CN110603119A - 附加制造装置、附加制造系统及附加制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种附加制造装置,其通过对加工头(3)进行控制而进行附加加工,该加工头(3)设置有:线材供给嘴(31),其向母材的表面的加工区域供给线材;光束源,其能够向线材的前端照射出光束;以及气体喷嘴(33),其在与线材供给嘴(31)之间隔着光束源而配置,向加工区域喷出气体,在附加制造装置中具有加工条件选择部,该加工条件选择部求出在沿照射出光束的方向观察时线材被供给的方向和加工头(3)的行进方向所成的角度,基于角度对附加加工的加工条件进行选择。
Description
技术领域
本发明涉及进行线式的附加制造加工的附加制造装置、附加制造系统及附加制造方法。
背景技术
在线式的附加制造加工中,已知在按照预先设定出的加工条件进行加工的情况下,依赖于线材的供给方向和加工头的行进方向的角度差值,相对于理想的焊道形状而产生形状误差。加工条件是光束输出、气体压力等,理想的焊道形状是指剖面形状对称、焊道的宽度和高度之比恒定的焊道形状。产生焊道形状的形状误差被认为是下述情况,即,产生剖面形状成为非对称的焊道形状的偏心、焊道的宽度和高度之比从恒定的值偏离。
关于加工的行进方向和焊道形状的偏心的关系,在专利文献1中进行了说明。在专利文献1中,说明了如果一边使焊枪向与焊接行进方向正交的方向的一方倾斜、一边扫描而进行电弧焊接,则针对母材的导热发生不均匀的情况成为原因,产生焊道的偏心。
专利文献1:日本特开2013-146753号公报
发明内容
作为将焊道形状设为理想的形状,以使得线材的供给方向和加工头的行进方向的角度差值始终恒定的方法,存在使加工物本身旋转的方式。但是,在使用该方法的情况下,需要在加工机装载旋转工作台,因此存在下述问题,即,加工区域变窄,机械的轴数增加,控制变得复杂。因此,在线式的附加制造加工中,寻求通过简易的控制而避免焊道形状的偏心。
本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于得到能够通过简易的控制而防止焊道形状的偏心的附加制造装置。
为了解决上述的课题并达到目的,本发明的附加制造装置通过对加工头进行控制而进行附加加工,该加工头设置有:线材供给嘴,其向母材的表面的加工区域供给线状的部件;光束源,其能够向线状的部件的前端照射出光束;以及气体喷嘴,其在与线材供给嘴之间隔着光束源而配置,向加工区域喷出气体。本发明具有加工条件选择部,该加工条件选择部求出在沿照射出光束的方向观察时线状的部件被供给的方向和加工头的行进方向所成的角度,基于角度对附加加工的加工条件进行选择。
发明的效果
本发明所涉及的附加制造装置具有能够通过简易的控制而防止焊道形状的偏心这样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的附加制造系统的功能结构的框图。
图2是表示实施方式1所涉及的加工头的结构的图。
图3是表示线材被供给的方向和加工头的行进方向成为相反方向的情况即第1对比例的图。
图4是表示在图3的IV-IV中的箭头方向观察到的焊道的剖面形状的图。
图5是表示线材被供给的方向和加工头的行进方向成为直角的情况即第2对比例的图。
图6是表示在图5的VI-VI中的箭头方向观察到的焊道的剖面形状的图。
图7是表示线材被供给的方向和加工头的行进方向成为同一方向的情况即第3对比例的图。
图8是在与母材的表面平行的Y方向观察图7的图。
图9是表示在图8的IX-IX中的箭头方向观察到的焊道的剖面形状的图。
图10是表示线材被供给的方向和加工头的行进方向成为相反方向的情况即第4对比例的图。
图11是在与母材的表面平行的Y方向观察图10的图。
图12是表示在图11的XII-XII中的箭头方向观察到的焊道的剖面形状的图。
图13是表示在实施方式1中加工头的行进方向相对于线材被供给的方向而变化的情形的图。
图14是将由图13的单点划线包围的部分放大的图。
图15是表示实施方式1所涉及的加工条件表格的一个例子的图。
图16是对实施方式1所涉及的加工条件的选择的情形进行说明的图。
图17是用于对实施方式1所涉及的激光束的光束轮廓进行说明的图。
图18是表示本发明的实施方式2所涉及的附加制造系统的功能结构的框图。
图19是表示将实施方式1及2所涉及的数控装置的功能通过计算机系统实现的情况下的硬件结构的图。
