WO2024095596A1 - 積層造形装置の制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラム - Google Patents

積層造形装置の制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラム Download PDF

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WO2024095596A1
WO2024095596A1 PCT/JP2023/032037 JP2023032037W WO2024095596A1 WO 2024095596 A1 WO2024095596 A1 WO 2024095596A1 JP 2023032037 W JP2023032037 W JP 2023032037W WO 2024095596 A1 WO2024095596 A1 WO 2024095596A1
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WO
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bead
path
control information
torch
information
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PCT/JP2023/032037
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English (en)
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Inventor
朱耀 陳
雄 椋田
翔太 椿
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to a control information correction method, a control information correction device, and a program for an additive manufacturing device that creates three-dimensional shapes.
  • Patent Document 1 discloses a method of forming a bead along a mold material, layering the bead while adjusting the shape of the bead that will form the model, and then forming the model.
  • the supply of material to form the bead is excessive in the area on the inside of the curve, and insufficient in the area on the outside of the curve.
  • the bead height distribution of the formed bead tends to be high on the inside of the curve and low on the outside of the curve.
  • the present invention aims to provide a control information correction method, control information correction device, and program for an additive manufacturing device that can suppress deviations from the planned model shape even in curved modeling paths.
  • the present invention comprises the following configurations.
  • a method for modifying control information for an additive manufacturing device that moves a processing point along a modeling path, adds a processing material molten by an arc emitted from a torch tip to a processing target surface at the processing point, forms a layer shape using a bead, and laminates the formed layer shape to form a three-dimensional shape, the method comprising the steps of: modifying control information for controlling bead formation along the modeling path by the additive manufacturing device, the method comprising the steps of: acquiring molding plan information including information on the molding path and the bead shape of the bead; calculating a bead height bias distribution in a cross section perpendicular to the manufacturing path, in a bead formed along a longitudinal direction of the manufacturing path, based on the manufacturing plan information and the bead shape information; When the bead height distribution includes a portion that is biased toward the center of the bead width and is high, a torch tilt angle is determined for emitting the arc in a direction
  • a control information correction device that corrects control information that controls an additive manufacturing device that forms a three-dimensional shape by a bead formed from a processing material melted by an arc emitted from a torch tip when the additive manufacturing device forms a bead along a modeling path, the control information correction device comprising: an information acquiring unit that acquires molding plan information including information on the molding path and the bead shape of the bead; a bias distribution calculation unit that calculates a bias distribution of bead heights in a cross section perpendicular to the molding path, in a bead formed along a longitudinal direction of the molding path, based on the molding plan information and the bead shape information; and a torch tilt angle setting unit that, when a portion that is biased and high from a bead width center exists in the biased distribution
  • the present invention makes it possible to suppress deviations from the planned model shape, even in curved modeling paths.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control information modifying device.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for modifying the control information.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a bead model that takes into consideration overlap between adjacent beads.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a bead model that reproduces the shape of the weld metal dripping down to the lower layer side.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which rectangular bead models are arranged along a linear path.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a bead model arranged along a curved path.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control information modifying device.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for modifying the control information.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the bead height distribution when a bead is formed along a curved path.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a cross section perpendicular to the path of the bead model shown in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic explanatory diagram showing how bead models overlap when the radius of curvature of the path is less than half the bead width.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing overlapping portions of opposing bead models at (A), (B), and (C).
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a cross section perpendicular to the path of the bead model shown in FIG.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the relationship between the uneven distribution of the height of the weld bead and the tilt angle of the torch.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a path in which the curvature direction changes along the welding progress direction.
  • the additive manufacturing device shown here forms a weld bead (bead) by moving a processing point along a modeling path based on a predetermined modeling plan, and adding molten processing material by an arc emitted from the tip of a torch to the processing target surface of the processing point.
  • the formed weld bead (bead) is then used to form a layer shape, and the formed layer shape is stacked to form a three-dimensional shape.
  • the control information correction device corrects the control information created based on the modeling plan so as to suppress deviation from the planned model shape.
  • control information modification device modifies the control information to change the modeling operation of the additive manufacturing device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an additive manufacturing device.
  • the additive manufacturing device 100 includes a modeling unit 11 and a modeling control unit 13.
  • the control information correction device 200 may be connected to the modeling control unit 13 to form part of the additive manufacturing device 100, or may be provided separately from the additive manufacturing device 100 and connected to the modeling control unit 13 via a communication network or other communication or storage medium.
  • the modeling unit 11 includes a manipulator 17, a filler metal supply unit 19, a manipulator control unit 21, and a heat source control unit 23.
  • the manipulator control unit 21 controls the manipulator 17 and the heat source control unit 23.
  • a controller (not shown) is connected to the manipulator control unit 21, so that any operation from the manipulator control unit 21 can be instructed by the operator via the controller.
  • the manipulator 17 is, for example, a multi-joint robot, and the torch 25 attached to the tip shaft supports the filler material M so that it can be continuously supplied.
  • the torch 25 holds the filler material M protruding from the tip.
  • the position and posture of the torch 25 can be set arbitrarily in three dimensions within the range of the degrees of freedom of the robot arm that constitutes the manipulator 17. It is preferable that the manipulator 17 has six or more degrees of freedom, and that the axial direction of the heat source at the tip can be changed arbitrarily.
  • the manipulator 17 may take various forms, such as a multi-joint robot with four or more axes as shown in FIG. 1, or a robot equipped with angle adjustment mechanisms for two or more orthogonal axes.
  • the torch 25 has a shield nozzle (not shown), and shielding gas is supplied from the shield nozzle.
  • the shielding gas blocks the atmosphere and prevents oxidation and nitridation of the molten metal during welding, thereby suppressing poor welding.
  • the arc welding method used in this configuration may be either a consumable electrode type such as shielded metal arc welding or carbon dioxide gas arc welding, or a non-consumable electrode type such as TIG (Tungsten Inert Gas) welding or plasma arc welding, and is appropriately selected depending on the object to be formed.
  • TIG Transmissionungsten Inert Gas
  • plasma arc welding gas metal arc welding is used as an example.
  • a contact tip is placed inside the shield nozzle, and the filler material M to which current is supplied is held by the contact tip. While holding the filler material M, the torch 25 generates an arc from the tip of the filler material M in a shielding gas atmosphere.
  • the filler metal supply unit 19 supplies the filler metal M towards the torch 25.
  • the filler metal supply unit 19 includes a reel 19a on which the filler metal M is wound, and a pay-out mechanism 19b that pays out the filler metal M from the reel 19a.
  • the filler metal M is fed to the torch 25 by the pay-out mechanism 19b while being sent in the forward or reverse direction as necessary.
  • the pay-out mechanism 19b is not limited to a push type that is arranged on the filler metal supply unit 19 side and pushes out the filler metal M, but may also be a pull type or push-pull type that is arranged on a robot arm or the like.
  • the heat source control unit 23 is a welding power source that supplies the power required for welding by the manipulator 17.
  • the heat source control unit 23 adjusts the welding current and welding voltage supplied when forming a bead by melting and solidifying the filler metal M.
  • the filler metal supply speed of the filler metal supply unit 19 is adjusted in conjunction with the welding conditions, such as the welding current and welding voltage, set by the heat source control unit 23.
  • the heat source for melting the filler material M is not limited to the arc described above.
  • other heat sources may be used, such as a heating method that combines an arc and a laser, a heating method that uses plasma, or a heating method that uses an electron beam or laser.
  • the amount of heat can be controlled more precisely, and the state of the weld bead to be formed can be more appropriately maintained, contributing to further improving the quality of the laminated structure.
  • the material of the filler material M is not particularly limited, and the type of filler material M used may vary depending on the characteristics of the molded object Wk, such as mild steel, high-tensile steel, aluminum, aluminum alloy, nickel, or nickel-based alloy.
  • the modeling control unit 13 controls all of the above-mentioned units.
  • the additive manufacturing device 100 configured as described above operates according to a modeling program created based on a modeling plan for the object Wk.
  • the modeling program is composed of a large number of command codes, and is created based on an appropriate algorithm according to various conditions such as the shape, material, and heat input of the object Wk.
