JP2024013526A - Control information correction method, control information correction device and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control information correction method, control information correction device and program which can suppress a topical deviation of a laminate height to realize a high-quality molding article's molding when molding a molding article by laminate molding.
SOLUTION: A control information correction method includes: a molding information acquisition step for acquiring molding information on the molding route, laminate direction and laminate condition of a weld bead B which forms a bead layer BL; a predicted shape calculation step for calculating a predicted shape of the bead layer BL on the basis of the molding information; a change necessity determination step for determining whether or not the laminate condition needs to be changed on the basis of the predicted shape; and a laminate condition adjustment step for adjusting the laminate condition of the weld bead B for each place when it is determined that the laminate condition needs to be changed, to suppress a dispersion of the laminate height BLh of the bead layer BL.
SELECTED DRAWING: Figure 12
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a control information modification method, a control information modification device, and a program.

近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザー又はアーク等の熱源を用いて、金属粉体又は金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, the need for 3D printers as a means of production has been increasing, and research and development is being carried out in the aircraft industry and the like for practical application, particularly for the application of 3D printers to metal materials. A 3D printer using a metal material melts metal powder or metal wire using a heat source such as a laser or an arc, and forms a model by layering the molten metal.

特許文献1には、第1溶接ビードに第2溶接ビードを積層する場合に、溶接トーチから送出する溶滴の溶滴量を制御するパラメータ値を中心線からの偏位量に基づいて演算し、演算したパラメータ値に基づいて溶接トーチ及び移動機構を制御し、高さ方向の誤差と三次元形状の崩れを抑える造形装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses that when a second weld bead is laminated on a first weld bead, a parameter value for controlling the amount of droplets sent out from a welding torch is calculated based on the amount of deviation from the center line. , a modeling apparatus is disclosed that controls a welding torch and a moving mechanism based on calculated parameter values to suppress errors in the height direction and collapse of a three-dimensional shape.

特開2015-160217号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-160217

ところで、溶接ビードを積層して造形物を造形する積層造形において、三次元のCADデータで表される造形物の形状を複数層にスライスして設計した軌道計画に基づいて造形物を造形する場合、軌道計画で設定する狙い位置が実際の形状からずれることがある。 By the way, in additive manufacturing in which a modeled object is created by stacking weld beads, the modeled object is created based on a trajectory plan designed by slicing the shape of the object represented by three-dimensional CAD data into multiple layers. , the target position set in trajectory planning may deviate from the actual shape.

このように、軌道計画の狙い位置と実際の形状との間に不整合が生じると、トーチが造形物に干渉したり、造形物とトーチの間隔が開きすぎたりしてアークスタートのエラーを引き起こし、造形の継続に支障をきたすおそれがある。 In this way, if there is a mismatch between the target position of the trajectory plan and the actual shape, the torch may interfere with the object, or the distance between the object and the torch may become too large, causing an arc start error. , there is a risk of hindering the continuation of modeling.

そこで本発明は、積層造形によって造形物を造形する際に、積層高さの局所的なずれを抑制し、高品質な造形物の造形を実現できる制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a control information modifying method, a control information modifying device, and a program that can suppress local deviations in stack height and realize high-quality modeling when a molded object is manufactured by additive manufacturing. The purpose is to provide.

本発明は下記構成からなる。
(1) 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する制御情報修正方法であって、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得工程と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出工程と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定工程と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整工程と、
を含む、
制御情報修正方法。
(2) 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する制御情報修正装置であって、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得部と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出部と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定部と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整部と、
を含む、
制御情報修正装置。
(3) 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正するプログラムであって、
コンピュータに、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得機能と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出機能と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定機能と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整機能と、
を実現させるための、
プログラム。
The present invention consists of the following configuration.
(1) Melt the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and create a three-dimensional shaped object in which the target shape is divided into multiple layers and bead layers are laminated. A control information modification method for modifying control information for controlling an additive manufacturing apparatus, the method comprising:
a shaping information acquisition step of acquiring shaping information regarding a shaping route, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation step of calculating a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determining step of determining whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
When it is determined that the lamination conditions need to be changed, a lamination condition adjustment step of adjusting the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer;
including,
Control information modification method.
(2) While moving the torch along the modeling path, the welding material is melted to form a weld bead on the target surface, and the target shape is divided into multiple layers to create a three-dimensional shaped object in which bead layers are laminated. A control information modification device for modifying control information for controlling an additive manufacturing device, the control information modification device comprising:
a shaping information acquisition unit that acquires shaping information regarding a shaping path, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation unit that calculates a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determination unit that determines whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
a lamination condition adjustment unit that adjusts the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer when it is determined that the lamination conditions need to be changed;
including,
Control information modification device.
(3) Melt the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and create a three-dimensional shaped object in which the target shape is divided into multiple layers and bead layers are laminated. A program for modifying control information for controlling an additive manufacturing apparatus, the program comprising:
to the computer,
a shaping information acquisition function that acquires shaping information regarding a shaping route, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation function that calculates a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determination function that determines whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
a lamination condition adjustment function that adjusts the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer when it is determined that the lamination conditions need to be changed;
In order to realize
program.

本発明によれば、積層造形によって造形物を造形する際に、積層高さの局所的なずれを抑制し、高品質な造形物の造形を実現できる。 According to the present invention, when a modeled object is formed by layered modeling, it is possible to suppress local deviations in the height of the stacked layers and realize the creation of a high-quality modeled object.

図1は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing system. 図2は、制御情報修正装置の機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the control information modification device. 図3は、制御情報修正装置による制御情報の修正手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for modifying control information by the control information modifying device. 図4は、隣接するビード間の重なりを考慮したモデルの一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a model that takes into consideration the overlap between adjacent beads. 図5は、下層側へ溶接金属が垂れた形状を再現したモデルの一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a model that reproduces a shape in which weld metal hangs down to the lower layer side. 図6は、円錐形状を有する筒状の造形物の概略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of a cylindrical shaped object having a conical shape. 図7は、円錐形状を有する筒状の造形物における予測形状を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a predicted shape of a cylindrical object having a conical shape. 図8は、溶接ビードを積層させた際に生じるビード層の層高さのずれを示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a deviation in the layer height of bead layers that occurs when weld beads are stacked. 図9は、ビード層の層高さのずれを説明する模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the deviation in the layer height of the bead layer. 図10は、積層条件を調整した際の第1層目のビード層を形成する溶接ビードの形状を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the shape of the weld bead forming the first bead layer when lamination conditions are adjusted. 図11は、積層条件を調整した際の第1層目のビード層の層高さを示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the layer height of the first bead layer when lamination conditions are adjusted. 図12は、積層条件を調整した際の各ビード層の層高さを示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the layer height of each bead layer when lamination conditions are adjusted. 図13は、積層条件を調整して溶接ビードの幅を抑えた際の各ビード層の層高さを示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the layer height of each bead layer when the width of the weld bead is suppressed by adjusting the lamination conditions. 図14は、造形物の3次元形状のスライスの仕方を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing how to slice the three-dimensional shape of the object.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで示す積層造形システムは、マニピュレータに保持された溶加材(溶接ワイヤ)を熱源装置によって溶融させて溶接ビードを形成し、形成された溶接ビードを所望の形状に繰り返し積層して、溶接ビードが積層されてなる造形物を造形するものである。制御情報修正装置は、このような造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The additive manufacturing system shown here uses a heat source device to melt filler metal (welding wire) held by a manipulator to form a weld bead, and then repeatedly stacks the formed weld bead into a desired shape to create a weld bead. This is to create a modeled object made up of layers of layers. The control information modification device modifies control information for controlling the layered manufacturing device that creates such a modeled object.

