(57)【要約】【課題】  付加製造のための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】  ロボット付加製造プロセス中の高さ誤差を補正するシステムおよび方法。出力電流、出力電圧、出力電力、出力回路インピーダンス、およびワイヤ送り速度のうちの一方または両方が、現在層を生成する際の付加製造プロセス中にサンプリングされる。複数の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離（ＣＴＷＤ）が、出力電流、出力電圧、出力電力、出力回路インピーダンス、およびワイヤ送り速度のうちの少なくとも一方または両方に基づき判断される。平均ＣＴＷＤは複数の瞬間的ＣＴＷＤに基づき判断される。現在層の高さのいかなる誤差も補償するために使用される補正係数が少なくとも平均ＣＴＷＤに基づき生成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と；
銃のコンタクトチップを介し３Ｄワークピース部分へ付加的材料を供給する材料フィーダを含む付加製造システムであって、前記電源は、
瞬間的パラメータ対をサンプリングし、ここで、前記瞬間的パラメータ対の各瞬間的パラメータ対は、前記３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間のロボット付加製造プロセス中に、前記３Ｄワークピース部分へ前記付加的材料を供給するワイヤのワイヤ送り速度、前記電源の出力電力、および前記電源の出力回路インピーダンスを含むグループから選択される任意の２つのパラメータを含み；
前記現在層の前記生成中に前記瞬間的パラメータ対の各パラメータ対がサンプリングされると、各パラメータ対の前記ロボット付加製造プロセス中の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を少なくとも各パラメータ対に基づき判断し；
各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の前記生成中に判断されると移動平均コンタクトチップツーワーク距離を各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき判断し；
前記現在層の所望蒸着レベルからの蒸着レベルの逸脱を補償するために前記３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間に使用される補正係数を少なくとも前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき生成するように構成される、付加製造システム。
【請求項２】
前記２つのパラメータは、ワイヤ送り速度である第１のパラメータと、前記電源の前記出力電力または前記電源の前記出力回路インピーダンスである第２のパラメータとを含む、請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項３】
前記ロボット付加製造プロセスは前記ワイヤを使用するホットワイヤプロセスを含む、請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項４】
前記電源は高エネルギー熱源を含み、前記３Ｄワークピース部分の前記現在層の前記生成は、パドルを生成するために十分なエネルギー密度を前記３Ｄワークピース部分へ提供する工程を含み、前記ワイヤは前記現在層の前記生成中に前記パドルに入る、請求項３に記載の付加製造システム。
【請求項５】
前記ワイヤが前記パドルの表面に対して前記パドルに入る時の前記ワイヤの中心線の角度は１０°〜７５°の範囲内である、請求項４に記載の付加製造システム。
【請求項６】
前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離はさらに、前記ロボット付加製造プロセス中に使用されるホットワイヤのタイプ、ホットワイヤ径、蒸着プロセス、または遮蔽ガスのうちの少なくとも１つに基づく、請求項２に記載の付加製造システム。
【請求項７】
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離は、前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の単純数学的移動平均、または前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の重み付け移動平均の１つである、請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項８】
前記電源はさらに：
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離と設定点コンタクトチップツーワーク距離とを比較することに少なくとも部分的により前記補正係数を生成し；
前記補正係数に応じて前記現在層の生成中に移動速度、持続時間、または前記ワイヤ送り速度のうちの少なくとも１つを調整するように構成される、請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項９】
前記補正係数に応じて前記移動速度を前記調整する工程は事前設定移動速度を考慮する工程を含み；
前記補正係数に応じて前記持続時間を前記調整する工程は事前設定持続時間を考慮する工程を含み；
前記補正係数に応じて前記ワイヤ送り速度を前記調整する工程は事前設定ワイヤ送り速度を考慮する工程を含む、請求項８に記載の付加製造システム。
【請求項１０】
前記補正係数はさらに、前記３Ｄワークピース部分に対応する少なくとも１つの３Ｄモデルパラメータ、または前記現在層の現在作業のためにロボットコントローラにより提供される少なくとも１つのロボットパラメータに基づく、請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの３Ｄモデルパラメータは前記現在層の指定高さを含み、前記少なくとも１つのロボットパラメータは前記現在層の前記銃の指定位置を含む、請求項１０に記載の付加製造システム。
【請求項１２】
前記電源と作動可能に通信するように構成されたロボットコントローラを有するロボットをさらに含む請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項１３】
前記銃は前記ロボットへ作動可能に接続される、請求項１２に記載の付加製造システム。
【請求項１４】
前記銃および前記電源へ作動可能に接続されたワイヤフィーダをさらに含む請求項１３に記載の付加製造システム。
【請求項１５】
前記電源はさらに：
現在層全体に関して判断された各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し；
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて前記現在層の生成中に前記付加製造システムの蒸着持続時間、移動速度、またはワイヤ送り速度のうちの少なくとも１つを調整し；
少なくとも前記全平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき、前記３Ｄワークピース部分の次層を生成する際に使用される補正係数を生成するように構成される、請求項１に記載の付加製造システム。
【請求項１６】
前記電源はコントローラを含み、前記コントローラは：
前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を判断し；
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し；
前記全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し；
前記現在層の前記生成中に前記蒸着持続時間、前記移動速度、または前記ワイヤ送り速度のうちの少なくとも１つを調整し；
前記次層を生成する際に使用される前記補正係数を生成するように構成される、請求項１５に記載の付加製造システム。
【請求項１７】
電源と、銃のコンタクトチップを介し３Ｄワークピース部分へ付加的材料を供給する材料フィーダとを使用する付加製造方法において、
瞬間的パラメータ対をサンプリングする工程であって、前記瞬間的パラメータ対の各瞬間的パラメータ対は、前記３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間のロボット付加製造プロセス中に、前記３Ｄワークピース部分へ前記付加的材料を供給するワイヤのワイヤ送り速度、前記電源の出力電力、および前記電源の出力回路インピーダンスを含むグループから選択された任意の２つのパラメータを含む、工程と；
前記現在層の前記生成中に前記瞬間的パラメータ対の各パラメータ対がサンプリングされると、各パラメータ対の前記ロボット付加製造プロセス中の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を少なくとも各パラメータ対に基づき判断する工程と；
各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の前記生成中に判断されると移動平均コンタクトチップツーワーク距離を各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき判断する工程と；
前記現在層の所望蒸着レベルからの蒸着レベルの逸脱を補償するために前記３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間に使用される補正係数を少なくとも前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき生成する工程と、を含む方法。
【請求項１８】
前記２つのパラメータは、ワイヤ送り速度である第１のパラメータと、前記電源の前記出力電力または前記電源の前記出力回路インピーダンスである第２のパラメータとを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ロボット付加製造プロセスは前記ワイヤを使用するホットワイヤプロセスを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記３Ｄワークピース部分の前記現在層を生成する前記工程は、パドルを生成するために十分なエネルギー密度を高エネルギービームから前記３Ｄワークピース部分へ提供する工程を含み、前記ワイヤは前記現在層の前記生成中に前記パドルに入る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ワイヤが前記パドルの表面に対して前記パドルに入る時の前記ワイヤの中心線の角度は１０°〜７５°の範囲内である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離はさらに、前記ロボット付加製造プロセス中に使用されるホットワイヤのタイプ、ホットワイヤ径、蒸着プロセス、または遮蔽ガスのうちの少なくとも１つに基づく、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離は、前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の単純数学的移動平均、または前記瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の重み付け移動平均の１つである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離と設定点コンタクトチップツーワーク距離とを比較する工程により少なくとも部分的に前記補正係数を生成する工程と；
