JP2018086664A - Welding device, welding method, three-dimensional molding apparatus, and three-dimensional molding method - Google Patents

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和洋 石橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce defects in metal processing and molding with use of a molten metal.SOLUTION: The three-dimensional molding apparatus comprises: a melting head part for melting metal; a drive part for driving the melting head part; and a control part which generates a molding path on the basis of three-dimensional design data and controls the drive part. In the molding path, a first path which extends in a first direction and a second path which extends in a second direction different from the first direction are repeated. The molding path comprises a folding path, which extends in a direction separating from the second path and is folded in a direction toward the second path, between the first path and the second path.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、溶接装置、溶接方法、三次元造形装置、及び三次元造形方法に関する。   The present invention relates to a welding apparatus, a welding method, a three-dimensional modeling apparatus, and a three-dimensional modeling method.

従来、溶接装置により金属材料を肉盛り溶接又は多層溶接し、金属構造材の加工や修復を行う方法が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a method is known in which a metal material is build-up welded or multilayer welded using a welding apparatus to process or repair a metal structure material.

また、三次元造形装置において、金属を材料とし、アーク放電等により金属を溶融させた後凝固させ、いわゆる肉盛り溶接を行うことにより、三次元設計データに従った金属製の造形物を製造する三次元造形装置も提案されている。このような金属材料を取り扱う三次元造形装置は、溶接装置の一態様と考えられる。   Moreover, in a three-dimensional modeling apparatus, a metal model according to the three-dimensional design data is manufactured by using a metal as a material, melting the metal by arc discharge or the like, and then solidifying and performing so-called overlay welding. A three-dimensional modeling apparatus has also been proposed. A three-dimensional modeling apparatus that handles such a metal material is considered to be an aspect of a welding apparatus.

しかし、このような溶接装置及び三次元造形装置では、連続する造形パスに沿って金属を溶融・堆積させて構造材の加工、造形を行おうとした場合において、造形物に欠陥(設計データには存在しない空隙)が形成されることがあるという問題がある。   However, in such a welding apparatus and three-dimensional modeling apparatus, when a metal is melted / deposited along a continuous modeling path and a structural material is to be processed and modeled, there is a defect in the modeled object (the design data includes There is a problem that voids that do not exist may be formed.

特開2005−054197号公報JP 2005-054197 A

本発明は、溶融金属を用いた金属加工及び造形において欠陥を少なくすることを目的とする。   An object of the present invention is to reduce defects in metal processing and modeling using a molten metal.

本発明に係る溶接装置は、金属を溶融させる溶融ヘッドと、前記溶融ヘッドを駆動する駆動部と、溶接パスを生成し前記駆動部を制御する制御部とを備える。前記溶接パスは、第1方向に沿って伸びる第1パスと、前記第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスとを繰り返すものである。そして、当該溶接パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に延びて前記第2パスに向かう方向に折り返す折り返しパスを備える。また、本発明に係る溶接方法は、溶接パスを生成するステップと、溶接パスに沿って溶融ヘッドを駆動して溶接パスに沿って溶融金属を堆積させるステップとを備える。溶接パスは、第1方向に沿って伸びる第1パスと、第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスとを繰り返すものである。さらに、その溶接パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に突出して折り返す折り返しパスを備える。
また、本発明に係る三次元造形装置は、金属を溶融させる溶融ヘッドと、前記溶融ヘッドを駆動する駆動部と、三次元設計データに基づいて造形パスを生成し前記駆動部を制御する制御部とを備える。前記造形パスは、第1方向に沿って伸びる第1パスと、前記第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスとを繰り返すものである。そして、当該造形パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に延びて前記第2パスに向かう方向に折り返す折り返しパスを備える。また、本発明に係る三次元造形方法は、三次元設計データに基づく造形パスを生成するステップと、造形パスに沿って溶融ヘッドを駆動して造形パスに沿って溶融金属を堆積させるステップとを備える。造形パスは、第1方向に沿って伸びる第1パスと、第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスとを繰り返すものである。さらに、その造形パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に突出して折り返す折り返しパスを備える。
A welding apparatus according to the present invention includes a melting head that melts a metal, a driving unit that drives the melting head, and a control unit that generates a welding path and controls the driving unit. The welding pass repeats a first pass extending along a first direction and a second pass extending in a second direction different from the first direction. The welding pass includes a turn-back pass extending in a direction away from the second pass and turning back in the direction toward the second pass between the first pass and the second pass. The welding method according to the present invention includes a step of generating a welding path, and a step of driving the melting head along the welding path to deposit molten metal along the welding path. The welding pass repeats a first pass extending along the first direction and a second pass extending in a second direction different from the first direction. Further, the welding pass includes a turn-back pass that protrudes and turns back in a direction away from the second pass between the first pass and the second pass.
The three-dimensional modeling apparatus according to the present invention includes a melting head for melting a metal, a driving unit that drives the melting head, and a control unit that generates a modeling path based on three-dimensional design data and controls the driving unit. With. The modeling pass repeats a first path extending along a first direction and a second path extending in a second direction different from the first direction. The modeling pass includes a folding path extending in a direction away from the second path and turning back in the direction toward the second path between the first path and the second path. The three-dimensional modeling method according to the present invention includes a step of generating a modeling path based on the three-dimensional design data, and a step of driving the melting head along the modeling path to deposit molten metal along the modeling path. Prepare. A modeling pass repeats the 1st pass extended along the 1st direction, and the 2nd pass extended in the 2nd direction different from the 1st direction. Further, the modeling pass includes a turn-back path that protrudes in a direction away from the second pass and turns back between the first pass and the second pass.

