JP7232721B2 - Modeled article manufacturing method, modeled article manufacturing control method, modeled article manufacturing control device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法、その造形物の製造制御方法、製造制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a model, which includes a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc is laminated based on three-dimensional shape data, and the model. The present invention relates to a manufacturing control method, a manufacturing control device, and a program.
溶融物の所与の積層経路に沿う堆積により造形される三次元造形物の各層の断面を楕円によりモデル化し、楕円モデルを表わす特定のパラメータと造形条件との関係を表わす実測データベースを作成しておき、所与の目標形状と、実測データベースを参照し楕円モデルを用いて予測される予測形状との差分を所与の許容値以下とする造形条件を、目標形状について定められる制御点ごとに導出する、三次元造形のためのコンピュータ支援製造方法は、知られている(例えば、特許文献1参照)。 The cross-section of each layer of a three-dimensional model formed by deposition along a given lamination path of the melt is modeled by an ellipse, and an actual measurement database is created that represents the relationship between specific parameters representing the ellipse model and the forming conditions. Then, for each control point determined for the target shape, the molding conditions are derived so that the difference between the given target shape and the predicted shape predicted using the elliptical model by referring to the actual measurement database is less than or equal to a given allowable value. A computer-aided manufacturing method for three-dimensional modeling is known (see, for example, US Pat.
ビードを形成する際に、アークがオン又はオフとなる箇所では欠陥が生じ易い。従って、ビードの始点及び終点を最終的な造形物内に設定する構成を採用したのでは、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響が大きくなる。 Defects are likely to occur where the arc is turned on or off during bead formation. Therefore, if a configuration is adopted in which the start and end points of the bead are set within the final modeled product, defects caused by turning on or off the arc will have a greater effect on the final modeled product.
本発明の目的は、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響を小さくすることにある。 It is an object of the present invention to reduce the impact of defects caused by turning the arc on or off on the final build.
かかる目的のもと、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造する工程とを含む、造形物の製造方法を提供する。 Based on this object, the present invention provides a manufacturing method for manufacturing a modeled product, which includes a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc is laminated based on three-dimensional shape data. A method comprising: determining the start point and end point of a bead in each layer from slice data obtained by dividing three-dimensional shape data into a plurality of layers; A process of correcting the slice data so as to extend to the start point and the new end point respectively, and a process of forming a bead from the new start point toward the new end point based on the corrected slice data, thereby manufacturing the modeled object. and to provide a method for manufacturing a modeled article.
ここで、修正する工程では、始点及び終点をビードの形成方向に対する交差線上にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。 Here, in the correcting step, the slice data may be corrected so that the start point and the end point are respectively extended to a new start point and a new end point on the intersection line with respect to the bead formation direction.
また、修正する工程では、始点及び終点を造形物の外側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。その際、造形物の製造方法は、製造する工程で全てのビードが形成された後に、全てのビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削する工程を更に含む、ものであってよい。 In addition, in the modifying step, the slice data may be modified so as to extend the start point and end point to a new start point and new end point outside the modeled object, respectively. At that time, the method for manufacturing the shaped article further includes a step of cutting extending portions from the start and end points of all the beads to new start and new end points after all the beads are formed in the manufacturing process. can be anything.
更に、修正する工程では、始点及び終点を造形物の内側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。その際、製造する工程では、ビードを積層するごとに、積層したビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削してよい。 Further, the modifying step may modify the slice data to extend the start point and end point respectively to a new start point and new end point inside the feature. At that time, in the manufacturing process, each time the bead is laminated, the extending portion from the start point and the end point of the laminated bead to the new start point and the new end point may be cut.
更にまた、製造する工程では、ビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を、ビードの延伸部分以外の部分よりも、低速で形成してよい。 Furthermore, in the manufacturing process, the stretch from the start and end points of the bead to the new start and new end points may be formed at a slower speed than the non-stretch portions of the bead.
また、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する工程とを含む、造形物の製造制御方法も提供する。 In addition, the present invention provides a manufacturing control method for a modeled product, which controls the manufacturing of a modeled product including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc is superimposed, based on three-dimensional shape data. A step of acquiring the start point and end point of the bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers; Information for manufacturing a modeled object by correcting the slice data so as to extend each to a new end point, and forming a bead from the new start point to the new end point based on the corrected slice data. Also provided is a manufacturing control method for a modeled object, including the step of outputting the .
更に、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する修正手段と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する出力手段とを備えた、造形物の製造制御装置も提供する。 Further, the present invention provides a model manufacturing control device that controls the production of a model including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc is stacked based on three-dimensional shape data. Acquisition means for acquiring the start point and end point of the bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and a new start point located outside the modeled object for the start point and end point and a modification means for modifying the slice data so as to extend to the new end point, respectively, and forming a bead from the new start point toward the new end point based on the modified slice data to manufacture the modeled object. and an output means for outputting the information of .
更にまた、本発明は、三次元形状データに基づき、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する修正手段と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する出力手段として機能させるためのプログラムも提供する。 Furthermore, the present invention provides manufacturing control of a modeled object, which includes a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc are stacked based on three-dimensional shape data. A program for causing a computer to function as an apparatus, the computer comprising: acquisition means for acquiring the start point and end point of a bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers; Modifying means for modifying the slice data so as to extend the end point to a new start point and a new end point located outside the modeled object; and based on the modified slice data, from the new start point to the new end point. Also provided is a program for functioning as output means for outputting information for manufacturing a modeled article by forming a bead.
