JP2021130130A - 金属積層造形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑えつつ、大型の造形物の形成を可能とする。【解決手段】金属積層造形方法は、金属層を順次積層することで造形物を形成する金属積層造形方法であって、前記金属層が形成されるテーブルを第一テーブル傾斜角度に設定するとともに、溶接トーチを第一トーチ傾斜角度に設定する第一傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により前記造形物の一部となる溶接ビードを形成する第一溶接工程を含む第一傾斜角度造形工程と、前記テーブルを、前記第一テーブル傾斜角度より大きい第二テーブル傾斜角度に傾斜させるとともに、前記溶接トーチを前記第二テーブル傾斜角度に対応して設定された第二トーチ傾斜角度に設定する第二傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により前記溶接ビードを形成する第二溶接工程を含む第二傾斜角度造形工程と、を含む。【選択図】図６

Description

本開示は、金属積層造形方法に関する。

３Ｄプリンタ（立体造形）技術の一つとして、金属を積層造形する技術が開発、実用化されている。この種の金属積層造形法として、アーク放電により溶融させた金属を利用して金属層を積層させることにより造形物を形成する溶融金属積層法が開発されている。金属層は、アーク放電によって溶融させた金属によって溶接ビードを形成し、この溶接ビードを複数並べることで形成される。

例えば、特許文献１では、金型の形状データに基づいて、溶着ビードで立体的な型素材を造形する金型の製造方法が記載されている。この金型の製造方法では、ＮＣ加工機の可動フレームに取り付けられた溶接トーチを移動させながら溶接ビードを積層していくことで型素材を形成している。形成された型素材に切削工具や研磨工具で仕上加工を行うことで、所望の形状の金型が製造されている。

特許第３７８４５３９号公報

ところで、特許文献１に記載の構成では、溶接トーチが、門型のフレームに横フレームを介して設けられている。このため、大型の造形物を形成しようとした場合、門型のフレームが大型化し、金属積層造形法を実施する装置全体が大型化してしまうという課題がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、装置の大型化を抑えつつ、大型の造形物の形成を可能とすることができる金属積層造形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る金属積層造形方法は、金属層を順次積層することで造形物を形成する金属積層造形方法であって、前記金属層が形成されるテーブルを第一テーブル傾斜角度に設定するとともに、溶接トーチを第一トーチ傾斜角度に設定する第一傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により前記造形物の一部となる溶接ビードを形成する第一溶接工程を含む第一傾斜角度造形工程と、前記テーブルを、前記第一テーブル傾斜角度より大きい第二テーブル傾斜角度に傾斜させるとともに、前記溶接トーチを前記第二テーブル傾斜角度に対応して設定された第二トーチ傾斜角度に設定する第二傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により前記溶接ビードを形成する第二溶接工程を含む第二傾斜角度造形工程と、を含む。

本開示の金属積層造形方法によれば、装置の大型化を抑えつつ、大型の造形物の形成を可能とすることが可能となる。

本発明の実施形態に係る金属積層造形方法で造形物を形成するための造形システムの構成を示す模式図である。 本開示の実施形態に係る造形システムのコントローラのハードウェア構成を示す図である。 本開示の実施形態に係る造形システムのコントローラの機能ブロック図である。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法の流れを示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法において、水平な状態でテーブルを回転させながら、複数の溶接ビードを形成している状態を示す図である。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法において、テーブルを傾斜させ、径方向外側の端部に溶接ビードを形成している状態を示す図である。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法において、鉛直方向を基準にテーブルを図４とは反対側に傾斜させ、径方向の内側の端部に溶接ビードを形成している状態を示す図である。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法において、一層の金属層を形成した後、トーチを軸線方向に移動させた状態を示す図である。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法において、所定数の金属層を積層した状態で、金属層の上面を切削している状態を示す図である。 本開示の実施形態に係る金属積層造形方法において、溶接ビードによって造形物の外周面を形成している状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による金属積層造形方法を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。

（造形システムの全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る金属積層造形方法で造形物を形成するための造形システムの構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の造形システム１は、テーブル２と、テーブル回転駆動部３と、テーブル傾動部４と、溶接トーチ５と、コントローラ６と、トーチ駆動部７と、電流供給部８と、を備える。造形システム１は、いわゆるＮＣ（数値制御）加工が行えるマシニングセンタ等を有する。

（テーブルの構成）
テーブル２は、鉛直方向Ｄｖの上方を向くテーブル上面２ｆを有する。テーブル上面２ｆは、テーブル２の中心軸２ｃを中心に、中心軸２ｃと直交する方向に広がる平面である。テーブル上面２ｆ上には、造形物１０を形成する金属層１１ｍ（図７参照）が順次積層されて形成される。テーブル２は、中心軸２ｃ周りに回転可能とされている。テーブル２は、中心軸２ｃが鉛直方向Ｄｖに対して傾斜するように傾動軸２ｄ周りに傾動可能とされている。テーブル２では、中心軸２ｃが鉛直方向Ｄｖに延び、テーブル上面２ｆが鉛直方向Ｄｖの上方を向いた状態が水平な状態である。

テーブル回転駆動部３は、中心軸２ｃ周りにテーブル２を回転させる。テーブル傾動部４は、傾動軸２ｄ周りにテーブル２を傾動させる。テーブル傾動部４は、テーブル２を水平な状態からテーブル上面２ｆが鉛直方向Ｄｖに対して交差する方向を向くように任意のテーブル傾斜角度に傾斜させる。ここで、テーブル傾斜角度とは、水平面とテーブル上面２ｆとがなす角度である。

（溶接トーチの構成）
溶接トーチ５は、シールドガス（不活性ガス）中で発生させたアークにより溶接ワイヤを溶融させるアーク溶接によって、溶接ビード１００を形成する。溶接トーチ５は、テーブル２に対して相対移動可能とされている。溶接トーチ５は、例えば、門型のフレーム５１に取り付けられたトーチ保持部材５２に固定されている。トーチ保持部材５２は、フレーム５１に対して、鉛直方向Ｄｖと、鉛直方向Ｄｖに直交する水平方向Ｄｈに移動可能とされている。トーチ保持部材５２は、水平方向Ｄｈの中でも、鉛直方向Ｄｖに直交する水平面内で互いに直交する水平第一方向及び水平第二方向（不図示）に移動可能とされている。また、トーチ保持部材５２は、溶接トーチ５を、鉛直方向Ｄｖに延びる保持部材回転軸５２ｃ周りに回転可能に保持している。さらに、トーチ保持部材５２は、溶接トーチ５のトーチ中心軸５ｃが鉛直方向Ｄｖに対して傾斜するように、溶接トーチ５をトーチ傾動軸５２ｄ周りに回転させて傾けることが可能とされている。

