(57)【要約】【課題】アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響を小さくする。【解決手段】三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造する工程とを含むことを特徴とする、造形物の製造方法。【選択図】図３
2020203296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法であって、
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する工程と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造する工程と
を含むことを特徴とする、造形物の製造方法。
【請求項２】
前記修正する工程では、前記始点及び前記終点をビードの形成方向に対する交差線上にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正することを特徴とする、請求項１に記載の造形物の製造方法。
【請求項３】
前記修正する工程では、前記始点及び前記終点を前記造形物の外側にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正することを特徴とする、請求項１に記載の造形物の製造方法。
【請求項４】
前記製造する工程で全てのビードが形成された後に、全てのビードにおける前記始点及び前記終点から前記新たな始点及び前記新たな終点までの延伸部分を切削する工程を更に含むことを特徴とする、請求項３に記載の造形物の製造方法。
【請求項５】
前記修正する工程では、前記始点及び前記終点を前記造形物の内側にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正することを特徴とする、請求項１に記載の造形物の製造方法。
【請求項６】
前記製造する工程では、ビードを積層するごとに、積層したビードにおける前記始点及び前記終点から前記新たな始点及び前記新たな終点までの延伸部分を切削することを特徴とする、請求項５に記載の造形物の製造方法。
【請求項７】
前記製造する工程では、ビードにおける前記始点及び前記終点から前記新たな始点及び前記新たな終点までの延伸部分を、ビードの当該延伸部分以外の部分よりも、低速で形成することを特徴とする、請求項１に記載の造形物の製造方法。
【請求項８】
三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御方法であって、
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する工程と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する工程と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する工程と
を含むことを特徴とする、造形物の製造制御方法。
【請求項９】
三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置であって、
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する修正手段と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする、造形物の製造制御装置。
【請求項１０】
三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する修正手段と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する出力手段と
して機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法、その造形物の製造制御方法、製造制御装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融物の所与の積層経路に沿う堆積により造形される三次元造形物の各層の断面を楕円によりモデル化し、楕円モデルを表わす特定のパラメータと造形条件との関係を表わす実測データベースを作成しておき、所与の目標形状と、実測データベースを参照し楕円モデルを用いて予測される予測形状との差分を所与の許容値以下とする造形条件を、目標形状について定められる制御点ごとに導出する、三次元造形のためのコンピュータ支援製造方法は、知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−２７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ビードを形成する際に、アークがオン又はオフとなる箇所では欠陥が生じ易い。従って、ビードの始点及び終点を最終的な造形物内に設定する構成を採用したのでは、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響が大きくなる。
【０００５】
本発明の目的は、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造する工程とを含む、造形物の製造方法を提供する。
【０００７】
ここで、修正する工程では、始点及び終点をビードの形成方向に対する交差線上にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。
【０００８】
また、修正する工程では、始点及び終点を造形物の外側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。その際、造形物の製造方法は、製造する工程で全てのビードが形成された後に、全てのビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削する工程を更に含む、ものであってよい。
【０００９】
更に、修正する工程では、始点及び終点を造形物の内側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。その際、製造する工程では、ビードを積層するごとに、積層したビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削してよい。
【００１０】
更にまた、製造する工程では、ビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を、ビードの延伸部分以外の部分よりも、低速で形成してよい。
【００１１】
また、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する工程とを含む、造形物の製造制御方法も提供する。
【００１２】
更に、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する修正手段と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する出力手段とを備えた、造形物の製造制御装置も提供する。
【００１３】
