JP2020192584A - Shaped-object manufacturing method, lamination control apparatus, and program - Google Patents

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Abstract

To inhibit beads from being formed poorly due to defective generation of arc when a shaped object is manufactured which comprises a laminate of beads made by fusing and solidifying a filler material using arc.SOLUTION: A control device 30 causes a laminatedly shaped object 120 in which is laminated a plurality of beads 121 to be formed on a base material 110 on the basis of output data including drawn-layer shape data representing the shape of the laminate. The control device 30, after causing a first layer of beads 121 to be formed from a start point to an end point on the basis of the drawn-layer shape data of the first layer, causes a slag-free non-deposited portion to be detected from the first layer of formed beads 121 to make a modification using the detected non-deposited portion as a start point of a second layer of drawn-layer shape data, and then a second layer of beads 121 to be formed from a start point to an end point on the basis of the second layer of modified drawn-layer shape data.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、造形物の製造方法、積層制御装置、プログラムに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a modeled object, a stacking control device, and a program.

近年、3Dプリンタの生産手段としてのニーズが高まっており、特に金属材料での適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料による3Dプリンタは、レーザやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, the needs for 3D printers as a means of production have been increasing, and research and development have been carried out for practical use in the aircraft industry and the like, especially for application to metal materials. A 3D printer made of a metal material uses a heat source such as a laser or an arc to melt a metal powder or a metal wire, and laminate the molten metal to form a modeled object.

例えば特許文献1には、金型の形状を表現する形状データを生成する工程と、生成された形状データに基づいて、金型を等高線に沿った積層体に分割する工程と、得られた積層体の形状データに基づいて、溶加材を供給する溶接トーチの移動経路を作成する工程とを備える金型の製造方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a step of generating shape data expressing the shape of a mold, a step of dividing a mold into laminates along contour lines based on the generated shape data, and the obtained lamination. A method for manufacturing a mold including a step of creating a moving path of a welding torch for supplying a filler material based on body shape data is described.

特許第3784539号公報Japanese Patent No. 3784539

ここで、アークを用いて溶加材を溶融およ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場合、ビードを形成する毎にアークを発生させる工程(ア―クスタート)が必要となる。
ただし、既に形成されているビードの上に、次のビードを形成しようとする場合、既に形成されているビードの表面には、溶加材の溶融および固化に伴ってスラグが付着していることがある。そして、通常スラグは絶縁体で構成されているため、スラグが付着している部位ではアークを発生させることが困難となり、結果として、アークの発生不良に起因するビードの形成不良が生じることがあった。
Here, in the case of manufacturing a modeled product including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal using an arc are manufactured, a step of generating an arc each time a bead is formed (arc start). Is required.
However, when the next bead is to be formed on the already formed bead, slag is attached to the surface of the already formed bead as the filler metal is melted and solidified. There is. Since the slag is usually composed of an insulator, it is difficult to generate an arc at the portion where the slag is attached, and as a result, a bead formation failure due to a poor arc generation may occur. It was.

本発明は、アークを用いて溶加材を溶融およ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場合に、アークの発生不良に起因するビードの形成不良の発生を抑制することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention suppresses the occurrence of bead formation defects due to arc generation defects when producing a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal are laminated using an arc. The purpose is to do.

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およ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、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、各層の分割点を決定する工程と、前記分割点の一端側を延伸してなる始点と、当該分割点の他端側を延伸してなる終点とを設定し、当該始点および当該終点を付加することで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、前記始点から前記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有し、前記製造する工程では、既に形成されているビードのうち、前記始点および前記終点を付加することに伴って延伸された延伸領域の中から、スラグが付着していない未付着部位を特定し、当該未付着部位を当該始点に修正して次のビードを形成する、造形物の製造方法を提供する。
ここで、前記未付着部位の特定は、既に形成されているビードの表面を撮像した画像からスラグが付着した領域を抽出することで行われる、ものとしてもよい。
また、既に形成されているビードに前記溶加材または当該溶加材を保持する溶接トーチを突き当てることにより、当該ビードに付着したスラグを除去する工程をさらに含む、ものとしてもよい。
For this purpose, the present invention manufactures a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are produced based on three-dimensional shape data. The method is a step of determining a division point of each layer from slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, a start point formed by extending one end side of the division point, and the division. A step of modifying the slice data by setting an end point formed by extending the other end side of the point and adding the start point and the end point, and from the start point to the end point based on the corrected slice data. It has a step of manufacturing the modeled object by forming the bead toward it, and in the step of manufacturing, the bead that has already been formed is stretched by adding the start point and the end point. Provided is a method for producing a modeled object, in which a non-adhered portion to which slag is not attached is identified from the stretched region, and the non-adhered portion is corrected to the starting point to form the next bead.
Here, the non-attached portion may be specified by extracting the region to which the slag is attached from the image obtained by capturing the surface of the bead that has already been formed.
Further, the step of removing the slag adhering to the bead by abutting the filler material or the welding torch holding the filler metal against the already formed bead may be further included.

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およ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、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、分割点が設定された出力データを受け付ける工程と、受け付けた前記出力データのうちのx層目(xは2以上の整数)のデータに基づき、前記分割点の一端側を始点とし、当該分割点の他端側を終点として、当該始点から当該終点に向かってx層目のビードを形成する工程と、形成されたx層目のビードから、スラグが付着していない未付着部位を検出する工程と、前記x層目のビードにおける前記未付着部位が前記始点となるように、前記出力データのうちのx+1層目のデータを修正する工程と、修正されたx+1層目のデータに基づき、前記x層目のビード上にx+1層目のビードを形成する工程とを有する、造形物の製造方法を提供する。
ここで、前記受け付ける工程では、前記始点を延伸してなる新たな始点と当該終点を延伸してなる新たな終点とが付加された前記出力データを受け付け、前記検出する工程では、形成されたx層目のビードのうち、前記新たな始点および前記新たな終点を付加することに伴って延伸された延伸領域の中から、前記未付着部位を検出する、ものとしてもよい。
また、前記検出する工程では、形成されたx層目のビードを撮像した画像を用いて前記未付着部位を検出する、ものとしてもよい。
Further, the present invention is a method for manufacturing a modeled object, which comprises producing a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal using an arc are used based on three-dimensional shape data. , A step of receiving output data in which a division point is set for each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and an xth layer (x is 2) of the received output data. Based on the above data), the step of forming the bead of the xth layer from the start point to the end point, with one end side of the division point as the start point and the other end side of the division point as the end point, and formation. The step of detecting the non-adhered portion to which the slag is not attached from the bead of the x-th layer, and x + 1 of the output data so that the non-adhered portion of the bead of the x-th layer becomes the starting point. Provided is a method for manufacturing a modeled object, which comprises a step of modifying the data of the layer and a step of forming a bead of the x + 1 layer on the bead of the x + 1 layer based on the modified data of the x + 1 layer. ..
Here, in the accepting step, the output data to which a new start point formed by extending the start point and a new end point formed by extending the end point is added is received, and in the detecting step, the formed x Among the beads of the layer, the non-adhered portion may be detected from the stretched region stretched by adding the new start point and the new end point.
Further, in the detection step, the non-adhered portion may be detected by using an image obtained by capturing the formed bead of the xth layer.

さらに、本発明は、立体的な造形物の形状を表す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、分割点が設定された出力データを受け付ける受付手段と、受け付けた前記出力データのうちのx層目(xは2以上の整数)のデータに基づき、前記分割点の一端側を始点とし、当該分割点の他端側を終点として、当該始点から当該終点に向かってx層目のビードを形成するための指示を出力する第1出力手段と、形成されたx層目のビードから検出された、スラグが付着していない未付着部位が前記始点となるように、前記出力データのうちのx+1層目のデータを修正する修正手段と、修正されたx+1層目のデータに基づき、前記x層目のビード上にx+1層目のビードを形成するための指示を出力する第2出力手段とを含む造形物の積層制御装置を提供する。 Further, the present invention provides a receiving means for receiving output data in which division points are set in each layer of slice data obtained by dividing three-dimensional shape data representing the shape of a three-dimensional model into a plurality of layers. Based on the data of the xth layer (x is an integer of 2 or more) in the output data, one end side of the division point is set as a start point, the other end side of the division point is set as an end point, and the start point is changed to the end point. The first output means for outputting an instruction for forming the bead of the x-th layer and the non-adhered portion to which the slag is not attached detected from the formed bead of the x-th layer are set as the starting points. An instruction for forming a bead of the x + 1 layer on the bead of the x + 1 layer based on the correction means for modifying the data of the x + 1 layer of the output data and the modified data of the x + 1 layer. Provided is a stacking control device for a modeled object including a second output means for outputting the data.

さらにまた、本発明は、コンピュータに、立体的な造形物の形状を表す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、分割点が設定された出力データを受け付ける機能と、受け付けた前記出力データのうちのx層目(xは2以上の整数)のデータに基づき、前記分割点の一端側を始点とし、当該分割点の他端側を終点として、当該始点から当該終点に向かってx層目のビードを形成するための指示を出力する機能と、形成されたx層目のビードから検出された、スラグが付着していない未付着部位が前記始点となるように、前記出力データのうちのx+1層目のデータを修正する機能と、修正されたx+1層目のデータに基づき、前記x層目のビード上にx+1層目のビードを形成するための指示を出力する機能とを実現させるためのプログラムを提供する。 Furthermore, the present invention has a function of receiving output data in which division points are set in each layer of slice data obtained by dividing three-dimensional shape data representing the shape of a three-dimensional modeled object into a plurality of layers on a computer. Based on the data of the xth layer (x is an integer of 2 or more) of the received output data, the start point is one end side of the division point and the other end side of the division point is the end point. The function of outputting an instruction for forming the bead of the x-th layer toward the end point and the non-adhered portion where the slag is not attached detected from the bead of the x-th layer formed becomes the start point. In the function of modifying the data of the x + 1 layer of the output data, and an instruction for forming the bead of the x + 1 layer on the bead of the x + 1 layer based on the modified data of the x + 1 layer. Provide a program to realize the output function.

本発明によれば、アークを用いて溶加材を溶融およ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場合に、アークの発生不良に起因するビードの形成不良の発生を抑制することができる。 According to the present invention, when a modeled product including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal is melted and solidified by using an arc is manufactured, a bead formation defect occurs due to an arc generation defect. Can be suppressed.

