特許7144357造形物の製造方法、造形物の製造手順生成方法、造形物の製造システム、造形物の製造手順生成装置、及びプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-20
(45)【発行日】2022-09-29
(54)【発明の名称】造形物の製造方法、造形物の製造手順生成方法、造形物の製造システム、造形物の製造手順生成装置、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
B29C 64/393 20170101AFI20220921BHJP
B22F 10/18 20210101ALI20220921BHJP
B22F 10/31 20210101ALI20220921BHJP
B22F 10/85 20210101ALI20220921BHJP
B22F 12/53 20210101ALI20220921BHJP
B22F 12/55 20210101ALI20220921BHJP
B22F 12/90 20210101ALI20220921BHJP
B23K 9/04 20060101ALI20220921BHJP
B29C 64/118 20170101ALI20220921BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20220921BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20220921BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20220921BHJP
【ＦＩ】
B29C64/393
B22F10/18
B22F10/31
B22F10/85
B22F12/53
B22F12/55
B22F12/90
B23K9/04 G
B23K9/04 K
B29C64/118
B33Y10/00
B33Y30/00
B33Y50/02
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019100301
(22)【出願日】2019-05-29
(65)【公開番号】P2020192752
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2021-10-26
(73)【特許権者】
【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
(74)【代理人】
【識別番号】100166981
【弁理士】
【氏名又は名称】砂田 岳彦
(72)【発明者】
【氏名】藤井 達也
(72)【発明者】
【氏名】飛田 正俊
(72)【発明者】
【氏名】山田 岳史
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 伸志
【審査官】▲高▼村 憲司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１６２５００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０１５７７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０８４５５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０
Ｂ２２Ｆ １／００－１２／９０
Ｂ２３Ｋ ９／００－ ９／３２
Ｂ２３Ｋ １０／００－１０／０２
Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造方法であって、前記第１の積層体を構成するビードを形成した後、当該第１の積層体を構成する次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、当該次のビードの形成に代えて、前記第２の積層体を構成するビードの形成を行うことを特徴とする、造形物の製造方法。
【請求項2】
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造手順生成方法であって、前記第１の積層体を構成するビードを形成した後、当該第１の積層体を構成する次のビードが形成される箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、当該次のビードの形成に代えて、前記第２の積層体を構成するビードの形成を行う、前記造形物の製造手順を、生成する工程を含むことを特徴とする、造形物の製造手順生成方法。
【請求項3】
前記造形物の製造手順を生成する工程では、前記次のビードが形成される箇所の温度をシミュレーションにより予測することを特徴とする、請求項２に記載の造形物の製造手順生成方法。
【請求項4】
前記造形物の三次元形状データを複数の層に分割する工程と、前記複数の層の各層に、分離体に対応する分離領域と、当該分離体により分離された前記第１の積層体に対応する第１の積層領域及び前記第２の積層体に対応する第２の積層領域を含む複数の積層領域とを設定する工程と
を更に含み、
前記造形物の製造手順を生成する工程では、前記第１の積層領域及び前記第２の積層領域におけるビードの軌道を、前記造形物の製造手順として生成することを特徴とする、請求項２に記載の造形物の製造手順生成方法。
【請求項5】
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造システムであって、前記第１の積層体又は前記第２の積層体を構成するビードを形成するビード形成装置と、
前記第１の積層体を構成するビードを形成した後、当該第１の積層体を構成する次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、当該次のビードの形成に代えて、前記第２の積層体を構成するビードの形成を行うように、前記ビード形成装置を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする、造形物の製造システム。
【請求項6】
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造手順生成装置であって、前記造形物の第１の製造手順を取得する取得手段と、
前記第１の製造手順を、前記第１の積層体を構成するビードを形成した後、当該第１の積層体を構成する次のビードが形成される箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、当該次のビードの形成に代えて、前記第２の積層体を構成するビードの形成を行う、前記造形物の第２の製造手順に、変更する変更手段と
を備えたことを特徴とする、造形物の製造手順生成装置。
【請求項7】
前記変更手段は、前記次のビードが形成される箇所の温度をシミュレーションにより予測することを特徴とする、請求項６に記載の造形物の製造手順生成装置。
【請求項8】
前記造形物の三次元形状データを複数の層に分割する分割手段と、前記複数の層の各層に、分離体に対応する分離領域と、当該分離体により分離された前記第１の積層体に対応する第１の積層領域及び前記第２の積層体に対応する第２の積層領域を含む複数の積層領域とを設定する設定手段と
を更に備え、
前記取得手段は、前記第１の積層領域及び前記第２の積層領域におけるビードの軌道を、前記造形物の第１の製造手順として取得することを特徴とする、請求項６に記載の造形物の製造手順生成装置。
【請求項9】
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造手順生成装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記コンピュータを、
前記造形物の第１の製造手順を取得する取得手段と、
前記第１の製造手順を、前記第１の積層体を構成するビードを形成した後、当該第１の積層体を構成する次のビードが形成される箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、当該次のビードの形成に代えて、前記第２の積層体を構成するビードの形成を行う、前記造形物の第２の製造手順に、変更する変更手段と
