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KR20150051869A - 전원 장치의 원격 조작 장치, 및 가공 시스템 - Google Patents

전원 장치의 원격 조작 장치, 및 가공 시스템 Download PDF

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Publication number
KR20150051869A
KR20150051869A KR1020140135637A KR20140135637A KR20150051869A KR 20150051869 A KR20150051869 A KR 20150051869A KR 1020140135637 A KR1020140135637 A KR 1020140135637A KR 20140135637 A KR20140135637 A KR 20140135637A KR 20150051869 A KR20150051869 A KR 20150051869A
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KR
South Korea
Prior art keywords
welding
remote control
power supply
power
control device
Prior art date
Application number
KR1020140135637A
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English (en)
Inventor
도시미츠 도이
Original Assignee
가부시키가이샤 다이헨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 다이헨 filed Critical 가부시키가이샤 다이헨
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Abstract

본 발명의 과제는, 건전지의 교환이나 충전기에 의한 충전의 필요가 없는, 용접 전원 장치의 원격 조작 장치를 제공하는 것이다.
아크를 이용하는 용접 시스템에서 전력을 공급하는 용접 전원 장치를 무선으로 조작하기 위한 원격 조작 장치(3)에 있어서, 광 에너지를 직접 전력으로 변환하는 광전지(36a)를 구비하도록 하였다. 원격 조작 장치(3)는, 용접 작업 중이나 그 전후에 사용되므로, 용접에 사용되는 아크의 부근에 위치한다. 광전지(36a)는 이 아크의 광 에너지를 전력으로 변환할 수 있다. 따라서, 원격 조작 장치(3)는 광전지(36a)가 출력하는 전력을 사용할 수 있으므로, 작업자는, 건전지를 교환하거나, 충전기로 충전하거나 하는 것과 같은 수고를 줄일 수 있다. 또한, 용접 작업 중에 발생하고 있는 아크의 광을 전력원으로 하므로, 용접 작업 중에 원격 조작 장치(3)의 전원 전압이 저하되어 버리는 일이 없다.

Description

전원 장치의 원격 조작 장치, 및 가공 시스템{REMOTE-CONTROL DEVICE OF POWER SUPPLY APPARATUS, AND PROCESSING SYSTEM}
본 발명은, 아크를 이용하는 가공 시스템에서 전력을 공급하는 전원 장치를 무선으로 조작하기 위한 원격 조작 장치, 및 가공 시스템에 관한 것이다.
소모 전극식의 용접 시스템은, 통상, 중량이 있기 때문에 이동시키지 않는 용접 전원 장치와, 용접 개소의 변경에 수반하여 용접 작업자가 운반하는 와이어 송급 장치로 분리되어 있다. 용접 전원 장치가 용접 작업을 행하고 있는 위치로부터 이격된 장소에 설치되어 있는 경우, 용접 전압 등의 용접 조건을 설정하기 위해, 작업자가 용접 전원 장치의 설치 장소까지 가는 것은 작업 효율이 나쁘다. 이것을 해소하기 위해, 용접 전원 장치와의 사이에서 무선 통신을 행하는 원격 조작 장치를 사용하여 용접 조건의 설정을 행하는 용접 시스템이 개발되어 있다(특허문헌 1, 2 참조).
일본 특허 제3414193호 공보 일본 특허 공개 평3-275278호 공보
원격 조작 장치의 전원에는, 건전지나 축전지가 사용된다. 그러나, 건전지의 경우, 전압이 저하되기 전에 교환할 필요가 있고, 축전지의 경우, 전압이 저하되기 전에 충전기에 접속하여 충전할 필요가 있다. 전지의 교환이나 충전을 소홀히 하여, 용접 작업 중에 전원 전압이 저하되어 버린 경우, 조작이나 통신을 적절하게 행할 수 없어, 용접 조건을 변경할 수 없어, 적절하게 용접을 행할 수 없는 경우가 있다. 또한, 현재의 용접 전압 등이 표시되지 않게 되는 등의 문제가 발생하는 경우도 있다.
본 발명은 상기한 사정하에서 고안된 것으로, 건전지의 교환이나 충전기에 의한 충전의 필요가 없는, 용접 전원 장치의 원격 조작 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 다음의 기술적 수단을 강구하고 있다.
