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特開2024-25180制御情報生成装置、制御情報生成方法、プログラム及び積層造形方法
(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】P2024025180
(43)【公開日】2024-02-26
(54)【発明の名称】制御情報生成装置、制御情報生成方法、プログラム及び積層造形方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/04 20060101AFI20240216BHJP
B23K 9/032 20060101ALI20240216BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240216BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240216BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240216BHJP
【ＦＩ】
B23K9/04 G
B23K9/04 Z
B23K9/032 Z
B33Y10/00
B33Y30/00
B33Y50/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022128418
(22)【出願日】2022-08-10
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】初田 光嶺
【テーマコード（参考）】
4E081
【Ｆターム（参考）】
4E081AA08
4E081BA05
4E081BA08
4E081CA01
4E081CA10
4E081CA11
4E081CA14
4E081CA19
4E081CA20
4E081DA14
4E081EA09
4E081EA23
(57)【要約】
【課題】造形領域同士の境界において、十分な接合強度が確保された造形物を造形させるための制御情報生成装置、制御情報生成方法、プログラム及び積層造形方法を提供する。
【解決手段】造形経路に沿ってトーチ１１を移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードＢを形成して造形物Ｗを造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部３１と、経路情報に基づいて、溶接ビードＢの積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との間にマージ領域Ａｍを設定する領域設定部３３と、溶接ビードＢの経路長を調整して溶接ビードＢの始端位置Ｂｓおよび終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させる第一経路調整部３５と、第一経路調整部３５による調整に基づいて、他の溶接ビードＢの造形経路を修正する第二経路調整部３７と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】造形経路に沿ってトーチ１１を移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードＢを形成して造形物Ｗを造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部３１と、経路情報に基づいて、溶接ビードＢの積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との間にマージ領域Ａｍを設定する領域設定部３３と、溶接ビードＢの経路長を調整して溶接ビードＢの始端位置Ｂｓおよび終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させる第一経路調整部３５と、第一経路調整部３５による調整に基づいて、他の溶接ビードＢの造形経路を修正する第二経路調整部３７と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定部と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整部と、
前記第一経路調整部による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整部と、
を備える、
制御情報生成装置。
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定部と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整部と、
前記第一経路調整部による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整部と、
を備える、
制御情報生成装置。
【請求項2】
前記第一経路調整部は、前記第一造形領域及び前記第二造形領域における前記溶接ビードの造形経路を折り曲げつつ延伸させ、かつ前記造形経路における前記第一造形領域と前記第二造形領域との境界において、前記溶接ビードの造形経路に、互いに平行に接する平行部を形成する、
請求項１に記載の制御情報生成装置。
請求項１に記載の制御情報生成装置。
【請求項3】
前記第一経路調整部は、前記溶接ビードの造形経路における前記平行部から折れ曲がった角部を前記マージ領域外に配置させる、
請求項２に記載の制御情報生成装置。
請求項２に記載の制御情報生成装置。
【請求項4】
前記第一経路調整部は、前記平行部を、前記第一造形領域または前記第二造形領域に侵入した位置に配置させる、
請求項２に記載の制御情報生成装置。
請求項２に記載の制御情報生成装置。
【請求項5】
前記領域設定部は、前記三次元形状から予め設定された余肉量に基づいて前記マージ領域を設定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の制御情報生成装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の制御情報生成装置。
【請求項6】
造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
を含む、
制御情報生成方法。
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
を含む、
制御情報生成方法。
【請求項7】
造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
コンピュータに、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得機能と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域間にマージ領域を設定する領域設定機能と、
