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(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】P2024029805
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】積層造形システム、制御方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
B23K 9/04 20060101AFI20240229BHJP
B29C 64/386 20170101ALI20240229BHJP
B33Y 50/00 20150101ALI20240229BHJP
B29C 64/118 20170101ALI20240229BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240229BHJP
G05B 19/418 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
B23K9/04 G
B29C64/386
B33Y50/00
B29C64/118
B33Y30/00
G05B19/418 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022132194
(22)【出願日】2022-08-23
(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】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(72)【発明者】
【氏名】初田 光嶺
(72)【発明者】
【氏名】椋田 雄
【テーマコード（参考）】
3C100
4F213
【Ｆターム（参考）】
3C100AA03
3C100AA13
3C100AA22
3C100AA29
3C100BB06
3C100BB11
4F213AR07
4F213AR11
4F213AR12
4F213WA25
4F213WA97
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL85
4F213WL96
(57)【要約】
【課題】積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべき工程の組み合わせを調整することを容易にする。
【解決手段】積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備え、制御部は、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定する、積層造形システム。
【選択図】図１
【解決手段】積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備え、制御部は、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定する、積層造形システム。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、当該積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、当該実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記組み合わせを決定する、
積層造形システム。
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、当該実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記組み合わせを決定する、
積層造形システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記複数の工程実行部の前記組み合わせが前記積層造形物に対して相対的に移動するように制御する、請求項１に記載の積層造形システム。
【請求項3】
前記制御部は、前記積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する前記組み合わせを決定する、請求項１に記載の積層造形システム。
【請求項4】
前記制御部は、前記積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、前記所定の設定値を求める、請求項３に記載の積層造形システム。
【請求項5】
前記制御部は、前記実績データとして、前記少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した後の前記積層造形物の形状を示す実績形状データを取得し、前記計画データとして、前記積層造形物の計画上の形状を示す計画形状データを用いる、請求項１に記載の積層造形システム。
【請求項6】
前記制御部は、前記実績形状データとして、前記積層造形物の積層高さの実績値を取得し、前記計画形状データとして、前記積層造形物の積層高さの計画値を用い、前記乖離度合いとして、当該実績値と当該計画値との差分を用いる、請求項５に記載の積層造形システム。
【請求項7】
前記複数の工程実行部の前記組み合わせに含まれる各工程実行部を、当該各工程実行部が工程を実行する対象の前記積層造形物まで移動させる移動システムを更に備える、請求項１に記載の積層造形システム。
【請求項8】
前記移動システムは、
レール装置と、
前記各工程実行部を、当該各工程実行部が工程を実行する対象の前記積層造形物の方向へ移動させるように、前記レール装置を切り替える切替装置と、
を備える、請求項７に記載の積層造形システム。
レール装置と、
前記各工程実行部を、当該各工程実行部が工程を実行する対象の前記積層造形物の方向へ移動させるように、前記レール装置を切り替える切替装置と、
を備える、請求項７に記載の積層造形システム。
【請求項9】
積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、当該積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備えた積層造形システムにおいて、
前記制御部が、前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得するステップと、
前記制御部が、前記実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記組み合わせを決定するステップと、
を含む、制御方法。
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備えた積層造形システムにおいて、
前記制御部が、前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得するステップと、
前記制御部が、前記実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記組み合わせを決定するステップと、
を含む、制御方法。
【請求項10】
積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、当該積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備えた積層造形システムにおいて、
前記制御部に、
前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得する機能と、
前記実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記組み合わせを決定する機能と、
を実現させるためのプログラム。
前記複数の工程実行部に通信可能に構成され、当該複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、
を備えた積層造形システムにおいて、
前記制御部に、
前記複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得する機能と、
前記実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、前記組み合わせを決定する機能と、