して機能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、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む、造形物の製造方法、造形物の製造手順生成方法、造形物の製造システム、造形物の製造手順生成装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
前層の溶融ビードを造形し、温度センサによりその溶融ビードの温度を監視し、次層の溶融ビードの造形は、前層の溶融ビードの温度が、許容されるパス間温度以下となった時に開始する、積層造形物の製造方法及び製造システムは、知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１６２５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、積層体を構成するビードを形成した後、次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上となっている場合がある。そのような場合、次のビードをその箇所にそのまま形成することによるビード形状が崩れる等の問題の発生を抑えるために、その箇所の温度が設定温度以下になるのを待ってビードを形成する構成を採用したのでは、造形物の製造に要する時間が長くなってしまう。
【0005】
本発明の目的は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、造形物の製造に要する時間を長くすることなく、ビード形状が崩れる等の問題の発生を抑えることにある。
【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、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造方法であって、第１の積層体を構成するビードを形成した後、第１の積層体を構成する次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、次のビードの形成に代えて、第２の積層体を構成するビードの形成を行う、造形物の製造方法を提供する。
【0007】
また、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造手順生成方法であって、第１の積層体を構成するビードを形成した後、第１の積層体を構成する次のビードが形成される箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、次のビードの形成に代えて、第２の積層体を構成するビードの形成を行う、造形物の製造手順を、生成する工程を含む、造形物の製造手順生成方法も提供する。
【0008】
ここで、造形物の製造手順を生成する工程では、次のビードが形成される箇所の温度をシミュレーションにより予測してよい。
【0009】
また、造形物の製造方法は、造形物の三次元形状データを複数の層に分割する工程と、複数の層の各層に、分離体に対応する分離領域と、分離体により分離された第１の積層体に対応する第１の積層領域及び第２の積層体に対応する第２の積層領域を含む複数の積層領域とを設定する工程とを更に含み、造形物の製造手順を生成する工程では、第１の積層領域及び第２の積層領域におけるビードの軌道を、造形物の製造手順として生成してよい。
【0010】
更に、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造システムであって、第１の積層体又は第２の積層体を構成するビードを形成するビード形成装置と、第１の積層体を構成するビードを形成した後、第１の積層体を構成する次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、次のビードの形成に代えて、第２の積層体を構成するビードの形成を行うように、ビード形成装置を制御する制御装置とを備えた、造形物の製造システムも提供する。
【0011】
更にまた、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造手順生成装置であって、造形物の第１の製造手順を取得する取得手段と、第１の製造手順を、第１の積層体を構成するビードを形成した後、第１の積層体を構成する次のビードが形成される箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、次のビードの形成に代えて、第２の積層体を構成するビードの形成を行う、造形物の第２の製造手順に、変更する変更手段とを備えた、造形物の製造手順生成装置も提供する。
【0012】
ここで、変更手段は、次のビードが形成される箇所の温度をシミュレーションにより予測してよい。
【0013】
また、造形物の製造手順生成装置は、造形物の三次元形状データを複数の層に分割する分割手段と、複数の層の各層に、分離体に対応する分離領域と、分離体により分離された第１の積層体に対応する第１の積層領域及び第２の積層体に対応する第２の積層領域を含む複数の積層領域とを設定する設定手段とを更に備え、取得手段は、第１の積層領域及び第２の積層領域におけるビードの軌道を、造形物の第１の製造手順として取得してよい。
【0014】
加えて、本発明は、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた、第１の積層体及び第２の積層体を含む造形物の製造手順生成装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、コンピュータを、造形物の第１の製造手順を取得する取得手段と、第１の製造手順を、第１の積層体を構成するビードを形成した後、第１の積層体を構成する次のビードが形成される箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、次のビードの形成に代えて、第２の積層体を構成するビードの形成を行う、造形物の第２の製造手順に、変更する変更手段として機能させるためのプログラムも提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、造形物の製造に要する時間を長くすることなく、ビード形状が崩れる等の問題の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施の形態における金属積層造形システムの概略構成例を示した図である。
【図2】本発明の実施の形態における積層計画装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態で製造される積層造形物の一例を示した図である。
【図4】（ａ），（ｂ）は、スライス分割で得られた複数の層のうちの１つの層を上方から見た上面図である。
【図5】本発明の第１の実施の形態における積層計画装置の機能構成例を示した図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態における制御盤の機能構成例を示した図である。
【図7】本発明の第１の実施の形態における積層計画装置の動作例を示したフローチャートである。
【図8-1】本発明の第１の実施の形態における制御盤の動作例を示したフローチャートである。
【図8-2】本発明の第１の実施の形態における制御盤の動作例を示したフローチャートである。
【図9】本発明の第２の実施の形態における積層計画装置の機能構成例を示した図である。
【図10】本発明の第２の実施の形態における制御盤の機能構成例を示した図である。
【図11】本発明の第２の実施の形態における積層計画装置の動作例を示したフローチャートである。
【図12-1】本発明の第２の実施の形態における積層計画装置の軌道データ変更処理の例を示したフローチャートである。
【図12-2】本発明の第２の実施の形態における積層計画装置の軌道データ変更処理の例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【0018】
［金属積層造形システムの構成］
図１は、本実施の形態における金属積層造形システム１の概略構成例を示した図である。
図１は、本実施の形態における金属積層造形システム１の概略構成例を示した図である。
