電弧焊接控制方法與流程

2023-05-28 09:13:41

本發明涉及電弧焊接控制方法，將焊絲的進給速度交替切換為正向進給期間和反向進給期間，重複短路期間和電弧期間，使焊接電流通電來進行焊接。

背景技術：

在一般的消耗電極式電弧焊接中，將消耗電極即焊絲以恆定速度進給。使焊絲與母材之間產生電弧來進行焊接。在消耗電極式電弧焊接中，焊絲和母材多成為交替重複短路期間和電弧期間的焊接狀態。

為了進一步提升焊接品質，提出周期性重複焊絲的正向進給和反向進給來進行焊接的方法。在專利文獻1的發明中，算出與焊接電流設定值相應的進給速度的平均值，將焊絲的正向進給和反向進給的頻率以及振幅設為與焊接電流設定值相應的值。在重複焊絲的正向進給和反向進給的焊接方法中，由於能將恆速進給的現有技術中不可能的短路和電弧的重複的周期設定為所期望值，因此能謀求焊渣產生量的削減、焊道外觀的改善等焊接品質的提升。

在專利文獻2的發明中，將焊絲正向進給，對焊絲的進給速度進行反饋控制以使焊接電流和預先確定的電流設定值相等，來進行進給速度可變控制。在通常的消耗電極電弧焊接中，焊接中的進給速度是恆定值。與此相對，在專利文獻2的發明中，對進給速度進行可變控制，使得即使供電嘴-母材間距離發生變化，焊接電流值也成為恆定。由於母材的焊透深度與焊接電流值大致成比例，因此若焊接電流值成為恆定則焊透深度均勻化。在通常的電弧焊接中，將供電嘴-母材間距離保持為恆定來進行焊接。但在深的坡口的焊接、多層堆焊焊接等的情況下，雖然將供電嘴-母材間距離保持在恆定值，但由於焊炬與母材的幹涉的問題等而出現難以實現的情況。在如此供電嘴-母材間距離發生變動的焊接中，在專利文獻2的發明中，由於對進給速度進行可變控制來將焊接電流值維持恆定，因此抑制了重要的焊接品質之一即焊透深度的變動，從而能實現均勻化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5201266號公報

專利文獻2：日本特開平7-51854號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

在本發明中，目的在於，提供一種電弧焊接控制方法，在交替切換進給速度的正向進給期間和反向進給期間的焊接中，即使供電嘴-母材間距離變動也能使焊透深度均勻化。

用於解決課題的手段

為了解決上述的課題，本發明的電弧焊接控制方法將焊絲的進給速度交替切換為正向進給期間和反向進給期間，重複短路期間和電弧期間，使焊接電流通電來進行焊接，所述電弧焊接控制方法的特徵在於，檢測所述焊接電流的平滑值，對所述進給速度的波形參數進行反饋控制，以使該焊接電流平滑值和預先確定的電流設定值相等。

本發明的電弧焊接控制方法的特徵在於，所述波形參數是振幅以及/或者正向進給側移位量。

本發明的電弧焊接控制方法的特徵在於，所述波形參數是正向進給加速期間、正向進給減速期間、反向進給加速期間、反向進給減速期間、正向進給振幅或反向進給振幅的至少一者。

本發明的電弧焊接控制方法的特徵在於，僅在所述電流設定值為預先確定的基準電流值以上時進行所述反饋控制。

本發明的電弧焊接控制方法的特徵在於，被所述反饋控制的所述波形參數與所述短路期間中的特定定時同步而變化。

發明的效果

根據本發明，在交替切換進給速度的正向進給期間和反向進給期間的焊接中，由於即使供電嘴-母材間距離變動也能將焊接電流平滑值保持恆定，因此能使焊透深度均勻化。

附圖說明

圖1是用於實施本發明的實施方式1所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。

圖2是表示本發明的實施方式1所涉及的電弧焊接控制方法的圖1的焊接電源中的各信號的時序圖。

圖3是在本發明的實施方式1所涉及的電弧焊接控制方法中表示進給速度可變控制的動作的圖1的焊接電源中的各信號的時序圖。

圖4是用於實施本發明的實施方式2所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。

圖5是用於實施本發明的實施方式3所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。

圖6是表示本發明的實施方式3所涉及的電弧焊接控制方法的圖5的焊接電源中的各信號的時序圖。

圖7是用於實施本發明的實施方式4所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。

圖8是表示本發明的實施方式4所涉及的電弧焊接控制方法的圖7的焊接電源中的各信號的時序圖。

圖9是在本發明的實施方式4所涉及的電弧焊接控制方法中表示進給速度可變控制的動作的圖7的焊接電源中的各信號的時序圖。

具體實施方式

以下參考附圖來說明本發明的實施方式。

[實施方式1]

實施方式1的發明對進給速度的波形參數即振幅以及/或者正向進給側移位量進行反饋控制，以使焊接電流的平滑值和預先確定的電流設定值成為相等。

圖1是用於實施本發明的實施方式1所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。以下參考圖1來說明各方塊。