<積層造形システムの構成>
上記の制御情報修正装置が生成する制御情報によって動作される、積層造形システムの一構成例を説明する。
図1は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
積層造形システム100は、造形制御装置15と、マニピュレータ17と、溶加材供給装置19と、マニピュレータ制御装置21と、熱源制御装置23とを含んで構成される。
<Configuration of additive manufacturing system>
An example of the configuration of an additive manufacturing system that is operated by control information generated by the control information modification device described above will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing system.
The additive manufacturing system 100 includes a modeling control device 15, a manipulator 17, a filler material supply device 19, a manipulator control device 21, and a heat source control device 23.

マニピュレータ制御装置21は、マニピュレータ17と、熱源制御装置23とを制御する。マニピュレータ制御装置21には不図示のコントローラが接続されて、マニピュレータ制御装置21の任意の操作がコントローラを介して操作者から指示可能となっている。 Manipulator control device 21 controls manipulator 17 and heat source control device 23 . A controller (not shown) is connected to the manipulator control device 21, and an operator can instruct any operation of the manipulator control device 21 via the controller.

マニピュレータ17は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ11には、溶加材Mが連続供給可能に支持される。トーチ11は、溶加材Mを先端から突出した状態に保持する。トーチ11の位置及び姿勢は、マニピュレータ17を構成するロボットアームの自由度の範囲で3次元的に任意に設定可能となっている。マニピュレータ17は、6軸以上の自由度を有するものが好ましく、先端の熱源の軸方向を任意に変化させられるものが好ましい。マニピュレータ17は、図1に示す4軸以上の多関節ロボットの他、2軸以上の直交軸に角度調整機構を備えたロボット等、種々の形態であってもよい。 The manipulator 17 is, for example, a multi-jointed robot, and a torch 11 provided on a tip shaft is supported so that the filler material M can be continuously supplied. The torch 11 holds the filler metal M in a state protruding from its tip. The position and orientation of the torch 11 can be arbitrarily set three-dimensionally within the degree of freedom of the robot arm that constitutes the manipulator 17. The manipulator 17 preferably has six or more degrees of freedom, and is preferably capable of arbitrarily changing the axial direction of the heat source at its tip. The manipulator 17 may be in various forms, such as a multi-joint robot with four or more axes shown in FIG. 1 or a robot with angle adjustment mechanisms on two or more orthogonal axes.

トーチ11は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本構成で用いるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、造形対象に応じて適宜選定される。ここでは、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、電流が給電される溶加材Mがコンタクトチップに保持される。トーチ11は、溶加材Mを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Mの先端からアークを発生する。 The torch 11 has a shield nozzle (not shown), and shield gas is supplied from the shield nozzle. The shielding gas blocks the atmosphere and prevents oxidation and nitridation of the molten metal during welding, thereby suppressing welding defects. The arc welding method used in this configuration may be either a consumable electrode type such as covered arc welding or carbon dioxide arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma arc welding. The selection will be made accordingly. Here, gas metal arc welding will be explained as an example. In the case of the consumable electrode type, a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and the filler metal M to which a current is supplied is held in the contact tip. The torch 11 holds the filler metal M and generates an arc from the tip of the filler metal M in a shielding gas atmosphere.

溶加材供給装置19は、トーチ11に向けて溶加材Mを供給する。溶加材供給装置19は、溶加材Mが巻回されたリール19aと、リール19aから溶加材Mを繰り出す繰り出し機構19bとを備える。溶加材Mは、繰り出し機構19bによって必要に応じて正方向又は逆方向に送られながらトーチ11へ送給される。繰り出し機構19bは、溶加材供給装置19側に配置されて溶加材Mを押し出すプッシュ式に限らず、ロボットアーム等に配置されるプル式、又はプッシュ-プル式であってもよい。 The filler material supply device 19 supplies the filler material M toward the torch 11 . The filler material supply device 19 includes a reel 19a around which the filler material M is wound, and a feeding mechanism 19b that feeds out the filler material M from the reel 19a. The filler material M is fed to the torch 11 by the feeding mechanism 19b while being fed in the forward or reverse direction as required. The feeding mechanism 19b is not limited to a push type disposed on the filler material supplying device 19 side and pushes out the filler material M, but may also be a pull type or push-pull type disposed on a robot arm or the like.

熱源制御装置23は、マニピュレータ17による溶接に要する電力を供給する溶接電源である。熱源制御装置23は、溶加材Mを溶融、凝固させるビード形成時に供給する溶接電流及び溶接電圧を調整する。また、熱源制御装置23が設定する溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件に連動して、溶加材供給装置19の溶加材供給速度が調整される。 The heat source control device 23 is a welding power source that supplies the power required for welding by the manipulator 17. The heat source control device 23 adjusts the welding current and welding voltage supplied when forming a bead in which the filler metal M is melted and solidified. Further, the filler metal supply speed of the filler metal supply device 19 is adjusted in conjunction with welding conditions such as welding current and welding voltage set by the heat source control device 23.

溶加材Mを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザーとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザーを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザーにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、形成するビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。また、溶加材Mの材質についても特に限定するものではなく、例えば、軟鋼、高張力鋼、アルミ、アルミ合金、ニッケル、ニッケル基合金など、造形物Wの特性に応じて、用いる溶加材Mの種類が異なっていてよい。 The heat source for melting the filler metal M is not limited to the above-mentioned arc. For example, heat sources using other methods may be used, such as a heating method using a combination of an arc and a laser, a heating method using plasma, a heating method using an electron beam or a laser. When heating with an electron beam or laser, the amount of heating can be controlled more precisely, the state of the formed beads can be maintained more appropriately, and this can contribute to further improving the quality of the laminated structure. Furthermore, the material of the filler metal M is not particularly limited. For example, the filler material used may be mild steel, high-strength steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, or nickel-based alloy, depending on the characteristics of the shaped object W. The types of M may be different.

