WO2022064940A1 - 造形条件の設定方法、積層造形方法、積層造形システム、およびプログラム - Google Patents

造形条件の設定方法、積層造形方法、積層造形システム、およびプログラム Download PDF

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WO2022064940A1
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直樹 迎井
瞬 泉谷
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株式会社神戸製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a method for setting modeling conditions, a laminated modeling method, a laminated modeling system, and a program.
  • Patent Document 1 when modeling a laminated model, the model is sliced to a certain unit height and the modeling conditions are set in that unit.
  • Defects such as poor fusion and melt-off may occur depending on the situation when modeling the laminated model. For example, if there is a corner on the path when forming a laminated model, a defect of poor fusion may occur when the corner is formed under the same welding conditions as other parts. Further, if the thermal energy is increased with an emphasis on the efficiency of modeling, melting off may occur at the edge portion of the laminated model. On the contrary, if the prevention of melting off is emphasized more than necessary, the efficiency of modeling will decrease. In a method such as Patent Document 1, since the molding conditions are set for each layer, the molding conditions are controlled in consideration of the position in one layer where welding defects are likely to occur and the position where efficiency is emphasized. None was done. In other words, there was room for improvement in the conventional method in order to achieve both improvement in modeling efficiency and suppression of welding defects.
  • the present invention has the following configurations.
  • (1) A method of setting modeling conditions for performing laminated modeling of the object based on the modeling shape data of the object.
  • a setting method characterized by having.
  • a laminated modeling method for laminating the object based on the modeling shape data of the object A division step of dividing the shape shown in the modeling shape data into elements having a predetermined unit size, and A classification step of classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • a laminated modeling method comprising a control step of causing a modeling means to perform laminated modeling of the object based on the modeling conditions set in the setting step.
  • a laminated modeling system that performs laminated modeling of the object based on the modeling shape data of the object.
  • the acquisition means for acquiring the modeling shape data and
  • a storage means for associating and holding the element shape of the element constituting the object and the laminated pattern for modeling the element.
  • a dividing means for dividing the shape shown in the modeling shape data into elements having a predetermined unit size, and
  • a classification means for classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • a setting means for setting modeling conditions from the laminated patterns defined corresponding to the position type for each of the areas divided by the dividing means, and a setting means.
  • a laminated modeling system characterized by having a modeling means for performing laminated modeling of the object based on the modeling conditions set by the setting means.
  • a division process that divides the shape shown in the modeling shape data of the object into elements of a predetermined unit size, and A classification step of classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • a setting step of setting modeling conditions for performing the lamination molding of the object from the lamination patterns defined corresponding to the position type, and a setting step.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the overall configuration of a laminated modeling system to which the laminated modeling method according to the present invention can be applied.
  • the laminated modeling system 1 includes a modeling control device 2, a manipulator 3, a manipulator control device 4, a controller 5, and a heat source control device 6.
  • the manipulator control device 4 controls a filler material supply unit (not shown) that supplies a filler material (hereinafter, also referred to as a wire) to the manipulator 3, the heat source control device 6, and the manipulator 3.
  • the controller 5 is a part for inputting an instruction of the operator of the laminated modeling system 1, and an arbitrary operation can be input to the manipulator control device 4.
  • the manipulator 3 is, for example, an articulated robot, and the torch 8 provided on the tip shaft is supported so that wires can be continuously supplied.
  • the torch 8 holds the wire protruding from the tip.
  • the position and posture of the torch 8 can be arbitrarily set three-dimensionally within the range of the degree of freedom of the robot arm constituting the manipulator 3.
  • the manipulator 3 preferably has a degree of freedom of 6 axes or more, and preferably one that can arbitrarily change the axial direction of the heat source at the tip. In the example of FIG. 1, as shown by an arrow, an example of a manipulator 3 having 6 degrees of freedom is shown.
  • the form of the manipulator 3 may be an articulated robot having four or more axes, or a robot having an angle adjusting mechanism on two or more orthogonal axes.
  • the torch 8 has a shield nozzle (not shown), and shield gas is supplied from the shield nozzle.
  • the shield gas blocks the atmosphere, prevents oxidation and nitriding of the molten metal during welding, and suppresses welding defects.
  • the arc welding method used in this embodiment may be either a consumable electrode type such as shielded metal arc welding or carbon dioxide arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma arc welding. It is appropriately selected according to the laminated model to be modeled. In this embodiment, gas metal arc welding will be described as an example.
  • the arc welding method when the arc welding method is a consumable electrode type, a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and a wire to which a current is supplied is held by the contact tip.
  • the torch 8 generates an arc from the tip of the wire in a shield gas atmosphere while holding the wire.
  • the wire is fed to the torch 8 from a filler metal supply unit (not shown) by a feeding mechanism (not shown) attached to a robot arm or the like. Then, when the wire continuously fed is melted and solidified while the torch 8 is moved, a linear bead which is a melt-solidified body of the wire is formed on the base 7. By laminating the beads, the target laminated model W is modeled.
  • the heat source for melting the wire is not limited to the above-mentioned arc.
  • a heat source by another method such as a heating method using both an arc and a laser, a heating method using plasma, and a heating method using an electron beam or a laser may be adopted.
  • the amount of heating can be controlled more finely, the state of the bead can be maintained more appropriately, and the quality of the laminated structure can be further improved.
  • the material of the wire is not particularly limited, and the type of wire used differs depending on the characteristics of the laminated model W such as mild steel, high-strength steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, and nickel-based alloy. You may be.
  • the manipulator control device 4 drives the manipulator 3 and the heat source control device 6 based on a predetermined program group provided from the modeling control device 2, and forms a laminated model W on the base 7. That is, the manipulator 3 moves the torch 8 while melting the wire with an arc in response to a command from the manipulator control device 4.
  • the heat source control device 6 is a welding power source that supplies electric power required for welding by the manipulator 3.
  • the heat source control device 6 can switch the current, voltage, and the like when forming the bead.
  • the base 7 is configured to use a flat surface, but the base 7 is not limited to this.
  • the base 7 may be formed in a columnar shape, and a bead may be formed on the outer periphery of the side surface thereof.
  • the coordinate system in the modeling shape data according to the present embodiment and the coordinate system on the base 7 on which the laminated model W is modeled are associated with each other, and the position in three dimensions is defined with an arbitrary position as the origin.
  • the three axes of the coordinate system may be set so as to be performed, and when the base 7 is composed of a cylinder, the cylindrical coordinate system may be set, and in some cases, the spherical coordinate system is set. It may have been done.
  • the coordinate component (hereinafter, also referred to as "coordinate axis”) may be arbitrarily set depending on the type of the coordinate system such as the Cartesian coordinate system, the cylindrical coordinate system, and the spherical coordinate system.
  • the three axes of the Cartesian coordinate system may be set arbitrarily. Is indicated by the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, respectively, as three straight lines orthogonal to each other in the space.
  • the modeling control device 2 may be, for example, an information processing device such as a PC (Personal Computer). Each function of the modeling control device 2 described later may be realized by the control unit (not shown) reading and executing the program of the function according to the present embodiment stored in the storage device (not shown).
  • the storage device may include a RAM (Random Access Memory) which is a volatile storage area, a ROM (Read Only Memory) which is a non-volatile storage area, an HDD (Hard Disk Drive), and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a dedicated circuit, or the like may be used as the control unit.
  • FIG. 2 is a block diagram mainly showing a functional configuration of the modeling control device 2 according to the present embodiment.
  • the modeling control device 2 includes an input unit 10, a storage unit 11, a dividing unit 15, a position type determining unit 16, a stacking pattern setting unit 17, a modeling condition adjusting unit 18, a program generation unit 19, and an output unit 20.
  • the input unit 10 acquires various information from the outside via, for example, a network (not shown). Examples of the information acquired here include design data (hereinafter referred to as “modeling shape data”) of a laminated model such as CAD / CAM data. The details of various information used in this embodiment will be described later.
  • the modeling shape data may be input from a communicably connected external device (not shown), or may be created on the modeling control device 2 using a predetermined application (not shown).
  • the storage unit 11 stores various information acquired by the input unit 10.
  • the storage unit 11 holds and manages a database (DB) of position types and stacking patterns according to the present embodiment. The details of the position type and the stacking pattern will be described later.
  • DB database
  • the dividing unit 15 divides the shape of the laminated modeled object indicated by the modeled shape data into a size of a predetermined processing unit.
  • mesh division and slice division are used as the division processing into processing units, and the details of these processing will be described later.
  • the position type determination unit 16 determines the type according to the position in the laminated model W with reference to the position type DB 13 for each of the plurality of elements of the unit size divided by the division unit 15.
  • the laminated pattern setting unit 17 sets the laminated pattern of the element group constituting the laminated model W based on the position type determined by the position type determining unit 16 and the laminated pattern DB 14.
  • the molding condition adjusting unit 18 adjusts the molding conditions including the formation path condition, the welding condition, etc. based on the stacking pattern set by the stacking pattern setting unit 17.
  • the formation path condition refers to a condition such as a moving path of a material supply device such as a heat source and a torch, a starting point of welding, an end point, and a locus to the start point of the next path with respect to a certain reference coordinate.
  • the welding condition refers to a group of parameters of the welding process determined by information on the welding rate, information on the amount of heat input, and information on the direction of the heat source.
  • the information related to the welding speed includes the wire feed rate, the wire diameter, etc.
  • the information related to the amount of heat input includes the current, the voltage, the distance between the chip and the base metal, etc., and is related to the heat source direction.
  • Information includes the torch angle and the like.
  • the information related to the welding speed includes the wire feed rate, the wire diameter, etc.