本発明の実施の形態における金属積層造形システムの概略構成例を示した図である。It is a figure which showed the schematic structure example of the metal laminated modeling system in embodiment of this invention. ロボット装置の概略構成を示した斜視図である。It is a perspective view which showed the schematic structure of the robot device. 制御装置の機能構成例を示した図である。It is a figure which showed the functional configuration example of a control device. 計画作成装置のハードウェア構成例を示した図である。It is a figure which showed the hardware configuration example of the planning apparatus. 計画作成装置の機能構成例を示した図である。It is a figure which showed the functional configuration example of a plan making apparatus. 計画作成装置の動作例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the operation example of the plan making apparatus. 積層造形装置の動作例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the operation example of the laminated modeling apparatus. (a)〜(d)は、計画作成装置で用いられる各種データの概念を説明するための図である。(A) to (d) are diagrams for explaining the concept of various data used in the planning apparatus. (a)〜(c)は、計画作成装置で用いられる各種データの概念を説明するための図(つづき)である。(A) to (c) are diagrams (continued) for explaining the concept of various data used in the planning apparatus. 延伸済層形状データにおける各種経路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating various paths in the stretched layer shape data. (a)〜(d)は、構造体の製造プロセス例を示した図である。(A) to (d) are diagrams showing an example of a manufacturing process of a structure. (a)〜(d)は、構造体の製造プロセスのうち、1層目および2層目のビードの積層手順例を示した図である。(A) to (d) are diagrams showing an example of a procedure for laminating the beads of the first layer and the second layer in the manufacturing process of the structure. 本実施の形態の製造方法によって製造される積層造形物の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the laminated model | manufacturing | manufacturing thing manufactured by the manufacturing method of this embodiment.

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。
[金属積層造形システム]
図1は、本発明の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。
本実施の形態の金属積層造形システム1は、計画作成装置40と、積層造形装置60とを備える。これらのうち、計画作成装置40は、ビード121を順次積層することによって積層造形物120を形成する計画(以下では、積層計画と称する)に関する、制御プログラム等の作成を行う。また、積層造形装置60は、計画作成装置40が作成した、積層計画に関する制御プログラムに従って動作することで母材110上に積層造形物120を形成し、母材110と積層造形物120とを有する構造体100の製造を行う。そして、積層造形装置60は、ロボット装置10と、溶接トーチ20と、カメラ25と、制御装置30とを備える。この金属積層造形システム1では、計画作成装置40が、積層造形装置60を制御する制御プログラム等を、各種メモリカード等のリムーバブルな記録媒体50に書き込む。そして、積層造形装置60に設けられた制御装置30が、記録媒体50に書き込まれた制御プログラム等を読み出して実行する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Metal lamination modeling system]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a metal laminated molding system 1 according to an embodiment of the present invention.
The metal laminated modeling system 1 of the present embodiment includes a planning device 40 and a laminated modeling device 60. Of these, the plan creation device 40 creates a control program or the like related to a plan (hereinafter, referred to as a stacking plan) for forming the laminated model 120 by sequentially stacking the beads 121. Further, the laminated modeling device 60 forms a laminated model 120 on the base material 110 by operating according to a control program related to the stacking plan created by the plan creation device 40, and has the base material 110 and the laminated model 120. The structure 100 is manufactured. The laminated modeling device 60 includes a robot device 10, a welding torch 20, a camera 25, and a control device 30. In the metal laminated modeling system 1, the planning creation device 40 writes a control program or the like for controlling the laminated modeling device 60 on a removable recording medium 50 such as various memory cards. Then, the control device 30 provided in the laminated modeling device 60 reads out and executes the control program or the like written in the recording medium 50.

また、金属積層造形システム1に設けられた計画作成装置40には、CAD(Computer Aided Design)装置2が接続されている。このCAD装置2は、コンピュータを用いて、造形物を三次元座標で表した設計を行うとともに、設計によって得られた三次元データ(以下では、「三次元CADデータ」と称する)を保持する機能を有している。なお、ここでは、CAD装置2が金属積層造形システム1の外部に設置されるものとして説明を行うが、金属積層造形システム1の内部にCAD装置2を設けてもかまわない。 Further, a CAD (Computer Aided Design) device 2 is connected to the planning device 40 provided in the metal laminated modeling system 1. This CAD device 2 has a function of designing a modeled object in three-dimensional coordinates using a computer and holding three-dimensional data (hereinafter, referred to as "three-dimensional CAD data") obtained by the design. have. Although the description is made here assuming that the CAD device 2 is installed outside the metal laminated modeling system 1, the CAD device 2 may be provided inside the metal laminated modeling system 1.

では次に、金属積層造形システム1を構成する積層造形装置60および計画作成装置40のそれぞれについて、説明を行う。
(積層造形装置)
本実施の形態で用いた積層造形装置60は、ガスシールドアーク溶接方式を採用したロボット溶接装置を転用したものとなっている。そして、この積層造形装置60は、所謂産業用ロボットで構成されたロボット装置10と、ロボット装置10に取り付けられ、溶接プロセスで用いるワイヤ21の供給等を行う溶接トーチ20と、ロボット装置10に取り付けられ、溶接トーチ20の周辺の画像を撮影するカメラ25と、これらロボット装置10、溶接トーチ20およびカメラ25の動作を制御する制御装置30とを有している。なお、この積層造形装置60は、この他に、シールドガスを供給するガス供給装置やワイヤ21を供給するワイヤ供給装置等をさらに有しているのであるが、ここではその詳細な説明を省略する。
Next, each of the laminated modeling device 60 and the planning creation device 40 constituting the metal laminated modeling system 1 will be described.
(Laminate modeling equipment)
The laminated modeling device 60 used in the present embodiment is a diversion of a robot welding device that employs a gas shielded arc welding method. The laminated modeling device 60 is attached to a robot device 10 composed of a so-called industrial robot, a welding torch 20 attached to the robot device 10 to supply wires 21 used in the welding process, and the robot device 10. It has a camera 25 that captures an image of the periphery of the welding torch 20, and a control device 30 that controls the operations of the robot device 10, the welding torch 20, and the camera 25. In addition to this, the laminated modeling device 60 further includes a gas supply device for supplying shield gas, a wire supply device for supplying wires 21, and the like, but detailed description thereof will be omitted here. ..

〔ロボット装置〕
図2は、積層造形装置60に設けられたロボット装置10の概略構成を示した斜視図である。以下では、図1に加えて図2も参照しつつ、ロボット装置10の構成について説明を行う。
[Robot device]
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a robot device 10 provided in the laminated modeling device 60. Hereinafter, the configuration of the robot device 10 will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.

本実施の形態のロボット装置10は、一般的な6つの駆動軸を有する6軸の垂直多関節ロボットである。ただし、ロボット装置10は垂直多関節ロボットに限られるものではなく、他の構成であってもかまわない。また、ロボット装置10が垂直多関節ロボットを採用する場合であっても、その軸数は、6軸に限定されるものではなく、5軸以下であってもよいし、7軸以上であってもかまわない。 The robot device 10 of the present embodiment is a 6-axis vertical articulated robot having 6 general drive axes. However, the robot device 10 is not limited to the vertical articulated robot, and may have other configurations. Further, even when the robot device 10 employs a vertical articulated robot, the number of axes is not limited to 6 axes, and may be 5 axes or less, or 7 axes or more. It doesn't matter.

このロボット装置10は、床等の設置対象に固定される基部11と、基部11上で鉛直方向に沿った第1駆動軸S1回りに旋回可能に設けられた旋回部12と、水平方向に沿った第2駆動軸S2を介して一端部が旋回部12と連結され、第2駆動軸S2回りに回転可能な下腕部13とを備えている。また、ロボット装置10は、下腕部13の他端部に第2駆動軸S2と平行な第3駆動軸S3を介して接続された上腕部14と、上腕部14に設けられ、第4駆動軸S4によりアーム軸線回りに回転可能な手首旋回部15とを備えている。さらに、ロボット装置10は、手首旋回部15に第5駆動軸S5を介して接続される手首曲げ部16と、手首曲げ部16の先端に第6駆動軸S6を介して接続される手首回転部17とを備えている。このロボット装置10では、これら下腕部13、上腕部14、手首旋回部15、手首曲げ部16および手首回転部17が、多関節アームを構成している。 The robot device 10 includes a base 11 fixed to an installation target such as a floor, a swivel portion 12 provided on the base 11 so as to be swivel around a first drive shaft S1 along the vertical direction, and a horizontal direction. One end portion is connected to the swivel portion 12 via the second drive shaft S2, and the lower arm portion 13 that can rotate around the second drive shaft S2 is provided. Further, the robot device 10 is provided on the upper arm portion 14 connected to the other end of the lower arm portion 13 via a third drive shaft S3 parallel to the second drive shaft S2, and the fourth drive portion 14. A wrist swivel portion 15 that can be rotated around the arm axis by the shaft S4 is provided. Further, the robot device 10 has a wrist bending portion 16 connected to the wrist turning portion 15 via the fifth drive shaft S5, and a wrist rotating portion connected to the tip of the wrist bending portion 16 via the sixth drive shaft S6. It is equipped with 17. In the robot device 10, the lower arm portion 13, the upper arm portion 14, the wrist turning portion 15, the wrist bending portion 16, and the wrist rotating portion 17 constitute an articulated arm.

そして、多関節アームの最先端軸となる手首回転部17には、所謂エンドエフェクタとして機能することで、溶接トーチ20およびカメラ25を保持する保持部18が取り付けられている。 A holding portion 18 for holding the welding torch 20 and the camera 25 is attached to the wrist rotating portion 17, which is the most advanced axis of the articulated arm, by functioning as a so-called end effector.

〔溶接トーチ〕
溶接トーチ20は、アルゴンガスや炭酸ガス等のシールドガスが供給される略筒状のシールドノズルと、シールドノズルの内部に配置されたコンタクトチップ(ともに図示せず)とを有している。そして、コンタクトチップには、送給されてくるワイヤ21が保持されるようになっている。この溶接トーチ20は、ワイヤ21を送給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させてワイヤ21を溶融および固化させることで、母材110上に複数のビード121を形成且つ積層し、積層造形物120の形成を行うようになっている。なお、本実施の形態の金属積層造形システム1において、積層造形物120の形成に用いられる、溶加材の一例としてのワイヤ21については、積層造形物120に求められる機能や特性等に応じて、適宜選定することが可能である。そして、ここでは、ワイヤ21自身が電極且つ溶加材となる「溶極式」を例として説明を行うが、「非溶極式」を採用することも可能である。
[Welding torch]
The welding torch 20 has a substantially tubular shield nozzle to which a shield gas such as argon gas or carbon dioxide gas is supplied, and a contact tip (both not shown) arranged inside the shield nozzle. Then, the wire 21 to be fed is held in the contact tip. The welding torch 20 forms and laminates a plurality of beads 121 on the base metal 110 by generating an arc while feeding the wire 21 and melting and solidifying the wire 21 while flowing a shield gas. The model 120 is formed. In the metal laminated modeling system 1 of the present embodiment, the wire 21 as an example of the filler metal used for forming the laminated model 120 is determined according to the functions and characteristics required for the laminated model 120. , Can be selected as appropriate. Here, the description will be given by taking as an example a "welding type" in which the wire 21 itself is an electrode and a filler material, but a "non-melting type" can also be adopted.

〔カメラ〕
カメラ25は、CCDやCMOS等の撮像デバイスを有しており、この例では、赤外画像を撮影できるようになっている。そして、カメラ25は、溶接トーチ20とともに、ロボット装置10の最先端に位置する手首回転部17に取り付けられた保持部18に保持されており、溶接トーチ20に追従して動くことにより、溶接トーチ20から突出するワイヤ21の先端部の周辺の画像(赤外画像)を撮影するようになっている。
〔camera〕
The camera 25 has an imaging device such as a CCD or CMOS, and in this example, it can capture an infrared image. The camera 25 is held together with the welding torch 20 by a holding portion 18 attached to the wrist rotating portion 17 located at the forefront of the robot device 10, and moves following the welding torch 20 to cause the welding torch. An image (infrared image) of the periphery of the tip of the wire 21 protruding from 20 is taken.

