特開 2024-171417 付加加工装置、付加加工装置の制御方法、および付加加工装置の制御プログラム

(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】P2024171417

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】付加加工装置、付加加工装置の制御方法、および付加加工装置の制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/22 20210101AFI20241205BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20241205BHJP

   B23K 26/34 20140101ALI20241205BHJP

   B23K 26/70 20140101ALI20241205BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20241205BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241205BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20241205BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20241205BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20241205BHJP

   B22F 12/00 20210101ALI20241205BHJP

   B22F 12/20 20210101ALI20241205BHJP

   B29C 64/25 20170101ALI20241205BHJP

   B22F 12/90 20210101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B22F10/22

B23K26/21 Z

B23K26/34

B23K26/70

B23K26/03

B33Y30/00

B33Y50/02

B29C64/153

B29C64/393

B22F12/00

B22F12/20

B29C64/25

B22F12/90

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088400

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100185719

【弁理士】

【氏名又は名称】北原 悠樹

(74)【代理人】

【識別番号】100150072

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 賢司

(72)【発明者】

【氏名】大多和 毅

【テーマコード（参考）】

4E168

4F213

4K018

【Ｆターム（参考）】

4E168AD00

4E168BA35

4E168BA81

4E168CA06

4E168CB22

4E168CB23

4E168CB24

4E168FB01

4E168GA04

4E168KA15

4E168KA16

4F213AC04

4F213AQ01

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL03

4F213WL13

4F213WL85

4K018EA51

4K018EA60

(57)【要約】

【課題】付加加工装置に設けられている窓の破損を防止するための技術を提供する。
【解決手段】ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置は、ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、カバー体に設けられている窓と、窓よりも加工エリア側に設けられており、窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備える。加工エリア側におけるシャッターの表面には、レーザ光を反射するための反射材が設けられている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置であって、
前記ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、
前記カバー体に設けられている窓と、
前記窓よりも前記加工エリア側に設けられており、前記窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備え、
前記加工エリア側における前記シャッターの表面には、前記レーザ光を反射するための反射材が設けられている、付加加工装置。

【請求項2】

前記付加加工装置は、さらに、前記シャッターの開閉を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記ワークの付加加工が開始される前に、前記シャッターを閉じるための処理を実行する、請求項１に記載の付加加工装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ワークの付加加工が終了した後に、前記シャッターを開くための処理を実行する、請求項２に記載の付加加工装置。

【請求項4】

前記付加加工装置は、さらに、前記加工エリアを撮影するためのカメラを備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の付加加工装置。

【請求項5】

前記反射材には、切り欠き部が形成されており、
前記カメラは、前記シャッターが閉じた際に前記切り欠き部に収まるように配置されている、請求項４に記載の付加加工装置。

【請求項6】

前記反射材の一部または全部は、鉛直方向に対して傾斜している、請求項１～３のいずれか１項に記載の付加加工装置。

【請求項7】

前記反射材の一部または全部は、前記レーザ光が前記カバー体の天井側に反射するように傾斜している、請求項６に記載の付加加工装置。

【請求項8】

前記付加加工装置は、さらに、前記ワークの除去加工が可能なように構成されており、
前記加工エリアには、
前記ワークにクーラントを吐出するための吐出機構と、
前記ワークに吐出したクーラントが流れ込むタンクとが設けられており、
前記反射材の一部または全部は、前記レーザ光が前記カバー体の床側に反射するように傾斜している、請求項６に記載の付加加工装置。

【請求項9】

前記反射材は、銅板で構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の付加加工装置。

【請求項10】

ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置の制御方法であって、
前記付加加工装置は、
前記ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、
前記カバー体に設けられている窓と、
前記窓よりも前記加工エリア側に設けられており、前記窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備え、
前記加工エリア側における前記シャッターの表面には、前記レーザ光を反射するための反射材が設けられており、
前記制御方法は、前記ワークの付加加工が開始される前に、前記シャッターを閉じるステップを備える、制御方法。

【請求項11】

ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置の制御プログラムであって、
前記付加加工装置は、
前記ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、
前記カバー体に設けられている窓と、
前記窓よりも前記加工エリア側に設けられており、前記窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備え、
前記加工エリア側における前記シャッターの表面には、前記レーザ光を反射するための反射材が設けられており、
前記制御プログラムは、前記付加加工装置に、前記ワークの付加加工が開始される前に、前記シャッターを閉じるステップを実行させる、制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、付加加工装置、付加加工装置の制御方法、および付加加工装置の制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１８－９４６８９号公報（特許文献１）は、透視窓が設けられている工作機械を開示している。作業者は、当該透視窓を通じて、工作機械内の加工領域を監視することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－９４６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ワークに対して付加加工を行うことが可能な付加加工装置が普及している。当該付加加工装置は、ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行う。特許文献１に開示される工作機械は、ワークを除去加工するものであり、付加加工を行うものではない。