  • the information related to the amount of heat input includes the laser output, etc.
  • the information related to the heat source direction includes the laser incident angle, the optical system, etc.
  • the focal length of the laser, the relative distance between the object and the focal position, and the like can be mentioned. Examples of the adjustment here include determining the formation order of beads and adjusting the parameters of welding conditions in order to predict the heat strain shape and correct the shape.
  • the adjustment of the modeling conditions is not an essential process and may be omitted.
  • the program generation unit 19 generates a program group for modeling the laminated model W based on the modeling conditions adjusted by the modeling condition adjusting unit 18 as necessary.
  • one program may correspond to one bead constituting the laminated model W.
  • the program group generated here is processed and executed by the manipulator control device 4, so that the manipulator 3 and the heat source control device 6 are controlled.
  • the types and specifications of the program group that can be processed by the manipulator control device 4 are not particularly limited, but the specifications of the manipulator 3 and the heat source control device 6 required for generating the program group, the specifications of the wires, and the like are acquired in advance. It is assumed that it has been done.
  • the output unit 20 outputs the program group generated by the program generation unit 19 to the manipulator control device 4.
  • the output unit 20 may be further configured to output the processing result of each portion by using an output device such as a display provided in the modeling control device 2.
  • the position type DB 13 and the stacking pattern DB 14 are used as shown in FIG.
  • the position type DB 13 and the stacking pattern DB 14 are defined in advance and are held and managed by the storage unit 11.
  • the laminated model W to be modeled is divided into a plurality of unit-sized elements, and each of the elements is assigned a position type according to the position of the laminated model W.
  • the position type DB 13 defines the classification of the position type, and the conditions for allocation are specified.
  • As the position type for example, a flat portion, an inclined portion, and the like are defined, but the type is not particularly limited.
  • As the condition for assigning the position type the position of the element, the arrangement relationship with the peripheral elements, and the like may be used.
  • the laminated pattern DB 14 is a database that defines conditions and the like for performing laminated modeling for each of the position types specified in the position type DB 13.
  • the stacking pattern DB 14 includes data determined based on at least welding condition information and formation path information including data such as torch path and welding start / end.
  • FIG. 3 shows a configuration example of welding condition information (hereinafter, also referred to as welding condition DB) included in the laminated pattern DB 14 according to the present embodiment.
  • the welding condition DB includes at least information on the welding speed, information on the amount of heat input, and information on the heat source direction based on the data indicating the bead shape such as the path height or the path width for each position type.
  • Information based on data indicating the bead shape that is, general information including information on the welding rate, information on the amount of heat input, and information on the direction of the heat source is collectively referred to as welding process information.
  • Information related to the welding speed includes, for example, the wire feeding speed, the wire diameter, the distance between the tip and the base metal (hereinafter, also referred to as the wire protrusion length), the type and material of the welded material, and the like.
  • Information related to the amount of heat input includes, for example, current, voltage, wire protrusion length, and the like, and information related to the heat source direction includes, for example, a torch angle and the like.
  • the welding rate is shown by the weight of the wire that melts per unit time, but for example, the rate of feeding per unit time, that is, the wire feeding rate (m / min) may be applied. ..
  • the amount of heat input is qualitative data displayed in large, medium, and small sizes, but it may be shown by a more detailed qualitative evaluation or quantitatively.
  • the heat source angle is shown as information related to the welding direction.
  • the heat source angle is the incident angle of the directional heat source, and refers to the angle formed by the surface forming the bead and the heat source direction on the surface perpendicular to the moving direction of the heat source.
  • the angle of the heat source can be set arbitrarily and does not necessarily match the incident angle of the torch 8.
  • the position type corresponds to the position type specified in the position type DB 13.
  • the flat portion and the inclined portion will be described as an example of the position type, but the present invention is not limited to this, and a more detailed classification may be used.
  • the pass height indicates the height per pass of the bead when forming the corresponding position type.
  • the path width indicates the width per pass of the bead when forming the corresponding position type.
  • the path height and the path width are element data indicating the bead shape.
  • the bead shape is a shape determined by various conditions related to the welding rate, the amount of heat input, and the heat source method. Therefore, the welding condition DB is provided so as to include various conditions related to the welding rate, the amount of heat input, and the heat source method based on at least one data of the path height or the path width related to the element data indicating the bead shape. ing.
  • the element data indicating the bead shape includes, for example, the ratio of the path height to the path width, the flank angle, the surplus angle, etc., but in the present embodiment, the stacking pattern is set. From the viewpoint of ease of use, it is preferable to use at least one of the path width and the path height as the element data indicating the bead shape.
  • the configuration of the welding condition DB is not limited to the items shown in FIG. 3, and other items may be included.
  • conditions corresponding to equipment information such as the manipulator 3 and the type of heat source may be included, and a DB that summarizes the formation path information indicating the pattern of the path formation path may be used.
  • the stacking pattern for forming the actual bead can be determined from the formation path information and the like. It should be noted that various conditions for modeling the laminated model W, such as the layered pattern and shape correction conditions, are collectively referred to as modeling conditions.
  • the laminated model W1a is divided into unit size elements.
  • the unit size is a cube (hereinafter, also referred to as “mesh”) having the same length in the three axial directions. Further, the division here is also referred to as a mesh division.
  • the unit size is not particularly limited, but may be defined according to, for example, the accuracy with which the manipulator 3 can be controlled, the size such as the path height and the path width when forming the bead, and the like.
  • the laminated model W1b shows a state in which mesh division has been performed.
  • the laminated model W1b that has been mesh-divided is divided into a plurality of layers with the height of the mesh as the height of the layers.
  • the division into layers is also referred to as slice division
  • the data of each layer is also referred to as slice data.
  • the laminated model W1c shows a state in which the laminated model W1b is sliced into a plurality of layers, and is divided into four layers here.
  • the laminated model W1d and W1e focus on the slice data of the lowermost layer of the laminated model W1c.
  • the laminated model W1d is a view shown along the Y-axis direction
  • the laminated model W1e is a diagram showing a cross-sectional shape seen along the Z-axis direction.
  • the configuration is such that the mesh division is performed and then the slice division is performed, but the configuration may be such that the slice division is performed and then the mesh division is performed.
  • which one may be performed first may be determined according to the relationship between the unit size when performing mesh division and the height of the layer when performing slice division.
  • the height of the unit size in the mesh division and the layer height in the slice division are the same, but the present invention is not limited to this.
  • the layer height at the time of slice division may be an integral multiple of the height of the unit size.
  • FIG. 5 is a flowchart of the process according to the present embodiment. This processing may be realized, for example, by reading a program for realizing each part shown in FIG. 2 from a storage device (not shown) by a control unit such as a CPU or GPU included in the modeling control device 2. ..
  • a control unit such as a CPU or GPU included in the modeling control device 2.
  • the processing subject is collectively described as the modeling control device 2.
  • the modeling control device 2 acquires the modeling shape data of the laminated modeled object W to be modeled.
  • the modeling shape data may be acquired from the outside, or may be acquired by using an application (not shown) included in the modeling control device 2.
  • the modeling control device 2 mesh-divides the shape of the laminated model W indicated by the modeling shape data acquired in S501 into unit sizes. It is assumed that the unit size here is defined in advance and is stored in a storage device or the like.
  • the modeling control device 2 divides the modeling shape data obtained by mesh division in S502 into a plurality of layers. Note that this division refers to slice division. It is assumed that the layer height corresponding to one layer here is predetermined and is held in a storage device or the like. Here, it is assumed that the layer height is the same as the height of the unit size used in S502.
  • the modeling control device 2 pays attention to one of the unprocessed slice data among the plurality of slice data obtained by the slice division of S503. For example, attention may be paid to the slice data of the lowest layer among the unprocessed slice data in order.
  • the modeling control device 2 determines the position type for each element in the slice data of interest. The determination method is as described with reference to FIG.
  • the modeling control device 2 sets a stacking pattern corresponding to each element based on the position type and the stacking pattern DB 14 determined in S505.
  • the stacking pattern DB 14 is referred to based on the path height and the position type corresponding to the layer height of the slice data, and the stacking pattern corresponding to each element is set.
  • the stacking pattern may be further set based on the size in the lateral direction (width direction) of the continuous element groups having the same position type and the path width indicated by the stacking pattern DB 14.
  • the path of one or a plurality of paths when forming the shape corresponding to the slice data may be set as the stacking pattern.
  • One pass corresponds to one bead, and one bead will contain one or more elements in the mesh division.
  • the modeling control device 2 determines whether or not the processing for all the slice data is completed. When the processing for all the slice data is completed (YES in S507), the processing of the modeling control device 2 proceeds to S508. On the other hand, when there is unprocessed slice data (NO in S507), the processing of the modeling control device 2 returns to S504, and the processing for the unprocessed slice data is repeated.
  • the modeling control device 2 adjusts the modeling conditions based on the stacking pattern set corresponding to each slice data. Examples of the adjustment here include determination of the order of bead formation and adjustment of welding conditions. For these, items to be adjusted may be set in consideration of the positional relationship with the adjacent bead, the presence or absence of an air cut, and the like. The adjustment of the modeling conditions is not an essential process and may be omitted.
  • the modeling control device 2 generates a program group used in the manipulator control device 4 based on the set stacking pattern.
  • the modeling control device 2 outputs the program group generated in S509 to the manipulator control device 4. Then, this processing flow is terminated.
  • the present embodiment it is possible to set a stacking pattern including conditions such as welding conditions and formation paths according to the position in the laminated model. Therefore, it is possible to improve the efficiency of laminated molding and suppress welding defects at the same time.