前記補正係数に応じて前記現在層の生成中に移動速度、持続時間、また前記ワイヤ送り速度のうちの少なくとも１つを調整する工程と、をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記補正係数に応じて前記移動速度を調整する前記工程は事前設定移動速度を考慮する工程を含み；
前記補正係数に応じて前記持続時間を調整する前記工程は事前設定持続時間を考慮する工程を含み；
前記補正係数に応じて前記ワイヤ送り速度を調整する前記工程は事前設定ワイヤ送り速度を考慮する工程を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記補正係数はさらに、前記３Ｄワークピース部分に対応する少なくとも１つの３Ｄモデルパラメータ、または前記現在層の現在作業のためにロボットコントローラにより提供される少なくとも１つのロボットパラメータに基づく、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの３Ｄモデルパラメータは前記現在層の指定高さを含み、前記少なくとも１つのロボットパラメータは前記現在層の前記銃の指定位置を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
現在層全体に関して判断された各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断する工程と；
前記移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて前記現在層の生成中に蒸着持続時間、移動速度、または前記ワイヤ送り速度のうちの少なくとも１つを調整する工程と；
少なくとも前記全平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき、前記３Ｄワークピース部分の次層を生成する際に使用される補正係数を生成する工程と、をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本米国特許出願は、参照のためその内容全体を本明細書に援用する２０１７年１２月１９日出願の米国特許出願第６２／６０７，５９８号明細書からの優先権および便宜を主張する。
【０００２】
本発明のいくつかの実施形態は付加製造に関する。より具体的には、本発明のいくつかの実施形態は、溶接プロセス、被覆プロセス、またはホットワイヤプロセスを使用し得、ロボットシステムと共に使用され得る付加製造プロセスのための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
付加製造プロセス中、金属材料の連続層がワークピース部分を生成するために築き上げられる。ロボット溶接ユニットのロボットコントローラにより命じられるように時間と共にワークピース部分を一層ずつ築き上げるためにロボット溶接ユニットが使用され得る。ロボットコントローラは、付加（一層ずつ）製造プロセスを使用して生成されるワークピース部分の３Ｄモデルを読み取るソフトウェアを含み得る。ロボットコントローラは、３Ｄモデルを複数の層にプログラム的に分割し、そして当該部分を築き上げるために個々の層の各層の溶接経路を計画する。蒸着層毎の期待高さを生じる期待蒸着が層毎に判断される。しかし、実際の一層ずつ蒸着が進むにつれて、所与層の実際の結果高さは、例えばワークピース部分基板の表面条件（例えば基板上の温度または位置）およびいくつかの溶接パラメータが制御され得る精度などの要因により期待または所望高さから逸脱し得る。
【０００４】
従来の、伝統的、および提案された手法の別の制限と不都合が、このようなシステムおよび方法と添付図面を参照して本出願の残りにおいて説明される本発明の実施形態との比較を通じて当業者に明らかになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，７７２，９３２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
付加製造プロセス中の高さ誤差を補正するシステムおよび方法が提供される。出力電流とワイヤ送り速度の一方または両方が、現在層を生成する際の付加製造プロセス中にサンプリングされる。複数の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離（ＣＴＷＤ：ｃｏｎｔａｃｔ  ｔｉｐ−ｔｏ−ｗｏｒｋ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）が、出力電流、ワイヤ送り速度、回路インピーダンス、出力電圧、および出力電力の少なくとも１つまたはそれぞれに基づき判断される。平均ＣＴＷＤは複数の瞬間的ＣＴＷＤに基づき判断される。現在層および／または次層の高さのいかなる誤差も補償するために使用される補正係数が少なくとも平均ＣＴＷＤに基づき生成される。
【０００７】
一実施形態では、電源を有する付加製造システムが提供される。電源は、３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間の付加製造プロセス中に瞬間的パラメータ対を実時間でサンプリングするように構成される。瞬間的パラメータ対の各瞬間的パラメータ対は、出力電流、ワイヤ送り速度、出力電圧、回路インピーダンス、および出力電力を含み得る。電源または別個のシステムコントローラの少なくとも１つもまた、瞬間的パラメータ対の各パラメータ対が現在層の生成中にサンプリングされると、各パラメータ対の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を実時間でそして少なくとも各パラメータ対に基づき判断するように構成される。電源および／または別個のシステムコントローラはさらに、各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の生成中に判断されると移動平均コンタクトチップツーワーク距離を各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき実時間で判断するように構成される。電源またはシステムコントローラのいずれか一方または両方はまた、補正係数を生成するように構成される。補正係数は、少なくとも移動平均コンタクトチップツーワーク距離に基づいており、現在層の所望蒸着レベルからの蒸着レベルの逸脱を補償するために、３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間に実時間で使用される。一実施形態では、瞬間的コンタクトチップツーワーク距離はさらに、出力電圧、電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、または使用される蒸着プロセスのうちの１つまたは複数に基づき得る。移動平均コンタクトチップツーワーク距離は瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の数学的移動平均また加重平均の一方であり得る。一実施形態では、電源は、移動平均コンタクトチップツーワーク距離と設定点コンタクトチップツーワーク距離とを比較することにより少なくとも部分的に補正係数を生成するように構成される。電源および／またはシステムコントローラは、補正係数に応じて現在層の生成中に本システムの移動速度、持続時間、またはワイヤ送り速度のうちの１つまたは複数を実時間で調整するように構成され得る。補正係数に応じて移動速度を調整する工程は事前設定移動速度を考慮する工程を含み得る。補正係数に応じて蒸着プロセス持続時間を調整する工程は事前設定プロセス持続時間を考慮する工程を含み得る。補正係数に応じてワイヤ送り速度を調整する工程は事前設定ワイヤ送り速度を考慮する工程を含み得る。一実施形態では、補正係数はさらに、３Ｄワークピース部分に対応する１つまたは複数の３Ｄモデルパラメータまたは現在層の現在蒸着作業のためにロボットコントローラにより提供されるロボットパラメータに基づく。３Ｄモデルパラメータおよびロボットパラメータは現在層の指定高さまたは現在層の蒸着ツールの指定位置の１つまたは複数を含み得る。一実施形態では、蒸着システムは電源と作動可能に通信するように構成されたロボットコントローラを有するロボットを含む。一実施形態では、蒸着システムはロボットへ作動可能に接続された蒸着ツールを含む。一実施形態では、本システムは蒸着ツールおよび電源へ作動可能に接続されたワイヤフィーダを含む。
【０００８】
