CN114346366B - 电弧追踪焊接方法以及焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电弧追踪焊接方法以及焊接装置基于第一关系和第二关系求出摆动中心与焊缝之间的偏离量。所述第一关系是基于电弧焊现象的物理模型求出的、摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系，与所述偏离量相对应。所述第二关系是基于焊接电力中的所述要素求出的、所述摆动位置与所述要素之间的关系。据此，可以实现精度更高的追踪控制。

Description

电弧追踪焊接方法以及焊接装置
技术领域
本发明涉及自动追踪焊缝来进行电弧焊的电弧追踪焊接方法以及焊接装置。
背景技术
关于电弧焊，近年来正在研究开发自动追踪焊缝(welding line)进行电弧焊的电弧追踪焊接方法(arc-tracking welding method)。在该电弧追踪焊接中，由于根据焊丝的突出长度变化而焊接电流(或焊接电压)变化，因此，如果接缝位置(焊缝位置)与焊丝前端位置偏离，则在进行摆动动作时焊接电流波形(或焊接电压波形)变成非对称性。因此，根据所述非对称性求出所述偏离的量(偏离量)，以消除所述偏离量的方式控制焊丝的前端。此种电弧追踪焊接方法例如公开于日本专利公报第6720452号(日本专利公开公报特开2017-185513号，专利文献1)。
该专利文献1中公开的电弧追踪焊接方法是具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型焊接装置中的电弧追踪焊接方法，使高频成分叠加于向所述自耗电极供给的焊接电流，并根据焊接中的所述焊接电流检测出伴随电极高度变动的阻抗值变化，基于检测出的阻抗值的变化量和摆动的左右位置，检测出摆动中心与焊缝的偏离。
如像以往那样根据摆动的左端位置以及右端位置的电流值或阻抗值等的差检测从焊缝的偏离量，则所述差与所述偏离量的关系虽然是单调增加的关系，但是根据焊接的条件和焊接的状态而灵敏度不同，因此，如果单纯地将所述差直接用于反馈控制，则难以稳定地进行高精度的追踪控制。
即，想要高精度地控制，则需要提高反馈增益，而控制性能根据灵敏度和反馈增益而被决定。在灵敏度低的情况下可以提高反馈增益，但是在灵敏度高的情况下则不能增大反馈增益。例如，灵敏度根据条件而变化的情况下，如果与灵敏度低的情况相对应而提高反馈增益，则在灵敏度高的情况下会变得不稳定。因此，只能对应灵敏度高的情况决定反馈增益，不能提高反馈增益，因此，难以进行高精度的追踪控制。
发明内容
本发明是鉴于上述的情况而做出的发明，其目的在于提供可以实现精度更高的追踪控制的电弧追踪焊接方法以及焊接装置。
本发明一个方面所涉及的电弧追踪焊接方法是具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置的电弧追踪焊接方法，该电弧追踪焊接方法包括以下步骤：第一关系运算步骤，基于电弧焊现象的物理模型，将第一关系和摆动中心与焊缝之间的偏离量相对应地求出，其中，所述第一关系是摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系；第二关系实测步骤，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；以及，偏离量运算步骤，基于在所述第一关系运算步骤求出的第一关系和在所述第二关系实测步骤求出的第二关系，求出所述偏离量。
本发明另一个方面所涉及的焊接装置是具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置，其包括：第一关系信息存储部，将基于电弧焊现象的物理模型求出的第一关系和摆动中心与焊缝之间的偏离量相对应地进行存储，其中，所述第一关系是摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系；第二关系实测部，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；偏离量运算部，基于存储在所述第一关系信息存储部的第一关系和由所述第二关系实测部求出的第二关系，求出所述偏离量；移动机构部，用于使所述焊炬移动；以及，控制部，基于由所述偏离量运算部求出的偏离量，以使所述焊炬追踪所述焊缝来进行电弧焊的方式控制所述移动机构部。
