CN115485096B - 附加制造装置及附加制造方法 - Google Patents

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Abstract

附加制造装置将熔融的填充材料的凝固物即焊道进行层叠从而制造造形物。附加制造装置具有：供给部(7)，其向被加工物供给填充材料；光束源，其输出使供给的填充材料熔融的光束；以及位置计算部(31)，其基于向被加工物供给的填充材料的供给速度和光束源的光束输出，对填充材料之中的由于光束的照射而温度达到填充材料的熔点的位置即前端位置进行计算。

Description

附加制造装置及附加制造方法
技术领域
本发明涉及对3维造形物进行制造的附加制造装置及附加制造方法。
背景技术
作为制造3维造形物的技术之一，已知附加制造(AdditiveManufacturing：AM)的技术。根据附加制造的技术中的多个方式之一即定向能量沉积(Directed EnergyDeposition：DED)方式，附加制造装置一边向光束的照射位置即加工点供给填充材料、一边使加工点移动，由此形成焊道。焊道是熔融的填充材料凝固而得到的凝固物。附加制造装置通过将焊道依次层叠，从而制造造形物。
在DED方式的附加制造装置中，有时将填充材料即线向被加工物供给，通过激光束使线的前端部局部地熔融，由此形成焊道。在通过激光束使向被加工物供给的线熔融的附加制造装置中，有时在从被加工物远离的位置处线熔融，由此在线残留熔融物。在该情况下，在被加工物没有附加熔融物，另一方面，熔融后的填充材料的块即熔滴残留于线。将该现象称为熔滴现象。另外，在通过激光束使向被加工物供给的线熔融的附加制造装置中，有时会发生熔融前的线与被加工物碰撞的残根(stub)现象。
在附加制造装置中，在加工时的线前端和被加工物之间的位置关系不适当的情况下，会发生熔滴现象或者残根现象。附加制造装置在发生熔滴现象或者残根现象的情况下，难以继续稳定的加工。附加制造装置为了继续稳定的加工，要求能够维持加工时的被加工物和线前端之间的适当的位置关系。附加制造装置为了维持被加工物和线前端之间的适当的位置关系，要求能够对加工时的线前端的位置进行推定。
在专利文献1中公开了下述方法，即，在被焊接物和线之间使电弧产生的电弧焊接中，为了一边将供电点即芯片和被焊接物之间的距离保持恒定、一边进行焊接，对焊接时的芯片和被焊接物之间的距离进行计算。在专利文献1所公开的方法中，对在线中流动的焊接电流进行检测，基于线凸出长度和检测出的焊接电流的值而求出线的熔融速度。另外，在专利文献1所公开的方法中，基于线的熔融速度和线的供给速度而求出线凸出长度的变化量，使用线凸出长度的变化量的计算结果，对芯片和被焊接物之间的距离进行计算。
专利文献1：日本特开2000－158136号公报
发明内容
专利文献1所涉及的方法是应用于进行电弧焊接的情况的方法，在用于求出芯片和被焊接物之间的距离的运算中，需要输入在线中流动的焊接电流的检测结果和线的导电率等。在通过激光束使线熔融的附加制造装置的情况下，在专利文献1所涉及的方法中，无法求出加工时的线前端的位置。因此，根据专利文献1的技术，在通过光束的照射使向被加工物供给的填充材料熔融的加工中，存在无法对加工时的填充材料的前端的位置进行推定这样的问题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到在通过光束的照射使向被加工物供给的填充材料熔融的加工中，能够对加工时的填充材料的前端的位置进行推定的附加制造装置。
为了解决上述的课题，并达到目的，本发明所涉及的附加制造装置将熔融的填充材料的凝固物即焊道进行层叠而制造造形物。本发明所涉及的附加制造装置具有：供给部，其向被加工物供给填充材料；光束源，其输出使供给的填充材料熔融的光束；以及位置计算部，其基于向被加工物供给的填充材料的供给速度和光束源的光束输出，对填充材料之中的由于光束的照射而温度达到填充材料的熔点的位置即前端位置进行计算。
发明的效果
本发明所涉及的附加制造装置具有下述效果，即，在通过光束的照射使向被加工物供给的填充材料熔融的加工中，能够对加工时的填充材料的前端的位置进行推定。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的附加制造装置的结构的图。
图2是表示对实施方式1所涉及的附加制造装置进行控制的数控装置的功能结构的图。
图3是用于对由实施方式1所涉及的附加制造装置形成造形物的情形进行说明的图。
图4是用于对由实施方式1所涉及的附加制造装置对填充材料即线的前端位置进行推定的方法进行说明的图。
图5是用于对通过实施方式1所涉及的附加制造装置实施的加工的状况和线的前端位置之间的关系进行说明的图。
图6是用于对由实施方式1所涉及的附加制造装置对加工基准点进行校正的方法进行说明的图。
图7是表示通过实施方式1所涉及的附加制造装置实施的造形物的制造中的动作顺序的流程图。
图8是用于对预备实验进行说明的图，该预备实验用于求出实施方式2所涉及的附加制造装置中的供给速度的边界值和激光输出之间的关系。
图9是表示在实施方式2所涉及的附加制造装置中得到的供给速度的边界值和激光输出之间的关系的例子的图。
图10是表示对实施方式3所涉及的附加制造装置进行控制的数控装置的功能结构的图。
图11是用于对在实施方式4所涉及的附加制造装置中对工艺参数进行变更的例子进行说明的图。
图12是用于对实施方式4所涉及的附加制造装置中的前端位置的计算方法进行说明的图。
图13是用于对通过实施方式4所涉及的附加制造装置实施的包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置的推定进行说明的第1图。
图14是用于对通过实施方式4所涉及的附加制造装置实施的包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置的推定进行说明的第2图。
图15是用于对实施方式5所涉及的附加制造装置中的Z轴方向上的加工基准点的位置的校正和加工基准点的移动方向进行说明的图。
图16是用于对实施方式5所涉及的附加制造装置中的表示加工基准点的移动方向的角度的定义进行说明的图。