一実施形態では、蒸着電源を有する材料蒸着システムが提供される。蒸着電源は、３Ｄワークピース部分の現在層を生成する間の材料蒸着付加製造プロセス中に瞬間的パラメータ対を実時間でサンプリングするように構成される。瞬間的パラメータ対の各瞬間的パラメータ対は、出力電流、出力電圧、回路インピーダンス、電力出力、およびワイヤ送り速度のうちの任意の２つを含み得る。電源はまた、瞬間的パラメータ対の各パラメータ対が現在層の生成中にサンプリングされると各パラメータ対の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を実時間でそして少なくともに各パラメータ対に基づき判断するように構成される。電源はさらに、各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の生成中に判断されると移動平均コンタクトチップツーワーク距離を各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき実時間で判断するように構成される。電源はまた、現在層全体に関して判断された各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断するように構成される。電源はさらに、移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて現在層の生成中に本システムのプロセス持続時間、移動速度、またワイヤ送り速度のうちの１つまたは複数を実時間で調整するように構成される。電源はまた、少なくとも全平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき３Ｄワークピース部分の次層を生成する際に使用される補正係数を生成するように構成される。一実施形態によると、電源は、瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を判断し、移動平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し、全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し、現在層の生成中にプロセス持続時間、移動速度、またはワイヤ送り速度のうちの１つまたは複数を調整し、次層を生成する際に使用される補正係数を生成するように構成されたコントローラを含む。他の例示的実施形態では、蒸着システムは、蒸着電源の外部にありそれへ結合され得るが電源の少なくともいくつかの動作を制御するシステムコントローラを使用する。一実施形態では、瞬間的コンタクトチップツーワーク距離はさらに、出力電圧、電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、または使用される蒸着プロセスのうちの１つまたは複数に基づく。一実施形態では、移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて移動速度を調整する工程は事前設定移動速度を考慮する工程を含む。移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じてプロセス持続時間を調整する工程は事前設定プロセス持続時間を考慮する工程を含む。移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じてワイヤ送り速度を調整する工程は事前設定ワイヤ送り速度を考慮する工程を含む。一実施形態では、補正係数はさらに、３Ｄワークピース部分に対応する１つまたは複数の３Ｄモデルパラメータまたは次層の次プロセス操作のためにロボットコントローラにより提供されるロボットパラメータに基づく。３Ｄモデルパラメータおよびロボットパラメータは、次層の指定高さまたは次層の蒸着ツールの指定位置の１つまたは複数を含み得る。全平均コンタクトチップツーワーク距離は、現在層全体に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の単純数学的平均値、現在層全体に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の加重平均、または現在層全体に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の移動平均のうちの１つである。一実施形態では、本システムは、電源と作動可能に通信するように構成されたロボットコントローラと、ロボットへ作動可能に接続された蒸着ツールと、蒸着ツールおよび電源へ作動可能に接続されたワイヤフィーダとを有するロボットとを含む。
【０００９】
本発明の示された実施形態の詳細は以下の説明と添付図面とからより十分に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロボットセルユニットの例示的実施形態のダイアグラムを示す。
【図２】消耗電極およびワークピース部分に作動可能に接続された図１のロボットセルユニットの電源の例示的実施形態の概略ブロックダイアグラムを示す。
【図３】付加製造プロセス中にワークピース部分と相互作用するワイヤ電極を提供する図１のロボットセルユニットの銃の一部の例示的実施形態のダイアグラムを示す。
【図４Ａ−Ｂ】アーク有りとアーク無しのコンタクトチップツーワーク距離（ＣＴＷＤ）の概念を示す。
【図５】特定タイプの溶接ガスが使用される際の所与のワイヤ送り速度におけるアーク溶接プロセスの同じタイプであるが２つの異なるサイズである２つの異なる溶接ワイヤのＣＴＷＤと溶接出力電流（アンペア数）との関係を示す２つのプロットを有する２次元グラフの例示的実施形態を示す。
【図６】特定タイプの溶接ガスが供給される際のアーク溶接プロセスの特定タイプおよびサイズである溶接ワイヤのＣＴＷＤ、溶接出力電流（アンペア数）、およびワイヤ送り速度間の関係を示す三次元グラフの例示的実施形態を示す。
【図７】実際の瞬間的ＣＴＷＤを判断するように構成された図２の電源のコントローラの一部の例示的実施形態を示す。
【図８】瞬間的ＣＴＷＤから時間平均ＣＴＷＤを判断し補正係数を計算するように構成された図２の電源のコントローラの一部の例示的実施形態を示す。
【図９】付加製造プロセス中に一層ずつベースで付加製造高さ誤差を補正する方法の実施形態のフローチャートを示す。
【図１０】図９の方法を採用する付加製造プロセスの例を示す。
【図１１】現在層の所望蒸着レベルからの蒸着レベルの逸脱を補償するための図２の電源のコントローラの一部の例示的実施形態を示す。
【図１２】本発明の接触型蒸着プロセスの例示的実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下は、本開示において使用され得る例示的用語の定義である。すべての用語の単数および複数形の両方は各意味に含まれる。
【００１２】
本明細書で使用される「ソフトウェア」または「コンピュータプログラム」は、限定しないが、コンピュータまたは他の電子装置に機能、行為、および／または振る舞いを所望のやり方で行わせる１つまたは複数のコンピュータ可読および／または実行可能命令を含む。命令は、動的にリンクされたライブラリからの別個のアプリケーションまたはコードを含むルーチン、アルゴリズム、モジュールまたはプログラムなどの様々な形式で具現化され得る。ソフトウェアはまた、スタンドアロンプログラム、関数呼出し、サーブレット、アプレット、アプリケーション、メモリ内に格納された命令、オペレーティングシステムの一部、または他のタイプの実行可能命令などの様々な形式で実装され得る。ソフトウェアの形式は例えば所望アプリケーションの必要要件、実行される環境、および／または設計者／プログラマの要望などに依存するということが当業者により理解される。
【００１３】
本明細書で使用される「コンピュータ」または「処理要素」または「コンピュータ装置」は、限定しないが、データを格納し、取り出し、および処理し得る任意のプログラムされたまたはプログラム可能電子装置を含む。「非一時的コンピュータ可読媒体」は、限定しないがＣＤ−ＲＯＭ、着脱可能フラッシュメモリカード、ハードディスクドライブ、磁気テープ、およびフロッピーディスクを含む。
【００１４】
本明細書で使用される「蒸着ツール」は、限定しないが溶接プロセス、ホットワイヤプロセス、被覆プロセス、または電力を電源により供給される消耗材へ印加するための他の材料蒸着プロセスのうちの任意の１つまたは複数において使用され得る銃、トーチ、またはワイヤ、シートなどの消耗品を受け入れる任意の装置を指す。
【００１５】
本明細書で使用される「蒸着出力回路経路」は、蒸着電源の出力の第１の側から第１のケーブル（またはケーブルの第１の側）を通って電極へ、ワークピースへ（電極とワークピース間の短絡、アーク、または直接的持続接触のいずれかを介し）、第２のケーブル（またはケーブルの第２の側）を通って、蒸着電源の出力の第２の側へ戻る電気的経路を指す。
【００１６】
本明細書で使用される「ケーブル」は、電極とワークピース間のアーク、短絡、または継続的直接接触によるかに関わらず、電流を電極からワークピースへ通すように電力を供給するために蒸着電源と電極およびワークピース（例えばワイヤフィーダを介し）間に接続された電気的ケーブルを指す。
【００１７】
本明細書で使用される「蒸着出力」は、蒸着電源の電気的出力回路系または出力ポート、または端子を、または蒸着電源の電気的出力回路系または出力ポートにより供給される電力、電圧、または電流を指し得る。
【００１８】
本明細書で使用される「コンピュータメモリ」は、コンピュータまたは処理要素により取り出され得るディジタルデータまたは情報を格納するように構成された記憶装置を指す。
【００１９】
本明細書で使用される「コントローラ」は、蒸着電源、材料蒸着システム、またはロボットを制御するのに関わるとともに例えばプロセッサなどを含む既知のコントローラと整合して構築されるような論理回路系および／または処理要素および関連ソフトウェアまたはプログラムを指す。
【００２０】
用語「信号」、「データ」、および「情報」は、本明細書では交換可能に使用され得、ディジタルまたはアナログ形式のものであり得る。
【００２１】
用語「プロセスパラメータ」は、本明細書では広義に使用されており、出力電流波形（例えば振幅、パルス幅、持続時間、傾き、電極極性）、材料蒸着プロセス（例えばショートアーク溶接プロセス、ホットワイヤプロセス、被覆プロセス、パルス溶接プロセスなど）、ワイヤ送り速度、変調周波数、または溶接移動速度のうちの一部の特性を指し得る。
【００２２】
図１を参照すると、ロボットセルユニット１０は通常、フレーム１２、フレーム内に配置されたロボット１４、およびフレーム内に配置されたテーブル１６を含む。ロボットセルユニット１０は、本明細書で以下にさらに詳細に説明されるように付加製造プロセスを介し基板上にワークピース部分２２を築き上げるのに有用である。図１と本明細書で論述される他の図のいくつかは「溶接」システムを参照および／または示すが、本発明の実施形態はこれに限定されないということに注意すべきである。すなわち、本発明の実施形態はホットワイヤプロセスおよび被覆プロセスを含む他のタイプの材料蒸着プロセスにおいて使用され得る。これらのシステム間の全体システム類似性のために、これらのシステムを別々に示す必要はなく、本明細書で論述される添付図面は、以下の論述と共に、これらのタイプの材料蒸着プロセスのありとあらゆるものへ等しく適用され得る。例えば、ホットワイヤセルユニットまたは被覆セルユニットのいずれか１つは構造および動作の点で図１に示すシステムに似ているだろう。したがって、「溶接」セルまたはシステムに関するまたはそれを参照する本明細書における論述は、他の蒸着プロセスに含まれ、他の蒸着プロセスに関し例示的である。したがって、効率および簡潔さのために、同様な論述および説明は、当業者が本明細書における論述のこれら他の材料蒸着プロセスへの適用可能性を容易に理解するのでこれらの他のタイプの材料蒸着プロセスに関して反復されない。
【００２３】
描写された実施形態では、フレーム１２はロボット１４およびテーブル１６を取り囲むために複数の側壁およびドアを含む。ほぼ四角の構成が平面図において示されたとしても、フレーム１２およびユニット１０は無数の構成を取り得る。
【００２４】
フレームの内部へのアクセスを提供するためにフロントアクセスドア２６がフレーム１２へ取り付けられる。同様に、リアアクセスドア２８もまたフレーム１２へ取り付けられる。窓３２はいずれかのドア上に設けられ得る（ここでは、フロントドア２６上だけに描写される）。窓は当該技術分野で知られている着色安全性スクリーンを含み得る。