電源主電路PM將3相200V等商用電源(圖示省略)作為輸入，按照後述的驅動信號Dv進行基於逆變器控制等的輸出控制，輸出輸出電壓E。雖然圖示省略，但該電源主電路PM具備：對商用電源進行整流的1次整流器；對整流過的直流進行平滑的平滑電容器；將平滑過的直流變換成高頻交流、通過上述的驅動信號Dv驅動的逆變器電路；將高頻交流降壓到適於焊接的電壓值的高頻變壓器；將降壓的高頻交流整流成直流的2次整流器。

電抗器WL對上述的輸出電壓E進行平滑。該電抗器WL的電感值例如為200μH。

進給電動機WM將後述的進給控制信號Fc作為輸入，周期性重複正向進給和反向進給來將焊絲1以進給速度Fw進給。在進給電動機WM中使用過渡響應性快的電動機。為了加快焊絲1的進給速度Fw的變化率以及進給方向的反轉而有進給電動機WM靠近焊炬4的前端設置的情況。另外，也有使用2個進給電動機WM來做出推挽的進給系統的情況。

焊絲1通過與上述的進給電動機WM結合的進給輥5的旋轉而在焊炬4內被進給，在與母材2之間產生電弧3。在焊炬4內的供電嘴(圖示省略)與母材2之間施加焊接電壓Vw，通電焊接電流Iw。

輸出電壓設定電路ER輸出預先確定的輸出電壓設定信號Er。輸出電壓檢測電路ED檢測上述的輸出電壓E並進行平滑，輸出輸出電壓檢測信號Ed。

電壓誤差放大電路EA將上述的輸出電壓設定信號Er以及上述的輸出電壓檢測信號Ed作為輸入，將輸出電壓設定信號Er(+)與輸出電壓檢測信號Ed(-)的誤差放大，並輸出電壓誤差放大信號Ea。由該電路對焊接電源進行恆電壓控制。

驅動電路DV將上述的電壓誤差放大信號Ea作為輸入，基於電壓誤差放大信號Ea進行PWM調製控制，輸出用於驅動上述的電源主電路PM內的逆變器電路的驅動信號Dv。

電流檢測電路ID檢測上述的焊接電流Iw，並輸出電流檢測信號Id。電流平滑電路IAV將該電流檢測信號Id作為輸入來進行平滑，輸出焊接電流平滑信號Iav。該平滑使用由電阻和電容器構成的平滑電路、低通濾波器等來進行。在使用低通濾波器的情況下，平滑的時間常數能通過設定截止頻率(1～10Hz程度)來進行。

電流設定電路IR輸出成為進給速度可變控制中的目標電流值的預先確定的電流設定信號Ir。進給誤差放大電路EF將該電流設定信號Ir(+)與上述的焊接電流平滑信號Iav(-)的誤差放大，並輸出進給誤差放大信號Ef。

周期設定電路TFR輸出預先確定的周期設定信號Tfr。

振幅設定電路WFR將上述的進給誤差放大信號Ef作為輸入，對進給誤差放大信號Ef進行焊接中積分而輸出振幅設定信號Wfr。積分能表徵為Wfr＝Wf0+∫Ef·dt。在此Wf0是預先確定的初始值。通過該電路，對振幅設定信號Wfr的值進行反饋控制，以使焊接電流平滑信號Iav的值與電流設定信號Ir的值相等，從而振幅設定信號Wfr的值在焊接中時刻變化。

正向進給側移位量設定電路SFR將上述的進給誤差放大信號Ef作為輸入，對進給誤差放大信號Ef進行焊接中積分而輸出正向進給側移位量設定信號Sfr。積分能表徵為Sfr＝Sf0+∫Ef·dt。在此Sf0是預先確定的初始值。通過該電路，對正向進給側移位量設定信號Sfr進行值進行反饋控制，以使焊接電流平滑信號Iav的值與電流設定信號Ir的值相等，從而正向進給側移位量設定信號Sfr在焊接中時刻變化。

進給速度設定電路FR將上述的周期設定信號Tfr、上述的振幅設定信號Wfr以及上述的正向進給側移位量設定信號Sfr作為輸入，輸出使由通過周期設定信號Tfr確定的周期以及通過振幅設定信號Wfr確定的振幅形成的正弦波移位了通過正向進給側移位量設定信號Sfr確定的正向進給側移位量的進給速度型式，作為進給速度設定信號Fr。在該進給速度設定信號Fr為0以上時成為正向進給期間，在該進給速度設定信號Fr不足0時成為反向進給期間。

進給控制電路FC將上述的進給速度設定信號Fr作為輸入，將用於以相當於進給速度設定信號Fr的值的進給速度Fw進給焊絲1的進給控制信號Fc輸出給上述的進給電動機WM。

圖2是表示本發明的實施方式1所涉及的電弧焊接控制方法的圖1的焊接電源中的各信號的時序圖。圖2(A)表示進給速度Fw的時間變化，圖2(B)表示焊接電流Iw的時間變化，圖2(C)表示焊接電壓Vw的時間變化。以下參考圖2來進行說明。

