JP7223644B2 - Modeled article manufacturing method and modeled article manufacturing control method - Google Patents

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  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

本発明は、造形物の製造方法、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなる複数のビードを母材上に並べかつ重ねた積層体を含む造形物を製造する造形物の製造制御方法、製造制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a model, and manufacturing control for manufacturing a model including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc are arranged and stacked on a base material. The present invention relates to a method, manufacturing control device, and program.

ロボットコントローラと干渉チェック装置とを備えた溶接制御装置により、ロボットおよび溶接機を制御して多層溶接をなす溶接システムであって、開先形状の測定を溶接開始前と所定数の層の溶接が終了した時点毎になし、その開先形状により得られた開先形状データに基づいて設定溶接条件を補正し、その補正された溶接条件による溶接においてワークと、溶接トーチおよびロボットとが干渉しないかをチェックした後に溶接をなす溶接システムは、知られている(例えば、特許文献1参照)。 A welding system that performs multi-layer welding by controlling a robot and a welding machine by a welding control device equipped with a robot controller and an interference check device, wherein the groove shape is measured before welding starts and after welding of a predetermined number of layers. At each end point, the set welding conditions are corrected based on the groove shape data obtained from the groove shape, and whether the work, welding torch, and robot interfere with each other during welding under the corrected welding conditions. Welding systems that perform welding after checking are known (see, for example, U.S. Pat.

特開2004-268098号公報JP 2004-268098 A

ビードの積層高さを目標値とする積層計画に従ってビードを積層したとしても、実際にはビードの積層高さが目標値からずれる場合がある。このような場合に、1層のビードを形成するごとにビードの積層高さが目標値からずれているかを評価してずれていたら溶接条件を補正する構成を採用したのでは、ビードを積層する処理の負荷が重くなる。 Even if beads are laminated according to a lamination plan in which the bead lamination height is a target value, the bead lamination height may actually deviate from the target value. In such a case, if the lamination height of the bead is deviated from the target value every time one layer of bead is formed is evaluated, and if it is deviated, the welding conditions are corrected. Processing load becomes heavy.

本発明の目的は、ビードの積層高さを目標値とする積層計画に従ってビードを積層する際に、1層のビードを形成するごとにビードの積層高さが目標値からずれているかを評価してずれていたら溶接条件を補正する場合に比較して、その処理の負荷を軽減することにある。 An object of the present invention is to evaluate whether or not the bead lamination height deviates from the target value each time a bead layer is formed when laminating beads according to a lamination plan in which the bead lamination height is a target value. To reduce the processing load in comparison with the case of correcting welding conditions if there is a deviation.

かかる目的のもと、本発明は、三次元形状データを複数の層に分割して得た複数のスライスデータを、複数のビードにそれぞれ対応する複数のビードデータに分割する工程と、複数のビードデータに順序を割り当てる工程と、複数のビードデータに基づき、割り当てられた順序で、溶加材を溶融及び固化してなるビードを積層する工程とを含み、順序を割り当てる工程では、複数のビードデータの所定の部分に積層方向へ連続する順序を割り当て、積層する工程では、所定の部分について、所定の部分に割り当てられた順序でビードの形成を行った後、所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正し、所定の部分の次の部分について、補正した積層条件でビードの形成を行う造形物の製造方法を提供する。 For this purpose, the present invention provides a step of dividing a plurality of slice data obtained by dividing three-dimensional shape data into a plurality of layers into a plurality of bead data corresponding to a plurality of beads, A step of assigning an order to the data, and a step of laminating beads formed by melting and solidifying the filler material in the assigned order based on the plurality of bead data, and in the step of assigning the order, the plurality of bead data In the step of assigning a continuous order in the stacking direction to a predetermined portion of the and laminating, for the predetermined portion, beads are formed in the order assigned to the predetermined portion, and then the bead stacking height in the predetermined portion To provide a method for manufacturing a modeled article, correcting lamination conditions so that .alpha.

順序を割り当てる工程では、複数のビードデータの次の部分に層内方向へ連続する順序を割り当て、積層する工程では、次の部分について、次の部分に割り当てられた順序でビードの形成を行う、ようにしてよい。 In the step of assigning the order, the next part of the plurality of bead data is assigned a continuous order in the layer direction, and in the step of laminating, the bead is formed for the next part in the order assigned to the next part. You can do

所定の部分は、造形物の端部の積層方向に並ぶビードに対応するビードデータを含む部分であってよい。 The predetermined portion may be a portion including bead data corresponding to beads arranged in the stacking direction at the end of the modeled object.

所定の部分は、積層方向に並ぶビードに対応するビードデータを少なくとも2セット含む部分であってよい。 The predetermined portion may be a portion including at least two sets of bead data corresponding to beads arranged in the stacking direction.

また、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなる複数のビードを母材上に並べかつ重ねた積層体を含む造形物の製造制御方法であって、複数のビードの所定の部分について、積層方向へビードの形成を行うよう制御する工程と、所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正する工程と、複数のビードの所定の部分の次の部分について、補正した積層条件でビードの形成を行うよう制御する工程とを含む造形物の製造制御方法も提供する。 The present invention also provides a manufacturing control method for a modeled object including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc are arranged and stacked on a base material, the method comprising: A step of controlling formation of beads in a stacking direction for a predetermined portion, a step of correcting lamination conditions so that the bead stacking height in the predetermined portion is a target value, and a predetermined portion of a plurality of beads. and controlling the formation of the beads under the corrected lamination conditions for the next portion of the shaped article manufacturing control method.

次の部分についてビードの形成を行うよう制御する工程では、次の部分について、層内方向へビードの形成を行うよう制御する、ようにしてよい。 In the step of controlling the bead formation for the next portion, the bead formation for the next portion may be controlled in an in-layer direction.

所定の部分は、造形物の端部の積層方向に並ぶビードを含む部分であってよい。 The predetermined portion may be a portion including beads arranged in the stacking direction at the end of the modeled object.

所定の部分は、積層方向に並ぶビードを少なくとも2セット含む部分であってよい。 The predetermined portion may be a portion including at least two sets of beads arranged in the stacking direction.

更に、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなる複数のビードを母材上に並べかつ重ねた積層体を含む造形物の製造制御装置であって、複数のビードの所定の部分について、積層方向へビードの形成を行うよう制御するビード形成制御手段と、所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正する積層条件補正手段とを備え、ビード形成制御手段は、複数のビードの所定の部分の次の部分について、積層条件補正手段により補正された積層条件でビードの形成を行うよう制御する造形物の製造制御装置も提供する。 Furthermore, the present invention provides a manufacturing control apparatus for a shaped object including a laminate in which a plurality of beads obtained by melting and solidifying a filler material using an arc are arranged and stacked on a base material, wherein the plurality of beads Bead formation control means for controlling formation of beads in the lamination direction for a predetermined portion, and lamination condition correction means for correcting the lamination condition so that the bead lamination height in the predetermined portion becomes a target value. The bead formation control means also provides a modeled product manufacturing control device that controls formation of beads under the lamination conditions corrected by the lamination condition correction means for the portions next to the predetermined portions of the plurality of beads.

