特許 7382302 溶接装置、溶接作業手順作成装置、溶接作業支援装置、溶接方法、溶接作業手順作成方法、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】2023-11-08

(45)【発行日】2023-11-16

(54)【発明の名称】溶接装置、溶接作業手順作成装置、溶接作業支援装置、溶接方法、溶接作業手順作成方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20231109BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20231109BHJP

   B23K 9/29 20060101ALI20231109BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20231109BHJP

【ＦＩ】

B23K9/095 515Z

B23K9/12 301A

B23K9/29 N

B23K31/00 K

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020184485

(22)【出願日】2020-11-04

(65)【公開番号】P2021130134

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2022-11-01

(31)【優先権主張番号】P 2020027290

(32)【優先日】2020-02-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 伸志

(72)【発明者】

【氏名】山田 岳史

(72)【発明者】

【氏名】飛田 正俊

(72)【発明者】

【氏名】藤井 達也

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８５５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０１０９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６４７２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００－９／３２

Ｂ２３Ｋ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して当該溶加材に給電を行うコンタクトチップと、当該溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチと、
パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得する取得手段と、
前記溶接作業情報に基づいて、パスごとの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を算出する算出手段と、
特定のパスまでの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の積算値が予め定められた前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを、前記溶接作業情報に基づいて決定する決定手段と、
前記メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間に当該メンテナンスが行われるように制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする溶接装置。

【請求項2】

前記決定手段は、前記パス間時間と前記メンテナンスに要する時間との比較結果に基づいて、当該メンテナンスを当該パス間時間に行うことを決定することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間に当該メンテナンスを行うように促す情報を表示するように制御することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間に当該メンテナンスを自動で行う装置が当該メンテナンスを行うように制御することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項5】

溶接作業中の溶接電流を計測する計測手段と、
パスごとの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を前記計測手段で計測された溶接電流によって修正することにより、前記メンテナンスが行われるパス間時間を変更する変更手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項6】

前記トーチを撮像する撮像手段と、
前記ノズルについての作業負荷の限界値を前記撮像手段で撮像された画像に基づいて修正することにより、前記メンテナンスが行われるパス間時間を変更する変更手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項7】

前記算出手段は、前記コンタクトチップの摩耗量の推定値を用いて、パスごとの前記コンタクトチップについての作業負荷を算出し、
前記決定手段は、前記特定のパスまでの前記コンタクトチップについての作業負荷の積算値が前記コンタクトチップについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを決定することを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。

【請求項8】

送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して当該溶加材に給電を行うコンタクトチップと、当該溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成装置であって、
パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得する取得手段と、
前記溶接作業情報に基づいて、パスごとの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を算出する算出手段と、
特定のパスまでの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の積算値が予め定められた前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを、前記溶接作業情報に基づいて決定する決定手段と
を備えたことを特徴とする溶接作業手順作成装置。

【請求項9】

前記算出手段は、前記パスごとの溶加材の送給方法に応じた前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を算出することを特徴とする請求項８に記載の溶接作業手順作成装置。

【請求項10】

前記算出手段は、前記コンタクトチップの摩耗量の推定値を用いて、パスごとの前記コンタクトチップについての作業負荷を算出し、
前記決定手段は、前記特定のパスまでの前記コンタクトチップについての作業負荷の積算値が前記コンタクトチップについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを決定することを特徴とする請求項８に記載の溶接作業手順作成装置。

【請求項11】

請求項８に記載の溶接作業手順作成装置から、前記溶接作業情報と、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷と、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の限界値とを含む情報を取得する情報取得手段と、
前記情報を画面に表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする溶接作業支援装置。

【請求項12】

送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して当該溶加材に給電を行うコンタクトチップと、当該溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いて溶接を行う溶接方法であって、
パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得するステップと、
前記溶接作業情報に基づいて、パスごとの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を算出するステップと、
特定のパスまでの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の積算値が予め定められた前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを、前記溶接作業情報に基づいて決定するステップと、
前記メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間に当該メンテナンスが行われるように制御するステップと
を含むことを特徴とする溶接方法。

【請求項13】

送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して当該溶加材に給電を行うコンタクトチップと、当該溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成方法であって、
パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得するステップと、
前記溶接作業情報に基づいて、パスごとの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を算出するステップと、
特定のパスまでの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の積算値が予め定められた前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを、前記溶接作業情報に基づいて決定するステップと
を含むことを特徴とする溶接作業手順作成方法。

