JP2011224661A - 溶接機用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接トーチと溶接機との間の単純なデータ伝送を可能にする制御装置を設ける。
【解決手段】本発明は、接続用ライン経由で溶接機（１）に接続された溶接トーチ（１０）からなり、溶接トーチ（１０）の側に少なくとも一つの入力装置（２２）および／または表示装置（２３）が配置された、溶接機（１）または溶接設備のための制御装置（４）に関するものである。制御装置（４）は、シリアル式データバス、詳記すればフィールドバスに接続されており、これに、溶接トーチ（１０）および／または溶接機（１）および／または溶接設備の補助コンポーネントが取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の属概念部分に記載の種類の溶接機用制御装置に関するものである。

溶接機用制御装置は、入力装置と表示装置とを溶接トーチ上に備え付けたタイプがすでに知られている。入力装置および表示装置の個々の操作エレメントは、ライン経由で制御装置、詳記すれば、溶接トーチのマイクロプロセッサに直接接続されており、それにより、溶接トーチの操作エレメントの一つを操作することによって制御手順を溶接トーチから開始することができる。何らかの変更または調整が行われると、このことが溶接トーチ上の表示装置に表示されるので、ユーザはこの変更を表示装置から随時読み取ることができる。この配置の欠点は、個々の操作エレメントを制御装置に接続するのに多数のラインを必要とすることであり、これは、溶接機を溶接トーチに接続するのに相応の直径を有する梱包式ダクト（ｃｏｎｄｕｉｔ ｐａｃｋ）が必要とされることを意味し、これにより、使用時における溶接トーチの可撓性が制限される。

本発明の基礎をなす目的は、溶接トーチと溶接機との間の単純なデータ伝送を可能にする制御装置を設けることである。

この発明の目的は、請求項１の特徴説明部分に記載の特徴によって達成される。得られる利点は、データバスまたはフィールドバスを設けることによって、シリアル式データ伝送を相当数の制御シーケンスまたは制御手順によって溶接トーチと溶接機との間で実行できることである。別の利点は、データバスの使用によって多種多様の溶接トーチを溶接機に接続できることである。これは、ソフトウェアに単純な調整を加えることによって溶接機が拡張できるので、各種の溶接トーチに適合するようにハードウェアを改良する必要がなくなるからである。

請求項２に記載の種類の実施態様は、能動コンポーネントと受動コンポーネントとの間のラインおよび入力装置と出力装置との間のラインが短く抑えられ、これにより、外部からのラインへの影響が最小限に抑えられるので、有利である。
請求項３に記載の種類の実施態様は、標準化されたデータバスの使用によって外部制御装置またはＰＣとの接続が随時可能であるので、有利である。

請求項４に記載の実施態様の利点は、データ伝送に必要なラインの数を少なくすることができると共に、バスラインシステムによって複数のコンポーネントを同時に操作できることである。
請求項５にも有利な実施態様が記載されているが、これは、相当数の異なる制御シーケンスを入力装置経由または出力装置経由で伝送できるからである。

請求項６に記載の実施態様は、相当数の操作エレメントを溶接トーチ上に設けることができると共に、データ伝送のためにデータバスの少ない数のラインしか必要としないので、有利である。
請求項７に記載の実施態様も、標準化されたデータバスの使用によって相当数の溶接トーチを溶接機に接続でき、それで、ユーザに高度の柔軟性を提供できるので、有利である。

請求項８に記載の種類の実施態様は、制御装置を自動的にそれぞれの溶接トーチに適合できる点で有利である。
請求項９に記載の実施態様は、溶接機に、安価で製造できる適切なデータバスを備え付けられる点で有利である。
請求項１０に記載の種類の実施態様も、溶接トーチの新開発品が製造されたとき、または異種の溶接トーチを使用するときに、これら溶接トーチを旧デザインの溶接機に接続できるようにするために溶接機内のソフトウェアを単に変更しさえすれば足りるので、有利である。

請求項１１に記載の種類の実施態様は、複数の制御装置を溶接機の制御装置にネットワーク接続でき、それにより、溶接機の制御装置を通じて生産シーケンスにアクセスできる点で有利である。
請求項１２に記載の種類の実施態様も、光学的導体の使用によって外部影響をかなり回避できる単純なデータ伝送手段を提供するので、有利である。

請求項１３に記載の実施態様は、ユーザが自由に選択できる追加入力機能を提供できる点で有利である。
請求項１４に記載の実施態様は、データ伝送に必要なラインの数を少なくすることができるので、有利である。
最後に、請求項１５に記載の種類の実施態様は、溶接プロセスの間に少なくとも一つの溶接パラメータを変更することができ、それにより、溶接プロセスを多種多様の条件に最大限適合できるようにするので、有利である。

溶接機の構造を示す概略図である。 溶接トーチを備えた溶接機を単純化して概略的に示すブロック図である。

以下、本発明を、図面に示す一実施態様に則して詳細に説明する。
最初に、記述される実施態様では、同一のコンポーネントには同一の参照番号および同一のコンポーネント名が使用されており、記述全体を通してなされる説明部分の内容は同一の参照番号および同一のコンポーネント名を付けた同一のコンポーネントに置き換えできることを指摘しておきたい。記述の目的のために選択された位置の詳細、例えば頂部、底部、側部等も、実際に図面に則して記述されており、異なる位置が記述されているとき、その新しい位置に置き換えできる。実施態様の記述において開示される個々の特徴も、本発明によってその独自の権利において提示される独立した解決法とみなしてよい。