【0019】
図示するように、金属積層造形システム１は、溶接ロボット（マニピュレータ）１０と、ＣＡＤ装置２０と、積層計画装置３０と、制御盤５０とを備える。また、積層計画装置３０は、溶接ロボット１０を制御する制御プログラムを、例えばメモリカード等のリムーバブルな記録媒体７０に書き込み、制御盤５０は、記録媒体７０に書き込まれた制御プログラムを読み出すことができるようになっている。
【0020】
溶接ロボット１０は、複数の関節を有する腕（アーム）１１を備え、制御盤５０の制御により各種の作業を行う。また、溶接ロボット１０は、腕１１の先端に手首部１２を介して、積層造形物１００を造形するための溶接トーチ１３を有している。そして、金属積層造形システム１の場合、溶接ロボット１０は、軟鋼製の溶加材（ワイヤ）１４を溶融しながら、溶接トーチ１３を移動させて、積層造形物１００を製造する。具体的には、溶接トーチ１３は、溶加材１４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１４を溶融及び固化し、母材９０上にビード１０１を積層して積層造形物１００を製造する。尚、ここでは、溶加材１４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、溶接ロボット１０は、この他に、溶加材１４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。本実施の形態では、ビードを形成するビード形成装置の一例として、溶接ロボット１０を設けている。
【0021】
ＣＡＤ装置２０は、コンピュータを用いて造形物の設計を行うための装置であり、立体的な造形物の形状を三次元座標で表す三次元ＣＡＤデータ（以下、単に「ＣＡＤデータ」という）を保持している。
【0022】
積層計画装置３０は、ＣＡＤ装置２０が保持するＣＡＤデータに基づいて溶接トーチ１３の軌道を決定すると共に、溶接ロボット１０が溶接する際の溶接条件を決定する。そして、この決定した軌道に沿って決定した溶接条件で溶接を行うように溶接ロボット１０を制御するための制御プログラムを生成し、この制御プログラムを記録媒体７０に出力する。本実施の形態では、造形物の製造手順生成装置の一例として、積層計画装置３０を設けている。
【0023】
制御盤５０は、記録媒体７０から制御プログラムを読み込んで保持する。そして、この制御プログラムを動作させることにより、積層計画装置３０で計画された軌道に沿って、積層計画装置３０で計画された溶接条件で溶接を行うよう、溶接ロボット１０を制御する。本実施の形態では、制御装置の一例として、制御盤５０を設けている。
【0024】
尚、図１において溶接ロボット１０と制御盤５０とからなるシステムは、造形物の製造システムの一例である。
【0025】
［積層計画装置のハードウェア構成］
図２は、積層計画装置３０のハードウェア構成例を示す図である。
図２は、積層計画装置３０のハードウェア構成例を示す図である。
【0026】
図示するように、積層計画装置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ＣＰＵ３１と、記憶手段であるメインメモリ３２及び磁気ディスク装置（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）３３とを備える。ここで、ＣＰＵ３１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、積層計画装置３０の各機能を実現する。また、メインメモリ３２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、ＨＤＤ３３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。
【0027】
また、積層計画装置３０は、外部との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ３４と、ビデオメモリやディスプレイ等からなる表示機構３５と、キーボードやマウス等の入力デバイス３６と、記録媒体７０に対してデータの読み書きを行うためのドライバ３７とを備える。尚、図２は、積層計画装置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、積層計画装置３０は図示の構成に限定されない。
【0028】
また、図２に示したハードウェア構成は、制御盤５０のハードウェア構成としても捉えられる。但し、制御盤５０について述べるときは、図２のＣＰＵ３１、メインメモリ３２、磁気ディスク装置３３、通信Ｉ／Ｆ３４、表示機構３５、入力デバイス３６、ドライバ３７をそれぞれ、ＣＰＵ５１、メインメモリ５２、磁気ディスク装置５３、通信Ｉ／Ｆ５４、表示機構５５、入力デバイス５６、ドライバ５７と表記するものとする。
【0029】
［本実施の形態の概要］
このような構成を備えた金属積層造形システム１において、パス間温度（ビードを形成する箇所の温度）が高すぎると、ビード形状が崩れる所謂垂れ落ち等の問題が発生する虞がある。しかしながら、このような問題の発生を回避するために、パス間温度が設定温度以下になるのを待っていたのでは、積層造形物１００の製造時間が長くなる。そこで、本実施の形態では、ある積層体を構成するビードを形成した後、その積層体を構成する次のビードを形成する際のパス間温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、そのビードの形成に代えて、別の積層体を構成するビードの形成を行う。
このような構成を備えた金属積層造形システム１において、パス間温度（ビードを形成する箇所の温度）が高すぎると、ビード形状が崩れる所謂垂れ落ち等の問題が発生する虞がある。しかしながら、このような問題の発生を回避するために、パス間温度が設定温度以下になるのを待っていたのでは、積層造形物１００の製造時間が長くなる。そこで、本実施の形態では、ある積層体を構成するビードを形成した後、その積層体を構成する次のビードを形成する際のパス間温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、そのビードの形成に代えて、別の積層体を構成するビードの形成を行う。
【0030】
図３は、本実施の形態で製造される積層造形物１００の一例を示した図である。ここでは、積層造形物１００として、直方体の造形物を例にとっている。図示するように、積層造形物１００は、母材９０上に製造され、分離体１１０と、積層体１２０とを有する。この例では、積層体１２０は２つとし、分離体１１０は、第１の積層体の一例である積層体１２１と、第２の積層体の一例である積層体１２２とを分離している。まず、このような積層造形物１００の形状を表すＣＡＤデータは、図３に破線で示すように、複数の層にスライス分割される。
【0031】
図４（ａ），（ｂ）は、スライス分割で得られた複数の層のうちの１つの層を上方から見た上面図である。
【0032】
（ａ）では、まず、この層に、分離体１１０に対応する分離領域１３０と、積層体１２１に対応する第１の積層領域の一例である積層領域１４１と、積層体１２２に対応する第２の積層領域の一例である積層領域１４２とが設定される。この分離領域１３０及び積層領域１４１，１４２の設定方法としては、幾つかの方法が考えられる。例えば、分離体１１０の断面形状を予め定めておき、それを中央に配置して拡大や縮小を行うことで分離領域１３０を介して分離された積層領域１４１，１４２を設定する方法を用いるとよい。
【0033】
ここでは、各積層領域１４０がインデックスｉで区別される。積層領域１４１のインデックスｉは１、積層領域１４２のインデックスｉは２とする。また、各積層領域１４０内の溶接パスはインデックスｊで区別される。各積層領域１４０において分離領域１３０に最も近い溶接パスのインデックスｊは１、次に近い溶接パスのインデックスｊは２、最も遠い溶接パスのインデックスｊは３とする。そして、インデックスｉの積層領域１４０内のインデックスｊの溶接パスをＰ（ｉ，ｊ）と表記することにする。
【0034】
