脉冲电弧焊接的仿形控制方法、控制装置、焊接系统、焊接程序以及焊接电源与流程

本发明涉及脉冲电弧焊接的仿形控制方法、控制装置、焊接系统、焊接程序以及焊接电源。更详细而言，涉及在脉冲电弧焊接的焊接线仿形控制中，即使是脉冲电弧焊接也能够进行高精度的焊接线仿形控制的、脉冲电弧焊接的仿形控制方法、控制装置、焊接系统、焊接程序以及焊接电源。

背景技术：

以往，作为焊接线的仿形控制方法，使用作为非接触传感器的电弧传感器。电弧传感器利用当焊丝的通电点(焊丝与导电嘴的接触点)与母材之间的距离(以下，也称为“导电嘴、母材间距离”或者“突出量”)发生变化时与其相应地焊接电流、电弧电压发生变化这样的特性。

作为电弧传感器的具体的应用例，能够举出以如下方式进行控制的方法：在坡口内使焊炬横摆，根据检测出的焊接电流、电弧电压的变化读取坡口宽度方向的导电嘴、母材间距离的变化，若它们的变化在横摆左侧与右侧的行为中对称，则判断为焊炬瞄准着坡口中心、即焊接线，若它们的变化在横摆左侧与右侧的行为中非对称，则判断为焊炬从焊接线偏移，之后使横摆中心移动以变得对称。

这样，虽然是电弧传感器对焊接电流、电弧电压进行监视并根据其电变化量判断焊炬位置的方法，但在焊接电流、电弧电压成为脉冲状的波形的情况下、即在脉冲电弧焊接法中应用仿形控制的情况下，除了由导电嘴、母材间距离引起的焊接电流、电弧电压的变化以外，还加上由脉冲引起的周期性的变化，因此无法精度良好地提取相当于突出量变化的电变化信息，与不使用脉冲电弧焊接法的情况相比，焊接线的仿形精度有可能变低。

作为应用了该脉冲电弧焊接法的情况下的仿形控制方法，在专利文献1中，将峰值电压vp限制在预先确定的以峰值电压基准值vpc为中心值的峰值电压变动范围vpc±δvpc内而计算峰值电压限制值vpf，将基础电压vb限制在预先确定的以基础电压基准值vbc为中心值的基础电压变动范围vbc±δvbc内而计算基础电压限制值vbf，基于每个振荡半周期的峰值电压限制值vpf和/或基础电压限制值vbf，使焊炬仿照焊接线而进行脉冲电弧焊接。由此，公开如下那样的技术：能够基于将由于各种因素而重叠于电弧电压的异常电压除去后的电弧电压限制值、峰值电压限制值或者基础电压限制值来准确地计算位置偏移值，从而实现高精度的仿形控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2004-82152号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法中，仅除去在电弧电压的脉冲波形产生的异常电压，完全未考虑对于脉冲波形对与焊炬位置相关的焊接电流、电弧电压的行为造成的影响。换言之，根据对焊接电流、电弧电压进行检测的采样周期(或者向机器人控制器的传送周期)，也可能取得脉冲波形中的峰值位置或者基础位置的值，因此有可能不能精度良好地提取与焊炬突出量变化信息相关的焊接电流、电弧电压的行为，存在改善的余地。

本发明是鉴于前述的课题而完成的，其目的在于，提供即使在使用了脉冲电弧焊接法的情况下也能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息的脉冲电弧焊接的仿形控制方法、控制装置、焊接系统、焊接程序以及焊接电源。

用于解决课题的方案

本发明的上述目的通过脉冲电弧焊接的仿形控制方法的下述(1)的结构来达成。

(1)一种脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述脉冲电弧焊接的仿形控制方法的特征在于，

所述电变化量x包含焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn，

基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

脉冲电弧焊接的仿形控制方法的本发明的优选的实施方式涉及下述(2)～(7)。

(2)根据上述(1)所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，所述期间tf设为所述电变化量x的脉冲的一个周期或者脉冲的多个周期。

(3)根据上述(1)或(2)所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，所述电变化量x包含电弧电压检测信号vo相对于所述焊接电流检测信号io的比率(vo/io)、或者所述焊接电流检测信号io相对于所述电弧电压检测信号vo的比率(io/vo)来作为参数。