  • the modeling conditions since it is possible to set the modeling conditions according to the position in each of the plurality of layers constituting the laminated model, it is possible to reduce the shavings after the laminated model is modeled. For example, in the conventional method, it is necessary to reduce the height of the layers and increase the number of layers in order to reduce the shaving white. However, in the present embodiment, since the modeling conditions can be set according to the position, it is possible to suppress the increase in the number of layers and improve the construction efficiency of the entire laminated model.
  • FIG. 6 is a block diagram mainly showing the functional configuration of the modeling control device 2 according to the present embodiment. As a difference from FIG. 2 shown in the first embodiment, a mesh dividing portion 51 and a formation order adjusting portion 52 are provided. Further, the configurations of the position type DB 13 and the stacking pattern DB 14 are different. The configuration of each DB will be described later.
  • the mesh dividing portion 51 divides the shape of the laminated modeled object indicated by the modeled shape data into a predetermined unit size. In the first embodiment, mesh division and slice division are performed, but in this embodiment, mesh division is performed. The details of the processing will be described later.
  • the formation order adjusting unit 52 adjusts the order of forming a plurality of beads constituting the laminated model W based on the laminated pattern set by the laminated pattern setting unit 17. The details of the processing will be described later.
  • the position type DB 13 and the stacking pattern DB 14 are used as in the first embodiment.
  • the position type DB 13 and the stacking pattern DB 14 are defined in advance and are held and managed by the storage unit 11.
  • the laminated model W to be modeled is divided into a plurality of unit-sized elements in a mesh, and each of the elements is assigned a position type according to the position of the laminated model W.
  • the position type DB 13 defines the classification of the position type, and the conditions for allocation are specified.
  • the position type for example, an outer edge portion, an internal filling portion, a boundary portion boundary portion corner, and the like are defined, but the type is not particularly limited.
  • the boundary portion corresponds to a portion located at the boundary between the outer edge portion and the inner filling portion.
  • the corner of the boundary corresponds to the part of the boundary located at the corner.
  • the boundary portion may be a portion where one surface is in contact with the outer edge portion.
  • the boundary corner may be a portion where the two surfaces are in contact with the outer edge.
  • the laminated pattern DB 14 is a database that defines conditions and the like for performing laminated modeling for each of the position types specified in the position type DB 13.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the welding condition DB included in the stacking pattern DB 14 according to the present embodiment.
  • the welding condition DB included in the laminated pattern DB 14 includes a position type, a path height, a path width, a welding speed, a heat input amount, a heat source angle, and the like.
  • the position type corresponds to the position type specified in the position type DB 13.
  • the outer edge portion, the internal charging portion, the boundary portion, and the boundary portion corner will be described as examples as the position type, but the present invention is not limited to this, and a more detailed classification may be used.
  • the pass height indicates the height per pass of the bead when forming the corresponding position type.
  • the path width indicates the width per pass of the bead when forming the corresponding position type.
  • Welding rate indicates the welding rate per unit time when forming a bead.
  • the amount of heat input indicates the amount of heat input by the heat source when forming the bead. Here, the amount of heat input is shown in three stages of large, medium, and small, but other levels or numerical values may be shown.
  • the heat source angle indicates the angle of the heat source when forming the bead.
  • the current and voltage are control values of the power supply controlled by the heat source control device 6.
  • the configuration of the laminated pattern DB 14 may include, for example, formation path information indicating a pattern of the path formation path, or one DB including the formation path information in the welding condition DB. May be. As described in the first embodiment, once the welding conditions are specified, the laminating pattern for forming the actual bead can be determined.
  • the laminated model W2a is mesh-divided into unit-sized elements.
  • the unit size is a cube having the same length in the three axial directions.
  • the unit size is not particularly limited, but may be defined according to, for example, the accuracy with which the manipulator 3 can be controlled, the size such as the path height and the path width when forming the bead, and the like.
  • the laminated model W2b shows a state in which mesh division has been performed.
  • the position type is determined by focusing on each layer of the laminated model W2b that has undergone mesh division.
  • the laminated model W2c focuses on the lowest layer of the laminated model W2b.
  • the laminated model W2c is a diagram showing a cross-sectional shape seen along the Z-axis direction.
  • the position type of each element is determined with reference to the position type DB 13.
  • the element group 701 has a position type determined as an outer edge portion and includes 30 elements.
  • the element group 702 has a position type determined as a boundary portion and includes 18 elements.
  • the element group 703 includes 4 elements whose position type is determined as the boundary corner.
  • the element group 704 has a position type determined as an internal filling portion and includes 20 elements.
  • the position type is also determined for the other layers of the laminated model W2b. Then, the element group in each layer is divided according to this position type.
  • the formation order adjusting unit 52 adjusts the bead formation order.
  • one pass may be referred to as one bead or one welding length.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the difference in the path height and the path width of one bead according to the position type.
  • the laminated model W3 shows an example of the result of modeling the laminated model W2a shown in FIG. 8, and is a cross-sectional view when viewed along the Y-axis direction.
  • the laminated model W3 is composed of a plurality of beads formed corresponding to the position types of the outer edge portion 801 and the boundary portion 802, and the inner filling portion 803.
  • the outer edge portion 801 is formed from 7 layers (pointing to a stack of 7 beads)
  • the boundary portion is formed from 5 layers (pointing to a stack of 5 beads).
  • the internal filling portion 803 is formed from five layers (pointing to a stack of five beads). Further, in the X-axis direction, which is the width direction, the outer edge portion 801 is formed from one pass (one bead), the boundary portion 802 is formed from one pass (pointing to one bead), and the inner filling portion 803 is formed from three passes. It is formed from (referring to a stack of three beads). Although the internal filling portion 803 is shown to be formed from three passes for convenience, it may be configured to be formed by one pass in each layer. Further, the uppermost layer of the outer edge portion 801 partially protrudes from the shape of the laminated model W, but this portion is treated as a shaving white to be scraped after modeling.
  • the stacking pattern of each part constituting the laminated model W is set based on the position type and the stacking pattern DB 14.
  • the setting method at this time may be set, for example, by referring to the stacking pattern DB 14 for a stacking pattern corresponding to the combination of the position type and the path height specified as the reference in the above relationship.
  • a laminated pattern corresponding to the combination of the position type and the path height and the path width specified as the reference in the above relationship may be set by referring to the laminated pattern DB 14.
  • a stacking pattern corresponding to the combination of the position type and the path width specified as the reference in the above relationship may be set by referring to the stacking pattern DB 14.
  • the formation order adjusting unit 52 adjusts the formation order when forming each bead.
  • rules for the formation order of beads can be specified. For example, in a certain layer, it is possible to suppress dripping when forming the bead of the inner filling portion by forming the outer edge portion first and then forming the inner filling portion. Further, the interference of the torch can be suppressed by keeping the difference between the height of the outer edge portion and the height of the inner filling portion within a certain range at the time of stacking. Further, in order to improve the efficiency of modeling, conditions may be set such as adjusting the start position and end position of the path and the air cut path. The above conditions are specified in advance, and the bead formation order is adjusted.
  • the formation order of the beads may be configured to determine the formation order for each predetermined unit height in the stacking direction. More specifically, the bead to be formed next may be determined based on whether or not a certain unit height is exceeded as a reference. At this time, if a plurality of candidates are applicable, the formation order may be further adjusted based on the above-mentioned conditions.
  • the above-mentioned predetermined unit height may be determined based on, for example, the height of the unit size used when performing the mesh division.
  • FIG. 10 is a flowchart of the process according to the present embodiment. This processing may be realized, for example, by reading a program for realizing each part shown in FIG. 2 from a storage device (not shown) by a control unit such as a CPU or GPU included in the modeling control device 2. ..
  • a control unit such as a CPU or GPU included in the modeling control device 2.
  • the processing subject is collectively described as the modeling control device 2.
  • the modeling control device 2 acquires the modeling shape data of the laminated modeled object W to be modeled.
  • the modeling shape data may be acquired from the outside, or may be acquired by using an application (not shown) included in the modeling control device 2.
  • the modeling control device 2 mesh-divides the shape of the laminated model W indicated by the modeling shape data acquired in S1001 into unit sizes. It is assumed that the unit size here is defined in advance and is stored in a storage device or the like.
  • the modeling control device 2 pays attention to one of the unprocessed layers among the plurality of layers of the modeling shape data obtained by mesh division in S1002. For example, attention may be paid to the slice data of the lowest layer among the unprocessed layers in order.
  • the modeling control device 2 determines the position type for each element in the layer of interest and classifies the elements. The determination method is as described with reference to FIG.
  • the modeling control device 2 determines whether or not the processing for all the layers is completed. When the processing for all layers is completed (YES in S1005), the processing of the modeling control device 2 proceeds to S1006. On the other hand, when there is an unprocessed layer (NO in S1005), the processing of the modeling control device 2 returns to S1003, and the processing for the unprocessed layer is repeated.
  • the modeling control device 2 sets a stacking pattern corresponding to each part based on the position type and the stacking pattern DB 14 determined in S1004.
  • the setting method here is as described above.
  • the modeling control device 2 adjusts the formation order of each bead based on the stacking pattern set corresponding to each part.
  • the adjustment method here is as described above.
  • the modeling control device 2 generates a program group used in the manipulator control device 4 based on the set stacking pattern and formation order.
  • the modeling control device 2 outputs the program group generated in S1008 to the manipulator control device 4. Then, this processing flow is terminated.
  • one or more programs or applications for realizing the functions of the above-mentioned one or more embodiments are supplied to the system or the device using a network or a storage medium, and the system or the device is used in a computer. It can also be realized by the process of reading and executing the program by the processor of.
  • circuit that realizes one or more functions.