图17是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置实施的用于对加工基准点的位置进行校正的校正量的调整进行说明的图。
图18是用于对由实施方式5所涉及的附加制造装置对焊道的高度进行推定的方法进行说明的图。
图19是表示实施方式1至5所涉及的附加制造装置所具有的数控装置的硬件结构例的图。
具体实施方式
下面，基于附图对实施方式所涉及的附加制造装置及附加制造方法详细地进行说明。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的附加制造装置100的结构的图。附加制造装置100是通过将熔融的填充材料向被加工物附加，从而制造3维造形物的工作机械。附加制造装置100通过光束的照射将填充材料熔融。在实施方式1中，光束为激光束4，填充材料为金属的线5。
附加制造装置100通过激光束4使向被加工物供给的线5的前端部局部地熔融，使线5的熔融物与被加工物接触，由此形成焊道8。焊道8是通过光束的照射而熔融的填充材料的凝固物。附加制造装置100通过在基材10上将焊道8层叠，从而制造造形物。图1所示的基材10是板材。基材10也可以是板材以外的物体。被加工物是被熔融的填充材料附加的物体，且是基材10或者基材10上的焊道8。熔融焊道9是焊道8之中的熔融的部分。
X轴、Y轴及Z轴是彼此垂直的3轴。X轴和Y轴是水平方向的轴。Z轴是铅垂方向的轴。在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向各自中，有时将箭头所示的朝向称为正朝向，将与箭头相反的朝向称为负朝向。Z轴方向是将焊道8进行层叠的方向即层叠方向。
光束源即激光振荡器1输出激光束4。由激光振荡器1输出的激光束4经过光传输路径即光缆2向加工头3传输。激光输出控制器14对激光振荡器1进行控制，由此对激光振荡器1的光束输出进行调整。在下面的说明中，将光束输出也称为激光输出。
加工头3向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的各方向移动。加工头3朝向被加工物射出激光束4。在加工头3的内部设置有使激光束4平行化的准直光学系统和使激光束4会聚的聚光透镜。准直光学系统及聚光透镜的图示省略。向被加工物照射的激光束4的中心线的方向为Z轴方向。
在加工头3设置有朝向被加工物喷射屏蔽气体的气体喷嘴。作为屏蔽气体，使用惰性气体即氩气。附加制造装置100通过喷射屏蔽气体，从而抑制焊道8的氧化，并且对所形成的焊道8进行冷却。屏蔽气体从屏蔽气体的供给源即储气瓶被供给。气体流量调整器15对屏蔽气体的流量进行调整。气体喷嘴及储气瓶的图示省略。
在附加制造装置100对线5的供给源即线卷线筒6进行安装。线5卷绕于线卷线筒6。供给部7固定于加工头3。供给部7向被加工物供给填充材料。供给部7从线卷线筒6朝向被加工物将线5送出。另外，供给部7将送出的线5向线卷线筒6拉回。线5被供给的方向是相对于从加工头3将激光束4射出的方向而倾斜的方向。
基材10固定于旋转台11。旋转台11绕Z轴旋转。旋转台12通过绕Y轴的旋转，使旋转台11的倾斜度变化。附加制造装置100通过旋转台11、12的动作，使基材10的姿态变化。附加制造装置100使基材10的姿态变化，并且使加工头3移动，由此使被加工物中的激光束4的照射位置移动。
驱动控制器16具有对加工头3进行驱动的加工头驱动部17、对供给部7进行驱动的线供给驱动部18和对旋转台11、12进行驱动的旋转台驱动部19。
附加制造装置100具有对附加制造装置100进行控制的数控(Numerical Control：NC)装置13。NC装置13按照加工程序对附加制造装置100的整体进行控制。NC装置13向激光输出控制器14输出激光输出指令，由此对激光振荡器1进行控制。NC装置13向加工头驱动部17输出轴指令，由此对加工头3进行控制。NC装置13向线供给驱动部18发送供给指令，由此对供给部7进行控制。NC装置13向旋转台驱动部19输出旋转指令，由此对旋转台11、12进行控制。NC装置13向气体流量调整器15输出气体供给指令，由此对屏蔽气体的流量进行控制。
图2是表示对实施方式1所涉及的附加制造装置100进行控制的数控装置的功能结构的图。向NC装置13输入NC程序即加工程序20。加工程序20由计算机辅助制造(ComputerAided Manufacturing：CAM)装置创建。
NC装置13具有对加工程序20进行解析的程序解析部21、对加工条件进行设定的加工条件设定部23、生成轴指令的轴指令生成部24、生成激光输出指令的光束指令生成部25和生成供给指令的供给指令生成部26。
程序解析部21基于加工程序20的记述，对使加工头3移动的移动路径进行解析。程序解析部21将移动路径的解析结果向轴指令生成部24输出。另外，程序解析部21从加工程序20取得用于对加工条件进行设定的信息。程序解析部21将用于对加工条件进行设定的信息向加工条件设定部23输出。
NC装置13具有储存了各种加工条件的数据的加工条件表22。加工条件设定部23按照用于对加工条件进行设定的信息从加工条件表22读出加工条件的数据，由此对加工条件进行设定。此外，NC装置13除了从在加工条件表22中预先储存的各种加工条件的数据中取得所指定的加工条件的数据以外，还可以从记述有加工条件的数据的加工程序20取得加工条件的数据。
轴指令生成部24基于移动路径的解析结果，生成针对移动路径上的每单位时间的插补点组即轴指令。在下面的说明中，也将插补点称为指令点。光束指令生成部25基于由加工条件设定部23设定的加工条件而生成激光输出指令。供给指令生成部26基于由加工条件设定部23设定的加工条件而生成供给指令。
NC装置13具有进行用于使焊道8的形状精度提高的调整的焊道形状控制器27、前馈控制器30和加法器28。在附加制造装置100设置有如照相机、温度计及形状测定器等这种各种传感器。各种传感器的图示省略。向焊道形状控制器27输入通过各种传感器得到的检测结果。焊道形状控制器27基于通过各种传感器得到的检测结果，对如供给速度的指令值及激光输出的指令值那样的工艺参数进行调整。
附加制造装置100通过由焊道形状控制器27进行的工艺参数的调整，对所要形成的焊道8的高度及宽度进行调整。焊道8的高度是层叠方向上的焊道8的高度。焊道8的宽度是与使加工头3移动的方向和层叠方向垂直的方向上的焊道8的宽度。在使加工头3移动的方向是X轴方向的情况下，对Y轴方向上的焊道8的宽度进行调整。
