JP2021087978A - 付加製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属粉末を必要に応じたタイミング及び供給量にてワークに供給可能であり、付加製造物を均一高さで精度よく形成可能な付加製造装置を提供する。【解決手段】ワーク１０１に線状の付加製造物１０２を付加製造する付加製造装置１であって、ノズル１６は、ワークに供給する金属粉末の供給量Ｖ２を開口１４とベース本体１０１の間の空間において調整する粉末供給量調整装置４０を備え、粉末供給量調整装置４０は、付加製造物の付加製造開始点から付加製造終点までの間において、ワークの表面から付加製造物の上面までの高さｈを一定にするよう、金属粉末の供給量Ｖ２を付加製造開始点から付加製造終点までの間の各領域に対応して調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、付加製造装置に関する。

従来、ベース部材（ワーク）上にレーザ光を照射するとともに金属粉末を噴射して溶融させた後、固化させてベース部材に線状の付加製造物（肉盛り）を付加する付加製造装置の技術がある。通常、付加製造物は、付加製造物の延在方向全域において、高さが均一に形成されることが好ましい。高さが均一に形成されることにより、例えば、ベース部材上に付加した付加製造物の上方（上面）に、さらに二層目、三層目の付加製造物を積層する場合に、積層した付加製造物の上面においても同一高さの良好な平面が形成され、品質のよい付加製造物が製造できる。

これに対し、特許文献１の発明では、付加製造の開始点と終点とが交差しオーバーラップして円環状に形成される付加製造物の上面高さを均一にするため、付加製造物の開始点近傍及び終点近傍における金属粉末の供給量をオーバーラップの量に合わせて減少させている。つまり、初めから開始点と終点の上面高さ（厚さ）を共に低くし、オーバーラップさせた際に、オーバーラップ部分の上面高さが他の部分の上面高さと均一になるよう始点及び終点における金属粉末の供給量を調整している。

ところが、例えば始点と終点とがそれぞれ単独で形成される線状の付加製造物を製造する場合には、別の課題として、付加製造物の始点（始端部）近傍及び終点（終端部）近傍では、以降で説明する所定の変形が生じやすいことが知られている。所定の変形は、初めに始点近傍で溶融した後、固化する部分が収縮する際に、始点近傍以降の部分を引っ張ることにより生じるとされている。これにより、通常、始点近傍では後方からの肉が集められることにより上面が盛り上がり、終点近傍では、肉が不足することにより上面がへこんだ形状で形成される。そして、このような付加製造物の変形に対しては、始点近傍及び終点近傍における金属粉末の供給量を精度よく、且つ適切なタイミングで制御することにより解決できるとされている。

特開２０１０−２０７８４９号公報

しかしながら、特許文献１の発明では、下流側に長い金属粉末の流路（金属粉末流路）を備える金属粉末の供給装置であるフィーダを操作して金属粉末の供給量を調整している。つまり、金属粉末は、フィーダが操作された後、長い金属粉末流路を経由して移動するため、ベース部材（ワーク）上に到達するには時間がかかり、高精度の応答性は望めない。このため、金属粉末を、必要に応じたタイミングで且つ高精度に制御された供給量によってベース部材（ワーク）上に供給できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、金属粉末を必要に応じたタイミング及び供給量にてワークに供給可能であり、付加製造物を均一高さで精度よく形成可能な付加製造装置を提供することを目的とする。

本発明の付加製造装置は、移動装置により、ノズルとワークとを相対移動させ、前記ノズル内に収容される造形光ビーム供給路の先端に設けられる照射部から造形光ビームを前記ワークに照射するとともに、前記ノズル内に収容される金属粉末流路の先端の開口から前記ワークにおける前記造形光ビームの照射位置に金属粉末を噴射して供給し前記ワークに線状の付加製造物であって付加製造開始点及び付加製造終点が、それぞれ相互に重ならずに独立して配置されたものを付加製造しうる付加製造装置である。

前記ノズルは、前記ワークに供給する前記金属粉末の供給量を前記開口と前記ワークとの間の空間において調整する粉末供給量調整装置を備え、前記粉末供給量調整装置は、前記付加製造物の前記付加製造開始点から前記付加製造終点までの間において、前記ワークの表面から前記付加製造物の上面までの高さを一定にするよう、前記金属粉末の供給量を前記付加製造開始点から前記付加製造終点までの間の各領域に対応して調整する。

これにより、付加製造物が、それぞれ独立して配置される付加製造開始点から付加製造終点に向かって溶融され、その後固化していく過程において、初めに固化する付加製造開始点付近の部分では、前方に引っ張られる肉の量を考慮して供給される金属粉末供給量が調整される。このため、付加製造物の上面に変形が生じることはなく、付加製造物の上面高さを均一にすることができる。なお、このとき上記付加製造装置では、粉末供給量調整装置が、ワークに供給する金属粉末の供給量の調整を開口とワークとの間の空間において行なう。これにより、金属粉末は、粉末供給量調整装置が調整を行なった直後にワークの表面に供給されるため、必要な量の金属粉末を必要なタイミングで所望の位置に精度よく供給できるので、付加製造物を同一高さで精度よく形成できる。

本発明の実施形態に係る付加製造装置の概要図である。 上面から見た付加製造装置が製造する付加製造物の図である。 図２におけるIIB−IIB矢視断面図である。 延在方向と直交する付加製造物の断面形状を説明する第一図である。 別の態様における付加製造物の断面形状を説明する第二図である。 さらに別の態様における付加製造物の断面形状を説明する第三図である。 初期状態における粉末供給量調整装置を説明する図である。 所定の状態における粉末供給量調整装置を説明する図である。 所定の状態における遮断部材と金属粉末の噴射軌跡との重複を説明する図である。 第一実施形態における遮断部材の移動状態と供給量との関係を示すグラフ（マップ）である。 本願発明を用いずに形成される付加製造物の上面の変形状態を説明する図である。 付加製造物の延在方向における第一〜第三の制御区間を説明する図である。 第一実施形態における付加製造物の延在方向位置と金属粉末の供給量との関係を示すグラフである。 変形例１における付加製造物の延在方向位置と金属粉末の供給量との関係を示すグラフである。 変形例２における付加製造物の延在方向位置と金属粉末の供給量との関係を示すグラフである。 変形例４における粉末供給量調整装置を説明する図である。 図１２Ａにおける遮断部材のＡ視拡大図である。 第二実施形態における付加製造物の延在方向位置と金属粉末の供給量との関係を示すグラフである。 第二実施形態の変形例１における付加製造物の延在方向位置と金属粉末の供給量との関係を示すグラフである。

＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
以下に、本発明に係る第一実施形態の付加製造装置１の概要について、説明する。付加製造装置１は、図１に示すように、公知のＬＭＤ（Laser Metal Deposition）型の付加製造装置である。ＬＭＤ型の付加製造装置は、初めに、ベースとなる金属製のベース本体（ワーク）の表面上に造形光ビームＢＭを照射し、金属材料を溶融させて表面上に溶融池を形成する。その後、付加製造装置１は、溶融池に粉末状の金属材料（金属粉末）を噴射して供給し、溶融させた後に固化させて付加製造物を付加する。

これにより、ベース本体（本発明のワークに相当する）の表面上の所望の位置に、所望の形状で金属を付加し付加製造物を形成することができる。なお、造形光ビームＢＭとしては、レーザ発振器のなかでは比較的安価な近赤外波長のレーザ光が適用できる。また、造形光ビームＢＭとしては、ＣＯ₂レーザ（遠赤外レーザ光）、半導体レーザ、又は電子ビーム等も適用可能である。

第一実施形態に係る付加製造装置１は、図１に示すように、例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＥ等の鉄系材料で形成されたベース本体１０１（ワークに相当）に、鉄とは異なる種類の金属である、例えば、ハイス鋼（high-speed steel）で形成される線状の付加製造物１０２（肉盛層）を付加してベース部材を製造する。本実施形態では、線状の付加製造物１０２の付加製造開始点及び付加製造終点は、それぞれ相互に重ならず独立して配置される。

このように、本実施形態では、ベース本体１０１の強度を向上させるため、ベース本体１０１よりも硬度及び強度が高い金属材料による付加製造物１０２を肉盛層としてベース本体１０１に付加する。但し、付加製造物１０２は、ベース本体１０１とは異なる金属ではなく、同種の金属であってもよい。この場合、付加の目的としては、ベース本体１０１の強度を向上させるのではなく、例えば、主にベース本体１０１の補修を行なうためとなる。

ハイス鋼Ｈｓをベース本体１０１に付加するため、付加製造装置１は、造形光ビームＢＭをベース本体１０１の表面（上面）の所定の位置（照射位置）に照射するとともに、粉末状のハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）を、ベース本体１０１の表面（上面）の所定の位置（照射位置）に予め設定された所定の供給量だけ噴射し供給する。これにより、ベース本体１０１の表面に供給されるハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）を溶融させ、その後固化させてベース本体１０１の表面に付加製造物１０２を付加する。

なお、このとき、ハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）を、ベース本体１０１の表面に予め設定された所定の供給量だけ噴射する際、ハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）の所定の供給量は、最終的に、後に詳細に説明する粉末供給量調整装置４０の作動によって精度よく調整される。

また、このとき、本実施形態において形成される付加製造物１０２は、一例として、図２Ａ、図２Ｂに示すように、それぞれ独立した開始点Ｓｔ（付加製造開始点）と終点Ｅ（付加製造終点）とを備える。また、付加製造物１０２は、直線状（線状に相当する）に形成される。そして、図２Ｂに示すように、開始点Ｓｔから終点Ｅまでの間においてベース本体１０１の表面から上面までの高さｈが一定となるよう、粉末供給量調整装置４０の作動によってハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）の供給量が所定の供給量に調整されながら形成される。

付加製造物１０２を形成する際、造形光ビームＢＭは、それぞれ独立した開始点Ｓｔから終点Ｅに向かって一定速度で直進しながら、ベース本体１０１の所定の表面（照射位置）に連続的に照射される。なお、付加製造物１０２の延在形状は、直線の態様に限らず、一個のＲ、又は一種類で複数個のＲによって形成された線状の曲線でもよい。また、付加製造物１０２の延在形状は、複数個で且つ複数種類のＲの組み合わせによって形成された線状の曲線でもよい。さらには、付加製造物１０２の延在形状は、複数の直線（線状に相当する）の端部同士が所定の角度を有して接続され形成されてもよい。

また、図３Ａに示すように、付加製造物１０２は、延在方向と直交する断面形状が、概ね矩形となるよう形成される。但し、付加製造物１０２の断面形状は、矩形に限らず、図３Ｂに示すように台形であってもよい。さらには、図３Ｃに示すように、付加製造物１０２の断面形状は、矩形または台形の上面がＲ凸状に形成されてもよい（但し、図３Ｃでは、矩形の上面がＲ凸状に形成された態様のみ記載している）。

また、ベース本体１０１を形成する金属材料としては、鉄Ｆｅ以外にも、アルミ、銅、黄銅等が適用できる。また、付加製造物１０２を形成する金属材料としては、ハイス鋼Ｈｓ以外にも、工具鋼、超硬等が適用できる。さらに、上記態様に限らず、鉄Ｆｅ、アルミ、銅、黄銅等を付加製造物１０２用の金属材料とし、ハイス鋼Ｈｓ、工具鋼及び超硬等をベース本体１０１用の金属材料としても良い。ただし、この場合における肉盛りの目的は、ベース本体１０１の強度向上ではなく、例えば、ベース本体１０１の補修等となる。

（１−２．付加製造装置１）
次に、付加製造装置１の構成について、詳細に説明する。ただし、付加製造装置１は、上述したように、公知のＬＭＤ型の付加製造装置である。このため、ＬＭＤ型の付加製造装置における基本的な構成及び動作等についての詳細な説明については省略する。図１に示すように、付加製造装置１は、主に粉末材料供給装置１０、造形光ビーム照射装置２０、ノズル１６及び制御装置３０を備える。

（１−２−１．粉末材料供給装置１０）
図１に示すように、粉末材料供給装置１０は、貯留部１１、フィーダ１３、及びノズル１６内に収容される金属粉末流路１５を備える。貯留部１１は、粉末材料である上述したハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（以後、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）とのみ記載する）を貯留する。貯留部１１は、配管１１ａを介してフィーダ１３に接続され、容器内部に貯留する金属材料を、配管１１ａを介してフィーダ１３に供給する。フィーダ１３は、さらに金属粉末流路１５の一端と配管１３ａを介して接続され、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を金属粉末流路１５に供給する。

フィーダ１３は、制御装置３０のフィーダ制御部３３と接続される。そして、フィーダ制御部３３からの指令に基づき、貯留部１１から供給される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を、アルゴンガスＡｒ等のキャリアガスと共に筒状のノズル１６の内部に配置される金属粉末流路１５に、指示された供給量だけ供給する。このとき、付加製造装置１の作動によって、付加製造物１０２が、ベース本体１０１（ワーク）の表面上に開始点Ｓｔから終点Ｅに亘って形成される場合、制御装置３０からフィーダ１３に対し、例えば、一定の供給量Ｖ１で粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を金属粉末流路１５に供給するよう指令が送信される。なお、後に詳細に説明するが、供給量Ｖ１は、あくまで、金属粉末流路１５に供給する供給量である。従って、ベース本体１０１（ワーク）の表面に供給する供給量Ｖ２とは必ずしも一致しない。