  • a linear weld bead B which is a molten solidified body of the filler material M, is formed on the base 27.
  • the manipulator control unit 21 drives the manipulator 17 and the heat source control unit 23 based on a predetermined program provided from the modeling control unit 13.
  • the manipulator 17 moves the torch 25 while melting the filler material M with an arc, according to a command from the manipulator control unit 21, to form the weld bead B.
  • the weld beads B are formed and stacked sequentially, thereby obtaining the desired shape of the object Wk.
  • control information modification device> 2 is a functional block diagram of the control information modification device 200.
  • the control information modification device 200 includes an information acquisition unit 31, a biased distribution calculation unit 33, a torch tilt angle setting unit 35, and a modification unit 37. Details of each unit of the control information modification device 200 will be described later, but the general functions are as follows.
  • the information acquisition unit 31 acquires the forming plan information including the forming path and information on the bead shape of the weld bead formed along the forming path.
  • the bias distribution calculation unit 33 calculates the bias distribution of bead heights in a cross section perpendicular to the forming path for the bead formed along the longitudinal direction of the forming path based on the forming plan information and the bead shape information.
  • the torch tilt angle setting unit 35 determines the bias distribution of bead heights in a cross section in the bead width direction (direction perpendicular to the longitudinal direction of the forming path) and determines the torch tilt angle at which an arc is emitted according to the bias distribution of the bead heights.
  • the correction unit 37 corrects the control information created based on the forming plan information so that the bead is formed with the torch tilted at the torch tilt angle.
  • the control information input to the control information correction device 200 and corrected is output to, for example, the modeling control unit 13 shown in FIG. 1.
  • the modeling control unit 13 corrects the modeling plan to change the torch posture for a specific point along the modeling path, i.e., a point where a new torch tilt angle is set (a portion of a curved modeling path), and creates or updates the modeling program.
  • the modeling control unit 13 then controls the drive of the modeling unit 11 based on the new modeling program, making it possible to suppress deviations from the planned model shape even in a curved modeling path.
  • the above-mentioned control information modification device 200 is configured by hardware using an information processing device such as a PC (Personal Computer). Each function of the control information modification device 200 is realized by a control unit (not shown) reading out a program having a specific function stored in a storage device (not shown) and executing the program. Examples of the control unit include a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processor Unit), or a dedicated circuit. Examples of the storage device include memory such as RAM (Random Access Memory), which is a volatile storage area, and ROM (Read Only Memory), which is a non-volatile storage area, and storage such as HDD (Hard Disk Drive) and SSD (Solid State Drive).
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • control information modification device 200 may be configured as another computer connected to the modeling control unit 13 from a remote location via a network or the like, as described above.
  • the information acquisition unit 31 acquires a printing path for forming a weld bead for forming the object Wk and printing plan information related to the bead shape of the weld bead to be formed (S1).
  • the printing path may be calculated by a known method, for example, by slicing the shape of the object, such as CAD data, to a predetermined thickness and applying a bead model imitating the shape of the weld bead to the sliced layer shape.
  • printing plan information that has been generated and stored in advance may be read.
  • the information on the modeling path (hereinafter also referred to as the path) included in the modeling plan information to be read includes, for example, the coordinate information (X, Y, Z) of the points included in the path, the pitch d between adjacent paths, the thickness of the sliced layers (layer spacing) h, the stacking order of each path, etc.
  • the bead shape information to be acquired includes shape information such as the bead model, bead width, and bead height.
  • Figure 4 is an explanatory diagram showing an example of a bead model that takes into account the overlap between adjacent beads.
  • the shapes of three bead models are shown in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the weld bead.
  • the cross-sectional shape of the bead model BMa of the reference path PS1 is a trapezoid
  • the bead model BMb of the path PS2 is provided adjacent to the bead model BMa
  • the bead model BMc of the path PS3 is provided adjacent to the bead model BMb.
  • the bead models BMb and BMc are partially overlapped with the model arranged on the left side of Figure 4.
  • the bead models BMb and BMc are basically trapezoidal in shape like the bead model BMa, and the cross-sectional shape is maintained as it is, and the base of the trapezoid is tilted by rotating it clockwise by a predetermined angle around one end of the base of the trapezoid opposite the bead model BMa.
  • the area where bead model BMb overlaps with bead model BMa is defined as the area of bead model BMa, and the area below bead model BMb that is not included in bead model BMa is included in the area of bead model BMb.
  • the area where bead model BMc overlaps with bead model BMb is defined as the area of bead model BMb, and the area below bead model BMc that is not included in bead model BMb is included in the area of bead model BMc.
  • each of the bead models BMa, BMb, and BMc has a shape that more closely resembles the cross-sectional shape of an actual weld bead.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a bead model that reproduces the shape of the weld metal sagging to the lower layer.
  • the shape of the bead model in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the weld bead is shown.
  • the trapezoidal bead models BM2, BM3, ..., BMn of the upper layers have sagging portions 43a, 43b that extend downward added to both ends of the base 41.
  • the cross-sectional shape of the sagging portions 43a, 43b is a triangle with the end of the base 41 as one side, and the shape and area are set according to the welding conditions and trajectory information (path) of the weld bead described above.
  • the sagging portions 43a and 43b may be the same shape or different shapes.
  • the sagging portions 43a and 43b may be provided at only one end of the base 41 of the trapezoidal bead model, rather than at both ends of the base 41.
  • the bead height of the weld bead is affected by the sagging of molten metal that occurs in the weld bead. This makes it easier to match the calculated contour of the weld bead with the actual shape, even under conditions where the molten metal of the weld bead is likely to sag, such as in overhanging areas.
  • the shape of the bead model can also be determined according to the welding conditions.
  • Welding conditions include the welding current, welding voltage, torch movement speed (rod running speed), filler metal feed speed, etc.
  • the bead height LH may be calculated from equation (1)
  • the bead width LW may be calculated from equation (2).
  • the shape of the bead model may be determined by searching for a model shape that is closest to the set welding conditions from a database that associates and stores the welding conditions with parameters such as the weld cross-sectional area, bead height, and bead width. Also, an approximation formula may be created based on the above database, and the model shape may be determined using the approximation formula.
  • the bead model may be one that reproduces the phenomenon that occurs when welding beads are actually stacked, such as a model that takes into account the overlap of adjacent beads, or a model that reproduces the shape of the beads sagging to the lower layer.
  • the bead width and bead height may be related to welding conditions such as the welding speed and feed speed.
  • the bias distribution calculation unit 33 calculates the bias distribution of bead height from the acquired information on the molding plan (information on the molding path and bead shape) using a model formula (S2).
  • a model formula S2
  • a simple rectangular bead model will be used to simplify the geometric calculation of area, etc.
  • Figure 6 is an explanatory diagram showing rectangular bead models BM arranged along a linear path PS.
  • the bead width of this bead model BM is w and the bead height is h.
  • the path PS is linear, multiple bead models BM are sequentially arranged along the path PS, allowing homogeneous beads to be formed along the path PS as planned.
  • the path PS is curved, the greater the curvature of the path PS (the smaller the radius of curvature), the greater the overlap and gaps between the bead models lined up along the path PS.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing bead models BM arranged along a curved path PS.
  • the bead models BM have overlapping portions 45 where adjacent bead models BM overlap on the radially inner side (called the curved inner side) of the path PS with a curvature radius R, and gaps 47 are formed between the bead models BM on the radially outer side (called the curved outer side) of the path PS. Therefore, when forming a weld bead along the path PS, less deposition amount (supply amount of molten filler metal M) is required for the overlapping portion 45 to exist on the curved inner side of the bead model BM than the path PS. On the other hand, on the curved outer side of the path PS, the deposition amount needs to be increased to fill the gaps 47 and form a continuous weld bead.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the bead height distribution when a bead is formed along a curved pass PS.
  • the distribution of bead heights in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the pass PS does not have a symmetrical shape centered on the central position P0 of the bead width w as shown by the dashed line in the weld bead formed along the pass PS.
  • the amount of deposition is excessive, and the bead height increases.
  • the amount of deposition is insufficient, and the bead height decreases.