更にまた、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなる複数のビードを母材上に並べかつ重ねた積層体を含む造形物の製造制御装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、複数のビードの所定の部分について、積層方向へビードの形成を行うよう制御する手段と、所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正する手段と、複数のビードの所定の部分の次の部分について、補正した積層条件でビードの形成を行うよう制御する手段として機能させるためのプログラムも提供する。 Furthermore, the present invention is intended to make a computer function as a manufacturing control apparatus for a modeled product including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc are arranged and stacked on a base material. The program includes means for controlling a computer to form beads in a lamination direction for a predetermined portion of a plurality of beads, and lamination conditions such that the lamination height of the beads in the predetermined portion is a target value. Also provided is a program for functioning as a means for correcting and a means for controlling formation of beads under the corrected lamination conditions for a portion next to a predetermined portion of a plurality of beads.

本発明によれば、ビードの積層高さを目標値とする積層計画に従ってビードを積層する際に、1層のビードを形成するごとにビードの積層高さが目標値からずれているかを評価してずれていたら溶接条件を補正する場合に比較して、その処理の負荷を軽減することができる。 According to the present invention, when laminating beads according to a lamination plan in which the bead lamination height is a target value, it is evaluated whether the bead lamination height deviates from the target value each time one layer of beads is formed. The processing load can be reduced compared to the case of correcting the welding conditions if there is a deviation.

本発明の実施の形態における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 example of a schematic structure of the metal additive manufacturing system in embodiment of this invention. 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. 1層のビードを形成するごとにその厚みや幅を評価してフィードバックを行うこととした場合の積層造形物の積層計画について示した図である。It is the figure which showed the lamination|stacking plan of the laminate-molded article at the time of evaluating the thickness and width|variety, and performing feedback whenever forming one layer of bead. 本発明の実施の形態を適用した場合の積層造形物の積層計画について示した図である。It is the figure which showed the lamination plan of the laminate-molded article at the time of applying embodiment of this invention. 本発明の実施の形態を適用した場合の造形中の積層造形物について示した図である。It is the figure which showed the laminate-molded article in process of shaping at the time of applying embodiment of this invention. 図5における各ビード要素での溶接条件の微調整について示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing fine adjustment of welding conditions for each bead element in FIG. 5; FIG. 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. 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; 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、高さ計測装置15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 height measuring device 15 , 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上に複数層のビード101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 a plurality of layers of beads 101 on the base material 90 . A laminate-molded article 100 is manufactured by lamination. 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.

高さ計測装置15は、ビード101の高さを測定する。ビード101の高さの計測方法としては、接触式、非接触式等の任意の計測方法を用いてよいが、形成直後のビード101は高温であるため、レーザ式、撮像式等の非接触式の計測方法を用いるのが好ましい。高さ計測装置15は、1層のビード101が形成されるごとにビード101の高さを測定する。 A height measuring device 15 measures the height of the bead 101 . As a method for measuring the height of the bead 101, any measuring method such as a contact method or a non-contact method may be used. is preferably used. The height measuring device 15 measures the height of the bead 101 each time one layer of the bead 101 is formed.

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101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。 The stacking planning device 30 determines the trajectory of the welding torch 13 based on the three-dimensional CAD data held by the CAD device 20 and determines the welding conditions when the welding robot 10 performs welding. A control program for controlling the welding robot 10 to form the bead 101 along the determined trajectory under the determined welding conditions is then generated, and this control program is output to the recording medium 70 .

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で計画された軌道に沿って、積層計画装置30で計画された溶接条件でビード101を形成するよう、溶接ロボット10を制御する。本実施の形態では、造形物の製造制御装置の一例として、制御装置50を設けている。 The control device 50 reads the control program from the recording medium 70 and holds it. By operating this control program, the welding robot 10 is controlled to form the bead 101 under the welding conditions planned by the lamination planning device 30 along the trajectory planned by the lamination planning device 30 . In the present embodiment, a control device 50 is provided as an example of a model manufacturing control device.

[制御装置のハードウェア構成]
図2は、制御装置50のハードウェア構成例を示す図である。
[Hardware configuration of control device]
FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of the control device 50. As shown in FIG.

図示するように、制御装置50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CPU51と、記憶手段であるメインメモリ52及び磁気ディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)53とを備える。ここで、CPU51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、制御装置50の各機能を実現する。また、メインメモリ52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、HDD53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 shown in the figure, the control device 50 is realized by, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or the like, and includes a CPU 51 as computing means, a main memory 52 and a magnetic disk device (HDD: Hard Disk Drive) 53 as storage means. Prepare. Here, the CPU 51 executes various programs such as an OS (Operating System) and application software to realize each function of the control device 50 . The main memory 52 is a storage area for storing various programs and data used for executing them, and the HDD 53 is a storage area for storing input data to various programs and output data from various programs.

また、制御装置50は、外部との通信を行うための通信I/F54と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構55と、キーボードやマウス等の入力デバイス56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57とを備える。尚、図2は、制御装置50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、制御装置50は図示の構成に限定されない。 The control device 50 also provides a communication I/F 54 for communicating with the outside, a display mechanism 55 including a video memory, a display, etc., an input device 56 such as a keyboard and a mouse, and a recording medium 70 for data transmission. and a driver 57 for reading and writing. Note that FIG. 2 merely illustrates a hardware configuration when the control device 50 is realized by a computer system, and the control device 50 is not limited to the illustrated configuration.

また、図2に示したハードウェア構成は、積層計画装置30のハードウェア構成としても捉えられる。但し、積層計画装置30について述べるときは、図2の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をそれぞれ、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 stacking planning device 30 . However, when describing the lamination planning device 30, the CPU 51, main memory 52, magnetic disk device 53, communication I/F 54, display mechanism 55, input device 56, and driver 57 in FIG. A disk device 33 , a communication I/F 34 , a display mechanism 35 , an input device 36 and a driver 37 are used.

[本実施の形態の概要]
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、1層のビード101を形成するごとにその厚みや幅を評価してフィードバックを行うこととした場合、制御が頻繁に行われるので、処理が重くなる上、品質管理も煩雑になる。
[Overview of the present embodiment]
In the metal additive manufacturing system 1 having such a configuration, if the thickness and width of the bead 101 are evaluated and fed back each time one layer of bead 101 is formed, the control is frequently performed, so the processing is slow. It will be heavy and quality control will be complicated.

そこで、本実施の形態では、三次元CADデータを複数の層に分割して得た層形状データから生成した軌道データを、ビード要素に対応する部分軌道データに分割する。そして、積層造形物100の端部に近接するビード要素に対応する部分軌道データについては、積層方向(高さ方向)に並ぶビード要素に対応する部分軌道データを1セットとして扱う。 Therefore, in the present embodiment, trajectory data generated from layer shape data obtained by dividing three-dimensional CAD data into a plurality of layers is divided into partial trajectory data corresponding to bead elements. As for the partial trajectory data corresponding to the bead elements adjacent to the end of the laminate-molded article 100, the partial trajectory data corresponding to the bead elements arranged in the stacking direction (height direction) are treated as one set.