更にまた、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する修正手段と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する出力手段として機能させるためのプログラムも提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態における金属積層造形システムの概略構成例を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態における積層計画装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における積層計画装置の機能構成例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態における制御装置の機能構成例を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態における積層計画装置の動作例を示したフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における制御プログラム実行部の第１の動作例を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における制御プログラム実行部の第２の動作例を示したフローチャートである。
【図８】三次元ＣＡＤデータの一例を示した図である。
【図９】（ａ）は、層形状データの一例を示した図であり、（ｂ）は、１層目の層形状データの一例を示した図である。
【図１０】（ａ）は、軌道データの一例を示した図であり、（ｂ）は、１層目の軌道データの一例を示した図である。
【図１１】（ａ）は、修正軌道データの一例を示した図であり、（ｂ）は、１層目の修正軌道データの一例を示した図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、積層造形物の製造プロセスの第１の例を示した図である。
【図１３】（ａ）〜（ｆ）は、積層造形物の製造プロセスの第２の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
［金属積層造形システムの構成］
図１は、本実施の形態における金属積層造形システム１の概略構成例を示した図である。
【００１８】
図示するように、金属積層造形システム１は、溶接ロボット１０と、切削ロボット１５と、ＣＡＤ装置２０と、積層計画装置３０と、制御装置５０とを備える。また、積層計画装置３０は、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５を制御する制御プログラムを、例えばメモリカード等のリムーバブルな記録媒体７０に書き込み、制御装置５０は、記録媒体７０に書き込まれた制御プログラムを読み出すことができるようになっている。
【００１９】
溶接ロボット１０は、複数の関節を有する腕（アーム）１１を備え、制御装置５０が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで溶接作業を行う。また、溶接ロボット１０は、腕１１の先端に手首部１２を介して、積層造形物１００を造形するための溶接トーチ１３を有している。そして、金属積層造形システム１の場合、溶接ロボット１０は、軟鋼製の溶加材（ワイヤ）１４を溶融しながら、溶接トーチ１３を移動させて、積層造形物１００を製造する。具体的には、溶接トーチ１３は、溶加材１４を供給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させて溶加材１４を溶融及び固化し、母材９０上にｎ層のビード１０１（１層目のビード１０１（１）〜ｎ層目のビード１０１（ｎ））を積層して積層造形物１００を製造する。尚、ここでは、溶加材１４を溶融する熱源としてアークを用いるが、レーザやプラズマを用いてもよい。また、溶接ロボット１０は、この他に、溶加材１４を送給する送給装置等も含むが、これについては説明を省略する。
【００２０】
切削ロボット１５は、複数の関節を有する腕（アーム）１６を備え、制御装置５０が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで切削作業を行う。また、切削ロボット１５は、腕１６の先端に手首部１７を介して、ビードの一部を切削するエンドミルや研削砥石等の金属加工工具１８を有している。切削ロボット１５は、母材９０上に積層されたｎ層のビード１０１（１層目のビード１０１（１）〜ｎ層目のビード１０１（ｎ））から金属加工工具１８を用いて不要部分を切削することにより、積層造形物１００を完成させる。
【００２１】
ＣＡＤ装置２０は、コンピュータを用いて造形物の設計を行うと共に、設計によって得られた三次元データ（以下、「三次元ＣＡＤデータ」という）を保持する機能を有している。
【００２２】
積層計画装置３０は、ＣＡＤ装置２０が保持するＣＡＤデータに基づいて溶接トーチ１３の軌道を決定すると共に、溶接ロボット１０が溶接する際の溶接条件を決定する。そして、この決定した軌道に沿って決定した溶接条件でビードを形成するように溶接ロボット１０を制御するための制御プログラムを生成する。また、形成したビードの一部を切削するように更に切削ロボット１５を制御するための制御プログラムを生成する。そして、この制御プログラムを記録媒体７０に出力する。本実施の形態では、造形物の製造制御装置の一例として、積層計画装置３０を設けている。
【００２３】
制御装置５０は、記録媒体７０から制御プログラムを読み込んで保持する。そして、この制御プログラムを動作させることにより、積層計画装置３０で計画された軌道に沿って、積層計画装置３０で計画された溶接条件でビードを形成するよう、溶接ロボット１０を制御する。また、積層計画装置３０で計画されたようにビードの一部を切削するよう、切削ロボット１５を制御する。
【００２４】
［積層計画装置のハードウェア構成］
図２は、積層計画装置３０のハードウェア構成例を示す図である。
【００２５】
図示するように、積層計画装置３０は、例えば汎用のＰＣ（Personal Computer）等により実現され、演算手段であるＣＰＵ３１と、記憶手段であるメインメモリ３２及び磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）３３とを備える。ここで、ＣＰＵ３１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、積層計画装置３０の各機能を実現する。また、メインメモリ３２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、ＨＤＤ３３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
【００２６】
また、積層計画装置３０は、外部との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ３４と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構３５と、キーボードやマウス等の入力デバイス３６と、記録媒体７０に対してデータの読み書きを行うためのドライバ３７とを備える。尚、図２は、積層計画装置３０をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、積層計画装置３０は図示の構成に限定されない。
【００２７】
また、図２に示したハードウェア構成は、制御装置５０のハードウェア構成としても捉えられる。但し、制御装置５０について述べるときは、図２のＣＰＵ３１、メインメモリ３２、磁気ディスク装置３３、通信Ｉ／Ｆ３４、表示機構３５、入力デバイス３６、ドライバ３７をそれぞれ、ＣＰＵ５１、メインメモリ５２、磁気ディスク装置５３、通信Ｉ／Ｆ５４、表示機構５５、入力デバイス５６、ドライバ５７と表記するものとする。
【００２８】
［本実施の形態の概要］