(4)根据上述(3)所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，所述平均值yn是对将所述电变化量x设为所述焊接电流检测信号io相对于所述电弧电压检测信号vo的比率(io/vo)的情况下的、所述预先确定的期间tf内的所述电变化量x的平均值乘以预先确定的设定电压vset而得到的值。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，使用由频率滤波器滤波后的所述电变化量x来计算所述平均值yn。

(6)根据上述(5)所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，所述频率滤波器是具有从10～120hz的范围选择的截止频率的低通滤波器。

(7)根据上述(1)～(6)中任一项所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，

将测定对象期间的一区间前的所述电变化量x的平均值yn设为中心值，加上预先确定的上限范围值而计算上限限制值，并且减去预先确定的下限范围值而计算下限限制值，

在所述测定对象期间的所述平均值yn超过所述上限限制值的情况、或者对于所述下限限制值的情况下，进行预先确定的处理。

本发明的上述目的通过控制装置的下述(8)的结构来达成。

(8)一种控制装置，其在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述控制装置的特征在于，

所述电变化量x包含焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn。

控制装置的本发明的优选的实施方式涉及下述(9)。

(9)根据上述(8)所记载的控制装置，其中，所述控制装置以如下方式进行控制：基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

本发明的上述目的通过焊接系统的下述(10)的结构来达成。

(10)一种焊接系统，其具备如下控制功能：在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述焊接系统的特征在于，具备以如下方式进行控制的功能：

所述电变化量x包含焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn，

基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

本发明的上述目的通过焊接程序的下述(11)的结构来达成。

(11)一种焊接程序，其在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x追随焊接线进行焊接，

所述焊接程序的特征在于，具备：

在坡口内使焊炬横摆的步骤；

在所述横摆时对所述电变化量x进行检测的步骤；

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn的步骤；

基于所述平均值yn而提取所述坡口内的突出量变化信息的步骤；以及

基于所述突出量变化信息而追随所述焊接线的步骤。

本发明的上述目的通过焊接电源的下述(12)的结构来达成。

(12)一种焊接电源，其具备如下功能：在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述焊接电源的特征在于，具备：

电力供给部，其供给用于产生电弧而进行焊接的电力；

电流控制部，其接受进给速度指令、焊接电流指令、电弧电压指令等信号，并对所述电力供给部的控制量进行运算；

电流检测部，其对焊接中的焊接电流iw进行检测，并输出焊接电流检测信号io；

电压检测部，其对焊接中的电弧电压vw进行检测，并输出电弧电压检测信号vo；以及

控制部，其以如下方式进行控制：

所述电变化量x包含所述焊接电流检测信号io以及所述电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn，

基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

发明效果

根据本发明的脉冲电弧焊接的仿形控制方法、控制装置、焊接系统、焊接程序以及焊接电源，能够不受由脉冲产生的焊接电流、电弧电压的周期性的变化影响地高精度地提取电弧仿形控制所需的焊炬突出量变化信息，从而能够实现精度良好的焊接线的仿形控制。

附图说明

图1是能够实施本发明的仿形控制焊接的一实施方式的焊接系统的概要图。

图2是图1所示的焊接系统的电弧仿形控制系统的结构图。

图3a是示出脉冲电弧焊接的焊接电流波形、电弧电压波形、以及利用以往的控制方法从该焊接电流波形以及电弧电压波形提取出的突出量变化信息的曲线图。

图3b是示出脉冲电弧焊接的焊接电流波形、电弧电压波形、以及利用本发明的控制方法从该焊接电流波形以及电弧电压波形提取出的突出量变化信息的曲线图。

图4是所输入的焊接电流以及电弧电压的检测信号的放大图。

图5a是示出产生了异常电压的情况下的焊接电流波形、电弧电压波形、以及利用以往的控制方法从该焊接电流波形以及电弧电压波形提取出的突出量变化信息的曲线图。

图5b是示出产生了异常电压的情况下的焊接电流波形、电弧电压波形、以及利用本发明的控制方法从该焊接电流波形以及电弧电压波形提取出的突出量变化信息的曲线图。

图5c是示出产生了异常电压的情况下的焊接电流波形、电弧电压波形、以及通过应用了基于频率滤波器的滤波处理的本发明的变形例的控制方法从该焊接电流波形以及电弧电压波形提取出的突出量变化信息的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的焊接系统的一实施方式进行说明。需要说明的是，本实施方式是使用了焊接机器人的情况的一例，本发明的仿形控制并不限定于本实施方式的结构。例如，也可以在使用了台车的自动装置搭载本发明的仿形控制。另外，在本实施方式中使用脉冲电弧焊接方法。