トーチ駆動部７は、トーチ保持部材５２を駆動させることで、溶接トーチ５をテーブル２に対して鉛直方向Ｄｖ及び水平方向Ｄｈに移動させる。トーチ駆動部７は、トーチ保持部材５２を保持部材回転軸５２ｃ周りに回転させることで、溶接トーチ５を回転させる。トーチ駆動部７は、トーチ保持部材５２をトーチ傾動軸５２ｄ周りに回転させて、水平面に対して溶接トーチ５を傾ける。したがって。トーチ駆動部７は、溶接トーチ５を任意のトーチ傾斜角度となるように傾けることが可能とされている。ここで、トーチ傾斜角度とは、保持部材回転軸５２ｃ（鉛直方向Ｄｖ）とトーチ中心軸５ｃとの角度である。

電流供給部８は、溶接トーチ５の溶接ワイヤに電流を供給する。電流供給部８は、溶接トーチ５に供給する電流の値を任意の大きさに調整可能とされている。

溶接トーチ５は、中心軸２ｃ周りに回転するテーブル２に対して、アーク溶接により溶接ワイヤを溶融させることで、テーブル２のテーブル上面２ｆ上、又はテーブル上面２ｆ上に積層された金属層１１ｍ上に、溶接ビード１００を形成する。このようにして形成される溶接ビード１００は、テーブル２の中心軸２ｃ周りの周方向に連続する円弧状（円環状）となる。

（コントローラのハードウェア構成図）
コントローラ６は、造形システム１の各部を制御する。具体的には、本実施形態のコントローラ６は、テーブル回転駆動部３によるテーブル２の回転動作と、テーブル傾動部４によるテーブル２の傾動動作と、トーチ駆動部７による溶接トーチ５の移動動作、回転動作、及び傾動動作と、溶接トーチ５で溶接ビード１００を形成する際の条件（いわゆる溶接条件）とを制御する。図２に示すように、コントローラ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）６４、信号送受信モジュール６５等を備えるコンピュータである。信号送受信モジュール６５は、テーブル回転駆動部３、テーブル傾動部４、トーチ駆動部７、及び電流供給部８等に設けられた各センサー（図示無し）からの検出信号を受信する。

（コントローラの機能ブロック図）
図３に示すように、コントローラ６は予め自装置で記憶するプログラムをＣＰＵ６１で実行することにより、信号受信部７０、回転制御部７１、傾動制御部７２、トーチ動作制御部７３、及び溶接制御部７４の各機能構成を実現する。

信号受信部７０は、信号送受信モジュール６５を用いて、テーブル回転駆動部３、テーブル傾動部４、トーチ駆動部７、及び電流供給部８からの検出信号を受信する。

回転制御部７１は、信号受信部７０で受信した検出信号に基づいて、テーブル回転駆動部３を制御する。これにより回転制御部７１は、中心軸２ｃ周りのテーブル２の回転動作を制御する。回転制御部７１は、テーブル２の回転の開始、及び停止を制御する。また、回転制御部７１は、テーブル２の回転速度を制御することで、溶接トーチ５による溶接速度を制御する。

傾動制御部７２は、信号受信部７０で受信した検出信号に基づいて、テーブル傾動部４を制御する。これにより、傾動制御部７２は、水平面に対してテーブル上面２ｆ（図１参照）が傾くように、テーブル２の傾動動作を制御する。

トーチ動作制御部７３は、信号受信部７０で受信した検出信号に基づいて、トーチ駆動部７の動作を制御する。これにより、トーチ動作制御部７３は、テーブル２に対する相対位置及び姿勢を変化させるように、溶接トーチ５の動作を制御する。トーチ動作制御部７３は、例えば、トーチ駆動部７により、鉛直方向Ｄｖや水平方向Ｄｈにトーチ保持部材５２を移動させることで、テーブル２に対する溶接トーチ５の相対位置を移動させる。また、トーチ動作制御部７３は、トーチ駆動部７により、トーチ保持部材５２を保持部材回転軸５２ｃ周りに回転させたり、トーチ傾動軸５２ｄ周りに傾動させたりする。これにより、トーチ動作制御部７３は、テーブル２に対する溶接トーチ５の姿勢を変化させ、溶接アークの狙い位置を制御する。また、トーチ動作制御部７３は、例えば、トーチ保持部材５２を、テーブル２の中心軸２ｃを中心とした径方向に往復動作させることで、溶接ビード１００の幅や形状を調整するウィービング条件を制御する。

溶接制御部７４は、信号受信部７０で受信した検出信号に基づいて、電流供給部８における溶接トーチ５への溶接電流の供給を制御する。溶接制御部７４は、溶接ワイヤを溶かすための溶接トーチ５の熱源に供給する溶接電流の大きさを調整可能とされている。溶接制御部７４は、他にも、溶接トーチ５における各種の溶接条件を制御する。溶接制御部７４で制御する溶接条件としては、例えば、アーク電圧、パルス電流、溶接ワイヤ（母材）の予熱温度、パス間温度、造形中の造形物１０の表面粗さ、溶接ワイヤの送り速度、溶接ワイヤ径、溶接ワイヤの突き出し長さ、シールドガスの組成や流量等がある。溶接制御部７４は、上記したような溶接条件のうちの少なくとも一つを制御する。

（造形物）
図１に示すように、このような造形システム１で形成される造形物１０は、テーブル２上に形成される。本実施形態の造形物１０は、円筒状をなした筒状部１１を有する。筒状部１１を有する造形物１０としては、例えば、タービンや圧縮機等の回転機械のケーシングや、このケーシングにおける吸込口や吐出口を形成するノズルが挙げられる。筒状部１１は、その軸線を中心軸２ｃと一致させた状態でテーブル上面２ｆ上に形成される。筒状部１１は、軸線の延びる軸線方向Ｄａに延びている。本実施形態の軸線方向Ｄａは、テーブル上面２ｆに直交する方向である。本実施形態の軸線方向Ｄａは、テーブル２が水平な状態とされた場合の鉛直方向Ｄｖである。本開示の実施形態において、筒状部１１は、例えば、軸線方向Ｄａの一方の側（第一側）の筒端１１ａから他方の側（第二側）の筒端１１ｂに向けて、その外径寸法が漸次大きくなる。筒状部１１は、天面１２と、側面としての外周面１３と、側面としての内周面１４と、を有している。

天面１２は、筒状部１１において軸線方向Ｄａの端部に形成されている。天面１２は、軸線方向Ｄａに直交して形成されている。天面１２は、テーブル２上の筒状部１１において、軸線方向Ｄａを向く面の中でテーブル上面２ｆと接触していない側の面である。本実施形態の天面１２は、軸線方向Ｄａから見た際に、円環状をなす平面である。

外周面１３は、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、天面１２の径方向Ｄｒの最も外側の外側端部１２ａから天面１２と交差する方向に広がっている。本実施形態の外周面１３は、湾曲する面である。本実施形態の径方向Ｄｒは、筒状部１１の軸線を中心から広がる方向であって、テーブル２が水平な状態とされた場合の水平方向Ｄｈである。内周面１４は、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、天面１２の径方向Ｄｒの最も内側の内側端部１２ｂから天面１２と交差する方向に広がっている。本実施形態の内周面１４は、外周面１３に対して平行に近い角度で広がっている。本実施形態の内周面１４は、湾曲する面である。

