２に記載の熱加工用トーチ。
4. 前記センサ部は、サーミスタを備えている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の熱加工用トーチ。
5. アークによる熱で溶接を行う、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の熱加工用トーチ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の熱加工用トーチと、
   前記熱加工用トーチに電力を供給する電源装置と、
   を備えていることを特徴とする熱加工システム。
7. 制御を行う回路が搭載される制御基板と、前記制御基板に配置され、前記制御基板の温度である基板温度を検出するためのセンサを備える熱加工用トーチに電力を供給する電源装置であって、
   前記センサを用いて検出された前記基板温度を報知する報知部を備えている、
   ことを特徴とする電源装置。
8. 請求項７に記載の電源装置と、
   前記熱加工用トーチと、
   を備えていることを特徴とする熱加工システム。
9. 制御を行う回路が搭載される制御基板と、前記制御基板に配置され、前記制御基板の温度である基板温度を検出するためのセンサを備える熱加工用トーチにワイヤ電極を送給するワイヤ送給装置であって、
   前記センサを用いて検出された前記基板温度を報知する報知部を備えている、
   ことを特徴とするワイヤ送給装置。
10. 請求項９に記載のワイヤ送給装置と、
    前記熱加工用トーチと、
    前記熱加工用トーチに電力を供給する電源装置と、
    を備えていることを特徴とする熱加工システム。

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