＜系统结构＞

图1是示出本实施方式的电弧焊接系统1的结构例的概要图。电弧焊接系统1具备焊接机器人120、进给装置130、保护气体供给装置140、焊接电源150、机器人控制器160以及仿形装置170。在图中，将仿形装置170配置于焊接电源150与机器人控制器160之间，但也可以使焊接电源150、机器人控制器160具有仿形装置170的功能。

焊接电源150经由正的电缆而与焊接电极连接，且经由负的电缆而与被焊接物(以下，也称为“母材”或者“工件”)200连接。该连接是以反极性的方式进行焊接的情况，在以正极性的方式进行焊接的情况下，焊接电源150经由正的电缆而与母材200连接，且经由负的电缆而与焊接电极连接。另外，焊接电源150还通过信号线而与消耗式电极(以下，也称为“焊丝”)100的进给装置130连接，且能够控制焊丝100的进给速度。

焊接机器人120作为末端执行器而具备焊炬110。焊炬110具有使焊丝100通电的通电机构(导电嘴)。焊丝100通过来自导电嘴的通电，而从前端产生电弧，并利用其热量对作为焊接的对象的母材200进行焊接。

并且，焊炬110具备保护气体喷嘴(喷出保护气体的机构)。保护气体可以是二氧化碳气体、氩气体、或者例如氩气体+二氧化碳气体这样的混合气体中的任一种。需要说明的是，作为保护气体，更优选的是使用二氧化碳气体的情况，在混合气体的情况下，更优选的是使用在氩气体混合10～30％的二氧化碳气体而得到的气体的情况。从保护气体供给装置140供给保护气体。

在本实施方式中使用的焊丝100可以是不包含焊剂的实心焊丝以及包含焊剂的药芯焊丝中的任一种。另外，焊丝100的材质也没有特别限定，例如能够使用软钢、不锈钢、铝、钛。并且，焊丝100的直径也没有特别限定。在本实施方式的情况下，优选的是，将直径的上限设为1.6mm，将直径的下限设为0.8mm。

机器人控制器160对焊接机器人120的动作进行控制。机器人控制器160预先对确定焊接机器人120的动作模式、焊接开始位置、焊接结束位置、焊接条件、横摆动作等的示教数据进行保持，机器人控制器160对焊接机器人120指示这些数据而控制焊接机器人120的动作。另外，机器人控制器160按照示教数据，将焊接作业中的焊接电流、电弧电压、进给速度等焊接条件给予焊接电源150。

焊接电源150根据来自机器人控制器160的指令，向焊丝100以及被焊接物200供给电力，由此在焊丝100与被焊接物200之间产生电弧。另外，焊接电源150按照来自机器人控制器160的指令，向进给装置130输出用于对进给焊丝100的速度进行控制的信号。

＜电弧仿形控制系统的功能结构＞

图2是本实施方式的电弧仿形控制系统的结构图。在本实施方式中，工件200具有坡口。需要说明的是，图2所示的v坡口是一例，即使是其他坡口形状、角焊也能够应用本发明。焊接部11是从焊接行进方向观察到的，利用焊接机器人120在使焊炬110沿图2中的左右方向横摆的同时对工件200进行焊接。

＜机器人控制器的功能结构＞

机器人控制器160具备：示教数据保存部21，其存储并保存预先制作出的示教数据；示教数据解析部22，其对示教数据进行解析；以及轨迹计划部20，其生成用于对控制焊接机器人120的各轴的机器人驱动部50(伺服驱动器)进行指令的伺服指令信息。

示教数据保存部21对确定焊接机器人120的动作模式等的示教数据进行保持。示教数据由作业者利用未图示的示教器而预先制作。需要说明的是，制作方法也可以是示教操纵台以外。例如，也可以在个人计算机上制作示教数据，并将其利用无线或者有线通信等保存于示教数据保存部21。

