特開 2023-115477 肉盛り加工装置および肉盛り加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023115477

(43)【公開日】2023-08-21

(54)【発明の名称】肉盛り加工装置および肉盛り加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/342 20140101AFI20230814BHJP

【ＦＩ】

B23K26/342

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022017703

(22)【出願日】2022-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000121202

【氏名又は名称】エンシュウ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136674

【弁理士】

【氏名又は名称】居藤 洋之

(72)【発明者】

【氏名】原田 裕文

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 利夫

(72)【発明者】

【氏名】藤田 泰裕

(72)【発明者】

【氏名】河井 皓太

(72)【発明者】

【氏名】▲浜▼川 和希

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168BA32

4E168CB07

4E168FA00

4E168FB03

(57)【要約】

【課題】レーザスポットの進行方向を任意に定めた場合でも肉盛り層に欠陥が生じることを防止できる、肉盛り加工装置および肉盛り加工方法を提供する。
【解決手段】肉盛り加工装置１０は、レーザ照射部３８と、４つ（少なくとも３つ）の粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有する金属粉体吐出部３６と、粉体吐出口から吐出される金属粉体の吐出量を個別に調整する吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを有する金属粉体供給手段２４と、レーザスポットＰを加工部位に沿って進行させるテーブル変位機構（レーザスポット進行手段）１４と、制御装置２６とを備える。平面視で粉体吐出口のそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形Ｋを想定したとき、レーザスポットＰは、仮想多角形Ｋの内側に位置する。制御装置２６は、レーザスポットＰの進行方向前方に位置する粉体吐出口から金属粉体を吐出させるように吐出量調整手段の動作を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの加工部位にレーザ光を照射してレーザスポットを形成するレーザ照射部と、
前記レーザスポットに金属粉体を吐出させるための少なくとも３つの粉体吐出口を有する金属粉体吐出部と、
前記粉体吐出口のそれぞれから吐出される前記金属粉体の吐出量を個別に調整する吐出量調整手段を有し、前記金属粉体吐出部に前記金属粉体を供給する金属粉体供給手段と、
制御装置とを備え、
前記レーザ照射部は、前記レーザ光を発生させるレーザ発振器と、前記レーザ光を出射させるためのレーザ出射孔が設けられた肉盛りノズルとを有し、
前記粉体吐出口のそれぞれは、前記レーザ出射孔の周囲に前記レーザスポットへ向くように設けられ、
平面視で前記粉体吐出口のそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形を想定したとき、前記レーザ照射部は、前記レーザスポットを前記仮想多角形の内側に形成するように構成され、
前記制御装置は、前記レーザスポットの進行方向前方に位置する前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記吐出量調整手段の動作を制御する、肉盛り加工装置。

【請求項2】

前記レーザスポットを前記加工部位に沿って進行させるレーザスポット進行手段を備え、
前記制御装置は、前記レーザスポット進行手段の動作を制御する、請求項１に記載の肉盛り加工装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記金属粉体が前記レーザスポットの進行方向前方に位置する少なくとも２つの前記粉体吐出口から個別に定められた吐出量で吐出されるように前記吐出量調整手段の動作を制御する、請求項２に記載の肉盛り加工装置。

【請求項4】

前記吐出量調整手段は、前記粉体吐出口のそれぞれに対応して設けられ、前記金属粉体の吐出量を調整可能に構成された吐出量調整弁であり、
前記制御装置は、前記吐出量調整弁の動作を制御する、請求項２または３に記載の肉盛り加工装置。

【請求項5】

平面視で前記レーザスポットの中心を通って、前記レーザスポットの進行方向に対して平行に延びる仮想直線を想定し、平面視で前記仮想直線と前記レーザ出射孔の周囲の部分とが重なる位置を基準位置としたとき、
前記レーザスポットの進行方向前方に位置する前記粉体吐出口は、前記基準位置から±４５°の角度範囲内に配置される、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の肉盛り加工装置。

【請求項6】

前記金属粉体吐出部は、前記レーザ出射孔の周囲に平面視で９０°の角度間隔で設けられた４つの前記粉体吐出口を有する、請求項２ないし５のいずれか１項に記載の肉盛り加工装置。

【請求項7】

平面視で前記レーザスポットの中心を通って、前記レーザスポットの進行方向に対して平行に延びる仮想直線を想定し、平面視で前記仮想直線と前記レーザ出射孔の周囲の部分とが重なる位置を基準位置としたとき、
前記レーザスポットの進行方向前方において互いに隣接する２つの前記粉体吐出口は、前記基準位置を挟んだ両側に位置する、請求項２ないし６のいずれか１項に記載の肉盛り加工装置。

【請求項8】

前記粉体吐出口のそれぞれは、四角形に形成される、請求項２ないし７のいずれか１項に記載の肉盛り加工装置。

【請求項9】

前記制御装置が前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記金属粉体供給手段の動作を開始させた時点から、前記金属粉体が前記レーザスポットに到達する時点までの経過時間を粉体到達時間としたとき、
前記制御装置は、現時点から前記粉体到達時間とほぼ同じ時間を経過した時点における前記レーザスポットに前記金属粉体を供給するように前記金属粉体供給手段の動作を制御する、請求項２ないし８のいずれか１項に記載の肉盛り加工装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記金属粉体供給手段の動作を開始させた時点から、前記粉体到達時間とほぼ同じ時間を経過した時点で、前記レーザスポットを形成するように前記レーザ照射部の動作を制御するとともに、前記レーザスポットの進行を開始するように前記レーザスポット進行手段の動作を制御する、請求項９に記載の肉盛り加工装置。

【請求項11】

前記レーザスポット進行手段が前記レーザスポットの進行方向を平面視で９０°または９０°以下の角度で切り替えるとき、
前記制御装置は、前記レーザスポットの方向転換位置において、全ての前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記吐出量調整手段の動作を制御する、請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の肉盛り加工装置。