【0005】

ワークの反射率が高い場合、レーザ光は、ワークにより反射され、付加加工装置の窓に十分に減衰されずに当たる可能性がある。当然、工業規格などで定められたレーザ光の使用に関する安全基準に基づいて窓は設計されているため、レーザ光が外部に漏れてオペレータに照射されるといったことは無いものの、その結果、付加加工装置の窓が破損する可能性がある。そうすると、破損した窓が交換されるまでの間は、付加加工装置を運転することはできなくなってしまい、付加加工装置の稼働率や生産性が低下してしまうことになる。したがって、付加加工装置に設けられている窓の破損を防止するための技術が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一例では、ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置が提供される。上記付加加工装置は、上記ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、上記カバー体に設けられている窓と、上記窓よりも上記加工エリア側に設けられており、上記窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備える。上記加工エリア側における上記シャッターの表面には、上記レーザ光を反射するための反射材が設けられている。

【0007】

本開示の一例では、上記付加加工装置は、さらに、上記シャッターの開閉を制御するための制御部を備える。上記制御部は、上記ワークの付加加工が開始される前に、上記シャッターを閉じるための処理を実行する。

【0008】

本開示の一例では、上記制御部は、上記ワークの付加加工が終了した後に、上記シャッターを開くための処理を実行する。

【0009】

本開示の一例では、上記付加加工装置は、さらに、上記加工エリアを撮影するためのカメラを備える。

【0010】

本開示の一例では、上記反射材には、切り欠き部が形成されている。上記カメラは、上記シャッターが閉じた際に上記切り欠き部に収まるように配置されている。

【0011】

本開示の一例では、上記反射材の一部または全部は、鉛直方向に対して傾斜している。

【0012】

本開示の一例では、上記反射材の一部または全部は、上記レーザ光が上記カバー体の天井側に反射するように傾斜している。

【0013】

本開示の一例では、上記付加加工装置は、さらに、上記ワークの除去加工が可能なように構成されている。上記加工エリアには、上記ワークにクーラントを吐出するための吐出機構と、上記ワークに吐出したクーラントが流れ込むタンクとが設けられている。上記反射材の一部または全部は、上記レーザ光が上記カバー体の床側に反射するように傾斜している。

【0014】

本開示の一例では、上記反射材は、銅板で構成されている。

【0015】

本開示の他の例では、ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置の制御方法が提供される。上記付加加工装置は、上記ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、上記カバー体に設けられている窓と、上記窓よりも上記加工エリア側に設けられており、上記窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備える。上記加工エリア側における上記シャッターの表面には、上記レーザ光を反射するための反射材が設けられている。上記制御方法は、上記ワークの付加加工が開始される前に、上記シャッターを閉じるステップを備える。

【0016】

本開示の他の例では、ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行うことが可能な付加加工装置の制御プログラムが提供される。上記付加加工装置は、上記ワークの付加加工を行う加工エリアを区画形成するカバー体と、上記カバー体に設けられている窓と、上記窓よりも上記加工エリア側に設けられており、上記窓に対して開閉可能に構成されているシャッターとを備える。上記加工エリア側における上記シャッターの表面には、上記レーザ光を反射するための反射材が設けられている。上記制御プログラムは、上記付加加工装置に、上記ワークの付加加工が開始される前に、上記シャッターを閉じるステップを実行させる。

【0017】

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】付加加工装置の外観の一例を示す図である。

【図2】付加加工装置の装置構成の一例を示す図である。

【図3】付加加工中におけるレーザヘッドの断面図を示す。

【図4】上述のカバー体の一部を加工エリア側から示す図である。

【図5】上述のカバー体の一部を加工エリア側から示す図である。

【図6】上述のカバー体の一部を加工エリア側から示す図である。

【図7】窓に直交する鉛直面に沿う付加加工装置の断面を示す図である。

【図8】付加加工装置に備えられるクーラント機構の一例を概略的に示す図である。

【図9】付加加工装置の駆動機構の一例を示す図である。

【図10】制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図11】付加加工装置による付加加工工程の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

【0020】

＜Ａ．付加加工装置１００の外観＞
まず、図１を参照して、実施の形態に従う付加加工装置１００について説明する。図１は、付加加工装置１００の外観の一例を示す図である。

【0021】

付加加工装置１００は、ワークの付加加工（ＡＭ（Additive manufacturing）加工）が可能な加工機である。付加加工装置１００は、ワークに対して粉末材料を供給するとともに当該ワークにレーザ光を照射することで付加加工を行う。

【0022】

なお、付加加工装置１００は、ワークの付加加工だけでなく、ワークの除去加工（ＳＭ（Subtractive manufacturing））が可能な加工機であってもよい。除去加工の機能としては、たとえば、ミーリング機能と、旋削機能とが挙げられる。

【0023】

付加加工装置１００は、たとえば、カバー体１３０と、操作盤２００とを含む。

【0024】

カバー体１３０は、付加加工装置１００の内部に設けられている部品を保護するための機構である。カバー体１３０には、ドアＤＲが設けられている。ドアＤＲは、たとえば、スライド式のドアである。ドアＤＲは、モータなどの駆動源により開閉可能に構成されてもよいし、手動で開閉可能に構成されてもよい。