示教数据解析部22例如以进行了焊接开始的操作为契机，从示教数据保存部21读入示教数据，并对示教数据进行解析。通过该示教数据的解析，而生成示教轨迹信息以及焊接条件指令信息。示教轨迹信息是包含焊接速度、横摆条件等的确定焊接作业中的焊接机器人120的轨迹的信息。另外，焊接条件指令信息是用于进行与焊接作业中的焊接电流、电弧电压、进给速度等相关的指令的信息，包含电弧接通/断开的指令，且包含各焊接条件的控制指令等。然后，示教数据解析部22将所生成的示教轨迹信息向轨迹计划部20输出。另外，示教数据解析部22也可以将所生成的焊接条件指令信息向焊接电源150输出。例如，根据电弧电压指令25或者进给速度指令26，而分别将电弧电压指令信号vr或者进给速度指令信号fr向焊接电源150输出。

轨迹计划部20基于从示教数据解析部22输入的示教轨迹信息，计算焊接机器人120的目标位置，并生成用于控制焊接机器人120的各轴的伺服指令信息。然后，轨迹计划部20将所生成的伺服指令信息向焊接机器人120的机器人驱动部50输出。

焊接机器人120进行基于伺服指令信息的动作。另外，在伺服指令信息中包含用于对使焊炬110横摆的位置进行指令的横摆位置指令信息，轨迹计划部20基于从示教数据解析部22输出的示教轨迹信息以及后述的从电变化量计算部40输出的突出量变化信息，后述的左右偏移检测部24对相对于焊接线的左右的偏移量进行检测。后述的校正量计算部23根据左右的偏移量，计算相对于横摆中心的校正量。轨迹计划部20基于校正量而重新设定横摆位置指令信息，并将伺服指令信息向焊接机器人120的机器人驱动部50输出。

＜焊接电源的功能结构＞

焊接电源150具备：电力供给部30，其供给用于产生电弧而进行焊接的电力；电流控制部33，其接受进给速度指令、焊接电流指令或者电弧电压指令等信号，且对电力供给部30的控制量进行运算；电流检测部31，其对焊接中的焊接电流iw进行检测，并输出焊接电流检测信号io；以及电压检测部32，其对焊接中的电弧电压vw进行检测，并输出电弧电压检测信号vo。

焊接电源150的电力供给部30将三相200v等的工业电源作为输入电压，并按照后述的从电流控制部33输出的误差增幅信号，用逆变器控制、逆变器变压器、整流器等对所输入的交流电压进行输出控制，且输出电弧电压vw以及焊接电流iw。另外，为了使输出电压平滑，也可以构成电抗器。

焊接电源150的电流控制部33具有对在焊丝100流动的焊接电流的各种参数进行设定的功能。在本实施方式的情况下，是脉冲电流，电流控制部33基于从机器人控制器160输入的焊接条件指令信息(电弧电压指令25、进给速度指令26)来决定峰值电流、基础电流等脉冲焊接的参数。需要说明的是，脉冲波形没有特别限定，也可以是正弦波、梯形形状、三角波中的任一种。

另外，将电压设定信号vr与由电压检测部32检测出的电压检测信号vo进行比较，并对电压设定信号vr与电压检测信号vo的差量进行增幅，电流控制部33基于电压误差增幅信号，以使在焊丝100的前端与工件200之间产生的电弧的长度(电弧长)恒定的方式控制脉冲频率，并将使焊接电流增减的指令作为电流设定控制信号ir向电力供给部30输出而控制焊接电流iw。

换言之，电流控制部33通过焊接电流iw的控制，而对焊丝熔融速度进行微调整，并执行使导电嘴、母材间距离恒定的定电压控制。并且，电流控制部33为了判别一个脉冲期间，而具备脉冲状态生成部34以及脉冲周期计数器35。对于脉冲周期计数器35，从脉冲状态生成部34输入脉冲信号，并基于脉冲的开始或者结束的状态信号，从脉冲的开起点开始计数，并在移至下一个脉冲的开起点的情况下将计数器复位。复位后再次开始计数，并将该计数值pcnt向电变化量计算部40输出。电变化量计算部40基于所接受的计数值pcnt，来判别一个脉冲的期间、脉冲的开始或者结束。

电流检测部31对焊接中的焊接电流iw进行检测而输出焊接电流检测信号io。焊接电流检测信号io被a/d变换部进行数字变换，并被向电流控制部33以及电变化量计算部40输入。

电压检测部32对焊接中的电弧电压vw进行检测而输出电弧电压检测信号vo。电弧电压检测信号vo被a/d变换部进行数字变换，并被向电流控制部33以及电变化量计算部40输入。