造形制御装置15は、上記した各部を統括して制御する。 The modeling control device 15 centrally controls each of the above-mentioned parts.

上記した構成の積層造形システム100は、造形物Wの造形計画に基づいて作成された造形プログラムに従って動作する。造形プログラムは、多数の命令コードにより構成され、造形物の形状、材質、入熱量等の諸条件に応じて、適宜なアルゴリズムに基づいて作成される。この造形プログラムに従って、トーチ11を移動させつつ、送給される溶加材Mを溶融及び凝固させると、溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶接ビードBがベース13上に形成される。つまり、マニピュレータ制御装置21は、造形制御装置15から提供される所定のプログラムに基づいてマニピュレータ17、熱源制御装置23を駆動させる。マニピュレータ17は、マニピュレータ制御装置21からの指令により、溶加材Mをアークで溶融させながらトーチ11を移動させて溶接ビードBを形成する。このようにして溶接ビードBを順次に形成、積層することで、目的とする形状の造形物Wが得られる。 The layered manufacturing system 100 configured as described above operates according to a modeling program created based on a modeling plan for the object W. The modeling program is composed of a large number of instruction codes, and is created based on an appropriate algorithm depending on various conditions such as the shape, material, and amount of heat input of the object. When the supplied filler metal M is melted and solidified while moving the torch 11 according to this modeling program, a linear weld bead B, which is a molten solidified body of the filler metal M, is formed on the base 13. Ru. That is, the manipulator control device 21 drives the manipulator 17 and the heat source control device 23 based on a predetermined program provided from the modeling control device 15. The manipulator 17 moves the torch 11 to form a weld bead B while melting the filler metal M with an arc according to a command from the manipulator control device 21 . By sequentially forming and stacking the weld beads B in this manner, a shaped article W having a desired shape can be obtained.

図2は、造形制御装置15の機能ブロック図である。造形制御装置15は、造形情報取得部31と、予測形状算出部33と、変更要否判定部35と、積層条件調整部37と、を含んで構成され、制御情報修正装置として機能する。各部の詳細については後述するが、概略的な機能は次のとおりである。 FIG. 2 is a functional block diagram of the modeling control device 15. The modeling control device 15 includes a modeling information acquisition section 31, a predicted shape calculation section 33, a change necessity determination section 35, and a lamination condition adjustment section 37, and functions as a control information modification device. Details of each part will be described later, but the general functions are as follows.

造形情報取得部31は、溶接ビードBの造形経路、積層方向及び溶接ビードBの積層条件に関する造形情報を取得する。 The modeling information acquisition unit 31 acquires modeling information regarding the modeling path of the weld bead B, the stacking direction, and the stacking conditions of the weld bead B.

予測形状算出部33は、造形情報取得部31によって取得された溶接ビードBの造形経路及び溶接ビードBの積層条件に基づいて、溶接ビードBを積層させるビード層の予測形状を算出する。 The predicted shape calculation unit 33 calculates the predicted shape of the bead layer on which the weld bead B is stacked, based on the modeling path of the weld bead B and the lamination conditions of the weld bead B acquired by the modeling information acquisition unit 31.

変更要否判定部35は、予測形状算出部33によって算出される予測形状に基づいて、溶接ビードBからなるビード層BLの層高さ(層間隔)BLhを算出し、この層高さBLhの分布に基づいて、溶接ビードBの積層条件の変更の要否を判定する。 The change necessity determining unit 35 calculates the layer height (layer spacing) BLh of the bead layer BL made of the weld bead B based on the predicted shape calculated by the predicted shape calculating unit 33, and determines the layer height BLh. Based on the distribution, it is determined whether the lamination conditions of weld bead B need to be changed.

積層条件調整部37は、変更要否判定部35が溶接ビードBの積層条件の変更を要すると判定した場合に、溶接ビードBの積層条件を場所ごとに調整する。 The lamination condition adjustment section 37 adjusts the lamination conditions of the weld bead B for each location when the change necessity determination section 35 determines that the lamination conditions of the weld bead B need to be changed.

上記の造形制御装置15は、例えば、PC(Personal Computer)などの情報処理装置を用いたハードウェアにより構成される。造形制御装置15の各機能は、不図示の制御部が不図示の記憶装置に記憶された特定の機能を有するプログラムを読み出し、これを実行することで実現される。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるRAM(Random Access Memory)、不揮発性の記憶領域であるROM(Read Only Memory)等のメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等のストレージを例示できる。また、制御部としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processor Unit)などのプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。造形制御装置15は、上記した形態のほか、ネットワーク等を介して積層造形システム100から遠隔から接続される他のコンピュータであってもよい。 The above-mentioned modeling control device 15 is configured by hardware using an information processing device such as a PC (Personal Computer), for example. Each function of the modeling control device 15 is realized by a control section (not shown) reading a program having a specific function stored in a storage device (not shown) and executing the program. Storage devices include RAM (Random Access Memory) which is a volatile storage area, ROM (Read Only Memory) which is a non-volatile storage area, HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), etc. storage can be exemplified. Furthermore, examples of the control unit include a processor such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processor Unit), or a dedicated circuit. In addition to the embodiments described above, the modeling control device 15 may be another computer remotely connected to the additive manufacturing system 100 via a network or the like.

<制御情報の生成手順>
図3は、制御情報修正装置による制御情報の修正手順を示すフローチャートである。
<Control information generation procedure>
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for modifying control information by the control information modifying device.

造形情報取得部31が、溶接ビードBの造形経路、積層方向、ビード形状及び溶接ビードBの積層条件に関する情報を、造形情報として取得する(ステップS1)。 The modeling information acquisition unit 31 acquires information regarding the modeling path of the weld bead B, the stacking direction, the bead shape, and the stacking conditions of the weld bead B as the modeling information (step S1).

この溶接ビードBの造形情報における造形経路及び積層方向については、公知の手段で算出できる。例えば、CADデータ等における造形物を複数層にスライスした形状データに対して、各種の軌道パターンを適用して生成できる。また、予め生成・記憶された軌道の情報を読み込んでもよい。なお、読み込む軌道の情報としては、例えば、溶接ビードBのパス中に含まれる点の座標情報(X,Y,Z)、隣接する溶接ビードBのパス同士のピッチ、各ビード層の間隔、各溶接ビードBのパスの積層順序などが挙げられる。 The shaping path and stacking direction in the shaping information of this weld bead B can be calculated by known means. For example, various trajectory patterns can be applied to shape data obtained by slicing a modeled object into multiple layers in CAD data or the like. Alternatively, trajectory information generated and stored in advance may be read. Note that the trajectory information to be read includes, for example, the coordinate information (X, Y, Z) of points included in the path of weld bead B, the pitch between the paths of adjacent weld bead B, the interval between each bead layer, each Examples include the stacking order of the passes of weld bead B.