本発明によれば、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響が小さくなる。 The present invention reduces the impact of defects caused by turning the arc on or off on the final build.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[金属積層造形システムの構成]
図1は、本実施の形態における金属積層造形システム1の概略構成例を示した図である。
[Configuration of metal additive manufacturing system]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a metal
図示するように、金属積層造形システム1は、溶接ロボット10と、切削ロボット15と、CAD装置20と、積層計画装置30と、制御装置50とを備える。また、積層計画装置30は、溶接ロボット10及び切削ロボット15を制御する制御プログラムを、例えばメモリカード等のリムーバブルな記録媒体70に書き込み、制御装置50は、記録媒体70に書き込まれた制御プログラムを読み出すことができるようになっている。
As illustrated, the metal
溶接ロボット10は、複数の関節を有する腕(アーム)11を備え、制御装置50が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで溶接作業を行う。また、溶接ロボット10は、腕11の先端に手首部12を介して、積層造形物100を造形するための溶接トーチ13を有している。そして、金属積層造形システム1の場合、溶接ロボット10は、軟鋼製の溶加材(ワイヤ)14を溶融しながら、溶接トーチ13を移動させて、積層造形物100を製造する。具体的には、溶接トーチ13は、溶加材14を供給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させて溶加材14を溶融及び固化し、母材90上にn層のビード101(1層目のビード101(1)~n層目のビード101(n))を積層して積層造形物100を製造する。尚、ここでは、溶加材14を溶融する熱源としてアークを用いるが、レーザやプラズマを用いてもよい。また、溶接ロボット10は、この他に、溶加材14を送給する送給装置等も含むが、これについては説明を省略する。
The
切削ロボット15は、複数の関節を有する腕(アーム)16を備え、制御装置50が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで切削作業を行う。また、切削ロボット15は、腕16の先端に手首部17を介して、ビードの一部を切削するエンドミルや研削砥石等の金属加工工具18を有している。切削ロボット15は、母材90上に積層されたn層のビード101(1層目のビード101(1)~n層目のビード101(n))から金属加工工具18を用いて不要部分を切削することにより、積層造形物100を完成させる。
The
CAD装置20は、コンピュータを用いて造形物の設計を行うと共に、設計によって得られた三次元データ(以下、「三次元CADデータ」という)を保持する機能を有している。
The
積層計画装置30は、CAD装置20が保持するCADデータに基づいて溶接トーチ13の軌道を決定すると共に、溶接ロボット10が溶接する際の溶接条件を決定する。そして、この決定した軌道に沿って決定した溶接条件でビードを形成するように溶接ロボット10を制御するための制御プログラムを生成する。また、形成したビードの一部を切削するように更に切削ロボット15を制御するための制御プログラムを生成する。そして、この制御プログラムを記録媒体70に出力する。本実施の形態では、造形物の製造制御装置の一例として、積層計画装置30を設けている。
The
制御装置50は、記録媒体70から制御プログラムを読み込んで保持する。そして、この制御プログラムを動作させることにより、積層計画装置30で計画された軌道に沿って、積層計画装置30で計画された溶接条件でビードを形成するよう、溶接ロボット10を制御する。また、積層計画装置30で計画されたようにビードの一部を切削するよう、切削ロボット15を制御する。
The
[積層計画装置のハードウェア構成]
図2は、積層計画装置30のハードウェア構成例を示す図である。
[Hardware configuration of lamination planning device]
FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of the stacking
図示するように、積層計画装置30は、例えば汎用のPC(Personal Computer)等により実現され、演算手段であるCPU31と、記憶手段であるメインメモリ32及び磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)33とを備える。ここで、CPU31は、OS(Operating System)やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、積層計画装置30の各機能を実現する。また、メインメモリ32は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、HDD33は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
As illustrated, the stacking
また、積層計画装置30は、外部との通信を行うための通信I/F34と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構35と、キーボードやマウス等の入力デバイス36と、記録媒体70に対してデータの読み書きを行うためのドライバ37とを備える。尚、図2は、積層計画装置30をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、積層計画装置30は図示の構成に限定されない。
The stacking
また、図2に示したハードウェア構成は、制御装置50のハードウェア構成としても捉えられる。但し、制御装置50について述べるときは、図2のCPU31、メインメモリ32、磁気ディスク装置33、通信I/F34、表示機構35、入力デバイス36、ドライバ37をそれぞれ、CPU51、メインメモリ52、磁気ディスク装置53、通信I/F54、表示機構55、入力デバイス56、ドライバ57と表記するものとする。
Moreover, the hardware configuration shown in FIG. 2 can also be understood as the hardware configuration of the
[本実施の形態の概要]
このような構成を備えた金属積層造形システム1では、アークを用いて溶加材14を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層造形物100を作成する際、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じ易い。つまり、ビードの始点及び終点で欠陥が生じ易い。そこで、本実施の形態では、ビードの始点及び終点を積層造形物100から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じたとしても、その欠陥が積層造形物100に与える影響を小さくする。
[Overview of the present embodiment]
In the metal
[積層計画装置の機能構成]
図3は、本実施の形態における積層計画装置30の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における積層計画装置30は、CADデータ取得部41と、CADデータ分割部42と、軌道データ生成部43と、溶接条件生成部44と、軌道データ修正部45と、切削情報生成部46と、制御プログラム生成部47と、制御プログラム出力部48とを備える。
[Functional configuration of lamination planning device]
FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration example of the stacking
CADデータ取得部41は、CAD装置20から、積層造形物100の元となる造形物の三次元CADデータD3dを取得する。本実施の形態では、三次元形状データの一例として、三次元CADデータを用いている。
The CAD
CADデータ分割部42は、CADデータ取得部41が取得した三次元CADデータD3dを、複数の層の積層体となるように分割(スライス)することで、層形状データDs(1層目の層形状データDs(1)~n層目の層形状データDs(n)を含むn層分のデータ)を生成する。その際、CADデータ分割部42は、三次元CADデータD3dを複数の層に分割し易い内部形式に変換してもよい。本実施の形態では、スライスデータの一例として、層形状データDsを用いている。
The CAD
軌道データ生成部43は、CADデータ分割部42が生成した層形状データDsに対し、層ごとに、ビードの始点及び終点を設定して、始点から終点へのビードの形成経路である軌道を示す軌道データDt(1層目の軌道データDt(1)~n層目の軌道データDt(n)を含むn層分のデータ)を生成する。本実施の形態では、スライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段の一例として、軌道データ生成部43を設けている。
The
溶接条件生成部44は、CADデータ分割部42が生成した層形状データDsと、軌道データ生成部43が生成した軌道データDtとに基づいて、ビードを形成する際の条件である溶接条件Dcoを生成する。ここで、溶接条件は、例えば、溶接電流、アーク電圧、溶接速度等である。また、溶接条件生成部44は、後述する軌道データ修正部45が生成した修正軌道データDt’に基づいて、溶接条件Dcoを変更する。具体的には、ビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分の溶接速度を、ビードの延伸部分以外の部分の溶接速度よりも低速にする。ビードの延伸部分を他の部分よりも低速で形成することにより、延伸部分ではビードが少し多めに盛られることになるので、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じ難くなる。
The
軌道データ修正部45は、軌道データ生成部43が生成した軌道データDtを、層ごとに、軌道データDtに設定されたビードの始点及び終点を新たな始点及び終点にそれぞれ延伸させるように修正することにより、修正軌道データDt’(1層目の修正軌道データDt’(1)~n層目の修正軌道データDt’(n)を含むn層分のデータ)を生成する。
The trajectory
ここで、新たな始点及び終点は、アークがオン又はオフとなることで欠陥が生じたとしてもその欠陥が積層造形物100に与える影響(例えば、その外観や機能的価値に与える影響)が小さい位置に設けるとよい。欠陥が積層造形物100に与える影響が小さい位置としては、ビードの始点及び終点を基準として、ビードの形成経路とは別の方向にある位置が例示される。具体的には、積層造形物100から外れた位置とするとよい。こうすることで、積層造形物100の内部における欠陥の発生が抑制できる。
Here, the new start point and end point are such that even if a defect occurs due to the arc being turned on or off, the effect of the defect on the laminate-molded article 100 (for example, the effect on its appearance and functional value) is small. position. An example of a position where the effect of the defect on the laminate-molded
尚、積層造形物100から外れた位置の座標としては、例えば、ビードの形成方向に交差する向きのベクトルを設定し、軌道データDtに設定された始点及び終点の座標にそのベクトルの成分のx倍(xは正の数)を加算した座標を採用すればよい。換言すれば、ビードの形成方向に対する交差線上にある点を新たな始点及び新たな終点とすればよい。