照相机是可见光照相机、红外照相机、高速度测量照相机等。照相机对被加工物的形状、被加工物的熔融状态、熔融池的形状、温度等进行测定。附加制造装置100对照相机进行设置，由此能够对被加工物的形状、被加工物的熔融状态、线5的熔融状态、在加工时发生的烟尘或者溅射、线5的位置、被加工物的温度、线5的温度、熔融池的温度等进行观察。温度计对从被加工物辐射的光进行检测。温度计是如辐射温度计或者热像仪这样的非接触类型的温度计。形状测定器是对造形物的形状进行测定的测定器，且是激光位移计、进行光干涉断层拍摄的光干涉断层仪(Optical Coherence Tomography：OCT)等。形状测定器对Z轴方向上的造形物的高度、X轴方向上的造形物的长度或者Y轴方向上的造形物的宽度进行测定。此外，也可以在各种传感器中包含分光器、声响测定器等。
焊道形状控制器27将调整后的激光输出指令向激光输出控制器14和前馈控制器30输出。焊道形状控制器27将调整后的供给指令向线供给驱动部18和前馈控制器30输出。
前馈控制器30具有对线5的前端位置进行计算的位置计算部31和对用于校正加工头3的位置的校正量进行计算的校正量计算部32。位置计算部31基于线5的供给速度和激光振荡器1的激光输出，对线5的前端位置进行计算。在实施方式1中，位置计算部31基于焊道形状控制器27中的调整后的激光输出指令和焊道形状控制器27中的调整后的供给指令，对线5的前端位置进行计算。位置计算部31将前端位置的计算结果向校正量计算部32输出。
向校正量计算部32输入从被加工物的上表面至指令点为止的位移量的测定值。位移量由如激光位移计这样的传感器进行测定。校正量计算部32基于前端位置的计算结果和位移量，对层叠方向上的校正量进行计算。校正量计算部32将校正量的计算结果向加法器28输出。加法器28使由轴指令生成部24生成的轴指令加上校正量。校正量计算部32和加法器28作为基于前端位置的计算结果对层叠方向上的加工基准点的位置进行校正的校正部起作用。关于加工基准点在后面记述。加法器28将相加结果即校正后的轴指令向加工头驱动部17输出。
此外，NC装置13的上述各结构要素也可以通过任意的单位在功能上分散或者物理地分散。例如，焊道形状控制器27可以设置于与NC装置13连接的装置即外部装置。
图3是用于对由实施方式1所涉及的附加制造装置100形成造形物的情形进行说明的图。在图3示意地示出了在基材10上形成焊道8的情形。
“θ”是从供给部7朝向被加工物的线5的行进方向和相对于激光束4的中心线N而垂直的轴即X轴所成的角度。“θ”是表示向被加工物供给的填充材料的方向的参数，且是与附加制造装置100的构造相关的机械参数的1个。“R”是与中心线N垂直的面中的激光束4的点的直径。线5的前端位置5a设为线5之中的通过激光束4的照射而温度达到线5的熔点的位置。
将朝向被加工物的激光束4的中心线N和从供给部7朝向被加工物的线5的行进方向的交点设为加工头3的基准点。在下面的说明中，将加工头3的基准点称为加工基准点RP。附加制造装置100以加工基准点RP与基于加工程序20的指令点的位置35一致的方式对加工头3进行驱动。在基材10的上表面之中的载置线5的熔融物的区域形成熔融池36。熔融焊道9形成于熔融池36之上。
接下来，对通过附加制造装置100实施的线5的前端位置5a的推定进行说明。图4是用于对由实施方式1所涉及的附加制造装置100对填充材料即线5的前端位置5a进行推定的方法进行说明的图。
附加制造装置100为了不发生熔滴现象或者残根现象而继续稳定的加工，要求维持被加工物和前端位置5a之间的适当的位置关系。附加制造装置100对前端位置5a进行推定，基于推定结果对加工基准点RP的位置进行校正，由此能够实现维持被加工物和前端位置5a之间的适当的位置关系。附加制造装置100在位置计算部31中对前端位置5a进行计算，由此对前端位置5a进行推定。
“L”是在加工开始时线5向激光束4凸入时的位置和在线5向激光束4凸入后温度达到熔点的前端位置5a之间的距离。“L”是Z轴方向上的距离。在图4示出了使供给速度或者激光输出彼此不同的2个情形中的距离“L”。在图4的(b)的情形中，与图4的(a)的情形相比，供给速度慢，激光输出高。图4的(b)的情形中的距离“L”比图4的(a)的情形中的距离“L”短。位置计算部31基于前端位置5a和工艺参数之间的关系，根据工艺参数对前端位置5a进行计算。此外，对前端位置5a进行计算是指对距离“L”进行计算。
在这里，向线5投入的热之中的除了由激光束4产生的吸收热以外的热假定为与该吸收热相比充分小。即，设为忽略从被加工物向线5的导热，激光束4内的线5的温度仅由激光束4的照射决定。
在加工开始后从线5向激光束4凸入时起经过期间“t”之后的线5的温度“T”通过以下的式(1)表示。
T－T0＝(1/CP)·A·PC·t···(1)
“T0”是线5的初始温度。初始温度是被激光束4照射前的线5的温度。初始温度≒室温。“T0”的单位为[K]。“CP”为线5的热容。“CP”的单位为[J/K]。“A”为线5的吸收率。“PC”为激光输出的指令值。“PC”的单位为[W]。
从线5向激光束4凸入时起至线5的前端部达到线5的熔点“Tmelt”为止的期间“tmelt”通过以下的式(2)表示。式(2)是使式(1)变形，代入“Tmelt”及“tmelt”而得到的。此外，“T0”相对于“Tmelt”充分低，因此在式(2)中忽略“T0”。
tmelt＝(1/A·PC)·CP·Tmelt···(2)
线5的行进方向和X轴所成的角度为“θ”，因此距离“L”将“K”设为常数，通过以下的式(3)及式(4)表示。
L＝tmelt·FWC·sinθ···(3)
L＝K·(FWC/PC)···(4)
“FWC”为线5的供给速度的指令值。“K”为将热容“CP”、吸收率“A”及熔点“Tmelt”这样的线5的物性值和附加制造装置100的机械参数即“sinθ”汇总而成的常数。“FWC”及“PC”是附加制造装置100的工艺参数。
根据以上的说明可知，线5的前端位置5a不仅根据基于加工程序20的指令点的位置35而发生变化，还根据工艺参数而变化。此外，在实施方式1中，常数“K”能够通过任意的方法而决定。在用于决稳定数“K”的物性值能够使用文献等所刊载的数值。常数“K”也可以通过预备实验而决定。关于通过预备实验进行的常数“K”的决定，在实施方式2中进行说明。
