(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造システムであって、
ロボットアームに設けられたトーチと、
前記トーチに取り付けられた形状センサにより、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して前記溶着ビードの代表高さまたは前記溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する計測部と、
前記積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて、前記計測部が出力する計測情報を切り替える切替部と、
前記計測情報と前記積層計画とに基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する補正部と、
を備える積層造形物の製造システム。
【請求項２】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードに対応する溶着ビードの幅が、予め定めた第１閾値未満の場合、前記計測部から前記溶着ビードの代表高さの計測情報を出力させる、
請求項１に記載の積層造形物の製造システム。
【請求項３】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの幅が、予め定めた第１閾値以上の場合、前記計測部から前記溶着ビードの断面積の計測情報を出力させる、
請求項１または２に記載の積層造形物の製造システム。
【請求項４】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの断面積が、予め定めた第２閾値未満の場合、前記計測部から前記溶着ビードの代表高さの計測情報を出力させる、
請求項１に記載の積層造形物の製造システム。
【請求項５】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの断面積が、予め定めた第２閾値以上の場合には、前記計測部から前記溶着ビードの断面積の計測情報を出力させる、
請求項１または４に記載の積層造形物の製造システム。
【請求項６】
前記切替部が、前記計測部から出力される計測情報を前記溶着ビードの代表高さに切り替えた場合には、前記補正部は、前記代表高さと対応する前記積層計画上の代表高さと比較して、その差分を低減するように、前記溶着ビードを形成するための溶加材の供給量若しくは溶接速度、または溶着ビードの入熱量若しくはウィービング条件、の少なくともいずれかを調整する、
請求項１、２または４のいずれか１項に記載の積層造形物の製造システム。
【請求項７】
前記切替部が、前記計測部から出力される計測情報を前記溶着ビードの断面積に切り替えた場合には、前記補正部は、前記断面積と対応する前記積層計画上の断面積と比較して、その差分を低減するように、前記溶着ビードを形成するための溶加材の供給量若しくは溶接速度、または溶着ビードの入熱量若しくはウィービング条件、の少なくともいずれかを調整する、
請求項１、３または５のいずれか１項に記載の積層造形物の製造システム。
【請求項８】
積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造方法であって、
ロボットアームに設けられたトーチに取り付けられた形状センサを有する計測部により、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して前記溶着ビードの代表高さまたは前記溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する工程と、
前記積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて前記計測部が出力する計測情報を切り替える工程と、
前記計測情報と前記積層計画とに基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する工程と、
を含む積層造形物の製造方法。
【請求項９】
積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造方法を実行するための積層造形物の製造プログラムであって、
ロボットアームに設けられたトーチに取り付けられた形状センサを有する計測部により、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して前記溶着ビードの代表高さまたは前記溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する工程と、
前記積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて前記計測部が出力する計測情報を切り替える工程と、
前記計測情報と前記積層計画に基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する工程と、
をコンピュータに実行させる積層造形物の製造プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造システム、積層造形物の製造方法、及び積層造形物の製造プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、重ね溶接であって非貫通溶接により溶接された溶接物の溶接品質を判定できる溶接品質判定方法を開示している。本方法は、第１被溶接材と第２被溶接材とを重ね合わせた状態で第１被溶接材にレーザ光を照射することによって第１被溶接材と第２被溶接材とを接合した溶接物の溶接品質を判定する。つまり、溶接部における、第１被溶接材のレーザ光照射面に形成された溶着ビードの高さを求め、求めた高さに基づいて溶接物の溶接品質を判定する。