【００２５】
制御パネル４０が、フロントドア２６に隣接するフレーム１２上に設けられる。制御パネル４０上に設けられた制御ノブおよび／またはスイッチは、フレーム１２へ取り付けられる制御筐体４２内に収容される制御装置と通信する。制御パネル４０上のコントロールボタンは、既知セルユニットと共に使用されるコントロールボタンと同様なやり方で、ユニット１０内で行われる操作を制御するために使用され得る。
【００２６】
一実施形態によると、ロボット１４は、支持体（図示せず）上に取り付けられる台座上に取り付けられる。描写された実施形態において使用されるロボット１４はＦＡＮＵＣ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ａｍｅｒｉｃａ社から入手可能なＡＲＣ  Ｍａｔｅ（登録商標）１００／Ｂｅロボットであり得る。他の同様なロボットも使用され得る。描写された実施形態におけるロボット１４は、テーブル１６に対して配置され、１１個の移動軸を含む。必要に応じ、台座（図示せず）はタレットと同様に支持体（図示せず）に対し回転し得る。したがって、ある種の駆動機構（例えばモータおよび変速機（図示せず））が、台座内および／またはロボット１４を回転させるための支持体内に収容され得る。
【００２７】
銃６０がロボットアーム１４の遠端部へ取り付けられる。銃６０は当該技術領域において周知の溶接銃と同様であり得る（また本明細書において論述されるような他のプロセスのための材料蒸着銃であり得る）。可撓管または導管６２が銃６０に取り付けられる。コンテナ６６内に格納され得る消耗電極ワイヤ６４が導管６２を介し銃６０へ送出される。例えばＬｉｎｃｏｌｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＰＦ  １０  Ｒ−ｌｌワイヤフィーダであり得るワイヤフィーダ６８が、銃６０へのワイヤ６４の送出を容易にするためにフレーム１２へ取り付けられる。
【００２８】
フレーム１２の基部または下部に取り付けられたロボット１４が示されても、必要に応じ、ロボット１４は、（特許文献１）において開示されるロボットと同様なやり方で取り付けられ得る。すなわち、ロボットは、フレームの上部構造へ取り付けられ、セルユニット１０内に下方へ広がり得る。
【００２９】
図１に描写された実施形態へ戻って参照すると、蒸着作業のための電源７２が、フレーム１２へ接続されフレーム１２の一部であるプラットホーム７４へ取り付けられその上に載せられる。描写された実施形態における電源７２はＬｉｎｃｏｌｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＰＷ４５５Ｍ（非ＳＴＴ）であるが、他の好適な電源がこの作業のために使用され得る。ロボット１４を制御するロボットコントローラ７６もプラットホーム７４上に載せられそれに取り付けられる。ロボットコントローラは通常、ロボット１４を伴う。電源７２は、使用される材料蒸着プロセスに依存して、本明細書で参照されるような溶接、ホットワイヤ、被覆または他の材料蒸着電源のうちの任意の１つであり得る。
【００３０】
ロボットセルユニット１０はまた、遮蔽ガス供給器（図示せず）を含み得る。作業中、ワイヤフィーダ６８、銃６０、遮蔽ガス供給器、および電源７２は、当該技術分野で周知のように電気アークが蒸着層を生成するために消耗品ワイヤとワークピース部分２２との間で生成され得るように作動可能に接続される。当然、他の実施形態では、アークはホットワイヤプロセスなどでは使用されなくてもよい。例えば、一実施形態によると、遮蔽ガスは、例えば酸素または窒素などの大気ガスから溶着領域を保護するためにガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ：ｇａｓ  ｍｅｔａｌ  ａｒｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ）プロセス中に使用され得る。このような大気ガスは、例えば融合欠陥、脆化および気孔などの様々な溶着金属欠陥を生じ得る。
【００３１】
遮蔽ガスのタイプまたは使用される遮蔽ガスの組み合わせは、溶接される材料と溶接プロセスとに依存する。供給される遮蔽ガスの流量は、溶接プロセスの遮蔽ガスのタイプ、移動速度、溶接電流、溶接幾何学形状、および金属転移モードに依存する。不活性遮蔽ガスはアルゴンおよびヘリウムを含む。しかし、他の遮蔽ガス、または例えば二酸化炭素（ＣＯ２）および酸素などのガスの組み合わせを使用することが望ましい状況があり得る。一実施形態によると、遮蔽ガスは、アーク溶接プロセス中に溶接ツールが遮蔽ガスを溶接領域へ分散させるように溶接ツールへ送出され得る。
【００３２】
消耗品ワイヤまたは電極の選択は、付加的に製造されるワークピース部分の組成、蒸着プロセス、層の構成、およびワークピース部分基板の表面条件に依存する。消耗ワイヤ選択は、その結果の層の機械的性質に大いに影響を与え得、層品質の主要決定要素であり得る。その結果の金属層が不連続性、汚染物または気孔などの欠陥の無いベース基板材料の機械的性質のような機械的性質を有することが望ましいかもしれない。
【００３３】
既存消耗ワイヤ電極はしばしば、酸素気孔を防止するのを助けるために比較的小さな割合でシリコン、マンガン、チタン、およびアルミニウムなどの脱酸素金属を含む。いくつかの電極は、窒素気孔を回避するためにチタンおよびジルコニウムなどの金属を含み得る。プロセスと蒸着されるベース基板材料とに依存して、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）において使用される電極の径は典型的には０．０７〜０．２４センチメートル（０．０２８〜０．０９５インチ）の範囲であるが、０．４１センチメートル（０．１６インチ）程の大きさでもよい。一般的に直径０．１１センチメートル（０．０４５インチ）までの最小電極が短絡金属転移（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ  ｍｅｔａｌ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）プロセスに伴い得、一方、スプレー移行（ｓｐｒａｙ−ｔｒａｎｓｆｅｒ）プロセスに使用される電極は少なくとも０．０８９センチメートル（０．０３５インチ）径であり得る。当然、ホットワイヤ、被覆などの他の蒸着プロセスが様々な組成、サイズ、および形状を有する消耗品を使用し得るが、本発明の実施形態はこれらに限定されない。例えば、ホットワイヤ消耗品は、炭化タングステンなどアークを介し通常は転移され得ない成分を有し得る。
【００３４】
示されないが、システム１０はまたレーザなどの他のシステム／部品を含み得るということに注意すべきである。一般的に知られているように、レーザはホットワイヤ、溶接および／または被覆操作において使用され得、したがって本システム１０はレーザを含み得る。システムおよびプロセスは蒸着プロセスにレーザを使用するので、これらのシステムについて本明細書で詳細に説明する必要はない。
【００３５】
図２は、消耗品電極６４およびワークピース部分２２へ作動可能に接続された図１のロボットセルユニット１０の電源７２の例示的実施形態の概略ブロックダイアグラムを示す。上に指摘したように、電源７２は、溶接電源（以下の例示的説明に記載のような）であってもよいし、ホットワイヤ、被覆または他のタイプの材料蒸着電源であってもよい。一般的に理解され知られているように、これらの他のタイプの材料プロセスのこれらの電源は図２に示され図２に関し説明されるものと同様な構造および動作を有する。したがって、以下の論述は溶接プロセスを使用しない実施形態へ等価的に適用される。電源７２は、電力変換回路１１０と、電極６４とワークピース部分２２間に出力電力を供給するブリッジスイッチング回路１８０とを有するスイッチング電源１０５を含む。電力変換回路１１０はハーフブリッジ出力トポロジーに基づく変圧器であり得る。例えば、電力変換回路１１０は、例えば出力トランスの入力電力側および出力電力側（一次および二次側により描写されるような）をそれぞれ含むインバータ型のものであり得る。電力変換回路の他のタイプはまた、例えばＤＣ出力トポロジーを有するチョッパタイプなどであり得る。電源１０５はまた、電力変換回路１１０へ作動可能に接続され出力電流の極性の方向を切り替えるように構成されたブリッジスイッチング回路１８０（例えばＡＣ溶接のための）を含む。
【００３６】
電源７２はさらに波形生成器１２０およびコントローラ１３０を含む。波形生成器１２０はコントローラ１３０の命令で出力波形を生成する。波形生成器１２０により生成された波形は、電極６４とワークピース部分２２間に出力電流を生成するように電力変換回路１１０の出力を変調する。コントローラ１３０はまた、ブリッジスイッチング回路１８０の切り替えを命令し、制御コマンドを電力変換回路１１０へ提供し得る。
【００３７】
電源７２はさらに、電極６４とワークピース部分２２間の出力電圧および電流（および／または、アーク無しに蒸着する際に電極／ワークピースを通る電圧および電流）を監視し、監視された電圧および電流をコントローラ１３０へ戻す電圧帰還回路１４０および電流帰還回路１５０を含む。帰還電圧および電流は、例えば波形生成器１２０により生成される出力波形を修正することに関する決定を行うおよび／または電源７２の動作に影響を与える他の判断を行うためにコントローラ１３０により使用され得る。一実施形態によると、後でさらに詳細に本明細書で論述されるように、コントローラ１３０は、蒸着プロセス中にＣＴＷＤを判断するために使用され、期間（ＷＴＤ）および／またはワイヤ送り速度（ＷＦＳ）を調整するためにＣＴＷＤを使用する。さらに、コントローラ１３０はいくつかの実施形態では電源７２内に配置され得るが、コントローラ１３０は電源７２とは別個であり得るが電源７２へ結合され得る（例えば電源７２内の別のコントローラへ結合され得る）。本明細書で述べたように、コントローラ１３０の動作は同様であろうが、実施形態はコントローラ１３０を電源内に有することに限定されない。
【００３８】
一実施形態によると、スイッチング電源１０５、波形生成器１２０、コントローラ１３０、電圧帰還回路１４０、および電流帰還回路１５０が電源７２を構成する。ロボットセルユニット１０はまた、選択されたワイヤ送り速度（ＷＦＳ）で蒸着銃（例えばホットワイヤ、被覆または溶接ツール）６０を介し消耗材ワイヤ電極６４をワークピース部分２２方向に送出するワイヤフィーダ６８を含む。ワイヤフィーダ６８、消耗電極６４、およびワークピース部分２２は、電源７２の一部ではないが、１つまたは複数の出力ケーブルを介し電源７２へ作動可能に接続され得る。再び、いくつかの実施形態では、コントローラ１３０は、電源７２と別個であり得るが、電源７２と通信し得る。
【００３９】