如圖2(A)所示那樣，進給速度Fw的0的上側成為正向進給期間，進給速度Fw的0的下側成為反向進給期間。所謂正向進給，是指將焊絲向靠近母材的方向進給，所謂反向進給，是指將焊絲向從母材背離的方向進給。進給速度Fw正弦波狀地變化，成為向正向進給側移位的波形。為此進給速度Fw的平均值成為正的值，焊絲平均被正向進給。進給速度Fw的進給速度型式可以是三角波、梯形波等。

如圖2(A)所示那樣，進給速度Fw在時刻t1時間點是0，時刻t1～t2的期間成為正向進給加速期間，在時刻t2成為正向進給的最大值，時刻t2～t3的期間成為正向進給減速期間，在時刻t3成為0，時刻t3～t4的期間成為反向進給加速期間，在時刻t4成為反向進給的最大值，時刻t4～t5的期間成為反向進給減速期間。然後時刻t5～t6的期間再度成為正向進給加速期間，時刻t6～t7的期間再度成為正向進給減速期間。因此進給速度Fw以時刻t1～t5的周期Tf(ms)、時刻t2的正向進給的最大值與時刻t4的反向進給的最大值之差即振幅Wf(m/min)以及正向進給側移位量Sf(m/min)的進給速度型式重複。在此，周期Tf由圖1的周期設定電路TFR設定為給定值。振幅Wf被圖1的進給誤差放大電路EF以及振幅設定電路WFR進行反饋控制，以使焊接電流平滑信號Iav的值與電流設定信號Ir的值相等。正向進給側移位量Sf被圖1的進給誤差放大電路EF以及正向進給側移位量設定電路SFR進行反饋控制，以使焊接電流平滑信號Iav的值與電流設定信號Ir的值相等。周期Tf被設定為8～20ms程度，振幅Wf在30～100m/min程度的範圍變化，正向進給側移位量Sf在3～20m/min程度的範圍變化。

焊絲與母材的短路多在時刻t2的正向進給最大值的前後發生。在圖2中，是在正向進給最大值之後的正向進給減速期間中的時刻t21發生的情況。若在時刻t21發生短路，則如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw急減到數V的短路電壓值，如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw逐漸增加。

如圖2(A)所示那樣，由於進給速度Fw從時刻t3起成為反向進給期間，因此焊絲被反向進給。通過該反向進給短路被解除，在時刻t31重產生電弧。電弧的重產生多發生在時刻t4的反向進給最大值的前後。在圖2中，是在反向進給最大值之前的反向進給加速期間中的時刻t31發生的情況。因此時刻t21～t31的期間成為短路期間。

在時刻t31重產生電弧，則如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw急增到數十V的電弧電壓值。如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw從短路期間中的最大值的狀態開始變化。

時刻t31～t5的期間中如圖2(A)所示那樣，由於進給速度Fw是反向進給狀態，因此焊絲被上拉而電弧長度逐漸變長。若電弧長度變長，則焊接電壓Vw變大，由於通過圖1的電壓誤差放大電路EA進行恆電壓控制，因此焊接電流Iw變小。因此，時刻t31～t5的電弧期間反向進給期間Tar中如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw逐漸變大，如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw逐漸變小。

然後下一短路在時刻t6～t7的正向進給減速期間中的時刻t61發送。其中，在時刻t61發生的短路相比於在時刻t21發生的短路，距正向進給最大值的時間(相位)滯後。如此發生短路的定時有某種程度的偏差。時刻t31～t61的期間成為電弧期間。時刻t5～t61的期間中如圖2(A)所示那樣，進給速度Fw是正向進給狀態，焊絲被正向進給而電弧長度逐漸變短。若電弧長度，則焊接電壓Vw變小，由於通過圖1的電壓誤差放大電路EA進行恆電壓控制，因此焊接電流Iw變大。因此，時刻t5～t61的電弧期間正向進給期間Tas中如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw逐漸變小，如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw逐漸變大。

圖3是在本發明的實施方式1所涉及的電弧焊接控制方法中表示進給速度可變控制的動作的圖1的焊接電源中的各信號的時序圖。圖3(A)表示供電嘴-母材間距離Lw的時間變化，圖3(B)表示進給速度平均值Fav的時間變化，圖3(C)表示焊接電流平滑信號Iav(實線)以及電流設定信號Ir(虛線)的時間變化，圖3(D)表示振幅設定信號Wfr的時間變化，圖3(E)表示正向進給側移位量設定信號Sfr的時間變化。圖3表示在焊接中供電嘴-母材間距離Lw在時刻t1從L1(mm)變長到L2(mm)的情況下的各信號的過渡響應。上述的進給速度平均值Fav表示圖2(A)所示的進給速度Fw的每1周期的平均值。圖3的時間刻度長到圖2的5～10倍。以下參考圖3來進行說明。

時刻t1以前的期間中如圖3(A)所示那樣，由於供電嘴-母材間距離Lw處於L1(mm)的恆定的狀態，圖3(C)的以實線表示的焊接電流平滑信號Iav的值處於與以虛線表示的電流設定信號Ir的值相等的狀態。為此，由於圖3(D)所示的振幅設定信號Wfr以及圖3(E)所示的正向進給側移位量設定信號Sfr的各值成為恆定值，因此如圖3(B)所示那樣，進給速度平均值Fav處於大致恆定的狀態。