【請求項12】

レーザ出射孔と、前記レーザ出射孔の周囲に設けられた少なくとも３つの粉体吐出口とを有し、前記粉体吐出口のそれぞれに対して金属粉体が個別に供給される肉盛りノズルを用いた肉盛り加工方法であって、
前記レーザ出射孔からワークの加工部位にレーザ光を照射して、平面視で前記粉体吐出口のそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形の内側にレーザスポットを形成するレーザスポット形成工程と、
前記レーザスポットを予め定められた方向へ進行させるレーザスポット進行工程と、
前記レーザスポットの進行方向前方に位置する前記粉体吐出口から前記レーザスポットへ前記金属粉体を吐出させる金属粉体吐出工程とを備える、肉盛り加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの加工部位へ金属粉体を供給すると同時にレーザ光を照射することによって、金属粉体を溶融固化させて肉盛り加工を行う肉盛り加工装置および肉盛り加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１に開示された従来のレーザ肉盛り装置（肉盛り加工装置）は、レーザ加工ヘッド（肉盛り加工ヘッド）と、粉末材料供給装置と、切り替え弁とを備えている。レーザ加工ヘッドは、レーザビーム（レーザ光）を発生させるレーザビーム発生部と、レーザビームをザグリ溝（加工部位）に集光させてレーザスポットを形成する集光レンズと、集光レンズと同軸に設けられた筒状の同軸ノズル（肉盛りノズル）とを有している。同軸ノズルには、レーザビームを出射させるためのレーザ出射孔が設けられており、レーザ出射孔の周囲には、金属粉末を吐出させるための複数の吐出領域に仕切られた円環状の吐出孔が設けられている。

【0003】

粉末材料供給装置は、金属粉末を同軸ノズルへ供給する粉末供給部と、キャリアガスを同軸ノズルへ供給する圧力供給装置とを有している。切り替え弁は、上記の各吐出領域へ向かう金属粉末およびキャリアガスの流路を切り替え可能なように構成されている。同軸ノズルへ供給された金属粉末およびキャリアガスは、切り替え弁で選択された流路を通して、その流路に対応する円弧状の吐出領域からレーザスポットへ吐出される。

【0004】

レーザスポットの進行方向後方の吐出領域から金属粉末およびキャリアガスが吐出されると、レーザスポットの進行方向前方に金属粉末が堆積して肉盛り層に欠陥が発生する。そのため、切り替え弁は、レーザスポットの進行方向前方の吐出領域のみから金属粉末およびキャリアガスを吐出するように流路を切り替える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－７７５７８号

【0006】

しかしながら、特許文献１のレーザ肉盛り装置（肉盛り加工装置）では、レーザスポットの進行方向が、ザグリ溝の周方向に対する正転方向および逆転方向のいずれかに限られていたため、レーザスポットを他の方向へ進行させることができないという問題があった。また、仮に、レーザスポットを任意の方向へ進行させることができたとしても、切り替え弁で選択される吐出領域（または吐出領域群）の数が２つだけであるため、進行方向前方の吐出領域（または吐出領域群）から金属粉末を吐出させることができない場合が生じるという問題があった。さらに、この問題を解決するために、同軸ノズルを回動可能に構成することが考えられるが、この場合には、肉盛り加工装置の構成が複雑になるという問題があった。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、肉盛り加工装置の構成が複雑になることなく、レーザスポットの進行方向を任意に定めた場合でも肉盛り層に欠陥が生じることを防止できる、肉盛り加工装置および肉盛り加工方法を提供することを目的とする。

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る肉盛り加工装置の特徴は、ワークの加工部位にレーザ光を照射してレーザスポットを形成するレーザ照射部と、前記レーザスポットに金属粉体を吐出させるための少なくとも３つの粉体吐出口を有する金属粉体吐出部と、前記粉体吐出口のそれぞれから吐出される前記金属粉体の吐出量を個別に調整する吐出量調整手段を有し、前記金属粉体吐出部に前記金属粉体を供給する金属粉体供給手段と、制御装置とを備え、前記レーザ照射部は、前記レーザ光を発生させるレーザ発振器と、前記レーザ光を出射させるためのレーザ出射孔が設けられた肉盛りノズルとを有し、前記粉体吐出口のそれぞれは、前記レーザ出射孔の周囲に前記レーザスポットへ向くように設けられ、平面視で前記粉体吐出口のそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形を想定したとき、前記レーザ照射部は、前記レーザスポットを前記仮想多角形の内側に形成するように構成され、前記制御装置は、前記レーザスポットの進行方向前方に位置する前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記吐出量調整手段の動作を制御することにある。

【0009】

この構成によれば、レーザスポットは、仮想多角形の内側に位置するので、レーザスポットを平面視で把握できるいずれの方向に進行させる場合でも、レーザスポットの進行方向前方に粉体吐出口を配置でき、その粉体吐出口から金属粉体を吐出させることができる。したがって、レーザスポットの進行方向後方に位置する粉体吐出口から金属粉体を吐出させる必要がなく、溶融不良などで肉盛り層に欠陥が生じることを防止できる。また、金属粉体を効率よく溶融させることができるので、金属粉体の歩留まりを向上させることができる。さらに、レーザスポットの進行方向に応じて肉盛り加工ヘッドを回動させる必要がないので、構成は複雑にならない。

【0010】

なお、「レーザスポットの進行方向前方」とは、平面視でレーザスポットの進行方向に対して直交してレーザスポットの中心を通る仮想直線を想定したとき、その仮想直線よりも進行方向の前方を意味し、「レーザスポットの進行方向後方」とは、上記仮想直線よりも進行方向の後方を意味する。

【0011】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記レーザスポットを前記加工部位に沿って進行させるレーザスポット進行手段を備え、前記制御装置は、前記レーザスポット進行手段の動作を制御することにある。

【0012】

この構成によれば、制御装置は、レーザスポット進行手段の動作を制御するので、レーザスポットの進行経路を予め把握できる。したがって、制御装置は、レーザスポットの将来の位置情報を先取りして吐出量調整手段の動作を制御することができる。

【0013】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記制御装置は、前記金属粉体が前記レーザスポットの進行方向前方に位置する少なくとも２つの前記粉体吐出口から個別に定められた吐出量で吐出されるように前記吐出量調整手段の動作を制御することにある。

【0014】

この構成によれば、少なくとも２つの粉体吐出口から吐出される金属粉体の吐出量を個別に調整できるので、レーザスポットにおいて金属粉体を適切に溶融でき、肉盛り加工を高精度で行うことができる。例えば、レーザスポットの進行経路に近接して位置する粉体吐出口については、進行経路から離れて位置する粉体吐出口よりも金属粉体の吐出量を多くすることによって、必要量の金属粉体を効率よく溶融できる。また、２つの粉体吐出口が進行経路から同程度に離れて位置する場合には、これらの間で金属粉体の吐出量を均一にすることによって、必要量の金属粉体を均質に溶融できる。

