(57)【要約】      （修正有）【課題】システム並びにシステムを製造及び制御するための方法を提供する。【解決手段】製造プロセスを実施するためのシステムは工作物の製造プロセスで使用されるツールを含む。システムはアームを有するロボットを含む。アームは取付箇所を有し、ツールが取付箇所に取り付けられているとき、ツールを製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されている。ロボットのロボットコントローラは、運動パラメータに基づきアームの動きを制御し、ツールを介して製造プロセスを実施する。システムは電気入力パラメータに基づき製造プロセス中ツールに供給される電気出力を生成するためのパワーエレクトロニクスを有する電源を含む。電源の電源コントローラはロボットコントローラと通信し、経路プランナコンポーネントが製造プロセスを実施するために使用される運動パラメータを生成する一方でロボットの衝突を回避することを可能にするように構成されている。【選択図】図８
2018075709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物の製造プロセスで使用されるように構成されたツールと、
取付箇所を有するアームであって、前記アームは、前記ツールが前記取付箇所に取り付けられているとき、前記ツールを、前記製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されているアームと、
前記アームの動きを運動パラメータに基づき制御し、前記ツールを介して前記製造プロセスを実施するように構成されているロボットコントローラと、
を含む、ロボットと、
電気入力パラメータに基づき電気出力を発生させるように構成されたパワーエレクトロニクスであって、前記電気出力は、前記製造プロセス中前記ツールに供給されるパワーエレクトロニクスと、
前記ロボットコントローラから前記運動パラメータを受信し、少なくとも前記電気入力パラメータを、少なくとも前記運動パラメータに基づき調整し、前記パワーエレクトロニクスを介した、調整済み電気出力の発生を可能にするように構成されている電源コントローラと、
を含む、電源と、
を含む、システム。
【請求項２】
前記製造プロセスは、溶接プロセス、付加製造プロセス、又は切断プロセスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電源コントローラは、少なくとも前記運動パラメータを、少なくとも前記電気入力パラメータに基づき調整し、調整済み運動パラメータを生成し、前記調整済み運動パラメータを前記ロボットコントローラに提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電源コントローラは、ワイヤ供給速度を少なくとも前記運動パラメータに基づき調整し、前記製造プロセス中前記ツールによって使用される溶極の調整済みワイヤ供給速度を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ロボットコントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含む経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記ロボットコントローラが、前記製造プロセスを実施するために使用される前記運動パラメータを生成する一方で前記ロボットの衝突を回避する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記経路プランナコンポーネントは、
前記ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含むリーチ構成コンポーネントと、
前記リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路が前記ロボットの衝突をもたらすかどうかを判定し、ユーザが前記ロボットの経路又は前記製造プロセスのうちの少なくとも１つを修正して、前記ロボットの衝突を回避することを可能にするように構成された衝突回避評価部と、
を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記電源コントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含む経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記電源コントローラが、前記製造プロセスを実施するために使用される前記運動パラメータを生成する一方で前記ロボットの衝突を回避する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記経路プランナコンポーネントは、
前記ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含むリーチ構成コンポーネントと、
前記リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路が前記ロボットの衝突をもたらすかどうかを判定し、ユーザが前記ロボットの経路又は前記製造プロセスのうちの少なくとも１つを修正して、前記ロボットの衝突を回避することを可能にするように構成された衝突回避評価部と、
を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
工作物の製造プロセスで使用されるように構成されたツールと、
取付箇所を有するアームであって、前記アームは、前記ツールが前記取付箇所に取り付けられているとき、前記ツールを、前記製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されているアームと、
前記アームの動きを運動パラメータに基づき制御し、前記ツールを介して前記製造プロセスを実施するように構成されているロボットコントローラと、
を含む、ロボットと、
電気入力パラメータに基づき電気出力を発生させるように構成されたパワーエレクトロニクスであって、前記電気出力は、前記製造プロセス中前記ツールに供給されるパワーエレクトロニクスと、
前記ロボットコントローラから前記運動パラメータを受信し、少なくとも前記運動パラメータを、少なくとも前記電気入力パラメータに基づき調整し、調整済み運動パラメータを生成し、前記調整済み運動パラメータを前記ロボットコントローラに提供するように構成されている電源コントローラと、
を含む、電源と、
を含む、システム。
【請求項１０】
前記製造プロセスは、溶接プロセス、付加製造プロセス、又は切断プロセスのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電源コントローラは、少なくとも前記電気入力パラメータを、少なくとも前記運動パラメータに基づき調整し、前記パワーエレクトロニクスを介した、調整済み電気出力の発生を可能にするように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電源コントローラは、ワイヤ供給速度を少なくとも前記運動パラメータに基づき調整し、前記製造プロセス中前記ツールによって使用される溶極の調整済みワイヤ供給速度を生成するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロボットコントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含む経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記ロボットコントローラが、前記製造プロセスを実施するために使用される前記運動パラメータを生成する一方で前記ロボットの衝突を回避する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記経路プランナコンポーネントは、