若在時刻t1焊炬與母材的距離變長，則如圖3(A)所示那樣，供電嘴-母材間距離Lw從L1向L2變長。為此如圖3(C)所示那樣，焊接電流平滑信號Iav的值從時刻t1有傾斜地減少，與電流設定信號Ir的值出現誤差(進給誤差放大信號Ef＞0)。若要通過使該誤差回到0的進給速度可變控制將焊接電流平滑信號Iav的值維持在恆定值，則圖3(D)所示的振幅設定信號Wfr以及圖3(E)所示的正向進給側移位量設定信號Sfr這兩值從時刻t1起有傾斜地變大。響應於此，如圖3(B)所示那樣，進給速度平均值Fav從時刻t1起有傾斜地變快。

焊接電流平滑信號Iav的值如圖3(C)所示那樣從時刻t1起減少，在時刻t2從減少向增加反轉，在時刻t3恢復到時刻t1以前的值而與電流設定信號Ir的誤差成為大致0。圖3(D)所示的振幅設定信號Wfr以及圖3(E)所示的正向進給側移位量設定信號Sfr這兩值從時刻t1起逐漸增加，在時刻t3收斂在比時刻t1以前的值大的值。響應於此，進給速度平均值Fav如圖3(B)所示那樣，從時刻t1逐漸變快，在時刻t3收斂在比時刻t1以前的值高速的值。

在供電嘴-母材間距離Lw向變短的方向變化的情況下，焊接電流平滑信號Iav的值在暫時增加後恢復到原本的值。振幅設定信號Wfr以及正向進給側移位量設定信號Sfr這兩值收斂在比變化前的值更小的值，進給速度平均值Fav收斂在比變化前的值更低速的值。時刻t1～t3的過渡期間成為50～100ms程度。

根據上述的實施方式1，檢測焊接電流的平滑值，對進給速度的振幅以及/或者正向進給側移位量進行反饋控制，以使該焊接電流平滑值和預先確定的電流設定值相等。由此在本實施方式中，在交替切換進給速度的正向進給期間和反向進給期間的焊接中，由於即使供電嘴-母材間距離變動也能將焊接電流平滑值保持在恆定，因此能使焊透深度均勻化。這時期望對進給速度的振幅以及正向進給側移位量都進行反饋控制。這是因為，相比於僅對一方進行反饋控制時，焊接狀態的穩定性更加提升。

[實施方式2]

實施方式2的發明僅在電流設定值為預先確定的基準電流值以上時進行反饋控制(進給速度可變控制)。

圖4是用於實施本發明的實施方式2所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。圖4與上述的圖1對應，對相同方塊標註相同標號並不再重複它們的說明。圖4將圖1的進給誤差放大電路EF置換為第2進給誤差放大電路EF2。以下參考圖4來說明該方塊。

第2進給誤差放大電路EF2將電流設定信號Ir作為輸入，在電流設定信號Ir的值為預先確定的基準電流值以上時將電流設定信號Ir(+)與焊接電流平滑信號Iav(-)的誤差放大來輸出進給誤差放大信號Ef，在電流設定信號Ir的值不足上述的基準電流值時輸出成為0的進給誤差放大信號Ef。由此僅在電流設定信號Ir的值為基準電流值以上時進行振幅設定信號Wfr以及正向進給側移位量設定信號Sfr的反饋控制。基準電流值被設定在200A程度。

根據上述的實施方式2，僅在電流設定值(電流設定信號Ir)為預先確定的基準電流值以上時進行反饋控制(進給速度可變控制)。由於若在電流設定值不足基準電流值時進行進給速度可變控制就會出現焊接狀態變得不穩定的情況，因此禁止進給速度可變控制。另外，由於若在電流設定值不足基準電流值時使供電嘴-母材間距離變動，焊接狀態就會變得不穩定，因此不使供電嘴-母材間距離變動地進行焊接。

[實施方式3]

在實施方式3的發明中，正在被反饋控制的振幅以及/或者正向進給側移位量與短路期間中的特定定時同步而變化。在實施方式1中，進給速度的周期以及/或者正向進給側移位量通過反饋控制而在進給速度的任意的定時非同步地時刻變化。與此相對，在實施方式3中，周期以及/或者正向進給側移位量與短路期間中的特定定時同步而變化，在這以外的定時不發生變化。

圖5是用於實施本發明的實施方式3所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。圖5與上述的圖1對應，對相同方塊標註相同標號並不再重複它們的說明。圖5在圖1的基礎上追加電壓檢測電路VD以及短路判別電路SD，將圖1的進給速度設定電路FR置換為第2進給速度設定電路FR2。以下參考圖5來說明這些方塊。