一方、溶接ビードBのビード形状の情報については、溶接ビードBの形状モデル、ビード高さ、ビード幅といった情報を取得する。 On the other hand, regarding information on the bead shape of weld bead B, information such as the shape model of weld bead B, bead height, and bead width is acquired.

形状モデルとしては隣接する溶接ビードB間の重なりを考慮したモデル、下層側への垂れ形状を再現したモデルなど、溶接ビードBを実際に積層した際に起きる現象を再現したものが望ましい。 As for the shape model, it is desirable to use one that reproduces the phenomenon that occurs when weld beads B are actually stacked, such as a model that takes into account the overlap between adjacent weld beads B, and a model that reproduces the shape of sagging toward the lower layer.

図4は、隣接する溶接ビードB間の重なりを考慮したモデルの一例である。各モデルは、基準となるパスP1のモデルBM1の断面形状が台形であり、モデルBM1にはパスPS2のモデルBM2が隣接して設けられ、モデルBM2にはパスPS3のモデルBM3が隣接して設けられている。モデルBM2,BM3は、図4の左側に配置されるモデルに一部をオーバーラップさせている。その結果、モデルBM2の形状は、モデルBM1の一方の斜辺に寄り添う多角形状(5角形)となり、モデルBM3の形状は、モデルBM2の一方の斜辺に寄り添う多角形状(5角形)となる。このように、各BM1,BM2,BM3は、実際の溶接ビードの断面形状に近似した形状となる。 FIG. 4 is an example of a model that takes into account the overlap between adjacent weld beads B. In each model, the cross-sectional shape of the model BM1 of the path P1 serving as a reference is a trapezoid, the model BM2 of the path PS2 is provided adjacent to the model BM1, and the model BM3 of the path PS3 is provided adjacent to the model BM2. It is being Models BM2 and BM3 partially overlap the model placed on the left side of FIG. As a result, the shape of model BM2 becomes a polygonal shape (pentagon) that nestles on one hypotenuse of model BM1, and the shape of model BM3 becomes a polygonal shape (pentagon) that nestles on one hypotenuse of model BM2. In this way, each of BM1, BM2, and BM3 has a shape that approximates the cross-sectional shape of an actual weld bead.

図5は、下層側へ溶融金属が垂れた形状を再現したモデルの一例である。ベース13に積層された断面形状が台形のモデルBM1と、モデルBM1より上層のモデルBM2,BM3,・・・,BMn(nは整数)のうち、上層の台形ビードモデルBM2,BM3,・・・,BMnについては、底辺41の両端部に、下方へ延びる垂れ部47A,47Bを追加している。このように、垂れ部47A,47Bを設けたモデルBM2,BM3,・・・,BMnを、積層計画用のビードモデルに設定することで、溶接ビードBのビード高さが、溶接ビードBに生じる溶融金属の垂れ下がりによる影響を受けにくくなる。これにより、オーバーハング部などの溶接ビードBの溶融金属が垂れやすい条件下でも、輪郭の予測形状と実際の形状とが整合されやすくなる。 FIG. 5 is an example of a model that reproduces the shape in which molten metal drips toward the lower layer. Among the model BM1 with a trapezoidal cross-sectional shape stacked on the base 13 and the models BM2, BM3, ..., BMn (n is an integer) in the upper layer than the model BM1, the upper trapezoidal bead models BM2, BM3, ... , BMn, downwardly extending hanging portions 47A and 47B are added to both ends of the bottom side 41. In this way, by setting the models BM2, BM3, ..., BMn provided with the hanging portions 47A, 47B as bead models for lamination planning, the bead height of weld bead B is created in weld bead B. Less susceptible to sagging of molten metal. Thereby, even under conditions where the molten metal of the weld bead B tends to sag, such as in an overhang portion, the predicted shape of the contour and the actual shape can be easily matched.

溶接ビードBのビード幅及びビード高さは溶接速度、送給速度などの溶接条件と関係づけられていてもよい。 The bead width and bead height of weld bead B may be related to welding conditions such as welding speed and feeding speed.

例えば、ビード高さHは式(1)から求め、ビード幅LWは式(2)から求めてもよい。
H =C+C+C+C +C +C ・・・式(1)
LW=D+D+D+D +D +D ・・・式(2)
Ts:トーチ移動速度
Wf:溶加材送給速度
~C:係数
~D:係数
For example, the bead height H may be obtained from equation (1), and the bead width LW may be obtained from equation (2).
H = C 1 + C 2 W f + C 3 T s + C 4 W f 2 + C 5 T s 2 + C 6 W f T s ...Formula (1)
LW=D 1 +D 2 W f +D 3 T s +D 4 W f 2 +D 5 T s 2 +D 6 W f T s ...Formula (2)
Ts: Torch movement speed Wf: Filler material feeding speed C 1 to C 6 : Coefficient D 1 to D 6 : Coefficient

予測形状算出部33が、造形情報取得部31によって取得された造形情報に基づいて、ビード層BLの予測形状を算出する(ステップS2)。つまり、溶接ビードBの造形経路及び積層方向の情報に、溶接電流、溶接電圧、送給速度、溶接速度等の積層条件を与えることにより、溶接ビードBからなるビード層BLの形状の予測を行う。このビード層BLの形状の予測は、図4及び図5に示したモデル形状を用いてもよい。なお、このビード層BLの形状予測の算出に際しては、予測形状と積層条件の関係を把握するため、同一パス内での条件を固定するのが好ましい。 The predicted shape calculation unit 33 calculates the predicted shape of the bead layer BL based on the modeling information acquired by the modeling information acquisition unit 31 (step S2). In other words, the shape of the bead layer BL made of the weld bead B is predicted by giving the lamination conditions such as welding current, welding voltage, feeding speed, and welding speed to the information on the shaping path and lamination direction of the weld bead B. . The model shape shown in FIGS. 4 and 5 may be used to predict the shape of the bead layer BL. Note that when calculating the predicted shape of the bead layer BL, it is preferable to fix the conditions within the same pass in order to understand the relationship between the predicted shape and the lamination conditions.

ここで、図6及び図7は、下部から上部へ向かって偏心する円錐形状を有する筒状の造形物Wの予測形状の一例を示しており、予測形状算出部33は、造形物Wの形状をスライスし、溶接ビードBi(i=1~N)からなる複数のビード層BLi(i=1~N)を設計する。 Here, FIGS. 6 and 7 show an example of a predicted shape of a cylindrical object W having a conical shape that is eccentric from the bottom to the top, and the predicted shape calculation unit 33 calculates the shape of the object W. is sliced to design a plurality of bead layers BLi (i=1 to N) consisting of weld beads Bi (i=1 to N).