を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層造形システム、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、母材を積載した架台を外部から搬入する待機室と、母材上に金属を含む造形材料を用いて積層造形物を形成する積層室と、積層造形物に加工を施す加工室と、積層造形物や積層造形物を加工してなる加工物を検査する検査室とを有しており、各部屋間を、母材等を積載した架台が行き来できるようになっている構造体製造装置が記載されている。
特許文献２には、中央コントローラは、通信ネットワークを介して、各製造セルのセルコントローラから実際の溶接パラメータデータを収集し、製造セルの各々の中で溶接されている同じ種類の加工物に関する集合溶接パラメータデータを形成し、集合溶接パラメータデータを分析して、更新済みの溶接設定を生成し、更新済みの溶接設定は、通信ネットワークを介して、中央コントローラから製造セルの各々のセルコントローラに通信される、製造環境全体の溶接品質保証を支援するシステム及び方法が記載されている。
特許文献２には、中央コントローラは、通信ネットワークを介して、各製造セルのセルコントローラから実際の溶接パラメータデータを収集し、製造セルの各々の中で溶接されている同じ種類の加工物に関する集合溶接パラメータデータを形成し、集合溶接パラメータデータを分析して、更新済みの溶接設定を生成し、更新済みの溶接設定は、通信ネットワークを介して、中央コントローラから製造セルの各々のセルコントローラに通信される、製造環境全体の溶接品質保証を支援するシステム及び方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－２５１２０号公報
【特許文献2】特開２０１９－１０２０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、最初に決めた実行すべき工程の組み合わせを調整することは困難である。
【0005】
本発明の目的は、積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべき工程の組み合わせを調整することを容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる目的のもと、本発明は、積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備え、制御部は、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定する、積層造形システムを提供する。
制御部は、複数の工程実行部の組み合わせが積層造形物に対して相対的に移動するように制御する、ものであってよい。
制御部は、積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する組み合わせを決定する、ものであってよい。その場合、制御部は、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、所定の設定値を求める、ものであってよい。
制御部は、実績データとして、少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した後の積層造形物の形状を示す実績形状データを取得し、計画データとして、積層造形物の計画上の形状を示す計画形状データを用いる、ものであってよい。その場合、制御部は、実績形状データとして、積層造形物の積層高さの実績値を取得し、計画形状データとして、積層造形物の積層高さの計画値を用い、乖離度合いとして、実績値と計画値との差分を用いる、ものであってよい。
積層造形システムは、複数の工程実行部の組み合わせに含まれる各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物まで移動させる移動システムを更に備える、ものであってよい。その場合、移動システムは、レール装置と、各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物の方向へ移動させるように、レール装置を切り替える切替装置と、を備える、ものであってよい。
制御部は、複数の工程実行部の組み合わせが積層造形物に対して相対的に移動するように制御する、ものであってよい。
制御部は、積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する組み合わせを決定する、ものであってよい。その場合、制御部は、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、所定の設定値を求める、ものであってよい。
制御部は、実績データとして、少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した後の積層造形物の形状を示す実績形状データを取得し、計画データとして、積層造形物の計画上の形状を示す計画形状データを用いる、ものであってよい。その場合、制御部は、実績形状データとして、積層造形物の積層高さの実績値を取得し、計画形状データとして、積層造形物の積層高さの計画値を用い、乖離度合いとして、実績値と計画値との差分を用いる、ものであってよい。
積層造形システムは、複数の工程実行部の組み合わせに含まれる各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物まで移動させる移動システムを更に備える、ものであってよい。その場合、移動システムは、レール装置と、各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物の方向へ移動させるように、レール装置を切り替える切替装置と、を備える、ものであってよい。
【0007】
また、本発明は、積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備えた積層造形システムにおいて、制御部が、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得するステップと、制御部が、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定するステップと、を含む、制御方法も提供する。
【0008】
更に、本発明は、積層造形物を造形するためのビードの積層工程を実行可能な工程実行部と、積層工程の前工程又は後工程を実行可能な工程実行部とを含む複数の工程実行部と、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部と、を備えた積層造形システムにおいて、制御部に、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データを取得する機能と、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、組み合わせを決定する機能と、を実現させるためのプログラムも提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、積層造形物の造形中に、実績データの計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべき工程の組み合わせを調整することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施の形態における積層造形システムの全体構成例を示す図である。
【図2】本実施の形態における造形ロボットの概略構成例を示す図である。
【図3】本実施の形態における統括コントローラのハードウェア構成例を示す図である。
【図4】（ａ）～（ｄ）は、各モジュールの動作例を示すフローチャートである。
【図5】本実施の形態における統括コントローラの機能構成例を示す図である。
【図6】本実施の形態における統括コントローラの動作例を示すフローチャートである。
【図7】本実施の形態における組み合わせ決定処理の内容を示すフローチャートである。
【図8】本実施の形態における他の積層造形システムの全体構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0012】
［積層造形システムの構成］
図１は、本実施の形態における積層造形システム１の全体構成例を示す図である。