【０００３】
特許文献２は、積層造形において、各層の溶着ビードの高さを適切に管理して、造形物の品質を向上すると共に、溶着ビードと積層装置との干渉を防止できる積層造形物の製造方法を開示している。本方法は、溶接ロボットが、各層の溶着ビードの高さが、計画高さに対して許容差の範囲内となるように各層の溶着ビードを形成、積層して、積層造形物を形成する。溶着ビードの高さが、計画高さに対して許容差を引いた値より低い場合は、溶接ロボットが、溶融ビードに重ねてさらに他の溶着ビードを形成する。溶着ビードの高さが、計画高さに対して許容差を足した値より高い場合は、溶着ビードを切削ロボットにより削除する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−７９５０２号公報
【特許文献２】特開２０１８−１４９５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２のように、造形物を高精度に作成するためには、各溶着ビードの幅や高さを制御する必要があり、既設の溶着ビードの形状を測定した情報を用いて、新たに形成する溶着ビードの形状をフィードバック制御することが望まれる。
例えば、積層造形物の外側の輪郭を形作る枠部の造形においては、レーザセンサ等により既設の溶着ビードの数点の位置情報を測定し、得られた位置情報から必要な溶接高さ等の情報を取得できる。しかし、積層造形物によっては、枠部の内側に内部造形部を形成する造形手順となる場合もあり、その場合、内部造形部の位置情報を測定する際に、枠部が障害となって測定がしにくくなり、得られる位置情報のばらつきが大きくなる。そのため、これらの情報から必要な溶接量の情報を正確に取得するのは困難になる。
【０００６】
そこで本発明は、積層造形物の形状によらず、常に高い精度で所望の形状の積層造形物を製造できる積層造形物の製造システム、積層造形物の製造方法、及び積層造形物の製造プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造システムであって、ロボットアームに設けられたトーチと、前記トーチに取り付けられ、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して前記溶着ビードの代表高さまたは前記溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する計測部と、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて、前記計測部が出力する計測情報を切り替える切替部と、前記計測情報と前記積層計画とに基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する補正部と、を備える。
【０００８】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードに対応する溶着ビードの幅が、予め定めた第１閾値未満の場合、前記計測部から前記溶着ビードの代表高さの計測情報を出力させてもよい。
【０００９】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの幅が、予め定めた第１閾値以上の場合、前記計測部から前記溶着ビードの断面積の計測情報を出力させてもよい。
【００１０】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの断面積が、予め定めた第２閾値未満の場合、前記計測部から前記溶着ビードの代表高さの計測情報を出力させてもよい。
【００１１】
前記切替部は、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの断面積が、予め定めた第２閾値以上の場合には、前記計測部から前記溶着ビードの断面積の計測情報を出力させてもよい。
【００１２】
前記切替部が、前記計測部から出力される計測情報を前記溶着ビードの代表高さに切り替えた場合には、前記補正部は、前記代表高さと対応する前記積層計画上の代表高さと比較して、その差分を低減するように、前記溶着ビードを形成するための溶加材の供給量若しくは溶接速度、または溶着ビードの入熱量若しくはウィービング条件、の少なくともいずれかを調整してもよい。
【００１３】
前記切替部が、前記計測部から出力される計測情報を前記溶着ビードの断面積に切り替えた場合には、前記補正部は、前記断面積と対応する前記積層計画上の断面積と比較して、その差分を低減するように、前記溶着ビードを形成するための溶加材の供給量若しくは溶接速度、または溶着ビードの入熱量若しくはウィービング条件、の少なくともいずれかを調整してもよい。
【００１４】
更に本発明は、積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造方法であって、ロボットアームに設けられたトーチに取り付けられた計測部を用いて、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して前記溶着ビードの代表高さまたは前記溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する工程と、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて前記計測部が出力する計測情報を切り替える工程と、前記計測情報と前記積層計画とに基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する工程と、を含む。