図３は、付加製造プロセス中にワークピース部分２２と相互作用する電極６４を提供する図１のロボットセルユニット１０の溶接／蒸着銃６０の一部の例示的実施形態のダイアグラムを示す。銃６０は、絶縁型導電管６１、電極導管６３、ガス拡散器６５、コンタクトチップ６７、および銃６０を通るワイヤ電極６４を有し得る。制御スイッチ（またはトリガー）（図示せず）は、ロボット１４により活性化されるとワイヤフィード、電力、および遮蔽ガス流れを（必要に応じ）開始して、電気アークが電極６４とワークピース部分２２間に引き起こされるようにする（アーク溶接またはアーク蒸着プロセス中に）。コンタクトチップ６７は、導電性であり、ケーブルを介し電源７２へ接続され、電極６４をワークピース部分２２方向に向けながら電気的エネルギーを電極６４へ送る。コンタクトチップ６７は、電極６４が電気的接触を維持しながら通り得るように固定されサイズ決めされる。当然、同様な構成が、アークがプロセス内で使用されない非アーク蒸着プロセスにおいて使用され得る。
【００４０】
ワイヤフィーダ６８は、電極６４をワークピース部分２２へ供給し、導管６２を介し電極６４をコンタクトチップ６７上へ駆動する。ワイヤ電極６４は一定送り速度で送出され得る、または送り速度がアーク長および溶接電圧に基づき変動され得る。いくつかのワイヤフィーダは１２００ｉｎ／ｍｉｎ程の送り速度まで到達し得るが、半自動ＧＭＡＷの送り速度は典型的には７５〜４００ｉｎ／ｍｉｎの範囲である。
【００４１】
コンタクトチップ６７に向かう途中、ワイヤ電極６４は電極導管６３により保護され案内され、これによりもつれを防止するのを助け、ワイヤ電極６４の不断送出を維持する。ガス拡散器６５は遮蔽ガスを溶接区域内へ一様に導く。遮蔽ガスのタンクからのガスホースが、必要に応じガスをガス拡散器６５へ供給する。
【００４２】
図３に関し、示された銃の構造は被覆および／またはホットワイヤ蒸着プロセスのものに類似し得る。しかし、当然、非アーク蒸着プロセス（例えばホットワイヤ）中、消耗材６４は、図示のように（パドルの上に）ではなくワークピース上のパドルと直接接触する。ホットワイヤ蒸着は一般的に知られているので、本明細書では詳細に説明される必要はない。
【００４３】
図４Ａ、４Ｂはアーク有りとアーク無しのコンタクトチップツーワーク距離（ＣＴＷＤ）の概念を示す。図４Ａでは、ＣＴＷＤは、アークが電極６４とワークピース部分２２間に引き起こされない状態のコンタクトチップ６７の端とワークピース部分２２の最上層との間の距離として示される。このＣＴＷＤはホットワイヤなどの非アーク材料蒸着システム、および他の非アーク蒸着プロセスにおいて使用され得る。図４Ｂでは、ＣＴＷＤは、アークが電極６４とワークピース部分２２間に引き起こされた状態のコンタクトチップ６７の端とワークピース部分２２の最上層との間の距離として示される。再び、蒸着プロセス中に一貫した所望コンタクトチップツーワーク距離（ＣＴＷＤ）を保つことが重要である。一般的に、ＣＴＷＤが増加するとプロセス電流は減少する。余りに長いＣＴＷＤは電極を余りに熱くし得、また遮蔽ガスを浪費し得る（溶接プロセス中）。さらに、所望ＣＴＷＤは様々な蒸着プロセスでは異なり得る。
【００４４】
一実施形態によると、ワークピース部分２２は、ロボットコントローラ７６により命令されるように時間と共に一層ずつ築き上げられる。ロボットコントローラ７６は、付加的（一層ずつ）製造プロセスを使用して生成されるワークピース部分２２の３Ｄモデルを読み取るソフトウェアを含む。ロボットコントローラ７６は、モデルを複数の層に３Ｄプログラム的に分割し、そしてワークピース部分２２を築き上げるために個々の層のそれぞれの蒸着経路を計画する。蒸着層毎の期待高さを生じる期待蒸着が層毎に判断される。しかし、実際の一層ずつ築き上げが進むにつれ、所与層の実際の結果高さは、例えばワークピース部分基板の表面条件およびいくつかの溶接パラメータが制御され得る精度などの要因により、期待または所望高さから逸脱し得る。したがって、実施形態によると、ＣＴＷＤは、本明細書で以下に詳細に説明するように、蒸着プロセス中に層毎に監視され、高さサイズの誤差を補償するために使用される。
【００４５】
図５は、特定タイプの溶接ガスが使用される際のアーク溶接プロセスの同じタイプであり、同じ固定速度で送出されるが、２つの異なる径の２つの異なる消耗ワイヤのＣＴＷＤと出力電流（アンペア数）との関係を示す２つのプロット５１０、５２０を有する２次元グラフ５００の例示的実施形態を示す。当然、これらのグラフは、被覆プロセス、ホットワイヤプロセスなどを含む本明細書で説明される他の様々なタイプのプロセスに関し同様に生成され得る。ここで、グラフは、単に２つの異なる径だけではなく様々な他のパラメータ／関係に関し生成される。これらのグラフは単に例示的である。一実施形態によると、蒸着プロセス中の実際の瞬間的ＣＴＷＤは、出力電流（アンペア数）、電極タイプ、電極径、ワイヤ送り速度（ＷＦＳ）、使用される（使用されれば）遮蔽ガス、および使用される蒸着プロセス（例えばホットワイヤ、被覆、ＧＭＡＷ、ＧＴＡＷなど）に基づきコントローラ１３０により実時間で判断され得る。ＣＴＷＤが蒸着プロセス中に実時間で変化すると、出力電流（アンペア数）は、適切なプロット（例えば５１０または５２０）により規定されるように当該変化を実時間で反映することになる。実際のＣＴＷＤが蒸着プロセス中に実時間で変化すると、電流帰還回路１５０からフィードバックされた出力電流値を受信し、選択されたワイヤ電極タイプ／径、遮蔽ガス混合、およびワイヤ送り速度を既に知っているコントローラ１３０が実際のＣＴＷＤを判断する。当然、他の例示的実施形態では、グラフ／比較は、電流の代わりに他のパラメータを使用し得る。例えば、他の例示的実施形態では、ＣＴＷＤ関係は、出力電流、出力電力、および／または出力回路インピーダンスと比較され得る。比較は図５に示すものと同様にプロットされ得る。すなわち、いくつかの蒸着プロセスでは、電流（アンペア数）の代わりに異なるパラメータフィードバックを使用することがより有利かもしれない。例えば、ホットワイヤプロセスでは、それぞれのプロセス中にこれらのパラメータの感度に起因する出力電力および／または出力回路インピーダンスを使用することがより有利かもしれない。したがって、例示的実施形態は、アンペア数対ＣＴＷＤを使用することに限定されないが、また電力対ＣＴＷＤ、電圧対ＣＴＷＤ、および／またはインピーダンス対ＣＴＷＤを使用し得る。再び、グラフ／プロットは図５に示すものと同様に構築され得る。
【００４６】
一実施形態によると、プロット５１０は、９０％アルゴン遮蔽ガスと１０％二酸化炭素遮蔽ガスとの混合物を供給する溶接プロセス中に使用される０．１１センチメートル（０．０４５インチ）径を有し軟鋼、銅塗布型のワイヤ電極に対応する。さらに、一実施形態によると、プロット５２０は、９０％アルゴン遮蔽ガスと１０％二酸化炭素遮蔽ガスとの同じ混合物を供給する溶接プロセス中に使用される０．１３センチメートル（０．０５２インチ）径を有し同じ軟鋼、銅塗布型のワイヤ電極に対応する。図５からわかるように、同じタイプの溶接ワイヤの径が増加された径へ変更されると、ＣＴＷＤ対アンペア数の関係を表すプロットはグラフ５００の原点から外方へ移動する。
【００４７】
様々な実施形態によると、電極タイプ、電極径、ワイヤ送り速度、（アークタイププロセスに）使用される遮蔽ガス、および蒸着プロセスの組み合わせに対するＣＴＷＤとアンペア数との関係（および／またはＣＴＷＤ対電圧、電力、またはインピーダンスの関係）は、実験的に、または理論に基づく解析を介し、判断され得る。このような関係が判断されると、この関係は、例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ：ｌｏｏｋ−ｕｐ−ｔａｂｌｅ）としてまたは数学的伝達関数またはアルゴリズムとしてコントローラ１３０内に表現または格納され得る。
【００４８】
代替実施態様によると、ワイヤ送り速度（ＷＦＳ）は蒸着プロセス中に（例えばアーク長および出力電圧に基づき）変動し得、したがってＬＵＴまたは数学的伝達関数は変化するワイヤ送り速度の影響をＣＴＷＤに反映し得る。例えば、図６は、特定タイプの溶接ガスが供給される際のアーク溶接プロセスの特定タイプおよびサイズの溶接ワイヤのＣＴＷＤ、溶接出力電流（アンペア数）、およびワイヤ送り速度（ＷＦＳ）間の関係を示す三次元グラフ６００の例示的実施形態を示す。グラフ６００上のプロット６１０は面を形成する。一実施形態によると、蒸着プロセス中の実際の瞬間的ＣＴＷＤは、出力電流（アンペア数）、ワイヤ送り速度、電極タイプ、電極径、使用される（使用されれば）遮蔽ガス、および処理タイプに基づきコントローラ１３０により実時間で判断され得る。再び、図５のように、図６の三次元グラフもまた、ＣＴＷＤと、電圧、電力、および回路インピーダンスとを比較することで生成され得る。すなわち、図５と同様に、様々なプロセス（ホットワイヤ、被覆、ＧＴＡＷなど）中にＣＴＷＤを維持する工程は、ＣＴＷＤと、電流、電圧、電力、および回路インピーダンスのうちの任意の１つまたはこれらの組み合わせとの比較を利用することにより最適化され得る。したがって、図６に示すような電流の描写は、再び例示的であり、他の実施形態は本発明の精神または範囲から逸脱することなく本明細書で論述されたものに似た他のプロセスパラメータを使用し得る。
【００４９】
したがって、例示的実施形態では、実際のＣＴＷＤが蒸着プロセス中に実時間で変化すると、対の出力電流（アンペア数）およびＷＦＳ（パラメータ対）は、この変化をグラフ６００の面プロット６１０により規定されるように実時間で反映することになる。再び、他の実施形態では、電力、電圧、または回路インピーダンスはＷＦＳとの対の一部であり得る。さらに、実際のＣＴＷＤが蒸着プロセス中に実時間で変化すると、電流帰還回路１５０からフィードバックされた出力電流（アンペア数）とワイヤフィーダ６８からフィードバックされたＷＦＳ値とを受信し、選択されたワイヤ電極タイプ／径、および遮蔽ガス混合物を既に知っているコントローラ１３０が実際のＣＴＷＤを判断する。図６は、グラフ６００の面プロット６１０により判断されるような実際のＣＴＷＤ値６１２に対応するアンペア数／ＷＦＳパラメータ対６１１の例を示す。電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、プロセスタイプなどの他の組み合わせに関し、他の面のプロットが、ＣＴＷＤ、ＷＦＳ、およびアンペア数（または電圧、電力またはインピーダンス）の関係を規定することになる。代替実施態様によると、電圧帰還回路１４０からコントローラ１３０へフィードバックされる出力電圧を考慮することで、プロセスに依存する実際の瞬間的ＣＴＷＤのより正確な判断を提供し得る。さらに、他の例示的実施形態では、帰還回路１５０、１４０の少なくとも一方または両方は、電力および／または出力回路インピーダンスを判断するためにシステム／コントローラ１３０により使用され得、図５および／または６に示すものと同様なようなグラフにおいて使用され得る。本明細書で説明されるようなシステム内の出力電力および回路インピーダンスの判断はよく知られているので、本明細書で詳細に説明する必要はない。再び、使用される蒸着プロセスに依存して、判断されるパラメータに対するシステム感度またはＣＴＷＤ感度の理由で、ＣＴＷＤと共に、電流、電圧、電力、回路インピーダンスのうちの任意の１つまたはこれらの組み合わせを使用することがより有利かもしれない。