図示するように、積層造形システム１は、機能によって分割された複数のモジュール１０と、複数のモジュール１０を統括して制御する統括コントローラ３０とが、通信回線８１を介して接続されることにより構成されている。
図１は、本実施の形態における積層造形システム１の全体構成例を示す図である。
図示するように、積層造形システム１は、機能によって分割された複数のモジュール１０と、複数のモジュール１０を統括して制御する統括コントローラ３０とが、通信回線８１を介して接続されることにより構成されている。
【0013】
図では、複数のモジュール１０としてモジュール１０ａ～１０ｄを示している。例えば、モジュール１０ａは、積層造形物１００を造形するための溶接ビード（以下、単に「ビード」という）の積層工程を実行可能な造形モジュールとしている。モジュール１０ｂ～１０ｄは、ビードの積層工程の前工程又は後工程を実行可能なモジュールであれば、如何なるモジュールでもよい。ここでは、モジュール１０ｂは、積層造形物１００のＵＴ探傷（超音波探傷）に必要な平滑面を出すための積層造形物１００の切削工程を実行可能な切削モジュールとしている。モジュール１０ｃは、積層造形物１００のＵＴ探傷工程を実行可能なＵＴ探傷モジュールとしている。モジュール１０ｄは、積層造形物１００のＵＴ探傷で発見された欠陥を補修する欠陥補修（ガウジング）工程を実行可能な欠陥補修モジュールとしている。以下では、モジュール１０ａを造形モジュール１０ａと称し、モジュール１０ｂを切削モジュール１０ｂと称し、モジュール１０ｃをＵＴ探傷モジュール１０ｃと称し、モジュール１０ｄを欠陥補修モジュール１０ｄと称することもあるものとする。モジュール１０は、工程実行部の一例である。
【0014】
各モジュール１０はロボット化してもよい。即ち、造形モジュール１０ａは造形ロボットにより、切削モジュール１０ｂは切削ロボットにより、ＵＴ探傷モジュール１０ｃはＵＴ探傷ロボットにより、欠陥補修モジュール１０ｄは欠陥補修ロボットにより、実現してもよい。
或いは、各モジュール１０は、複数の関節軸を有するマニピュレータの先端のツールを、各モジュール１０の機能に対応するツールに交換することにより、実現してもよい。
また、積層造形システム１では、積層造形物１００をラインで搬送するようにしている。図では、ラインを直線で示しているが、ラインは必ずしも直線でなくてよい。各モジュール１０間での積層造形物１００の認識（位置出し）は、例えば積層造形物１００が置かれるベースプレート上に十字マークを付け、これを各モジュール１０が認識することにより、実行してもよい。
或いは、各モジュール１０は、複数の関節軸を有するマニピュレータの先端のツールを、各モジュール１０の機能に対応するツールに交換することにより、実現してもよい。
また、積層造形システム１では、積層造形物１００をラインで搬送するようにしている。図では、ラインを直線で示しているが、ラインは必ずしも直線でなくてよい。各モジュール１０間での積層造形物１００の認識（位置出し）は、例えば積層造形物１００が置かれるベースプレート上に十字マークを付け、これを各モジュール１０が認識することにより、実行してもよい。
【0015】
更に、図には示していないが、１つのラインで同時に複数の積層造形物１００を造形してもよい。例えば、ある積層造形物１００が造形モジュール１０ａにより造形されている間、別の積層造形物１００が切削モジュール１０ｂにより切削されていてもよい。また、複数の積層造形物１００を同時に造形する場合、全体工程に占める各モジュール１０の稼働時間の割合から、モジュール１０の構成比を変えてもよい。例えば、切削に造形の２倍の時間がかかるとすれば、１つの造形モジュール１０ａに対して２つの切削モジュール１０ｂを設けてもよい。
【0016】
また、各モジュール１０はハードウェア、ソフトウェアとしては独立していてもよく、ユーザの希望に応じてモジュール１０を減らしたり、新たなモジュール１０を追加したり、モジュール１０の順序を変更したりしてもよい。例えば、切削が不要なユーザは切削モジュール１０ｂを省略してもよい。ＵＴ探傷ではなくＰＴ探傷（浸透探傷）が必要なユーザはＰＴ探傷モジュールを追加してもよい。ＵＴ探傷の前ではなく後で切削が必要なユーザは切削モジュール１０ｂとＵＴ探傷モジュール１０ｃの順序を入れ換えてもよい。
更に、各モジュール１０は単一の機能でなく、複数の機能を有してもよい。例えば、ＵＴ探傷と欠陥補修とを一体化した探傷補修モジュールを設けてもよい。
更に、各モジュール１０は単一の機能でなく、複数の機能を有してもよい。例えば、ＵＴ探傷と欠陥補修とを一体化した探傷補修モジュールを設けてもよい。
【0017】
統括コントローラ３０は、各モジュール１０を駆使して、積層造形物１００を製作する。具体的には、統括コントローラ３０は、積層計画データを管理する機能と、各モジュール１０を使用するか否かを判定する機能とを有する。統括コントローラ３０は、複数の工程実行部に通信可能に構成され、複数の工程実行部のうちの実行すべき工程実行部の組み合わせを決定する制御部の一例である。
【0018】
［造形ロボットの構成］
本実施の形態におけるモジュール１０を実現するロボットの一例として、造形モジュール１０ａを実現する造形ロボット２０の構成について説明する。
図２は、造形ロボット２０の概略構成例を示す図である。
本実施の形態におけるモジュール１０を実現するロボットの一例として、造形モジュール１０ａを実現する造形ロボット２０の構成について説明する。
図２は、造形ロボット２０の概略構成例を示す図である。
【0019】
造形ロボット２０は、複数の関節を有する腕（アーム）２１を備え、図示しないロボットコントローラからの指示に従って動作することで造形作業を行う。また、造形ロボット２０は、腕２１の先端に手首部２２を介して、積層造形物１００を造形するための溶接トーチ２３を有している。そして、造形ロボット２０は、軟鋼製の溶加材（ワイヤ）２４を溶融しながら、溶接トーチ２３を移動させて、積層造形物１００を造形する。具体的には、溶接トーチ２３は、溶加材２４を供給しつつ、シールドガスを流しながらアークを発生させて溶加材２４を溶融及び固化し、母材９０上に複数層のビード１０１を積層して積層造形物１００を造形する。尚、ここでは、溶加材２４を溶融する熱源としてアークを用いるが、レーザやプラズマを用いてもよい。また、造形ロボット２０は、この他に、溶加材２４を送給する送給装置等も含むが、これについては説明を省略する。
【0020】
［統括コントローラのハードウェア構成］
図３は、統括コントローラ３０のハードウェア構成例を示す図である。
図示するように、統括コントローラ３０は、例えば汎用のＰＣ（Personal Computer）等により実現され、演算手段であるＣＰＵ４１と、記憶手段であるメインメモリ４２及び磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）４３とを備える。ここで、ＣＰＵ４１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、統括コントローラ３０の各機能を実現する。また、メインメモリ４２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、ＨＤＤ４３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
また、統括コントローラ３０は、外部との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ４４と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構４５と、キーボードやマウス等の入力デバイス４６と、記録媒体に対してデータの読み書きを行うためのドライバ４７とを備える。尚、図３は、統括コントローラ３０をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、統括コントローラ３０は図示の構成に限定されない。
図３は、統括コントローラ３０のハードウェア構成例を示す図である。
図示するように、統括コントローラ３０は、例えば汎用のＰＣ（Personal Computer）等により実現され、演算手段であるＣＰＵ４１と、記憶手段であるメインメモリ４２及び磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）４３とを備える。ここで、ＣＰＵ４１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、統括コントローラ３０の各機能を実現する。また、メインメモリ４２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、ＨＤＤ４３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