このような構成を備えた金属積層造形システム１では、アークを用いて溶加材１４を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層造形物１００を作成する際、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じ易い。つまり、ビードの始点及び終点で欠陥が生じ易い。そこで、本実施の形態では、ビードの始点及び終点を積層造形物１００から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じたとしても、その欠陥が積層造形物１００に与える影響を小さくする。
【００２９】
［積層計画装置の機能構成］
図３は、本実施の形態における積層計画装置３０の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における積層計画装置３０は、ＣＡＤデータ取得部４１と、ＣＡＤデータ分割部４２と、軌道データ生成部４３と、溶接条件生成部４４と、軌道データ修正部４５と、切削情報生成部４６と、制御プログラム生成部４７と、制御プログラム出力部４８とを備える。
【００３０】
ＣＡＤデータ取得部４１は、ＣＡＤ装置２０から、積層造形物１００の元となる造形物の三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを取得する。本実施の形態では、三次元形状データの一例として、三次元ＣＡＤデータを用いている。
【００３１】
ＣＡＤデータ分割部４２は、ＣＡＤデータ取得部４１が取得した三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを、複数の層の積層体となるように分割（スライス）することで、層形状データＤｓ（１層目の層形状データＤｓ（１）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）を含むｎ層分のデータ）を生成する。その際、ＣＡＤデータ分割部４２は、三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを複数の層に分割し易い内部形式に変換してもよい。本実施の形態では、スライスデータの一例として、層形状データＤｓを用いている。
【００３２】
軌道データ生成部４３は、ＣＡＤデータ分割部４２が生成した層形状データＤｓに対し、層ごとに、ビードの始点及び終点を設定して、始点から終点へのビードの形成経路である軌道を示す軌道データＤｔ（１層目の軌道データＤｔ（１）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）を含むｎ層分のデータ）を生成する。本実施の形態では、スライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段の一例として、軌道データ生成部４３を設けている。
【００３３】
溶接条件生成部４４は、ＣＡＤデータ分割部４２が生成した層形状データＤｓと、軌道データ生成部４３が生成した軌道データＤｔとに基づいて、ビードを形成する際の条件である溶接条件Ｄｃｏを生成する。ここで、溶接条件は、例えば、溶接電流、アーク電圧、溶接速度等である。また、溶接条件生成部４４は、後述する軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’に基づいて、溶接条件Ｄｃｏを変更する。具体的には、ビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分の溶接速度を、ビードの延伸部分以外の部分の溶接速度よりも低速にする。ビードの延伸部分を他の部分よりも低速で形成することにより、延伸部分ではビードが少し多めに盛られることになるので、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じ難くなる。
【００３４】
軌道データ修正部４５は、軌道データ生成部４３が生成した軌道データＤｔを、層ごとに、軌道データＤｔに設定されたビードの始点及び終点を新たな始点及び終点にそれぞれ延伸させるように修正することにより、修正軌道データＤｔ’（１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）を含むｎ層分のデータ）を生成する。
【００３５】
ここで、新たな始点及び終点は、アークがオン又はオフとなることで欠陥が生じたとしてもその欠陥が積層造形物１００に与える影響（例えば、その外観や機能的価値に与える影響）が小さい位置に設けるとよい。欠陥が積層造形物１００に与える影響が小さい位置としては、ビードの始点及び終点を基準として、ビードの形成経路とは別の方向にある位置が例示される。具体的には、積層造形物１００から外れた位置とするとよい。こうすることで、積層造形物１００の内部における欠陥の発生が抑制できる。
【００３６】
尚、積層造形物１００から外れた位置の座標としては、例えば、ビードの形成方向に交差する向きのベクトルを設定し、軌道データＤｔに設定された始点及び終点の座標にそのベクトルの成分のｘ倍（ｘは正の数）を加算した座標を採用すればよい。換言すれば、ビードの形成方向に対する交差線上にある点を新たな始点及び新たな終点とすればよい。
【００３７】
また、新たな始点及び新たな終点は、一方を積層造形物１００の外側に設けて他方を積層造形物１００の内側に設けてもよいし、両方を積層造形物１００の外側に設けてもよいし、両方を積層造形物１００の内側に設けてもよい。
【００３８】
そして、新たな始点及び新たな終点をビードの形成方向に対してどの方向に設けるか、及び、新たな始点及び新たな終点を積層造形物１００の外側及び内側の何れに設けるかの指示情報は、ユーザが予め設定しておくとよい。また、この指示情報は、積層造形物１００の形状の種類ごとに設定しておいてもよいし、個々の積層造形物１００に対して設定しておいてもよい。
【００３９】
尚、軌道データ修正部４５は、軌道データＤｔに設定されたビードの始点及び終点を新たな始点及び終点にそれぞれ延伸させることにより、結果的に層形状データＤｓを修正することになる。その意味で、軌道データ修正部４５は、スライスデータを修正する修正手段の一例と言える。
【００４０】
切削情報生成部４６は、軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って形成されるビードの切削する部分及びその部分を切削するタイミングを示す切削情報Ｄｃｕを生成する。
【００４１】
ここで、ビードの切削する部分は、軌道データＤｔにおける始点から修正軌道データＤｔ’における新たな始点までの延伸部分、及び、軌道データＤｔにおける終点から修正軌道データＤｔ’における新たな終点までの延伸部分とすればよい。但し、これらの延伸部分の一方又は両方を、切削する部分としなくてもよい。例えば、積層造形物１００が中空部を有し、中空部は流体が流れれば十分であるような場合、積層造形物１００の内側にある延伸部分は、切削する部分としなくてもよい。また、積層造形物１００が鋳型であり、鋳型に流し込んだ溶融金属から最終的な製品が作られるような場合、積層造形物１００の外側にある延伸部分は、切削する部分としなくてもよい。
【００４２】
また、ビードの部分を切削するタイミングとしては、積層造形物１００を造形する際に、全てのビードが形成された後に切削する場合と、ビードを積層するごとに切削する場合とがある。例えば、軌道データＤｔに設定された始点及び終点を積層造形物１００の外側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて修正軌道データＤｔ’とする場合は、工程数を減少させるために、全てのビードが形成された後に延伸部分を切削するとよい。また、軌道データＤｔに設定された始点及び終点を積層造形物１００の内側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて修正軌道データＤｔ’とする場合は、後でまとめて切削することが難しいため、ビードを積層するごとに延伸部分を切削するとよい。