在实施方式1中，附加制造装置100基于线5向激光束4凸入时起的工艺参数没有变更的情况即稳定状态下的期间“tmelt”，推定出前端位置5a。关于包含针对由工艺参数的时间变化引起的瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定，在实施方式4中进行说明。
接下来，对通过附加制造装置100实施的加工的状况和线5的前端位置5a之间的关系进行说明。图5是用于对通过实施方式1所涉及的附加制造装置100实施的加工的状况和线5的前端位置5a之间的关系进行说明的图。在图5中，示意地示出了供给速度或者激光输出彼此不同的4个情形中的加工的状况。在4个情形中，在Z轴方向上，前端位置5a彼此不同。图5中的(a)的情形是在4个情形中，前端位置5a处于铅垂最上方的情形。在图5中按照(a)、(b)、(c)及(d)的顺序，前端位置5a向铅垂下方下降。
在图5的(a)的情形中，前端位置5a从熔融焊道9向铅垂上方远离。在该情形的情况下，在从熔融焊道9远离的位置处线5熔融，由此在线5的前端部形成熔滴37。即，发生熔滴现象。
在图5的(b)的情形中，前端位置5a与熔融焊道9的上表面相比处于铅垂上方。另外，在前端位置5a和熔融焊道9之间形成有通过熔融物的表面张力产生的连接物38。该情形的情况下，前端位置5a经由连接物38与熔融焊道9相连，因此能够继续加工。但是，连接物38容易通过干扰等被切断，因此(b)的情形中的状况可以说是容易向(a)的情形转换的状况，且容易发生熔滴现象的状况。
在图5的(c)的情形中，前端位置5a与熔融焊道9的上表面相比处于铅垂下方，且与熔融池36的底面相比处于铅垂上方。在该情形的情况下，通过维持线5的熔融物和熔融焊道9的接触，从而不会发生熔滴现象。另外，通过维持熔融池36的底面和前端位置5a的间隔，从而不会发生残根现象。附加制造装置100在(c)的情形中，熔滴现象及残根现象都不发生，能够继续稳定的加工。
在图5的(d)的情形中，前端位置5a与熔融池36的底面相比处于铅垂下方。或者，从线5到达熔融池36的底面的状态起，以前端位置5a进一步向铅垂下方行进的方式供给线5，由此线5的前端被推压至熔融池36的底面。在(d)的情形中，发生残根现象。
如上所述，附加制造装置100在熔融焊道9的上表面和熔融池36的底面之间存在前端位置5a的状态下，能够继续稳定的加工。附加制造装置100在前端位置5a从熔融焊道9向铅垂上方远离的状态，或者以前端位置5a与熔融池36的底面相比处于铅垂下方的位置的方式供给线5的状态下，难以继续稳定的加工。
接下来，对通过附加制造装置100实施的加工基准点RP的位置的校正进行说明。图6是用于对由实施方式1所涉及的附加制造装置100对加工基准点RP进行校正的方法进行说明的图。在图6的(a)示意地示出了对加工基准点RP的位置进行校正前的前端位置5a及被加工物的状态。在图6的(b)示意地示出了对加工基准点RP的位置进行校正之后的前端位置5a及被加工物的状态。通过对加工基准点RP的位置进行校正，从而前端位置5a及被加工物的状态从图6的(a)所示的状态向图6的(b)所示的状态转换。
在图6的(a)所示的状态下，前端位置5a从熔融焊道9向铅垂上方远离。向位置计算部31输入通过焊道形状控制器27调整后的激光输出指令值和通过焊道形状控制器27调整后的供给速度指令值。位置计算部31基于上述的式(4)对距离“L”进行计算。位置计算部31将距离“L”的计算结果向校正量计算部32输出。
从被加工物即基材10的上表面至加工基准点RP为止的位移量“h”由如激光位移计这样的传感器进行测定。向校正量计算部32输入位移量“h”的测定值。
校正量计算部32对Z轴方向上的基材10的上表面和前端位置5a之间的间隔进行计算而作为校正量。校正量即“ΔZ”通过以下的式(5)表示。
ΔZ＝－h－(R/2)tanθ+L···(5)
校正量计算部32基于式(5)对ΔZ”进行计算。校正量计算部32将“ΔZ”的计算结果向加法器28输出。加法器28使由轴指令生成部24生成的轴指令加上“ΔZ”。按照校正后的轴指令对加工头3进行控制，由此加工基准点RP的位置从图6的(a)所示的状态下的位置以“ΔZ”下降。加工基准点RP的位置下降，由此如图6的(b)所示，前端位置5a与熔融焊道9接触。
如上所述，附加制造装置100基于前端位置5a的计算结果，对层叠方向上的加工基准点RP的位置进行校正。附加制造装置100即使在加工中工艺参数发生了变化的情况下，通过对加工基准点RP的位置进行校正，从而也能够使前端位置5a与熔融焊道9接触。附加制造装置100使前端位置5a与熔融焊道9始终接触，由此能够维持可稳定加工的状态。
接下来，对由实施方式1所涉及的附加制造装置100制造造形物的附加制造方法的顺序进行说明。图7是表示通过实施方式1所涉及的附加制造装置100实施的造形物的制造中的动作顺序的流程图。
在供给步骤即步骤S1中，附加制造装置100将填充材料即线5向被加工物供给。在光束输出步骤即步骤S2中，附加制造装置100从激光振荡器1输出激光束4，由此向被加工物照射激光束4。附加制造装置100通过激光束4使供给的线5熔融而形成焊道8。
在位置计算步骤即步骤S3中，附加制造装置100基于步骤S1中的线5的供给速度和步骤S2中的激光输出对线5的前端位置5a进行计算。附加制造装置100通过步骤S3，对加工时的前端位置5a进行推定。在校正步骤即步骤S4中，附加制造装置100基于步骤S3中的前端位置5a的计算结果对加工基准点RP的位置进行校正。附加制造装置100重复一边对加工基准点RP的位置进行校正、一边形成焊道8的动作。附加制造装置100通过在基材10上将焊道8层叠，从而制造造形物。
根据实施方式1，附加制造装置100基于向被加工物供给的填充材料即线5的供给速度和光束源的光束输出，对线5的前端位置5a进行计算。由此，附加制造装置100在通过光束的照射使向被加工物供给的填充材料熔融的加工中，具有能够对加工时的填充材料的前端的位置进行推定这一效果。另外，附加制造装置100基于前端位置5a的计算结果，在层叠方向上对加工基准点RP的位置进行校正，由此能够维持可稳定加工的状态。
实施方式2.