본 발명의 제1 측면에 의해 제공되는 원격 조작 장치는, 아크를 이용하는 가공 시스템에서 전력을 공급하는 전원 장치를 무선으로 조작하기 위한 원격 조작 장치이며, 광 에너지를 직접 전력으로 변환하는 광전지를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 광전지는, 상기 가공 시스템이 발생시키는 아크의 광 에너지를 전력으로 변환한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 가공 시스템은, 가공시의 실드 가스에 아르곤 가스를 사용하고, 상기 광전지는, 단결정 실리콘을 사용하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 가공 시스템은, 소모 전극을 사용한 용접 시스템이고, 상기 광전지는, 비정질 실리콘을 사용하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 가공 시스템은, 상기 광전지가 출력하는 전력을 축적하는 축전지를 더 구비하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 원격 조작 장치는, 하우징을 더 구비하고 있고, 상기 광전지는, 상기 하우징의 외면에 배치되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 광전지는, 상기 하우징의 조작면 이외의 면에 배치되어 있다. 또한, 「조작면」이라 함은, 표시 화면이나 조작 버튼 등이 배치되어 있는 조작을 위한 면이며, 예를 들어 도 2의 (a)에 있어서는, 표시부(32)의 표시 화면이나 각 조작 버튼(33a∼33c) 등이 배치되어 있는, 도면에 있어서 상측을 향하고 있는 면(30a)이다.
본 발명의 제2 측면에 의해 제공되는 가공 시스템은, 본 발명의 제1 측면에 의해 제공되는 원격 조작 장치와, 상기 전원 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 전원 장치가 전력을 공급하기 위한 전력 전송선과, 상기 전력 전송선 상에 설치되어 있는 중계 장치를 더 구비하고, 상기 원격 조작 장치는, 상기 중계 장치와의 사이에서 무선 통신을 행하고, 상기 전원 장치와 상기 중계 장치는, 상기 전력 전송선을 통해 통신을 행한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서는, 상기 중계 장치는 와이어 송급 장치이다.
상기 원격 조작 장치는, 가공 작업 중이나 그 전후에 사용되므로, 가공에 사용되는 아크의 부근에 위치한다. 본 발명에 의하면, 광전지는 이 아크의 광 에너지를 전력으로 변환할 수 있다. 따라서, 상기 원격 조작 장치는 광전지가 출력하는 전력을 사용할 수 있으므로, 작업자는, 건전지를 교환하거나, 충전기에 의해 충전하거나 하는 것과 같은 수고를 줄일 수 있다. 또한, 가공 작업 중에 발생하고 있는 아크의 광을 전력원으로 하므로, 가공 작업 중에 원격 조작 장치의 전원 전압이 저하되어 버리는 일이 없다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조하여 이하에 행하는 상세한 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 용접 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 원격 조작 장치의 상세를 설명하기 위한 도면.
도 3은 광전지의 분광 감도를 나타내는 도면.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 원격 조작 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 용접 시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 도면.
도 6은 제3 실시 형태에 관한 용접 시스템을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 본 발명에 관한 원격 조작 장치를 용접 시스템에 사용한 경우를 예로 들어, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 용접 시스템(A)의 전체 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 용접 시스템(A)은, 용접 전원 장치(1), 와이어 송급 장치(2), 원격 조작 장치(3), 파워 케이블(41, 42) 및 용접 토치(T)를 구비하고 있다. 용접 전원 장치(1)의 한쪽의 출력 단자는, 파워 케이블(41)을 통해, 와이어 송급 장치(2)에 접속되어 있다. 와이어 송급 장치(2)는, 와이어 전극을 용접 토치(T)에 송출하여, 와이어 전극의 선단을 용접 토치(T)의 선단으로부터 돌출시킨다. 용접 토치(T) 선단에 배치되어 있는 콘택트 팁에 있어서, 파워 케이블(41)과 와이어 전극은 전기적으로 접속되어 있다. 용접 전원 장치(1)의 다른 쪽의 출력 단자는, 파워 케이블(42)을 통해 피가공물(W)에 접속된다. 용접 전원 장치(1)는 용접 토치(T)의 선단으로부터 돌출된 와이어 전극의 선단과, 피가공물(W)과의 사이에 고전압을 인가하여 아크를 발생시켜, 아크에 전력을 공급한다. 용접 시스템(A)은, 당해 아크의 열로 피가공물(W)의 용접을 행한다. 또한, 용접 시스템(A)은, 실제로는, 용접 토치(T)로부터 방출하기 위한 실드 가스의 가스 탱크, 용접 토치(T)를 냉각하는 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 장치 등을 구비하고 있는 경우도 있지만, 도면에의 기재나 설명을 생략하고 있다.
용접 전원 장치(1)는, 아크 용접을 위한 전력을 용접 토치(T)에 공급하는 것이다. 용접 전원 장치(1)는 전원부(11) 및 통신부(12)를 구비하고 있다.
전원부(11)는, 전력 계통으로부터 입력되는 삼상 교류 전력을 아크 용접에 적합한 직류 전력으로 변환하여 출력하는 것이다. 전원부(11)에 입력되는 삼상 교류 전력은, 정류 회로에 의해 직류 전력으로 변환되고, 인버터 회로에 의해 교류 전력으로 변환된다. 그리고, 변압기에 의해 강압되고, 정류 회로에 의해 직류 전력으로 변환되어 출력된다. 또한, 전원부(11)의 구성은, 상기한 것에 한정되지 않는다.