  • the weld bead height distribution is such that the maximum height position is biased toward the inside of the curve as shown by the solid line.
  • This bead height bias distribution can be quantitatively calculated using the model formula shown below.
  • the deposition amount WAin required for the area on the inside of the curve of the pass PS can be expressed by formula (3).
  • the deposition amount WAout required for the outside of the curve can be expressed by formula (4).
  • the deposition amount generated by operating the torch is equal on the outside and inside of the curve of the pass PS and can be expressed by formula (5), so essentially the layer height hin on the inside of the curve and the layer height hout on the outside of the curve can be expressed by formula (6).
  • Fig. 9 is an explanatory diagram showing a cross section perpendicular to the path PS of the bead model shown in Fig. 7.
  • the center position P0 between one end P1 and the other end P2 of the bead width w is the center position of the path PS
  • the left side ( P1 side) of the center position P0 in Fig. 9 is the inner side of the curve
  • the right side ( P2 side) is the outer side of the curve.
  • the outer side of the curve of the bead model BM has a bead height hout that is higher than the original bead height h
  • the inner side of the curve has a bead height hin that is lower than the original bead height h.
  • Ls be the line connecting the bead width center position Mout at bead height hout in the curved outer region of the bead model, and the bead width center position Min at bead height hin in the curved inner region.
  • the inclination angle ⁇ of this line Ls from the horizontal plane can be estimated from equation (8), which is derived from equation (7) for the difference between the inner and outer bead heights (hin - hout). In this way, the amount of welding Ain on the inner side of the curve is greater than the amount of welding Aout on the outer side of the curve.
  • the description of the bead height distribution bias by equations (5) to (8) is obtained by fitting the bead shape to a simple geometric figure (circular arc). Therefore, instead of being limited to the above method, a model curve simulating the weld bead may be prepared and fitting may be performed to the curve.
  • the final bead height bias distribution may be expressed by the height difference in equation (7) or the inclination angle ⁇ specified in equation (8).
  • the radius of curvature of the path PS does not necessarily need to approximate the path PS to a circle, and the radius of curvature R of the arc when a part of the path PS is approximated to an arc may be used.
  • 10 is a schematic explanatory diagram showing the overlapping of bead models BM when the radius of curvature R of the path is less than half the bead width w.
  • the overlapping portions 45 of the overlapping portions 45 and the gap portions 47 between adjacent bead models BM overlap in a multiplicity.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the overlapping portion 45 between opposing bead models BM in (A), (B), and (C).
  • the overlapping portion 45 is a result of multiple overlaps between adjacent bead models and between opposing bead models. In other words, overlaps occur not only in front of and behind the traveling direction of the path PS of the bead model BM, but also in the bead width direction perpendicular to the traveling direction.
  • the bead height bias distribution in this case can be calculated by the same procedure as in the case where the radius of curvature R of the path PS is equal to or greater than half the bead width w (R ⁇ w/2).
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a cross section perpendicular to the path PS of the bead model shown in FIG.
  • the deposition amount WAin required for the region on the inside of the curve of the pass PS can be expressed by equation (9), and the deposition amount WAout required for the outside of the curve can be expressed by equation (10).
  • the deposition amount generated by the operation of the torch is equal on the outside and inside of the curve of the pass PS and can be expressed by equation (5), so the layer height hin on the inside of the curve and the layer height hout on the outside of the curve can essentially be expressed by equation (11).
  • Ls be the line connecting the bead width center position Mout at the bead height hout in the curved outer region of the bead model and the bead width center position Min at 1/2 the radius of curvature R (the distance between P0 and P3 ) at the bead height hin in the curved inner region.
  • the inclination angle ⁇ of this line Ls from the horizontal plane can be estimated from equation (13) which is derived from equation (12) for the difference between the inner and outer bead heights (hin - hout). In this way, the deposition amount Ain on the inner side of the curve is greater than the deposition amount Aout on the outer side of the curve.
  • the torch tilt angle setting unit 35 sets the tilt angle of the torch (S3).
  • 13 is an explanatory diagram showing the relationship between the bias distribution of the height of the weld bead and the tilt angle of the torch 25.
  • the torch 25 may be tilted at a predetermined angle (torch tilt angle ⁇ ) from the vertical direction at the pass center to the inside of the curve in the cross section.
  • the arc pressure Park acts in a direction from the inside of the curve to the outside of the curve. This allows the bias of the weld metal to be corrected to a non-biased distribution as shown by the dashed line in FIG. 13.
  • the torch tilt angle ⁇ may be adjusted according to the sweep angle or sweep angle. Specifically, the values of the bead height and bead width are set to the values when moving forward or backward, and calculations are performed using the above-mentioned formulas.
  • the torch tilt angle ⁇ may also be set regardless of the sweep angle or sweep angle.
  • the relationship between the bead height deviation and the torch tilt angle ⁇ may be experimentally or analytically determined, and a database may be prepared in which the relationship is stored as a table or an arithmetic formula, which may then be referenced as appropriate to determine the torch tilt angle ⁇ .
  • the relationship between the bead height deviation and the torch tilt angle ⁇ may be modeled by machine learning, and the torch tilt angle ⁇ may be determined using this model.
  • the above-mentioned path PS is a route that curves in a fixed direction with a fixed radius of curvature, but the shape of the path changes depending on the object.
  • 14 is an explanatory diagram showing a path whose curvature direction changes along the welding advance direction.
  • the path PS has multiple inflection points and undulates, the above-mentioned inner and outer curvatures are switched along the welding advance direction. Therefore, when calculating the bead height bias distribution, in order to accurately calculate the curvature radius R of the curvature of the path PS, it is necessary to accurately define the inner and outer curvatures.
  • the side where a curvature circle 49 with a curvature radius approximating the path PS exists through that point is defined as the inner curvature
  • the side where the curvature circle 49 does not exist is defined as the outer curvature.
  • the torch tilt angle ⁇ determined by the above procedure is reflected in the control information of the additive manufacturing device 100 (S4).
  • the additive manufacturing device 100 is a manipulator 17 equipped with a torch 25 at the tip axis of a robot arm
  • control information is generated to set the attitude of the torch 25 to the set attitude, i.e., the attitude of the robot arm corresponding to this torch attitude.
  • the correction unit 37 creates or corrects the modeling plan (modeling program) that is created based on the modeling plan information acquired by the information acquisition unit 31 and sets the operation of the manipulator 17 in the above-mentioned torch posture. Based on this created or corrected modeling plan, the modeling program is created or updated. Then, the modeling control unit 13 drives and controls the modeling unit 11 based on the newly created modeling program, making it possible to suppress deviation from the planned model shape even in a curved modeling path.
  • control information may be generated based on that relationship.
  • the deposition amount set in the manufacturing plan is hw ⁇ R, which is the bead cross-sectional area multiplied by the pass length ( ⁇ R).
  • ⁇ R the pass length
  • the sum of the deposition amounts required on the inside and outside of the curve is smaller than the set deposition amount hw ⁇ R.
  • the diameter of the filler metal M according to the uncorrected molding plan is d wire
  • the welding speed is V weld 0
  • the filler metal supply speed is V wire 0
  • the welding speed according to the corrected molding plan is V weld 1
  • the filler metal supply speed is V wire 1 . Since the bead cross-sectional area is constant before and after the modification, the bead cross-sectional area A_B0 before the modification shown in formula (15) is equal to the bead cross-sectional area A_B1 after the modification shown in formula (16).
  • a shaping plan can be created that forms a curved pass PS with an appropriate deposition amount.
  • the torch inclination ⁇ is changed according to the inclination angle ⁇ shown in formula (8).
  • R ⁇ w/2 the deposition amount becomes even more excessive, so in addition to changing the torch angle, at least one of the welding speed and the filler metal supply speed is changed.
  • the torch is inclined at the calculated inclination angle ⁇ to generate an arc, and the shaping plan can be corrected to make the weld bead shape less likely to deviate from the center of the bead width.
  • deviation from the planned shaping shape can be suppressed.
  • complicated control such as separate feedback control of control information is not required.