具体实施方式
下面,基于附图,对本发明的实施方式所涉及的附加制造装置、附加制造系统及附加制造方法详细地进行说明。此外,本发明不受这些实施方式限定。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的附加制造系统101的功能结构的框图。附加制造系统101具有CAM(Computer Aided Manufacturing)装置1A及附加制造装置10A。附加制造装置10A具有数控装置2A、加工头3、伺服放大器4以及由伺服放大器4驱动的未图示的电动机。
图2是表示实施方式1所涉及的加工头3的结构的图。加工头3具有:线材供给嘴31,其供给线状的部件即线材30;作为光束源的激光头32,其能够向线材30的前端照射出激光束;以及气体喷嘴33,其向母材51的表面的加工区域喷出气体。线材供给嘴31向母材51上在恒定方向以恒定速度供给线材30。从线材供给嘴31供给的线材30在加工区域中由激光束加热熔融而形成焊道50。即,加工区域是母材51的表面的焊道50所形成的区域。气体喷嘴33在与线材供给嘴31之间隔着激光头32而设置,用于对在加工区域形成的焊道50进行冷却的气体的喷出由电空阀控制。在附加加工时,在激光束照射至线材30的前端的状态下,加工头3在与激光束的照射方向即图2的Z方向垂直的方向即行进方向上移动。由此,以在与母材51的表面上的该行进方向相反的方向延伸的方式形成焊道50。此时,向母材51的表面照射的激光束由线材30本身遮挡,因此根据被遮挡的区域和加工头3的行进方向的关系,如后面所述向母材51的导热状况变化。在从激光头32照射出激光束的方向观察,线材供给嘴31供给线材30的方向和气体喷嘴33喷出气体的方向变得相反。在图2中,从激光头32照射出激光束的方向为Z方向,与母材51的表面平行的方向是与Z方向垂直的X方向及Y方向。而且,如果将线材供给嘴31供给线材30的方向垂直地投影在XY平面,则成为X方向。在这里,使用了作为光束源而具有激光振荡器的激光头32,因此光束成为激光束,但也可以将光束源变更为电子束发生源,将电子束作为光束。即,只要能够使用能够将线材30加热熔融的光束即可,光束源就不受限定。
CAM装置1A具有CAD(Computer-Aided Design)模型11,其对要附加制造的对象形状进行指定;加工路径生成部12,其通过对CAD模型11进行解析而生成加工路径;以及加工程序变换部13,其将加工路径生成部12生成的加工路径变换为加工程序14。将加工程序变换部13创建出的加工程序14发送至数控装置2A。加工程序14通过对加工头3的轨迹进行指示,从而指定出加工路径。
数控装置2A具有:加工程序解析部21、轴移动量生成部22、加工条件选择部23、加工条件输出部24和加工条件表格25。
加工程序解析部21通过对加工程序14进行解析,从而决定由加工程序14指定出的各加工路径的终点坐标,将各加工路径的终点坐标发送至轴移动量生成部22。
轴移动量生成部22接收由加工程序解析部21得到的解析结果。轴移动量生成部22基于各加工路径的终点坐标,生成数控装置2A的每个控制周期的各轴方向的移动量指令值。在这里,各轴是指能够使加工头3和母材51的相对位置变化的由未图示的驱动装置进行驱动的驱动轴。轴移动量生成部22将生成的各轴方向的移动量指令值分别发送至伺服放大器4及加工条件选择部23。
加工条件表格25是用于预先设定与加工头3的行进方向相对应的加工条件的设定值的数据表格。
加工条件选择部23基于从轴移动量生成部22接收到的各轴方向的移动量指令值,对加工头3的行进方向θ进行计算。加工头3的行进方向如上所述是与激光束的照射方向即Z方向垂直的方向。因此,关于加工头3的行进方向θ,将激光束的照射方向作为轴,取得XY平面内的360°的角度。在这里,行进方向θ设为是在从激光束的照射方向观察时,加工头3的行进方向和作为基准的方向所成的角度。而且,在正的X方向取作为基准的方向,将加工头3的行进方向为正的X方向的情况设为θ=0度。将图2的X的箭头的方向设为正的X方向,但在下面,有时将正的X方向简称为X方向。因此,如果设为θ=tan-1(Y方向的移动量指令值/X方向的移动量指令值),则求出行进方向θ。而且,在图2中,如果将从线材供给嘴31供给线材30的方向垂直地投影在XY平面,则成为作为基准的方向即正的X方向。因此,加工头3的行进方向θ成为在沿照射出激光束的方向观察时,线材30被供给的方向和加工头3的行进方向所成的角度。