その後、溶接ビードBの各ビード層BLi(i=1~N)について、下段から順に、変更要否判定部35による積層条件の変更要否判定(ステップS3,S4)及び積層条件調整部37による積層条件の調整(ステップS5)を行う。 Thereafter, for each bead layer BLi (i=1 to N) of weld bead B, sequentially from the bottom, the change necessity determination unit 35 determines whether or not the lamination conditions need to be changed (steps S3, S4), and the lamination condition adjustment unit 37 determines whether or not the lamination conditions need to be changed. Lamination conditions are adjusted (step S5).

変更要否判定では、まず、変更要否判定部35が、予測形状に基づいて、各ビード層BLi(i=1~N)の層高さBLhi(i=1~N)の分布を算出する(ステップS3)。 In the change necessity determination, first, the change necessity determination unit 35 calculates the distribution of layer heights BLhi (i=1 to N) of each bead layer BLi (i=1 to N) based on the predicted shape. (Step S3).

さらに、変更要否判定部35は、予測形状に基づいて算出した各ビード層BLi(i=1~N)の層高さBLhi(i=1~N)の分布に基づいて、ビード層BLi(i=1~N)に積層条件の変更を要する傾斜角θを有するか否かをビード層BLiごとに判定する(ステップS4)。 Further, the change necessity determining unit 35 determines whether the bead layer BLi( It is determined for each bead layer BLi whether the bead layer BLi has an inclination angle θ that requires a change in the lamination conditions (i=1 to N) (step S4).

積層条件調整部37は、変更要否判定部35が溶接ビードBi(i=1~N)の積層条件の変更を要すると判定した場合(ステップS4:Yes)、つまり、ビード層BLi(i=1~N)の法線ベクトルと積層方向Zとの間に一定の乖離が認められる場合、そのビード層BLi(i=1~N)を形成する溶接ビードBi(i=1~N)の積層条件を場所ごとに調整する(ステップS5)。 When the change necessity determination unit 35 determines that the lamination conditions of the weld bead Bi (i=1 to N) need to be changed (step S4: Yes), the lamination condition adjustment unit 37 changes the bead layer BLi (i= 1 to N) and the lamination direction Z, the lamination of weld beads Bi (i = 1 to N) forming the bead layer BLi (i = 1 to N) Conditions are adjusted for each location (step S5).

ところで、図6及び図7に示したように、下部から上部へ向かって偏心する円錐形状を有する筒状の造形物Wを造形する造形例の場合、ビード層BLi(i=1~N)は、周方向において、積層方向Zに沿って略垂直に積層される積層箇所と、積層方向Zに対して傾斜角θで斜めに積層される積層箇所とを有する。したがって、この造形例では、図8に示すように、積層方向Zと積層形状の側面とのなす傾斜角θによってビード層BLi(i=1~N)の層高さBLhi(i=1~N)にずれが生じる。図9に示すように、例えば、積層方向Zに沿って傾斜せずに垂直(θ=0°)に積層される積層箇所(図9における右側)では、溶接ビードBiのビード高さがビード層BLiの層高さBLhiと略一致する。一方、積層方向Zに対して傾斜角θで傾斜(θ≠0°)する積層箇所(図9における左側)では、溶接ビードBiの最大ビード高さがビード層BLiの層高さBLhiとはならない。このため、溶接ビードBiの予測形状を考慮すると、造形物Wにおけるビード層BLiは、図7に示した層境界が実現されなくなる。そして、この層高さBLhi(i=1~N)のずれが累積すると、図8に示すように、ビード層BLi(i=1~N)の層境界面が徐々に傾くこととなる。 By the way, as shown in FIGS. 6 and 7, in the case of modeling a cylindrical object W having a conical shape that is eccentric from the bottom to the top, the bead layer BLi (i=1 to N) is In the circumferential direction, there are laminated parts that are laminated substantially perpendicularly along the laminated direction Z, and laminated parts that are laminated obliquely at an inclination angle θ with respect to the laminated direction Z. Therefore, in this modeling example, as shown in FIG. ). As shown in FIG. 9, for example, in a lamination location (right side in FIG. 9) where the lamination is not inclined along the lamination direction Z and laminated vertically (θ=0°), the bead height of the weld bead Bi is This substantially matches the layer height BLhi of BLi. On the other hand, in a lamination location (left side in FIG. 9) that is inclined at an inclination angle θ with respect to the lamination direction Z (θ≠0°), the maximum bead height of the weld bead Bi is not equal to the layer height BLhi of the bead layer BLi. . Therefore, when the predicted shape of the weld bead Bi is considered, the layer boundary shown in FIG. 7 is no longer realized in the bead layer BLi in the shaped object W. Then, as the deviations in the layer height BLhi (i=1 to N) accumulate, the layer boundary surface of the bead layer BLi (i=1 to N) gradually tilts as shown in FIG.

このような造形物Wを造形する造形例では、まず、変更要否判定部35が、第1層目のビード層BL1について、層高さBLh1の最大値BLh1maxと最小値BLh1minを抽出し、これらの層高さBLh1の最大値BLh1maxと最小値BLh1minとの差分が閾値ε以内に収まるか否かを判定する(ステップS4)。 In an example of modeling such a modeled object W, first, the change necessity determining unit 35 extracts the maximum value BLh1max and minimum value BLh1min of the layer height BLh1 for the first bead layer BL1, and extracts the maximum value BLh1max and minimum value BLh1min of the layer height BLh1. It is determined whether the difference between the maximum value BLh1max and the minimum value BLh1min of the layer height BLh1 is within a threshold value ε (step S4).