  • a method for modifying control information of an additive manufacturing device that moves a processing point along a modeling path, adds a processing material molten by an arc emitted from a torch tip to a processing target surface at the processing point, forms a layer shape using a bead, and laminates the formed layer shape to form a three-dimensional shape
  • the method comprising the steps of: modifying control information for controlling bead formation along the modeling path by the additive manufacturing device, the method comprising the steps of: acquiring molding plan information including information on the molding path and the bead shape of the bead; calculating a bead height bias distribution in a cross section perpendicular to the manufacturing path, in a bead formed along a longitudinal direction of the manufacturing path, based on the manufacturing plan information and the bead shape information;
  • the bead height distribution includes a portion that is biased toward the center of the bead width and is high, a torch tilt angle is determined for emitting the arc in a
  • this method for correcting control information for an additive manufacturing device it is possible to prevent the bead from being locally excessively piled and deviating from the planned shape.
  • a control information correction device that corrects control information that controls an additive manufacturing device that forms a three-dimensional shape by a bead formed from a processing material melted by an arc emitted from a torch tip when the additive manufacturing device forms a bead along a modeling path
  • the control information correction device comprising: an information acquiring unit that acquires molding plan information including information on the molding path and a bead shape of the bead; a bias distribution calculation unit that calculates a bias distribution of bead heights in a cross section perpendicular to the molding path, in a bead formed along a longitudinal direction of the molding path, based on the molding plan information and the bead shape information; and a torch tilt angle setting unit that, when a portion that is biased and high from a bead width center exists in the biased distribution of the bead height, determines a torch tilt angle that causes the arc to be emitted in a direction that pushes back the biased and high portion toward the bead width center; a correction unit that
  • the program comprising: a program for correcting control information for controlling bead formation along the modeling path by the additive manufacturing device; On the computer, acquiring molding plan information including information on the molding path and the bead shape of the bead; calculating a bead height bias distribution in a cross section perpendicular to the manufacturing path, in a bead formed along a longitudinal direction of the manufacturing path, based on the manufacturing plan information and information on the bead shape; a step of determining a torch tilt angle for emitting the arc in a direction to push back the unevenly elevated portion toward the bead width center when the unevenly elevated portion exists in the bead height distribution; a step of correcting the control information, which
  • the torch is tilted to generate an arc, and the molding plan is modified to make the bead shape less likely to deviate from the center of the bead width, thereby preventing deviation from the planned molding shape.

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Abstract

積層造形装置の制御情報修正方法は次の各工程を有する。造形経路及び造形経路に沿って形成されるビードのビード形状との情報を含む造形計画情報を取得する。造形計画情報とビード形状の情報に基づいて造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する。ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、偏って高くなる部分をビード幅中心側へ押し戻す方向にアークを放出させるトーチ傾斜角を求める。そして、トーチをトーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、造形計画情報に基づき作成された制御情報を修正する。

Description

積層造形装置の制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラム
　本発明は、三次元形状を造形する積層造形装置の制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラムに関する。
　近年、生産手段として３Ｄプリンタを用いた造形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プリンタは、レーザー又は電子ビーム、更にはアーク等の熱源を用いて、金属粉体又は金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させることで造形物を作製する。このような造形技術として、例えば特許文献１には、モールド材に沿ってビードを形成することにより、造形物を造形するビードの形状を整えながら積層し、造形物を造形することが開示されている。
中国特許出願公開第１１０８９９９０５号明細書
　曲線状の造形経路に沿ってビードを形成する場合、造形経路の曲率半径が小さいほど形成されるビードのビード高さ分布の偏りが顕著となる。例えば、湾曲した造形経路に沿って形成したビードは、その湾曲内側の領域ではビードを形成する材料の供給が過剰となり、湾曲外側の領域では材料の供給が不足する。その結果、形成されるビードのビード高さ分布が、湾曲内側では高く湾曲外側では低くなる傾向がある。このビード高さ分布の偏りを何も対策せず、湾曲した部分以外と同じ条件でビードを形成すると、ビードの垂れ、溶込み不足等を引き起こし、計画された造形形状からの乖離が大きくなってしまう。
　そこで本発明は、曲線状の造形経路においても、計画された造形形状からの逸脱を抑制できる積層造形装置の制御情報修正方法、制御情報修正装置及びプログラムの提供を目的とする。
　本発明は、下記の構成からなる。