加工条件选择部23参照加工条件表格25,使用以上述方式求出的加工头3的行进方向θ,对加工条件表格25中的加工条件进行选择。而且,加工条件选择部23将选择出的加工条件的设定值即加工条件设定值发送至加工条件输出部24。
加工条件输出部24将从加工条件选择部23接收到的加工条件设定值输出至激光头32及气体喷嘴33。
激光头32从加工条件输出部24接收激光输出值(kw)而作为加工条件设定值,对激光振荡器进行控制以使得成为该激光输出值。
气体喷嘴33从加工条件输出部24接收气体压力(MPa)而作为加工条件设定值,对电空阀进行控制以使得成为该气体压力。
伺服放大器4基于从轴移动量生成部22接收到的各轴方向的移动量指令值对电动机进行驱动,该电动机将对作为被加工物的母材51进行搭载的未图示的工作台向各轴的方向移动。
实施方式1所涉及的附加制造装置10A,如上所述基于储存有与加工头3的行进方向相对应的加工条件的加工条件表格25而进行附加加工,但关于不考虑加工头3的行进方向而始终以同一加工条件执行附加加工的情况,以下使用对比例而进行说明。
图3是表示线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为相反方向的情况即第1对比例的图。图4是表示在图3的IV-IV中的箭头方向观察到的焊道50的剖面形状的图。图5是表示线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为直角的情况即第2对比例的图。图6是在图5的VI-VI中的箭头方向观察到的焊道50的剖面形状的图。图3及图5是在激光束的照射方向观察焊道50的图。
如图3所示,在从图3的纸面垂直方向即激光束的照射方向观察时线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为相反方向的情况下,如图4所示焊道50的剖面形状成为左右对称。其原因在于,从激光头32照射的激光束的由线材30造成的遮挡率在图3的纸面上的线材30的左右不产生不均匀。其结果,在由激光束实现的母材51的加热时,在图4的母材51的左右不产生不均匀,因此焊道50的剖面形状成为左右对称。另外,在后面进行详述,在与从图3的纸面垂直方向即激光束的照射方向观察时线材30被供给的方向和加工头3的行进方向相同的情况下,焊道50的剖面形状虽然变化,但也会成为左右对称。
与此相对,如图5所示,在线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为直角的情况下,如图6所示焊道50的剖面形状成为非对称,产生偏心。由图6的虚线示出的是图3所示的没有偏心的对称的焊道形状。在焊道50的剖面形状产生偏心的原因在于,从激光头32向母材51照射的激光束由线材30遮挡的比例,在与图5的纸面上的线材30的前端相比的上下不同。即,在图5中,相比于与线材30的前端相比的上方,在下方从激光头32向母材51照射的激光束由线材30遮挡的比例变大。其结果,在图5的纸面上,在加工头3向右侧行进时,相比于与线材30的前端相比的下方的母材51,上方的母材51被更多地加热。由此,与在图6的纸面上由线材30将激光束遮挡的比例大的左侧相比成为被更多地加热的右侧的母材51上的焊道50的高度降低,在焊道50的剖面形状产生偏心。
如上所述,在将光束源作为热源的线式的焊接技术中,根据线材供给方向和焊接行进方向即加工头3的行进方向所成的角度差值,向将要附加加工前的母材51的光束照射量的由线材30引起的遮挡率变化。依赖于该遮挡率的变化,通过附加加工形成的焊道50的宽度及高度变化。关于该情况,使用对比例进一步详细地进行说明。
图7是表示线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为同一方向的情况即第3对比例的图。图7是在激光束的照射方向即Z方向观察焊道50的图。图8是在与母材51的表面平行的Y方向观察图7的图。图9是表示在图8的IX-IX中的箭头方向观察到的焊道50的剖面形状的图。图10是表示线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为相反方向的情况即第4对比例的图。图10是在激光束的照射方向即Z方向观察焊道50的图。图11是在与母材51的表面平行的Y方向观察图10的图。图12是表示在图11的XII-XII中的箭头方向观察到的焊道50的剖面形状的图。