【0025】

ドアＤＲには、窓ＷＤが設けられている。作業者は、窓ＷＤを通じて、付加加工装置１００内の加工エリアの様子を確認することができる。

【0026】

なお、図１の例では、窓ＷＤがドアＤＲに設けられている例が示されているが、窓ＷＤは、ドアＤＲ以外の部分に設けられてもよい。また、カバー体１３０に設けられる窓ＷＤの数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。

【0027】

操作盤２００は、汎用のコンピュータであり、加工に関する各種情報を表示するためのディスプレイを有する。当該ディスプレイは、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、またはその他の表示機器である。また、当該ディスプレイは、タッチパネルを備え、付加加工装置１００に対する各種操作をタッチ操作で受け付ける。

【0028】

＜Ｂ．付加加工装置１００の装置構成＞
次に、図２を参照して、付加加工装置１００の装置構成について説明する。図２は、付加加工装置１００の装置構成の一例を示す図である。

【0029】

上述のように、付加加工装置１００は、カバー体１３０を備える。カバー体１３０は、付加加工装置１００の外観を成すとともに、ワークＷの付加加工を行うための加工エリアＡＲを区画形成している。

【0030】

また、付加加工装置１００は、ベッド１１と、ワーク主軸２２と、心押し台２５と、工具主軸３０と、レーザヘッド１４０とを備える。

【0031】

ベッド１１は、付加加工装置１００内に設けられている各種装置を支持するためのベース部材である。図２の例では、ベッド１１は、ワーク主軸２２と、心押し台２５と、レーザヘッド１４０とを支持している。ベッド１１は、工場などの床面に設置される。ベッド１１は、鋳鉄などの金属から形成されている。

【0032】

ワーク主軸２２は、ワークＷを保持しながら回転可能に構成されている。より具体的には、ワーク主軸２２には、チャック機構２３が設けられている。チャック機構２３は、ワーク主軸２２に対してワークＷを固定するための機構である。また、ワーク主軸２２は、その軸方向に沿う軸ＡＸ１を中心として回転可能に構成されている。

【0033】

心押し台２５は、モータなどの各種駆動機構によって軸ＡＸ２に沿って移動可能に構成される。これにより、心押し台２５は、ワーク主軸２２とは反対側から長尺状のワークＷを支持する。典型的には、軸ＡＸ２は、軸ＡＸ１と同軸上にある。また、心押し台２５は、軸ＡＸ２を中心として回転可能に構成されている。なお、心押し台２５の代わりに、第２ワーク主軸（図示しない）が設けられてもよい。第２ワーク主軸は、ワーク主軸２２に対向するように設けられており、ワーク主軸２２と反対側からワークＷを保持可能に構成される。

【0034】

工具主軸３０は、たとえば、ワーク主軸２２および心押し台２５よりも高い位置に設けられている。また、工具主軸３０は、工具やレーザヘッド１４０を脱着可能に構成される。図２には、工具主軸３０に対してレーザヘッド１４０が装着されている例が示されている。

【0035】

工具主軸３０に対するレーザヘッド１４０の脱着は、たとえば、切削工具の自動交換のために用いられる自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）とは別のレーザヘッド１４０専用の脱着機構（図示しない）によって実現される。付加加工装置１００は、ワークＷの付加加工を行う際には工具主軸３０にレーザヘッド１４０を装着する。一方で、付加加工装置１００は、ワークＷの除去加工を行う際には工具主軸３０に工具を装着する。

【0036】

除去加工の一例としては、ワーク主軸２２に固定されているワークＷに対して回転中の工具を接触させるミーリング加工が挙げられる。除去加工の他の例としては、軸ＡＸ１を中心として回転するワークＷに対して工具を押し当てる旋削加工が挙げられる。

【0037】

レーザヘッド１４０は、工具主軸３０に装着された状態でＤＥＤ（Direct Energy Deposition）方式による付加加工を行なう。付加加工を実現するための機構として、レーザヘッド１４０は、ヘッド本体１４２と、レーザノズル１４６とを有する。

【0038】

ヘッド本体１４２には、ケーブル（図示しない）を介して粉末材料が供給される。供給される粉末材料は、金属粉末であってもよいし、樹脂粉末であってもよいし、レーザ光の照射で融解するその他の種類の粉末であってもよい。

【0039】

レーザノズル１４６は、ワークＷに向けてレーザ光を照射するとともに、ワークＷにおけるレーザ光の照射領域を定める。レーザヘッド１４０に供給された粉末材料は、レーザノズル１４６を通じてワークＷに向けて吐出される。

【0040】

＜Ｃ．付加加工＞
次に、図３を参照して、レーザヘッド１４０による付加加工についてさらに詳細に説明する。図３は、付加加工中におけるレーザヘッド１４０の断面図を示す。

【0041】

レーザヘッド１４０およびワークＷの少なくとも一方が駆動されている最中に、レーザヘッド１４０は、ワークＷの表面にレーザ光ＬＳを照射する。その結果、レーザ光ＬＳの照射部分においてワークＷが融解し、溶融池ＭＰがワークＷの表面上に形成される。