即ち、積層順序を設定する際には、そのセットについて優先的に積層が行われるように順序を設定する。次いで、そのセット以外の部分についても順序を設定する。 That is, when the stacking order is set, the order is set such that the stacking is preferentially performed for that set. Next, the order is set for parts other than the set.

その後、実際に積層造形する際には、そのセットからビード要素の積層を開始し、1セットにおける合計高さずれが許容値を下回るよう、各ビード要素で溶接条件を微調整する。そして、1セットにおける合計高さずれが許容値を下回る溶接条件が見つかり次第、積層を横方向へ展開する。 After that, when laminating and manufacturing is actually performed, lamination of the bead elements is started from that set, and the welding conditions are finely adjusted for each bead element so that the total height deviation in one set is below the allowable value. Then, as soon as a welding condition is found in which the total height deviation in one set is below the allowable value, the lamination is developed laterally.

以下、このことを具体例により説明する。ここでは、積層造形物100として、ある方向から見たときの形状が台形の造形物を例にとる。そして、複数の層はインデックスiで区別され、インデックスiは1から5までの値をとるものとする。また、層内の複数のビード要素はインデックスjで区別され、インデックスiが1,2の層ではインデックスjは1から7までの値をとり、インデックスiが3,4の層ではインデックスjは1から6までの値をとり、インデックスiが5の層ではインデックスjは1から5までの値をとるものとする。更に、以下では、インデックスiの層におけるインデックスjのビード要素又はこれに対応する部分軌道データをB(i,j)と表記し、ビード要素B(i,j)の高さをH(i,j)と表記することにする。 This will be described below using a specific example. Here, as the laminate-molded article 100, an article having a trapezoidal shape when viewed from a certain direction is taken as an example. A plurality of layers are distinguished by an index i, and the index i takes a value from 1 to 5. In addition, a plurality of bead elements in a layer are distinguished by an index j. In layers with an index i of 1 or 2, the index j takes a value from 1 to 7, and in a layer with an index i of 3 or 4, the index j is 1. to 6, and in the layer where the index i is 5, the index j takes a value from 1 to 5. Further, hereinafter, the bead element of index j in the layer of index i or partial trajectory data corresponding thereto is denoted by B(i, j), and the height of bead element B(i, j) is denoted by H(i, j).

図3は、1層のビード101を形成するごとにその厚みや幅を評価してフィードバックを行うこととした場合の積層造形物100の積層計画について示した図である。この図では、破線が積層造形物100の形状を示し、複数のビード要素でこの形状が包含されるように積層計画が行われている。この場合、積層順序を設定する際には、層ごとに、ビード要素に対応する部分軌道データに対して順序が設定される。図では、丸囲み数字で示すように、左から右へ順序が設定されている。即ち、1層目については、B(1,1),…,B(1,7)に対してこの順に順序が設定されている。2層目については、B(2,1),…,B(2,7)に対してこの順に順序が設定されている。3層目については、B(3,1),…,B(3,6)に対してこの順に順序が設定されている。4層目については、B(4,1),…,B(4,6)に対してこの順に順序が設定されている。5層目については、B(5,1),…,B(5,5)に対してこの順に順序が設定されている。 FIG. 3 is a diagram showing a stacking plan for the laminate-molded article 100 when the thickness and width of the bead 101 are evaluated and fed back each time one layer of the bead 101 is formed. In this figure, the dashed line indicates the shape of the laminate 100, and the buildup is planned to encompass this shape with a plurality of bead elements. In this case, when setting the lamination order, the order is set for the partial trajectory data corresponding to the bead elements for each layer. In the figure, the order is set from left to right, as indicated by the circled numbers. That is, for the first layer, the order is set for B(1,1), . . . , B(1,7) in this order. For the second layer, the order is set for B(2,1), . . . , B(2,7) in this order. For the third layer, the order is set for B(3,1), . . . , B(3,6) in this order. For the fourth layer, the order is set for B(4,1), . . . , B(4,6) in this order. For the fifth layer, the order is set for B(5, 1), . . . , B(5, 5) in this order.

その後、実際に積層造形する際には、インデックスiが1の層から、図3に矢印で示したように、層内の順序に従ってビード要素が形成される。そして、各層のビード要素の形成が終わり次第、溶接条件を微調整して、次のインデックスの層のビード要素が形成される。 After that, when lamination-molding is actually performed, bead elements are formed from the layer whose index i is 1 according to the order within the layer, as indicated by the arrow in FIG. Then, as soon as the bead elements of each layer are formed, the welding conditions are finely adjusted to form the bead elements of the next index layer.

図4は、本実施の形態を適用した場合の積層造形物100の積層計画について示した図である。この図でも、破線が積層造形物100の形状を示し、複数のビード要素でこの形状が包含されるように積層計画が行われている。この場合、積層順序を設定する際には、積層造形物100の端部に近接する所定数の部分軌道データのセットについて優先的に積層が行われるように順序が設定される。図では、この所定数を「2」とし、左端の2つのセットについて、丸囲み数字で示すように、下から上へ順序が設定されている。即ち、セット111については、B(1,1),…,B(5,1)に対してこの順に順序が設定されている。セット112については、B(1,2),…,B(5,2)に対してこの順に順序が設定されている。このとき、セット111,112は、造形物の端部の積層方向に並ぶビードに対応するビードデータを含む所定の部分の一例である。但し、セット111,112は、造形物の端部に設けられなくてもよい。このとき、セット111,112は、複数のビードデータの所定の部分の一例である。また、セットの数は2つに限らず、少なくとも2つであればよい。次いで、セット111,112以外の部分についても、順序が設定される。尚、このときの順序の設定方法は任意でよいので、図には具体的な順序を示していない。このとき、セット111,112以降の部分は、所定の部分の次の部分の一例である。 FIG. 4 is a diagram showing a lamination plan for the laminate-molded article 100 to which the present embodiment is applied. Also in this figure, the dashed line indicates the shape of the laminate-molded article 100, and the stacking plan is carried out so that this shape is encompassed by a plurality of bead elements. In this case, when the stacking order is set, the order is set such that a predetermined number of partial trajectory data sets close to the end of the laminate-molded article 100 are preferentially stacked. In the figure, the predetermined number is "2", and the leftmost two sets are ordered from bottom to top as indicated by circled numbers. That is, for the set 111, the order is set for B(1,1), . . . , B(5,1) in this order. For the set 112, the order is set for B(1,2), . . . , B(5,2) in this order. At this time, the sets 111 and 112 are examples of predetermined portions including bead data corresponding to beads arranged in the stacking direction at the ends of the modeled object. However, the sets 111 and 112 may not be provided at the ends of the modeled object. At this time, the sets 111 and 112 are examples of predetermined portions of a plurality of bead data. Also, the number of sets is not limited to two, and may be at least two. Next, the order is set for parts other than the sets 111 and 112 as well. In addition, since the setting method of the order at this time may be arbitrary, the specific order is not shown in the figure. At this time, the portions after sets 111 and 112 are an example of the next portion of the predetermined portion.