次に、積層条件調整部37が、第1層目のビード層BL1の層高さBLh1が均一となるように積層条件を調整する(ステップS5)。具体的には、ビード層BL1の場所ごとにおける傾斜角θに基づいて、ビード層BL1の予測形状を算出するために用いた積層条件における溶接電流、溶接電圧、送給速度、溶接速度等を調整する。これにより、図10及び図11に示すように、溶接ビードB1の溶着量を場所Pa,Pb,Pc…ごとに調整する。すると、溶接ビードB1は、場所毎に溶着量が増減され、溶着量の調整前(図11における破線)から溶着量の調整後(図11における実線)に変更される。例えば、積層方向Zに沿って傾斜せずに垂直(θ=0°)に積層される積層箇所(図11における右側)では、溶接ビードB1の溶着量を減少させ、積層方向Zに対して傾斜角θで傾斜(θ≠0°)する積層箇所(図11における左側)では、溶接ビードB1の溶着量を増加させている。これにより、溶接ビードB1からなるビード層BL1の層高さBLh1が均一化される(図11参照)。この溶接ビードBの溶着量の調整は、ビード層BL1の層高さBLh1が予め設定された基準層高さBLhsとなるように調整するのが好ましい。なお、積層条件調整部37は、変更要否判定部35が溶接ビードB1の積層条件の変更を要しないと判定した場合(ステップS4:No)、ビード層BL1を形成する溶接ビードB1の積層条件をそのまま維持する。 Next, the lamination condition adjustment unit 37 adjusts the lamination conditions so that the layer height BLh1 of the first bead layer BL1 becomes uniform (step S5). Specifically, based on the inclination angle θ at each location of the bead layer BL1, the welding current, welding voltage, feeding speed, welding speed, etc. under the lamination conditions used to calculate the predicted shape of the bead layer BL1 are adjusted. do. Thereby, as shown in FIGS. 10 and 11, the amount of welding of the weld bead B1 is adjusted for each location Pa, Pb, Pc, . . . . Then, the amount of welding bead B1 is increased or decreased depending on the location, and the state is changed from before the adjustment of the amount of welding (broken line in FIG. 11) to after adjusting the amount of welding (solid line in FIG. 11). For example, in a lamination location (on the right side in FIG. 11) where the layers are stacked vertically (θ=0°) without being inclined along the stacking direction Z, the amount of deposited weld bead B1 is reduced, and the welding area is tilted with respect to the stacking direction Z. In the laminated portion (left side in FIG. 11) that is inclined at an angle θ (θ≠0°), the amount of weld bead B1 deposited is increased. Thereby, the layer height BLh1 of the bead layer BL1 made of the weld bead B1 is made uniform (see FIG. 11). The amount of deposited weld bead B is preferably adjusted so that the layer height BLh1 of the bead layer BL1 becomes a preset reference layer height BLhs. Note that, when the change necessity determining unit 35 determines that the lamination condition of the weld bead B1 does not need to be changed (step S4: No), the lamination condition adjustment unit 37 changes the lamination condition of the weld bead B1 forming the bead layer BL1. remain as is.

その後、変更要否判定処理(ステップS3,S4)及び積層条件変更処理(ステップS5)を繰り返す(ステップS6)。これにより、第2層目以降のビード層BLi(i=2~N)について、溶接ビードBi(i=2~N)の積層条件の変更を要すると判定した場合(ステップS4:No)、そのビード層BLi(i=2~N)を形成する溶接ビードBi(i=2~N)の積層条件を調整し(ステップS5)、層高さBLhi(i=2~N)を調整する。 Thereafter, the change necessity determination process (steps S3, S4) and the lamination condition change process (step S5) are repeated (step S6). As a result, if it is determined that it is necessary to change the lamination conditions of the weld bead Bi (i = 2 to N) for the second and subsequent bead layers BLi (i = 2 to N) (step S4: No), then The lamination conditions of the weld beads Bi (i=2 to N) forming the bead layer BLi (i=2 to N) are adjusted (step S5), and the layer height BLhi (i=2 to N) is adjusted.

これにより、図12に示すように、各溶接ビードBi(i=1~N)からなる各ビード層BLi(i=1~N)は、その層高さBLhi(i=1~N)がそれぞれ均一化される。したがって、造形物Wの一部にオーバーハング部位が含まれていても、層高さBLhi(i=1~N)の局所的なずれを抑制することができ、高品質な造形物Wを円滑に造形できる。 As a result, as shown in FIG. 12, each bead layer BLi (i=1 to N) consisting of each weld bead Bi (i=1 to N) has a layer height BLhi (i=1 to N), respectively. Equalized. Therefore, even if a part of the object W includes an overhang, local deviations in the layer height BLhi (i=1 to N) can be suppressed, and a high-quality object W can be smoothly formed. It can be shaped into

なお、変更要否判定部35による変更要否の判定(ステップS4)は、各ビード層BLi(i=1~N)について、特定の2箇所における層高さBLhi1,BLhi2を抽出し、これらのBLhi1,BLhi2の差分が閾値(許容値)ε以内に収まるか否かによって行ってもよい。 Note that the change necessity determination unit 35 determines whether the change is necessary (step S4) by extracting the layer heights BLhi1 and BLhi2 at two specific locations for each bead layer BLi (i=1 to N), and This may be done depending on whether the difference between BLhi1 and BLhi2 falls within a threshold (tolerable value) ε.

また、溶接ビードBの積層条件を調整して溶着量を調整すると、溶着量の増加箇所において過剰な余肉が発生してしまうおそれがある。このため、溶着量の調整とともに、溶接ビードBのビード幅の調整を併せて行ってもよい。例えば、ウィービングの調整、トーチ11の傾斜角の調整、入熱量の調整などを行って溶接ビードBのビード幅に制限を設け、ビード幅の増加を抑えつつビード高さを調整する。すると、図13に示すように、溶着量の増加による過剰な余肉の発生を抑えつつビード層BLi(i=1~N)の層高さBLhi(i=1~N)を均一化できる。 Moreover, if the lamination conditions of the weld bead B are adjusted to adjust the amount of welding, there is a risk that excessive excess thickness will be generated at the location where the amount of welding increases. Therefore, in addition to adjusting the amount of welding, the bead width of the weld bead B may also be adjusted. For example, by adjusting the weaving, adjusting the inclination angle of the torch 11, adjusting the amount of heat input, etc., the bead width of the weld bead B is limited, and the bead height is adjusted while suppressing an increase in the bead width. Then, as shown in FIG. 13, the layer height BLhi (i=1 to N) of the bead layer BLi (i=1 to N) can be made uniform while suppressing the generation of excessive excess thickness due to an increase in the amount of welding.

このように、本構成例によれば、溶接ビードBの積層条件を場所ごとに調整してビード層BLの層高さBLhのばらつきを抑えるので、造形物Wの一部にオーバーハング部位が含まれていても層高さBLhの局所的なずれを抑制することができる。これにより、層高さBLhの局所的なずれによって生じるおそれのあるトーチ11と造形中の造形物Wとの干渉及びアークスタートのエラーを抑え、高品質な造形物Wを円滑に造形できる。 In this way, according to the present configuration example, the lamination conditions of the weld bead B are adjusted for each location to suppress variations in the layer height BLh of the bead layer BL, so that a part of the object W includes an overhang portion. Even if the layer height BLh is shifted, local deviations in the layer height BLh can be suppressed. This suppresses interference between the torch 11 and the object W being formed and arc start errors that may occur due to local deviations in the layer height BLh, and enables smooth modeling of a high-quality object W.