통신부(12)는, 원격 조작 장치(3)와의 사이에서 무선 통신을 행하기 위한 것이다. 통신부(12)는, 원격 조작 장치(3)로부터 수신한 신호를 복조하여, 도시하지 않은 제어부에 출력한다. 원격 조작 장치(3)로부터 수신하는 신호에는, 예를 들어 용접 조건을 설정하기 위한 신호 등이 있다. 또한, 통신부(12)는 제어부로부터 입력되는 신호를 변조하여, 원격 조작 장치(3)로 송신한다. 원격 조작 장치(3)로 송신하는 신호에는, 예를 들어 검출된 용접 전압 또는 용접 전류의 검출 신호나, 이상 발생을 나타내는 신호 등이 있다. 또한, 원격 조작 장치(3)와의 사이에서 송수신되는 신호는, 상기한 것에 한정되지 않는다.
통신부(12)는, 원격 조작 장치(3)의 통신부(31)와의 사이에서, 직접 스펙트럼 확산(Direct Sequence Spread Spectrum : DSSS) 통신 방식을 이용하여 통신을 행한다. 직접 스펙트럼 확산 통신 방식에서는, 송신측은, 송신하는 신호에 대해 확산 부호에 의한 연산을 행하여, 원래의 신호의 스펙트럼을 보다 넓은 대역으로 확산시켜 송신한다. 수신측은, 수신한 신호를 공통되는 확산 부호를 이용하여 역확산시킴으로써, 원래의 신호로 되돌린다. 용접 시스템마다 서로 다른 확산 부호를 이용하고 있으면, 별도의 용접 시스템에서 송수신되는 신호를 잘못 수신하였다고 해도, 당해 신호는 서로 다른 확산 부호로 역확산되어, 노이즈로서 제거된다. 따라서, 높은 통신 품질로 통신을 행할 수 있다.
통신부(12)는, 안테나(12a)를 통해 신호의 송수신을 행한다. 통신부(12)는 제어부로부터 입력되는 신호에 따라서 캐리어 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조하여, 변조 신호에 스펙트럼 확산을 행하고, 아날로그 신호로 변환하여, 전자파로서 송신한다. 또한, 변조 방법은 BPSK 변조에 한정되지 않고, ASK 변조나 FSK 변조를 행하도록 해도 된다. 또한, 스펙트럼 확산은 직접 확산 방식에 한정되지 않고, 주파수 호핑 방식을 이용해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 스펙트럼 확산을 행하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 스펙트럼 확산을 행하지 않도록 해도 된다. 또한, 통신부(12)는 안테나(12a)가 수신한 전자파를 디지털 신호로 변환하여, 역확산 및 필터링을 행하고, 복조를 행하여, 제어부에 출력한다. 또한, 용접 전원 장치(1)로부터 원격 조작 장치(3)로 송신하는 신호와, 원격 조작 장치(3)로부터 용접 전원 장치(1)로 송신하는 신호에서는, 서로 다른 주파수 대역을 이용하고 있다.
와이어 송급 장치(2)는, 와이어 전극을 용접 토치(T)에 송출하는 것이다. 와이어 송급 장치(2)는, 도시하지 않은 송급 모터를 제어하여, 와이어 전극의 송출을 행한다. 또한, 용접 시스템(A)이 티그(TIG) 용접 등의 비소모 전극식의 용접 시스템인 경우는, 와이어 전극을 송급하기 위한 와이어 송급 장치(2)는 필요 없다.
원격 조작 장치(3)는, 이격된 위치로부터 용접 전원 장치(1)를 조작하기 위한 것이다. 원격 조작 장치(3)는, 용접 전원 장치(1)의 용접 조건의 변경을 행하거나, 용접 전원 장치(1)에서 검출된 용접 전압 또는 용접 전류의 검출값을 표시하거나, 용접 전원 장치(1)에서 발생한 이상을 통지하거나 한다.
도 2는, 원격 조작 장치(3)의 상세를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a)는, 원격 조작 장치(3)의 외관을 도시하는 사시도이다. 도 2의 (b)는, 원격 조작 장치(3)의 내부 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 원격 조작 장치(3)는 하우징(30), 통신부(31), 표시부(32), 조작부(33), 통지부(34), 제어부(35) 및 전원부(36)를 구비하고 있다.
하우징(30)은, 대략 직육면체 형상의 예를 들어 합성 수지제이며, 장치 내를 보호하기 위한 것이다. 하우징(30)의 조작면(30a)[도 2의 (a)에 있어서 상측을 향하고 있는 면]에는, 표시부(32)의 표시 화면, 각 조작 버튼(33a∼33c) 및 통지부(34)가 배치되어 있다. 또한, 하우징(30)의 하면(30b)[조작면(30a)의 반대측의 면] 및 각 측면(30c∼30f)에는, 광전지(36a)가 배치되어 있다. 또한, 하나의 측면(30d)에는, 안테나(31a)가 배치되어 있다.