図１は、多種多様の溶接プロセス、例えばＭＩＧ／ＭＡＧ溶接、ＴＩＧ溶接等のための溶接機１を示す。溶接機１は、電流源２、付属の電力コンポーネント３、制御装置４、および電力コンポーネント３と制御装置４とに割り当てられたスイッチングエレメント５から構成される。スイッチングエレメント５または制御装置４は制御弁６に接続されており、この制御弁６はガス貯蔵装置９と溶接トーチ１０との間における、ガス８、特にＣＯ２ 、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスのための供給用ライン７内に配置されている。

ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接に通常使用される種類の別のワイヤ供給装置１１が制御装置４によって制御されるようになっていてもよく、この場合は、溶接ワイヤ１３が供給ドラム１４から供給用ライン１２経由で溶接トーチ１０の領域まで送られる。溶接ワイヤ１３とワークピース１６との間にアーク１５を形成するのに必要な電流は、供給用ライン１７によって電流源２の電力コンポーネント３から溶接トーチ１０と溶接ワイヤ１３とに供給される。

溶接トーチ１０を冷却回路１８によって冷却することができ、この場合、溶接トーチ１０を、中間に接続されたフロー継電器１９によって水容器２０に接続することができ、冷却回路１８は、溶接トーチ１０と溶接ワイヤ１ ３とを冷却するために溶接トーチ１０を作動させるときに、制御装置４によってスイッチを入れられる。

さらに、溶接機１は、多種多様の溶接パラメータおよび動作モードを溶接機１のために設定できる入力および／または表示装置２１を有する。入力および／または表示装置２１により設定された溶接パラメータは制御装置４に転送され、この制御装置によって溶接機１の個々のコンポーネントを制御する。
図示された実施態様におけるような個々のラインによって個々のコンポーネント、特に溶接機１およびワイヤ供給装置１１に接続された溶接トーチ１０の代わりに、かかる個々のラインを一つの梱包式ダクト内に一緒に布設して溶接トーチ１０に接続することができるのは明らかである。

溶接トーチ１０はまた、入力装置２２および表示装置２３も有する。溶接プロセスを実行するときに、オペレータは、表示装置２３を用いて溶接パラメータ設定値を読み取ることができ、個々の押ボタン等を有する入力装置２２を用いて個々の溶接パラメータを加減または変更することができ、それにより、溶接トーチ１０による溶接プロセスを最適化できるようになる。オペレータはまた、設定された溶接パラメータを入力装置２２によって溶接プロセス時に変更でき、これにより、溶接プロセスを随時最適化できるのは明らかである。

図２は、溶接機１を単純化された形で示すブロック図である。
制御装置４は、マイクロコントローラ２４であるのが好ましい。入力および／または表示装置２１は、複数のライン２５、２６を介して制御装置４、特にマイクロコントローラ２４の入力部に接続されている。但し、見易くするため、かかるライン２５、２６の各々一つのみしか図示されていない。入力および／または表示装置２１はまた、別個のエリアとして、換言すれば入力装置２７および表示装置２８としてセットアップすることができる。この目的のため、キーボードまたは他の種類の入力機構、例えばポテンショメータ、タッチスクリーンまたは従来型の押ボタンを入力装置２７と共に使用することもできる。オペレータは、個々の溶接パラメータを入力装置２７の個々のコンポーネントによって選択して、これらを適切なキーによって溶接機１に対して設定することができ、それにより、溶接プロセスごとに要求される溶接パラメータを用いることによって対応する溶接プロセスを設定して実行できるようになる。

表示装置２８は、ディスプレイ・インジケータ、ＬＥＤディスプレイ、ＬＣＤ液晶ディスプレイ、ディジタルディスプレイ、モニタまたはタッチスクリーンであってよく、選択された溶接パラメータ、特にそれぞれの設定値を、表示装置２８上においてユーザのために表示することができる。入力および／または出力装置２１、特に入力装置２７と出力装置２８との間でデータをライン２５、２６経由で交換する。すなわち、入力装置２７を操作するときに、対応する信号が制御装置４に転送され、次いで、制御装置４、特にマイクロコントローラ２４が対応する制御シーケンスを実行する。これと同時またはその後に、表示装置２８は、制御装置４によってライン２６経由でスイッチを入れられ、制御装置４から転送された対応する値と信号とが表示装置２８上に表示される。

例えばバスシステム２９がマイクロコントローラ２４の他の入力部または出力部に接続されている。このバスシステムは、アドレス用ライン、データ用ラインおよびメモリ３０を具備しうる。溶接機１を設定するのに必要なデータおよびプログラム、特にアプリケーションプログラムの個々の項目は、メモリ３０に保存される。追加のユーザ定義データもメモリ３０に記憶して保存される。この目的のため、ユーザは、溶接機１に関する溶接パラメータの設定値をメモリ３０に記憶させるために入力装置２７の対応するエレメントを作動させ、それにより、このデータを検索できて溶接機１を設定できるようになる。

