JP7381422B2

JP7381422B2 - 造形物の製造方法及び造形物

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Publication number: JP7381422B2
Application number: JP2020144620A
Authority: JP
Inventors: 貴宏篠崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: JP2022039535A

Description

本発明は、造形物の製造方法及び造形物に関する。

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、レーザやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や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。

特許文献１には、第１方向に沿う第１パスと、第１方向と異なる第２方向に沿う第２パスとを繰り返して枠内にビードを充填し、第１パス及び第２パスの間において、第２パスから離れる方向に延びて第２パスに向かう方向に折り返す折り返しパスを備えることが記載されている。

特開２０１８－８６６６４号公報

ところで、軸体の外周に溶着ビードを積層させて造形物を造形するために、周方向に沿う溶着ビードを軸方向に隣接させながら形成すると、溶着ビードの形成パス数が多くなり生産効率が低下してしまう。また、この場合、周方向に沿って形成した各溶着ビードに始端と終端との繋ぎ目が生じるため、未溶着部や凹凸部分が生じやすく、品質低下を招いてしまう。

特許文献１のように、溶着ビードを折り返して充填すれば、溶着ビードの形成パス数を抑えることが可能であるが、折り返し部分で溶着ビードが幅方向や高さ方向に張り出し、溶着ビードによって造形した造形部分の寸法が変動してしまう。

そこで本発明は、未溶着部の発生を抑えつつ軸体の周囲に溶着ビードを精度よく形成して高品質な造形物を効率的に製造することが可能な造形物の製造方法及び造形物を提供することを目的とする。

本発明は下記構成からなる。
（１）軸体の周囲に溶着ビードを繰り返し積層して造形物を製造する造形物の製造方法であって、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなる複数の壁部を軸方向に間隔をあけて造形する壁部造形工程と、
前記壁部同士で囲まれた充填範囲内において、前記壁部より幅広な溶着ビードを前記軸体の周方向に形成するとともに前記軸体の軸方向へ向かって順に隣接させて前記充填範囲を前記溶着ビードによって充填する内部造形工程と、
を含み、
前記内部造形工程において、
前記軸体の周方向の一方に向かって形成する溶着ビードが既に形成した既設の溶着ビードと接触する箇所で溶着ビードの軌道を前記軸体の軸方向へ向け、さらに、前記既設の溶着ビードに対して前記軸体の軸方向に隣接する箇所で溶着ビードの軌道を前記軸体の周方向の一方へ向ける軌道変換処理を行う、
造形物の製造方法。
（２）軸体と、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなり、前記軸体の軸方向に間隔をあけて造形された複数の壁部と、
前記壁部より幅広な溶着ビードによって前記壁部同士で囲まれた充填範囲内に造形された造形部と、
を有し、
前記造形部は、
前記軸体の周方向に向かって形成されて前記軸体の軸方向へ隣接された前記溶着ビードからなる複数の環状部と、
隣接する前記環状部の一端と他端とを連結する前記溶着ビードからなる連結部と、
を有する、
造形物。

本発明によれば、未溶着部の発生を抑えつつ軸体の周囲に溶着ビードを精度よく形成して高品質な造形物を効率的に製造することができる。

本発明の造形物の製造に用いる製造システムの構成図である。軸体への溶着ビードの形成の仕方を説明する軸体の概略断面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。造形部同士の隙間へ溶着ビードを充填する際の位置の調整制御を説明する充填箇所の概略断面図である。内部造形工程における充填範囲への溶着ビードの充填の仕方の他の例を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。内部造形工程における充填範囲への溶着ビードの充填の仕方の他の例を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。充填範囲への溶着ビードの形成例を示す図であって、（Ａ）～（Ｃ）は、各層における溶着ビードの形成状態を示す造形物の軸方向に沿う概略側面図である。軌道変換処理の位置のずらし方を説明する軸体の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の造形物の製造に用いる製造システムの構成図である。
本構成の造形物の製造システム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１３と、電源装置１５と、を備える。