〔制御装置〕
図3は、積層造形装置60に設けられた制御装置30の機能構成例を示した図である。以下では、図1に加えて図3も参照しつつ、制御装置30の構成について説明を行う。
〔Control device〕
FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration example of the control device 30 provided in the laminated modeling device 60. Hereinafter, the configuration of the control device 30 will be described with reference to FIG. 3 in addition to FIG.

本実施の形態の制御装置30は、受付部301と、全体制御部302と、ロボット制御部303と、溶接制御部304、カメラ制御部305とを有している。 The control device 30 of the present embodiment includes a reception unit 301, an overall control unit 302, a robot control unit 303, a welding control unit 304, and a camera control unit 305.

{受付部}
受付部301は、計画作成装置40から、記録媒体50を介して、積層造形装置60を構成するロボット装置10および溶接トーチ20を連動して動作させるための制御プログラム等を含む出力データの入力を受け付ける。
{Reception Department}
The reception unit 301 inputs output data including a control program for operating the robot device 10 and the welding torch 20 constituting the laminated modeling device 60 in conjunction with each other from the plan creation device 40 via the recording medium 50. Accept.

{全体制御部}
第1出力手段、修正手段および第2出力手段の一例としての全体制御部302は、受付部301が受け付けた制御プログラムにしたがい、ロボット装置10および溶接トーチ20を連動して動作させるための全体的な制御を行う。
{Overall control unit}
The overall control unit 302 as an example of the first output means, the correction means, and the second output means is for operating the robot device 10 and the welding torch 20 in conjunction with each other according to the control program received by the reception unit 301. Control.

{ロボット制御部}
ロボット制御部303は、全体制御部302による制御のもと、ロボット装置10を構成する各部を動作させることにより、保持部18に保持された溶接トーチ20の位置制御および姿勢制御等を行う。
{Robot control unit}
The robot control unit 303 performs position control, attitude control, and the like of the welding torch 20 held by the holding unit 18 by operating each unit constituting the robot device 10 under the control of the overall control unit 302.

{溶接制御部}
溶接制御部304は、全体制御部302による制御のもと、溶接トーチ20に対する給電動作、ワイヤ送給動作およびガス供給動作等に関する制御を行う。
{Welding control unit}
The welding control unit 304 controls the welding torch 20, the power feeding operation, the wire feeding operation, the gas supply operation, and the like under the control of the overall control unit 302.

{カメラ制御部}
カメラ制御部305は、全体制御部302による制御のもと、カメラ25による撮影動作に関する制御を行う。
{Camera control unit}
The camera control unit 305 controls the shooting operation by the camera 25 under the control of the overall control unit 302.

(計画作成装置)
続いて、計画作成装置40の詳細について説明を行う。
(Planning device)
Subsequently, the details of the plan creation device 40 will be described.

〔ハードウェア構成〕
図4は、本実施の形態における計画作成装置40のハードウェア構成例を示した図である。
本実施の形態の計画作成装置40は、例えば汎用のPC(Personal Computer)等により実現される。なお、具体的な説明は行わなかったが、積層造形装置60に設けられた制御装置30も、以下に説明する計画作成装置40と同様のハードウェア構成を有している。
[Hardware configuration]
FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration example of the planning apparatus 40 according to the present embodiment.
The planning device 40 of the present embodiment is realized by, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or the like. Although not specifically described, the control device 30 provided in the laminated modeling device 60 also has the same hardware configuration as the planning device 40 described below.

この計画作成装置40は、OSや各種アプリケーション等のプログラムを読み出して実行するCPU(Central Processing Unit)41と、CPU41が実行するプログラムやプログラムを実行する際に使用するデータ等を記憶するROM(Read Only Memory)42と、プログラムを実行する際に一時的に生成されるデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)43とを備えている。また、計画作成装置40は、各種プログラムや各種データ等を記憶するHDD(Hard Disk Drive)44と、計画作成装置40の外部に設けられたCAD装置2や制御装置30等の機器との間でデータの送受信を行うNIC(Network Interface Card)45と、操作者からの入力を受け付ける入力装置46と、表示画面に画像を表示する表示装置47と、これらを接続するバス48とをさらに備えている。そして、計画作成装置40に設けられたCPU41が実行するプログラムは、予めROM42やHDD44に記憶させておく形態の他、例えばCD−ROM等の記憶媒体に格納してCPU41に提供したり、あるいは、ネットワーク(図示せず)を介してCPU41に提供したりすることも可能である。 The plan creation device 40 has a CPU (Central Processing Unit) 41 that reads and executes programs such as an OS and various applications, and a ROM (Read) that stores programs executed by the CPU 41 and data used when executing the programs. It includes a Only Memory) 42 and a RAM (Random Access Memory) 43 that stores data and the like that are temporarily generated when the program is executed. Further, the plan creation device 40 is located between an HDD (Hard Disk Drive) 44 that stores various programs, various data, and the like, and devices such as a CAD device 2 and a control device 30 provided outside the plan creation device 40. It further includes a NIC (Network Interface Card) 45 for transmitting and receiving data, an input device 46 for receiving input from an operator, a display device 47 for displaying an image on a display screen, and a bus 48 for connecting them. .. The program executed by the CPU 41 provided in the plan creation device 40 is stored in the ROM 42 or the HDD 44 in advance, stored in a storage medium such as a CD-ROM, or provided to the CPU 41. It is also possible to provide the CPU 41 via a network (not shown).

〔機能構成〕
図5は、本実施の形態の計画作成装置40の機能構成例を示した図である。
本実施の形態の計画作成装置40は、取得部401と、変換部402と、切断部403と、分割部404と、延伸部405と、作成部406と、付加部407と、出力部408とを有している。以下では、図1に加えて図4も参照しつつ、計画作成装置40の構成について説明を行う。
[Functional configuration]
FIG. 5 is a diagram showing a functional configuration example of the plan creation device 40 of the present embodiment.
The plan creation device 40 of the present embodiment includes an acquisition unit 401, a conversion unit 402, a cutting unit 403, a division unit 404, an extension unit 405, a creation unit 406, an addition unit 407, and an output unit 408. have. Hereinafter, the configuration of the planning apparatus 40 will be described with reference to FIG. 4 in addition to FIG.

{取得部}
取得部401は、CAD装置2から、積層造形物120のもととなる造形物の三次元CADデータD3d(後述する図8(a)も参照)を取得する。ここで、三次元CADデータD3dは、三次元形状データの一例である。
{Acquisition part}
The acquisition unit 401 acquires the three-dimensional CAD data D3d of the modeled object that is the basis of the laminated modeled object 120 (see also FIG. 8A described later) from the CAD device 2. Here, the three-dimensional CAD data D3d is an example of three-dimensional shape data.

{変換部}
変換部402は、取得部401から受け取った三次元CADデータD3dを、計画作成装置40での各種データ加工に用いられる内部データDiに変換する。
{Conversion part}
The conversion unit 402 converts the three-dimensional CAD data D3d received from the acquisition unit 401 into the internal data Di used for various data processing in the plan creation device 40.

{切断部}
切断部403は、変換部402から受け取った内部データDiを、複数の層の積層体となるように切断(スライス)することで、層形状データDs(具体的には、1層目の層形状データDs(1)〜n層目の層形状データDs(n)を含むn層分のデータ:後述する図8(b)も参照)を作成する。ここで層形状データDsは、スライスデータの一例である。
{Cut part}
The cutting unit 403 cuts (slices) the internal data Di received from the conversion unit 402 so as to form a laminated body of a plurality of layers, so that the layer shape data Ds (specifically, the layer shape of the first layer) is formed. Data for n layers including the layer shape data Ds (n) of the data Ds (1) to the nth layer: See also FIG. 8 (b) described later) is created. Here, the layer shape data Ds is an example of slice data.

{分割部}
分割部404は、切断部403から受け取った層形状データDsに対し、層毎に分割点を設定することで、分割済層形状データDd(具体的には、1層目の分割済層形状データDd(1)〜n層目の分割済層形状データDd(n)を含むn層分のデータ:後述する図8(c)も参照)を作成する。ここで、分割済層形状データDdは、修正されたスライスデータの一例である。
{Division}
The division unit 404 sets a division point for each layer with respect to the layer shape data Ds received from the cutting unit 403, thereby setting the divided layer shape data Dd (specifically, the divided layer shape data of the first layer). Data for n layers including the divided layer shape data Dd (n) of the Dd (1) to nth layers: see also FIG. 8 (c) described later) is created. Here, the divided layer shape data Dd is an example of the modified slice data.

{延伸部}
延伸部405は、分割部404から受け取った分割済層形状データDdに対し、層毎に始点および終点を付加することで、延伸済層形状データDe(具体的には、1層目の延伸済層形状データDe(1)〜n層目の延伸済層形状データDe(n)を含むn層分のデータ:後述する図8(d)も参照)を作成する。ここで、延伸済層形状データDeは、修正されたスライスデータの一例である。
{Stretched part}
The stretched portion 405 adds a start point and an end point to each layer to the split layer shape data Dd received from the split section 404, whereby the stretched layer shape data De (specifically, the first layer has been stretched). Data for n layers including the stretched layer shape data De (n) of the layer shape data De (1) to the nth layer: also referred to FIG. 8 (d) described later) is created. Here, the stretched layer shape data De is an example of the modified slice data.

{作成部}
作成部406は、延伸部405が作成した延伸済層形状データDeに基づき、積層造形装置60の制御装置30が積層造形物120を製造する際に実行する、制御プログラムで使用される制御データDcを作成する。
{Creation department}
The creating unit 406 uses the control data Dc used in the control program executed by the control device 30 of the laminated modeling device 60 when manufacturing the laminated model 120 based on the stretched layer shape data De created by the stretched unit 405. To create.

{付加部}
付加部407は、制御装置30が実行する制御プログラムに、延伸部405から受け取った延伸済層形状データDeと、作成部406から受け取った制御データDcとを付加することで、出力データDoを作成する。
{Additional part}
The addition unit 407 creates output data Do by adding the stretched layer shape data De received from the stretching unit 405 and the control data Dc received from the creating unit 406 to the control program executed by the control device 30. To do.

{出力部}
出力部408は、付加部407から受け取った出力データDoを、記録媒体50に書き込むことによって出力する。
{Output section}
The output unit 408 outputs the output data Do received from the addition unit 407 by writing it on the recording medium 50.