【００４３】
制御プログラム生成部４７は、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５を制御するための制御プログラムＤｐを生成する。ここで、制御プログラムＤｐは、軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って、溶接条件生成部４４が生成した溶接条件Ｄｃｏで積層造形を行うよう、溶接ロボット１０の制御を行う。また、切削情報生成部４６が切削情報Ｄｃｕを生成した場合には、切削情報Ｄｃｕが示すビードの部分を、切削情報Ｄｃｕが示すタイミングで切削するよう、切削ロボット１５の制御も行う。
【００４４】
制御プログラム出力部４８は、制御プログラム生成部４７が生成した制御プログラムＤｐを記録媒体７０に出力する。本実施の形態では、造形物の製造を制御するための情報の一例として、制御プログラムＤｐを用いており、その情報を出力する出力手段の一例として、制御プログラム出力部４８を設けている。
【００４５】
［制御装置の機能構成］
図４は、本実施の形態における制御装置５０の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における制御装置５０は、制御プログラム取得部６１と、制御プログラム記憶部６２と、制御プログラム実行部６３とを備える。
【００４６】
制御プログラム取得部６１は、記録媒体７０に記録された制御プログラムを取得する。
【００４７】
制御プログラム記憶部６２は、制御プログラム取得部６１が取得した制御プログラムを記憶する。
【００４８】
制御プログラム実行部６３は、制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出して実行する。その際、制御プログラム実行部６３は、軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って、溶接条件生成部４４が生成した溶接条件Ｄｃｏで溶接を行うよう、溶接ロボット１０の制御を行う。また、制御プログラム実行部６３は、切削情報生成部４６が生成した切削情報Ｄｃｕが示すビードの部分を、切削情報Ｄｃｕが示すタイミングで切削するよう、切削ロボット１５の制御を行うこともある。
【００４９】
［積層計画装置の動作］
図５は、本実施の形態における積層計画装置３０の動作例を示したフローチャートである。
【００５０】
積層計画装置３０では、まず、ＣＡＤデータ取得部４１が、ＣＡＤ装置２０から三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを取得する（ステップ３０１）。
【００５１】
次に、ＣＡＤデータ分割部４２が、ステップ３０１で取得された三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを複数の層に分割して、層形状データＤｓを生成する（ステップ３０２）。
【００５２】
次に、軌道データ生成部４３が、ステップ３０２で生成された層形状データＤｓにビードの始点及び終点を設定し、軌道データＤｔを生成する（ステップ３０３）。
【００５３】
また、溶接条件生成部４４が、ステップ３０２で生成された層形状データＤｓと、ステップ３０３で生成された軌道データＤｔとに基づいて、ビードを形成する際の条件である溶接条件Ｄｃｏを生成する（ステップ３０４）。
【００５４】
次いで、軌道データ修正部４５が、ステップ３０３で生成された軌道データＤｔを、ビードの始点及び終点を新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように修正して、修正軌道データＤｔ’を生成する（ステップ３０５）。
【００５５】
また、溶接条件生成部４４が、ステップ３０４で生成した溶接条件Ｄｃｏを、ステップ３０５で生成された修正軌道データＤｔ’に基づいて変更する（ステップ３０６）。具体的には、ビードの始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分の溶接速度を、ビードの延伸部分以外の部分の溶接速度よりも低速にする。
【００５６】
更に、切削情報生成部４６が、ステップ３０５で生成された修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って形成されるビードの切削する部分及びその部分を切削するタイミングを示す切削情報Ｄｃｕを生成する（ステップ３０７）。
【００５７】
次いで、制御プログラム生成部４７が、ステップ３０５で生成された修正軌道データＤｔ’と、ステップ３０６で生成された溶接条件Ｄｃｏと、ステップ３０７で生成された切削情報Ｄｃｕとに基づいて、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５を制御するための制御プログラムＤｐを生成する（ステップ３０８）。具体的には、修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って溶接条件Ｄｃｏで溶接する溶接ロボット１０の制御と、切削情報Ｄｃｕが示すビードの部分を切削情報Ｄｃｕが示すタイミングで切削する切削ロボット１５の制御とを行う制御プログラムＤｐを生成する。
【００５８】
最後に、制御プログラム出力部４８が、ステップ３０８で生成された制御プログラムＤｐを記録媒体７０に出力する（ステップ３０９）。
【００５９】
［制御装置の動作］
制御装置５０では、まず、制御プログラム取得部６１が、記録媒体７０から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部６２に記憶する。この状態で、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５を用いて実際に積層造形物１００の製造を行う際には、制御プログラム実行部６３が制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
【００６０】
ここで、制御プログラム実行部６３の動作例としては、切削情報Ｄｃｕが示す切削のタイミングに応じて、２つの異なる動作例が考えられる。１つは、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する動作例である。もう１つは、１層分のビードを積層するごとにその層の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層する動作例である。以下では、前者を第１の動作例として、後者を第２の動作例として説明する。
【００６１】
図６は、制御プログラム実行部６３の第１の動作例を示したフローチャートである。
【００６２】
制御プログラム実行部６３は、まず、積層造形物１００を構成する層のインデックスｉを１に設定する（ステップ５０１）。
【００６３】
次に、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉを１からｎまで１ずつ増加させながらｉ層目のビードを形成することにより、１層目のビードからｎ層目のビードまで形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部６３は、ｉ層目のビードを、ｉ層目の修正軌道データＤｔ’（ｉ）に設定された新たな始点から新たな終点に向けて形成するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５０２）。また、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉに１を加算し（ステップ５０３）、インデックスｉがｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５０４）。制御プログラム実行部６３は、インデックスｉがｎを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビードがあるので、処理をステップ５０２へ戻す。一方、インデックスｉがｎを超えたと判定すれば、ｎ層目のビードまで形成したので、処理をステップ５０５へ進める。