根据本发明，可以实现精度更高的追踪控制。
所述以及其他的本发明的目的、特征以及优点通过以下的详细记载和附图将更加明了。
附图说明
图1是表示实施方式中的焊接装置的结构的框图。
图2是示意性地表示所述焊接装置中的电弧追踪焊接的图。
图3是作为一例示出第一关系的图。
图4是用于说明焊接中的电压的图。
图5是用于说明熔池的阻抗计算模型的图。
图6是表示熔池的阻抗成分的计算结果的图。
图7是表示考虑了电弧扩展的熔池的阻抗成分的计算结果的图。
图8是用于说明摆动时的熔池的情况的图。
图9是表示通过实测而确认的相对于摆动位置的焊接阻抗的图。
图10是表示所述焊接装置的动作的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一个或多个实施方式。但是，发明范围并不限定于所公开的实施方式。另外，在各图中附上相同符号的结构表示相同的结构，并适当省略其说明。在本说明书中，总称时用省略后缀的参照符号来表示，当指个别的结构时用附上后缀的参照符号来表示。
图1是表示实施方式中的焊接装置的结构的框图。图2是示意性地表示所述焊接装置中的电弧追踪焊接的图。图3是作为一例示出第一关系的图。图3的横轴是摆动位置[mm]，其纵轴是焊接阻抗[Ω]。
实施方式中的焊接装置D是具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型装置，例如图1及图2所示，具备焊接工具1、移动机构部2、电源3、测量部4、控制处理部5、存储部6、输入部7、显示部8以及接口部(IF部)9。
焊接工具1具备焊炬和焊丝等，是用于进行焊接的装置。所述焊丝是自耗电极的一例。
移动机构部2是连接于控制处理部5，按照控制处理部5的控制让所述焊炬动作的机构，以便进行电弧追踪焊接。移动机构部2包括：例如具备多个关节的例如六轴多关节型等机械臂；和支撑所述机械臂的机器人主体，焊接工具1安装在所述机械臂的远端。当进行摆动时，移动机构部2按照控制处理部5的控制，使所述焊炬相对于焊接方向摇动。
电源3是连接于控制处理部5，按照控制处理部5的控制向从焊接工具1的所述焊炬供给的所述焊丝与母材之间施加电压，以便在所述焊丝与所述母材之间产生电弧的装置。电源3分别连接于所述焊丝和所述母材，基于所述电弧的产生，形成闭电路。
测量部4是连接于控制处理部5，用于按照控制处理部5的控制测量向所述焊丝供给的焊接电力中欧姆定律所涉及的3个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素(焊接电流、焊接电压或焊接阻抗)的装置。所述要素为焊接电流的情况下，测量部4测量所述焊接电流。所述要素为焊接电压的情况下，测量部4测量所述焊接电压。所述要素为焊接阻抗的情况下，如所述专利文献1所公开，由电源3向焊接电流叠加周期比摆动周期短的高频成分(例如脉冲电流)，测量部4测量焊接电压、焊接电流以及所述高频成分。测量部4将其测量结果输出到控制处理部5。另外，在所述专利文献1中，为了高精度地推定阻抗值而叠加了所述高频成分，当然，也可以不叠加此种高频成分，测量部4测量焊接电压或焊接电流的低频成分，将其电压值或电流值直接作为测量结果而向控制处理部5输出。
输入部7是连接于控制处理部5，并将例如指示开始焊接装置的焊接的命令等各种命令以及用于使所述焊炬沿着焊缝动作的数据(程序)等让焊接装置D动作时所需的各种数据输入到焊接装置D的设备，例如是被分配了规定的功能的多个输入开关、键盘以及鼠标等。显示部8是连接于控制处理部5，按照控制处理部5的控制显示从输入部7输入的命令以及数据等的设备，例如是CRT显示器、液晶显示器以及有机EL显示器等显示装置等。