積層造形装置１１は、先端軸にトーチ１７が設けられた溶接ロボット１９と、トーチ１７に溶加材（溶接ワイヤ）Ｍを供給する溶加材供給部２１とを有する。

溶接ロボット１９は、多関節ロボットであり、ロボットアームの先端軸に取り付けたトーチ１７には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ１７の位置や姿勢は、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。

トーチ１７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。アーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ溶接や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、作製する造形物に応じて適宜選定される。

例えば、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、溶融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１７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。溶加材Ｍは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構により、溶加材供給部２１からトーチ１７に送給される。そして、トーチ１７を移動しつつ、連続送給される溶加材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着ビードＢが形成される。

コントローラ１３は、ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１と、軌道演算部３３と、記憶部３５と、これらが接続される制御部３７と、を有する。

ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１は、作製しようとする造形物Ｗの形状データ（ＣＡＤデータ等）を入力又は作成し、軌道演算部３３と協働して、造形物の造形手順を表す溶着ビードＢの積層モデルを生成する。つまり、形状データを複数の層に分割して、各層の形状を表す層形状データを生成する。そして、生成された積層モデルの層形状データに基づいてトーチ１７の移動軌跡を決定する。ＣＡＤ／ＣＡＭ部３１は、生成された層形状データやトーチ１７の移動軌跡等のデータに基づいて、トーチ１７を移動させて溶着ビードを形成する溶接ロボット１９及び電源装置１５の駆動プログラムを生成する。生成された駆動プログラム等の各種データは記憶部３５に記憶される。

制御部３７は、記憶部３５に記憶された駆動プログラムを実行して、溶接ロボット１９や電源装置１５等を駆動する。そして、溶接ロボット１９は、コントローラ１３からの指令により、軌道演算部３３で生成されたトーチ１７の軌道軌跡に基づき、溶加材Ｍをアークで溶融させながらトーチ１７を移動させる。

溶加材Ｍとしては、あらゆる市販の溶接ワイヤを用いることができる。例えば、軟鋼，高張力鋼及び低温用鋼用のマグ溶接及びミグ溶接ソリッドワイヤ（ＪＩＳＺ３３１２）、軟鋼，高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤ（ＪＩＳＺ３３１３）等で規定されるワイヤを用いることができる。

図２は、軸体への溶着ビードの形成の仕方を説明する軸体の概略断面図である。
図２に示すように、上記構成の製造システム１００は、設定された層形状データから生成されるトーチ１７の移動軌跡に沿って、トーチ１７を溶接ロボット１９の駆動により移動させるとともに、軸体５１を軸回りに回動させながら、溶融した溶加材Ｍからなる溶着ビードＢをトーチ１７によって軸体５１の周囲に積層させて造形物Ｗを製造する。軸体５１は、例えば、鋼棒等の断面円形の丸棒体であり、その両端が、ベース６１上に設けられた支持部６３に支持されて回動可能とされている（図１参照）。

次に、本発明の造形物の製造方法について説明する。
図３Ａ～図３Ｈは造形物の製造工程を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。図４は、造形部同士の隙間へ溶着ビードを充填する際の制御を説明する充填箇所の概略断面図である。

（壁部造形工程）
図３Ａに示すように、軸体５１を回転させながらトーチ１７によって軸体５１の周面に溶着ビードＢ１を形成する。これにより、軸体５１に、周方向にわたって形成された溶着ビードＢ１からなる複数の壁部５３を、軸体５１の軸方向に間隔をあけて造形する。本例では、軸体５１に対して、互いに間隔をあけて二つの壁部５３を造形する。複数の壁部５３が造形された軸体５１は、壁部５３同士の軸方向に沿う領域が充填範囲ＦＲとされる。なお、壁部５３を造形する溶着ビードＢ１を形成する際には、例えば、低い入熱量で精密な溶着ビードを形成するのが好ましい。これにより、溶着ビードＢ１のだれ等を抑えつつ壁部５３を高精度に造形することができる。