[構造体]
ここで、図1等を参照しながら、本実施の形態の金属積層造形システム1によって製造される構造体100に関する説明を行っておく。
本実施の形態の構造体100は、積層対象となる母材110と、ワイヤ21を用いて母材上に形成される積層造形物120とを備えている。図1に示す例において、母材110は、矩形状(板状)を呈するとともに、その表面が鉛直上方を向くように配置されている。また、図1に示す例において、積層体の一例としての積層造形物120は、円筒状を呈するとともに、母材110の表面に、自身に設けられた開口部が鉛直上方を向くように形成されている。
[Structure]
Here, the structure 100 manufactured by the metal laminated modeling system 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and the like.
The structure 100 of the present embodiment includes a base material 110 to be laminated and a laminated model 120 formed on the base material using the wire 21. In the example shown in FIG. 1, the base material 110 has a rectangular shape (plate shape) and is arranged so that its surface faces vertically upward. Further, in the example shown in FIG. 1, the laminated model 120 as an example of the laminated body has a cylindrical shape, and an opening provided in itself is formed on the surface of the base material 110 so as to face vertically upward. ing.

なお、本実施の形態では、母材110と積層造形物120とを含む構造体100が、最終的な製品となることがある。また、構造体100から母材110を取り除くことで得られた積層造形体120が、最終的な製品となることもある。さらに、いずれの場合においても、積層造形物120に切削加工を含む各種機械加工を施した加工物130(後述する図11(d)も参照)が、最終的な製品となることがある。 In the present embodiment, the structure 100 including the base material 110 and the laminated model 120 may be the final product. Further, the laminated model 120 obtained by removing the base material 110 from the structure 100 may be the final product. Further, in any case, the work piece 130 (see also FIG. 11D described later) obtained by subjecting the laminated model 120 to various machining including cutting may be the final product.

(母材)
母材110は、積層造形物120の土台となるものである。母材110には、所謂溶接プロセスによる積層造形物120の形成が可能な金属材を用いることができる。また、積層造形時の安定性の確保等を考慮すれば、積層造形物120として、図1に示すような板材を使用することが望ましい。
(Base material)
The base material 110 serves as a base for the laminated model 120. As the base material 110, a metal material capable of forming the laminated model 120 by a so-called welding process can be used. Further, in consideration of ensuring stability during laminated modeling, it is desirable to use a plate material as shown in FIG. 1 as the laminated model 120.

(積層造形物)
積層造形物120は、それぞれがワイヤ21を溶融・固化してなる複数のビード121を、鉛直方向上側に向かって積み重ねた構造を有している。そして、図1に示す積層造形物120では、n層のビード121(具体的は、1層目のビード121(1)〜n層目のビード121(n))を積み重ねることによって、積層造形物120が構成されている。
(Laminated model)
The laminated model 120 has a structure in which a plurality of beads 121, each of which is formed by melting and solidifying the wire 21, are stacked toward the upper side in the vertical direction. Then, in the laminated model 120 shown in FIG. 1, the n-layer beads 121 (specifically, the first-layer beads 121 (1) to the n-layer beads 121 (n)) are stacked to form a laminated model. 120 is configured.

[金属積層造形システムの動作]
続いて、図1に示す金属積層造形システム1の動作について説明を行う。
本実施の形態の金属積層造形システム1では、まず、計画作成装置40が、積層造形物120の形成で使用する、制御プログラムおよび各種データを含む出力データDoの作成を行うとともに、作成した出力データDoを記録媒体50に書き込む。そして、積層造形装置60が、記録媒体50から読み出した出力データDoに含まれる制御プログラム(および各種データ)にしたがって動作し、母材110上に積層造形物120の形成を行う。そこで、以下では、最初に計画作成装置40の動作について説明を行い、続いて積層造形装置60の動作について説明を行う。
[Operation of metal laminated molding system]
Subsequently, the operation of the metal laminated modeling system 1 shown in FIG. 1 will be described.
In the metal laminated modeling system 1 of the present embodiment, first, the planning creation device 40 creates an output data Do including a control program and various data used in forming the laminated model 120, and also creates the output data. Do is written on the recording medium 50. Then, the laminated modeling apparatus 60 operates according to the control program (and various data) included in the output data Do read from the recording medium 50, and forms the laminated model 120 on the base material 110. Therefore, in the following, the operation of the planning apparatus 40 will be described first, and then the operation of the laminated modeling apparatus 60 will be described.

(計画作成装置の動作)
図6は、計画作成装置40の動作例を示したフローチャートである。なお、ここでは、これから製造しようとする積層造形物120のもととなる造形物に関する三次元CADデータD3dが、既にCAD装置2によって作成されているものとする。
(Operation of planning device)
FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the plan creation device 40. Here, it is assumed that the three-dimensional CAD data D3d relating to the modeled object that is the basis of the laminated modeled object 120 to be manufactured has already been created by the CAD device 2.

計画作成装置40の動作が開始すると、まず、取得部401が、CAD装置2から三次元CADデータD3dを取得する(ステップ10)。 When the operation of the plan creation device 40 starts, the acquisition unit 401 first acquires the three-dimensional CAD data D3d from the CAD device 2 (step 10).

次に、変換部402が、取得部401から受け取った三次元CADデータD3dを、内部データDiに変換する(ステップ20)。 Next, the conversion unit 402 converts the three-dimensional CAD data D3d received from the acquisition unit 401 into the internal data Di (step 20).

続いて、切断部403が、変換部402から受け取った内部データDiを用いて、層形状データDsを作成する(ステップ30)。 Subsequently, the cutting unit 403 creates layer shape data Ds using the internal data Di received from the conversion unit 402 (step 30).

さらに、分割部404が、切断部403から受け取った層形状データDsを用いて、分割済層形状データDdを作成する(ステップ40:決定する工程の一例)。 Further, the dividing unit 404 creates the divided layer shape data Dd using the layer shape data Ds received from the cutting unit 403 (step 40: an example of the step of determining).

次いで、延伸部405が、分割部404から受け取った分割済層形状データDdを用いて、延伸済層形状データDeを作成する(ステップ50:修正する工程の一例)。 Next, the stretching unit 405 creates the stretched layer shape data De using the divided layer shape data Dd received from the dividing unit 404 (step 50: an example of the step of modifying).

また、作成部406が、延伸部405が作成した延伸済層形状データDeを用いて、制御データDcを作成する(ステップ60)。 Further, the creating unit 406 creates the control data Dc using the stretched layer shape data De created by the stretching unit 405 (step 60).

さらに、付加部407が、積層造形装置60の制御装置30が実行する制御プログラムと、延伸部405から受け取った延伸済層形状データDeと、作成部406から受け取った制御データDcとを用いて、出力データDoを作成する(ステップ70)。 Further, the addition unit 407 uses the control program executed by the control device 30 of the laminated modeling device 60, the stretched layer shape data De received from the stretching unit 405, and the control data Dc received from the creating unit 406. The output data Do is created (step 70).

そして、出力部408が、付加部407から受け取った出力データDoを、記録媒体50に書き込むことによって出力する(ステップ80)。
以上により、計画作成装置40の動作が完了する。
Then, the output unit 408 outputs the output data Do received from the addition unit 407 by writing it on the recording medium 50 (step 80).
As described above, the operation of the planning device 40 is completed.

(積層造形装置の動作)
図7は、積層造形装置60の動作例を示したフローチャートである。ただし、図7は、実際には、積層造形装置60を構成する制御装置30の動作手順を示している。なお、図7に示す手順に従って積層造形装置60が動作を開始する前に、ロボット装置10の周辺のうちの予め定められた位置には、母材110が固定された状態で位置決めされているものとする。また、これから説明するステップ110〜ステップ190が、製造する工程の一例となっている。
(Operation of laminated modeling equipment)
FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of the laminated modeling apparatus 60. However, FIG. 7 actually shows the operation procedure of the control device 30 constituting the laminated modeling device 60. Before the laminated modeling device 60 starts operating according to the procedure shown in FIG. 7, the base metal 110 is positioned at a predetermined position in the periphery of the robot device 10 in a fixed state. And. Further, steps 110 to 190, which will be described below, are examples of manufacturing processes.

積層造形装置60が動作を開始すると、まず、受付部301が、記録媒体50から読み出された、出力データDoの入力を受け付ける(ステップ110;受け付ける工程の一例)。 When the laminated modeling apparatus 60 starts operation, first, the reception unit 301 accepts the input of the output data Do read from the recording medium 50 (step 110; an example of the accepting step).

次に、全体制御部302は、ステップ110で受け取った出力データDoに含まれる制御プログラムを、同じくステップ110で受け取った出力データDoに含まれる各種データ(延伸済層形状データDeおよび制御データDc)を参照しながら実行する。また、全体制御部302は、変数xを1に設定する(ステップ120)。 Next, the overall control unit 302 applies the control program included in the output data Do received in step 110 to various data (stretched layer shape data De and control data Dc) included in the output data Do also received in step 110. Execute while referring to. Further, the overall control unit 302 sets the variable x to 1 (step 120).

続いて、全体制御部302は、x層目(最初は1層目)のビード121を形成するための指示(以下では「層形成指示」と称する)を作成する(ステップ130)。 Subsequently, the overall control unit 302 creates an instruction (hereinafter referred to as “layer formation instruction”) for forming the bead 121 of the xth layer (first layer) (step 130).

さらに、全体制御部302は、ステップ130で作成したx層目の層形成指示に基づき、x層目のビード121のアーク発生点(最初にアークを発生させる場所)を探索するための指示(以下では「探索指示」と称する)を作成し、ロボット制御部303およびカメラ制御部305に出力する(ステップ140)。すると、ロボット装置10は、探索指示に基づいて動作し、カメラ25が、母材110上あるいは母材110に既に形成済となっているビード121を撮影する。そして、全体制御部302は、カメラ25が撮影した撮影結果(赤外画像)に基づき、x層目のビード121の形成で用いるアーク開始点の探索を行う。 Further, the overall control unit 302 is instructed to search for the arc generation point (the place where the arc is first generated) of the bead 121 of the xth layer based on the layer formation instruction of the xth layer created in step 130 (hereinafter,). Then, a “search instruction”) is created and output to the robot control unit 303 and the camera control unit 305 (step 140). Then, the robot device 10 operates based on the search instruction, and the camera 25 takes a picture of the bead 121 already formed on the base material 110 or on the base material 110. Then, the overall control unit 302 searches for the arc start point used in forming the bead 121 of the x-th layer based on the imaging result (infrared image) captured by the camera 25.

次いで、全体制御部302は、x層目のビード121の形成で用いるアーク発生点を特定できたか否かを判定する(ステップ150)。ステップ150で否定の判断(No)を行った場合は、ステップ140に戻って処理を続行する。 Next, the overall control unit 302 determines whether or not the arc generation point used in forming the bead 121 of the x-th layer can be specified (step 150). If a negative determination (No) is made in step 150, the process returns to step 140 to continue the process.

ここで、母材110上に形成されたビード121には、ワイヤ21に含まれるフラックス等に起因するスラグが付着していることがある。一般に、スラグは金属酸化物等からなる絶縁物であることが多く、スラグが付着している部位ではアークを発生させることが困難である。そして、例えば形成直後のビード121では、スラグが付着していない部位は、スラグが付着している部位と比べて、金属酸化物等からなる膜が存在していない分、表面温度が高くなることが多い。 Here, slag due to flux or the like contained in the wire 21 may be attached to the bead 121 formed on the base material 110. In general, slag is often an insulator made of a metal oxide or the like, and it is difficult to generate an arc at a portion to which slag is attached. Then, for example, in the bead 121 immediately after formation, the surface temperature of the portion to which the slag is not attached is higher than that of the portion to which the slag is attached because the film made of metal oxide or the like is not present. There are many.