在实施方式1中，常数“K”能够通过任意的方法而决定。在实施方式2中，对通过预备实验而决稳定数“K”的方法进行说明。基于预备实验的结果而决定常数“K”，该预备实验使用了在加工中实际使用的填充材料及附加制造装置100，由此附加制造装置100能够进行前端位置5a的高精度的推定。在实施方式2中，对与上述实施方式1相同的结构要素标注同一标号，主要对与实施方式1不同的结构进行说明。
在实施方式2中，附加制造装置100通过预备实验，求出供给速度的边界值和激光振荡器1的激光输出之间的关系。供给速度的边界值是朝向激光束4供给的线5不熔融而穿过激光束4的情况下的供给速度的最小值。位置计算部31基于供给速度的边界值和激光输出之间的关系，对常数“K”进行计算。
在这里，对预备实验进行说明。图8是用于对预备实验进行说明的图，该预备实验用于求出实施方式2所涉及的附加制造装置100中的供给速度的边界值和激光输出之间的关系。
在预备实验中，加工头3在与加工时的位置相比靠铅垂上方的位置处静止。附加制造装置100在使加工头3静止的情况下通过任意的激光输出而照射出激光束4，向激光束4供给线5。在图8示出了将激光输出的指令值设为某值，在使供给速度彼此不同的2个情形的情况下供给线5的状态。在图8的(b)的情形中，与图8中的(a)的情形相比，供给速度快。
在图8的(a)的情形中，从线5向激光束4凸入时起，在线5将激光束4穿过前，线5的前端部熔融。在线5的前端部形成熔滴37。附加制造装置100重复从图8中的(a)的情形起将供给速度依次提高而供给线5的情况。如果线5的供给速度高于某值，则线5会穿过激光束4。开始穿过激光束4时的供给速度是边界值。如上所述，附加制造装置100求出与激光输出的指令值相对应的边界值。在线5是否穿过激光束4的判定时，能够使用各种传感器的检测结果。
附加制造装置100一边使激光输出的指令值变化，一边重复多次用于取得边界值的上述动作。由此，附加制造装置100求出激光输出的指令值PCn和边界值FWCn的多个组即(PCn，FWCn)。“n”表示用于取得边界值的上述动作即采样的次数，为大于或等于2的任意整数。附加制造装置100保存多个(PCn，FWCn)。
图9是表示在实施方式2所涉及的附加制造装置100中得到的供给速度的边界值和激光输出之间的关系的例子的图。图9所示的图形的纵轴表示线5的供给速度，横轴表示激光输出。图9所示的各点分别绘制出多个(PCn，FWCn)。图9所示的虚线的直线表示多个(PCn，FWCn)的近似式。在图9示出了表示通过6次采样得到的结果的6个点和从该结果得到的近似式。
多个(PCn，FWCn)各自满足以下的式(6)及式(7)。附加制造装置100基于多个(PCn，FWCn)和式(7)之间的关系，通过最小二乘法对常数“K”进行计算。
Rtanθ＝K·FWCn/PCn···(6)
K＝Rtanθ·PCn/FWCn···(7)
附加制造装置100通过使用计算出的常数“K”进行的运算，对线5的前端位置5a进行计算。常数“K”的计算是在进行使用与附加制造装置100中过去所使用过的线5不同材料的线5的加工前实施的。常数“K”的计算也可以在附加制造装置100的制造时实施。
根据实施方式2的方法，关于实际使用的线5和附加制造装置100，能够对线5的物性值和机械参数汇总而成的常数“K”进行计算。附加制造装置100相对于实际使用的线5的物性值及实际使用的附加制造装置100的机械参数，能够减小常数“K”的误差。由此，附加制造装置100能够进行前端位置5a的高精度的推定。
实施方式3.
在实施方式1及2中，前端位置5a是通过使用了供给速度的指令值和激光输出的指令值的运算而进行计算的。在实施方式3中，附加制造装置100通过使用了供给速度的反馈值和激光输出的反馈值的运算对前端位置5a进行计算。由此，附加制造装置100关于前端位置5a的计算结果，能够减小由硬件相对于指令的响应延迟引起的误差。在实施方式3中，对与上述的实施方式1或者2相同的结构要素标注同一标号，主要对与实施方式1或者2不同的结构进行说明。
图10是表示对实施方式3所涉及的附加制造装置100进行控制的数控装置的功能结构的图。在NC装置13A中，取代从焊道形状控制器27向位置计算部31输入供给速度的指令值，而是从供给部7向位置计算部31输入供给速度的反馈值“FWfb”。在NC装置13A中，取代从焊道形状控制器27向位置计算部31输入激光输出的指令值，而是从激光振荡器1向位置计算部31输入激光输出的反馈值“Pfb”。
位置计算部31向上述的式(4)代入供给速度的反馈值“FWfb”和激光输出的反馈值“Pfb”，由此对距离“L”进行计算。即，位置计算部31通过使用了供给速度的反馈值“FWfb”和激光输出的反馈值“Pfb”的运算对前端位置5a进行计算。
根据实施方式3，附加制造装置100在位置计算部31中的运算时使用供给速度的反馈值和激光输出的反馈值，由此关于前端位置5a的计算结果，能够减小由响应延迟引起的误差。
实施方式4.
在实施方式1至3中，基于从线5向激光束4凸入时起的工艺参数没有变更的情况即稳定状态下的期间“tmelt”，推定出前端位置5a。在从线5向激光束4凸入时起工艺参数发生了变更的情况下，线5的熔融状态从工艺参数变更后的定时发生延迟，成为与变更后的工艺参数相对应的稳定状态。瞬态响应是指从工艺参数变更后的定时至成为稳定状态为止的状态。前端位置5a通过从工艺参数变更后的定时起的瞬态响应而逐渐地变化。工艺参数的变化量变得越大，则瞬态响应对前端位置5a的推定结果的影响变得越大。
在实施方式4中，对能够减小瞬态响应对前端位置5a的推定结果的影响的前端位置5a的计算方法进行说明。在实施方式4中，对与上述的实施方式1至3相同的结构要素标注同一标号，主要对与实施方式1至3不同的结构进行说明。
图11是用于对在实施方式4所涉及的附加制造装置100中对工艺参数进行变更的例子进行说明的图。在图11示出了在基材41将焊道8的层42层叠的情形。在被加工物即基材41的上表面，包含有Z轴方向上的高度变化的台阶部43。在图11所示的例子中，附加制造装置100为了在基材41将层42进行层叠而形成平坦的造形物40，使Z轴方向上的层42的高度变化。此外，附加制造装置100通过向X轴方向的正朝向使加工基准点RP移动，从而形成层42。
附加制造装置100在加工基准点RP到达台阶部43时使线5的供给速度瞬时地降低。线5的供给速度降低，由此与从台阶部43向X轴方向负侧的区域相比，在从台阶部43向X轴方向正侧的区域中，形成的层42的高度降低。如上所述，附加制造装置100形成平坦的造形物40。
附加制造装置100在焊道形状控制器27中进行减小线5的供给速度的指令值的调整，由此使线5的供给速度降低。在加工时，焊道形状控制器27基于被加工物的形状的测定结果，对工艺参数动态地进行调整。
图12是用于对实施方式4所涉及的附加制造装置100中的前端位置5a的计算方法进行说明的图。在图12示意地示出了层42形成时的X轴方向的位置和线5的供给速度之间的关系和针对X轴方向的每个位置的线5的状态。在图12中，层42的图示省略。图12中的(a)是表示X轴方向的位置和线5的供给速度之间的关系的图形。图12中的(b)示出了没有进行针对瞬态响应的调整的情况下的前端位置5a的推定结果。图12中的(c)示出了基于没有进行针对瞬态响应的调整的情况下的推定结果而对加工基准点RP的位置进行了校正的情况下的线5的状态。图12中的(d)示出进行了针对瞬态响应的调整的情况下的前端位置5a的推定结果和线5的状态。