【００１５】
更に本発明は、積層計画に基づいて溶着ビードを積層する積層造形物の製造方法を実行するための積層造形物の製造プログラムであって、ロボットアームに設けられたトーチに取り付けられた計測部を用いて、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して前記溶着ビードの代表高さまたは前記溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する工程と、前記積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて前記計測部が出力する計測情報を切り替える工程と、前記計測情報と前記積層計画に基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する工程と、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、積層造形物の形状によらず、常に高い精度で所望の形状の積層造形物を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態の製造方法で積層造形物を製造する製造システムの模式的な概略構成図である。
【図２】図２は、形状センサについて説明する概略側面図である。
【図３】図３は、積層造形物の一例を示す積層造形物の概略断面図である。
【図４】図４は、積層造形物を積層する際の形状センサの動作を概念的に示す図で、（Ａ）は枠部を造形するケースの概念図、（Ｂ）は内部造形部を造形するケースの概念図である。
【図５】図５は、内部造形部の造形における溶着の断面積を計算する概念を示す概念図である。
【図６】図６は、枠部の種々の形態を示す図で、（Ａ）は一般的な枠部を示す断面図、（Ｂ）は傾斜した枠部を示す断面図、（Ｃ）は水平に伸びた枠部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の積層造形物の製造に用いる製造システムの構成図である。本構成の積層造形物の製造システム１００は、積層造形装置１１と、積層造形装置１１を統括制御するコントローラ１３と、電源装置１５と、を備える。
【００１９】
積層造形装置１１は、先端軸にトーチ１７が設けられた溶接ロボット１９と、トーチ１７に溶加材（溶接ワイヤ）Ｍを供給する溶加材供給部２１とを有する。この溶接ロボット１９の先端軸には、トーチ１７とともに形状センサ２３が設けられている。形状センサ２３からの出力は、不図示の計測部に送られて、計測部が形状センサ２３からの出力に応じた信号をコントローラ１３に出力する。計測部は、詳細を後述する溶着ビードの代表高さ、又は溶着ビードの断面積、等の計測情報を生成して、出力するものであり、形状センサ２３側に配置されていてもよく、コントローラ１３側に配置されていてもよい。
【００２０】
溶接ロボット１９は、多関節ロボットであり、ロボットアームの先端軸に取り付けたトーチ１７には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ１７の位置や姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。
【００２１】
トーチ１７は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。アーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する積層造形物に応じて適宜選定される。
【００２２】
例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ１７は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。溶加材Ｍは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構により、溶加材供給部２１からトーチ１７に送給される。そして、トーチ１７を移動しつつ、連続送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、ベースプレート５１上に溶加材Ｍの溶融凝固体である線状の溶着ビードＢが形成され、この溶着ビードＢからなる積層造形物Ｗが造形される。
【００２３】
図２に示すように、形状センサ２３は、トーチ１７に並設されており、トーチ１７とともに移動される。この形状センサ２３は、溶着ビードＢを形成する際の下地となる部分の形状を計測する非接触式のセンサである。この形状センサ２３としては、例えば、照射したレーザ光の反射光を高さデータとして取得するレーザセンサが用いられる。なお、形状センサ２３としては、レーザセンサに限らず、３次元形状計測用のカメラ等、他の方式のセンサを用いてもよい。
【００２４】