（金属積層方法の処理の手順）
次に、上記造形システム１を用いてなされる金属積層造形方法Ｓ１について説明する。図４は、上記金属積層造形方法の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、金属積層造形方法Ｓ１は、複数の金属層を順次積層することで、立体的な造形物を造形する。本実施形態の金属積層造形方法Ｓ１は、金属層形成工程Ｓ２と、側面形成工程（第三傾斜角度造形工程）Ｓ３と、造形物取出工程Ｓ４と、を有する。

（金属層形成工程）
金属層形成工程Ｓ２では、アーク溶接によって形成される複数の溶接ビード１００を水平方向Ｄｈに並ぶように形成して金属層１１ｍを形成する。金属層１１ｍの形成は、複数回実行される。金属層１１ｍの形成が繰り返し実行されることで、既に形成された金属層１１ｍ上にさらに溶接ビード１００が積層される。これにより、テーブル上面２ｆ上に金属層１１ｍが複数積層される。本実施形態の金属層形成工程Ｓ２は、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１と、第二傾斜角度造形工程Ｓ２２と、トーチ移動工程Ｓ２３と、積層数確認工程Ｓ２４と、表面切削工程Ｓ２５と、最終積層数確認工程Ｓ２６と、を有する。

（第一傾斜角度造形工程）
第一傾斜角度造形工程Ｓ２１は、テーブル２のテーブル傾斜角度及び溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を設定して溶接ビード１００を形成する。第一傾斜角度造形工程Ｓ２１は、第一傾斜工程Ｓ２１１と、第一溶接工程Ｓ２１２と、を含む。

第一傾斜工程Ｓ２１１では、テーブル傾斜角度及びトーチ傾斜角度が変更される。具体的には、第一傾斜工程Ｓ２１１では、コントローラ６の制御により、テーブル２のテーブル傾斜角度を、予め定められた第一テーブル傾斜角度θａ１に設定する。第一傾斜工程Ｓ２１１では、コントローラ６の制御により、溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を、予め定められた第一トーチ傾斜角度θｂ１に設定する。ここで、第一テーブル傾斜角度θａ１は、θａ１＝０°を含む角度である。また、第一トーチ傾斜角度θｂ１は、θｂ１＝０°を含む角度である。つまり、第一傾斜工程Ｓ２１１では、テーブル２が中心軸２ｃを鉛直方向Ｄｖに延びるように配置した水平な状態とされ、溶接トーチ５がトーチ中心軸５ｃを鉛直方向Ｄｖに延びるように配置した垂直な状態としてもよい。

本実施形態では、第一傾斜工程Ｓ２１１では、テーブル上面２ｆが鉛直方向Ｄｖに対して直交して広がった状態となるように、テーブル２を駆動させる。つまり、テーブル上面２ｆが水平面となるようにテーブル２は移動される。また、本実施形態では、第一傾斜工程Ｓ２１１では、溶接トーチ５は、トーチ中心軸５ｃが鉛直方向Ｄｖに延びた状態となるように、トーチ保持部材５２を駆動させる。つまり、溶接トーチ５は、テーブル上面２ｆに対して垂直となるように移動される。その結果、溶接トーチ５は、鉛直方向Ｄｖの上方からテーブル上面２ｆをまっすぐに向くように、水平な状態に維持されたテーブル２に対して垂直な状態とされている。

第一溶接工程Ｓ２１２は、第一傾斜工程Ｓ２１１後に実施される。第一溶接工程Ｓ２１２は、第一傾斜工程Ｓ２１１で第一テーブル傾斜角度θａ１及び第一トーチ傾斜角度θｂ１が定められた後に、溶接トーチ５でのアーク溶接により造形物１０の一部となる溶接ビード１００を形成する。

図５に示すように、第一溶接工程Ｓ２１２では、中心軸２ｃ周りに回転するテーブル２に対し、溶接トーチ５により溶接ビード１００を形成する。本実施形態において、第一溶接工程Ｓ２１２は、第一傾斜工程Ｓ２１１で定められたテーブル２及び溶接トーチ５の姿勢を維持したまま、実施される。第一溶接工程Ｓ２１２では、テーブル２は、テーブル回転駆動部３（図１参照）により、中心軸２ｃ周りに所定の回転速度で回転される。テーブル２が回転されながら溶接ビード１００が形成されることで、溶接ビード１００は、中心軸２ｃ周りに円形に連続して形成される。第一溶接工程Ｓ２１２では、中心軸２ｃを中心とする周方向における溶接ビード１００の端部に到達した際に、溶接トーチ５が中心軸２ｃに直交する径方向Ｄｒに移動される。その結果、中心軸２ｃに直交する方向に複数列にわたって溶接ビード１００が並んで形成される。これにより、テーブル上面２ｆに沿って、テーブル上面２ｆの広がる方向である水平方向Ｄｈに重ねられるように複数の中央溶接ビード１００ｃが形成される。これら複数列の中央溶接ビード１００ｃは、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、一つの金属層１１ｍにおける径方向Ｄｒの中央の領域を形成している。

（第二傾斜角度造形工程）
第二傾斜角度造形工程Ｓ２２は、テーブル２のテーブル傾斜角度及び溶接トーチ５のトーチ傾斜角度の少なくとも一方を第一傾斜角度造形工程Ｓ２１とは異なる値に設定して溶接ビード１００を形成する。図４に示すように、本実施形態の第二傾斜角度造形工程Ｓ２２は、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１の後に実施される。第二傾斜角度造形工程Ｓ２２は、第二傾斜工程としての第一方向傾斜工程Ｓ２２１と、第二溶接工程としての外周側溶接ビード形成工程（第一端部溶接ビード形成工程）Ｓ２２２と、第二方向傾斜工程Ｓ２２３と、内周側溶接ビード形成工程（第二端部溶接ビード形成工程）Ｓ２２４と、を備える。

図６は、上記金属積層造形方法Ｓ１において、テーブルを傾斜させ、径方向Ｄｒの外側の端部に溶接ビードを形成している状態を示す図である。図６に示すように、第一方向傾斜工程Ｓ２２１では、テーブル２のテーブル傾斜角度を、第一テーブル傾斜角度θａ１より大きい第二テーブル傾斜角度θａ２に傾斜させる。第二テーブル傾斜角度θａ２は、０°以上９０°以下の角度である。本実施形態において、第一方向傾斜工程Ｓ２２１では、テーブル傾動部４（図１参照）によって、テーブル２は、水平な状態から傾けられる。このとき、テーブル上面２ｆは、第一傾斜方向を向く。第一傾斜方向は、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、鉛直方向Ｄｖと交差する方向である。したがって、第一方向傾斜工程Ｓ２２１では、テーブル上面２ｆは、中心軸２ｃが鉛直方向Ｄｖに対して鋭角をなすように傾いた状態で鉛直方向Ｄｖの上方を向いている。

