[发明专利]电弧焊接的控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于根据电弧（arc）的电流或者电压对焊炬（welding torch）进行位置控制的电弧焊接的控制系统及控制方法。

背景技术

对作为焊接对象的工件（workpiece）使焊炬沿着工件的焊接线自动地跟踪的同时进行电弧焊接的技术是已知的。在这样的自动电弧焊接装置中，需要进行使焊炬在工件的坡口的宽度方向上以规定的摆动宽度（weaving width）及规定的焊炬高度周期性地移动的同时沿着工件的焊接线方向能够形成焊珠（bead）地移动的控制。在像这样的控制中，需要掌握焊炬和工件的焊接线的相对位置关系。例如，也能够想到在焊炬上设置激光传感器等的位置传感器（position sensor），但是其价格高，并且存在焊接狭窄部时位置传感器成为妨碍的情况。

因此，在使用利用焊接电弧的特性而不需要在焊炬周围设置附加装置的电弧传感器的焊接中，检测在向焊炬的梢端突出的电极和工件之间产生的电弧的焊接电流和电弧电压等，并且通过运算电极的梢端和工件之间的距离，可以掌握焊炬的位置。具体地是，通过比较在摆动的两端上的焊接电流值或者电弧电压值能够控制焊接线跟踪，并且通过将摆动中的焊接电流值或者电弧电压值与目标值比较可以进行焊炬高度的控制。

此外，为了相对于工件的坡口宽度得到合适的摆动宽度而控制摆动宽度的方法也是已知的（例如，参照专利文献1）。在该情况下，执行将在摆动的端部上的焊接电流值或者电弧电压值与目标值比较以增减摆动宽度的控制。

现有技术文献：

专利文献1：日本特公平4-70117号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

在上述专利文献1的方法中，摆动宽度的控制和焊炬高度的控制是相互独立地进行。但是，由于摆动宽度的控制和焊炬高度的控制之间相互影响，因此试图对各个控制实现最佳化时，发生以下的问题。

图11A～图11C是用于说明在现有的电弧传感器摆动宽度控制中的问题的示意图。当成为图11A所示的初期摆动宽度w₀及焊炬高度z₀的情况下，执行扩展摆动宽度w的控制以使摆动宽度w的端部和工件之间的水平距离（壁距离）达到目标值d_ref，同时执行降低焊炬高度z的控制以使焊炬高度z达到目标值z_ref时，如图11B所示，通过焊炬高度下降，摆动宽度的端部和工件之间的水平距离也变短，因此摆动宽度w与在目标焊炬高度z_ref上的目标摆动宽度w_t相比增大。一般，使摆动宽度及焊炬高度的控制在每个规定的控制周期一点点地变化。因此，关于摆动宽度w，如图11C的虚线所示，理想的是从初期摆动宽度w₀越重复控制周期，越向目标摆动宽度w_t逐步行进。但是，在上述现有的结构中，对于初期摆动宽度w₀，本来为了使其接近目标摆动宽度w_t而需要执行减小摆动宽度w的控制，但是反而执行扩大摆动宽度w的控制，因此如图11C的实线所示，与目标值反方向动作，或者直至稳定为目标值而需要时间。

像这样，对于摆动宽度的控制以及焊炬高度的控制的各个控制，当个别地执行最优的控制时，其结果是焊炬和工件之间的水平距离过度接近，而可能发生成为焊接缺陷，或者焊炬和工件接触的问题。因此，在像这样的现有的方法中，为了在独立地执行摆动宽度的控制和焊炬高度的控制的同时不发生焊接缺陷等的问题，而只能在各个控制中降低增益（gain），从而不能执行高性能的控制。

又，也可以根据摆动的周期交替地执行摆动宽度的控制和焊炬高度的控制。即，在该方法中，可能在执行摆动宽度的控制时不执行焊炬高度的控制，而在执行焊炬高度的控制时不执行摆动宽度的控制。如果是这样，则尽管不发生焊接缺陷等的问题，但是由于在各个控制中存在不执行该控制的期间，因此结果会使增益减半，而不能执行高性能的控制。

本发明是为了解决以上的问题而形成的，其目的在于提供能够同时且高性能地执行摆动宽度的控制和焊炬高度的控制的电弧焊接的控制系统及控制方法。

解决问题的手段：