As the coordinates of the position away from the laminate-molded
また、新たな始点及び新たな終点は、一方を積層造形物100の外側に設けて他方を積層造形物100の内側に設けてもよいし、両方を積層造形物100の外側に設けてもよいし、両方を積層造形物100の内側に設けてもよい。
In addition, one of the new start point and the new end point may be provided outside the
そして、新たな始点及び新たな終点をビードの形成方向に対してどの方向に設けるか、及び、新たな始点及び新たな終点を積層造形物100の外側及び内側の何れに設けるかの指示情報は、ユーザが予め設定しておくとよい。また、この指示情報は、積層造形物100の形状の種類ごとに設定しておいてもよいし、個々の積層造形物100に対して設定しておいてもよい。
The instruction information as to which direction the new start point and the new end point are provided with respect to the formation direction of the bead and whether the new start point and the new end point are provided outside or inside the laminate-molded
尚、軌道データ修正部45は、軌道データDtに設定されたビードの始点及び終点を新たな始点及び終点にそれぞれ延伸させることにより、結果的に層形状データDsを修正することになる。その意味で、軌道データ修正部45は、スライスデータを修正する修正手段の一例と言える。
The trajectory
切削情報生成部46は、軌道データ修正部45が生成した修正軌道データDt’が示す軌道に沿って形成されるビードの切削する部分及びその部分を切削するタイミングを示す切削情報Dcuを生成する。
The cutting
ここで、ビードの切削する部分は、軌道データDtにおける始点から修正軌道データDt’における新たな始点までの延伸部分、及び、軌道データDtにおける終点から修正軌道データDt’における新たな終点までの延伸部分とすればよい。但し、これらの延伸部分の一方又は両方を、切削する部分としなくてもよい。例えば、積層造形物100が中空部を有し、中空部は流体が流れれば十分であるような場合、積層造形物100の内側にある延伸部分は、切削する部分としなくてもよい。また、積層造形物100が鋳型であり、鋳型に流し込んだ溶融金属から最終的な製品が作られるような場合、積層造形物100の外側にある延伸部分は、切削する部分としなくてもよい。
Here, the portion to be cut of the bead is the extended portion from the start point in the trajectory data Dt to the new start point in the corrected trajectory data Dt′, and the extended portion from the end point in the trajectory data Dt to the new end point in the corrected trajectory data Dt′. It should be a part. However, one or both of these extended portions may not be cut. For example, if the laminate-molded
また、ビードの部分を切削するタイミングとしては、積層造形物100を造形する際に、全てのビードが形成された後に切削する場合と、ビードを積層するごとに切削する場合とがある。例えば、軌道データDtに設定された始点及び終点を積層造形物100の外側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて修正軌道データDt’とする場合は、工程数を減少させるために、全てのビードが形成された後に延伸部分を切削するとよい。また、軌道データDtに設定された始点及び終点を積層造形物100の内側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて修正軌道データDt’とする場合は、後でまとめて切削することが難しいため、ビードを積層するごとに延伸部分を切削するとよい。
In addition, when the laminate-molded
制御プログラム生成部47は、溶接ロボット10及び切削ロボット15を制御するための制御プログラムDpを生成する。ここで、制御プログラムDpは、軌道データ修正部45が生成した修正軌道データDt’が示す軌道に沿って、溶接条件生成部44が生成した溶接条件Dcoで積層造形を行うよう、溶接ロボット10の制御を行う。また、切削情報生成部46が切削情報Dcuを生成した場合には、切削情報Dcuが示すビードの部分を、切削情報Dcuが示すタイミングで切削するよう、切削ロボット15の制御も行う。
The
制御プログラム出力部48は、制御プログラム生成部47が生成した制御プログラムDpを記録媒体70に出力する。本実施の形態では、造形物の製造を制御するための情報の一例として、制御プログラムDpを用いており、その情報を出力する出力手段の一例として、制御プログラム出力部48を設けている。
The control
[制御装置の機能構成]
図4は、本実施の形態における制御装置50の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における制御装置50は、制御プログラム取得部61と、制御プログラム記憶部62と、制御プログラム実行部63とを備える。
[Functional configuration of control device]
FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration example of the
制御プログラム取得部61は、記録媒体70に記録された制御プログラムを取得する。
The control
制御プログラム記憶部62は、制御プログラム取得部61が取得した制御プログラムを記憶する。
The control
制御プログラム実行部63は、制御プログラム記憶部62に記憶された制御プログラムを読み出して実行する。その際、制御プログラム実行部63は、軌道データ修正部45が生成した修正軌道データDt’が示す軌道に沿って、溶接条件生成部44が生成した溶接条件Dcoで溶接を行うよう、溶接ロボット10の制御を行う。また、制御プログラム実行部63は、切削情報生成部46が生成した切削情報Dcuが示すビードの部分を、切削情報Dcuが示すタイミングで切削するよう、切削ロボット15の制御を行うこともある。
The control
[積層計画装置の動作]
図5は、本実施の形態における積層計画装置30の動作例を示したフローチャートである。
[Operation of lamination planning device]
FIG. 5 is a flow chart showing an operation example of the stacking
積層計画装置30では、まず、CADデータ取得部41が、CAD装置20から三次元CADデータD3dを取得する(ステップ301)。
In the stacking
次に、CADデータ分割部42が、ステップ301で取得された三次元CADデータD3dを複数の層に分割して、層形状データDsを生成する(ステップ302)。
Next, the CAD
次に、軌道データ生成部43が、ステップ302で生成された層形状データDsにビードの始点及び終点を設定し、軌道データDtを生成する(ステップ303)。
Next, the
また、溶接条件生成部44が、ステップ302で生成された層形状データDsと、ステップ303で生成された軌道データDtとに基づいて、ビードを形成する際の条件である溶接条件Dcoを生成する(ステップ304)。
Also, the welding
次いで、軌道データ修正部45が、ステップ303で生成された軌道データDtを、ビードの始点及び終点を新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように修正して、修正軌道データDt’を生成する(ステップ305)。
Next, the trajectory
また、溶接条件生成部44が、ステップ304で生成した溶接条件Dcoを、ステップ305で生成された修正軌道データDt’に基づいて変更する(ステップ306)。具体的には、ビードの始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分の溶接速度を、ビードの延伸部分以外の部分の溶接速度よりも低速にする。
Also, the
更に、切削情報生成部46が、ステップ305で生成された修正軌道データDt’が示す軌道に沿って形成されるビードの切削する部分及びその部分を切削するタイミングを示す切削情報Dcuを生成する(ステップ307)。
Further, the cutting
次いで、制御プログラム生成部47が、ステップ305で生成された修正軌道データDt’と、ステップ306で生成された溶接条件Dcoと、ステップ307で生成された切削情報Dcuとに基づいて、溶接ロボット10及び切削ロボット15を制御するための制御プログラムDpを生成する(ステップ308)。具体的には、修正軌道データDt’が示す軌道に沿って溶接条件Dcoで溶接する溶接ロボット10の制御と、切削情報Dcuが示すビードの部分を切削情報Dcuが示すタイミングで切削する切削ロボット15の制御とを行う制御プログラムDpを生成する。
Next, the
最後に、制御プログラム出力部48が、ステップ308で生成された制御プログラムDpを記録媒体70に出力する(ステップ309)。
Finally, the control
[制御装置の動作]
制御装置50では、まず、制御プログラム取得部61が、記録媒体70から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部62に記憶する。この状態で、溶接ロボット10及び切削ロボット15を用いて実際に積層造形物100の製造を行う際には、制御プログラム実行部63が制御プログラム記憶部62に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
[Operation of the control device]
In the
ここで、制御プログラム実行部63の動作例としては、切削情報Dcuが示す切削のタイミングに応じて、2つの異なる動作例が考えられる。1つは、n層分のビードを全て積層した後にn層分の延伸部分をまとめて切削する動作例である。もう1つは、1層分のビードを積層するごとにその層の延伸部分を切削しつつn層分のビードを積層する動作例である。以下では、前者を第1の動作例として、後者を第2の動作例として説明する。
Here, as an operation example of the control
図6は、制御プログラム実行部63の第1の動作例を示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flow chart showing a first operation example of the control
制御プログラム実行部63は、まず、積層造形物100を構成する層のインデックスiを1に設定する(ステップ501)。
The control
次に、制御プログラム実行部63は、インデックスiを1からnまで1ずつ増加させながらi層目のビードを形成することにより、1層目のビードからn層目のビードまで形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部63は、i層目のビードを、i層目の修正軌道データDt’(i)に設定された新たな始点から新たな終点に向けて形成するよう溶接ロボット10を制御する(ステップ502)。また、制御プログラム実行部63は、インデックスiに1を加算し(ステップ503)、インデックスiがnを超えたかどうかを判定する(ステップ504)。制御プログラム実行部63は、インデックスiがnを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビードがあるので、処理をステップ502へ戻す。一方、インデックスiがnを超えたと判定すれば、n層目のビードまで形成したので、処理をステップ505へ進める。