如图7所示,在线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为同一方向的情况下,在激光束的照射区域300中,向将要附加加工前的母材51的光束照射量的由线材30引起的遮挡率与图10的情况相比变小。在图7的情况下,在沿照射出激光束的方向观察时,线材30处在与焊道50重叠的位置,因此在激光束的照射区域300中母材51被遮挡的面积仅成为焊道50的面积。因此,在图7的激光束的照射区域300中,激光束直接照射至将要附加加工前的母材51的面积与图10的情况相比变大。其结果,向母材51的预热与图10的情况相比变多,冷却时的温度梯度变得缓慢,如图9所示,与图12相比焊道50的焊道宽度变宽,成为焊道高度降低的倾向。
另一方面,如图10所示,在线材30被供给的方向和加工头3的行进方向成为相反方向的情况下,在激光束的照射区域300中,向将要附加加工前的母材51的光束照射量的由线材30引起的遮挡率与图7的情况相比变大。在图10的情况下,在沿照射出激光束的方向观察时,在激光束的照射区域300中母材51被遮挡的面积成为焊道50的面积及线材30的面积。因此,在图10的激光束的照射区域300中,激光束直接照射至将要附加加工前的母材51的面积与图7的情况相比变小。其结果,向母材51的预热与图7的情况相比变少,冷却时的温度梯度变得急剧,由此如图12所示,与图9相比焊道50的焊道宽度变窄,成为焊道高度变高的倾向。如以上说明的那样,在图7及图10的情况下,虽然没有产生焊道形状的偏心,但其结果为焊道宽度及焊道高度不同。
图13是表示在实施方式1中加工头3的行进方向相对于线材30被供给的方向而变化的情形的图。图13包含有在图3至图12中说明过的情况。图14是将由图13的单点划线包围的部分放大的图。在图14中,加工头3的行进方向由虚线示出。图14的激光束的照射区域300,在与虚线相比的右下的部分中由线材30遮挡。因此,在相比于图14的激光束的照射区域300的与虚线相比左上的部分而处于右下的部分中,母材51的预热变小,成为焊道50的高度变高的倾向。图6的与焊道50的右侧相比左侧变高而产生偏心的原因也是基于相同理由。
如以上说明的那样,根据母材51的预热量的变化,焊道宽度及焊道高度变化。因此,为了将焊道宽度及焊道高度保持为恒定,只要依赖于线材30被供给的方向和加工头3的行进方向在与照射出激光束的方向垂直的面内所成的角度而使激光输出变化即可。具体地说,与图10的情况相比向将要附加加工前的母材51的光束照射量的由线材30引起的遮挡率在图7的情况下变小。因此,减小图7的情况下的激光输出即可。在不改变图7的情况下的激光输出的情况下,增大图10的情况下的激光输出即可。
另外,由于与线材30被供给的方向和加工头3的行进方向在与照射出激光束的方向垂直的面内所成的角度相依赖的母材51的预热量的不均匀,产生了焊道形状的偏心。因此,为了防止焊道形状的偏心,对激光束的照射区域300内的导热量的不均匀进行校正即可。具体地说,考虑依赖于上述角度,对从线材供给嘴31喷出的冷却用的气体的气体压力或者激光束的光束轮廓进行调整。
图15是表示实施方式1所涉及的加工条件表格25的一个例子的图。在图15的加工条件表格25中,针对与照射出激光束的方向垂直的面内的加工头3的行进方向θ的每个范围而赋予有加工条件编号。加工条件编号成为对加工条件进行指定的加工条件的索引,加工条件编号的最大数MAX作为参数能够由用户设定。如上所述,在与照射出激光束的方向垂直的面内将从线材供给嘴31供给线材30的方向设为了X方向的正方向,因此加工头3的行进方向θ,成为线材30被供给的方向和加工头3的行进方向在与照射出激光束的方向垂直的面内所成的角度。因此,不同的加工条件编号所对应的加工头3的行进方向θ的范围彼此成为不重复,被赋予的与加工头3的行进方向θ相对应的加工条件设定值被唯一地确定。作为图15的加工条件设定值,储存有从光束源照射的光束的输出即激光输出值(kw)及气体喷嘴33喷出的气体的气体压力(MPa)。如果将实际上形成的焊道形状相对于设为目标的焊道形状的误差和各加工条件的依赖于加工头3的行进方向θ的相关关系预先通过实验等求出,则能够求出依赖于加工头3的行进方向θ的各加工条件设定值。作为图15的加工条件设定值,储存有以上述方式求出的值。将加工条件设定值储存于加工条件表格25的加工条件,与焊道形状的误差具有相关性,只要是能够从数控装置2A控制的加工条件,则不受限定。