図１に示すように、金属粉末流路１５は、ノズル１６の軸線方向に延在し、且つノズル１６の内周面に沿って、ノズル１６内に収容される。金属粉末流路１５は、ノズル１６の軸線の径方向外方においてノズル１６の軸線周りに複数(例えば、六箇所)、且つ等間隔で配置される。

なお、金属粉末流路１５の数は、一個でもよいし、二個から五個の間でもよい。又、金属粉末流路１５は、七個を超えて設けられていても良い。各金属粉末流路１５は、ベース本体１０１（ワーク）側の端部に、開口１４を備えるとともに屈曲部１５ａを備える。各屈曲部１５ａは、ノズル１６の軸線に向かうよう、軸線に対して所定の角度屈曲している。これにより、各金属粉末流路１５の各開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）は、ノズル１６の軸線方向に向かうとともに、造形光ビームＢＭが照射されるベース本体１０１の表面の照射位置に噴射される。

（１−２−２．造形光ビーム照射装置２０）
図１に示すように、造形光ビーム照射装置２０は、ビーム生成部２１、造形光ビーム供給路２３、及び照射部２２を備える。ビーム生成部２１は、制御装置３０のビーム制御部３２と接続される。ビーム生成部２１は、ビーム制御部３２からの指令に基づき、造形光ビームＢＭを生成し、連結される造形光ビーム供給路２３に送出する。造形光ビーム供給路２３は、筒状のノズル１６内の径方向における中央に収容される。造形光ビーム供給路２３は、光ファイバ等によって形成され、一端がビーム生成部２１と接続され、他端には照射部２２が設けられる。つまり、造形光ビーム供給路２３は、ビーム生成部２１で生成された造形光ビームＢＭの通路を形成する。なお、造形光ビームＢＭの伝送は、光学素子及び空間伝送の方式を用いてもよい。

照射部２２は、ビーム生成部２１で生成された造形光ビームＢＭが、造形光ビーム供給路２３及び照射部２２を介して、上述したベース本体１０１の表面の照射位置に照射される際、照射される造形光ビームＢＭの軸線が、ノズル１６の軸線と同軸となるようノズル１６の端部に設けられる。

照射部２２から照射される造形光ビームＢＭの出力、波長及び照射時間等は、ビーム制御部３２によって制御される。また、複数の開口１４及び照射部２２が配置されたノズル１６は、例えば、図略のロボット（移動装置に相当）によって把持され、三次元空間でベース本体１０１に対し、自在に相対移動可能となるよう制御される。このため、図略のロボットが制御装置３０により制御されることにより、開口１４及び照射部２２のそれぞれの噴射位置及び照射位置は所望の位置に容易に制御される。

ただし、この態様に限らず、ノズル１６側ではなく、ベース本体１０１側を、例えばロボット（移動装置に相当）等により移動させることによって、ベース本体１０１に対する開口１４及び照射部２２の各相対位置を移動させても良い。また、ノズル１６は、ロボットにより駆動される態様に限らず、例えば、複数の軸で制御される工作機械等の駆動部によって移動されてもよい。これらによっても同様の効果が期待できる。

（１−２−３．粉末供給量調整装置４０）
次に、ノズル１６が備える粉末供給量調整装置４０について説明する。粉末供給量調整装置４０は、ベース本体１０１（ワーク）に付加製造物１０２を付加（形成）する際、ベース本体１０１に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の供給量Ｖ２を、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）が噴射される開口１４とベース本体１０１との間の空間において、調整する装置である。

具体的には、粉末供給量調整装置４０は、ベース本体１０１（ワーク）の表面から付加製造物１０２の上面までの高さｈを一定にするよう、付加製造物１０２の付加製造開始点Ｓｔから付加製造終点Ｅまでの間において、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の供給量Ｖ１を、付加製造開始点Ｓｔから付加製造終点Ｅまでの間の各領域に対応して異なる供給量（供給量Ｖ２）となるように調整する。

図４Ａに示すように、粉末供給量調整装置４０は、主に遮断部材４１と、駆動装置４２と、遮断部材制御部４３（制御部に相当）とを備える。遮断部材４１は、金属粉末流路１５の開口１４とベース本体１０１（ワーク）との間の空間内を往復移動可能に設けられる。遮断部材４１は、駆動装置４２の作動によって、現在の状態（例えば、図４Ａに示す「初期状態Ｓ０」）が、図４Ｂに示す所定の状態Ｓ１に移動することにより、金属粉末流路１５の開口１４からベース本体１０１（ワーク）に向って噴射する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の噴射軌跡Ｔ（図５参照）と噴射方向において少なくとも一部が重複（図５中、斜線部参照）するよう配置される。なお、上記において「初期状態Ｓ０」とは、開口１４から噴射する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の噴射軌跡Ｔと遮断部材４１とが全く重複しない図４Ａにおける遮断部材４１の状態をいう。

また、「所定の状態Ｓ１」とは、図４Ｂに示すように、遮断部材４１及び噴射軌跡Ｔの少なくとも一部が重複することにより、遮断部材４１が噴射軌跡Ｔの少なくとも一部を遮り、これによって、遮断部材４１がベース本体１０１に向かって噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の一部の移動を遮り、ベース本体１０１への粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量を「初期状態Ｓ０」における供給量Ｖ１から所定量だけ減少させ、所望の供給量Ｖ２に調整する状態をいう。なお、このような作用を有する部材であれば、遮断部材４１は、どのような形状の部材であってもよい。

一例として、遮断部材４１は、図４Ａに示すように、造形光ビーム照射装置２０の作動によって、ベース本体１０１（ワーク）に照射される造形光ビームＢＭを通過可能とする光ビーム通過孔４１ａを中央に備えた円環状部材である。図４Ａに示すように遮断部材４１は、ステー４１ｂを介して駆動装置４２と連結されている。駆動装置４２は、ノズル１６の外周面に固定されている。また、駆動装置４２は、制御装置３０が備える制御部４３に接続される。そして、遮断部材４１は、制御部４３の制御によって駆動装置４２が作動することにより、ステー４１ｂとともに図４Ａにおける上下方向へ昇降可能となるよう駆動装置４２に連結される。

また、遮断部材４１における金属粉末流路１５の開口１４と対向する側には平面部４１ｃを備える。平面部４１ｃは、遮断部材４１を上述した所定の状態Ｓ１（図４Ｂ参照）に移動させたときに、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと噴射方向において交差可能な面である。なお、上述したように、駆動装置４２は、下方に位置する初期状態Ｓ０の遮断部材４１を所定の状態Ｓ１に移動させるよう、ステー４１ｂ及び遮断部材４１を上方に所定量だけ移動させる。このとき、駆動装置４２の駆動機構は、どのようなものでもよい。ボールねじ機構を利用して遮断部材４１を上下動させてもよいもよいし、平歯車同士を組み合わせて上下動させてもよい。