前記溶接ビードの造形経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整機能と、
前記第一経路調整機能による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整機能と、
を実現させるための、
プログラム。
コンピュータに、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得機能と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域間にマージ領域を設定する領域設定機能と、
前記溶接ビードの造形経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整機能と、
前記第一経路調整機能による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整機能と、
を実現させるための、
プログラム。
【請求項8】
第一方向の造形経路に沿って溶接ビードを形成して第一造形領域を造形し、前記第一造形領域における前記第一方向と交差する第二方向に沿って前記溶接ビードを形成して第二造形領域を造形することにより、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する積層造形方法であって、
前記溶接ビードの造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記第一造形領域と前記第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記第一造形領域及び前記第二造形領域の少なくとも一方を造形する前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
修正された造形経路に沿って前記溶接ビードを形成し、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する造形工程と、
を含む、
積層造形方法。
前記溶接ビードの造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記第一造形領域と前記第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記第一造形領域及び前記第二造形領域の少なくとも一方を造形する前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
修正された造形経路に沿って前記溶接ビードを形成し、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する造形工程と、
を含む、
積層造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御情報生成装置、制御情報生成方法、プログラム及び積層造形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、生産手段としての３Ｄプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた３Ｄプリンタは、レーザーやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。
【0003】
例えば、特許文献１には、粉末積層造形において、造形領域を複数のゾーンに分割することが開示されている。この造形技術では、分割した各ゾーンを形成するためのパラメータを画定または選択し、３Ｄ物体の層を定め、さらに、ゾーンについての層データを融合し、層データからツールパスを作成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１９－５２９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、造形物の構造や材質の使い分けにより、造形領域に境界が生じる場合、造形領域の境界において、接合強度や剛性が低下するなどの問題が生じることがある。
【0006】
例えば、図１２に示すように、断面積が異なる造形部１及び造形部３を有する造形物を、溶接ビードを積層させて造形する場合、それぞれの造形部１，３の造形領域同士の接合箇所において、十分に融合することが必要な範囲（以下、マージ領域と呼ぶ）に、溶接ビードの始端位置や終端位置が含まれることがある。この場合、これらの溶接ビードの始端位置や終端位置におけるビード形状に起因して欠陥が発生し、造形領域同士の接合強度が低下するおそれがある。この接合強度の低下は、マージ領域において溶接ビードの始端位置や終端位置が多いほど懸念が高まる。
【0007】
そこで本発明は、造形領域同士の境界において、十分な接合強度が確保された造形物を造形させるための制御情報生成装置、制御情報生成方法、及びプログラム及び積層造形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は下記構成からなる。
（１） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定部と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整部と、
前記第一経路調整部による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整部と、
を備える、
制御情報生成装置。
（２） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
を含む、
制御情報生成方法。（３） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
コンピュータに、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得機能と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域間にマージ領域を設定する領域設定機能と、
前記溶接ビードの造形経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整機能と、
前記第一経路調整機能による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整機能と、
を実現させるための、
プログラム。
（４） 第一方向の造形経路に沿って溶接ビードを形成して第一造形領域を造形し、前記第一造形領域における前記第一方向と交差する第二方向に沿って前記溶接ビードを形成して第二造形領域を造形することにより、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する積層造形方法であって、