電壓檢測電路VD檢測上述的焊接電壓Vw，並輸出電壓檢測信號Vd。短路判別電路SD將上述的電壓檢測信號Vd作為輸入，在該值不足預先確定的短路判別值(10V程度)時判別為處於短路期間而輸出成為高電平的短路判別信號Sd，在該值為預先確定的短路判別值(10V程度)以上時判別為處於電弧期間而輸出成為低電平的短路判別信號Sd。

第2進給速度設定電路FR2，將上述的短路判別信號Sd、上述的周期設定信號Tfr、上述的振幅設定信號Wfr以及上述的正向進給側移位量設定信號Sfr作為輸入，與短路判別信號Sd變化到高電平(短路)的定時同步地讀入周期設定信號Tfr、振幅設定信號Wfr以及正向進給側移位量設定信號Sfr的各個值，輸出使由通過周期設定信號Tfr確定的周期以及通過振幅設定信號Wfr確定的振幅形成的正弦波移位通過正向進給側移位量設定信號Sfr確定的正向進給側移位量的進給速度型式，作為進給速度設定信號Fr。即，進給速度設定信號Fr的各波形參數與短路期間中的特定定時同步地被更新。特定定時是發生短路的定時、發生短路起給定期間後的定時、短路期間中進給速度設定信號Fr從正向進給變化到反向進給的定時等。

圖6是表示本發明的實施方式3所涉及的電弧焊接控制方法的圖5的焊接電源中的各信號的時序圖。圖6(A)表示進給速度Fw的時間變化，圖6(B)表示焊接電流Iw的時間變化，圖6(C)表示焊接電壓Vw的時間變化。圖6與上述的圖2對應，對相同動作不再重複說明。以下參考圖6來說明不同的動作。

若在時刻t21發生短路，則由圖5的第2進給速度設定電路FR2與短路發生定時同步地讀入周期設定信號Tfr、振幅設定信號Wfr以及正向進給側移位量設定信號Sfr各自的值來將它們更新。由於這時周期設定信號Tfr是給定值，因此不發生變化。由于振幅設定信號Wfr以及正向進給側移位量設定信號Sfr的值因反饋控制而發生了變化，因此在時刻t21，如圖6(A)所示那樣，進給速度Fw的振幅Wf以及正向進給側移位量Sf變大。在發生下一短路的時刻t61也同樣。如此，與短路發生定時同步地，振幅Wf以及正向進給側移位量Sf發生變化。同步定時如上述那樣是短路期間中的特定定時，是短路發生定時、短路發生起給定期間後的定時、短路期間中從正向進給變化到反向進給的定時(時刻t3)等。

在短路期間中使進給速度Fw的振幅Wf以及正向進給側移位量Sf變化的理由在於，若電弧期間中進給速度Fw的波形急劇變化，就會有焊接狀態變得不穩定的情況。若是短路期間中，則即使進給速度Fw急劇變化，給焊接狀態的影響也小。

在本發明的實施方式3所涉及的電弧焊接控制方法中表示進給速度可變控制的動作的圖5的焊接電源中的各信號的時序圖由於與上述的圖3相應，因此不再重複說明。實施方式3是以實施方式1為基礎的情況，但在以實施方式2為基礎的情況下也同樣。

根據上述的實施方式3，振幅以及/或者正向進給側移位量與短路期間中的特定定時同步而變化。由此在本實施方式中，由於在短路期間中更新進給速度的波形參數，因此能穩定地維持焊接狀態。

在上述的實施方式1～3中，說明了通過反饋控制而使振幅以及正向進給側移位量這兩值都變化的情況，但也可以僅使任意一方變化。不變化的參數的值設定在給定值。

[實施方式4]

在實施方式4的發明中，對進給速度的波形參數即正向進給加速期間、正向進給減速期間、反向進給加速期間、反向進給減速期間、正向進給振幅或反向進給振幅的至少一者進行反饋控制，以使焊接電流的平滑值和預先確定的電流設定值相等。並且正被反饋控制的波形參數與短路期間中的特定定時同步而變化。

圖7是用於實施本發明的實施方式4所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。圖7與上述的圖5對應，對相同方塊標註相同標號，不再重複它們的說明。圖7刪除了圖5的周期設定電路TFR、振幅設定電路WFR以及正向進給側移位量設定電路SFR。並且追加與圖4相同的第2進給誤差放大電路EF2，追加了正向進給加速期間設定電路TSUR、正向進給減速期間設定電路TSDR、反向進給加速期間設定電路TRUR、反向進給減速期間設定電路TRDR、正向進給振幅設定電路WSR、反向進給振幅設定電路WRR。進而將圖5的第2進給速度設定電路FR2置換為第3進給速度設定電路FR3。以下參考圖7來說明這些方塊。

第2進給誤差放大電路EF2將電流設定信號Ir作為輸入，在電流設定信號Ir的值為預先確定的基準電流值以上時，將電流設定信號Ir(+)與焊接電流平滑信號Iav(-)的誤差放大來輸出進給誤差放大信號Ef，在電流設定信號Ir的值不足上述的基準電流值時，輸出成為0的進給誤差放大信號Ef。由此僅在電流設定信號Ir的值為基準電流值以上時進行反饋控制。基準電流值被設定為200A程度。