Next, the control
その後、制御プログラム実行部63は、1層目からn層目までのビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分をまとめて切削するよう切削ロボット15を制御し(ステップ505)、処理を終了する。
After that, the control
図7は、制御プログラム実行部63の第2の動作例を示したフローチャートである。
FIG. 7 is a flow chart showing a second operation example of the control
制御プログラム実行部63は、まず、積層造形物100を構成する層のインデックスiを1に設定する(ステップ551)。
The control
次に、制御プログラム実行部63は、インデックスiを1からnまで1ずつ増加させながらi層目のビードをその延伸部分を切削しながら形成することにより、1層目のビードからn層目のビードまで形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部63は、i層目のビードを、i層目の修正軌道データDt’(i)に設定された新たな始点から新たな終点に向けて形成するよう溶接ロボット10を制御する(ステップ552)。そして、i層目のビードについて、i層目の修正軌道データDt’(i)における始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削するよう切削ロボット15を制御する(ステップ553)。また、制御プログラム実行部63は、インデックスiに1を加算し(ステップ554)、インデックスiがnを超えたかどうかを判定する(ステップ555)。制御プログラム実行部63は、インデックスiがnを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビードがあるので、処理をステップ552へ戻す。一方、インデックスiがnを超えたと判定すれば、n層目のビードまで形成したので、処理を終了する。
Next, the control
[具体例]
金属積層造形システム1を用いた積層造形物100の造形に関し、具体的な例を挙げて説明を行う。尚、ここでは、矩形状の母材90上に、円筒状の積層造形物100を形成する場合を例にとる。
[Concrete example]
The modeling of the laminate-molded
まず、積層造形物100の造形に用いられる各種データについて説明する。
First, various data used for modeling the laminate-molded
図8は、三次元CADデータD3dの一例を示している。尚、この三次元CADデータD3dは、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 8 shows an example of the three-dimensional CAD data D3d. The three-dimensional CAD data D3d is actually expressed in a binary format, an ASCII format, or the like, but is schematically represented here to aid understanding.
図8に示す三次元CADデータD3dは、上述したように、CAD装置20により生成され、積層計画装置30のCADデータ取得部41により取得される。
The three-dimensional CAD data D3d shown in FIG. 8 is generated by the
図9(a)は、層形状データDsの一例を示している。また、図9(b)は、図9(a)に示す層形状データDsを構成する、1層目の層形状データDs(1)の一例を示している。尚、この層形状データDs及び1層目の層形状データDs(1)も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 9A shows an example of layer shape data Ds. FIG. 9(b) shows an example of layer shape data Ds(1) of the first layer that constitutes the layer shape data Ds shown in FIG. 9(a). The layer shape data Ds and the layer shape data Ds(1) of the first layer are also expressed in a binary format, an ASCII format, or the like in practice, but are represented here schematically for the sake of understanding. ing.
図9(a)に示す層形状データDsは、上述したように、積層計画装置30のCADデータ分割部42により生成される。そして、この例では、層形状データDsが、1層目の層形状データDs(1)~n層目の層形状データDs(n)を含むn層構成となっている。
The layer shape data Ds shown in FIG. 9A is generated by the CAD
また、図9(b)に示す1層目の層形状データDs(1)は、元となる三次元CADデータD3dが円筒状であることに対応して、円環状となっている。 Also, the layer shape data Ds(1) of the first layer shown in FIG. 9(b) has an annular shape corresponding to the cylindrical shape of the original three-dimensional CAD data D3d.
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、2層目の層形状データDs(2)~n層目の層形状データDs(n)のそれぞれも、円環状となっている。そして、この例では、1層目の層形状データDs(1)~n層目の層形状データDs(n)が、同一形状となっている。 Although not described in detail here, each of the layer shape data Ds(2) of the second layer to the layer shape data Ds(n) of the n-th layer also has an annular shape. In this example, the layer shape data Ds(1) of the first layer to the layer shape data Ds(n) of the n-th layer have the same shape.
図10(a)は、軌道データDtの一例を示している。また、図10(b)は、図10(a)に示す軌道データDtを構成する、1層目の軌道データDt(1)の一例を示している。尚、この軌道データDt及び1層目の軌道データDt(1)も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 10(a) shows an example of the trajectory data Dt. Also, FIG. 10(b) shows an example of the first-layer trajectory data Dt(1) that constitutes the trajectory data Dt shown in FIG. 10(a). Note that the trajectory data Dt and the trajectory data Dt(1) of the first layer are also expressed in a binary format, an ASCII format, or the like in practice, but are represented schematically here to aid understanding. .
図10(a)に示す軌道データDtは、上述したように、積層計画装置30の軌道データ生成部43により生成される。そして、この例では、軌道データDtが、1層目の軌道データDt(1)~n層目の軌道データDt(n)を含むn層構成となっている。但し、図10(a)では、作図の都合上、n層目の軌道データDt(n)のみ全体を実線で示し、1層目の軌道データDt(1)~(n-1)層目の軌道データDt(n-1)は一部を破線で示している。尚、図10(a)には、後述するn層目の始点Ps(n)及び終点Pe(n)も示している。
The trajectory data Dt shown in FIG. 10A is generated by the
また、図10(b)に示す1層目の軌道データDt(1)は、元となる1層目の層形状データDs(1)が円環状であることに対応して、円周状となっている。 Also, the trajectory data Dt(1) of the first layer shown in FIG. It's becoming
更に、1層目の軌道データDt(1)では、元となる1層目の層形状データDs(1)に対し、周上の互いに近接する箇所に始点Ps(1)及び終点Pe(1)が設定されている。その結果、この1層目の軌道データDt(1)は、始点Ps(1)から終点Pe(1)に至るまで、円周に沿って1パス(所謂一筆書き)で表現できる状態となっている。 Further, in the trajectory data Dt(1) of the first layer, the start point Ps(1) and the end point Pe(1) are placed on the periphery of the original layer shape data Ds(1). is set. As a result, the trajectory data Dt(1) of the first layer can be expressed in one pass (so-called one-stroke writing) along the circumference from the starting point Ps(1) to the ending point Pe(1). there is
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、2層目の軌道データDt(2)~n層目の軌道データDt(n)のそれぞれについても、始点Ps(2)及び終点Pe(2)~始点Ps(n)及び終点Pe(n)が設定される。そして、この例では、共通の形状を有する1層目の軌道データDt(1)~n層目の軌道データDt(n)において、始点Ps(1)及び終点Pe(1)~始点Ps(n)及び終点Pe(n)のそれぞれは、鉛直上方から見たときに重なるように配置されている。 Although not described in detail here, the trajectory data Dt(2) of the second layer to the trajectory data Dt(n) of the n-th layer also have the start point Ps(2) and the end point Pe(2) to A start point Ps(n) and an end point Pe(n) are set. In this example, the trajectory data Dt(1) of the first layer to the trajectory data Dt(n) of the n-th layer having a common shape have the starting point Ps(1) and the ending point Pe(1) to the starting point Ps(n ) and the end point Pe(n) are arranged so as to overlap each other when viewed from above in the vertical direction.
