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JP2024089144A - Manufacturing method and manufacturing device for molded object - Google Patents

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JP2024089144A JP2022204330A JP2022204330A JP2024089144A JP 2024089144 A JP2024089144 A JP 2024089144A JP 2022204330 A JP2022204330 A JP 2022204330A JP 2022204330 A JP2022204330 A JP 2022204330A JP 2024089144 A JP2024089144 A JP 2024089144A
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Abstract

To provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a molded object that can manufacture a molded object into a target shape even for shapes in which it is difficult to manage the lamination height of a weld beads.SOLUTION: A manufacturing method of a molded object includes: an information acquisition process which acquires lamination planning information and target shape information of a molded object 14; an integration index calculation process which calculates an integration index of the lamination shape in which multiple weld beads B are stacked from the welding conditions, bead shape, and lamination trajectory; a welding condition adjustment process which adjusts the welding condition on the basis of the integration index and the target shape information; and a lamination molding process which repeatedly laminates the weld beads B under the acquired welding condition. The welding condition adjustment process corrects at least the welding amount and lamination position included in the welding condition so that the bead width perpendicular to the lamination trajectory approximates the same value in each layer, and the deviation between the integration index and the target shape is reduced.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、造形物の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a molded object.

近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザーやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, there has been an increasing need for 3D printers as a means of production, and research and development is being conducted in the aircraft industry, etc., with a view to practical application of 3D printers to metal materials in particular. 3D printers that use metal materials use a heat source such as a laser or arc to melt metal powder or metal wire, and then layer the molten metal to create a model.

特許文献1には、NC制御によって、溶着面が常に所定角度とされ、且つ溶加材トーチと溶着面とが所定の距離を保持するように、被形成体または被造形物及び溶加材トーチを移動させながら溶着ビードを形成する造形方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a manufacturing method in which a weld bead is formed by moving the workpiece or shaped object and the filler torch using NC control so that the weld surface is always at a specified angle and a specified distance is maintained between the filler torch and the weld surface.

特開2007-275945号公報JP 2007-275945 A

ところで、溶接ビードを積層させて造形物を製造する積層造形では、溶接ビードの積層状況を管理するため、積層された溶接ビードの高さを監視しつつ、そのビード高さに応じて積層条件を調整することが一般に行われる。 In additive manufacturing, in which weld beads are stacked to produce a shaped object, it is common to monitor the height of the stacked weld beads and adjust the stacking conditions according to the bead height in order to manage the stacking status of the weld beads.

しかし、オーバーハング状に溶接ビードを積層する場合、高さのみに注目して積層条件を調整すると、溶接ビードに垂れが生じ、造形物の形状が目標形状から乖離してしまうことがある。 However, when stacking weld beads in an overhanging shape, adjusting the stacking conditions by focusing only on the height can cause the weld beads to sag, causing the shape of the molded object to deviate from the target shape.

特に、溶接ビードをアーチ状に積層する場合では、パスごとに溶接ビードのオーバーハング角が異なるため、一度位置ずれが生じると、それ以降はずれが拡大しやすい。同様に、滑らかな曲面上に溶接ビードを積層する場合においても、曲面の傾きに異存して溶接ビードの垂れやすさが異なることで、造形物の形状が目標形状から乖離しやすい。 In particular, when weld beads are layered in an arch shape, the overhang angle of the weld bead differs for each pass, so once a positional deviation occurs, the deviation tends to increase thereafter. Similarly, even when weld beads are layered on a smoothly curved surface, the tendency for the weld bead to sag differs depending on the inclination of the curve, so the shape of the molded object is likely to deviate from the target shape.

そこで本発明は、溶接ビードの積層高さの管理が難しい形状等においても、造形物を目標形状に造形することが可能な造形物の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a manufacturing method and manufacturing device for a molded object that can be molded into a target shape even when the shape is such that it is difficult to control the stack height of the weld beads.

本発明は下記構成からなる。
(1) 溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する造形物の製造方法あって、
積層する前記溶接ビードの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物の目標形状情報を取得する情報取得工程と、
前記溶接条件、前記ビード形状および前記積層軌道から、複数の前記溶接ビードが積層された積層形状の積算指標を算出する積算指標算出工程と、
前記積算指標と前記目標形状情報に基づいて、前記溶接条件を調整する溶接条件調整工程と、
取得した前記溶接条件にて前記溶接ビードを繰り返し積層する積層造形工程と、
を含み、
前記溶接条件調整工程は、前記積層軌道に垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ前記積算指標と目標形状の乖離を低減するように、前記溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を少なくとも修正する、
造形物の製造方法。
(2) 溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する造形物の製造装置あって、
積層する前記溶接ビードの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物の目標形状情報を取得する情報取得部と、
前記溶接条件、前記ビード形状および前記積層軌道から、複数の前記溶接ビードが積層された積層形状の積算指標を算出する積算指標算出部と、
前記積算指標と前記目標形状情報に基づいて、前記溶接条件を調整する溶接条件調整部と、
取得した前記溶接条件にて前記溶接ビードを繰り返し積層する積層造形部と、
を有し、
前記溶接条件調整部は、前記積層軌道に垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ前記積算指標と目標形状の乖離を低減するように、前記溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を少なくとも修正する、
造形物の製造装置。
The present invention comprises the following configurations.
(1) A method for manufacturing a shaped object, comprising melting a welding material to form a weld bead, and forming a shaped object by laminating the weld beads, the method comprising the steps of:
an information acquiring step of acquiring lamination plan information including welding conditions, bead shapes, and lamination trajectories of the weld beads to be laminated, and target shape information of a model to be formed;
an integrated index calculation step of calculating an integrated index of a stacking shape in which a plurality of the weld beads are stacked from the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory;
a welding condition adjustment process for adjusting the welding conditions based on the integrated index and the target shape information;
an additive manufacturing process of repeatedly stacking the weld beads under the acquired welding conditions;
Including,
The welding condition adjustment step includes at least correcting a deposition amount and a layering position included in the welding conditions so that a bead width in a direction perpendicular to the layering trajectory approaches the same value in each layer and a deviation between the integrated index and a target shape is reduced.
A method for manufacturing a sculpture.
(2) An apparatus for manufacturing a shaped object, which melts a welding material to form a weld bead, and manufactures a shaped object by laminating the weld beads, comprising:
an information acquisition unit that acquires lamination plan information including welding conditions, bead shapes, and lamination trajectories of the weld beads to be laminated, and target shape information of a model to be formed;
an integrated index calculation unit that calculates an integrated index of a stacking shape in which a plurality of the weld beads are stacked, based on the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory;
a welding condition adjustment unit that adjusts the welding conditions based on the integrated index and the target shape information;
an additive manufacturing unit that repeatedly stacks the weld beads under the acquired welding conditions; and
having
the welding condition adjustment unit at least corrects a deposition amount and a layering position included in the welding conditions so that a bead width in a direction perpendicular to the layering trajectory approaches the same value in each layer and a deviation between the integrated index and a target shape is reduced.
Equipment for manufacturing objects.

本発明によれば、溶接ビードの積層高さの管理が難しい形状等においても、造形物を目標形状に造形することができる。 According to the present invention, it is possible to form an object into a target shape even in cases where it is difficult to control the stack height of the weld beads.

図1は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing system. 図2は、造形制御装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the molding control device. 図3は、造形制御装置による造形手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a molding procedure performed by the molding control device. 図4は、アーチ状の造形物のモデルを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a model of an arch-shaped object. 図5Aは、積層計画情報の例を示す説明図である。FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example of stacking plan information. 図5Bは、積層計画情報の例を示す説明図である。FIG. 5B is an explanatory diagram showing an example of stacking plan information. 図5Cは、積層計画情報の例を示す説明図である。FIG. 5C is an explanatory diagram showing an example of stacking plan information. 図5Dは、積層計画情報の例を示す説明図である。FIG. 5D is an explanatory diagram showing an example of stacking plan information. 図5Eは、積層計画情報の例を示す説明図である。FIG. 5E is an explanatory diagram showing an example of stacking plan information. 図6は、溶接ビードの積層位置修正の影響を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the influence of correction of the lamination position of the weld bead. 図7は、造形物における積算指標を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an integrated index for a model. 図8は、溶接条件の調整前後における積層状態の対比を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a comparison of the lamination state before and after the adjustment of the welding conditions. 図9は、造形制御装置による造形手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a molding procedure performed by the molding control device. 図10は、アーチ状の造形物のモデルを示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a model of an arch-shaped object. 図11は、ビード幅の異なる溶接ビードのビードモデルを示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing bead models of weld beads having different bead widths. 図12は、ビード幅の異なる溶接ビードのビードモデルに基づいて造形した造形物の模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of a molded object formed based on a bead model of a weld bead having different bead widths. 図13は、溶接条件の調整後におけるアーチ状の造形物のモデルを示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a model of an arch-shaped object after the welding conditions are adjusted. 図14は、傾斜面での造形物の造形について説明する模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the formation of a model on an inclined surface. 図15は、傾斜面の傾斜方向に沿って溶接ビードを形成した場合の溶接ビードの断面形状を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing the cross-sectional shape of a weld bead when the weld bead is formed along the inclination direction of the inclined surface. 図16は、異なる断面形状の溶接ビードを積層させた場合の造形物を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a shaped object in the case where weld beads having different cross-sectional shapes are laminated. 図17は、溶接条件の調整を実施した場合の造形物を示す模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram showing a molded object when the welding conditions are adjusted. 図18は、造形制御装置による造形手順の変形例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing a modified example of the molding procedure by the molding control device.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで示す積層造形システムは、マニピュレータに保持された溶加材(溶接ワイヤ)を熱源装置によって溶融させて溶接ビードを形成し、形成された溶接ビードを所望の形状に繰り返し積層して、溶接ビードが積層されてなる造形物を造形するものである。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The additive manufacturing system shown here uses a heat source device to melt a filler material (welding wire) held by a manipulator to form a weld bead, and then repeatedly stacks the formed weld beads into a desired shape to create a model made of stacked weld beads.