＜仿形装置的功能结构＞

仿形装置170是具有对仿形进行控制的功能的控制装置的一例，且具备提取突出量变化信息的电变化量计算部40。在本实施方式中，将由电流检测部31检测出的焊接电流检测信号io或者由电压检测部32检测出的电弧电压检测信号vo中的、至少一个电变化量x向电变化量计算部40输入。

在本实施方式中，如前述那样，使用了脉冲电弧焊接方法，因此所输入的焊接电流iw、电弧电压vw各自的检测信号io、vo(电变化量x)成为图4所示的脉冲形状。需要说明的是，图4是将图3a、图3b所示那样的、表示焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo相对于时间t的变化的曲线图的一部分放大而得到的图。

电变化量计算部40基于下述式(1)，将预先确定的期间tf、例如电变化量x的脉冲的一个周期作为一区间(在图4中，tf＝tn-tn-1)，来计算电变化量x的平均值yn。将该一区间的平均值yn向机器人控制器160以确定的传送周期发送。

在本实施方式中，由于容易得到精度良好的突出量变化信息，因此作为期间tf，最优选的是设为脉冲的一个周期并作为一区间，但例如也可以将向机器人控制器160的确定的传送周期的一个周期设为期间tf。另外，也可以将脉冲的多个周期、或者由机器人控制器160确定的传送周期的多个周期设为期间tf来作为一区间。例如，将脉冲的两个周期设为期间tf，并将该期间tf作为一区间，来计算平均值yn。

需要说明的是，例如在将脉冲的一个周期作为一区间的情况下，期间tf的信息由前述的计数值pcnt给予电变化量计算部40。

[式1]

需要说明的是，式(1)中，x是电变化量，tn-tn-1是预先确定的期间(tf)，yn是电变化量x的平均值。

作为向电变化量计算部40输入的信号、即电变化量x，输入焊接电流检测信号io或者电弧电压检测信号vo中的至少一方。优选的是，输入焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo这两方。另外，作为焊接电流检测信号io相对于电弧电压检测信号vo的比率即io/vo(电阻的倒数)、或者电弧电压检测信号vo相对于焊接电流检测信号io的比率即vo/io(电阻)，更优选计算预先确定的期间即脉冲的一区间tf的平均值。将焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo均输入的理由在后述的＜外部特性＞中详述。

另外，除了焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo以外，还可以将设定电压vset或者设定电流iset中的至少一个信号向电变化量计算部40输入。即，作为输入值而包含设定电压vset或者设定电流iset。优选的是，输入设定电压vset。即，如下述式(2)所示，对将电变化量x设为焊接电流检测信号io相对于电弧电压检测信号vo的比率即io/vo(电阻的倒数)的情况下的、预先确定的期间tf内的电变化量x的平均值乘以预先确定的设定电压vset，将得到的值作为平均值yn而输出。在使用io/vo作为电变化量x的情况下，通过对电变化量x的平均值乘以设定电压vset，而使计算出的平均值yn的单位与io变得相同，能够与以往的仅利用焊接电流检测信号io进行控制的机器人控制器具有互换性，因此从通用性的观点出发进一步优选。

[式2]

需要说明的是，在式(2)中，io是焊接电流检测信号，vo是电弧电压检测信号，tn-tn-1是预先确定的期间(tf)，vset是预先确定的设定电压，yn是电变化量x(＝vo/io)的平均值。

在此，图3a示出焊接电流检测信号io(图中的(a))、电弧电压检测信号vo(图中的(b))、以及基于对焊接电流检测信号io以规定的样本周期(例如，5μs)进行采样的以往的控制方法得到的突出量变化信息(图中的(c))。另外，图3b示出焊接电流检测信号io(图中的(a))、电弧电压检测信号vo(图中的(b))、以及使用基于本实施方式的控制方法并利用式(1)计算出的突出量变化信息(图中的(c))。

如图3a所示，根据以往的控制方法，在成为突出量变化信息的信号(电变化量x的波形信息)中，产生信号的抖动，与此相对，如图3b所示，根据本实施方式的控制方法，可知在成为突出量变化信息的信号(电变化量x的平均值yn的波形信息)中，几乎不产生信号的抖动，而能够以高精度得到该信号。

机器人控制器160的左右偏移检测部24按照从电变化量计算部40输入的突出量变化信息，对左右之差进行检测并将其向校正量计算部23输出。校正量计算部23计算相对于横摆中心的校正量，并向机器人控制器160的轨迹计划部20输出校正量。左右偏移以及校正量的计算方法没有特别限定，例如可以使用对功率谱进行检测的方式、通过运算而求出导电嘴与母材200间距的方式(突出长度运算方式)、模式匹配法等中的任一方式。

