JP2018162500A - 積層造形物の製造方法及び製造システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前層の溶融ビード61を造形し、温度センサ30により該溶融ビード61の温度を監視する。次層の溶融ビードの造形は、前層の溶融ビードの温度が、許容されるパス間温度以下となった時に開始される。
【選択図】図1
Description
(1) アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前層の前記溶融ビードを造形する工程と、
前記前層の前記溶融ビードの温度を監視する工程と、
を備え、
次層の前記溶融ビードの造形は、前記前層の溶融ビードの温度が、許容されるパス間温度以下となった時に開始される積層造形物の製造方法。
(2) 前記前層の溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を計測する工程を、さらに備え、
前記溶融ビードの1層あたりの造形時間は、前記冷却時間以上に設定される(1)に記載の積層造形物の製造方法。
(3) 前記溶融ビードの1層あたりの造形時間は、前記冷却時間に設定される(2)に記載の積層造形物の製造方法。
(4) アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前記アークを用いて前記溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して前記造形物と同一の造形モデルを作成する工程と、
前記造形モデルにおける各層の前記溶融ビードの温度を監視する工程と、
前記造形モデルにおける前記各層の溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの各冷却時間を取得する工程と、
を備え、
前記造形物における前層の溶融ビードに対して次層の溶融ビードの造形は、前記造形モデルにおける前記前層の溶融ビードの造形開始時点から前記前層の冷却時間以上となった時点で開始される、積層造形物の製造方法。
(5) アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前記各層の溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を解析する工程を、
前記各層に対して次層の前記溶融ビードの造形は、前記各層の溶融ビードの造形開始時点から前記各層の冷却時間以上となった時点で開始される、積層造形物の製造方法。
(6) アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前記溶融ビードを造形する工程と、
前記溶融ビードの温度を監視する工程と、
前記溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を計測する工程と、
を備え、
前記溶融ビードを造形する際の溶接トーチの本数は、前記溶融ビードの1層あたりの造形時間を前記冷却時間で除した、商の整数値に設定される積層造形物の製造方法。
(7) 前記造形工程時の入熱量を前記溶融ビードの単位長さ当たり一定として、前記造形工程時の電流、電圧、及び溶接速度の少なくとも一つを変更して、前記溶融ビードの1層あたりの造形時間を調整する(2)〜(6)のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
(8) 前記造形工程時の前記溶融ビードの断面積が一定となるように、前記造形工程時の電流、電圧、及び溶接速度の少なくとも一つを変更して、前記溶融ビードの1層あたりの造形時間を調整する(2)〜(6)のいずれかに記載の積層造形物の製造方法。
(9) 溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造システムであって、
前記造形物を互いに平行な複数の層に分割した、前記各層の形状を表す層形状データに基づいて、アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、前記溶融ビードを複数層積層形成する積層装置と、
前記溶融ビードが形成されるごとに前記溶融ビードの温度を測定する温度センサと、
次層の前記溶融ビードの造形が、前層の前記溶融ビードの温度が、許容されるパス間温度以下となった時に開始されるように前記積層装置を制御する制御装置と、
を有する積層造形物の製造システム。
図1に示すように、本実施形態の積層造形物の製造システム10は、溶接ロボット20と、温度センサ30と、制御装置50と、CAD/CAM装置51と、軌道計画手段52と、メモリー53と、を備える。即ち、本実施形態では、本発明の積層装置として、既存の溶接ロボット20が用いられている。
なお、図1及び図2に示す積層造形物11は、溶融ビード61を螺旋状に連続して積層する(即ち、前層の溶融ビード61の終端部と次層の溶融ビード61の始端部とが連続する)ことで、略円筒形状に成型する一例を示しているが、積層造形物11は、任意の形状に設定可能である。
なお、本実施形態では、温度センサ30は、各層の造形の始端位置の温度を測定している。
或いは、溶融ビード61の1層あたりの造形時間tfの設定は、造形工程時の溶融ビード61の断面積が一定となるように、造形工程時の電流、電圧、及び溶接速度の少なくとも一つの溶接条件を変更することで調整してもよい。これにより、高い造形効率を維持し、造形精度を確保しつつ、安定した造形が可能となる。
なお、製造効率向上の観点からは、1層あたりの造形時間tfが冷却時間tc以上で、且つ1層あたりの造形時間tfと冷却時間tcとの差が小さくなるように造形時間tfを設定することが望ましい。