<積層造形システムの構成>
上記の軌道計画支援装置が決定する軌道計画に基づいて動作する、積層造形システムの一構成例を説明する。
図1は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
積層造形システム100は、造形制御装置15と、マニピュレータ17と、溶加材供給装置19と、マニピュレータ制御装置21と、熱源制御装置23とを含んで構成される。
<Configuration of additive manufacturing system>
An example of the configuration of an additive manufacturing system that operates based on a trajectory plan determined by the above-mentioned trajectory planning assistance device will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing system.
The additive manufacturing system 100 is configured to include a manufacturing control device 15, a manipulator 17, a filler material supply device 19, a manipulator control device 21, and a heat source control device 23.

マニピュレータ制御装置21は、マニピュレータ17と、熱源制御装置23とを制御する。マニピュレータ制御装置21には不図示のコントローラが接続されて、マニピュレータ制御装置21の任意の操作がコントローラを介して操作者から指示可能となっている。 The manipulator control device 21 controls the manipulator 17 and the heat source control device 23. A controller (not shown) is connected to the manipulator control device 21, and any operation of the manipulator control device 21 can be instructed by the operator via the controller.

マニピュレータ17は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ11には、溶加材Mが連続供給可能に支持される。トーチ11は、溶加材Mを先端から突出した状態に保持する。トーチ11の位置及び姿勢は、マニピュレータ17を構成する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。マニピュレータ17は、6軸以上の自由度を有するものが好ましく、先端の熱源の軸方向を任意に変化させられるものが好ましい。マニピュレータ17は、図1に示す4軸以上の多関節ロボットの他、2軸以上の直交軸に角度調整機構を備えたロボット等、種々の形態であってもよい。 The manipulator 17 is, for example, a multi-joint robot, and the torch 11 attached to the tip shaft supports the filler material M so that it can be continuously supplied. The torch 11 holds the filler material M protruding from the tip. The position and posture of the torch 11 can be set arbitrarily in three dimensions within the range of the degrees of freedom of the robot arm constituting the manipulator 17. The manipulator 17 is preferably one that has six or more degrees of freedom, and is preferably one that can arbitrarily change the axial direction of the heat source at the tip. The manipulator 17 may be in various forms, such as a multi-joint robot with four or more axes as shown in FIG. 1, or a robot equipped with angle adjustment mechanisms for two or more orthogonal axes.

トーチ11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。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本構成で用いるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接又は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、造形対象に応じて適宜選定される。ここでは、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。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、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11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。 The torch 11 has a shield nozzle (not shown), and shielding gas is supplied from the shield nozzle. The shielding gas blocks the atmosphere and prevents oxidation and nitridation of the molten metal during welding, thereby suppressing poor welding. The arc welding method used in this configuration may be either a consumable electrode type such as shielded metal arc welding or carbon dioxide gas arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma arc welding, and is appropriately selected depending on the object to be molded. Here, gas metal arc welding is used as an example. In the case of the consumable electrode type, a contact tip is placed inside the shield nozzle, and a filler material M to which current is supplied is held by the contact tip. The torch 11 generates an arc from the tip of the filler material M in a shielding gas atmosphere while holding the filler material M.

溶加材供給装置19は、トーチ11に向けて溶加材Mを供給する。溶加材供給装置19は、溶加材Mが巻回されたリール19aと、リール19aから溶加材Mを繰り出す繰り出し機構19bとを備える。溶加材Mは、繰り出し機構19bによって必要に応じて正方向又は逆方向に送られながらトーチ11へ送給される。繰り出し機構19bは、溶加材供給装置19側に配置されて溶加材Mを押し出すプッシュ式に限らず、ロボットアーム等に配置されるプル式、又はプッシュ-プル式であってもよい。 The filler metal supply device 19 supplies the filler metal M toward the torch 11. The filler metal supply device 19 includes a reel 19a on which the filler metal M is wound, and a payout mechanism 19b that pays out the filler metal M from the reel 19a. The filler metal M is fed to the torch 11 by the payout mechanism 19b while being sent in the forward or reverse direction as necessary. The payout mechanism 19b is not limited to a push type that is disposed on the filler metal supply device 19 side and pushes out the filler metal M, but may also be a pull type or a push-pull type that is disposed on a robot arm or the like.

熱源制御装置23は、マニピュレータ17による溶接に要する電力を供給する溶接電源である。熱源制御装置23は、溶加材Mを溶融、凝固させるビード形成時に供給する溶接電流及び溶接電圧を調整する。また、熱源制御装置23が設定する溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件に連動して、溶加材供給装置19の溶加材供給速度が調整される。 The heat source control device 23 is a welding power source that supplies the power required for welding by the manipulator 17. The heat source control device 23 adjusts the welding current and welding voltage supplied when forming a bead by melting and solidifying the filler metal M. In addition, the filler metal supply speed of the filler metal supply device 19 is adjusted in conjunction with the welding conditions, such as the welding current and welding voltage, set by the heat source control device 23.

溶加材Mを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザーとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザーを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザーにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、形成するビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。また、溶加材Mの材質についても特に限定するものではなく、例えば、軟鋼、高張力鋼、アルミ、アルミ合金、ニッケル、ニッケル基合金など、造形物14の特性に応じて、用いる溶加材Mの種類が異なっていてよい。 The heat source for melting the filler material M is not limited to the arc described above. For example, other heat sources may be used, such as a heating method using both an arc and a laser, a heating method using plasma, or a heating method using an electron beam or a laser. When heating with an electron beam or laser, the amount of heat can be controlled more precisely, and the state of the bead to be formed can be more appropriately maintained, contributing to further improving the quality of the laminated structure. The material of the filler material M is also not particularly limited, and the type of filler material M used may vary depending on the characteristics of the molded object 14, such as mild steel, high-tensile steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, or nickel-based alloy.

造形制御装置15は、上記した各部を統括して制御する。 The molding control device 15 controls all of the above-mentioned parts.

上記した構成の積層造形システム100は、造形物14の造形計画に基づいて作成された造形プログラムに従って動作する。造形プログラムは、多数の命令コードにより構成され、造形物の形状、材質、入熱量等の諸条件に応じて、適宜なアルゴリズムに基づいて作成される。この造形プログラムに従って、トーチ11を移動させつつ、送給される溶加材Mを溶融及び凝固させると、溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶接ビードBがベースプレート13上に形成される。つまり、マニピュレータ制御装置21は、造形制御装置15から提供される所定のプログラムに基づいてマニピュレータ17、熱源制御装置23を駆動させる。マニピュレータ17は、マニピュレータ制御装置21からの指令により、溶加材Mをアークで溶融させながらトーチ11を移動させて溶接ビードBを形成する。このようにして溶接ビードBを順次に形成、積層することで、目的とする形状の造形物14が得られる。 The additive manufacturing system 100 configured as described above operates according to a modeling program created based on a modeling plan for the object 14. The modeling program is composed of a large number of command codes and is created based on an appropriate algorithm according to various conditions such as the shape, material, and heat input of the object. When the torch 11 is moved while the supplied filler material M is melted and solidified according to this modeling program, a linear weld bead B, which is a molten solidified body of the filler material M, is formed on the base plate 13. In other words, the manipulator control device 21 drives the manipulator 17 and the heat source control device 23 based on a predetermined program provided from the modeling control device 15. The manipulator 17 moves the torch 11 while melting the filler material M with an arc according to a command from the manipulator control device 21 to form the weld bead B. In this way, the weld beads B are formed and stacked sequentially to obtain the desired shape of the object 14.

図2は、造形制御装置15の機能ブロック図である。造形制御装置15は、情報取得部31と、溶接条件特定部33と、積算指標算出部35と、溶接条件調整部37と、を含んで構成されている。 Figure 2 is a functional block diagram of the shaping control device 15. The shaping control device 15 includes an information acquisition unit 31, a welding condition specification unit 33, an integrated index calculation unit 35, and a welding condition adjustment unit 37.