통신부(31)는, 용접 전원 장치(1)와의 사이에서 무선 통신을 행하기 위한 것이다. 통신부(31)는, 용접 전원 장치(1)로부터 수신한 신호를 복조하여, 제어부(35)에 출력한다. 용접 전원 장치(1)로부터 수신하는 신호에는, 예를 들어 용접 전원 장치(1)에 있어서 센서에 의해 검출된 용접 전압 또는 용접 전류의 검출 신호나, 이상 발생을 나타내는 신호 등이 있다. 또한, 통신부(31)는, 제어부(35)로부터 입력되는 신호를 변조하여, 용접 전원 장치(1)로 송신한다. 용접 전원 장치(1)로 송신하는 신호에는, 예를 들어 용접 조건을 설정하기 위한 신호 등이 있다. 또한, 용접 전원 장치(1)와의 사이에서 송수신되는 신호는, 상기한 것에 한정되지 않는다.
통신부(31)는, 안테나(31a)를 통해 신호의 송수신을 행한다. 통신부(31)는, 제어부(35)로부터 입력되는 신호에 따라서 캐리어 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조하여, 변조 신호에 스펙트럼 확산을 행하고, 아날로그 신호로 변환하여, 전자파로서 송신한다. 또한, 변조 방법은 BPSK 변조에 한정되지 않고, ASK 변조나 FSK 변조를 행하도록 해도 된다. 또한, 스펙트럼 확산은 직접 확산 방식에 한정되지 않고, 주파수 호핑 방식을 사용해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 스펙트럼 확산을 행하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 스펙트럼 확산을 행하지 않도록 해도 된다. 또한, 통신부(31)는 안테나(31a)가 수신한 전자파를 디지털 신호로 변환하여, 역확산 및 필터링을 행하고, 복조를 행하여, 제어부(35)에 출력한다.
표시부(32)는, 각종 표시를 행하는 것이며, 예를 들어 액정 표시 장치에 의해 실현되어 있다. 표시부(32)는, 제어부(35)에 의해 제어되어 있고, 도시하지 않은 기억부에 기억되어 있는 용접 조건을 표시한다. 또한, 용접 전원 장치(1)에서 검출된 용접 전압이나 용접 전류의 검출값의 표시도 행한다.
조작부(33)는, 작업자에 의한 각 조작 버튼(33a∼33c)의 조작을 조작 신호로서 제어부(35)에 출력하는 것이다. 전환 버튼(33a)은, 표시부(32)의 표시 내용을 전환하기 위한 것이다. 전환 버튼(33a)이 눌러질 때마다, 표시부(32)의 표시 내용이, 기억부에 기억되어 있는 용접 조건을 표시하는 모드와, 용접 전원 장치(1)에서 검출된 용접 전압이나 용접 전류의 검출값을 표시하는 모드로 전환된다. 용접 전류 설정용 버튼(33b)은, 용접 전원 장치(1)로부터 출력되는 용접 전류의 설정 전류를 변경하기 위한 것이다. 용접 전압 설정용 버튼(33c)은, 용접 전원 장치(1)로부터 출력되는 용접 전압의 설정 전압을 변경하기 위한 것이다. 용접 전류 설정용 버튼(33b) 또는 용접 전압 설정용 버튼(33c)이 조작되면, 조작부(33)는 용접 조건을 변경하기 위한 조작 신호를, 제어부(35)에 출력한다. 또한, 조작부(33)에는, 다른 조작 버튼도 배치되어 있지만, 도 2에서는 생략하고 있다.
통지부(34)는, 소정의 통지를 행하는 것이며, 예를 들어 스피커에 의해 실현되어 있다. 통지부(34)는 제어부(35)에 의해 제어되어 있고, 용접 전원 장치(1)의 이상을 경고음으로 통지한다. 또한, 통지부(34)는, 소리로 통지를 행하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 진동으로 통지를 행하도록 해도 되고, 표시부(32)에 문자나 화상으로 통지하도록 해도 된다.
제어부(35)는, 원격 조작 장치(3)의 제어를 행하는 것이며, 예를 들어 마이크로컴퓨터 등에 의해 실현되어 있다. 제어부(35)는, 조작부(33)로부터 입력되는 용접 조건을 변경하기 위한 조작 신호에 따라서, 기억부에 기억되어 있는 용접 조건을 변경한다.
또한, 제어부(35)는 미리 설정된 송신 주기마다, 기억부에 기억되어 있는 용접 조건을 판독하여, 통신부(31) 및 표시부(32)에 출력한다. 본 실시 형태에서는, 송신 주기는, 10∼500ms 정도의 범위로 설정되어 있다. 또한, 송신 주기에 관계없이, 기억부에 기억되어 있는 용접 조건이 변경되었을 때, 변경 후의 용접 조건을 출력하도록 해도 된다.