前記ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含むリーチ構成コンポーネントと、
前記リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路が前記ロボットの衝突をもたらすかどうかを判定し、ユーザが前記ロボットの経路又は前記製造プロセスのうちの少なくとも１つを修正して、前記ロボットの衝突を回避することを可能にするように構成された衝突回避評価部と、
を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電源コントローラは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含む経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記電源コントローラが、前記製造プロセスを実施するために使用される前記運動パラメータを生成する一方で前記ロボットの衝突を回避する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記経路プランナコンポーネントは、
前記ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含むリーチ構成コンポーネントと、
前記リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路が前記ロボットの衝突をもたらすかどうかを判定し、ユーザが前記ロボットの経路又は前記製造プロセスのうちの少なくとも１つを修正して、前記ロボットの衝突を回避することを可能にするように構成された衝突回避評価部と、
を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
工作物の製造プロセスで使用されるように構成されたツールと、
取付箇所を有するアームであって、前記アームは、前記ツールが前記取付箇所に取り付けられているとき、前記ツールを、前記製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されているアームと、
前記アームの動きを運動パラメータに基づき制御し、前記ツールを介して前記製造プロセスを実施するように構成されているロボットコントローラと、
を含む、ロボットと、
電気入力パラメータに基づき電気出力を発生させるように構成されたパワーエレクトロニクスであって、前記電気出力は、前記製造プロセス中前記ツールに供給されるパワーエレクトロニクスと、
電源コントローラと、
を含む、電源と、
を含み、
前記電源コントローラと前記ロボットコントローラは互いの間で情報を通信するように構成されており、
前記ロボットコントローラ又は前記電源コントローラのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのプロセッサと、命令を含む経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含み、前記命令が前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記ロボットコントローラ又は前記電源コントローラのうちの少なくとも１つが、前記製造プロセスを実施するために使用される前記運動パラメータを生成する一方で前記ロボットの衝突を回避する、
システム。
【請求項１８】
前記製造プロセスは、溶接プロセス、付加製造プロセス、又は切断プロセスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記経路プランナコンポーネントは、
前記ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含むリーチ構成コンポーネントと、
前記リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路が前記ロボットの衝突をもたらすかどうかを判定し、ユーザが前記ロボットの経路又は前記製造プロセスのうちの少なくとも１つを修正して、前記ロボットの衝突を回避することを可能にするように構成された衝突回避評価部と、
を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ロボットコントローラと前記電源コントローラとの間で通信される前記情報は、ロボットの運動情報、物理的溶接寸法／特性、材料の種類、ツール角度／向き、ツール速度誤差、ギャップ条件、目標ツール速度、運動／ウィーブプロファイル、及びスルーザアークトラッキング補正のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本願は、２０１６年１１月７日に出願の（特許文献１）（この内容全体は参照により本願明細書に援用する）の優先権を主張する米国非仮特許出願である。
【０００２】
本発明の実施形態に合致するデバイス、システム及び方法は、製造（例えば、溶接、付加、切断）に関し、より具体的には、製造プロトコルの制御及びコード読み込みのためのオフラインツールに関する。
【背景技術】
【０００３】
ロボットシステム及び半ロボットシステムを用いた工作物の製造、溶接及び切断は良く知られており、その用途及び使用は増加し続けている。このようなシステムにおける発展、例えば、付加製造は、ハードウェア及びソフトウェアの両方において生じている。通常、このような用途では、工作物又は部品の３Ｄモデルをソフトウェアアプリケーションに読み込み、このアプリケーションによりモデルをマシン可読コード（すなわち、ｇコード）に変換する。その後、このｇコードは、ロボットシステムによって、工作物の組立、切断及び／又は溶接のために使用される。しかしながら、このｇコードは、わずか３つの自由軸を有するロボット及び／又はシステムのために設計されており、このようなシステムにおける、３つを超える自由軸、６つ以下及び６つを超える自由軸システムを使用するより複雑なロボット又はシステムのための発展はほとんどない。したがって、現在のシステムにおいて、３Ｄｇコードモデルを高次軸システムに変換することは困難である。
【０００４】
当業者には、このような手法を、図面を参照して本願の残部で説明する本発明の実施形態と比較することで、従来の、旧来の及び提案された手法の更なる制約及び欠点が明らかになろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国仮特許出願第６２／４１８，７３２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示的本発明の実施形態は、３Ｄコンピュータモデル又は部品及び工作物を、４以上の自由度を有する高次軸システムにおいて使用することを可能にするためのシステム及び方法を含む。
【０００７】