図11(a)は、修正軌道データDt’の一例を示している。また、図11(b)は、図11(a)に示す修正軌道データDt’を構成する、1層目の修正軌道データDt’(1)の一例を示している。尚、この修正軌道データDt’及び1層目の修正軌道データDt’(1)も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 11(a) shows an example of corrected trajectory data Dt'. FIG. 11(b) shows an example of first-layer corrected trajectory data Dt'(1) that constitutes the corrected trajectory data Dt' shown in FIG. 11(a). The corrected trajectory data Dt' and the corrected trajectory data Dt'(1) of the first layer are also expressed in a binary format, an ASCII format, or the like in practice. expressing.
図11(a)に示す修正軌道データDt’は、上述したように、積層計画装置30の軌道データ修正部45により生成される。そして、この例では、修正軌道データDt’が、1層目の修正軌道データDt’(1)~n層目の修正軌道データDt’(n)を含むn層構成となっている。但し、図11(a)では、作図の都合上、n層目の修正軌道データDt’(n)のみ全体を実線で示し、1層目の修正軌道データDt’(1)~(n-1)層目の修正軌道データDt’(n-1)は一部を破線で示している。尚、図11(a)には、後述するn層目の始点Ps(n)及び終点Pe(n)並びに新たな始点Ps’(n)及び新たな終点Pe’(n)も示している。
The corrected trajectory data Dt' shown in FIG. 11(a) is generated by the trajectory
また、図11(b)に示す1層目の修正軌道データDt’(1)は、元となる1層目の軌道データDt(1)が円周状であることに対応して、基本的には円周状となっているものの、軌道の一端が周の外側に突出し、軌道の他端が周の内側に突出した形状となっている。具体的には、図11(b)に示す1層目の修正軌道データDt’(1)は、元となる1層目の軌道データDt(1)を、始点Ps(1)を周の外側の新たな始点Ps’(1)まで延伸させ、終点Pe(1)を周の内側の新たな終点Pe’(1)まで延伸させるように修正することにより、生成される。 Further, the corrected trajectory data Dt'(1) of the first layer shown in FIG. 11B is basically Although it has a circular shape, one end of the track protrudes outside the circumference and the other end of the track protrudes inside the circumference. Specifically, the first-layer corrected trajectory data Dt'(1) shown in FIG. to a new starting point Ps'(1), and modifying the end point Pe(1) to extend to a new end point Pe'(1) inside the perimeter.
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、2層目の修正軌道データDt’(2)~n層目の修正軌道データDt’(n)のそれぞれについても、新たな始点Ps’(2)及び新たな終点Pe’(2)~新たな始点Ps’(n)及び新たな終点Pe’(n)が設定される。そして、この例では、共通の形状を有する1層目の修正軌道データDt’(1)~n層目の修正軌道データDt’(n)において、新たな始点Ps’(1)及び新たな終点Pe’(1)~新たな始点Ps’(n)及び新たな終点Pe’(n)のそれぞれも、鉛直上方から見たときに重なるように配置されている。 Although not described in detail here, each of the corrected trajectory data Dt'(2) of the second layer to the corrected trajectory data Dt'(n) of the n-th layer also has a new starting point Ps'(2). And a new end point Pe'(2) to a new start point Ps'(n) and a new end point Pe'(n) are set. In this example, a new start point Ps'(1) and a new end point Ps'(1) are added to the first-layer corrected trajectory data Dt'(1) to the n-th layer corrected trajectory data Dt'(n) having a common shape. Pe'(1) to the new start point Ps'(n) and the new end point Pe'(n) are also arranged so as to overlap each other when viewed vertically from above.
ところで、新たな始点Ps’及び新たな終点Pe’については、上述したように、一方を周の外側に設定し、他方を周の内側に設定する態様、両方を周の外側に設定する態様、両方を周の内側に設定する態様、の3つの態様がある。図11(a),(b)は、この3つの態様のうちの1つ目の態様を採用した場合における修正軌道データDt’を示したが、この3つの態様のうちの2つ目又は3つ目の態様を採用してもよい。 By the way, regarding the new start point Ps' and the new end point Pe', as described above, one is set outside the circumference and the other is set inside the circumference, and both are set outside the circumference. There are three modes: a mode in which both are set inside the circumference. FIGS. 11(a) and 11(b) show corrected trajectory data Dt′ when the first of these three modes is adopted, but the second or third The first aspect may be adopted.
次に、図8~図11に示す各種データを用いた、積層造形物100の製造プロセスについて説明する。
Next, a manufacturing process of the laminate-molded
図12(a)~(d)は、積層造形物100の製造プロセスの第1の例を示した図である。この積層造形物100は、新たな始点Ps’及び新たな終点Pe’について、上記3つの態様のうち、両方を周の外側に設定する態様を採用したものである。また、この態様の採用により、製造プロセスの動作を、制御プログラム実行部63の第1の動作例として示した、n層分のビードを全て積層した後にn層分の延伸部分をまとめて切削する動作例としたものである。尚、ここでは、積層造形物100を構成するビード101の総層数が、5(n=5)である場合を例として説明を行う。
12A to 12D are diagrams showing a first example of the manufacturing process of the laminate-molded
図12(a)は、1層目の修正軌道データDt’(1)に基づき、母材90上に、1層目のビード101(1)を形成した後の状態を示す斜視図である。
FIG. 12(a) is a perspective view showing a state after forming the first-layer bead 101(1) on the
ここで、1層目のビード101(1)の元となる1層目の修正軌道データDt’(1)には、1層目の始点Ps(1)、1層目の終点Pe(1)、1層目の新たな始点Ps’(1)、及び1層目の新たな終点Pe’(1)が設定されている。これらの始点Ps(1)、終点Pe(1)、新たな始点Ps’(1)、及び新たな終点Pe’(1)は、図12(a)の斜視図で、ビード101(1)上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。 Here, the first-layer corrected trajectory data Dt′(1), which is the source of the first-layer bead 101(1), includes the first-layer start point Ps(1) and the first-layer end point Pe(1). , a new start point Ps'(1) for the first layer, and a new end point Pe'(1) for the first layer. These start point Ps(1), end point Pe(1), new start point Ps'(1), and new end point Pe'(1) are shown in the perspective view of FIG. It does not actually appear in the real world, but is shown virtually.