（ａ）では、積層領域１４１，１４２に、初期の溶接パスの溶接順序（以下、「初期パス順序」という）が設定される。初期パス順序は、換言すれば、初期設定された積層軌道である。（ａ）では、各溶接パスの下に丸囲み数字で示すように、初期パス順序として、Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３），Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３）の順序が設定されている。
【0035】
（ｂ）では、初期パス順序に従ってビードが形成された場合に、ビードを形成する箇所に設定温度以上の箇所があれば、初期パス順序を変更したパス順序（以下、「変更パス順序」という）が新たに設定される。（ｂ）では、各溶接パスの下に丸囲み数字で示すように、変更パス順序として、Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（２，１），Ｐ（１，３），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３）の順序が設定されている。
【0036】
ところで、このようなパス順序の変更は、溶接ロボット１０で溶接を行いながら行う場合と、溶接ロボット１０での溶接に先立って計画段階で行う場合とがある。以下では、前者の場合を第１の実施の形態として、後者の場合を第２の実施の形態として、その機能構成及び動作について詳細に説明する。
【0037】
尚、上記では、積層造形物１００として、分離体１１０が積層体１２１と積層体１２２とを分離したものを例にとったが、これには限らない。一般化し、積層造形物１００を、分離体１１０がＮ個の積層体１２０を分離したものとしてもよい。積層造形物１００は、例えば、円柱状の軸体と、この軸体の外周に径方向外側へ突出する６枚の螺旋状のブレードとを備えた６枚羽ロータ等であってよい。これは、Ｎ＝６の場合の例であり、軸体が分離体１１０に相当し、ブレードが積層体１２０に相当する。従って、以下でも、一般化し、分離体１１０がＮ個の積層体１２０を分離するものとして説明する。
【0038】
［第１の実施の形態］
（積層計画装置の機能構成）
図５は、第１の実施の形態における積層計画装置３０の機能構成例を示した図である。図示するように、第１の実施の形態における積層計画装置３０は、ＣＡＤデータ取得部４１と、ＣＡＤデータ分割部４２と、領域設定部４３と、軌道データ生成部４４と、溶接条件生成部４５と、制御プログラム生成部４７と、制御プログラム出力部４８とを備える。
（積層計画装置の機能構成）
図５は、第１の実施の形態における積層計画装置３０の機能構成例を示した図である。図示するように、第１の実施の形態における積層計画装置３０は、ＣＡＤデータ取得部４１と、ＣＡＤデータ分割部４２と、領域設定部４３と、軌道データ生成部４４と、溶接条件生成部４５と、制御プログラム生成部４７と、制御プログラム出力部４８とを備える。
【0039】
ＣＡＤデータ取得部４１は、ＣＡＤ装置２０からＣＡＤデータを取得する。本実施の形態では、造形物の三次元形状データの一例として、ＣＡＤデータを用いている。
【0040】
ＣＡＤデータ分割部４２は、ＣＡＤデータ取得部４１により取得されたＣＡＤデータを複数の層に分割する。本実施の形態では、三次元形状データを複数の層に分割する分割手段の一例として、ＣＡＤデータ分割部４２を設けている。
【0041】
領域設定部４３は、ＣＡＤデータ分割部４２がＣＡＤデータを分割することで得られた複数の層の各層に、分離領域１３０と、Ｎ個の積層領域１４０とを設定する。本実施の形態では、複数の層の各層に分離領域と積層領域とを設定する設定手段の一例として、領域設定部４３を設けている。
【0042】
軌道データ生成部４４は、領域設定部４３が設定したＮ個の積層領域１４０の各領域について、初期設定された積層軌道を示す軌道データを生成する。この軌道データは、図４（ａ）を参照して説明した初期の溶接パスの溶接順序（初期パス順序）を示すものである。本実施の形態では、造形物の第１の製造手順の一例として、初期パス順序を用いている。また、第１の製造手順を取得する取得手段、及び、積層領域におけるビードの軌道を取得する取得手段の一例として、軌道データ生成部４４を設けている。
【0043】
溶接条件生成部４５は、軌道データ生成部４４が生成した軌道データが示す積層軌道に沿ってビードを形成する際の条件である溶接条件を生成する。溶接条件は、例えば、電流、電圧、速度等である。
【0044】
制御プログラム生成部４７は、軌道データ生成部４４が生成した軌道データが示す積層軌道に沿って、溶接条件生成部４５が生成した溶接条件で積層造形を行うよう、溶接ロボット１０を制御するための制御プログラムを生成する。
【0045】
制御プログラム出力部４８は、制御プログラム生成部４７が生成した制御プログラムを記録媒体７０に出力する。
【0046】
（制御盤の機能構成）
図６は、第１の実施の形態における制御盤５０の機能構成例を示した図である。図示するように、第１の実施の形態における制御盤５０は、制御プログラム取得部６１と、制御プログラム記憶部６２と、温度データ受信部６３と、制御プログラム実行部６４とを備える。
図６は、第１の実施の形態における制御盤５０の機能構成例を示した図である。図示するように、第１の実施の形態における制御盤５０は、制御プログラム取得部６１と、制御プログラム記憶部６２と、温度データ受信部６３と、制御プログラム実行部６４とを備える。
【0047】
制御プログラム取得部６１は、記録媒体７０に記録された制御プログラムを取得する。
【0048】
制御プログラム記憶部６２は、制御プログラム取得部６１が取得した制御プログラムを記憶する。
【0049】
温度データ受信部６３は、積層造形物１００上のビードの表面温度を計測する温度センサからこの表面温度を示す温度データを受信する。温度センサは、図１には示していないが、例えば、溶接トーチ１３の横に設け、溶接トーチ１３の移動に合わせてビードの表面温度を計測可能にするとよい。また、温度センサの種類は特に限定しないが、赤外線サーモグラフィー、放射温度計等の非接触方式のものが好ましい。
【0050】
制御プログラム実行部６４は、制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出して実行する。その際、制御プログラム実行部６４は、温度データ受信部６３が受信した温度データに基づいてパス間温度が設定温度以上であると判定すれば、初期設定された積層軌道を示す軌道データを変更する。この変更後の軌道データは、図４（ｂ）を参照して説明した、初期パス順序を変更したパス順序（変更パス順序）を示すものである。そして、制御プログラム実行部６４は、この変更後の軌道データに基づいて溶接を行うよう溶接ロボット１０を制御する。
【0051】
（積層計画装置の動作）
図７は、第１の実施の形態における積層計画装置３０の動作例を示したフローチャートである。
図７は、第１の実施の形態における積層計画装置３０の動作例を示したフローチャートである。
【0052】
積層計画装置３０では、まず、ＣＡＤデータ取得部４１が、ＣＡＤ装置２０からＣＡＤデータを取得する（ステップ３０１）。
【0053】
次に、ＣＡＤデータ分割部４２が、ステップ３０１で取得されたＣＡＤデータを複数の層に分割する（ステップ３０２）。具体的には、図３に破線で示したように、ＣＡＤデータを複数の層にスライス分割する。
【0054】
次に、領域設定部４３が、ステップ３０２で得られた複数の層の各層に分離領域１３０とＮ個の積層領域１４０とを設定する（ステップ３０３）。
【0055】
次いで、軌道データ生成部４４が、ステップ３０３で設定されたＮ個の積層領域１４０の各積層領域について、初期設定された積層軌道を示す軌道データを生成する（ステップ３０４）。
【0056】
また、溶接条件生成部４５が、ステップ３０４で生成された軌道データが示す軌道に沿ってビードを形成する際の条件である溶接条件を生成する（ステップ３０５）。
【0057】
次いで、制御プログラム生成部４７が、ステップ３０４で生成された軌道データ及びステップ３０５で生成された溶接条件に基づいて溶接するための制御プログラムを生成する（ステップ３０６）。具体的には、ステップ３０４で生成された軌道データが示す積層軌道に沿ってステップ３０５で生成された溶接条件でビードを形成するための制御プログラムを生成する。
【0058】
最後に、制御プログラム出力部４８が、ステップ３０６で生成された制御プログラムを記録媒体７０に出力する（ステップ３０７）。