また、統括コントローラ３０は、外部との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ４４と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構４５と、キーボードやマウス等の入力デバイス４６と、記録媒体に対してデータの読み書きを行うためのドライバ４７とを備える。尚、図３は、統括コントローラ３０をコンピュータシステムにて実現した場合のハードウェア構成を例示するに過ぎず、統括コントローラ３０は図示の構成に限定されない。
【0021】
［本実施の形態の背景及び概要］
このような構成を備えた積層造形システム１で積層造形物１００を製造する場合、積層途中に欠陥が生じたり欠陥の発生が懸念されたりすれば、予め決めた工程から逸脱して臨機応変に各工程を組み直して製造を続行する必要がある。特に大きな積層造形物１００を製造する場合には、製造が１日で完結せず長期にわたる。そのため、いくら精密に製造工程の計画を立てても、異常や計画からの乖離が発生した場合は工程の組み直しが難しい。
また、異常や計画からの乖離が発生しないように検査や補修等の工程を都度組み込むと、生産性が著しく低下する。従って、可能な限り生産性を犠牲しない形で造形状況に応じて工程の組み合わせを自動的に最適化する方法が求められる。
このような構成を備えた積層造形システム１で積層造形物１００を製造する場合、積層途中に欠陥が生じたり欠陥の発生が懸念されたりすれば、予め決めた工程から逸脱して臨機応変に各工程を組み直して製造を続行する必要がある。特に大きな積層造形物１００を製造する場合には、製造が１日で完結せず長期にわたる。そのため、いくら精密に製造工程の計画を立てても、異常や計画からの乖離が発生した場合は工程の組み直しが難しい。
また、異常や計画からの乖離が発生しないように検査や補修等の工程を都度組み込むと、生産性が著しく低下する。従って、可能な限り生産性を犠牲しない形で造形状況に応じて工程の組み合わせを自動的に最適化する方法が求められる。
【0022】
そこで、本実施の形態では、統括コントローラ３０が、複数のモジュール１０のうちの少なくとも１つのモジュール１０が工程を実行した際に得られた実績データを取得し、実績データの計画データからの乖離度合いに基づいて、実行すべきモジュール１０の組み合わせを決定する。
【0023】
［各モジュールの動作］
図４（ａ）～（ｄ）は、各モジュール１０の動作例を示すフローチャートである。
図４（ａ）～（ｄ）は、各モジュール１０の動作例を示すフローチャートである。
【0024】
図４（ａ）は、造形モジュール１０ａの動作例を示す。
図示するように、造形モジュール１０ａは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１１１）、これを読み込む（ステップ１１２）。そして、造形モジュール１０ａは、造形を行って（ステップ１１３）、造形結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１１４）。ここで、造形結果ログとは、例えば、造形後の形状データである。その後、造形モジュール１０ａは、造形結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１１５）。
図示するように、造形モジュール１０ａは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１１１）、これを読み込む（ステップ１１２）。そして、造形モジュール１０ａは、造形を行って（ステップ１１３）、造形結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１１４）。ここで、造形結果ログとは、例えば、造形後の形状データである。その後、造形モジュール１０ａは、造形結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１１５）。
【0025】
図４（ｂ）は、切削モジュール１０ｂの動作例を示す。
図示するように、切削モジュール１０ｂは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１２１）、これを読み込む（ステップ１２２）。そして、切削モジュール１０ｂは、切削を行って（ステップ１２３）、切削結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１２４）。ここで、切削結果ログとは、例えば、切削後の形状データである。その後、切削モジュール１０ｂは、切削結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１２５）。
図示するように、切削モジュール１０ｂは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１２１）、これを読み込む（ステップ１２２）。そして、切削モジュール１０ｂは、切削を行って（ステップ１２３）、切削結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１２４）。ここで、切削結果ログとは、例えば、切削後の形状データである。その後、切削モジュール１０ｂは、切削結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１２５）。
【0026】
図４（ｃ）は、ＵＴ探傷モジュール１０ｃの動作例を示す。
図示するように、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１３１）、これを読み込む（ステップ１３２）。そして、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、ＵＴ探傷を行って（ステップ１３３）、探傷結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１３４）。ここで、探傷結果ログとは、例えば、ＵＴ探傷で発見された欠陥の寸法及び位置を示すデータである。その後、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、探傷結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１３５）。
図示するように、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１３１）、これを読み込む（ステップ１３２）。そして、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、ＵＴ探傷を行って（ステップ１３３）、探傷結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１３４）。ここで、探傷結果ログとは、例えば、ＵＴ探傷で発見された欠陥の寸法及び位置を示すデータである。その後、ＵＴ探傷モジュール１０ｃは、探傷結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１３５）。
【0027】
図４（ｄ）は、欠陥補修モジュール１０ｄの動作例を示す。
図示するように、欠陥補修モジュール１０ｄは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１４１）、これを読み込む（ステップ１４２）。そして、欠陥補修モジュール１０ｄは、欠陥補修を行って（ステップ１４３）、補修結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１４４）。ここで、補修結果ログとは、例えば、補修後の形状データである。その後、欠陥補修モジュール１０ｄは、補修結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１４５）。
図示するように、欠陥補修モジュール１０ｄは、積層計画データを統括コントローラ３０から受信し（ステップ１４１）、これを読み込む（ステップ１４２）。そして、欠陥補修モジュール１０ｄは、欠陥補修を行って（ステップ１４３）、補修結果ログを積層計画データに記録（追記）する（ステップ１４４）。ここで、補修結果ログとは、例えば、補修後の形状データである。その後、欠陥補修モジュール１０ｄは、補修結果ログが記録された積層計画データを統括コントローラ３０へ送信する（ステップ１４５）。
