JP2023019758A - Method for controlling lamination molding system, lamination molding system, and program - Google Patents

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Abstract

To enable the molding of a laminated molding while optimizing a replacement frequency of a welding torch or a welding torch component in a lamination molding system.SOLUTION: A method for controlling a lamination molding system for molding a laminated molding by laminating a weld bead obtained by melting and solidifying a filler material includes an extraction step for extracting a trajectory of a lamination path from a lamination plan of the laminated molding, a calculation step for calculating coordinate information of a movement space in which the welding torch passes through and coordinate information of an exclusion space where the welding bead which has been already laminated excludes the intrusion of the welding torch on the basis of the trajectory, a determination step for determining whether spatial overlapping exists between the movement space and the exclusion space on the basis of the coordinate information of the exclusion space and the coordinate information of the movement space, and a generation step for generating a command to perform replacement work of the welding torch or a welding torch component so as to reduce the diameter of the welding torch in the case of determining that the spatial overlapping exists.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、溶接トーチを移動させながら積層造形物を造形する積層造形システムの制御方法、その積層造形システム、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a control method for a laminate manufacturing system that models a laminate manufacturing object while moving a welding torch, the laminate manufacturing system, and a program.

特許文献1には、溶接トーチを整備するシステムであって、溶接トーチの部品を保持および解放する把持モジュールであって、把持モジュールの軸に沿って移動可能であり、把持モジュールの軸を中心に回転可能である把持モジュールと、把持モジュールの動きに自由度を与えて、部品の取り外しまたは交換のときに溶接トーチの嵌合部品間にかかる力を制御または低減する制御システムとを備えるシステムが記載されている。 US Pat. No. 5,300,005 discloses a system for servicing a welding torch, comprising a gripping module for holding and releasing parts of the welding torch, movable along the axis of the gripping module and about the axis of the gripping module. A system is described comprising a gripping module that is rotatable and a control system that provides freedom of movement of the gripping module to control or reduce forces between mating parts of a welding torch when parts are removed or replaced. It is

特表2019-518612号公報Japanese Patent Publication No. 2019-518612

溶接トーチを移動させながら積層造形物を造形する積層造形システムにおいて、積層造形物の形状によっては溶接トーチと積層造形物とが干渉して装置エラーが発生し、装置のメンテナンスや復旧作業等が必要となってしまう。干渉を少なくするために溶接トーチの口径は比較的小さくすることが望ましいが、例えば溶接トーチのノズルの口径を小さくすると、造形中に生じるスパッタがノズル内に堆積して内部が閉塞するまでのサイクルが短くなり、結果として造形効率の低下を引き起こす場合がある。 In an additive manufacturing system that creates an additive manufacturing object while moving the welding torch, depending on the shape of the additive manufacturing object, the welding torch and the additive manufacturing object interfere with each other, causing an equipment error and requiring maintenance and recovery work for the equipment. becomes. It is desirable to make the diameter of the welding torch relatively small in order to reduce interference. becomes shorter, resulting in a decrease in molding efficiency.

本発明の目的は、積層造形物を造形する積層造形システムにおいて溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換頻度を最適化させつつ積層造形物を造形できるようにすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to enable a laminate-molded article to be fabricated while optimizing the replacement frequency of a welding torch or welding torch parts in a laminate-molded article.

かかる目的のもと、本発明は、溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムの制御方法であって、積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する抽出ステップと、軌跡に基づいて、溶接トーチが通過する移動空間の座標情報と、既に積層された溶着ビードが溶接トーチの侵入を排除する排除空間の座標情報とを演算する演算ステップと、排除空間の座標情報と移動空間の座標情報とに基づいて、移動空間と排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する判定ステップと、空間的な重なりがあると判定された場合に、溶接トーチの口径がより小さくなるように溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する生成ステップとを含む、積層造形システムの制御方法を提供する。 Based on such an object, the present invention provides a control method for a laminate manufacturing system that forms a laminate-molded article by laminating welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch. An extraction step of extracting the trajectory of the stacking pass from the stacking plan of the object, based on the trajectory, the coordinate information of the moving space through which the welding torch passes, and the exclusion space where the already laminated welding bead excludes the welding torch from entering. a determination step of determining whether there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space; generating a command to replace the welding torch or the welding torch part so that the diameter of the welding torch becomes smaller when it is determined that there is an excessive overlap. do.

積層造形システムの制御方法は、交換作業の回数を減少させるために積層パスの順序を修正する修正ステップを更に含む、ものであってよい。 The method of controlling the additive manufacturing system may further include a modifying step of modifying the order of the stacking passes to reduce the number of replacement operations.

積層造形システムの制御方法は、溶接トーチを移動させながら、既に積層された溶着ビードの形状を計測する計測ステップと、計測された形状に基づいて、排除空間の座標情報を変更する変更ステップとを更に含む、ものであってよい。 A control method for an additive manufacturing system comprises a measuring step of measuring the shape of a weld bead already laminated while moving a welding torch, and a changing step of changing the coordinate information of the exclusion space based on the measured shape. It may further include.

積層造形システムの制御方法は、演算ステップで、軌跡に、溶接トーチの傾斜角、溶接トーチの口径、及び軌跡の配置の少なくとも1つに基づく予め用意したモデル図形を当てはめることにより、移動空間を演算する、ものであってよい。 In the control method of the additive manufacturing system, in the calculation step, a movement space is calculated by applying a model figure prepared in advance based on at least one of the inclination angle of the welding torch, the diameter of the welding torch, and the arrangement of the trajectory to the trajectory. It can be anything.

積層造形システムの制御方法は、演算ステップで、軌跡に、溶着ビードの幅、溶着ビードの高さ、軌跡のなす角度、及び軌跡の配置の少なくとも1つに基づく予め用意したモデル図形を当てはめることにより、排除空間を演算する、ものであってよい。 A control method for an additive manufacturing system includes, in a calculation step, applying a model figure prepared in advance based on at least one of a width of a welding bead, a height of a welding bead, an angle formed by the trajectory, and an arrangement of the trajectory to the trajectory. , computing the excluded space.

また、本発明は、溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムの制御方法であって、溶接トーチを移動させながら溶着ビードを積層するように制御する第1の制御ステップと、溶接トーチと積層された溶着ビードとが干渉する場合に、溶接トーチの口径がより小さくなるように溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行うように制御する第2の制御ステップとを含む、積層造形システムの制御方法も提供する。 In addition, the present invention is a control method for a laminate manufacturing system that forms a laminate-molded article by laminating welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch, wherein A first control step of controlling the welding bead to be laminated, and replacement of the welding torch or welding torch parts so that the diameter of the welding torch becomes smaller when the welding torch and the laminated welding bead interfere with each other. A control method for an additive manufacturing system is also provided, including a second control step of controlling to perform

更に、本発明は、溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムであって、積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する抽出手段と、軌跡に基づいて、溶接トーチが通過する移動空間の座標情報と、既に積層された溶着ビードが溶接トーチの侵入を排除する排除空間の座標情報とを演算する演算手段と、排除空間の座標情報と移動空間の座標情報とに基づいて、移動空間と排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する判定手段と、空間的な重なりがあると判定された場合に、溶接トーチの口径がより小さくなるように溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する生成手段とを備えた、積層造形システムも提供する。 Furthermore, the present invention is a laminate manufacturing system for manufacturing a laminate-molded object by laminating welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch. an extraction means for extracting the trajectory of the welding torch, and an operation for calculating, based on the trajectory, the coordinate information of the moving space through which the welding torch passes and the coordinate information of the exclusion space in which the already laminated welding bead excludes the welding torch from entering. determining means for determining whether there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space; and determining that there is a spatial overlap. generating means for generating an instruction to replace the welding torch or parts of the welding torch so that the welding torch has a smaller diameter when the welding torch becomes smaller.

更にまた、本発明は、溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムを制御するコンピュータに、積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する機能と、軌跡に基づいて、溶接トーチが通過する移動空間の座標情報と、既に積層された溶着ビードが溶接トーチの侵入を排除する排除空間の座標情報とを演算する機能と、排除空間の座標情報と移動空間の座標情報とに基づいて、移動空間と排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する機能と、空間的な重なりがあると判定された場合に、溶接トーチの口径がより小さくなるように溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する機能とを実現させるための、プログラムも提供する。 Furthermore, the present invention provides a computer that controls a layered manufacturing system for manufacturing a layered manufacturing object by stacking welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch, and a layering plan for a layered manufacturing object. and based on the trajectory, calculate the coordinate information of the moving space through which the welding torch passes and the coordinate information of the exclusion space where the welding bead already laminated prevents the welding torch from entering. a function to determine whether there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space; and a function to determine that there is a spatial overlap. Also provided is a program for realizing a function of generating a command to replace the welding torch or parts of the welding torch so that the diameter of the welding torch becomes smaller.

本発明によれば、積層造形物を造形する積層造形システムにおいて溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換頻度を最適化させつつ積層造形物を造形できるようになる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to manufacture a laminate-molded object while optimizing the replacement frequency of a welding torch or a welding torch component in a laminate-molding system that molds a laminate-molded object.

本発明の実施の形態が適用可能な金属積層造形システムの概略構成例を示した図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the figure which showed the schematic structural example of the metal additive manufacturing system to which embodiment of this invention is applicable. 本発明の実施の形態における制御装置のハードウェア構成例を示す図である。It is a figure which shows the hardware structural example of the control apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における積層計画装置の機能構成例を示した図である。1 is a diagram showing a functional configuration example of a stacking planning device according to an embodiment of the present invention; FIG. (a)は層形状データの一例を示した図であり、(b)はこの層形状データに対する積層パスの一例を示した図である。(a) is a diagram showing an example of layer shape data, and (b) is a diagram showing an example of a lamination pass for this layer shape data. (a)は領域が追加される前の排除空間を示した図であり、(b)は領域が追加された後の排除空間を示した図である。(a) is a diagram showing the excluded space before the area is added, and (b) is a diagram showing the excluded space after the area is added. 溶接トーチによる干渉の一例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of interference by a welding torch; 積層パスのパス順序の変更について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a change in the pass order of stacking passes; 本発明の実施の形態における制御装置の機能構成例を示した図である。It is the figure which showed the functional structural example of the control apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における積層計画装置の動作例を示したフローチャートである。4 is a flow chart showing an operation example of the stacking planning device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における積層計画装置が行うノズル交換判定処理の流れを示したフローチャートである。4 is a flow chart showing the flow of nozzle replacement determination processing performed by the stacking planning device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における制御装置の動作例を示したフローチャートである。4 is a flow chart showing an operation example of the control device according to the embodiment of the present invention;

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[金属積層造形システムの構成]
図1は、本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。
[Configuration of metal additive manufacturing system]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of a metal additive manufacturing system 1 according to the present embodiment.