  • Examples of the circuit that realizes one or more functions include an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • a method of setting modeling conditions for performing laminated modeling of the object based on the modeling shape data of the object A division step of dividing the shape shown in the modeling shape data into elements having a predetermined unit size, and A classification step of classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • the welding condition information includes welding process information determined based on at least one of bead height or bead width.
  • the laminating pattern can be determined using the welding process information determined based on at least one of bead height or bead width.
  • the lamination pattern can be determined by using the information based on the data indicating the bead shape, that is, the welding process information including the information on the welding rate, the information on the amount of heat input, and the information on the heat source direction. ..
  • the position type includes at least two or more of an inclined portion, a curved surface portion, an outer edge portion, an internal filling portion, and a flat portion. Setting method. According to this configuration, it is possible to set appropriate modeling conditions for each of the flat portion, the curved surface portion, the outer edge portion, the internal filling portion, and the inclined portion as the position type.
  • the molding conditions are further set from the laminated patterns defined corresponding to the position type based on at least one of the height and the width of the beads when performing the laminated molding.
  • the setting method according to (1) According to this configuration, more appropriate modeling conditions can be set according to the height and width of the bead.
  • the position type is at least two of the outer edge portion, the inner filling portion, the boundary portion located at the boundary between the outer edge portion and the inner filling portion, and the boundary portion corner located at the corner of the boundary portion.
  • the setting method according to (8) which comprises. According to this configuration, it is possible to set appropriate modeling conditions for each of the outer edge portion, the inner filling portion, the boundary portion, and the boundary portion corner as the position type.
  • the height of the bead at the time of laminating modeling differs depending on the position type of the laminated pattern.
  • a laminated modeling method for laminating the object based on the modeling shape data of the object A division step of dividing the shape shown in the modeling shape data into elements having a predetermined unit size, and A classification step of classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • a laminated modeling method comprising a control step of causing a modeling means to perform laminated modeling of the object based on the modeling conditions set in the setting step. According to this configuration, it is possible to improve the efficiency of laminated molding and suppress welding defects at the same time. In particular, it is possible to set appropriate modeling conditions according to the position in the laminated model.
  • a laminated modeling system that performs laminated modeling of the object based on the modeling shape data of the object.
  • the acquisition means for acquiring the modeling shape data and
  • a storage means for associating and holding the element shape of the element constituting the object and the laminated pattern for modeling the element.
  • a dividing means for dividing the shape shown in the modeling shape data into elements having a predetermined unit size, and
  • a classification means for classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • a setting means for setting modeling conditions from the laminated patterns defined corresponding to the position type for each of the areas divided by the dividing means, and a setting means.
  • a laminated modeling system characterized by having a modeling means for performing laminated modeling of the object based on the modeling conditions set by the setting means. According to this configuration, it is possible to improve the efficiency of laminated molding and suppress welding defects at the same time. Especially, Appropriate modeling conditions can be set according to the position in the laminated model.
  • a division process that divides the shape shown in the modeling shape data of the object into elements of a predetermined unit size, and A classification step of classifying the elements constituting the cross-sectional shape according to a predetermined position type for each of the plurality of cross-sectional shapes in the stacking direction.
  • a program to execute According to this configuration, it is possible to improve the efficiency of laminated molding and suppress welding defects at the same time. In particular, it is possible to set appropriate modeling conditions according to the position in the laminated model.

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Abstract

対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行うための造形条件の設定方法であって、前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から前記造形条件を設定する設定工程と、を有する。

Description

造形条件の設定方法、積層造形方法、積層造形システム、およびプログラム
　本願発明は、造形条件の設定方法、積層造形方法、積層造形システム、およびプログラムに関する。
　近年、３Ｄプリンタを用いた造形による部品製造のニーズが高まっており、金属材料を用いた造形の実用化に向けて研究開発が進められている。金属材料を造形する３Ｄプリンタの多くは、レーザや電子ビーム、アーク等の熱源を用いて金属粉体や金属ワイヤを融解および凝固させて形成する溶接金属を積層させることで積層造形物を造形している。
　従来技術として、特許文献１では積層造形物を造形する際には、造形形状を一定の単位高さにスライスし、その単位にて造形条件を設定することが行われている。
日本国特開２０１９－１９８８８６号公報