第1の実施の形態の三次元造形装置の全体構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the whole structure of the three-dimensional modeling apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の溶接トーチ部を説明する概略図である。It is the schematic explaining the welding torch part of 1st Embodiment. スライスデータの生成、及び造形パスの生成の方法を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the production | generation method of slice data and the production | generation of a modeling path | pass. 第1の実施の形態の三次元造形装置に従った三次元造形方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the three-dimensional modeling method according to the three-dimensional modeling apparatus of 1st Embodiment. スライスデータLiの生成、及び造形パスFPの生成の方法を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the production | generation method of the slice data Li, and the production | generation method of the modeling path FP. 造形パスFPに沿った溶融金属の堆積について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the deposition of the molten metal along the modeling path FP. 造形パスFPに沿った溶融金属の堆積について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the deposition of the molten metal along the modeling path FP. 造形パスFPに沿った溶融金属の堆積を行った場合の問題(欠陥の発生)について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the problem (development of a defect) at the time of depositing the molten metal along the modeling path FP. 造形パスFPに沿った溶融金属の堆積を行った場合の問題(欠陥の発生)について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the problem (development of a defect) at the time of depositing the molten metal along the modeling path FP. 造形パスFPに沿った溶融金属の堆積を行った場合の問題(欠陥の発生)について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the problem (development of a defect) at the time of depositing the molten metal along the modeling path FP. 第1の実施の形態の造形パスFP(折り返しパスFPt)について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the modeling path FP (folding path FPt) of the first embodiment. 第1の実施の形態の造形パスFP(折り返しパスFPt)について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the modeling path FP (folding path FPt) of the first embodiment. 折り返しパスFPtを設けることの効果を示す。The effect of providing the return path FPt will be described. 第2の実施の形態で生成される造形パスFPについて説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the modeling path FP produced | generated by 2nd Embodiment. 変形例に係る溶接装置の概略構成を示す。The schematic structure of the welding apparatus which concerns on a modification is shown. 図13の装置の溶融ヘッドの構成を示す。14 shows a configuration of a melting head of the apparatus of FIG.

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1を参照して、第1の実施の形態の三次元造形装置の全体構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、「三次元造形装置」とは、母材上に新たに造形物を形成する装置だけでなく、既存の造形物上に更に金属を堆積させ(肉盛り溶接させ)、既存の造形物を加工又は修復する装置も含む意味で使用される。
図1に示す三次元造形装置は、アーク溶接方式を用い、金属(例えば鋳鉄、軟鋼、ステンレス鋼、金型材(SKD)、インコネル、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、チタン、マグネシウム合金など)を溶融・凝固(肉盛り溶接、又は多層溶接)させて造形物を形成する溶接装置である。一例として、この三次元造形装置は、タンク10、溶接トーチ部30(溶融ヘッド)、冷却機構40、制御装置(コンピュータ)50、及び駆動部60を備えている。
[First Embodiment]
With reference to FIG. 1, the whole structure of the three-dimensional modeling apparatus of 1st Embodiment is demonstrated. In the following embodiments, the “three-dimensional modeling apparatus” is not only an apparatus for newly forming a modeled object on a base material, but also deposits a metal on an existing modeled object (by overlay welding). ), Used to include an apparatus for processing or repairing an existing model.
The three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 1 uses an arc welding method, and a metal (for example, cast iron, mild steel, stainless steel, mold material (SKD), inconel, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, aluminum, titanium, magnesium alloy). Etc.) is melted and solidified (build-up welding or multilayer welding) to form a shaped article. As an example, the three-dimensional modeling apparatus includes a tank 10, a welding torch unit 30 (melting head), a cooling mechanism 40, a control device (computer) 50, and a driving unit 60.

タンク10は、造形される造形物、及び造形物が堆積される母材20を格納する容器であり、冷却機構40から供給される冷却水を保持可能に構成されている。冷却機構40から供給される冷却水により、造形物は冷却され凝固する。タンク10中の冷却水の水位は、造形物の造形が進むにつれて変化する。冷却水の水位の調節及び排出は制御装置50からの制御信号に従い行われ得る。   The tank 10 is a container that stores a modeled object to be modeled and a base material 20 on which the modeled object is deposited, and is configured to be able to hold cooling water supplied from the cooling mechanism 40. The shaped object is cooled and solidified by the cooling water supplied from the cooling mechanism 40. The water level of the cooling water in the tank 10 changes as the modeling of the model proceeds. The adjustment and discharge of the cooling water level can be performed according to a control signal from the controller 50.

また、溶接トーチ部30は、金属材料をアーク放電により溶融させて母材20上に堆積させる役割を有する。溶接トーチ部30の詳細な構成は後ほど図2を参照して説明する。制御装置50は、溶接トーチ部30に対する各種制御を行うとともに、駆動部60に対し駆動制御信号を送信して駆動部60を駆動させて、溶接トーチ部30のXYZ方向の位置を制御する。駆動部60は、詳細の図示は省略するが、一例として、XYテーブルと、XYテーブルに装着された上下駆動機構の組合せとすることができる。   Further, the welding torch part 30 has a role of melting a metal material by arc discharge and depositing it on the base material 20. The detailed configuration of the welding torch part 30 will be described later with reference to FIG. The control device 50 performs various controls on the welding torch unit 30 and transmits a drive control signal to the driving unit 60 to drive the driving unit 60 to control the position of the welding torch unit 30 in the XYZ directions. Although detailed illustration of the drive unit 60 is omitted, as an example, a combination of an XY table and a vertical drive mechanism mounted on the XY table can be used.

また、制御装置50は、外部から供給された造形物の形状に関する3次元CADデータに基づきスライスデータを生成するとともに、更にそのスライスデータに基づき、溶接トーチ部30をXY方向に移動させる経路(造形パス(溶接パス))を生成する。この造形パスに沿って溶接トーチ部30が移動し、スライスデータに基づいた金属の堆積が繰り返されることで、3次元CADデータに従った造形物が形成される。   The control device 50 generates slice data based on the three-dimensional CAD data related to the shape of the modeled object supplied from the outside, and further moves the welding torch unit 30 in the XY direction based on the slice data (modeling model). Pass (welding pass)). The welding torch unit 30 moves along this modeling pass, and metal deposition based on the slice data is repeated, so that a modeled object according to the three-dimensional CAD data is formed.

次に、溶接トーチ部30のより詳細な構成例を、図2を参照して説明する。溶接トーチ部30は、一例として、ノズル31、コンタクトチップ32、ワイヤ駆動部33、電源34、シールドガス供給部35、及びスイッチング回路37を備える。   Next, a more detailed configuration example of the welding torch part 30 will be described with reference to FIG. As an example, the welding torch unit 30 includes a nozzle 31, a contact tip 32, a wire driving unit 33, a power supply 34, a shield gas supply unit 35, and a switching circuit 37.

ノズル31は、その内部をZ方向に貫通する空洞部を備えた筒状体である。この空洞部を通して、造形物の材料であるワイヤ36が供給されるとともに、シールドガス供給部35からのシールドガスGuが供給される。   The nozzle 31 is a cylindrical body provided with a hollow portion penetrating the nozzle 31 in the Z direction. Through this hollow portion, the wire 36 that is the material of the modeled object is supplied, and the shield gas Gu from the shield gas supply unit 35 is supplied.