そして、溶接ロボット10は、母材90上で、1層目の修正軌道データDt’(1)が示す軌道に沿って、溶接トーチ13に保持された溶加材14を、1層目の新たな始点Ps’(1)から、1層目の始点Ps(1)及び1層目の終点Pe(1)を経由して、1層目の新たな終点Pe’(1)まで移動させる。これにより、図12(a)に示すように、母材90上に1層目のビード101(1)が形成される。その際、1層目のビード101(1)には、1層目の始点Ps(1)から1層目の新たな始点Ps’(1)までの延伸部分と、1層目の終点Pe(1)から1層目の新たな終点Pe’(1)までの延伸部分とからなる突起部102(1)が形成される。
Then, the
図12(b)は、2層目の修正軌道データDt’(2)に基づき、1層目のビード101(1)上に、2層目のビード101(2)を形成した後の状態を示す斜視図である。 FIG. 12B shows the state after the second layer bead 101(2) is formed on the first layer bead 101(1) based on the second layer corrected trajectory data Dt'(2). It is a perspective view showing.
ここで、2層目のビード101(2)の元となる2層目の修正軌道データDt’(2)にも、2層目の始点Ps(2)、2層目の終点Pe(2)、2層目の新たな始点Ps’(2)、及び2層目の新たな終点Pe’(2)が設定されている。これらの始点Ps(2)、終点Pe(2)、新たな始点Ps’(2)、及び新たな終点Pe’(2)は、図12(b)の斜視図で、ビード101(2)上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。尚、この例では、1層目の修正軌道データDt’(1)と2層目の修正軌道データDt’(2)とが、同一形状となっていることから、2層目の始点Ps(2)は1層目の始点Ps(1)と、2層目の終点Pe(2)は1層目の終点Pe(1)と、2層目の新たな始点Ps’(2)は1層目の新たな始点Ps’(1)と、2層目の新たな終点Pe’(2)は1層目の新たな終点Pe’(1)と、それぞれ重なっている。 Here, the second layer start point Ps(2) and the second layer end point Pe(2) are also included in the second layer corrected trajectory data Dt'(2), which is the basis of the second layer bead 101(2). , a new start point Ps'(2) for the second layer, and a new end point Pe'(2) for the second layer are set. These start point Ps(2), end point Pe(2), new start point Ps'(2), and new end point Pe'(2) are shown in the perspective view of FIG. It does not actually appear in the real world, but is shown virtually. In this example, since the corrected trajectory data Dt'(1) of the first layer and the corrected trajectory data Dt'(2) of the second layer have the same shape, the starting point Ps ( 2) is the start point Ps(1) of the first layer, the end point Pe(2) of the second layer is the end point Pe(1) of the first layer, and the new start point Ps'(2) of the second layer is the first layer. The new start point Ps'(1) of the second layer and the new end point Pe'(2) of the second layer overlap the new end point Pe'(1) of the first layer.
そして、溶接ロボット10は、1層目のビード101(1)上で、2層目の修正軌道データDt’(2)が示す軌道に沿って、溶接トーチ13に保持された溶加材14を、2層目の新たな始点Ps’(2)から、2層目の始点Ps(2)及び2層目の終点Pe(2)を経由して、2層目の新たな終点Pe’(2)まで移動させる。これにより、図12(b)に示すように、1層目のビード101(1)上に2層目のビード101(2)が形成される。その際、2層目のビード101(2)には、2層目の始点Ps(2)から2層目の新たな始点Ps’(2)までの延伸部分と、2層目の終点Pe(2)から2層目の新たな終点Pe’(2)までの延伸部分とからなる突起部102(2)が形成される。
Then, the
以降、同様の手順で、3層目のビード101(3)、4層目のビード101(4)及び5層目のビード101(5)の積層が行われる。 Subsequently, the beads 101(3) of the third layer, the beads 101(4) of the fourth layer, and the beads 101(5) of the fifth layer are laminated in the same procedure.
図12(c)は、5層目の修正軌道データDt’(5)に基づき、4層目のビード101(4)上に、最終層となる5層目のビード101(5)を形成した後の状態を示す斜視図である。 In FIG. 12(c), the fifth-layer bead 101(5), which is the final layer, is formed on the fourth-layer bead 101(4) based on the fifth-layer corrected trajectory data Dt'(5). It is a perspective view showing a state after.
本実施の形態の場合、5層目のビード101(5)を形成した後の造形物の形状は、元となる円筒状の造形物の外周面側に、鉛直方向に沿って延びる突起部102(1層目の突起部102(1)~5層目の突起部102(5))が形成されたものとなっている。
In the case of this embodiment, the shape of the object after forming the bead 101 (5) of the fifth layer is that the shape of the original cylindrical object is a
図12(d)は、図12(c)に示す造形物に機械加工を施して得られた積層造形物100を示している。
FIG. 12(d) shows a laminate-molded
切削ロボット15は、図12(c)に示す1層目のビード101(1)から5層目のビード101(5)に対して、金属加工工具18を用いて、1層目の突起部102(1)から5層目の突起部102(5)を切削する機械加工を行う。これにより、元となる造形物の形状(三次元CADデータD3d)に近い形状を有する積層造形物100が得られる。
The cutting
図13(a)~(f)は、積層造形物100の製造プロセスの第2の例を示した図である。この積層造形物100は、新たな始点Ps’及び新たな終点Pe’について、上記3つの態様のうち、両方を周の内側に設定する態様を採用したものである。また、この態様の採用により、製造プロセスの動作を、制御プログラム実行部63の第2の動作例として示した、1層分のビードを積層するごとにその層の延伸部分を切削しつつn層分のビードを積層する動作例としたものである。尚、ここでも、積層造形物100を構成するビード101の総層数が、5(n=5)である場合を例として説明を行う。
13A to 13F are diagrams showing a second example of the manufacturing process of the laminate-molded
図13(a)は、1層目の修正軌道データDt’(1)に基づき、母材90上に、1層目のビード101(1)を形成した後の状態を示す斜視図である。
FIG. 13(a) is a perspective view showing a state after the first-layer bead 101(1) is formed on the
ここで、1層目のビード101(1)の元となる1層目の修正軌道データDt’(1)には、1層目の始点Ps(1)、1層目の終点Pe(1)、1層目の新たな始点Ps’(1)、及び1層目の新たな終点Pe’(1)が設定されている。これらの始点Ps(1)、終点Pe(1)、新たな始点Ps’(1)、及び新たな終点Pe’(1)は、図13(a)の斜視図で、ビード101(1)上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。 Here, the first-layer corrected trajectory data Dt′(1), which is the source of the first-layer bead 101(1), includes the first-layer start point Ps(1) and the first-layer end point Pe(1). , a new start point Ps'(1) for the first layer, and a new end point Pe'(1) for the first layer. These start point Ps(1), end point Pe(1), new start point Ps'(1), and new end point Pe'(1) are shown in the perspective view of FIG. It does not actually appear in the real world, but is shown hypothetically.
そして、溶接ロボット10は、母材90上で、1層目の修正軌道データDt’(1)が示す軌道に沿って、溶接トーチ13に保持された溶加材14を、1層目の新たな始点Ps’(1)から、1層目の始点Ps(1)及び1層目の終点Pe(1)を経由して、1層目の新たな終点Pe’(1)まで移動させる。これにより、図13(a)に示すように、母材90上に1層目のビード101(1)が形成される。その際、1層目のビード101(1)には、1層目の始点Ps(1)から1層目の新たな始点Ps’(1)までの延伸部分と、1層目の終点Pe(1)から1層目の新たな終点Pe’(1)までの延伸部分とからなる突起部102(1)が形成される。
Then, the
図13(b)は、図13(a)に示す1層目のビード101(1)の突起部102(1)を切削した後の状態を示した斜視図である。 FIG. 13(b) is a perspective view showing a state after cutting the protrusion 102(1) of the bead 101(1) of the first layer shown in FIG. 13(a).