前記溶接ビードの造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記第一造形領域と前記第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記第一造形領域及び前記第二造形領域の少なくとも一方を造形する前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
修正された造形経路に沿って前記溶接ビードを形成し、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する造形工程と、
を含む、
積層造形方法。
（１） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定部と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整部と、
前記第一経路調整部による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整部と、
を備える、
制御情報生成装置。
（２） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
を含む、
制御情報生成方法。（３） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
コンピュータに、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得機能と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域間にマージ領域を設定する領域設定機能と、
前記溶接ビードの造形経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整機能と、
前記第一経路調整機能による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整機能と、
を実現させるための、
プログラム。
（４） 第一方向の造形経路に沿って溶接ビードを形成して第一造形領域を造形し、前記第一造形領域における前記第一方向と交差する第二方向に沿って前記溶接ビードを形成して第二造形領域を造形することにより、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する積層造形方法であって、
前記溶接ビードの造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記第一造形領域と前記第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記第一造形領域及び前記第二造形領域の少なくとも一方を造形する前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
修正された造形経路に沿って前記溶接ビードを形成し、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する造形工程と、
を含む、
積層造形方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、造形領域同士の境界において、十分な接合強度が確保された造形物を造形できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
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システムは、マニピュレータに保持された溶加材（溶接ワイヤ）を熱源装置によって溶融させて溶接ビードを形成し、形成された溶接ビードを所望の形状に繰り返し積層して、溶接ビードが積層されてなる造形物を造形するものである。制御情報生成装置は、このような造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する。
【0012】
＜積層造形システムの構成＞
上記の制御情報生成装置が生成する制御情報によって動作が制御される、積層造形システムの一構成例を説明する。
図１は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
積層造形システム１００は、造形制御装置１５と、マニピュレータ１７と、溶加材供給装置１９と、マニピュレータ制御装置２１と、熱源制御装置２３とを含んで構成される。
上記の制御情報生成装置が生成する制御情報によって動作が制御される、積層造形システムの一構成例を説明する。
図１は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
積層造形システム１００は、造形制御装置１５と、マニピュレータ１７と、溶加材供給装置１９と、マニピュレータ制御装置２１と、熱源制御装置２３とを含んで構成される。
【0013】
マニピュレータ制御装置２１は、マニピュレータ１７と、熱源制御装置２３とを制御する。マニピュレータ制御装置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装置２１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。
【0014】
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１１には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ１１は、溶加材Ｍを先端から突出した状態に保持する。トーチ１１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、種々の形態であってもよい。
【0015】
トーチ１１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１１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。
【0016】
溶加材供給装置１９は、トーチ１１に向けて溶加材Ｍを供給する。溶加材供給装置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１１へ送給される。繰り出し機構１９ｂは、溶加材供給装置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。
【0017】