コンタクトチップ32は、ノズル31の空洞部に設けられ、ワイヤ36と電気的に接触するとともに、ワイヤ36にアーク発生のための高電圧を印加するため、電源34の正極端子(+)に接続されている。ワイヤ駆動部33は、例えば図2に示すように、ワイヤ36を両側から挟むように配置された一対のローラを備える。ワイヤ駆動部36は、ローラが回転することにより、ワイヤ36をノズル31の内部へと送り込む役割を有する。   The contact tip 32 is provided in the cavity of the nozzle 31 and is electrically connected to the wire 36 and connected to the positive terminal (+) of the power source 34 in order to apply a high voltage for generating an arc to the wire 36. ing. For example, as shown in FIG. 2, the wire driving unit 33 includes a pair of rollers arranged so as to sandwich the wire 36 from both sides. The wire drive unit 36 has a role of feeding the wire 36 into the nozzle 31 as the roller rotates.

電源34は、アーク発生のための高電圧を発生させる電圧源であり、その正極端子をコンタクトチップ32に接続される一方、負極端子(−)を母材20に接続される。電源34と母材20又はコンタクトチップ20との間の電気的接続は、スイッチング回路37によって制御される。   The power source 34 is a voltage source that generates a high voltage for arc generation, and has a positive terminal connected to the contact chip 32 and a negative terminal (−) connected to the base material 20. The electrical connection between the power supply 34 and the base material 20 or the contact chip 20 is controlled by a switching circuit 37.

また、シールドガス供給部35は、アーク溶接中のアークや溶融池の周辺を大気から遮蔽するためのシールドガスを供給する部分であり、図示は省略するが、シールドガスを格納するボンベやバルブなどを備えている。シールドガス供給部35の制御は、制御部50からの制御信号に従い行うことができる。シールドガスは、例えば二酸化炭素(CO)、アルゴン(Ar)などの不活性ガス、又はそれらの混合気体である。 The shield gas supply unit 35 is a part for supplying a shield gas for shielding the arc and arc around the weld pool from the atmosphere, and although not shown, a cylinder or a valve for storing the shield gas, etc. It has. The shield gas supply unit 35 can be controlled in accordance with a control signal from the control unit 50. The shield gas is, for example, an inert gas such as carbon dioxide (CO 2 ) or argon (Ar), or a mixed gas thereof.

次に、スライスデータの生成、及び造形パスの生成に関して図3A、図3B及び図4を参照して説明する。図3Aは、スライスデータの生成及び造形パスの生成の手順を示す概念図であり、図3Bは、第1の実施の形態の装置による三次元造形方法の手順を示すフローチャートである。また、図4は造形パスの詳細を示す平面図である。ここでは一例として、造形される造形物及びそれに対応する3次元CADデータCDは、中心部に空洞を有する円筒形状であるものとして説明を行う。   Next, generation of slice data and generation of a modeling path will be described with reference to FIGS. 3A, 3B, and 4. FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating a procedure for generating slice data and a modeling path, and FIG. 3B is a flowchart illustrating a procedure for a three-dimensional modeling method performed by the apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view showing details of the modeling pass. Here, as an example, the modeled object to be modeled and the three-dimensional CAD data CD corresponding to the modeled object will be described as having a cylindrical shape having a cavity at the center.

図3Aに示すように、造形すべき造形物の構造を示す3次元CADデータCDは、制御装置50、又は外部の装置において、複数層のスライスデータL1、L2、L3、L4・・・に分割される(図3BのステップS1)。スライスデータLi(i=1,2,3,4・・・)は、3次元CADデータを3次元直交座標のXY平面に沿った平面状に切断して形成されるXY平面形状データである。さらに、個々のスライスデータLiにおいては、スライスデータLiに基づく金属材料の堆積を行うための造形パスFPが制御装置50において生成される(図3BのステップS2)。造形パスFPに沿って前述の溶接トーチ部30が移動し、溶融金属が母材20上又は堆積された金属上に堆積されることで、スライスデータLiに従った造形がなされる(図3BのステップS3)。   As shown in FIG. 3A, the three-dimensional CAD data CD indicating the structure of a model to be modeled is divided into a plurality of layers of slice data L1, L2, L3, L4... In the control device 50 or an external device. (Step S1 in FIG. 3B). The slice data Li (i = 1, 2, 3, 4,...) Is XY plane shape data formed by cutting three-dimensional CAD data into a plane along the XY plane of three-dimensional orthogonal coordinates. Further, in each slice data Li, a modeling path FP for depositing a metal material based on the slice data Li is generated in the control device 50 (step S2 in FIG. 3B). The aforementioned welding torch part 30 moves along the modeling path FP, and the molten metal is deposited on the base material 20 or the deposited metal, so that modeling according to the slice data Li is performed (in FIG. 3B). Step S3).

造形パスFPは、図3A、更に拡大図である図4に示すように、スライスデータL1、L2、L3、L4・・・の各々において、複数回に亘って折り返す、いわば九十九折り形状を与えられる。具体的には、造形パスFPは、一例として、1つの方向(例えばX方向)を長手方向として伸びる第1パスFP1、及び第1方向とは異なる方向に伸びる第2パスFP2とを繰り返し形成したものとすることができる。第1パスFP1は、その長手方向と交差する方向(例えばY方向)に所定の配置ピッチW1で繰り返し形成される。そして、第2パスFP2は、第1パスFP1とは異なる方向(交差する方向)に延び、そのような配置ピッチW1で配置された2つの第1パスFP1を接続するように形成される。このような九十九折り形状の造形パスFPは、互いに平行な複数の造形パスを繰り返し形成する場合に比べ、造形時間を短縮することができる。   As shown in FIG. 3A and FIG. 4 which is an enlarged view, the modeling path FP has a so-called ninety-nine fold shape that folds over a plurality of times in each of the slice data L1, L2, L3, L4. Given. Specifically, as an example, the modeling pass FP is formed by repeatedly forming a first path FP1 extending in one direction (for example, the X direction) as a longitudinal direction and a second path FP2 extending in a direction different from the first direction. Can be. The first path FP1 is repeatedly formed at a predetermined arrangement pitch W1 in a direction intersecting the longitudinal direction (for example, the Y direction). The second path FP2 extends in a direction different from the first path FP1 (direction intersecting), and is formed so as to connect the two first paths FP1 arranged at such an arrangement pitch W1. Such a ninety-nine-fold shaped modeling path FP can shorten the modeling time as compared with the case where a plurality of modeling paths parallel to each other are repeatedly formed.