このため、本実施の形態では、全体制御部302が、カメラ25が撮影した赤外画像に基づいて、ビード121表面の温度の高低を観察し、予め定められた温度よりも高くなっていると判断した部位を、x層目のビード121の形成で用いるアーク開始点に設定する。 Therefore, in the present embodiment, the overall control unit 302 observes the temperature of the surface of the bead 121 based on the infrared image taken by the camera 25, and the temperature is higher than the predetermined temperature. The determined portion is set as the arc start point used in the formation of the bead 121 of the x-th layer.

一方、ステップ150で肯定の判断(Yes)を行った場合、換言すれば、x層目のビード121の形成で用いるアーク発生点を特定できた場合、全体制御部302は、ステップ130で作成したx層目の層形成指示を、特定したアーク発生点を加味して修正する(ステップ160:修正する工程の一例)。 On the other hand, when a positive judgment (Yes) is made in step 150, in other words, when the arc generation point used for forming the bead 121 of the x-th layer can be specified, the overall control unit 302 is created in step 130. The layer formation instruction of the x-th layer is corrected in consideration of the specified arc generation point (step 160: an example of the process of correction).

それから、全体制御部302は、ステップ160で修正したx層目の層形成指示(以下では「修正済の層形成指示」と称する)を、ロボット制御部303および溶接制御部304の両者に出力する(ステップ170)。すると、ロボット装置10および溶接トーチ20は、探索指示に基づいて協働して動作し、母材110上あるいは母材110に既に形成済となっているビード121上に、x層目のビード121の形成を行う(x層目のビードを形成する工程、および、x+1層目のビードを形成する工程、の一例)。 Then, the overall control unit 302 outputs the layer formation instruction of the xth layer modified in step 160 (hereinafter referred to as “corrected layer formation instruction”) to both the robot control unit 303 and the welding control unit 304. (Step 170). Then, the robot device 10 and the welding torch 20 operate in cooperation with each other based on the search instruction, and the bead 121 of the x-th layer is placed on the base material 110 or the bead 121 already formed on the base material 110. (An example of a step of forming the bead of the xth layer and a step of forming the bead of the x + 1th layer).

それから、全体制御部302は、変数xが積層造形物120の総層数nと等しくなったか否かを判断する(ステップ180)。 Then, the overall control unit 302 determines whether or not the variable x is equal to the total number of layers n of the laminated model 120 (step 180).

ステップ180で否定の判断(No)を行った場合、全体制御部302は、変数xをx+1に更新し(ステップ190)、ステップ130に戻って次の層に関する処理を続行する。 When a negative determination (No) is made in step 180, the overall control unit 302 updates the variable x to x + 1 (step 190), returns to step 130, and continues processing related to the next layer.

一方、ステップ180で肯定の判断(Yes)を行った場合、全体制御部302は、一連の処理を終了する。
以上により、母材110上に、複数のビード121を積層してなる積層造形物120が形成された、構造体100を得ることができる。これにより、積層造形装置60の動作が完了する。
On the other hand, when a positive determination (Yes) is made in step 180, the overall control unit 302 ends a series of processes.
From the above, it is possible to obtain the structure 100 in which the laminated model 120 formed by laminating a plurality of beads 121 on the base material 110 is formed. As a result, the operation of the laminated modeling apparatus 60 is completed.

なお、上述した説明では、ステップ150で否定の判断(No)を行った場合に、アーク発生点の特定を続行するようにしていたが、これに限られるものではない。例えば、ロボット装置10を動作させて、溶接トーチ20に保持されたワイヤ21の先端を形成済のビード121と対峙させ、この状態で、溶接トーチ20を用いてワイヤ21を進退させることで、ビード121に付着したスラグを突いて破壊し、この部位をアーク発生点に設定する処理としてもよい。すなわち、アーク発生点を特定するのではなく、アーク発生点を作成するようにしてもかまわない。また、溶接トーチ20を用いてワイヤ21を進退させることに代えて、ワイヤ21を保持する溶接トーチ20を振動させることで、ビード121に付着したスラグを突いて破壊し、この部位をアーク発生点に設定する処理としてもよい。このような処理が、除去する工程の一例に対応することになる。 In the above description, when a negative determination (No) is made in step 150, the identification of the arc generation point is continued, but the present invention is not limited to this. For example, the robot device 10 is operated to confront the tip of the wire 21 held by the welding torch 20 with the formed bead 121, and in this state, the wire 21 is advanced and retreated by using the welding torch 20 to advance and retreat the bead. The slag attached to 121 may be pierced and destroyed, and this portion may be set as the arc generation point. That is, the arc generation point may be created instead of specifying the arc generation point. Further, instead of using the welding torch 20 to move the wire 21 forward and backward, the welding torch 20 holding the wire 21 is vibrated to pierce and destroy the slag adhering to the bead 121, and this portion is the arc generation point. It may be a process to be set to. Such a process corresponds to an example of the removing step.

[具体例]
では、上述した金属積層造形システム1を用いた構造体100の製造に関し、具体的な例を挙げて説明を行う。なお、ここでは、図1に示したように、矩形状を呈する母材110上に、円筒状を呈する積層造形物120を形成することで、構造体100を製造する場合を例とする。
[Concrete example]
Then, the manufacture of the structure 100 using the above-mentioned metal laminated molding system 1 will be described with reference to specific examples. Here, as shown in FIG. 1, a case where the structure 100 is manufactured by forming the laminated model 120 having a cylindrical shape on the base material 110 having a rectangular shape is taken as an example.

(各種データ)
最初に、積層造形物120の製造に用いられる、各種データに関する説明を行う。
図8(a)〜(d)および図9(a)〜(c)は、積層造形物120の製造に際して、計画作成装置40で用いられる各種データの概念を説明するための図である。なお、ここで説明する各種データは、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ものであるが、ここでは、理解を助けるために模式的な表記を行っている。そして、図8(a)〜(d)では、各データの全体を三次元形状(斜視図)として表記しており、図9(a)〜(c)では、各データのうちの1層分のデータを二次元形状(上面図)として表記している。
(Various data)
First, various data used in the production of the laminated model 120 will be described.
8 (a) to 8 (d) and FIGS. 9 (a) to 9 (c) are diagrams for explaining the concept of various data used in the planning apparatus 40 in manufacturing the laminated model 120. The various data described here are actually expressed in binary format, ASCII format, etc., but here, in order to aid understanding, a schematic notation is used. Then, in FIGS. 8 (a) to 8 (d), the entire data is represented as a three-dimensional shape (perspective view), and in FIGS. 9 (a) to 9 (c), one layer of each data is shown. Data is shown as a two-dimensional shape (top view).

〔三次元形状データ〕
図8(a)は、三次元CADデータD3dの一例を示している。
図8(a)に示す三次元CADデータD3dは、上述したように、CAD装置2が作成し、計画作成装置40の取得部401が取得する。なお、ここには記載していないが、計画作成装置40の変換部402が作成する内部データDiも、表現形式が異なるだけで、表現しようとする形状そのものは、三次元CADデータD3dと同じである。
[3D shape data]
FIG. 8A shows an example of the three-dimensional CAD data D3d.
As described above, the three-dimensional CAD data D3d shown in FIG. 8A is created by the CAD device 2 and acquired by the acquisition unit 401 of the plan creation device 40. Although not described here, the internal data Di created by the conversion unit 402 of the plan creation device 40 is also different in the expression format, and the shape itself to be expressed is the same as the three-dimensional CAD data D3d. is there.

〔層形状データ〕
図8(b)は、層形状データDsの一例を示している。また、図9(a)は、図8(b)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。
[Layer shape data]
FIG. 8B shows an example of layer shape data Ds. Further, FIG. 9A shows an example of the layer shape data Ds (1) of the first layer constituting the layer shape data Ds shown in FIG. 8B.

図8(b)に示す層形状データDsは、上述したように、計画作成装置40の切断部403が作成する。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。 As described above, the layer shape data Ds shown in FIG. 8B is created by the cutting portion 403 of the planning apparatus 40. In this example, the layer shape data Ds has an n-layer structure including the layer shape data Ds (1) to the nth layer of the first layer and the layer shape data Ds (n) of the nth layer.

また、図9(a)に示す1層目の層形状データDs(1)は、もととなる三次元CADデータD3d(内部データDi)が円筒状を呈していることに対応して、円環状を呈するようになっている。 Further, the layer shape data Ds (1) of the first layer shown in FIG. 9A is a circle corresponding to the fact that the original three-dimensional CAD data D3d (internal data Di) has a cylindrical shape. It is designed to have a ring shape.

なお、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、円環状を呈するようになっている。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)のそれぞれが、同一形状を呈するものとなっている。 Although detailed description is not given here, each of the layer shape data Ds (2) of the second layer to the layer shape data Ds (n) of the nth layer also exhibits 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 nth layer each exhibit the same shape.

〔分割済層形状データ〕
図8(c)は、分割済層形状データDdの一例を示している。また、図9(b)は、図8(c)に示す分割済層形状データDdを構成する、1層目の分割済層形状データDd(1)の一例を示している。
[Divided layer shape data]
FIG. 8C shows an example of the divided layer shape data Dd. Further, FIG. 9B shows an example of the divided layer shape data Dd (1) of the first layer constituting the divided layer shape data Dd shown in FIG. 8C.

図8(c)に示す分割済層形状データDdは、上述したように、計画作成装置40の分割部404が作成する。そして、図9(b)に示す1層目の分割済層形状データDd(1)は、もととなる1層目の層形状データDs(1)が円環状を呈していることに対応して、円環状を呈するようになっている。 As described above, the divided layer shape data Dd shown in FIG. 8C is created by the division unit 404 of the plan creation device 40. The divided layer shape data Dd (1) of the first layer shown in FIG. 9B corresponds to the fact that the original layer shape data Ds (1) of the first layer has an annular shape. Therefore, it is designed to have an annular shape.

また、1層目の分割済層形状データDd(1)では、もととなる1層目の層形状データDs(1)に対し、周上の一箇所に分割点Pdが設定されている。そして、分割点Pdが設定された1層目の分割済層形状データDd(1)のうち、分割点Pdの一端に隣接する側が仮始点Ptsに設定されており、分割点Pdの他端に隣接する側が仮終点Pteに設定されている。その結果、この1層目の分割済層形状データDd(1)は、仮始点Ptsから仮終点Pteに至るまで、分割点Pdを通ることなく、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 divided layer shape data Dd (1) of the first layer, a division point Pd is set at one place on the circumference of the original layer shape data Ds (1) of the first layer. Then, in the divided layer shape data Dd (1) of the first layer in which the division point Pd is set, the side adjacent to one end of the division point Pd is set as the temporary start point Pts, and the other end of the division point Pd is set. The adjacent side is set to the temporary end point Pte. As a result, the divided layer shape data Dd (1) of the first layer can be expressed in one pass (so-called one-stroke writing) from the temporary start point Pts to the temporary end point Pte without passing through the division point Pd. It has become.