（内部造形工程）
図３Ｂに示すように、壁部５３同士で囲まれた充填範囲ＦＲ内において、一方の壁部５３側から、溶着ビードＢ２を軸体５１の周方向に形成する。これにより、図３Ｃに示すように、軸体５１の周囲に溶着ビードＢ２からなる環状部５４を形成する。この溶着ビードＢ２は、壁部５３を形成する溶着ビードＢ１よりも幅広とすることが好ましい。溶着ビードＢ２を幅広とすることにより、充填範囲ＦＲ内における充填効率を高めることができる。なお、溶着ビードＢ２を幅広とするには、溶着速度を下げたり、溶加材Ｍの送給速度を上げればよく、また、溶着ビードＢ２の軌道方向と交差する方向へトーチ１７を往復移動させるウィービングを行ってもよい。

そして、この環状部５４を形成する溶着ビードＢ２の端部が、既に形成した既設の溶着ビードＢ２と接触する箇所で、軸体５１の回転及び溶接ロボット１９によるトーチ１７の移動を制御して軌道変換処理を行う。

図３Ｄに示すように、軌道変換処理では、まず、軸体５１の周方向の一方に向けて形成していた溶着ビードＢ２の軌道を軸体５１の軸方向へ向ける。さらに、軸体５１の軸方向へ向けた溶着ビードＢ２の軌道を、既設の溶着ビードＢ２からなる環状部５４に対して軸体５１の軸方向に隣接する箇所で軸体５１の周方向の一方へ向ける。

この軌道変換処理において、溶着速度が一定であると、軌道の変換箇所で溶着ビードＢ２の溶着量が局所的に多くなって屈曲部分で盛り上がってしまう。このため、軌道変換処理では、溶着ビードＢ２の溶着速度を調整し、溶着ビードＢ２の溶着量を一定にする。具体的には、溶着ビードＢ２の軌道を変換する際に、溶接速度を上げたり、溶加材Ｍの送給速度を下げる。すると、溶着ビードＢ２の軌道の変換箇所において、溶着ビードＢ２の溶着速度が下げられて溶着量が一定となり、軌道の変換箇所における屈曲部分が盛り上がるような局所的な溶着金属の形状の変動が抑制され、表面の凹凸形状の発生が抑えられる。なお、ウィービングを行っている場合は、ウィービングの振幅を小さくして溶着速度を一転にしてもよい。

図３Ｅに示すように、軸体５１の周方向への溶着ビードＢ２の形成及び既設の溶着ビードＢ２からなる環状部５４との接触箇所における軌道変換処理を繰り返すと、環状部５４の終端部と始端部とが連結部５５を介して連続して形成される。そして、充填範囲ＦＲにおける一方の壁部５３側には、複数の環状部５４が連結部５５によって連結された造形部５７が造形される。なお、溶着ビードＢ２は、環状部５４との接触箇所を終点として環状部５４の端部に接合させて溶着を終了させる。

図３Ｆに示すように、壁部５３同士で囲まれた充填範囲ＦＲ内において、他方の壁部５３側にも造形部５７をする。具体的には、他方の壁部５３側から、壁部５３より幅広な溶着ビードＢ２を軸体５１の周方向に形成し、溶着ビードＢ２の端部が、既設の溶着ビードＢ２からなる環状部５４と接触する箇所で軌道変換処理を行う。そして、軸体５１の周方向への溶着ビードＢ２の形成及び既設の溶着ビードＢ２からなる環状部５４との接触箇所における軌道変換処理を繰り返す。これにより、充填範囲ＦＲにおいて、他方の壁部５３側に、複数の環状部５４の終端部と始端部が連結部５５介して連続して形成された造形部５７を、一方の壁部５３側に形成した造形部５７に対して隙間Ｇをあけて造形する。

図３Ｇに示すように、造形部５７同士の隙間Ｇにおいて、軸体５１を回転させながら軸体５１の周方向にわたって溶着ビードＢ２を形成する。これにより、図３Ｈに示すように、溶着ビードＢ２によって隙間Ｇを埋める。

この隙間Ｇを溶着ビードＢ２で埋める際には、隙間Ｇに対してトーチ１７を幅方向へ往復移動させてウィービングさせるのが好ましい。これにより、溶着ビードＢ２によって隙間Ｇを良好に埋めることができる。