図4では、すべての第1パスFP1がX方向を長手方向として形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一部の第1パスFP1はX方向とは異なる方向を長手方向として形成されてもよい。また、図4では、第1パスFP1は全て直線状であるが、これに限定されるものではない。また、配置ピッチW1も全ての第1パスFP1において同一である必要はなく、諸条件に従って変更することは可能である。また、造形パスFPは、1つのスライスデータLi中で複数に分割されていてもよいし、いわゆる一筆書きのように、連続した1本の線であってもよい。   In FIG. 4, all the first paths FP1 are formed with the X direction as the longitudinal direction, but the present invention is not limited to this, and some of the first paths FP1 have a direction different from the X direction. It may be formed as a longitudinal direction. In FIG. 4, the first path FP1 is all linear, but is not limited to this. Further, the arrangement pitch W1 does not have to be the same in all the first paths FP1, and can be changed according to various conditions. Further, the modeling path FP may be divided into a plurality of pieces in one slice data Li, or may be a single continuous line as in a so-called one-stroke drawing.

また、第2パスFP2は、隣接する2つの第1パスFP1を接続するものであり、第2パスFP2は、第1方向とは異なる方向に伸びる。第2パスFP2は、第1パスFP1同士を接続する役割の経路であるので、その長さは第1パスFP1よりも短く、前述のピッチW1と同程度か、それもよりも若干長い程度である。なお、図4では図示されていないが、第1パスFP1と第2パスFP2との間には、後述するような折り返しパスFPtが形成されることが好適である。   The second path FP2 connects two adjacent first paths FP1, and the second path FP2 extends in a direction different from the first direction. Since the second path FP2 is a route that connects the first paths FP1, the length thereof is shorter than the first path FP1, and is about the same as the above-described pitch W1 or slightly longer than that. is there. Although not shown in FIG. 4, it is preferable that a return path FPt as described later is formed between the first path FP1 and the second path FP2.

なお、前述のような九十九折り形状の造形パスFPに加え、スライスデータLiの輪郭に沿った造形パスを形成することもできる。例えば図4に示すように、スライスデータLiの外周及び内周に沿った造形パスFPo及びFPiを形成することができる。この場合、第2パスFP2は、この造形パスFPo又はFPiに沿う方向に形成されるのが好ましい。換言すれば、第2パスFPは、近接するスライスデータLiの輪郭に沿った方向に長手方向を有するように生成されるのが好適である。また、造形パスFP2は、図3A、図4では、ほぼ直線状の形状を有するものとして説明されているが、所定の曲率を与えられていても良い。   In addition to the 99-fold shaped modeling path FP as described above, a modeling path along the contour of the slice data Li can also be formed. For example, as shown in FIG. 4, modeling paths FPo and FPi along the outer periphery and inner periphery of the slice data Li can be formed. In this case, it is preferable that the second path FP2 is formed in a direction along the modeling path FPo or FPi. In other words, the second path FP is preferably generated so as to have a longitudinal direction in a direction along the contour of the adjacent slice data Li. In addition, the modeling path FP2 is described as having a substantially linear shape in FIGS. 3A and 4, but may be given a predetermined curvature.

図5Aに示すように、造形パスFP(第1パスFP1、第2パスFP2)に沿って溶接トーチ部30が移動し、溶融金属が溶融池に移動(堆積)すると、その溶融金属37mは造形パスFPと直交する方向に所定の幅Wm、例えば5〜10mm程度の幅を持つ。このため、第1パスFP1の配置ピッチW1を例えば幅Wmと同程度か、幅Wmよりも小さい値に設定することにより、スライスデータLiの各々において、隙間なく金属材料を埋めることができる。図5Bに示すように、配置ピッチW1を幅Wmの半分程度に設置する方法(ハーフラップ法)が好適であるが、これに限定されるものではない。
スライスデータLiの輪郭に沿った造形パスFPo、FPiも形成する場合、その造形パスFPo、FPiにおいても、溶融金属37o、37iは造形パスFPo、FPiに直交する方向において所定の幅を有する。なお、スライスデータLiに沿った造形パスFPo、FPiの形成は任意であり、省略することも可能である。
As shown in FIG. 5A, when the welding torch unit 30 moves along the modeling path FP (first path FP1, second path FP2) and the molten metal moves (deposits) in the molten pool, the molten metal 37m is shaped. It has a predetermined width Wm, for example, about 5 to 10 mm, in a direction orthogonal to the path FP. For this reason, by setting the arrangement pitch W1 of the first path FP1 to, for example, the same value as the width Wm or smaller than the width Wm, it is possible to fill the metal material without any gap in each slice data Li. As shown in FIG. 5B, a method (half wrap method) in which the arrangement pitch W1 is set to about half of the width Wm is suitable, but is not limited to this.
When forming the modeling passes FPo and FPi along the contour of the slice data Li, the molten metals 37o and 37i also have a predetermined width in the direction orthogonal to the modeling passes FPo and FPi in the modeling passes FPo and FPi. The formation of the modeling paths FPo and FPi along the slice data Li is arbitrary and can be omitted.

ところで、図3A〜図5A、図5Bに示すように、造形パスFPを、第1パスFP1、FP2の単なる繰り返しとした場合においては、動作条件その他によっては次のような問題点が生じる場合がある。その問題点に関し、図6及び図7を参照して説明する。   By the way, as shown in FIGS. 3A to 5A and 5B, when the modeling pass FP is simply repeated of the first passes FP1 and FP2, the following problems may occur depending on operating conditions and the like. is there. The problem will be described with reference to FIGS.