　積層造形物を造形する際の状況などによって、融合不良や溶け落ちなどの欠陥が生じる場合がある。例えば、積層造形物を造形する際の経路上に角部がある場合、他の部分と同じ溶着条件にてその角部を形成した際には融合不良の欠陥が生じる場合がある。また、造形の能率を重視して熱エネルギーを上昇させると積層造形物の縁の部分で溶け落ちが生じ得る。逆に、溶け落ちの防止を必要以上に重視すると造形の能率が低下することとなる。特許文献１のような手法では、層単位にて造形条件を設定しているため、１の層の中での溶接欠陥が生じやすい位置や能率を重視する位置などを考慮して造形条件を制御することは行われていなかった。つまり、造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立を行うためには、従来の手法では改良の余地があった。
　上記課題を鑑み、本願発明は、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立を可能とすることを目的とする。
　上記課題を解決するために本願発明は以下の構成を有する。
　（１）　対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行うための造形条件の設定方法であって、
　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から前記造形条件を設定する設定工程と、
を有することを特徴とする設定方法。
　また、本願発明の別の一形態として、以下の構成を有する。
　（２）　対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行う積層造形方法であって、
　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から造形条件を設定する設定工程と、
　前記設定工程にて設定された造形条件に基づき、造形手段に前記対象物の積層造形を行わせる制御工程とを有することを特徴とする積層造形方法。
　また、本願発明の別の一形態として、以下の構成を有する。
　（３）　対象物の造形形状データに基づいて、前記対象物の積層造形を行う積層造形システムであって、
　前記造形形状データを取得する取得手段と、
　対象物を構成する要素の要素形状と、要素を造形するための積層パターンとを対応付けて保持する記憶手段と、
　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割手段と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け手段と、
　前記区分け手段にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から造形条件を設定する設定手段と、
　前記設定手段にて設定された造形条件に基づき、前記対象物の積層造形を行う造形手段とを有することを特徴とする積層造形システム。
　また、本願発明の別の一形態として、以下の構成を有する。
　（４）　コンピュータに、
　対象物の造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から、前記対象物の積層造形を行うための造形条件を設定する設定工程と、
を実行させるためのプログラム。
　本願発明により、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。
本願発明の第１の実施形態に係るシステムの全体構成の例を示す概略図。 本願発明の第１の実施形態に係る造形制御装置の機能構成の例を示すブロック図。 本願発明の第１の実施形態に係る溶着条件ＤＢの構成例を示す概略図。 本願発明の第１の実施形態に係る位置種別の分類の流れを説明するための概略図。 本願発明の第１の実施形態に係る処理のフローチャート。 本願発明の第２の実施形態に係る造形制御装置の機能構成の例を示すブロック図。 本願発明の第２の実施形態に係る溶着条件ＤＢの構成例を示す概略図。 本願発明の第２の実施形態に係る位置種別の分類の流れを説明するための概略図。 本願発明の第２の実施形態に係る位置種別の例を説明するための概略図。 本願発明の第２の実施形態に係る処理のフローチャート。
　以下、本願発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本願発明を説明するための一実施形態であり、本願発明を限定して解釈されることを意図するものではなく、また、各実施形態で説明されている全ての構成が本願発明の課題を解決するために必須の構成であるとは限らない。また、各図面において、同じ構成要素については、同じ参照番号を付すことにより対応関係を示す。
　＜第１の実施形態＞
　以下、本願発明の第１の実施形態について説明を行う。
　［システム構成］
　以下、本願発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本願発明に係る積層造形方法を適用可能な積層造形システムの全体構成の例を示す概略図である。
　本実施形態に係る積層造形システム１は、造形制御装置２、マニピュレータ３、マニピュレータ制御装置４、コントローラ５、および熱源制御装置６を含んで構成される。
　マニピュレータ制御装置４は、マニピュレータ３や熱源制御装置６、マニピュレータ３に対して溶加材（以降、ワイヤとも称する）を供給する不図示の溶加材供給部を制御する。コントローラ５は、積層造形システム１の操作者の指示を入力するための部位であり、マニピュレータ制御装置４に対して、任意の操作を入力可能である。
　マニピュレータ３は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ８には、ワイヤが連続供給可能に支持される。トーチ８は、ワイヤを先端から突出した状態に保持する。トーチ８の位置や姿勢は、マニピュレータ３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３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。図１の例では、矢印にて示すように、６軸の自由度を有するマニピュレータ３の例を示している。マニピュレータ３の形態は、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であってもよい。
　トーチ８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。本実施形態で用いら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（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ｉｎｅｒｔ　Ｇａｓ）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、造形する積層造形物に応じて適宜選定される。本実施形態では、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。
　マニピュレータ３において、アーク溶接法が消耗電極式の場合、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、電流が給電されるワイヤがコンタクトチップに保持される。トーチ８は、ワイヤを保持しつつ、シールドガス雰囲気でワイヤの先端からアークを発生する。ワイヤは、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、不図示の溶加材供給部からトーチ８に送給される。そして、トーチ８を移動させつつ、連続送給されるワイヤを溶融及び凝固させると、ワイヤの溶融凝固体である線状のビードがベース７上に形成される。ビードが積層されることで、目的とする積層造形物Ｗが造形される。
　なお、ワイヤ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、電子ビームやレーザ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。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、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、ワイヤ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、積層造形物Ｗの特性に応じて、用いるワイヤの種類が異なっていてよい。
　マニピュレータ制御装置４は、造形制御装置２から提供される所定のプログラム群に基づいてマニピュレータ３や熱源制御装置６を駆動させ、ベース７上に積層造形物Ｗを造形させる。つまり、マニピュレータ３は、マニピュレータ制御装置４からの指令により、ワイヤをアークで溶融させながらトーチ８を移動させる。熱源制御装置６は、マニピュレータ３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６は、ビードを形成する際に電流や電圧などを切り替えることが可能である。本実施形態においてベース７は平面状のものを用いる構成を示しているが、これに限定するものではない。例えば、ベース７が円柱状にて構成され、その側面外周にビードが形成されるような構成であってもよい。また、本実施形態に係る造形形状データにおける座標系と、積層造形物Ｗが造形されるベース７上での座標系は対応付けられており、任意の位置を原点として、３次元における位置が規定されるように座標系の３軸が設定されていてもよく、ベース７が円柱状にて構成される場合には、円筒座標系が設定されていてもよく、場合によっては球面座標系が設定されていてもよい。なお、座標成分（以降、「座標軸」とも称する）は、直交座標系、円筒座標系、球座標系等の座標系の種類によって、任意で設定しても良く、例えば、直交座標系の３軸は、空間内で互いに直交する３本の直線として、各々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で示す。
　造形制御装置２は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの情報処理装置などであってよい。後述する造形制御装置２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本実施形態に係る機能のプログラムを読み出して実行することで実現されてよい。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）や、不揮発性の記憶領域であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）などが含まれてよい。また、制御部としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や専用回路などが用いられてよい。
　［機能構成］
　図２は、本実施形態に係る造形制御装置２の機能構成を主として示すブロック図である。造形制御装置２は、入力部１０、記憶部１１、分割部１５、位置種別決定部１６、積層パターン設定部１７、造形条件調整部１８、プログラム生成部１９、および出力部２０を含んで構成される。入力部１０は、例えば、不図示のネットワークを介して外部から各種情報を取得する。ここで取得される情報としては、例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭデータなどの積層造形物の設計データ（以下、「造形形状データ」と称する）が挙げられる。なお、本実施形態に用いる各種情報の詳細については後述する。造形形状データは、通信可能に接続された不図示の外部装置から入力されてもよいし、造形制御装置２上にて所定の不図示のアプリケーションを用いて作成されてもよい。
　記憶部１１は、入力部１０にて取得された各種情報を記憶する。また、記憶部１１は、本実施形態に係る位置種別および積層パターンのデータベース（ＤＢ）を保持、管理する。位置種別および積層パターンの詳細については後述する。
　分割部１５は、造形形状データが示す積層造形物の形状を、予め規定された処理単位のサイズにて分割する。本実施形態では、処理単位への分割処理として、メッシュ分割と、スライス分割を用い、これらの処理の詳細は後述する。
　位置種別決定部１６は、分割部１５にて分割された単位サイズの複数の要素それぞれに対し、位置種別ＤＢ１３を参照して、積層造形物Ｗ内での位置に応じた種別を決定する。
　積層パターン設定部１７は、位置種別決定部１６にて決定された位置種別と積層パターンＤＢ１４とに基づいて、積層造形物Ｗを構成する要素群の積層パターンを設定する。