（１）　造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を前記加工点の加工対象面に付加することで形成されるビードを用いて層形状を形成し、形成された前記層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置による前記造形経路に沿ったビード形成を制御するための制御情報を修正する積層造形装置の制御情報修正方法であって、
　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得し、
　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出し、
　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求め、
　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する、
積層造形装置の制御情報修正方法。
（２）　トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料で形成されるビードによって三次元形状を造形する積層造形装置が造形経路に沿ってビード形成する際の、前記積層造形装置を制御する制御情報を修正する制御情報修正装置であって、
　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する情報取得部と、
　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する偏り分布算出部と、
　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求めるトーチ傾斜角設定部と、
　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する修正部と、
を備える制御情報修正装置。
（３）　造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を前記加工点の加工対象面に付加することで形成されるビードを用いて層形状を形成し、形成された前記層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置による前記造形経路に沿ったビード形成を制御するための制御情報を修正するプログラムであって、
　コンピュータに、
　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する手順と、
　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する手順と、
　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求める手順と、
　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する手順と、
を実行させるためのプログラム。
　本発明によれば、曲線状の造形経路においても、計画された造形形状からのずれを抑制できる。
図１は、積層造形装置の全体構成を示す概略図である。 図２は、制御情報修正装置の機能ブロック図である。 図３は、制御情報の修正手順を示すフローチャートである。 図４は、隣接するビード間の重なりを考慮したビードモデルの一例を示す説明図である。 図５は、下層側へ溶接金属が垂れた形状を再現したビードモデルの一例を示す説明図である。 図６は、長方形のビードモデルが直線状のパスに沿って配列された様子を示す説明図である。 図７は、湾曲するパスに沿って配列されるビードモデルを示す説明図である。 図８は、湾曲したパスに沿ってビード形成した場合のビード高さ分布を示す説明図である。 図９は、図７に示すビードモデルのパスに直交する断面を示す説明図である。 図１０は、パスの曲率半径がビード幅の半値未満である場合のビードモデルの重なりの様子を示す模式的な説明図である。 図１１は、対向するビードモデル同士の重なり部を（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示す説明図である。 図１２は、図１０に示すビードモデルのパスに直交する断面を示す説明図である。 図１３は、溶接ビードの高さの偏り分布とトーチの傾斜角との関係を示す説明図である。 図１４は、溶接進行方向に沿って湾曲方向が変化するパスを示す説明図である。
　以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで示す積層造形装置は、あらかじめ定めた造形計画に基づいた造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を加工点の加工対象面に付加することで溶接ビード（ビード）を形成する。そして、形成される溶接ビード（ビード）を用いて層形状を形成し、形成された層形状を積層して三次元形状を造形する。制御情報修正装置は、前記造形計画に基づき作成された制御情報を、計画された造形形状からのずれが抑制されるように修正する。
＜積層造形装置の構成＞
　上記の制御情報に基づいて動作する積層造形装置の一構成例を説明する。制御情報修正装置は、制御情報を修正することで、積層造形装置の造形動作を変更させる。
　図１は、積層造形装置の全体構成を示す概略図である。積層造形装置１００は、造形部１１と造形制御部１３とを備える。制御情報修正装置２００は、造形制御部１３に接続されて積層造形装置１００の一部を構成してもよく、積層造形装置１００とは離隔して設けられ、ネットワーク等の通信又は記憶媒体を介して造形制御部１３に接続されてもよい。
　造形部１１は、マニピュレータ１７と、溶加材供給部１９と、マニピュレータ制御部２１と、熱源制御部２３とを含んで構成される。
　マニピュレータ制御部２１は、マニピュレータ１７と熱源制御部２３を制御する。マニピュレータ制御部２１には不図示のコントローラが接続されて、マニピュレータ制御部２１からの任意の操作がコントローラを介して操作者から指示可能となっている。
　マニピュレータ１７は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ２５には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ２５は、溶加材Ｍを先端から突出した状態に保持する。トーチ２５の位置及び姿勢は、マニピュレータ１７を構成するロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。マニピュレータ１７は、６軸以上の自由度を有するものが好ましく、先端の熱源の軸方向を任意に変化させられるものが好ましい。マニピュレータ１７は、図１に示す４軸以上の多関節ロボットの他、２軸以上の直交軸に角度調整機構を備えたロボット等、種々の形態でもよい。
　トーチ２５は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本構成で用いるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、造形対象に応じて適宜選定される。ここでは、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ２５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。
　溶加材供給部１９は、トーチ２５に向けて溶加材Ｍを供給する。溶加材供給部１９は、溶加材Ｍが巻回されたリール１９ａと、リール１９ａから溶加材Ｍを繰り出す繰り出し機構１９ｂとを備える。溶加材Ｍは、繰り出し機構１９ｂによって必要に応じて正方向又は逆方向に送られながらトーチ２５へ送給される。繰り出し機構１９ｂは、溶加材供給部１９側に配置されて溶加材Ｍを押し出すプッシュ式に限らず、ロボットアーム等に配置されるプル式、又はプッシュ－プル式であってもよい。
　熱源制御部２３は、マニピュレータ１７による溶接に要する電力を供給する溶接電源である。熱源制御部２３は、溶加材Ｍを溶融、凝固させるビード形成時に供給する溶接電流及び溶接電圧を調整する。また、熱源制御部２３が設定する溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件に連動して、溶加材供給部１９の溶加材供給速度が調整される。
　溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザーとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザーを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザーにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、形成する溶接ビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。また、溶加材Ｍの材質についても特に限定するものではなく、例えば、軟鋼、高張力鋼、アルミ、アルミ合金、ニッケル、ニッケル基合金など、造形物Ｗｋの特性に応じて、用いる溶加材Ｍの種類が異なっていてよい。
　造形制御部１３は、上記した各部を統括して制御する。
　上記した構成の積層造形装置１００は、造形物Ｗｋの造形計画に基づいて作成された造形プログラムに従って動作する。造形プログラムは、多数の命令コードにより構成され、造形物Ｗｋの形状、材質、入熱量等の諸条件に応じて、適宜なアルゴリズムに基づいて作成される。この造形プログラムに従って、トーチ２５を移動させつつ、送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、溶加材Ｍの溶融凝固体である線状の溶接ビードＢがベース２７上に形成される。つまり、マニピュレータ制御部２１は、造形制御部１３から提供される所定のプログラムに基づいて、マニピュレータ１７と熱源制御部２３を駆動させる。マニピュレータ１７は、マニピュレータ制御部２１からの指令により、溶加材Ｍをアークで溶融させながらトーチ２５を移動させて溶接ビードＢを形成する。このようにして溶接ビードＢを順次に形成、積層することで、目的とする形状の造形物Ｗｋが得られる。
＜制御情報修正装置の構成＞
　図２は、制御情報修正装置２００の機能ブロック図である。制御情報修正装置２００は、情報取得部３１と、偏り分布算出部３３と、トーチ傾斜角設定部３５と、修正部３７とを備える。制御情報修正装置２００の各部の詳細については後述するが、概略的な機能は次の通りである。