なお、同一パス内における溶接ビードBの積層条件の調整量が著しく大きい場合、溶接ビードBの積層プロセスが不安定化するおそれがある。このような場合、予め許容値を設定し、積層条件の調整量が許容値より大きくなる場合に、造形物Wの目標形状の分割数及び溶接ビードBの積層方向Zの少なくとも一方を、調整量が許容値以下となるまで繰り返し修正するのが好ましい。 Note that if the adjustment amount of the lamination conditions of weld bead B within the same pass is extremely large, there is a possibility that the lamination process of weld bead B may become unstable. In such a case, a tolerance value is set in advance, and if the amount of adjustment of the lamination conditions becomes larger than the tolerance value, at least one of the number of divisions of the target shape of the object W and the lamination direction Z of the weld bead B is adjusted by the amount of adjustment. It is preferable to repeat the correction until the value falls below the allowable value.

例えば、図14に示すように、作成した造形物Wの3次元形状をスライスして複数のビード層BLに分割した形状データ(図14左参照)に対して、分割数を多くした形状データ(図14右上参照)を、調整量が許容値以下となるまで繰り返し作成する。または、層高さBLhの調整量が大きくなる側へ傾けた積層方向Zaの形状データ(図14右下参照)を、調整量が許容値以下となるまで繰り返し作成する。これにより、同一パス内における溶接ビードBの積層条件の調整量を抑え、溶接ビードBの積層プロセスを安定化できる。 For example, as shown in FIG. 14, compared to shape data obtained by slicing the three-dimensional shape of the created object W and dividing it into a plurality of bead layers BL (see left in FIG. 14), shape data obtained by increasing the number of divisions ( (see upper right of FIG. 14) is repeatedly created until the adjustment amount becomes less than or equal to the allowable value. Alternatively, the shape data of the stacking direction Za tilted toward the side where the amount of adjustment of the layer height BLh increases (see the lower right of FIG. 14) is repeatedly created until the amount of adjustment becomes equal to or less than the allowable value. Thereby, the amount of adjustment of the lamination conditions of weld bead B within the same pass can be suppressed, and the lamination process of weld bead B can be stabilized.

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and those skilled in the art can modify and apply them based on the mutual combination of the configurations of the embodiments, the description of the specification, and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention to do so, and is within the scope for which protection is sought.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する制御情報修正方法であって、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得工程と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出工程と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定工程と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整工程と、
を含む、制御情報修正方法。
この構成の制御情報修正方法によれば、溶接ビードの積層条件を場所ごとに調整してビード層の層高さのばらつきを抑えるので、造形物の一部にオーバーハング部位が含まれていても層高さの局所的なずれを抑制することができる。これにより、層高さの局所的なずれによって生じるおそれのあるトーチと造形中の造形物との干渉及びアークスタートのエラーを抑え、高品質な造形物を円滑に造形できる。
As mentioned above, the following matters are disclosed in this specification.
(1) Melt the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and create a three-dimensional shaped object in which the target shape is divided into multiple layers and bead layers are laminated. A control information modification method for modifying control information for controlling an additive manufacturing apparatus, the method comprising:
a shaping information acquisition step of acquiring shaping information regarding a shaping route, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation step of calculating a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determining step of determining whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
When it is determined that the lamination conditions need to be changed, a lamination condition adjustment step of adjusting the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer;
A method of modifying control information, including:
According to the control information modification method with this configuration, the lamination conditions of the weld bead are adjusted for each location to suppress variations in the height of the bead layer, so even if a part of the printed object includes an overhang part, Local deviations in layer height can be suppressed. This suppresses interference between the torch and the object being formed and arc start errors that may occur due to local deviations in layer height, and enables smooth modeling of high-quality objects.

(2) 前記変更要否判定工程において、前記ビード層の前記予測形状を基準とした層高さの分布を算出し、それぞれの前記ビード層における前記層高さの差分が、予め設定した閾値より大きい場合に前記積層条件を変更要と判定する、(1)に記載の制御情報修正方法。
この構成の制御情報修正方法によれば、オーバーハング部位又は曲面の有無に対応して積層条件の変更の要否を適切に判定できる。
(2) In the change necessity determining step, a distribution of layer heights based on the predicted shape of the bead layer is calculated, and the difference in the layer height of each of the bead layers is greater than a preset threshold. The control information modification method according to (1), wherein if the lamination condition is large, it is determined that the lamination condition needs to be changed.
According to the control information modification method having this configuration, it is possible to appropriately determine whether or not the lamination conditions need to be changed in accordance with the presence or absence of an overhang portion or curved surface.

(3) 前記層高さの分布は、前記積層方向に対する前記造形物の表面の傾斜角に基づいて算出される、(2)に記載の制御情報修正方法。
この構成の制御情報修正方法によれば、造形物の表面の傾斜角を考慮することで、場所ごとに正確な層高さの分布を取得できる。
(3) The control information modification method according to (2), wherein the layer height distribution is calculated based on an inclination angle of the surface of the shaped object with respect to the stacking direction.
According to the control information modification method having this configuration, by considering the inclination angle of the surface of the object, it is possible to obtain an accurate layer height distribution for each location.

(4) 調整された前記積層条件の調整量が予め設定した許容値より大きくなる場合に、前記造形物の目標形状の分割数及び前記溶接ビードの積層方向の少なくとも一方を、前記調整量が前記許容値以下となるまで繰り返し修正する工程をさらに含む、(1)から(3)のいずれか一つに記載の制御情報修正方法。
この構成の制御情報修正方法によれば、各ビード層における積層条件の変更による調整量が過度に大きくなることを抑え、積層プロセスを安定化できる。
(4) When the adjusted amount of the lamination condition becomes larger than a preset tolerance value, at least one of the number of divisions of the target shape of the modeled object and the lamination direction of the weld bead is The control information modification method according to any one of (1) to (3), further comprising the step of repeatedly modifying the information until the value becomes equal to or less than the allowable value.
According to the control information modification method having this configuration, it is possible to prevent the amount of adjustment caused by changing the lamination conditions in each bead layer from becoming excessively large, and to stabilize the lamination process.