なお、ここでは詳細な説明を行わないが、2層目の分割済層形状データDd(2)〜n層目の分割済層形状データDd(n)のそれぞれについても、分割点Pd、仮始点Ptsおよび仮終点Pteの3つが設定される。そして、この例では、共通の形状を有する1層目の分割済層形状データDd(1)〜n層目の分割済層形状データDd(n)において、分割点Pd、仮始点Ptsおよび仮終点Pteのそれぞれは、鉛直上方からみたときに重なるように配置されている。 Although detailed description is not given here, the division point Pd and the provisional start point are also obtained for each of the divided layer shape data Dd (2) to the nth layer divided layer shape data Dd (n). Three of Pts and temporary end point Pte are set. Then, in this example, in the divided layer shape data Dd (1) to the nth layer divided layer shape data Dd (n) having a common shape, the division point Pd, the temporary start point Pts, and the temporary end point Each of the Pte is arranged so as to overlap when viewed from above vertically.

〔延伸済層形状データ〕
図8(d)は、延伸済層形状データDeの一例を示している。また、図9(c)は、図8(d)に示す延伸済層形状データDeを構成する、1層目の延伸済層形状データDe(1)の一例を示している。
[Stretched layer shape data]
FIG. 8D shows an example of stretched layer shape data De. Further, FIG. 9 (c) shows an example of the stretched layer shape data De (1) of the first layer constituting the stretched layer shape data De shown in FIG. 8 (d).

図8(d)に示す延伸済層形状データDeは、上述したように、計画作成装置40の延伸部405が作成する。そして、図9(c)に示す1層目の延伸済層形状データDe(1)は、もととなる1層目の分割済層形状データDd(1)が円環状を呈していることに対応して、基本的には円環状であるものの、その外周面の一部が外側に突出する突起部を備えた形状を呈するようになっている。そして、1層目の延伸済層形状データDe(1)では、このような突起部が、分割点Pdの設定部位、より具体的には、分割点Pdの一端である仮始点Ptsおよび分割点の他端である仮終点Pteの両者から延伸するようになっている。より具体的に説明すると、この突起部は、1層目の延伸済層形状データDe(1)のうち、仮始点Ptsを起点としてその外側に設定された始点Psに至るまで延伸した部位と、仮終点Pteを起点としてその外側に設定された終点Peに至るまで延伸した部位とを、隣接して配置することで構成されている。その結果、始点Psおよび終点Peが設定された1層目の延伸済層形状データDe(1)は、始点Psから仮始点Ptsおよび仮終点Pteを介して終点Peに至るまで、分割点Pdを通ることなく、1パス(所謂一筆書き)で表現できる状態となっている。ここで、始点Psは新たな始点の一例となっており、終点Peは新たな終点の一例となっている。 As described above, the stretched layer shape data De shown in FIG. 8D is created by the stretched portion 405 of the planning device 40. Then, in the stretched layer shape data De (1) of the first layer shown in FIG. 9 (c), the divided layer shape data Dd (1) of the first layer, which is the original, has an annular shape. Correspondingly, although it is basically an annular shape, it has a shape in which a part of its outer peripheral surface is provided with a protrusion protruding outward. Then, in the stretched layer shape data De (1) of the first layer, such a protrusion is a setting site of the division point Pd, more specifically, a temporary start point Pts and a division point which are one ends of the division point Pd. It extends from both of the temporary end points Pte, which is the other end of the above. More specifically, this protrusion is a portion of the stretched layer shape data De (1) of the first layer that is stretched from the temporary start point Pts to the start point Ps set on the outside thereof. It is configured by arranging adjacent portions extending from the temporary end point Pte to the end point Pe set on the outside thereof. As a result, the stretched layer shape data De (1) of the first layer in which the start point Ps and the end point Pe are set sets the division point Pd from the start point Ps to the end point Pe via the temporary start point Pts and the temporary end point Pte. It is in a state where it can be expressed in one pass (so-called one-stroke writing) without passing. Here, the start point Ps is an example of a new start point, and the end point Pe is an example of a new end point.

なお、ここでは詳細な説明を行わないが、2層目の延伸済層形状データDe(2)〜n層目の延伸済層形状データDe(n)のそれぞれについても、始点Psおよび終点Peの2つが設定される。そして、この例では、共通の形状を有する1層目の延伸済層形状データDe(1)〜n層目の延伸済層形状データDe(n)において、始点Psおよび終点Peのそれぞれも、鉛直上方からみたときに重なるように配置されている。 Although detailed description is not given here, the start point Ps and the end point Pe are also described for each of the stretched layer shape data De (2) to the nth layer stretched layer shape data De (n). Two are set. In this example, in the stretched layer shape data De (1) to the nth layer stretched layer shape data De (n) having a common shape, the start point Ps and the end point Pe are also vertical. They are arranged so that they overlap when viewed from above.

〔延伸済層形状データにおける各経路〕
図10は、延伸済層形状データDeにおける各種経路を説明するための図である。ただし、図10は、上述した図9(c)と同じく、延伸済層形状データDeを構成する、1層目の延伸済層形状データDe(1)を例示している。
[Each route in stretched layer shape data]
FIG. 10 is a diagram for explaining various routes in the stretched layer shape data De. However, FIG. 10 illustrates the first stretched layer shape data De (1) that constitutes the stretched layer shape data De, as in FIG. 9 (c) described above.

本実施の形態では、分割点Pdを跨ぐことなく、始点Psから仮始点Ptsおよび仮終点Pteを介して終点Peに至る経路のことを、「形成経路Rf」と称する。また、形成経路Rfのうち、分割点Pdを跨ぐことなく仮始点Ptsから仮終点Pteに至る経路(この例では略円形状を呈する経路)のことを、「製品経路Rp」と称する。さらに、形成経路Rfのうち、始点Psから仮始点Ptsに至る経路のことを、「始点側延伸経路Rs」と称する。さらにまた、形成経路Rfのうち、仮終点Pteから終点Peに至る経路のことを、「終点側延伸経路Re」と称する。ここで、本実施の形態では、始点側延伸経路Rsおよび終点側延伸経路Reが、延伸領域の一例となっている。 In the present embodiment, the path from the start point Ps to the end point Pe via the provisional start point Pts and the provisional end point Pte without straddling the division point Pd is referred to as "formation path Rf". Further, among the formation paths Rf, the path from the temporary start point Pts to the temporary end point Pte without straddling the division point Pd (in this example, the path exhibiting a substantially circular shape) is referred to as “product path Rp”. Further, among the formation paths Rf, the path from the start point Ps to the temporary start point Pts is referred to as "start point side extension path Rs". Furthermore, among the formation paths Rf, the path from the temporary end point Pte to the end point Pe is referred to as "end point side extension path Re". Here, in the present embodiment, the start point side extension path Rs and the end point side extension path Re are examples of the extension region.

したがって、始点Ps、仮始点Pts、仮終点Pteおよび終点Peは、始点側延伸経路Rsと製品経路Rpと終点側延伸経路Reとを含む形成経路Rfによって、1パスで結ばれていることになる。 Therefore, the start point Ps, the provisional start point Pts, the provisional end point Pte, and the end point Pe are connected by one path by the formation path Rf including the start point side extension path Rs, the product path Rp, and the end point side extension path Re. ..

ここで、製品経路Rpは、分割済層形状データDd(図8(c)、図9(b)参照)において、既に存在している経路である。これに対し、始点側延伸経路Rsおよび終点側延伸経路Reは、分割済層形状データDdには存在せず、延伸済層形状データDe(図8(d)、図9(c)参照)となって、初めて現れる経路である。 Here, the product route Rp is a route that already exists in the divided layer shape data Dd (see FIGS. 8 (c) and 9 (b)). On the other hand, the start point side stretching path Rs and the ending point side stretching path Re do not exist in the divided layer shape data Dd, and the stretched layer shape data De (see FIGS. 8 (d) and 9 (c)). This is the first route to appear.

(構造体)
続いて、上記図8〜図10に示す各種データを用いた、積層造形物120を含む構造体100の製造について説明を行う。
図11(a)〜(d)は、構造体100の製造プロセス例を示した図である。
また、図12(a)〜(d)は、図11に示す構造体100の製造プロセスのうち、1層目および2層目のビード121の積層手順例を示した図である。
なお、ここでは、積層造形物120を構成するビード121の総層数が、5(n=5)である場合を例として説明を行う。
(Structure)
Subsequently, the production of the structure 100 including the laminated model 120 using the various data shown in FIGS. 8 to 10 will be described.
11 (a) to 11 (d) are views showing an example of a manufacturing process of the structure 100.
Further, FIGS. 12 (a) to 12 (d) are views showing an example of a laminating procedure of the first layer and the second layer beads 121 in the manufacturing process of the structure 100 shown in FIG.
Here, a case where the total number of layers of the beads 121 constituting the laminated model 120 is 5 (n = 5) will be described as an example.

〔1層目のビードの形成〕
図11(a)は、1層目の延伸済層形状データDe(1)に基づき、母材110上に、1層目のビード121(1)を形成した後の状態を示す斜視図である。また、図12(a)は、1層目のビード121(1)を形成する前の状態を示す上面図である。さらに、図12(b)は、1層目のビード121(1)を形成した後の状態を示す上面図である。
[Formation of the first layer bead]
FIG. 11A is a perspective view showing a state after the first layer bead 121 (1) is formed on the base material 110 based on the stretched layer shape data De (1) of the first layer. .. Further, FIG. 12A is a top view showing a state before forming the first layer bead 121 (1). Further, FIG. 12B is a top view showing a state after forming the first layer bead 121 (1).

ここで、1層目のビード121(1)のもととなる1層目の延伸済層形状データDe(1)には、図12(a)に示すように、1層目の始点Ps(1)、1層目の仮始点Pts(1)、1層目の仮終点Pte(1)および1層目の終点Pe(1)が設定されている。 Here, as shown in FIG. 12A, the stretched layer shape data De (1) of the first layer, which is the source of the bead 121 (1) of the first layer, includes the start point Ps (1) of the first layer. 1) The temporary start point Pts (1) of the first layer, the temporary end point Pte (1) of the first layer, and the end point Pe (1) of the first layer are set.

そして、1層目の延伸済層形状データDe(1)を用いてロボット装置10を駆動することにより、溶接トーチ20に保持されたワイヤ21を、母材110上で、1層目の始点Ps(1)から、1層目の始点側延伸経路Rs(1)、1層目の仮始点Pts(1)、1層目の製品経路Rp(1)、1層目の仮終点Pte(1)、1層目の終点側延伸経路Re(1)および1層目の終点Pe(1)の順で移動させる。これにより、図11(a)等に示すように、母材110上に1層目のビード121(1)が形成される。 Then, by driving the robot device 10 using the stretched layer shape data De (1) of the first layer, the wire 21 held by the welding torch 20 is placed on the base metal 110 as the starting point Ps of the first layer. From (1), the first layer extension path Rs (1), the first layer temporary start point Pts (1), the first layer product path Rp (1), and the first layer temporary end point Pte (1). The extension path Re (1) on the end point side of the first layer and the end point Pe (1) of the first layer are moved in this order. As a result, as shown in FIG. 11A and the like, the first layer bead 121 (1) is formed on the base material 110.

