JP7181163B2 - 積層構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
この接合方法では、積層体同士の突き合わせ位置に開先を形成して、この開先に溶着ビードを形成することで、各積層体を互いに接合している。
複数の構造体が互いに接合された接合構造体を、ベース上に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して形成する積層構造体の製造方法であって、
複数の前記構造体のうち、いずれか1つの構造体の形状を有する基準積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記いずれか1つの構造体を除く他の構造体の形状を、前記基準積層体との接合端から後退させた形状の部分積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層
する工程と、
前記基準積層体と前記部分積層体との間の溶着ビードのない間隙部を、前記基準積層体と前記部分積層体とを接続する溶着ビードで埋めて接合部を形成する工程と、
を有する積層構造体の製造方法。
まず、本発明の積層構造体の製造方法が適用される積層構造体の製造システムについて説明する。
本構成の積層構造体の製造システム100は、積層造形装置11と、積層造形装置11を統括制御するコントローラ15と、を備える。
図2は積層構造体を形成する工程説明図であって、ベース25上に一対の積層体を互いに離間して形成した様子を示す斜視図である。図3は積層構造体を作製する工程説明図であって、一対の積層体を接合した様子を示す斜視図である
されていない間隙部47(図2参照)に、第1積層体43と第2積層体45とを接続する溶着ビードBを形成する。これにより、間隙部47を埋める接合部49が形成される。接合部49は、複数層の溶着ビードBが積層された積層体である。ここでは、接合部49の溶着ビードBの形成方向を、ベース25の面方向に沿った方向で示しているが、ベース25の面方向と交差する方向にすることもできる。その場合の溶着ビードBの形成方向は、ベース25側から第1積層体43及び第2積層体45の積層方向先方側(図3では上側)に向かう方向とするのが好ましい。溶着ビードBの形成方向を、接合部49と、第1積層体43,第2積層体45とで異ならせることで、第1積層体43と第2積層体45との接合状態がより良好となり、双方の接合強度をより向上できる。
図4は他の積層構造体Wbの構成を示す平面図である。
積層構造体Wbは、ベース25上に積層造形された枠体51と、枠体51に接続された複数の補強部53A,53B,53C,53Dとを有する。枠体51は、全体が矩形環状に形成され、枠体51の4辺のそれぞれ中間部分には、補強部53A,53B,53C,53Dが接合される。
図1に示す積層構造体の製造システム100のコントローラ15には、上記した積層構造体Wbの3次元形状データが入力され、3次元形状データが記憶部35に記憶される。
ここでは、補強部53A,53B,53C,53D(図4参照)のビード形成パス57A,57B,57C,57Dはそのまま残し、ビード連続形成長の長い枠体51のビード形成パスを分断して、補強部との間に間隙部55を設ける。その結果、枠体51のビード形成パスは、枠片51A,5B,51C,51D(図4参照)よりもビード形成方向に短縮された修正ビード形成パス59A,59B,59C,59Dとなる。
図6は図5に示す交差箇所C1,C2,C3,C4の間隙部に追加ビード形成パス61を設けた各ビード形成パスを模式的に示す平面図である。
そして、上記した各ビード形成パスにより形成される溶着ビードを、積層方向に順次積層することで、枠体51と補強部53A,53B,53C,53Dが積層造形される。
まず、図7の(A)に示すように、ベース25上に溶着ビードB1(図4に示す枠片51Aに相当)を、修正ビード形成パス59A(図6参照)に沿って形成し、溶着ビードB
2(図4に示す補強部53Aに相当)を、ビード形成パス57A(図6参照)に沿って形成する。溶着ビードB1と溶着ビードB2との間には、間隙部55が設けられる。
図8は接合部69の溶着ビードを形成する際のトーチ移動軌跡の一例を示す説明図である。
61を生成する際のパス計算を簡単化できる。
(1) 複数の構造体が互いに接合された接合構造体を、ベース上に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して形成する積層構造体の製造方法であって、
複数の前記構造体のうち、いずれか1つの構造体の形状を有する基準積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記いずれか1つの構造体を除く他の構造体の形状を、前記基準積層体との接合端から後退させた形状の部分積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記基準積層体と前記部分積層体との間の溶着ビードのない間隙部を、前記基準積層体と前記部分積層体とを接続する溶着ビードで埋めて接合部を形成する工程と、
を有する積層構造体の製造方法。
この積層構造体の製造方法によれば、基準積層体と、基準積層体に間隙部をあけて配置される部分積層体と積層した後に、間隙部を埋める接合部を積層することで、複数の積層体が接合される接合部に未溶着部が生じることを防止できる。
この積層構造体の製造方法によれば、積層体を形成した溶着ビードの積層方向に沿って接合部の溶着ビードを形成することで、積層体同士を高強度に接合できる。
この積層構造体の製造方法によれば、溶着ビードを任意の幅に簡単、且つ均質に形成できる。