正向進給加速期間設定電路TSUR將上述的進給誤差放大信號Ef作為輸入，對進給誤差放大信號Ef進行焊接中積分，並輸出正向進給加速期間設定信號Tsur。積分能表徵為Tsur＝Tsu0+∫Ef·dt。在此Tsu0是預先確定的初始值。通過該電路，對正向進給加速期間設定信號Tsur的值進行反饋控制，以使焊接電流平滑信號Iav的值與電流設定信號Ir的值相等，從而正向進給加速期間設定信號Tsur的值在焊接中時刻變化。

正向進給減速期間設定電路TSDR輸出預先確定的正向進給減速期間設定信號Tsdr。

反向進給加速期間設定電路TRUR輸出預先確定的反向進給加速期間設定信號Trur。

反向進給減速期間設定電路TRDR將上述的進給誤差放大信號Ef作為輸入，對進給誤差放大信號Ef進行焊接中積分，並輸出反向進給減速期間設定信號Trdr。積分能表徵為Trdr＝Trd0-∫Ef·dt。在此，Trd0是預先確定的初始值。通過該電路，對反向進給減速期間設定信號Trdr的值進行反饋控制，以使焊接電流平滑信號Iav的值等於電流設定信號Ir的值，從而反向進給減速期間設定信號Trdr的值在焊接中時刻變化。

正向進給振幅設定電路WSR輸出預先確定的正向進給振幅設定信號Wsr。反向進給振幅設定電路WRR輸出預先確定的反向進給振幅設定信號Wrr。

第3進給速度設定電路FR3將上述的正向進給加速期間設定信號Tsur、上述的正向進給減速期間設定信號Tsdr、上述的反向進給加速期間設定信號Trur、上述的反向進給減速期間設定信號Trdr、上述的正向進給振幅設定信號Wsr、上述的反向進給振幅設定信號Wrr以及上述的短路判別信號Sd作為輸入，輸出通過以下的處理而生成的進給速度型式，作為進給速度設定信號Fr。在該進給速度設定信號Fr為0以上時成為正向進給期間，在該進給速度設定信號Fr不足0時成為反向進給期間。另外，進給速度的波形參數(Tsur、Tsdr、Trur、Trdr、Wsr以及Wrr)與短路期間中的特定定時同步地更新。特定定時是發生短路的定時、發生短路起給定期間後的定時、短路期間中進給速度設定信號Fr從正向進給變化到反向進給的定時等。

1)在通過正向進給加速期間設定信號Tsur確定的正向進給加速期間Tsu中，輸出從0直線狀加速到通過正向進給振幅設定信號Wsr確定的正的值的正向進給峰值Wsp的進給速度設定信號Fr。

2)接著，在正向進給峰頂期間Tsp中，輸出維持上述的正向進給峰值Wsp的進給速度設定信號Fr。

3)若短路判別信號Sd從低電平(電弧期間)變化到高電平(短路期間)，則讀入進給速度的波形參數來進行更新。同時移轉到通過正向進給減速期間設定信號Tsdr確定的正向進給減速期間Tsd，輸出從上述的正向進給峰值Wsp直線狀減速到0的進給速度設定信號Fr。

4)接著，在通過反向進給加速期間設定信號Trur確定的反向進給加速期間Tru中，輸出從0直線狀加速到通過反向進給振幅設定信號Wrr確定的負的值的反向進給峰值Wrp的進給速度設定信號Fr。

5)接著，在反向進給峰頂期間Trp中，輸出維持上述的反向進給峰值Wrp的進給速度設定信號Fr。

6)若短路判別信號Sd從高電平(短路期間)變化到低電平(電弧期間)，則移轉到通過反向進給減速期間設定信號Trdr確定的反向進給減速期間Trd，輸出從上述的反向進給峰值Wrp直線狀減速到0的進給速度設定信號Fr。

7)生成通過重複上述的1)～6)而正負的梯形波狀變化的進給型式的進給速度設定信號Fr。

圖8是表示本發明的實施方式4所涉及的電弧焊接控制方法的圖7的焊接電源中的各信號的時序圖。圖8(A)表示進給速度Fw的時間變化，圖8(B)表示焊接電流Iw的時間變化，圖8(C)表示焊接電壓Vw的時間變化，圖8(D)表示短路判別信號Sd的時間變化。以下參考圖8來說明各信號的動作。

圖8(A)所示的進給速度Fw被控制為從圖7的第3進給速度設定電路FR3輸出的進給速度設定信號Fr的值。進給速度Fw由通過圖7的正向進給加速期間設定信號Tsur而被反饋控制的正向進給加速期間Tsu、直到發生短路為止持續的正向進給峰頂期間Tsp、通過圖7的正向進給減速期間設定信號Tsdr確定的正向進給減速期間Tsd、通過圖7的反向進給加速期間設定信號Trur確定的反向進給加速期間Tru、直到發生電弧為止持續的反向進給峰頂期間Trp以及通過圖7的反向進給減速期間設定信號Trdr而被反饋控制的反向進給減速期間Trd形成。進而，正向進給峰值Wsp通過圖7的正向進給振幅設定信號Wsr確定，反向進給峰值Wrp通過圖7的反向進給振幅設定信號Wrr確定。其結果，進給速度設定信號Fr成為正負的梯形波狀地變化的進給型式。進給速度Fw的波形參數的反饋控制與實施方式2同樣，都是僅在電流設定信號Ir的值為基準電流值以上時進行。進而，被反饋控制的進給速度Fw的波形參數與短路期間的特定定時同步地變化。