熱源制御装置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。熱源制御装置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、熱源制御装置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、溶加材供給装置１９の溶加材供給速度が調整される。
【0018】
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Ｗ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。
【0019】
造形制御装置１５は、上記した各部を統括して制御する。
【0020】
上記した構成の積層造形システム１００は、造形物Ｗ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１１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１３上に形成される。つまり、マニピュレータ制御装置２１は、造形制御装置１５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、熱源制御装置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装置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１１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Ｗが得られる。
【0021】
図２は、制御情報生成装置の機能ブロック図である。
図２に示すように、造形制御装置１５は、経路情報取得部３１と、領域設定部３３と、第一経路調整部３５と、第二経路調整部３７と、を含んで構成され、制御情報生成装置として機能する。各部の詳細については後述するが、概略的な機能は次のとおりである。
図２に示すように、造形制御装置１５は、経路情報取得部３１と、領域設定部３３と、第一経路調整部３５と、第二経路調整部３７と、を含んで構成され、制御情報生成装置として機能する。各部の詳細については後述するが、概略的な機能は次のとおりである。
【0022】
経路情報取得部３１は、溶接ビードＢを積層する軌道である造形経路の情報を、経路情報として取得する。
【0023】
領域設定部３３は、経路情報取得部３１によって取得された経路情報に基づいて、溶接ビードＢの積層条件が異なる第一造形領域及び第二造形領域を割り出し、これらの第一造形領域と第二造形領域と間にマージ領域を設定する。
【0024】
第一経路調整部３５は、経路情報取得部３１によって取得された造形経路に基づき、溶接ビードＢの始端位置及び終端位置を割り出す。そして、この溶接ビードＢの始端位置及び終端位置が領域設定部３３で設定したマージ領域内に配置されている場合、溶接ビードＢの経路長を調整し、溶接ビードＢの始端位置及び終端位置をマージ領域外に移動させる。
【0025】
第二経路調整部３７は、第一経路調整部３５による調整に基づいて、始端位置及び終端位置をマージ領域外に移動された対象の溶接ビードＢ以外の他の溶接ビードＢの造形経路を、対象の溶接ビードＢの経路長の調整に応じて修正する。
【0026】
上記の造形制御装置１５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。造形制御装置１５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。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、制御部としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）などのプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。造形制御装置１５は、上記した形態のほか、ネットワーク等を介して積層造形システム１００から遠隔から接続される他のコンピュータであってもよい。
【0027】
＜制御情報の生成手順＞
図３は、制御情報生成装置による制御情報の生成手順を示すフローチャートである。図４Ａは、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。図４Ｂは、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
図３は、制御情報生成装置による制御情報の生成手順を示すフローチャートである。図４Ａは、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。図４Ｂは、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
【0028】
経路情報取得部３１が、溶接ビードＢを積層する軌道である造形経路の情報を、径路情報として取得する（ステップＳ１）。この溶接ビードＢの経路情報は、公知の手段で算出できる。例えば、ＣＡＤデータ等における造形物を複数層にスライスした形状データに対して、各種の軌道パターンを適用して生成できる。また、予め生成・記憶された軌道の情報を読み込んで経路情報としてもよい。なお、読み込む経路情報としては、例えば、溶接ビードＢのパス中に含まれる点の座標情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）や隣接する溶接ビードＢのパス同士のピッチ、ビード層ごとの間隔、各溶接ビードＢのパスの積層順序などが挙げられる。
【0029】
図４Ａに示すように、領域設定部３３が、経路情報取得部３１によって取得された経路情報に基づいて、溶接ビードＢの積層条件が異なる第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２を割り出し、これらの第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との間にマージ領域Ａｍを設定する（ステップＳ２）。
【0030】
ここで、異なる第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２は、互いに積層条件が異なる領域とする。なお、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２は、積層条件の設定以前において、造形物の目標形状に基づいて特徴的な形状ごとに分割して定めてもよく、また、使用する材料ごとに分けてもよい。
【0031】
図４Ａに示す造形例では、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２において、溶接ビードＢの経路が、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との境界Ｆに対して直交方向に向けられ、交互に異なる方向の経路とされている。領域設定部３３は、経路情報に基づいて、異なる造形領域である第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２と間にマージ領域Ａｍを設定する。