【0042】

並行して、レーザヘッド１４０は、粉末材料ＰＭを溶融池ＭＰに供給する。粉末材料ＰＭは、レーザヘッド１４０から吐出されるガスＧＳによって溶融池ＭＰに導かれる。その結果、粉末材料ＰＭは、溶融池ＭＰにおいて融解および液状化する。その後、溶融池ＭＰが固まることで、ワークＷ上に層ＳＬが形成される。

【0043】

なお、ガスＧＳは、シールドガスとしての機能も有し、積層物であるワークＷの酸化を防ぐ。

【0044】

＜Ｄ．シャッター機構＞
次に、図４を参照して、加工エリアＡＲに設けられているシャッター機構について説明する。図４は、上述のカバー体１３０の一部を加工エリアＡＲ側から示す図である。

【0045】

上述のように、レーザヘッド１４０は、付加加工中のワークＷに粉末材料ＰＭを供給するとともに、ワーク表面にレーザ光ＬＳを照射する。ワークＷの反射率が高い場合、十分に減衰されていない高強度のレーザ光ＬＳは、ワークＷにより反射され、カバー体１３０に設けられている窓ＷＤに当たる場合がある。レーザ光ＬＳが窓ＷＤに当たると、窓ＷＤが破損する可能性がある。なお、窓ＷＤにはレーザ光ＬＳが照射された場合にそのことを検知する検知機構（図示しない）が設けられており、窓ＷＤにレーザ光ＬＳが照射されたことが検知されるとすぐにレーザヘッド１４０からのレーザ光ＬＳの出力が停止されるように安全機構が構成されている。言い換えると、万が一窓ＷＤの加工エリア側の面にレーザ光ＬＳが照射されて一部破損が生じたとしても、ほぼその時点でレーザヘッド１４０からのレーザ光ＬＳの出力が停止されて窓ＷＤの外側に射出されるのは未然に防がれるように構成されている。

【0046】

窓ＷＤの破損を防ぐために、窓ＷＤに対してシャッター１５０が設けられている。シャッター１５０は、窓ＷＤに対して開閉可能に構成されている。シャッター１５０の開閉方向は、任意である。図４の例では、シャッター１５０は、鉛直方向に開閉可能に構成されている。

【0047】

シャッター１５０は、窓ＷＤよりも加工エリアＡＲ側に設けられている。異なる言い方をすれば、シャッター１５０は、カバー体１３０の内側に設けられている。

【0048】

また、加工エリアＡＲ側におけるシャッター１５０の表面には、レーザ光ＬＳを反射するための反射材ＲＦが設けられている。これにより、ワークＷにより反射されたレーザ光ＬＳが窓ＷＤに当たることが防ぎ、窓ＷＤの破損が防止される。また、反射材ＲＦがシャッター１５０に設けられることで、高強度のレーザ光ＬＳのエネルギーが吸収されることによるシャッター１５０自体の破損も防止される。

【0049】

反射材ＲＦは、レーザ光ＬＳを反射することが可能な任意の材料で構成される。一例として、反射材ＲＦは、反射率が高い金属板で構成される。当該金属としては、たとえば、銅、アルミニウムなどが挙げられる。これにより、レーザ光ＬＳが反射材ＲＦにより確実に反射され、反射材ＲＦの破損が防止される。また、反射材ＲＦは、レーザ光ＬＳを拡散して反射する拡散反射性材料であってもよい。

【0050】

なお、図４の例では、反射材ＲＦが、シャッター１５０だけでなく、シャッター１５０の周辺にも設けられている例が示されているが、反射材ＲＦは、シャッター１５０部分に少なくとも設けられればよい。

【0051】

好ましくは、付加加工装置１００は、ワークＷが付加加工中であるか否かに応じて、シャッター１５０の開閉を制御する。

【0052】

一例として、付加加工装置１００は、ワークＷの付加加工が開始される前に、シャッター１５０を閉じるための処理を実行する。これにより、シャッター１５０が閉じられる前においては、作業者は、加工エリアＡＲの様子を確認することができる。一方で、ワークの付加加工が開始された後には、窓ＷＤの破損が防止される。

【0053】

さらに好ましくは、付加加工装置１００は、ワークＷの付加加工が終了した後に、シャッター１５０を開くための処理を実行する。これにより、作業者は、付加加工が終了した後に加工エリアＡＲの様子を確認することができ、ワークＷの仕上がりなどを確認することができる。

【0054】

＜Ｅ．付加加工装置１００の変形例１＞
次に、図５を参照して、付加加工装置１００の変形例１について説明する。図５は、上述のカバー体１３０の一部を加工エリアＡＲ側から示す図である。

【0055】

本変形例に従う付加加工装置１００は、さらに、加工エリアＡＲを撮影するための１つ以上のカメラ１５２を備える。カメラ１５２が付加加工装置１００に設けられることで、作業者は、シャッター１５０が閉じられた場合であっても加工エリアＡＲ内の様子を確認することができる。