切削ロボット15は、図13(a)に示す1層目のビード101(1)に対して、金属加工工具18を用いて、1層目の突起部102(1)を切削する機械加工を行う。これにより、図13(b)に示すように、1層目のビード101(1)の突起部102(1)が除去される。
The cutting
図13(c)は、2層目の修正軌道データDt’(2)に基づき、1層目のビード101(1)上に、2層目のビード101(2)を形成した後の状態を示す斜視図である。 FIG. 13(c) shows the state after the second layer bead 101(2) is formed on the first layer bead 101(1) based on the second layer corrected trajectory data Dt'(2). It is a perspective view showing.
ここで、2層目のビード101(2)の元となる2層目の修正軌道データDt’(2)にも、2層目の始点Ps(2)、2層目の終点Pe(2)、2層目の新たな始点Ps’(2)、及び2層目の新たな終点Pe’(2)が設定されている。これらの始点Ps(2)、終点Pe(2)、新たな始点Ps’(2)、及び新たな終点Pe’(2)は、図13(c)の斜視図で、ビード101(2)上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。尚、この例では、1層目の修正軌道データDt’(1)と2層目の修正軌道データDt’(2)とが、同一形状となっていることから、データ上では、2層目の始点Ps(2)は1層目の始点Ps(1)と、2層目の終点Pe(2)は1層目の終点Pe(1)と、2層目の新たな始点Ps’(2)は1層目の新たな始点Ps’(1)と、2層目の新たな終点Pe’(2)は1層目の新たな終点Pe’(1)と、それぞれ重なっている。但し、実際には、突起部102(1)が除去されているため、2層目の新たな始点Ps’(2)及び2層目の新たな終点Pe’(2)の下に、1層目の新たな始点Ps’(1)及び1層目の新たな終点Pe’(1)は存在しない。また、このように突起部102(1)が除去されたことにより、突起部102(2)は垂れ落ちてしまうかもしれないが、これはその後の切削に大きな影響を及ぼすものではない。 Here, the second layer start point Ps(2) and the second layer end point Pe(2) are also included in the second layer corrected trajectory data Dt'(2), which is the basis of the second layer bead 101(2). , a new start point Ps'(2) for the second layer, and a new end point Pe'(2) for the second layer are set. These start point Ps(2), end point Pe(2), new start point Ps'(2), and new end point Pe'(2) are shown in the perspective view of FIG. It does not actually appear in the real world, but is shown virtually. In this example, since the corrected trajectory data Dt'(1) for the first layer and the corrected trajectory data Dt'(2) for the second layer have the same shape, the data for the second layer The start point Ps(2) of is the first layer start point Ps(1), the second layer end point Pe(2) is the first layer end point Pe(1), and the second layer new start point Ps'(2 ) overlaps the new start point Ps'(1) of the first layer, and the new end point Pe'(2) of the second layer overlaps with the new end point Pe'(1) of the first layer. However, in reality, since the protrusion 102(1) is removed, one layer The new start point Ps'(1) of the eye and the new end point Pe'(1) of the first layer do not exist. Also, this removal of protrusion 102(1) may cause protrusion 102(2) to droop, but this does not significantly affect subsequent cutting.
そして、溶接ロボット10は、1層目のビード101(1)上で、2層目の修正軌道データDt’(2)が示す軌道に沿って、溶接トーチ13に保持された溶加材14を、2層目の新たな始点Ps’(2)から、2層目の始点Ps(2)及び2層目の終点Pe(2)を経由して、2層目の新たな終点Pe’(2)まで移動させる。これにより、図13(c)に示すように、1層目のビード101(1)上に2層目のビード101(2)が形成される。その際、2層目のビード101(2)には、2層目の始点Ps(2)から2層目の新たな始点Ps’(2)までの延伸部分と、2層目の終点Pe(2)から2層目の新たな終点Pe’(2)までの延伸部分とからなる突起部102(2)が形成される。
Then, the
図13(d)は、図13(c)に示す2層目のビード101(2)の突起部102(2)を切削した後の状態を示した斜視図である。 FIG. 13(d) is a perspective view showing a state after the protrusion 102(2) of the bead 101(2) of the second layer shown in FIG. 13(c) is cut.
切削ロボット15は、図13(c)に示す2層目のビード101(2)に対して、金属加工工具18を用いて、2層目の突起部102(2)を切削する機械加工を行う。これにより、図13(d)に示すように、2層目のビード101(2)の突起部102(2)が除去される。
The cutting
以降、同様の手順で、3層目のビード101(3)の積層及び3層目の突起部102(3)の切削、4層目のビード101(4)の積層及び4層目の突起部102(4)の切削、並びに5層目のビード101(5)の積層が行われる。 Thereafter, in the same procedure, lamination of beads 101 (3) of the third layer, cutting of protrusions 102 (3) of the third layer, lamination of beads 101 (4) of the fourth layer, and protrusions of the fourth layer 102(4) is cut and the fifth layer of beads 101(5) is laminated.
図13(e)は、5層目の修正軌道データDt’(5)に基づき、4層目のビード101(4)上に、最終層となる5層目のビード101(5)を形成した後の状態を示す斜視図である。 In FIG. 13(e), the fifth-layer bead 101(5), which is the final layer, is formed on the fourth-layer bead 101(4) based on the fifth-layer corrected trajectory data Dt'(5). It is a perspective view showing a state after.
図13(f)は、図13(e)に示す5層目のビード101(5)の突起部102(5)を切削した後の状態を示した斜視図である。 FIG. 13(f) is a perspective view showing a state after cutting the protrusion 102(5) of the bead 101(5) of the fifth layer shown in FIG. 13(e).
切削ロボット15は、図13(e)に示す5層目のビード101(5)に対して、金属加工工具18を用いて、5層目の突起部102(5)を切削する機械加工を行う。これにより、図13(f)に示すように、5層目のビード101(5)の突起部102(5)が除去される。そして、元となる造形物の形状(三次元CADデータD3d)に近い形状を有する積層造形物100が得られる。
The cutting
ところで、新たな始点Ps’及び新たな終点Pe’について、図12(a)~(d)では、両方を周の外側に設定する態様を採用し、図13(a)~(f)では、両方を周の内側に設定する態様を採用した。しかしながら、一方を周の外側に設定し、他方を周の内側に設定する態様を採用した場合について、同様の説明を行うことも可能である。 By the way, regarding the new start point Ps' and the new end point Pe', in FIGS. A mode in which both are set inside the circumference was adopted. However, the same explanation can be given for the case where one is set on the outside of the circumference and the other is set on the inside of the circumference.