IF部9是连接于控制处理部5，按照控制处理部5的控制在与外部设备之间进行数据的输入输出的电路，例如是作为串行通信方式的RS-232C或RS485的接口电路、使用蓝牙(注册商标)标准的接口电路、进行IrDA(红外数据协会)标准等的红外线通信的接口电路、以及使用USB(通用串行总线)标准的接口电路等。IF部9是在与外部设备之间进行通信的电路，可以是例如数据通信板卡、根据IEEE802.11标准等的通信接口电路等。
存储部6是连接于控制处理部5，按照控制处理部5的控制存储各种规定的程序和各种规定的数据的电路。所述各种规定的程序例如包含控制处理程序，所述控制处理程序包含：将焊接装置D的各部1～4、6～9根据该各部的功能分别控制的控制程序；基于测量部4测量的向所述焊丝供给的焊接电力中的所述要素，求出摆动位置与所述要素之间的第二关系的第二关系实测程序；基于存储在后述的第一关系信息存储部61的第一关系和通过所述第二关系实测程序求出的第二关系，求出摆动中心与焊缝之间的偏离量的偏离量运算程序等。所述控制程序还基于通过所述偏离量运算程序求出的偏离量，以使所述焊炬追踪焊缝进行电弧焊的方式控制移动机构部2。所述各种规定的数据例如包含所述第一关系等执行这些各程序所需的数据。此种存储部6例如具备作为非易失性存储元件的ROM(只读存储器)、作为可擦写的非易失性存储元件的EEPROM(电可擦可编程只读存储器)等。并且，存储部6包含存储在所述规定的程序的执行过程中生成的数据等的所谓的控制处理部5的工作存储器的RAM(随机存取存储器)等。另外，存储部6也可以具备可存储大容量的硬盘装置。
并且，存储部6功能性地具备将所述第一关系和摆动中心与焊缝的偏离量相对应地存储的第一关系信息存储部61。所述第一关系是基于电弧焊现象的物理模型求出的、摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系，针对摆动中心与焊缝的多个偏离量的每一个偏离量求出。所述第一关系的所述要素和所述第二关系的所述要素相同。所述第一关系及第二关系例如在本实施方式中分别是表示所述要素相对于所述摆动位置的变化而变化的曲线。所述欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素(焊接电流、焊接电压或焊接阻抗)之中的任意一个要素在本实施方式中例如为焊接阻抗，所述第一关系例如是对5个偏离量0～4[mm]的每一个偏离量求出的、图3所示的5个第0至第四曲线CV0～CV4。第0曲线CV0是表示偏离量0[mm]时的相对于摆动位置的变化的焊接阻抗的变化的曲线。第一曲线CV1是表示偏离量1[mm]时的相对于摆动位置的变化的焊接阻抗的变化的曲线。第二曲线CV2是表示偏离量2[mm]时的相对于摆动位置的变化的焊接阻抗的变化的曲线。第三曲线CV3是表示偏离量3[mm]时的相对于摆动位置的变化的焊接阻抗的变化的曲线。第四曲线CV4是表示偏离量4[mm]时的相对于摆动位置的变化的焊接阻抗的变化的曲线。在第一关系信息存储部61中，例如分别表示这些第0至第四曲线CV0～CV4的第0至第四函数(函数式)与偏离量0～4[mm]的各个偏离量相对应并作为第一关系而被存储。或者，例如在第一关系信息存储部61中，针对这些第0至第四曲线CV0～CV4的每一个，每规定间隔的各摆动位置和与这些相对应的各焊接阻抗以表的形式(表形式)作为所述第一关系而被存储。
这些第0至第四曲线CV0～CV4是针对5个偏离量0～4[mm]的各个偏离量，基于电弧焊现象的物理模型如下地被求出(第一关系运算步骤)并预先存储在第一关系信息存储部61(存储步骤)。
图4是用于说明焊接中的电压的图。图5是用于说明熔池的阻抗计算模型的图。图6是表示熔池的阻抗成分的计算结果的图。图7是表示考虑了电弧扩展的熔池的阻抗成分的计算结果的图。另外，图7中用虚线还示出了图6所示的计算结果。图6及图7的横轴是摆动位置，这些纵轴是被标准化为Rp(0)＝1时的熔池(焊接池)的阻抗值。图8是用于说明摆动时的熔池的情况的图。图9是表示通过实测而确认的相对于摆动位置的焊接阻抗的图。图9的横轴是摆动位置[mm]，其纵轴是焊接阻抗[Ω]。