또한, 제어부(35)는 통신부(31)로부터 입력되는 용접 전압 또는 용접 전류의 검출값을, 표시부(32)에 출력하여 표시시키거나, 통신부(31)로부터 입력되는 이상 발생을 나타내는 신호에 기초하여, 통지부(34)에 이상을 통지시키거나 한다.
전원부(36)는, 제어부(35) 및 각 부에 전원 전압을 공급하는 것이며, 용접에 사용되는 아크의 아크광으로부터 전력을 생성한다. 전원부(36)는, 광전지(36a), 전압 조정부(36b), 충전 제어부(36c) 및 축전지(36d)를 구비하고 있다.
광전지(36a)는, 아크의 광 에너지를 전력으로 변환하는 것이며, 광 기전력 효과에 의해 광을 즉시 전력으로 변환하여, 전압 조정부(36b)에 출력한다. 광전지(36a)는, 광전지 셀을 복수 직병렬 접속하여 패널 형상으로 한 것이며, 하우징(30)의 하면(30b) 및 각 측면(30c∼30f)에 배치되어 있다. 각 면에 배치되어 있는 광전지(36a)는 각각 병렬 접속되어 있고, 어느 하나의 면의 광전지(36a)에 아크광이 입사되면, 전압 조정부(36b)에 전력이 공급된다. 용접 작업시에 원격 조작 장치(3)가 책상이나 바닥 위에 놓여져 있는 경우에는, 어느 하나의 측면(30c∼30f)의 광전지(36a)에 아크광이 입사되고, 도시하지 않은 스트랩으로 걸어 매달려 있는 경우에는, 하면(30b) 또는 어느 하나의 측면(30c∼30f)의 광전지(36a)에 아크광이 입사된다. 아크는 강한 광을 발하므로, 벽 등에 반사한 아크광이 입사된 경우라도, 광전지(36a)는 발전을 행한다. 또한, 원격 조작 장치(3)를 소지하고 있는 작업자가 용접 작업을 행하고 있지 않은 경우라도, 주변에서 행해지고 있는 용접 작업의 아크광이 입사됨으로써, 광전지(36a)는 발전을 행한다. 또한, 광전지(36a)의 배치 장소는, 상기한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하우징(30)의 조작면(30a)의 다른 부재가 배치되어 있지 않은 장소에 배치하도록 해도 되고, 원격 조작 장치(3)가 항상 하면(30b)을 아래로 하여 놓이는 것이면, 하면(30b)에는 배치하지 않도록 해도 된다.
또한, 용접 방법에 따라 다른 아크광의 스펙트럼에 맞춘 광전지(36a)를 사용하면, 보다 효율적으로 발전을 할 수 있다. 즉, 아크광의 스펙트럼에 있어서 상대적으로 강도가 높은 파장 영역의 분광 감도가 높은 광전지(36a)를 사용하면 된다. 분광 감도라 함은, 광전지의 파장에 의한 감도의 차이를 나타내는 것이며, 특정 파장에 있어서의, 입사광 강도와 출력 전류값의 비이다.
도 3은, 광전지의 분광 감도를 나타내는 도면이다. 단결정 실리콘 광전지의 분광 감도를 실선으로, 비정질 실리콘 광전지의 분광 감도를 파선으로 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 단결정 실리콘 광전지의 분광 감도는 0.9[㎛] 부근에서 가장 높아지고, 비정질 실리콘 광전지의 분광 감도는 0.6[㎛] 부근에서 가장 높게 되어 있다. 비정질 실리콘 광전지의 쪽이 단결정 실리콘 광전지보다, 짧은 파장 영역에서 분광 감도가 높게 되어 있다.
한편, 미그(MIG) 용접이나 티그 용접의 경우, 실드 가스에 아르곤 가스를 사용하므로, 아크광의 스펙트럼에 아르곤의 특성 스펙트럼이 나타나, 0.7∼0.9[㎛]의 상대 강도가 커진다. 따라서, 용접 시스템(A)이 미그 용접 또는 티그 용접을 행하는 경우, 광전지(36a)로서 단결정 실리콘 광전지를 사용하는 쪽이 효율이 좋다. 또한, 마그(MAG) 용접이나 탄산가스 아크 용접의 경우, 와이어 전극에 포함되는 철의 특성 스펙트럼이 아크광의 스펙트럼에 나타나, 0.5[㎛] 부근의 상대 강도가 커진다. 따라서, 용접 시스템(A)이 마그 용접 또는 탄산가스 아크 용접을 행하는 경우, 광전지(36a)로서 비정질 실리콘 광전지를 사용하는 쪽이 효율이 좋다. 또한, 상기 기재는, 각 용접 방법에 적용할 수 있는 광전지의 종류를 한정하는 것은 아니다. 광전지의 그 밖의 성질(광 흡수 계수, 온도 특성, 변환 효율 등)이나, 배치 면적, 비용 등을 종합적으로 고려하여, 광전지(36a)의 종류를 결정하면 된다.