このとき、図４に示すように、隙間Ｇへ充填する溶着ビードＢ２は、左右の造形部５７で囲まれた開先への溶接として溶着することができる。したがって、この隙間Ｇへの溶着ビードＢ２の形成は、アークセンサによる開先倣い制御を行うことが好ましい。具体的には、開先とみなされる隙間Ｇにおいて、溶加材Ｍと下地との距離の変動によって生じる溶接電流の変化を検出する。そして、この溶接電流の変化に基づいて隙間Ｇの中心を割り出してトーチ１７の位置を隙間Ｇと直交する幅方向Ｘにおける適切な位置に調整する。

このように、トーチ１７の位置を補正しながら溶着ビードＢ２を形成すれば、造形部５７の幅寸法や造形位置の変動によって変化する隙間Ｇに対して柔軟に対応して隙間Ｇを埋めることができる。

なお、隙間Ｇに形成する溶着ビードＢ２は、レーザーセンサ等を用いて溶着箇所の形状を計測することにより、溶着量の過不足を求めてリアルタイムでフィードバック制御し、溶接条件を溶接個所の形状に合わせて補正しながら形成してもよい。

上記の工程を繰り返し行うことにより、軸体５１の周囲に溶着ビードＢ１を積層させた壁部５３の内側の充填範囲ＦＲが溶着ビードＢ２によって埋められた造形物Ｗが造形される。

以上、説明したように、本実施形態に係る造形物の製造方法によれば、軸体５１の周方向の一方に向かって形成する溶着ビードＢ２が既に形成した既設の溶着ビードＢ２と接触する箇所で、溶着ビードＢ２の軌道を軸体５１の軸方向へ向け、さらに、既設の溶着ビードＢ２に対して軸体５１の軸方向に隣接する箇所で軸体５１の周方向の一方へ向ける軌道変換処理を行う。これにより、周方向にわたる複数の溶着ビードを一周ごとに形成して軸方向に隣接させる場合と比べ、充填範囲ＦＲを一層あたり少ないパス数で溶着ビードＢ２を形成して充填することができる。また、壁部５３間を埋める溶着ビードＢ２の始端及び終端の数を少なくすることができ、未溶着部の発生を抑制して高品質な造形物を製造することができる。しかも、周方向に溶着ビードＢ２を形成するごとに給電をオン・オフさせる必要がなくなるので、造形にかかる時間を短縮させて生産効率を高めることができる。

また、二つの造形部５７同士の隙間Ｇに周方向にわたる溶着ビードＢ２を形成して造形部５７同士の隙間Ｇを埋めるので、隙間Ｇを埋める溶着ビードＢ２の幅を調整することにより、造形部５７の幅寸法や造形位置の変動によって変化する隙間Ｇに対して柔軟に対応して充填範囲ＦＲ内を良好に埋めることができる。さらに、壁部５３同士で囲まれた充填範囲ＦＲの大きさに関わらず、充填範囲ＦＲを一層あたり３パスで溶着ビードＢ２を形成して充填することができる。また、各造形部５７を造形する際には、それぞれ壁部５３側から造形する。したがって、各壁部５３の隣接位置に溶着ビードＢ２を形成する際に、トーチ１７を傾けて壁部５３との干渉を回避させることができ、溶着ビードＢ２を円滑に形成することができる。

また、軌道変換処理によって溶着ビードＢ２の軌道を変換させる際に、溶着ビードＢ２の溶着速度を調整して溶着ビードＢ２の溶着量を一定にする。このように、軌道変換処理の際に、溶着ビードＢ２の溶着量を一定にすることで、局所的な溶着金属の形状の変動を抑制し、表面の凹凸形状の発生を抑えることができる。

なお、上記の実施形態では、二つの壁部５３を軸体５１に形成して壁部５３で区画された充填範囲ＦＲを充填させたが、三つ以上の壁部５３を形成し、それぞれの壁部５３で区画された複数の充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を充填させてもよい。

ここで、内部造形工程における充填範囲ＦＲへの溶着ビードＢ２の充填の仕方の他の例を説明する。
図５Ａ及び図５Ｂは、内部造形工程における充填範囲への溶着ビードの充填の仕方の他の例を示す製造途中の造形物の軸方向に沿う概略側面図である。