そして、図４Ａに示す状態を遮断部材４１（平面部４１ｃ）の初期状態Ｓ０とし、図４Ｂに示す状態を、遮断部材４１（平面部４１ｃ）が初期状態Ｓ０から移動した所定の状態Ｓ１であるとしたとき、初期状態Ｓ０では、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡と平面部４１ｃとは交差していない。このため、平面部４１ｃは、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射を遮らない。従って、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の全供給量Ｖ１がベース本体１０１（ワーク）に噴射され供給される。

しかし、遮断部材４１（平面部４１ｃ）が図４Ａに示す初期状態Ｓ０から、上方に移動し、図４Ｂに示す所定の状態Ｓ１に移動すると、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとは少なくとも一部が交差する（図４Ｂ参照）。このため、平面部４１ｃが、開口１４からの粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射を、交差した分だけ遮り、遮った分の粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の量だけ供給量を減少させる。このとき、減少させる供給量は、平面部４１ｃの上方への移動量が増加するにつれて増加する。減少させる供給量は、実験により求めてもよいし、交差した分の面積から計算によって求めてもよい。そして、得られた遮断部材４１（平面部４１ｃ）の上方への移動量と、減少したのち残る供給量との関係をマップ（図６のグラフ参照）として制御装置３０の記憶部３１に記憶する。

換言すると、粉末供給量調整装置４０は、遮断部材４１（平面部４１ｃ）を開口１４から離間する方向（下方）へ移動させることにより粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとの重複面積を減少させ、ベース本体１０１（ワーク）に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を増加させる。また、平面部４１ｃを開口１４に接近する方向（上方）へ移動させることにより、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとの重複面積を増加させ、ベース本体１０１（ワーク）に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を減少させる。

なお、図４Ａに示すように、平面部４１ｃは、平面部４１ｃに一度衝突した粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の粒子が、光ビーム通過孔４１ａからベース本体１０１の照射位置へ落下しないよう傾斜を有して形成されることが好ましい。ただし、上記態様に限らず、平面部４１ｃは水平に形成され、平面部４１ｃにおける光ビーム通過孔４１ａの外周縁に筒状の突部を備えているだけでもよい。これによっても、同様の効果が期待できる。

また、本実施形態においては、図４Ａに示す初期状態Ｓ０では、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとは交差していないものとして説明したが、この態様には限らない。別の態様（図略）として、初期状態Ｓ０において、すでに粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとが一部交差していてもよい。これによっても同様の効果が期待できる。

次に、付加製造物１０２の上面の高さｈを一定にするための、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２の制御の詳細について説明する。従来の知見より、付加製造の開始点Ｓｔと終点Ｅとがそれぞれ独立して配置される本実施形態のような線状の付加製造物１０２を製造する際、付加製造物１０２の延在方向の全範囲に対して粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（粉末金属）を一定の供給量Ｖ１で均等に供給すると、付加製造物の開始点Ｓｔ近傍及び終点Ｅ近傍では、図７に示すような変形が生じやすいことが知られている。

上述の変形は、初めに開始点Ｓｔ近傍で溶融した後に固化する付加製造物の一部分が、固化時に収縮する際、開始点Ｓｔ近傍より終点側の部分を図７中の矢印方向に引っ張ることにより生じるとされている。これにより、図７に示すように、開始点Ｓｔ近傍では、後方からの肉が集められて上面が盛り上がり、終点Ｅ近傍では、肉が不足することにより上面がへこんだ形状で形成されるとされている。

上記の現象に対処するため、本実施形態では、付加製造物１０２を延在方向において、制御区間を第一区間〜第三区間の三つの区間に分割した。具体的には、図８に示すように、付加製造物１０２では、付加製造開始点Ｓｔと付加製造終点Ｅとの間において付加製造開始点Ｓｔ側に設定される付加製造開始点Ｓｔと第一位置Ｐ１との間の区間を第一区間ＳＥ１と定義する。このとき、第一位置Ｐ１の位置は、実際に付加製造物１０２の開始点Ｓｔ側において変形が生じる可能性のある長さ（幅）に基づいて任意に設定すればよい。

また、第一位置Ｐ１と付加製造終点Ｅとの間において付加製造終点Ｅ側に設定される第二位置Ｐ２と第一位置Ｐ１との間の区間を第二区間ＳＥ２と定義し、第二位置Ｐ２と付加製造終点Ｅとの間の区間を第三区間ＳＥ３と定義する。但し、図８に示すように、本実施形態においては、第二位置Ｐ２と付加製造終点Ｅとは、極めて近傍の位置に配置される。よって、このときの第三区間ＳＥ３は、微少な領域として設定される。

そして、付加製造物１０２における延在方向の各領域の位置と、各領域に対応する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２との関係を表す図９のグラフに示すように、第一区間ＳＥ１、第二区間ＳＥ２及び第三区間ＳＥ３（＝１つの領域）における粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（粉末金属）の供給量Ｖ２を各区間の記載順に、第一供給量Ｖ２ａ、第二供給量Ｖ２ｂ及び第三供給量Ｖ２ｃと定義する。ただし、本実施形態においては、第一供給量Ｖ２ａ、及び第二供給量Ｖ２ｂは、各区間がそれぞれ備える複数の領域と、複数の各領域に対応する各供給量とのそれぞれの関係であり、第三供給量Ｖ２ｃは、一つの領域と一つの領域に対応する供給量との関係のみを表している。なお、このとき、領域とは、所定の微少な幅を有した範囲であり、その幅は任意に設定すればよい。

そして、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の第一区間ＳＥ１における第一供給量Ｖ２ａの総量の平均値を平均値Ａ、第二区間ＳＥ２における第二供給量Ｖ２ｂの総量の平均値を平均値Ｂとし、第三区間ＳＥ３における総量である第三供給量Ｖ２ｃの平均値を平均値Ｃとすると、平均値Ａ、平均値Ｂおよび平均値Ｃは、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を有するものとする。なお、このとき、複数の領域に対応する第二供給量Ｖ２ｂは、第二区間ＳＥ２の全範囲に亘って一定である。

また、本実施形態では、図９に示すように、複数の領域に対応する第一供給量Ｖ２ａは、第一区間ＳＥ１において付加製造開始点Ｓｔから第一位置Ｐ１に向って漸増するよう設定される。このとき、漸増する第一供給量Ｖ２ａの傾きは、実際に実験を行なった結果に基づき設定されることが好ましい。つまり、第一区間ＳＥ１における付加製造物１０２の上面の高さｈが第二区間ＳＥ２における付加製造物１０２の上面の高さｈと同一になるよう、実測に基づき第一供給量Ｖ２ａの傾きが設定されることが好ましい。但し、実験に依らず、計算のみによって設定しても良い。