　情報取得部３１は、造形経路と造形経路に沿って形成される溶接ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する。偏り分布算出部３３は、造形計画情報とビード形状の情報に基づいて造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する。トーチ傾斜角設定部３５は、ビード幅方向（造形経路の長手方向に直交する方向）の断面におけるビード高さの偏り分布を求め、ビード高さの偏り分布に応じて、アークを放出させるトーチ傾斜角を求める。修正部３７は、トーチをトーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、造形計画情報に基づき作成された制御情報を修正する。
　制御情報修正装置２００に入力されて修正された制御情報は、例えば、図１に示す造形制御部１３に出力される。造形制御部１３は、造形経路の途中の特定箇所、即ち、新たにトーチ傾斜角が設定された箇所（湾曲した造形経路の部分）に対して、トーチ姿勢を変更した造形計画に修正して、造形プログラムを作成又は更新する。そして、造形制御部１３が、新たな造形プログラムに基づいて造形部１１を駆動制御することで、曲線状の造形経路においても、計画された造形形状からのずれを抑制できるようになる。
　上記の制御情報修正装置２００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などの情報処理装置を用いたハードウェアにより構成される。制御情報修正装置２００の各機能は、不図示の制御部が不図示の記憶装置に記憶された特定の機能を有するプログラムを読み出し、これを実行することで実現される。制御部としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）等のプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性の記憶領域であるＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージを例示できる。
　また、制御情報修正装置２００は、上記した形態のほか、前述したように、ネットワーク等を介して遠隔地から造形制御部１３に接続される他のコンピュータで構成してもよい。
　次に、制御情報修正装置２００による制御情報の修正手順について、図２に示す各部の構成と共に詳細に説明する。
　図３は、制御情報の修正手順を示すフローチャートである。まず、情報取得部３１は、造形物Ｗｋを造形するための溶接ビードを形成する造形経路と、形成する溶接ビードのビード形状に関する造形計画情報を取得する（Ｓ１）。造形経路については公知の方法で算出されたものでよく、例えば、ＣＡＤデータ等の造形物の形状を所定厚さにスライスし、スライスされた層形状に対して、溶接ビードの形状を模したビードモデルを当てはめて求めてもよい。また、予め生成され、記憶された造形計画情報を読み込んでもよい。
　読み込む造形計画情報に含まれる造形経路（以下、パスともいう。）の情報としては、例えばパス中に含まれる点の座標情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、隣接するパス同士のピッチｄ、スライスした層の厚さ（層間隔）ｈ、各パスの積層順序、等の情報が挙げられる。
　一方、取得するビード形状の情報としては、ビードモデル、ビード幅、ビード高さ、等の形状情報が含まれる。設定されたパスに沿ってビードモデルを設定することで、線状のパスから、溶接ビードを形成する狙い位置であるトーチの移動軌跡に沿って溶接ビードを形成した場合のビード形状を推定できる。
　図４は、隣接するビード間の重なりを考慮したビードモデルの一例を示す説明図である。ここでは、溶接ビードの長手方向に直交する断面における３つのビードモデルの形状を示している。各ビードモデルは、基準となるパスＰＳ１のビードモデルＢＭａの断面形状が台形であり、ビードモデルＢＭａにはパスＰＳ２のビードモデルＢＭｂが隣接して設けられ、ビードモデルＢＭｂにはパスＰＳ３のビードモデルＢＭｃが隣接して設けられている。ビードモデルＢＭｂ，ＢＭｃは、図４の左側に配置されるモデルに一部をオーバーラップさせている。具体的には、ビードモデルＢＭｂ，ＢＭｃは、基本的にビードモデルＢＭａと同じ台形形状であり、ビードモデルＢＭａ側とは反対側となる台形の底辺の一端を中心に、断面形状をそのまま維持しつつ、所定角度時計回りに回転させて、台形の底辺を傾斜させている。そして、ビードモデルＢＭｂがビードモデルＢＭａと重なる部分はビードモデルＢＭａの領域とし、ビードモデルＢＭａに含まれないビードモデルＢＭｂの下方領域をビードモデルＢＭｂの領域に含ませる。同様に、ビードモデルＢＭｃがビードモデルＢＭｂと重なる部分はビードモデルＢＭｂの領域とし、ビードモデルＢＭｂに含まれないビードモデルＢＭｃの下方領域をビードモデルＢＭｃの領域に含ませる。
　その結果、ビードモデルＢＭｂの形状は、ビードモデルＢＭａの一方の斜辺に寄り添う多角形状（５角形）となり、ビードモデルＢＭｃの形状は、ビードモデルＢＭｂの一方の斜辺に寄り添う多角形状（５角形）となる。このように、各ビードモデルＢＭａ，ＢＭｂ，ＢＭｃは、実際の溶接ビードの断面形状により近似した形状となる。
　図５は、下層側へ溶接金属が垂れた形状を再現したビードモデルの一例を示す説明図である。ここでは、溶接ビードの長手方向に直交する断面におけるビードモデルの形状を示している。ベース２７に積層された断面形状が台形のビードモデルＢＭ１と、ビードモデルＢＭ１より上層のビードモデルＢＭ２，ＢＭ３，・・・，ＢＭｎ（ｎは層数）のうち、上層の台形のビードモデルＢＭ２，ＢＭ３，・・・，ＢＭｎについては、底辺４１の両端部に、下方へ延びる垂れ部４３ａ，４３ｂを追加している。垂れ部４３ａ，４３ｂの断面形状は、それぞれ底辺４１の端部を一辺とする三角形であり、前述した溶接ビードの溶接条件と軌跡情報（パス）に応じて、その形状と面積が設定される。垂れ部４３ａと垂れ部４３ｂとは、互いに同じ形状でも異なる形状でもよい。また、垂れ部４３ａ，４３ｂは、台形のビードモデルの底辺４１の両端部に設ける以外にも、底辺４１のいずれか一方の端部のみに設けてもよい。
　垂れ部４３ａ，４３ｂを設けたビードモデルＢＭ２，ＢＭ３，・・・，ＢＭｎを、造形計画用のビードモデルに設定することで、溶接ビードのビード高さが、溶接ビードに生じる溶融金属の垂れ下がりによる影響が加味される。これにより、オーバーハング部などの溶接ビードの溶融金属が垂れやすい条件下でも、溶接ビードの輪郭を演算により求めた結果と実際の形状とが整合されやすくなる。
　また、ビードモデルの形状は、溶接条件に応じて決定することもできる。溶接条件としては、溶接電流、溶接電圧、トーチの移動速度（運棒速度）、溶加材の送給速度等が挙げられる。
　例えば、ビード高さＬＨを式（１）から求め、ビード幅ＬＷを式（２）から求めてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　　Ｔｓ：トーチ移動速度
　　Ｗｆ：溶加材送給速度
　　Ｃ１～Ｃ６：係数
　　Ｄ１～Ｄ６：係数
　ビードモデルの形状は、溶接条件と、溶着断面積、ビード高さ、ビード幅等のパラメータとを関連付けて保存したデータベースから、設定される溶接条件に最も近いモデル形状を探索してもよい。また、上記したデータベースを基に近似式を作成して、その近似式を用いてモデル形状を決定してもよい。
　上記のように、ビードモデルとしては、隣接して配置されるビード同士の重なりを考慮したモデル、下層側への垂れ形状を再現したモデル等の溶接ビードを実際に積層した際に起きる現象を再現したものが望ましい。また、ビード幅とビード高さは、溶接速度、送給速度等の溶接条件と関係付けられていてもよい。
　次に、偏り分布算出部３３は、取得した造形計画の情報（造形経路とビード形状の情報）から、ビード高さの偏り分布を、モデル式を用いて算出する（Ｓ２）。なお、以下の説明では、面積等の幾何学的な計算を簡単にするため、単純な長方形のビードモデルを用いることにする。
　図６は、長方形のビードモデルＢＭが直線状のパスＰＳに沿って配列された様子を示す説明図である。このビードモデルＢＭのビード幅をｗ、ビード高さをｈとする。パスＰＳが直線状である場合、パスＰＳに沿って複数のビードモデルＢＭを順次に配置することで、パスＰＳに沿って造形計画通りの均質なビード形成が行える。しかし、パスＰＳが曲線状である場合、パスＰＳの曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）ほど、パスＰＳに沿って並ぶビードモデル同士の重なりと隙間とが拡大する。
　図７は、湾曲するパスＰＳに沿って配列されるビードモデルＢＭを示す説明図である。この場合のビードモデルＢＭでは、曲率半径がＲのパスＰＳの径方向内側（湾曲内側という）に、隣接するビードモデルＢＭ同士が重なり合う重なり部４５を生じ、パスＰＳの径方向外側（湾曲外側という）の外側に、ビードモデルＢＭ同士の間に隙間部４７を生じる。したがって、パスＰＳに沿って溶接ビードを形成する際、ビードモデルＢＭのパスＰＳよりも湾曲内側では、重なり部４５が存在するために必要な溶着量（溶融した溶加材Ｍの供給量）が少なくて済む。一方、パスＰＳの湾曲外側では、隙間部４７を埋めて連続した溶接ビードにするために溶着量を増量させる必要がある。
　図８は、湾曲したパスＰＳに沿ってビード形成した場合のビード高さ分布を示す説明図である。実際にパスＰＳに沿って形成される溶接ビードは、パスＰＳの長手方向に直交する方向の断面におけるビード高さの分布が、破線で示すようなビード幅ｗの中央位置Ｐ０を中心とする対称形状にはならない。パスＰＳの湾曲内側では溶着量が過剰となってビード高さが増加する。また、湾曲外側では溶着量が不足してビード高さが低くなる。その結果、溶接ビードの高さ分布は、実線で示すように湾曲内側に最大高さの位置が偏った状態となる。
　このようなビード高さの偏り分布は、以下に示すモデル式により定量的な算出が可能である。パスＰＳの曲率半径Ｒがビード幅ｗの半値以上である場合（Ｒ≧ｗ／２）、パスＰＳの湾曲内側の領域に必要な溶着量ＷＡinは式（３）で表せる。また、湾曲外側に必要な溶着量ＷＡoutは式（４）で表せる。トーチを運棒して発生する溶着量は、パスＰＳの湾曲外側と湾曲内側とで等しく、式（５）で表せるため、実質的に、湾曲内側の積層高さｈinと湾曲外側の積層高さｈoutは、式（６）で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図９は、図７に示すビードモデルのパスＰＳに直交する断面を示す説明図である。ビード幅ｗの一端部Ｐ１と他端部Ｐ２との間の中央位置Ｐ０がパスＰＳの中心位置であり、図９の中央位置Ｐ０より左側（Ｐ１側）が湾曲内側、右側（Ｐ２側）が湾曲外側である。ビードモデルＢＭの湾曲外側は、元のビード高さｈより高いビード高さｈoutとなり、湾曲内側は元のビード高さｈより低いビード高さｈinとなる。