前述のように、第1パスFP1、及びFP2に沿って溶接トーチ部30が移動し、溶融金属が第1パスFP1又はFP2に沿った溶融池に移動(堆積)すると、そのパスの両側に溶融金属が広がり、隣接する複数のパスFP1又はFP2の間の空間も堆積金属37mで埋められる。しかし、第1パスFP1と第2パスFP2の間の接続部においては、堆積金属37mの輪郭に凹凸が生じ、その凹凸の部分においては、溶融金属が埋まりにくいため、図6及び図7に示すように欠陥が生じやすい箇所となる。すなわち、金属を溶融させ溶融金属が母材や造形物上で広がる事により凹凸部分に発生する隙間を埋める場合、溶融された金属が小さく残っている隙間に十分に流れ込み完全に充填できていない場合などがある。その場合、微小な欠陥がその部分にて発生する場合がある。これらはスライスデータLiの輪郭に沿った造形パスFPi、FPoを第1パスFP2に対して図5Bに記載する位置よりも内側に設けた場合にも起こる可能性があり、また溶融金属を積層する場合にも同様に発生する可能性がある。
スライスデータL1の輪郭が直線に近い部分ではそのような欠陥は、発生したとしてもその大きさは小さいが(図6)、スライスデータL1の輪郭が屈曲している部分(曲率が大きい部分)においては、欠陥の大きさが顕著となる場合がある(図7)。なお、このような欠陥は、スライスデータLiの輪郭に沿った造形パスFPi、FPoの有無にかかわらず問題となる。また、上記のような欠陥は、図5Bのようなハーフラップ法を用いた場合も同様に生じ得る。
As described above, when the welding torch portion 30 moves along the first passes FP1 and FP2 and the molten metal moves (deposits) in the molten pool along the first pass FP1 or FP2, the molten metal is melted on both sides of the passes. The metal spreads, and the space between adjacent paths FP1 or FP2 is also filled with the deposited metal 37m. However, in the connection portion between the first path FP1 and the second path FP2, irregularities occur in the outline of the deposited metal 37m, and the molten metal is difficult to be buried in the irregularities, so that it is shown in FIG. 6 and FIG. In this way, a defect is likely to occur. That is, when filling the gap generated in the uneven part by melting the metal and spreading the molten metal on the base material or the modeled object, when the molten metal does not flow completely into the remaining gap and is not completely filled and so on. In that case, a minute defect may occur in that portion. These may also occur when the modeling passes FPi and FPo along the contour of the slice data Li are provided inside the position shown in FIG. 5B with respect to the first pass FP2, and the molten metal is laminated. The same can occur in some cases.
In the portion where the contour of the slice data L1 is close to a straight line, even if such a defect occurs, the size thereof is small (FIG. 6), but in the portion where the contour of the slice data L1 is bent (the portion where the curvature is large). In some cases, the size of the defect becomes significant (FIG. 7). Such a defect becomes a problem regardless of the presence or absence of the modeling paths FPi and FPo along the contour of the slice data Li. Moreover, the above defects can occur in the same manner when the half wrap method as shown in FIG. 5B is used.

このため、第1パスFP1と第2パスFP2との接続部においては、図8のように第1のパスFP1と第2パスFP2とを直接に接続するのではなく、図9に示すような折り返しパスFPtを設けることが好適である。折り返しパスFPtは、第1パスFP1とFP2を接続するパスであるが、第1パスFP1とは長手方向が異なる。すなわち、折り返しパスFPtは、第1パスFP1の長手方向とは異なる方向であって、第2パスFP2から離れる方向に突出し、第2パスFP2の方向に折り返す形状を有している。隣接する2つの折り返しパスFPtは、その端部において対向する。その対向距離は、第1パスFP1の配置ピッチW1よりも小さい。なお、後述する通り、折り返しパスFPtに関しては、第1パスFP1から折り返しパスFPtを通って第2パスFP2に向かうように溶接トーチ部30が移動される場合と、逆に第2パスFP2から折り返しパスFPtを通って第1パスFP1に向かうように溶接トーチ部30が移動される場合とがある。   Therefore, in the connection portion between the first path FP1 and the second path FP2, the first path FP1 and the second path FP2 are not directly connected as shown in FIG. 8, but as shown in FIG. It is preferable to provide a return path FPt. The return path FPt is a path connecting the first paths FP1 and FP2, but the longitudinal direction is different from the first path FP1. That is, the folding path FPt has a shape that is different from the longitudinal direction of the first path FP1, protrudes in a direction away from the second path FP2, and is folded in the direction of the second path FP2. Two adjacent turn-back paths FPt face each other at their end portions. The facing distance is smaller than the arrangement pitch W1 of the first path FP1. As will be described later, with respect to the return path FPt, the welding torch unit 30 moves from the first path FP1 to the second path FP2 through the return path FPt, and conversely, the return path FPt returns from the second path FP2. The welding torch part 30 may be moved so as to go to the first path FP1 through the path FPt.

なお、図示した例においては、折り返しパスFPtの端部は鋭角状に折れ曲がる形状を有しているが、折り返しパスFPtはこれに限定されるものではない。折り返しパスFPtの端部の形状に丸みが与えられていてもよいし、折り返し部が複数個設けられていても良い。また、折り返しパスFPtの折り返し部の角度は、鋭角である必要はなく、鈍角であってもよい。また、上下方向で隣接する層に形成される2つの造形パスFPは互いにXY方向の位置が同一とされていてもよいし、これとは異なり、例えばハーフピッチずつズレた位置に設定されてもよい。これは、折り返しパスFPtについても同様である。   In the illustrated example, the end of the folding path FPt has a shape that is bent at an acute angle, but the folding path FPt is not limited to this. The end portion of the return path FPt may be rounded, or a plurality of return portions may be provided. Further, the angle of the folded portion of the folded path FPt does not need to be an acute angle and may be an obtuse angle. In addition, the two modeling paths FP formed in the layers adjacent in the vertical direction may have the same position in the XY direction. Alternatively, for example, they may be set at a position shifted by half pitch. Good. The same applies to the return path FPt.

このような折り返しパスFPtを第1パスFP1と第2パスFP2の間に設けることにより、図6及び図7で説明したような欠陥が生じる虞を小さくすることができる。すなわち、第1パスFP1と第2パスFP2の接続部付近においても、金属を堆積すべき部分に漏れなく溶融金属が移動し、欠陥の発生を抑制することができる。   Providing such a return path FPt between the first path FP1 and the second path FP2 can reduce the possibility of the occurrence of the defects described with reference to FIGS. That is, even in the vicinity of the connection portion between the first pass FP1 and the second pass FP2, the molten metal moves without leakage to the portion where the metal is to be deposited, and the occurrence of defects can be suppressed.

折り返しパスFPtの突出距離Wt(対応する第1パスFP1と直交する方向に沿った距離)は、第1パスFP1の配置ピッチW1の1/4〜1/2に設定するのが好適であり、より好ましくは1/3に設定される。   The protrusion distance Wt of the turnback path FPt (the distance along the direction orthogonal to the corresponding first path FP1) is preferably set to 1/4 to 1/2 of the arrangement pitch W1 of the first path FP1. More preferably, it is set to 1/3.