上記の造形制御装置15は、例えば、PC(Personal Computer)などの情報処理装置を用いたハードウェアにより構成される。造形制御装置15の各機能は、不図示の制御部が不図示の記憶装置に記憶された特定の機能を有するプログラムを読み出し、これを実行することで実現される。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるRAM(Random Access Memory)、不揮発性の記憶領域であるROM(Read Only Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等のストレージを例示できる。また、制御部としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)などのプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。造形制御装置15は、上記した形態のほか、ネットワーク等を介して積層造形システム100から遠隔から接続される他のコンピュータであってもよい。 The above-mentioned molding control device 15 is configured by hardware using an information processing device such as a PC (Personal Computer). Each function of the molding control device 15 is realized by a control unit (not shown) reading out a program having a specific function stored in a storage device (not shown) and executing the program. Examples of the storage device include a memory such as a RAM (Random Access Memory) which is a volatile storage area, a ROM (Read Only Memory) which is a non-volatile storage area, and a storage such as a HDD (Hard Disk Drive) and an SSD (Solid State Drive). Examples of the control unit include a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processor Unit), or a dedicated circuit. In addition to the above-mentioned forms, the molding control device 15 may be another computer remotely connected to the additive manufacturing system 100 via a network or the like.

上記の造形制御装置15では、溶接ビードBを積層して造形物14を造形するにあたり、情報取得工程、積算指標算出工程、溶接条件調整工程、積層造形工程を行う。 The above-mentioned molding control device 15 performs an information acquisition process, an integrated index calculation process, a welding condition adjustment process, and an additive manufacturing process when stacking the weld beads B to form the object 14.

<造形物の造形手順例>
次に、造形制御装置15による造形物14の造形手順の一例について説明する。
図3は、造形制御装置15による造形物の造形手順を示すフローチャートである。図4は、アーチ状の造形物14のモデルを示す模式図である。なお、図4に示すように、ここでは、溶接ビードBを積層させてアーチ状の造形物14を造形する場合を例にとって説明する。
<Example of modeling procedure>
Next, an example of a procedure for forming the object 14 by the forming control device 15 will be described.
Fig. 3 is a flowchart showing a procedure for forming a structure by the forming control device 15. Fig. 4 is a schematic diagram showing a model of an arch-shaped structure 14. Note that, as shown in Fig. 4, a case in which an arch-shaped structure 14 is formed by stacking weld beads B will be described as an example.

(情報取得工程)
情報取得部31が、積層する溶接ビードBの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物14の目標形状情報を取得する(ステップS1)。
(Information acquisition process)
The information acquisition unit 31 acquires lamination plan information including the welding conditions, bead shape, and lamination trajectory of the weld bead B to be laminated, and target shape information of the shaped object 14 to be formed (step S1).

図5A~図5Eは、積層計画情報の例を示す説明図である。
図5Aに示すように、積層する溶接ビードBの溶接条件としては、トーチ11を移動して溶接ビードBを形成する際の移動速度Vt及び溶加材Mの送給速度Vwなどがある。図5Bに示すように、ビード形状としては、溶接ビードBのビード高さh、ビード幅w、溶着量Swなどがある。図5Cに示すように、積層軌道としては、特定のパス(k層)にてビードが積層される積層始点Ps(i)から積層終点Pe(i)までのビード積層位置r(r=(x,y,z))や、図5Dに示すように、パス間(k層とk+1層との間)における積層始点Ps(i)及び積層終点Pe(i)と積層始点Ps(j)及び積層終点Pe(j)との間の移動量Δr(Δr=(Δx,Δy,Δz))からなる複数の溶接ビードBが積み重ねられる積層軌道Cなどがある。図5Eに示すように、造形物14の目標形状としては、造形する造形物14の幅寸法である造形物幅Wおよび高さ寸法である造形物高さHなどがある。
5A to 5E are explanatory diagrams showing examples of stacking plan information.
As shown in Fig. 5A, the welding conditions for the weld bead B to be stacked include a moving speed Vt when moving the torch 11 to form the weld bead B and a feed speed Vw of the filler metal M. As shown in Fig. 5B, the bead shape includes a bead height hv , a bead width wH , and a deposition amount Sw of the weld bead B. As shown in Fig. 5C, the stacking trajectory includes a bead stacking position r (r = (x, y, z)) from a stacking start point Ps(i) to a stacking end point Pe(i) where beads are stacked in a specific pass (kth layer), and a stacking trajectory C where a plurality of weld beads B are stacked, each of which is composed of a movement amount Δr (Δr = (Δx, Δy, Δz)) between the stacking start point Ps(i) and the stacking end point Pe(i) and the stacking start point Ps(j) and the stacking end point Pe(j) between passes (between the kth layer and the k+1th layer), as shown in Fig. 5D. As shown in FIG. 5E, the target shape of the object 14 includes an object width W, which is the width dimension, and an object height H, which is the height dimension, of the object 14 to be formed.

(積算指標算出工程)
積算指標算出部35が、溶接条件、ビード形状および積層軌道から、複数の溶接ビードBが積層された積層形状の積算指標を算出する(ステップS2)。
(Integrated index calculation process)
Accumulated index calculation unit 35 calculates an accumulated index of a stack shape in which a plurality of weld beads B are stacked, from the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory (step S2).

この積算指標算出工程では、高さや幅など積層形状の進捗を反映した指標を算出する。図7は、造形物14における積算指標を示す模式図である。図7に示すように、積算指標は、積算高さHa、積算幅Wa、造形物14の上端における積層方向に垂直な溶接ビードBの上面のビード幅wi⊥c、積層位置の積算値Aaなどであり、積算指標算出工程では、これらの指標の一部のみを算出するだけでもよい。これらの積算高さHa、積算幅Wa、上面のビード幅wi⊥c、積層位置の積算値Aaは、それぞれ式(1)~式(4)で算出される。 In this integrated index calculation step, indices that reflect the progress of the stacked shape, such as height and width, are calculated. Fig. 7 is a schematic diagram showing integrated indices for the shaped object 14. As shown in Fig. 7, the integrated indices are the integrated height Ha, the integrated width Wa, the bead width wi⊥c of the upper surface of the weld bead B perpendicular to the stacking direction at the upper end of the shaped object 14, the integrated value Aa of the stacked position, etc., and in the integrated index calculation step, only some of these indices may be calculated. The integrated height Ha, the integrated width Wa, the bead width wi⊥c of the upper surface, and the integrated value Aa of the stacked position are calculated by the formulas (1) to (4), respectively.

Figure 2024089144000002
Figure 2024089144000002

なお、上面のビード幅wi⊥cについては、溶接ビードBに垂れが生じると、その分ビード幅が細ってしまうので、その垂れの蓄積影響を式(3)における右辺で表現する。また、積層位置の積算値Aaは、積層軌道C上のどのあたりに位置するかを示し、座標でもよいし、積層軌道C上の経路長として算出してもよい。ここで、式(1)~式(3)では、高さや幅についてどの方向で定義されるか規定するために添え字を設けて区別している。添え字におけるVはvertical、Hはhorizontal、⊥cは積層軌道Cに垂直という意味である。なお、ビード上面のビード幅wi⊥cに限らずビード下面のビード幅wiu⊥c(図7参照)でも式(3)と同じことが言えるのでビード下面のビード幅wiu⊥cで積算指標を算出してもよい。ただし、ビード下面のビード幅wiu⊥cは上下の溶接ビードB同士が融合した後の積層体から評価されることに対し、ビード上面のビード幅wi⊥cは上層の溶接ビードBと融合される前に直接計測できるので、造形中に溶接条件を逐次修正する場合はビード上面のビード幅wi⊥cで式(7)を評価することがより好ましい。例えば、ビード下面のビード幅wiu⊥cは、積層方向の傾斜がきつくなるとレーザセンサによる計測が困難となるが、ビード上面のビード幅wi⊥cであればカメラ以外にもレーザセンサによって計測できる。 In addition, as for the bead width w i ⊥c on the upper surface, if sagging occurs in the weld bead B, the bead width will be narrowed accordingly, and the cumulative effect of the sagging is expressed by the right side of formula (3). Also, the integrated value Aa of the stacking position indicates where it is located on the stacking track C, and may be calculated as a coordinate or as a path length on the stacking track C. Here, in formulas (1) to (3), subscripts are provided to specify in which direction the height and width are defined. In the subscripts, V means vertical, H means horizontal, and ⊥c means perpendicular to the stacking track C. In addition, the same thing can be said about the bead width w i ⊥c on the upper surface of the bead, but also about the bead width w iu ⊥c on the lower surface of the bead (see FIG. 7), so the integrated index may be calculated with the bead width w iu ⊥c on the lower surface of the bead. However, since the bead width w iu ⊥c of the lower surface of the bead is evaluated from the stack after the upper and lower weld beads B have fused together, and the bead width w i ⊥c of the upper surface of the bead can be measured directly before it is fused with the upper weld bead B, it is more preferable to evaluate formula (7) using the bead width w i ⊥c of the upper surface of the bead when the welding conditions are corrected successively during manufacturing. For example, it becomes difficult to measure the bead width w iu ⊥c of the lower surface of the bead with a laser sensor when the inclination in the stacking direction becomes steep, but the bead width w i ⊥c of the upper surface of the bead can be measured with a laser sensor other than a camera.