而且,加工条件选择部23,基于从轴移动量生成部22接收到的各轴方向的移动量指令值而求出加工头3的行进方向θ,使用求出的加工头3的行进方向θ,对加工条件表格25中的加工条件编号进行选择。加工条件选择部23将与选择出的加工条件编号相对应的加工条件设定值发送至加工条件输出部24。加工条件输出部24将从加工条件选择部23接收到的加工条件设定值输出至激光头32及气体喷嘴33。
此外,加工条件输出部24如果能够参照加工条件表格25,则加工条件选择部23可以使用求出的加工头3的行进方向θ,对加工条件表格25中的加工条件编号进行选择。在该情况下,加工条件选择部23将选择出的加工条件编号发送至加工条件输出部24。加工条件输出部24基于从加工条件选择部23发送出的加工条件编号,参照加工条件表格25,将对应的加工条件设定值输出至激光头32及气体喷嘴33。
图16是对实施方式1所涉及的加工条件的选择的情形进行说明的图。图16是表示在图15的加工条件表格25中加工条件编号的最大数MAX=8的情况下,将根据加工头3的行进方向θ对哪个加工条件编号进行选择在XY平面上表现出的一个例子的图。如图16所示这样在加工头3行进的情况下,加工条件编号2由加工条件选择部23进行选择。
另外,如先前所述,数控装置2A为了防止焊道形状的偏心,可以取代从线材供给嘴31喷出的气体的气体压力,或者在其基础上,对激光束的光束轮廓进行调整而选择。即,作为将加工条件设定值储存于加工条件表格25的加工条件,可以追加与光束轮廓有关的加工条件。激光束的光束轮廓是对光束的照射区域内的强度变化进行规定的加工条件。
图17是用于对实施方式1所涉及的激光束的光束轮廓进行说明的图。图17示出了在如图2所示设定有坐标系的情况下,在照射出激光束的方向即Z方向观察激光束的照射区域300的情形。母材51的照射区域300由第1区域301及第2区域302构成。在加工头3的行进方向为Y方向的情况下,如图2所示线材30存在于上方的第1区域301与第2区域302相比,向母材51照射的激光束被遮挡的比例大。
在如上所述的情况下,如图17下方所示,对光束轮廓进行调整,以使得从激光头32向第1区域301照射的激光束的激光输出值P1比从激光头32向第2区域302照射的激光束的激光输出值P2大。在加工条件表格25中,作为加工条件而追加了光束轮廓,激光输出值P1及激光输出值P2可以分别针对第1区域301及第2区域302进行设定。另外,在加工条件表格25中,可以是作为激光输出值(kw)而设定了基准输出即激光输出值P1,作为光束轮廓,设定了与针对第1区域301及第2区域302的基准输出之比。在该情况下,作为相对于基准输出的比值,针对第1区域301而设定数值1,针对第2区域302而设定数值(P2/P1)。关于光束轮廓的设定,即使不如上述所示将照射区域300分割为两部分,只要能够对照射区域300内的母材51的热分布进行调整即可。因此,可以规定对2维平面内的激光输出值进行确定的函数,以使得向照射区域300内照射的激光束的激光输出连续地变化。另外,为了防止焊道形状的偏心,可以将照射区域300内的母材51的热分布与从线材供给嘴31喷出的气体的气体压力和光束轮廓进行组合而调整。
此外,在加工条件表格25中储存有与光束轮廓有关的加工条件设定值的情况下,数控装置2A需要能够对激光轮廓进行调整,但该情况下的调整方法不受限定。在该情况下,与光束轮廓有关的加工条件设定值,从加工条件输出部24被赋予给激光头32,但激光头32如果具有反射率变化的可变形反射镜、具有多个光源的多激光器等,则能够进行激光轮廓的调整。
如以上说明的那样,根据具有实施方式1所涉及的附加制造装置10A的附加制造系统101,基于线材30被供给的方向和加工头3的行进方向在与照射出激光束的方向垂直的面内所成的角度,对附加加工的加工条件的设定值进行调整,由此能够通过简易的控制而防止焊道形状的偏心,并且也能够将焊道宽度及焊道高度保持为恒定。
另外,以往在自动焊接机器人中,已知下述方式,即,通过使加工头旋转,从而以线材的供给方向和加工头的行进方向的角度差值始终成为恒定的方式防止焊道形状的偏心,造形出理想的焊道形状。但是,根据具有实施方式1所涉及的附加制造装置10A的附加制造系统101,无需使加工头旋转。因此,能够避免下述问题,即,在使加工头旋转的情况下产生的线材的扭转、在加工点附近的线材前端的振动、线材的切断、线材和机械的干涉。
实施方式2.