一実施形態では、工作物の製造プロセスで使用されるように構成されたツールを含むシステムが提供される。製造プロセスは、例えば、溶接プロセス、付加製造プロセス、又はプラズマ切断プロセスであってもよい。システムは、取付箇所を備えるアームを有するロボットを含む。アームは、ツールが取付箇所に取り付けられているとき、このツールを、製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されている。ロボットは、また、ロボットコントローラを含み、ロボットコントローラは、アームの動きを運動パラメータに基づき制御し、ツールを介して製造プロセスを実施するように構成されている。システムは、パワーエレクトロニクスを有する電源を含む。パワーエレクトロニクスは、電気入力パラメータに基づき、製造プロセス中ツールに供給される電気出力を生成するように構成されている。電源は、また、電源コントローラを含み、電源コントローラは、ロボットコントローラから運動パラメータを受信し、電気入力パラメータを、運動パラメータに基づき調整し、パワーエレクトロニクスを介した、調整済み電気出力の発生を可能にするように構成されている。一実施形態では、電源コントローラは、運動パラメータを電気入力パラメータに基づき調整し、調整済み運動パラメータを生成し、調整済み運動パラメータをロボットコントローラに提供するように構成されている。一実施形態では、電源コントローラは、ワイヤ供給速度を運動パラメータに基づき調整し、製造プロセス中ツールによって使用される溶極の調整済みワイヤ供給速度を生成するように構成されている。一実施形態では、ロボットコントローラは、プロセッサと、経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む。経路プランナコンポーネントは命令を含み、命令がプロセッサによって実行されると、ロボットコントローラが、製造プロセスを実施するために使用される運動パラメータを生成する一方でロボットの衝突を回避する。別の実施形態では、電源コントローラは経路プランナコンポーネントを含む。経路プランナコンポーネントはリーチ構成コンポーネントを含み、リーチ構成コンポーネントは、ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含む。経路プランナコンポーネントは衝突回避評価部も含み、衝突回避評価部は、リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路がロボットの衝突をもたらすかどうかを判定するように構成されている。ユーザはロボットの経路及び／又は製造プロセスを修正し、衝突回避評価部の補助によってロボットの衝突を回避することができる。
【０００８】
一実施形態では、工作物の製造プロセスで使用されるように構成されたツールを含むシステムが提供される。製造プロセスは、例えば、溶接プロセス、付加製造プロセス、又はプラズマ切断プロセスであってもよい。システムは、取付箇所を備えるアームを有するロボットを含む。アームは、ツールが取付箇所に取り付けられているとき、このツールを、製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されている。ロボットは、また、ロボットコントローラを含み、ロボットコントローラは、アームの動きを運動パラメータに基づき制御し、ツールを介して製造プロセスを実施するように構成されている。システムは、パワーエレクトロニクスを有する電源を含む。パワーエレクトロニクスは、電気入力パラメータに基づき、製造プロセス中ツールに供給される電気出力を生成するように構成されている。電源は、また、ロボットコントローラから運動パラメータを受信し、運動パラメータを電気入力パラメータに基づき調整し、調整済み運動パラメータを生成し、調整済み運動パラメータをロボットコントローラに提供するように構成されている電源コントローラを含む。一実施形態では、電源コントローラは、電気入力パラメータを、運動パラメータに基づき調整し、パワーエレクトロニクスを介した、調整済み電気出力の発生を可能にするように構成されている。一実施形態では、電源コントローラは、ワイヤ供給速度を運動パラメータに基づき調整し、製造プロセス中ツールによって使用される溶極の調整済みワイヤ供給速度を生成するように構成されている。一実施形態では、ロボットコントローラは、プロセッサと、経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む。経路プランナコンポーネントは命令を含み、命令がプロセッサによって実行されると、ロボットコントローラが、製造プロセスを実施するために使用される運動パラメータを生成する一方でロボットの衝突を回避する。別の実施形態では、電源コントローラは経路プランナコンポーネントを含む。経路プランナコンポーネントはリーチ構成コンポーネントを含み、リーチ構成コンポーネントは、ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含む。経路プランナコンポーネントは衝突回避評価部も含み、衝突回避評価部は、リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路がロボットの衝突をもたらすかどうかを判定するように構成されている。ユーザはロボットの経路及び／又は製造プロセスを修正し、衝突回避評価部の補助によってロボットの衝突を回避することができる。
【０００９】
一実施形態では、工作物の製造プロセスで使用されるように構成されたツールを含むシステムが提供される。製造プロセスは、例えば、溶接プロセス、付加製造プロセス、又はプラズマ切断プロセスであってもよい。システムは、取付箇所を備えるアームを有するロボットを含む。アームは、ツールが取付箇所に取り付けられているとき、このツールを、製造プロセス中、複数自由度で動かすように構成されている。ロボットは、また、ロボットコントローラを含み、ロボットコントローラは、アームの動きを運動パラメータに基づき制御し、ツールを介して製造プロセスを実施するように構成されている。システムは、パワーエレクトロニクスを有する電源を含む。パワーエレクトロニクスは、電気入力パラメータに基づき、製造プロセス中ツールに供給される電気出力を生成するように構成されている。電源は電源コントローラも含む。電源コントローラとロボットコントローラは互いの間で情報を通信するように構成されている。ロボットコントローラ又は電源コントローラのうちの少なくとも１つは、プロセッサと、経路プランナコンポーネントを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体と、を含む。経路プランナコンポーネントは命令を含み、命令がプロセッサによって実行されると、ロボットコントローラ又は電源コントローラのうちの少なくとも１つが、製造プロセスを実施するために使用される運動パラメータを生成する一方でロボットの衝突を回避する。経路プランナコンポーネントはリーチ構成コンポーネントを含み、リーチ構成コンポーネントは、ロボットの物理的特性、運動特性、運動力学及び制約に関するデータを含む。経路プランナコンポーネントは衝突回避評価部も含み、衝突回避評価部は、リーチ構成コンポーネントを使用して、予想されたロボットの経路がロボットの衝突をもたらすかどうかを判定するように構成されている。ユーザはロボットの経路及び／又は製造プロセスを修正し、衝突回避評価部の補助によってロボットの衝突を回避することができる。ロボットコントローラと電源コントローラとの間で通信される情報は、例えば、ロボットの運動情報、物理的溶接寸法／特性、材料の種類、ツール角度／向き、ツール速度誤差、ギャップ条件、目標ツール速度、運動／ウィーブプロファイル、及びスルーザアークトラッキング補正（ｔｈｒｕ−ｔｈｅ−ａｒｃ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を含んでもよい。
【００１０】
上記及び／又は他の態様は、本発明の例示的実施形態を、添付の図面を参照して詳細に記載することによって更に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態において使用され得る高自由度ロボットシステムの図表示である。