対応する溶接プロセスを制御装置４により制御するために、制御装置４は少なくとも一つのライン３１によって電力コンポーネント３に接続されており、電力コンポーネント３と制御装置４との間においてライン３１によってデータを交換する。この目的のために複数のライン３１を設けてもよい。但し、見易くするため、ライン３１は一つのみしか図示されていない。電力コンポーネント３は、マスタクロック付インバータ電流源（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｌｏｃｋｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ）３２の形で設けてあってよい。電力コンポーネント３に電流と電圧とを供給するために、電力コンポーネント３は、供給用ライン３３、３４によって電圧供給ネットワーク３５に接続されている。電圧供給ネットワーク３５の代わりに電力コンポーネント３に給電するための他のあらゆる種類のエネルギー源、例えば電池も使用することができるのは明らかである。また、電圧供給ネットワーク３５を２相ネットワークまたは３相ネットワークを通じてセットアップすることも可能である。

電力コンポーネント３の目的は、電圧供給ネットワーク３５によって供給されたエネルギーを対応する溶接エネルギーに変換することである。この供給されたエネルギーを変換する方法は、先行技術から公知のものであるので、ここでは説明しない。溶接電流回路を溶接トーチ１０と共にセットアップするために、電力コンポーネント３は供給用ライン１７を介して溶接トーチ１０に接続されており、ワークピース１６も別の供給用ライン３６によって電力コンポーネント３に接続されており、それにより、電流回路を溶接トーチ１０、特に溶接ワイヤ１３とワークピース１６とによってセットアップできるようになる。

溶接ワイヤ１３とワークピース１６との間のアーク１５を点火するため、溶接機１は、例えば高周波発生器３７を有してよい。この高周波発生器は、ライン３８、３９の両方を介して制御装置４に、および溶接トーチ１０のための供給用ライン１７に接続されている。アーク１５は、先行技術から公知の他のあらゆる方法によっても点火することができる。溶接ワイヤ１３とワークピース１６との間においてアーク１５を高周波発生器３７によって点火できるようにするために、溶接プロセス起動時に、高周波信号が制御装置４によって発せられ、次いで発せられた高周波信号は次に溶接エネルギーに変調され、それによりアーク１５を点火することになる。

溶接プロセスを監視できるようにするために、測定装置４０が供給用ライン１７に設けられている。測定装置４０は、供給用ライン１７を横切る電流の流れを検出できるようにするための、先行技術から公知の分流器４１であってよい。この目的のために分流器４１の各端に位置するライン４２、４３は、供給用ライン１７に接続されている。ライン４２、４３は次いで変換器４４に接続されている。変換器４４は測定されたアナログ信号をディジタル信号に変換して、次いでライン４５を介してこれを制御装置４に転送する。変換器４４は測定信号を増幅するように形成されているのは明らかであり、その場合、測定信号は前述のようにディジタル信号に変換されないが、プリセット可能な値だけ増幅されることになる。

さらに、溶接トーチ１０に印加される電圧および溶接ワイヤ１３とワークピース１６との間に印加される電圧を検出できるようにするため、別のライン４６が変換器４４と供給用ライン３６とに接続されている。変換器４４の目的は、溶接ワイヤ１３とワークピース１６との間の測定装置４０によって測定されたアナログ値またはアナログ信号をディジタル値またはディジタル信号に変換し、または、アナログ信号を増幅してから制御装置４に転送し、それにより、制御装置４によってピックアップされた値または信号を引き続き処理できるようにすることである。

制御装置４はまた、データバス４７またはフィールドバスも有する。制御装置はデータバス４７、特にフィールドバスに接続されており、このデータバスには、溶接トーチ１０ならびに／もしくは溶接機１の他のコンポーネントおよび／または溶接ユニット、例えば溶接ロボット、溶接オートマトン、生産装置、生産ライン、ロータリテーブル等を接続することができる。データバス４７は、ＣＡＮ、インターバスＳ（Ｉｎｔｅｒｂｕｓ−Ｓ）、プロフィバス（Ｐｒｏｆｉｂｕｓ）等として設けてあってよく、また、シリアル式インターフェース、特にＲＳ２３２、ＲＳ４８５等を有してよい。データバス４７は、少なくとも二つの電線からなるバスラインシステム４８によって制御装置４と溶接トーチ１０との間に設けられている。バスラインシステム４８には少なくとも二つのブランチング装置が接続されており、このブランチング装置はデータバス４７を介してデータ伝送するための個々のコンポーネントから構成されており、そのためにインタフェースドライバ４９、５０と呼ばれている。これにより、入力装置２２および／または出力装置２３を制御装置４に接続できる。この目的のため、溶接トーチ１０は、バスラインシステム４８を横切ってデータを伝送するのに必要な個々のコンポーネントを有する。かかるエリアは、図面内に破線で示されている。

制御装置４とのデータ交換を行うのに用いられるデータバス４７が先行技術から公知のデータバス４７、例えばＲＳ２３２である場合には、関連する機能モジュールを備えた他のインタフェースドライバ５０が、概略的に図示されるように、溶接トーチ１０内に設けられている。溶接トーチ１０内においては一つのオプションとして、対応する操作エレメント５２、特に個々の押ボタン５３から５６をアナログ入力部および／またはディジタル入力部、ならびに／もしくはアナログ出力部および／またはディジタル出力部５１に設けることができる。データバス４７経由でデータを伝送するのに必要な個々のコンポーネント、例えばディスプレイドライバ、アナログ入力部および／またはディジタル入力部、ならびに／もしくはアナログ出力部および／またはディジタル出力部５１、インタフェースドライバ５０等は、溶接トーチ１０内に設けられている。