[時刻t1～t4的反向進給期間的動作]

如圖8(A)所示那樣，進給速度Fw進入時刻t1～t2的預先確定的反向進給加速期間Tru，從0加速到上述的反向進給峰值Wrp。該期間中短路期間持續。

在時刻t2反向進給加速期間Tru結束後，如圖8(A)所示那樣，進給速度Fw進入反向進給峰頂期間Trp，成為上述的反向進給峰值Wrp。該期間中短路期間也持續。

在時刻t3產生電弧後，則如圖8(D)所示那樣，短路判別信號Sd變化到低電平(電弧期間)。響應於此，移轉到時刻t3～t4的預先確定的反向進給減速期間Trd，如圖8(A)所示那樣，進給速度Fw從上述的反向進給峰值Wrp減速到0。同時如圖8(C)所示那樣，焊接電壓Vw急增到數十V的電弧電壓值，如圖8(B)所示那樣，焊接電流Iw在電弧期間中逐漸減少。

[時刻t4～t7的正向進給期間的動作]

在時刻t4反向進給減速期間Trd結束後，移轉到時刻t4～t5的預先確定的正向進給加速期間Tsu。在該正向進給加速期間Tsu中，如圖8(A)所示那樣，進給速度Fw從0加速到上述的正向進給峰值Wsp。該期間中電弧期間持續。

在時刻t5正向進給加速期間Tsu結束後，如圖8(A)所示那樣，進給速度Fw進入正向進給峰頂期間Tsp，成為上述的正向進給峰值Wsp。該期間中電弧期間也持續。

在時刻t6發生短路後，如圖8(D)所示那樣，短路判別信號Sd變化到高電平(短路期間)，與短路發生同步地讀入正被反饋控制的正向進給加速期間設定信號Tsur以及反向進給減速期間設定信號Trdr來更新。響應於此，移轉到時刻t6～t7的預先確定的正向進給減速期間Tsd，如圖8(A)所示那樣，進給速度Fw從上述的正向進給峰值Wsp減速到0。同時如圖8(C)所示那樣，焊接電壓Vw急減到數V的短路電壓值，如圖8(B)所示那樣，焊接電流Iw在短路期間中逐漸增加。

圖9是在本發明的實施方式4所涉及的電弧焊接控制方法中，表示進給速度可變控制的動作的圖7的焊接電源中的各信號的時序圖。圖9(A)表示供電嘴-母材間距離Lw的時間變化，圖9(B)表示進給速度平均值Fav的時間變化，圖9(C)表示焊接電流平滑信號Iav(實線)以及電流設定信號Ir(虛線)的時間變化，圖9(D)表示正向進給加速期間設定信號Tsur的時間變化，圖9(E)表示反向進給減速期間設定信號Trdr的時間變化。圖9表示焊接中供電嘴-母材間距離Lw在時刻t1從L1(mm)向L2(mm)變長的情況下的各信號的過渡響應。上述的進給速度平均值Fav表示圖8(A)所示的進給速度Fw的每1周期的平均值。圖9的時間刻度長到圖8的5～10倍。以下參考圖9來進行說明。

由於在時刻t1以前的期間中如圖9(A)所示那樣，供電嘴-母材間距離Lw處於L1(mm)的恆定的狀態，因此圖9(C)的以實線表示的焊接電流平滑信號Iav的值處於與以虛線表示的電流設定信號Ir的值相等的狀態。為此，由於圖9(D)所示的正向進給加速期間設定信號Tsur以及圖9(E)所示的反向進給減速期間設定信號Trdr的各值成為恆定值，因此如圖9(B)所示那樣，進給速度平均值Fav處於大致恆定的狀態。

在時刻t1焊炬與母材的距離變長後，如圖9(A)所示那樣，供電嘴-母材間距離Lw從L1向L2變長。為此如圖9(C)所示那樣，焊接電流平滑信號Iav的值從時刻t1起有傾斜地減少，與電流設定信號Ir的值出現誤差(進給誤差放大信號Ef＞0)。若要通過使該誤差回到0的進給速度可變控制將焊接電流平滑信號Iav的值維持在恆定值，則圖9(D)所示的正向進給加速期間設定信號Tsur從時刻t1有傾斜地變大，並且圖9(E)所示的反向進給減速期間設定信號Trdr從時刻t1起有傾斜地變小。響應於此，如圖9(B)所示那樣，進給速度平均值Fav從時刻t1起有傾斜地變快。