図示するように、金属積層造形システム1は、溶接ロボット(マニピュレータ)10と、CAD装置20と、積層計画装置30と、制御装置50とを備える。また、積層計画装置30は、溶接ロボット10を制御する制御プログラムを、例えばメモリカード等のリムーバブルな記録媒体70に書き込み、制御装置50は、記録媒体70に書き込まれた制御プログラムを読み出すことができるようになっている。 As illustrated, the metal additive manufacturing system 1 includes a welding robot (manipulator) 10 , a CAD device 20 , a laminate planning device 30 and a control device 50 . In addition, the stacking planning device 30 writes a control program for controlling the welding robot 10 in a removable recording medium 70 such as a memory card, and the control device 50 can read out the control program written in the recording medium 70. It's like

溶接ロボット10は、複数の関節を有する腕(アーム)11を備え、制御装置50が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで溶接作業を行う。また、溶接ロボット10は、腕11の先端に手首部12を介して、積層造形物100を造形するための溶接トーチ13を有している。そして、金属積層造形システム1の場合、溶接ロボット10は、軟鋼製の溶加材(ワイヤ)14を溶融しながら、溶接トーチ13を移動させて、積層造形物100を製造する。具体的には、溶接トーチ13は、溶加材14を供給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させて溶加材14を溶融及び固化し、母材90上に複数層の溶接ビード(以下、単に「ビード」という)を積層して積層造形物100を製造する。尚、ここでは、溶加材14を溶融する熱源としてアークを用いるが、レーザやプラズマを用いてもよい。また、溶接ロボット10は、この他に、溶加材14を送給する送給装置等も含むが、これについては説明を省略する。 The welding robot 10 has an arm 11 having a plurality of joints, and operates according to a control program read by the control device 50 to perform welding work. The welding robot 10 also has a welding torch 13 for forming the laminate-molded article 100 at the tip of the arm 11 via the wrist portion 12 . In the case of the metal additive manufacturing system 1 , the welding robot 10 moves the welding torch 13 while melting the mild steel filler material (wire) 14 to manufacture the additive model 100 . Specifically, the welding torch 13 supplies the filler material 14 and generates an arc while flowing a shielding gas to melt and solidify the filler material 14 , thereby forming multiple layers of weld beads ( Hereinafter, simply referred to as “beads”) are stacked to manufacture the laminate-molded article 100 . Here, an arc is used as the heat source for melting the filler metal 14, but laser or plasma may be used. The welding robot 10 also includes a feeding device for feeding the filler material 14, etc., but the description thereof will be omitted.

また、溶接ロボット10は、腕11の先端に形状センサ15を備える。形状センサ15は、溶接ロボット10により実際に積層されたビードの断面形状を計測する。形成直後のビードは高温であるため、ビードの形状の計測方法としては、レーザ計測等、非接触式の計測方法を用いるのが好ましい。本実施の形態では、既に積層された溶着ビードの形状を計測する計測手段の一例として、形状センサ15を設けている。 The welding robot 10 also has a shape sensor 15 at the tip of the arm 11 . The shape sensor 15 measures the cross-sectional shape of the bead actually laminated by the welding robot 10 . Since the temperature of the bead immediately after formation is high, it is preferable to use a non-contact measurement method such as laser measurement as a method for measuring the shape of the bead. In this embodiment, the shape sensor 15 is provided as an example of measuring means for measuring the shape of the welding bead already laminated.

CAD装置20は、コンピュータを用いて造形物の設計を行うと共に、設計によって得られた三次元データ(以下、「三次元CADデータ」という)を保持する機能を有している。 The CAD device 20 has a function of designing a modeled object using a computer and holding three-dimensional data obtained by the design (hereinafter referred to as “three-dimensional CAD data”).

積層計画装置30は、CAD装置20が保持する三次元CADデータに基づいて積層造形物100の積層計画を作成する。つまり、溶接トーチ13の軌道を決定すると共に、溶接ロボット10が溶接する際の溶接条件を決定する。そして、この決定した軌道に沿って決定した溶接条件でビードを形成するように溶接ロボット10を制御するための制御プログラムを生成し、この制御プログラムを記録媒体70に出力する。本実施の形態では、積層造形システムを制御するコンピュータの一例として、積層計画装置30を設けている。 The stacking planning device 30 creates a stacking plan for the laminate-molded article 100 based on the three-dimensional CAD data held by the CAD device 20 . In other words, the trajectory of the welding torch 13 is determined, and the welding conditions for welding by the welding robot 10 are determined. A control program for controlling the welding robot 10 to form a bead under the determined welding conditions along the determined trajectory is then generated, and the control program is output to the recording medium 70 . In this embodiment, a lamination planning device 30 is provided as an example of a computer that controls the lamination manufacturing system.

制御装置50は、記録媒体70から制御プログラムを読み込んで保持する。そして、この制御プログラムを動作させることにより、積層計画装置30で作成された積層計画に従って、つまり、積層計画装置30で決定された軌道に沿って、積層計画装置30で決定された溶接条件でビードを形成するよう、溶接ロボット10を制御する。 The control device 50 reads the control program from the recording medium 70 and holds it. Then, by operating this control program, according to the lamination plan created by the lamination planning device 30, that is, along the trajectory determined by the lamination planning device 30, the bead is welded under the welding conditions determined by the lamination planning device 30. The welding robot 10 is controlled to form

[積層計画装置のハードウェア構成]
図2は、積層計画装置30のハードウェア構成例を示す図である。
[Hardware configuration of lamination planning device]
FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of the stacking planning device 30. As shown in FIG.

図示するように、積層計画装置30は、例えば汎用のPC(Personal Computer)等により実現され、演算手段であるCPU31と、記憶手段であるメインメモリ32及び磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)33とを備える。ここで、CPU31は、OS(Operating System)やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、積層計画装置30の各機能を実現する。また、メインメモリ32は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、磁気ディスク装置33は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。 As illustrated, the stacking planning apparatus 30 is realized by, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or the like, and includes a CPU 31 as computing means, a main memory 32 and a magnetic disk device (HDD: Hard Disk Drive) 33 as storage means. and Here, the CPU 31 executes various programs such as an OS (Operating System) and application software to realize each function of the stacking planning device 30 . The main memory 32 is a storage area for storing various programs and data used for their execution, and the magnetic disk device 33 is a storage area for storing input data to various programs and output data from various programs. .

また、積層計画装置30は、外部との通信を行うための通信I/F34と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構35と、キーボードやマウス等の入力デバイス36と、記録媒体70に対してデータの読み書きを行うためのドライバ37とを備える。尚、図2は、積層計画装置30をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、積層計画装置30は図示の構成に限定されない。 The stacking planning device 30 also has a communication I/F 34 for communicating with the outside, a display mechanism 35 including a video memory, a display, etc., an input device 36 such as a keyboard and a mouse, and a recording medium 70. and a driver 37 for reading and writing data. It should be noted that FIG. 2 merely illustrates a hardware configuration when the stacking planning device 30 is realized by a computer system, and the stacking planning device 30 is not limited to the illustrated configuration.

また、図2に示したハードウェア構成は、制御装置50のハードウェア構成としても捉えられる。但し、制御装置50について述べるときは、図2のCPU31、メインメモリ32、磁気ディスク装置33、通信I/F34、表示機構35、入力デバイス36、ドライバ37をそれぞれ、CPU51、メインメモリ52、磁気ディスク装置53、通信I/F54、表示機構55、入力デバイス56、ドライバ57と表記するものとする。 Moreover, the hardware configuration shown in FIG. 2 can also be understood as the hardware configuration of the control device 50 . However, when describing the control device 50, the CPU 31, the main memory 32, the magnetic disk device 33, the communication I/F 34, the display mechanism 35, the input device 36, and the driver 37 in FIG. A device 53 , a communication I/F 54 , a display mechanism 55 , an input device 56 and a driver 57 are used.

[本実施の形態の背景及び概要]
このような構成を備えた金属積層造形システム1において、溶接トーチ13を移動させながらビードを積層する際、既設のビードの形状によっては溶接トーチ13の侵入が妨げられる場合がある。
[Background and outline of the present embodiment]
In the metal additive manufacturing system 1 having such a configuration, when laminating beads while moving the welding torch 13, the penetration of the welding torch 13 may be hindered depending on the shape of the existing bead.

そこで、本実施の形態では、積層計画から得られた積層パスの軌跡に基づいて、溶接トーチ13が通過する移動空間と、既設のビードが溶接トーチ13の侵入を排除する排除空間とを演算する。そして、これらの空間に重複部分がある場合に、溶接トーチ13の口径がより小さくなるように制御する。また、溶接トーチ13の口径をより小さくしても重複部分が解消しない場合には、積層パスの順序を変更するように制御する。 Therefore, in the present embodiment, based on the trajectory of the lamination pass obtained from the lamination plan, a moving space through which the welding torch 13 passes and an exclusion space in which the existing bead excludes the welding torch 13 from entering are calculated. . Then, when there is an overlapping portion in these spaces, the diameter of the welding torch 13 is controlled to be smaller. Also, if the overlapping portion is not resolved even if the diameter of the welding torch 13 is made smaller, control is performed so as to change the order of the stacking passes.

[本実施の形態の詳細]
以下、このような概要を実現する金属積層造形システム1について、積層計画装置30及び制御装置50の構成及び動作を中心に詳細に説明する。尚、ここでは、溶接トーチ13の口径をより小さくすることの一例として、溶接トーチ部品の一例である溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換する場合について説明する。特に、溶接トーチ13のノズルとして、2つのサイズの口径のノズルが用意されている場合を例にとって説明する。
[Details of this embodiment]
Hereinafter, the metal additive manufacturing system 1 realizing such an outline will be described in detail, focusing on the configuration and operation of the additive planning device 30 and the control device 50 . Here, as an example of reducing the diameter of the welding torch 13, a case will be described in which the nozzle of the welding torch 13, which is an example of the welding torch component, is replaced with one having a smaller diameter. In particular, a case where nozzles with two diameter sizes are prepared as the nozzle of the welding torch 13 will be described as an example.