도 2로 되돌아가, 전압 조정부(36b)는 광전지(36a)로부터 입력되는 전압을 소정의 전압으로 변환하는 것이며, DC/DC 컨버터를 구비하고 있다. 전압 조정부(36b)로부터 출력되는 전력은, 제어부(35)에 공급된다. 또한, 제어부(35)에서 소비되는 전력 이상으로 광전지(36a)가 발전을 행한 경우는, 충전 제어부(36c)를 통해 축전지(36d)가 충전된다.
충전 제어부(36c)는 축전지(36d)의 충전을 제어하는 것이다.
축전지(36d)는, 반복하여, 충전에 의해 전력을 축적할 수 있는 전지이다. 본 실시 형태에서는, 축전지(36d)로서 리튬 이온 전지를 사용하고 있다. 또한, 축전지(36d)로서, 니켈 수소 건전지, 니켈 카드뮴 전지, 연축 전지 등의 다른 2차 전지를 사용해도 된다. 또한, 전기 이중층 콘덴서 등의 콘덴서를 사용해도 된다. 축전지(36d)는 제어부(35)에서 소비되는 전력이 부족한 경우에, 축적한 전력을 방전하여 제어부(35)에 공급한다.
또한, 전원부(36)의 구성은, 상기한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제어부(35)에의 출력과 축전지(36d)에의 충전을 전환하도록 해도 된다. 또한, 용접 작업 중에 전력 부족으로 되는 것만을 방지하는 것이라면, 충전 제어부(36c) 및 축전지(36d)를 설치하지 않고, 건전지를 병용하도록 해도 된다. 이 경우, 용접 작업시에는 아크가 발생하고 있으므로, 광전지(36a)가 전력을 공급하고, 용접 작업시 이외에는 건전지가 전력을 공급한다. 따라서, 용접 작업시에 전력 부족으로 되는 일이 없다.
본 실시 형태에 의하면, 원격 조작 장치(3)는 광전지(36a)가 아크광으로부터 변환한 전력을 사용한다. 용접 작업시에는 용접에 사용되는 아크의 아크광이 전력으로 변환되어 소비된다. 완전히 소비되지 않은 전력은, 축전지(36d)에 축적된다. 또한, 용접 작업을 행하고 있지 않은 경우라도, 주변에서 행해지고 있는 용접 작업의 아크광이 광전지(36a)에 입사되어 발전이 행해진다. 광전지(36a)의 발전량이 부족한 경우는, 축전지(36d)에 축적된 전력이 사용된다. 따라서, 건전지를 교환하거나, 충전기에 의해 충전하거나 하는 것과 같은 수고를 줄일 수 있다. 또한, 용접 작업 중에 발생하고 있는 아크의 광을 전력원으로 하므로, 용접 작업 중에 원격 조작 장치의 전원 전압이 저하되어 버리는 일이 없다. 또한, 아크의 광을 에너지로서 재이용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 광전지(36a)가 하우징(30)의 외면에 배치되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4와 같이, 광전지(36a)의 패널을 전력선으로 접속하여, 하우징(30)으로부터 이격시켜 배치할 수 있도록 해도 된다. 이 경우, 원격 조작 장치(3')의 하우징(30)을 작업복의 포켓에 수납하고 있어도, 광전지(36a)의 패널을 작업복 등에 부착함으로써 광전지(36a)에 아크광을 입사시킬 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 용접 전원 장치(1)의 통신부(12)와 원격 조작 장치(3)의 통신부(31)가 전자파를 이용한 무선 통신을 행하는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 적외선 통신을 행하도록 해도 된다.
상기 제1 실시 형태에 있어서는, 용접 전원 장치(1)와 원격 조작 장치(3)가, 직접 무선 통신을 행하는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 와이어 송급 장치(2)를 중계하여 통신을 행하도록 해도 된다. 와이어 송급 장치(2)가 용접 전원 장치(1)와 원격 조작 장치(3)의 통신을 중계하는 경우를 제2 실시 형태로서, 이하에 설명한다.
도 5는, 제2 실시 형태에 관한 용접 시스템(A')의 전체 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 있어서, 제1 실시 형태에 관한 용접 시스템(A)(도 1 참조)과 동일하거나 또는 유사한 요소에는, 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 5에 도시하는 용접 시스템(A')은, 와이어 송급 장치(2')에 설치된 중계부(21)가 용접 전원 장치(1)와 원격 조작 장치(3)의 통신을 중계하는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 용접 시스템(A)과 다르다.