　造形条件調整部１８は、積層パターン設定部１７にて設定された積層パターンに基づき、形成経路条件、溶着条件等を含む造形条件の調整を行う。なお、形成経路条件とは、ある基準座標に対する、熱源およびトーチ等の材料供給装置の移動経路、溶着の始点、終点および次パス始点への軌跡等の条件を指す。また、溶着条件とは、溶着速度に係る情報、入熱量に係る情報、熱源方向に係る情報によって決定された溶着プロセスのパラメータ群を指す。例えば、熱源がアークの場合、溶着速度に係る情報はワイヤ送り速度、ワイヤ径等が挙げられ、入熱量に係る情報は電流、電圧、チップ－母材間距離等が挙げられ、熱源方向に係る情報はトーチ角度等が挙げられる。さらに、熱源がレーザの場合、溶着速度に係る情報はワイヤ送り速度、ワイヤ径等が挙げられ、入熱量に係る情報はレーザ出力等が挙げられ、熱源方向に係る情報はレーザ入射角度、光学系の焦点距離、対象と焦点位置の相対距離等が挙げられる。ここでの調整は、例えば、熱歪み形状を予測し、形状を補正するために、ビードの形成順の決定や、溶着条件のパラメータの調整などを行うことが挙げられる。なお、造形条件の調整は必須の処理ではなく、省略されてもよい。
　プログラム生成部１９は、必要に応じて造形条件調整部１８にて調整された造形条件に基づき、積層造形物Ｗを造形するためのプログラム群を生成する。例えば、１のプログラムが、積層造形物Ｗを構成する１のビードに対応してよい。ここで生成されるプログラム群は、マニピュレータ制御装置４にて処理、実行されることで、マニピュレータ３や熱源制御装置６の制御が行われる。なお、マニピュレータ制御装置４にて処理可能なプログラム群の種類や仕様は特に限定するものではないが、プログラム群の生成に要するマニピュレータ３や熱源制御装置６の仕様、およびワイヤの仕様などは予め取得されているものとする。
　出力部２０は、プログラム生成部１９にて生成されたプログラム群をマニピュレータ制御装置４に出力する。なお、出力部２０は更に、造形制御装置２が備えるディスプレイなどの出力装置を用いて、各部位の処理結果を出力するような構成であってもよい。
　［データベース］
　本実施形態においては、図２に示したように位置種別ＤＢ１３と積層パターンＤＢ１４を用いる。位置種別ＤＢ１３と積層パターンＤＢ１４は、予め規定され、記憶部１１にて保持、管理される。本実施形態では、造形対象となる積層造形物Ｗを複数の単位サイズの要素に分割し、その要素それぞれは積層造形物Ｗの位置に応じた位置種別が割り当てられることとなる。位置種別ＤＢ１３は、その位置種別の分類を規定したものであり、割り当ての際の条件が指定される。位置種別としては、例えば、平坦部、傾斜部などが規定されるが、その種別は特に限定するものではない。位置種別を割り当てる際の条件は、その要素の位置や周辺要素との配置関係などが用いられてよい。
　積層パターンＤＢ１４は、位置種別ＤＢ１３に規定された位置種別それぞれに対して積層造形を行う際の条件等を定義したデータベースである。積層パターンＤＢ１４は、少なくとも溶着条件情報とトーチ経路、溶着開始／終了等のデータが含まれる形成経路情報に基づいて決定されたデータを含む。
　図３は、本実施形態に係る積層パターンＤＢ１４に含まれる溶着条件情報（以降、溶着条件ＤＢとも称する）の構成例を示す。溶着条件ＤＢは、位置種別ごとにパス高さまたはパス幅といったビード形状を示すデータに基づいた溶着速度に係る情報、入熱量に係る情報、熱源方向に係る情報が少なくとも含まれる。なお、ビード形状を示すデータに基づく情報、すなわち溶着速度に係る情報、入熱量に係る情報、熱源方向に係る情報を含む情報全般を総称して、溶着プロセス情報と称する。因みに、溶着速度、入熱量、熱源方向に係る情報以外では、例えば、周囲の気温、風速等の環境条件やトーチのノズル径、熱源制御装置の特性等の設備条件等が挙げられる。溶着速度に係る情報は、例えば、ワイヤ送り速度、ワイヤ径、チップ－母材間距離（以降、ワイヤ突き出し長さとも称する）または溶加材の種類や材質等が挙げられる。
　入熱量に係る情報は、例えば、電流、電圧、またはワイヤ突き出し長さ等が挙げられ、熱源方向に係る情報は、例えば、トーチ角度等が挙げられる。図３では、溶着速度は単位時間当たりに溶融するワイヤの重量で示しているが、例えば、単位時間あたりに送給される速度、すなわちワイヤ送給速度（ｍ／ｍｉｎ）を適用してもよい。また、図３では入熱量は大、中、小で表示した定性的なデータであるが、さらに細かい定性評価で示してもよく、定量的に示してもよい。定量的な例としては、例えば、溶接の分野で用いられる、電流、電圧、速度から導き出される入熱量、すなわち電力（電流Ａ×電圧Ｖ＝Ｗ＝Ｊ／ｓ）を速度（ｃｍ／ｍｉｎ＝１／６０ｃｍ／ｓ）で割った値（Ｊ／ｃｍ）を適用してもよい。また、図３では溶接方向に係る情報として、熱源角度で示している。本実施形態において熱源角度とは指向性熱源の入射角度であり、熱源の移動方向に垂直な面において、ビードを形成する面と熱源方向とがなす角を指す。熱源の角度は任意に設定可能であり、トーチ８の入射角度とは必ずしも一致しない。位置種別は、位置種別ＤＢ１３にて規定された位置種別に対応する。本実施形態では、位置種別として平坦部および傾斜部を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、更に詳細な分類を用いてもよい。
　パス高さは、対応する位置種別を形成する際のビードの１パス当たりの高さを示す。パス幅は、対応する位置種別を形成する際のビードの１パス当たりの幅を示す。上述のとおり、パス高さ、パス幅は、ビード形状を示す要素データである。ビード形状は、溶着速度、入熱量、熱源方法に係る各種条件によって決定した形状である。そのため、溶着条件ＤＢは少なくとも、ビード形状を示す要素データに係るパス高さまたはパス幅の少なくとも一つのデータに基づいて、溶着速度、入熱量、熱源方法に係る各種条件が含まれるように設けられている。なお、ビード形状を示す要素データはパス高さ、パス幅の他に、例えば、パス高さとパス幅の比、フランク角、余盛角度等が挙げられるが、本実施形態においては、積層パターン設定の容易性の観点から、ビード形状を示す要素データはパス幅、パス高さのうちの少なくとも一つを用いることが好ましい。
　溶着条件ＤＢの構成は、図３に示す項目に限定するものではなく、他の項目が含まれてよい。例えば、マニピュレータ３や熱源の種類といった設備情報などに対応した条件が含まれてもよく、パスの形成経路のパターンを示す形成経路情報をまとめたＤＢとしてもよい。
　溶着条件が特定されると、形成経路情報などから、実際のビードを形成するための積層パターンを決定することができる。なお、積層パターンや形状の補正条件など、積層造形物Ｗを造形するための各種条件をまとめて造形条件とも称する。
　［位置種別の決定］
　図４を用いて、本実施形態に係る積層造形物Ｗに対する位置種別の決定について説明する。積層造形物Ｗの例として、立体形状の積層造形物Ｗ１ａを用いる。また、図４において、３次元空間とそれを示す３軸はそれぞれ対応しているものとする。なお、座標軸はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で示す。
　まず、積層造形物Ｗ１ａを単位サイズの要素に分割する。本実施形態において、単位サイズは３軸方向にて同じ長さとなる立方体（以降、「メッシュ」とも称する）とする。また、ここでの分割をメッシュ分割とも称する。なお、単位サイズは特に限定するものでは無いが、例えば、マニピュレータ３を制御可能な精度やビードを形成する際のパス高さやパス幅といったサイズなどに応じて規定されてよい。積層造形物Ｗ１ｂは、メッシュ分割を行った状態を示す。
　次に、メッシュ分割を行った積層造形物Ｗ１ｂを、メッシュの高さを層の高さとして複数の層に分割する。以下、層への分割をスライス分割とも称し、各層のデータをスライスデータとも称する。積層造形物Ｗ１ｃは、積層造形物Ｗ１ｂを複数の層にスライス分割した状態を示し、ここでは４つの層に分割されている。
　次に、スライス分割した各層に着目して位置種別の決定を行う。積層造形物Ｗ１ｄ、Ｗ１ｅは、積層造形物Ｗ１ｃの最下層のスライスデータに着目したものである。積層造形物Ｗ１ｄはＹ軸方向に沿って見た図であり、積層造形物Ｗ１ｅはＺ軸方向に沿って見た断面形状を示す図である。そして、各要素の位置種別を、位置種別ＤＢ１３を参照して決定する。ここでは、要素群３０１（４つの要素）は位置種別が傾斜部として決定され、要素群３０２（１２の要素）は位置種別が平坦部として決定されるものとする。同様に、積層造形物Ｗ１ｃの他の層についても位置種別が決定される。
　なお、上記の例では、メッシュ分割を行った後にスライス分割を行うような構成であったが、スライス分割を行った上でメッシュ分割を行うような構成であってもよい。これは、例えば、メッシュ分割を行う際の単位サイズと、スライス分割を行う際の層の高さの関係に応じて、いずれを先に行うかを決定してよい。上記の例では、メッシュ分割における単位サイズの高さと、スライス分割における層高さは同じである例を示したが、これに限定するものではない。例えば、スライス分割を行う際の層高さは、単位サイズの高さの整数倍となるような構成であってもよい。
　［処理フロー］
　図５は、本実施形態に係る処理のフローチャートである。本処理は、例えば、造形制御装置２が備えるＣＰＵやＧＰＵなどの制御部が図２に示した各部位を実現するためのプログラムを不図示の記憶装置から読み出して実行することにより実現されてよい。ここでは、説明を簡単にするため、処理主体を造形制御装置２としてまとめて記載する。
　Ｓ５０１にて、造形制御装置２は、造形する積層造形物Ｗの造形形状データを取得する。上述したように、造形形状データは外部から取得されてもよいし、造形制御装置２が備える不図示のアプリケーションを用いて作成されたものが取得されてもよい。
　Ｓ５０２にて、造形制御装置２は、Ｓ５０１にて取得した造形形状データが示す積層造形物Ｗの形状を単位サイズにメッシュ分割する。ここでの単位サイズは予め規定され、記憶装置等に保持されているものとする。
　Ｓ５０３にて、造形制御装置２は、Ｓ５０２にてメッシュ分割を行った造形形状データに対し、複数の層への分割を行う。なお、この分割はスライス分割のことを指す。ここでの１つの層に対応する層高さは予め規定され、記憶装置等に保持されているものとする。ここでは、層高さはＳ５０２にて用いた単位サイズの高さと同じであるものとして説明する。
　Ｓ５０４にて、造形制御装置２は、Ｓ５０３のスライス分割で得られた複数のスライスデータのうち未処理のスライスデータの１つに着目する。例えば、未処理のスライスデータのうちの最下層のスライスデータから順に着目してよい。
　Ｓ５０５にて、造形制御装置２は、着目しているスライスデータにおいて、各要素に対して位置種別を決定する。決定方法は、図４を用いて説明したとおりである。
　Ｓ５０６にて、造形制御装置２は、Ｓ５０５にて決定した位置種別と積層パターンＤＢ１４に基づき、各要素に対応する積層パターンを設定する。例えば、スライスデータの層高さに一致するパス高さと位置種別に基づいて、積層パターンＤＢ１４を参照し、各要素に対応する積層パターンが設定される。このとき更に、同じ位置種別を有する連続する要素群の横方向（幅方向）の大きさと、積層パターンＤＢ１４にて示されるパス幅とに基づいて積層パターンを設定してよい。また、スライスデータに対応する形状を形成する際の１または複数のパスの経路を積層パターンとして設定してよい。１のパスは１のビードに対応し、１のビードはメッシュ分割における１または複数の要素を含むこととなる。
　Ｓ５０７にて、造形制御装置２は、全てのスライスデータに対する処理が完了したか否かを判定する。全てのスライスデータに対する処理が完了した場合（Ｓ５０７にてＹＥＳ）、造形制御装置２の処理はＳ５０８へ進む。一方、未処理のスライスデータがある場合（Ｓ５０７にてＮＯ）、造形制御装置２の処理はＳ５０４へ戻り、未処理のスライスデータに対する処理を繰り返す。
　Ｓ５０８にて、造形制御装置２は、各スライスデータに対応して設定された積層パターンに基づき、造形条件の調整を行う。ここでの調整は、例えば、ビードの形成順の決定や、溶着条件の調整などが挙げられる。これらは、隣接するビードとの位置関係や、エアカットの有無などを考慮して調整する項目を設定してよい。なお、造形条件の調整は必須の処理ではなく、省略されてもよい。
　Ｓ５０９にて、造形制御装置２は、設定された積層パターンに基づいてマニピュレータ制御装置４にて用いられるプログラム群を生成する。
　Ｓ５１０にて、造形制御装置２は、Ｓ５０９にて生成したプログラム群をマニピュレータ制御装置４へ出力する。そして、本処理フローを終了する。
　以上、本実施形態により、積層造形物内の位置に応じて、溶着条件や形成経路といった条件を含む積層パターンを設定することができる。そのため、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。
　また、積層造形物を構成する複数の層のそれぞれにおいて、位置に応じた造形条件の設定を行うことができるため、積層造形物を造形した後の削りシロを削減することができる。例えば、従来の手法では、削りシロを削減するために、層の高さを小さくして、層数を増やす必要がある。しかし、本実施形態では、位置に応じた造形条件を設定できるため、層数を増やすことを抑制でき、積層造形物全体の施工効率を向上させることができる。