(溶接条件調整工程)
溶接条件調整部37が、積算指標と目標形状情報に基づいて、溶接条件を調整する。 そして、上記の溶接条件調整工程において、溶接条件調整部37は、積層軌道Cに垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ積算指標と目標形状の乖離を低減するように、溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を少なくとも修正する(ステップS3)。
(Welding condition adjustment process)
The welding condition adjustment unit 37 adjusts the welding conditions based on the integrated index and the target shape information. In the above-mentioned welding condition adjustment process, the welding condition adjustment unit 37 corrects at least the deposition amount and the lamination position included in the welding conditions so that the bead width in the direction perpendicular to the lamination trajectory C approaches the same value in each layer and the deviation between the integrated index and the target shape is reduced (step S3).

ここで、式(5)~式(7)は、溶接条件を調整するための式であり、これらの式(5)~式(7)から、式(8)の調整後の指標(求めたい解)を導く。なお、調整後の指標である式(8)はハット記号を付して区別している。 Equations (5) to (7) are used to adjust the welding conditions, and the adjusted index (desired solution) of equation (8) is derived from these equations (5) to (7). Note that equation (8), which is the adjusted index, is distinguished by the addition of a hat symbol.

Figure 2024089144000003
Figure 2024089144000003

式(5)は高さの調整を考慮した式であり、式(6)は幅の調整を考慮した式である。これらの式(5)及び式(6)では、オーバーハングのように溶接ビードBを斜めに積層すると、垂直に積層した場合と比べて高さや幅がそのまま積み増すわけではないので、R1やR2によって傾斜分の影響を表している。なお、最も単純には、水平からの傾きαに対してcosαやsinαなどによって表現できる。一方、式(5)及び式(6)における右辺の{}の項は、積算指標と目標形状の乖離を表す項であり、この乖離に応じて分母のnを変えるか、溶着位置rを変えることができる。 Equation (5) takes into account height adjustment, and equation (6) takes into account width adjustment. In equations (5) and (6), when the weld bead B is layered at an angle, like an overhang, the height and width do not simply increase compared to when it is layered vertically, so the effect of the inclination is expressed by R1 and R2. In the simplest case, the inclination α from the horizontal can be expressed by cosα or sinα. Meanwhile, the term in brackets { } on the right hand side of equations (5) and (6) is a term that represents the deviation between the integrated index and the target shape, and the denominator n or the weld position r can be changed depending on this deviation.

式(7)は、どの層のビード幅も実質的に一定と見なせる条件を課す式である。もちろんオーバーハングのように溶接ビードBを斜めに積層する場合は、傾斜した分だけ側方に垂れて幅が細りやすく、その影響を中辺の第二項が表している。また、式(7)における中辺の第一項は、溶着量でビード幅が増減することを表している。例えば、関数θについては、傾斜方向や溶着量と垂れの相関を調べた実験から回帰式を作成してよい。また、関数Λも関数θと同様に実験的に求めてよい。また、式(7)における右辺と左辺には、所定の定数となるビード幅に対して予め定められた変動許容値が設定される。 Equation (7) imposes a condition that the bead width of each layer can be considered to be substantially constant. Of course, when the weld bead B is layered at an angle, such as in an overhang, the width tends to decrease as the bead sags to the side in proportion to the angle, and this effect is expressed by the second term on the middle side. Furthermore, the first term on the middle side of equation (7) indicates that the bead width increases or decreases with the amount of deposition. For example, a regression equation for the function θ may be created from an experiment that examines the correlation between the direction of inclination, the amount of deposition, and sagging. Furthermore, the function Λ may also be experimentally determined, similar to the function θ. Furthermore, a predetermined allowable variation value is set on the right and left sides of equation (7) for the bead width, which is a predetermined constant.

図7は、溶接ビードBの積層位置修正の影響を説明する図である。図7において、Paが修正前のビード積層位置を表し、Pbが修正後のビード積層位置を表している。図7では、i層目のビード積層位置を修正することで、高さおよび幅の増加量が変わることを示している。 Figure 7 is a diagram explaining the effect of correcting the layering position of weld bead B. In Figure 7, Pa represents the bead layering position before correction, and Pb represents the bead layering position after correction. Figure 7 shows that correcting the bead layering position of the i-th layer changes the increase in height and width.

(積層造形工程)
その後、調整した溶接条件にて溶接ビードBを繰り返し積層し、造形物14を造形する(ステップS4)。
(Additive manufacturing process)
Thereafter, the weld beads B are repeatedly laminated under the adjusted welding conditions to form the object 14 (step S4).

図8は、溶接条件の調整前後における積層状態の対比を説明する図である。
図8左側は、溶接ビードBの垂れの影響を考慮しない狙い位置Paで溶接ビードBを形成してユニットとして積層方向に沿って積み上げた状態を示している。この状態では、下層のビード上面幅と上層のビード下面幅とが一致せず、現実には垂れが生じる。図8中央は、溶接ビードBの垂れの影響を考慮した狙い位置Pbで溶接ビードBを形成して各層のビード上面幅が同じ値に近づくよう溶着量と積層位置を修正した状態を示している。この例では上層ほど垂れやすいので溶着量が上層につれて少なく、下層ほど多い。図8右側は、溶接ビードBの垂れの影響を考慮しない場合(図8左側)の積層位置と、溶接ビードBの垂れの影響を考慮した場合(図8中央)の積層位置とを重ねて図示したものであり、最終の積層形状が目標形状と合うように積層位置が修正されている。このように、本構成例に係る製造方法によれば、例えば、オーバーハングを有するために積層形状の管理が難しい形状等の造形物を目標形状に造形することができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a comparison of the lamination state before and after the adjustment of the welding conditions.
The left side of FIG. 8 shows a state where a weld bead B is formed at a target position Pa that does not take into account the influence of the sagging of the weld bead B and is stacked as a unit along the stacking direction. In this state, the upper surface width of the bead of the lower layer does not match the lower surface width of the bead of the upper layer, and sagging actually occurs. The center of FIG. 8 shows a state where a weld bead B is formed at a target position Pb that takes into account the influence of the sagging of the weld bead B, and the deposition amount and the stacking position are corrected so that the upper surface width of the bead of each layer approaches the same value. In this example, since the upper layer is more likely to sag, the deposition amount is smaller in the upper layer and larger in the lower layer. The right side of FIG. 8 shows the stacking position when the influence of the sagging of the weld bead B is not taken into account (left side of FIG. 8) and the stacking position when the influence of the sagging of the weld bead B is taken into account (center of FIG. 8), and the stacking position is corrected so that the final stacking shape matches the target shape. In this way, according to the manufacturing method of this configuration example, it is possible to form a molded object having a shape that is difficult to manage the stacking shape because of an overhang, into a target shape.

<造形物の造形手順の応用例>
次に、造形制御装置15による造形物14の造形手順の応用例について説明する。
図9は、造形制御装置15による造形物の造形手順を示すフローチャートである。
図10は、アーチ状の造形物14のモデルを示す模式図である。図11は、ビード幅BWの異なる溶接ビードBのビードモデルBMを示す模式図である。図12は、ビード幅BWの異なる溶接ビードBのビードモデルBMに基づいて造形した造形物14の模式図である。図13は、溶接条件の調整後におけるアーチ状の造形物14のモデルを示す模式図である。
<Example of application of modeling procedure for objects>
Next, an application example of the molding procedure of the molding control device 15 for forming the object 14 will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for forming an object by the forming control device 15.
Fig. 10 is a schematic diagram showing a model of arch-shaped object 14. Fig. 11 is a schematic diagram showing bead models BM of weld beads B with different bead widths BW. Fig. 12 is a schematic diagram of object 14 formed based on bead models BM of weld beads B with different bead widths BW. Fig. 13 is a schematic diagram showing a model of arch-shaped object 14 after adjustment of welding conditions.

情報取得部31が、積層する溶接ビードBのビード形状として基準幅Bwを含む積層計画情報と造形する造形物14の目標形状情報を取得する(ステップS11)。 The information acquisition unit 31 acquires stacking plan information including the reference width Bw as the bead shape of the weld bead B to be stacked, and target shape information of the object 14 to be formed (step S11).

例えば、図10に示すように、アーチ状の造形物14を造形する場合、造形物14に対して等分割した同一形状の台形状のビードモデルBMを割り当てて配置する。そして、このビードモデルBMのサイズを調整することで、造形すべき目標形状(図10中の黒実線)を満足するビードモデルBMを作成し、このビードモデルBMの基準のビード幅BWとなる基準幅BWbを取得する。この基準幅BWbは、溶接ビードBの積層方向DLに対して直交する向きのビードモデルBMの寸法である。 For example, as shown in FIG. 10, when forming an arch-shaped object 14, trapezoidal bead models BM of the same shape, equally divided, are assigned and positioned on the object 14. Then, by adjusting the size of this bead model BM, a bead model BM that satisfies the target shape to be formed (black solid line in FIG. 10) is created, and a reference width BWb, which is the reference bead width BW of this bead model BM, is obtained. This reference width BWb is the dimension of the bead model BM in a direction perpendicular to the stacking direction DL of the weld bead B.

なお、造形物14に対する溶接ビードBの割り当て方としては、例えば、読み込んだ造形物14の3次元形状データ(CADデータ等)の形状を、溶接ビードBの積層方向DLと直交する方向にスライスし、さらに、溶接ビードBのビード形状に対応するように、矩形状のビードモデルBMに分割する。そして、分割した複数の矩形状のビードモデルBMを、単純な幾何図形である台形に当てはめ、台形状のビードモデルBMに変更する。 As a method of allocating the weld bead B to the shaped object 14, for example, the shape of the loaded three-dimensional shape data (CAD data, etc.) of the shaped object 14 is sliced in a direction perpendicular to the layering direction DL of the weld bead B, and further divided into rectangular bead models BM corresponding to the bead shape of the weld bead B. Then, the divided rectangular bead models BM are fitted to a trapezoid, which is a simple geometric figure, and changed into trapezoidal bead models BM.