【0032】
マージ領域Ａｍは、製造する製品形状や寸法を満足することを前提に、予め設定されている余肉量や溶接ビードＢ間の所望の溶け込み量などから大きさを設定できる。また、マージ領域Ａｍは、造形物の３次元形状に対して有限要素法（ＦＥＭ）で応力解析を行い、応力集中係数が所定値以上となる範囲から設定してもよい。特に、余肉量からマージ領域Ａｍを設定する場合、溶接ビードＢの造形経路を柔軟に変更できる。また、全体的に修正する溶接ビードＢの造形経路の経路長を小さくでき、溶接ビードＢを効率的に形成できる。
【0033】
第一経路調整部３５は、経路情報取得部３１によって取得した造形経路に基づき、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅを割り出す。そして、図４Ｂに示すように、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが領域設定部３３で設定したマージ領域Ａｍ内に配置されている溶接ビードＢの経路長を調整し、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させる（ステップＳ３）。
【0034】
第二経路調整部３７は、第一経路調整部３５による調整に基づいて、他の溶接ビードＢの造形経路を修正する（ステップＳ４）。例えば、図４Ｂに示したように、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に配置すべく、第一造形領域Ａ１の溶接ビードＢを延伸させた場合、この延伸させた溶接ビードＢに対して、第二造形領域Ａ２の他の溶接ビードＢの経路長を短くするように調整する。同様に、第二造形領域Ａ２の溶接ビードＢを延伸させた場合、この延伸させた溶接ビードＢに対して、第一造形領域Ａ１の他の溶接ビードＢの経路長を短くするように調整する。なお、溶接ビードＢの経路長の調整量については、必要な溶着面積や溶着体積と、延伸させた溶接ビードＢの溶着面積や溶着体積の差分に基づいて割り出す。
【0035】
上記のように、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅを、溶接ビードＢの積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との間のマージ領域Ａｍから外れた位置に移動させることにより、マージ領域Ａｍにおける欠陥の発生を抑えることができる。これにより、積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との接合箇所における接合強度の低下度合を抑制できる。特に、溶接ビードＢのパスを入れ違いに延伸させれば、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが一平面上に集中することを回避でき、より高い接合強度が得られる。
【0036】
図５は、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
図５に示すように、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させ、さらに、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における一部の溶接ビードＢの造形経路を、例えば、約９０°で折り曲げつつ延伸させてもよい。このとき、マージ領域Ａｍ内で互いに平行に接するように、折り曲げた溶接ビードＢの造形経路を延伸させれば、マージ領域Ａｍ内で溶接ビードＢが平行に接する平行部Ｐを設けることができる。このようにすれば、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２とが接合される境界Ｆに対して溶接ビードＢが垂直に配置される場合と比べ、溶接ビードＢが平行に接する平行部Ｐにおいて溶接ビードＢ同士の溶融面積を十分に確保でき、より高い接合強度が得られる。
図５に示すように、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させ、さらに、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における一部の溶接ビードＢの造形経路を、例えば、約９０°で折り曲げつつ延伸させてもよい。このとき、マージ領域Ａｍ内で互いに平行に接するように、折り曲げた溶接ビードＢの造形経路を延伸させれば、マージ領域Ａｍ内で溶接ビードＢが平行に接する平行部Ｐを設けることができる。このようにすれば、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２とが接合される境界Ｆに対して溶接ビードＢが垂直に配置される場合と比べ、溶接ビードＢが平行に接する平行部Ｐにおいて溶接ビードＢ同士の溶融面積を十分に確保でき、より高い接合強度が得られる。
【0037】
なお、溶接ビードＢは、折り曲げ箇所の角部Ｃにおいて、トーチ１１の移動速度が変化しやすく、トーチ１１を移動させるマニピュレータ１７の駆動系が指定の軌跡を辿れず内回りとなって融合が不足するおそれがある。したがって、溶接ビードＢの造形経路を折り曲げる場合、折り曲げ箇所である角部Ｃがマージ領域Ａｍ外となるように配置することが好ましい。
【0038】
図６Ａは、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。図６Ｂは、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
【0039】
図６Ａに示す造形例では、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２において、溶接ビードＢの経路が、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との境界Ｆに沿う方向とされ、交互に異なる方向の経路とされている。そして、境界Ｆに近接する溶接ビードＢは、その始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅがマージ領域Ａｍ内に配置されている。
【0040】
このような場合、制御情報生成装置では、第一経路調整部３５が、マージ領域Ａｍ内に始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが配置されている溶接ビードＢの経路長を調整し、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させるとともに、第二経路調整部３７が、他の溶接ビードＢの経路長を調整する。