【0015】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記吐出量調整手段は、前記粉体吐出口のそれぞれに対応して設けられ、前記金属粉体の吐出量を調整可能に構成された吐出量調整弁であり、前記制御装置は、前記吐出量調整弁の動作を制御することにある。

【0016】

この構成によれば、制御装置で吐出量調整弁の動作を制御することによって、予め定められた吐出量を正確に確保できる。

【0017】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、平面視で前記レーザスポットの中心を通って、前記レーザスポットの進行方向に対して平行に延びる仮想直線を想定し、平面視で前記仮想直線と前記レーザ出射孔の周囲の部分とが重なる位置を基準位置としたとき、前記レーザスポットの進行方向前方に位置する前記粉体吐出口は、前記基準位置から±４５°の角度範囲内に配置されることにある。

【0018】

この構成によれば、粉体吐出口が基準位置から±４５°の角度範囲内に配置されるので、粉体吐出口からレーザスポットの前部に金属粉体を供給し易く、精度の高い肉盛り加工を行うことができる。

【0019】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記金属粉体吐出部は、前記レーザ出射孔の周囲に平面視で９０°の角度間隔で設けられた４つの前記粉体吐出口を有することにある。

【0020】

この構成によれば、製造工程において４つの粉体吐出口を相互に位置決めすることが容易であり、肉盛り加工ヘッドを製造し易い。また、４つの粉体吐出口のそれぞれから吐出される金属粉体の吐出量を吐出量調整手段および制御装置で細かく調整することによって、精度の高い肉盛り加工を行うことができる。

【0021】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、平面視で前記レーザスポットの中心を通って、前記レーザスポットの進行方向に対して平行に延びる仮想直線を想定し、平面視で前記仮想直線と前記レーザ出射孔の周囲の部分とが重なる位置を基準位置としたとき、前記レーザスポットの進行方向前方において互いに隣接する２つの前記粉体吐出口は、前記基準位置を挟んだ両側に位置することにある。

【0022】

この構成によれば、２つの粉体吐出口が基準位置を挟んだ両側に位置するので、レーザスポットを直線状の進行経路に沿って進行させる場合には、互いに隣接する２つの粉体吐出口からレーザスポットの前部に金属粉体を供給し易く、精度の高い肉盛り加工を行うことができる。

【0023】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記粉体吐出口のそれぞれは、四角形に形成されることにある。

【0024】

この構成によれば、粉体吐出口の内側面を平坦面で構成できるので、粉体吐出口を成形し易い。

【0025】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記制御装置が前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記金属粉体供給手段の動作を開始させた時点から、前記金属粉体が前記レーザスポットに到達する時点までの経過時間を粉体到達時間としたとき、前記制御装置は、現時点から前記粉体到達時間とほぼ同じ時間を経過した時点における前記レーザスポットに前記金属粉体を供給するように前記金属粉体供給手段の動作を制御することにある。

【0026】

仮に、粉体到達時間を考慮することなく、レーザスポットの現在位置に金属粉体を供給しようとすると、レーザスポットの進行方向を切り替える方向転換位置においては、金属粉体の到達が間に合わず、肉盛り加工を高精度で行うことが困難である。上記構成では、粉体到達時間とほぼ同じ時間（例えば０．５～３秒）だけ先取りしたレーザスポット（将来位置）に金属粉体を供給するように吐出量調整手段の動作が制御されるので、方向転換位置においても、肉盛り加工を高精度で行うことができる。

【0027】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記制御装置は、前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記金属粉体供給手段の動作を開始させた時点から、前記粉体到達時間とほぼ同じ時間を経過した時点で、前記レーザスポットを形成するように前記レーザ照射部の動作を制御するとともに、前記レーザスポットの進行を開始するように前記レーザスポット進行手段の動作を制御することにある。

【0028】

先取りしたレーザスポット（将来位置）に金属粉体を供給する場合でも、金属粉体供給手段の動作が開始する時点とレーザスポットの進行が開始する時点が同じであれば、レーザスポットの始動位置においては、金属粉体の到達が間に合わず、肉盛り加工を高精度で行うことが困難である。上記構成では、金属粉体供給手段の動作が開始する時点から粉体到達時間とほぼ同じ時間だけ遅れた時点でレーザスポットの進行が開始するので、レーザスポットの始動位置にも金属粉体を供給でき、肉盛り加工を高精度で行うことができる。

【0029】

本発明に係る肉盛り加工装置の他の特徴は、前記レーザスポット進行手段が前記レーザスポットの進行方向を平面視で９０°または９０°以下の角度で切り替えるとき、前記制御装置は、前記レーザスポットの方向転換位置において、全ての前記粉体吐出口から前記金属粉体を吐出させるように前記吐出量調整手段の動作を制御することにある。

【0030】

レーザスポットの９０°または９０°以下の角度での方向転換位置においては、レーザスポットの進行経路が大きく屈曲するため、レーザスポットの進行方向の後方および側方においても、金属粉体を溶融させる能力が大きくなる。上記構成では、レーザスポットの方向転換位置において、全ての粉体吐出口から金属粉体を吐出させるので、金属粉体をむらなく供給させることができ肉盛り不良を生じさせることなく精度の良い肉盛り加工を行うことができる。

【0031】

上記目的を達成するため、本発明に係る肉盛り加工方法の特徴は、レーザ出射孔と、前記レーザ出射孔の周囲に設けられた少なくとも３つの粉体吐出口とを有し、前記粉体吐出口のそれぞれに対して金属粉体が個別に供給される肉盛りノズルを用いた肉盛り加工方法であって、前記レーザ出射孔からワークの加工部位にレーザ光を照射して、平面視で前記粉体吐出口のそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形の内側にレーザスポットを形成するレーザスポット形成工程と、前記レーザスポットを予め定められた方向へ進行させるレーザスポット進行工程と、前記レーザスポットの進行方向前方に位置する前記粉体吐出口から前記レーザスポットへ前記金属粉体を吐出させる金属粉体吐出工程とを備えることにある。