溶接条件特定部33が、基準幅BWbを満たす溶着量の溶接ビードBを形成する際の溶接条件を特定する(ステップS12)。各溶接ビードBの溶着量は、溶接ビードBの積層方向DLや積層数に合せて調整する。調整する際には、各溶接ビードBのビード幅BWが基準幅BWbを満たすように制限する。なお、この溶接条件の特定は、積層計画から直接取得してもよい。 The welding condition specification unit 33 specifies the welding conditions for forming a weld bead B with a deposition amount that satisfies the standard width BWb (step S12). The deposition amount of each weld bead B is adjusted according to the stacking direction DL and number of layers of the weld bead B. When adjusting, the bead width BW of each weld bead B is restricted so as to satisfy the standard width BWb. Note that the welding conditions may be specified directly from the stacking plan.

ここで、図11及び図12に示すように、異なるビード幅BW1,BW2のビードモデルBM1,BM2に基づいて溶接ビードB1,B2を交互に積層した場合、溶接ビードB1よりも広いビード幅BW2の溶接ビードB2は、両端のはみ出し部分に垂れが生じやすくなる。このように、異なるビード幅BW1,BW2のビードモデルBM1,BM2で溶接ビードB1,B2を積層すると、積層高さを満たせないばかりか全体的な形状が目標形状から著しく乖離する場合がある。このような現象は、例えば、傾斜面を有するベースプレート13に溶接ビードBを積層する場合に生じやすい。ベースプレート13が傾斜面の場合、傾斜方向上方側へ形成する上進の溶接ビードBではビード幅BWが狭くなり、傾斜方向下方側へ形成する下進の溶接ビードBではビード幅BWが広くなる。つまり、造形物14の形状の目標形状からの乖離は、上進の溶接ビードBと下進の溶接ビードBとを交互に積層する場合に生じやすい。 Here, as shown in Figures 11 and 12, when weld beads B1 and B2 are alternately stacked based on bead models BM1 and BM2 with different bead widths BW1 and BW2, weld bead B2 with a bead width BW2 wider than weld bead B1 is likely to sag at the protruding portions at both ends. In this way, when weld beads B1 and B2 are stacked using bead models BM1 and BM2 with different bead widths BW1 and BW2, not only is the stacking height not met, but the overall shape may significantly deviate from the target shape. This phenomenon is likely to occur, for example, when weld beads B are stacked on a base plate 13 with an inclined surface. When the base plate 13 has an inclined surface, the bead width BW is narrow in the upward weld bead B formed upward in the inclination direction, and the bead width BW is wide in the downward weld bead B formed downward in the inclination direction. In other words, deviation of the shape of the shaped object 14 from the target shape is likely to occur when upward weld beads B and downward weld beads B are layered alternately.

このため、溶接条件特定部33は、各溶接ビードBのビード幅BWを基準幅BWbに合わせつつ溶接ビードBの溶着量を調整したビードモデルBMを作成する。各溶接ビードBのビードモデルBMのビード幅BWは、理想的には、一定値であることが望ましいが、微小な許容値αを定めてビード幅BWが基準幅BWbに対して±α以内に収まるように溶着量を調整してもよい。 For this reason, the welding condition specification unit 33 creates a bead model BM in which the bead width BW of each weld bead B is adjusted to the reference width BWb while adjusting the deposition amount of the weld bead B. Ideally, the bead width BW of the bead model BM of each weld bead B is a constant value, but a minute tolerance value α may be set to adjust the deposition amount so that the bead width BW falls within ±α of the reference width BWb.

なお、ビードモデルBMの溶接ビードBのビード幅BWを優先して基準幅BWbに合わせる場合、各溶接ビードBにおいて、溶着量やビード高さが異なる場合が生じる。溶接条件特定部33は、このような各溶接ビードBにおける溶着量やビード高さの相異については許容しつつ各溶接ビードBの溶接条件を算出する。 When the bead width BW of the weld bead B of the bead model BM is adjusted to the reference width BWb with priority, the deposition amount and bead height may differ for each weld bead B. The welding condition specification unit 33 calculates the welding conditions for each weld bead B while allowing for such differences in the deposition amount and bead height for each weld bead B.

溶接条件の具体的な算出方法は特に限定されないが、例えば、溶接条件の代表的パラメータを基にモデル化した式を用意して、その式より条件調整を行ってもよい。 The specific method of calculating the welding conditions is not particularly limited, but for example, a formula that is modeled based on representative parameters of the welding conditions may be prepared, and the conditions may be adjusted based on the formula.

例えば、ビード高さBHは式(9)から求め、ビード幅BWは式(10)から求めてもよい。
BH =C1+C2Wf+C3Ts+C4Wf2+C5Ts2+C6WfTs ・・・式(9)
BW=D1+D2Wf+D3Ts+D4Wf2+D5Ts2+D6WfTs ・・・式(10)
Ts:トーチ移動速度
Wf:溶加材送給速度
C1~C6:係数
D1~D6:係数
For example, the bead height BH may be calculated from equation (9), and the bead width BW may be calculated from equation (10).
BH = C1 + C2Wf + C3Ts + C4Wf2 + C5Ts2 + C6WfTs ... formula (9)
BW=D1+D2Wf+D3Ts+D4Wf2+D5Ts2+D6WfTs ... Equation (10)
Ts: Torch travel speed Wf: Filler metal feed speed C1 to C6: Coefficients D1 to D6: Coefficients

積算指標算出部35が、溶着条件、ビード形状である基準幅BWbおよび積層軌道から、積算指標として、積層させる溶接ビードBの高さの積算高さHaを算出する(ステップS13)。つまり、溶接ビードBを積層させる造形物14の鉛直方向の寸法からなる高さ寸法を積算高さHaとする。なお、積算高さHaとしては、溶接ビードBの積層方向DLに沿った曲線の線分長さとして算出してもよい。 The integrated index calculation unit 35 calculates the integrated height Ha of the height of the weld bead B to be stacked as an integrated index from the welding conditions, the reference width BWb of the bead shape, and the stacking trajectory (step S13). In other words, the integrated height Ha is the height dimension consisting of the vertical dimension of the shaped object 14 on which the weld bead B is stacked. The integrated height Ha may also be calculated as the length of a curved line segment along the stacking direction DL of the weld bead B.

溶接条件調整部37が、積算指標である積算高さHaと目標形状情報に基づいて、溶接条件を調整する(ステップS14)。具体的には、積算指標算出部35が算出した積算高さHaについて、目標形状情報に基づく目標高さHtと比較する。そして、これらの積算高さHaと目標高さHtとのずれ(|Ha-Ht|が、予め定めた変動許容値ε以下に収まっているか否かを判定する。 The welding condition adjustment unit 37 adjusts the welding conditions based on the integrated height Ha, which is an integrated index, and the target shape information (step S14). Specifically, the integrated height Ha calculated by the integrated index calculation unit 35 is compared with the target height Ht based on the target shape information. Then, it is determined whether the deviation between the integrated height Ha and the target height Ht (|Ha-Ht|) is within a predetermined variation tolerance ε.

溶接条件調整部37は、積算高さHaと目標高さHtとのずれが変動許容値εを越えていると判定すると(ステップS14:No)、溶接条件特定部33で特定した溶接条件を、溶接ビードBのパス数もしくは溶着量を変更した溶接条件に調整する(ステップS15)。この溶接条件の調整では、例えば、造形物14を造形する溶接ビードBのパス数の変更及び各溶接ビードBのビード高さBHの配分の少なくとも一方を調整する。 When the welding condition adjustment unit 37 determines that the deviation between the integrated height Ha and the target height Ht exceeds the variation tolerance ε (step S14: No), it adjusts the welding conditions identified by the welding condition identification unit 33 to welding conditions in which the number of passes or the deposition amount of the weld bead B is changed (step S15). In adjusting the welding conditions, for example, at least one of the number of passes of the weld bead B that forms the object 14 and the distribution of the bead height BH of each weld bead B is adjusted.

例えば、アーチ状の造形物14を造形する場合では(図10参照)、図13に示すように、積層方向DLが垂直に近いほど溶接ビードBの溶着量を多くしつつ、傾きが大きいほど溶接ビードBの溶着量を小さくする。なお、1つの溶接ビードBで実現できる部分のビード幅BWとアスペクト比とに基づいて、各溶接ビードBの溶接条件やパス数を調整してもよい。例えば、溶接ビードBが垂れやすい箇所ではパス数を増やして1つの溶接ビードBあたりの溶着量を減らしてアスペクト比が小さくなるように溶接条件を調整してもよい。 For example, when forming an arch-shaped object 14 (see FIG. 10), as shown in FIG. 13, the deposition amount of the weld bead B is increased as the stacking direction DL becomes closer to vertical, while the deposition amount of the weld bead B is decreased as the inclination becomes greater. The welding conditions and number of passes for each weld bead B may be adjusted based on the bead width BW and aspect ratio of the portion that can be realized with one weld bead B. For example, in areas where the weld bead B is prone to sagging, the number of passes may be increased to reduce the deposition amount per weld bead B and adjust the welding conditions to reduce the aspect ratio.