図5は、本実施の形態を適用した場合の造形中の積層造形物100について示した図である。この場合、実際に積層造形する際には、まず、セット111について、矢印で示すように、設定された順序に従ってビード要素が積層される。ここで、図にΔH(1)として示すように、セット111における実際の積層高さの積層造形物100の高さからのずれが許容値を上回ったとする。この場合は、各ビード要素で溶接条件が微調整され、セット112について、矢印で示すように、設定された順序に従って微調整された溶接条件でビード要素が積層される。このとき、セット111,112は、造形物の端部の積層方向に並ぶビードを含む所定の部分の一例である。但し、セット111,112は、造形物の端部に設けられなくてもよい。このとき、セット111,112は、複数のビードの所定の部分の一例である。また、セットの数は2つに限らず、少なくとも2つであればよい。ここで、図にセット112の高さを積層造形物100の高さとほぼ同じ高さで示すように、セット112における実際の積層高さの積層造形物100の高さからのずれが許容値以下になったとする。この場合は、セット111,112以外の部分について、設定された順序に従って、微調整された溶接条件でビード要素が形成される。尚、図4では、セット111,112以外の部分について具体的な順序を示さなかったが、ここでは一例として左から右へビード要素が形成されることを矢印で示している。このとき、セット111,112以外の部分は、複数のビードの所定の部分の次の部分の一例である。 FIG. 5 is a diagram showing the laminate-molded article 100 being molded to which the present embodiment is applied. In this case, when actually performing layered manufacturing, first, bead elements are layered according to the set order for the set 111 as indicated by the arrow. Here, as shown by ΔH(1) in the figure, it is assumed that the deviation of the actual lamination height in the set 111 from the height of the laminate-molded article 100 exceeds the allowable value. In this case, the welding conditions are fine-tuned for each bead element, and for the set 112, as indicated by the arrow, the bead elements are stacked according to the set order with the fine-tuned welding conditions. At this time, the sets 111 and 112 are examples of predetermined portions including beads arranged in the stacking direction at the ends of the modeled object. However, the sets 111 and 112 may not be provided at the ends of the modeled object. At this time, the sets 111 and 112 are examples of predetermined portions of a plurality of beads. Also, the number of sets is not limited to two, and may be at least two. Here, as the height of the set 112 is shown to be almost the same as the height of the laminate-molded article 100 in the figure, the deviation of the actual laminate height in the set 112 from the height of the laminate-molded article 100 is less than the allowable value. Suppose it became In this case, bead elements are formed under the finely adjusted welding conditions according to the set order for portions other than the sets 111 and 112 . Although FIG. 4 does not show a specific order for parts other than the sets 111 and 112, the arrows indicate that the bead elements are formed from left to right as an example here. At this time, the portions other than the sets 111 and 112 are examples of portions following the predetermined portion of the plurality of beads.

図6は、図5における各ビード要素での溶接条件の微調整について示したグラフである。縦軸は、層ごとの高さずれ、つまり、層ごとに実際の積層高さが目標値からどの程度ずれているかを示す。「0」は実際の積層高さが目標値と一致することを示し、「+」は実際の積層高さが目標値よりも高いことを示し、「-」は実際の積層高さが目標値よりも低いことを示している。また、横軸は、層数を示す。ここでは、図3~図5の例に合わせて、層数を「5」としている。このグラフでは、1層目及び2層目の実際の積層高さは目標値よりも高くなっており、3層目乃至5層目の実際の積層高さは目標値よりも低くなっている。即ち、このグラフは、5層全てについて実際の積層高さが目標値に近付くように溶接条件を微調整する必要はなく、5層全体として実際の積層高さが目標値である積層造形物100の高さに近付くように各層の溶接条件を微調整すればよいことを示している。 FIG. 6 is a graph showing fine adjustment of welding conditions for each bead element in FIG. The vertical axis indicates the height deviation of each layer, that is, how much the actual lamination height deviates from the target value for each layer. '0' indicates that the actual stack height matches the target value, '+' indicates that the actual stack height is higher than the target value, and '-' indicates that the actual stack height is higher than the target value. indicates that it is lower than Also, the horizontal axis indicates the number of layers. Here, the number of layers is set to "5" in accordance with the examples of FIGS. In this graph, the actual lamination heights of the first and second layers are higher than the target values, and the actual lamination heights of the third to fifth layers are lower than the target values. That is, this graph shows that there is no need to fine-tune the welding conditions so that the actual stacking height approaches the target value for all five layers, and the actual stacking height of the five layers as a whole is the target value. This indicates that the welding conditions for each layer should be finely adjusted so that the height of the layer approaches the height of .

尚、上記では、積層造形物100として、5層のビード101を積層して製造されるものを例にとったが、これには限らない。一般化し、積層造形物100を、N層のビード101を積層して製造されるものとしてもよい。また、1層目及び2層目のビード101は7個のビード要素を形成することにより、3層目及び4層目のビード101は6個のビード要素を形成することにより、5層目のビード101は5個のビード要素を形成することにより、それぞれ積層されるものを例にとったが、これには限らない。一般化し、i層目のビード101はM(i)個のビード要素を形成することにより積層されるものとしてもよい。 In the above description, the laminate-molded article 100 manufactured by laminating five layers of beads 101 is taken as an example, but the laminate-molded article 100 is not limited to this. Generalizing, the laminate-molded article 100 may be manufactured by laminating N layers of beads 101 . In addition, the beads 101 of the first and second layers are formed of seven bead elements, and the beads 101 of the third and fourth layers are formed of six bead elements, thereby forming the beads 101 of the fifth layer. The bead 101 is exemplified by laminating five bead elements, but the present invention is not limited to this. As a generalization, the i-th bead 101 may be laminated by forming M(i) bead elements.

また、上記では、ビード101を分割して得た部分をビード101と区別するために便宜的に「ビード要素」と称したが、ビード101を分割して得た部分を「ビード」と称してもよい。 In the above description, the portion obtained by dividing the bead 101 is referred to as a "bead element" for the sake of convenience to distinguish it from the bead 101, but the portion obtained by dividing the bead 101 is referred to as a "bead". good too.

[本実施の形態の機能構成]
(積層計画装置の機能構成)
図7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、軌道データ生成部43と、軌道データ分割部44と、積層順序設定部45と、溶接条件生成部46と、制御プログラム生成部47と、制御プログラム出力部48とを備える。
[Functional configuration of the present embodiment]
(Functional configuration of lamination planning device)
FIG. 7 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 track data generating unit 43, a track data dividing unit 44, and a stacking order setting unit 45. , a welding condition generation unit 46 , a control program generation unit 47 , and a control program output unit 48 .