(積層計画装置の機能構成)
図3は、本実施の形態における積層計画装置30の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における積層計画装置30は、CADデータ取得部41と、CADデータ分割部42と、積層計画部43と、ノズル交換判定部44と、制御プログラム生成部45と、制御プログラム出力部46とを備える。
(Functional configuration of lamination planning device)
FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration example of the stacking planning device 30 in this embodiment. As illustrated, the stacking planning apparatus 30 in the present embodiment includes a CAD data acquisition unit 41, a CAD data dividing unit 42, a stacking planning unit 43, a nozzle replacement determination unit 44, a control program generation unit 45, and a control program output unit 46 .

CADデータ取得部41は、CAD装置20から、積層造形物100の三次元形状を表す三次元CADデータを取得する。 The CAD data acquisition unit 41 acquires three-dimensional CAD data representing the three-dimensional shape of the laminate-molded article 100 from the CAD device 20 .

CADデータ分割部42は、CADデータ取得部41が取得した三次元CADデータを複数の層に分割(スライス)することで、各層の形状をそれぞれが表す複数の層形状データを生成する。その際、CADデータ分割部42は、三次元CADデータを複数の層に分割し易い内部形式に変換してもよい。 The CAD data division unit 42 divides (slices) the three-dimensional CAD data acquired by the CAD data acquisition unit 41 into a plurality of layers, thereby generating a plurality of layer shape data representing the shape of each layer. At that time, the CAD data division unit 42 may convert the three-dimensional CAD data into an internal format that facilitates division into a plurality of layers.

積層計画部43は、CADデータ分割部42が生成した複数の層形状データの各層の高さ及び幅に合ったビードを溶着する際の溶接トーチ13の位置や溶接条件を含む積層計画を生成する。このような積層計画を生成するには、ビードの高さや幅の他、ビードの断面形状を近似するモデルが必要である。これらは測定実験の実測値や、溶着金属量の断面積から計算して推定したものでもよい。例えば、溶接速度やワイヤ送給速度を数条件振って溶着量を変えつつ、ビードオンプレート溶接や鉛直に数層の積層を行い、各々の条件にて1層当たりの高さや幅を測定した結果をデータベース化する。そして、積層する際に積層する所望の高さや幅を満たす溶接速度と溶着量を選択し、測定した結果から各層の推定形状を随時計算し、溶接トーチ13の位置を決める。尚、溶着断面の計算は溶加材14の材質や、既に積層した部位の形状の状態によって計算方法を変えるようにしてもよい。この計算方法によって造形物を内包する積層を計画していく。 The lamination planning unit 43 generates a lamination plan including the position of the welding torch 13 and welding conditions when welding beads that match the height and width of each layer of the plurality of layer shape data generated by the CAD data dividing unit 42. . Generating such a layup plan requires a model that approximates the cross-sectional shape of the bead as well as the height and width of the bead. These values may be values obtained by actual measurement experiments, or values estimated by calculation from the cross-sectional area of the amount of deposited metal. For example, while varying the amount of welding by varying the welding speed and wire feed rate under several conditions, bead-on-plate welding and vertical lamination of several layers were performed, and the height and width of each layer were measured under each condition. database. Then, the welding speed and the amount of welding that satisfy the desired height and width of lamination are selected when laminating, the estimated shape of each layer is calculated from the measurement results as needed, and the position of the welding torch 13 is determined. In addition, the calculation method of the welding cross section may be changed according to the material of the filler material 14 and the state of the shape of the already laminated portion. Using this calculation method, we will plan the layering that includes the modeled object.

また、積層計画部43は、後述するように積層パスのパス順序の修正が重複判定部443により指示された場合に、積層パスの順序を修正して積層計画を再度生成する。本実施の形態では、交換作業の回数を減少させるために積層パスの順序を修正する修正手段の一例として、積層計画部43のこの機能を設けている。 In addition, as will be described later, the stacking plan unit 43 corrects the order of the stacking passes and regenerates the stacking plan when the overlap determining unit 443 instructs to correct the stacking pass order. In this embodiment, this function of the stacking planning section 43 is provided as an example of correcting means for correcting the order of stacking passes in order to reduce the number of times of replacement work.

ノズル交換判定部44は、積層計画部43が生成した積層計画に基づいて、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換する必要があるかどうかを判定する処理等を行う。 Based on the layering plan generated by the layering planning unit 43, the nozzle replacement determining unit 44 performs processing such as determining whether or not the nozzle of the welding torch 13 needs to be replaced with one having a smaller diameter.

具体的には、ノズル交換判定部44は、軌跡抽出部441と、空間生成部442と、重複判定部443とを備える。 Specifically, the nozzle replacement determination unit 44 includes a trajectory extraction unit 441 , a space generation unit 442 , and an overlap determination unit 443 .

軌跡抽出部441は、積層計画部43が生成した積層計画から各積層パスの軌跡を抽出する。ここで、各積層パスの軌跡は、例えば、各積層パスが通る点の座標情報の集合とすればよい。本実施の形態では、積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する抽出手段の一例として、軌跡抽出部441を設けている。 The trajectory extraction unit 441 extracts the trajectory of each stacking pass from the stacking plan generated by the stacking planning unit 43 . Here, the trajectory of each stacking path may be, for example, a set of coordinate information of points through which each stacking path passes. In the present embodiment, a trajectory extraction unit 441 is provided as an example of extraction means for extracting the trajectory of the lamination pass from the lamination plan of the laminate-molded article.

図4(a)に層形状データ(スライスデータ)の一例を示し、図4(b)にこの層形状データに対する積層パスの一例を示す。図4(a)の層形状データは、壁部110と、壁部110から側方に突出したオーバーハング部120,130とからなる。壁部110とオーバーハング部120,130とに囲まれた部分は中空部140となっている。また、図4(b)の積層パスは、壁部110を形成するための積層パス111a~111eと、オーバーハング部120,130をそれぞれ形成するための積層パス121a~121d,131a~131fと、壁部110のオーバーハング部120,130に挟まれた部分を形成するための積層パス141とを含む。ここで、積層パス111a~111e,121a~121d,131a~131f,141は、例えばこの順序で積層されるものとする。また、積層パス111a~111e,121a~121d,131a~131fの軌跡は既設ビードの軌跡であり、積層パス141の軌跡はこれから溶接トーチ13が移動する軌跡であるとする。このことは、前者を実線矢印で示し、後者を破線矢印で示すことで表している。 FIG. 4(a) shows an example of layer shape data (slice data), and FIG. 4(b) shows an example of lamination paths for this layer shape data. The layer shape data of FIG. 4( a ) consists of a wall portion 110 and overhang portions 120 and 130 projecting laterally from the wall portion 110 . A hollow portion 140 is formed between the wall portion 110 and the overhang portions 120 and 130 . The stacking passes shown in FIG. 4B include stacking passes 111a to 111e for forming the wall portion 110, stacking passes 121a to 121d and 131a to 131f for forming the overhang portions 120 and 130, respectively, and a lamination pass 141 for forming a portion of the wall 110 sandwiched between the overhangs 120 and 130 . Here, the stacking paths 111a to 111e, 121a to 121d, 131a to 131f, and 141 are stacked in this order, for example. Also, the trajectories of the stacking passes 111a to 111e, 121a to 121d, and 131a to 131f are the trajectories of the existing beads, and the trajectory of the stacking pass 141 is the trajectory to which the welding torch 13 will move. This is represented by the former being indicated by a solid line arrow and the latter being indicated by a dashed line arrow.

空間生成部442は、軌跡抽出部441が抽出した各積層パスの軌跡から、積層時に溶接トーチ13が通過する移動空間と、既設ビードが溶接トーチ13の侵入を排除する排除空間とを、演算により生成する。本実施の形態では、軌跡に基づいて移動空間の座標情報と排除空間の座標情報とを演算する演算手段の一例として、空間生成部442を設けている。 The space generation unit 442 calculates, from the trajectory of each lamination pass extracted by the trajectory extraction unit 441, a movement space through which the welding torch 13 passes during lamination and an exclusion space through which the existing bead excludes the welding torch 13 from entering. Generate. In this embodiment, the space generator 442 is provided as an example of a computing means for computing the coordinate information of the moving space and the coordinate information of the excluded space based on the trajectory.

例えば、空間生成部442は、溶接トーチ13の移動空間及び既設ビードの排除空間を、図4に示したスライスデータや積層パスの軌跡に、三次元形状を描画する機能を有するソフトウェアを用いて、ビードを模擬した図形を当てはめることにより、生成するとよい。 For example, the space generation unit 442 uses software having a function to draw a three-dimensional shape of the moving space of the welding torch 13 and the exclusion space of the existing bead on the slice data and the trajectory of the lamination pass shown in FIG. It may be generated by applying a figure simulating a bead.

また、空間生成部442は、溶接トーチ13の移動空間については、積層時の溶接トーチ13の傾斜角やノズルの口径に対応する幅を溶接トーチ13の軌跡に付加することにより、簡易的に生成してもよい。加えて、空間生成部442は、この生成された移動空間に更にクリアランスを付加することにより、溶接トーチ13の移動空間を生成してもよい。 Further, the space generation unit 442 easily generates the movement space of the welding torch 13 by adding a width corresponding to the inclination angle of the welding torch 13 at the time of stacking and the diameter of the nozzle to the trajectory of the welding torch 13. You may In addition, the space generation unit 442 may generate a movement space for the welding torch 13 by adding a clearance to the generated movement space.

また、空間生成部442は、既設ビードの排除空間については、計画されたビードの幅や高さに応じた楕円や台形等の簡単なビードのモデル形状をビードの軌跡に付加することにより、簡易的に生成してもよい。 In addition, the space generation unit 442 adds a simple bead model shape such as an ellipse or a trapezoid according to the planned width and height of the bead to the locus of the bead for the exclusion space of the existing bead. can be generated automatically.