용접 전원 장치(1')의 통신부(12')는, 파워 케이블(41)의 주위에 배치되어 파워 케이블(41)에 자기 결합한 코일을 구비하고 있다. 통신부(12')는, 당해 코일을 통해, 신호를 파워 케이블(41)에 의해 송신하고, 또한 파워 케이블(41)에 의해 보내지는 신호를 당해 코일에 의해 검출한다.
와이어 송급 장치(2')에 설치된 중계부(21)는, 용접 전원 장치(1')의 통신부(12')와의 사이에서 파워 케이블(41)을 통한 유선 통신을 행하고, 원격 조작 장치(3)의 통신부(31)와의 사이에서 무선 통신을 행한다. 중계부(21)는, 용접 전원 장치(1')가 송신한 신호를, 파워 케이블(41)의 주위에 배치된 코일에 의해 검출하고, 검출한 신호를 증폭하여, 안테나(21a)에 의해 전자파로서 원격 조작 장치(3)로 송신한다. 또한, 중계부(21)는 원격 조작 장치(3)가 출력하는 전자파를 안테나(21a)로 수신하고, 수신한 신호를 증폭하여, 코일을 통해, 파워 케이블(41)로 송신한다. 또한, 중계부(21)는 수신한 신호를 증폭하는 일 없이, 그대로 송신하도록 해도 된다. 또한, 중계부(21)가 수신한 신호를 일단 복조하여, 소정의 처리를 행한 후 변조하여 송신하도록 해도 된다. 예를 들어, 용접 전원 장치(1')로부터 송신한 신호로 와이어 송급 장치(2')를 제어하는 경우는, 중계부(21)에서의 복조 및 변조가 필요해진다.
제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에 의하면, 원격 조작 장치(3)와 와이어 송급 장치(2')가 무선 통신을 행하고, 와이어 송급 장치(2')와 용접 전원 장치(1')가 파워 케이블(41)을 통한 유선 통신을 행한다. 원격 조작 장치(3)는 와이어 송급 장치(2')의 부근에 위치하므로, 사이에 격벽이나 다른 용접 시스템 등이 존재할 가능성이 적어, 무선 통신에 장해가 발생하기 어렵다. 또한, 와이어 송급 장치(2')와 용접 전원 장치(1')는 이격되어 있어도 유선 통신이므로, 통신에 장해가 발생하기 어렵다. 따라서, 원격 조작 장치(3)가 용접 전원 장치(1')와 직접 무선 통신을 행하는 경우에 비해, 통신에 장해가 발생하기 어려워, 정확하게 통신을 행할 수 있다.
제2 실시 형태에 있어서는, 통신부(12') 및 중계부(21)가, 파워 케이블(41)의 주위에 배치된 코일에 의한 자기 결합을 이용하는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 파워 케이블(41)에 접속된 콘덴서를 사용하여, 송신 신호를 전압 신호로서 파워 케이블(41)에 의해 송신하고, 또한 파워 케이블(41)에 의해 보내지는 전압 신호를 검출하도록 해도 된다.
제2 실시 형태에 있어서는, 중계부(21)를 와이어 송급 장치(2')에 설치한 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 비소모 전극식의 용접 시스템의 경우, 와이어 송급 장치(2')는 사용되지 않는다. 이 경우는, 용접 토치(T)에 중계 기능을 마련하여, 용접 토치(T)가 통신의 중계를 행하도록 하면 된다. 또한, 와이어 송급 장치(2')나 용접 토치(T)에 중계부(21)를 설치하는 것이 아닌, 중계부(21)를 구비하는 중계 장치를 파워 케이블(41)의 도중에 설치할 수도 있다.
상기 제1 및 제2 실시 형태에 있어서는, 원격 조작 장치[3(3')]가 용접 전원 장치[1(1')]를 원격 조작하는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 용접 전원 장치[1(1')]를 원격 조작하는 기능을 용접 토치(T)에 마련한 경우를 제3 실시 형태로서, 이하에 설명한다.
도 6은, 제3 실시 형태에 관한 용접 시스템(A")을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 용접 시스템(A")의 전체 구성을 도시하고 있고, 도 6의 (b)는 용접 토치(T')의 외관을 도시하고 있다. 도 6의 (a)에 있어서, 제1 실시 형태에 관한 용접 시스템(A)(도 1 참조)과 동일하거나 또는 유사한 요소에는, 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 6에 도시하는 용접 시스템(A")은, 원격 조작 장치(3)의 기능을 용접 토치(T')가 구비하고 있는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 용접 시스템(A)과 다르다.