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。本実施の形態では、三次元形状データの一例として、三次元CADデータを用いている。 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 . In this embodiment, three-dimensional CAD data is used as an example of three-dimensional shape data.

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。本実施の形態では、三次元形状データを複数の層に分割して得た複数のスライスデータの一例として、複数の層形状データを用いている。 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. In this embodiment, a plurality of layer shape data is used as an example of a plurality of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers.

軌道データ生成部43は、CADデータ分割部42が生成した複数の層形状データに対し、層ごとに、ビード101の始点及び終点を設定して、始点から終点へのビード101の形成経路である軌道を示す軌道データを生成する。 The trajectory data generation unit 43 sets the start point and the end point of the bead 101 for each layer with respect to the plurality of layer shape data generated by the CAD data division unit 42, and determines the formation path of the bead 101 from the start point to the end point. Generate trajectory data representing a trajectory.

軌道データ分割部44は、軌道データ生成部43が生成した軌道データを複数のビード要素に対応する部分に分割することで、複数の部分軌道データを生成する。本実施の形態では、複数のビードにそれぞれ対応する複数のビードデータの一例として、複数の部分軌道データを用いている。 The trajectory data dividing unit 44 divides the trajectory data generated by the trajectory data generating unit 43 into portions corresponding to a plurality of bead elements, thereby generating a plurality of partial trajectory data. In the present embodiment, a plurality of partial trajectory data are used as an example of a plurality of bead data respectively corresponding to a plurality of beads.

積層順序設定部45は、軌道データ分割部44が生成した複数の部分軌道データに対して、積層順序を設定する。その際、複数の部分軌道データのうち、積層造形物100の端部に近接する位置で積層方向(高さ方向)に並ぶビード要素のセットに対応する部分軌道データのセットに対しては、下の層から上の層へ順序を設定する。一方、それ以外の部分軌道データに対しては、層ごとに順序を設定する。 The stacking order setting unit 45 sets the stacking order for the plurality of partial track data generated by the track data dividing unit 44 . At that time, among the plurality of partial trajectory data, for a set of partial trajectory data corresponding to a set of bead elements arranged in the stacking direction (height direction) at a position close to the end of the laminate-molded article 100, Set the order from the layer above. On the other hand, for other partial trajectory data, the order is set for each layer.

溶接条件生成部46は、CADデータ分割部42が生成した層形状データと、軌道データ分割部44が生成した部分軌道データと、積層順序設定部45が設定した積層順序とに基づいて、層ごとのビード要素を形成する際の条件である溶接条件を生成する。ここで、溶接条件は、例えば、溶接電流、アーク電圧、溶接速度等である。尚、溶接条件生成部46が生成した溶接条件は、その後、制御装置50により微調整が行われる可能性があるので、初期的な溶接条件という意味で「初期溶接条件」と称する。 The welding condition generating unit 46 performs welding for each layer based on the layer shape data generated by the CAD data dividing unit 42, the partial track data generated by the track data dividing unit 44, and the stacking order set by the stacking order setting unit 45. create welding conditions that are the conditions for forming the bead elements of Here, the welding conditions are, for example, welding current, arc voltage, welding speed and the like. The welding conditions generated by the welding condition generation unit 46 may be finely adjusted by the control device 50 thereafter, so they are referred to as "initial welding conditions" in the sense of initial welding conditions.

制御プログラム生成部47は、軌道データ分割部44が生成した部分軌道データに対応するビード要素を、積層順序設定部45が設定した積層順序により、溶接条件生成部46が生成した溶接条件で形成するよう、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。 The control program generating unit 47 forms bead elements corresponding to the partial track data generated by the track data dividing unit 44 under the welding conditions generated by the welding condition generating unit 46 according to the layering order set by the layering order setting unit 45. Thus, a control program for controlling the welding robot 10 is generated.

制御プログラム出力部48は、制御プログラム生成部47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 48 outputs the control program generated by the control program generation unit 47 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、高さデータ受信部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 height 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 .

高さデータ受信部63は、1層ビード要素が形成されるごとにその高さを計測する高さ計測装置15から、計測された高さを示す高さデータを受信する。 The height data receiving unit 63 receives height data indicating the measured height from the height measuring device 15 that measures the height of each layer of bead element formed.

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、積層順序設定部45が設定した積層順序により複数のビード要素を形成するよう、溶接ロボット10を制御する。即ち、積層造形物100の端部に近接する位置で積層方向(高さ方向)に並ぶビード要素のセットについては、下の層から上の層へビード要素を試行溶接条件で積層するよう、溶接ロボット10を制御する。ここで、1つ目のビード要素のセットについては、初期溶接条件を試行溶接条件としてビード要素を積層するよう制御する。尚、制御プログラム実行部64のこの機能は、複数のビードの所定の部分について積層方向へビードの形成を行うよう制御するビード形成制御手段の一例である。そして、ビード要素のセットの実際の積層高さの目標値からのずれが許容値を超えていれば、溶接条件を調整した調整溶接条件を新たに試行溶接条件とする。尚、溶接条件は積層条件の一例であり、制御プログラム実行部64のこの機能は、所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正する積層条件補正手段の一例である。その後、制御プログラム実行部64は、次のビード要素のセットについて、下の層から上の層へビード要素を試行溶接条件で積層するよう、溶接ロボット10を制御する。一方、ビード要素のセットの実際の積層高さの目標値からのずれが許容値を超えていなければ、そのときの試行溶接条件を正溶接条件として以降のビード要素を形成するよう、溶接ロボット10を制御する。尚、制御プログラム実行部64のこの機能は、複数のビードの所定の部分の次の部分について、積層条件補正手段により補正された積層条件でビードの形成を行うよう制御するビード形成制御手段の一例である。 The control program execution unit 64 reads and executes the control program stored in the control program storage unit 62 . Thereby, the control program execution unit 64 controls the welding robot 10 to form a plurality of bead elements according to the stacking order set by the stacking order setting unit 45 . That is, for a set of bead elements arranged in the stacking direction (height direction) at a position close to the end of the laminate-molded article 100, welding is performed so that the bead elements are stacked from the lower layer to the upper layer under trial welding conditions. Control the robot 10 . Here, for the first set of bead elements, control is performed so that the bead elements are stacked using the initial welding conditions as the trial welding conditions. This function of the control program execution unit 64 is an example of bead formation control means for controlling formation of beads in the stacking direction for predetermined portions of a plurality of beads. Then, if the deviation of the actual lamination height of the set of bead elements from the target value exceeds the allowable value, the adjusted welding conditions obtained by adjusting the welding conditions are newly set as the trial welding conditions. The welding condition is an example of the lamination condition, and this function of the control program execution unit 64 is an example of lamination condition correction means for correcting the lamination condition so that the bead lamination height at a predetermined portion becomes the target value. be. After that, the control program execution unit 64 controls the welding robot 10 to laminate the bead elements from the lower layer to the upper layer under the trial welding conditions for the next set of bead elements. On the other hand, if the deviation of the actual lamination height of the set of bead elements from the target value does not exceed the allowable value, the welding robot 10 is configured to form subsequent bead elements using the current trial welding conditions as the positive welding conditions. to control. This function of the control program execution unit 64 is an example of bead formation control means for controlling formation of beads under the lamination conditions corrected by the lamination condition correction means for the portions next to the predetermined portions of the plurality of beads. is.