更に、空間生成部442は、図5に示すように、ビードの軌跡がなす角度に応じた領域を追加することにより、既設ビードの排除空間を生成してもよい。図5(a)に、領域が追加される前の排除空間152を示す。排除空間152は、排除空間112eと排除空間132fとを含む。ここで、排除空間112eは、積層パス111eにビードのモデル形状を付加することにより生成された排除空間とし、排除空間132fは、積層パス131fにビードのモデル形状を付加することにより生成された排除空間とする。そして、積層パス111eと積層パス131fとは、鋭角θで交差しているとする。図5(b)に、領域が追加された後の排除空間162を示す。排除空間162は、排除空間112eと排除空間132fとがなす鋭角θの部分に領域133が追加されたものである。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the space generation unit 442 may generate the existing bead exclusion space by adding a region according to the angle formed by the locus of the bead. FIG. 5(a) shows the excluded space 152 before the regions are added. Exclusion space 152 includes exclusion space 112e and exclusion space 132f. Here, the excluded space 112e is the excluded space generated by adding the model shape of the bead to the stacking pass 111e, and the excluded space 132f is the excluded space generated by adding the model shape of the bead to the stacking pass 131f. Space. It is assumed that the stacking path 111e and the stacking path 131f intersect at an acute angle θ. FIG. 5(b) shows the excluded space 162 after the regions have been added. The exclusion space 162 is obtained by adding the region 133 to the acute angle θ formed by the exclusion space 112e and the exclusion space 132f.

更にまた、空間生成部442は、積層パスの軌跡同士の間隔に基づいて溶接トーチ13の軌跡や既設ビードの軌跡に与える幅を設定してもよい。また、空間生成部442は、複数の積層パスの軌跡に対して予め用意したビード積層体の要素形状モデルを与えてもよい。ここで、ビード積層体の要素形状モデルは、例えば、複数のビードからなる壁、ブロック、オーバーハング等のモデルであってよい。 Furthermore, the space generator 442 may set the width given to the trajectory of the welding torch 13 and the trajectory of the existing bead based on the interval between the trajectories of the stacking passes. In addition, the space generation unit 442 may provide an element shape model of the bead laminate prepared in advance for the trajectories of a plurality of lamination passes. Here, the element shape model of the bead laminate may be, for example, a model of a wall, a block, an overhang, etc. consisting of a plurality of beads.

重複判定部443は、溶接トーチ13の移動空間と既設ビードの排除空間との重複を判定することで、溶接トーチ13と積層造形物100とが干渉しそうな積層パスを抽出する。例えば、重複判定部443は、移動空間及び排除空間の両方に属する点の有無を座標情報から調べることで、移動空間及び排除空間の重複を判定すればよい。その際、重複判定部443は、積層パスの積層順に重複を判定することで、造形中に起こり得る干渉を網羅的に調べることができる。本実施の形態では、排除空間の座標情報と移動空間の座標情報とに基づいて移動空間と排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する判定手段の一例として、重複判定部443を設けている。 The overlap determination unit 443 determines overlap between the moving space of the welding torch 13 and the exclusion space of the existing bead, thereby extracting a stacking path in which the welding torch 13 and the laminate-molded article 100 are likely to interfere. For example, the overlap determination unit 443 may determine overlap between the moving space and the excluded space by checking the coordinate information for the presence or absence of points belonging to both the moving space and the excluded space. At this time, the overlap determination unit 443 can exhaustively examine interference that may occur during modeling by determining overlap in the stacking order of the stacking passes. In the present embodiment, the overlap determination unit 443 is used as an example of determination means for determining whether there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space. are provided.

図6に、溶接トーチ13による干渉の一例を示す。図6には、壁部110における既設ビードの排除空間112a~112eと、オーバーハング部120における既設ビードの排除空間122a~122dと、オーバーハング部130における既設ビードの排除空間132a~132fとを示している。また、図5では、排除空間112eと排除空間132fとがなす鋭角の部分に領域133が追加されることしか示さなかったが、図6では、排除空間112eと排除空間122dとがなす鈍角の部分に領域123が追加されることも示している。更に、図6には、これから溶接トーチ13が移動する移動空間142も示している。この場合、移動空間142と領域123とは重複しないが、移動空間142と領域133とは重複している。つまり、溶接トーチ13と積層造形物100とは、溶接トーチ13が積層パス141を移動する際に、領域133において干渉している。 FIG. 6 shows an example of interference by the welding torch 13. As shown in FIG. 6 shows existing bead exclusion spaces 112a to 112e in the wall portion 110, existing bead exclusion spaces 122a to 122d in the overhang portion 120, and existing bead exclusion spaces 132a to 132f in the overhang portion 130. ing. Also, FIG. 5 only shows that the region 133 is added to the acute angle portion formed by the exclusion space 112e and the exclusion space 132f, but FIG. It also shows that a region 123 is added to . Further, FIG. 6 also shows a moving space 142 from which the welding torch 13 moves. In this case, the movement space 142 and the area 123 do not overlap, but the movement space 142 and the area 133 overlap. That is, the welding torch 13 and the layered product 100 interfere in the area 133 when the welding torch 13 moves on the layering path 141 .

重複判定部443は、溶接トーチ13と積層造形物100との干渉が発生する積層パスについて、干渉を回避するためにその積層パスの前で溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換するノズル交換命令の設定を制御プログラム生成部45に指示する。尚、重複判定部443は、ノズルを交換した後に干渉が回避できるかを確認するために、交換後のノズルの口径を用いて空間生成部442による空間生成及び重複判定部443による重複判定を再度行うように制御してもよい。このようにノズルを交換して溶接トーチ13と積層造形物100との干渉を回避することにより、軌跡やビードの溶接条件を修正することなく装置エラーや造形中の欠陥発生を抑制することができる。 The overlap determination unit 443 replaces the nozzle of the welding torch 13 with a nozzle having a smaller diameter before the stacking pass in order to avoid interference in the stacking pass in which the welding torch 13 and the laminate-manufactured article 100 interfere. The control program generator 45 is instructed to set a nozzle replacement command. In addition, in order to confirm whether or not interference can be avoided after replacing the nozzle, the overlap determination unit 443 repeats the space generation by the space generation unit 442 and the overlap determination by the overlap determination unit 443 using the nozzle diameter after replacement. may be controlled to do so. By exchanging the nozzle in this way to avoid interference between the welding torch 13 and the laminate-molded article 100, it is possible to suppress the occurrence of device errors and defects during modeling without correcting the welding conditions of the trajectory and bead. .

更に、重複判定部443は、ノズルの交換回数が増えると生産性が下がるため、ノズルの交換回数が減少するように、積層パスのパス順序の修正を積層計画部43に指示してもよい。その際、重複判定部443は、ノズルを交換しても干渉が回避できなかった場合に、積層パスのパス順序の修正を積層計画部43に指示するとよい。 Furthermore, since the productivity decreases as the number of nozzle replacements increases, the duplication determination section 443 may instruct the stacking planning section 43 to correct the pass order of the stacking passes so as to reduce the number of nozzle replacements. In this case, if the interference cannot be avoided by exchanging nozzles, the overlap determination unit 443 may instruct the stacking planning unit 43 to correct the pass order of the stacking passes.

例えば、重複判定部443は、複数の積層パスを予め用意したビード積層体の要素形状モデルに当てはめて重複を判定する場合には、そのビード積層体の要素形状モデルを単位として積層順序を決めてよい。ここで、ビード積層体の要素形状モデルは、上記と同様、例えば、複数のビードからなる壁、ブロック、オーバーハング等のモデルであってよい。ビード積層体の要素形状モデルを単位として積層順序を設定すれば、積層造形物100の積層パスの数が多い場合に順序の組合せ総数が減って、適切な積層順序が効率的に探索可能となる。尚、重複判定部443は、ビード積層体の要素形状モデル内の複数の積層パスについては積層順序を固定してもよい。 For example, when judging overlap by applying a plurality of lamination paths to an element shape model of a bead laminate prepared in advance, the overlap determination unit 443 determines the stacking order by using the element shape model of the bead laminate as a unit. good. Here, the element shape model of the bead laminate may be, for example, a model of a wall, block, overhang, or the like consisting of a plurality of beads, as described above. If the lamination order is set with the element shape model of the bead laminate as a unit, the total number of combinations of orders is reduced when the number of lamination passes of the laminate-molded article 100 is large, and an appropriate lamination order can be searched efficiently. . Note that the overlap determination unit 443 may fix the stacking order for a plurality of stacking paths in the element shape model of the bead stack.

図7を参照して、積層パスのパス順序の変更について説明する。当初の積層計画においては、積層パス111a~111e,121a~121d,131a~131f,141がこの順序で積層されるようになっていたとする。この場合、積層パス131a~131fが積層された後に積層パス141が積層されるので、移動空間142と領域133とが重複する。そこで、積層パス141が積層された後に積層パス131a~131fが積層されるように、積層パスのパス順序を変更するとよい。 Referring to FIG. 7, changing the pass order of the stacking passes will be described. Assume that the stacking paths 111a to 111e, 121a to 121d, 131a to 131f, and 141 are stacked in this order in the initial stacking plan. In this case, since the stacking pass 141 is stacked after the stacking passes 131a to 131f are stacked, the moving space 142 and the area 133 overlap. Therefore, it is preferable to change the pass order of the stacking passes so that the stacking passes 131a to 131f are stacked after the stacking pass 141 is stacked.

或いは、重複判定部443は、小さい口径のノズルが必要となる複数の積層パスがある場合には、これらの積層パスを連続して積層した後、通常サイズの口径のノズルを用いて積層パスを積層するようにしてもよい。このようにすれば、ノズルの交換の頻度が低減される。 Alternatively, if there are a plurality of stacking passes that require nozzles with a small diameter, the overlap determination unit 443 continuously stacks these stacking passes, and then performs the stacking passes using nozzles with a normal size nozzle. You may make it laminate|stack. This reduces the frequency of nozzle replacement.

制御プログラム生成部45は、積層計画部43が生成した積層計画に従って溶接を行うように溶接ロボット10を制御するための制御プログラムを生成する。本実施の形態では、溶接トーチを移動させながら溶着ビードを積層するように制御する第1の制御手段の一例として、制御プログラム生成部45のこの機能を設けている。 The control program generation unit 45 generates a control program for controlling the welding robot 10 to perform welding according to the stacking plan generated by the stacking planning unit 43 . In the present embodiment, this function of the control program generator 45 is provided as an example of first control means for controlling the welding bead to be laminated while moving the welding torch.