【0059】
（制御盤の動作）
制御盤５０では、まず、制御プログラム取得部６１が、記録媒体７０から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部６２に記憶する。この状態で、溶接ロボット１０を用いて実際に積層造形物１００の製造を行う際には、温度データ受信部６３が温度センサから積層造形物１００のビードの表面温度を示す温度データを受信しながら、制御プログラム実行部６４が制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
制御盤５０では、まず、制御プログラム取得部６１が、記録媒体７０から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部６２に記憶する。この状態で、溶接ロボット１０を用いて実際に積層造形物１００の製造を行う際には、温度データ受信部６３が温度センサから積層造形物１００のビードの表面温度を示す温度データを受信しながら、制御プログラム実行部６４が制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
【0060】
図８－１及び図８－２は、この制御プログラム実行部６４の動作例を示したフローチャートである。尚、このフローチャートでも、上述したように、積層領域１４０のインデックスをｉとし、各積層領域１４０内の溶接パスのインデックスをｊとし、積層領域１４０の個数はＮとする。また、各積層領域１４０内の溶接パスの個数は全て同じとしＭとする。更に、上述したように、インデックスｉの積層領域１４０内のインデックスｊの溶接パスをＰ（ｉ，ｊ）とする。また、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が溶接済みであるかどうかを示す溶接済フラグをＦ（ｉ，ｊ）とし、溶接済みであることをＯＮで表し、溶接済みでないことをＯＦＦで表す。更に、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度（溶接を開始する箇所の温度）をＴ（ｉ，ｊ）とする。
【0061】
制御プログラム実行部６４は、まず、積層領域１４０のインデックスｉを１に設定する（ステップ５０１）。つまり、１つ目の積層領域１４０に着目する。
【0062】
次に、制御プログラム実行部６４は、溶接パスのインデックスｊを１に設定する（ステップ５０２）。つまり、１つ目の積層領域１４０内の１つ目の溶接パスに着目する。
【0063】
次いで、制御プログラム実行部６４は、溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ５０３）。
【0064】
溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）がＯＮでないと判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が溶接済みでないと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）を温度データ受信部６３から取得する（ステップ５０４）。そして、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が予め定められた設定温度Ｔｓよりも高いかどうかを判定する（ステップ５０５）。
【0065】
その結果、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも低いと判定したとする。この場合は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）の溶接を行ってもビード形状が崩れる等の問題は発生しないので、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）を溶接するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５０６）。そして、溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）をＯＮに設定し（ステップ５０７）、処理をステップ５０８へ進める。
【0066】
一方、ステップ５０３で溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）がＯＮであると判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が溶接済みであると判定すれば、制御プログラム実行部６４は、ステップ５０４～５０７を行うことなく、処理をステップ５０８へ進める。後述する図８－２の処理が既に実行されて、インデックスｉの積層領域１４０内に溶接済の溶接パスが存在する可能性があるため、このような判定を行っている。
【0067】
次いで、制御プログラム実行部６４は、溶接パスのインデックスｊに１を加算する（ステップ５０８）。つまり、同じ積層領域１４０内の次の溶接パスに着目する。
【0068】
これにより、制御プログラム実行部６４は、溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたかどうかを判定する（ステップ５０９）。
【0069】
溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えていないと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、処理をステップ５０３に戻して、以降の処理を繰り返す。一方、溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、積層領域１４０のインデックスｉに１を加算する（ステップ５１０）。つまり、次の積層領域１４０に着目する。
【0070】
これにより、制御プログラム実行部６４は、積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５１１）。
【0071】
積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えていないと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、処理をステップ５０２に戻して、以降の処理を繰り返す。一方、積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、処理を終了する。
【0072】
このように、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも低いと判定した場合、制御プログラム実行部６４は、図８－１の処理を繰り返すことにより、積層造形物１００を製造する。ところが、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも高いと判定した場合には、そのまま溶接パスＰ（ｉ，ｊ）を溶接するとビード形状が崩れる等の問題が発生する虞がある。また、このような問題が発生しないよう溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓ以下になるのを待つと、積層造形物１００の製造に時間がかかる。そこで、制御プログラム実行部６４は、パス間温度が設定温度Ｔｓよりも低い溶接パスを探索し、現在着目している溶接パスＰ（ｉ，ｊ）に代えて、この探索された溶接パスの溶接を先に行うよう溶接ロボット１０を制御する。
【0073】
即ち、この場合、図８－２に示すように、制御プログラム実行部６４は、まず、探索した溶接パスを溶接した後に元の溶接パスＰ（ｉ，ｊ）に戻ることができるように、このときのインデックスｉ，ｊをメモリに書き込む（ステップ５２１）。
【0074】
次に、制御プログラム実行部６４は、積層領域１４０のインデックスｉに１を加算する（ステップ５２２）。つまり、次の積層領域１４０に着目する。
【0075】
これにより、制御プログラム実行部６４は、積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５２３）。
【0076】