[本実施の形態の動作]
(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 this embodiment]
(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、軌道データ生成部43が、ステップ302で生成された層形状データにビード101の始点及び終点を設定し、軌道データを生成する(ステップ303)。 Next, the trajectory data generator 43 sets the start point and end point of the bead 101 to the layer shape data generated in step 302 to generate trajectory data (step 303).

次に、軌道データ分割部44が、ステップ303で生成された軌道データを複数のビード要素に対応する部分に分割して、複数の部分軌道データを生成する(ステップ304)。 Next, the trajectory data division unit 44 divides the trajectory data generated in step 303 into portions corresponding to a plurality of bead elements to generate a plurality of partial trajectory data (step 304).

次に、積層順序設定部45が、ステップ304で生成された複数の部分軌道データに対して、積層順序を設定する(ステップ305)。例えば、積層造形物100の端部に近接する位置で積層方向(高さ方向)に並ぶビード要素の2つのセットに対応する部分軌道データの2つのセットに対しては、下の層から上の層へ順序を設定し、それ以外の部分軌道データに対しては、層内の方向へ順序を設定する。 Next, the stacking order setting unit 45 sets the stacking order for the plurality of partial trajectory data generated in step 304 (step 305). For example, for two sets of partial trajectory data corresponding to two sets of bead elements aligned in the stacking direction (height direction) at a position close to the edge of the laminate 100, The order is set for each layer, and for other partial trajectory data, the order is set in the direction within the layer.

また、溶接条件生成部46が、ステップ302で生成された層形状データと、ステップ304で生成された複数の部分軌道データと、ステップ305で設定された積層順序とに基づいて、層ごとのビード要素を形成する際の条件である溶接条件を生成する(ステップ306)。尚、ここで生成された溶接条件は、初期溶接条件である。 In addition, the welding condition generation unit 46 generates a bead for each layer based on the layer shape data generated in step 302, the plurality of partial trajectory data generated in step 304, and the stacking order set in step 305. Welding conditions, which are the conditions for forming the elements, are generated (step 306). The welding conditions generated here are the initial welding conditions.

次いで、制御プログラム生成部47が、ステップ304で生成された複数の部分軌道データと、ステップ305で設定された積層順序と、ステップ306で生成された溶接条件とに基づいて、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(ステップ307)。具体的には、複数の部分軌道データにそれぞれ対応する複数のビード要素を、設定された積層順序により、生成された溶接条件で溶接するよう、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 47 controls the welding robot 10 based on the plurality of partial trajectory data generated in step 304, the stacking order set in step 305, and the welding conditions generated in step 306. A control program is generated (step 307). Specifically, a control program is generated for controlling the welding robot 10 so as to weld a plurality of bead elements respectively corresponding to a plurality of partial trajectory data in the set stacking order under the generated welding conditions.

最後に、制御プログラム出力部48が、ステップ307で生成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 48 outputs the control program generated in step 307 to the recording medium 70 (step 308).

(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の製造を行う際には、高さデータ受信部63が高さ計測装置15から1層ごとのビード要素の高さを示す高さ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 manufactured using the welding robot 10, the height data receiving unit 63 receives from the height measuring device 15 the height indicating the height of the bead element for each layer. While receiving the data, the control program execution unit 64 reads the control program stored in the control program storage unit 62 and executes it.

図10-1及び図10-2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、このフローチャートでも、上述したように、層のインデックスをiとし、層の個数をNとし、層内のビード要素のインデックスをjとし、インデックスiの層内のビード要素の個数をM(i)とする。また、インデックスiを1からNまで変化させたときのM(i)の最小値をmとする。更に、上述したように、インデックスiの層のインデックスjのビード要素をB(i,j)とし、ビード要素B(i,j)の高さをH(i,j)とする。更にまた、1セットのビード要素の目標の高さをHtとする。 10-1 and 10-2 are flow charts showing an operation example of the control program execution unit 64. FIG. Also in this flowchart, as described above, the layer index is i, the number of layers is N, the index of the bead element in the layer is j, and the number of bead elements in the layer with index i is M(i ). Let m be the minimum value of M(i) when the index i is varied from 1 to N. Further, as described above, the bead element with index j in the layer with index i is B(i,j), and the height of bead element B(i,j) is H(i,j). Furthermore, let Ht be the target height of a set of bead elements.

加えて、上記では、1セットにおける実際の積層高さの目標値からのずれが許容値以下になった場合に、以降の部分についてビード要素は層内で任意の順序で形成されるものとした。しかしながら、ここでは、説明を簡単にするために、以降の部分についてビード要素は層内で左から右へ形成されるものとする。 In addition, the above assumes that when the deviation of the actual stack height from the target value in one set falls below the tolerance, the bead elements are formed in any order within the layer for subsequent portions. . However, for ease of explanation, it is assumed hereafter that the bead elements are formed from left to right within the layers.

図10-1に示すように、制御プログラム実行部64は、まず、ビード要素のインデックスjを1に設定する(ステップ501)。つまり、1つ目のビード要素のセットに着目する。そして、図9のステップ306で生成されて制御プログラムに含まれている層ごとの初期溶接条件を試行溶接条件とする(ステップ502)。 As shown in FIG. 10-1, the control program execution unit 64 first sets the index j of the bead element to 1 (step 501). In other words, focus on the first set of bead elements. Then, the initial welding conditions for each layer generated in step 306 of FIG. 9 and included in the control program are set as trial welding conditions (step 502).

次に、制御プログラム実行部64は、層のインデックスiを1に設定する(ステップ503)。つまり、1つ目のビード要素のセット内の1つ目の層に着目する。 Next, the control program execution unit 64 sets the layer index i to 1 (step 503). That is, look at the first layer in the first set of bead elements.