また、制御プログラム生成部45は、干渉が発生する積層パスの前で溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換するノズル交換命令の設定が重複判定部443により指示された場合に、制御プログラムにノズル交換命令を設定する。本実施の形態では、空間的な重なりがあると判定された場合に溶接トーチの口径がより小さくなるように溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する生成手段の一例として、制御プログラム生成部45のこの機能を設けている。また、本実施の形態では、溶接トーチと積層された溶着ビードとが干渉する場合に、溶接トーチの口径がより小さくなるように溶接トーチ部品の交換作業を行うように制御する第2の制御手段の一例としても、制御プログラム生成部45のこの機能を設けている。 In addition, the control program generation unit 45 controls when the duplication determination unit 443 instructs to set a nozzle replacement command to replace the nozzle of the welding torch 13 with one having a smaller diameter before the stacking pass in which interference occurs. Set the nozzle replacement command in the program. In the present embodiment, as an example of a generating means for generating a command to replace a welding torch part so that the diameter of the welding torch becomes smaller when it is determined that there is a spatial overlap, the control program generation unit 45 provides this function. Further, in the present embodiment, when the welding torch and the laminated welding bead interfere with each other, the second control means performs control so that the welding torch parts are replaced so that the diameter of the welding torch becomes smaller. This function of the control program generation unit 45 is provided as an example of .

制御プログラム出力部46は、制御プログラム生成部45が生成した制御プログラムを記録媒体70に出力する。 The control program output unit 46 outputs the control program generated by the control program generation unit 45 to the recording medium 70 .

(制御装置の機能構成)
図8は、本実施の形態における制御装置50の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における制御装置50は、制御プログラム取得部61と、制御プログラム記憶部62と、形状データ受信部63と、制御プログラム実行部64とを備える。
(Functional configuration of control device)
FIG. 8 is a diagram showing a functional configuration example of the control device 50 in this embodiment. As illustrated, the control device 50 in this embodiment includes a control program acquisition section 61 , a control program storage section 62 , a shape data reception section 63 and a control program execution section 64 .

制御プログラム取得部61は、記録媒体70に記録された制御プログラムを取得する。 The control program acquisition unit 61 acquires the control program recorded on the recording medium 70 .

制御プログラム記憶部62は、制御プログラム取得部61が取得した制御プログラムを記憶する。 The control program storage unit 62 stores the control program acquired by the control program acquisition unit 61 .

形状データ受信部63は、積層されたビードの形状を計測する形状センサ15から、逐次、計測された形状を示す形状データを受信する。 The shape data receiving unit 63 sequentially receives shape data indicating the measured shape from the shape sensor 15 that measures the shape of the laminated bead.

制御プログラム実行部64は、制御プログラム記憶部62に記憶された制御プログラムを読み出して実行する。これにより、制御プログラム実行部64は、積層計画部43が生成した積層計画に従ってビードを形成するよう、溶接ロボット10を制御する。特に、制御プログラム実行部64は、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換するノズル交換命令が設定されている場合に、図示しないノズル交換ステーションでノズルを口径がより小さなものに交換するよう、溶接ロボット10を制御する。その場合、制御プログラムには、ノズルを口径がより小さなものに交換することを決定する根拠となった移動空間及び排除空間の座標情報を付加しておくとよい。また、制御プログラム実行部64は、形状データ受信部63が受信した形状データに基づいて、その排除空間を変更するようにしてもよい。本実施の形態では、計測された形状に基づいて排除空間の座標情報を変更する変更手段の一例として、制御プログラム実行部64のこの機能を設けている。 The control program execution unit 64 reads and executes the control program stored in the control program storage unit 62 . Thereby, the control program executing section 64 controls the welding robot 10 to form a bead according to the lamination plan generated by the lamination planning section 43 . In particular, when a nozzle replacement command is set to replace the nozzle of the welding torch 13 with one having a smaller diameter, the control program execution unit 64 replaces the nozzle with a nozzle having a smaller diameter at a nozzle replacement station (not shown). Thus, the welding robot 10 is controlled. In that case, it is preferable to add to the control program the coordinate information of the movement space and the exclusion space that served as the basis for the decision to replace the nozzle with a nozzle having a smaller diameter. Also, the control program executing section 64 may change the excluded space based on the shape data received by the shape data receiving section 63 . In this embodiment, this function of the control program execution unit 64 is provided as an example of changing means for changing the coordinate information of the excluded space based on the measured shape.

(積層計画装置の動作)
図9は、本実施の形態における積層計画装置30の動作例を示したフローチャートである。
(Operation of lamination planning device)
FIG. 9 is a flow chart showing an operation example of the stacking planning device 30 in this embodiment.

積層計画装置30では、まず、CADデータ取得部41が、CAD装置20から三次元CADデータを取得する(ステップ301)。 In the stacking planning device 30, first, the CAD data acquisition unit 41 acquires three-dimensional CAD data from the CAD device 20 (step 301).

次に、CADデータ分割部42が、ステップ301で取得された三次元CADデータを複数の層に分割して、層形状データを生成する(ステップ302)。 Next, the CAD data division unit 42 divides the three-dimensional CAD data acquired in step 301 into a plurality of layers to generate layer shape data (step 302).

次に、積層計画部43が、ステップ302で生成された層形状データから積層計画を生成する(ステップ303)。 Next, the lamination planning section 43 generates a lamination plan from the layer shape data generated in step 302 (step 303).

次に、ノズル交換判定部44は、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換すべきかどうかを判定するノズル交換判定処理を実行する(ステップ304)。このノズル交換判定処理の詳細については、後述する。 Next, the nozzle replacement determination unit 44 executes nozzle replacement determination processing for determining whether or not the nozzle of the welding torch 13 should be replaced with one having a smaller diameter (step 304). The details of this nozzle replacement determination process will be described later.

次に、積層計画部43は、ステップ303で生成した積層計画において、ノズル交換判定処理でパス順序を修正すべきかどうかを示すパス順序修正フラグがONに設定された2つの積層パスのパス順序を修正する(ステップ305)。 Next, the stacking plan unit 43 determines the pass order of the two stacking passes for which the pass order correction flag indicating whether the pass order should be corrected in the nozzle replacement determination process is set to ON in the stacking plan generated in step 303. Modify (step 305).

次に、制御プログラム生成部45が、ステップ303で生成された積層計画、又は、ステップ303で生成されステップ305で修正された積層計画に基づいて、制御プログラムを生成する(ステップ306)。具体的には、積層計画に従ってビードを形成するように溶接ロボット10を制御する制御プログラムを生成する。 Next, the control program generator 45 generates a control program based on the stacking plan generated in step 303 or the stacking plan generated in step 303 and modified in step 305 (step 306). Specifically, a control program is generated that controls the welding robot 10 to form a bead according to the lamination plan.

次に、制御プログラム生成部45は、ステップ306で生成した制御プログラムにおいて、ノズル交換判定処理でノズルを口径がより小さなものに交換すべきかどうかを示すノズル交換フラグが切り替わった積層パスに対してノズル交換命令を設定する(ステップ307)。具体的には、制御プログラム生成部45は、ノズル交換フラグがOFFからONに切り替わった積層パスに対してノズルを口径がより小さなものに交換するノズル交換命令を設定する。また、制御プログラム生成部45は、ノズル交換フラグがONからOFFに切り替わった積層パスに対してノズルを口径がより大きなものに交換するノズル交換命令を設定する。 Next, in the control program generated in step 306, the control program generating unit 45 generates a nozzle change flag for a stacked pass in which the nozzle change flag indicating whether or not the nozzle should be changed to a nozzle with a smaller diameter in the nozzle change determination process. An exchange command is set (step 307). Specifically, the control program generation unit 45 sets a nozzle replacement command to replace the nozzle with a smaller diameter nozzle for the stacking pass in which the nozzle replacement flag is switched from OFF to ON. In addition, the control program generation unit 45 sets a nozzle replacement command to replace the nozzle with a larger diameter nozzle for the stacking pass in which the nozzle replacement flag is switched from ON to OFF.

或いは、制御プログラム生成部45は、ノズル交換フラグがONからOFFに切り替わった積層パスであっても、ノズルを口径がより大きなもの交換する、つまり、ノズルを元に戻す作業を行わなくてもよい。制御プログラム生成部45は、ノズルを元に戻す積層パスとして、作業者が積層計画から任意に決定した積層パスを用いてもよいし、以下に示すようにノズルを元に戻さない場合の作業負荷とノズルを元に戻す場合の作業負荷とを比較して決定した積層パスを用いてもよい。 Alternatively, the control program generation unit 45 may replace the nozzle with a larger diameter nozzle even if the nozzle replacement flag is switched from ON to OFF in the stacking pass, that is, the operation of returning the nozzle to its original state may not be performed. . The control program generator 45 may use a stacking pass arbitrarily determined by the operator from the stacking plan as the stacking pass for returning the nozzle. A stacking pass determined by comparing the work load in the case of returning the nozzle to the original state may be used.

ノズルを元に戻さない場合の作業負荷と、ノズルを元に戻す場合の作業負荷とは、次の式により算出される。
(ノズルを元に戻さない場合の作業負荷)=(口径がより小さなノズルの見込み清掃回数)×(口径がより小さなノズルの清掃1回にかかる所要時間)
(ノズルを元に戻す場合の作業負荷)=(ノズルの交換1回にかかる所要時間)+(口径がより大きなノズルの見込み清掃回数)×(口径がより大きなノズルの清掃1回にかかる所要時間)
The work load when the nozzle is not put back and the work load when the nozzle is put back are calculated by the following equations.
(work load if the nozzle is not put back) = (expected number of cleanings for the smaller nozzle) x (time required for one cleaning for the smaller nozzle)
(work load when replacing the nozzle) = (time required for one nozzle replacement) + (estimated number of cleanings for a nozzle with a larger diameter) x (time required for one cleaning for a nozzle with a larger diameter) )

ここで、ノズルの見込み清掃回数は、残りの積層パス数や過去のノズル交換頻度実績に基づいて見積もってよい。また、ノズルの清掃1回にかかる所要時間やノズルの交換1回にかかる所要時間は、過去の実績値を参照することで求めてよい。 Here, the estimated number of nozzle cleanings may be estimated based on the number of remaining stacking passes and past nozzle replacement frequency records. In addition, the time required for one cleaning of the nozzle and the time required for one replacement of the nozzle may be obtained by referring to past performance values.