図５Ａに示すように、壁部５３同士で囲まれた充填範囲ＦＲ内において、一方の壁部５３側から、壁部５３より幅広な溶着ビードＢ２を軸体５１の周方向に形成し、軸体５１の周囲に溶着ビードＢ２からなる環状部５４を形成する。この環状部５４を形成する溶着ビードＢ２の端部が、既に形成した既設の溶着ビードＢ２と接触する箇所で、軸体５１の回転及び溶接ロボット１９によるトーチ１７の移動を制御して軌道変換処理を行う。そして、軸体５１に対する溶着ビードＢ２の周方向への形成及び軌道変換処理を繰り返し、連結部５５を介して連続して形成された複数の環状部５４からなる造形部を造形する。図５Ｂに示すように、溶着ビードＢ２の形成位置が充填範囲ＦＲにおける他方の壁部５３側に達したら、既設の溶着ビードＢ２からなる環状部５４との接触箇所を終点として溶着ビードＢ２の溶着を終了させる。

この溶着ビードＢ２による充填の仕方によれば、壁部５３同士で囲まれた充填範囲ＦＲへ溶着ビードＢ２を１パスで充填させることができる。

また、内部造形工程によって充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を積層させる際に、各層における軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらすのが好ましい。このように、充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を積層させる際に、各層における軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらすことにより、軌道変換処理の位置の積層方向への重なりを回避することができ、軌道変換処理で形成される連結部５５が積層方向に重なることによる局所的な凹凸の発生を抑制することができる。

ここで、内部造形工程によって充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を積層させる際の、各層における軌道変換処理の位置の積層方向と交差する方向へのずらし方の一例を説明する。なお、ここでは、軸体５１の外周に、第１層から第３層までの造形部５７を積層造形する場合を例示して説明する。
図６は、充填範囲ＦＲへの溶着ビードＢ２の形成例を示す図であって、（Ａ）～（Ｃ）は、各層における溶着ビードＢ２の形成状態を示す造形物の軸方向に沿う概略側面図である。図７は、軌道変換処理の位置のずらし方を説明する軸体５１の概略断面図である。

図６の（Ａ）に示すように、軌道変換処理の位置を螺旋状に配置させながら充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を形成する。これにより、軌道変換処理によって形成される連結部５５が螺旋状に配置された第１層目の造形部５７を造形する。

次に、造形した第１層目の造形部５７の外周に、上層である第２層目の造形部５７を造形する。このときも、図６の（Ｂ）に示すように、軌道変換処理の位置を螺旋状に配置させながら充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を形成する。これにより、軌道変換処理によって形成される連結部５５が螺旋状に配置された造形部５７を造形する。このとき、下層の造形部５７に対して、軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらすように、溶着ビードＢ２を形成する。具体的には、図７に示すように、軌道変換処理を行う位置を角度θずつ軸回りにずらし、下層の造形部５７における連結部５５を通る螺旋に対して、軌道変換処理によって形成する連結部５５を通る螺旋の位相を周方向にずらす。

その後、造形した第２層目の造形部５７の外周に、さらに上層である第３層目の造形部５７を造形する。このときも、図６の（Ｃ）に示すように、軌道変換処理の位置を螺旋状に配置させながら充填範囲ＦＲに溶着ビードＢ２を形成する。これにより、軌道変換処理によって形成される連結部５５が螺旋状に配置された造形部５７を造形する。このときも、軌道変換処理を行う位置を角度θずつ軸回りにずらし、下層の造形部５７における連結部５５を通る螺旋に対して、軌道変換処理によって形成する連結部５５を通る螺旋の位相が周方向にずれるように溶着ビードＢ２を形成する。

このようにして、各層において、軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらすことにより連結部５５の位置が積層方向と交差する方向へずれた造形部５７を造形すれば、例えば、連結部５５における溶着ビードＢ２が他の部位に比べて高さにずれが生じていたとしても、連結部５５の位置（位相）が各層ごとに積層方向と交差する方向へずらされることで、連結部５５における高さのずれを積層につれて周方向へ分散させることができる。これにより、局所的な高さずれが大きくなること緩和して抑制することができる。