本实施方式的对功率谱进行检测的方式是对与横摆频率同步的平均值yn的功率谱进行检测的方式。该方式基于如下现象：当使焊炬110以焊接线为中心摆动时，平均值yn的时间序列数据(突出量变化信息)的波形以横摆频率的两倍的频率变化。即，在焊炬110仿照焊接线进行摆动的情况(正常的情况)下，对于突出量变化信息的波形，横摆频率的两倍的频率的分量最大。另一方面，在焊炬110从焊接线向右或者左较大地偏移的情况下，横摆频率的分量最大，横摆频率的两倍的频率的分量无法大致确认。利用该特性，根据功率谱的横摆频率与横摆频率的两倍的频率的分量之比来判断焊炬位置的左右偏移量。

在本实施方式的突出长度运算方式中，通过运算而求出在坡口内使焊炬110摆动的情况下的导电嘴与母材200之间的距离，并根据焊炬位置判断焊接线的位置。基于检测出的焊丝进给速度、焊接电流iw、电弧电压vw，由未图示的仿形控制部通过运算而求出导电嘴与母材200之间的距离。通过用运算出的导电嘴与母材200之间的距离描绘利萨茹图，能够提取焊炬110的位置，并通过与正常的情况进行比较，能够计算相对于焊接线的左右偏移量。

在本实施方式的模式匹配法中，提取表示平均值yn的模式形状(突出量变化信息)的参数，对该参数与根据横摆频率、回路电感、坡口条件、焊接条件等各种条件推定的参数进行模式识别，并计算左右偏移量。

(变形例)

另外，作为本实施方式的变形例，优选的是，对于从电变化量计算部40输出的平均值yn，在用未图示的频率滤波器进行了滤波处理后，向突出量变化信息提取部(左右偏移检测部24、校正量计算部23)输入。通过穿过频率滤波器，能够得到更加精度良好的信号。并且，优选的是，该频率滤波器设为低通滤波器，且为从10～120hz的范围选择的截止频率。

另外，优选的是，在产生异常电压的情况下，在电变化量计算部40中，将作为计算中的区间的测定对象期间(例如，设为图4中的tn-tn-1的期间)的一区间前的平均值(yn(n-1))设为中心值，并按照预先确定的上限范围值ul以及下限范围值ll(例如，相对于中心值±20a)设置平均值yn的上限限制值(yn(n-1)+ul)以及下限限制值(yn(n-1)-ll)，在计算出的测定对象期间的平均值yn超过上限控制值(yn(n-1)+ul)的情况、或者低于下限控制值(yn(n-1)-ll)的情况下，进行预先确定的处理的控制。

作为超过上限控制值或者下限控制值的情况下的具体的处理，例如能够举出如下处理：对于测定对象期间的平均值yn，使用一区间前的平均值(yn(n-1))来代替，使用上限限制值(yn(n-1)+ul)、或者下限限制值(yn(n-1)-ll)来代替等，优选的是，使用一区间前的平均值(yn(n-1))来代替。

通过这样进行控制，即使在电弧电压检测信号vo产生显著的异常信号的情况下，也能够得到精度良好的突出量变化信息。

需要说明的是，图5a～图5c示出在电弧电压检测信号vo产生了异常信号的情况下的例子。更具体而言，图5a示出焊接电流检测信号io(图中的(a))、电弧电压检测信号vo(图中的(b))、以及基于对焊接电流检测信号io以规定的样本周期(例如，5μs)进行采样的以往的控制方法得到的突出量变化信息(图中的(c))。另外，图5b示出焊接电流检测信号io(图中的(a))、电弧电压检测信号vo(图中的(b))、以及利用对焊接电流检测信号io以规定的样本周期(例如，5μs)进行采样的本实施方式的控制方法提取出的突出量变化信息(图中的(c))。另外，图5c示出焊接电流检测信号io(图中的(a))、电弧电压检测信号vo(图中的(b))、以及利用对焊接电流检测信号io以规定的样本周期(例如，5μs)进行采样的本变形例的控制方法提取出的突出量变化信息。