このようにノズルを元に戻すタイミングを柔軟に決定する場合は、清掃と交換の作業負荷を比較しているので、ノズル部品の徒な消耗を抑制することができる。 When the timing of returning the nozzle is flexibly determined in this way, the work load of cleaning and replacement is compared, so unnecessary wear of the nozzle parts can be suppressed.

最後に、制御プログラム出力部46が、ステップ306で生成された制御プログラム、又は、ステップ306で生成されステップ307でノズル交換命令が設定された制御プログラムを、記録媒体70に出力する(ステップ308)。 Finally, the control program output unit 46 outputs the control program generated in step 306 or the control program generated in step 306 and set with the nozzle replacement command in step 307 to the recording medium 70 (step 308). .

図10は、図9のステップ304のノズル交換判定処理の流れを示したフローチャートである。尚、初期状態において、ノズル交換フラグFn(i)及びパス順序修正フラグFp(i,j)は、何れもOFFに設定されているものとする。 FIG. 10 is a flow chart showing the flow of nozzle replacement determination processing in step 304 of FIG. In the initial state, both the nozzle replacement flag Fn(i) and the pass order correction flag Fp(i,j) are set to OFF.

ノズル交換判定処理では、まず、軌跡抽出部441が、図9のステップ303で生成された積層計画から、積層パスの軌跡を抽出する(ステップ351)。 In the nozzle replacement determination process, first, the trajectory extraction unit 441 extracts the trajectory of the stacking pass from the stacking plan generated in step 303 of FIG. 9 (step 351).

次に、軌跡抽出部441は、積層パスのインデックスiを2に設定する(ステップ352)。つまり、2つ目の積層パスに着目する。 Next, the trajectory extraction unit 441 sets the stacking path index i to 2 (step 352). In other words, focus on the second stacking pass.

次に、軌跡抽出部441は、積層パスのインデックスiを積層パスの個数nまで1ずつ増加させながら、各インデックスiについてステップ353~ステップ361の処理を行う。 Next, the trajectory extraction unit 441 increments the lamination path index i by 1 up to the number n of lamination paths, and performs the processing of steps 353 to 361 for each index i.

即ち、空間生成部442が、まず、ステップ351で抽出された積層パスの軌跡に基づいて、移動空間St(i)と、排除空間Sb(1)~Sb(i-1)とを生成する(ステップ353)。ここで、移動空間St(i)とは、i番目の積層パスにビードを形成する際に溶接トーチ13が通過する移動空間である。排除空間Sb(j)(j=1,2,…,i-1)とは,j番目の積層パスに既に形成されたビードが溶接トーチ13の侵入を排除する排除空間である。尚、排除空間Sb(1)~Sb(i-1)の中には、図6に示した領域123,133のような、各積層パスにおける排除空間がなす角度の部分に特別に追加された領域も含まれるものとする。また、空間生成部442は、排除空間Sb(1)~Sb(i-2)として、これまでのインデックスiについての処理で生成されたものを用いてもよいが、ここでは、排除空間Sb(1)~Sb(i-1)の中に上記の領域を含めるために改めて生成している。 That is, the space generation unit 442 first generates the movement space St(i) and the exclusion spaces Sb(1) to Sb(i−1) based on the trajectory of the stacking path extracted in step 351 ( step 353). Here, the moving space St(i) is a moving space through which the welding torch 13 passes when forming a bead in the i-th stacking pass. The exclusion space Sb(j) (j=1, 2, . . . , i−1) is the exclusion space in which the bead already formed in the j-th stacking pass excludes the welding torch 13 from entering. In the excluded spaces Sb(1) to Sb(i−1), special angles formed by the excluded spaces in each stacking pass, such as the regions 123 and 133 shown in FIG. Areas shall also be included. Further, the space generation unit 442 may use the excluded spaces Sb(1) to Sb(i−2) generated by the processing for the index i so far, but here, the excluded space Sb( 1) to Sb(i−1) are newly generated to include the above region.

次に、重複判定部443が、既にビードが形成された積層パス(以下、「ビード形成パス」という)のインデックスjを1に設定する(ステップ354)。つまり、1つ目のビード形成パスに着目する。 Next, the duplication determination unit 443 sets the index j of the lamination path on which a bead has already been formed (hereinafter referred to as "bead forming path") to 1 (step 354). That is, attention is focused on the first bead forming pass.

次に、重複判定部443は、ビード形成パスのインデックスjをビード形成パスの個数i-1まで1ずつ増加させながら、各インデックスjについてステップ355~ステップ359の処理を行う。 Next, the duplication determination unit 443 performs the processing of steps 355 to 359 for each index j while incrementing the index j of the bead forming pass by 1 until the number of bead forming passes i−1.

即ち、重複判定部443は、ステップ353で生成された移動空間St(i)と排除空間Sb(j)とが重複しているかどうかを判定する(ステップ355)。 That is, the overlap determination unit 443 determines whether or not the moving space St(i) generated in step 353 overlaps with the excluded space Sb(j) (step 355).

ステップ355で移動空間St(i)と排除空間Sb(j)とが重複していると判定されれば、空間生成部442は、ノズルを口径がより小さなものに交換した後の移動空間St(i)を生成する(ステップ356)。尚、これまでのインデックスjについての処理で、ノズルを口径がより小さなものに交換した後の移動空間St(i)を既に生成している場合は、この処理はスキップしてもよい。 If it is determined in step 355 that the moving space St(i) and the exclusion space Sb(j) overlap, the space generation unit 442 replaces the nozzle with a smaller diameter moving space St( i) is generated (step 356). Note that if the movement space St(i) after replacing the nozzle with a smaller diameter nozzle has already been generated in the processing for the index j so far, this processing may be skipped.

次に、重複判定部443は、ステップ356で生成された移動空間St(i)と、ステップ353で生成された排除空間Sb(j)とが重複しているかどうかを判定する(ステップ357)。つまり、ステップ355で判定された重複が解消していないかを判定する。 Next, the overlap determination unit 443 determines whether or not the moving space St(i) generated in step 356 overlaps the excluded space Sb(j) generated in step 353 (step 357). That is, it is determined whether the duplication determined in step 355 has been resolved.

ステップ357で移動空間St(i)と排除空間Sb(j)とが重複していないと判定されれば、つまり、重複が解消したと判定されれば、重複判定部443は、ノズル交換フラグFn(i)をONに設定する(ステップ358)。ここで、ノズル交換フラグFn(i)は、ONである場合に、i番目の積層パスの溶接トーチ13がi-1番目までの積層パスの既設ビードの何れかと干渉するために、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換すべきことを示す。尚、これまでのインデックスjについての処理で、ノズル交換フラグFn(i)が既にONとなっている場合は、この処理はスキップしてもよい。 If it is determined in step 357 that the moving space St(i) and the excluded space Sb(j) do not overlap, that is, if it is determined that the overlap has been resolved, the overlap determining unit 443 sets the nozzle replacement flag Fn (i) is set to ON (step 358). Here, when the nozzle replacement flag Fn(i) is ON, the welding torch 13 of the i-th stacking pass interferes with any of the existing beads of the stacking passes up to the (i-1)th stacking pass. indicates that the nozzle should be replaced with a smaller diameter nozzle. Note that if the nozzle replacement flag Fn(i) has already been turned ON in the processing for the index j so far, this processing may be skipped.

ステップ357で移動空間St(i)と排除空間Sb(j)とが重複していると判定されれば、つまり、重複が解消しなかったと判定されれば、重複判定部443は、例えばパス順序修正フラグFp(i,j)をONに設定する(ステップ359)。ここで、パス順序修正フラグFp(i,j)は、ONである場合に、i番目の積層パスの溶接トーチ13がj番目の積層パスの既設ビードと干渉し、ノズルを交換しても干渉を回避できないために、i番目の積層パスとj番目の積層パスとのパス順序を修正すべきことを示す。 If it is determined in step 357 that the moving space St(i) and the excluded space Sb(j) overlap, that is, if it is determined that the overlap has not been resolved, the overlap determining unit 443 determines, for example, the pass order A correction flag Fp(i, j) is set to ON (step 359). Here, when the pass order correction flag Fp(i, j) is ON, the welding torch 13 in the i-th stacking pass interferes with the existing bead in the j-th stacking pass, and interference occurs even if the nozzle is replaced. cannot be avoided, the order of the i-th stacking pass and the j-th stacking pass should be corrected.

その後、重複判定部443は、ビード形成パスのインデックスjに1を加算する(ステップ360)。つまり、次のビード形成パスに着目する。そして、ビード形成パスのインデックスjがビード形成パスの個数i-1を超えたかどうかを判定する(ステップ361)。 After that, the overlap determination unit 443 adds 1 to the index j of the bead forming pass (step 360). That is, attention is focused on the next bead forming pass. Then, it is determined whether or not the bead forming pass index j exceeds the number of bead forming passes i−1 (step 361).

その結果、ビード形成パスのインデックスjがビード形成パスの個数i-1を超えていないと判定すれば、重複判定部443は、処理をステップ355へ戻す。 As a result, if it is determined that the index j of the bead forming pass does not exceed the number i−1 of the bead forming passes, the duplication determination section 443 returns the process to step 355 .

一方、ビード形成パスのインデックスjがビード形成パスの個数i-1を超えたと判定すれば、重複判定部443は、処理をステップ362へ進める。 On the other hand, if it is determined that the index j of the bead forming pass has exceeded the number i−1 of the bead forming passes, the duplication determination section 443 advances the process to step 362 .

その後、軌跡抽出部441は、積層パスのインデックスiに1を加算する(ステップ362)。つまり、次の積層パスに着目する。そして、積層パスのインデックスiが積層パスの個数nを超えたかどうかを判定する(ステップ363)。 After that, the trajectory extraction unit 441 adds 1 to the index i of the lamination path (step 362). In other words, focus on the next stacking pass. Then, it is determined whether or not the lamination pass index i exceeds the number n of lamination passes (step 363).

その結果、積層パスのインデックスiが積層パスの個数nを超えていないと判定すれば、軌跡抽出部441は、処理をステップ353へ戻す。 As a result, if it is determined that the lamination pass index i does not exceed the number n of lamination passes, the trajectory extraction unit 441 returns the process to step 353 .