積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えていないと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、溶接パスのインデックスｊを１に設定する（ステップ５２４）。
【0077】
次いで、制御プログラム実行部６４は、溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ５２５）。図８－２の処理が既に実行されて、インデックスｉの積層領域１４０内に溶接済の溶接パスが存在する可能性があるため、このような判定を行っている。
【0078】
溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）がＯＮであると判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が溶接済みであると判定すれば、制御プログラム実行部６４は、溶接パスのインデックスｊに１を加算する（ステップ５２６）。つまり、同じ積層領域１４０内の次の溶接パスに着目する。
【0079】
これにより、制御プログラム実行部６４は、溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたかどうかを判定する（ステップ５２７）。
【0080】
溶接パスのインデックスｊが溶接パス数の個数Ｍを超えていないと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、処理をステップ５２５に戻す。
【0081】
ステップ５２５で溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）がＯＮでないと判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が溶接済みでないと判定すれば、制御プログラム実行部６４は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）を温度データ受信部６３から取得する（ステップ５２８）。そして、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が予め定められた設定温度Ｔｓよりも高いかどうかを判定する（ステップ５２９）。
【0082】
その結果、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも高いと判定したとする。この場合は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）の溶接を行うとビードの形状が崩れる等の問題が発生する虞があるので、制御プログラム実行部６４は、次の積層領域１４０からパス間温度が設定温度Ｔｓよりも低い溶接パスを探索するために、処理をステップ５２２に戻す。また、ステップ５２７で溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたと判定した場合も、制御プログラム実行部６４は、次の積層領域１４０からパス間温度が設定温度Ｔｓよりも低い溶接パスを探索するために、処理をステップ５２２に戻す。
【0083】
一方、ステップ５２９でパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも低いと判定したとする。この場合は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）の溶接を行ってもビード形状が崩れる等の問題は発生しないので、制御プログラム実行部６４は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）を溶接するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５３０）。そして、溶接済フラグＦ（ｉ，ｊ）をＯＮに設定する（ステップ５３１）。
【0084】
その後、制御プログラム実行部６４は、ステップ５２１でメモリに書き込んだインデックスｉ，ｊを読み出し（ステップ５３２）、処理を図８－１のステップ５０４に戻す。
【0085】
また、ステップ５２３で積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたと判定した場合も、制御プログラム実行部６４は、ステップ５２１でメモリに書き込んだインデックスｉ，ｊを読み出し（ステップ５３２）、処理を図８－１のステップ５０４に戻す。
【0086】
［第２の実施の形態］
（積層計画装置の機能構成）
図９は、第２の実施の形態における積層計画装置３０の機能構成例を示した図である。図示するように、第２の実施の形態における積層計画装置３０は、ＣＡＤデータ取得部４１と、ＣＡＤデータ分割部４２と、領域設定部４３と、軌道データ生成部４４と、溶接条件生成部４５と、軌道データ変更部４６と、制御プログラム生成部４７と、制御プログラム出力部４８とを備える。
（積層計画装置の機能構成）
図９は、第２の実施の形態における積層計画装置３０の機能構成例を示した図である。図示するように、第２の実施の形態における積層計画装置３０は、ＣＡＤデータ取得部４１と、ＣＡＤデータ分割部４２と、領域設定部４３と、軌道データ生成部４４と、溶接条件生成部４５と、軌道データ変更部４６と、制御プログラム生成部４７と、制御プログラム出力部４８とを備える。
【0087】
ＣＡＤデータ取得部４１、ＣＡＤデータ分割部４２、領域設定部４３、軌道データ生成部４４及び溶接条件生成部４５については、第１の実施の形態で説明したものと同様なので、ここでの説明は省略する。
【0088】
軌道データ変更部４６は、パス間温度のシミュレーションによりパス間温度が設定温度以上になることが予測される場合に、軌道データ生成部４４が生成した初期設定された積層軌道を示す軌道データを変更する。この変更後の軌道データは、図４（ｂ）を参照して説明した、初期パス順序を変更したパス順序（変更パス順序）を示すものである。ここで、パス間温度のシミュレーションとしては、２つの手法が考えられる。
【0089】
１つ目は、実験に基づく計算による手法である。この手法では、まず、板厚、パス数、電流、電圧、速度、アークタイム等の溶接条件に対して、所定のパス間温度になるまでの待ち時間の情報を実験によって取得し、保持しておく。そして、溶接条件生成部４５が生成した溶接条件に対して保持しておいた所定のパス間温度になるまでの待ち時間の情報を参照して、１つ前の溶接パスの溶接からの経過時間におけるパス間温度を算出する。
【0090】
２つ目は、伝熱計算による手法である。この手法では、伝熱計算を、三次元熱伝導方程式を用いて行うとよい。一例として、以下の基本式にて時刻ｔにおける温度Ｔを予測する。
【0091】
【数1】
【0092】
ここで、Ｈはエンタルピを表し、Ｃは節点体積の逆数を表し、Ｋは熱伝導マトリックスを表し、Ｆは熱流束を表し、Ｑは体積発熱を表す。
【0093】
本実施の形態では、造形物の第２の製造手順の一例として、変更パス順序を用いており、第１の製造手順を第２の製造手順に変更する変更手段の一例として、軌道データ変更部４６を設けている。
【0094】
制御プログラム生成部４７は、軌道データ変更部４６による変更後の軌道データが示す積層軌道に沿って、溶接条件生成部４５が生成した溶接条件で積層造形を行うよう、溶接ロボット１０を制御するための制御プログラムを生成する。
【0095】
制御プログラム出力部４８は、制御プログラム生成部４７が生成した制御プログラムを記録媒体７０に出力する。
【0096】
（制御盤の機能構成）
図１０は、第２の実施の形態における制御盤５０の機能構成例を示した図である。図示するように、第２の実施の形態における制御盤５０は、制御プログラム取得部６１と、制御プログラム記憶部６２と、制御プログラム実行部６４とを備える。
図１０は、第２の実施の形態における制御盤５０の機能構成例を示した図である。図示するように、第２の実施の形態における制御盤５０は、制御プログラム取得部６１と、制御プログラム記憶部６２と、制御プログラム実行部６４とを備える。
【0097】
制御プログラム取得部６１及び制御プログラム記憶部６２については、第１の実施の形態で説明したものと同様なので、ここでの説明は省略する。