さらに、本実施形態においては、図９に示すように、第三区間ＳＥ３における供給量Ｖ２の総量が第三供給量Ｖ２ｃとなるよう粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を任意の第四供給量Ｖ２ｄで第一所定時間ｔ１だけベース本体１０１に供給する。つまり、第三区間ＳＥ３は、微少な領域であるため、ノズル１６は、微少な範囲内で、ベース本体１０１（ワーク）に、一定の第四供給量Ｖ２ｄで第一所定時間ｔ１だけ粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を噴射する。これによって、第三区間ＳＥ３において、所定の第三供給量Ｖ２ｃの総量を確保する。

なお、このとき、本実施形態では、第一所定時間ｔ１の間、噴射し続ける一定の第四供給量Ｖ２ｄは、第二区間ＳＥ２における第二供給量Ｖ２ｂと同じでよい。（第四供給量Ｖ２ｄ＝第二供給量Ｖ２ｂ）。但し、この態様に限らず、第四供給量Ｖ２ｄは、第二供給量Ｖ２ｂとは異なる任意の値で設定してもよい。この場合、第一所定時間ｔ１の大きさを変更することによって、総量である第三供給量Ｖ２ｃを確保すればよい。

（１−３．作動）
次に、付加製造物１０２をベース本体１０１（ワーク）の表面上に形成し付加する付加製造装置１の作動について説明する。まず、制御装置３０が、図略のロボットを作動させ、ベース本体１０１（ワーク）の表面上の付加製造開始点Ｓｔに、造形光ビームＢＭが照射可能となるようノズル１６を移動させる。

（１−３−１.第一区間ＳＥ１における制御）
第一区間ＳＥ１では、まず、制御装置３０が、造形光ビーム照射装置２０及び粉末材料供給装置１０を制御し、付加製造開始点Ｓｔ（所定の照射位置）に向けて、照射部２２から造形光ビームＢＭの照射を開始するとともに、開口１４から供給量Ｖ１で粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射を開始する。

なお、このとき、造形光ビームの照射前には、制御装置３０が備える粉末供給量調整装置４０の制御部４３が、制御装置３０の記憶部３１に記憶されるマップに基づき、粉末供給量調整装置４０を作動させる。つまり、遮断部材４１を初期状態Ｓ０（図４Ａ参照）から、上方向に所定量だけ作動させ、所定の状態Ｓ１（図４Ｂ参照）に移動させておく。これにより、開口１４から供給される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ１を、供給量Ｖ２に減少させる。

詳細には、遮断部材４１の平面部４１ｃが、例えば、初期状態Ｓ０（図４Ａ参照）から上方に移動し開口１４に接近して、図４Ｂに示す所定の状態Ｓ１に移動すると、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとの交差による重複面積が増加する。このため、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ１の一部（又は全部）が、平面部４１ｃで遮断され、供給量Ｖ２に減少する。これにより、付加製造開始点Ｓｔでは、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）が、供給量Ｖ２ａ１（供給量Ｖ２）でベース本体１０１に噴射され供給される（図６のマップ参照）。

なお、上記において、粉末供給量調整装置４０が作動され、平面部４１ｃ（遮断部材４１）が、所定の状態Ｓ１（図４Ｂ）に移動すると、平面部４１ｃの一部は、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）と衝突する。このとき、平面部４１ｃは、傾斜を有して形成されている。これにより、ベース本体１０１への到達が遮られた粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の各粒子は、傾斜面によって光ビーム通過孔４１ａへの落下が防止され、ベース本体１０１の照射位置へ供給されることが良好に防止される。

付加製造開始点Ｓｔ以外の第一区間ＳＥ１内においては、制御装置３０は、造形光ビーム照射装置２０及び粉末材料供給装置１０を付加製造開始点Ｓｔにおける制御と同様に制御しつつ、ノズル１６を付加製造開始点Ｓｔから付加製造物１０２の終点Ｅ方向に向けて所定の速度で移動させる。また、同時に、粉末供給量調整装置４０の制御部４３が、制御装置３０の記憶部３１に記憶されるマップに基づき、粉末供給量調整装置４０を作動させる。つまり、粉末供給量調整装置４０は、第一区間ＳＥ１における第一供給量Ｖ２ａが付加製造物１０２の延在方向における各領域に対応した、マップに記憶される供給量となるよう、所定の状態Ｓ１に位置する遮断部材４１を下方向、即ち、初期状態Ｓ０（図４Ａ参照）に向かって所定量だけ作動させて、別の所定の状態Ｓ１に移動させる。

これにより、遮断部材４１によって開口１４から供給される供給量Ｖ１を付加製造物１０２の各位置に対応したそれぞれの第一供給量Ｖ２ａとしてベース本体１０１に供給することができる。このとき、第一区間ＳＥ１内における第一供給量Ｖ２ａ（供給量Ｖ２）は、付加製造開始点Ｓｔから第一位置Ｐ１に向って漸増する。また、本実施形態においては、第一位置Ｐ１における遮断部材４１の状態は初期状態Ｓ０とする。つまり、第一位置Ｐ１における領域に対応する第一供給量Ｖ２ａは、開口１４からの供給量Ｖ１と等しい（Ｖ２ａ＝Ｖ１）。

（１−３−２．第二区間ＳＥ２における制御）
図９に示すように、第二区間ＳＥ２における各領域に対応する第二供給量Ｖ２ｂは、第一区間ＳＥ１内の第一位置Ｐ１における第一供給量Ｖ２ａ（＝供給量Ｖ１）と等しく、且つ第二区間ＳＥ２の全範囲に亘って一定である。このため、粉末供給量調整装置４０の制御部４３は、制御装置３０の記憶部３１に記憶されるマップに基づき、第一区間ＳＥ１において、初期状態Ｓ０となった遮断部材４１の状態を維持する。これにより、制御装置３０は、第二区間ＳＥ２内において、造形光ビーム照射装置２０及び粉末材料供給装置１０に対し、第一区間ＳＥ１における制御と同様の制御を行ないつつ、ノズル１６を第一位置Ｐ１から第二位置Ｐ２（≒付加製造終点Ｅ）に向けて所定の速度で移動させる。

（１−３−３．第三区間ＳＥ３における制御）
第三区間ＳＥ３は、微少な幅を有した領域の範囲で設定される。つまり、第三区間ＳＥ３では、制御装置３０は、ノズル１６を第二位置Ｐ２と、第二位置Ｐ２の直近に位置する付加製造終点Ｅとの間に保持した状態で、造形光ビーム照射装置２０及び粉末材料供給装置１０に対し、第一区間ＳＥ１及び第二区間ＳＥ２における制御と同様の制御を行なう。このとき、粉末供給量調整装置４０の制御部４３は、マップに基づき、第二区間ＳＥ２において既に初期状態Ｓ０である遮断部材４１の状態を維持する。そして、第一所定時間ｔ１だけ粉末材料Ｈｓ（Ｐ）をベース本体１０１に噴射して供給する。これにより、第三区間ＳＥ３における粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量の総量を第三供給量Ｖ２ｃとする。上記制御により、第一区間ＳＥ１、第二区間ＳＥ２、及び第三区間ＳＥ３における付加製造物１０２の上面の高さｈを精度よく同一に形成できる。