また、第一方向傾斜工程Ｓ２２１では、溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を、第二テーブル傾斜角度θａ２に対応して設定された第二トーチ傾斜角度θｂ２に設定する。第二トーチ傾斜角度θｂ２は、０°以上９０°以下の角度である。第二トーチ傾斜角度θｂ２は、第一トーチ傾斜角度θｂ１と異なっていてもよいし、第一トーチ傾斜角度θｂ１と同じであってもよい。本実施形態では、第一方向傾斜工程Ｓ２２１で、溶接トーチ５を、０°である第一トーチ傾斜角度θｂ１よりも大きい第二トーチ傾斜角度θｂ２に傾斜させる。その結果、溶接トーチ５は、鉛直方向Ｄｖに対して鋭角をなしつつ、テーブル上面２ｆに対して鈍角をなすように傾斜する。

図４に示すように、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２は、第一方向傾斜工程Ｓ２２１の後に実施される。図６に示すように、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２は、第一方向傾斜工程Ｓ２２１で第一傾斜方向に傾けられた状態を維持したままのテーブル２に対して実施される。外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２では、溶接トーチ５によるアーク溶接により溶接ビード１００を形成する。外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２では、第一溶接工程Ｓ２１２で形成された複数の中央溶接ビード１００ｃの中で最も端かつ鉛直方向Ｄｖの上方に位置する中央溶接ビード１００ｃ上に第一端部溶接ビード１００ａが形成される。つまり、テーブル上面２ｆが第一傾斜方向を向くようにテーブル２が傾けられた状態で、第一端部溶接ビード１００ａが形成される。第一端部溶接ビード１００ａは、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、中央溶接ビード１００ｃの中で最も径方向Ｄｒの外側の中央溶接ビード１００ｃに対して、斜め上方から重なるように形成される。第一端部溶接ビード１００ａは、テーブル２が回転することで周方向に連続して環状に形成される。第一端部溶接ビード１００ａは、一つの金属層１１ｍにおける径方向Ｄｒの外側の領域を形成している。

ここで、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２で溶接トーチに供給する電流は、第一溶接工程Ｓ２１２で溶接トーチに供給した電流よりも電流値を小さくするのが好ましい。

図４に示すように、第二方向傾斜工程Ｓ２２３は、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２の後に実施される。図７は、上記金属積層造形方法において、鉛直方向を基準にテーブルを図６とは反対側に傾斜させ、径方向の内側の端部に溶接ビードを形成している状態を示す図である。第二方向傾斜工程Ｓ２２３では、第一傾斜方向に傾けられた状態からテーブル２が異なる方向に傾けられる。具体的には、第二方向傾斜工程Ｓ２２３では、テーブル傾動部４（図１参照）によって、テーブル２の中心軸２ｃを第一傾斜方向から鉛直方向Ｄｖに戻した後に逆方向に傾ける。このとき、テーブル上面２ｆは、第二傾斜方向を向く。第二傾斜方向は、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、鉛直方向Ｄｖを基準に第一傾斜方向と反対側で鉛直方向Ｄｖと交差する方向である。つまり、本実施形態の第二傾斜方向は、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、鉛直方向Ｄｖに対して、第一傾斜方向の角度と同程度の第二逆テーブル傾斜角度θａ２’だけ逆方向に傾いた方向である。第二逆テーブル傾斜角度θａ２’は、０°以上９０°以下の角度である。第二逆テーブル傾斜角度θａ２’は、直前に実施された第一方向傾斜工程Ｓ２２１での第二テーブル傾斜角度θａ２と同じ値であることが好ましい。したがって、第二方向傾斜工程Ｓ２２３では、テーブル上面２ｆは、中心軸２ｃが鉛直方向Ｄｖに対して、第一方向傾斜工程Ｓ２２１と逆側に向かって鋭角をなすように傾いた状態で鉛直方向の上方を向いている。

また、第二方向傾斜工程Ｓ２２３では、溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を、第二逆テーブル傾斜角度θａ２’に対応して設定された第二逆トーチ傾斜角度θｂ２’に設定する。第二逆テーブル傾斜角度θａ２’は、０°以上９０°以下の角度である。第二逆テーブル傾斜角度θａ２’は、直前に実施された第一方向傾斜工程Ｓ２２１での第二トーチ傾斜角度θｂ２と同じ値であることが好ましい。本実施形態では、第二方向傾斜工程Ｓ２２３で、溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を、第二トーチ傾斜角度θｂ２に対し、鉛直方向Ｄｖを基準に反対側に傾斜した第二逆トーチ傾斜角度θｂ２’で溶接トーチ５を傾斜させる。その結果、溶接トーチ５は、鉛直方向Ｄｖに対して鋭角をなしつつ、テーブル上面２ｆに対して鋭角をなすように傾斜する。

図４に示すように、内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４は、第二方向傾斜工程Ｓ２２３の後に実施される。図７に示すように、内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４は、第二方向傾斜工程Ｓ２２３で第二傾斜方向に傾けられた状態を維持したままのテーブル２に対して実施される。内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４では、第一溶接工程Ｓ２１２で形成された複数の中央溶接ビード１００ｃの中で最も端、かつ鉛直方向Ｄｖの上方に位置する中央溶接ビード１００ｃ上に第二端部溶接ビード１００ｂが形成される。第二端部溶接ビード１００ｂは、複数の中央溶接ビード１００ｃの中で第一端部溶接ビード１００ａが形成された側と反対側の端の位置する中央溶接ビード１００ｃに重ねられるように形成される。つまり、テーブル上面２ｆが第二傾斜方向を向くようにテーブル２が傾けられた状態で、第二端部溶接ビード１００ｂが形成される。第二端部溶接ビード１００ｂは、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、中央溶接ビード１００ｃの中で最も径方向Ｄｒの内側の中央溶接ビード１００ｃに対して、斜め上方から重なるように形成される。第二端部溶接ビード１００ｂは、テーブル２が回転することで周方向に連続して環状に形成される。第二端部溶接ビード１００ｂは、一つの金属層１１ｍにおける径方向Ｄｒ内外側の領域を形成している。内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４が終了することで、金属層１１ｍが一層分形成される。

ここで、内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４で溶接トーチに供給する電流は、第一溶接工程Ｓ２１２で溶接トーチに供給した電流よりも電流値を小さくするのが好ましい。具体的には、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２で溶接トーチに供給した電流の電流値と同程度であることが好ましい。

図４に示すように、トーチ移動工程Ｓ２３は、内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４の後に実施される。図８は、上記金属積層造形方法において、一層の金属層を形成した後、トーチを軸線方向に移動させた状態を示す図である。図８に示すように、トーチ移動工程Ｓ２３は、テーブル２から離れるように、溶接トーチ５を、軸線方向Ｄａに一層分の金属層１１ｍの厚さに相当する寸法だけ移動させる。

積層数確認工程Ｓ２４は、第一傾斜工程Ｓ２１１から内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４を経て形成された金属層１１ｍの積層数を確認する。これには、コントローラ６によって、積層された金属層１１ｍの積層数が、予め設定した所定数（例えば３層から６層）に到達したか否かを判断する。その結果、金属層１１ｍの積層数が、所定数に到達していなければ、第一傾斜工程Ｓ２１１を再び実行させる。これを繰り返すことで金属層１１ｍが軸線方向Ｄａに順次積層されていく。図４に示すように、本実施形態の積層数確認工程Ｓ２４は、トーチ移動工程Ｓ２３の後に実施される。積層数確認工程Ｓ２４で、金属層１１ｍの積層数が所定数に到達していると判断された場合、表面切削工程Ｓ２５に移行する。