【0028】
［統括コントローラの機能構成］
図５は、本実施の形態における統括コントローラ３０の機能構成例を示す図である。図示するように、本実施の形態における統括コントローラ３０は、受信部３１と、積層計画データ取得部３２と、組み合わせ決定部３３と、記憶部３４と、使用可否判定部３５と、送信部３６とを備える。
図５は、本実施の形態における統括コントローラ３０の機能構成例を示す図である。図示するように、本実施の形態における統括コントローラ３０は、受信部３１と、積層計画データ取得部３２と、組み合わせ決定部３３と、記憶部３４と、使用可否判定部３５と、送信部３６とを備える。
【0029】
受信部３１は、各モジュール１０が作業の実行後にログデータを記録した積層計画データを、そのモジュール１０から通信回線８１を介して受信する。モジュール１０が造形モジュール１０ａである場合、ログデータは造形結果ログである。モジュール１０が切削モジュール１０ｂである場合、ログデータは切削結果ログである。モジュール１０がＵＴ探傷モジュール１０ｃである場合、ログデータは探傷結果ログである。モジュール１０が欠陥補修モジュール１０ｄである場合、ログデータは補修結果ログである。ログデータは、複数の工程実行部のうちの少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した際に得られた実績データの一例であり、受信部３１は、制御部における、実績データを取得する機能の一例である。造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログは、少なくとも１つの工程実行部が工程を実行した後の積層造形物の形状を示す実績形状データの一例であり、受信部３１は、制御部における、実績形状データを取得する機能の一例である。造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログは、積層造形物の積層高さの実績値の一例でもあり、受信部３１は、制御部における、実績値を取得する機能の一例でもある。
【0030】
積層計画データ取得部３２は、積層計画データを取得する。
例えば、造形の開始時には、積層計画データ取得部３２は、次のようにして積層計画データを取得する。即ち、積層計画データ取得部３２は、図示しないＣＡＤ装置から、積層造形物１００の三次元形状を表す三次元ＣＡＤデータを取得する。そして、積層計画データ取得部３２は、この三次元ＣＡＤデータを複数の層に分割（スライス）することで、各層の形状をそれぞれが表す複数の層形状データを生成する。その後、積層計画データ取得部３２は、この複数の層形状データの各層の高さ及び幅に合ったビード１０１を溶着する際の溶接条件やアーク狙い位置を含む積層計画データを生成する。
また、造形の開始後は、積層計画データ取得部３２は、受信部３１から、各モジュール１０がログデータを記録した積層計画データを取得する。
例えば、造形の開始時には、積層計画データ取得部３２は、次のようにして積層計画データを取得する。即ち、積層計画データ取得部３２は、図示しないＣＡＤ装置から、積層造形物１００の三次元形状を表す三次元ＣＡＤデータを取得する。そして、積層計画データ取得部３２は、この三次元ＣＡＤデータを複数の層に分割（スライス）することで、各層の形状をそれぞれが表す複数の層形状データを生成する。その後、積層計画データ取得部３２は、この複数の層形状データの各層の高さ及び幅に合ったビード１０１を溶着する際の溶接条件やアーク狙い位置を含む積層計画データを生成する。
また、造形の開始後は、積層計画データ取得部３２は、受信部３１から、各モジュール１０がログデータを記録した積層計画データを取得する。
【0031】
組み合わせ決定部３３は、複数のモジュール１０のうち、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する。
例えば、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０が積層造形物１００の１層に対して行う作業の平均的な所要時間を表すベクトルｔｉを取得する。また、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０がｉ番目の層の全面のうち作業を実施する度合いを表すベクトルｘｉを取得する。ベクトルｘｉの各要素の値は「０」以上「１」以下とする。値「０」はｉ番目の層に対して作業を実施しないことを示し、値「１」はｉ番目の層の全面に対して作業を実施することを示す。更に、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０の作業が生み出す品質効果の重みを表すベクトルｗｉを取得する。品質効果の重みとは、ここでは、欠陥の発生し易さとする。ベクトルｗｉはユーザが事前に与えてよい。尚、ベクトルは、後述する式（１）～（３）においては太字かつ斜体で示すが、テキストにおいては通常の太さで立体の文字で示すものとする。
ここで、ベクトルとは、各モジュール１０に対する値を、対応する要素に持つものである。例えば、造形が順調である場合のベクトルｘｉは［数１］のようになる。造形中に高さずれ等が発生すると、ベクトルｘｉの要素の値が変更され、各モジュール１０の作業割合が変化する。尚、［数１］はｉ層の形成に切削を必須としない場合について示したものであり、当初から切削を予定する場合は造形が順調であっても切削モジュールに関する要素の値が０でない等、他の例もあり得る。
例えば、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０が積層造形物１００の１層に対して行う作業の平均的な所要時間を表すベクトルｔｉを取得する。また、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０がｉ番目の層の全面のうち作業を実施する度合いを表すベクトルｘｉを取得する。ベクトルｘｉの各要素の値は「０」以上「１」以下とする。値「０」はｉ番目の層に対して作業を実施しないことを示し、値「１」はｉ番目の層の全面に対して作業を実施することを示す。更に、組み合わせ決定部３３は、各モジュール１０の作業が生み出す品質効果の重みを表すベクトルｗｉを取得する。品質効果の重みとは、ここでは、欠陥の発生し易さとする。ベクトルｗｉはユーザが事前に与えてよい。尚、ベクトルは、後述する式（１）～（３）においては太字かつ斜体で示すが、テキストにおいては通常の太さで立体の文字で示すものとする。
ここで、ベクトルとは、各モジュール１０に対する値を、対応する要素に持つものである。例えば、造形が順調である場合のベクトルｘｉは［数１］のようになる。造形中に高さずれ等が発生すると、ベクトルｘｉの要素の値が変更され、各モジュール１０の作業割合が変化する。尚、［数１］はｉ層の形成に切削を必須としない場合について示したものであり、当初から切削を予定する場合は造形が順調であっても切削モジュールに関する要素の値が０でない等、他の例もあり得る。
【0032】
【数1】
【0033】
また、組み合わせ決定部３３は、品質に要求される基準を表す設定値ｂを取得する。設定値ｂは、例えば、表面直下Ｓｍｍ以下にある直径Ｄｍｍ以上の欠陥を発見する確率であってよい。組み合わせ決定部３３は、例えば、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、設定値ｂを取得するとよい。欠陥については全範囲の探傷が難しい場合もあるので、欠陥発生確率モデルで管理した方が品質失敗による損失を抑制し易いからである。尚、欠陥発生確率モデルは、予め用意された確率分布モデルに対して欠陥が観測された造形物の事例に基づいて、分布モデルのパラメータが調整されたものであってよい。また、欠陥発生確率モデル以外に、高さばらつき量、計画高さと実績高さの差分等を用いてもよい。設定値ｂは、所定の設定値の一例であり、組み合わせ決定部３３は、制御部における、積層造形物の欠陥発生確率をモデル化した欠陥発生確率モデルに基づいて、所定の設定値を求める機能の一例である。
【0034】
そして、組み合わせ決定部３３は、式（２）に示す品質に対する制約を満たしつつ、式（１）に示すように全体の所要時間を最小化するベクトルｘｉを求める。
【0035】
【数2】
【0036】