【0056】

なお、加工エリアＡＲに設けられるカメラ１５２の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。図５の例では、３つのカメラ１５２Ａ～１５２Ｃが加工エリアＡＲに設けられている例が示されている。以下では、カメラ１５２Ａ～１５２Ｃを特に区別しない場合には、カメラ１５２Ａ～１５２Ｃをカメラ１５２とも言う。

【0057】

カメラ１５２から得られた画像は、付加加工装置１００に設けられている表示部に表示される。当該表示部としては、たとえば、上述の操作盤２００（図１参照）に設けられているディスプレイが挙げられる。表示される画像は、動画像であってもよいし、静止画像であってもよい。

【0058】

好ましくは、カメラ１５２は、保護カバーの内部に設けられる。当該保護カバーは、カメラ１５２のレンズ以外を覆うようにカメラ１５２を収容する。これにより、カメラ１５２がレーザ光により破損することを防止することができる。

【0059】

カメラ１５２Ａ～１５２Ｃは、同じ高さにおいて一列に配置されている。また、カメラ１５２Ａ～１５２Ｃは、各光軸が平行になるように配置されている。これにより、長尺状のワークＷが加工対象であっても、ワークＷの全体が撮影される。

【0060】

好ましくは、カメラ１５２Ａ～１５２Ｃは、加工エリアＡＲ内にあるワークＷを窓ＷＤ側から撮影するようにカバー体１３０に設けられる。より具体的には、カメラ１５２は、その一部または全部が窓ＷＤと重なるように配置される。これにより、カメラ１５２は、作業者が窓ＷＤを覗いた時と同じような視点から加工エリアＡＲを撮影することができる。

【0061】

カメラ１５２が窓ＷＤと重なるように配置されている場合、シャッター１５０は、閉じられた際にカメラ１５２と被ってしまう。そこで、本例においては、シャッター１５０において切り欠き部１５４が形成されている。カメラ１５２は、シャッター１５０が閉じた際に切り欠き部１５４に収まるように配置されている。これにより、シャッター１５０が閉じられた場合であっても、シャッター１５０は、カメラ１５２と重ならずに窓ＷＤを覆うことができる。

【0062】

なお、図５の例では、１つの切り欠き部１５４がシャッター１５０に形成されている例が示されているが、切り欠き部１５４は、窓ＷＤに重ねて設けられるカメラ１５２の数に応じて設けられる。

【0063】

＜Ｆ．付加加工装置１００の変形例２＞
次に、図６および図７を参照して、付加加工装置１００の変形例２について説明する。図６は、上述のカバー体１３０の一部を加工エリアＡＲ側から示す図である。図７は、窓ＷＤに直交する鉛直面に沿う付加加工装置１００の断面を示す図である。

【0064】

本変形例においては、反射材ＲＦの一部または全部が、鉛直方向に対して傾斜している。鉛直方向とは、水平面と直交する方向を表わす。図６の例では、反射材ＲＦの一部において、傾斜部ＣＶが形成されている。

【0065】

反射材ＲＦに対するレーザ光ＬＳの入射角が０°になった場合には、レーザ光ＬＳは、レーザヘッド１４０から反射材ＲＦに入射するまでの往路と、反射材ＲＦで反射されてからの復路が一致してしまい、レーザヘッド１４０に戻る場合がある。その結果、レーザヘッド１４０が破損する可能性がある。

【0066】

本例においては、反射材ＲＦに傾斜部ＣＶが形成されることで、反射材ＲＦに対するレーザ光ＬＳの入射角が０°になる可能性を低下させることができる。結果として、レーザヘッド１４０が破損することを防止することができる。

【0067】

なお、図６および図７の例では、１つの傾斜部ＣＶが反射材ＲＦに形成されている例が示されているが、複数の傾斜部ＣＶが反射材ＲＦに形成されてもよい。また、図６及び図６の例ではシャッター１５０にのみ傾斜部ＣＶが形成されているが、シャッター１５０以外の部分に設けられている反射材ＲＦにおいて傾斜部ＣＶが形成されていてもよい。傾斜部ＣＶが形成されている上下方向の範囲は、例えば加工可能なワークＷのサイズに基づいて設定されてもよい。すなわち、ワーク主軸２２に取り付け可能な円筒状をなすワークＷの最小直径と最大直径のそれぞれに対応させて傾斜部ＣＶの上下方向の範囲を決定してもよい。最小直径のワークＷにおいてレーザ光ＬＳの入射角度が４５°となるワークＷ上の照射点の高さが傾斜部ＣＶの下端側を決定し、最大直径のワークＷにおいてレーザ光ＬＳの入射角度が４５°となるワークＷ上の照射点の高さが傾斜部ＣＶの上端側を決定するようにしてもよい。