【００５０】
様々な実施形態によると、電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、およびプロセスタイプの組み合わせに対する、ＣＴＷＤ、ＷＦＳ、アンペア数、電圧、電力または回路インピーダンス間の関係は、実験的に、または理論に基づく解析を介し、判断され得る。このような関係が判断されると、上記関係は、例えばルックアップテーブル（ＬＵＴ）またはソフトウェアで表現された数学的伝達関数としてコントローラ１３０内に表現または格納され得る。
【００５１】
図７は、実際の瞬間的ＣＴＷＤを判断するように構成された図２の電源７２のコントローラ１３０の一部７００の例示的実施形態を示す。図７の実施形態に示すように、ＬＵＴ７１０は、入力７１１（ＷＦＳ、ワイヤタイプ、ワイヤサイズ、アンペア数、電圧、遮蔽ガス、プロセスタイプ）と出力７１２（実際のＣＴＷＤ）との関係を実装するために使用される。ＬＵＴ７１０は例えばＥＥＰＲＯＭとしてファームウェアで実装され得る。いくつかの実施形態では、出力電圧、プロセスタイプ、または遮蔽ガスの入力は使用されなくてもよい。入力７１１の任意特定組み合わせに関し、実際および瞬間的ＣＴＷＤを表す出力７１２が実時間で生成される。当然、他の入力７１１が本発明の精神または範囲から逸脱することなく所望性能を実現するために使用され得る。再び、コントローラ１３０は、電源７２の内部にあってもよいが、本システムの動作を制御するために使用される別個のコントローラ／コンピュータ内に配置されてもよい。本明細書において論述されたように、別の入力７１１が、帰還回路または他のソースから提供され得る出力電力と回路インピーダンスとを含み得る。しかし、他の実施形態では、電力および／またはインピーダンスは、少なくとも電圧値および電流値を使用することによりＬＵＴで判断され得る。
【００５２】
図８は、ＬＵＴ７１０からのＣＴＷＤ７１２から時間に関する平均ＣＴＷＤ８１２を判断して補正係数を計算するように構成された図２の電源７２のコントローラ１３０の一部８００の例示的実施形態を示す。補正係数は、プロセス持続時間８２２の形式、ワイヤ送り速度（ＷＦＳ）８２４の形式、またはその両方の形式を取り得る。図８はまた、電源７２のコントローラ１３０の一部８００へ通信可能にインターフェースするロボットコントローラ７６を示す。任意選択的にまたは代替的に、補正係数は蒸着銃の移動速度の形式を取り得る。
【００５３】
一実施形態によると、現在蒸着作業がワークピース部分２２上の現在位置に現在層を生成するように行われると、複数の瞬間的ＣＴＷＤの７１２が現在蒸着作業中に判断され、平均ＣＴＷＤ８１２が、平均化モジュール８１０により現在層の複数の瞬間的ＣＴＷＤ７１２から計算される。次蒸着作業の補正係数（例えば持続時間８２２、ＷＦＳ８２４、またはその両方）が、平均ＣＴＷＤ８１２に基づき、さらにロボットコントローラ７６からコントローラ１３０により受信される次蒸着作業に対応する３Ｄモデル／ロボットパラメータに基づき補正係数モジュール８２０により計算される。この補正係数は、次蒸着作業中に次のワークピース部分位置（例えば次層に対応する次高さ位置）で次層を生成するために電源７２により使用される。
【００５４】
一実施形態によると、平均ＣＴＷＤは瞬間的ＣＴＷＤの単純数学的平均であり得る。別の実施形態では、平均ＣＴＷＤは加重平均であり得る。例えば、さらなる重み付けが後（例えば、恐らく１０のうちの最後の４つ）の瞬間的ＣＴＷＤへ与えられ得る。依然として別の実施形態によると、平均ＣＴＷＤは、瞬間的ＣＴＷＤのサンプルの総数が層毎に変動し得る移動平均であり得る。様々な付加製造アプリケーションに対しうまく働く平均ＣＴＷＤを判断する他のやり方も可能かもしれない。したがって、用語「平均ＣＴＷＤ」は本明細書では広義に使用される。
【００５５】
一実施形態によると、３Ｄモデル／ロボットパラメータは次層の指定高さおよび銃６０の指定位置のうちの１つまたは複数を含み得る。現在層から次層の３Ｄモデル／ロボットパラメータと平均ＣＴＷＤとを知ることにより、持続時間および／またはＷＦＳは、次層を生成するために次作業の間増加または低減され得る。平均化モジュール８１０および補正係数モジュール８２０は様々な実施形態によるとコントローラ１３０内のソフトウェアおよび／またはハードウェアとして実装され得る。例えばプロセッサ上で走るソフトウェアとしてのまたはファームウェア（例えばプログラムされたＥＥＰＲＯＭ）としての実施形態が企図される。他の実施形態（例えばデジタルシグナルプロセッサ）も可能である。
【００５６】
例えば、現在層の平均ＣＴＷＤ８１２が３Ｄモデル／ロボットパラメータに基づき期待されるものより長いと、これは結果の現在層の高さが余りに低い（例えば、この層の指定高さに到達するのに十分でない材料が蒸着された）という指標であり得る。したがって、次作業の持続時間および／またはＷＦＳは、次層が現在層の低い高さを補償するためにより多くの材料を蒸着するように増加され得る。
【００５７】
同様に、現在層の平均ＣＴＷＤが期待されるものより短いと、これは結果の現在層の高さが余りに高い（例えば、余りに多くの材料が蒸着され、この層の指定高さを越えた）という指標であり得る。したがって、次作業の持続時間および／またはＷＦＳは、次層が現在層を補償するためにより少ない材料を蒸着するように低減され得る。このようにして、次層が現在層を補償することを可能にすることにより、すべての層が生成された後の特定位置におけるワークピース部分のその結果の全高のいかなる誤差も最小化され得る。代替実施態様によると、銃の移動速度は次層が現在層を補償するのを助けるために調整（増加または低減）され得る。
【００５８】
次層の持続時間（および／またはワイヤ送り速度）と平均ＣＴＷＤとの関係は、様々な実施形態によると、実験的に、または理論に基づく解析を介し、判断され得る。一般的に、ＣＴＷＤの判断は、ＣＴＷＤの所与変化に対しより大きなアンペア数変化を生成する領域においてより正確である（例えば図５を参照）。
【００５９】
図９は、例えばロボット付加製造プロセス中に一層ずつベースで付加製造高さ誤差を補正する方法９００の実施形態のフローチャートを示す。図９は溶接プロセスを指し得るが、同様なプロセス／方法が被覆、ホットワイヤなどの他のプロセスに使用され得るということに注意すべきである。したがって、この図に関する「溶接」へのいかなる参照も例示的であって制限しないように意図されている。ここで図９に移ると、工程９１０では、現在層を生成するための付加製造プロセス中に出力電流（および／または電圧、電力、および回路インピーダンス）とワイヤ送り速度の一方または両方をサンプリングする。工程９２０では、付加製造プロセス中に使用されるワイヤタイプ、ワイヤサイズ、蒸着プロセスタイプ、および任意選択的にガスタイプだけでなく出力電流（および／または電圧、電力、およびインピーダンス）およびワイヤ送り速度のうちの一方または両方に基づき複数の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を判断する。工程９３０では、現在層の付加製造プロセス中に判断された複数の瞬間的ＣＴＷＤに基づき平均ＣＴＷＤを判断する。工程９４０では、ロボット付加製造／蒸着プロセスを制御するために使用されるロボットコントローラからの平均ＣＴＷＤおよび１つまたは複数のパラメータに基づき次層を生成する際に使用される補正係数を生成する。
【００６０】
図１０は、プロセスがアークベースプロセスである図９の方法９００を採用する付加製造プロセスの例を示す。図１０のプロセスでは、各材料の層は、ワークピース基板上の指定位置においてｚ方向に沿った高さ５０ミルに指定される。ここで、１ミルは２．５３センチメートル（１インチ）の１０００分の１である。指定位置における各層の蒸着中に、瞬間的ＣＴＷＤの約１０個のサンプルが、本明細書で述べたように各層の持続時間中に層判断される。さらに、平均ＣＴＷＤは瞬間的ＣＴＷＤの１０個のサンプルから判断される。一実施形態によると、層の補正係数は、当該層全体にわたって指定された位置が変化すると変化し得る。
【００６１】
図１０の例では、層Ｎの平均ＣＴＷＤは期待されたものより長いと判断され、層Ｎの高さは所望５０ミルではなく４０ミルで終わった。この結果、本明細書で説明されたプロセスを使用することにより、補正係数は、層Ｎの少なくとも平均ＣＴＷＤに基づき次層Ｎ＋１に関して判断され、持続時間およびワイヤ送り速度はそれぞれ、層Ｎの高さ欠陥を補償するために、判断された量だけ増加された。この結果、層Ｎ＋１の高さは結局６０ミルとなり、要望通り層Ｎの底部から層Ｎ＋１の上部まで１００ミルの全高を生じた。本プロセスは、指定位置においてすべての層に対し同様なやり方で進み得、当該指定位置における高さの最小化され許容可能な誤差を生じる。再び、一実施形態によると、持続時間およびワイヤ送り速度に加えて（またはその代わりとして）、移動速度が、現在層を補償するために調整され得る。すなわち、次層の持続時間、ワイヤ送り速度、または移動速度のうちの任意の１つまたは複数が、現在層を補償するために調整され得る。
【００６２】
代案として、補正係数が、現在層に関し実時間で生成され得る。例えば、瞬間的ＣＴＷＤの移動平均が、現在層の蒸着プロセス中に計算され得る。移動平均が監視されるので、調整は、移動平均ＣＴＷＤに基づき、現在層に関する持続時間、移動速度、電源出力、および／またはワイヤ送り速度の点で、実時間でなされ得る。
【００６３】
図１１は、現在層の所望蒸着レベル（所望高さ）からの蒸着レベル（高さ）の逸脱を補償するための図２の電源７２（またはシステム１０）のコントローラ１３０の一部１１００の例示的実施形態を示す。図１１に示すように、コントローラ１３０の一部１１００は、現在層に関する調整移動速度、調整持続時間、調整ワイヤ送り速度（ＷＦＳ）、および調整電源出力を生成するように構成される。一実施形態によると、電源７２のコントローラ１３０は、ロボットコントローラ７６がロボット１４を駆動して銃６０を調整移動速度で移動させ得るように、調整移動速度をロボットコントローラ７６へ伝達する。同様に、電源７２のコントローラ１３０は、ワイヤフィーダ６８が電極（ワイヤ）を調整ＷＦＳで駆動し得るように調整ＷＦＳをワイヤフィーダ６８へ伝達する。
【００６４】
再び図１１を参照すると、移動平均（ＲＡ：ｒｕｎｎｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ）ＣＴＷＤが現在層の蒸着中に生成されると、移動平均ＣＴＷＤは比較器１１１０によりＣＴＷＤ設定点と比較される。ＣＴＷＤ設定点は所望ＣＴＷＤを表す数値である。比較器１１１０の出力は補正係数である。補正係数は一実施形態によると移動平均ＣＴＷＤとＣＴＷＤ設定点との差異であり得る。別の実施形態によると、比較器１１１０は、より複雑である出力（補正係数）と入力（ＲＡＣＴＷＤとＣＴＷＤ設定点）との関係を提供するＬＵＴ（またはプロセッサにより実行される関数／アルゴリズム）により置換され得る。