【図２】本発明の例示的実施形態のシステム構造及びプロセスフローの図表示である。
【図３】本発明の一実施形態による、部品モデルの視覚表現の図表示である。
【図４】本発明の一実施形態による、部品モデルの別の視覚表現の図表示である。
【図５】本発明の一実施形態による、部品モデルの更なる視覚表現の図表示である。
【図６Ａ】本発明の実施形態の層構築の図表示である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態の層構築の図表示である。
【図７】本発明の一実施形態による、部品モデルの更なる視覚表現の図表示である。
【図８】本発明の例示的実施形態の更なるシステム構造及びプロセスフローの図表示である。
【図９】本発明のシステムの更なる例示的実施形態の図表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、様々な及び代替的な例示的実施形態、並びに同一番号が実質的に同一の構造要素を示す添付の図面について詳細に述べる。それぞれの例は限定としてではなく説明のために提供するものである。事実、修正及び変形を、本開示及び特許請求の範囲の範囲又は趣旨から逸脱することなく行うことができることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として示される又は記載される特徴を別の実施形態で用いて、更に別の実施形態を得てもよい。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にある修正及び変形を含むものである。
【００１３】
本開示は、概して、高自由度の生産システム及びロボットを複雑な部品の製造のために簡単に使用することを容易に可能にするとともに、３Ｄコンピュータモデルを、高自由度のシステム用のｇコードに効率的に変換することを可能にするシステム及び方法に関する。
【００１４】
ここで、図１を参照する。図１は、例示的な６自由度ロボットシステム１００を示す。このようなシステムは一般に周知であるため、その詳細な動作及び構造を本明細書中に記載する必要はない。更に、例示的本発明の実施形態は使用する特定のシステムの種類又は構成によって制限されない。システム１００は、システムの全体的な動作を制御するコンピュータコントローラ１１０を含む。コントローラ１１０は、メモリと、ユーザインタフェースと、ディスプレイと、ＣＰＵと、システム１００及びロボットアームアセンブリの運動を制御するのに必要な他のコンポーネントと、を含み得る。一部のシステムでは、油圧ユニット１２０を使用して、ロボットアームアセンブリ１３０の駆動に使用される油圧を制御する。ロボットアームアセンブリ１３０は、ツール取付箇所１３７が６自由度で動くことを可能にするいくつかの異なる構成要素で構成することができる。例えば、アセンブリ１３０は、スタンド１３１と、アームスイープ用ピボット構成要素１３２と、ショルダ１３３と、エルボ１３４と、アーム１３５と、３軸ツールジョイント１３６（ツールのヨー、ピッチ及びロールを可能にする）と、任意の所望のツールを固定することができるツール取付箇所１３７と、を有することができる。当然、図１に示されるロボットアセンブリ１３０の実施形態は例示であり、本発明の他の実施形態は、ツール取付箇所１３７に取り付けられたツールの運動の４以上の自由度をロボットシステムが有する限り、任意の異なる構成又は構造を使用することができる。ツールは、プラズマカッター、溶接デバイス、マシニングツール、付加製造ツール等であり得る。
【００１５】
本発明の実施形態は多くの異なる製造プロセスにおける用途を有するが、効率のため、以下の説明では付加製造のプロセスに焦点を当てることに留意されたい。上で示したように、付加製造は単に１つの例示的実施形態であり、したがって、この説明は限定を目的とするものではない。上記のように、図１に示されるもののようなシステム１００を使用する際、製造される構成部品の３ＤモデルがＣＡＤなどの３Ｄ構造プログラム等を使用して設計される。このプロセスが終わると、３Ｄコンピュータモデルを、ロボットシステムが構成部品／部品等を製造するために使用可能な言語（例えば、コンピュータコード）に翻訳しなければならない。３軸以下のシステムを使用する場合、この翻訳は、ＣＮＣマシン等のための変換など比較的簡単なものである。しかしながら、構成部品が４〜６自由軸を有するシステムを使用して構築／製造される場合、３Ｄコンピュータモデルは容易に翻訳又は利用することができない。６より多い軸を用いるシステムはより一層大きな課題を呈する。したがって、これら高自由度のシステムのためのマシン可読コード（例えば、ｇコード）を作成するために多大なコーディング及び作業が行われる場合がある。本発明の実施形態は、ｇコードモジュールを使用して、３Ｄ画像ファイルを、高次自由軸のマシン及びシステム用のマシン可読ｇコードに変換することによってこれを解決する。以下、これについてより詳細に記載する。
【００１６】
ここで図２を参照すると、本発明の代表的例示的実施形態の流れ図が示されている。示される流れ図２００は、本発明の例示的なプロセスフローを実施する実施形態、方法及びシステムを示すが、限定を意図するものではない。例示的なプロセスは、ＣＡＤなどの周知の３Ｄモデリングプログラムを使用した３Ｄモデル２１０の生成から開始される。この３Ｄモデルは、次いで、３軸ロボットシステムのためのｇコードを生成するために、付加製造（又は使用される何らかのプロセス）スライシングソフトウェアツールに供給され得る。これらソフトウェアツールは一般に周知であり、本明細書中で詳細に記載する必要はない。しかしながら、前で説明したように、これらスライシングツールは４以上の自由度を有するシステムのｇコードを生成することができない。したがって、本発明の例示的実施形態では、３軸スライシングツール２２０の出力を付加ｇコードアプリケーション２３０に提供し、付加ｇコードアプリケーション２３０が３軸ｇコードを取り込み、この３軸ｇコードを、３以上の軸を含むロボットシステムにおいて使用されるｇコードに変換する。ｇコードアプリケーション２３０は任意の周知のｇコードアプリケーションとすることができる。このアプリケーション２３０は、システムコントローラ１１０（図１を参照）、又は任意のＰＣ、コントローラ、又は本明細書中に記載される機能及びタスクを実施することができる他のコンピュータデバイスで実行することができる。一部の例示的実施形態では、除去製造ソフトウェアツール２５０を使用して、入力をｇコードアプリケーション２３０に提供することができる。構成部品の製造後、除去製造ツール２５０を使用してマシニング命令を提供することができる。ｇコードアプリケーション２３０は、提供された情報を使用して、使用されるロボットシステムの制御プログラム２０１に提供されるｇコードを生成及び出力する。制御プログラム２０１内にある又は制御プログラム２０１に結合されているのは、アプリケーション２３０からｇコードを受信するプロセス制御ツールキット２３１である。「ｇコード」という用語を使用するが、本発明の実施形態はｇコードの使用に限定されず、本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく他の代替的なコーディング言語を使用することができることに留意されたい。
【００１７】