この場合、溶融ビード61の1層あたりの造形時間tfが、冷却時間tc以上となるように設定してもよいが、溶融ビード61の1層あたりの造形時間tfと溶接トーチ22の移動時間との合計が、冷却時間tc以上となるように設定されることでより生産効率を向上できる。
また、この造形物11における溶融ビードの1層あたりの造形時間tfも、本実施形態と同様に、冷却時間に設定されれば、製造効率を向上することができる。
即ち、第2変形例の積層造形物の製造方法は、各層の溶融ビード61の温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を解析する工程を、備え、各層に対して次層の溶融ビード61の造形は、各層の溶融ビード61の造形開始時点から各層の冷却時間以上となった時点で開始される。
次に、本発明の第2実施形態に係る積層造形物の製造方法及び製造システムについて図5を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。
その他の構成及び作用については、第1実施形態のものと同様である。
例えば、温度センサ30は、各層の造形の始端位置の温度を監視するものとし、測定された溶融ビード61の温度から、許容されるパス間温度になるまでの冷却時間が予め予測可能な場合には、予測される冷却時間tcに基づいて、次層の溶融ビードの造形を開始してもよい。
11 積層造形物(造形物)
11A 造形モデル
20 溶接ロボット(積層装置)
30 温度センサ
50 制御装置
61 溶融ビード
L1・・・Lk 層
tc 冷却時間
tf 溶融ビードの1層あたりの造形時間
Tp パス間温度
Claims (9)
- アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前層の前記溶融ビードを造形する工程と、
前記前層の前記溶融ビードの温度を監視する工程と、
を備え、
次層の前記溶融ビードの造形は、前記前層の溶融ビードの温度が、許容されるパス間温度以下となった時に開始される積層造形物の製造方法。 - 前記前層の溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を計測する工程を、さらに備え、
前記溶融ビードの1層あたりの造形時間は、前記冷却時間以上に設定される請求項1に記載の積層造形物の製造方法。 - 前記溶融ビードの1層あたりの造形時間は、前記冷却時間に設定される請求項2に記載の積層造形物の製造方法。
- アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前記アークを用いて前記溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して前記造形物と同一の造形モデルを作成する工程と、
前記造形モデルにおける各層の前記溶融ビードの温度を監視する工程と、
前記造形モデルにおける前記各層の溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの各冷却時間を取得する工程と、
を備え、
前記造形物における前層の溶融ビードに対して次層の溶融ビードの造形は、前記造形モデルにおける前記前層の溶融ビードの造形開始時点から前記前層の冷却時間以上となった時点で開始される、積層造形物の製造方法。 - アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前記各層の溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を解析する工程を、
前記各層に対して次層の前記溶融ビードの造形は、前記各層の溶融ビードの造形開始時点から前記各層の冷却時間以上となった時点で開始される、積層造形物の製造方法。 - アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造方法であって、
前記溶融ビードを造形する工程と、
前記溶融ビードの温度を監視する工程と、
前記溶融ビードの温度が、造形開始時点の温度から、許容されるパス間温度に冷却されるまでの冷却時間を計測する工程と、
を備え、
前記溶融ビードを造形する際の溶接トーチの本数は、前記溶融ビードの1層あたりの造形時間を前記冷却時間で除した、商の整数値に設定される積層造形物の製造方法。 - 前記造形工程時の入熱量を前記溶融ビードの単位長さ当たり一定として、前記造形工程時の電流、電圧、及び溶接速度の少なくとも一つを変更して、前記溶融ビードの1層あたりの造形時間を調整する請求項2〜6のいずれか1項に記載の積層造形物の製造方法。
- 前記造形工程時の前記溶融ビードの断面積が一定となるように、前記造形工程時の電流、電圧、及び溶接速度の少なくとも一つを変更して、前記溶融ビードの1層あたりの造形時間を調整する請求項2〜6のいずれか1項に記載の積層造形物の製造方法。
- 溶融ビードを複数層積層形成して造形物を作成する積層造形物の製造システムであって、
前記造形物を互いに平行な複数の層に分割した、前記各層の形状を表す層形状データに基づいて、アークを用いて溶加材を溶融及び固化し、前記溶融ビードを複数層積層形成する積層装置と、
前記溶融ビードが形成されるごとに前記溶融ビードの温度を測定する温度センサと、
次層の前記溶融ビードの造形が、前層の前記溶融ビードの温度が、許容されるパス間温度以下となった時に開始されるように前記積層装置を制御する制御装置と、
を有する積層造形物の製造システム。
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