図９は、上記金属積層造形方法において、所定数の金属層を積層した状態で、金属層の上面を切削している状態を示す図である。表面切削工程Ｓ２５は、積層数確認工程Ｓ２４の後に実施される。表面切削工程Ｓ２５では、所定数積層された金属層１１ｍの鉛直方向Ｄｖの上方を向く上面が、切削工具９で切削されて平面に近づくように均される。

図４に示すように、最終積層数確認工程Ｓ２６は、表面切削工程Ｓ２５の後に実施される。最終積層数確認工程Ｓ２６では、上面が削られた後の金属層１１ｍの積層数が、予め設定した最終層数に到達したか否かを確認する。これには、コントローラ６によって、例えば、積層された金属層１１ｍの積層数が、予め設定した最終層数になっているか否かを判断する。その結果、加工開始後の金属層１１ｍの積層数が、最終層数に到達していなければ、第一方向傾斜工程Ｓ２２１に戻り、次の層の金属層１１ｍの形成を開始する。また、最終積層数確認工程Ｓ２６において、金属層１１ｍの積層数が、最終層数に到達していた場合、第三傾斜角度造形工程としての側面形成工程Ｓ３に移行する。

側面形成工程Ｓ３は、金属層形成工程Ｓ２の後に実施される。側面形成工程Ｓ３では、第一端部溶接ビード１００ａが鉛直方向Ｄｖの上方に配置されるようにテーブル２が傾けられて、複数の第一端部溶接ビード１００ａ上に複数の溶接ビード１００を形成することで外周面１３を形成する。本実施形態の側面形成工程Ｓ３は、第三傾斜工程Ｓ３１と、第三溶接工程としての外周面溶接ビード形成工程Ｓ３２と、を有する。

図１０は、上記金属積層造形方法において、溶接ビードによって造形物の外周面を形成している状態を示す図である。図１０に示すように、第三傾斜工程Ｓ３１では、テーブル傾動部４（図１参照）によって、複数の金属層１１ｍの第一端部溶接ビード１００ａが鉛直方向Ｄｖの上方に配置されるように、テーブル２を、第二テーブル傾斜角度θａ２より大きい第三テーブル傾斜角度θａ３に傾斜させる。本実施形態の第三傾斜工程Ｓ３１では、テーブル上面２ｆは、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、形成される外周面１３が水平方向に近づくように傾斜される。

また、第三傾斜工程Ｓ３１では、溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を、第三テーブル傾斜角度θａ３に対応して設定された第三トーチ傾斜角度θｂ３に設定する。第三トーチ傾斜角度θｂ３は、第一トーチ傾斜角度θｂ１、第二トーチ傾斜角度θｂ２と異なっていてもよいし、第一トーチ傾斜角度θｂ１、第二トーチ傾斜角度θｂ２と同じであってもよい。本実施形態では、第三傾斜工程Ｓ３１で、溶接トーチ５のトーチ傾斜角度を、第二トーチ傾斜角度θｂ２よりも大きい第三トーチ傾斜角度θｂ３に傾斜させる。

図４に示すように、外周面溶接ビード形成工程Ｓ３２は、第三傾斜工程Ｓ３１の後に実施される。図１０に示すように、外周面溶接ビード形成工程Ｓ３２は、第三傾斜工程Ｓ３１で傾けられた状態を維持したままのテーブル２に対して実施される。外周面溶接ビード形成工程Ｓ３２では、軸線方向Ｄａに複数積層された第一端部溶接ビード１００ａ上に重ねられるように外周面溶接ビード１００ｄが形成される。外周面溶接ビード１００ｄは、テーブル２が回転することで周方向に連続して環状に形成される。外周面溶接ビード１００ｄは、溶接トーチ５を、軸線方向Ｄａに移動させながら複数列にわたって形成される。これにより、軸線方向Ｄａに隙間なく並んで外周面溶接ビード１００ｄが複数形成される。その結果、筒状部１１の外周面１３の全体が、外周面溶接ビード１００ｄにより形成される。このようにして、所定形状の造形物１０が、テーブル２上に形成される。

図４に示すように、造形物取出工程Ｓ４は、側面形成工程Ｓ３の後に実施される。造形物取出工程Ｓ４では、テーブル２上に形成された造形物１０が、テーブル２から外されて取り出される。これにより、造形物１０の造形が終了する。

上述したような金属積層造形方法Ｓ１によれば、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１で、テーブル２が第一テーブル傾斜角度θａ１に設定されるとともに、溶接トーチ５が第一トーチ傾斜角度θｂ１に傾斜されている。この状態で、溶接ビード１００が形成される。また、第二傾斜角度造形工程Ｓ２２で、テーブル２が第二テーブル傾斜角度θａ２に傾斜されるとともに、溶接トーチ５が第二トーチ傾斜角度θｂ２に傾斜されている。この状態で、溶接ビード１００がさらに形成される。このように、テーブル２及び溶接トーチ５が傾斜されながら溶接ビード１００が積層されて造形物１０が形成される。これにより、テーブル２及び溶接トーチ５の一方のみを傾斜させた場合に比べて、テーブル２及び溶接トーチ５のそれぞれを傾斜させる角度を小さくすることができる。例えば、形成すべき造形物１０が大型である場合には、最終的な造形物１０の形状を考慮してテーブル２を傾けるためのスペースを確保する必要がある。さらに、造形物１０が大型であると、テーブル２を傾ける角度が大きくなれば。その重量によって形成途中の造形物１０がテーブル２から落下してしまう可能性もある。ところが、テーブル傾斜角度が抑えられることで、テーブル２を傾けるためのスペースを小さくすることができ、造形物１０も落下しづらくなる。その結果、装置の大型化を抑えつつ、大型の造形物１０の形成を可能とすることができる。

また、テーブル２が傾斜した状態で、溶接トーチ５の角度を変化させることができる。そのため、造形物１０の形状が複雑であっても、金属層１１ｍに溶接トーチ５を干渉させないように、金属層１１ｍを避けるように溶接トーチ５を移動させながら、溶接ビード１００を形成することができる。

また、第二傾斜角度造形工程Ｓ２２では、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１よりも、テーブル２のテーブル傾斜角度が大きく、溶融状態にある溶接ビード１００の金属がテーブル２の傾斜に応じて流れやすい。この場合に、溶接トーチ５に供給する電流の電流値を小さくすることで、溶接ビード１００の金属が不用意に流れるのを抑えることができる。