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や、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。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）軸体の周囲に溶着ビードを繰り返し積層して造形物を製造する造形物の製造方法であって、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなる複数の壁部を軸方向に間隔をあけて造形する壁部造形工程と、
前記壁部同士で囲まれた充填範囲内において、前記壁部より幅広な溶着ビードを前記軸体の周方向に形成するとともに前記軸体の軸方向へ向かって順に隣接させて前記充填範囲を前記溶着ビードによって充填する内部造形工程と、
を含み、
前記内部造形工程において、
前記軸体の周方向の一方に向かって形成する溶着ビードが既に形成した既設の溶着ビードと接触する箇所で溶着ビードの軌道を前記軸体の軸方向へ向け、さらに、前記既設の溶着ビードに対して前記軸体の軸方向に隣接する箇所で溶着ビードの軌道を前記軸体の周方向の一方へ向ける軌道変換処理を行う、造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、周方向にわたる複数の溶着ビードを一周ごとに形成して軸方向に隣接させる場合と比べ、充填範囲を一層あたり少ないパス数で溶着ビードを形成して充填することができる。また、壁部間を埋める溶着ビードの始端及び終端の数を少なくすることができ、未溶着部の発生を抑制して高品質な造形物を製造することができる。しかも、溶着ビードを周方向に形成するごとに給電をオン・オフさせる必要がなくなるので、造形にかかる時間を短縮させて生産効率を高めることができる。

（２）前記内部造形工程において、
前記軌道変換処理を行いながら前記充填範囲内に前記溶着ビードを連続的に周回させることにより複数の造形部を造形し、
前記造形部同士の間に形成された隙間に周方向にわたる溶着ビードを形成し、前記造形部同士の隙間を埋める、（１）に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、複数の造形部同士の隙間に周方向にわたる溶着ビードを形成して造形部同士の隙間を埋めるので、隙間を埋める溶着ビードの幅を調整することにより、造形部の幅寸法や造形位置の変動によって変化する隙間に対して柔軟に対応して充填範囲内を良好に埋めることができる。

（３）前記充填範囲の両端側から二つの前記造形部を造形し、
二つの前記造形部同士の隙間に周方向にわたる溶着ビードを形成し、前記造形部同士の隙間を埋める、（２）に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、壁部同士で囲まれた充填範囲の大きさに関わらず、充填範囲を一層あたり３パスで溶着ビードを形成して充填することができる。

（４）前記軌道変換処理によって前記溶着ビードの軌道を変換させる際に、
前記溶着ビードの溶着速度を調整して前記溶着ビードの溶着量を一定にする、（１）～（３）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、軌道変換処理の際に、溶着ビードの溶着量を一定にすることで、局所的な溶着金属の形状の変動を抑制し、表面の凹凸形状の発生を抑えることができる。

（５）前記内部造形工程によって前記充填範囲に前記溶着ビードを積層させる際に、
各層における前記軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらす、（１）～（４）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、充填範囲に溶着ビードを積層させる際に、各層における前記軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらすことにより、軌道変換処理の位置の積層方向への重なりを回避し、局所的な凹凸の発生を抑制することができる。

（６）軸体と、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなり、前記軸体の軸方向に間隔をあけて造形された複数の壁部と、
前記壁部より幅広な溶着ビードによって前記壁部同士で囲まれた充填範囲内に造形された造形部と、
を有し、
前記造形部は、
前記軸体の周方向に向かって形成されて前記軸体の軸方向へ隣接された前記溶着ビードからなる複数の環状部と、
隣接する前記環状部の一端と他端とを連結する前記溶着ビードからなる連結部と、
を有する、
造形物。
この造形物によれば、軸体の周囲に、複数の壁部が造形され、壁部によって囲われた充填範囲に、複数の環状部と、互いに隣接する環状部の一端と他端とを連結する連結部とからなる造形部が造形されている。つまり、この造形物によれば、軸体の周囲に溶着ビードによって複数の壁部を形成し、壁部によって囲われた充填範囲において溶着ビードによって環状部及び連結部を１パスで形成して造形部を造形することができる。