　＜第２の実施形態＞
　本願発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と重複する箇所については説明を省略し、差分に着目して説明を行う。
　［機能構成］
　図６は、本実施形態に係る造形制御装置２の機能構成を主として示すブロック図である。第１の実施形態にて示した図２との差異として、メッシュ分割部５１と形成順調整部５２を備える。また、位置種別ＤＢ１３と積層パターンＤＢ１４の構成が異なる。各ＤＢの構成については後述する。
　メッシュ分割部５１は、造形形状データが示す積層造形物の形状を、予め規定された単位サイズにて分割する。第１の実施形態では、メッシュ分割とスライス分割を行ったが、本実施形態では、メッシュ分割を行う。処理の詳細については後述する。
　形成順調整部５２は、積層パターン設定部１７にて設定された積層パターンに基づき、積層造形物Ｗを構成する複数のビードを形成する順番を調整する。処理の詳細については後述する。
　［データベース］
　本実施形態においては、第１の実施形態と同様、位置種別ＤＢ１３と積層パターンＤＢ１４を用いる。位置種別ＤＢ１３と積層パターンＤＢ１４は、予め規定され、記憶部１１にて保持、管理される。本実施形態では、造形対象となる積層造形物Ｗを複数の単位サイズの要素にメッシュ分割し、その要素それぞれは積層造形物Ｗの位置に応じた位置種別が割り当てられることとなる。位置種別ＤＢ１３は、その位置種別の分類を規定したものであり、割り当ての際の条件が指定される。位置種別としては、例えば、外縁部、内部充填部、境界部境界部隅などが規定されるが、その種別は特に限定するものではない。境界部は、外縁部と内部充填部の境界に位置する部位が該当する。境界部隅は、境界部のうち角に位置する部位が該当する。位置種別を割り当てる際の条件は、その要素の位置や周辺要素との配置関係などが用いられてよい。例えば、境界部は、１つの面が外縁部に接した部位としてよい。境界部隅は、２つの面が外縁部に接した部位としてよい。
　積層パターンＤＢ１４は、位置種別ＤＢ１３に規定された位置種別それぞれに対して積層造形を行う際の条件等を定義したデータベースである。図７は、本実施形態に係る積層パターンＤＢ１４に含まれる溶着条件ＤＢの構成例を示す。積層パターンＤＢ１４に含まれる溶着条件ＤＢは、位置種別、パス高さ、パス幅、溶着速度、入熱量、熱源角度などが含まれる。位置種別は、位置種別ＤＢ１３にて規定された位置種別に対応する。本実施形態では、位置種別として外縁部、内部充電部、境界部、境界部隅を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、更に詳細な分類を用いてもよい。
　パス高さは、対応する位置種別を形成する際のビードの１パス当たりの高さを示す。パス幅は、対応する位置種別を形成する際のビードの１パス当たりの幅を示す。溶着速度は、ビードを形成する際の単位時間当たりの溶着速度を示す。入熱量は、ビードを形成する際の熱源による入熱量を示す。ここでは、大、中、小の３段階にて入熱量を示しているが、これ以外の水準数や数値にて示してもよい。熱源角度は、ビードを形成する際の熱源の角度を示す。電流および電圧は、熱源制御装置６により制御される電源の制御値である。
　積層パターンＤＢ１４の構成は、図３に示す溶着条件ＤＢの他に、例えば、パスの形成経路のパターンを示す形成経路情報を含んでもよいし、溶着条件ＤＢに形成経路情報を含めた一つのＤＢとしてもよい。第１の実施形態にて述べたように、溶着条件が特定されると、実際のビードを形成するための積層パターンを決定することができる。
　［位置種別の決定］
　図８を用いて、本実施形態に係る積層造形物Ｗに対する位置種別の決定について説明する。積層造形物Ｗの例として、３次元形状の積層造形物Ｗ２ａを用いる。また、図８において、３次元空間とそれを示す３軸はそれぞれ対応しているものとする。なお、座標軸はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で示す。
　まず、積層造形物Ｗ２ａを単位サイズの要素にメッシュ分割する。本実施形態において、単位サイズは３軸方向にて同じ長さとなる立方体とする。単位サイズは特に限定するものでは無いが、例えば、マニピュレータ３を制御可能な精度やビードを形成する際のパス高さやパス幅といったサイズなどに応じて規定されてよい。積層造形物Ｗ２ｂは、メッシュ分割を行った状態を示す。
　次に、メッシュ分割を行った積層造形物Ｗ２ｂの各層に着目して位置種別の決定を行う。積層造形物Ｗ２ｃは、積層造形物Ｗ２ｂの最下層に着目したものである。積層造形物Ｗ２ｃはＺ軸方向に沿って見た断面形状を示す図である。そして、各要素の位置種別を、位置種別ＤＢ１３を参照して決定する。ここでは、要素群７０１は位置種別が外縁部として決定され、３０の要素を含む。要素群７０２は位置種別が境界部として決定され、１８の要素を含む。また、要素群７０３は位置種別が境界部隅として決定され、４の要素を含む。要素群７０４は位置種別が内部充填部として決定され、２０の要素を含む。同様に、積層造形物Ｗ２ｂの他の層についても位置種別が決定される。そして、この位置種別に応じて、各層における要素群の区分けが行われる。
　［形成順調整］
　本実施形態では、積層造形物Ｗを造形する際に、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制を両立させるために、その位置種別に応じて異なる造形条件を用いる。このとき、１パス当たりのパス高さやパス幅が異なる場合がある。そこで、本実施形態では、形成順調整部５２により、ビードの形成順の調整を行う。なお、１パスは１ビードまたは１溶接長と称することもある。
　図９は、位置種別に応じて、１のビードのパス高さやパス幅の違いを説明するための図である。積層造形物Ｗ３は、図８に示した積層造形物Ｗ２ａを造形した結果の例を示し、Ｙ軸方向に沿って見た場合の断面図である。図９の例において、積層造形物Ｗ３は、外縁部８０１、境界部８０２、内部充填部８０３の位置種別に対応して形成された複数のビードから構成されている。積層方向であるＺ軸において、外縁部８０１は７層（７つのビードが積層されたものを指す）から形成され、境界部は５層（５つのビードが積層されたものを指す）から形成され、内部充填部８０３は５層（５つのビードが積層されたものを指す）から形成される。また、幅方向であるＸ軸方向において、外縁部８０１は１パス（１つのビード）から形成され、境界部８０２は１パス（１つのビードを指す）から形成され、内部充填部８０３は３パス（３つのビードが積層されたものを指す）から形成される。なお、内部充填部８０３は便宜上、３つのパスから形成しているように示したが、各層において１パスにて形成されるような構成であってもよい。また、外縁部８０１の最上層は、一部が積層造形物Ｗの形状からはみ出ているが、この部分は削りシロとして造形後に削られるものとして扱う。
　また、図９における各ビードのサイズと、図８を用いて説明したメッシュの単位サイズとの関係は以下であるものとして説明する。
　メッシュの高さ：外縁部のパス高さ：境界部のパス高さ：内部充填部のパス高さ＝２：３：４：４
　メッシュの幅：外縁部のパス幅：境界部のパス幅：内部充填部のパス幅＝１：１：２：２
この関係性に基づいて、各部位のビードを形成する際の基準の高さを設定する。より具体的には、メッシュの高さを２ｍｍとした場合、外縁部を形成する際のパス高さを３ｍｍ、境界部のパス高さを４ｍｍ、内部充填部のパス高さを４ｍｍと設定する。なお、上記の関係は一例であり、これに限定するものではない。
　上述したように、本実施形態では、位置種別と積層パターンＤＢ１４に基づいて、積層造形物Ｗを構成する各部位の積層パターンを設定する。このときの設定方法は、例えば、位置種別と、上記の関係性にて基準として特定されるパス高さとの組み合わせに対応する積層パターンを、積層パターンＤＢ１４を参照することで設定してよい。または、位置種別と、上記の関係性にて基準として特定されるパス高さおよびパス幅との組み合わせに対応する積層パターンを、積層パターンＤＢ１４を参照することで設定してもよい。または、位置種別と、上記の関係性にて基準として特定されるパス幅との組み合わせに対応する積層パターンを、積層パターンＤＢ１４を参照することで設定してもよい。
　そして、各部位に対する積層パターンを設定した後、形成順調整部５２は、各ビードを形成する際の形成順を調整する。溶接欠陥を抑制するために、ビードの形成順に対する規則を規定することができる。例えば、ある層において、外縁部を先に形成し、その後、内部充填部を形成した方が内部充填部のビードを形成する際の垂れ落ちなど抑制することができる。また、積層時において外縁部の高さと内部充填部の高さの差異が一定の範囲内にすることでトーチの干渉を抑制することができる。また、造形の効率性を向上させるために、パスの開始位置や終了位置、エアカットの経路を調整するような条件が設定されてもよい。上記のような条件を予め規定しておき、ビードの形成順を調整する。
　なお、ビードの形成順を調整する際には、積層方向において所定の単位高さごとに形成順を決定する判断を行うような構成であってよい。より具体的には、ある単位高さを基準として、その基準を超えているか否かに基づいて次に形成するビードを決定してよい。このとき、複数の候補が該当する場合には、上述した条件に基づいて、更に形成順を調整してよい。上記の所定の単位高さは、例えば、メッシュ分割を行った際に用いた単位サイズの高さに基づいて決定されてよい。
　［処理フロー］
　図１０は、本実施形態に係る処理のフローチャートである。本処理は、例えば、造形制御装置２が備えるＣＰＵやＧＰＵなどの制御部が図２に示した各部位を実現するためのプログラムを不図示の記憶装置から読み出して実行することにより実現されてよい。ここでは、説明を簡単にするため、処理主体を造形制御装置２としてまとめて記載する。
　Ｓ１００１にて、造形制御装置２は、造形する積層造形物Ｗの造形形状データを取得する。上述したように、造形形状データは外部から取得されてもよいし、造形制御装置２が備える不図示のアプリケーションを用いて作成されたものが取得されてもよい。
　Ｓ１００２にて、造形制御装置２は、Ｓ１００１にて取得した造形形状データが示す積層造形物Ｗの形状を単位サイズにメッシュ分割する。ここでの単位サイズは予め規定され、記憶装置等に保持されているものとする。
　Ｓ１００３にて、造形制御装置２は、Ｓ１００２にてメッシュ分割を行った造形形状データの複数の層のうち未処理の層の１つに着目する。例えば、未処理の層のうちの最下層のスライスデータから順に着目してよい。
　Ｓ１００４にて、造形制御装置２は、着目している層において、各要素に対して位置種別を決定し、区分けを行う。決定方法は、図８を用いて説明したとおりである。
　Ｓ１００５にて、造形制御装置２は、全ての層に対する処理が完了したか否かを判定する。全ての層に対する処理が完了した場合（Ｓ１００５にてＹＥＳ）、造形制御装置２の処理はＳ１００６へ進む。一方、未処理の層がある場合（Ｓ１００５にてＮＯ）、造形制御装置２の処理はＳ１００３へ戻り、未処理の層に対する処理を繰り返す。
　Ｓ１００６にて、造形制御装置２は、Ｓ１００４にて決定した位置種別と積層パターンＤＢ１４に基づき、各部位に対応する積層パターンを設定する。ここでの設定方法は、上述したとおりである。
　Ｓ１００７にて、造形制御装置２は、各部位に対応して設定された積層パターンに基づき、各ビードの形成順の調整を行う。ここでの調整方法は上述したとおりである。
　Ｓ１００８にて、造形制御装置２は、設定された積層パターンおよび形成順に基づいてマニピュレータ制御装置４にて用いられるプログラム群を生成する。
　Ｓ１００９にて、造形制御装置２は、Ｓ１００８にて生成したプログラム群をマニピュレータ制御装置４へ出力する。そして、本処理フローを終了する。
　以上、本実施形態により、積層造形物内の位置に応じて、溶着条件や積層パターンといった造形条件を設定することができる。そのため、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。
　＜その他の実施形態＞
　また、本願発明において、上述した１以上の実施形態の機能を実現するためのプログラムやアプリケーションを、ネットワーク又は記憶媒体等を用いてシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。
　また、１以上の機能を実現する回路によって実現してもよい。なお、１以上の機能を実現する回路としては、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）が挙げられる。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
　（１）　対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行うための造形条件の設定方法であって、