如图5a所示，利用以往的控制方法提取出的成为突出量变化信息的信号(电变化量x的波形信息)产生了信号的抖动。另外，如图5b所示，利用本实施方式的控制方法提取出的成为突出量变化信息的信号(电变化量x的平均值yn的波形信息)能够与电弧电压检测信号vo中的异常产生部分对应地观察到脉冲状波形。

另一方面，如图5c所示，可知在测定对象期间的平均值yn超过上限控制值或者下限控制值的情况下，在利用进行预先确定的处理的控制那样的变形例的控制方法提取出的成为突出量变化信息的信号(电变化量x的平均值yn的波形信息)中，观察不到信号的抖动、脉冲状波形，能够得到精度高的突出量变化信息。

＜外部特性＞

在脉冲电弧焊接法中，存在如下方法：作为外部特性，选择成为即使电压发生变化电流也几乎不发生变化的输出特性的下垂特性，通过将该下垂特性的倾斜度设定为最佳而实现脉冲周期以及电弧的稳定性。然而，在将外部特性设定为下垂特性的情况下，在其输出特性方面，伴随着突出长度的变动产生的焊接电流的变化与定电压特性(即使电流发生变化电压也几乎不发生变化的输出特性)的情况相比变小。因此，在用焊接电流的行为进行电弧仿形控制的以往的方法中，即使在焊接作业性上存在优点，也不能得到精度良好的电弧仿形控制。

在本实施方式的仿形控制方法中，外部特性的输出特性没有特别限定，其输出特性即使使用例如定电压特性、恒流特性、下垂特性中的任一特性，也能够达成精度良好的电弧仿形控制。需要说明的是，为了实现上述的脉冲周期以及电弧的稳定性，优选使用与下垂特性接近的特性。具体而言，更优选在-1v/100a～-15v/100a的范围内设定外部特性的倾斜度，进一步优选在-3v/100a～-12v/100a的范围内设定外部特性的倾斜度。在本实施方式中，即使在设定了该倾斜度的外部特性的情况下，通过使用预先确定的期间tf内的io/vo的平均值、或者预先确定的期间tf内的vo/io的平均值作为平均值yn，也能够得到与定电压特性的情况同样精度良好的电弧仿形。换言之，在使用io、vo的情况下，存在外部特性产生影响而使仿形性能变差的可能性。

需要说明的是，本发明并不限定于前述的实施方式，能够适当进行变形、改善等。例如，在本实施方式中，如图2所示，在电弧焊接系统1中，作为具有对仿形进行控制的功能的装置，相对于焊接电源150、机器人控制器160另外设置有仿形装置170，但即使将具有这样的功能的控制部设置于焊接电源150内、机器人控制器160内，也能够得到相同的效果。

如以上那样，在本说明书中公开了如下事项。

(1)一种脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述脉冲电弧焊接的仿形控制方法的特征在于，

所述电变化量x包含焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn，

基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

根据该结构，即使在使用了脉冲电弧焊接法的情况下，也能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息。

(2)根据上述(1)所记载的脉冲电弧焊接的仿形控制方法，其中，所述期间tf设为所述电变化量x的脉冲的一个周期或者脉冲的多个周期。

根据该结构，能够得到精度良好的突出量变化信息。

(3)根据上述(1)或(2)所记载的仿形控制方法，其中，所述电变化量x包含电弧电压检测信号vo相对于所述焊接电流检测信号io的比率(vo/io)、或者所述焊接电流检测信号io相对于所述电弧电压检测信号vo的比率(io/vo)来作为参数。

根据该结构，能够与定电压特性、恒流特性、下垂特性等外部特性的输出特性无关地达成精度良好的电弧仿形控制。

(4)根据上述(3)所记载的仿形控制方法，其中，所述平均值yn是对将所述电变化量x设为所述焊接电流检测信号io相对于所述电弧电压检测信号vo的比率(io/vo)的情况下的、所述预先确定的期间tf内的所述电变化量x的平均值乘以预先确定的设定电压vset而得到的值。

根据该结构，通过对预先确定的期间tf内的io/vo的平均值乘以设定电压vset，而使计算出的平均值yn的单位与io变得相同，能够与以往的仅利用电流检测信号io进行控制的机器人控制器具有互换性。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所记载的仿形控制方法，其中，使用由频率滤波器滤波后的所述电变化量x来计算所述平均值yn。