【0041】
具体的には、図６Ｂに示すように、マージ領域Ａｍ内に始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが配置されている溶接ビードＢの経路長を延伸させ、この溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅを、マージ領域Ａｍの外側の余肉部分に配置させる。
【0042】
この場合も、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅを、溶接ビードＢの積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との間のマージ領域Ａｍから外れた位置に移動させることにより、マージ領域Ａｍにおける欠陥の発生を抑えることができる。これにより、積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との接合箇所における接合強度の低下度合を抑制できる。
【0043】
なお、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との接合強度をより高めるために、マージ領域Ａｍ内で平行に接する平行部Ｐを構成する溶接ビードＢの溶接条件を調整してもよく、また、これらのマージ領域Ａｍ内の平行部Ｐを構成する溶接ビードＢに隣接する溶接ビードＢの溶接条件をさらに調整してもよい。
【0044】
図７は、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
図７に示す造形例では、第一造形領域Ａ１の溶接ビードＢにおけるマージ領域Ａｍ内に始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが配置されている溶接ビードＢの経路長を延伸させ、さらに、この溶接ビードＢを第二造形領域Ａ２から離間する方向へ折り曲げて延伸させている。さらに、この溶接ビードＢの折り曲げ部分の角部Ｃをマージ領域Ａｍ外に配置させている。これにより、マージ領域Ａｍにおける欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との接合箇所における接合強度の低下度合を抑制できる。なお、第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路は、それぞれ同一方向に向かって延びる経路とされている。
図７に示す造形例では、第一造形領域Ａ１の溶接ビードＢにおけるマージ領域Ａｍ内に始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが配置されている溶接ビードＢの経路長を延伸させ、さらに、この溶接ビードＢを第二造形領域Ａ２から離間する方向へ折り曲げて延伸させている。さらに、この溶接ビードＢの折り曲げ部分の角部Ｃをマージ領域Ａｍ外に配置させている。これにより、マージ領域Ａｍにおける欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との接合箇所における接合強度の低下度合を抑制できる。なお、第二造形領域Ａ２における溶接ビードＢの経路は、それぞれ同一方向に向かって延びる経路とされている。
【0045】
また、この造形例では、マージ領域Ａｍ及び第二造形領域Ａ２の溶接ビードＢの中央部分を第一造形領域Ａ１側へ変位させるように造形経路を調整することにより、マージ領域Ａｍで溶接ビードＢが平行に接する平行部Ｐを第一造形領域Ａ１に侵入した位置に配置させている。このように、溶接ビードＢの造形経路を調整すれば、平行部Ｐを構成する溶接ビードＢ同士の接合長さ及び接合面積を増加させることができ、また、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との境界Ｆにおける接合面が単純な平面とならず、接合強度を強化できる。したがって、第二造形領域Ａ２が十分な接合強度で第一造形領域Ａ１に接合された造形物を造形できる。
【0046】
また、この造形例では、溶接ビードＢの造形経路を調整して平行部Ｐを第一造形領域Ａ１側へ変位させることにより、溶接ビードＢにおける平行部Ｐの両端側に屈曲箇所が設けられ、これらの屈曲箇所の方向が互いに合わされている。したがって、マージ領域Ａｍの両端側への嵩張りによる余肉量の増加を抑えつつ溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ、終端位置Ｂｅ及び折り曲げた溶接ビードＢの角部Ｃをマージ領域Ａｍ外の余肉部分に配置でき、さらに、溶接ビードＢ同士の融合面積を確保できる。
【0047】
図８は、第一造形領域Ａ１から第二造形領域Ａ２が側方へ延在する造形物を造形する場合の造形例を示している。
【0048】
図８に示すように、この造形例では、経路情報に基づいた溶接ビードＢの造形経路が、第一造形領域Ａ１において上下方向に沿う方向とされ、第二造形領域Ａ２において水平方向に沿う方向とされている。なお、第一造形領域Ａ１及び第二造形領域Ａ２では、溶接ビードＢの経路は、交互に異なる方向の経路とされている。この造形例では、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との間に設定したマージ領域Ａｍに、第二造形領域Ａ２を造形する溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが配置される。
【0049】
上記の造形例における制御情報生成装置による制御情報の生成について説明する。
図９は、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の造形物における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
図９は、始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅの移動後の造形物における溶接ビードＢの経路を示す模式図である。
【0050】
図９に示すように、マージ領域Ａｍに配置された溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に配置すべく、第一経路調整部３５が、第二造形領域Ａ２の溶接ビードＢについて、例えば、最上部を除く溶接ビードＢの経路長を調整しつつ第一造形領域Ａ１側を下から順に上方へ折り曲げ、第二経路調整部３７が、他の溶接ビードＢである最上部の溶接ビードＢの経路長を短くするように調整する。これにより、マージ領域Ａｍに配置されていた第二造形領域Ａ２の溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅが、マージ領域Ａｍから外れた第二造形領域Ａ２の上方位置に配置される。