　ビードモデルの湾曲外側領域でのビード高さｈoutにおけるビード幅中心位置Ｍoutと、湾曲内側領域でのビード高さｈinにおけるビード幅中心位置Ｍinとを結ぶ線をＬｓとする。この線Ｌｓの水平面からの傾斜角θは、ビード高さの内外差（ｈin－ｈout）の式（７）から導かれる式（８）から推定できる。このように、湾曲外側の溶着量Ａoutよりも、湾曲内側の溶着量Ａinが多くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、ビード高さ分布の偏りについての式（５）～（８）による記述は、ビード形状を単純な幾何図形（円弧）に当てはめたものである。そのため、上記した方法に限らず、溶接ビードを模擬したモデル曲線を用意して、その曲線にフィッティングさせてもよい。最終的なビード高さの偏り分布としては、式（７）式の高低差、又は式（８）で特定される傾斜角θで表してもよい。なお、パスＰＳの曲率半径は、必ずしもパスＰＳを円形に近似する必要はなく、パスＰＳの一部を円弧に近似した場合の、その円弧の曲率半径Ｒを用いてもよい。
　また、曲率半径Ｒがビード幅ｗの半値未満（Ｒ＜ｗ／２）の場合は次のようになる。
　図１０は、パスの曲率半径Ｒがビード幅ｗの半値未満である場合のビードモデルＢＭの重なりの様子を示す模式的な説明図である。パスＰＳの曲率半径Ｒが小さいと、隣接するビードモデルＢＭ同士の間の重なり部４５と隙間部４７のうち、重なり部４５が多重に重なり合うことになる。
　図１１は、対向するビードモデルＢＭ同士の重なり部４５を（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示す説明図である。重なり部４５は、隣接するビードモデル同士の重なりと、対向するビードモデル同士との重なりとが多重に生じることになる。つまり、ビードモデルＢＭのパスＰＳの進行方向の前後だけでなく、進行方向に直交するビード幅方向においても重なりが発生する。
　この場合のビード高さの偏り分布は、前述したパスＰＳの曲率半径Ｒがビード幅ｗの半値以上である場合（Ｒ≧ｗ／２）と同様の手順で算出できる。
　図１２は、図１０に示すビードモデルのパスＰＳに直交する断面を示す説明図である。
パスＰＳの湾曲内側の領域に必要な溶着量ＷＡinは式（９）、湾曲外側に必要な溶着量ＷＡoutは式（１０）で表せる。また、トーチの運棒により発生する溶着量は、パスＰＳの湾曲外側と湾曲内側とで等しく、式（５）で表せるため、実質的に、湾曲内側の積層高さｈinと湾曲外側の積層高さｈoutは、式（１１）で表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、ビードモデルの湾曲外側領域でのビード高さｈoutにおけるビード幅中心位置Ｍoutと、湾曲内側領域でのビード高さｈinにおける曲率半径Ｒ（Ｐ０とＰ３との間隔）の１／２のビード幅中心位置Ｍinとを結ぶ線をＬｓとする。この線Ｌｓの水平面からの傾斜角θは、ビード高さの内外差（ｈin－ｈout）の式（１２）から導かれる式（１３）から推定できる。このように、湾曲外側の溶着量Ａoutよりも、湾曲内側の溶着量Ａinが多くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　次に、偏り分布算出部３３が上記のようにして得たビード高さの偏り分布を基にして、トーチ傾斜角設定部３５は、トーチの傾斜角を設定する（Ｓ３）。
　図１３は、溶接ビードの高さの偏り分布とトーチ２５の傾斜角との関係を示す説明図である。ビードの高さの偏り分布が、パスＰＳの長手方向に直交する断面において、パス中心よりも湾曲内側に最大高さ位置が偏っている場合には、上記断面内で、トーチ２５をパス中心における鉛直方向から湾曲内側に所定の角度（トーチ傾斜角φ）で傾斜させるとよい。この状態でトーチ２５の先端からアークを放出すると、アーク圧力Ｐarkが湾曲内側から湾曲外側に向かう方向に作用する。これにより、溶接金属の偏りを図１３に鎖線で示す偏りのない分布に修正できる。
　トーチ傾斜角φは、鉛直方向を基準に角度を大きく傾けるほど、横方向（水平方向）に働くアーク圧力Ｐarkが大きくなる。したがって、ビード高さの偏りの程度が大きいほど、トーチ傾斜角φを大きくすればよい。
　なお、トーチ２５を、溶接方向の前方へ傾けて後退角を付与する場合には、ビード幅が狭くビード高さが高くなりやすい。一方、溶接方向の後方へ傾けて前進角を付与する場合には、後退角を付与する場合と逆の傾向になりやすい。そこで、前進角又は後退角に応じてトーチ傾斜角φを調整してもよい。具体的には、ビード高さとビード幅の値を前進時又は後退時の値に設定して、前述した各式により計算すればよい。また、前進角又は後退角によらずにトーチ傾斜角φを設定してもよい。
　上記のビード高さの偏りとトーチ傾斜角φとの関係は、実験的又は解析的に対応関係を求めておき、テーブル又は演算式として記憶したデータベースを用意しておき、適宜に参照して、トーチ傾斜角φを求めてもよい。また、ビード高さの偏りとトーチ傾斜角φとの関係を機械学習によりモデル化しておき、このモデルを用いてトーチ傾斜角φを求めてもよい。
　上記したパスＰＳは、一定の方向に一定の曲率半径で湾曲する経路であるが、パスの形態は造形物に応じて変化する。
　図１４は、溶接進行方向に沿って湾曲方向が変化するパスを示す説明図である。パスＰＳが複数の変曲点を有してうねりを伴う場合、前述した湾曲内側と湾曲外側とが溶接進行方向に沿って入れ替わる。そのため、ビード高さの偏り分布を求める際、パスＰＳの湾曲の曲率半径Ｒを正確に求めるには、湾曲内側と湾曲外側とを正確に定義しておく必要がある。そこで、基本的には、パスＰＳ上の任意の点を基準にして、その点を通りパスＰＳに近似される曲率半径の曲率円４９が存在する側を湾曲内側、曲率円４９が存在しない側を湾曲外側と定義する。
　次に、上記した手順で特定されたトーチ傾斜角φを積層造形装置１００の制御情報に反映する（Ｓ４）。図１に示すように、積層造形装置１００がトーチ２５をロボットアームの先端軸に備えたマニピュレータ１７である場合には、設定されたトーチ２５の姿勢、即ち、このトーチ姿勢に対応するロボットアームの姿勢にする制御情報を生成する。
　具体的には、修正部３７は、情報取得部３１が取得した造形計画情報に基づいて作成され、マニピュレータ１７の動作を設定する造形計画（造形プログラム）を、上記したトーチ姿勢にして作成又は修正する。この作成又は修正した造形計画に基づいて、造形プログラムを作成又は更新する。そして、造形制御部１３が、新たに作成された造形プログラムに基づいて造形部１１を駆動制御することで、曲線状の造形経路においても、計画された造形形状からのずれを抑制できるようになる。
　上記の制御情報の生成にあたっては、公知の手段を採用してもよい、例えばトーチ姿勢とマニピュレータの各関節角との関係を予め記憶しておき、その関係を基に制御情報を生成すればよい。
　また、曲率半径Ｒとビード幅ｗとの関係がＲ＜ｗ／２である場合、ビードモデル同士の重なり分を考慮しないと、必要な溶着量に対して過剰に溶着させることになる。したがって、パス上のＲ＜ｗ／２となる部位においては、造形計画で設定された溶着量を下げる修正が必要となる。
　図７に示す、半円の円周に沿ったパスＰＳの場合、造形計画に設定される溶着量は、ビード断面積にパス長（πＲ）を乗じたｈｗπＲとなる。しかし、式（１４）に示すように、湾曲内側と湾曲外側に必要な溶着量の総和は、設定される溶着量ｈｗπＲより小さい。
　そこで、溶着量が過剰にならないように造形計画を修正する。ここで、修正前の造形計画による溶加材Ｍの直径をｄｗｉｒｅ、溶接速度をＶｗｅｌｄ ０、溶加材供給速度をＶｗｉｒｅ ０とし、修正後の造形計画の溶接速度をＶｗｅｌｄ １，溶加材供給速度をＶｗｉｒｅ １とする。
　修正前後でのビード断面積は一定であるため、式（１５）で示す修正前のビード断面積ＡＢ０と、式（１６）で示す修正後のビード断面積ＡＢ１とは等しくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　この関係から、溶加材Ｍの直径が一定と仮定し、溶接速度を調整する場合には、溶接速度比（Ｖｗｅｌｄ １／Ｖｗｅｌｄ ０）は式（１７）となる。また、溶加材Ｍの直径が一定と仮定し、溶加材Ｍの送給速度を調整する場合には、送給速度比（Ｖｗｉｒｅ １／Ｖｗｉｒｅ ０）は式（１８）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　以上のように、トーチ姿勢、溶接速度、溶加材供給速度の変更により、曲線状のパスＰＳを適切な溶着量で形成する造形計画を作成できる。例えば、パスＰＳの曲率半径Ｒとビード幅ｗとの関係がＲ≧ｗ／２の場合には、トーチ傾斜φを式（８）で示した傾斜角θに応じて変更する。また、Ｒ＜ｗ／２の場合には、溶着量が更に過剰となるため、トーチ角度の変更に加え、溶接速度、溶加材供給速度の少なくとも一方を変更する。これにより、湾曲した造形経路において、算出したビードの形状がビード幅中心から偏る場合、トーチを算出した傾斜角φで傾斜させてアークを発生させ、溶接ビードの形状をビード幅中心から偏りにくくする造形計画に修正できる。その結果、計画された造形形状からの逸脱を抑制できる。また、溶接ビードの高さの偏り分布を、造形の計画段階で是正できるため、制御情報を別途にフィードバック制御する等の煩雑な制御を不要にできる。
　本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を前記加工点の加工対象面に付加することで形成されるビードを用いて層形状を形成し、形成された前記層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置による前記造形経路に沿ったビード形成を制御するための制御情報を修正する積層造形装置の制御情報修正方法であって、
　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得し、
　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出し、
　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求め、
　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する、
積層造形装置の制御情報修正方法。
　この積層造形装置の制御情報修正方法によれば、ビードの形状がビード幅中心から偏る場合に、トーチを傾斜させてアークを発生させ、ビードの形状をビード幅中心から偏りにくくする造形計画に修正することで、計画された造形形状からの逸脱を抑制できる。
（２）　前記トーチ傾斜角は、前記造形経路の長手方向に直交する面内における前記ビードのビード高さ方向からのトーチ先端軸の傾斜角度である、（１）に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
　この積層造形装置の制御情報修正方法によれば、トーチ先端軸を傾斜させることで、アークの発生方向を変更させ、アーク圧力の作用方向を自在に変更できる。