また、第一方向傾斜工程Ｓ２２１でテーブル２が傾けられると、テーブル上面２ｆが傾く。外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２では、この状態で、テーブル上面２ｆ上に並ぶ複数の中央溶接ビード１００ｃの中で最も径方向Ｄｒの外側かつ上端の中央溶接ビード１００ｃに対して重ねるように、第一端部溶接ビード１００ａが形成される。その結果、溶接トーチ５によって、第一端部溶接ビード１００ａが形成された時点では、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、第一端部溶接ビード１００ａは中央溶接ビード１００ｃよりも上方に位置している。形成された瞬間の第一端部溶接ビード１００ａは、溶融状態となっていることで、重力により、中央溶接ビード１００ｃに向かって径方向Ｄｒの内側に流れる。つまり、第一端部溶接ビード１００ａは、中央溶接ビード１００ｃが形成されていない側である径方向Ｄｒの外側へは流れない。その結果、造形物１０の外周面１３が、垂れた複数の第一端部溶接ビード１００ａによって大きな凸凹を有する形状となってしまうことを防ぐことができる。したがって、造形物１０の外周面１３を削らなくとも、凹凸の少ない良好なものとすることができる。これにより、追加加工等を行うことなく、造形物１０の品質を向上させることができる。

さらに、溶融状態の第一端部溶接ビード１００ａは、中央溶接ビード１００ｃによってせき止められる。つまり、第一端部溶接ビード１００ａは中央溶接ビード１００ｃよりも下方には流れることができない。これにより、径方向Ｄｒの内側の領域に第一端部溶接ビード１００ａが垂れてしまって悪影響を及ぼすことも抑えられる。

同様に、第二方向傾斜工程Ｓ２２３でテーブル２が傾けられると、テーブル上面２ｆが傾く。内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４では、この状態で、テーブル上面２ｆ上で水平方向に並ぶ複数の溶接ビード１００の中で最も径方向Ｄｒの内側かつ上端の中央溶接ビード１００ｃに対して重ねるように、第二端部溶接ビード１００ｂが形成される。その結果、溶接トーチ５によって、第二端部溶接ビード１００ｂが形成された時点では、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、第二端部溶接ビード１００ｂは中央溶接ビード１００ｃよりも上方に位置している。形成された瞬間の第二端部溶接ビード１００ｂは、溶融状態となっていることで重力により、中央溶接ビード１００ｃに向かって径方向Ｄｒの外側に流れる。つまり、第二端部溶接ビード１００ｂは、中央溶接ビード１００ｃが形成されていない側である径方向Ｄｒの内側へは流れない。その結果、造形物１０の内周面１４が、垂れた複数の第二端部溶接ビード１００ｂによって大きな凸凹を有する形状となってしまうことを防ぐことができる。したがって、造形物１０の内周面１４を削らなくとも、凹凸の少ない良好なものとすることができる。これにより、追加加工等を行うことなく、造形物１０の天面１２と交差する異なる二面の品質を向上させることができる。

さらに、溶融状態の第二端部溶接ビード１００ｂは、中央溶接ビード１００ｃによってせき止められる。つまり、第二端部溶接ビード１００ｂは中央溶接ビード１００ｃよりも下方には流れることができない。これにより、径方向Ｄｒの外側の領域に第二端部溶接ビード１００ｂが垂れてしまって悪影響を及ぼすことも抑えられる。

また、中心軸２ｃと直交する方向から見た際に、形成される外周面１３が水平方向に近づくようにテーブル２が傾けられる。この状態で、複数の第一端部溶接ビード１００ａ上に重ねられるように外周面溶接ビード１００ｄが形成される。これにより、軸線方向Ｄａに並んだ第一端部溶接ビード１００ａの表面にわずかに凹凸等があったとしても、新たに形成される外周面溶接ビード１００ｄにより凹凸が埋められる。その結果、均された外周面１３が形成される。したがって、外周面１３の仕上げ品質をより高め、かつ外周面１３の切削加工時間を短縮もしくは不要とすることができる。

また、第一端部溶接ビード１００ａ及び第二端部溶接ビード１００ｂを有する金属層１１ｍを軸線方向Ｄａに順次積層することで、追加加工等を行うことなく、外周面１３及び内周面１４を整えることができる。したがって、形成される造形物１０の品質を高め、かつ外周面１３及び内周面１４の切削加工時間を短縮もしくは不要とすることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

例えば、形成すべき造形物１０の形状は、一例を挙げたに過ぎず、適宜他の形状であってもよい。例えば、造形物１０は、軸線方向Ｄａに一定の径寸法を有した円筒状、角筒状等であってもよい。また、造形物１０は、筒状に限らず、天面１２と、天面１２に交差する側面を有しているのであれば、例えば板状等であってもよい。

また、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１では、第一傾斜工程Ｓ２１１においてテーブル２や溶接トーチ５が傾けられないことに限定されるものではない。つまり、第一傾斜工程Ｓ２１１では、第一テーブル傾斜角度θａ１及び第一トーチ傾斜角度θｂ１は、０°であることに限定されるものではない。第一傾斜工程Ｓ２１１では、第一テーブル傾斜角度θａ１のみを０°よりも大きくするようにテーブル２を傾けてもよい。また、第一傾斜工程Ｓ２１１では、第一トーチ傾斜角度θｂ１のみを０°よりも大きくするように溶接トーチ５を傾けてもよい。さらに、第一傾斜工程Ｓ２１１では、第一テーブル傾斜角度θａ１及び第一トーチ傾斜角度θｂ１の両方を０°よりも大きくするように、テーブル２及び溶接トーチ５の両方を傾けてもよい。

また、第二傾斜工程である第一方向傾斜工程Ｓ２２１では、第一傾斜工程Ｓ２１１においてテーブル２が傾けられていた場合には、テーブル２は第一傾斜工程Ｓ２１１で傾けられた状態からさらに傾けられるように同じ方向に傾けられる。同様に、第一傾斜工程Ｓ２１１において溶接トーチ５が傾けられていた場合には、溶接トーチ５は第一傾斜工程Ｓ２１１で傾けられた状態からさらに傾けられるように同じ方向に傾けられる。

また、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１は、本実施形態のように第二傾斜角度造形工程Ｓ２２の後に実施されることに限定されるものではない。例えば、第二傾斜角度造形工程Ｓ２２の後に第一傾斜角度造形工程Ｓ２１が実施されてもよい。つまり、テーブル２や溶接トーチ５を大きく傾けた状態で第二傾斜角度造形工程を実施した後に、テーブル２や溶接トーチ５の傾きを小さくして第一傾斜角度造形工程が実施されてもよい。

また、上記実施形態では、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２で第一端部溶接ビード１００ａを形成し、内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４で第二端部溶接ビード１００ｂを形成した。しかしながら、金属積層造形方法Ｓ１では、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２及び内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４の両方を実施することに限定されるものではない。つまり、金属積層造形方法Ｓ１は、外周側溶接ビード形成工程Ｓ２２２及び内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４のいずれか一方のみが実施されるだけでもよい。したがって、仮に内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４のみが実施される際には、内周側溶接ビード形成工程Ｓ２２４で形成される溶接ビード１００が、第一端部溶接ビードとなる。

また、上記実施形態では、表面切削工程Ｓ２５で、所定数の金属層１１ｍを積層するごとに、金属層１１ｍの上面を切削工具９で切削するようにしたが、これに限らない。表面切削工程Ｓ２５を省略し、最終層の金属層１１ｍまで、金属層１１ｍを順次積層していくようにしても良い。