在没有进行针对瞬态响应的调整的情况下，前端位置5a的推定结果仅依赖于工艺参数而变化。因此，在供给速度瞬时地降低的情况下，与供给速度的变化同样地，推定为前端位置5a阶梯状地变化。即，如图12的(b)所示，推定为前端位置5a的移动路径44在加工基准点RP向台阶部43到达的同时瞬时地上升。
但是，在实际的熔融状态下，前端位置5a由于从工艺参数变更后的定时起的瞬态响应而逐渐地变化。在基于图12的(b)所示的推定结果对加工基准点RP的位置进行校正后的情况下，图12的(c)所示的校正后的移动路径44是从加工基准点RP到达台阶部43时起逐渐地上升。因此，线5的前端部与基材41发生碰撞。即，发生残根现象。如上所述，在台阶部43之中的加工基准点RP从低处向高处的加工中，在没有进行针对瞬态响应的调整的情况下，有时发生残根现象。此外，在台阶部43之中的加工基准点RP从高处向低处的加工中，在没有进行针对瞬态响应的调整的情况下，有时发生熔滴现象。
因此，在实施方式4中，附加制造装置100进行包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定。附加制造装置100通过针对瞬态响应的调整，如图12的(d)所示，以在加工基准点RP向台阶部43到达的同时使前端位置5a瞬时地上升的方式，能够对前端位置5a进行校正。由此，附加制造装置100即使在加工中工艺参数变更后的情况下，也能够与稳定状态的情况同样地继续稳定的加工。
接下来，对包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定进行说明。为了包含针对瞬态响应的调整而对前端位置5a进行推定，需要准确地求出线5中的热分布。在实施方式4中，附加制造装置100将线5分为多个微小区域，进行将在激光束4内移动时的入热量针对每个微小区域进行累计的仿真。附加制造装置100基于入热量而推定针对每个微小区域的温度，对前端位置5a进行计算。附加制造装置100推定针对线5的每个微小区域的温度，由此能够进行包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定。
图13是用于对通过实施方式4所涉及的附加制造装置100实施的包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定进行说明的第1图。在通过位置计算部31实施的仿真中，线5被分为从供给部7朝向被加工物的线5的行进方向上的位置彼此不同的多个微小区域。图13所示的6个区域45a、45b、45c、45d、45e、45f各自是微小区域。线5的行进方向上的各区域45a、45b、45c、45d、45e、45f的宽度即“dw”均相同。
位置计算部31以采样时间即“Δt”为单位，针对各微小区域而求出由激光束4的照射引起的温度的上升幅度和与线5的供给相伴的移动量。由此，位置计算部31能够掌握各微小区域的温度和各微小区域的位置。位置计算部31通过掌握各微小区域的温度和各微小区域的位置，从而能够将瞬态响应时的线5的熔融状态考虑在内而对前端位置5a进行推定。
在仿真中，以将采样时间设为“Δt”及将线5分为线5的行进方向上的宽度为“dw”的多个微小区域为条件。另外，在仿真中，忽略线5中的导热的影响，设为线5之中的处于激光束4外的部分的温度恒定。
接下来，对仿真的顺序进行说明。在图13示出了时刻“t”的线5的状态。区域45a位于线5之中的被加工物侧的前端。在线5中，从被加工物侧的前端朝向供给部7按照区域45a、45b、45c、45d、45e、45f的顺序排列有微小区域。位置计算部31对各微小区域的温度的值进行保存。
在图13中，3个区域45a、45b、45c处于激光束4内。3个区域45d、45e、45f处于激光束4外。各区域45a、45b、45c、45d、45e、45f的温度“Tk(t)”、“Tk+1(t)”、“Tk+2(t)”、“Tk+3(t)”、“Tk+4(t)”、“Tk+5(t)”满足Tk(t)＞Tk+1(t)＞Tk+2(t)＞Tk+3(t)＝Tk+4(t)＝Tk+5(t)。“L(t)”是线5向激光束4凸入时的位置和时刻“t”的线5的前端之间的Z轴方向上的距离。
图14是用于对通过实施方式4所涉及的附加制造装置100实施的包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定进行说明的第2图。在图14示出了时刻“t+Δt”的线5的状态。
如果将时刻“t”的供给速度设为“FW(t)”，则在采样时间“Δt”，线5整体向被加工物以“FW(t)·Δt”移动。在这里，将时刻“t”的供给速度的反馈值设为“FWfb(t)”，线5的移动距离成为“FWfb(t)·Δt”。位置计算部31基于“FWfb(t)·Δt”，对处于激光束4内的微小区域进行确定。在图14中，5个区域45a、45b、45c、45d、45e处于激光束4内。4个区域45f、45g、45h、45i处于激光束4外。位置计算部31将5个区域45a、45b、45c、45d、45e判定为是处于激光束4内的微小区域。
如果将时刻“t”的激光输出的反馈值设为“Pfb(t)”，则在采样时间“Δt”，处于激光束4内的各区域45a、45b、45c、45d、45e受到“Pfb(t)·Δt”的热。各区域45a、45b、45c、45d、45e的温度与采样时间“Δt”的入热量相应地上升。
在时刻“t+Δt”处于激光束4内的各微小区域中，在时刻“t”的入热量中累积“Pfb(t)·Δt”的入热量。位置计算部31能够通过以下的式(8)而求出在时刻“t+Δt”处于激光束4内的各微小区域的温度“Tn(t+Δt)”。
Tn(t+Δt)＝Tn(t)+A·Cp·Pfb(t)·Δt···(8)
在式(8)中，Tn(t+Δt)表示时刻“t+Δt”的各区域45a、45b、45c、45d、45e的温度“Tk(t+Δt)”、“Tk+1(t+Δt)”、“Tk+2(t+Δt)”、“Tk+3(t+Δt)”、“Tk+4(t+Δt)”。Tn(t)表示“Tk(t)”、“Tk+1(t)”、“Tk+2(t)”、“Tk+3(t)”、“Tk+4(t)”。位置计算部31求出各微小区域的温度“Tn(t+Δt)”，由此对关于各区域45a、45b、45c、45d、45e所保存的温度的值进行更新。
位置计算部31将更新后的温度“Tn(t+Δt)”和线5的熔点进行比较，将温度“Tn(t+Δt)”超过熔点的微小区域在仿真中去除。在区域45a的温度即“Tk(t+Δt)”高于熔点的情况下，区域45a能够视作在时刻“t”至时刻“t+Δt”为止之间熔融。在该情况下，位置计算部31在仿真中将区域45a去除。
位置计算部31从处于激光束4内的微小区域中，对“Tn(t+Δt)”小于或等于熔点的微小区域进行确定。并且，位置计算部31从确定出的微小区域中，将线5的行进方向上的处于最靠被加工物侧的1个微小区域判定为前端位置5a。在区域45b的温度即“Tk+1(t+Δt)”小于或等于熔点的情况下，将区域45a去除，由此区域45b是“Tn(t+Δt)”小于或等于熔点且线5的行进方向上的最靠被加工物侧的1个微小区域。在该情况下，位置计算部31将区域45b判定为前端位置5a。如上所述，位置计算部31基于供给速度和光束输出而求出填充材料之中的多个微小区域各自的入热量，基于入热量对针对每个微小区域的温度进行推定，由此对前端位置5a进行计算。
根据实施方式4，附加制造装置100进行包含针对瞬态响应的调整在内的前端位置5a的推定。附加制造装置100能够减小瞬态响应对前端位置5a的推定结果的影响。由此，附加制造装置100能够持续稳定的加工。
实施方式5.