(5) 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する制御情報修正装置であって、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得部と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出部と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定部と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整部と、
を含む、制御情報修正装置。
この構成の制御情報修正装置によれば、溶接ビードの積層条件を場所ごとに調整してビード層の層高さのばらつきを抑えるので、造形物の一部にオーバーハング部位が含まれていても層高さの局所的なずれを抑制することができる。これにより、層高さの局所的なずれによって生じるおそれのあるトーチと造形中の造形物との干渉及びアークスタートのエラーを抑え、高品質な造形物を円滑に造形できる。
(5) Melt the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and create a three-dimensional shaped object in which the target shape is divided into multiple layers and bead layers are laminated. A control information modification device for modifying control information for controlling an additive manufacturing device, the control information modification device comprising:
a shaping information acquisition unit that acquires shaping information regarding a shaping path, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation unit that calculates a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determination unit that determines whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
a lamination condition adjustment unit that adjusts the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer when it is determined that the lamination conditions need to be changed;
A control information modification device including:
According to the control information modification device with this configuration, the lamination conditions of the weld bead are adjusted for each location to suppress variations in the height of the bead layer, so even if a part of the modeled object includes an overhang part, Local deviations in layer height can be suppressed. This suppresses interference between the torch and the object being formed and arc start errors that may occur due to local deviations in layer height, and enables smooth modeling of high-quality objects.

(6) 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正するプログラムであって、
コンピュータに、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得機能と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出機能と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定機能と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整機能と、
を実現させるための、プログラム。
この構成のプログラムによれば、溶接ビードの積層条件を場所ごとに調整してビード層の層高さのばらつきを抑えるので、造形物の一部にオーバーハング部位が含まれていても層高さの局所的なずれを抑制することができる。これにより、層高さの局所的なずれによって生じるおそれのあるトーチと造形中の造形物との干渉及びアークスタートのエラーを抑え、高品質な造形物を円滑に造形できる。
(6) Melt the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and create a three-dimensional model in which the target shape is divided into multiple layers and bead layers are laminated. A program for modifying control information for controlling an additive manufacturing apparatus, the program comprising:
to the computer,
a shaping information acquisition function that acquires shaping information regarding a shaping path, a stacking direction, and stacking conditions of the welding bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation function that calculates a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determination function that determines whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
a lamination condition adjustment function that adjusts the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer when it is determined that the lamination conditions need to be changed;
A program to make this happen.
According to the program with this configuration, the lamination conditions of the weld bead are adjusted for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer, so even if a part of the printed object includes an overhang part, the layer height can be adjusted. It is possible to suppress local deviations of . This suppresses interference between the torch and the object being formed and arc start errors that may occur due to local deviations in layer height, and enables smooth modeling of high-quality objects.

11 トーチ
15 造形制御装置(制御情報修正装置)
31 造形情報取得部
33 予測形状算出部
35 変更要否判定部
37 積層条件調整部
100 積層造形システム(積層造形装置)
B 溶接ビード
W 造形物
θ 傾斜角
11 Torch 15 Molding control device (control information correction device)
31 Molding information acquisition unit 33 Predicted shape calculation unit 35 Change necessity determination unit 37 Lamination condition adjustment unit 100 Additive manufacturing system (additive manufacturing apparatus)
B Weld bead W Modeled object θ Inclination angle

Claims (6)

造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する制御情報修正方法であって、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得工程と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出工程と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定工程と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整工程と、
を含む、
制御情報修正方法。
Additive manufacturing that melts the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and creates a three-dimensional object with a stack of bead layers that divide the target shape into multiple layers. A control information modification method for modifying control information for controlling a device, the method comprising:
a shaping information acquisition step of acquiring shaping information regarding a shaping route, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation step of calculating a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determining step of determining whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
When it is determined that the lamination conditions need to be changed, a lamination condition adjustment step of adjusting the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer;
including,
Control information modification method.
前記変更要否判定工程において、前記ビード層の前記予測形状を基準とした層高さの分布を算出し、それぞれの前記ビード層における前記層高さの差分が、予め設定した閾値より大きい場合に前記積層条件を変更要と判定する、
請求項1に記載の制御情報修正方法。
In the change necessity determining step, a layer height distribution based on the predicted shape of the bead layer is calculated, and if the difference in the layer height in each of the bead layers is larger than a preset threshold value, determining that the lamination conditions need to be changed;
The control information modification method according to claim 1.
前記層高さの分布は、前記積層方向に対する前記造形物の表面の傾斜角に基づいて算出される、
請求項2に記載の制御情報修正方法。
The layer height distribution is calculated based on the inclination angle of the surface of the shaped object with respect to the stacking direction.
The control information modification method according to claim 2.
調整された前記積層条件の調整量が予め設定した許容値より大きくなる場合に、前記造形物の目標形状の分割数及び前記溶接ビードの積層方向の少なくとも一方を、前記調整量が前記許容値以下となるまで繰り返し修正する工程をさらに含む、
請求項1から3のいずれか一項に記載の制御情報修正方法。
When the adjusted amount of the lamination condition is larger than a preset tolerance value, at least one of the number of divisions of the target shape of the modeled object and the lamination direction of the weld bead, the adjustment amount is less than or equal to the tolerance value. It further includes a step of iteratively correcting until
The control information modification method according to any one of claims 1 to 3.
造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正する制御情報修正装置であって、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得部と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出部と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定部と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整部と、
を含む、
制御情報修正装置。
Additive manufacturing that melts the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and creates a three-dimensional object with a stack of bead layers that divide the target shape into multiple layers. A control information modification device that modifies control information for controlling a device,
a shaping information acquisition unit that acquires shaping information regarding a shaping route, a stacking direction, and stacking conditions of the weld bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation unit that calculates a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determination unit that determines whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
a lamination condition adjustment unit that adjusts the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer when it is determined that the lamination conditions need to be changed;
including,
Control information modification device.
造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成し、目標形状を複数層に分割したビード層が積層された三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を修正するプログラムであって、
コンピュータに、
前記ビード層を形成する前記溶接ビードの造形経路、積層方向及び積層条件に関する造形情報を取得する造形情報取得機能と、
前記造形情報に基づいて前記ビード層の予測形状を算出する予測形状算出機能と、
前記予測形状に基づいて前記積層条件の変更の要否を判定する変更要否判定機能と、
前記積層条件の変更を要すると判定された場合に、前記溶接ビードの前記積層条件を場所ごとに調整して前記ビード層の層高さのばらつきを抑える積層条件調整機能と、
を実現させるための、
プログラム。
Additive manufacturing that melts the welding material while moving the torch along the modeling path to form a weld bead on the target surface, and creates a three-dimensional object with a stack of bead layers that divide the target shape into multiple layers. A program for modifying control information for controlling a device,
to the computer,
a shaping information acquisition function that acquires shaping information regarding a shaping path, a stacking direction, and stacking conditions of the welding bead forming the bead layer;
a predicted shape calculation function that calculates a predicted shape of the bead layer based on the modeling information;
a change necessity determination function that determines whether or not the lamination conditions need to be changed based on the predicted shape;
a lamination condition adjustment function that adjusts the lamination conditions of the weld bead for each location to suppress variations in the layer height of the bead layer when it is determined that the lamination conditions need to be changed;
In order to realize
program.
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