次いで、制御プログラム実行部64は、インデックスiを1からNまで1ずつ増加させながらi層目のビード要素を試行溶接条件で形成することにより、j番目のビード要素のセット内の1層目のビード要素からN層目のビード要素まで試行溶接条件で形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部64は、ビード要素B(i,j)を試行溶接条件で形成するよう溶接ロボット10を制御する(ステップ504)。そして、制御プログラム実行部64は、高さデータ受信部63からビード要素B(i,j)の高さH(i,j)を取得する(ステップ505)。また、制御プログラム実行部64は、インデックスiに1を加算し(ステップ506)、インデックスiがNを超えたかどうかを判定する(ステップ507)。制御プログラム実行部64は、インデックスiがNを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビード要素があるので、処理をステップ504へ戻す。一方、インデックスiがNを超えたと判定すれば、N層目のビード要素まで形成したので、処理をステップ508へ進める。 Next, the control program execution unit 64 forms the i-th bead element under trial welding conditions while incrementing the index i from 1 to N by 1, thereby forming the i-th bead element in the set of the j-th bead element. Processing is performed to form bead elements from the bead element to the N-th bead element under trial welding conditions. That is, the control program execution unit 64 controls the welding robot 10 to form the bead element B(i, j) under the trial welding conditions (step 504). Then, the control program executing section 64 acquires the height H(i, j) of the bead element B(i, j) from the height data receiving section 63 (step 505). The control program execution unit 64 also adds 1 to the index i (step 506) and determines whether the index i exceeds N (step 507). If the control program execution unit 64 determines that the index i does not exceed N, there are still bead elements to be formed, so the process returns to step 504 . On the other hand, if it is determined that the index i has exceeded N, then the process proceeds to step 508 because bead elements up to the N-th layer have been formed.

その後、制御プログラム実行部64は、インデックスiを1からNまで1ずつ増加させながらステップ505で取得された高さH(i,j)の合計から目標の高さHtを減算することにより、j番目のビード要素のセットにおける高さずれΔH(j)を求める(ステップ508)。そして、高さずれΔH(j)が許容値εを超えているかどうかを判定する(ステップ509)。制御プログラム実行部64は、高さずれΔH(j)が許容値εを超えていると判定すれば、処理をステップ510へ進める。一方、高さずれΔH(j)が許容値εを超えていないと判定すれば、このときの試行溶接条件によるビード要素の形成を横方向に展開可能なので、処理を図10-2へ進める。 After that, the control program execution unit 64 subtracts the target height Ht from the sum of the heights H(i,j) obtained in step 505 while incrementing the index i from 1 to N by one to obtain j Determine the height deviation ΔH(j) in the set of bead elements (step 508). Then, it is determined whether or not the height deviation ΔH(j) exceeds the allowable value ε (step 509). If the control program execution unit 64 determines that the height deviation ΔH(j) exceeds the allowable value ε, the process proceeds to step 510 . On the other hand, if it is determined that the height deviation ΔH(j) does not exceed the allowable value ε, the formation of the bead element under the trial welding conditions at this time can be laterally expanded, so the process proceeds to FIG. 10-2.

ステップ509で高さずれΔH(j)が許容値εを超えていると判定した場合、制御プログラム実行部64は、インデックスjに1を加算し(ステップ510)、インデックスjがmを超えたかどうかを判定する(ステップ511)。制御プログラム実行部64は、インデックスjがmを超えていないと判定すれば、まだ試行溶接条件の微調整のために形成可能なビード要素のセットがあるので、処理をステップ512へ進める。一方、インデックスjがmを超えたと判定すれば、試行溶接条件の微調整のために形成可能なビード要素のセットはないので、処理を終了する。 If it is determined in step 509 that the height deviation ΔH(j) exceeds the allowable value ε, the control program execution unit 64 adds 1 to the index j (step 510) and determines whether the index j exceeds m. is determined (step 511). If control program execution unit 64 determines that index j does not exceed m, then there is still a set of bead elements that can be formed for fine adjustment of trial welding conditions, and the process proceeds to step 512 . On the other hand, if it is determined that the index j exceeds m, then there is no set of bead elements that can be formed for fine tuning the trial welding conditions, and the process ends.

ステップ511でインデックスjがm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、試行溶接条件を微調整した調整溶接条件を生成してこれを試行溶接条件とし(ステップ512)、処理をステップ503へ戻す。 If it is determined in step 511 that the index j does not exceed m, the control program execution unit 64 generates adjusted welding conditions obtained by fine-tuning the trial welding conditions, sets them as the trial welding conditions (step 512), and starts the process. Return to step 503 .

また、ステップ509で高さずれΔH(j)が許容値εを超えていないと判定すれば、図10-2に示すように、制御プログラム実行部64は、このときのインデックスjの値を変数kにセットし(ステップ551)、このときの試行溶接条件を正溶接条件とする(ステップ552)。 Further, if it is determined in step 509 that the height deviation ΔH(j) does not exceed the allowable value ε, the control program execution unit 64 changes the value of the index j at this time to the variable It is set to k (step 551), and the trial welding conditions at this time are set as normal welding conditions (step 552).

次に、制御プログラム実行部64は、層のインデックスiを1に設定する(ステップ553)。つまり、1つ目の層に着目する。 Next, the control program execution unit 64 sets the layer index i to 1 (step 553). In other words, focus on the first layer.

次に、制御プログラム実行部64は、ビード要素のインデックスjを(k+1)に設定する(ステップ554)。つまり、1つ目の層内の(k+1)番目のビード要素に着目する。 Next, the control program execution unit 64 sets the bead element index j to (k+1) (step 554). That is, focus on the (k+1)-th bead element in the first layer.

次いで、制御プログラム実行部64は、インデックスjを(k+1)からM(i)まで1ずつ増加させながらj番目のビード要素を正溶接条件で形成することにより、(k+1)番目のビード要素からM(i)番目のビード要素まで正溶接条件で形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部64は、ビード要素B(i,j)を正溶接条件で形成するよう溶接ロボット10を制御する(ステップ555)。また、制御プログラム実行部64は、インデックスjに1を加算し(ステップ556)、インデックスjがM(i)を超えたかどうかを判定する(ステップ557)。制御プログラム実行部64は、インデックスjがM(i)を超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビード要素があるので、処理をステップ555へ戻す。一方、インデックスjがM(i)を超えたと判定すれば、M(i)番目のビード要素まで形成したので、処理をステップ558へ進める。 Next, the control program execution unit 64 forms the j-th bead element under normal welding conditions while incrementing the index j from (k+1) to M(i) by 1, thereby increasing the index j from the (k+1)-th bead element to M (i) A process of forming under normal welding conditions is performed up to the i-th bead element. That is, the control program execution unit 64 controls the welding robot 10 to form the bead element B(i, j) under normal welding conditions (step 555). The control program execution unit 64 also adds 1 to the index j (step 556) and determines whether the index j exceeds M(i) (step 557). If the control program execution unit 64 determines that the index j does not exceed M(i), there are still bead elements to be formed, so the process returns to step 555 . On the other hand, if it is determined that the index j has exceeded M(i), then the process proceeds to step 558 since the M(i)th bead element has been formed.

その後、制御プログラム実行部64は、インデックスiに1を加算し(ステップ558)、インデックスiがNを超えたかどうかを判定する(ステップ559)。制御プログラム実行部64は、インデックスiがNを超えていないと判定すれば、まだ形成すべき層があるので、処理をステップ554へ戻す。一方、インデックスiがNを超えたと判定すれば、N層目まで形成したので、処理を終了する。 After that, the control program execution unit 64 adds 1 to the index i (step 558) and determines whether the index i exceeds N (step 559). If the control program execution unit 64 determines that the index i does not exceed N, there are still layers to be formed, so the process returns to step 554 . On the other hand, if it is determined that the index i has exceeded N, the processing ends because up to the Nth layer has been formed.