その上、ディスプレイモードに関するデータもインタフェースドライバ５０経由で伝送できるように表示装置２３をインタフェースドライバ５０に接続することも可能である。
入力装置２２のために個々の操作エレメント５２を設けることにより、ユーザは多種多様の操作シーケンスおよび溶接パラメータを溶接トーチ１０を介して検索および設定でき、かかる操作シーケンスおよび溶接パラメータは溶接トーチ１０上に表示装置２３によって表示されることになる。すなわち、キー５３から５６を操作すると、信号がインタフェースドライバ５０からバスラインシステム４８を横切って制御装置４に伝送され、その後、これに応じて制御装置４によって操作状態が変更され、かかる変更がインタフェースドライバ４９経由でバスラインシステム４８に伝送され、その後、インタフェースドライバ５０が表示装置２３のための対応する制御信号を発生させ、それによって、オペレータがかかる変更を表示装置２３から読み取ることができるようになる。

シリアル式データ伝送には複数のライン、例えば二つから九つのラインしか必要とされないので、溶接トーチ１０、特に溶接トーチの入力装置２２と表示装置２３とをデータバス４７経由で制御装置４に接続することにより、溶接トーチ１０と制御装置４との間の通信に用いるラインのいくつかを省略できるようになる。データは、適切な転送プロトコルを用いてシリアル式データバス４７経由で伝送される。用いられる転送プロトコルは、先行技術から公知のあらゆるプロトコルであってもよい。

有利なことに、データ伝送に必要な能動コンポーネントおよび受動コンポーネントが溶接トーチ１０内に配置されているので、極めて多数種類の異なる溶接トーチ１０を同一の溶接機１と共に使用することができる。すなわち、図示される実施例におけるような、例えば四つの押ボタン５３から５６を有する溶接トーチ１０を対応するインタフェースドライバ５０、例えばＲＳ２３２と共に使用できるどころか、四つの押ボタン５３から５６よりも多数の押ボタンを有する溶接トーチ１０を使用することができ、それにより、追加のラインや制御ラインを必要とすることなく溶接トーチ１０によって特殊機能も実行できることになる。このことが可能であるのは、追加的に設けられた押ボタン５３から５６を操作するときに、実行すべき機能や変更が同一の転送プロトコルによってシリアル式データバス４７経由で伝送されるためであり、これは、あらゆる数の押ボタン５３から５６を使用できることを意味している。制御装置４は次いで、伝送されたデータを評価し、制御装置４はこのデータに応じて制御手順および調整手順を実行できることになる。

多種多様の溶接トーチ１０が標準化された転送プロトコルによってデータを転送できることから、メモリ３０に保存されたソフトウェアおよびプログラムのみを個々の溶接トーチ１０に合わせてカストマイズしさえすればよいので、異なる範囲の溶接トーチ１０を扱うのに溶接機１そのものを適合させる必要はない。例えば、新しい溶接トーチ１０を購入するときに、一緒に更新用フロッピディスクが付いてくるので、ユーザは、これを溶接機１に内蔵または溶接機１に接続されたフロッピディスクドライブに挿入し、データバス４７をコンピュータに接続してデータバス４７経由でデータを転送させることによってメモリ３０に保存されたソフトウェアを編集することができ、その結果、ユーザは対応する溶接トーチ１０を随時使用できることになる。あるいは、溶接機１のプログラムおよびソフトウェアを、多種多様の溶接トーチ１０を操作できるようにセットアップしてもよく、それにより、ユーザは溶接トーチ１０を梱包式ダクトおよび溶接機１に接続するだけで済み、その結果、ユーザは溶接プロセスに関する溶接トーチ１０の全機能を使用できることになる。

制御装置４内に上書き編集可能なメモリ３０を設け、このメモリ３０によってソフトウェア、特にアプリケーションプログラムをロードすることが可能であり、それにより、インタフェース経由、特にデータバス４７経由でソフトウェアにアクセスして、ソフトウェアに変更を加えることが随時可能となるのは明らかである。

この種のセットアップ操作を行うことの利点は、相当数の所望の溶接トーチ１０を同一の溶接機１に使用でき、その結果、ユーザに比較的高度の柔軟性を提供できることである。この目的のため、溶接トーチ１０を変更するときに自動確認プロセスが実行されるようにすることも可能である。
このことは、溶接機１の動作時に溶接トーチ１０がスイッチを入れられるたびにインタフェースドライバ５０からデータバス４７まで自動的に送られるコードを溶接トーチ１０に保存し、それにより、このコードを制御装置４に転送するようにセットアップできる。次いで、制御装置４は、この溶接トーチ１０から伝送されてきたコードを、メモリ３０に保存されたコードと照合し、これらが合致すれば、制御装置４はメモリ３０からこのコードにタグとして付けられてきた補助データを読み取り、次いで、溶接トーチ１０の種類を確認することになる。