如图4所示，焊接中的电源3的电压V用下式1a～1d来表示。
式1a：V＝Va+Vw+Vother
式1b：Va＝(Voa+vola·la)+Ra·I
式1c：Vw＝Rw(lw，Tw)≈rw(Tw)·lw·I
式1d：Vother＝Rother·I+Lother·(dI/dt)
其中，Va是电弧部的电压(电弧电压)，Vw是焊丝的电压(焊丝电压)，Vother是熔池及电缆等其他部分的电压(除所述电弧部以及所述焊丝以外的其他部分的电压)。Voa是电弧部中的偏移电压(offset voltage)的常数项，vola是与电弧部的偏移电压的电弧长度la成比例的比例项，Ra是电弧部中的阻抗成分(电弧阻抗)的阻抗值。Rw(lw，Tw)是焊丝的突出长度lw、焊丝平均温度Tw的情况下的阻抗成分(焊丝阻抗)的阻抗值，假设焊丝阻抗与温度成比例，则成为(焊丝平均温度Tw的情况下的每单位长度的阻抗值rw(Tw))x(突出长度lw)。Rother是所述其他部分的阻抗成分(残余阻抗)的阻抗值(除电弧部以及焊丝以外的其他部分的阻抗值)，Lother是所述其他部分的电感(除电弧部以及焊丝的其他部分的电感)。
因此，焊接阻抗R用下式2来表示。
式2：R＝Ra+rw(Tw)·lw+Rother
电弧阻抗根据保护气体的种类等变化，但是只要保护气体被决定，则可以求出电弧阻抗的阻抗值。
焊丝阻抗根据焊丝的直径(丝径)以及突出长度lw而被决定。如果焊丝被决定，就可以实测丝径。一般而言，电弧部的长度(电弧长度)恒定，根据图4可知，可以根据焊炬高度lt、电弧长度la以及熔池的液面位置计算出突出长度lw。熔池的液面位置可以根据熔池的截面积来计算，熔池的截面积可以根据焊丝供给速度以及焊接速度、或者根据熔接量以及焊接速度等来计算。另外，如后述的图6所示，在电弧从焊缝较大地偏离，熔池的外侧的母材面被照射(形成)电弧的情况下，代替所述熔池的液面位置而利用母材面位置。
残余阻抗可以分为熔池的阻抗成分和常数成分。所述常数成分(＝(残余阻抗)-(熔池的阻抗成分))例如在使焊丝接触母材来寻找母材的所谓的接触传感等时作为短路阻抗而实测。
如图5所述，所述熔池的阻抗成分如果假设熔池形成为半圆状，则电弧正下方至母材为止的熔池的阻抗成分Rp(x)用下式3来表示。
式3：Rp(x)＝1/∫(1/dRp(x，θ))dθ
＝1/∫{1/∫(ρ/λ)dλ}dθ
其中，x是摆动位置。λ是在熔池中，将熔池面与电弧的中心线的交点作为原点时的从所述原点向熔池外周面方向的距离。θ是在熔池中，从所述原点向周向的角度。p是熔池的阻抗系数[Ω·m/m2]，纸面的进深方向可以忽略。λ0是从所述原点向所述熔池外周面方向的、至电弧表面为止的距离。Λ(x，θ)是(x，θ)处的从所述电弧表面向所述熔池外周面方向的、至所述熔池外周面为止的距离。式3中的对dλ的内侧的积分是从λ0至Λ(x，θ)的积分，式3中的对dθ的外侧的积分由于将熔池假定为半圆状，因此是0至π的积分。
因为所述熔池的阻抗系数p不明，所以在摆动中心(x＝0)的Rp(x)为被标准化的1(假设p的值)、λ0为微小(λ0至＜＜0)的情况下的x和Rp(x)的计算结果被示于图6。并且，为了将电弧的扩展(λ0≠0)也考虑在内，用半径的加权移动平均滤波器将电弧的扩展范围平滑化后的计算结果被示于图7(λ0≠＝2[mm])。这样可以计算出熔池的阻抗成分。
摆动时的熔池的状态可以如下地估计。例如，如图8A及图8B所示，摆动时的电弧在熔池上移动的期间不变化，例如形成焊脚长8[mm]的熔池。此时的熔池的阻抗成分如上述的图6及图7所示。在此，焊脚长一般如图4所示，是从接缝的焊根(根部的部分)至焊接的焊趾(母材面与焊道(weld bead)表面的交点)的距离。
另一方面，如图8C所示，摆动时的电弧从焊脚长8[mm]的熔池略突出的偏离3[mm]中，电弧直径接触的母材被熔融，如该图所示形成略微倾斜的熔池。其大小根据母材熔融的量和溶剂的熔接量而被决定，电弧直接接触，相应地，母材的溶解量也变多，熔池的大小也略为变大。并且，如图8D所示，从焊脚长8[mm]的熔池进一步较大地突出的偏离4[mm]中，母材的熔融区域向纸面的左侧移动，并且，熔池的倾斜变大，因此，熔池没有像想向的那样向左移动，熔池不会扩展到电弧直接接触的母材区域就形成熔池。在此种图8C及图8D所示的情况下，熔池倾斜形成，以与图8A及图8B所示的所述情况相同的方式，可以计算出熔池的阻抗成分。