图18是表示本发明的实施方式2所涉及的附加制造系统102的功能结构的框图。附加制造系统102具有CAM装置1B及附加制造装置10B。附加制造装置10B具有数控装置2B、加工头3、伺服放大器4和被伺服放大器4驱动的未图示的电动机。
附加制造系统102和实施方式1所涉及的附加制造系统101的差异点在于,附加制造系统102的CAM装置1B具有加工条件选择部15及加工条件表格25,数控装置2B不具有加工条件选择部。CAD模型11、加工条件表格25、轴移动量生成部22、加工头3及伺服放大器4与实施方式1相同。下面,对附加制造系统102与附加制造系统101的不同点进行说明。
加工路径生成部12如果通过对CAD模型11进行解析而生成加工路径,则将生成的加工路径发送至加工程序变换部13及加工条件选择部15。
加工条件选择部15根据从加工路径生成部12接收到的加工路径而求出各轴方向的移动量指令值,对加工头3的行进方向θ进行计算。并且,加工条件选择部15使用加工头3的行进方向θ,参照加工条件表格25,对加工条件表格25中的加工条件编号进行选择,将选择出的加工条件编号发送至加工程序变换部13。
加工程序变换部13将从加工路径生成部12被赋予的加工路径及从加工条件选择部15被赋予的加工条件编号变换为加工程序14。在加工程序变换部13生成的加工程序14中,加工条件编号由M代码指定出。即,加工程序14通过对加工头3的轨迹进行指示而指定出加工路径,并且还包含与选择出的加工条件有关的信息即加工条件编号的信息。
数控装置2B的加工程序解析部21,通过对加工程序14进行解析,从而决定由加工程序14指定出的各加工路径的终点坐标,将各加工路径的终点坐标发送至轴移动量生成部22。并且,加工程序解析部21通过读取加工程序14的M代码,从而取得各加工路径中的加工条件编号,发送至加工条件输出部26。
加工条件输出部26基于从加工程序解析部21发送的加工条件编号,参照数控装置2B的加工条件表格25,将对应的加工条件设定值输出至激光头32及气体喷嘴33。
如以上说明的那样,根据实施方式2所涉及的附加制造系统102,能够基于线材30被供给的方向和加工头3的行进方向在与照射出激光束的方向垂直的面内所成的角度,在CAM装置1B中对附加加工的加工条件进行选择。
实施方式1及2所涉及的数控装置2A、2B,是由个人计算机或者通用计算机这样的计算机系统实现的。图19是表示将实施方式1及2所涉及的数控装置2A、2B的功能通过计算机系统实现的情况下的硬件结构的图。在将数控装置2A、2B的功能通过计算机系统实现的情况下,数控装置2A、2B的功能如图19所示由CPU(Central Processing Unit)201、存储器202、存储装置203、显示装置204及输入装置205实现。数控装置2A、2B执行的附加制造方法的功能,由软件、固件或者软件和固件的组合而实现。软件或者固件作为程序记述而储存于存储装置203。CPU 201将在存储装置203中存储的软件或者固件读出至存储器202而执行,由此实现加工程序解析部21、轴移动量生成部22、加工条件选择部23及加工条件输出部24、26的功能。即,计算机系统在加工程序解析部21、轴移动量生成部22、加工条件选择部23及加工条件输出部24、26的功能由CPU 201执行时,具有存储装置203,该存储装置203用于对将实施方式1及2所涉及的附加制造方法实施的程序步最终得以执行的程序进行储存。另外,这些程序可以说是使计算机执行加工程序解析部21、轴移动量生成部22、加工条件选择部23及加工条件输出部24、26的功能所实现的处理的程序。存储器202相当于RAM(RandomAccess Memory)这样的易失性的存储区域。对加工程序14及加工条件表格25进行存储的存储装置203,相当于ROM(Read Only Memory)、闪存存储器这样的非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘。显示装置204的具体例为监视器、显示器。输入装置205的具体例为键盘、鼠标、触摸面板。
以上的实施方式所示的结构,表示本发明的内容的一个例子,也能够与其他公知技术进行组合,在不脱离本发明的主旨的范围,也能够对结构的一部分进行省略、变更。
标号的说明
1A、1B CAM装置,2A、2B数控装置,3加工头,4伺服放大器,10A、10B附加制造装置,11CAD模型,12加工路径生成部,13加工程序变换部,14加工程序,15加工条件选择部,21加工程序解析部,22轴移动量生成部,23加工条件选择部,24、26加工条件输出部,25加工条件表格,30线材,31线材供给嘴,32激光头,33气体喷嘴,50焊道,51母材,101、102附加制造系统,201CPU,202存储器,203存储装置,204显示装置,205输入装置,300照射区域,301第1区域,302第2区域。
Claims (8)
1.一种附加制造装置,其通过对加工头进行控制而进行附加加工,该加工头设置有:线材供给嘴,其向母材的表面的加工区域供给线状的部件;光束源,其能够向所述线状的部件的前端照射出光束;以及气体喷嘴,其在与所述线材供给嘴之间隔着所述光束源而配置,向所述加工区域喷出气体,
该附加制造装置的特征在于,
具有加工条件选择部,该加工条件选择部求出在沿照射出所述光束的方向观察时所述线状的部件被供给的方向和所述加工头的行进方向所成的角度,基于所述角度对所述附加加工的加工条件进行选择。
2.根据权利要求1所述的附加制造装置,其特征在于,