コントローラ１３は、ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１と、軌道演算部３３と、記憶部３５と、乖離量算出部３７と、補正部３９と、切替部３２と、これらが接続される制御部４１と、を有する。コントローラ１３は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等を備えるコンピュータ装置で構成される。
【００２５】
ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１は、作製しようとする積層造形物Ｗの形状データ（ＣＡＤデータ等）を入力又は作成する。
【００２６】
軌道演算部３３は、３次元形状データの形状モデルを溶着ビードＢの高さに応じた複数の溶着ビード層に分解する。そして、分解された形状モデルの各層について、溶着ビードＢを形成するためのトーチ１７の軌道、及び溶着ビードＢを形成する加熱条件（ビード幅、ビード積層高さ等を得るための溶接条件等を含む）を定める積層計画を作成する。
【００２７】
乖離量算出部３７は、軌道演算部３３で生成された積層計画と形状センサ２３によって計測された実測値とを比較する。そして、溶着ビードＢを形成する際の下地となる部分における積層計画に基づく形状と実測値に基づく形状との乖離量を算出する。
【００２８】
補正部３９は、乖離量算出部３７によって算出された乖離量に基づいて、溶着ビードＢを形成する際の積層計画に基づく溶接条件を補正する。
【００２９】
切替部３２は、積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて、形状センサ２３が出力する計測情報を切り替える。切り替えは、溶着ビードＢ２の代表高さと溶着ビードＢ２の断面積の間で行われる。形状センサ２３は、レーザ光等の媒体により、溶着ビードＢを形成する際の下地となる下地部分の形状（下地形状）を非接触で直接計測する。
【００３０】
制御部４１は、記憶部３５に記憶された製造プログラムを実行して、溶接ロボット１９や電源装置１５等を駆動する。つまり、溶接ロボット１９は、コントローラ１３からの指令により、トーチ１７を移動させるとともに、溶加材Ｍをアークで溶融させて、ベースプレート５１上に溶着ビードＢを形成する。
【００３１】
なお、ベースプレート５１は、鋼板等の金属板からなり、基本的には積層造形物Ｗの底面（最下層の面）より大きいものが使用される。このベースプレート５１は、板状に限らず、ブロック体や棒状等、他の形状のベースであってもよい。
【００３２】
溶加材Ｍとしては、あらゆる市販の溶接ワイヤを用いることができる。例えば、軟鋼、高張力鋼及び低温用鋼用のマグ溶接及びミグ溶接ソリッドワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１２）、軟鋼，高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１３）等で規定されるワイヤを用いることができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る製造方法によって造形する積層造形物の一例について説明する。
図３は、積層造形物Ｗの一例を示す積層造形物Ｗの概略断面図である。
図３に示すように、積層造形物Ｗは、ベースプレート５１上に溶着ビードＢ１を積層させて造形された枠部５３を有する。さらに、この積層造形物Ｗは、枠部５３の内部に溶着ビードＢ２から造形された内部造形部５５を有する。この内部造形部５５は、溶着ビードＢ２からなる溶着ビード層ＢＬを積層させて構成される。
【００３４】
次に、積層造形物Ｗを造形する場合について説明する。
積層造形装置１１のトーチ１７を溶接ロボット１９の駆動により移動させながら溶加材Ｍを溶融させる。そして、溶融した溶加材Ｍからなる溶着ビードＢ１をベースプレート５１上に供給して積層させ、ベースプレート５１上に積層させた溶着ビードＢ１からなる平面視略矩形状の枠部５３を造形する。
【００３５】
枠部５３の内部に溶着ビードＢ２を形成する。そして、この溶着ビードＢ２を、枠部５３内における幅方向に形成する。これにより、枠部５３内に、並列に形成された複数の溶着ビードＢ２からなる溶着ビード層ＢＬを形成する。そして、この溶着ビード層ＢＬを枠部５３の内部で積層させて内部造形部５５を造形する。
【００３６】
この製造方法によれば、枠部５３の造形後に、この枠部５３の内部に内部造形部５５を造形するので、内部造形部５５を大きな断面積の溶着ビードＢ２によって効率よく造形できる。
【００３７】
積層造形物を高精度に作成するために、各溶着ビードで幅や高さを制御する必要があり、レーザセンサからの出力情報を用いた溶着ビードの形状のフィードバック制御手法が提案されている。積層造形物のなかでも、例えば枠部５３の造形においては、抽出する数点の位置情報に基づき、必要な溶接高さ等の情報は取得できる。しかし、内部造形部５５の造形においては、数点の位置情報については、ばらつきが大きく、これらの情報から必要な溶接量の情報を取得するのは困難である。
【００３８】
例えば、図４の（Ａ）に示す積層造形物Ｗの枠部５３を積層するケースにおいて、形状センサ２３は、形状計測プロファイルを取得し、中央の点Ｐ１に対応する座標から下地の高さを把握でき、左右２点Ｐ１、Ｐ２の座標から溶着ビードＢ１の幅を計測できる。また、中央の点Ｐ１と左右２点Ｐ２、Ｐ３の座標から溶着ビードＢ１の１層あたりの代表高さを計測できる。溶着ビードＢ１の代表高さは、例えば、点Ｐ１の高さと、点Ｐ２，Ｐ３の平均高さとの中間の高さとして表すことができる。ここで、溶着ビードの幅、溶着ビードの代表高さは、いずれも溶着ビードの長手方向に直交する断面における形状を表している。
【００３９】