所述第0至第四曲线CV0～CV4基于此种电弧焊现象的物理模型被求出。另外，在图3所示的例子中，电弧阻抗为0.111Ω，焊丝阻抗为0.069Ω，残余阻抗的常数成分为0.0022Ω。保护气体是氩气(Ar)和二氧化碳(CO2)的混合气体。
比较表示通过实测的确认结果的图9和图3，图3的计算结果较好地模拟了图9的确认结果。
返回图1，控制处理部5是用于将焊接装置D的各部1～4、6～9根据该各部的功能分别进行控制，并校正摆动中心与焊缝的偏离量来进行电弧追踪焊接的电路。控制处理部5例如具备CPU(中央处理单元)及其***电路而形成。通过执行所述控制处理程序，在控制处理部5中功能性地构成控制部51、第二关系实测部52以及偏离量运算部53。
控制部51用于将焊接装置D的各部1～4、6～9根据该各部的功能分别进行控制，并管理焊接装置D的整体控制。
第二关系实测部52基于测量部4测量的向焊丝供给的焊接电力中的所述要素，求出摆动位置与所述要素之间的第二关系。更具体而言，在本实施方式中，所述要素是焊接阻抗，第二关系实测部52基于测量部4测量的向焊丝供给的焊接电力中的焊接电压、焊接电流以及所述高频成分，求出焊接阻抗，并求出摆动位置与所述焊接阻抗之间的第二关系。
偏离量运算部53基于存储在第一关系信息存储部61的第一关系和由第二关系实测部52求出的第二关系求出摆动中心与焊缝的偏离量。更具体而言，在本实施方式中，偏离量运算部53求出在第一关系信息存储部61中与5个偏离量相对应地被存储的、作为第一关系的5个第0至第四曲线CV0～CV4的每一个与由第二关系实测部52求出的第二关系的曲线之间的相关关系，从第0至第四曲线CV0～CV4中选定与由第二关系实测部52求出的第二关系的曲线最为相关的曲线，并求出与该选定的曲线相对应的偏离量。另外，第0至第四曲线CV0～CV4的偏离量是以1[mm]间隔求出，但是在用偏离量可以求出对于彼此相邻的2个曲线而言有意义的相关值的情况下，也可以通过按照一曲线的相关值和另一曲线的相关值的比率来分割与彼此相邻的所述一曲线相对应的一偏离量和与所述另一曲线相对应的另一偏离量，从而以亚毫米级求出所述偏离量。例如，在第一曲线CV1的相关值为0.4、第二曲线CV2的相关值为0.6的情况下，所述第二关系的曲线更与第二曲线CV2相关，偏离量为1.6。
并且，控制部51基于在偏离量运算部53求出的偏离量，以使所述焊炬追踪焊缝进行电弧焊的方式控制移动机构部2。电弧追踪焊接的控制使用公知的常用方法，此时，在本实施方式中，用偏离量运算部53求出的偏离量进行校正。
这些控制处理部5、存储部6、输入部7、显示部8以及IF部9可以由例如台式或笔记本式等计算机形成。
接着，说明本实施方式的动作。图10是表示所述焊接装置的动作的流程图。
具有这样的结构的焊接装置D如果接通其电源，则执行所需的各部的初始化，并开始其工作。通过执行其控制处理程序，在控制处理部5中功能性地构成控制部51、第二关系实测部52以及偏离量运算部53。
一边进行摆动动作，一边追踪焊缝进行电弧焊时，首先，焊接装置D利用测量部4测量向所述焊丝供给的焊接电力中的所述要素(S1)。
接着，焊接装置D利用控制处理部5的第二关系实测部52基于测量部4测量的向所述焊丝供给的焊接电力中的所述要素，求出摆动位置与所述要素的第二关系(S2，第二关系实测步骤)。在本实施方式中，基于测量部4测量的向焊丝供给的焊接电力中的焊接电压、焊接电流以及所述高频成分，求出焊接阻抗，并求出摆动位置与所述焊接阻抗之间的第二关系。
接着，焊接装置D利用控制处理部5的偏离量运算部53基于存储在第一关系信息存储部61的第一关系和由第二关系实测部52求出的第二关系，求出摆动中心与焊缝的偏离量(S3，偏离量运算步骤)。