【0068】

鉛直方向と傾斜部ＣＶとが成す傾斜角の大きさは、任意である。一例として、傾斜部ＣＶは、レーザ光ＬＳがカバー体１３０の天井側に反射されるように傾斜している。他の例として、傾斜部ＣＶは、レーザ光ＬＳがカバー体１３０の床側に反射されるように傾斜している。さらに他の例として、傾斜部ＣＶは、レーザ光ＬＳがカバー体１３０の側面側に反射されるように傾斜している。

【0069】

なお、付加加工装置１００によっては、ワークの付加加工だけでなく、ワークの除去加工が可能なものがある。このような付加加工装置１００は、クーラントをワークに吐出しながらワークの除去加工を行う。吐出されたクーラントは、カバー体１３０の床面側に向かって流れる。そのため、レーザ光ＬＳがカバー体１３０の床側に反射されるように反射材ＲＦが傾斜していると、レーザ光ＬＳがクーラントに向かう可能性が高まる。これにより、レーザ光ＬＳのエネルギーがクーラントにより吸収され、レーザ光ＬＳが加工エリアＡＲ内で何度も反射することが防止される。結果として、加工エリアＡＲ内の物体がレーザ光ＬＳで破損することが抑制される。

【0070】

＜Ｇ．クーラント機構＞
次に、図８を参照して、付加加工装置１００に備えられるクーラント機構について説明する。図８は、付加加工装置１００に備えられるクーラント機構の一例を概略的に示す図である。

【0071】

カバー体１３０の天井には、クーラントの吐出機構２３４が設けられている。これにより、吐出機構２３４は、カバー体１３０の天井から加工エリアＡＲにクーラントを吐出する。

【0072】

より具体的には、吐出機構２３４は、流路Ｒ１を通じて貯留部ＳＵ１と繋がっている。貯留部ＳＵ１は、クーラントを貯めるためのタンクである。貯留部ＳＵ１に溜められているクーラントは、ポンプＰ１によって流路Ｒ１に圧送され、吐出機構２３４からワークなどに吐出される。

【0073】

また、加工エリアＡＲには、チップコンベア２５０が設けられている。吐出機構２３４から吐出されたクーラントは、ワークの切り屑とともに、チップコンベア２５０に集められる。

【0074】

チップコンベア２５０は、タンク２５２と、濾過機構２５４と、タンク２５６とを有する。タンク２５２には、加工エリアＡＲに吐出されたクーラントが流れ込む。上述の反射材ＲＦに形成されている傾斜部ＣＶ（図６および図７参照）は、レーザ光ＬＳがタンク２５２内のクーラントに反射されるように傾斜していてもよい。

【0075】

タンク２５２に集められたクーラントは、コンベアなどの搬送機構により濾過機構２５４に送られる。濾過機構２５４は、ワークの切り屑などの異物をクーラントから捕獲可能に構成されている。濾過機構２５４を通過したクーラントは、タンク２５６に排出される。

【0076】

タンク２５６には、ポンプＰ２が設けられている。ポンプＰ２は、タンク２５６に溜まっているクーラントを汲み上げ、当該クーラントを流路Ｒ２に圧送する。当該クーラントは、流路Ｒ２を通じて貯留部ＳＵ１に送られる。

【0077】

以上のように、クーラントは、貯留部ＳＵ１→流路Ｒ１→吐出機構２３４→加工エリアＡＲ→チップコンベア２５０→流路Ｒ２→貯留部ＳＵ１の順に付加加工装置１００内で循環する。

【0078】

なお、上述では、クーラントの吐出機構２３４がカバー体１３０の天井に設けられている例について説明を行ったが、クーラントの吐出機構２３４は、他の場所に設けられてもよい。一例として、クーラントの吐出機構２３４は、工具主軸３０に設けられてもよい。吐出機構２３４は、工具主軸３０のハウジングを通じて工具主軸３０の端面からクーラントを吐出するサイドスルー仕様であってもよいし、主軸中心を通じて工具の刃先からクーラントを吐出するセンタースルー仕様であってもよい。

【0079】

＜Ｈ．付加加工装置１００の駆動機構＞
次に、図９を参照して、付加加工装置１００における駆動機構について説明する。図９は、付加加工装置１００の駆動機構の一例を示す図である。

【0080】

説明の便宜のために、以下では、上述のワーク主軸２２の軸方向をＺ軸方向とも称する。Ｚ軸方向は、図２に示される軸ＡＸ１の方向に対応する。また、水平面上の一方向であり、Ｚ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とも称する。Ｘ軸方向は、上述の窓ＷＤから加工エリアＡＲに向かう方向に対応する。さらに、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向とも称する。Ｙ軸方向は、鉛直方向に対応する。

【0081】

図９に示されるように、付加加工装置１００は、制御部５０と、駆動部２１０，２２０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２４０とを含む。

【0082】

制御部５０は、付加加工装置１００内の各種装置を制御する。制御部５０の装置構成は、任意である。制御部５０は、単体の制御ユニットで構成されてもよいし、複数の制御ユニットで構成されてもよい。一例として、制御部５０は、ＣＮＣ（Computer Numerical Control）と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）との少なくとも一方を含む。