図11を参照して、折り返しパスFPtを設けることの効果を説明する。図11(a)は、折り返しパスFPtを設けなかった場合の造形物の断面写真であり、図11(b)は、折り返しパスFPtの突出距離Wtを配置ピッチW1の1/3に設定した場合の造形物の断面写真である。なお、写真の造形物は、フローニアス社製の溶接機を用い、以下のような条件を設定して造形したものである。
・溶接方法:パルス溶接
・溶接電流:200[A]
・ワイヤ36の送り速度:6.3[mm/分]
・溶接電圧:16・6[V]
・溶接トーチ部30の移動速度:200又は250[mm/分]
・入熱量:996又は797[KJ/m]
・ワイヤ36の断面の直径:1.2[mm]
・シールドガス(Ar80%、CO20%):20[l/分]
・配置ピッチW1:7.3[mm]
With reference to FIG. 11, the effect of providing the return path FPt will be described. FIG. 11A is a cross-sectional photograph of a molded article when the return path FPt is not provided, and FIG. 11B is a case where the protrusion distance Wt of the return path FPt is set to 1/3 of the arrangement pitch W1. It is a cross-sectional photograph of a shaped article. In addition, the modeled object in the photograph is modeled by setting the following conditions using a welding machine manufactured by Fronius.
-Welding method: Pulse welding-Welding current: 200 [A]
-Feeding speed of the wire 36: 6.3 [mm / min]
・ Welding voltage: 16.6 [V]
・ Movement speed of welding torch part 30: 200 or 250 [mm / min]
-Heat input: 996 or 797 [KJ / m]
-Diameter of cross section of wire 36: 1.2 [mm]
Shield gas (Ar 80%, CO 2 20%): 20 [l / min]
-Arrangement pitch W1: 7.3 [mm]

写真から明らかなように、折り返しパスFPtを設けなかった場合に比べ、突出距離Wt=1/3W1の折り返しパスFPtを設けた場合には、造形物の欠陥の数が少なくなることが分かる。   As is apparent from the photograph, it can be seen that the number of defects in the modeled object decreases when the folding path FPt having the protrusion distance Wt = 1 / 3W1 is provided, compared to the case where the folding path FPt is not provided.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る三次元造形装置を、図12を参照して説明する。この第2の実施の形態の三次元造形装置は、折り返しパスFPtの形成方法が、第1の実施の形態と異なっている。三次元造形装置の基本構造(図1〜図2)や、折り返しパスFPtの形成以外の動作は第1の実施の形態と同一であるので、重複した説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment in the method of forming the return path FPt. Since the basic structure (FIGS. 1 to 2) of the three-dimensional modeling apparatus and the operations other than the formation of the turn-back path FPt are the same as those in the first embodiment, a duplicate description is omitted.

図12に示すように、第2の実施の形態は、折り返しパスFPtの長手方向の距離Ltを、スライスデータLiの輪郭の曲率Cに従って変化させる。例えば、図12に示すように、スライスデータLiの輪郭の曲率が、場所によってC1、C2、C3と変化する場合を考える。曲率C1の輪郭の近辺での折り返しパスFPtの長手方向の長さをLt1、曲率C2(>C1)の輪郭の近辺での折り返しパスFPtの長手方向の長さをLt2、曲率C3(>C2)の輪郭の近辺での折り返しパスFPtの長手方向の長さをLt3とする。この場合、長さLt1、Lt2、Lt3の長さの関係をLt3>Lt2>Lt1と設定する。   As shown in FIG. 12, in the second embodiment, the distance Lt in the longitudinal direction of the return path FPt is changed according to the curvature C of the contour of the slice data Li. For example, as shown in FIG. 12, consider a case where the curvature of the contour of the slice data Li changes from C1, C2, and C3 depending on the location. The length in the longitudinal direction of the folded path FPt in the vicinity of the contour of the curvature C1 is Lt1, the length in the longitudinal direction of the folded path FPt in the vicinity of the contour of the curvature C2 (> C1) is Lt2, and the curvature C3 (> C2). Let Lt3 be the length in the longitudinal direction of the folding path FPt in the vicinity of the contour of. In this case, the relationship between the lengths Lt1, Lt2, and Lt3 is set as Lt3> Lt2> Lt1.

スライスデータLiの輪郭の曲率Cが大きい部分においては、対向する2つの折り返しパスFPtの根本(第1パスFP1と第2パスFP2の仮想上の交点Xi)の間の距離は、輪郭の曲率が小さい部分に比べて大きくなる。このため、折り返しパスFPtの長手方向の長さLtがスライスデータLiの輪郭の曲率Cに拘わらず同一であると、その部分に欠陥が生じる虞がある。このため、第2の実施の形態では、長さLtiをスライスデータLiの輪郭の曲率に応じて変化させることで、欠陥の発生を抑制している。   In a portion where the curvature C of the outline of the slice data Li is large, the distance between the roots of the two opposing folding paths FPt (the virtual intersection Xi of the first path FP1 and the second path FP2) is the curvature of the outline. It becomes larger than a small part. For this reason, if the length Lt in the longitudinal direction of the return path FPt is the same regardless of the curvature C of the contour of the slice data Li, there is a possibility that a defect will occur in that portion. For this reason, in 2nd Embodiment, generation | occurrence | production of a defect is suppressed by changing length Lti according to the curvature of the outline of slice data Li.

[その他]
以上、金属材料を加工又は形成する装置の一態様として、アーク溶接方式を用いた三次元造形装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記の例では、3次元CADデータに基づいて造形パスを形成し、その造形パスに沿って溶接トーチ部を移動させる三次元造形装置を説明した。しかし、3次元CADデータに基づいて造形を行う代わりに、例えばいわゆるティーチングを行って溶接トーチ部の移動経路(造形パス)を制御部に記憶させ、その記憶された造形パスに従って金属構造材の加工を行う溶接装置にも、本発明を適用することが可能である。
[Others]
As described above, the three-dimensional modeling apparatus using the arc welding method has been described as an example of the apparatus for processing or forming the metal material, but the present invention is not limited to this. For example, in the above-described example, a three-dimensional modeling apparatus that forms a modeling path based on three-dimensional CAD data and moves the welding torch part along the modeling path has been described. However, instead of performing modeling based on three-dimensional CAD data, for example, so-called teaching is performed, the movement path (modeling path) of the welding torch part is stored in the control unit, and the metal structure material is processed according to the stored modeling path. The present invention can also be applied to a welding apparatus that performs the above.