然后，焊接装置D利用控制处理部5的控制部51基于在偏离量运算部53求出的偏离量，以使所述焊炬追踪焊缝进行电弧焊的方式控制移动机构部2(S4)。
这种各处理在电弧追踪焊接中反复执行，由此进行焊接。
如以上说明，实施方式中的焊接装置D以及安装在该装置的电弧追踪焊接方法不像以往那样利用摆动的左端位置以及右端位置的电流值或阻抗值等的差，而是利用摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素(焊接阻抗、焊接电压或焊接电流)的关系，因此，可以实现精度更高的追踪控制。
根据本实施方式，可以提供利用焊接阻抗的可以实现精度更高的追踪控制的焊接装置D以及电弧追踪焊接方法。特别是，在所述焊接阻抗包含熔池的阻抗成分的情况下，通过考虑熔池的阻抗成分，所述焊接装置D以及电弧追踪焊接方法可以实现精度进一步提高的追踪控制。
另外，在所述的实施方式中，所述要素为焊接阻抗，但是也可以是焊接电流，或者是焊接电压。在所述要素为焊接电流的情况下，根据电源3中焊接电流相对于焊接阻抗的变化而变化的特性，图3所示的摆动位置与焊接阻抗的第一关系被改写为摆动位置与焊接电流之间的第一关系，该被改写的摆动位置与焊接电流之间的第一关系被存储在第一关系信息存储部61。并且，测量部4测量焊接电流，第二关系实测部52基于测量部4测量的向焊丝供给的焊接电力中的所述焊接电流，求出摆动位置与所述焊接电流之间的第二关系，偏离量运算部53基于这些第一关系和第二关系求出偏离量。据此，可以提供利用焊接电流的可以实现精度更好的追踪控制的焊接装置D以及电弧追踪焊接方法。在所述要素为焊接电压的情况下，根据电源3中焊接电压相对于焊接阻抗的变化而变化的特性，图3所示的摆动位置与焊接阻抗之间的第一关系被改写为摆动位置与焊接电压之间的第一关系，该被改写的摆动位置与焊接电压的第一关系被存储在第一关系信息存储部61。并且，测量部4测量焊接电压，第二关系实测部52基于测量部4测量的向焊丝供给的焊接电力中的所述焊接电压，求出摆动位置与所述焊接电压之间的第二关系，偏离量运算部53基于这些第一关系和第二关系求出偏离量。据此，可以提供利用焊接电压的可以实现精度更好的追踪控制的焊接装置D以及电弧追踪焊接方法。
此外，在所述的实施方式中，所述第一关系及第二关系分别为表示所述要素相对于所述摆动位置的变化而变化的曲线，但是所述第一关系及第二关系也可以分别是与所述摆动的两端位置分别对应的所述要素的各值或所述各值的差。此种焊接装置D以及电弧追踪焊接方法由于所述第一关系及第二关系分别是所述各值或所述各值的差，因此，可以通过简单的处理(简单的比较)来求出偏离量。更具体而言，例如图3所示，作为第一关系，与第0曲线CV0中的摆动的两端位置PT01、PT02各自对应的焊接阻抗的各值、与第一曲线CV1中的摆动的两端位置PT11、PT12各自对应的焊接阻抗的各值、与第二曲线CV2中的摆动的两端位置PT21、PT22各自对应的焊接阻抗的各值、与第三曲线CV3中的摆动的两端位置PT31、PT32各自对应的焊接阻抗的各值、以及与第四曲线CV4中的摆动的两端位置PT41、PT42各自对应的焊接阻抗的各值与5个偏离量0～4[mm]各自相对应地被存储在第一关系信息存储部61。或者，例如图3所示，作为第一关系，与第0曲线CV0中的摆动的两端位置PT01、PT02各自对应的焊接阻抗的各值的差(第0差)、与第一曲线CV1中的摆动的两端位置PT11、PT12各自对应的焊接阻抗的各值的差(第一差)、与第二曲线CV2中的摆动的两端位置PT21、PT22各自对应的焊接阻抗的各值的差(第二差)、与第三曲线CV3中的摆动的两端位置PT31、PT32各自对应的焊接阻抗的各值的差(第三差)、以及与第四曲线CV4中的摆动的两端位置PT41、PT42各自对应的焊接阻抗的各值的差(第四差)与5个偏离量0～4[mm]各自相对应地被存储在第一关系信息存储部61。
此外，在上述的实施方式中，所述第一关系与所述偏离量相对应地存储在第一关系信息存储部61，但是，也可以将表示所述第一关系的算式存储在存储部6，一边操作偏离量一边求出与所述第二关系最相关的第一关系，从而求出所述偏离量。