【請求項14】

送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して当該溶加材に給電を行うコンタクトチップと、当該溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成装置として、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、
パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得する取得手段と、
前記溶接作業情報に基づいて、パスごとの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷を算出する算出手段と、
特定のパスまでの前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の積算値が予め定められた前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータについての作業負荷の限界値を超えた場合に、前記コンタクトチップ、前記ノズル、及び、前記送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、当該特定のパスの後のパス間時間に行うことを、前記溶接作業情報に基づいて決定する決定手段と
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、溶加材に給電を行うコンタクトチップと溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いて溶接を行う溶接装置、そのようなトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成装置、そのようなトーチを用いて溶接を行う溶接方法、そのようなトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

内部に所定の材料からなる棒状のワイヤを保持するチップが配設されたノズルを有するアーク溶接装置への電流の通電時間を累積計算するとともに、この累積計算値と、あらかじめ設定されたノズル清掃およびチップ交換の設定時間とを比較し、累積時間があらかじめ設定されたノズル清掃の設定時間を越えたら、ノズル清掃またはチップ交換の警報信号を出力するアーク溶接監視装置は、知られている（特許文献１参照）。

【0003】

溶接チップのアライメントを測定し、アライメントを、アライメントに対する少なくとも１つの期待値に対して解析し、解析に基づいて、警報を生成し、解析に基づいて、障害を生成する、溶接プロセスの監視方法において、溶接チップの温度を測定し、溶接チップの圧搾力を測定し、温度および圧搾力を、少なくとも１つの予期値に対して解析する溶接プロセスの監視方法も、知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

送給抵抗の上下限値設定記憶手段と、送給抵抗の計測結果を上下限設定値と比較し、計測結果が上下限設定値を超えた場合には警告を発する比較警告手段を設けた溶接ワイヤの送給抵抗モニタ装置も、知られている（特許文献３参照）。

【0005】

溶接電流の変化を数ヘルツ以下の変化を通すフィルタを介して検出し、溶接電流の変化の第１周期を特定し、第１周期の変動間にあらわれる第２周期の発生頻度を計測し、溶接チップが使用限界にあるかどうかを判断する溶接チップの寿命評価方法も、知られている（特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平０７－２２７６７１号公報

【文献】特表２００４－５３５３０２号公報

【文献】特許第４７１９９５３号公報

【文献】特開２０００－０２４７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータのうちせいぜい２つの部品のメンテナンスを行う構成を採用したのでは、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータをトータルでメンテナンスすることはできない。

【0008】

本発明の目的は、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータをトータルでメンテナンスすることを可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的のもと、本発明は、送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して溶加材に給電を行うコンタクトチップと、溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチと、パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得する取得手段と、溶接作業情報に基づいて、パスごとの作業負荷を算出する算出手段と、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを、溶接作業情報に基づいて決定する決定手段と、メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間にメンテナンスが行われるように制御する制御手段とを備えた溶接装置を提供する。

【0010】

決定手段は、パス間時間とメンテナンスに要する時間との比較結果に基づいて、メンテナンスをパス間時間に行うことを決定する、ものであってよい。

【0011】

制御手段は、メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間にメンテナンスを行うように促す情報を表示するように制御する、ものであってよい。

【0012】

制御手段は、メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間にメンテナンスを自動で行う装置がメンテナンスを行うように制御する、ものであってもよい。

【0013】

溶接装置は、溶接作業中の溶接電流を計測する計測手段と、パスごとの作業負荷を計測手段で計測された溶接電流によって修正することにより、メンテナンスが行われるパス間時間を変更する変更手段とを更に備えた、ものであってよい。

【0014】

溶接装置は、トーチを撮像する撮像手段と、作業負荷の限界値を撮像手段で撮像された画像に基づいて修正することにより、メンテナンスが行われるパス間時間を変更する変更手段とを更に備えた、ものであってもよい。

【0015】

算出手段は、コンタクトチップの摩耗量の推定値を用いて、パスごとの作業負荷を算出し、決定手段は、特定のパスまでの積算値が限界値を超えた場合に、コンタクトチップのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを決定する、ものであってよい。

【0016】

また、本発明は、送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して溶加材に給電を行うコンタクトチップと、溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成装置であって、パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得する取得手段と、溶接作業情報に基づいて、パスごとの作業負荷を算出する算出手段と、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを、溶接作業情報に基づいて決定する決定手段とを備えた溶接作業手順作成装置も提供する。

【0017】

算出手段は、パスごとの溶加材の送給方法に応じた作業負荷を算出する、ものであってよい。

【0018】

算出手段は、コンタクトチップの摩耗量の推定値を用いて、パスごとの作業負荷を算出し、決定手段は、特定のパスまでの積算値が限界値を超えた場合に、コンタクトチップのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを決定する、ものであってよい。