同じ目的に使用してよい別の実施態様として、制御装置４は、溶接機１に接続された溶接トーチ１０に応じてオペレーティングシステムの調整またはアプリケーションプログラムの調整を行うことができる。すなわち、対応する所定の設定値を溶接パラメータから制御装置４によってメモリ３０内にダウンロードし、それにより、溶接プロセスを最適化できる。その上、異なる種類の溶接トーチ１０に異なる入力装置２２および／または表示装置２３を要求された通りに設けてもよく、この場合、多種多様の溶接トーチ１０、例えば、溶接トーチ１０の種類ごとに割り当てられたコードを限定または保存するためにデータバス４７に結合できるメモリエレメントを有する溶接トーチ１０を使用でき、これにより、溶接トーチ１０の種類を自動的に確認できることになる。

ここに図示された実施態様の場合には、表示装置２３、特にＬＣＤディスプレイに表示された値を増大させるタスクに押ボタン５３を割り当て、押ボタン５４を、この値を減少させるのに使用することができる。すなわち、ユーザが押ボタン５３を押すと、例えば５０から６０まで値が増大するようにしてよい。このことは、押ボタン５３を段階的に押すことによって可能であり、これにより、データをインタフェースドライバ５０経由で制御装置４に転送し、その結果、制御装置４がライン３８経由で電力コンポーネント３を作動させることになる。

他の押ボタン５５、５６を、例えば異なる溶接パラメータを選択するのに使用してよい。すなわち、例えば押ボタン５５を操作すると、表示装置２３は電流値に関する溶接パラメータから例えばワイヤの直径までスキップし、それにより、ワイヤの直径の所定値または設定値が表示装置２３に表示されるようになる。押ボタン５５を押すことによって、ユーザは個々の溶接パラメータをスクロールさせることができる。この目的のため、押ボタン５５、５６を、溶接パラメータを異なる方向にスクロールさせるのに使用できる。この種の溶接トーチ１０を使用することによって、ユーザは、溶接トーチ１０に関して使用できる溶接パラメータ全部を選択および設定することのできるオプションを有することになる。

先行技術から公知の溶接トーチ１０と、入力装置２２および表示装置２３を内蔵した溶接トーチ１０との違いは、既存技術による溶接トーチ１０を使用する場合は、個々の操作エレメント５２を制御装置４、特にマイクロコントローラ２４に直接接続する必要があることである。すなわち、例えばトーチキー、スクロールアップキー、スクロールダウンキー、ポテンショメータ、ＬＥＤディスプレイ、７桁ディスプレイを備えた先行技術の溶接トーチ１０を使用する場合、これらの操作エレメント５２は個々のラインによってマイクロコントローラ２４に接続される。個々の操作エレメント５２は個々の端子によって制御装置４に直接接続されるので、複数のラインを梱包式ダクト経由で溶接機１まで延ばす必要があり、それにより梱包式ダクトの直径はこれに応じて増し、その結果、溶接トーチ１０の可撓性が少なくなるようになる。従来公知の溶接トーチ１０の顕著な欠点は、個々の溶接トーチ１０によって実行される各機能の範囲に対して異なる溶接トーチ１０が必要とされる場合に、多数の異なる溶接トーチ１０を溶接機１に接続できるようにするために、溶接機１、特に電流源２をこのような溶接トーチ１０に応じて異なる寸法、異なる定格に合致するように構成する必要があることである。

その上、操作エレメント５２が制御装置４に直接接続されている先行技術から公知のシステムでは、溶接トーチ１０の機能を変更する必要があるときに、溶接機１、特に電子部にも変更を加える必要があり、このことは、新たに開発された溶接トーチ１０を使用するときに複雑な問題となる。無欠陥で動作することを保証するために、ラインを抑制するのに使用された個々のドライバモジュールは、個々の操作エレメント５２および表示装置２４に直接接続される。個々の操作エレメント５２のために多数のラインが必要とされるので、ラインの干渉防止に必要なシステムが複雑になり、大型の溶接トーチ１０が必要となり、従って、溶接トーチ１０の可撓性が制限されることとなる。

先行技術の溶接トーチ１０を使用する場合、異なる溶接トーチ１０と共に使用される異なる追加コンポーネントが異なるコネクタおよび異なる制御ケーブルを必要とするので、溶接機１は、異なる溶接トーチ１０を扱うために、対応する形状のハードウェアを必要とし、これによって、この種類の溶接機１の費用がかなり増す。制御装置４に直接接続された個々のラインを有する先行技術の溶接トーチ１０を使用する場合には、溶接トーチ形成時に、溶接トーチ１０の機能も制限される。これは、費用のかかりすぎない溶接機１を製造するためには、あらゆる種類の溶接トーチ１０も扱えるように形成することはできないからである。溶接トーチ１０を最も広範囲で扱えるようにするには、溶接機１内のハードウェアを、最も広範囲の端子および最も広範囲の操作エレメント５２を扱えるように形成する必要があり、これにより費用がかなり増す。すなわち、二つの押ボタン５３、５４のみを備えた溶接トーチ１０を使用するためには、四つ以上の押ボタン５３から５６を備えた溶接トーチ１０を使用する場合に必要なハードウェア制御系とは異なるハードウェア制御系が必要とされる。これは、二つの押ボタン５３、５４のみを備えた溶接トーチ１０が、制御装置４まで延びる二つから三つのラインを必要とするだけであるのに対し、四つの押ボタン５３から５６を備えた溶接トーチ１０は、制御装置４まで延びる少なくとも四つから五つのラインを必要としていて、それゆえ、溶接機１のハードウェアを各種の溶接トーチ１０が扱えるように形成する必要があるためである。