この溶接条件は、例えば、溶接ビードBを形成するトーチ11の角度、溶接ビードBの溶接速度、トーチ11へ送給する溶加材Mの送給速度、溶接ビードBの溶接電流、溶接ビードBの溶接電圧、トーチ11の運棒方向、トーチ11のウィービング条件のいずれかまたは組合せによって比較的簡便に調整できる。 These welding conditions can be relatively easily adjusted by, for example, any one or a combination of the angle of the torch 11 that forms the weld bead B, the welding speed of the weld bead B, the feed speed of the filler metal M fed to the torch 11, the welding current of the weld bead B, the welding voltage of the weld bead B, the operating direction of the torch 11, and the weaving conditions of the torch 11.

そして、溶接条件調整部37は、積算高さHaと目標高さHtとのずれが変動許容値ε以下に収まっていると判定すると(ステップS14:YES)、溶接条件特定部33で特定または調整した溶接条件を維持し、その後、この溶接条件で溶接ビードBを繰り返し積層して造形物14を造形する(ステップS16)。 Then, when the welding condition adjustment unit 37 determines that the deviation between the integrated height Ha and the target height Ht is within the variation tolerance ε (step S14: YES), it maintains the welding conditions identified or adjusted by the welding condition identification unit 33, and then repeatedly stacks the weld beads B under these welding conditions to form the object 14 (step S16).

このように、本構成例の造形物14の製造方法によれば、ビード幅BWの統一性を優先して溶接ビードBを積層することで、溶接ビードBを積層させる際の溶接ビードBの垂れを抑制でき、造形物14の積層高さを容易に調整できる。 In this way, according to the manufacturing method of the shaped object 14 of this configuration example, by stacking the weld beads B with a priority on uniformity of the bead width BW, it is possible to suppress sagging of the weld beads B when stacking the weld beads B, and the stacking height of the shaped object 14 can be easily adjusted.

また、ビード幅BWを合わせる際に、各溶接ビードBの溶着量やビード高さBHは固定しないので、積層場所や積層姿勢に合せて溶接条件を柔軟に調整でき、特に、オーバーハング部の造形や傾斜面上における良好な積層が可能である。 In addition, when adjusting the bead width BW, the deposition amount and bead height BH of each weld bead B are not fixed, so the welding conditions can be flexibly adjusted according to the layering location and layering position, making it possible to shape overhanging parts and achieve good layering on inclined surfaces in particular.

次に、上記の造形制御装置15による造形物の造形方法の適用例について説明する。
図14は、傾斜面Siでの造形物14の造形について説明する模式図である。図15は、傾斜面Siの傾斜方向に沿って溶接ビードBを形成した場合の溶接ビードBの断面形状を示す模式図である。図16は、異なる断面形状の溶接ビードBを積層させた場合の造形物を示す模式図である。図17は、溶接条件の調整を実施した場合の造形物14を示す模式図である。
Next, an application example of the method for forming a model by the above-mentioned model-forming control device 15 will be described.
Fig. 14 is a schematic diagram for explaining the formation of object 14 on inclined surface Si. Fig. 15 is a schematic diagram showing the cross-sectional shape of weld bead B when weld bead B is formed along the inclination direction of inclined surface Si. Fig. 16 is a schematic diagram showing an object when weld beads B with different cross-sectional shapes are laminated. Fig. 17 is a schematic diagram showing object 14 when the welding conditions are adjusted.

図14に示すように、本適用例では、ベースプレート13が、水平面に対して傾斜角θaで傾斜する傾斜面Siとされており、この傾斜面Siに溶接ビードBを積層させて造形物14を造形する。溶接ビードBは、傾斜面Siに対して傾斜方向上方Du及び傾斜方向下方Ddに形成する。つまり、傾斜面Siに対して、傾斜方向上方Duに向かって形成する上進の溶接ビードBuと、傾斜方向下方Ddに向かって形成する下進の溶接ビードBdとを交互に積層させる。このように、傾斜面Siに対して上進の溶接ビードBuと、下進の溶接ビードBdとを交互に積層させれば、各パス間でトーチ11を折り返せるので、トーチ11の移動量を抑えて生産性を向上させることができる。 As shown in FIG. 14, in this application example, the base plate 13 has an inclined surface Si that is inclined at an inclination angle θa with respect to the horizontal plane, and the weld beads B are layered on this inclined surface Si to form the shaped object 14. The weld beads B are formed in an upward inclination direction Du and a downward inclination direction Dd with respect to the inclined surface Si. In other words, the upward weld beads Bu formed toward the upward inclination direction Du and the downward weld beads Bd formed toward the downward inclination direction Dd are layered alternately on the inclined surface Si. In this way, by layering the upward weld beads Bu and the downward weld beads Bd alternately on the inclined surface Si, the torch 11 can be turned back between each pass, thereby reducing the amount of movement of the torch 11 and improving productivity.

ところが、図15に示すように、傾斜面Siに溶接ビードBを傾斜方向に沿って形成すると、上進の溶接ビードBu及び下進の溶接ビードBdは、水平面に形成した場合の通常の溶接ビードBfに対して、断面において、異なるアスペクト比に形成される。 However, as shown in FIG. 15, when a weld bead B is formed on an inclined surface Si along the inclination direction, the upward weld bead Bu and the downward weld bead Bd are formed with a different aspect ratio in cross section compared to a normal weld bead Bf when formed on a horizontal surface.

このため、図16に示すように、水平面に溶接ビードBfを積層させた場合(図16における左側)と比べ、傾斜面Siに上進の溶接ビードBuと下進の溶接ビードBdとを交互に積層させた場合(図16における右側)では、形状及び造形高さに乖離が生じてしまう。 As a result, as shown in FIG. 16, when upward weld beads Bu and downward weld beads Bd are alternately layered on an inclined surface Si (right side in FIG. 16), a discrepancy occurs in the shape and build height compared to when weld beads Bf are layered on a horizontal surface (left side in FIG. 16).

このような場合に、上進の溶接ビードBu及び下進の溶接ビードBdのビード幅BWが、基準のビードモデルから取得した基準幅BWbを満たすような溶着量となるように、各溶接ビードBu,Bdの溶接条件を調整する(ステップS12~S15)。例えば、溶接速度を調整することにより、上進の溶接ビードBuを形成する際の溶着量を増加させ、下進の溶接ビードBdを形成する際の溶着量を減少させる。すると、図17に示すように、水平面に溶接ビードBfを積層させた場合(図17における左側)に対して、傾斜面Siに上進の溶接ビードBuと下進の溶接ビードBdとを交互に積層させた場合(図17における右側)においても、溶接ビードBu,Bdをバランスよく積層でき、形状及び造形高さを近似させることができる。 In such a case, the welding conditions for each weld bead Bu, Bd are adjusted so that the bead width BW of the upward weld bead Bu and the downward weld bead Bd is such that the deposition amount satisfies the reference width BWb obtained from the reference bead model (steps S12 to S15). For example, by adjusting the welding speed, the deposition amount when forming the upward weld bead Bu is increased and the deposition amount when forming the downward weld bead Bd is decreased. Then, as shown in FIG. 17, when the weld bead Bf is layered on a horizontal surface (left side in FIG. 17), the weld beads Bu, Bd can be layered in a balanced manner and the shape and height of the weld bead can be approximated even when the upward weld bead Bu and the downward weld bead Bd are alternately layered on the inclined surface Si (right side in FIG. 17).

次に、変形例について説明する。
なお、上記構成例と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
図18は、造形制御装置15による造形手順の変形例を示すフローチャートである。
Next, a modified example will be described.
The same components as those in the above example are designated by the same reference numerals and their description will be omitted.
FIG. 18 is a flowchart showing a modified example of the molding procedure by the molding control device 15.

図18に示すように、変形例では、溶接ビードBを形成して積層させた際に(ステップS16)、造形途中の造形物14を形状計測センサによって形状計測し、形状プロファイルを取得する(ステップS17)。なお、形状計測センサは、マニピュレータ17の先端軸にトーチ11と並設させてもよく、また、マニピュレータ17とは別に設置したものでもよい。 As shown in FIG. 18, in the modified example, when the weld bead B is formed and layered (step S16), the shape of the in-process object 14 is measured by a shape measurement sensor to obtain a shape profile (step S17). Note that the shape measurement sensor may be installed in parallel with the torch 11 on the tip axis of the manipulator 17, or may be installed separately from the manipulator 17.