ツールキット２３１において、ｇコードはインタープリタ２３２によって解釈され、プリント視覚化コンポーネント２３３に提供される。プリント視覚化コンポーネント２３３は、作製される部品の元の３Ｄ画像を、ユーザのスクリーン（図示せず）を介して２Ｄで見る／モデル化することを可能にする。構成部品は種々の手法でモデル化する／示すことができる。図３〜図５に示す例示的実施形態では、作製される部品３００は、複数層又は個々のモジュールを視覚的に含む層状形式で示される。これら層又はモジュールは、部品３００を作製するために使用されるロボット３１０の構築経路又はブロックを示す。一部の例示的実施形態では、層は、作製される部品３００の断面全体にわたって構築されるが、他の実施形態では、基材上方の任意の所与の高さにおいて、作製される部品の層又は一部は、作製される部品の断面のわずか一部分である。これは図６Ａに簡単に示される。例示的実施形態では、モデル３００の構造は、任意の所望の数及び構成のサブコンポーネント（例えば、層）であり得る。このモデル３００の視覚化を用いることで、ユーザは層エディタ２３４によって、製造プロセスを（例えば、層／構成部品の作成の順序を必要に応じて）編集することができる。
【００１８】
図３〜図５に示すように、プリント視覚化コンポーネント２３３は、モデル３００の種々の面を示すために、２Ｄモデルを、色識別（ｃｏｌｏｒ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ）を使用するなど種々の形式で示すことができる。例えば、例示的実施形態では、構成部品／モデル３００は第１の色３００（例えば、青）で示すことができる。第１の色３００は、完成構成部品３００の全体又は構成部品３００の少なくとも一部の構成要素／部分を示す。構成部品３００は、例えば、ワイヤフレームモデルとして示すことができる。
【００１９】
層エディタ２３４はプリント視覚化コンポーネントから情報を受信することができる。プリント視覚化コンポーネントによって、ユーザが特に、モデルの構築の順序を見ること及び／又はツーリングのニーズに適応するように変更することを可能にすることができる。これについては以下で更に説明する。
【００２０】
ツールキット２３１は、また、ロボット及び外部軸リーチコンフィギュレータ２３５を有する。ロボット及び外部軸リーチコンフィギュレータ２３５は、構築される構成部品を製造するために使用されるロボット３１０の物理的及び運動特性並びに制約に関する情報を含む。この情報はツールキット２３１によって、構成部品／部品が干渉なく又はその物理／動作性能を超えることなくロボット３１０により構築され得るか否かを判定するために使用される。つまり、この情報は構築される構成部品に関する情報と組み合わされ、ロボット３１０がツール／ロボットの干渉なく部品を製造することができるかどうかが判定される。この分析の出力はプリントシミュレータ２３６に提供される。プリントシミュレータ２３６は、モデル３００に関する、ロボット及び外部軸リーチコンフィギュレータ２３５からの情報を使用して、部品／構成部品３００の製造をシミュレートする。例示的実施形態では、プリントシミュレータ２３６は、モデル／構成部品３００の構築を視覚的に示すことができ、ロボット３１０がモデル３００全体を完成させる際のロボット３１０の動きを示す。他の実施形態では、コントローラ１１０のユーザインタフェース（又は他のユーザインタフェース）は、モデル化されたこれらの層／セクションの構築／作成において焦点を当てるモデル３００の特定部分又は層をユーザが選択することを可能にする。モデル３００の特定部分が選択された後、プリントシミュレータ２３６は選択された層／セクションの構築をモデル化する／示す。一部の例示的実施形態では、ロボット３１０の実際の動きが示される一方、他の例示的実施形態では、ロボット及び／又はツールの動きは示されない。
【００２１】
例示的実施形態では、プリントシミュレータ２３６は種々の視覚インジケータ（例えば、色）を使用し、モデル３００の種々の領域をその構築性（ｂｕｉｌｄａｂｉｌｉｔｙ）に基づいて示すことができる。例えば、上で説明したように、モデル３００は作製される部品の全体的な構造を示すために第１の色で示される。第２の色（例えば、緑）は、ロボットシステムによって構築できるモデル３００の部分（又はその一部）を示すために使用される。つまり、第２の色（第２の視覚インジケータ）は、ユーザ（モニタ又はユーザインタフェースを介して）に、示された部分を問題なく作製できることを示す。これは、図３〜図５のそれぞれに「領域２」として示される。更に、作製できる領域が第２の視覚インジケータによって示される際、ツールキット２３１は第３の視覚インジケータを使用して、作製できないモデル３００の領域も視覚的に示す。例えば、システムは、ロボットシステムによって作製できないモデル３００の領域又は部分を第３の色（例えば、赤）で示すことができる。これは図５に「領域３」として示される。したがって、ユーザは実際の製造プロセスが実施される前に視覚的に部品の製造性を判定することができる。例えば、ロボット、ツール等の制約により製造できないものとして示される領域においては、層エディタ２３４によって、製造される構成部品の層又は一部の順序を、部品を問題なく作製することを可能にする順序を提供するようにユーザが変更することを可能にする。つまり、層エディタ２３４の使用後、部品の一部又は層が作製される順序を、部品をロボットによって干渉なく完全に作製することを可能にするような構築の順序を提供するように変更することができる。これは全体的に図６Ａ及び図６Ｂに示される。
【００２２】
図６Ａに示すように、部品３００は、ロボットシステムを使用し、例えば、付加製造を使用して作製される。３Ｄモデルデータを使用して、部品３００の視覚レンダリングが示される。この場合、部品３００の各層は４つのサブコンポーネントを有し、合計３２のサブコンポーネントを有する。図６Ａは、初期プリント視覚化及びプリントシミュレータ後にこれらサブコンポーネントが構築される順序を示す。しかしながら、プリントシミュレータ２３６がサブコンポーネントのいくつかを、ロボットによって作製できないものとして示した（例えば、これらを赤で示した）ため、ユーザは層エディタ２３４を使用して、サブコンポーネントの作成の順序を調整する。この調整は例示的な図６Ｂに反映されている。この図に示すように、構築の順序は、工程７〜１２のサブコンポーネントが変更されるように変更されている。例えば、本来、工程６の後に堆積される予定であった付加製造プロセス（すなわち、工程７）は現在では移動され、工程３のプロセスの上ではなく、工程５のプロセスの上に追加されている。同様に、元の工程２３〜３０も変更されている。誤解のないように述べると、これら変更によって、作製される部品３００の物性及び寸法の変化が生じるのではなく、むしろ、高次軸ロボットシステムによって確実に作製できるように部品の構築の順序が変化する。したがって、ツールキット２３１によって、ユーザがロボットシステムにおける部品の構築の視覚レンダリングを有し、部品の構築順序を、この部品を確実に作製できるように修正することが可能になる。ユーザは層エディタ２３４を連続的に使用し、順序／プロセスを必要に応じて変更することができる。
【００２３】
プロセスの完了時、プリントシミュレータ２３６からの出力の操作がＲＧコード発生器２３７に提供される。ＲＧコード発生器２３７は、構築のために使用される高次軸ロボットシステムのｇコードを発生させる。当然、ｇコード以外の他のコード形式を使用することができ、コード形式は使用されるロボットシステムに依存する。新たに発生したＲＧコードは、その後、ロボットシステムコントローラ２４０に供給され、ロボットシステムコントローラ２４０において、新たに発生したＲＧコードは解釈され（２４１）、プロセスが実施される（２４２）。
【００２４】
本発明の他の例示的実施形態では、ユーザは、プロセス中必要に応じて、材料除去など他の製造プロセス段階を挿入又は追加することができる。例えば、部品構築の順序又はプロセスの変更がないことでツール妨害のケースが軽減される可能性がある。したがって、材料除去などの異なる加工工程を、部品の構築を継続する前に追加することが必要な場合がある。これは層エディタ２３４によって行うことができる。層エディタ２３４では、ユーザが、製造プロセスを継続する前に、いくらかの材料を除去するための材料除去（又は他の）加工工程を追加することができる。