本说明书公开了如上所述的各种方式的技术，将其中的主要的技术概括如下。
一个方式涉及电弧追踪焊接方法是具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置的电弧追踪焊接方法，该电弧追踪焊接方法包括以下步骤：第一关系运算步骤，基于电弧焊现象的物理模型，将第一关系和摆动中心与焊缝之间的偏离量相对应地求出，其中，所述第一关系是摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系；第二关系实测步骤，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；以及，偏离量运算步骤，基于在所述第一关系运算步骤求出的第一关系和在所述第二关系实测步骤求出的第二关系，求出所述偏离量。优选：具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置中的电弧追踪焊接方法包括以下步骤：存储步骤，将第一关系和摆动中心与焊缝的偏离量相对应地存储在存储部，其中，所述第一关系是基于电弧焊现象的物理模型求出的、摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系；第二关系实测步骤，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；以及偏离量运算步骤，基于存储在所述存储部的第一关系和在所述第二关系实测步骤求出的第二关系，求出所述偏离量。
此种电弧追踪焊接方法不像以往那样利用摆动的左端位置以及右端位置的电流值或阻抗值等的差，而是利用摆动位置与欧姆定律所涉及的3个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素(焊接阻抗、焊接电压或焊接电流)的关系，因此，可以实现精度更高的追踪控制。
在另一方式，在上述的电弧追踪焊接方法中，所述要素是焊接阻抗，所述第二关系实测步骤基于被叠加于供给到所述自耗电极的焊接电力的焊接电流的高频成分，求出所述第二关系。优选在所述电弧追踪焊接方法中，所述焊接阻抗包含熔池的阻抗成分。
据此，可以提供利用焊接阻抗的可以实现精度更好的追踪控制的电弧追踪焊接方法。特别是，在所述焊接阻抗包含熔池的阻抗成分的情况下，通过考虑熔池的阻抗成分，所述电弧追踪焊接方法可以实现精度进一步提高的追踪控制。
在另一方式，在上述的电弧追踪焊接方法中，所述要素是焊接电压。
据此，可以提供利用焊接电压的可以实现精度更好的追踪控制的电弧追踪焊接方法。
在另一方式，在上述的电弧追踪焊接方法中，所述要素是焊接电流。
据此，可以提供利用焊接电流的可以实现精度更好的追踪控制的电弧追踪焊接方法。
在另一方式，在这些上述的电弧追踪焊接方法中，所述第一关系以及所述第二关系分别是表示所述要素相对于所述摆动位置的变化而变化的曲线。优选在上述电弧追踪焊接方法中，所述偏离量运算步骤求出与所述第二关系最相关的第一关系，并将用所述求出的第一关系表示的偏离量作为所述摆动中心与焊缝的偏离量而求出。
此种电弧追踪焊接方法由于所述第一及第二关系分别是所述曲线，因此，可以考虑摆动中的各摆动位置处的所述要素的各值来求出偏离量。
在另一方式，在这些上述的电弧追踪焊接方法中，所述第一关系以及所述第二关系分别是与所述摆动的两端位置分别相对应的所述要素的各值或所述各值的差。
此种电弧追踪焊接方法由于所述第一及第二关系分别是所述各值或所述各值的差，因此，可以通过简单的处理(简单的比较)来求出偏离量。
另一个方式涉及的焊接装置是具备使焊炬相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置，其于包括：第一关系信息存储部，将基于电弧焊现象的物理模型求出的第一关系和摆动中心与焊缝之间的偏离量相对应地进行存储，其中，所述第一关系是摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素之间的关系；第二关系实测部，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；偏离量运算部，基于存储在所述第一关系信息存储部的第一关系和由所述第二关系实测部求出的第二关系，求出所述偏离量；移动机构部，用于使所述焊炬移动；以及，控制部，基于由所述偏离量运算部求出的偏离量，以使所述焊炬追踪所述焊缝来进行电弧焊的方式控制所述移动机构部。