そして、この取得した形状プロファイルに基づいて、積層された溶接ビードBのビード幅BWや積層高さを抽出する。さらに、これらのビード幅BWや積層高さの情報を参照して造形途中に基準幅BWbや積算高さHaを監視し、必要に応じて溶接条件を調整する。例えば、ビード幅BWを監視して基準幅BWbを下回らないように、溶接条件をリアルタイムで補正してもよい。また、形状計測により得られたビード幅BWで基準幅BWbを補正したのち、積算高さHaと目標高さHtとを比較し、溶加材Mの送給速度、溶接ビードBの溶接速度、ウィービングの有無などの溶接条件の調整を造形中に再度行ってもよい。 Then, based on this acquired shape profile, the bead width BW and stacking height of the stacked weld beads B are extracted. Furthermore, by referring to the information on the bead width BW and stacking height, the reference width BWb and cumulative height Ha are monitored during the manufacturing process, and the welding conditions are adjusted as necessary. For example, the bead width BW may be monitored and the welding conditions corrected in real time so that it does not fall below the reference width BWb. Furthermore, after correcting the reference width BWb with the bead width BW obtained by shape measurement, the cumulative height Ha may be compared with the target height Ht, and the welding conditions, such as the feed speed of the filler material M, the welding speed of the weld bead B, and the presence or absence of weaving, may be adjusted again during the manufacturing process.

この変形例によれば、造形途中の造形物14の形状に基づいて、形状計測によって得られた形状プロファイルから積算高さHaを補正するので、積算高さHaと目標形状とをより正確に比較でき、その結果、精度の高い溶接条件の調整が行える。 According to this modified example, the cumulative height Ha is corrected from the shape profile obtained by shape measurement based on the shape of the object 14 in the process of being manufactured, so that the cumulative height Ha can be compared more accurately with the target shape, and as a result, the welding conditions can be adjusted with high precision.

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As such, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the invention also contemplates combinations of the various components of the embodiments, as well as modifications and applications by those skilled in the art based on the descriptions in the specification and well-known technologies, and these are included in the scope of the protection sought.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する造形物の製造方法あって、
積層する前記溶接ビードの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物の目標形状情報を取得する情報取得工程と、
前記溶接条件、前記ビード形状および前記積層軌道から、複数の前記溶接ビードが積層された積層形状の積算指標を算出する積算指標算出工程と、
前記積算指標と前記目標形状情報に基づいて、前記溶接条件を調整する溶接条件調整工程と、
取得した前記溶接条件にて前記溶接ビードを繰り返し積層する積層造形工程と、
を含み、
前記溶接条件調整工程は、前記積層軌道に垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ前記積算指標と目標形状の乖離を低減するように、前記溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を少なくとも修正する、造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、ビード幅の統一性を優先して溶接ビードを積層することで、溶接ビードを積層させる際の溶接ビードの垂れを抑制でき、造形物の積層高さを容易に調整できる。
また、ビード幅を合わせる際に、各溶接ビードの溶着量やビード高さは固定しないので、積層場所や積層姿勢に合せて溶接条件を柔軟に調整でき、特に、オーバーハング部の造形や傾斜面上における良好な積層が可能である。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) A method for manufacturing a shaped object, comprising melting a welding material to form a weld bead, and forming a shaped object by laminating the weld beads, the method comprising the steps of:
an information acquiring step of acquiring lamination plan information including welding conditions, bead shapes, and lamination trajectories of the weld beads to be laminated, and target shape information of a model to be formed;
an integrated index calculation step of calculating an integrated index of a stacking shape in which a plurality of the weld beads are stacked from the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory;
a welding condition adjustment process for adjusting the welding conditions based on the integrated index and the target shape information;
an additive manufacturing process of repeatedly stacking the weld beads under the acquired welding conditions;
Including,
The welding condition adjustment step at least corrects the deposition amount and the layer position included in the welding conditions so that the bead width in the direction perpendicular to the layering trajectory approaches the same value for each layer and the deviation between the integrated indicator and a target shape is reduced.
According to this method for manufacturing a molded object, by stacking the weld beads with a priority on uniformity of bead width, it is possible to suppress sagging of the weld beads when stacking the weld beads, and the stacking height of the molded object can be easily adjusted.
In addition, when adjusting the bead width, the deposition amount and bead height of each weld bead are not fixed, so the welding conditions can be flexibly adjusted according to the stacking location and stacking position, making it possible to achieve particularly good shaping of overhanging parts and stacking on inclined surfaces.

(2) 前記溶接条件調整工程は、前記溶接ビードを形成するトーチの角度、前記溶接ビードの溶接速度、前記トーチへ送給する溶加材の送給速度、前記溶接ビードの溶接電流、前記溶接ビードの溶接電圧、前記トーチの運棒方向、前記トーチのウィービング条件のいずれかまたは組合せの調整を伴う、(1)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、比較的簡便に溶接ビードの溶着量、ビード幅、アスペクト比を調整できる。
(2) The method for manufacturing a shaped object according to (1), wherein the welding condition adjustment step involves adjustment of any one or a combination of an angle of a torch that forms the weld bead, a welding speed of the weld bead, a feed speed of a filler metal fed to the torch, a welding current of the weld bead, a welding voltage of the weld bead, a rod operating direction of the torch, and a weaving condition of the torch.
According to this method for manufacturing a shaped object, the deposition amount, bead width, and aspect ratio of the weld bead can be adjusted relatively easily.

(3) 前記溶接条件調整工程は、層数の修正を行い、前記溶着量を下げて前記層数が増えるように修正する、(1)または(2)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、層数を増やすことで、積層形状の高さや幅の微調整が可能となり、積層形状を目標形状に近づけやすい。
(3) The method for manufacturing a shaped object according to (1) or (2), wherein the welding condition adjustment step corrects the number of layers by decreasing the deposition amount and increasing the number of layers.
According to this method for manufacturing a molded object, by increasing the number of layers, it is possible to fine-tune the height and width of the laminated shape, making it easier to approximate the laminated shape to a target shape.

(4) 積層された前記溶接ビードの形状を計測して形状プロファイルを取得する形状プロファイル取得工程をさらに含み、
取得した前記形状プロファイルに基づいて、前記積算指標を補正する、(1)~(3)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、形状計測によって得られた形状プロファイルに基づいて積算指標を補正するので、積算指標と目標形状とをより正確に比較でき、その結果、より精度の高い溶接条件の調整が行える。また、溶接ビードの積層途中において、造形途中の造形物の形状に基づいて、溶接条件の調整及び修正が行える。
(4) The method further includes a shape profile acquisition step of measuring a shape of the laminated weld bead to acquire a shape profile,
The manufacturing method of a molded object according to any one of (1) to (3), further comprising correcting the integrated index based on the acquired shape profile.
According to this method for manufacturing a molded object, the integrated index is corrected based on the shape profile obtained by shape measurement, so that the integrated index can be compared more accurately with the target shape, and as a result, the welding conditions can be adjusted with higher accuracy. Also, during the lamination of the weld beads, the welding conditions can be adjusted and corrected based on the shape of the molded object in the process of being manufactured.

(5) 前記溶接条件調整工程において、鉛直方向に対する前記溶接ビードの積層方向の傾斜角が大きいほど前記溶着量を少なくするように調整する、(1)~(4)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、例えば、鉛直方向に対する溶接ビードの積層方向の傾きが大きいために積層高さを稼ぎにくく垂れやすいところでは、溶接ビードの溶着量を少なくして垂れ量を抑制できる。また、鉛直方向に対する傾きが小さいために垂れにくいところでは、溶接ビードの溶着量を多くして効率的に造形できる。
(5) The method for manufacturing a shaped object according to any one of (1) to (4), wherein the welding condition adjustment step includes adjusting the welding condition so that the deposition amount is decreased as the inclination angle of the lamination direction of the weld beads with respect to a vertical direction increases.
According to this manufacturing method for a molded object, for example, in a location where the inclination of the lamination direction of the weld beads with respect to the vertical direction is large and it is difficult to obtain a sufficient lamination height and the amount of sagging is likely to occur, the amount of deposition of the weld beads can be reduced to suppress the amount of sagging. Also, in a location where the inclination with respect to the vertical direction is small and sagging is difficult, the amount of deposition of the weld beads can be increased to efficiently mold the object.

(6) 傾斜面に対して、傾斜方向上方に向かって形成する上進の溶接ビードと、傾斜方向下方に向かって形成する下進の溶接ビードとを交互に積層させる、(1)~(5)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、上進の溶接ビードと下進の溶接ビードとを交互に積層させることで、パス間のトーチの移動量を短縮でき、生産性を向上できる。
(6) A method for manufacturing a shaped object according to any one of (1) to (5), in which upward weld beads formed in an upward direction of the inclination and downward weld beads formed in a downward direction of the inclination are alternately layered on an inclined surface.
According to this method for manufacturing a shaped object, by alternately stacking upward weld beads and downward weld beads, the amount of torch movement between passes can be shortened, thereby improving productivity.

(7) 前記溶接条件調整工程において、前記上進の溶接ビードの溶着量を増加させ、前記下進の溶接ビードの溶着量を減少させる、(6)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、上進の溶接ビードの溶着量を増加させ、下進の溶接ビードの溶着量を減少させることにより、溶接ビードをバランスよく積層でき、より目標形状に近い造形物を造形できる。
(7) The method for manufacturing a shaped object according to (6), wherein in the welding condition adjustment step, a deposition amount of the upward weld bead is increased and a deposition amount of the downward weld bead is decreased.
According to this method for manufacturing a structure, by increasing the amount of deposition of the upward weld bead and decreasing the amount of deposition of the downward weld bead, the weld beads can be layered in a balanced manner, and a structure closer to the target shape can be produced.