（３）　前記ビード高さの偏り分布は、前記造形経路の曲率と前記ビードのビード幅に基づくモデル式により算出される、（１）に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
　この積層造形装置の制御情報修正方法によれば、造形経路の曲率に応じてモデル式によりビード高さの偏り分布を求めた結果を、計画段階にて制御情報に波及できる。そのため、別途にフィードバック制御等を行う必要がない。
（４）　前記造形経路の経路上の点に対応する曲率の正負に応じて、前記トーチの傾斜方向を連続的に変化させる、（３）に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
　この積層造形装置の制御情報修正方法によれば、パスに沿って湾曲内側と湾曲外側とが切り替わる場合でも、パス上の各位置で湾曲内側と湾曲外側とを区別しながらトーチの傾斜角を調整できる。
（５）　前記造形経路の曲率半径が前記ビード幅の半値より小さい場合と、前記造形経路の曲率半径が前記ビード幅の半値以上の場合とで、それぞれ異なる前記モデル式を用いて前記ビード高さの偏り分布を求める、（３）に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
　この積層造形装置の制御情報修正方法によれば、曲率半径とビード幅との関係によってビード高さの偏り分布が異なるため、それぞれの場合で異なるモデル式を使い分けることで、ビード高さの偏り分布をより正確に特定できる。
（６）　前記造形経路の曲率半径が前記ビード幅の半値より小さい場合に、前記造形経路に沿って形成する前記ビードへの前記加工材料の供給を、前記造形経路の曲率に応じた経路内周側の体積と経路外周側の体積との差分に応じて修正することに加えて、前記造形経路同士の接近により前記ビード同士が重なる重なり領域の体積と非重なり領域の体積との差分に応じて修正する、（３）から（５）のいずれか１つに記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
　この積層造形装置の制御情報修正方法によれば、局所的にビードが過剰に盛られて計画形状から逸脱することを抑制できる。
（７）　トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料で形成されるビードによって三次元形状を造形する積層造形装置が造形経路に沿ってビード形成する際の、前記積層造形装置を制御する制御情報を修正する制御情報修正装置であって、
　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する情報取得部と、
　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する偏り分布算出部と、
　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求めるトーチ傾斜角設定部と、
　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する修正部と、
を備える制御情報修正装置。
　この制御情報修正装置によれば、ビードの形状がビード幅中心から偏る場合に、トーチを傾斜させてアークを発生させ、ビードの形状をビード幅中心から偏りにくくする造形計画に修正することで、計画された造形形状からの逸脱を抑制できる。
（８）　造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を前記加工点の加工対象面に付加することで形成されるビードを用いて層形状を形成し、形成された前記層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置による前記造形経路に沿ったビード形成を制御するための制御情報を修正するプログラムであって、
　コンピュータに、
　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する手順と、
　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する手順と、
　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求める手順と、
　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する手順と、
を実行させるためのプログラム。
　このプログラムによれば、ビードの形状がビード幅中心から偏る場合に、トーチを傾斜させてアークを発生させ、ビードの形状をビード幅中心から偏りにくくする造形計画に修正することで、計画された造形形状からの逸脱を抑制できる。
　なお、本出願は、２０２２年１１月４日出願の日本特許出願（特願２０２２－１７７３２０）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。
１１　造形部
１３　造形制御部
１７　マニピュレータ
１９　溶加材供給部
１９ａ　リール
１９ｂ　繰り出し機構
２１　マニピュレータ制御部
２３　熱源制御部
２５　トーチ
２７　ベース
３１　情報取得部
３３　偏り分布算出部
３５　トーチ傾斜角設定部
３７　修正部
４１　底辺
４３ａ，４３ｂ　垂れ部
４５　重なり部
４７　隙間部
４９　曲率円
１００　積層造形装置
２００　制御情報修正装置
Ｂ　溶接ビード（ビード）
ＢＭ，ＢＭ1,ＢＭ２，ＢＭ３，ＢＭａ，ＢＭｂ，ＢＭｃ　ビードモデル
ＰＳ　パス
Ｒ　曲率半径
Ｈ　ビード高さ
ｗ　ビード幅
Ｍ　溶加材
Ｗｋ　造形物
φ　トーチ傾斜角

Claims (8)

  1. 　造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を前記加工点の加工対象面に付加することで形成されるビードを用いて層形状を形成し、形成された前記層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置による前記造形経路に沿ったビード形成を制御するための制御情報を修正する積層造形装置の制御情報修正方法であって、
    　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得し、
    　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出し、
    　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求め、
    　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する、
    積層造形装置の制御情報修正方法。
  2. 　前記トーチ傾斜角は、前記造形経路の長手方向に直交する面内における前記ビードのビード高さ方向からのトーチ先端軸の傾斜角度である、
    請求項１に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
  3. 　前記ビード高さの偏り分布は、前記造形経路の曲率と前記ビードのビード幅に基づくモデル式により算出される、
    請求項１に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
  4. 　前記造形経路の経路上の点に対応する曲率の正負に応じて、前記トーチの傾斜方向を連続的に変化させる、
    請求項３に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
  5. 　前記造形経路の曲率半径が前記ビード幅の半値より小さい場合と、前記造形経路の曲率半径が前記ビード幅の半値以上の場合とで、それぞれ異なる前記モデル式を用いて前記ビード高さの偏り分布を求める、
    請求項３に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
  6. 　前記造形経路の曲率半径が前記ビード幅の半値より小さい場合に、前記造形経路に沿って形成する前記ビードへの前記加工材料の供給を、前記造形経路の曲率に応じた経路内周側の体積と経路外周側の体積との差分に応じて修正することに加えて、前記造形経路同士の接近により前記ビード同士が重なる重なり領域の体積と非重なり領域の体積との差分に応じて修正する、
    請求項３から５のいずれか１項に記載の積層造形装置の制御情報修正方法。
  7. 　トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料で形成されるビードによって三次元形状を造形する積層造形装置が造形経路に沿ってビード形成する際の、前記積層造形装置を制御する制御情報を修正する制御情報修正装置であって、
    　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する情報取得部と、
    　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する偏り分布算出部と、
    　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求めるトーチ傾斜角設定部と、
    　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する修正部と、
    を備える制御情報修正装置。
  8. 　造形経路に沿って加工点を移動させながら、トーチ先端から放出されるアークにより溶融された加工材料を前記加工点の加工対象面に付加することで形成されるビードを用いて層形状を形成し、形成された前記層形状を積層して三次元形状を造形する積層造形装置において、前記積層造形装置による前記造形経路に沿ったビード形成を制御するための制御情報を修正するプログラムであって、
    　コンピュータに、
    　前記造形経路と前記ビードのビード形状の情報を含む造形計画情報を取得する手順と、
    　前記造形計画情報と前記ビード形状の情報に基づいて前記造形経路の長手方向に沿って形成されるビードにおいて前記造形経路に直交する断面におけるビード高さの偏り分布を算出する手順と、
    　前記ビード高さの偏り分布においてビード幅中心から偏って高くなる部分が存在する場合、前記偏って高くなる部分を前記ビード幅中心側へ押し戻す方向に前記アークを放出させるトーチ傾斜角を求める手順と、
    　前記トーチを前記トーチ傾斜角で傾斜させた姿勢でビード形成するように、前記造形計画情報に基づき作成された前記制御情報を修正する手順と、
    を実行させるためのプログラム。
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