積層造形物の製造システム１００の制御部４１は、積層計画上の各箇所における溶着ビードＢ１のビード幅や溶着断面積等を基準に属性を付与しておくことにより、造形時の各パスが、枠部５３の積層に該当するか否かを自動認識できる。枠部５３の造形においては形状精度が優先されるので、積層計画から乖離がある際は、ビード幅を所定範囲に保ちつつ溶着ビードの高さを合わせ込むようにする。
【００４０】
一方、図４の（Ｂ）に示す内部造形部５５の造形においては、そもそも枠部５３の平面視における内部において充填された部分の高さの代表値を抽出することが難しい。また、内部造形部５５では、造形効率を上げる（造形領域を早く埋め尽くす）ことを目的として周囲を枠部５３で覆っていることもあり、その内部の形状精度は枠部５３ほど求められない。したがって、内部造形部５５を充填する際は、充填に必要な断面積を把握できればよい。
【００４１】
そこで、図４の（Ｂ）に示す既設の溶着ビード（斜線で示された溶着ビード）の溶着ビード断面に対応する形状プロファイルを取得し、形状プロファイルと積層計画とを比較して、次に形成する溶着ビードＢ２の狙い位置Ｐａを求める。そして、この狙い位置Ｐａを基点に、次に形成する溶着ビードによる充填可能断面形状を計算し、積層計画上の計画断面形状との差分（不足分）を監視することが望ましい。充填可能断面形状の計算に際しては、例えば、溶着ビード断面形状の一部を模擬した所定の大きさをもつ円弧などを用いて、その円弧を形状プロファイルに重ねることで囲まれた領域を求めることであってもよい。
【００４２】
制御部４１が、この内部造形部５５の造形をすべきタイミングを識別するためには、積層計画上での各箇所における溶着ビードＢ２のビード幅、溶着断面積、ウィービング動作等に所定の属性を付与しておく。これにより、造形時の各パスで、そのパスが内部造形部５５の積層に該当するか否かを自動認識できる。例えばウィービング動作有りの場合は内部造形部５５の造形であり、ウィービング動作無しの場合は枠部５３の造形であると判定できる。
【００４３】
つまり、内部造形部５５の造形においては、形状精度よりも未溶着欠陥の抑制や充填量が重視されるので、積層計画から乖離がある際は溶着断面積の量を合わせ込むようにする。
【００４４】
図５は、内部造形部５５の造形において、上述した充填可能断面形状と計画断面の形状との差分に相当する差分断面積Ｓを計算する概念を示している。
この例における差分断面積（充填不足面積）Ｓは、設定幅と計画高さで囲まれた積層計画上の計画断面の形状（例えば矩形形状）と、測定された形状プロファイルとの差分（不足部）に対応する領域として求めることができる。
【００４５】
具体的には、図５において、太い曲線Ｌａで囲まれた領域が充填可能断面の形状に相当し、太点線（計画高さを表す線Ｌｂ、設定幅の両端の表す線Ｌｃ）で囲まれた矩形の部分が一区画の計画断面の形状であって、その一区画の断面積が計画断面積Ａとなる。
【００４６】
そして、ドットハッチで示す領域が差分断面積Ｓに相当する。すなわち、ベースプレート５１を基準とした充填を予定する計画高さが、差分断面積の領域の上辺であり、既設の溶着ビードＢ２の上面が、差分断面積の領域の下辺である。また、次に形成する溶着ビードの形成位置に隣接する他の溶着ビードとの境界線が、差分断面積の領域の一方の側辺であり、次に形成する溶着ビードの設定幅を表す境界線が、差分断面積の領域の他方の側辺である。このようにして差分断面積Ｓが求められる。なお、ここで示す設定幅は、積層計画に応じて任意に設定されるものであり、差分断面積Ｓは溶着ビードのパス毎に求められる。
【００４７】
上述した様に、計測部は、形状センサ２３により、積層した溶着ビードＢ２の形状を非接触で計測して、溶着ビードＢ２の代表高さまたは充填可能断面形状の断面積（溶着ビードの断面積）の少なくともいずれかの計測情報を出力する。代表高さは、例えば図４の（Ａ）に示した方法で計測することができ、充填可能断面積は、例えば図４の（Ｂ）に示した方法で計測できる。切替部３２は、積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて、形状センサ２３が出力する計測情報のうち、溶着ビードＢ２の代表高さまたは溶着ビードＢ２の断面積のいずれかを切り替えて出力する。補正部３９は、計測情報と積層計画に基づいて溶着ビードＢ２を積層する条件を修正する。よって、補正部３９は、造形する部位の形状に応じて溶着ビードを積層する条件を適切に修正することにより、その場に適した補正制御を行うことができる。
【００４８】
切替部３２は、積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの幅が、予め定めた第１閾値未満の場合に、形状センサ２３から溶着ビードの代表高さの計測情報を出力させることが望ましい。下地となる溶着ビードの幅が第１閾値未満の場合には、その溶着ビードは枠部５３の形成に用いられるものと推定できる。切替部３２は形状センサ２３が出力する計測情報を代表高さに切り替えるため、枠部５３の積層において特に重要である下地となる溶着ビードの代表高さを用いて更に溶着ビードＢ１を積層できる。よって、たとえ下地となる溶着ビードの溶着高さに過不足が存在しても、枠部５３を正確に造形できる。
【００４９】