【0051】
このように、溶接ビードＢの始端位置Ｂｓおよび終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に移動させることにより、マージ領域Ａｍにおける欠陥の発生を抑えることができ、第一造形領域Ａ１と、この第一造形領域Ａ１から側方へ造形される第二造形領域Ａ２との接合箇所の強度を改善できる。
【0052】
しかも、第二造形領域Ａ２の溶接ビードＢを折り曲げて始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍ外に配置させるので、溶接ビードＢのパス数を増やすことなく、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との接合強度を高められる。
【0053】
また、マージ領域Ａｍ内において、第二造形領域Ａ２で折り曲げた溶接ビードＢと第一造形領域Ａ１の溶接ビードＢと平行が接する平行部Ｐが設けられるので、第一造形領域Ａ１と第二造形領域Ａ２との境界Ｆにおける溶接ビードＢ同士の溶融面積を十分に確保できる。
【0054】
なお、図１０に示すように、第二造形領域Ａ２において造形経路を調整する最下部の溶接ビードＢは、その折り曲げ部分の角部Ｃに、屈曲方向の外方へ突出するような突起状のシフト部Ｃｓを設けるのが好ましい。このような突起状のシフト部Ｃｓを設けることにより、角部Ｃにおけるトーチ１１の内回りを抑え、第一造形領域Ａ１との融合を促すことができる。
【0055】
また、図１１に示すように、第二造形領域Ａ２において造形経路を調整する最下部の溶接ビードＢについてのみ経路長を調整しつつ上方へ折り曲げることにより、第二造形領域Ａ２の溶接ビードＢの始端位置Ｂｓ及び終端位置Ｂｅをマージ領域Ａｍから外れた側方位置に配置させてもよい。この場合、経路長が短くされる他の溶接ビードＢとしては、高溶着で形成可能な溶接条件に調整する。このようにすれば、マージ領域Ａｍにおける欠陥の発生を抑えることができ、しかも、第二造形領域Ａ２を造形する溶接ビードＢのパス数を削減でき、造形時間を短縮できる。
【0056】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、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。
【0057】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定部と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整部と、
前記第一経路調整部による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整部と、
を備える、制御情報生成装置。
この構成の制御情報生成装置によれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との接合箇所の強度を改善できる。
（１） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成装置であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得部と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定部と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整部と、
前記第一経路調整部による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整部と、
を備える、制御情報生成装置。
この構成の制御情報生成装置によれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との接合箇所の強度を改善できる。
【0058】
（２） 前記第一経路調整部は、前記第一造形領域及び前記第二造形領域における前記溶接ビードの造形経路を折り曲げつつ延伸させ、かつ前記造形経路における前記第一造形領域と前記第二造形領域との境界において、前記溶接ビードの造形経路に、互いに平行に接する平行部を形成する、（１）に記載の制御情報生成装置。
この構成の制御情報生成装置によれば、平行部を形成することで、溶接ビードの始点と終端との間における空隙を抑えることができる。また、第一造形領域と前記第二造形領域との境界に沿って溶接ビードが平行な平行部を形成するので、第一造形領域と第二造形領域とが接合される境界に対して溶接ビードが垂直に配置される場合と比べ、第一造形領域と第二造形領域との融合面積を確保しやすい。
この構成の制御情報生成装置によれば、平行部を形成することで、溶接ビードの始点と終端との間における空隙を抑えることができる。また、第一造形領域と前記第二造形領域との境界に沿って溶接ビードが平行な平行部を形成するので、第一造形領域と第二造形領域とが接合される境界に対して溶接ビードが垂直に配置される場合と比べ、第一造形領域と第二造形領域との融合面積を確保しやすい。
【0059】
（３） 前記第一経路調整部は、前記溶接ビードの造形経路における前記平行部から折れ曲がった角部を前記マージ領域外に配置させる、（２）に記載の制御情報生成装置。
この構成の制御情報生成装置によれば、空隙等の欠陥が生じやすい溶接ビードの折れ曲がった角部をマージ領域外に配置させることにより、第一造形領域と第二造形領域との接合強度の低下を抑制できる。
この構成の制御情報生成装置によれば、空隙等の欠陥が生じやすい溶接ビードの折れ曲がった角部をマージ領域外に配置させることにより、第一造形領域と第二造形領域との接合強度の低下を抑制できる。
【0060】
（４） 前記第一経路調整部は、前記平行部を、前記第一造形領域または前記第二造形領域に侵入した位置に配置させる、（２）に記載の制御情報生成装置。
この構成の制御情報生成装置によれば、第一経路調整部が、平行部を、第一造形領域または第二造形領域に侵入した位置に配置させることにより、平行部における溶接ビード同士の接合長さ及び接合面積を増加させることができ、また、第一造形領域と第二造形領域との境界における接合面が単純な平面とならず、接合強度を強化できる。
この構成の制御情報生成装置によれば、第一経路調整部が、平行部を、第一造形領域または第二造形領域に侵入した位置に配置させることにより、平行部における溶接ビード同士の接合長さ及び接合面積を増加させることができ、また、第一造形領域と第二造形領域との境界における接合面が単純な平面とならず、接合強度を強化できる。
【0061】
（５） 前記領域設定部は、前記三次元形状から予め設定された余肉量に基づいて前記マージ領域を設定する、（１）から（４）のいずれか一つに記載の制御情報生成装置。