【００６５】
一実施形態によると、補正係数は３つのＬＵＴ（またはプロセッサにより実行される関数／アルゴリズム）１１２０、１１３０、１１４０へ入力される。また、事前設定移動速度が第１のＬＵＴ１１２０へ入力され、事前設定持続時間が第２のＬＵＴ１１３０へ入力され、事前設定加工点が第３のＬＵＴ１１４０へ入力される。一実施形態によると、事前設定加工点はワイヤ送り速度（ＷＦＳ）および波形パラメータを含む。波形パラメータは、例えばピーク電圧、ピーク電流、電力、パルス持続時間、背景振幅、または周波数のうちの１つまたは複数を含み得る。波形パラメータは一実施形態によるとＷＦＳで動作するように構成される。
【００６６】
第１のＬＵＴ１１２０の出力は調整移動速度であり、第２のＬＵＴ１１３０の出力は調整持続時間である。第３のＬＵＴ１１４０の出力は調整ＷＦＳと調整電源出力である。調整電源出力は、例えば出力電圧または出力電流の１つまたは複数を含み得る。調整パラメータは、現在層が蒸着されると複数の位置のそれぞれにおける現在層の所望蒸着レベル（所望高さ）からの蒸着レベル（高さ）の逸脱を補償する。ＬＵＴ（またはプロセッサにより実行される関数／アルゴリズム）の入力と出力との関係は、実験的に、または理論に基づく解析を介し、判断される。補償は、現在層上の各位置で実時間で行われる。
【００６７】
このようにして、蒸着の微細補正が現在層に関し実時間で実現され得る。
【００６８】
別の実施形態によると、２つの手法（すなわち、現在層に関し実時間で補正を行うことと現在層に基づき次層の補正を行うこと）の組み合わせが実施され得る。このような組み合わせ手法は、層同士の高さを互いにより一貫して保つのを助ける粗補正と微細補正との組み合わせを生じ得る。例えば、一実施形態では、現在層に対し実時間で補正する手法は現在層上の様々な位置における微細補正を提供し得、次層に対し補正する手法は次層の単一粗補正を提供し得る。しかし、一旦次層が現在層になれば微細補正は再び適用され得る。
【００６９】
例えば、一実施形態では、電源７２を有するシステムが提供される。電源７２および／またはコントローラ１３０は、３Ｄワークピース部分の現在層を生成する一方でロボット付加製造プロセス中に瞬間的パラメータ対を実時間でサンプリングするように構成される。瞬間的パラメータ対の各瞬間的パラメータ対は、出力電流、電圧、電力、インピーダンス、およびワイヤ送り速度を含む。電源７２はまた、瞬間的パラメータ対の各パラメータ対が現在層の生成中にサンプリングされると各パラメータ対の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を実時間でそして少なくとも各パラメータ対に基づき判断するように構成される。
【００７０】
電源７２および／またはシステムコントローラ１３０はさらに、各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の生成中に判断されると移動平均コンタクトチップツーワーク距離を各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき実時間で判断するように構成される。電源７２はまた、現在層全体に関して判断された各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断するように構成される。全平均コンタクトチップツーワーク距離は、現在層全体に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の単純数学的平均値、または現在層全体に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の加重平均であり得る。
【００７１】
電源７２および／またはコントローラ１３０はさらに、移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて現在層の生成中に本システムのプロセス持続時間、移動速度、またワイヤ送り速度を実時間で調整するように構成される。電源および／またはコントローラ１３０はまた、少なくとも全平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき３Ｄワークピース部分の次層を生成する際に使用される補正係数を生成するように構成される。
【００７２】
一実施形態によると、電源は、瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を判断し、移動平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し、全平均コンタクトチップツーワーク距離を判断するように構成されたコントローラ１３０を含む。コントローラ１３０はまた、現在層の生成中に持続時間、移動速度、またはワイヤ送り速度のうちの１つまたは複数を調整して、次層を生成する際に使用される補正係数を生成するように構成される。一実施形態では、瞬間的コンタクトチップツーワーク距離はさらに、出力電圧、電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、蒸着プロセスタイプ、出力電力、および出力回路インピーダンスのうちの１つまたは複数に基づく。再び、他の実施形態では、コントローラ１３０は電源７２の外であり得る。
【００７３】
一実施形態では、移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて移動速度を調整する工程は、事前設定移動速度を考慮する工程を含む。移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じて持続時間を調整する工程は、事前設定プロセス持続時間を考慮する工程を含む。移動平均コンタクトチップツーワーク距離に応じてワイヤ送り速度を調整する工程は、事前設定ワイヤ送り速度を考慮する工程を含む。
【００７４】
一実施形態では、本システムは、電源７２と作動可能に通信するように構成されたロボットコントローラ７６と、ロボット１４へ作動可能に接続されたツール６０と、ツール６０および電源７２へ作動可能に接続されたワイヤフィーダ６８とを有するロボット１４を含む。一実施形態では、補正係数はさらに、３Ｄワークピース部分に対応する３Ｄモデルパラメータおよび／または次層の次作業のためにロボットコントローラ７６により提供されるロボットパラメータに基づく。３Ｄモデルパラメータおよびロボットパラメータは、次層の指定高さ（指定蒸着レベル）または次層のツールの指定位置の１つまたは複数を含み得る。
【００７５】
このようにして、蒸着レベルの微細補償と粗補償との組み合わせが、付加的に製造される３Ｄワークピース部分の現在層および次層それぞれに関して実現され得る。
【００７６】
ここで図１２に移ると、別の例示的実施形態が示される。この実施形態では、接触型蒸着はホットワイヤ蒸着プロセスなどのプロセスである。蒸着プロセス／システムは、ワークピース２２の表面上にパドルを生成するために、ビーム１２１０を発射するためのレーザ１２００などの高エネルギー熱源またはアーク（図示せず）を発射するための電極を使用する。アークは本明細書で説明された電源により生成され得る。さらに、レーザ１２００は、ワークピース上にパドルを生成するために十分なエネルギー密度を提供する公知の任意のレーザであり得る。レーザまたは電源は図１に関して説明したシステムにおいて使用され得る。レーザおよびアークベースホットワイヤシステムの使用、構造、および動作は知られているので、本明細書で詳細に説明する必要はない。図４Ａに説明したように、消耗材６４は、銃６０内のコンタクトチップ６７を通され、消耗材が蒸着されるパドル（図示せず）へ導かれる。例示的実施形態では、熱源（ビームまたはアーク）は、走行方向に消耗材６４と一致しているだけでなく、ワークピース２２の表面に対しほぼ垂直である。しかし、他の例示的実施形態では、図１２に示すように、消耗材６４の中心線はワークピース２２の作業面に対し角度Ａで傾斜される。例示的実施形態では角度Ａは１０〜７５度の範囲内であり、他の例示的実施形態では角度Ａは２５〜６０度の範囲である。さらに、いくつかの実施形態では消耗材は熱源の走行方向に一致するが他の例示的実施形態では消耗材は図１２に示すように熱源の側から走行方向に外れる。本明細書で述べたように消耗材に角度を付けるおよび／または消耗材を熱源の側へ配置することにより、より長いＣＴＷＤが所与の高さＺに対し実現され得る。このより長い飛び出しは、ＣＴＷＤが、辺Ｚおよびワークピース面を有する直角三角形の斜辺である構成の幾何学形状による。すなわち、距離Ｚが（上述したように）所与距離だけ変化すると、ＣＴＷＤ変化はスケールがより大きくなり、したがって改善されたフィードバック制御のためのより大きな帰還信号を生成する。したがって、上記のように提供されるような実施形態は改善された精度高さ調節を提供し得る。これにより、改善された操作性能（特に比較的低い出力電流または電力を有する操作）を生じる。
【００７７】
一実施形態では、電源を有するシステムが提供される。電源は、３Ｄワークピース部分の現在層を生成するためのロボット付加製造プロセス中に出力電流、電圧、電力または回路インピーダンス、およびワイヤ送り速度の瞬間的パラメータ対を実時間でサンプリングし；現在層の生成中にサンプリングされる瞬間的パラメータ対の各パラメータ対の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を少なくとも各パラメータ対に基づき判断し；現在層に関して判断された各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し；３Ｄワークピース部分の次層を生成する際に使用される補正係数を、少なくとも平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき生成するように構成される。各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離は実時間で判断され得る。電源はさらに、各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の生成中に判断されるとコンタクトチップツーワーク距離の移動平均を実時間で判断し；コンタクトチップツーワーク距離の移動平均に応じて、現在層の生成中に持続時間またはワイヤ送り速度のうちの１つまたは複数を実時間で調整するように構成され得る。瞬間的コンタクトチップツーワーク距離は、出力電圧、出力電力、出力回路インピーダンス、電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、および蒸着プロセスタイプのうちの１つまたは複数に基づき得る。補正係数は、次層の持続時間、ワイヤ送り速度、または移動速度のうちの１つまたは複数に影響を与え得る。補正係数はさらに、３Ｄワークピース部分に対応する１つまたは複数の３Ｄモデルパラメータまたは次層の次プロセス操作のためにロボットコントローラにより提供されるロボットパラメータのうちの１つまたは複数に基づき得る。３Ｄモデルパラメータおよびロボットパラメータは、次層の指定高さまたは次層のツールの指定位置のうちの１つまたは複数を含み得る。平均コンタクトチップツーワーク距離は、現在層に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の単純数学的平均、現在層に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の加重平均、または現在層に関して判断された瞬間的コンタクトチップツーワーク距離の移動平均のうちの１つであり得る。本システムは、電源と作動可能に通信するように構成されたロボットコントローラを有するロボットを含み得る。本システムはロボットへ作動可能に接続されたツールを含み得る。本システムはツールおよび電源へ作動可能に接続されたワイヤフィーダを含み得る。