また、本発明は、図13及び図14に一例として示すようなレーザ溶接型の溶接装置及び金属3Dプリンタにも適用することが可能である。図13のレーザ溶接型の溶接装置100A(三次元造形装置)は、一例として、筐体10A、溶融ヘッド30A、制御装置(コンピュータ)50A、及び駆動部60Aを備えている。   The present invention can also be applied to a laser welding type welding apparatus and a metal 3D printer as shown in FIGS. 13 and 14 as an example. A laser welding type welding apparatus 100A (three-dimensional modeling apparatus) in FIG. 13 includes, as an example, a housing 10A, a melting head 30A, a control device (computer) 50A, and a drive unit 60A.

筐体10Aは、造形される造形物、及び造形物が堆積される母材20Aを格納する容器である。また、溶融ヘッド30Aは、金属粉体をレーザで溶融させて母材20A上に堆積させる役割を有する。溶融ヘッド30Aの詳細な構成は後ほど図14を参照して説明する。制御装置50Aは、溶融ヘッド30に対する各種制御を行うとともに、駆動部60Aに対し駆動制御信号を送信して駆動部60Aを駆動させて、溶融ヘッド30AのXYZ方向の位置を制御する。   The housing 10A is a container that stores a modeled object to be modeled and a base material 20A on which the modeled object is deposited. The melting head 30A has a role of melting metal powder with a laser and depositing it on the base material 20A. The detailed configuration of the melting head 30A will be described later with reference to FIG. The control device 50A performs various controls on the melting head 30, and transmits a drive control signal to the driving unit 60A to drive the driving unit 60A, thereby controlling the position of the melting head 30A in the XYZ directions.

また、制御装置50Aは、外部から供給された造形物の形状に関する3次元CADデータに基づきスライスデータを生成するとともに、更にそのスライスデータに基づき、溶融ヘッド30AをXY方向に移動させる経路(造形パス)を生成する。この造形パスに沿って溶融ヘッド30Aが移動し、スライスデータに基づいた金属の堆積が繰り返されることで、3次元CADデータに従った造形物が形成される。この点、上記の実施の形態(アーク溶接方式)の溶接装置及び三次元造形装置と同様である。   Further, the control device 50A generates slice data based on the three-dimensional CAD data relating to the shape of the modeled object supplied from the outside, and further moves the melting head 30A in the XY direction based on the slice data (modeling path). ) Is generated. The melting head 30A moves along this modeling path, and metal deposition based on the slice data is repeated, so that a modeled object according to the three-dimensional CAD data is formed. This is the same as the welding apparatus and three-dimensional modeling apparatus of the above-described embodiment (arc welding method).

次に、溶融ヘッド30Aのより詳細な構成例を、図14を参照して説明する。溶融ヘッド30Aは、一例として、ノズル301、レーザ照射部302、金属粉体供給ノズル303、シールドガス供給部305、及び駆動部306を備える。   Next, a more detailed configuration example of the melting head 30A will be described with reference to FIG. For example, the melting head 30A includes a nozzle 301, a laser irradiation unit 302, a metal powder supply nozzle 303, a shield gas supply unit 305, and a drive unit 306.

ノズル301は、その内部をZ方向に貫通する空洞部を備えた筒状体である。この空洞部を通して、造形物の材料である金属粉体Pwが供給されるとともに、シールドガス供給部305からのシールドガスGuが供給される。   The nozzle 301 is a cylindrical body provided with a hollow portion penetrating the nozzle 301 in the Z direction. Through this hollow portion, the metal powder Pw, which is the material of the modeled object, is supplied, and the shield gas Gu from the shield gas supply unit 305 is supplied.

レーザ照射部302は、図示しないレーザ光源及び集光光学系を備え、レーザ光LBを造形物(母材20等)の表面に集光させる。この集光されたレーザ光により金属粉体Pwは溶融される。金属粉体供給ノズル303は、レーザ照射部302と共にノズル301の内部に配置され、金属粉体Pwを供給する。なお、レーザ照射部302及び金属粉体供給ノズル303は、駆動部306により制御される。シールドガス供給部305は、溶融池付近に不活性ガスGuを供給するものである。この図13及び図14の溶接装置又は金属3Dプリンタにおいても、上記の実施の形態と同様の造形パスFPを形成することが可能である。また、造形パスFPの形成は、上述の実施の形態と同様に、3DCADデータに基づいて行っても良いし、いわゆるティーチングによって行っても良い。   The laser irradiation unit 302 includes a laser light source and a condensing optical system (not shown), and condenses the laser light LB on the surface of a modeled object (such as the base material 20). The metal powder Pw is melted by the condensed laser light. The metal powder supply nozzle 303 is disposed inside the nozzle 301 together with the laser irradiation unit 302 and supplies the metal powder Pw. The laser irradiation unit 302 and the metal powder supply nozzle 303 are controlled by the driving unit 306. The shield gas supply unit 305 supplies the inert gas Gu near the molten pool. Also in the welding apparatus or the metal 3D printer of FIGS. 13 and 14, it is possible to form the modeling path FP similar to the above embodiment. Further, the formation of the modeling path FP may be performed based on 3D CAD data as in the above-described embodiment, or may be performed by so-called teaching.

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10・・・タンク、 30・・・溶接トーチ部、30A・・・溶融ヘッド、 31、301・・・ノズル、 32・・・コンタクトチップ、 33・・・ワイヤ駆動部、 34・・・電源、 35、305・・・シールドガス供給部、 37・・・スイッチング回路、 40・・・冷却機構、 50、50A・・・制御装置(コンピュータ)、 60、60A・・・駆動部、 CD・・・3次元CADデータ、 Li・・・スライスデータ、 FP、FPi、FPo・・・造形パス、 FP1・・・第1パス、 FP2・・・第2パス、 FPt・・・折り返しパス。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tank, 30 ... Welding torch part, 30A ... Melting head, 31, 301 ... Nozzle, 32 ... Contact tip, 33 ... Wire drive part, 34 ... Power supply, 35, 305 ... Shield gas supply unit, 37 ... Switching circuit, 40 ... Cooling mechanism, 50, 50A ... Control device (computer), 60, 60A ... Drive unit, CD ... 3D CAD data, Li ... slice data, FP, FPi, FPo ... modeling pass, FP1 ... first pass, FP2 ... second pass, FPt ... turnback pass.