용접 전원 장치(1')는, 제2 실시 형태에 관한 용접 전원 장치(1')와 공통되어 있다. 용접 토치(T')는, 통신부(31')를 구비하고 있고, 용접 전원 장치(1')의 통신부(12')와의 사이에서, 파워 케이블(41)을 통한 유선 통신을 행한다. 통신부(31')는, 용접 전원 장치(1')가 송신한 신호를 파워 케이블(41)의 주위에 배치된 코일에 의해 검출하고, 당해 코일을 통해, 신호를 파워 케이블(41)에 의해 용접 전원 장치(1')로 송신한다.
또한, 용접 토치(T')는, 원격 조작 장치(3)의 표시부(32), 조작부(33), 통지부(34), 제어부(35) 및 전원부(36)(도 2 참조)도 구비하고 있고, 원격 조작 장치(3)와 마찬가지의 기능을 갖는다. 용접 토치(T')는, 용접 전원 장치(1')와 파워 케이블(41)에 의해 접속되어 있고, 용접 전류가 흐르지만, 제어부(35) 등에 전원 전압을 공급할 수는 없으므로, 전원 전압을 공급하기 위한 전원부(36)가 필요해진다.
도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 광전지(36a)는 용접 토치(T') 본체 외면의, 아크(5)의 아크광을 수광하기 쉬운 위치에 배치되어 있다. 또한, 광전지(36a)의 배치 장소는, 이것에 한정되지 않는다.
제3 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에 의하면, 원격 조작 장치(3)를 별도로 소지할 필요가 없다.
또한, 용접 전원 장치[1(1')]를 원격 조작하는 기능을, 용접 토치[T(T')]가 아닌, 예를 들어 용접시에 사용하는 마스크에 갖게 하도록 해도 된다.
상기 제1∼제3 실시 형태에 있어서는, 본 발명에 관한 원격 조작 장치를 용접 시스템에 사용한 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명은, 용접 시스템 이외의 시스템에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 토치의 선단에 플라즈마를 발생시켜 피가공물(W)을 절단하는 플라즈마 절단 시스템이나, 토치의 선단에 발생시킨 아크의 열과 압축 공기의 분사를 이용하여 홈을 파는 에어 아크 가우징 시스템, 아크의 열로 재료를 용해하는 아크로 등에 있어서도, 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명에 관한 원격 조작 장치 및 가공 시스템은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 원격 조작 장치 및 가공 시스템의 각 부의 구체적인 구성은, 다양하게 설계 변경 가능하다.
A, A', A" : 용접 시스템(가공 시스템)
1, 1' : 용접 전원 장치(전원 장치)
11 : 전원부
12, 12' : 통신부
2 : 와이어 송급 장치
2' : 와이어 송급 장치(중계 장치)
21 : 중계부
21a : 안테나
3, 3' : 원격 조작 장치
30 : 하우징
31 : 통신부
31a : 안테나
32 : 표시부
33 : 조작부
33a : 전환 버튼
33b : 용접 전류 설정용 버튼
33c : 용접 전압 설정용 버튼
34 : 통지부
35 : 제어부
36 : 전원부
36a : 광전지
36b : 전압 조정부
36c : 충전 제어부
36d : 축전지
41, 42 : 파워 케이블(전력 전송선)
5 : 아크
T : 용접 토치
T' : 용접 토치(원격 조작 장치)
31' : 통신부
W : 피가공물

Claims (10)

  1. 아크를 이용하는 가공 시스템에서 전력을 공급하는 전원 장치를 무선으로 조작하기 위한 원격 조작 장치이며,
    광 에너지를 직접 전력으로 변환하는 광전지를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 원격 조작 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광전지는, 상기 가공 시스템이 발생시키는 아크의 광 에너지를 전력으로 변환하는, 원격 조작 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가공 시스템은, 가공시의 실드 가스에 아르곤 가스를 사용하고,
    상기 광전지는, 단결정 실리콘을 사용하고 있는, 원격 조작 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 가공 시스템은, 소모 전극을 사용한 용접 시스템이고,
    상기 광전지는, 비정질 실리콘을 사용하고 있는, 원격 조작 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가공 시스템은, 상기 광전지가 출력하는 전력을 축적하는 축전지를 더 구비하고 있는, 원격 조작 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징을 더 구비하고 있고,
    상기 광전지는, 상기 하우징의 외면에 배치되어 있는, 원격 조작 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광전지는, 상기 하우징의 조작면 이외의 면에 배치되어 있는, 원격 조작 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 원격 조작 장치와, 상기 전원 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 가공 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전원 장치가 전력을 공급하기 위한 전력 전송선과,
    상기 전력 전송선 상에 설치되어 있는 중계 장치를 더 구비하고,
    상기 원격 조작 장치는, 상기 중계 장치와의 사이에서 무선 통신을 행하고,
    상기 전원 장치와 상기 중계 장치는, 상기 전력 전송선을 통해 통신을 행하는, 가공 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 중계 장치는 와이어 송급 장치인, 가공 시스템.
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