一方、切替部３２は、積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの幅が、予め定めた第１閾値以上の場合には、形状センサ２３から溶着ビードの断面積の計測情報を出力させることが望ましい。下地となる溶着ビードの幅が第１閾値以上の場合には、その溶着ビードは内部造形部５５の形成に用いられるものと推定できる。切替部３２は形状センサ２３が出力する計測情報を断面積に切り替えるため、内部造形部５５の積層において特に重要である下地となる溶着ビードの断面積を用いて更に溶着ビードＢ２を積層できる。よって、たとえ下地となる溶着ビードの体積に過不足が存在しても、内部造形部５５において充填に必要な溶着量を正確に認識できる。つまり、前述した差分断面積Ｓが生じていても、この差分断面積Ｓを埋めるように溶着量を増加させることが可能になる。
【００５０】
また、切替部３２は、積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの断面積が、予め定めた第２閾値未満の場合には、形状センサ２３から溶着ビードの代表高さの計測情報を出力させることが望ましい。下地となる溶着ビードの幅が第２閾値未満の場合には、その溶着ビードは枠部５３の形成に用いられるものと推定できる。切替部３２は形状センサ２３が出力する計測情報を代表高さに切り替えるため、枠部５３の積層において特に重要である下地となる溶着ビードの代表高さを用いて更に溶着ビードＢ１を積層できる。よって、たとえ下地となる溶着ビードの溶着高さに過不足が存在しても、枠部５３を正確に造形できる。
【００５１】
一方、切替部３２は、積層計画が保有する溶着ビードの形状のうち、下地となる溶着ビードの断面積が、予め定めた第２閾値以上の場合には、形状センサ２３から溶着ビードの断面積の計測情報を出力させることが望ましい。下地となる溶着ビードの断面積が第２閾値以上の場合には、その溶着ビードは内部造形部５５の形成に用いられるものと推定できる。切替部３２は形状センサ２３が出力する計測情報を溶着ビードの断面積に切り替えるため、内部造形部５５の積層において特に重要である下地となる溶着ビードの断面積を用いて、更に溶着ビードＢ２を積層できる。よって、たとえ下地となる溶着ビードの体積に過不足が存在しても、内部造形部５５において充填に必要な溶着量を正確に認識できる。
【００５２】
なお、切替部３２が、形状センサ２３から出力される計測情報を代表高さに切り替えた場合には、補正部３９は、代表高さと対応する積層計画上の代表高さと比較して、その差分を低減するように、溶着ビードＢ１を形成するための溶加材の供給量若しくは溶接速度、または溶着ビードＢ１の入熱量若しくはウィービング条件、の少なくともいずれかを調整することが望ましい。溶着高さの過不足に対して柔軟に対応でき、特に枠部５３の積層において積層計画からの枠部５３の高さの乖離を精密に修正できる。
【００５３】
また、切替部３２が、形状センサ２３から出力される計測情報を断面積に切り替えた場合には、補正部３９は、断面積と対応する積層計画上の断面積と比較して、その差分を低減するように、溶着ビードＢ２を形成するための溶加材の供給量若しくは溶接速度、または溶着ビードＢ２の入熱量若しくはウィービング条件、の少なくともいずれかを調整することが望ましい。溶着体積の過不足に対して柔軟に対応でき、特に内部造形部５５において積層計画からの溶着量乖離を精密に修正できる。
【００５４】
図６の（Ａ）〜（Ｃ）は、枠部５３の種々の態様を示しており、（Ａ）はベースプレート５１から垂直に伸びる一般的な枠部５３、（Ｂ）はベースプレート５１から斜めに伸びて傾斜した枠部５３（オーバーハングを含む）、（Ｃ）は他の枠部５４から折れ曲がって伸び、例えば流路の天井等を形成する枠部５３を示している。それぞれの枠部５３において、形状センサ２３は、溶着ビードＢ１を積層する積層方向の傾きθを考慮して溶着ビードＢ１の代表高さを計測することが望ましい。図６の（Ａ）においては傾きθ＝９０°、（Ｂ）においては０°＜θ＜９０°、（Ｃ）においては傾きθ＝０°である。特に（Ｃ）の場合、枠部５３はベースプレート５１と平行になるように溶着ビードＢ１が水平方向に積層されている。したがって、この場合は、水平方向が前述した高さ方向となり、代表高さもこの水平方向に沿って計測されたものとなる。
【００５５】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００５６】
１７  トーチ
２３  形状センサ（計測部）
３２  切替部
４１  制御部
５３  枠部
５５  内部造形部
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２  溶着ビード
ＢＬ  溶着ビード層
Ｍ  溶加材
Ｗ  積層造形物
【要約】
【課題】積層造形物の形状によらず、常に高い精度で所望の形状の積層造形物を製造できる積層造形物の製造システム、積層造形物の製造方法、及び積層造形物の製造プログラムを提供する。
【解決手段】積層造形物の製造システム１００は、ロボットアームに設けられたトーチ１７と、トーチ１７に取り付けられた形状センサ２３により、積層した溶着ビードの形状を非接触で計測して溶着ビードの代表高さまたは溶着ビードの断面積の少なくともいずれかの計測情報を出力する計測部と、積層計画が保有する溶着ビードの形状または位置情報の少なくともいずれかに基づいて、計測部が出力する計測情報を切り替える切替部３２と、計測情報と積層計画とに基づいて溶着ビードを積層する条件を修正する補正部３９と、を備える。
【選択図】図５【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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