【００２５】
同様に、ユーザは層エディタ２３４を使用してツール変更工程を追加することができる。例えば、部品が高堆積速度を有することが理由で、部品の製造の一部に第１のツールを使用することが望ましい場合がある。しかしながら、この第１のツールは、製造時、特定の箇所で使用可能となることを妨げる物理的なサイズ／制約を有する場合がある。したがって、層エディタ２３４によって、ユーザが（例えば、より小さなツールへの）ツール変更を追加し、製造の特定部分を完了することを可能にする。第２のツールはより低い堆積速度（例えば）を有し得るものの、より小さな寸法を有することができ、干渉又は構築の問題を生じることなく使用することが可能である。更に、一部の例示的実施形態では、プリントシミュレータ２３６は視覚モデルをレンダリングし、視覚インジケータを使用してツール変更を提案することができる。例えば、製造を完了するためにはツール変更が必要となり得ることを示すために、画像の一部分は第４の色（橙色など）でレンダリングされ得る。このような実施形態の一部では、ユーザはツール変更コマンドを挿入することができる、又はその代わりに、ツール変更の必要をなくすために、製造／形成の順序の変更を選択することができる。
【００２６】
更なる例示的実施形態では、ツールキット２３１は、保守又はツール清掃要件に関する情報を含む、ロボットシステムにおいて使用され得る各ツールの保守情報を有する（又は保守情報へのアクセスを有する）。この情報を用いて、プリントシミュレータ２３６は構築されるモデルをレンダリングし、製造中、ツール清掃作業の必要性又は推奨を示すことができる。例えば、ツールキット２３１は、構築される部品が５００ｃｍ３の材料を必要とすることを判定することができる。しかしながら、選択されたツールは、３００ｃｍ３の材料の堆積後、清掃／交換／点検しなければならない。このような場合において、プリントシミュレータ２３６は、ツール清掃／点検作業が必要であるとの視覚表示を提供することができる。この視覚表示は、別の色表示（例えば、グレー、黒等）、又はツール清掃／点検の必要性を視覚的に示す任意の他の手法を使用することを含むいくつもの手法で提供することができる。更に、例示的実施形態では、ツールキット２３１はツール保守情報へのアクセスを有することができ、ツール清掃／点検の間の期間が所与の部品に必要な期間より通常は長くても任意の１つの部品の構築中にこの期間に到達することができるように、ロボットシステムが利用可能なツールの総使用量をシステム全体が把握する。例えば、所与のツール清掃／点検ポイントが５，０００ｃｍ３の材料堆積毎であり、ツールが前に使用されていたことで、作製された部品がわずか５００ｃｍ３である場合、任意の所与の部品の作製中にツールの点検が必要な場合がある。したがって、その場合、ユーザは製造プロセスを開始する前にツールを清掃／点検することを選択することができ、このため、構築中、点検／清掃が必要ないように表示を消去することができる。
【００２７】
上記例では堆積される材料の量に焦点を当てたが、システムは、実行時間、エネルギー使用量、直線堆積距離等などの他のパラメータ、又はこれらの任意の組み合わせも使用することができることに留意されたい。
【００２８】
更なる例示的実施形態では、層エディタ２３４は、ユーザが、製造される部品の層又は一部を削除又は除去することを可能にすることができる。例えば、作製される部品の一部分のみの製造性を確定することが望ましい場合がある。したがって、ユーザは、部品の一部のみを作製できるように、構築されるモデルの一部又は層を削除することができる。
【００２９】
更なる例示的実施形態では、層エディタによって、ユーザが製造／プロセス経路の位置及び／若しくは向きを操作又は変更することも可能になる。これは全体として図７に示される。この場合、モデル３００は、作製される部品の構築の位置及び向きを選択するために必要に応じて移動及び／又は回転させることができる。つまり、場合によっては、部品構築を容易にするために部品の向き／開始点を変更する必要がある可能性がある。したがって、ユーザは層エディタ２３４を使用して、部品の位置及び／又は向きを変更することができ、これにより、層構築の順序を変更する必要なく任意の部品製造警告インジケータを排除してもよい。
【００３０】
上記のプロセスへの変更及び編集は、システムコントローラに接続された任意の既知のユーザインタフェース及びＧＵＩ型システム（例えば、コンピュータディスプレイ及びマウス／キーボードの組み合わせ）を介して行うことができる。更に、上記は、上記のツールキットを有するコンピュータシステム上において「オフライン」で行うことができ、これにより、後に、任意の既知の手法によってロボットシステムコントローラに配信することができるＲＧコードファイルを作成する。
【００３１】
したがって、上述の実施形態は、部品又はその一部の製造性を判定するために、部品又は部品の一部の構築性を、この部品の物理的特性、ロボットシステムの物理的性能及び制約、並びにロボット上のツールの制約を使用して判定することができる。これにより、高自由度ロボットシステムを使用して製造プロセスを大幅に最適化することができる。
【００３２】
更なる例示的実施形態では、上述の実施形態において更なるロボット軸を利用し且つ組み込み、複数の面及び／又は方向における付加印刷を可能にすることができる。例えば、本発明の実施形態は、６自由度を超える性能を有するロボットシステムで利用し、且つこれに組み込むことができる。
【００３３】
更に、更なる実施形態では、経路プランナを用いてユーザを補助し、プロセスをより効率的にすることができる。例えば、経路プランナによって、ロボット及び外部軸リーチコンフィギュレータ２３５におけるユーザの時間の労力の最小化又は排除を補助することができる。この例示的実施形態を図８に示す。図８は、図２に示すものに類似する実施を示し、同じ項目及び構成要素は同じ数値表示によって示される。しかしながら、この実施形態に示すように、層エディタ２３４の下流は、必要であればユーザにより使用され得る任意の経路プランナ８１０である。経路プランナ８１０は、衝突回避評価部８０１と、自動経路プランニング及びロボット／外部軸リーチ構成部８０３と、を含む。一実施形態では、経路プランナ８１０はこれらコンポーネントのそれぞれを用いて、ロボット及び外部軸リーチコンフィギュレータ２３５を自動化し、その手動介入を低減する。一実施形態では、経路プランナ８１０はこれらコンポーネントのそれぞれを用いて、製造のための予想ロボット経路がロボットの衝突状況をもたらすどうかをユーザが判定することを可能にするとともに、ユーザが経路若しくは製造プロセスを修正及び／又は調整し、特定された衝突問題を回避することを可能にする。更に、構成部８０３によって、システム２００は製造プロセス中、特定されたあらゆる衝突箇所若しくはコンフリクト箇所を回避するように自動的に修正する又は修正を推奨することができる。これにより、例えば、層エディタ２３４及びプリントシミュレータ２３６において費やされる時間の低減、又は時間の完全な排除においてユーザを補助する。プランナ８１０の使用後、プランナの出力はプリントシミュレータ２３６に送られ、上述のようにプロセスを進行することができる。
【００３４】