データバス４７を備えた溶接トーチ１０を設けることにより、溶接機１と溶接トーチ１０との間のデータ交換に使用されるインタフェースおよび転送プロトコルは、多種多様の溶接機に対して一つの標準化されたトーチ用コネクタを使用できるように標準化されることができ、シリアル式データ伝送は、溶接機１と溶接トーチ１０との間のラインの数を溶接トーチ１０の各種機能に対処できるように増やす必要がないことを意味する。本発明によって提案された形状の溶接トーチ１０を使用して、溶接トーチ１０をデータバス４７経由で溶接機１に接続することにより、先行技術で使用されたような、溶接パラメータの設定を変えるためにリモートコントローラにより設定値を遠隔入力するシステムを省略できる。これは、溶接トーチ１０が多種多様の機能を実行するように形成できるからであり、それゆえ、遠隔設定システムおよびリモートコントローラの必要がないからである。データ伝送に使用されるラインは複数個、例えば二つから九つにすぎないので、溶接トーチ１０を溶接機１に接続するのに使用される梱包式ダクトは、有利なことにきわめてスリムな形状であってよく、これにより、オペレータに対してより大きな柔軟性が与えられ、例えば溶接機を造船所で使用する場合に必要となるような長距離のデータ伝送を確実に行うことができる。

各種の補助機能および特殊機能を実行できる新しい溶接トーチ１０を初めて使用するときに、溶接機１のハードウェアに変更を加える必要はない。これは、標準化されたデータバス４７によってデータがシリアル伝送されると共に、相当数の操作エレメント５２と相当数の表示装置２３とを溶接トーチ１０内に設けることができるからである。すなわち、シリアル式データ伝送であるので、溶接トーチ１０により実行される個々の操作手順は、インタフェースドライバ５０によってシリアル式データ信号、および所定の転送プロトコルに変換され、次いでこれはバスラインシステム４８経由で制御装置４に転送される。このことは、溶接トーチ１０で使用できる新開発品を、標準化されたデータバス４７および標準化された接続システムに適用することができて、その結果、ハードウェアを変更する必要がなくなることを意味する。

本発明によって提案された形状の溶接機１および溶接トーチ１０の別の利点は、個々の能動コンポーネントを溶接トーチ１０内に設置できることである。これができるのは、シリアル式データ伝送するために必要なラインが少ない数で足り、バスラインシステム４８内でピックアップされたあらゆる干渉も溶接トーチ１０内で直接除去でき、これにより、バスラインシステム４８を横切るデータ伝送を無欠陥にすることができる。適切なソフトウェアまたはソフトウェア手段を用いて干渉を除去することができるのは明らかである。

各種バリエーションの溶接トーチ１０をセットアップすることができる。それは、バスラインシステム４８経由のデータ伝送が標準化されていて、溶接機１のオペレーティングシステムとソフトウェアとを溶接トーチ１０の新しいバリエーションに適合させる必要があるのみであり、溶接機１のハードウェアを変更する必要がないからである。この種の形状によって、新しい種類の溶接トーチ１０の導入を望んでいるユーザが溶接機１のハードウェアを変更するための費用を負担することなくデータバス４７経由で旧型溶接機１にリンクアップできるので、ユーザにとっては費用をかなり節約することができる。シリアル式データ伝送であるので、標準化されたデータ伝送、特にシリアル式データ伝送に対して少ない数のラインのみが必要とされるため、バスラインシステム４８の個々の制御用ラインにおいて節約を行うことができる。

標準化されたセットアップの方式を用いて能動コンポーネントと受動コンポーネントとを溶接トーチ１０の領域内に一緒に導入することができて、回路形状を標準化することができるので、溶接トーチ１０の開発費用を節約することができる。このことは、機能の異なる同一の形状を多種多様の溶接トーチ１０に対して繰返し使用できることを意味する。

また、オプションとして、溶接機１のデータバス４７を使用して外部コンポーネントを制御することも可能である。すなわち、溶接機１を例えば溶接ロボットまたは溶接オートマトン内において使用する場合、溶接機１、特にその制御装置４を、溶接ロボットまたは溶接オートマトン、特にその制御系にデータバス４７経由で結合させることができ、それにより、溶接機１と溶接ロボットまたは溶接オートマトンとの間でデータを交換できることになる。この目的のため、溶接機１を例えば自動車工業における生産ラインまたは生産装置において使用する場合は、この溶接機１を使用して、個々のコンポーネントを搬送するシステムを制御することができる。すなわち、溶接手順が完璧であれば、溶接機１は、生産ラインまたは生産装置、特に生産ラインまたは生産装置の制御装置、ＳＰＳ制御装置またはコンピュータ制御装置のデータバス４７経由で信号を送出し、それにより、制御装置は溶接プロセスが溶接機１によって終了したことを認識し、次いで、プロセス処理を受けるコンポーネントに沿って移動することになる。