【００６４】
その後、制御プログラム実行部６３は、１層目からｎ層目までのビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分をまとめて切削するよう切削ロボット１５を制御し（ステップ５０５）、処理を終了する。
【００６５】
図７は、制御プログラム実行部６３の第２の動作例を示したフローチャートである。
【００６６】
制御プログラム実行部６３は、まず、積層造形物１００を構成する層のインデックスｉを１に設定する（ステップ５５１）。
【００６７】
次に、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉを１からｎまで１ずつ増加させながらｉ層目のビードをその延伸部分を切削しながら形成することにより、１層目のビードからｎ層目のビードまで形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部６３は、ｉ層目のビードを、ｉ層目の修正軌道データＤｔ’（ｉ）に設定された新たな始点から新たな終点に向けて形成するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５５２）。そして、ｉ層目のビードについて、ｉ層目の修正軌道データＤｔ’（ｉ）における始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削するよう切削ロボット１５を制御する（ステップ５５３）。また、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉに１を加算し（ステップ５５４）、インデックスｉがｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５５５）。制御プログラム実行部６３は、インデックスｉがｎを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビードがあるので、処理をステップ５５２へ戻す。一方、インデックスｉがｎを超えたと判定すれば、ｎ層目のビードまで形成したので、処理を終了する。
【００６８】
［具体例］
金属積層造形システム１を用いた積層造形物１００の造形に関し、具体的な例を挙げて説明を行う。尚、ここでは、矩形状の母材９０上に、円筒状の積層造形物１００を形成する場合を例にとる。
【００６９】
まず、積層造形物１００の造形に用いられる各種データについて説明する。
【００７０】
図８は、三次元ＣＡＤデータＤ３ｄの一例を示している。尚、この三次元ＣＡＤデータＤ３ｄは、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。
【００７１】
図８に示す三次元ＣＡＤデータＤ３ｄは、上述したように、ＣＡＤ装置２０により生成され、積層計画装置３０のＣＡＤデータ取得部４１により取得される。
【００７２】
図９（ａ）は、層形状データＤｓの一例を示している。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す層形状データＤｓを構成する、１層目の層形状データＤｓ（１）の一例を示している。尚、この層形状データＤｓ及び１層目の層形状データＤｓ（１）も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。
【００７３】
図９（ａ）に示す層形状データＤｓは、上述したように、積層計画装置３０のＣＡＤデータ分割部４２により生成される。そして、この例では、層形状データＤｓが、１層目の層形状データＤｓ（１）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）を含むｎ層構成となっている。
【００７４】
また、図９（ｂ）に示す１層目の層形状データＤｓ（１）は、元となる三次元ＣＡＤデータＤ３ｄが円筒状であることに対応して、円環状となっている。
【００７５】
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、２層目の層形状データＤｓ（２）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）のそれぞれも、円環状となっている。そして、この例では、１層目の層形状データＤｓ（１）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）が、同一形状となっている。
【００７６】
図１０（ａ）は、軌道データＤｔの一例を示している。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す軌道データＤｔを構成する、１層目の軌道データＤｔ（１）の一例を示している。尚、この軌道データＤｔ及び１層目の軌道データＤｔ（１）も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。
【００７７】
図１０（ａ）に示す軌道データＤｔは、上述したように、積層計画装置３０の軌道データ生成部４３により生成される。そして、この例では、軌道データＤｔが、１層目の軌道データＤｔ（１）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）を含むｎ層構成となっている。但し、図１０（ａ）では、作図の都合上、ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）のみ全体を実線で示し、１層目の軌道データＤｔ（１）〜（ｎ−１）層目の軌道データＤｔ（ｎ−１）は一部を破線で示している。尚、図１０（ａ）には、後述するｎ層目の始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）も示している。
【００７８】
また、図１０（ｂ）に示す１層目の軌道データＤｔ（１）は、元となる１層目の層形状データＤｓ（１）が円環状であることに対応して、円周状となっている。
【００７９】
更に、１層目の軌道データＤｔ（１）では、元となる１層目の層形状データＤｓ（１）に対し、周上の互いに近接する箇所に始点Ｐｓ（１）及び終点Ｐｅ（１）が設定されている。その結果、この１層目の軌道データＤｔ（１）は、始点Ｐｓ（１）から終点Ｐｅ（１）に至るまで、円周に沿って１パス（所謂一筆書き）で表現できる状態となっている。
【００８０】
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、２層目の軌道データＤｔ（２）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）のそれぞれについても、始点Ｐｓ（２）及び終点Ｐｅ（２）〜始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）が設定される。そして、この例では、共通の形状を有する１層目の軌道データＤｔ（１）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）において、始点Ｐｓ（１）及び終点Ｐｅ（１）〜始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）のそれぞれは、鉛直上方から見たときに重なるように配置されている。