上述のようにプランナ８１０を使用することで、複数のロボットアームを使用するロボット実装を容易に利用することができる。例えば、１つのロボットアーム（図１に示すように）よりもむしろ、２つ以上のロボットシステム／アームを使用して、１つの基材上に１つの物品又は複数物品を製造する。このような用途では、複合構造が必要な場合、各別個のロボットシステムが異なる材料を堆積させることができる。このようなシステムでは衝突回避が極めて複雑になり得るため、本明細書中に記載される実施形態がこの達成を容易にする。つまり、このような実施形態では、関与する全てのロボットシステムのあらゆる物理的及び運動情報／性能をプランナ８１０に提供することができ、ユーザはプランナ内の情報を利用して、ロボットシステム間に衝突が存在しないようにすることができる。更に、プランナ８１０は、衝突領域を容易に特定するためのツールをユーザに提供し、その保存された情報に基づき推奨解決策を提供することができ、ユーザがロボットの経路及び材料堆積の順序／タイミングを容易に修正し、ロボットの経路を最適化することを可能にする。事実、本発明の実施形態は、複数の高次軸ロボットが単一箇所において同時に作業するのを可能にすることができる。
【００３５】
本発明の実施形態は、極めてより高い製造柔軟性を、最小限の労力及び干渉衝突の可能性によって可能にする。例えば、実施形態は、高次軸システムを用いて、印刷／堆積の角度を操作し、製造後に材料除去労力を用いる必要なく、且つシステムの２回目のパスのために部品の位置を変えることを必要としない単一プロセスの一部として、オーバハング等を実現することができる。更に、実施形態は、ロボットシステムに、ロボット運動をウィーブする能力を提供し、異なる材料堆積を異なる箇所において実施することができる、又はそうでなければ、部品上の異なる位置におけるビードプロファイルを変更することができる。
【００３６】
更に、本発明の実施形態は、種々の製造プロセス中にフィードバック制御を監視及び処理し、材料堆積速度、材料特性、品質、及び完成部品の幾何学的精度における一貫性を達成することができる。更に、システム２００は所与の製造プロセス中にこのフィードバック情報を利用し、ロボットシステムの性能制約又は能力制約について「学習する」ことができる。例えば、最初の部品又は構成部品の製造中、システムは堆積プロセスのフィードバックを監視し、このフィードバックを、速度、向き、電流、電圧、ワイヤ供給速度、アーム構成等などのロボットのパラメータと相関させることができる。この情報を用いて、システムは、使用されるロボットシステムに基づき、特定の構成が性能制約を有すると判定することができる。例えば、システムは、プリントヘッドが上下逆である際の特定速度を超える運動を用いる構成には性能制約があり、品質問題をもたらすと判定することができる。したがって、２番目の部品が類似のロボット経路を類似のパラメータとともに使用して製造される場合、システムはユーザに対し、これら提案された性質を有するこの提案された経路は品質問題を呈する可能性があると警告することができる。これにより、本明細書中に記載するように、ユーザが経路／プロセスを修正して品質を損なうパラメータを回避することを可能にする。更に、一部の実施形態では、システムは特定のパラメータの組み合わせを排除して、それらが発生しないようにすることができ、したがって、プランナ８１０はこれら構成を計画するために使用され得る。
【００３７】
また、本発明の実施形態を使用して、複数の印刷パス（ｐｒｉｎｔ  ｐａｓｓｅｓ）を単一作業ゾーン内に織り交ぜ、印刷層間において冷却のために待機している最中の効率を最適化することができる。特定の堆積技術において、製造される部品に欠陥が生じるのを回避するために冷却が必要な場合があることは一般に周知である。本明細書中に開示されるシステムは、プロセス中、これらの冷却周期がいつ必要であるかを、製造及びプロセスデータ入力に基づき決定することができる。つまり、部品をどのように製造するかを（本明細書に記載されるように）決定するにあたり、システムは、特定エリアの冷却がいつ必要であるかも決定することができる。システムは、次いで、他の領域が冷却している最中に、プロセスを同一構成部品の異なるエリア／領域における堆積へと誘導し、製造プロセスを継続することができる。例えば、本明細書中に記載されるシステムは、プロセス情報（例えば、電流、速度、電力、部品の幾何学的形状等）を用いて特定の堆積領域への入熱を評価し、ツールキット２３１の使用時、これら領域を特定し、ユーザがプロセスを調整して過熱状況を回避するのを可能にすることができる。更に、一部の実施形態では、システムが、部品のある領域への総入熱量が許容可能な閾値を超えると判定すると、システムは製造する部品の第２の領域を自動的に特定する一方で、第１の領域は、戻って堆積を継続するのに許容可能な温度に達する。つまり、システムは、製造中の入熱及び所望の温度制御プロセスを考慮した製造経路／順序を自動的に計画することができる。当然、第２の安全温度領域が存在しない状況では（例えば、部品が小さ過ぎる場合）、システムはプロセスが再度開始するまで所定の期間自動的に待機する。つまり、システムは、体積／領域への全体的な入熱に基づき、その領域において堆積を再度行うことができるまでの所望の冷却期間を決定することができる。
【００３８】
図９は、本発明の別の例示的実施形態を示す。既存のシステムでは、溶接／堆積プロセスは、電圧、電流、電力、モード及び／又は計画並びにその他などの従来の溶接パラメータ／可変要素を指定することによって制御されることは一般に周知である。しかしながら、複雑な付加製造用途では、これら可変要素は、特定の物理的寸法、特性及び品質の溶接／堆積を達成するために考慮に入れるべき総可変要素のうちの少数を示す。考慮されるべき又は完成品に影響を及ぼす可能性のある他のパラメータとしては、ロボット運動プロファイル、スルーザアークトラッキング／フィードバック構成、及び材料の種類、ギャップ条件、トーチ角度などの客による部品の仕様等が挙げられる。
【００３９】
既存のシステムでは、プログラマ／開発者は、通常、所望の結果を達成するロボットプログラムを生成するためにこれら要素が相互作用する複数の手法についての相当の経験及び深い知識を有する。これは非常に非効率であり、欠陥及びエラーの機会が多くなる。図９に示される実施形態では、システムは電源供給部（電源としても知られる）９１０を用いる。電源供給部９１０は、既知の溶接電源供給部（例えば、電気入力パラメータに基づき電気出力を発生させるように構成されたパワーエレクトロニクス９１９を有する）と同様に構成及び構築されている。しかしながら、システム９００内の電源供給部９１０は、また、従来既知の入力（電流等）以外の更なる入力パラメータを受け取り、この追加情報を使用してその出力の制御を補助し、所望の最終製品を実現する。
【００４０】
例えば、本発明の一実施形態では、電源供給部９１０は、とりわけ、材料特性、製造中に異なる箇所で使用されるトーチ角度、溶接の幾何学的形状、及び溶接の物理的特性を含む、溶接の幾何学的形状（又はより一般には、製造の幾何学的形状）自体に関する情報を受け取る。電源供給部９１０の制御システム９１７（本明細書中に記載されるように実施することが可能な任意の周知のコントローラ／コンピュータタイプであり得る）はこの追加情報を認識し、解釈し、利用して、運動情報（運動パラメータ）をロボット運動プラットフォーム９２０に提供する。周知のシステムは電源供給部から運動情報を受信しないため、これは従来、行われていない。
【００４１】
加えて、電源供給部はロボット運動プラットフォーム９２０から運動情報を受け取り、解釈し、使用し、この情報を用いて、その出力を制御し、部品の所望の物性を実現する。この、ロボットの運動／位置などのロボットからの情報は、電源供給部によって、運動が行われている際にその出力（電気出力）を適応させるために使用される。例えば、ロボットは、堆積角度／向き（例えば、堆積は上下逆であり得る）を反映するために運動データを電源供給部に送信し、電源供給部はロボットからのこの運動データを利用し、このデータを、製造される部品のための受信したパラメータと結合し、運動が行われている際、その出力を適応させ（調整し）、所望の結果を達成する。