以上の問題は一般的な線形計画問題として捉えられるので、シンプレックス法等の公知の計算手法によって解くことができる。これにより、組み合わせ決定部３３は、各層における各モジュール１０の実施有無を決定する。組み合わせ決定部３３は、制御部における、積層造形物の欠陥発生確率が所定の設定値以下となることを満足しつつ工程の実行時間の合計を最小化する組み合わせを決定する機能の一例である。
【0037】
尚、ここでは、式（２）によって品質に対する制約を表したため、ベクトルｗｉを欠陥の増加に対する寄与度合いとしたが、これには限らない。他の式によって品質に対する制約を表した場合、ベクトルｗｉは例えば欠陥の低減に対する寄与度合いとしてもよい。
【0038】
一方、造形中においては、各モジュール１０が作業の実行後に積層計画データにログデータを記録する。そこで、組み合わせ決定部３３は、ログデータと積層計画データとの比較に基づいて品質へのペナルティ項Σｕｉを計算する。ここで、特に、ログデータが造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログの何れかである場合を考える。その場合、ペナルティ項のｕｉは、ログデータにおける実績の形状データと、積層計画データにおける計画の形状データとの差分に依存した量（スカラー）であってよい。また、ペナルティ項のｕｉは、ログデータにおける実績高さと、積層計画データにおける計画高さとの差分に依存した量（スカラー）であってもよい。実績高さと計画高さとの差分であれば、各モジュール１０からのデータに基づき、比較的容易に求めることができる。組み合わせ決定部３３は、このペナルティ項を式（２）に付加することにより、式(３)の制約条件を設定する。そして、組み合わせ決定部３３は、上記と同様に、式（３）に示す品質に対する制約を満たしつつ、式（１）のように全体の所要時間を最小化するベクトルｘｉを求める。
【0039】
【数3】
【0040】
このように、組み合わせ決定部３３は、最適化問題を造形中に解くことで、品質条件をカバーしつつ生産時間を最小化するモジュール１０の組み合わせを逐次更新する。積層計画データは、計画データの一例であり、ペナルティ項のｕｉは、実績データの計画データからの乖離度合いの一例である。積層計画データにおける計画の形状データは、積層造形物の計画上の形状を示す計画形状データの一例である。積層計画データにおける計画高さは、積層造形物の積層高さの計画値の一例であり、ペナルティ項のｕｉは、実績値と計画値との差分の一例である。
【0041】
尚、ここでは、組み合わせ決定部３３が、全てのモジュール１０を対象として、使用するモジュール１０の組み合わせを決定したが、これには限らない。造形モジュール１０ａは必ず使用するものとしてベクトルｘｉの造形モジュール１０ａに対応する要素の値を「１」とし、他のモジュール１０を対象として、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。
【0042】
記憶部３４は、組み合わせ決定部３３が決定したモジュール１０の組み合わせを示す組み合わせ情報を記憶する。
【0043】
使用可否判定部３５は、記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、各モジュール１０を使用するか否かを判定する。
【0044】
送信部３６は、使用可否判定部３５が使用すると判定したモジュール１０に対し、積層計画データを、通信回線８１を介して送信する。また、送信部３６は、使用可否判定部３５が使用すると判定したモジュール１０に対し、積層造形物１００に対して相対的に移動するように指示する移動指示を、通信回線８１を介して送信する。送信部３６は、制御部における、複数の工程実行部の組み合わせが積層造形物に対して相対的に移動するように制御する機能の一例である。
【0045】
［統括コントローラの動作］
図６は、本実施の形態における統括コントローラ３０の動作例を示すフローチャートである。尚、この動作例では、１層目を積層する際に使用するモジュール１０の組み合わせは予め決められており、この組み合わせを示す組み合わせ情報が予め記憶部３４に記憶されているものとする。また、この動作例では、造形モジュール１０ａは必ず使用するように設定されているものとする。
図６は、本実施の形態における統括コントローラ３０の動作例を示すフローチャートである。尚、この動作例では、１層目を積層する際に使用するモジュール１０の組み合わせは予め決められており、この組み合わせを示す組み合わせ情報が予め記憶部３４に記憶されているものとする。また、この動作例では、造形モジュール１０ａは必ず使用するように設定されているものとする。
【0046】
統括コントローラ３０では、まず、積層計画データ取得部３２が、積層計画データを取得する（ステップ３０１）。
次に、統括コントローラ３０は、造形モジュール１０ａを動作させる（ステップ３０２）。具体的には、１層目を造形する場合は、送信部３６が、ステップ３０１で取得された積層計画データを造形モジュール１０ａへ送信する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、送信部３６が、（ｉ－１）層目の処理時に受信された積層計画データを造形モジュール１０ａへ送信する。そして、受信部３１が、造形モジュール１０ａが造形結果ログを追記した積層計画データを受信する。
次に、統括コントローラ３０は、造形モジュール１０ａを動作させる（ステップ３０２）。具体的には、１層目を造形する場合は、送信部３６が、ステップ３０１で取得された積層計画データを造形モジュール１０ａへ送信する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、送信部３６が、（ｉ－１）層目の処理時に受信された積層計画データを造形モジュール１０ａへ送信する。そして、受信部３１が、造形モジュール１０ａが造形結果ログを追記した積層計画データを受信する。
【0047】
次いで、使用可否判定部３５が、切削モジュール１０ｂを使用するか否かを判定する（ステップ３０３）。具体的には、１層目を造形する場合は、使用可否判定部３５は、予め記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、切削モジュール１０ｂを使用するか否かを判定する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、使用可否判定部３５は、（ｉ－１）層目の処理時にステップ３１０で記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、切削モジュール１０ｂを使用するか否かを判定する。
ステップ３０３で切削モジュール１０ｂを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、切削モジュール１０ｂを動作させる（ステップ３０４）。具体的には、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データを切削モジュール１０ｂへ送信する。そして、受信部３１が、切削モジュール１０ｂが切削結果ログを追記した積層計画データを受信する。
ステップ３０３で切削モジュール１０ｂを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、切削モジュール１０ｂを動作させる（ステップ３０４）。具体的には、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データを切削モジュール１０ｂへ送信する。そして、受信部３１が、切削モジュール１０ｂが切削結果ログを追記した積層計画データを受信する。
【0048】
次いで、使用可否判定部３５が、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用するか否かを判定する（ステップ３０５）。具体的には、１層目を造形する場合は、使用可否判定部３５は、予め記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用するか否かを判定する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、使用可否判定部３５は、（ｉ－１）層目の処理時にステップ３１０で記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用するか否かを判定する。