【００８１】
図１１（ａ）は、修正軌道データＤｔ’の一例を示している。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す修正軌道データＤｔ’を構成する、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）の一例を示している。尚、この修正軌道データＤｔ’及び１層目の修正軌道データＤｔ’（１）も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。
【００８２】
図１１（ａ）に示す修正軌道データＤｔ’は、上述したように、積層計画装置３０の軌道データ修正部４５により生成される。そして、この例では、修正軌道データＤｔ’が、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）を含むｎ層構成となっている。但し、図１１（ａ）では、作図の都合上、ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）のみ全体を実線で示し、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜（ｎ−１）層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ−１）は一部を破線で示している。尚、図１１（ａ）には、後述するｎ層目の始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）並びに新たな始点Ｐｓ’（ｎ）及び新たな終点Ｐｅ’（ｎ）も示している。
【００８３】
また、図１１（ｂ）に示す１層目の修正軌道データＤｔ’（１）は、元となる１層目の軌道データＤｔ（１）が円周状であることに対応して、基本的には円周状となっているものの、軌道の一端が周の外側に突出し、軌道の他端が周の内側に突出した形状となっている。具体的には、図１１（ｂ）に示す１層目の修正軌道データＤｔ’（１）は、元となる１層目の軌道データＤｔ（１）を、始点Ｐｓ（１）を周の外側の新たな始点Ｐｓ’（１）まで延伸させ、終点Ｐｅ（１）を周の内側の新たな終点Ｐｅ’（１）まで延伸させるように修正することにより、生成される。
【００８４】
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）のそれぞれについても、新たな始点Ｐｓ’（２）及び新たな終点Ｐｅ’（２）〜新たな始点Ｐｓ’（ｎ）及び新たな終点Ｐｅ’（ｎ）が設定される。そして、この例では、共通の形状を有する１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）において、新たな始点Ｐｓ’（１）及び新たな終点Ｐｅ’（１）〜新たな始点Ｐｓ’（ｎ）及び新たな終点Ｐｅ’（ｎ）のそれぞれも、鉛直上方から見たときに重なるように配置されている。
【００８５】
ところで、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’については、上述したように、一方を周の外側に設定し、他方を周の内側に設定する態様、両方を周の外側に設定する態様、両方を周の内側に設定する態様、の３つの態様がある。図１１（ａ），（ｂ）は、この３つの態様のうちの１つ目の態様を採用した場合における修正軌道データＤｔ’を示したが、この３つの態様のうちの２つ目又は３つ目の態様を採用してもよい。
【００８６】
次に、図８〜図１１に示す各種データを用いた、積層造形物１００の製造プロセスについて説明する。
【００８７】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、積層造形物１００の製造プロセスの第１の例を示した図である。この積層造形物１００は、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’について、上記３つの態様のうち、両方を周の外側に設定する態様を採用したものである。また、この態様の採用により、製造プロセスの動作を、制御プログラム実行部６３の第１の動作例として示した、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する動作例としたものである。尚、ここでは、積層造形物１００を構成するビード１０１の総層数が、５（ｎ＝５）である場合を例として説明を行う。
【００８８】
図１２（ａ）は、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）に基づき、母材９０上に、１層目のビード１０１（１）を形成した後の状態を示す斜視図である。
【００８９】
ここで、１層目のビード１０１（１）の元となる１層目の修正軌道データＤｔ’（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）、１層目の終点Ｐｅ（１）、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）、及び１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（１）、終点Ｐｅ（１）、新たな始点Ｐｓ’（１）、及び新たな終点Ｐｅ’（１）は、図１２（ａ）の斜視図で、ビード１０１（１）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。
【００９０】
そして、溶接ロボット１０は、母材９０上で、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）から、１層目の始点Ｐｓ（１）及び１層目の終点Ｐｅ（１）を経由して、１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）まで移動させる。これにより、図１２（ａ）に示すように、母材９０上に１層目のビード１０１（１）が形成される。その際、１層目のビード１０１（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）から１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）までの延伸部分と、１層目の終点Ｐｅ（１）から１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）までの延伸部分とからなる突起部１０２（１）が形成される。
【００９１】
図１２（ｂ）は、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）に基づき、１層目のビード１０１（１）上に、２層目のビード１０１（２）を形成した後の状態を示す斜視図である。
【００９２】
ここで、２層目のビード１０１（２）の元となる２層目の修正軌道データＤｔ’（２）にも、２層目の始点Ｐｓ（２）、２層目の終点Ｐｅ（２）、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）、及び２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（２）、終点Ｐｅ（２）、新たな始点Ｐｓ’（２）、及び新たな終点Ｐｅ’（２）は、図１２（ｂ）の斜視図で、ビード１０１（２）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。尚、この例では、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）と２層目の修正軌道データＤｔ’（２）とが、同一形状となっていることから、２層目の始点Ｐｓ（２）は１層目の始点Ｐｓ（１）と、２層目の終点Ｐｅ（２）は１層目の終点Ｐｅ（１）と、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）は１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）と、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）は１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）と、それぞれ重なっている。