　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から前記造形条件を設定する設定工程と、
を有することを特徴とする設定方法。
　この構成によれば、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。特に、積層造形物内の位置に応じて適切な造形条件の設定が可能となる。
　（２）　前記複数の断面形状それぞれの区分けされた領域に設定された造形条件を調整する調整工程を更に有することを特徴とする（１）に記載の設定方法。
　この構成によれば、位置に応じて設定された造形条件に対して調整を行うことで、より適切な制御が可能となる。
　（３）　前記積層パターンは、少なくとも溶着条件情報および形成経路情報に基づいて決定されることを特徴とする（１）または（２）に記載の設定方法。
　この構成によれば、ビードを形成するための溶着条件や経路に応じて積層パターンを決定することが可能となる。
　（４）　前記溶着条件情報は、ビードの高さまたはビード幅のうちの少なくとも１つに基づいて決定された溶着プロセス情報を含むことを特徴とする（３）に記載の設定方法。
　この構成によれば、ビードの高さまたはビード幅のうちの少なくとも１つに基づいて決定される溶着プロセス情報を用いて、積層パターンを決定することができる。
　（５）　前記溶着プロセス情報は、溶着速度、入熱量、熱源方向に係る情報の条件を含むことを特徴とする（４）に記載の設定方法。
　この構成によれば、ビード形状を示すデータに基づく情報、すなわち溶着速度に係る情報、入熱量に係る情報、熱源方向に係る情報を含む溶着プロセス情報を用いて、積層パターンを決定することができる。
　（６）　前記位置種別は、傾斜部、曲面部、外縁部、内部充填部、および平坦部のうちの少なくとも２つ以上を含むことを特徴とする（１）～（５）のいずれかに記載の設定方法。
　この構成によれば、位置種別としての平坦部、曲面部、外縁部、内部充填部、および傾斜部それぞれに対して適切な造形条件を設定することが可能となる。
　（７）　前記積層パターンにて示されるビードの高さは、前記所定の単位サイズの高さと一致することを特徴とする（１）～（６）のいずれかに記載の設定方法。
　この構成によれば、ビードの高さとデータにて示される形状を区分けする際の高さとを一致させることで、造形条件の設定が容易になる。
　（８）　前記設定工程は更に、積層造形を行う際のビードの高さおよび幅の少なくとも一方に基づいて、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から前記造形条件を設定することを特徴とする（１）に記載の設定方法。
　この構成によれば、ビードの高さおよび幅に応じて、より適切な造形条件の設定が可能となる。
　（９）　前記位置種別は、外縁部、内部充填部、前記外縁部と前記内部充填部の境界に位置する境界部、および、前記境界部の角に位置する境界部隅のうちの少なくとも２以上を含むことを特徴とする（８）に記載の設定方法。
　この構成によれば、位置種別としての外縁部、内部充填部、境界部、および境界部隅それぞれに対して適切な造形条件を設定することが可能となる。
　（１０）　前記積層パターンは、前記位置種別に応じて積層造形を行う際のビードの高さが異なり、
　前記ビードの高さに応じて、積層造形を行う際のビードの形成順を決定する決定工程を更に有することを特徴とする（８）または（９）に記載の設定方法。
　この構成によれば、位置種別に応じて異なる造形時のビードの高さに対応して、ビードの形成順を決定することができる。したがって、位置種別に応じて、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の調整が可能となる。
　（１１）　前記設定工程は、１パスにて異なる位置種別の領域を形成するように前記造形条件を設定することを特徴とする（８）～（１０）のいずれかに記載の設定方法。
　この構成によれば、１のビードに対応した１パスにおいて、複数種類の位置種別に対応した複数種類の造形条件を設定して積層造形を行うことが可能となる。
　（１２）　対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行う積層造形方法であって、
　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から造形条件を設定する設定工程と、
　前記設定工程にて設定された造形条件に基づき、造形手段に前記対象物の積層造形を行わせる制御工程とを有することを特徴とする積層造形方法。
　この構成によれば、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。特に、積層造形物内の位置に応じて適切な造形条件の設定が可能となる。
　（１３）　対象物の造形形状データに基づいて、前記対象物の積層造形を行う積層造形システムであって、
　前記造形形状データを取得する取得手段と、
　対象物を構成する要素の要素形状と、要素を造形するための積層パターンとを対応付けて保持する記憶手段と、
　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割手段と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け手段と、
　前記区分け手段にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から造形条件を設定する設定手段と、
　前記設定手段にて設定された造形条件に基づき、前記対象物の積層造形を行う造形手段とを有することを特徴とする積層造形システム。
　この構成によれば、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。特に、
積層造形物内の位置に応じて適切な造形条件の設定が可能となる。
　（１４）　コンピュータに、
　対象物の造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から、前記対象物の積層造形を行うための造形条件を設定する設定工程と、
を実行させるためのプログラム。
　この構成によれば、積層造形の能率向上と溶接欠陥の抑制の両立が可能となる。特に、積層造形物内の位置に応じて適切な造形条件の設定が可能となる。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２０年９月２５日出願の日本特許出願（特願２０２０－１６１２６１）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１…積層造形システム
２…造形制御装置
３…マニピュレータ
４…マニピュレータ制御装置
５…コントローラ
６…熱源制御装置
７…ベース
８…トーチ
１０…入力部
１１…記憶部
１２…造形形状データ
１３…位置種別ＤＢ（データベース）
１４…積層パターンＤＢ（データベース）
１５…分割部
１６…位置種別決定部
１７…積層パターン設定部
１８…造形条件調整部
１９…プログラム生成部
２０…出力部
５１…メッシュ分割部
５２…形成順調整部
Ｗ…積層造形物

Claims (16)

  1. 　対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行うための造形条件の設定方法であって、
    　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
    　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
    　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から前記造形条件を設定する設定工程と、
    を有することを特徴とする設定方法。
  2. 　前記複数の断面形状それぞれの区分けされた領域に設定された造形条件を調整する調整工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の設定方法。
  3. 　前記積層パターンは、少なくとも溶着条件情報および形成経路情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の設定方法。
  4. 　前記溶着条件情報は、ビードの高さまたはビード幅のうちの少なくとも１つに基づいて決定された溶着プロセス情報を含むことを特徴とする請求項３に記載の設定方法。
  5. 　前記溶着プロセス情報は、溶着速度、入熱量、熱源方向に係る情報の条件を含むことを特徴とする請求項４に記載の設定方法。
  6. 　前記位置種別は、傾斜部、曲面部、外縁部、内部充填部、および平坦部のうちの少なくとも２つ以上を含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の設定方法。
  7. 　前記積層パターンにて示されるビードの高さは、前記所定の単位サイズの高さと一致することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の設定方法。
  8. 　前記積層パターンにて示されるビードの高さは、前記所定の単位サイズの高さと一致することを特徴とする請求項６に記載の設定方法。
  9. 　前記設定工程は更に、積層造形を行う際のビードの高さおよび幅の少なくとも一方に基づいて、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から前記造形条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の設定方法。
  10. 　前記位置種別は、外縁部、内部充填部、前記外縁部と前記内部充填部の境界に位置する境界部、および、前記境界部の角に位置する境界部隅のうちの少なくとも２以上を含むことを特徴とする請求項９に記載の設定方法。
  11. 　前記積層パターンは、前記位置種別に応じて積層造形を行う際のビードの高さが異なり、
    　前記ビードの高さに応じて、積層造形を行う際のビードの形成順を決定する決定工程を更に有することを特徴とする請求項９または１０に記載の設定方法。
  12. 　前記設定工程は、１パスにて異なる位置種別の領域を形成するように前記造形条件を設定することを特徴とする請求項９または１０に記載の設定方法。
  13. 　前記設定工程は、１パスにて異なる位置種別の領域を形成するように前記造形条件を設定することを特徴とする請求項１１に記載の設定方法。
  14. 　対象物の造形形状データに基づいて前記対象物の積層造形を行う積層造形方法であって、
    　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
    　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
    　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から造形条件を設定する設定工程と、
    　前記設定工程にて設定された造形条件に基づき、造形手段に前記対象物の積層造形を行わせる制御工程と
    を有することを特徴とする積層造形方法。
  15. 　対象物の造形形状データに基づいて、前記対象物の積層造形を行う積層造形システムであって、
    　前記造形形状データを取得する取得手段と、
    　対象物を構成する要素の要素形状と、要素を造形するための積層パターンとを対応付けて保持する記憶手段と、
    　前記造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割手段と、
    　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け手段と、
    　前記区分け手段にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から造形条件を設定する設定手段と、
    　前記設定手段にて設定された造形条件に基づき、前記対象物の積層造形を行う造形手段と
    を有することを特徴とする積層造形システム。
  16. 　コンピュータに、
    　対象物の造形形状データにて示される形状を所定の単位サイズの要素に分割する分割工程と、
    　積層方向における複数の断面形状それぞれに対し、断面形状を構成する前記要素を予め規定された位置種別にて区分けする区分け工程と、
    　前記区分け工程にて区分けされた領域それぞれに対し、前記位置種別に対応して規定されている積層パターンの中から、前記対象物の積層造形を行うための造形条件を設定する設定工程と、
    を実行させるためのプログラム。
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