【0032】

この構成によれば、レーザスポットは、仮想多角形の内側に形成されるので、レーザスポットを平面視で把握できるいずれの方向に進行させる場合でも、レーザスポットの進行方向前方に粉体吐出口を配置でき、その粉体吐出口に個別に供給された金属粉体をレーザスポットへ向けて吐出させることができる。したがって、レーザスポットの進行方向後方に位置する粉体吐出口から金属粉体を吐出させる必要がなく、溶融不良などで肉盛り層に欠陥が生じることを防止できる。また、レーザスポットの進行方向に応じて肉盛りノズルを回動させる必要がないので、肉盛りノズルが組み込まれる肉盛り加工装置の構成は複雑にならない。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】第１実施形態に係る肉盛り加工装置の構成を示す正面図である。

【図2】レーザ照射部および金属粉体吐出部の構成を示す一部を断面にした正面図である。

【図3】（Ａ）は、肉盛り加工ヘッドの構成（トーチを除く。）を示す斜視図、（Ｂ）は、肉盛り加工ヘッドの構成（トーチを除く。）を示す底面図である。

【図4】肉盛り加工ヘッドの構成を示す部分拡大底面図である。

【図5】（Ａ）は、インナーノズルの構成を示す斜視図、（Ｂ）は、インナーノズルの構成を示す正面図である。

【図6】（Ａ）は、アウターノズルの構成を示す外側から見た斜視図、（Ｂ）は、アウターノズルの構成を示す内側から見た斜視図、（Ｃ）は、アウターノズルの構成を示す正面図、（Ｄ）は、アウターノズルの構成を示す背面図である。

【図7】第１実施形態に係る肉盛り加工装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図8】第１実施形態に係る肉盛り加工装置の制御動作を示すフローチャートである。

【図9】（Ａ）は、レーザスポットの第１進行状態を模式的に示す平面図、（Ｂ）は、レーザスポットの第２進行状態を模式的に示す平面図、（Ｃ）は、レーザスポットの第３進行状態を模式的に示す平面図である。

【図10】（Ａ）は、第２実施形態に係る肉盛り加工装置におけるレーザスポットの進行状態を模式的に示す平面図、（Ｂ）は、第３実施形態に係る肉盛り加工装置におけるレーザスポットの進行状態を模式的に示す平面図である。

【図11】（Ａ）は、第４実施形態に係る肉盛り加工装置におけるレーザスポット進行手段の構成を示す正面図、（Ｂ）は、第５実施形態に係る肉盛り加工装置におけるレーザスポット進行手段の構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明に係る肉盛り加工装置および肉盛り加工方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0035】

（肉盛り加工装置１０の構成）
図１は、第１実施形態に係る肉盛り加工装置１０の構成を示す正面図である。図１に示す肉盛り加工装置１０は、ワークＷの加工部位に肉盛り加工を施すものであり、ワークＷを支持する板状のテーブル１２と、テーブル１２を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向へ変位させるためのテーブル変位機構１４とを備えている。テーブル変位機構１４は、上記３つの方向においてテーブル１２を変位させるための３つの送りねじ機構（図示省略）を有している。各送りねじ機構は、ボールねじとリニアガイドとで構成されており、各ボールねじには、Ｘ方向駆動モータ１６、Ｙ方向駆動モータ１８およびＺ方向駆動モータ２０のそれぞれの回転軸が接続されている。したがって、各駆動モータ１６，１８，２０の動作を制御装置２６で制御することによって、テーブル１２およびワークＷを任意の方向へ変位させることができる。

【0036】

後述するように、ワークＷの加工部位には、レーザ照射部３８によってレーザスポットＰ（図９）が形成されるため、図１に示すテーブル変位機構１４でテーブル１２およびワークＷを変位させると、ワークＷの加工部位に対するレーザスポットＰ（図９）の相対的な位置が変位する。つまり、本実施形態では、テーブル変位機構１４が、レーザスポットＰ（図９）をワークＷの加工部位に沿って進行させる「レーザスポット進行手段」として機能する。言い換えると、「レーザスポット進行手段」は、テーブル変位機構１４で構成されている。

【0037】

図１に示すように、肉盛り加工装置１０は、さらに、肉盛り加工ヘッド２２を構成するレーザ照射部３８および金属粉体吐出部３６と、金属粉体供給手段２４と、制御装置２６と、入力部２８と、表示部３０とを備えている。

【0038】

図２は、レーザ照射部３８および金属粉体吐出部３６の構成を示す一部を断面にした正面図である。図３（Ａ）は、肉盛り加工ヘッド２２の構成（トーチ４０を除く。）を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、肉盛り加工ヘッド２２の構成（トーチ４０を除く。）を示す底面図である。図４は、肉盛り加工ヘッド２２の構成を示す部分拡大底面図である。

【0039】

図２に示すレーザ照射部３８は、ワークＷ（図１）の加工部位にレーザ光を照射してレーザスポットＰ（図９）を形成するものであり、レーザ発振器３２と、トーチ４０と、円筒状のレーザ透過部４２と、肉盛りノズル４６と、肉盛りノズル４６を保持する筒状のノズル本体４８とを有している。

【0040】

トーチ４０の内部には、レーザ光を集光させる集光レンズ４０ａなどの光学部品が組み込まれており、トーチ４０とレーザ発振器３２とは、光ファイバケーブル３８ａを介して接続されている。肉盛りノズル４６の先端部４６ａには、レーザ光を出射させるためのレーザ出射孔４４が設けられている。円筒状のレーザ透過部４２は、集光レンズ４０ａからレーザ出射孔４４までの距離を適切に定めるためのスペーサとして機能する。

【0041】

図２に示すノズル本体４８には、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ（図４）のそれぞれに連通する４つの粉体流路５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ（図４）の一部が設けられており、粉体流路５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄのそれぞれの入口部（上端部）は、ノズル本体４８の上部の外周部に開かれている。これらの入口部には、図１に示す金属粉体供給手段２４から延びる４本のホース５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのそれぞれの下流側端部が接続される４つの接続部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ（図３（Ｂ））が設けられている。そして、図２に示すように、ノズル本体４８が、レーザ透過部４２の下端部に同軸となるように接合されている。