一方、積層パスのインデックスiが積層パスの個数nを超えたと判定すれば、軌跡抽出部441は、処理を図9へ戻す。 On the other hand, if it is determined that the stacking path index i exceeds the number of stacking paths n, the trajectory extraction unit 441 returns the process to FIG.

(制御装置の動作)
制御装置50では、まず、制御プログラム取得部61が、記録媒体70から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部62に記憶する。この状態で、溶接ロボット10を用いて実際に積層造形物100を造形する際には、形状データ受信部63が形状センサ15からビードの形状を示す形状データを受信しながら、制御プログラム実行部64が制御プログラム記憶部62に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
(Operation of control device)
In the control device 50 , first, the control program acquisition section 61 acquires the control program from the recording medium 70 and stores it in the control program storage section 62 . In this state, when the laminate-molded article 100 is actually formed using the welding robot 10, the shape data receiving unit 63 receives shape data indicating the shape of the bead from the shape sensor 15, while the control program executing unit 64 reads the control program stored in the control program storage unit 62 and executes it.

図11は、この制御プログラム実行部64の動作例を示したフローチャートである。尚、ここでは、i番目の積層パスで溶接トーチ13を移動させてビードを形成する時点での制御プログラム実行部64の動作例を示す。また、制御プログラムには、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換することを決定する根拠となった移動空間及び排除空間の座標情報が付加されているものとする。 FIG. 11 is a flow chart showing an operation example of the control program execution section 64. As shown in FIG. Here, an operation example of the control program execution unit 64 at the time of forming a bead by moving the welding torch 13 in the i-th stacking pass is shown. Also, the control program is added with the coordinate information of the moving space and the exclusion space that served as the basis for deciding to replace the nozzle of the welding torch 13 with one having a smaller diameter.

制御プログラム実行部64は、まず、制御プログラムから、移動空間St(i)と、排除空間Sb(1)~Sb(i-1)とを取得する(ステップ501)。ここで、移動空間St(i)とは、i番目の積層パスにビードを形成する際に溶接トーチ13が通過する移動空間である。排除空間Sb(j)(j=1,2,…,i-1)とは,j番目の積層パスに既に形成されたビードが溶接トーチ13の侵入を排除する排除空間である。尚、排除空間Sb(1)~Sb(i-1)の中には、図6に示した領域123,133のような、各積層パスにおける排除空間がなす角度の部分に特別に追加された領域も含まれるものとする。 The control program execution unit 64 first acquires the movement space St(i) and the exclusion spaces Sb(1) to Sb(i−1) from the control program (step 501). Here, the moving space St(i) is a moving space through which the welding torch 13 passes when forming a bead in the i-th stacking pass. The exclusion space Sb(j) (j=1, 2, . . . , i−1) is the exclusion space in which the bead already formed in the j-th stacking pass excludes the welding torch 13 from entering. In the excluded spaces Sb(1) to Sb(i−1), special angles formed by the excluded spaces in each stacking pass, such as the regions 123 and 133 shown in FIG. Areas shall also be included.

次に、制御プログラム実行部64は、既にビードが形成された積層パスであるビード形成パスのインデックスjを1に設定する(ステップ502)。つまり、1つ目のビード形成パスに着目する。 Next, the control program execution unit 64 sets the index j of the bead forming pass, which is a stacking pass on which a bead has already been formed, to 1 (step 502). That is, attention is focused on the first bead forming pass.

次に、制御プログラム実行部64は、ビード形成パスのインデックスjをビード形成パスの個数i-1まで1ずつ増加させながら、各インデックスjについてステップ503~ステップ510の処理を行う。 Next, the control program execution unit 64 performs the processing of steps 503 to 510 for each index j while incrementing the index j of the bead forming pass by 1 until the number of bead forming passes i−1.

即ち、制御プログラム実行部64は、まず、形状データ受信部63から排除空間Sbr(j)を取得したかどうかを判定する(ステップ503)。ここで、排除空間Sbr(j)は、形状データ受信部63から取得したj番目のビード形成パスにおける既設ビードの形状であってよい。溶接トーチ13でビードを形成する際に、全てのビード形成パスにおける既設ビードの形状を取得できるわけではないので、このような判定を行っている。 That is, the control program execution unit 64 first determines whether or not the excluded space Sbr(j) has been acquired from the shape data reception unit 63 (step 503). Here, the excluded space Sbr(j) may be the shape of the existing bead in the j-th bead forming pass obtained from the shape data receiving section 63 . This determination is made because it is not possible to acquire the shape of the existing bead in all bead forming passes when forming a bead with the welding torch 13 .

ステップ503で排除空間Sbr(j)を取得したと判定すれば、制御プログラム実行部64は、この排除空間Sbr(j)が、ステップ501で取得した排除空間Sb(j)から乖離しているかどうかを判定する(ステップ504)。つまり、制御プログラム実行部64は、実際に計測した排除空間Sbr(j)が計画上の排除空間Sb(j)から乖離しているかどうかを判定する。 If it is determined in step 503 that the excluded space Sbr(j) has been acquired, the control program execution unit 64 determines whether or not this excluded space Sbr(j) deviates from the excluded space Sb(j) acquired in step 501. is determined (step 504). That is, the control program execution unit 64 determines whether or not the actually measured excluded space Sbr(j) deviates from the planned excluded space Sb(j).

ステップ504で排除空間Sbr(j)が排除空間Sb(j)から乖離していると判定すれば、制御プログラム実行部64は、ステップ501で取得した移動空間St(i)とステップ503で取得した排除空間Sbr(j)とが重複しているかどうかを判定する(ステップ505)。 If it is determined in step 504 that the excluded space Sbr(j) deviates from the excluded space Sb(j), the control program execution unit 64 determines the moving space St(i) obtained in step 501 and the moving space St(i) obtained in step 503. It is determined whether or not the excluded space Sbr(j) overlaps (step 505).

ステップ505で移動空間St(i)と排除空間Sbr(j)とが重複していると判定すれば、制御プログラム実行部64は、溶接トーチ13のノズルが交換可能であるか判定する(ステップ506)。つまり、制御プログラム実行部64は、溶接トーチ13に現在取り付けられているノズルが、用意された2種類のノズルのうちの口径が小さい方のノズルであるかを判定する。 If it is determined in step 505 that the moving space St(i) and the exclusion space Sbr(j) overlap, the control program execution unit 64 determines whether or not the nozzle of the welding torch 13 can be replaced (step 506). ). That is, the control program execution unit 64 determines whether the nozzle currently attached to the welding torch 13 is the nozzle with the smaller diameter of the two types of nozzles prepared.

ステップ506で溶接トーチ13のノズルが交換可能であると判定すれば、制御プログラム実行部64は、ノズルを口径がより小さなものに交換した後の移動空間St(i)を生成する(ステップ507)。 If it is determined in step 506 that the nozzle of the welding torch 13 is replaceable, the control program execution unit 64 generates the movement space St(i) after replacing the nozzle with a smaller diameter nozzle (step 507). .

次に、制御プログラム実行部64は、ステップ507で生成された移動空間St(i)と、ステップ503で取得された排除空間Sbr(j)とが重複しているかどうかを判定する(ステップ508)。つまり、ステップ505で判定された重複が解消していないかを判定する。 Next, the control program execution unit 64 determines whether or not the movement space St(i) generated in step 507 and the excluded space Sbr(j) obtained in step 503 overlap (step 508). . That is, it is determined whether the duplication determined in step 505 has been resolved.

ステップ508で移動空間St(i)と排除空間Sbr(j)とが重複していないと判定すれば、つまり、重複が解消したと判定すれば、制御プログラム実行部64は、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換し(ステップ509)、処理をステップ511へ進める。 If it is determined in step 508 that the moving space St(i) and the exclusion space Sbr(j) do not overlap, that is, if it is determined that the overlap has been resolved, the control program execution unit 64 causes the nozzle of the welding torch 13 is replaced with one having a smaller diameter (step 509), and the process proceeds to step 511.

ステップ503で排除空間Sbr(j)を取得しなかったと判定した場合も、制御プログラム実行部64は、処理をステップ511へ進める。ステップ504で排除空間Sbr(j)が排除空間Sb(j)から乖離していないと判定した場合も、制御プログラム実行部64は、処理をステップ511へ進める。ステップ505で移動空間St(i)と排除空間Sbr(j)とが重複していないと判定した場合も、制御プログラム実行部64は、処理をステップ511へ進める。 Also when it is determined in step 503 that the excluded space Sbr(j) has not been obtained, the control program execution unit 64 advances the process to step 511 . Also when it is determined in step 504 that the excluded space Sbr(j) is not separated from the excluded space Sb(j), the control program executing section 64 advances the process to step 511 . Also when it is determined in step 505 that the moving space St(i) and the exclusion space Sbr(j) do not overlap, the control program executing section 64 advances the process to step 511 .

一方、ステップ506で溶接トーチ13のノズルが交換可能でないと判定すれば、制御プログラム実行部64は、エラーを出力し(ステップ510)、処理を終了する。ステップ508で移動空間St(i)と排除空間Sbr(j)とが重複していると判定した場合、つまり、重複が解消しなかったと判定した場合も、制御プログラム実行部64は、エラーを出力し(ステップ510)、処理を終了する。 On the other hand, if it is determined in step 506 that the nozzle of welding torch 13 is not replaceable, control program execution unit 64 outputs an error (step 510) and ends the process. If it is determined in step 508 that the moving space St(i) and the excluded space Sbr(j) overlap, that is, if it is determined that the overlap has not been resolved, the control program execution unit 64 outputs an error. (step 510), and the process ends.

その後、制御プログラム実行部64は、ビード形成パスのインデックスjに1を加算する(ステップ511)。つまり、次のビード形成パスに着目する。そして、ビード形成パスのインデックスjがビード形成パスの個数i-1を超えたかどうかを判定する(ステップ512)。 After that, the control program execution unit 64 adds 1 to the index j of the bead forming pass (step 511). That is, attention is focused on the next bead forming pass. Then, it is determined whether or not the bead forming pass index j exceeds the number of bead forming passes i−1 (step 512).

その結果、ビード形成パスのインデックスjがビード形成パスの個数i-1を超えていないと判定すれば、制御プログラム実行部64は、処理をステップ503へ戻す。 As a result, if it is determined that the index j of the bead forming pass does not exceed the number i−1 of bead forming passes, the control program executing section 64 returns the process to step 503 .