【００９３】
そして、溶接ロボット１０は、１層目のビード１０１（１）上で、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）から、２層目の始点Ｐｓ（２）及び２層目の終点Ｐｅ（２）を経由して、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）まで移動させる。これにより、図１２（ｂ）に示すように、１層目のビード１０１（１）上に２層目のビード１０１（２）が形成される。その際、２層目のビード１０１（２）には、２層目の始点Ｐｓ（２）から２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）までの延伸部分と、２層目の終点Ｐｅ（２）から２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）までの延伸部分とからなる突起部１０２（２）が形成される。
【００９４】
以降、同様の手順で、３層目のビード１０１（３）、４層目のビード１０１（４）及び５層目のビード１０１（５）の積層が行われる。
【００９５】
図１２（ｃ）は、５層目の修正軌道データＤｔ’（５）に基づき、４層目のビード１０１（４）上に、最終層となる５層目のビード１０１（５）を形成した後の状態を示す斜視図である。
【００９６】
本実施の形態の場合、５層目のビード１０１（５）を形成した後の造形物の形状は、元となる円筒状の造形物の外周面側に、鉛直方向に沿って延びる突起部１０２（１層目の突起部１０２（１）〜５層目の突起部１０２（５））が形成されたものとなっている。
【００９７】
図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示す造形物に機械加工を施して得られた積層造形物１００を示している。
【００９８】
切削ロボット１５は、図１２（ｃ）に示す１層目のビード１０１（１）から５層目のビード１０１（５）に対して、金属加工工具１８を用いて、１層目の突起部１０２（１）から５層目の突起部１０２（５）を切削する機械加工を行う。これにより、元となる造形物の形状（三次元ＣＡＤデータＤ３ｄ）に近い形状を有する積層造形物１００が得られる。
【００９９】
図１３（ａ）〜（ｆ）は、積層造形物１００の製造プロセスの第２の例を示した図である。この積層造形物１００は、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’について、上記３つの態様のうち、両方を周の内側に設定する態様を採用したものである。また、この態様の採用により、製造プロセスの動作を、制御プログラム実行部６３の第２の動作例として示した、１層分のビードを積層するごとにその層の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層する動作例としたものである。尚、ここでも、積層造形物１００を構成するビード１０１の総層数が、５（ｎ＝５）である場合を例として説明を行う。
【０１００】
図１３（ａ）は、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）に基づき、母材９０上に、１層目のビード１０１（１）を形成した後の状態を示す斜視図である。
【０１０１】
ここで、１層目のビード１０１（１）の元となる１層目の修正軌道データＤｔ’（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）、１層目の終点Ｐｅ（１）、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）、及び１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（１）、終点Ｐｅ（１）、新たな始点Ｐｓ’（１）、及び新たな終点Ｐｅ’（１）は、図１３（ａ）の斜視図で、ビード１０１（１）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。
【０１０２】
そして、溶接ロボット１０は、母材９０上で、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）から、１層目の始点Ｐｓ（１）及び１層目の終点Ｐｅ（１）を経由して、１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）まで移動させる。これにより、図１３（ａ）に示すように、母材９０上に１層目のビード１０１（１）が形成される。その際、１層目のビード１０１（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）から１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）までの延伸部分と、１層目の終点Ｐｅ（１）から１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）までの延伸部分とからなる突起部１０２（１）が形成される。
【０１０３】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す１層目のビード１０１（１）の突起部１０２（１）を切削した後の状態を示した斜視図である。
【０１０４】
切削ロボット１５は、図１３（ａ）に示す１層目のビード１０１（１）に対して、金属加工工具１８を用いて、１層目の突起部１０２（１）を切削する機械加工を行う。これにより、図１３（ｂ）に示すように、１層目のビード１０１（１）の突起部１０２（１）が除去される。
【０１０５】
図１３（ｃ）は、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）に基づき、１層目のビード１０１（１）上に、２層目のビード１０１（２）を形成した後の状態を示す斜視図である。
【０１０６】