（１−４.その他）
（１−４−１．変形例１）
なお、上記第一実施形態では、第一区間ＳＥ１における粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の第一供給量Ｖ２ａの総量の平均値Ａ、第二区間ＳＥ２における第二供給量Ｖ２ｂの総量の平均値Ｂ、及び第三区間ＳＥ３における総量である第三供給量Ｖ２ｃの平均値Ｃは、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を有すると説明した。つまり、第一区間ＳＥ１及び第三区間ＳＥ３における各供給量の平均値Ａ，Ｃが、第二区間ＳＥ２における第二供給量Ｖ２ｂの総量の平均値Ｂと異なるよう各供給量を調整した。

しかし、この態様には限らない。変形例１として、第一区間ＳＥ１または第三区間ＳＥ３の何れか一方の供給量の平均値Ａ又はＣのみが、第二区間ＳＥ２の第二供給量Ｖ２ｂの平均値Ｂと異なるよう調整し、平均値Ａ＜平均値Ｂまたは平均値Ｂ＜平均値Ｃの一方を備えるだけでも良い。つまり、図１０に示すように、平均値Ａ（各領域に対応する供給量Ｖ２ａが第一区間の全域に亘って一定）＝平均値Ｂ（各領域に対応する供給量Ｖ２ｂが第二区間の全域に亘って一定）で、且つ平均値Ｂ＜平均値Ｃとなるよう各供給量を制御してもよい。また、図略であるが、平均値Ａ（上記実施形態と同様）＜平均値Ｂで、且つ平均値Ｂ＝平均値Ｃとなるよう各供給量を制御してもよい。これらによっても相応の効果は期待できる。

（１−４−２．変形例２）
また、上記第一実施形態の変形例２として、図１１に示すように、第一区間ＳＥ１における第一供給量Ｖ２ａが一定であり、且つ第一供給量Ｖ２ａの総量の平均値Ａが、平均値Ｂと異なる値であってもよい。つまり、図１１に示すように、平均値Ａ（Ｖ２ａが第一区間の全域に亘って一定）＜平均値Ｂ（Ｖ２ｂが第二区間の全域に亘って一定）で、且つ平均値Ｂ＜平均値Ｃであってもよい。これによっても相応の効果が期待できる。

（１−４−３.変形例３）
また、上記第一実施形態において、粉末供給量調整装置４０は、遮断部材４１が上下に移動することにより、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと遮断部材４１とを噴射方向において重複させベース本体１０１（ワーク）への供給量Ｖ２を調整した。しかし、この態様に限らず、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、変形例３として、粉末供給量調整装置１４０は、円環状の遮断部材１４１の円環部の内径を拡縮するよう、カメラのシャッタ機構に類似の構成を備えても良い。このとき、遮断部材１４１は、金属粉末流路１５の開口１４とベース本体１０１との間を移動せず、上下方向において所定の位置に固定された状態で円環部の内径のみが拡縮される。これによって、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと遮断部材１４１（平面部１４１ｃ）とを噴射方向において重複させ、ベース本体１０１（ワーク）への粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を調整してもよい。これによっても上記実施形態と同様の効果が期待できる。

（１−４−４.変形例４）
また、上記第一実施形態では、第三区間ＳＥ３は、一つの領域として設定した。そして、総量が第三供給量Ｖ２ｃとなるよう設定される第三区間ＳＥ３におけるベース本体１０１（ワーク）への供給量は、第二区間ＳＥ２における供給量と同一で一定の供給量Ｖ２ｂ（＝第四供給量Ｖ２ｄ）を第一所定時間ｔ１だけ噴射することによって得ると説明した。

しかし、この態様に限らず、変形例４として、ベース本体１０１（ワーク）への粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の供給量の総量が第三供給量Ｖ２ｃとなるよう、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を、経過時間に応じて漸減する任意の第五供給量Ｖ２ｅで任意の第二所定時間ｔ２だけベース本体１０１に供給してもよい（図９参照）。

これにより、第三区間ＳＥ３において供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射の勢いが徐々に弱まってくるため、付加製造終点Ｅにおける付加製造物１０２の上面が粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の勢いによってへこみ、凹部が形成されることを良好に防止できる。

（１−５．第一実施形態による効果）
上記第一実施形態の付加製造装置１によれば、ノズル１６は、ベース本体１０１（ワーク）に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の供給量Ｖ２を開口１４とベース本体１０１の間の空間において調整する粉末供給量調整装置４０を備える。粉末供給量調整装置４０は、付加製造物１０２の付加製造開始点Ｓｔから付加製造終点Ｅまでの間において、ベース本体１０１の表面から付加製造物１０２の上面までの高さｈを一定にするよう、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を付加製造開始点Ｓｔから付加製造終点Ｅまでの間の各領域に対応して調整する。

これにより、付加製造物１０２が付加製造開始点Ｓｔから付加製造終点Ｅに向かって溶融され、その後固化していく過程において、初めに固化する付加製造開始点Ｓｔ近傍の部分が、固化による収縮によって前方に引っ張られる肉の量を考慮して粉末供給量を調整する。従って、付加製造物１０２の上面に変形が生じることはなく、付加製造物１０２の上面高さを均一にすることができる。

また、粉末供給量調整装置４０が、ベース本体１０１に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２の調整を開口１４とベース本体１０１との間の空間において行なう。これにより、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）は、粉末供給量調整装置４０が調整を行なった直後にワークの表面に到達（供給）するため、必要に応じたタイミングで、且つ必要供給量をベース本体１０１に精度よく供給可能となる。従って、付加製造物１０２を同一高さｈで精度よく形成できる。つまり、本実施形態では、従来において公知の技術である、フィーダ１３のみによって粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量を制御するのではない。このため、フィーダ１３からの距離に応じた応答性の遅延の課題も発生しない。従って、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給を正確に制御でき、この点において従来の技術に対して明らかに優れている。

また、上記第一実施形態によれば、粉末供給量調整装置４０は、金属粉末流路１５の開口１４からベース本体１０１に向って噴射し供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと噴射方向において少なくとも一部が重複することにより、前記噴射軌跡Ｔの少なくとも一部を遮り、ベース本体１０１への粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を所望の量に調整する遮断部材４１と、遮断部材４１を所定の状態に移動させる駆動装置４２と、駆動装置４２を制御する制御部４３と、を備える。このように、粉末供給量調整装置４０を、簡易な構成とすることにより、低コストに対応できる。