この構成の制御情報生成装置によれば、余肉量に応じて溶接ビードの造形経路を柔軟に変更でき、また、全体的に修正する溶接ビードの造形経路の経路長を小さくでき、効率的に造形できる。
この構成の制御情報生成装置によれば、余肉量に応じて溶接ビードの造形経路を柔軟に変更でき、また、全体的に修正する溶接ビードの造形経路の経路長を小さくでき、効率的に造形できる。
【0062】
（６） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成する制御情報生成方法であって、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
を含む、制御情報生成方法。
この制御情報生成方法によれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との接合箇所の強度を改善できる。
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
を含む、制御情報生成方法。
この制御情報生成方法によれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との接合箇所の強度を改善できる。
【0063】
（７） 造形経路に沿ってトーチを移動させながら溶接材料を溶融して対象面に溶接ビードを形成してビード層を造形し、前記ビード層を積層した三次元形状の造形物を造形する積層造形装置を制御するための制御情報を生成するプログラムであって、
コンピュータに、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得機能と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域間にマージ領域を設定する領域設定機能と、
前記溶接ビードの造形経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整機能と、
前記第一経路調整機能による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整機能と、
を実現させるための、プログラム。
この構成のプログラムによれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との接合箇所の強度を改善できる。
コンピュータに、
前記造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得機能と、
前記経路情報に基づいて、前記溶接ビードの積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域間にマージ領域を設定する領域設定機能と、
前記溶接ビードの造形経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整機能と、
前記第一経路調整機能による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整機能と、
を実現させるための、プログラム。
この構成のプログラムによれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができ、積層条件が異なる第一造形領域と第二造形領域との接合箇所の強度を改善できる。
【0064】
（８） 第一方向の造形経路に沿って溶接ビードを形成して第一造形領域を造形し、前記第一造形領域における前記第一方向と交差する第二方向に沿って前記溶接ビードを形成して第二造形領域を造形することにより、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する積層造形方法であって、
前記溶接ビードの造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記第一造形領域と前記第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記第一造形領域及び前記第二造形領域の少なくとも一方を造形する前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
修正された造形経路に沿って前記溶接ビードを形成し、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する造形工程と、
を含む、積層造形方法。
この積層造形方法によれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができる。これにより、第一方向に沿う溶接ビードによって造形される第一造形領域に対して、第一方向と交差する第二方向に沿う溶接ビードによって造形される第二造形領域が、十分な接合強度で接合された造形物を造形できる。
前記溶接ビードの造形経路の情報である経路情報を取得する経路情報取得工程と、
前記経路情報に基づいて、前記第一造形領域と前記第二造形領域との間にマージ領域を設定する領域設定工程と、
前記第一造形領域及び前記第二造形領域の少なくとも一方を造形する前記溶接ビードの経路長を調整して前記溶接ビードの始端位置および終端位置を前記マージ領域外に移動させる第一経路調整工程と、
前記第一経路調整工程による調整に基づいて、他の前記溶接ビードの造形経路を修正する第二経路調整工程と、
修正された造形経路に沿って前記溶接ビードを形成し、前記第一造形領域に前記第二造形領域が接合された造形物を造形する造形工程と、
を含む、積層造形方法。
この積層造形方法によれば、応力の集中しやすいマージ領域に配置された溶接ビードの始端位置および終端位置をマージ領域外に移動させるので、マージ領域における欠陥の発生を抑えることができる。これにより、第一方向に沿う溶接ビードによって造形される第一造形領域に対して、第一方向と交差する第二方向に沿う溶接ビードによって造形される第二造形領域が、十分な接合強度で接合された造形物を造形できる。
【符号の説明】
【0065】
１１ トーチ
１５ 造形制御装置（制御情報生成装置）
３１ 経路情報取得部
３３ 領域設定部
３５ 第一経路調整部
３７ 第二経路調整部
１００ 積層造形システム（積層造形装置）
Ａ１ 第一造形領域
Ａ２ 第二造形領域
Ａｍ マージ領域
Ｂ 溶接ビード
Ｂｓ 始端位置
Ｂｅ 終端位置
Ｃ 角部
Ｆ 境界
Ｐ 平行部
Ｗ 造形物
１５ 造形制御装置（制御情報生成装置）
３１ 経路情報取得部
３３ 領域設定部
３５ 第一経路調整部
３７ 第二経路調整部
１００ 積層造形システム（積層造形装置）
Ａ１ 第一造形領域
Ａ２ 第二造形領域
Ａｍ マージ領域
Ｂ 溶接ビード
Ｂｓ 始端位置
Ｂｅ 終端位置
Ｃ 角部
Ｆ 境界
Ｐ 平行部
Ｗ 造形物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】