（７）前記充填範囲には、二つの前記造形部が、互いに隙間をあけて造形され、
前記造形部同士の隙間が、前記軸体の周方向へわたって形成された溶着ビードによって埋められている、（６）に記載の造形物。
この造形物によれば、充填範囲に造形された二つの造形部同士の隙間が溶着ビードによって埋められている。つまり、この造形物によれば、充填範囲内に二つの造形部を造形し、造形部同士の隙間に溶着ビードを形成して埋めることにより、容易に造形することができる。

（８）前記充填範囲に前記溶着ビードが積層され、各層において前記溶着ビードの前記連結部の位置が積層方向と交差する方向へずらされている、（６）または（７）に記載の造形物。
この造形物によれば、充填範囲に積層された溶着ビードの各層における連結部の位置が積層方向と交差する方向へずらされているので、積層方向へ連結部が重なることによる局所的な凹凸の発生を抑制することができる。

５１軸体
５３壁部
５４環状部
５５連結部
５７造形部
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２溶着ビード
ＦＲ充填範囲
Ｇ隙間
Ｗ造形物

Claims

軸体の周囲に溶着ビードを繰り返し積層して造形物を製造する造形物の製造方法であって、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなる複数の壁部を軸方向に間隔をあけて造形する壁部造形工程と、
前記壁部同士で囲まれた充填範囲内において、前記壁部より幅広な溶着ビードを前記軸体の周方向に形成するとともに前記軸体の軸方向へ向かって順に隣接させて前記充填範囲を前記溶着ビードによって充填する内部造形工程と、
を含み、
前記内部造形工程において、
前記軸体の周方向の一方に向かって形成する溶着ビードが既に形成した既設の溶着ビードと接触する箇所で溶着ビードの軌道を前記軸体の軸方向へ向け、さらに、前記既設の溶着ビードに対して前記軸体の軸方向に隣接する箇所で溶着ビードの軌道を前記軸体の周方向の一方へ向ける軌道変換処理を行い、
且つ、前記軌道変換処理を行いながら前記充填範囲内に前記溶着ビードを連続的に周回させることにより複数の造形部を造形し、
前記造形部同士の間に形成された隙間に周方向にわたる溶着ビードを形成し、前記造形部同士の隙間を埋める、
造形物の製造方法。
前記充填範囲の両端側から二つの前記造形部を造形し、
二つの前記造形部同士の隙間に周方向にわたる溶着ビードを形成し、前記造形部同士の隙間を埋める、
請求項１に記載の造形物の製造方法。
前記軌道変換処理によって前記溶着ビードの軌道を変換させる際に、
前記溶着ビードの溶着速度を調整して前記溶着ビードの溶着量を一定にする、
請求項１又は２に記載の造形物の製造方法。
前記内部造形工程によって前記充填範囲に前記溶着ビードを積層させる際に、
各層における前記軌道変換処理の位置を積層方向と交差する方向へずらす、
請求項１～３のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
軸体と、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなり、前記軸体の軸方向に間隔をあけて造形された複数の壁部と、
前記壁部より幅広な溶着ビードによって前記壁部同士で囲まれた充填範囲内に造形された造形部と、
を有し、
前記造形部は、
前記軸体の周方向に向かって形成されて前記軸体の軸方向へ隣接された前記溶着ビードからなる複数の環状部と、
隣接する前記環状部の一端と他端とを連結する前記溶着ビードからなる連結部と、
を有し、
前記充填範囲には、二つの前記造形部が、互いに隙間をあけて造形され、
前記造形部同士の隙間が、前記軸体の周方向へわたって形成された溶着ビードによって埋められている、
造形物。
軸体と、
前記軸体の周方向に形成した溶着ビードからなり、前記軸体の軸方向に間隔をあけて造形された複数の壁部と、
前記壁部より幅広な溶着ビードによって前記壁部同士で囲まれた充填範囲内に造形された造形部と、
を有し、
前記造形部は、
前記軸体の周方向に向かって形成されて前記軸体の軸方向へ隣接された前記溶着ビードからなる複数の環状部と、
隣接する前記環状部の一端と他端とを連結する前記溶着ビードからなる連結部と、
を有し、
前記充填範囲に前記溶着ビードが積層され、各層において前記溶着ビードの前記連結部の位置が積層方向と交差する方向へずらされている、
造形物。