外部インタフェースが設けられている場合は、溶接機１をコンピュータに接続することができ、それにより、ソフトウェアをデータバス４７経由で編集できるようになる。その上、制御装置４および標準化されたデータバス４７が溶接機１内に設けられていて、溶接機１が他のコンポーネント、例えばロータリテーブル等を含む組立操作に使用される場合、これらを溶接機１の制御装置４経由で制御することができて、他のコンポーネントを制御する補助装置が必要でなくなる。

データバス４７を使用することの別の利点は、溶接機１に必要な他のコンポーネント、例えばワイヤ供給装置１１等もデータバス４７とバスラインシステム４８とを介して制御できることにある。例えば図２では、これはデータバス４７に設けられた別のインタフェースドライバ５７によって表されている。すなわち、ワイヤ供給装置１１をインタフェースドライバ５７に接続することにより、制御装置４とデータ送信装置１１との間でシリアル式データ交換を行うことができる。このことの利点は、先行技術の場合のようにワイヤ供給装置１１をラインによって制御装置４に直接接続する必要がなくて、その代わりに、標準化されたデータバス４７を通じて制御し、その結果、ラインを節約でき、信頼できるデータ伝送を確実に行えることである。これにより、各種のワイヤ供給装置１１を使用することも可能となる。これは、データバス４７を使用することが、制御装置４内のソフトウェアをワイヤ供給装置１１に適合するように単に変更しさえすればよいことを意味するからである。

データバス４７、特にバスラインシステム４８に複数の補助インタフェースを設けることが可能であり、これで、要求された通りの多数のコンポーネントを制御装置４によってデータバス４７経由で制御することが可能となろう。
当然のことながら、電気式データバス４７の代わりに先行技術から公知の何らかの転送システムを使用することも可能である。すなわち、電線を使用する代わりに一つ以上の光学的導体を使用し、それにより、この光学的導体によってデータを伝送し、その結果、データが光学的導体経由で伝送される場合に電気的影響を考慮する必要がもはやなくなるので、干渉作用をかなり妨げることができる。このようにしてデータバス４７を光学的導体上にセットアップした場合は、個々のインタフェースドライバ４９、５０および５７をそれぞれのラインシステムに合わせて構成する必要がある。

また、異なる種類の溶接トーチ１０にそれぞれ異なる入力装置２２および／または表示装置２３を備え付けることも可能であり、そうした場合は、同じ種類のブランチング装置、特にインタフェースドライバ４９、５０、５７をデータバス４７に接続し、それにより、異なる形状の複数の溶接トーチ１０を使用できるようにする必要がある。

さらに、データバス４７を外部操作装置に接続してよい。この目的のため、溶接機１、特に個々の溶接パラメータの設定値を操作エレメントから制御できるように、操作装置を入力装置２２および／または表示装置２３内に組み入れる。この場合の操作エレメントを、梱包式ダクトとは別個に溶接機１、特にデータバス４７に接続することができ、操作エレメントは操作エレメント自体の梱包式ダクトを有してよい。その上、操作装置を、例えば保持装置または他の固定装置によって溶接トーチ１０に接続できるように形成してよい。この目的のため、前述した実施態様に則して述べた通り、制御信号をデータバス４７経由で伝送できるように、入力装置２２および／または表示装置２３を溶接プロセス時に制御装置４に接続し、それにより、溶接パラメータが溶接プロセスの間も変更できるようにすることができる。これにより、オペレータは溶接プロセスを最適な状況に適合させることが可能となる。

溶接機１の少なくとも一部分の領域における、溶接機１の個別コンポーネント、特に溶接トーチ１０へのデータ伝送、または外部コンポーネントへのデータ伝送は、光信号、例えば赤外線信号等によってワイヤレスで行うことができるのは明らかである。さらに、標準化された転送プロトコルまたは標準転送プロトコルを個別コンポーネントからのワイヤレスのデータ伝送に使用でき、この種の溶接機１を使用するときに、ユーザには高度の柔軟性が与えられ得る。この目的のため、数台の溶接機１を使用する場合には、各溶接機１にそれ独自のコードを割り当てて、それにより、データをコードに基づいて割り当てることもできる。このコードは、溶接機１の各コンポーネントによって例えば不揮発性メモリに保存され、データを受け取るときには、各コンポーネントがスイッチを入れられて作動できるようになり、その結果、最初にこのコードを除去してから、対応する制御手順を実行することになる。

データバス４７に加えて、溶接トーチ１０は、制御装置４に直接接続される操作エレメント５２、特にライン経由で制御装置４に直接接続されるマイクロコントローラ２４を有してよい。すなわち、制御装置４に直接接続された操作エレメント５２と入力装置２２との間で並行動作を実行することが可能である。このアプローチの利点は、データバス４７が故障した場合、溶接トーチ１０の基本機能が維持され、それにより、ユーザは溶接プロセスを随時実行できることにある。この目的のため、ユーザは、溶接パラメータを溶接機１の入力および／または表示装置２１から変更してよい。この種のレイアウトでは、溶接トーチ１０は通常、溶接プロセスを実行するのに必要不可欠の操作エレメント５２、例えば溶接プロセスを開始するのに用いる押ボタン等だけで制御装置４に直接接続されている。これは、ユーザが溶接パラメータを溶接機１から随時変更できるからである。