【0083】

駆動部２１０は、ワーク主軸２２を回転駆動するための駆動機構である。駆動部２１０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図９の例では、駆動部２１０は、モータドライバ２１１Ｃと、モータ２１２Ｃとで構成されている。

【0084】

モータドライバ２１１Ｃは、制御部５０から目標回転角度または目標回転速度の入力を逐次的に受け、当該目標回転角度または当該目標回転速度に応じた電流をモータ２１２Ｃに出力する。これにより、ワーク主軸２２に保持されているワークは、Ｚ軸方向を回転中心として回転する。モータ２１２Ｃは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0085】

駆動部２２０は、心押し台２５を駆動するための駆動機構である。駆動部２２０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図９の例では、駆動部２２０は、モータドライバ２２１Ｚと、モータ２２２Ｚとで構成されている。

【0086】

モータドライバ２２１Ｚは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、当該目標位置に応じた電流をモータ２２２Ｚに出力する。これにより、モータ２２２Ｚは、Ｚ軸方向の任意の位置に心押し台２５を移動する。モータ２２２Ｚは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0087】

駆動部２３０Ａは、工具主軸３０の位置を移動するための駆動機構である。上述のレーザヘッド１４０は、工具主軸３０に装着されることで駆動される。駆動部２３０Ａは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図９の例では、駆動部２３０Ａは、モータドライバ２３１Ｘ～２３１Ｚと、モータ２３２Ｘ～２３２Ｚとで構成されている。

【0088】

モータドライバ２３１Ｘは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、当該目標位置に応じた電流をモータ２３２Ｘに出力する。これにより、モータ２３２Ｘは、Ｘ軸方向の任意の位置に工具主軸３０を駆動する。モータ２３２Ｘは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0089】

モータドライバ２３１Ｙは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、当該目標位置に応じた電流をモータ２３２Ｙに出力する。これにより、モータ２３２Ｙは、Ｙ軸方向の任意の位置に工具主軸３０を駆動する。モータ２３２Ｙは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0090】

モータドライバ２３１Ｚは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、当該目標位置に応じた電流をモータ２３２Ｚに出力する。これにより、モータ２３２Ｚは、Ｚ軸方向の任意の位置に工具主軸３０を移動する。モータ２３２Ｚは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0091】

駆動部２３０Ｂは、工具主軸３０を回転駆動するための駆動機構である。駆動部２３０Ｂは、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図９の例では、駆動部２３０Ｂは、モータドライバ２３１Ａ，２３１Ｂと、モータ２３２Ａ，２３２Ｂとで構成されている。

【0092】

モータドライバ２３１Ａは、制御部５０から目標回転角度または目標回転速度の入力を逐次的に受け、当該目標回転角度または当該目標回転速度に応じた電流をモータ２３２Ａに出力する。モータ２３２Ａは、Ｘ軸方向を中心として工具主軸３０を旋回駆動する。モータ２３２Ａは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0093】

モータドライバ２３１Ｂは、制御部５０から目標回転角度または目標回転速度の入力を逐次的に受け、当該目標回転角度または当該目標回転速度に応じた電流をモータ２３２Ｂに出力する。モータ２３２Ｂは、工具主軸３０の軸方向を回転中心として工具主軸３０を回転駆動する。モータ２３２Ｂは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0094】

駆動部２４０は、シャッター１５０を駆動するための駆動機構である。駆動部２４０は、単体の駆動ユニットで構成されてもよいし、複数の駆動ユニットで構成されてもよい。図９の例では、駆動部２４０は、モータドライバ２４１Ｙと、モータ２４２Ｙとで構成されている。

【0095】

モータドライバ２４１Ｙは、制御部５０から目標位置の入力を逐次的に受け、当該目標位置に応じた電流をモータ２４２Ｙに出力する。これにより、モータドライバ２４１Ｙは、Ｙ軸方向の任意の位置にシャッター１５０を駆動し、シャッター１５０の開閉を制御する。モータ２４２Ｙは、交流モータであってもよいし、ステッピングモータであってもよいし、サーボモータであってもよいし、その他の種類のモータであってもよい。

【0096】

なお、上述では、シャッター１５０がモータ駆動の駆動部２４０によって駆動される例について説明を行ったが、シャッター１５０は、その他の駆動機構によって駆動されてもよい。一例として、シャッター１５０の駆動機構として、エアシリンダが用いられもよい。

【0097】

＜Ｉ．制御部５０のハードウェア構成＞
次に、図１０を参照して、図９に示される制御部５０のハードウェア構成について説明する。図１０は、制御部５０のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0098】

上述のように、制御部５０は、ＣＮＣであってもよいし、ＰＬＣであってもよい。図１０には、ＣＮＣとしての制御部５０のハードウェア構成が示されている。

【0099】

制御部５０は、たとえば、制御回路１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、通信インターフェイス１０４と、補助記憶装置１２０とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１０９に接続される。