また、上記実施形態では、外周面溶接ビード形成工程Ｓ３２で、溶接トーチ５により外周面溶接ビード１００ｄを形成して外周面１３を形成するようにしたが、このように外周面１３を形成することに限定されるものではない。例えば、外周面溶接ビード形成工程Ｓ３２を、省略するようにしてもよい。この場合、外周面１３は、順次積層された第一端部溶接ビード１００ａによって形成された面が、筒状部１１の外周面そのものとなる。

＜付記＞
実施形態に記載の金属積層造形方法Ｓ１は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る金属積層造形方法Ｓ１は、金属層１１ｍを順次積層することで造形物１０を形成する金属積層造形方法Ｓ１であって、前記金属層１１ｍが形成されるテーブル２を第一テーブル傾斜角度θａ１に設定するとともに、溶接トーチ５を第一トーチ傾斜角度θｂ１に設定する第一傾斜工程Ｓ２１１、及び前記溶接トーチ５によるアーク溶接により前記造形物１０の一部となる溶接ビード１００を形成する第一溶接工程Ｓ２１２を含む第一傾斜角度造形工程Ｓ２１と、前記テーブル２を、前記第一テーブル傾斜角度θａ１より大きい第二テーブル傾斜角度θａ２に傾斜させるとともに、前記溶接トーチ５を前記第二テーブル傾斜角度θａ２に対応して設定された第二トーチ傾斜角度θｂ２に設定する第二傾斜工程Ｓ２２１、及び前記溶接トーチ５によるアーク溶接により前記溶接ビード１００を形成する第二溶接工程Ｓ２２２を含む第二傾斜角度造形工程Ｓ２２と、を含む。

なお、第一テーブル傾斜角度θａ１は、テーブル２のテーブル上面２ｆを鉛直方向Ｄｖの上方に向ける水平状態を含む。また、第一トーチ傾斜角度θｂ１は、溶接トーチ５のトーチ中心軸５ｃが鉛直方向Ｄｖに延びる市違勅状態（θｂ１＝０）を含む。

また、金属積層造形方法Ｓ１は、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１の後に、第二傾斜角度造形工程Ｓ２２を実行する場合と、第二傾斜角度造形工程Ｓ２２の後に、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１を実行する場合の双方を含む。

この金属積層造形方法Ｓ１は、テーブル２及び溶接トーチ５が傾斜されながら溶接ビード１００が積層されて造形物１０が形成される。これにより、テーブル２及び溶接トーチ５の一方のみを傾斜させた場合に比べて、テーブル２及び溶接トーチ５のそれぞれを傾斜させる角度を小さくすることができる。例えば、形成すべき造形物１０が大型である場合には、最終的な造形物１０の形状を考慮してテーブル２を傾けるためのスペースを確保する必要がある。さらに、造形物１０が大型であると、テーブル２を傾ける角度が大きくなれば。その重量によって形成途中の造形物１０がテーブル２から落下してしまう可能性もある。ところが、テーブル傾斜角度が抑えられることで、テーブル２を傾けるためのスペースを小さくすることができ、造形物１０も落下しづらくなる。その結果、装置の大型化を抑えつつ、大型の造形物１０の形成を可能とすることができる。

（２）第２の態様に係る金属積層造形方法Ｓ１は、（１）の金属積層造形方法Ｓ１であって、前記第二溶接工程Ｓ２２２で前記溶接トーチ５に供給される電流は、前記第一溶接工程Ｓ２１２で前記溶接トーチ５に供給される電流よりも電流値が小さい。

第二傾斜角度造形工程Ｓ２２では、第一傾斜角度造形工程Ｓ２１よりも、テーブル２の傾斜角度が大きく、溶融状態にある溶接ビード１００の金属がテーブル２の傾斜に応じて流れやすい。この場合に、溶接トーチ５に供給する電流の電流値を小さくすることで、溶接ビード１００の金属が不用意に流れるのを抑えることができる。

（３）第３の態様に係る金属積層造形方法Ｓ１は、（１）又は（２）の金属積層造形方法Ｓ１であって、前記第一傾斜角度造形工程Ｓ２１では、前記第一溶接工程Ｓ２１２において、複数の前記溶接ビード１００が前記テーブル２の上面の広がる方向に重ねるように形成され、前記第二傾斜角度造形工程Ｓ２２では、前記第二傾斜工程Ｓ２２１において、鉛直方向Ｄｖと交差する第一傾斜方向に前記上面が向く前記第二テーブル傾斜角度θａ２に前記テーブル２を傾斜させ、前記第二溶接工程Ｓ２２２において、前記第一溶接工程Ｓ２１２で形成された複数の前記溶接ビード１００の中で最も端、かつ前記鉛直方向Ｄｖの上方に位置する前記溶接ビード１００に重ねるように、第一端部溶接ビード１００ａを形成する。

これにより、第一端部溶接ビード１００ａが形成された時点では、第一端部溶接ビード１００ａは複数の溶接ビード１００よりも上方に位置している。形成された瞬間の第一端部溶接ビード１００ａは、溶融状態となっていることで重力により、複数の溶接ビード１００が形成されている側に向かって流れる。つまり、第一端部溶接ビード１００ａは、複数の溶接ビード１００が形成されていない側へは流れない。その結果、造形物１０の側面１３が、垂れた溶接ビード１００によって大きな凸凹を有する形状となってしまうことを防ぐことができる。したがって、造形物１０の側面１３を、凹凸の少ない良好なものとすることができる。さらに、溶接ビード１００が所定温度に下がるのを待つ必要が無いために、造形時間を短縮できる。

（４）第４の態様に係る金属積層造形方法Ｓ１は、（３）の金属積層造形方法Ｓ１であって、前記第二傾斜角度造形工程Ｓ２２は、前記第二溶接工程Ｓ２２２の後に、前記鉛直方向Ｄｖを基準に前記第一傾斜方向と反対側で前記鉛直方向Ｄｖと交差する第二傾斜方向に前記上面が向く前記第二テーブル傾斜角度θａ２に前記テーブル２を傾斜させる第二方向傾斜工程Ｓ２２３と、前記第一溶接工程Ｓ２１２で形成された複数の前記溶接ビード１００の中で前記第一端部溶接ビード１００ａが形成される側と反対側の端、かつ前記鉛直方向Ｄｖの上方に位置する前記溶接ビード１００に重ねるように、第二端部溶接ビード１００ｂを形成する第二端部溶接ビード形成工程Ｓ２２４とを含む。

これにより、第二端部溶接ビード１００ｂが形成された時点では、第二端部溶接ビード１００ｂは複数の溶接ビード１００よりも上方に位置している。形成された瞬間の第二端部溶接ビード１００ｂは、溶融状態となっていることで重力により、複数の溶接ビード１００が形成されている側に向かって流れる。しかしながら、溶融状態の第二端部溶接ビード１００ｂは、複数の溶接ビード１００によってせき止められ、それ以上、下方には流れることができない。これにより、側面１３と反対側を向く側面１４を、凹凸の少ない良好なものとすることができる。したがって、追加加工等を行うことなく、造形物１０の側面１３と、その反対側を向く側面１４との二面の品質を向上させることができる。