また、上記第一実施形態によれば、遮断部材４１は、金属粉末流路１５の開口１４とベース本体１０１（ワーク）との間の空間内を往復移動可能に設けられ、ベース本体１０１に照射される造形光ビームＢＭを通過可能とする光ビーム通過孔４１ａを中央に備えて円環状に形成されるとともに、金属粉末流路１５の開口１４と対向する側には、遮断部材４１を開口に接近させる方向に移動させたとき、開口１４から噴射される粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと噴射方向において交差可能な平面部４１ｃを備える。粉末供給量調整装置４０は、平面部４１ｃを開口１４から離間する方向へ移動させることにより粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとの重複面積を減少させてベース本体１０１に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を増加させる。

また、平面部４１ｃを開口１４に接近する方向へ移動させることにより、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射軌跡Ｔと平面部４１ｃとの重複面積を増加させベース本体１０１に供給する粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の供給量Ｖ２を減少させる。このように、遮断部材４１は、非常に簡素な円環形状で形成されるため、粉末供給量調整装置４０を非常に低コストで製作できる。

また、上記第一実施形態によれば、粉末供給量調整装置４０は、付加製造物１０２の延在方向において、付加製造開始点付近では、付加製造開始点から離れるにつれて粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）の供給量を増加させ、付加製造終点付近では、付加製造終点に近づくにつれて金属粉末の供給量を増加させる。これにより、前方に引っ張られる肉の量を考慮して粉末供給量を調整し、付加製造物１０２の上面高さを均一にできる。

また、上記第一実施形態によれば、付加製造物１０２では、付加製造開始点Ｓｔと付加製造終点Ｅとの間において付加製造開始点Ｓｔ側に設定される第一位置Ｐ１と付加製造開始点Ｓｔとの間の区間を第一区間ＳＥ１と定義する。また、第一位置Ｐ１と付加製造終点Ｅとの間において付加製造終点Ｅ側に設定される第二位置Ｐ２と第一位置Ｐ１との間の区間を第二区間ＳＥ２と定義する。また、第二位置Ｐ２と付加製造終点Ｅとの間の区間を第三区間ＳＥ３と定義する。また、第一区間ＳＥ１、及び第二区間ＳＥ２のそれぞれが備える各領域にそれぞれ対応する各区間毎の供給量を第一供給量Ｖ２ａ、及び第二供給量Ｖ２ｂと定義し、第三区間ＳＥにおける供給量の総量を第三供給量Ｖ２ｃと定義する

さらに、第一区間ＳＥ１における第一供給量Ｖ２ａの総量の平均値Ａ、第二区間ＳＥ２における第二供給量Ｖ２ｂの総量の平均値Ｂ及び第三区間ＳＥ３における供給量Ｖ２ｃの総量である第三供給量の平均値Ｃは、平均値Ａ＜平均値Ｂ、及び平均値Ｂ＜平均値Ｃの少なくとも一方の関係を有し、第二供給量Ｖ２ｂは、第二区間ＳＥ２の全範囲に亘って一定で供給される。このように、供給量の細かい制御が必要な区間（第一区間ＳＥ１、第三区間ＳＥ３）を、第二区間ＳＥ２の前後の短い区間とし、第一区間ＳＥ１及び第三区間ＳＥ３より長い第二区間ＳＥ２においては、第二供給量Ｖ２ｂを一定の値で制御することができるので、粉末供給量調整装置４０、１４０の制御負荷が低減でき、低コスト化が図れる。

また、上記第一実施形態によれば、第一区間ＳＥ１における各領域に対応する第一供給量Ｖ２ａは、第一区間ＳＥ１において付加製造開始点Ｓｔから第一位置Ｐ１に向って漸増するよう供給される。このように、一定の供給量で供給し形成した場合における付加製造物１０２の上面では、最も変形し盛り上がる開始点Ｓｔにおける第一供給量Ｖ２ａを最も少なくし、変形が少ない第一位置Ｐ１に向かって第一供給量Ｖ２ａを徐々に増加させていくため、第一区間ＳＥ１における付加製造物１０２の上面の高さｈを均一に制御しやすい。

また、上記第一実施形態によれば、付加製造物１０２の延在方向において、第二位置Ｐ２は付加製造終点Ｅの近傍に配置され、第三区間ＳＥ３は、領域を一つのみ備える。これにより、付加製造終点Ｅに極めて近い位置のみに変形が発生するような場合に良好に対応できる。

＜２．第二実施形態＞
次に第二実施形態について説明する、第二実施形態における付加製造装置２は、第一実施形態における付加製造装置１に対して、付加製造物１０２を形成する際に分割する第一区間ＳＥ１〜第三区間ＳＥ３のうち、第三区間ＳＥ３の幅のみが異なる。上記以外は、第一実施形態の付加製造装置１と同じであるので、異なる部分についてのみ説明し、同様部分についての説明は省略する。また、同様の構成については、同じ符号を付して説明する。

第二実施形態の付加製造装置２では、付加製造物１０２の延在方向において、第二位置Ｐ２と付加製造終点Ｅとは異なる位置に形成される。つまり、図１３に示すように、第三区間ＳＥ３は、第二位置Ｐ２と付加製造終点Ｅとの間で複数の領域を有し設定される。そして、第三区間ＳＥ３では、供給量の総量が第三供給量Ｖ２ｃとなるよう第三区間ＳＥ３の全域に亘り、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を一定の供給量でベース本体１０１（ワーク）に供給する。なお、このとき、第三区間ＳＥ３では、供給量の総量を第三供給量Ｖ２ｃとするため、第一区間ＳＥ１及び第二区間ＳＥ２における移動速度とは異なる速度、即ち、第一区間ＳＥ１及び第二区間ＳＥ２における移動速度より遅い移動速度で第三区間ＳＥ３を移動しながら、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を供給すればよい。そして、このときの供給量は、第二区間ＳＥ２における第二供給量Ｖ２ｂと同じでよい。これにより、平均値Ｂ＜平均値Ｃが実現できる。

上記より、第一実施形態と同様、ベース本体１０１に供給する各区間ＳＥ１、ＳＥ２における粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の各供給量の総量の平均値Ａ、平均値Ｂ及び第三区間ＳＥ３における供給量の総量の平均値Ｃは、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係を有し、第二供給量Ｖ２ｂは、第二区間ＳＥ２の全範囲に亘って一定である。これによって、第一実施形態の付加製造装置１と同様の効果を得られる。

なお、上記態様に限らず、第二実施形態の変形例１として、第三区間ＳＥ３では、図１４に示すように、粉末供給量調整装置４０は、漸増し、且つ総量が第三供給量Ｖ２ｃとなるよう粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（金属粉末）をベース本体１０１に供給してもよい。この場合には、第一区間ＳＥ１及び第二区間ＳＥ２における移動速度より遅い移動速度であるとともに、さらに徐々に遅くなるよう第三区間ＳＥ３を移動しながら、粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を供給すればよい。これによっても同様の効果が期待できる。