(8) 溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する造形物の製造装置あって、
積層する前記溶接ビードの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物の目標形状情報を取得する情報取得部と、
前記溶接条件、前記ビード形状および前記積層軌道から、複数の前記溶接ビードが積層された積層形状の積算指標を算出する積算指標算出部と、
前記積算指標と前記目標形状情報に基づいて、前記溶接条件を調整する溶接条件調整部と、
取得した前記溶接条件にて前記溶接ビードを繰り返し積層する積層造形部と、
を有し、
前記溶接条件調整部は、前記積層軌道に垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ前記積算指標と目標形状の乖離を低減するように、前記溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を少なくとも修正する、造形物の製造装置。
この造形物の製造装置によれば、ビード幅の統一性を優先して溶接ビードを積層することで、溶接ビードを積層させる際の溶接ビードの垂れを抑制でき、造形物の積層高さを容易に調整できる。
また、ビード幅を合わせる際に、各溶接ビードの溶着量やビード高さは固定しないので、積層場所や積層姿勢に合せて溶接条件を柔軟に調整でき、特に、オーバーハング部の造形や傾斜面上における良好な積層が可能である。
(8) An apparatus for manufacturing a shaped object, the apparatus melting a welding material to form a weld bead, and forming a shaped object by laminating the weld beads, comprising:
an information acquisition unit that acquires lamination plan information including welding conditions, bead shapes, and lamination trajectories of the weld beads to be laminated, and target shape information of a model to be formed;
an integrated index calculation unit that calculates an integrated index of a stacking shape in which a plurality of the weld beads are stacked, based on the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory;
a welding condition adjustment unit that adjusts the welding conditions based on the integrated index and the target shape information;
an additive manufacturing unit that repeatedly stacks the weld beads under the acquired welding conditions; and
having
the welding condition adjustment unit at least corrects the deposition amount and the layer position included in the welding conditions so that the bead width in the direction perpendicular to the layering trajectory approaches the same value for each layer and the deviation between the integrated indicator and a target shape is reduced.
According to this object manufacturing apparatus, by stacking the weld beads with a priority on uniformity of bead width, it is possible to suppress sagging of the weld beads when stacking the weld beads, and the stacking height of the object can be easily adjusted.
In addition, when adjusting the bead width, the deposition amount and bead height of each weld bead are not fixed, so the welding conditions can be flexibly adjusted according to the stacking location and stacking position, making it possible to achieve particularly good shaping of overhanging parts and stacking on inclined surfaces.

11 トーチ
14 造形物
31 情報取得部
35 積算指標算出部
37 溶接条件調整部
100 積層造形システム(積層造形部,製造装置)
B 溶接ビード
Bu 上進の溶接ビード
Bd 下進の溶接ビード
Ha 積算高さ(積算指標)
Ht 目標高さ
Si 傾斜面
REFERENCE SIGNS LIST 11 Torch 14 Modeled object 31 Information acquisition unit 35 Accumulation index calculation unit 37 Welding condition adjustment unit 100 Additive manufacturing system (additive manufacturing unit, manufacturing device)
B Weld bead Bu Upward weld bead Bd Downward weld bead Ha Accumulated height (accumulation index)
Ht target height Si inclined surface

Claims (8)

溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する造形物の製造方法あって、
積層する前記溶接ビードの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物の目標形状情報を取得する情報取得工程と、
前記溶接条件、前記ビード形状および前記積層軌道から、複数の前記溶接ビードが積層された積層形状の積算指標を算出する積算指標算出工程と、
前記積算指標と前記目標形状情報に基づいて、前記溶接条件を調整する溶接条件調整工程と、
取得した前記溶接条件にて前記溶接ビードを繰り返し積層する積層造形工程と、
を含み、
前記溶接条件調整工程は、前記積層軌道に垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ前記積算指標と目標形状の乖離を低減するように、前記溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を修正する、
造形物の製造方法。
A method for manufacturing a shaped object, comprising melting a welding material to form a weld bead, and forming a shaped object in which the weld beads are laminated, the method comprising the steps of:
an information acquiring step of acquiring lamination plan information including welding conditions, bead shapes, and lamination trajectories of the weld beads to be laminated, and target shape information of a model to be formed;
an integrated index calculation step of calculating an integrated index of a stacking shape in which a plurality of the weld beads are stacked from the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory;
a welding condition adjustment process for adjusting the welding conditions based on the integrated index and the target shape information;
an additive manufacturing process of repeatedly stacking the weld beads under the acquired welding conditions;
Including,
The welding condition adjustment step corrects a deposition amount and a layering position included in the welding conditions so that a bead width in a direction perpendicular to the layering trajectory approaches the same value in each layer and a deviation between the integrated index and a target shape is reduced.
A method for manufacturing a sculpture.
前記溶接条件調整工程は、前記溶接ビードを形成するトーチの角度、前記溶接ビードの溶接速度、前記トーチへ送給する溶加材の送給速度、前記溶接ビードの溶接電流、前記溶接ビードの溶接電圧、前記トーチの運棒方向、前記トーチのウィービング条件のいずれかまたは組合せの調整を伴う、
請求項1に記載の造形物の製造方法。
The welding condition adjustment step involves adjusting any one or a combination of an angle of a torch forming the weld bead, a welding speed of the weld bead, a feed speed of a filler metal fed to the torch, a welding current of the weld bead, a welding voltage of the weld bead, a rod operating direction of the torch, and a weaving condition of the torch.
The method for producing a shaped object according to claim 1 .
前記溶接条件調整工程は、層数の修正を行い、前記溶着量を下げて前記層数が増えるように修正する、
請求項1に記載の造形物の製造方法。
The welding condition adjustment step corrects the number of layers so as to reduce the deposition amount and increase the number of layers.
The method for producing a shaped object according to claim 1 .
積層された前記溶接ビードの形状を計測して形状プロファイルを取得する形状プロファイル取得工程をさらに含み、
取得した前記形状プロファイルに基づいて、前記積算指標を補正する、
請求項1に記載の造形物の製造方法。
The method further includes a shape profile acquisition step of measuring the shape of the laminated weld bead to acquire a shape profile,
correcting the integrated index based on the acquired shape profile;
The method for producing a shaped object according to claim 1 .
前記溶接条件調整工程において、鉛直方向に対する前記溶接ビードの積層方向の傾斜角が大きいほど前記溶着量を少なくするように調整する、
請求項1に記載の造形物の製造方法。
In the welding condition adjustment step, the welding amount is adjusted to be smaller as the inclination angle of the lamination direction of the weld beads with respect to the vertical direction increases.
The method for producing a shaped object according to claim 1 .
傾斜面に対して、傾斜方向上方に向かって形成する上進の溶接ビードと、傾斜方向下方に向かって形成する下進の溶接ビードとを交互に積層させる、
請求項1~5のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
On the inclined surface, upward weld beads formed in an upward direction in the inclination direction and downward weld beads formed in a downward direction in the inclination direction are alternately laminated.
The method for producing a shaped object according to any one of claims 1 to 5.
前記溶接条件調整工程において、前記上進の溶接ビードの溶着量を増加させ、前記下進の溶接ビードの溶着量を減少させる、
請求項6に記載の造形物の製造方法。
In the welding condition adjustment step, a deposition amount of the upward weld bead is increased and a deposition amount of the downward weld bead is decreased.
The method for producing a shaped object according to claim 6 .
溶接材料を溶融して溶接ビードを形成し、前記溶接ビードが積層された造形物を造形する造形物の製造装置あって、
積層する前記溶接ビードの溶接条件、ビード形状および積層軌道を含む積層計画情報と造形する造形物の目標形状情報を取得する情報取得部と、
前記溶接条件、前記ビード形状および前記積層軌道から、複数の前記溶接ビードが積層された積層形状の積算指標を算出する積算指標算出部と、
前記積算指標と前記目標形状情報に基づいて、前記溶接条件を調整する溶接条件調整部と、
取得した前記溶接条件にて前記溶接ビードを繰り返し積層する積層造形部と、
を有し、
前記溶接条件調整部は、前記積層軌道に垂直方向のビード幅が各層において同じ値に近づき、且つ前記積算指標と目標形状の乖離を低減するように、前記溶接条件に含まれる溶着量と積層位置を少なくとも修正する、
造形物の製造装置。
An apparatus for manufacturing a shaped object, the apparatus melting a welding material to form a weld bead and forming a shaped object in which the weld beads are laminated, comprising:
an information acquisition unit that acquires lamination plan information including welding conditions, bead shapes, and lamination trajectories of the weld beads to be laminated, and target shape information of a model to be formed;
an integrated index calculation unit that calculates an integrated index of a stacking shape in which a plurality of the weld beads are stacked, based on the welding conditions, the bead shape, and the stacking trajectory;
a welding condition adjustment unit that adjusts the welding conditions based on the integrated index and the target shape information;
an additive manufacturing unit that repeatedly stacks the weld beads under the acquired welding conditions; and
having
the welding condition adjustment unit at least corrects a deposition amount and a layering position included in the welding conditions so that a bead width in a direction perpendicular to the layering trajectory approaches the same value in each layer and a deviation between the integrated index and a target shape is reduced.
Equipment for manufacturing objects.
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