尚、本実施の形態では、横展開する溶接条件を見つけるためにビード要素を積層方向に形成するビード要素のセットの数を、積層計画装置30が事前に設定しておき、制御装置50が実際の積層造形を行いながら変更するようにしたが、この限りではない。そのようなビード要素のセットの数を、積層計画装置30が事前に設定することなく、制御装置50が実際の積層造形を行いながら決行することとしてもよい。 In the present embodiment, the number of sets of bead elements for forming bead elements in the lamination direction is set in advance by the lamination planning device 30 in order to find the welding conditions for lateral expansion, and the control device 50 actually sets the number of bead element sets. Although it was made to change while performing lamination molding, it is not limited to this. The number of sets of such bead elements may not be set in advance by the lamination planning device 30, but may be determined by the control device 50 while performing the actual lamination manufacturing.

[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、複数のビード要素の端部に近接するセットについて、積層方向へビード要素を形成した後、そのセットにおけるビード要素の積層高さが目標値となるように溶接条件を補正し、そのセット以降の部分について、補正した溶接条件でビード要素を形成するようにした。これにより、ビード要素の積層高さを目標値とする積層計画に従ってビード要素を積層する際の処理負荷を軽減することが可能となった。
[Effects of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, after forming bead elements in the stacking direction for a set of a plurality of bead elements close to the end, Then, the welding conditions were corrected, and the bead elements were formed under the corrected welding conditions for the portions after that set. This makes it possible to reduce the processing load when laminating the bead elements according to a lamination plan in which the lamination height of the bead elements is a target value.

1…金属積層造形システム、10…溶接ロボット、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…軌道データ生成部、44…軌道データ分割部、45…積層順序設定部、46…溶接条件生成部、47…制御プログラム生成部、48…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…高さデータ受信部、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, 20... CAD apparatus, 30... Lamination planning apparatus, 41... CAD data acquisition part, 42... CAD data division part, 43... Trajectory data generation part, 44... Trajectory data division part , 45... Lamination order setting unit 46... Welding condition generation unit 47... Control program generation unit 48... Control program output unit 50... Control device 61... Control program acquisition unit 62... Control program storage unit 63... Height data receiving unit 64 Control program execution unit 70 Recording medium

Claims (6)

三次元形状データを複数の層に分割して得た複数のスライスデータを、複数のビードにそれぞれ対応する複数のビードデータに分割する工程と、
前記複数のビードデータに順序を割り当てる工程と、
前記複数のビードデータに基づき、割り当てられた順序で、溶加材を溶融及び固化してなるビードを積層する工程と
を含み、
前記順序を割り当てる工程では、前記複数のビードデータの所定の部分に積層方向へ連続する順序を割り当て、
前記積層する工程では、前記所定の部分について、当該所定の部分に割り当てられた順序でビードの形成を行った後、当該所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正し、当該所定の部分の次の部分について、補正した当該積層条件でビードの形成を行うことを特徴とする造形物の製造方法。
a step of dividing a plurality of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers into a plurality of bead data respectively corresponding to the plurality of beads;
assigning an order to the plurality of bead data;
Laminating beads formed by melting and solidifying a filler material in an assigned order based on the plurality of bead data;
In the step of allocating the order, allocating a continuous order in the stacking direction to a predetermined portion of the plurality of bead data;
In the step of stacking, for the predetermined portion, beads are formed in the order assigned to the predetermined portion, and then the stacking conditions are adjusted so that the bead stack height in the predetermined portion is a target value. A method for manufacturing a modeled object, comprising: correcting the lamination condition, and forming a bead for a portion next to the predetermined portion under the corrected lamination condition.
前記順序を割り当てる工程では、前記複数のビードデータの前記次の部分に層内方向へ連続する順序を割り当て、
前記積層する工程では、前記次の部分について、当該次の部分に割り当てられた順序でビードの形成を行うことを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。
In the step of assigning the order, assigning the next part of the plurality of bead data successive orders in an intra-layer direction;
2. The method according to claim 1, wherein in said layering step, beads are formed for said next portion in the order assigned to said next portion.
前記所定の部分は、前記造形物の端部の積層方向に並ぶビードに対応するビードデータを含む部分であることを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。 2. The method of manufacturing a modeled article according to claim 1, wherein the predetermined portion is a portion including bead data corresponding to beads arranged in the stacking direction at the end of the modeled article. 前記所定の部分は、積層方向に並ぶビードに対応するビードデータを少なくとも2セット含む部分であることを特徴とする請求項1に記載の造形物の製造方法。 2. The method of manufacturing a model according to claim 1, wherein the predetermined portion is a portion including at least two sets of bead data corresponding to beads arranged in the stacking direction. アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなる複数のビードを母材上に並べかつ重ねた積層体を含む造形物の製造制御方法であって、
前記複数のビードの所定の部分について、積層方向へビードの形成を行うよう制御する工程と、
前記所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正する工程と、
前記複数のビードの前記所定の部分の次の部分について、補正した前記積層条件でビードの形成を行うよう制御する工程と
を含み、
前記次の部分についてビードの形成を行うよう制御する工程では、当該次の部分について、層内方向へビードの形成を行うよう制御することを特徴とする造形物の製造制御方法。
A manufacturing control method for a shaped object including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc are arranged and stacked on a base material,
a step of controlling formation of beads in a stacking direction for predetermined portions of the plurality of beads;
a step of correcting the lamination conditions so that the lamination height of the beads in the predetermined portion becomes a target value;
a step of controlling to form beads under the corrected lamination conditions for a portion subsequent to the predetermined portion of the plurality of beads;
including
A manufacturing control method for a model, wherein in the step of controlling formation of beads for the next portion, control is performed so that beads are formed in an in-layer direction for the next portion.
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなる複数のビードを母材上に並べかつ重ねた積層体を含む造形物の製造制御方法であって、
前記複数のビードの所定の部分について、積層方向へビードの形成を行うよう制御する工程と、
前記所定の部分におけるビードの積層高さが目標値となるように積層条件を補正する工程と、
前記複数のビードの前記所定の部分の次の部分について、補正した前記積層条件でビードの形成を行うよう制御する工程と
を含み、
前記所定の部分は、積層方向に並ぶビードを少なくとも2セット含む部分であることを特徴とする造形物の製造制御方法。
A manufacturing control method for a shaped object including a laminate in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler material using an arc are arranged and stacked on a base material,
a step of controlling formation of beads in a stacking direction for predetermined portions of the plurality of beads;
a step of correcting the lamination conditions so that the lamination height of the beads in the predetermined portion becomes a target value;
a step of controlling to form beads under the corrected lamination conditions for a portion subsequent to the predetermined portion of the plurality of beads;
including
A manufacturing control method for a model, wherein the predetermined portion is a portion including at least two sets of beads arranged in a stacking direction.
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