１、２；付加製造装置、 １０；粉末材料供給装置、 １４；開口、 １５；金属粉末流路、 １６；ノズル、 ２０；造形光ビーム照射装置、 ２３；造形光ビーム供給路、 ３０；制御装置、 ３１；記憶部、 ４０、１４０；粉末供給量調整装置、 ４１、１４１；遮断部材、 ４１ａ；光ビーム通過孔、 ４３、１４３；制御部（遮断部材制御部）、 １０１；ワーク（ベース本体）、 １０２；付加製造物、 ４１ｃ、１４１ｃ；平面部、 Ａ、Ｂ、Ｃ；平均値、 ＢＭ；造形光ビーム、 Ｅ；付加製造終点、 Ｐ１；第一位置、 Ｐ２；第二位置、 Ｓ０；初期状態、 Ｓ１；所定の状態、 ＳＥ１；第一区間、 ＳＥ２；第二区間、 ＳＥ３；第三区間、 Ｓｔ；付加製造開始点（開始点）、 Ｔ；噴射軌跡、 ｔ１；第一所定時間、 ｔ２；第二所定時間、 Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２ａ１；供給量、 Ｖ２ａ；第一供給量、 Ｖ２ｂ；第二供給量、 Ｖ２ｃ第三供給量、 Ｖ２ｄ第四供給量、 Ｖ２ｅ第五供給量。

Claims (13)

1. 移動装置により、ノズルとワークとを相対移動させ、前記ノズル内に収容される造形光ビーム供給路の先端に設けられる照射部から造形光ビームを前記ワークに照射するとともに、前記ノズル内に収容される金属粉末流路の先端の開口から前記ワークにおける前記造形光ビームの照射位置に金属粉末を噴射して供給し前記ワークに線状の付加製造物であって付加製造開始点及び付加製造終点が、それぞれ相互に重ならずに独立して配置されたものを付加製造しうる付加製造装置であって、
   前記ノズルは、前記ワークに供給する前記金属粉末の供給量を前記開口と前記ワークとの間の空間において調整する粉末供給量調整装置を備え、
   前記粉末供給量調整装置は、
   前記付加製造物の前記付加製造開始点から前記付加製造終点までの間において、前記ワークの表面から前記付加製造物の上面までの高さを一定にするよう、前記金属粉末の供給量を前記付加製造開始点から前記付加製造終点までの間の各領域に対応して調整する、付加製造装置。
2. 前記粉末供給量調整装置は、
   前記金属粉末流路の前記開口から前記ワークに向って噴射し供給する前記金属粉末の噴射軌跡と噴射方向において少なくとも一部が重複することにより、前記噴射軌跡の前記少なくとも一部を遮り、前記ワークへの前記金属粉末の前記供給量を所望の量に調整する遮断部材と、
   前記遮断部材を移動させる駆動装置と、
   前記駆動装置を制御する制御部と、
   を備える、請求項１に記載の付加製造装置。
3. 前記遮断部材は、
   前記金属粉末流路の前記開口と前記ワークとの間の空間内を往復移動可能に設けられ、
   前記ワークに照射される前記造形光ビームを通過可能とする光ビーム通過孔を中央に備えて円環状に形成されるとともに、
   前記金属粉末流路の前記開口と対向する側には、前記遮断部材を前記開口に接近させる方向に移動させたとき、前記開口から噴射される前記金属粉末の前記噴射軌跡と前記噴射方向において交差可能な平面部を備え、
   前記粉末供給量調整装置は、
   前記平面部を前記開口から離間する方向へ移動させることにより、前記金属粉末の前記噴射軌跡と前記平面部との重複面積を減少させて前記ワークに供給する前記金属粉末の前記供給量を増加させ、
   前記平面部を前記開口に接近する方向へ移動させることにより、前記金属粉末の前記噴射軌跡と前記平面部との前記重複面積を増加させ前記ワークに供給する前記金属粉末の前記供給量を減少させる、請求項２に記載の付加製造装置。
4. 前記粉末供給量調整装置は、
   前記付加製造物の延在方向において、
   前記付加製造開始点付近では、前記付加製造開始点から離れるにつれて前記金属粉末の前記供給量を増加させ、前記付加製造終点付近では、前記付加製造終点に近づくにつれて前記供給量を増加させる、請求項１−３の何れか１項に記載の付加製造装置。
5. 前記付加製造物では、
   前記付加製造開始点と前記付加製造終点との間において前記付加製造開始点側に設定される第一位置と前記付加製造開始点との間の区間を第一区間と定義し、
   前記第一位置と前記付加製造終点との間において前記付加製造終点側に設定される第二位置と前記第一位置との間の区間を第二区間と定義し、
   前記第二位置と前記付加製造終点との間の区間を第三区間と定義し、
   前記第一区間、及び前記第二区間のそれぞれが備える各前記領域にそれぞれ対応する各区間毎の前記供給量を第一供給量、及び第二供給量と定義し、
   前記第三区間における前記供給量の総量を第三供給量と定義すると、
   前記第一区間における前記第一供給量の総量の平均値Ａ、前記第二区間における前記第二供給量の総量の平均値Ｂ及び前記第三区間における前記供給量の前記総量である前記第三供給量の平均値Ｃは、
   前記平均値Ａ＜前記平均値Ｂ、及び前記平均値Ｂ＜前記平均値Ｃの少なくとも一方の関係を有し、
   各前記第二供給量は、前記第二区間の全範囲に亘って一定で供給される、請求項１−４の何れか１項に記載の付加製造装置。
6. 各前記第一供給量は、前記第一区間において前記付加製造開始点から前記第一位置に向って漸増するよう供給される、請求項５に記載の付加製造装置。
7. 各前記第一供給量は、前記第一区間の全範囲に亘って一定で供給される、請求項５に記載の付加製造装置。
8. 前記付加製造物において、前記第二位置は前記付加製造終点の近傍に配置され、前記第三区間は、前記領域を一つのみ備える、請求項５−７の何れか１項に記載の付加製造装置。
9. 前記第三区間では、前記供給量の前記総量が前記第三供給量となるよう、前記一つの前記領域において、前記金属粉末を任意の第四供給量で第一所定時間だけ前記ワークに供給する、請求項８に記載の付加製造装置。
10. 前記第三区間では、前記供給量の前記総量が、前記第三供給量となるよう前記一つの前記領域において、前記金属粉末を経過時間に応じて漸減する任意の第五供給量で任意の第二所定時間だけ前記ワークに供給する、請求項８に記載の付加製造装置。
11. 前記付加製造物において、前記第二位置と前記付加製造終点とは、離れた位置に配置され、
    前記第三区間は、前記第二位置と前記付加製造終点との間に複数の前記領域を備える、請求項５−７の何れか１項に記載の付加製造装置。
12. 前記第三区間では、前記複数の前記領域に対応する各前記供給量は、前記第三区間の全範囲に亘って一定で供給される、請求項１１に記載の付加製造装置。
13. 前記第三区間では、前記複数の前記領域に対応する各前記供給量は、前記第三区間において、漸増するよう供給される、請求項１１に記載の付加製造装置。

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