【0098】
制御プログラム実行部６４は、制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出して実行する。その際、制御プログラム実行部６４は、軌道データ変更部４６による変更後の軌道データに基づいて溶接を行うよう溶接ロボット１０を制御する。
【0099】
（積層計画装置の動作）
図１１は、第２の実施の形態における積層計画装置３０の動作例を示したフローチャートである。
図１１は、第２の実施の形態における積層計画装置３０の動作例を示したフローチャートである。
【0100】
積層計画装置３０では、まず、ＣＡＤデータ取得部４１が、ＣＡＤ装置２０からＣＡＤデータを取得する（ステップ３５１）。
【0101】
次に、ＣＡＤデータ分割部４２が、ステップ３５１で取得されたＣＡＤデータを複数の層に分割する（ステップ３５２）。具体的には、図３に破線で示したように、ＣＡＤデータを複数の層にスライス分割する。
【0102】
次に、領域設定部４３が、ステップ３５２で得られた複数の層の各層に分離領域１３０とＮ個の積層領域１４０とを設定する（ステップ３５３）。
【0103】
次いで、軌道データ生成部４４が、ステップ３５３で設定されたＮ個の積層領域１４０の各積層領域について、初期設定された積層軌道を示す軌道データを生成する（ステップ３５４）。
【0104】
また、溶接条件生成部４５が、ステップ３５４で生成された軌道データが示す軌道に沿ってビードを形成する際の条件である溶接条件を生成する（ステップ３５５）。
【0105】
次いで、軌道データ変更部４６が、ステップ３５４で生成された軌道データをステップ３５５で生成された溶接条件を用いたパス間温度のシミュレーションにより変更する軌道データ変更処理を行う（ステップ３５６）。この軌道データ変更部４６については後述する。
【0106】
次いで、制御プログラム生成部４７が、ステップ３５６の軌道データ変更処理による変更後の軌道データ及びステップ３５５で生成された溶接条件に基づいて溶接するための制御プログラムを生成する（ステップ３５７）。具体的には、ステップ３５６の軌道データ変更処理による変更後の軌道データが示す積層軌道に沿ってステップ３５５で生成された溶接条件でビードを形成するための制御プログラムを生成する。
【0107】
最後に、制御プログラム出力部４８が、ステップ３５７で生成された制御プログラムを記録媒体７０に出力する（ステップ３５８）。
【0108】
図１２－１及び図１２－２は、ステップ３５６の軌道データ変更処理の例を示したフローチャートである。尚、このフローチャートでも、上述したように、積層領域１４０のインデックスをｉとし、各積層領域１４０内の溶接パスのインデックスをｊとし、積層領域１４０の個数はＮとする。また、各積層領域１４０内の溶接パスの個数は全て同じとしＭとする。更に、上述したように、インデックスｉの積層領域１４０内のインデックスｊの溶接パスをＰ（ｉ，ｊ）とする。また、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が軌道データに追加済みであるかどうかを示す追加済フラグをＧ（ｉ，ｊ）とし、軌道データに追加済みであることをＯＮで表し、軌道データに追加済みでないことをＯＦＦで表す。更に、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度（溶接を開始する箇所の温度）をＴ（ｉ，ｊ）とする。
【0109】
軌道データ変更部４６は、まず、積層領域１４０のインデックスｉを１に設定する（ステップ３６１）。つまり、１つ目の積層領域１４０に着目する。
【0110】
次に、軌道データ変更部４６は、溶接パスのインデックスｊを１に設定する（ステップ３６２）。つまり、１つ目の積層領域１４０内の１つ目の溶接パスに着目する。
【0111】
次いで、軌道データ変更部４６は、追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ３６３）。
【0112】
追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）がＯＮでないと判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が軌道データに追加済みでないと判定すれば、軌道データ変更部４６は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）を溶接条件に基づくシミュレーションにより算出する（ステップ３６４）。そして、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が予め定められた設定温度Ｔｓよりも高いかどうかを判定する（ステップ３６５）。
【0113】
その結果、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも低いと判定したとする。この場合は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）の溶接を行ってもビード形状が崩れる等の問題は発生しないので、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）を軌道データに次に溶接すべきパスとして追加する（ステップ３６６）。そして、追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）をＯＮに設定し（ステップ３６７）、処理をステップ３６８へ進める。
【0114】
一方、ステップ３６３で追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）がＯＮであると判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が軌道データに追加済みであると判定すれば、軌道データ変更部４６は、ステップ３６４～３６７を行うことなく、処理をステップ３６８へ進める。後述する図１２－２の処理が既に実行されて、インデックスｉの積層領域１４０内に軌道データに追加済の溶接パスが存在する可能性があるため、このような判定を行っている。
【0115】
次いで、軌道データ変更部４６は、溶接パスのインデックスｊに１を加算する（ステップ３６８）。つまり、同じ積層領域１４０内の次の溶接パスに着目する。
【0116】
これにより、軌道データ変更部４６は、溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたかどうかを判定する（ステップ３６９）。
【0117】
溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えていないと判定すれば、軌道データ変更部４６は、処理をステップ３６３に戻して、以降の処理を繰り返す。一方、溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたと判定すれば、軌道データ変更部４６は、積層領域１４０のインデックスｉに１を加算する（ステップ３７０）。つまり、次の積層領域１４０に着目する。
【0118】
これにより、軌道データ変更部４６は、積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ３７１）。
【0119】
積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えていないと判定すれば、軌道データ変更部４６は、処理をステップ３６２に戻して、以降の処理を繰り返す。一方、積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたと判定すれば、軌道データ変更部４６は、処理を終了する。
【0120】