（５）第５の態様に係る金属積層造形方法Ｓ１は、（３）又は（４）の金属積層造形方法Ｓ１であって、前記第一傾斜角度造形工程Ｓ２１及び前記第二傾斜角度造形工程Ｓ２２は、形成した前記金属層１１ｍ上に前記溶接ビード１００を積層させるように、複数回実行される。

これにより、第一端部溶接ビード１００ａを有する金属層１１ｍを順次積層することで、造形物１０の品質を高め、かつ側面１３、１４の切削加工時間を短縮もしくは不要とすることができる。

（６）第６の態様に係る金属積層造形方法Ｓ１は、（５）の金属積層造形方法Ｓ１であって、前記第一傾斜角度造形工程Ｓ２１及び前記第二傾斜角度造形工程Ｓ２２を複数回実行されることで複数の前記金属層１１ｍが積層された後、前記第一端部溶接ビード１００ａが上方に配置されるように、前記テーブル２を、前記第一テーブル傾斜角度θａ１より大きい第三テーブル傾斜角度θａ３に傾斜させる第三傾斜工程Ｓ３１、及び前記溶接トーチ５によるアーク溶接により、複数の前記第一端部溶接ビード１００ａ上に複数の前記溶接ビード１００を形成することで前記造形物１０の側面を形成する第三溶接工程Ｓ３２、を含む第三傾斜角度造形工程Ｓ３を有する。

これにより、複数の第一端部溶接ビード１００ａ上に重ねられるように溶接ビード１００が形成される。このため、並んだ第一端部溶接ビード１００ａの表面にわずかに凹凸等があったとしても、新たに形成される溶接ビード１００によりその凹凸等が埋められる。その結果、均された側面１３が形成される。したがって、側面１３の仕上げ品質をより高めることができる。

１…造形システム
２…テーブル
２ｆ…テーブル上面
２ｃ…中心軸
２ｄ…傾動軸
３…テーブル回転駆動部
４…テーブル傾動部
５…溶接トーチ
５ｃ…トーチ中心軸
６…コントローラ
７…トーチ駆動部
８…電流供給部
１０…造形物
１１…筒状部
１１ｍ…金属層
１１ａ、１１ｂ…筒端
１２…天面
１３…外周面（側面）
１４…内周面（側面）
５１…フレーム
５２…トーチ保持部材
５２ｃ…保持部材回転軸
５２ｄ…トーチ傾動軸
６１…ＣＰＵ
６２…ＲＯＭ
６３…ＲＡＭ
６４…ＨＤＤ
６５…信号送受信モジュール
７０…信号受信部
７１…回転制御部
７２…傾動制御部
７３…トーチ動作制御部
７４…溶接制御部
１００…溶接ビード
１００ａ…第一端部溶接ビード
１００ｂ…第二端部溶接ビード
Ｄｖ…鉛直方向
Ｄｈ…水平方向
Ｄａ…軸線方向
Ｄｒ…径方向
Ｓ１…金属積層造形方法
Ｓ２１…第一傾斜角度造形工程
Ｓ２１１…第一傾斜工程
Ｓ２１２…第一溶接工程
Ｓ２２…第二傾斜角度造形工程
Ｓ２２１…第一方向傾斜工程（第二傾斜工程）
Ｓ２２２…外周側溶接ビード形成工程（第二溶接工程）
Ｓ２２３…第二方向傾斜工程
Ｓ２２４…内周側溶接ビード形成工程（第二端部溶接ビード形成工程）
Ｓ３…第三傾斜角度造形工程
Ｓ３１…第三傾斜工程
Ｓ３２…外周面溶接ビード形成工程（第三溶接工程）
θａ１…第一テーブル傾斜角度
θａ２…第二テーブル傾斜角度
θａ２'…第二逆テーブル傾斜角度
θａ３…第三テーブル傾斜角度
θｂ１…第一トーチ傾斜角度
θｂ２…第二トーチ傾斜角度
θｂ２'…第二逆トーチ傾斜角度

Claims (6)

1. 金属層を順次積層することで造形物を形成する金属積層造形方法であって、
   前記金属層が形成されるテーブルを第一テーブル傾斜角度に設定するとともに、溶接トーチを第一トーチ傾斜角度に設定する第一傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により前記造形物の一部となる溶接ビードを形成する第一溶接工程を含む第一傾斜角度造形工程と、
   前記テーブルを、前記第一テーブル傾斜角度より大きい第二テーブル傾斜角度に傾斜させるとともに、前記溶接トーチを前記第二テーブル傾斜角度に対応して設定された第二トーチ傾斜角度に設定する第二傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により前記溶接ビードを形成する第二溶接工程を含む第二傾斜角度造形工程と、を含む金属積層造形方法。
2. 前記第二溶接工程で前記溶接トーチに供給される電流は、前記第一溶接工程で前記溶接トーチに供給される電流よりも電流値が小さい請求項１に記載の金属積層造形方法。
3. 前記第一傾斜角度造形工程では、前記第一溶接工程において、複数の前記溶接ビードが前記テーブルの上面の広がる方向に重ねるように形成され、
   前記第二傾斜角度造形工程では、前記第二傾斜工程において、鉛直方向と交差する第一傾斜方向に前記上面が向く前記第二テーブル傾斜角度に前記テーブルを傾斜させ、前記第二溶接工程において、前記第一溶接工程で形成された複数の前記溶接ビードの中で最も端、かつ前記鉛直方向の上方に位置する前記溶接ビードに重ねるように、第一端部溶接ビードを形成する請求項１又は２に記載の金属積層造形方法。
4. 前記第二傾斜角度造形工程は、
   前記第二溶接工程の後に、前記鉛直方向を基準に前記第一傾斜方向と反対側で前記鉛直方向と交差する第二傾斜方向に前記上面が向く前記第二テーブル傾斜角度に前記テーブルを傾斜させる第二方向傾斜工程と、
   前記第一溶接工程で形成された複数の前記溶接ビードの中で前記第一端部溶接ビードが形成される側と反対側の端、かつ前記鉛直方向の上方に位置する前記溶接ビードに重ねるように、第二端部溶接ビードを形成する第二端部溶接ビード形成工程とを含む請求項３に記載の金属積層造形方法。
5. 前記第一傾斜角度造形工程及び前記第二傾斜角度造形工程は、形成した前記金属層上に前記溶接ビードを積層させるように、複数回実行される請求項３又は４に記載の金属積層造形方法。
6. 前記第一傾斜角度造形工程及び前記第二傾斜角度造形工程を複数回実行されることで複数の前記金属層が積層された後、前記第一端部溶接ビードが上方に配置されるように、前記テーブルを、前記第一テーブル傾斜角度より大きい第三テーブル傾斜角度に傾斜させる第三傾斜工程、及び前記溶接トーチによるアーク溶接により、複数の前記第一端部溶接ビード上に複数の前記溶接ビードを形成することで前記造形物の側面を形成する第三溶接工程、を含む第三傾斜角度造形工程を有する請求項５に記載の金属積層造形方法。

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