加工条件表格对依赖于所述角度的所述加工条件进行了储存,所述加工条件选择部基于对加工路径进行指定的加工程序而求出所述角度,使用所述角度及所述加工条件表格对所述加工条件进行选择。
3.根据权利要求2所述的附加制造装置,其特征在于,
在所述加工条件表格中,作为依赖于所述角度的所述加工条件而储存有所述光束的输出值及所述气体的气体压力。
4.根据权利要求3所述的附加制造装置,其特征在于,
在所述加工条件表格中,作为依赖于所述角度的所述加工条件而储存有对所述光束的照射区域内的强度变化进行规定的光束轮廓。
5.一种附加制造系统,其通过对加工头进行控制而进行附加加工,该加工头设置有:线材供给嘴,其向母材的表面的加工区域供给线状的部件;光束源,其能够向所述线状的部件的前端照射出光束;以及气体喷嘴,其在与所述线材供给嘴之间隔着所述光束源而配置,向所述加工区域喷出气体,
该附加制造系统的特征在于,具有:
加工条件表格,其储存有依赖于在沿照射出所述光束的方向观察时所述线状的部件被供给的方向和所述加工头的行进方向所成的角度的所述附加加工的加工条件;
加工条件选择部,其基于加工路径而求出所述角度,使用所述角度及所述加工条件表格对所述加工条件进行选择;以及
数控装置,其基于包含与由所述加工条件选择部选择出的加工条件有关的信息在内的加工程序,基于所述角度对所述加工条件进行选择。
6.根据权利要求5所述的附加制造系统,其特征在于,
在所述加工条件表格中,作为依赖于所述角度的所述加工条件而储存有所述光束的输出值及所述气体的气体压力。
7.根据权利要求6所述的附加制造系统,其特征在于,
在所述加工条件表格中,作为依赖于所述角度的所述加工条件而储存有对所述光束的照射区域内的强度变化进行规定的光束轮廓。
8.一种附加制造方法,其通过对加工头进行控制而进行附加加工,该加工头设置有:线材供给嘴,其向母材的表面的加工区域供给线状的部件;光束源,其能够向所述线状的部件的前端照射出光束;以及气体喷嘴,其在与所述线材供给嘴之间隔着所述光束源而配置,向所述加工区域喷出气体,
该附加制造方法的特征在于,具有下述步骤:
求出在沿照射出所述光束的方向观察时所述线状的部件被供给的方向和所述加工头的行进方向所成的角度;以及
基于所述角度对所述附加加工的加工条件进行选择。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116615301A (zh) * | 2021-02-24 | 2023-08-18 | 三菱电机株式会社 | 附加制造装置、附加制造系统、附加制造方法、加工程序生成程序及学习装置 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6737762B2 (ja) * | 2017-11-15 | 2020-08-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 造形物の製造方法及び製造装置 |
WO2020084716A1 (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | 三菱電機株式会社 | 付加製造装置および数値制御装置 |
JP7384760B2 (ja) * | 2020-07-15 | 2023-11-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 機械学習装置、積層造形システム、溶接条件の機械学習方法、溶接条件の調整方法、およびプログラム |
WO2023248357A1 (ja) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 三菱電機株式会社 | 付加製造装置および付加製造方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3443732A (en) * | 1967-08-07 | 1969-05-13 | Nasa | Apparatus for welding torch angle and seam tracking control |
US6143378A (en) * | 1998-05-12 | 2000-11-07 | Sandia Corporation | Energetic additive manufacturing process with feed wire |
US20020096500A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Kazuhiko Ono | Laser welding method |
JP2004255410A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Babcock Hitachi Kk | スタッブ溶接用レーザ加工ヘッド及びこれを用いたボイラヘッダの製作方法 |
US20060042436A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Michael Closmann | Method and device for producing a cutting or embossing roller by means of laser resurfacing welding |
CN100471997C (zh) * | 2002-09-06 | 2009-03-25 | 阿尔斯通技术有限公司 | 控制激光金属成形硬质层的显微结构的方法 |