この場合、製造プロセスの動作としては、3つの動作が考えられる。1つ目は、n層分のビードを全て積層した後にn層分の外側及び内側の延伸部分をまとめて切削する動作である。2つ目は、1層分のビードを積層するごとにその層の外側及び内側の延伸部分を切削しつつn層分のビードを積層する動作である。3つ目は、1層分のビードを積層するごとにその層の内側の延伸部分を切削しつつn層分のビードを積層してその後にn層分の外側の延伸部分をまとめて切削する動作である。これら3つの動作の何れを行うかは、溶接ロボット10及び切削ロボット15の機構的な特徴を加味して決定するとよい。
In this case, there are three possible operations of the manufacturing process. The first is an operation of laminating all the beads for n layers and then collectively cutting the outer and inner extended portions for n layers. The second is an operation of laminating n layers of beads while cutting the outer and inner stretched portions of the layer each time one layer of beads is laminated. The third method is to laminate n layers of beads while cutting the inner stretched portion of the layer each time one layer of beads is stacked, and then cut the n layers of outer stretched portions collectively. It is action. Which of these three operations should be performed should be determined in consideration of the mechanical features of the
[変形例]
本実施の形態では、積層計画装置30が、軌道データDtを生成し、これを修正することにより修正軌道データDt’を生成するようにしたが、これには限らない。積層計画装置30が、軌道データDtを生成し、制御装置50が、これを修正することにより修正軌道データDt’を生成するようにしてもよい。
[Modification]
In the present embodiment, the stacking
また、本実施の形態では、n層分のビードを全て積層した後にn層分の延伸部分をまとめて切削する場合、溶接ロボット10とは別に設けられた切削ロボット15がn層分の延伸部分を切削するようにしたが、これには限らない。溶接ロボット10の溶接トーチ13を金属加工工具18に交換して切削ロボットとして駆動することにより、n層分の延伸部分を切削するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, when all the beads for n layers are laminated and then the extending portions for n layers are collectively cut, the cutting
更に、本実施の形態では、n層分のビードを全て積層した後にn層分の延伸部分をまとめて切削する場合、金属積層造形システム1に含まれる切削ロボット15がn層分の延伸部分を切削するようにしたが、これには限らない。金属積層造形システム1がn層分のビードを積層する工程とは別の工程で、金属積層造形システム1に含まれない手段により、n層分の延伸部分を切削するようにしてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, when all the beads for n layers are laminated and then the stretched portions for n layers are cut together, the cutting
[本実施の形態の効果]
以上述べたように、本実施の形態では、例えば、三次元CADデータD3dから軌道計画を作成する際に、アークがオン又はオフとなる箇所を調整するようにした。これにより、最終的な積層造形物100の特定の箇所に欠陥の発生が集中する事態を予防することができることとなった。
[Effects of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, for example, when creating a trajectory plan from the three-dimensional CAD data D3d, the points at which the arc is turned on or off are adjusted. As a result, it is possible to prevent the occurrence of defects from concentrating on a specific portion of the final laminate-molded
1…金属積層造形システム、10…溶接ロボット、20…CAD装置、30…積層計画装置、41…CADデータ取得部、42…CADデータ分割部、43…軌道データ生成部、44…溶接条件生成部、45…軌道データ修正部、46…切削情報生成部、47…制御プログラム生成部、48…制御プログラム出力部、50…制御装置、61…制御プログラム取得部、62…制御プログラム記憶部、63…制御プログラム実行部、70…記録媒体
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する工程と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造する工程と
を含み、
前記修正する工程では、前記始点及び前記終点を前記造形物の一方の側にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させ、当該始点から当該新たな始点までの延伸部分と当該終点から当該新たな終点までの延伸部分とからなる突起部が形成されるように、前記スライスデータを修正することを特徴とする、造形物の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a modeled product including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc is produced based on three-dimensional shape data,
Determining the start point and end point of the bead in each layer from the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers;
modifying the slice data to extend the start point and the end point to a new start point and a new end point, respectively, located outside the modeled object;
manufacturing the shaped object by forming a bead from the new starting point toward the new end point based on the modified slice data ;
In the correcting step, the start point and the end point are extended to the new start point and the new end point on one side of the modeled object, respectively, and a portion extending from the start point to the new start point and from the end point A method for manufacturing a modeled object , wherein the slice data is corrected so as to form a projection formed of a portion extended to the new end point .
前記造形物の一方の側は、当該造形物の外側であることを特徴とする、請求項1に記載の造形物の製造方法。 The modeled object is cylindrical,
2. The method of claim 1, wherein one side of the shaped article is an outside of the shaped article .
前記造形物の一方の側は、当該造形物の内側であることを特徴とする、請求項1に記載の造形物の製造方法。 The modeled object is cylindrical,
2. The method of manufacturing a model according to claim 1, wherein one side of the model is an inner side of the model .
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する工程と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する工程と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する工程と
を含み、
前記修正する工程では、前記始点及び前記終点を前記造形物の一方の側にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させ、当該始点から当該新たな始点までの延伸部分と当該終点から当該新たな終点までの延伸部分とからなる突起部が形成されるように、前記スライスデータを修正することを特徴とする、造形物の製造制御方法。 A manufacturing control method for a model, comprising:
a step of obtaining the start point and end point of a bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers;
modifying the slice data to extend the start point and the end point to a new start point and a new end point, respectively, located outside the modeled object;
outputting information for manufacturing the modeled object by forming a bead from the new start point toward the new end point based on the corrected slice data ;
In the correcting step, the start point and the end point are extended to the new start point and the new end point on one side of the modeled object, respectively, and a portion extending from the start point to the new start point and from the end point A manufacturing control method for a modeled object, wherein the slice data is corrected so as to form a projecting portion including a portion extended to the new end point .
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する修正手段と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する出力手段と
を備え、
前記修正手段は、前記始点及び前記終点を前記造形物の一方の側にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させ、当該始点から当該新たな始点までの延伸部分と当該終点から当該新たな終点までの延伸部分とからなる突起部が形成されるように、前記スライスデータを修正することを特徴とする、造形物の製造制御装置。 Based on three-dimensional shape data, a model manufacturing control device that controls the production of a model including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc is stacked,
Acquisition means for acquiring a start point and an end point of a bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers;
a correction means for correcting the slice data so as to extend the start point and the end point to a new start point and a new end point located outside the modeled object, respectively;
an output means for outputting information for manufacturing the modeled object by forming a bead from the new start point toward the new end point based on the corrected slice data ;
The modifying means extends the start point and the end point to the new start point and the new end point on one side of the modeled object, respectively, and extends a portion from the start point to the new start point and from the end point to the new end point. A production control apparatus for a modeled object, wherein the slice data is corrected so as to form a projection including a portion extended to a new end point .
前記コンピュータを、
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する修正手段と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する出力手段と
して機能させ、
前記修正手段は、前記始点及び前記終点を前記造形物の一方の側にある前記新たな始点及び前記新たな終点にそれぞれ延伸させ、当該始点から当該新たな始点までの延伸部分と当該終点から当該新たな終点までの延伸部分とからなる突起部が形成されるように、前記スライスデータを修正するプログラム。 Based on the three-dimensional shape data, the computer functions as a production control device for the model, which controls the production of the model including a laminate of multiple layers of beads made by melting and solidifying the filler material using an arc. A program for
said computer,
Acquisition means for acquiring a start point and an end point of a bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers;
a correction means for correcting the slice data so as to extend the start point and the end point to a new start point and a new end point located outside the modeled object, respectively;
By forming a bead from the new start point toward the new end point based on the corrected slice data, functioning as output means for outputting information for manufacturing the modeled object ,
The modifying means extends the start point and the end point to the new start point and the new end point on one side of the modeled object, respectively, and extends from the start point to the new start point and from the end point to the new end point. A program for modifying the slice data so that a protrusion consisting of an extension to a new end point is formed .
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