在如实施方式1至4那样对加工基准点RP的位置进行了校正的情况下，根据加工基准点RP的移动方向，熔融前的线5有时碰到焊道8。在实施方式5中，对用于使熔融前的线5从焊道8远离的校正量“ΔZ”的调整进行说明。附加制造装置100通过校正量“ΔZ”的调整，能够防止由于熔融前的线5碰到焊道8而引起的造形物的品质降低。在实施方式5中，对与上述实施方式1至4相同的结构要素标注同一标号，主要对与实施方式1至4不同的结构进行说明。
图15是用于对实施方式5所涉及的附加制造装置100中的Z轴方向上的加工基准点RP的位置的校正和加工基准点RP的移动方向进行说明的图。从供给部7向被加工物供给的线5相对于Z轴向X轴方向负朝向倾斜。在图15的(a)的情形中，加工基准点RP的移动方向为X轴方向正朝向。在图15的(b)的情形中，加工基准点RP的移动方向为X轴方向负朝向。
图16是用于对实施方式5所涉及的附加制造装置100中的表示加工基准点RP的移动方向的角度的定义进行说明的图。图16所示的“0°(360°)”、“90°”、“180°”及“270°”的各角度表示X轴方向和Y轴方向的2维方向上的方向。在实施方式5中，与层叠方向垂直的面内的加工基准点RP的移动方向通过从0°至360°为止的角度进行定义。在加工基准点RP的移动方向为图16所示的白色箭头的方向的情况下，该移动方向为45°。图15的(a)中的加工基准点RP的移动方向为0°。图15的(b)中的加工基准点RP的移动方向为180°。
在图15的(a)的情形中，在使加工头3下降以使得前端位置5a与熔融焊道9接触的情况下，有时熔融前的线5碰到焊道8。在使加工头3下降的情况下，激光束4之中的X轴方向负侧的端和线5的交点51最初与线5之中的焊道8接触。熔融前的线5碰到焊道8的现象根据Z轴方向上的焊道8的高度，有时发生或不发生。
如果在熔融前的线5碰到焊道8的情况下加工头3移动，则条纹状的痕迹残留于焊道8，由此有时造形物的品质降低。另一方面，在图15的(b)的情形中，在使加工头3下降以使得前端位置5a与熔融焊道9接触的情况下，熔融前的线5不会碰到焊道8。
在加工基准点RP的移动方向包含于0°至90°或者270°至360°的范围的情况下，在使加工头3下降以使得前端位置5a与熔融焊道9接触时，熔融前的线5有可能与焊道8接触。因此，在加工基准点RP的移动方向包含于0°至90°或者270°至360°的范围的情况下，可能发生熔融前的线5碰到焊道8的现象。
另一方面，在加工基准点RP的移动方向包含于90°至270°的范围的情况下，在使加工头3下降以使得前端位置5a与熔融焊道9接触时，熔融前的线5不会与焊道8接触。因此，在加工基准点RP的移动方向包含于90°至270°的范围的情况下，不会发生熔融前的线5碰到焊道8的现象。
接下来，对用于校正加工基准点RP的位置的校正量即“ΔZ”的调整进行说明。图17是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100实施的用于对加工基准点RP的位置进行校正的校正量的调整进行说明的图。在图17的(a)示意地示出了对加工基准点RP的位置进行校正前的前端位置5a及被加工物的状态。在图17的(b)示意地示出了对加工基准点RP的位置进行校正之后的前端位置5a及被加工物的状态。
校正量计算部32在加工基准点RP的移动方向包含于0°至90°或者270°至360°的范围且L＜hb成立的情况下，对“ΔZ”进行调整。“hb”是形成于被加工物的焊道8的Z轴方向上的高度。关于对“hb”进行推定的方法在后面记述。
用于使熔融前的线5从焊道8远离的调整后的校正量“ΔZ”通过以下的式(9)表示。
ΔZ＝－h－(R/2)tanθ+hb+B···(9)
“B”是使加工头3下降时的焊道8和交点51之间的距离。对“B”设定100μm至200μm左右。此外，在将“B”设为零的情况下，线5会碰到焊道8。校正量计算部32通过式(9)对调整后的“ΔZ”进行计算。校正量计算部32将调整后的校正量即“ΔZ”向加法器28输出。
基于加上调整后的“ΔZ”而得到的轴指令对加工头3进行控制，由此在使加工头3下降以使得前端位置5a与熔融焊道9接触的状态下，在焊道8和熔融前的线5之间，确保距离“B”的间隙。由此，附加制造装置100能够防止熔融前的线5碰到焊道8的现象。
另一方面，在加工基准点RP的移动方向包含于90°至270°的范围的情况下，或者在L≥hb成立的情况下，熔融前的线5不会与焊道8接触。在该情况下，校正量计算部32不进行上述那样的调整，与实施方式1至4的情况同样地对“ΔZ”进行计算。
如上所述，校正量计算部32基于与层叠方向垂直的面内的加工基准点RP的移动方向和层叠方向上的焊道8的高度对用于校正加工基准点RP的位置的校正量“ΔZ”进行调整。由此，附加制造装置100防止熔融前的线5碰到焊道8的现象，由此能够防止造形物的品质降低。
接下来，说明对焊道8的高度即“hb”进行推定的方法。图18是用于对由实施方式5所涉及的附加制造装置100对焊道8的高度进行推定的方法进行说明的图。在这里，对作为对焊道8的高度进行推定的方法而被考虑的多个方法之中的1个进行说明。附加制造装置100也可以通过以下说明的方法以外的方法对焊道8的高度进行推定。
校正量计算部32基于焊道8的截面积、焊道8的剖面形状和焊道8的宽度，对焊道8的高度进行推定。截面积是焊道8的YZ剖面的面积。校正量计算部32基于移动路径44的方向上的每单位长度的焊道8的体积进行推定。校正量计算部32可以基于线5的供给速度和加工头3的轴速度而进行推定。截面积可以是将供给速度除以轴速度而得到的结果。剖面形状是焊道8的YZ剖面的形状。剖面形状假定为圆之中的包含圆弧的部分。焊道8的宽度是与层叠方向和移动路径44的方向垂直的方向上的宽度。焊道8的宽度假定与激光束4的直径即“R”相等。校正量计算部32通过使用圆所具有的几何关系，从而能够对“hb”进行计算。
根据实施方式5，附加制造装置100基于加工基准点RP的移动方向和层叠方向上的焊道8的高度对用于校正加工基准点RP的位置的校正量进行调整，由此能够防止熔融前的线5碰到焊道8的现象。由此，附加制造装置100防止造形物的品质降低，能够制造高品质的造形物。
接下来，对实施方式1至5所涉及的附加制造装置100所具有的NC装置13、13A的硬件结构进行说明。图19是表示实施方式1至5所涉及的附加制造装置100所具有的数控装置的硬件结构例的图。在图19示出了通过使用执行程序的硬件，从而实现NC装置13、13A的功能的情况下的硬件结构。