CN102834212A (zh) * | 2010-09-17 | 2012-12-19 | 松下电器产业株式会社 | 焊接条件决定方法及焊接装置 |
US20160318128A1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | Brigante Aviation Limited | Metal Printer |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61226192A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-08 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | クラツド金属板の製造方法 |
JP2002283078A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-10-02 | Komatsu Ltd | レーザ溶接方法 |
JP2011161452A (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Mazda Motor Corp | レーザー溶接方法及びレーザー溶接装置 |
JP5909097B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2016-04-26 | 三菱重工業株式会社 | 溶接方法 |
JP2014024078A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | レーザ溶接装置 |
JP6636753B2 (ja) * | 2015-09-03 | 2020-01-29 | ファナック株式会社 | 姿勢による加工条件制御が可能な数値制御装置 |
-
2018
- 2018-04-12 EP EP18833591.3A patent/EP3578291B1/en active Active
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3443732A (en) * | 1967-08-07 | 1969-05-13 | Nasa | Apparatus for welding torch angle and seam tracking control |
US6143378A (en) * | 1998-05-12 | 2000-11-07 | Sandia Corporation | Energetic additive manufacturing process with feed wire |
US20020096500A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Kazuhiko Ono | Laser welding method |
CN100471997C (zh) * | 2002-09-06 | 2009-03-25 | 阿尔斯通技术有限公司 | 控制激光金属成形硬质层的显微结构的方法 |
JP2004255410A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Babcock Hitachi Kk | スタッブ溶接用レーザ加工ヘッド及びこれを用いたボイラヘッダの製作方法 |
US20060042436A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Michael Closmann | Method and device for producing a cutting or embossing roller by means of laser resurfacing welding |
CN102834212A (zh) * | 2010-09-17 | 2012-12-19 | 松下电器产业株式会社 | 焊接条件决定方法及焊接装置 |
US20160318128A1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | Brigante Aviation Limited | Metal Printer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116615301A (zh) * | 2021-02-24 | 2023-08-18 | 三菱电机株式会社 | 附加制造装置、附加制造系统、附加制造方法、加工程序生成程序及学习装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019198212A1 (ja) | 2019-10-17 |
EP3578291A1 (en) | 2019-12-11 |
US20190351509A1 (en) | 2019-11-21 |
EP3578291A4 (en) | 2020-04-01 |
US11090764B2 (en) | 2021-08-17 |
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EP3578291B1 (en) | 2021-07-21 |
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