【0042】

図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、肉盛りノズル４６は、４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれを有する４つのノズル片５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄを組み合わせることによって、全体として中空の錐状に構成されている。図２に示すように、肉盛りノズル４６の内部空間が、レーザ光を透過させる光路Ｍとなっている。図３（Ａ），（Ｂ）に示す４つのノズル片５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄのそれぞれは、同一形状・同一サイズに構成されているため、以下では、ノズル片５６ａを例に挙げて説明する。

【0043】

図２に示すように、ノズル片５６ａは、インナーノズル５８と、アウターノズル６０とを組み合わせることによって構成されている。なお、インナーノズル５８は、全てのノズル片５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄに共通の部品である。

【0044】

図５（Ａ）は、インナーノズル５８の構成を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は、インナーノズル５８の構成を示す正面図である。図６（Ａ）は、アウターノズル６０の構成を示す外側から見た斜視図であり、図６（Ｂ）は、アウターノズル６０の構成を示す内側から見た斜視図である。図６（Ｃ）は、アウターノズル６０の構成を示す正面図であり、図６（Ｄ）は、アウターノズル６０の構成を示す背面図である。

【0045】

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、インナーノズル５８は、ノズル本体４８（図２）の内側に嵌め合わされる円筒状の第１篏合部６２と、ノズル本体４８（図２）の内側に嵌め合わされる角筒状の第２篏合部６４と、粉体流路５０ａ（図２）の一部の内面を構成する中空角錐状の第１流路構成部６６とを有している。第１篏合部６２の外周面には、２つの環状の溝６８が形成されており、第１流路構成部６６の外側面６６ａは、４つの三角形の平坦面で構成されている。図２に示すように、インナーノズル５８をノズル本体４８の内側に嵌め合わせる際には、溝６８（図５（Ａ），（Ｂ））にＯリングなどの封止部材７０が装着される。

【0046】

図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すように、アウターノズル６０は、ノズル本体４８（図２）の下部に接合される接合部７２と、インナーノズル５８に接合される第２流路構成部７４とを有している。図６（Ｂ），（Ｄ）に示すように、第２流路構成部７４におけるインナーノズル５８の第１流路構成部６６（図５（Ａ），（Ｂ））と対向する内側面７４ａの下部には、粉体流路５０ａ（図２）の一部を構成する長方形の断面を有する溝７６が形成されている。

【0047】

図６（Ｂ），（Ｄ）に示すように、接合部７２および第２流路構成部７４のそれぞれの幅方向中央部には、粉体流路５０ａ（図２）の一部を構成する貫通孔７８が、上下方向へ延びて形成されている。また、接合部７２における貫通孔７８を挟んだ幅方向の両側の部分には、アウターノズル６０をノズル本体４８に接合するためのボルト８０（図３（Ｂ））が挿通される貫通孔８２が、上下方向へ延びて形成されている。さらに、第２流路構成部７４における貫通孔７８を挟んだ幅方向の両側の部分には、アウターノズル６０をインナーノズル５８（図５（Ａ），（Ｂ））に接合するためのボルト８４（図３（Ｂ））が挿通される貫通孔８６が、上下方向に対して直交する方向（厚さ方向）へ延びて形成されている。

【0048】

図２に示すように、アウターノズル６０とインナーノズル５８とが互いに接合されてノズル片５６ａが構成されると、第１流路構成部６６の外側面６６ａ（図５（Ａ），（Ｂ））と第２流路構成部７４の溝７６（図６（Ｂ），（Ｄ））とが協働して、粉体流路５０ａ（図２）の一部が構成されるとともに、ノズル片５６ａの下端部（先端部）に長方形の粉体吐出口３４ａが構成される。ノズル片５６ａの全体がノズル本体４８に接合されると、ノズル本体４８の上部の外周部から粉体吐出口３４ａに向かって傾斜する粉体流路５０ａが構成される。

【0049】

図４に示すように、４つのノズル片５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄが互いに組み合わされて肉盛りノズル４６が構成されると、肉盛りノズル４６の先端部に四角形のレーザ出射孔４４が構成されるとともに、肉盛りノズル４６の先端部におけるレーザ出射孔４４の周囲に平面視で９０°の角度間隔で４つの長方形の粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが構成される。

【0050】

図２に示すように、粉体流路５０ａは、ノズル本体４８の上部の外周部から粉体吐出口３４ａに向かって傾斜するように構成されるため、図４に示す粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれは、平面視でレーザ出射孔４４の中央部へ向くことになる。図４に示すように、平面視でレーザ出射孔４４の中央部には、使用時にレーザスポットＰが形成されるため、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれは、使用時のレーザスポットＰへ向くことになる。

【0051】

また、図４に示すように、平面視で粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形Ｋを想定したとき、レーザスポットＰは、仮想多角形Ｋの内側に位置している。つまり、図２に示すレーザ照射部３８は、レーザスポットＰを仮想多角形Ｋの内側に形成するように構成されている。仮想多角形Ｋの各頂点は、平面視で粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれの幅方向中央部に位置決めされている。したがって、仮想多角形Ｋは、平面視で粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれの幅方向中央部を直線で順につなぐことによって描くことができる。本実施形態の仮想多角形Ｋは、４つの頂点を有する四角形である。

【0052】

図４に示すように、金属粉体吐出部３６は、レーザスポットＰ（図９）に金属粉体（図示省略）を吐出させるための４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄと、これらに対応する上記の４つの粉体流路５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、上記の４つの接続部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ（図３（Ｂ））とを有している。そして、図２に示すように、金属粉体吐出部３６と上記のレーザ照射部３８（レーザ発振器３２を除く。）とが一体的に組み合わされることによって、肉盛り加工ヘッド２２が構成されている。

【0053】

図１に示す金属粉体供給手段２４は、肉盛り加工ヘッド２２の金属粉体吐出部３６に金属粉体を供給するものであり、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ（図４）のそれぞれに金属粉体を供給する粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄを有している。粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄのそれぞれには、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ（図４）のそれぞれに対応する上記ホース５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの上流側端部が接続されている。

【0054】

また、粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄのそれぞれは、金属粉体にキャリアガス（窒素ガスなどの不活性ガス）を混合して、この混合体をキャリアガスの圧力で上記のホース５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに向けて圧送する圧送装置９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄを有している。さらに、粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄのそれぞれは、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれに対応して設けられ、金属粉体の吐出量を個別に調整可能に構成された吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを有している。本実施形態の吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄは、「吐出量調整弁」であり、粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄの出口付近に組み込まれている。