Claims (16)

金属を溶融させる溶融ヘッドと、
前記溶融ヘッドを駆動する駆動部と、
溶接パスを生成し前記駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記溶接パスは、
第1方向に沿って伸びる第1パスと、
前記第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスと
を繰り返すものであり、且つ
前記溶接パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に突出して折り返す折り返しパスを備える、
ことを特徴とする溶接装置。
A melting head for melting the metal;
A drive unit for driving the melting head;
A control unit that generates a welding path and controls the drive unit,
The welding pass is
A first path extending along a first direction;
A second path extending in a second direction different from the first direction, and the welding path protrudes in a direction away from the second path between the first path and the second path. With a return path
A welding apparatus characterized by that.
前記第1パスは、第1の間隔で繰り返し形成され、
前記折り返しパスは、前記第1パスと直交する方向に沿った第1の長さが、前記第1の間隔よりも短い、請求項1記載の溶接装置。
The first pass is repeatedly formed at a first interval,
The welding apparatus according to claim 1, wherein the return path has a first length along a direction orthogonal to the first path shorter than the first interval.
前記第1の長さは、前記第1の間隔の1/3である、請求項2記載の溶接装置。   The welding apparatus according to claim 2, wherein the first length is 1/3 of the first interval. 溶接パスを生成するステップと、
前記溶接パスに沿って溶融ヘッドを駆動して前記溶接パスに沿って溶融金属を堆積させるステップと
を備え、
前記溶接パスは、
第1方向に沿って伸びる第1パスと、
前記第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスと
を繰り返すものであり、且つ
前記溶接パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に突出して折り返す折り返しパスを備える、
ことを特徴とする溶接方法。
Generating a weld pass;
Driving a melting head along the welding path to deposit molten metal along the welding path;
The welding pass is
A first path extending along a first direction;
A second path extending in a second direction different from the first direction, and the welding path protrudes in a direction away from the second path between the first path and the second path. With a return path
A welding method characterized by the above.
前記第1パスは、第1の間隔で繰り返し形成され、
前記折り返しパスは、前記第1パスと直交する方向に沿った第1の長さが、前記第1の間隔よりも短い、請求項4記載の溶接方法。
The first pass is repeatedly formed at a first interval,
The welding method according to claim 4, wherein the return path has a first length along a direction orthogonal to the first path shorter than the first interval.
前記第1の長さは、前記第1の間隔の1/3である、請求項5記載の溶接方法。   The welding method according to claim 5, wherein the first length is 1/3 of the first interval. 金属を溶融させる溶融ヘッドと、
前記溶融ヘッドを駆動する駆動部と、
三次元設計データに基づいて造形パスを生成し前記駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記造形パスは、
第1方向に沿って伸びる第1パスと、
前記第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスと
を繰り返すものであり、且つ
前記造形パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に突出して折り返す折り返しパスを備える、
ことを特徴とする三次元造形装置。
A melting head for melting the metal;
A drive unit for driving the melting head;
A control unit that generates a modeling pass based on the three-dimensional design data and controls the drive unit;
The modeling pass is
A first path extending along a first direction;
A second path extending in a second direction different from the first direction, and the modeling path projects in a direction away from the second path between the first path and the second path. With a return path
A three-dimensional modeling apparatus characterized by this.
前記第1パスは、第1の間隔で繰り返し形成され、
前記折り返しパスは、前記第1パスと直交する方向に沿った第1の長さが、前記第1の間隔よりも短い、請求項7記載の三次元造形装置。
The first pass is repeatedly formed at a first interval,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 7, wherein the return path has a first length along a direction orthogonal to the first path shorter than the first interval.
前記第1の長さは、前記第1の間隔の1/3である、請求項8記載の三次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to claim 8, wherein the first length is 1/3 of the first interval. 前記造形パスは、造形しようとする造形物の3次元CADデータを平面に沿って分断して生成されるスライスデータに沿って形成され、
前記第2パスは、前記スライスデータの輪郭に沿った方向を長手方向として生成される、請求項7記載の三次元造形装置。
The modeling path is formed along slice data generated by dividing three-dimensional CAD data of a modeled object to be modeled along a plane,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 7, wherein the second path is generated with a direction along an outline of the slice data as a longitudinal direction.
前記第2パスの長手方向の長さは、近接する前記スライスデータの輪郭の曲率が大きいほど大きく設定される、請求項10記載の三次元造形装置。   The three-dimensional modeling apparatus according to claim 10, wherein a length of the second path in the longitudinal direction is set to be larger as a curvature of a contour of the adjacent slice data is larger. 三次元設計データに基づく造形パスを生成するステップと、
前記造形パスに沿って溶融ヘッドを駆動して前記造形パスに沿って溶融金属を堆積させるステップと
を備え、
前記造形パスは、
第1方向に沿って伸びる第1パスと、
前記第1方向とは異なる第2方向に延びる第2パスと
を繰り返すものであり、且つ
前記造形パスは、前記第1パス及び前記第2パスの間において、前記第2パスから離れる方向に突出して折り返す折り返しパスを備える、
ことを特徴とする三次元造形方法。
Generating a modeling path based on the three-dimensional design data;
Driving the melting head along the modeling path to deposit molten metal along the modeling path;
The modeling pass is
A first path extending along a first direction;
A second path extending in a second direction different from the first direction, and the modeling path projects in a direction away from the second path between the first path and the second path. With a return path
A three-dimensional modeling method characterized by this.
前記第1パスは、第1の間隔で繰り返し形成され、
前記折り返しパスは、前記第1パスと直交する方向に沿った第1の長さが、前記第1の間隔よりも短い、請求項12記載の三次元造形方法。
The first pass is repeatedly formed at a first interval,
The three-dimensional modeling method according to claim 12, wherein the return path has a first length along a direction orthogonal to the first path shorter than the first interval.
前記第1の長さは、前記第1の間隔の1/3である、請求項13記載の三次元造形方法。   The three-dimensional modeling method according to claim 13, wherein the first length is 1/3 of the first interval. 前記造形パスは、造形しようとする造形物の3次元CADデータを平面に沿って分断して生成されるスライスデータに沿って形成され、
前記第2パスは、前記スライスデータの輪郭に沿った方向を長手方向として生成される、請求項13記載の三次元造形方法。
The modeling path is formed along slice data generated by dividing three-dimensional CAD data of a modeled object to be modeled along a plane,
The three-dimensional modeling method according to claim 13, wherein the second path is generated with a direction along an outline of the slice data as a longitudinal direction.
前記第2パスの長手方向の長さは、近接する前記スライスデータの輪郭の曲率が大きいほど大きく設定される、請求項15記載の三次元造形方法。   The three-dimensional modeling method according to claim 15, wherein the length in the longitudinal direction of the second path is set to be larger as the curvature of the contour of the adjacent slice data is larger.
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