〔2層目のビードの形成〕
図11(b)は、2層目の延伸済層形状データDe(2)に基づき、1層目のビード121(1)上に、2層目のビード121(2)を形成した後の状態を示す斜視図である。また、図12(c)は、1層目のビード121(1)を形成した後であって、2層目のビード121(2)を形成する前の状態を示す図である。さらに、図12(d)は、2層目のビード121(2)を形成した後の状態を示す上面図である。
[Formation of the second layer bead]
FIG. 11B shows a state after the second layer bead 121 (2) is formed on the first layer bead 121 (1) based on the stretched layer shape data De (2) of the second layer. It is a perspective view which shows. Further, FIG. 12 (c) is a diagram showing a state after the first layer bead 121 (1) is formed and before the second layer bead 121 (2) is formed. Further, FIG. 12 (d) is a top view showing a state after forming the second layer bead 121 (2).

ここで、2層目のビード121(2)のもととなる2層目の延伸済層形状データDe(2)にも、図12(c)に示すように、2層目の始点Ps(2)、2層目の仮始点Pts(2)、2層目の仮終点Pte(2)および2層目の終点Pe(2)が設定されている。なお、この例では、1層目の延伸済層形状データDe(1)と2層目の延伸済層形状データDe(2)とが、同一形状を呈するもの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層目の仮始点Pts(2)は1層目の仮始点Pts(1)と、2層目の仮終点Pte(2)は1層目の仮終点Pte(1)と、2層目の終点Pe(2)は1層目の終点Pe(1)と、それぞれ重なる位置となっている。 Here, the stretched layer shape data De (2) of the second layer, which is the source of the bead 121 (2) of the second layer, also has the start point Ps (2) of the second layer as shown in FIG. 12 (c). 2) The temporary start point Pts (2) of the second layer, the temporary end point Pte (2) of the second layer, and the end point Pe (2) of the second layer are set. In this example, since the stretched layer shape data De (1) of the first layer and the stretched layer shape data De (2) of the second layer have the same shape, the two layers The start point Ps (2) of the eyes is the start point Ps (1) of the first layer, the temporary start point Pts (2) of the second layer is the temporary start point Pts (1) of the first layer, and the temporary end point Pte of the second layer (2). 2) is a position where the temporary end point Pte (1) of the first layer and the end point Pe (2) of the second layer overlap with the end point Pe (1) of the first layer.

そして、本実施の形態では、2層目のビード121(2)を形成する前に、既に形成されている1層目のビード121(1)上で、アーク発生点の探索を行う。より具体的に説明すると、アーク発生点の探索は、1層目のビード121(1)のうちの1層目の始点側延伸経路Rs(1)に対応する部位から、溶接に伴って発生するスラグが付着していない部位(未付着部位)を検出することで行う(検出する工程の一例)。 Then, in the present embodiment, before forming the second layer bead 121 (2), the arc generation point is searched for on the already formed first layer bead 121 (1). More specifically, the search for the arc generation point is generated from the portion of the bead 121 (1) of the first layer corresponding to the extension path Rs (1) on the start point side of the first layer with welding. It is performed by detecting the part where the slag is not attached (the part where the slag is not attached) (an example of the detection step).

それから、本実施の形態では、図12(c)に示す2層目の延伸済層形状データDe(2)に、検出した未付着部位を加味した補正を行う。より具体的に説明すると、本実施の形態では、図12(c)に示す2層目の延伸済層形状データDe(2)に対し、検出した未付着部位を始点Psに修正する補正を行う。これにより、2層目の延伸済層形状データDe(2)は、図12(c)に示す状態から、例えば図12(d)に示す状態へと修正される。なお、図12(d)に示す例では、図12(c)に示す例と比較して、始点Psが仮始点Pts側へと移動している。 Then, in the present embodiment, the stretched layer shape data De (2) of the second layer shown in FIG. 12 (c) is corrected by adding the detected non-adhered portion. More specifically, in the present embodiment, the stretched layer shape data De (2) of the second layer shown in FIG. 12 (c) is corrected to correct the detected non-adhered portion to the starting point Ps. .. As a result, the stretched layer shape data De (2) of the second layer is modified from the state shown in FIG. 12 (c) to, for example, the state shown in FIG. 12 (d). In the example shown in FIG. 12 (d), the start point Ps is moved to the provisional start point Pts side as compared with the example shown in FIG. 12 (c).

そして、修正された2層目の延伸済層形状データDe(2)を用いてロボット装置10を駆動することにより、溶接トーチ20に保持されたワイヤ21を、母材110上で、2層目の始点Ps(2)から、2層目の始点側延伸経路Rs(2)、2層目の仮始点Pts(2)、2層目の製品経路Rp(2)、2層目の仮終点Pte(2)、2層目の終点側延伸経路Re(2)および2層目の終点Pe(2)の順で移動させる。これにより、図11(b)等に示すように、1層目のビード121(1)上に、2層目のビード121(2)が形成される。このとき、2層目の始点Ps(2)は、スラグが付着してない未付着部位に修正されていることから、2層目のビード121(2)の形成において、アークの発生不良等は生じ難い。 Then, by driving the robot device 10 using the modified second layer stretched layer shape data De (2), the wire 21 held by the welding torch 20 is transferred to the second layer on the base material 110. From the start point Ps (2) of the second layer, the extension path Rs (2) on the start point side of the second layer, the temporary start point Pts (2) of the second layer, the product path Rp (2) of the second layer, and the temporary end point Pte of the second layer. (2) The extension path Re (2) on the end point side of the second layer and the end point Pe (2) of the second layer are moved in this order. As a result, as shown in FIG. 11B and the like, the second layer bead 121 (2) is formed on the first layer bead 121 (1). At this time, since the start point Ps (2) of the second layer is corrected to the non-adhered portion where the slag is not attached, in the formation of the bead 121 (2) of the second layer, the arc generation failure and the like Hard to occur.

以降、同様の手順で始点Psを修正しながら、3層目のビード121(3)、4層目のビード121(4)および5層目のビード121(5)の積層が行われる。 After that, the bead 121 (3) of the third layer, the bead 121 (4) of the fourth layer, and the bead 121 (5) of the fifth layer are laminated while correcting the starting point Ps in the same procedure.

〔n層目(n=5)のビードの形成〕
図11(c)は、5層目の延伸済層形状データDe(5)に基づき、4層目のビード121(4)上に、最終層となる5層目のビード121(5)を形成した後の状態、すなわち、母材110上に積層造形物120を形成した後の状態を示す図である。
[Formation of beads in the nth layer (n = 5)]
FIG. 11C shows that the fifth layer bead 121 (5), which is the final layer, is formed on the fourth layer bead 121 (4) based on the stretched layer shape data De (5) of the fifth layer. It is a figure which shows the state after forming, that is, the state after forming a laminated model 120 on a base material 110.

本実施の形態の場合、得られる積層造形物120の形状は、もと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が形成されたものとなっている。また、溶接プロセスを用いてビード121の形成を行っているため、その外周面および内周面に、ビード121に起因する凹凸が存在するものとなっている。 In the case of the present embodiment, the shape of the obtained laminated model 120 is such that a protrusion extending in the vertical direction is formed on the outer peripheral surface side of the original cylindrical model. Further, since the bead 121 is formed by using a welding process, unevenness due to the bead 121 is present on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface thereof.

〔加工〕
図11(d)は、図11(c)に示す積層造形物120に機械加工を施して得られた加工物130を示している。
ここで、図11(d)に示す加工物130は、図11(c)に示す積層造形物120上の突起部を除去する切削加工が施されることによって略平坦となった外周面131と、特に機械加工が施されることなく、凹凸がそのまま残った内周面132とを有している。これにより、加工物130の形状を、もととなる造形物の形状(三次元CADデータD3d)に近づけることができる。なお、内周面132にも、外周面131と同様の切削加工を施すようにすれば、加工物130の形状を、もととなる造形物の形状にさらに近づけることが可能である。
〔processing〕
FIG. 11D shows a work piece 130 obtained by machining the laminated model 120 shown in FIG. 11C.
Here, the workpiece 130 shown in FIG. 11D has a substantially flat outer peripheral surface 131 as a result of being subjected to a cutting process for removing the protrusions on the laminated model 120 shown in FIG. 11C. It has an inner peripheral surface 132 in which unevenness remains as it is without being particularly machined. As a result, the shape of the workpiece 130 can be made closer to the shape of the original modeled object (three-dimensional CAD data D3d). If the inner peripheral surface 132 is also subjected to the same cutting process as the outer peripheral surface 131, the shape of the workpiece 130 can be made closer to the shape of the original modeled object.

[その他]
上述した本実施の形態では、造形物の三次元CADデータD3dに基づいて積層造形物120を製造するにあたり、始点側延伸経路Rsおよび終点側延伸経路Reに基づく突起部を積層造形物120に形成するようにしていたが、これに限られるものではない。
[Other]
In the above-described embodiment, when the laminated model 120 is manufactured based on the three-dimensional CAD data D3d of the model, protrusions based on the start point side extension path Rs and the end point side extension path Re are formed on the laminated model 120. I tried to do it, but it is not limited to this.

図13は、本実施の形態の製造方法によって製造される積層造形物120の他の例を示す図である。
この例では、計画作成装置40が、図8(c)に示す分割済層形状データDdを作成した後、延伸済層形状データDeを作成せずに、この分割済層形状データDdを含む出力データDoを作成し、出力する。そして、積層造形装置60では、1層のビード121を形成する毎に、アーク発生点の探索を行い、始点Ps(図10等に示す例では仮始点Ptsと記載)および終点Pe(図10等に示す例では仮終点Pte)の修正を行う。これは、1層毎に分割点Pdの修正(変更)を行うことと等価である。
このようにした場合にも、各層のビード121の形成を開始するに際して、アークの発生不良に伴うビード121の形成不良を抑制することができる。
FIG. 13 is a diagram showing another example of the laminated model 120 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment.
In this example, after the plan creation device 40 creates the divided layer shape data Dd shown in FIG. 8C, the output including the divided layer shape data Dd is output without creating the stretched layer shape data De. Create data Do and output it. Then, in the laminated modeling apparatus 60, every time the bead 121 of one layer is formed, the arc generation point is searched, and the start point Ps (described as a temporary start point Pts in the example shown in FIG. 10 and the like) and the end point Pe (FIG. 10 and the like) are searched. In the example shown in, the provisional end point Pte) is modified. This is equivalent to modifying (changing) the division point Pd for each layer.
Even in this case, when starting the formation of the bead 121 of each layer, it is possible to suppress the poor formation of the bead 121 due to the poor generation of the arc.

なお、本実施の形態では、円筒状を呈する積層造形物120の形成において、突起部を外側に向けて延伸するようにしていたが、これに限られるものではなく、突起部を内側に向けて延伸するようにしてもかまわない。 In the present embodiment, in the formation of the laminated model 120 having a cylindrical shape, the protrusions are extended outward, but the present invention is not limited to this, and the protrusions are directed inward. It may be stretched.