このように、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも低いと判定した場合、軌道データ変更部４６は、図１２－１の処理を繰り返すことにより、積層造形物１００を製造する。ところが、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも高いと判定した場合には、そのまま溶接パスＰ（ｉ，ｊ）を溶接するとビード形状が崩れる等の問題が発生する虞がある。また、このような問題が発生しないよう溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓ以下になるのを待つと、積層造形物１００の製造に時間がかかる。そこで、軌道データ変更部４６は、パス間温度が設定温度Ｔｓよりも低い溶接パスを探索し、現在着目している溶接パスＰ（ｉ，ｊ）に代えて、この探索された溶接パスの溶接を先に行うよう軌道データを変更する。
【0121】
即ち、この場合、図１２－２に示すように、軌道データ変更部４６は、まず、探索した溶接パスを溶接した後に元の溶接パスＰ（ｉ，ｊ）に戻ることができるように、このときのインデックスｉ，ｊをメモリに書き込む（ステップ３８１）。
【0122】
次に、軌道データ変更部４６は、積層領域１４０のインデックスｉに１を加算する（ステップ３８２）。つまり、次の積層領域１４０に着目する。
【0123】
これにより、軌道データ変更部４６は、積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ３８３）。
【0124】
積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えていないと判定すれば、軌道データ変更部４６は、溶接パスのインデックスｊを１に設定する（ステップ３８４）。
【0125】
次いで、軌道データ変更部４６は、追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）がＯＮであるかどうかを判定する（ステップ３８５）。図１２－２の処理が既に実行されて、インデックスｉの積層領域１４０内に軌道データに追加済の溶接パスが存在する可能性があるため、このような判定を行っている。
【0126】
追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）がＯＮであると判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が軌道データに追加済みであると判定すれば、軌道データ変更部４６は、溶接パスのインデックスｊに１を加算する（ステップ３８６）。つまり、同じ積層領域１４０内の次の溶接パスに着目する。
【0127】
これにより、軌道データ変更部４６は、溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたかどうかを判定する（ステップ３８７）。
【0128】
溶接パスのインデックスｊが溶接パス数の個数Ｍを超えていないと判定すれば、軌道データ変更部４６は、処理をステップ３８５に戻す。
【0129】
ステップ３８５で追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）がＯＮでないと判定すれば、つまり、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）が軌道データに追加済みでないと判定すれば、軌道データ変更部４６は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）のパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）を溶接条件に基づくシミュレーションにより算出する（ステップ３８８）。そして、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が予め定められた設定温度Ｔｓよりも高いかどうかを判定する（ステップ３８９）。
【0130】
その結果、パス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも高いと判定したとする。この場合は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）の溶接を行うとビードの形状が崩れる等の問題が発生する虞があるので、軌道データ変更部４６は、次の積層領域１４０からパス間温度が設定温度Ｔｓよりも低い溶接パスを探索するために、処理をステップ３８２に戻す。また、ステップ３８７で溶接パスのインデックスｊが溶接パスの個数Ｍを超えたと判定した場合も、軌道データ変更部４６は、次の積層領域１４０からパス間温度が設定温度Ｔｓよりも低い溶接パスを探索するために、処理をステップ３８２に戻す。
【0131】
一方、ステップ３８９でパス間温度Ｔ（ｉ，ｊ）が設定温度Ｔｓよりも低いと判定したとする。この場合は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）の溶接を行ってもビード形状が崩れる等の問題は発生しないので、軌道データ変更部４６は、溶接パスＰ（ｉ，ｊ）を軌道データに次に溶接すべきパスとして追加する（ステップ３９０）。そして、追加済フラグＧ（ｉ，ｊ）をＯＮに設定する（ステップ３９１）。
【0132】
その後、軌道データ変更部４６は、ステップ３８１でメモリに書き込んだインデックスｉ，ｊを読み出し（ステップ３９２）、処理を図１２－１のステップ３６４に戻す。
【0133】
また、ステップ３８３で積層領域１４０のインデックスｉが積層領域１４０の個数Ｎを超えたと判定した場合も、軌道データ変更部４６は、ステップ３８１でメモリに書き込んだインデックスｉ，ｊを読み出し（ステップ３９２）、処理を図１２－１のステップ３６４に戻す。
【0134】
（制御盤の動作）
制御盤５０では、まず、制御プログラム取得部６１が、記録媒体７０から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部６２に記憶する。この状態で、溶接ロボット１０を用いて実際に積層造形物１００の製造を行う際には、制御プログラム実行部６４が制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
制御盤５０では、まず、制御プログラム取得部６１が、記録媒体７０から制御プログラムを取得して制御プログラム記憶部６２に記憶する。この状態で、溶接ロボット１０を用いて実際に積層造形物１００の製造を行う際には、制御プログラム実行部６４が制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムを読み出してこれを実行する。
【0135】
［本実施の形態の効果］
以上述べたように、本実施の形態では、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、ある積層体を構成するビードを形成した後、その積層体を構成する次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、そのビードの形成に代えて、別の積層体を構成するビードの形成を行うようにした。これにより、造形物の製造に要する時間を長くすることなく、ビード形状が崩れる等の問題の発生を抑えることができるようになった。
以上述べたように、本実施の形態では、アークを用いて溶加材を溶融及び固化してなるビードを母材上に複数重ねた積層体を含む造形物を製造する際に、ある積層体を構成するビードを形成した後、その積層体を構成する次のビードを形成する箇所の温度が予め定められた設定温度以上であった場合に、そのビードの形成に代えて、別の積層体を構成するビードの形成を行うようにした。これにより、造形物の製造に要する時間を長くすることなく、ビード形状が崩れる等の問題の発生を抑えることができるようになった。
【符号の説明】
【0136】
１…金属積層造形システム、１０…溶接ロボット、２０…ＣＡＤ装置、３０…積層計画装置、４１…ＣＡＤデータ取得部、４２…ＣＡＤデータ分割部、４３…領域設定部、４４…軌道データ生成部、４５…溶接条件生成部、４６…軌道データ変更部、４７…制御プログラム生成部、４８…制御プログラム出力部、５０…制御盤、６１…制御プログラム取得部、６２…制御プログラム記憶部、６３…温度データ受信部、６４…制御プログラム実行部、７０…記録媒体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8-1】
【図8-2】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12-1】
【図12-2】