【0055】

図１に示す制御装置２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（図示省略）によって構成されており、肉盛り加工プログラムは、予めＲＯＭに記憶されている。また、制御装置２６は、ＣＰＵに組み込まれたタイマー９４を有している。

【0056】

図７は、肉盛り加工装置１０の電気的構成を示すブロック図である。図７に示すように、制御装置２６には、Ｘ方向駆動モータ１６、Ｙ方向駆動モータ１８、Ｚ方向駆動モータ２０、入力部２８、表示部３０、レーザ発振器３２および粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄが電気的に接続されている。なお、図１に示す圧送装置９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄおよび吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄは、粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄの一部であり、これらの動作も制御装置２６で制御される。

【0057】

本実施形態の入力部２８は、肉盛り加工プログラムに関する各種の条件などを入力するための操作パネルであり、本実施形態の表示部３０は、肉盛り加工プログラムに関する各種の情報などを表示するための液晶表示パネルである。

【0058】

（肉盛り加工装置１０の作動）
図８は、肉盛り加工装置１０（図１）の制御動作を示すフローチャートである。図９（Ａ）は、レーザスポットＰの第１進行状態を模式的に示す平面図であり、図９（Ｂ）は、レーザスポットＰの第２進行状態を模式的に示す平面図である。図９（Ｃ）は、レーザスポットＰの第３進行状態を模式的に示す平面図である。

【0059】

作業者が制御装置２６に肉盛り加工プログラムを実行させるとき、作業者は、まず、「粉体到達時間」を予め測定し、この「粉体到達時間」を、図７に示す入力部２８から入力して制御装置２６のＲＡＭに記憶させる。ここで、「粉体到達時間」とは、制御装置２６が粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから金属粉体を吐出させるように金属粉体供給手段２４の動作を開始させた時点から、金属粉体がレーザスポットＰに到達する時点までの経過時間であり、本実施形態では、０．５～３秒程度になる。

【0060】

また、作業者は、ワークＷの加工部位に対するレーザスポットＰの進行状態を考慮して、図１に示すテーブル１２にワークＷを固定する。レーザスポットＰの進行状態は、進行経路におけるレーザスポットＰと粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれとの位置関係で決まる。図９（Ａ）に示すように、平面視でレーザスポットＰの中心を通って、レーザスポットＰの進行方向（矢印方向）に対して平行に延びる仮想直線（進行経路と一致）Ｌを想定し、平面視で仮想直線Ｌとレーザ出射孔４４の周囲の部分４４ａとが重なる位置を基準位置Ｑとする。この基準位置Ｑを用いて、３種類の進行状態を以下に説明する。

【0061】

図９（Ａ）に示す第１進行状態は、レーザスポットＰの進行方向前方において、基準位置Ｑが、２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃの中間に位置する状態である。第１進行状態を採用する場合には、作業者は、レーザスポットＰの進行方向前方において互いに隣接する２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃを、基準位置Ｑを挟んだ両側に位置決めする。このとき、２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃを、基準位置Ｑから±４５°の角度範囲内に位置決めする。さらに詳しくは、２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃを、基準位置Ｑから同じ角度間隔（本実施形態では４５°）だけ離して位置決めする。

【0062】

なお、「レーザスポットＰの進行方向前方」とは、平面視でレーザスポットＰの進行方向に対して直交してレーザスポットＰの中心を通る仮想直線Ｎを想定したとき、その仮想直線Ｎよりも進行方向の前方を意味する。「レーザスポットの進行方向後方」とは、その仮想直線Ｎよりも進行方向の後方を意味する。上記の通り、レーザスポットＰは、仮想多角形Ｋの内側に位置しているので、進行方向にかかわらず、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの少なくとも１つは、必ず、レーザスポットＰの進行方向前方に位置している。

【0063】

図９（Ｂ）に示す第２進行状態は、レーザスポットＰの進行方向前方において、基準位置Ｑが、２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃの一方に偏って位置する状態である。第２進行状態を採用する場合には、作業者は、基準位置Ｑを挟んだ両側に、基準位置Ｑから異なる角度だけ離して２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃを位置決めする。つまり、一方の粉体吐出口３４ｂを基準位置Ｑから７０°離して位置決めし、他方の粉体吐出口３４ｃを基準位置Ｑから２０°離して位置決めする。

【0064】

図９（Ｃ）に示す第３進行状態は、レーザスポットＰの進行方向前方において、基準位置Ｑが、１つの粉体吐出口３４ｃに重なる状態である。第３進行状態を採用する場合には、作業者は、平面視で基準位置Ｑと重なる位置に１つの粉体吐出口３４ｃを位置決めする。なお、上記の３種類の進行状態は、想定される様々な進行状態のうちの一例であり、これらの進行状態は、肉盛り加工プログラムの全体において変更されなくてもよいし、適宜変更されてもよい。

【0065】

テーブル１２に対するワークＷの固定が完了すると、作業者は、図７に示す入力部２８の操作ボタンを操作して、制御装置２６に肉盛り加工プログラムを実行させる。

【0066】

肉盛り加工プログラムが開始すると、制御装置２６は、まず、図８に示すステップＳ１において、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから金属粉体を選択的に吐出させるように金属粉体供給手段２４の動作を開始させる。つまり、制御装置２６は、金属粉体とキャリアガスとの混合体を金属粉体吐出部３６に圧送するように、粉体供給部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄの圧送装置９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄを選択的に駆動させる。また、制御装置２６は、４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのうち、レーザスポットＰの進行方向前方に位置する粉体吐出口から金属粉体を吐出させるように吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄの動作を制御する。例えば、図９（Ａ）に示す第１進行状態を採用した場合には、レーザスポットＰの進行方向前方において互いに隣接する２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃから金属粉体を吐出させるように吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄの動作を制御する。

【0067】

仮に、上記の「粉体到達時間」を考慮することなく、レーザスポットＰの現在位置に金属粉体を供給しようとすると、レーザスポットＰの進行方向を切り替える方向転換位置においては、金属粉体の到達が間に合わず、肉盛り加工を高精度で行うことが困難である。そこで、制御装置２６は、現時点から「粉体到達時間」とほぼ同じ時間（例えば０．５～３秒）を経過した時点におけるレーザスポットＰ（将来位置）に金属粉体を供給するように金属粉体供給手段２４の動作を制御する。つまり、「粉体到達時間」とほぼ同じ時間を先取りして金属粉体供給手段２４の動作を制御する。したがって、方向転換位置においても、肉盛り加工を高精度で行うことができる。