焊接電流平滑信號Iav的值如圖9(C)所示那樣，從時刻t1起減少，在時刻t2從減少向增加反轉，在時刻t3恢復到時刻t1以前的值，從而與電流設定信號Ir的誤差成為大致0。圖9(D)所示的正向進給加速期間設定信號Tsur從時刻t1起逐漸增加，在時刻t3收斂在比時刻t1以前的值更大的值。進而，圖9(E)所示的反向進給減速期間設定信號Trdr從時刻t1起逐漸減少，在時刻t3收斂在比時刻t1以前的值更小的值。響應於此，進給速度平均值Fav如圖9(B)所示那樣，從時刻t1起逐漸變快，在時刻t3收斂在比時刻t1以前的值更高速的值。

在供電嘴-母材間距離Lw向變短的方向變化的情況下，焊接電流平滑信號Iav的值在暫時增加後恢復到原本的值。正向進給加速期間設定信號Tsur收斂在比變化前的值更小的值，反向進給減速期間設定信號Trdr收斂在比變化前更大的值，進給速度平均值Fav收斂在比變化前的值更低速的值。時刻t1～t3的過渡期間成為50～100ms程度。進給速度的周期是10ms程度。

在上述中例示了被反饋控制的進給速度Fw的波形參數是正向進給加速期間Tsu以及反向進給減速期間Trd的情況。但被反饋控制的進給速度Fw的波形參數可以是正向進給加速期間Tsu、正向進給減速期間Tsd、反向進給加速期間Tru、反向進給減速期間Trd、正向進給振幅(正向進給峰值Wsp)或反向進給振幅(反向進給峰值Wrp)的至少一者。

在進給速度Fw的波形參數中，對成為電弧期間中的正向進給加速期間Tsu、反向進給減速期間Trd或正向進給峰值Wsp的至少一者進行反饋控制，能使焊接狀態更加穩定化。

根據上述的實施方式4，檢測焊接電流的平滑值，對正向進給加速期間、正向進給減速期間、反向進給加速期間、反向進給減速期間、正向進給振幅或反向進給振幅的至少一者進行反饋控制，以使該焊接電流平滑值和預先確定的電流設定值相等。由此在本實施方式中，在交替切換進給速度的正向進給期間和反向進給期間的焊接中，由於即使供電嘴-母材間距離變動也能將焊接電流平滑值保持恆定，因此能使焊透深度均勻化。

產業上的利用可能性

根據本發明，在交替切換進給速度的正向進給期間和反向進給期間的焊接中，由於即使供電嘴-母材間距離變動也能將焊接電流平滑值保持恆定，因此能使焊透深度均勻化。

以上通過特定的實施方式說明了本發明，但本發明並不限定於該實施方式，能在不脫離公開的發明的技術思想的範圍內進行種種變更。

本申請基於2014年8月18日申請的日本專利申請(特願2014-165777)、2015年1月20日申請的日本專利申請(特願2015-008198)，將其內容引入至此。

標號的說明

1 焊絲

2 母材

3 電弧

4 焊炬

5 進給輥

DV 驅動電路

Dv 驅動信號

E 輸出電壓

EA 電壓誤差放大電路

Ea 電壓誤差放大信號

ED 輸出電壓檢測電路

Ed 輸出電壓檢測信號

EF 進給誤差放大電路

Ef 進給誤差放大信號

EF2 第2進給誤差放大電路

ER 輸出電壓設定電路

Er 輸出電壓設定信號

Fav 進給速度平均值

FC 進給控制電路

Fc 進給控制信號

FR 進給速度設定電路

Fr 進給速度設定信號

FR2 第2進給速度設定電路

FR3 第3進給速度設定電路

Fw 進給速度

IAV 電流平滑電路

Iav 焊接電流平滑信號

ID 電流檢測電路

Id 電流檢測信號

IR 電流設定電路

Ir 電流設定信號

Iw 焊接電流

Lw 供電嘴-母材間距離

PM 電源主電路

SD 短路判別電路

Sd 短路判別信號

Sf 正向進給側移位量

SFR 正向進給側移位量設定電路

Sfr 正向進給側移位量設定信號

Tar 電弧期間反向進給期間

Tas 電弧期間正向進給期間

Tf 周期

TFR 周期設定電路

Tfr 周期設定信號

Trd 反向進給減速期間

TRDR 反向進給減速期間設定電路

Trdr 反向進給減速期間設定信號

Trp 反向進給峰頂期間

Tru 反向進給加速期間

TRUR 反向進給加速期間設定電路

Trur 反向進給加速期間設定信號

Tsd 正向進給減速期間

TSDR 正向進給減速期間設定電路

Tsdr 正向進給減速期間設定信號

Tsp 正向進給峰頂期間

Tsu 正向進給加速期間

TSUR 正向進給加速期間設定電路

Tsur 正向進給加速期間設定信號

VD 電壓檢測電路

Vd 電壓檢測信號

Vw 焊接電壓

Wf 振幅

WFR 振幅設定電路

Wfr 振幅設定信號

WL 電抗器

WM 進給電動機

Wrp 反向進給峰值

WR 反向進給振幅設定電路

Wrr 反向進給振幅設定信號

Wsp 正向進給峰值

WSR 正向進給振幅設定電路

Wsr 正向進給振幅設定信號