ステップ３０５でＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを動作させる（ステップ３０６）。具体的には、切削モジュール１０ｂが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０４で切削モジュール１０ｂから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。切削モジュール１０ｂが動作していなければ、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。そして、受信部３１が、ＵＴ探傷モジュール１０ｃが探傷結果ログを追記した積層計画データを受信する。
ステップ３０５でＵＴ探傷モジュール１０ｃを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、ＵＴ探傷モジュール１０ｃを動作させる（ステップ３０６）。具体的には、切削モジュール１０ｂが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０４で切削モジュール１０ｂから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。切削モジュール１０ｂが動作していなければ、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。そして、受信部３１が、ＵＴ探傷モジュール１０ｃが探傷結果ログを追記した積層計画データを受信する。
【0049】
次いで、使用可否判定部３５が、欠陥補修モジュール１０ｄを使用するか否かを判定する（ステップ３０７）。具体的には、１層目を造形する場合は、使用可否判定部３５は、予め記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、欠陥補修モジュール１０ｄを使用するか否かを判定する。ｉ層目（ｉ≧２）を造形する場合は、使用可否判定部３５は、（ｉ－１）層目の処理時にステップ３１０で記憶部３４に記憶された組み合わせ情報を参照して、欠陥補修モジュール１０ｄを使用するか否かを判定する。
ステップ３０７で欠陥補修モジュール１０ｄを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、欠陥補修モジュール１０ｄを動作させる（ステップ３０８）具体的には、ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０６でＵＴ探傷モジュール１０ｃから受信された積層計画データを欠陥補修モジュール１０ｄへ送信する。ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作せずに切削モジュール１０ｂが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０４で切削モジュール１０ｂから受信された積層計画データを欠陥補修モジュール１０ｄへ送信する。ＵＴ探傷モジュール１０ｃ及び切削モジュール１０ｂの何れも動作していなければ、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。そして、受信部３１が、欠陥補修モジュール１０ｄが補修結果ログを追記した積層計画データを受信する。
ステップ３０７で欠陥補修モジュール１０ｄを使用すると判定されれば、統括コントローラ３０は、欠陥補修モジュール１０ｄを動作させる（ステップ３０８）具体的には、ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０６でＵＴ探傷モジュール１０ｃから受信された積層計画データを欠陥補修モジュール１０ｄへ送信する。ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作せずに切削モジュール１０ｂが動作していれば、送信部３６が、ステップ３０４で切削モジュール１０ｂから受信された積層計画データを欠陥補修モジュール１０ｄへ送信する。ＵＴ探傷モジュール１０ｃ及び切削モジュール１０ｂの何れも動作していなければ、送信部３６が、ステップ３０２で造形モジュール１０ａから受信された積層計画データをＵＴ探傷モジュール１０ｃへ送信する。そして、受信部３１が、欠陥補修モジュール１０ｄが補修結果ログを追記した積層計画データを受信する。
【0050】
このように、積層造形システム１は、統括コントローラ３０を介して各モジュール１０間で統一された積層計画データを送受信することにより、積層造形物１００を製作する。例えば、欠陥補修モジュール１０ｄでは、ＵＴ探傷モジュール１０ｃで記録された欠陥の寸法及び位置を示す丈情報を読み込むことで、補修が必要な位置を割り出す。
【0051】
その後、統括コントローラ３０は、積層する層が造形を終了する層に到達したか否かを判定する（ステップ３０９）。即ち、統括コントローラ３０は、積層する層の番号ｉが層の番号の最大値に到達したか否かを判定する。
ステップ３０９で積層する層が造形を終了する層に到達していないと判定されれば、組み合わせ決定部３３が、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する組み合わせ決定処理を実行する（ステップ３１０）。具体的には、組み合わせ決定処理は、造形モジュール１０ａ、切削モジュール１０ｂ、ＵＴ探傷モジュール１０ｃ、及び欠陥補修モジュール１０ｄから、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する処理である。組み合わせ決定処理で決定されたモジュール１０の組み合わせを示す組み合わせ情報は、記憶部３４に記憶される。そして、統括コントローラ３０は、処理をステップ３０２へ戻す。
ステップ３０９で積層する層が造形を終了する層に到達したと判定されれば、統括コントローラ３０は、処理を終了する。
ステップ３０９で積層する層が造形を終了する層に到達していないと判定されれば、組み合わせ決定部３３が、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する組み合わせ決定処理を実行する（ステップ３１０）。具体的には、組み合わせ決定処理は、造形モジュール１０ａ、切削モジュール１０ｂ、ＵＴ探傷モジュール１０ｃ、及び欠陥補修モジュール１０ｄから、使用するモジュール１０の組み合わせを決定する処理である。組み合わせ決定処理で決定されたモジュール１０の組み合わせを示す組み合わせ情報は、記憶部３４に記憶される。そして、統括コントローラ３０は、処理をステップ３０２へ戻す。
ステップ３０９で積層する層が造形を終了する層に到達したと判定されれば、統括コントローラ３０は、処理を終了する。
【0052】
図７は、本実施の形態における組み合わせ決定処理の内容を示すフローチャートである。
【0053】
まず、組み合わせ決定部３３は、ｉ番目の層に対する作業の所要時間を表すベクトルｔｉを取得する（ステップ３５１）。また、組み合わせ決定部３３は、ｉ番目の層に対する作業を実施する度合いを表すベクトルｘｉを取得する（ステップ３５２）。更に、組み合わせ決定部３３は、ｉ番目の層に対する作業が生み出す品質効果の重みを表すベクトルｗｉを取得する（ステップ３５３）。
次に、組み合わせ決定部３３は、品質に要求される基準を表す設定値ｂを取得する（ステップ３５４）。
次に、組み合わせ決定部３３は、品質に要求される基準を表す設定値ｂを取得する（ステップ３５４）。
【0054】
次いで、組み合わせ決定部３３は、受信部３１が受信した積層計画データに追記されたログデータを取得する（ステップ３５５）。ログデータは、少なくとも造形結果ログを含む。切削モジュール１０ｂが動作していれば、ログデータは、切削結果ログを更に含む。ＵＴ探傷モジュール１０ｃが動作していれば、ログデータは、探傷結果ログを更に含む。欠陥補修モジュール１０ｄが動作していれば、ログデータは、補修結果ログを更に含む。
これにより、組み合わせ決定部３３は、品質に対するペナルティ項のｕｉを算出する（ステップ３５６）。具体的には、組み合わせ決定部３３は、積層計画データとログデータとの比較に基づいて、ペナルティ項のｕｉを算出する。特に、ログデータが造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログの何れかであれば、組み合わせ決定部３３は、積層計画データにおける計画の形状データと、ログデータにおける実績の形状データとの比較に基づいて、ペナルティ項のｕｉを算出する。