【0068】

図８に示すステップＳ３において、制御装置２６は、金属粉体供給手段２４の動作が開始してから「粉体到達時間」が経過したか否かを判断し、「ＮＯ」と判断すると、「粉体到達時間」が経過するまで待機し、「ＹＥＳ」と判断すると、ステップＳ５に進んで、レーザ照射を開始するとともに、レーザスポットＰの進行を開始する。

【0069】

ステップＳ１において、「粉体到達時間」とほぼ同じ時間を先取りしてレーザスポットＰ（将来位置）に金属粉体を供給しても、金属粉体供給手段２４の動作が開始する時点とレーザスポットＰの進行が開始する時点が同じであれば、レーザスポットＰの始動位置においては、金属粉体の到達が間に合わず、肉盛り加工を高精度で行うことが困難である。そこで、制御装置２６は、上記のステップＳ３，Ｓ５を実行する。

【0070】

つまり、制御装置２６は、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから金属粉体を選択的に吐出させるように金属粉体供給手段２４の動作を開始させた時点から、「粉体到達時間」とほぼ同じ時間を経過した時点で、レーザスポットＰを形成するようにレーザ発振器３２の動作を制御するとともに、レーザスポットＰの進行を開始するようにテーブル変位機構（レーザスポット進行手段）１４の動作を制御する。したがって、レーザスポットＰの始動位置にも金属粉体を供給でき、肉盛り加工を高精度で行うことができる。

【0071】

ステップＳ７において、制御装置２６は、肉盛り加工プログラムを終了するか否かを判断し、「ＹＥＳ」と判断すると、そのまま終了し、「ＮＯ」と判断すると、ステップＳ９に進む。

【0072】

ステップＳ９において、制御装置２６は、レーザスポットＰの進行方向を変更するか否かを判断し、「ＮＯ」と判断すると、その動作状態を保持し、「ＹＥＳ」と判断すると、ステップＳ１１に進んで、変更後の進行方向に対応した粉体供給を開始する。テーブル変位機構（レーザスポット進行手段）１４がレーザスポットＰの進行方向を平面視で９０°または９０°以下の角度で切り替えるとき、制御装置２６は、レーザスポットＰの方向転換位置において、全ての粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから金属粉体を吐出させるように吐出量調整手段（吐出量調整弁）９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄの動作を制御する。

【0073】

レーザスポットＰの９０°または９０°以下の角度での方向転換位置においては、レーザスポットＰの進行経路が大きく屈曲するため、レーザスポットＰの進行方向の後方および側方においても、金属粉体を溶融させる能力が大きくなる。制御装置２６は、この方向転換位置において、全ての粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから金属粉体を吐出させるので、金属粉体をむらなく供給することが可能であり、肉盛り層が偏って形成されることを抑制できる。つまり、肉盛り不良を生じさせることなく精度の良い肉盛り加工を行うことができる。

【0074】

次のステップＳ１３において、制御装置２６は、変更後の進行方向に対応した粉体供給を開始した時点、すなわち、進行方向を変更した後のレーザスポットＰに金属粉体を吐出させるように金属粉体供給手段２４の動作を開始させた時点から、「粉体到達時間」が経過したか否かを判断し、「ＮＯ」と判断すると、「粉体到達時間」が経過するまで待機する。「ＹＥＳ」と判断すると、ステップＳ１５に進んで、レーザスポットＰの進行方向を変更するように、テーブル変位機構（レーザスポット進行手段）１４の動作を制御し、その後、ステップＳ７に戻る。

【0075】

（肉盛り加工方法）
上記の通り、本実施形態では、「レーザスポット形成工程」、「レーザスポット進行工程」および「金属粉体吐出工程」を備える「肉盛り加工方法」が、制御装置２６によって自動的に実行される。ここで、「レーザスポット形成工程」は、レーザ出射孔４４からワークＷの加工部位にレーザ光を照射して、平面視で粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれに重なる頂点を有する仮想多角形（本実施形態では四角形）Ｋの内側にレーザスポットＰを形成する工程である（ステップＳ５）。「レーザスポット進行工程」は、レーザスポットＰを予め定められた方向へ進行させる工程である（ステップＳ５）。「金属粉体吐出工程」は、レーザスポットＰの進行方向前方に位置する粉体吐出口３４ｂ，３４ｃからレーザスポットＰへ金属粉体を吐出させる工程である。

【0076】

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、上記構成により以下の各効果を奏することができる。すなわち、図４に示すように、レーザスポットＰは、仮想多角形Ｋの内側に位置するので、レーザスポットＰを平面視で把握できるいずれの方向に進行させる場合でも、レーザスポットＰの進行方向前方に粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの少なくとも１つを配置でき、その粉体吐出口から金属粉体を吐出させることができる。したがって、レーザスポットＰの進行方向後方に位置する粉体吐出口から金属粉体を吐出させる必要がなく、溶融不良などで肉盛り層に欠陥が生じることを防止できる。また、金属粉体を効率よく溶融させることができるので、金属粉体の歩留まりを向上させることができる。さらに、レーザスポットＰの進行方向に応じて肉盛り加工ヘッド２２を回動させる必要がないので、肉盛り加工装置１０の構成は複雑にならない。

【0077】

また、４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのうちの少なくとも２つから吐出される金属粉体の吐出量を、４つの吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄのうちの少なくとも２つで個別に調整できるので、レーザスポットＰにおいて金属粉体を適切に溶融でき、肉盛り加工を高精度で行うことができる。例えば、図９（Ｂ）に示すレーザスポットＰの進行経路に近接して位置する粉体吐出口３４ｃについては、進行経路から離れて位置する粉体吐出口３４ｂよりも金属粉体の吐出量を多くすることによって、必要量の金属粉体を効率よく溶融できる。また、図９（Ａ）に示すレーザスポットＰの進行経路から同程度に離れて位置する２つの粉体吐出口３４ｂ，３４ｃについては、金属粉体の吐出量を均一にすることによって、必要量の金属粉体を均質に溶融できる。