ここで、２層目のビード１０１（２）の元となる２層目の修正軌道データＤｔ’（２）にも、２層目の始点Ｐｓ（２）、２層目の終点Ｐｅ（２）、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）、及び２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（２）、終点Ｐｅ（２）、新たな始点Ｐｓ’（２）、及び新たな終点Ｐｅ’（２）は、図１３（ｃ）の斜視図で、ビード１０１（２）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。尚、この例では、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）と２層目の修正軌道データＤｔ’（２）とが、同一形状となっていることから、データ上では、２層目の始点Ｐｓ（２）は１層目の始点Ｐｓ（１）と、２層目の終点Ｐｅ（２）は１層目の終点Ｐｅ（１）と、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）は１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）と、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）は１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）と、それぞれ重なっている。但し、実際には、突起部１０２（１）が除去されているため、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）及び２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）の下に、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）及び１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）は存在しない。また、このように突起部１０２（１）が除去されたことにより、突起部１０２（２）は垂れ落ちてしまうかもしれないが、これはその後の切削に大きな影響を及ぼすものではない。
【０１０７】
そして、溶接ロボット１０は、１層目のビード１０１（１）上で、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）から、２層目の始点Ｐｓ（２）及び２層目の終点Ｐｅ（２）を経由して、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）まで移動させる。これにより、図１３（ｃ）に示すように、１層目のビード１０１（１）上に２層目のビード１０１（２）が形成される。その際、２層目のビード１０１（２）には、２層目の始点Ｐｓ（２）から２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）までの延伸部分と、２層目の終点Ｐｅ（２）から２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）までの延伸部分とからなる突起部１０２（２）が形成される。
【０１０８】
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）に示す２層目のビード１０１（２）の突起部１０２（２）を切削した後の状態を示した斜視図である。
【０１０９】
切削ロボット１５は、図１３（ｃ）に示す２層目のビード１０１（２）に対して、金属加工工具１８を用いて、２層目の突起部１０２（２）を切削する機械加工を行う。これにより、図１３（ｄ）に示すように、２層目のビード１０１（２）の突起部１０２（２）が除去される。
【０１１０】
以降、同様の手順で、３層目のビード１０１（３）の積層及び３層目の突起部１０２（３）の切削、４層目のビード１０１（４）の積層及び４層目の突起部１０２（４）の切削、並びに５層目のビード１０１（５）の積層が行われる。
【０１１１】
図１３（ｅ）は、５層目の修正軌道データＤｔ’（５）に基づき、４層目のビード１０１（４）上に、最終層となる５層目のビード１０１（５）を形成した後の状態を示す斜視図である。
【０１１２】
図１３（ｆ）は、図１３（ｅ）に示す５層目のビード１０１（５）の突起部１０２（５）を切削した後の状態を示した斜視図である。
【０１１３】
切削ロボット１５は、図１３（ｅ）に示す５層目のビード１０１（５）に対して、金属加工工具１８を用いて、５層目の突起部１０２（５）を切削する機械加工を行う。これにより、図１３（ｆ）に示すように、５層目のビード１０１（５）の突起部１０２（５）が除去される。そして、元となる造形物の形状（三次元ＣＡＤデータＤ３ｄ）に近い形状を有する積層造形物１００が得られる。
【０１１４】
ところで、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’について、図１２（ａ）〜（ｄ）では、両方を周の外側に設定する態様を採用し、図１３（ａ）〜（ｆ）では、両方を周の内側に設定する態様を採用した。しかしながら、一方を周の外側に設定し、他方を周の内側に設定する態様を採用した場合について、同様の説明を行うことも可能である。
【０１１５】
この場合、製造プロセスの動作としては、３つの動作が考えられる。１つ目は、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の外側及び内側の延伸部分をまとめて切削する動作である。２つ目は、１層分のビードを積層するごとにその層の外側及び内側の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層する動作である。３つ目は、１層分のビードを積層するごとにその層の内側の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層してその後にｎ層分の外側の延伸部分をまとめて切削する動作である。これら３つの動作の何れを行うかは、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５の機構的な特徴を加味して決定するとよい。
【０１１６】
［変形例］
本実施の形態では、積層計画装置３０が、軌道データＤｔを生成し、これを修正することにより修正軌道データＤｔ’を生成するようにしたが、これには限らない。積層計画装置３０が、軌道データＤｔを生成し、制御装置５０が、これを修正することにより修正軌道データＤｔ’を生成するようにしてもよい。
【０１１７】
また、本実施の形態では、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する場合、溶接ロボット１０とは別に設けられた切削ロボット１５がｎ層分の延伸部分を切削するようにしたが、これには限らない。溶接ロボット１０の溶接トーチ１３を金属加工工具１８に交換して切削ロボットとして駆動することにより、ｎ層分の延伸部分を切削するようにしてもよい。
【０１１８】
更に、本実施の形態では、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する場合、金属積層造形システム１に含まれる切削ロボット１５がｎ層分の延伸部分を切削するようにしたが、これには限らない。金属積層造形システム１がｎ層分のビードを積層する工程とは別の工程で、金属積層造形システム１に含まれない手段により、ｎ層分の延伸部分を切削するようにしてもよい。
【０１１９】
［本実施の形態の効果］
以上述べたように、本実施の形態では、例えば、三次元ＣＡＤデータＤ３ｄから軌道計画を作成する際に、アークがオン又はオフとなる箇所を調整するようにした。これにより、最終的な積層造形物１００の特定の箇所に欠陥の発生が集中する事態を予防することができることとなった。
【符号の説明】
【０１２０】
１…金属積層造形システム、１０…溶接ロボット、２０…ＣＡＤ装置、３０…積層計画装置、４１…ＣＡＤデータ取得部、４２…ＣＡＤデータ分割部、４３…軌道データ生成部、４４…溶接条件生成部、４５…軌道データ修正部、４６…切削情報生成部、４７…制御プログラム生成部、４８…制御プログラム出力部、５０…制御装置、６１…制御プログラム取得部、６２…制御プログラム記憶部、６３…制御プログラム実行部、７０…記録媒体
【図１】
2020203296.tif 000003
【図２】
2020203296.tif 000004
【図３】
2020203296.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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