【００７８】
一実施形態では、電源を有するシステムが提供される。電源は、３Ｄワークピース部分の現在層を生成するためのロボット付加製造プロセス中に出力電流とワイヤ送り速度との瞬間的パラメータ対を実時間でサンプリングし；現在層の生成中にサンプリングされる瞬間的パラメータ対の各パラメータ対の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離を少なくとも各パラメータ対に基づき実時間で判断し；各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離が現在層の生成中に判断されるとコンタクトチップツーワーク距離の移動平均を実時間で判断し；コンタクトチップツーワーク距離の移動平均に応じて、現在層の生成中に持続時間またはワイヤ送り速度のうちの１つまたは複数を実時間で調整するように構成される。電源はさらに、現在層に関して判断された各瞬間的コンタクトチップツーワーク距離に基づき平均コンタクトチップツーワーク距離を判断し；３Ｄワークピース部分の次層を生成する際に使用される補正係数を、少なくとも平均コンタクトチップツーワーク距離に基づき生成するように構成され得る。瞬間的コンタクトチップツーワーク距離は、出力電圧、出力電力、出力回路インピーダンス、電極タイプ、電極径、使用される遮蔽ガス、および蒸着プロセスタイプのうちの１つまたは複数に基づき得る。補正係数は、次層の持続時間、ワイヤ送り速度、または移動速度のうちの１つまたは複数に影響を与え得る。補正係数はさらに、３Ｄワークピース部分に対応する１つまたは複数の３Ｄモデルパラメータまたは次層の次プロセス操作のためにロボットコントローラにより提供されるロボットパラメータのうちの１つまたは複数に基づき得る。３Ｄモデルパラメータおよびロボットパラメータは次層の指定高さまたは次層のツールの指定位置のうちの１つまたは複数を含み得る。本システムは、電源と作動可能に通信するように構成されたロボットコントローラを有するロボットを含み得る。本システムはさらに、ロボットへ作動可能に接続されたツールを含み得る。本システムはまた、ツールおよび電源へ作動可能に接続されたワイヤフィーダを含み得る。
【００７９】
要約すれば、付加製造プロセス中に高さ誤差を補正するシステムおよび方法が提供される。出力電流、出力電圧、出力電力、出力回路インピーダンス、およびワイヤ送り速度のうちの一方または両方が、現在層を生成する際のロボット付加製造プロセス中にサンプリングされる。複数の瞬間的コンタクトチップツーワーク距離（ＣＴＷＤ）は、出力電流、出力電圧、出力電力、出力回路インピーダンス、およびワイヤ送り速度のうちの少なくとも一方または両方に基づき判断される。平均ＣＴＷＤは複数の瞬間的ＣＴＷＤに基づき判断される。現在層および／または次層の高さのいかなる誤差も補償するために使用される補正係数が少なくとも平均ＣＴＷＤに基づき生成される。
【００８０】
添付特許請求範囲では、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の普通語等価物として使用され；用語「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」は「ｗｈｅｒｅｉｎ」と等価である。さらに、添付特許請求の範囲では、用語「第１」「第２」、「第３」、「上側」、「下側」「底部」、「上部」などは、単にラベルとして使用されており、数値的または位置的必要要件をそれらの対象物に課すように意図されていない。さらに、添付特許請求の範囲の制限は、「手段プラス機能：ｍｅａｎｓ−ｐｌｕｓ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ」形式で書かれていなく、このような請求項制限が、別の構造を欠く機能の陳述が後に続く語句「ための手段：ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ」を明示的に使用しない限りまたは明示的に使用するまで、合衆国法典第３５巻§１１２第６パラグラフに基づき解釈されるように意図されていない。本明細書で使用されるように、単数で列挙されるとともに冠詞が先行する要素または工程は、明示的に述べられない限り複数の前記要素または工程を排除しないものと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」へ言及は、列挙された機能もまた取り込む追加実施形態の存在を排除すると解釈されるように意図されていない。さらに、それとは反対に明示的に述べられない限り、特定特性を有する要素または複数の要素を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、当該特性を有しない追加のこのような要素を含み得る。さらに、いくつかの実施形態は同じまたは同様な要素を有するものとして示されることがあるが、これは単に例示目的のためであり、このような実施形態は特許請求の範囲において規定されない限り必ずしも同じ要素を有する必要はない。
【００８１】
本明細書で使用されるように、用語「〜得る（ｍａｙ）」、「〜であり得る（ｍａｙ  ｂｅ）」、「〜かもしれない（ｍａｙ  ｂｅ）」は一組の状況内の生成の可能性、規定された特性、特徴または機能の保有を示す、および／または修飾される動詞に関連する能力または可能性のうちの１つまたは複数のものを表現することにより別の動詞を修飾する。したがって、用語「〜得る」および「〜であり得る」の使用は、「修飾された用語が、示された能力、機能または使用に対し明白に適切である、能力がある、または好適である」ということを示す一方で、いくつかの状況では、「修飾された用語が適切でない、能力がない、または好適でないかもしれない」ということを考慮する。例えば、いくつかの状況では事象または能力が期待され得るが、他の状況では事象または能力は発生しないかもしれない、すなわち、この区別は用語「〜得る」、「〜であり得る」、「〜かもしれない」により取り込まれる。
【００８２】
本明細書は、最良モードを含む本発明を開示するために、そしてまた当業者に本発明を実行できるようにする（任意の装置またはシステムを作製し使用することと、任意の援用された方法を行うこととを含む）ためにいくつかの例を使用する。特許性のある範囲は特許請求の範囲により定義される。本発明の範囲は当業者に思い付く他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有すれば、または特許請求の範囲の文字通りの言葉からの非本質的差異を有する等価構造要素を含めば、特許請求の範囲に入るように意図されている。
【００８３】
本出願の請求される主題がいくつかの実施形態を参照して説明されたが、請求される主題の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得、等化物が置換され得るということは当業者により理解されることになる。加えて、請求された主題の教示の範囲から逸脱することなく、特定状況又は材料を請求された主題の教示に対して適合させるために多くの修正がなされ得る。したがって、請求された主題は開示された特定実施形態に限定されないように意図されているが、請求された主題は添付特許請求範囲の範囲に入るすべての実施形態を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００８４】
１０  ロボットセルユニット
１２  フレーム
１４  ロボット
１６  テーブル
２２  ワークピース
２６  ドア
３２  窓
４０  制御パネル
４２  制御筐体
６０  銃
６１  絶縁型導電管
６２  導管
６３  電極導管
６４  電極ワイヤ
６５  ガス拡散器
６６  コンテナ
６７  コンタクトチップ
６８  ワイヤフィーダ
７２  電源
７４  プラットホーム
７６  ロボットコントローラ
１０５  スイッチング電源
１１０  電力変換回路
１２０  波形生成器
１３０  コントローラ
１４０  電圧帰還回路
１５０  電圧帰還回路
１８０  ブリッジスイッチング回路
５００  グラフ
５１０  プロット
５２０  プロット
６００  グラフ
６１０  面プロット
６１１  アンペア数／ＷＦＳパラメータ対
６１２  ＣＴＷＤ値
７００  コントローラの一部
７１０  ＬＵＴ
７１１  入力
７１２  ＣＴＷＤ
８００  コントローラの一部
８１０  平均化モジュール
８１２  平均ＣＴＷＤ
８２０  補正係数モジュール
８２２  プロセス持続時間
８２４  ＷＦＳ
９００  方法
９１０  工程
９２０  工程
９３０  工程
９４０  工程
１１００  コントローラの一部
１１１０  比較器
１１２０  第１のＬＵＴ
１１３０  第２のＬＵＴ
１１４０  第３のＬＵＴ
１２００  レーザ
１２１０  ビーム
Ａ  角度
ＣＴＷＤ  コンタクトチップツーワーク距離
ＬＵＴ  ルックアップテーブル
Ｚ  距離
ＷＦＳ  ワイヤ送り速度
【図１】
2019107698.tif 000002
【図２】
2019107698.tif 000003
【図３】
2019107698.tif 000004
【図４Ａ−Ｂ】
2019107698.tif 000005
【図５】
2019107698.tif 000006
【図６】
2019107698.tif 000007
【図７】
2019107698.tif 000008
【図８】
2019107698.tif 000009
【図９】
2019107698.tif 000010
【図１０】
2019107698.tif 000011
【図１１】
2019107698.tif 000012
【図１２】
2019107698.tif 000013
【外国語明細書】
2019107698000001.pdf