【0078】

図１に示す吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄとして、吐出量調整弁が用いられているため、制御装置２６で吐出量調整弁の動作を制御することによって、予め定められた吐出量を正確に確保できる。

【0079】

図４に示すように、金属粉体吐出部３６は、レーザ出射孔４４の周囲に平面視で９０°の角度間隔で設けられた４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有しているので、製造工程において４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを相互に位置決めすることが容易であり、肉盛り加工ヘッド２２を製造し易い。また、４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれから吐出される金属粉体の吐出量を、吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄおよび制御装置２６で細かく調整することによって、精度の高い肉盛り加工を行うことができる。

【0080】

図４に示すように、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれが、四角形に形成されるので、粉体吐出口の内側面を平坦面で構成でき、粉体吐出口を成形し易い。

【0081】

（変形例）
本発明の実施にあたっては、上記の実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、金属粉体が、キャリアガスの圧力によって粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから吐出されるが、金属粉体は、重力を用いた自由落下によって粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから吐出されてもよい。

【0082】

上記実施形態では、レーザスポットＰがテーブル変位機構１４を用いて進行されるが、レーザスポットＰは、予め定められた進行経路に沿うように作業者の手動で進行されてもよい。

【0083】

上記実施形態では、吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄとして吐出量調整弁を用いているが、吐出量調整手段の種類は、特に限定されるものではなく、吐出量調整弁に代えて、キャリアガスの送風量を調整可能に構成された送風機が用いられてもよい。

【0084】

上記実施形態では、４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのうち、２つ（図９（Ａ），（Ｂ））または１つ（図９（Ｃ））が用いられているが、３つまたは４つが用いられてもよい。なお、使用される粉体吐出口の数が変更される場合でも、使用される全ての粉体吐出口から吐出される金属粉体の総量は、原則として一定に定められる。例えば、金属粉体の総量を１００としたとき、１つの粉体吐出口が使用されるときの吐出量は「１００」となり、２つの粉体吐出口が使用されるときの吐出量の比率は「５０：５０」、「７０：３０」および「９０：１０」などとなる。

【0085】

上記実施形態では、レーザスポットＰの９０°または９０°以下の角度での方向転換位置において、制御装置２６は、全ての粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄから金属粉体を吐出させるが、この方向転換位置において、制御装置２６は、レーザスポットＰの進行方向前方に位置する粉体吐出口のみから金属粉体を吐出させてもよい。

【0086】

また、この方向転換位置、或いは、予め定められた他の位置において、制御装置２６は、金属粉体の総量を増加させるように吐出量調整手段９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄを制御してもよい。この場合には、ワークＷの加工部位へ十分な量の金属粉体を供給できるので、制御装置２６は、肉盛り不足を生じることなく肉盛り加工を行うことができる。特に、９０°または９０°以下の角度での方向転換位置では、肉盛り層にむらが生じて部分的な肉盛り不足が生じ易いが、金属粉体の総量を増加させることによって、肉盛り不足を解消できる。

【0087】

上記実施形態では、粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄのそれぞれが長方形に形成されているが、粉体吐出口の形状は、長方形に限定されるものではなく、正方形などの他の四角形でもよいし、三角形、円形および楕円形などでもよい。

【0088】

図１０（Ａ）は、第２実施形態に係る肉盛り加工装置１００におけるレーザスポットＰの進行状態を模式的に示す平面図、図１０（Ｂ）は、第３実施形態に係る肉盛り加工装置１０２におけるレーザスポットＰの進行状態を模式的に示す平面図である。

【0089】

上記実施形態では、金属粉体吐出部３６が、４つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有しているが、金属粉体吐出部３６は、少なくとも３つの粉体吐出口を有していればよい。例えば、図１０（Ａ）に示す第２実施形態に係る肉盛り加工装置１００のように、金属粉体吐出部３６は、３つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有していてもよいし、図１０（Ｂ）に示す第３実施形態に係る肉盛り加工装置１０２のように、金属粉体吐出部３６は、６つの粉体吐出口３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆを有していてもよい。

【0090】

図１１（Ａ）は、第４実施形態に係る肉盛り加工装置１０４における「レーザスポット進行手段」の構成を示す正面図、図１１（Ｂ）は、第５実施形態に係る肉盛り加工装置１０６における「レーザスポット進行手段」の構成を示す正面図である。

【0091】

上記実施形態では、「レーザスポット進行手段」が、テーブル変位機構１４で構成されているが、「レーザスポット進行手段」の種類は、特に限定されるものではなく、他の種類の機構が用いられてもよい。例えば、図１１（Ａ）に示す第４実施形態に係る肉盛り加工装置１０４のように、「レーザスポット進行手段」は、肉盛り加工ヘッド２２をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向へ変位させるヘッド変位機構１０８で構成されてもよい。また、図１１（Ｂ）に示す第５実施形態に係る肉盛り加工装置１０６のように、「レーザスポット進行手段」は、テーブル変位機構１４およびヘッド変位機構１０８の両方で構成されてもよい。

【0092】

さらに、図１１（Ｂ）に示す第５実施形態に係る肉盛り加工装置１０６のように、テーブル変位機構１４は、テーブル１２を回転させる機構や、傾斜させる機構を有していてもよいし、ヘッド変位機構１０８は、肉盛り加工ヘッド２２を傾斜させる機構を有していてもよい。

【符号の説明】

【0093】

Ｋ…仮想多角形、Ｍ…光路、Ｐ…レーザスポット、Ｗ…ワーク、１０…肉盛り加工装置、１２…テーブル、１４…テーブル変位機構（レーザスポット進行手段）、１６…Ｘ方向駆動モータ、１８…Ｙ方向駆動モータ、２０…Ｚ方向駆動モータ、２２…肉盛り加工ヘッド、２４…金属粉体供給手段、２６…制御装置、２８…入力部、３０…表示部、３２…レーザ発振器、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ…粉体吐出口、３６…金属粉体吐出部、３８…レーザ照射部、４０…トーチ、４０ａ…集光レンズ、４２…レーザ透過部（スペーサ）、４４…レーザ出射孔、４６…肉盛りノズル、４８…ノズル本体、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…粉体流路、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ…ホース、５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ…ノズル片、５８…インナーノズル、６０…アウターノズル、８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ…粉体供給部、９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ…圧送装置、９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ…吐出量調整手段（吐出量調整弁）、９４…タイマー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】