根据该结构，能够得到精度良好的突出量变化信息。

(6)根据上述(5)所记载的仿形控制方法，其中，所述频率滤波器是具有从10～120hz的范围选择的截止频率的低通滤波器。

根据该结构，能够得到精度良好的突出量变化信息。

(7)根据上述(1)～(6)中任一项所记载的仿形控制方法，其中，

将测定对象期间的一区间前的所述电变化量x的平均值yn设为中心值，加上预先确定的上限范围值而计算上限限制值，并且减去预先确定的下限范围值而计算下限限制值，

在所述测定对象期间的所述平均值yn超过所述上限限制值的情况、或者低于所述下限限制值的情况下，进行预先确定的处理。

根据该结构，即使在电弧电压产生异常电压的情况下，也能够得到精度良好的突出量变化信息。

(8)一种控制装置，其在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述控制装置的特征在于，

所述电变化量x包含焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn。

根据该结构，能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息。

(9)一种上述(8)所记载的控制装置，其中，所述控制装置以如下方式进行控制：基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

根据该结构，能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息。

(10)一种焊接系统，其具备如下控制功能：在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述焊接系统的特征在于，具备以如下方式进行控制的功能：

所述电变化量x包含焊接电流检测信号io以及电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn，

基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

根据该结构，能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息。

(11)一种焊接程序，其在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x追随焊接线进行焊接，

所述焊接程序的特征在于，具备：

在坡口内使焊炬横摆的步骤；

在所述横摆时对所述电变化量x进行检测的步骤；

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn的步骤；

基于所述平均值yn而提取所述坡口内的突出量变化信息的步骤；以及

基于所述突出量变化信息而追随所述焊接线的步骤。

根据该结构，能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息，并准确地追随焊接线。

(12)一种焊接电源，其具备如下功能：在使焊接电流以及电弧电压周期性地变化而进行焊接的脉冲电弧焊接中，在坡口内使焊炬横摆，并根据在所述横摆时检测出的电变化量x来追随焊接线，

所述焊接电源的特征在于，具备：

电力供给部，其供给用于产生电弧而进行焊接的电力；

电流控制部，其接受进给速度指令、焊接电流指令、电弧电压指令等信号，并对所述电力供给部的控制量进行运算；

电流检测部，其对焊接中的焊接电流iw进行检测，并输出焊接电流检测信号io；

电压检测部，其对焊接中的电弧电压vw进行检测，并输出电弧电压检测信号vo；以及

控制部，其以如下方式进行控制：

所述电变化量x包含所述焊接电流检测信号io以及所述电弧电压检测信号vo中的至少一个来作为参数，

将预先确定的期间tf作为一区间来计算各个所述一区间内的所述电变化量x的平均值yn，

基于所述平均值yn，提取所述坡口内的突出量变化信息而追随所述焊接线。

根据该结构，能够不受呈脉冲形状的焊接电流、电弧电压影响地提取高精度的突出量变化信息。

以上，参照附图对各种实施方式进行了说明，但本发明当然并不限定于上述例子。只要是本领域技术人员，就显然能够在技术方案所记载的范围内想到各种变更例或者修正例，且当然了解这些方案也属于本发明的技术的范围。另外，也可以在不脱离发明的主旨的范围内，将上述实施方式的各构成要素任意组合。

需要说明的是，本申请基于2019年1月22日申请的日本专利申请(特愿2019-008490)，其内容在本申请中作为参照而被引用。

附图标记说明：

1电弧焊接系统

11焊接部

20轨迹计划部

21示教数据保存部

22示教数据解析部

23校正量计算部

24左右偏移检测部

25电弧电压指令

26进给速度指令

30电力供给部

31电流检测部

32电压检测部

33电流控制部

34脉冲状态生成部

35脉冲周期计数器

36电流设定部

40电变化量计算部(控制装置)

50机器人驱动部

100焊丝(消耗式电极)

110焊炬

120焊接机器人

130进给装置

140保护气体供给装置

150焊接电源

160机器人控制器(控制装置)

170仿形装置(控制装置)

200母材(被焊接物、工件)

iw焊接电流

io焊接电流检测信号

ir电流设定控制信号

iset设定电流

ll下限范围值

tf预先确定的期间(脉冲的一区间)

ul上限范围值

vset设定电压

vw电弧电压

vo电弧电压检测信号

vr电弧电压指令信号

fr进给速度指令信号

pcnt计数值

x电变化量

yn电变化量x的平均值

yn(n-1)一区间前的电变化量x的平均值

yn(n-1)+ul上限限制值

yn(n-1)-ll下限限制值。