この積層構造体の製造方法によれば、間隙部に溶着ビードを形成する際に、既に形成された積層体や前層の溶着ビードの一部を溶融させて、より確実に積層体同士を繋ぐ溶着ビードを形成できる。
前記接合構造体の3次元形状データを積層方向に分割して複数層のスライスデータにする工程と、
前記スライスデータに応じた形状に溶着ビードを形成するビード形成パスを求める工程
と、
前記ビード形成パス同士が交差する交差箇所を抽出する工程と、
抽出された前記交差箇所を含む前記ビード形成パスの少なくとも1つを、当該交差箇所に溶着ビードを形成しない前記間隙部を形成する修正ビード形成パスに変更する工程と、
前記間隙部に溶着ビードを形成する追加ビード形成パスを生成する工程と、
を実行する(1)~(4)のいずれか1つに記載の積層構造体の製造方法。
この積層構造体の製造方法によれば、交差箇所を含む少なくとも1つのビード形成パスを、間隙部が形成される修正形成パスに変更することで、交差箇所には、複数の積層体が間隙部を有して形成される。この間隙部に追加ビード形成パスに沿って溶着ビードを形成することで、複数の積層体が接合された接合構造体が得られる。よって、接合構造体全体のビード形性パスを変更することなく、交差箇所のビード形成パスの一部だけを変更するだけで、交差箇所の溶着ビードに未溶着部が生じることを防止できる。
この積層構造体の製造方法によれば、交差箇所では1つのビード形成パスはそのまま使用して、他のビード形成パスにのみ間隙部を設けることで、ビード形成パスの変更が必要最小限で済む。
15 コントローラ
17 トーチ
19 溶接ロボット
21 溶加材供給部
25 ベース
31 CAD/CAM部
33 軌道演算部
35 記憶部
37 制御部
43 第1積層体(基準積層体)
45 第2積層体(部分積層体)
47 間隙部
49 接合部
51 枠体
51A,51B,51C,51D 枠片
53A,53B,53C,53D 補強部
55 間隙部
57A,57B,57C,57D ビード形成パス
59A,59B,59C,59D 修正ビード形成パス
61 追加ビード形成パス
65,67 積層体
69 接合部
100 積層構造体の製造システム
B,B1,B2,B3 溶着ビード
M 溶加材
Wa,Wb 積層構造体
W 接合構造体
Claims (6)
- 複数の構造体が互いに接合された接合構造体を、ベース上に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して形成する積層構造体の製造方法であって、
複数の前記構造体のうち、いずれか1つの構造体の形状を有する基準積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記いずれか1つの構造体を除く他の構造体の形状を、前記基準積層体との接合端から後退させた形状の部分積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記基準積層体と前記部分積層体との間の溶着ビードのない間隙部を、前記基準積層体と前記部分積層体とを接続する溶着ビードで埋めて接合部を形成する工程と、
を有し、
前記接合部を積層する工程では、前記間隙部に溶着ビードを形成するときの溶接入熱を、前記基準積層体及び前記部分積層体を形成するときの溶接入熱より大きくする積層構造体の製造方法。 - 複数の構造体が互いに接合された接合構造体を、ベース上に溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層して形成する積層構造体の製造方法であって、
複数の前記構造体のうち、いずれか1つの構造体の形状を有する基準積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記いずれか1つの構造体を除く他の構造体の形状を、前記基準積層体との接合端から後退させた形状の部分積層体を、前記ベースの面方向に沿って溶着ビードを形成して積層する工程と、
前記基準積層体と前記部分積層体との間の溶着ビードのない間隙部を、前記基準積層体と前記部分積層体とを接続する溶着ビードで埋めて接合部を形成する工程と、
を有し、
軌道演算部が、
前記接合構造体の3次元形状データを積層方向に分割して複数層のスライスデータにする工程と、
前記スライスデータに応じた形状に溶着ビードを形成するビード形成パスを求める工程と、
前記ビード形成パス同士が交差する交差箇所を抽出する工程と、
抽出された前記交差箇所を含む前記ビード形成パスの少なくとも1つを、当該交差箇所に溶着ビードを形成しない前記間隙部を形成する修正ビード形成パスに変更する工程と、
前記間隙部に溶着ビードを形成する追加ビード形成パスを生成する工程と、
を実行する積層構造体の製造方法。 - 前記交差箇所に含まれる複数の前記ビード形成パスのうち、いずれか1つの前記ビード形成パスをそのまま残し、他の前記ビード形成パスを、前記間隙部が設けられた修正ビード形成パスに変更する請求項2に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記接合部を積層する工程では、前記間隙部に溶着ビードを形成するときの溶接入熱を、前記基準積層体及び前記部分積層体を形成するときの溶接入熱より大きくする
請求項2又は3に記載の積層構造体の製造方法。 - 前記接合部を積層する工程は、前記ベースの面方向と交差する方向に溶着ビードを形成する請求項1~4のいずれか1項に記載の積層構造体の製造方法。
- 前記間隙部の溶着ビードを、ウィービング溶接により形成する請求項1~5のいずれか1項に記載の積層構造体の製造方法。
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