【0100】

制御回路１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。

【0101】

制御回路１０１は、制御プログラム１２２などの各種プログラムを実行することで制御部５０の動作を制御する。制御プログラム１２２は、本明細書に記載の各種処理を実現するためのプログラムである。制御回路１０１は、制御プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、ＲＯＭ１０２からＲＡＭ１０３に制御プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0102】

通信インターフェイス１０４は、各種装置と通信を実現するためのインターフェイスである。付加加工装置１００は、たとえば、通信インターフェイス１０４を介して、ワークの付加加工を実現するための各種駆動ユニット（たとえば、上述の駆動部２１０，２２０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２４０など）と通信する。

【0103】

補助記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。補助記憶装置１２０は、制御プログラム１２２などを格納する。制御プログラム１２２の格納場所は、補助記憶装置１２０に限定されず、制御回路１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリ）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

【0104】

また、制御プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う各種処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが制御プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で制御部５０が構成されてもよい。

【0105】

＜Ｊ．制御フロー＞
次に、図１１を参照して、付加加工装置１００の制御フローについて説明する。図１１は、付加加工装置１００による付加加工工程の流れを示すフローチャートである。

【0106】

図１１に示される処理は、付加加工装置１００の制御部５０が上述の制御プログラム１２２を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。

【0107】

ステップＳ１１０において、制御部５０は、付加加工の実行指示を受け付けたか否かを判断する。付加加工の実行指示とは例えば工具主軸３０にレーザヘッド１４０を取り付ける指令や、レーザ光ＬＳを射出する前においてレーザヘッド１４０が取り付けられた工具主軸３０を移動させるための指令などである。制御部５０は、付加加工の実行指示を受け付けたと判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ１１０の処理を再び実行する。

【0108】

ステップＳ１１２において、制御部５０は、上述のシャッター１５０を閉じる指示を駆動部２４０（図９参照）に出力する。これにより、シャッター１５０は、駆動部２４０によって駆動され、上述の窓ＷＤを覆う閉状態となる。

【0109】

ステップＳ１１４において、制御部５０は、上述のカメラ１５２（図５参照）による撮影を開始し、加工エリアＡＲを表わす画像を付加加工装置１００の表示部に表示する。

【0110】

ステップＳ１２０において、制御部５０は、付加加工が終了したか否かを判断する。一例として、制御部５０は、付加加工プログラムの実行が終了したことに基づいて、ワークの付加加工が終了したと判断する。制御部５０は、付加加工が終了したと判断した場合（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御部５０は、制御をステップＳ１２０に戻す。

【0111】

ステップＳ１２２において、制御部５０は、上述のシャッター１５０を開く指示を駆動部２４０（図９参照）に出力する。これにより、シャッター１５０は、駆動部２４０によって駆動され、上述の窓ＷＤを覆わない開状態となる。

【0112】

ステップＳ１２４において、制御部５０は、上述のカメラ１５２による撮影を停止する。

【0113】

なお、上述では、カメラ１５２による加工エリアＡＲの撮影処理が付加加工中にのみ実行される例について説明を行ったが、当該撮影処理は、付加加工中だけでなく、付加加工中以外の時に実行されてよい。

【0114】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0115】

１１ ベッド、２２ ワーク主軸、２３ チャック機構、２５ 心押し台、３０ 工具主軸、５０ 制御部、１００ 付加加工装置、１０１ 制御回路、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１０９ 内部バス、１２０ 補助記憶装置、１２２ 制御プログラム、１３０ カバー体、１４０ レーザヘッド、１４２ ヘッド本体、１４６ レーザノズル、１５０ シャッター、１５２ カメラ、１５２Ａ カメラ、１５２Ｂ カメラ、１５２Ｃ カメラ、１５４ 切り欠き部、２００ 操作盤、２１０ 駆動部、２１１Ｃ モータドライバ、２１２Ｃ モータ、２２０ 駆動部、２２１Ｚ モータドライバ、２２２Ｚ モータ、２３０Ａ 駆動部、２３０Ｂ 駆動部、２３１Ａ モータドライバ、２３１Ｂ モータドライバ、２３１Ｘ モータドライバ、２３１Ｙ モータドライバ、２３１Ｚ モータドライバ、２３２Ａ モータ、２３２Ｂ モータ、２３２Ｘ モータ、２３２Ｙ モータ、２３２Ｚ モータ、２３４ 吐出機構、２４０ 駆動部、２４１Ｙ モータドライバ、２４２Ｙ モータ、２５０ チップコンベア、２５２ タンク、２５４ 濾過機構、２５６ タンク、ＡＲ 加工エリア、ＡＸ１ 軸、ＡＸ２ 軸、ＣＶ 傾斜部、ＤＲ ドア、ＧＳ ガス、ＬＳ レーザ光、ＭＰ 溶融池、Ｐ１ ポンプ、Ｐ２ ポンプ、ＰＭ 粉末材料、Ｒ１ 流路、Ｒ２ 流路、ＲＦ 反射材、ＳＬ 層、ＳＵ１ 貯留部、Ｗ ワーク、ＷＤ 窓。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】