また、本実施の形態では、ロボット装置10にカメラ25を取り付けていたが、これに限られるものではなく、母材110等が撮影できる場所であれば、ロボット装置10とは別の場所にカメラ25を設置するようにしてもかまわない。 Further, in the present embodiment, the camera 25 is attached to the robot device 10, but the present invention is not limited to this, and the camera is located in a place different from the robot device 10 as long as the base material 110 or the like can be photographed. You may install 25.

さらに、本実施の形態では、カメラ25による撮影結果に基づいて、アーク発生点の探索を行っていたが、これに限られるものではなく、例えばビード121の電気抵抗(接触抵抗)の測定結果に基づいて、アーク発生点の探索を行ってもかまわない。 Further, in the present embodiment, the search for the arc generation point is performed based on the shooting result by the camera 25, but the present invention is not limited to this, and for example, the measurement result of the electric resistance (contact resistance) of the bead 121 can be used. Based on this, the search for the arc generation point may be performed.

さらにまた、本実施の形態では、計画作成装置40で、三次元CADデータD3dを内部データDiに変換してから各種処理を施していたが、これに限られるものではなく、例えば三次元CADデータD3dから直接層形状データDsを作成してもかまわない。 Furthermore, in the present embodiment, the plan creation device 40 converts the three-dimensional CAD data D3d into the internal data Di and then performs various processes, but the present invention is not limited to this, and for example, the three-dimensional CAD data. The layer shape data Ds may be created directly from D3d.

1…金属積層造形システム、2…CAD装置、10…ロボット装置、20…溶接トーチ、21…ワイヤ、25…カメラ、30…制御装置、40…計画作成装置、50…記録媒体、60…積層造形装置、100…構造体、110…母材、120…積層造形物、121…ビード、130…加工物、131…外周面、132…内周面、301…受付部、302…全体制御部、303…ロボット制御部、304…溶接制御部、401…取得部、402…変換部、403…切断部、404…分割部、405…延伸部、406…作成部、407…付加部、408…出力部、D3d…三次元CADデータ、Di…内部データ、Ds…層形状データ、Dd…分割済層形状データ、De…延伸済層形状データ、Dc…制御データ、Pd…分割点、Pts…仮始点、Ps…始点、Pte…仮終点、Pe…終点、Rf…積層経路、Rp…製品経路、Rs…始点側延伸経路、Re…終点側延伸経路 1 ... Metal laminated modeling system, 2 ... CAD device, 10 ... Robot device, 20 ... Welding torch, 21 ... Wire, 25 ... Camera, 30 ... Control device, 40 ... Planning device, 50 ... Recording medium, 60 ... Laminated modeling Device, 100 ... structure, 110 ... base material, 120 ... laminated model, 121 ... bead, 130 ... work piece, 131 ... outer peripheral surface, 132 ... inner peripheral surface, 301 ... reception unit, 302 ... overall control unit, 303 ... Robot control unit, 304 ... Welding control unit, 401 ... Acquisition unit, 402 ... Conversion unit, 403 ... Cutting unit, 404 ... Dividing unit, 405 ... Stretching unit, 406 ... Creating unit, 407 ... Addition unit, 408 ... Output unit , D3d ... 3D CAD data, Di ... Internal data, Ds ... Layer shape data, Dd ... Divided layer shape data, De ... Stretched layer shape data, Dc ... Control data, Pd ... Division point, Pts ... Temporary start point Ps ... start point, Pte ... temporary end point, Pe ... end point, Rf ... stacking path, Rp ... product path, Rs ... start point side extension path, Re ... end point side extension path

Claims (8)

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およ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、
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、各層の分割点を決定する工程と、
前記分割点の一端側を延伸してなる始点と、当該分割点の他端側を延伸してなる終点とを設定し、当該始点および当該終点を付加することで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、前記始点から前記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
を有し、
前記製造する工程では、既に形成されているビードのうち、前記始点および前記終点を付加することに伴って延伸された延伸領域の中から、スラグが付着していない未付着部位を特定し、当該未付着部位を当該始点に修正して次のビードを形成する、造形物の製造方法。
A method for manufacturing a modeled object, which comprises a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are produced based on three-dimensional shape data.
A step of determining the division point of each layer from the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and
A step of setting a start point formed by extending one end side of the division point and an end point formed by extending the other end side of the division point, and modifying the slice data by adding the start point and the end point. ,
It has a step of manufacturing the modeled object by forming a bead from the start point to the end point based on the modified slice data.
In the manufacturing step, among the beads already formed, the non-adhered portion to which the slag is not adhered is identified from the stretched region stretched by adding the start point and the end point, and the said A method for manufacturing a modeled object, in which a non-adhered portion is corrected to the starting point to form the next bead.
前記未付着部位の特定は、既に形成されているビードの表面を撮像した画像からスラグが付着した領域を抽出することで行われる、請求項1記載の造形物の製造方法。 The method for manufacturing a modeled object according to claim 1, wherein the non-adhered portion is specified by extracting a region to which slag is attached from an image obtained by imaging the surface of a bead that has already been formed. 既に形成されているビードに前記溶加材または当該溶加材を保持する溶接トーチを突き当てることにより、当該ビードに付着したスラグを除去する工程をさらに含む、請求項1記載の造形物の製造方法。 The production of the model according to claim 1, further comprising a step of removing the slag adhering to the bead by abutting the filler material or a welding torch holding the filler metal against the already formed bead. Method. 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およ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、
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、分割点が設定された出力データを受け付ける工程と、
受け付けた前記出力データのうちのx層目(xは2以上の整数)のデータに基づき、前記分割点の一端側を始点とし、当該分割点の他端側を終点として、当該始点から当該終点に向かってx層目のビードを形成する工程と、
形成されたx層目のビードから、スラグが付着していない未付着部位を検出する工程と、
前記x層目のビードにおける前記未付着部位が前記始点となるように、前記出力データのうちのx+1層目のデータを修正する工程と、
修正されたx+1層目のデータに基づき、前記x層目のビード上にx+1層目のビードを形成する工程と
を有する、造形物の製造方法。
A method for manufacturing a modeled object, which comprises a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are produced based on three-dimensional shape data.
A process of receiving output data in which division points are set in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and
Based on the data of the xth layer (x is an integer of 2 or more) in the received output data, the start point is one end side of the division point, the other end side of the division point is the end point, and the end point is from the start point to the end point. The process of forming the x-th layer bead toward
From the formed bead of the xth layer, the process of detecting the non-adhered part where the slag is not attached, and
A step of modifying the data of the x + 1 layer of the output data so that the non-attached portion in the bead of the x layer becomes the starting point.
A method for manufacturing a modeled object, which comprises a step of forming a bead of the x + 1 layer on the bead of the x + 1 layer based on the modified data of the x + 1 layer.
前記受け付ける工程では、前記始点を延伸してなる新たな始点と当該終点を延伸してなる新たな終点とが付加された前記出力データを受け付け、
前記検出する工程では、形成されたx層目のビードのうち、前記新たな始点および前記新たな終点を付加することに伴って延伸された延伸領域の中から、前記未付着部位を検出する、請求項4記載の造形物の製造方法。
In the accepting step, the output data to which a new start point obtained by extending the start point and a new end point obtained by extending the end point are added is received.
In the detection step, the non-adhered portion is detected from the stretched region stretched by adding the new start point and the new end point in the formed bead of the xth layer. The method for manufacturing a modeled object according to claim 4.
前記検出する工程では、形成されたx層目のビードを撮像した画像を用いて前記未付着部位を検出する、請求項4または5記載の造形物の製造方法。 The method for producing a modeled object according to claim 4 or 5, wherein in the detection step, the non-adhered portion is detected using an image obtained by capturing an image of the formed bead of the xth layer. 立体的な造形物の形状を表す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、分割点が設定された出力データを受け付ける受付手段と、
受け付けた前記出力データのうちのx層目(xは2以上の整数)のデータに基づき、前記分割点の一端側を始点とし、当該分割点の他端側を終点として、当該始点から当該終点に向かってx層目のビードを形成するための指示を出力する第1出力手段と、
形成されたx層目のビードから検出された、スラグが付着していない未付着部位が前記始点となるように、前記出力データのうちのx+1層目のデータを修正する修正手段と、
修正されたx+1層目のデータに基づき、前記x層目のビード上にx+1層目のビードを形成するための指示を出力する第2出力手段と
を含む造形物の積層制御装置。
A receiving means for receiving output data in which division points are set for each layer of slice data obtained by dividing three-dimensional shape data representing the shape of a three-dimensional model into a plurality of layers.
Based on the data of the xth layer (x is an integer of 2 or more) in the received output data, the start point is one end side of the division point, the other end side of the division point is the end point, and the end point is from the start point to the end point. A first output means that outputs an instruction for forming an x-th layer bead toward
A correction means for modifying the data of the x + 1 layer of the output data so that the non-adhered portion to which the slag is not attached, which is detected from the formed bead of the xth layer, becomes the starting point.
A stacking control device for a modeled object including a second output means for outputting an instruction for forming the bead of the x + 1 layer on the bead of the x + 1 layer based on the modified data of the x + 1 layer.
コンピュータに、
立体的な造形物の形状を表す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、分割点が設定された出力データを受け付ける機能と、
受け付けた前記出力データのうちのx層目(xは2以上の整数)のデータに基づき、前記分割点の一端側を始点とし、当該分割点の他端側を終点として、当該始点から当該終点に向かってx層目のビードを形成するための指示を出力する機能と、
形成されたx層目のビードから検出された、スラグが付着していない未付着部位が前記始点となるように、前記出力データのうちのx+1層目のデータを修正する機能と、
修正されたx+1層目のデータに基づき、前記x層目のビード上にx+1層目のビードを形成するための指示を出力する機能と
を実現させるためのプログラム。
On the computer
A function that accepts output data in which division points are set for each layer of slice data obtained by dividing three-dimensional shape data representing the shape of a three-dimensional model into multiple layers.
Based on the data of the xth layer (x is an integer of 2 or more) in the received output data, the start point is one end side of the division point, the other end side of the division point is the end point, and the end point is from the start point to the end point. The function to output the instruction to form the bead of the xth layer toward
A function of modifying the data of the x + 1 layer of the output data so that the non-attached portion to which the slag is not attached, which is detected from the formed bead of the xth layer, becomes the starting point.
A program for realizing a function of outputting an instruction for forming a bead of the x + 1 layer on the bead of the x + 1 layer based on the modified data of the x + 1 layer.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20110070394A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Stratasys, Inc. Seam concealment for three-dimensional models
JP2018027558A (en) * 2016-08-18 2018-02-22 国立大学法人山梨大学 Three-dimensional molding computer-assisted production device, method, and program, and three-dimensional molding control program generation device, and three-dimensional molding system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04251671A (en) * 1990-12-28 1992-09-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method for automatic welding of consumable electrode system welding machine
US20110070394A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Stratasys, Inc. Seam concealment for three-dimensional models
JP2018027558A (en) * 2016-08-18 2018-02-22 国立大学法人山梨大学 Three-dimensional molding computer-assisted production device, method, and program, and three-dimensional molding control program generation device, and three-dimensional molding system

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