此种焊接装置不像以往那样利用摆动的左端位置以及右端位置的电流值或阻抗值等的差，而是利用摆动位置与欧姆定律所涉及的3个电气性的第一至第三要素之中的任意一个要素(焊接阻抗、焊接电压或焊接电流)的关系，因此，可以实现精度更高的追踪控制。
本申请以2020年10月12日申请的日本国专利申请特愿2020-171920为基础，其内容包含在本申请中。
为了表述本发明，在上文中参照附图并通过实施方式适当且充分地说明了本发明，但是应该认识到只要是本领域技术人员就能够容易地对上述的实施方式进行变更和/或改良。因此，本领域技术人员实施的变形实施方式或改良实施方式，只要是没有脱离权利要求书中记载的权利要求的保护范围的水平，该变形实施方式或改良实施方式可解释为被包含在该权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电弧追踪焊接方法，是具备使焊炬(1)相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置(D)的电弧追踪焊接方法，其特征在于，该电弧追踪焊接方法包括以下步骤：
第一关系运算步骤，基于电弧焊现象的物理模型，将第一关系和摆动中心与焊缝之间的偏离量相对应地求出，其中，所述第一关系是摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的要素即焊接阻抗、焊接电压及焊接电流之中的任意一个要素之间的关系；
第二关系实测步骤，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；以及，
偏离量运算步骤，基于在所述第一关系运算步骤求出的第一关系和在所述第二关系实测步骤求出的第二关系，求出所述偏离量，其中，
所述要素是焊接阻抗，
所述第一关系能够将所述要素改写为焊接电压或焊接电流，并根据改写后的第一关系执行所述电弧追踪焊接方法。
2.根据权利要求1所述的电弧追踪焊接方法，其特征在于，
所述第二关系实测步骤，基于被叠加于供给到所述自耗电极的焊接电力的焊接电流的高频成分，求出所述第二关系。
3.根据权利要求1或2所述的电弧追踪焊接方法，其特征在于，
所述第一关系以及所述第二关系分别是表示所述要素相对于所述摆动位置的变化而变化的曲线。
4.根据权利要求1或2所述的电弧追踪焊接方法，其特征在于，
所述第一关系以及所述第二关系分别是与所述摆动的两端位置分别相对应的所述要素的各值或所述各值的差。
5.一种焊接装置(D)，是具备使焊炬(1)相对于焊接方向摇动的摆动功能的自耗电极型的焊接装置(D)，其特征在于包括：
第一关系信息存储部(61)，将基于电弧焊现象的物理模型求出的第一关系和摆动中心与焊缝之间的偏离量相对应地进行存储，其中，所述第一关系是摆动位置与欧姆定律所涉及的三个电气性的要素即焊接阻抗、焊接电压及焊接电流之中的任意一个要素之间的关系；
第二关系实测部(52)，基于被供给到所述自耗电极的焊接电力中的所述要素，求出所述摆动位置与所述要素之间的第二关系；
偏离量运算部(53)，基于存储在所述第一关系信息存储部(61)的第一关系和由所述第二关系实测部(52)求出的第二关系，求出所述偏离量；
移动机构部(2)，用于使所述焊炬(1)移动；以及，
控制部(51)，基于由所述偏离量运算部(53)求出的偏离量，以使所述焊炬(1)追踪所述焊缝来进行电弧焊的方式控制所述移动机构部(2)，其中，
所述要素是焊接阻抗，
所述第一关系信息存储部(61)适用于存储将所述要素改写为焊接电压或焊接电流后的第一关系。
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