一方、ビード形成パスのインデックスjが積層パスの個数i-1を超えたと判定すれば、制御プログラム実行部64は、i番目の積層パスのビードを形成するように溶接ロボット10を制御し(ステップ513)、処理を終了する。 On the other hand, if it is determined that the index j of the bead forming pass has exceeded the number i−1 of the stacking passes, the control program execution unit 64 controls the welding robot 10 to form a bead in the i-th stacking pass (step 513), the process ends.

[変形例]
上記では、2つのサイズの口径のノズルを用意し、大きい方の口径のノズルを用いると溶接トーチ13と積層造形物100とが干渉する場合に、小さい方の口径のノズルに交換するようにしたが、この限りではない。複数のサイズの口径のノズルを用意し、大きい口径のノズルを用いると溶接トーチ13と積層造形物100とが干渉する場合に一段階小さい口径のノズルに交換する、という処理を繰り返すようにしてもよい。
[Modification]
In the above description, nozzles with two diameter sizes are prepared, and if the nozzle with the larger diameter interferes with the welding torch 13 and the laminate-molded article 100, the nozzle with the smaller diameter is exchanged. However, it is not limited to this. A process of preparing nozzles of a plurality of sizes and replacing them with nozzles of one step smaller diameter when using a nozzle of a large diameter interferes with the welding torch 13 and the laminate-molded article 100 may be repeated. good.

また、上記では、溶接トーチ13の口径をより小さくするために、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換することとしたが、この限りではない。溶接トーチ13の口径をより小さくするために、タンデムアーク溶接用のトーチをシングルアーク溶接用のトーチに交換する等、溶接トーチ13を交換することとしてもよい。 Moreover, in the above description, the nozzle of the welding torch 13 is replaced with one having a smaller diameter in order to make the diameter of the welding torch 13 smaller, but this is not the only option. In order to make the diameter of the welding torch 13 smaller, the welding torch 13 may be replaced, such as by replacing the torch for tandem arc welding with a torch for single arc welding.

[本実施の形態の効果]
以上述べたように、本実施の形態では、溶接トーチ13が通過する移動空間と、既設のビードが溶接トーチ13の侵入を排除する排除空間とに重複部分がある場合に、溶接トーチ13のノズルを口径がより小さなものに交換するようにした。これにより、積層造形物100を造形する金属積層造形システム1において、溶接トーチ13のノズルとして口径が小さなノズルを必要最低限用いて積層造形物100を造形できるようになった。
[Effects of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, when there is an overlapping portion between the moving space through which the welding torch 13 passes and the exclusion space in which the existing bead excludes the welding torch 13 from entering, the nozzle of the welding torch 13 was replaced with a smaller diameter one. As a result, in the metal additive manufacturing system 1 that models the laminate-molded article 100 , the laminate-molded article 100 can be modeled by using a minimum necessary nozzle with a small diameter as the nozzle of the welding torch 13 .

1…金属積層造形システム、10…溶接ロボット、15…形状センサ、20…CAD装置、30…積層計画装置、41…CADデータ取得部、42…CADデータ分割部、43…積層計画部、44…ノズル交換判定部、441…軌跡抽出部、442…空間生成部、443…重複判定部、45…制御プログラム生成部、46…制御プログラム出力部、50…制御装置、61…制御プログラム取得部、62…制御プログラム記憶部、63…形状データ受信部、64…制御プログラム実行部、70…記録媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Metal additive manufacturing system, 10... Welding robot, 15... Shape sensor, 20... CAD device, 30... Lamination planning device, 41... CAD data acquisition part, 42... CAD data division part, 43... Lamination planning part, 44... Nozzle replacement determination unit 441 Trajectory extraction unit 442 Space generation unit 443 Overlap determination unit 45 Control program generation unit 46 Control program output unit 50 Control device 61 Control program acquisition unit 62 ... control program storage unit, 63 ... shape data reception unit, 64 ... control program execution unit, 70 ... recording medium

Claims (8)

溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムの制御方法であって、
前記積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する抽出ステップと、
前記軌跡に基づいて、前記溶接トーチが通過する移動空間の座標情報と、既に積層された前記溶着ビードが当該溶接トーチの侵入を排除する排除空間の座標情報とを演算する演算ステップと、
前記排除空間の座標情報と前記移動空間の座標情報とに基づいて、当該移動空間と当該排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する判定ステップと、
前記空間的な重なりがあると判定された場合に、前記溶接トーチの口径がより小さくなるように当該溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する生成ステップと
を含むことを特徴とする、積層造形システムの制御方法。
A control method for a layered manufacturing system for manufacturing a layered product by stacking welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch,
an extraction step of extracting a trajectory of a lamination pass from the lamination plan of the lamination-molded article;
a computing step of computing, based on the trajectory, coordinate information of a moving space through which the welding torch passes and coordinate information of an exclusion space in which the already laminated welding bead excludes entry of the welding torch;
a determination step of determining whether or not there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space;
and a generating step of generating an instruction to replace the welding torch or the welding torch part so that the diameter of the welding torch becomes smaller when it is determined that there is the spatial overlap. A control method for an additive manufacturing system.
前記交換作業の回数を減少させるために前記積層パスの順序を修正する修正ステップを更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の積層造形システムの制御方法。 2. The method of controlling an additive manufacturing system according to claim 1, further comprising a modifying step of modifying the order of the stacking passes to reduce the number of replacement operations. 前記溶接トーチを移動させながら、既に積層された前記溶着ビードの形状を計測する計測ステップと、
計測された前記形状に基づいて、前記排除空間の座標情報を変更する変更ステップと
を更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の積層造形システムの制御方法。
a measuring step of measuring the shape of the already laminated welding bead while moving the welding torch;
2. The control method of the additive manufacturing system according to claim 1, further comprising a changing step of changing the coordinate information of the excluded space based on the measured shape.
前記演算ステップでは、前記軌跡に、前記溶接トーチの傾斜角、当該溶接トーチの口径、及び当該軌跡の配置の少なくとも1つに基づく予め用意したモデル図形を当てはめることにより、前記移動空間を演算することを特徴とする、請求項1に記載の積層造形システムの制御方法。 In the calculating step, the moving space is calculated by applying a prepared model figure based on at least one of the inclination angle of the welding torch, the diameter of the welding torch, and the arrangement of the trajectory to the trajectory. The control method of the laminate manufacturing system according to claim 1, characterized by: 前記演算ステップでは、前記軌跡に、前記溶着ビードの幅、当該溶着ビードの高さ、当該軌跡のなす角度、及び当該軌跡の配置の少なくとも1つに基づく予め用意したモデル図形を当てはめることにより、前記排除空間を演算することを特徴とする、請求項1に記載の積層造形システムの制御方法。 In the calculating step, by applying to the trajectory a model graphic prepared in advance based on at least one of the width of the welding bead, the height of the welding bead, the angle formed by the trajectory, and the arrangement of the trajectory, 2. The control method of the additive manufacturing system according to claim 1, wherein the exclusion space is calculated. 溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムの制御方法であって、
前記溶接トーチを移動させながら前記溶着ビードを積層するように制御する第1の制御ステップと、
前記溶接トーチと積層された前記溶着ビードとが干渉する場合に、当該溶接トーチの口径がより小さくなるように当該溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行うように制御する第2の制御ステップと
を含むことを特徴とする、積層造形システムの制御方法。
A control method for a layered manufacturing system for manufacturing a layered product by stacking welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch,
a first control step of controlling the welding bead to be stacked while moving the welding torch;
a second control step of performing control to replace the welding torch or welding torch parts so that the diameter of the welding torch becomes smaller when the welding torch and the laminated welding bead interfere with each other; A control method for an additive manufacturing system, comprising:
溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムであって、
前記積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する抽出手段と、
前記軌跡に基づいて、前記溶接トーチが通過する移動空間の座標情報と、既に積層された前記溶着ビードが当該溶接トーチの侵入を排除する排除空間の座標情報とを演算する演算手段と、
前記排除空間の座標情報と前記移動空間の座標情報とに基づいて、当該移動空間と当該排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する判定手段と、
前記空間的な重なりがあると判定された場合に、前記溶接トーチの口径がより小さくなるように当該溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する生成手段と
を備えたことを特徴とする、積層造形システム。
A layered manufacturing system for manufacturing a layered product by stacking welding beads obtained by melting and solidifying a filler material while moving a welding torch,
Extraction means for extracting a trajectory of a lamination pass from the lamination plan of the lamination-molded article;
computing means for computing coordinate information of a moving space through which the welding torch passes and coordinate information of an exclusion space in which the already laminated welding bead excludes the welding torch from entering, based on the trajectory;
determination means for determining whether or not there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space;
generating means for generating an instruction to replace the welding torch or welding torch parts so that the diameter of the welding torch becomes smaller when it is determined that there is the spatial overlap. and additive manufacturing system.
溶接トーチを移動させながら溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層することにより積層造形物を造形する積層造形システムを制御するコンピュータに、
前記積層造形物の積層計画から積層パスの軌跡を抽出する機能と、
前記軌跡に基づいて、前記溶接トーチが通過する移動空間の座標情報と、既に積層された前記溶着ビードが当該溶接トーチの侵入を排除する排除空間の座標情報とを演算する機能と、
前記排除空間の座標情報と前記移動空間の座標情報とに基づいて、当該移動空間と当該排除空間との空間的な重なりがあるかどうかを判定する機能と、
前記空間的な重なりがあると判定された場合に、前記溶接トーチの口径がより小さくなるように当該溶接トーチ又は溶接トーチ部品の交換作業を行う命令を生成する機能と
を実現させるための、プログラム。
A computer that controls a layered manufacturing system that forms a layered product by layering welding beads that melt and solidify the filler material while moving the welding torch,
A function of extracting the trajectory of the lamination pass from the lamination plan of the lamination-molded article;
A function of calculating coordinate information of a moving space through which the welding torch passes and coordinate information of an exclusion space in which the already laminated welding bead excludes entry of the welding torch, based on the trajectory;
a function of determining whether there is a spatial overlap between the moving space and the excluded space based on the coordinate information of the excluded space and the coordinate information of the moving space;
a program for realizing a function of generating a command to replace the welding torch or welding torch parts so that the diameter of the welding torch becomes smaller when it is determined that there is the spatial overlap; .
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