【００４２】
例えば、製造中、部品の一部分の一定の厚みを維持するためにロボットが下方の向きの印刷から上方の向きの印刷に移行する場合（例えば、衝突を回避するために）、一定のビード厚みを維持する等のために印刷の向きをロボットが変更する際、電源供給部がその電力出力、ワイヤ供給速度、ピーク電流レベル、及び更には出力電流波形（例として）を自動的に変更することを電源供給部が決定してもよい。したがって、ユーザがプロセスの各点に対するパラメータの変更を入力する必要があるというよりもむしろ、電源供給部がルックアップテーブル、堆積アルゴリズム等、並びにその入力データ及びロボットからのデータを使用してその出力を自動的に変更し、堆積における所望の物理的結果を達成することができる。
【００４３】
これは、所望の溶接幾何学的形状等などの部品の最終結果に関する入力情報を電源供給部９１０が有することが理由で行われる。つまり、電源供給部９１０は上述の多くの可変要素の全て又は少なくともいくつかの複雑な関係をそのプログラミングに基づきモデル化し、所望の物理的結果が達成されるようにする。電源供給部は、堆積中にパラメータを追跡するために、スルーザアーク回路などのフィードバックシステム／回路９１５を含むことができる。更に、電源９１０はロボット運動プラットフォーム９２０からフィードバックを受け取る。フィードバックには、物理的溶接寸法／特性、材料の種類、溶接トーチ角度／向き、トーチ速度誤差、ギャップ条件等を含み得る。
【００４４】
したがって、例示的実施形態では、電源供給部のためにユーザ（又は上述の実施形態ではロボットプログラマ）から必要な唯一の情報は、物理的溶接寸法／特性（例えば、サイズ、種類等）、材料特性、及びロボット運動経路である。この情報によって、電源は、目標トーチ速度、ウィーブプロファイル、及び他のロボットの特定パラメータを含む、ロボット運動プラットフォームに関する情報（運動パラメータ）を出力する一方で、同時に、それ自体の溶接出力電流波形、ワイヤ供給速度等を制御して所望の堆積を実現する。スルーザアークトラッキング補正は、プロセスから検出されたフィードバックに基づく、ロボットの運動制御に必要な補正であり得る。例えば、システムは電圧、電流、電力等を、アーク全体を通じて監視し、電源供給部の予想される出力の変化に加えて、運動、速度、ロボットによって行うことが必要な経路補正を決定し、所望の構築を達成することができる。
【００４５】
これは全体として図９に示される。この場合、材料の種類の製造要件、トーチ角度／経路及び溶接特性（すなわち、部品要件）が電源供給部９１０に提供される。いくつかの実施形態では、この情報の少なくともいくつかはロボットシステム９２０にも提供される。この情報を使用して、電源供給部９１０は、トーチ速度目標、運動／ウィーブプロファイル、及び任意のスルーザアークトラッキング補正をロボットシステム９２０に提供するとともに、それ自体のプロセスの出力／ワイヤ供給速度を修正する。プロセス中、ロボットシステム９２０は、少なくともギャップ条件／フィードバック（例えば、ギャップセンサ９２５によって検出された）、任意のトーチ速度誤差／フィードバック、及び他のロボットの特定パラメータも電源供給部９１０に提供し、電源供給部９１０は、再度、この情報を使用してロボットを制御し、その出力を修正する。
【００４６】
例示的実施形態では、電源供給部９１０は、上述のツールキット２３１及び／又は上述のシステム／プロセス２００の全体を収容する／含むことができる。当然、電源供給部９１０は、上記実施形態の実施を可能にする、コンピュータ／コントローラと、ユーザ入力コンポーネントとを含む。コンピュータ／コントローラは保存されたデータ、ルックアップテーブル、性能アルゴリズム等を使用して、適切な制御及び出力を決定し、所望の部品作製を実現することができる。
【００４７】
一実施形態によれば、ロボットコントローラ（例えば、１１０又は２４０）と電源コントローラ（例えば９１７）とは互いの間で情報を通信し、ロボットのロボット運動パラメータと電源の電気入力パラメータ（電気出力を発生させるために使用される）の許容可能な組み合わせについて交渉し、衝突回避及び高品質の溶接、堆積又は切断をもたらす。例えば、衝突を回避するために、ロボット運動パラメータ及び電源の電気入力パラメータについて交渉し、（依然として許容可能な溶接品質を提供しつつ）溶接の一部分にわたりいくらかの溶接品質のトレードオフを行ってもよい。別の例として、最高レベルの溶接品質を維持するために、ロボット運動パラメータと電源の電気入力パラメータについて交渉し、ロボットの別の経路を提供してもよい（衝突は尚回避するものの、溶接プロセスにいくらかの時間が付加される場合がある）。一実施形態では、許容可能な組み合わせについて交渉することを可能にするとともに、ロボットコントローラ及び電源コントローラにプログラムされる種々のテーブル及びアルゴリズムが開発される。
【００４８】
本願の請求の対象を、特定の実施形態を参照して記載してきたが、当業者には、請求の対象の範囲から逸脱することなく、種々の変更を施してもよく、均等物に置換してもよいことは理解されよう。加えて、特定の状況又は材料を請求の対象の教示に適応させるために、その範囲から逸脱することなく、多くの修正を施してもよい。したがって、請求の対象は開示される特定の実施形態に限定されず、請求の対象は、添付の特許請求の範囲の範囲内のあらゆる実施形態を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００４９】
１００  ６自由度ロボットシステム
１１０  コンピュータコントローラ
１２０  油圧ユニット
１３０  ロボットアームアセンブリ
１３１  スタンド
１３２  アームスイープ用ピボット構成要素
１３３  ショルダ
１３４  エルボ
１３５  アーム
１３６  ３軸ツールジョイント
１３７  ツール取付箇所
２００  システム
２０１  制御プログラム
２１０  ３Ｄモデル
２２０  ３軸スライシングツール
２３０  付加ｇコードアプリケーション
２３１  プロセス制御ツールキット
２３２  インタープリタ
２３３  プリント視覚化コンポーネント
２３４  層エディタ
２３５  外部軸リーチコンフィギュレータ
２３６  プリントシミュレータ
２３７  ＲＧコード発生器
２４０  ロボットシステムコントローラ
２４１  解釈
２４２  実施
２５０  除去製造ソフトウェアツール
３００  作製される部品
３１０  ロボット
８０１  衝突回避評価部
８０３  自動経路プランニング及びロボット／外部軸リーチ構成部
８１０  経路プランナ
９００  システム
９１０  電源供給部
９１５  フィードバックシステム／回路
９１７  制御システム
９１９  パワーエレクトロニクス
９２０  ロボット運動プラットフォーム
９２５  ギャップセンサ
【図１】
2018075709.tif 000003
【図２】
2018075709.tif 000004
【図３】
2018075709.tif 000005
【図４】
2018075709.tif 000006
【図５】
2018075709.tif 000007
【図６Ａ】
2018075709.tif 000008
【図６Ｂ】
2018075709.tif 000009
【図７】
2018075709.tif 000010
【図８】
2018075709.tif 000011
【図９】
2018075709.tif 000012
【外国語明細書】
2018075709000001.pdf