NC装置13、13A具有执行各种处理的处理器61、内置存储器即存储器62、用于信息向NC装置13、13A输入和信息从NC装置13、13A输出的电路即输入输出接口63和对信息进行存储的存储装置64。
处理器61是CPU(Central Processing Unit)。处理器61可以是处理装置、微处理器、微型计算机或DSP(Digital Signal Processor)。存储器62是RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable Read OnlyMemory)或者EEPROM(注册商标)(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory)。
存储装置64是HDD(Hard Disk Drive)或者SSD(Solid State Drive)。使计算机作为NC装置13、13A起作用的程序储存于存储装置64。处理器61将在存储装置64中储存的程序读出至存储器62而执行。
程序可以存储于可由计算机系统读取的存储介质。NC装置13、13A可以将在存储介质中存储的程序向存储器62储存。存储介质可以是软盘即移动型存储介质或者半导体存储器即闪存。程序可以从其他计算机或者服务器装置经由通信网络向计算机系统安装。
程序解析部21、加工条件设定部23、轴指令生成部24、光束指令生成部25、供给指令生成部26、焊道形状控制器27、加法器28及前馈控制器30的各功能通过处理器61和软件的组合而实现。该各功能可以通过处理器61及固件的组合而实现，也可以通过处理器61、软件及固件的组合而实现。软件或者固件作为程序记述，储存于存储装置64。在NC装置13、13A中，加工程序20、加工条件表22和上述运算中使用的各种数据储存于存储装置64。
输入输出接口63对来自与硬件连接的各种传感器的信号进行接收。另外，输入输出接口63向激光输出控制器14、气体流量调整器15及驱动控制器16分别发送指令。
以上的各实施方式所示的结构示出本发明的内容的一个例子。各实施方式的结构能够与其他的公知技术进行组合。也可以将各实施方式的结构彼此适当组合。在不脱离本发明的主旨的范围能够将各实施方式的结构的一部分省略或者变更。
标号的说明
1激光振荡器，2光缆，3加工头，4激光束，5线，5a前端位置，6线卷线筒，7供给部，8焊道，9熔融焊道，10、41基材，11、12旋转台，13、13A NC装置，14激光输出控制器，15气体流量调整器，16驱动控制器，17加工头驱动部，18线供给驱动部，19旋转台驱动部，20加工程序，21程序解析部，22加工条件表，23加工条件设定部，24轴指令生成部，25光束指令生成部，26供给指令生成部，27焊道形状控制器，28加法器，30前馈控制器，31位置计算部，32校正量计算部，35位置，36熔融池，37熔滴，38连接物，40造形物，42层，43台阶部，44移动路径，45a、45b、45c、45d、45e、45f、45g、45h、45i区域，51交点，61处理器，62存储器，63输入输出接口，64存储装置，100附加制造装置，N中心线，RP加工基准点。

Claims (10)

1.一种附加制造装置，其将焊道进行层叠而制造造形物，该焊道是熔融的填充材料的凝固物，
该附加制造装置的特征在于，具有：
供给部，其向被加工物供给所述填充材料；
光束源，其输出使供给的所述填充材料熔融的光束；以及
位置计算部，其基于向所述被加工物供给的所述填充材料的供给速度和所述光束源的光束输出，对所述填充材料之中的前端位置进行计算，该前端位置是由于所述光束的照射而温度达到所述填充材料的熔点的位置。
2.根据权利要求1所述的附加制造装置，其特征在于，
所述位置计算部基于所述填充材料的物性值、表示向所述被加工物供给的所述填充材料的方向的参数、所述供给速度和所述光束输出，对所述前端位置进行计算。
3.根据权利要求1或2所述的附加制造装置，其特征在于，
所述位置计算部通过使用了所述供给速度的指令值和所述光束输出的指令值的运算，对所述前端位置进行计算。
4.根据权利要求1或2所述的附加制造装置，其特征在于，
所述位置计算部通过使用了所述供给速度的反馈值和所述光束输出的反馈值的运算，对所述前端位置进行计算。
5.根据权利要求1或2所述的附加制造装置，其特征在于，
所述位置计算部基于所述供给速度和所述光束输出而求出所述填充材料之中的从所述供给部朝向所述被加工物的所述填充材料的行进方向上的位置彼此不同的多个微小区域各自的入热量，基于所述入热量对针对每个所述微小区域的温度进行推定，由此对所述前端位置进行计算。
6.根据权利要求1或2所述的附加制造装置，其特征在于，
具有校正部，该校正部在所述焊道进行层叠的层叠方向，对加工基准点的位置进行校正，该加工基准点是朝向所述被加工物的所述光束的中心线和从所述供给部朝向所述被加工物的所述填充材料的行进方向的交点，
所述校正部基于所述前端位置的计算结果对所述加工基准点的位置进行校正。
7.根据权利要求6所述的附加制造装置，其特征在于，
所述校正部基于与所述层叠方向垂直的面内的所述加工基准点的移动方向和所述层叠方向上的所述焊道的高度，对用于校正所述加工基准点的位置的校正量进行调整。
8.一种附加制造方法，其使附加制造装置将焊道进行层叠而制造造形物，该焊道是熔融的填充材料的凝固物，
该附加制造方法的特征在于，包含：
供给步骤，向被加工物供给所述填充材料；
光束输出步骤，输出使供给的所述填充材料熔融的光束；以及
位置计算步骤，基于所述供给步骤中的所述填充材料的供给速度和所述光束输出步骤中的光束输出，对所述填充材料之中的前端位置进行计算，该前端位置是由于所述光束的照射而温度达到所述填充材料的熔点的位置。
9.根据权利要求8所述的附加制造方法，其特征在于，
在所述位置计算步骤中，通过使用所述供给速度及所述光束输出的各值和常数的运算，对所述前端位置进行计算，
基于朝向所述光束供给的所述填充材料不熔融而穿过所述光束的情况下的所述供给速度的最小值和所述光束输出之间的关系，对所述常数进行计算。
10.根据权利要求8或9所述的附加制造方法，其特征在于，
包含校正步骤，即，在所述焊道进行层叠的层叠方向，对加工基准点的位置进行校正，该加工基准点是朝向所述被加工物的所述光束的中心线和在所述供给步骤中朝向所述被加工物的所述填充材料的行进方向的交点，
在所述校正步骤中，基于所述前端位置的计算结果对所述加工基准点的位置进行校正。
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