最後に指摘しておきたいのは、本発明によって提案された解決をより分かり易くするために、述べた実施態様の個々の部分が概略的に、かつ寸法を変えて拡大されて描かれていることである。その上、実施態様に則して述べた特徴の組み合わせの個々の部分は、本発明の独立した解決が構成されるように他の個々の特徴と組み合わせてよい。

とりわけ、図１および図２に示す本発明の対象の個々の実施態様は、それぞれ本発明の独立した解決法とみなしてよい。課題および提案された解決法は、これら図面の詳細な説明内に見出される。

１ 溶接機
２ 電流源
３ 電力コンポーネント
４ 制御装置
５ スイッチングエレメント
６ 制御弁
７ 供給用ライン
８ ガス
９ ガス貯蔵装置
１０ 溶接トーチ
１１ ワイヤ供給装置
１２ 供給用ライン
１３ 溶接線
１４ 供給ドラム
１５ アーク
１６ 部材
１７ 供給用ライン
１８ 冷却回路
１９ フロー継電器
２０ 水容器
２１ 入力および／または表示装置
２２ 入力装置
２３ 表示装置
２４ マイクロコントローラ
２５ ライン
２６ ライン
２７ 入力装置
２８ 表示装置
２９ バスシステム
３０ メモリ
３１ ライン
３２ インバータ電流源
３３ 供給用ライン
３４ 供給用ライン
３５ 電圧供給ネットワーク
３６ 供給用ライン
３７ 高周波発生器
３８ ライン
３９ ライン
４０ 測定装置
４１ 分流器
４２ ライン
４３ ライン
４４ 変換器
４５ ライン
４６ ライン
４７ データバス
４８ バスラインシステム
４９ インタフェースドライバ
５０ インタフェースドライバ
５１ 入力部および／または出力部
５２ 操作エレメント
５３ 押ボタン
５４ 押ボタン
５５ 押ボタン
５６ 押ボタン
５７ インタフェースドライバ

Claims (15)

1. 接続用ライン経由で溶接機に接続された溶接トーチ、該溶接トーチに設けられた少なくとも一つの入力装置および／または表示装置からなる、溶接機または溶接設備のための制御装置において、前記溶接機（１）および／または溶接設備の前記溶接トーチ（１０）および／または他のコンポーネント上において制御装置（４）がシリアル式データバス（４７）、特にフィールドバスに接続されていることを特徴とする制御装置。
2. 前記データバス（４７）経由でデータを伝送するのに必要な個々のコンポーネント、例えばディスプレイドライバ、アナログ入力部および／またはディジタル入力部、ならびに／もしくはアナログ出力部および／またはディジタル出力部（５１）、インタフェースドライバ（４９、５０、５７）等が前記溶接トーチ（１０）内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記データバス（４７）が、ＣＡＮ、インターバスＳ（Ｉｎｔｅｒｂｕｓ−Ｓ）、プロフィバス（Ｐｒｏｆｉｂｕｓ）であって、シリアル式インターフェース、特にＲＳ２３２、ＲＳ４８５等を有することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記データバス（４７）が前記制御装置（４）と前記溶接トーチ（１０）との間のバスラインシステム（４８）であり、少なくとも二つのブランチング装置、例えばインタフェースドライバ（４９、５０、５７）がこのバスラインシステムに接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記溶接トーチ（１０）内に設けられた入力装置（２２）および／または出力装置（２３）が前記データバス（４７）経由で前記制御装置（４）に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記操作エレメント（５２）がアナログ入力部および／またはディジタル入力部、ならびに／もしくはアナログ出力部および／またはディジタル出力部（５１）によって前記データバス（４７）に接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 異なる種類の前記溶接トーチ（１０）には、要求されるような、異なる入力装置（２２）および／または表示装置（２３）が設けられており、これら各々には、前記データバス（４７）に接続するために同じ種類のブランチング装置、例えばインタフェースドライバ（４９、５０、５７）が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記データバス（４７）に接続できるメモリエレメントが、前記溶接トーチ（１０）の形式に割り当てられたコードを形成および保存するために前記溶接トーチ（１０）内に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記制御装置（４）がマイクロコントローラ（２４）であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記制御装置（４）が、ソフトウェア、特にアプリケーションプログラムのための上書き編集可能なメモリ（３０）を有し、このメモリをインタフェース、特にデータバス（４７）に接続できることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. 前記溶接機（１）の前記制御装置（４）が、前記データバス（４７）経由で少なくとも一つの外部コンポーネント、例えば溶接ロボットまたは溶接オートマトンの少なくとも一つの制御装置に接続されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. 前記バスラインシステム（４８）が一つ以上の光学的導体からなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御装置。
13. 前記データバス（４７）は、前記入力装置（２２）および／または表示装置（２３）が配置されている外部操作装置に接続されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の制御装置。
14. データが、光信号、例えば赤外線信号等によって少なくとも一部分の領域内でワイヤレスで伝送されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の制御装置。
15. 前記入力装置（２２）および／または出力装置（２３）が、溶接プロセス時に、制御信号を前記データバス（４７）経由で伝送するために前記制御装置（４）に接続されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の制御装置。

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