これにより、組み合わせ決定部３３は、品質に対するペナルティ項のｕｉを算出する（ステップ３５６）。具体的には、組み合わせ決定部３３は、積層計画データとログデータとの比較に基づいて、ペナルティ項のｕｉを算出する。特に、ログデータが造形結果ログ、切削結果ログ、及び補修結果ログの何れかであれば、組み合わせ決定部３３は、積層計画データにおける計画の形状データと、ログデータにおける実績の形状データとの比較に基づいて、ペナルティ項のｕｉを算出する。
【0055】
その後、組み合わせ決定部３３は、式（３）に示す品質に対する制約を満たしつつ、式（１）に示すように全体の所要時間を最小化するベクトルｘｉを算出する（ステップ３５７）。
【0056】
【数4】
【0057】
［変形例］
上記では、１層のビードを形成する毎に、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしたが、これには限らない。例えば、１パスのビードを形成する毎に、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。或いは、１層のビード又は１パスのビードを形成する途中で、１つのモジュール１０を動作させる都度、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。
上記では、１層のビードを形成する毎に、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしたが、これには限らない。例えば、１パスのビードを形成する毎に、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。或いは、１層のビード又は１パスのビードを形成する途中で、１つのモジュール１０を動作させる都度、使用するモジュール１０の組み合わせを決定するようにしてもよい。
【0058】
また、上記では、固定位置に配置された各モジュール１０がライン上を搬送される積層造形物１００に対して作業を行うようにしたが、これには限らない。固定位置に配置された積層造形物１００に対して移動可能な各モジュール１０が作業を行うようにしてもよい。以下、この場合の積層造形システムを、積層造形システム２として説明する。
【0059】
図８は、本実施の形態における積層造形システム２の全体構成例を示す図である。尚、図では、同種の構成要素であっても添え字を付して区別しているが、説明においてこれらを区別する必要がない場合は添え字を付さないものとする。
【0060】
図示するように、本実施の形態における積層造形システム２は、統括コントローラ３０と、工場システム５０とが、通信回線８２を介して接続されることにより構成されている。
工場システム５０では、積層造形物１００１～１００９がそれぞれ作業台１５０１～１５０９に配置されている。そして、統括コントローラ３０が決定した組み合わせに含まれる各モジュール１０が目的の積層造形物１００が配置された作業台１５０の横まで移動するようになっている。工場システム５０は、複数の工程実行部の組み合わせに含まれる各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物まで移動させる移動システムの一例である。
工場システム５０では、積層造形物１００１～１００９がそれぞれ作業台１５０１～１５０９に配置されている。そして、統括コントローラ３０が決定した組み合わせに含まれる各モジュール１０が目的の積層造形物１００が配置された作業台１５０の横まで移動するようになっている。工場システム５０は、複数の工程実行部の組み合わせに含まれる各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物まで移動させる移動システムの一例である。
【0061】
具体的には、工場システム５０は、レール５１１～５１８と、転轍機５２１～５２８とを含む。
レール５１は、モジュール１０が移動する軌道を画定するものである。例えば、モジュール１０として、ユニットを取り付けた架台を用意し、その架台がレール５１上を移動できるようにすればよい。ここで、モジュール１０が造形モジュール１０ａであれば、ユニットは、例えば、熱源及びワイヤ送給機を含む装置であればよく、モジュール１０が切削モジュール１０ｂであれば、ユニットは、例えば、切削工具を稼働する装置であればよい。レール５１は、レール装置の一例である。
また、統括コントローラ３０は、積層造形物１００が配置された作業台１５０の位置と、積層造形物１００に対して行うべき作業の内容とに応じて、最適なモジュール１０及び積層造形物１００までの経路を選択し、転轍機５２にレール５１の切替指示を出力する。すると、転轍機５３が、この切替指示に応じて、レール５１に沿った進行方向を切り替える。例えば、モジュール１０２及びモジュール１０４が、作業台１５０３に配置された積層造形物１００３に対して作業を行う必要が生じたとする。この場合、転轍機５２２が、モジュール１０２がレール５１１の方向へ向かうように進行方向を切り替え、モジュール１０２が作業台１５０３の紙面上側から作業を行うようにする。また、転轍機５２４が、モジュール１０４がレール５１２の方向へ向かうように進行方向を切り替え、モジュール１０４が作業台１５０３の紙面下側から作業を行うようにする。転轍機５２は、各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物の方向へ移動させるように、レール装置を切り替える切替装置の一例である。
レール５１は、モジュール１０が移動する軌道を画定するものである。例えば、モジュール１０として、ユニットを取り付けた架台を用意し、その架台がレール５１上を移動できるようにすればよい。ここで、モジュール１０が造形モジュール１０ａであれば、ユニットは、例えば、熱源及びワイヤ送給機を含む装置であればよく、モジュール１０が切削モジュール１０ｂであれば、ユニットは、例えば、切削工具を稼働する装置であればよい。レール５１は、レール装置の一例である。
また、統括コントローラ３０は、積層造形物１００が配置された作業台１５０の位置と、積層造形物１００に対して行うべき作業の内容とに応じて、最適なモジュール１０及び積層造形物１００までの経路を選択し、転轍機５２にレール５１の切替指示を出力する。すると、転轍機５３が、この切替指示に応じて、レール５１に沿った進行方向を切り替える。例えば、モジュール１０２及びモジュール１０４が、作業台１５０３に配置された積層造形物１００３に対して作業を行う必要が生じたとする。この場合、転轍機５２２が、モジュール１０２がレール５１１の方向へ向かうように進行方向を切り替え、モジュール１０２が作業台１５０３の紙面上側から作業を行うようにする。また、転轍機５２４が、モジュール１０４がレール５１２の方向へ向かうように進行方向を切り替え、モジュール１０４が作業台１５０３の紙面下側から作業を行うようにする。転轍機５２は、各工程実行部を、各工程実行部が工程を実行する対象の積層造形物の方向へ移動させるように、レール装置を切り替える切替装置の一例である。
【0062】
図８のようにモジュール１０をレール５１に沿って移動させることにより、モジュール１０の数が限られていたとしても、組み合わせるモジュール１０の数や対応できる積層造形物１００の数を増やすことができる。
【0063】
［本実施の形態の効果］
本実施の形態では、積層造形物１００の造形中に、ログデータの積層計画データからの乖離度合いに応じて、実行すべきモジュール１０の組み合わせを決定するようにした。これにより、積層造形物１００の造形中に、ログデータの積層計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべきモジュール１０の組み合わせを調整することが容易になった。
本実施の形態では、積層造形物１００の造形中に、ログデータの積層計画データからの乖離度合いに応じて、実行すべきモジュール１０の組み合わせを決定するようにした。これにより、積層造形物１００の造形中に、ログデータの積層計画データからの乖離が発生した場合に、実行すべきモジュール１０の組み合わせを調整することが容易になった。
【符号の説明】
【0064】
１，２…積層造形システム、１０…モジュール、２０…造形ロボット、３０…統括コントローラ、３１…受信部、３２…積層計画データ取得部、３３…組み合わせ決定部、３４…記憶部、３５…使用可否判定部、３６…送信部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