【0019】

また、本発明は、上記溶接作業手順作成装置から溶接作業情報、作業負荷、及び限界値を含む情報を取得する情報取得手段と、情報を画面に表示する表示手段とを備えた溶接作業支援装置も提供する。

【0020】

更に、本発明は、送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して溶加材に給電を行うコンタクトチップと、溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いて溶接を行う溶接方法であって、パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得するステップと、溶接作業情報に基づいて、パスごとの作業負荷を算出するステップと、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを、溶接作業情報に基づいて決定するステップと、メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間にメンテナンスが行われるように制御するステップとを含む溶接方法も提供する。

【0021】

更にまた、本発明は、送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して溶加材に給電を行うコンタクトチップと、溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成方法であって、パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得するステップと、溶接作業情報に基づいて、パスごとの作業負荷を算出するステップと、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを、溶接作業情報に基づいて決定するステップとを含む溶接作業手順作成方法も提供する。

【0022】

加えて、本発明は、送給モータの駆動により送給されるワイヤ状の溶加材に接触して溶加材に給電を行うコンタクトチップと、溶加材を外気からシールドするシールドガスを供給するノズルとを有するトーチを用いた溶接作業の手順を作成する溶接作業手順作成装置として、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、パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報を取得する取得手段と、溶接作業情報に基づいて、パスごとの作業負荷を算出する算出手段と、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、特定のパスの後のパス間時間に行うことを、溶接作業情報に基づいて決定する決定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】

【0023】

本発明によれば、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータをトータルでメンテナンスすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【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金属積層造形システムに設けられた溶接トーチの構成例を示した断面図である。

【図3】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4】パス間時間が増大していく場合における部品のメンテナンスを行うタイミングの一例を示した図である。

【図5-1】本発明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5-2】本発明の実施の形態における積層計画支援装置の機能構成例を示した図である。

【図6】本発明の実施の形態における制御装置の機能構成例を示した図である。

【図7】本発明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】本発明の実施の形態における積層計画装置が行うメンテナンス時期設定処理の第１の例を示したフローチャートである。

【図8-2】本発明の実施の形態における積層計画装置が行うメンテナンス時期設定処理の第２の例を示したフローチャートである。

【図9】本発明の実施の形態における制御装置の動作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】

【0025】

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。

【0026】

［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。

【0027】

図示するように、金属積層造形システム１は、溶接装置の一例であり、溶接ロボット（マニピュレータ）１０と、溶接電流計測器１５と、カメラ１６と、ＣＡＤ装置２０と、積層計画装置３０と、制御装置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、制御装置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。

【0028】

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、制御装置５０が読み込んだ制御プログラムに従って動作することで溶接作業を行う。また、溶接ロボット１０は、腕１１の先端に手首部１２を介して、積層体の一例である積層造形物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上に複数層のビード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。

【0029】

溶接電流計測器１５は、積層造形物１００を造形中に溶接電源（図示せず）と溶接トーチ１３との間に流れる溶接電流を計測し、計測した溶接電流の電流値を制御装置５０に出力する。本実施の形態では、溶接作業中の溶接電流を計測する計測手段の一例として、溶接電流計測器１５を設けている。

【0030】

カメラ１６は、積層造形物１００を造形中の例えば次のパスの溶接を開始する前に溶接トーチ１３を撮影し、その撮影画像を制御装置５０に出力する。本実施の形態では、トーチを撮像する撮像手段の一例として、カメラ１６を設けている。

【0031】

ＣＡＤ装置２０は、コンピュータを用いて造形物の設計を行うと共に、設計によって得られた三次元データ（以下、「三次元ＣＡＤデータ」という）を保持する機能を有している。

【0032】

積層計画装置３０は、ＣＡＤ装置２０が保持する三次元ＣＡＤデータに基づいて積層造形物１００の積層計画を作成する。つまり、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ビード１０１を形成する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、溶接作業手順作成装置の一例として、積層計画装置３０を設けている。

【0033】

制御装置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で作成された積層計画に従って、つまり、積層計画装置３０で決定された軌道に沿って、積層計画装置３０で決定された溶接条件でビード１０１を形成するよう、溶接ロボット１０を制御する。

【0034】

［溶接トーチの構成］
図２は、図１の金属積層造形システム１に設けられた溶接トーチ１３の構成例を示した断面図である。

【0035】

図示するように、溶接トーチ１３は、トーチ本体１３１と、ノズル１３２と、チップ基部１３３と、コンタクトチップ１３４と、支持部１３５とを備えている。

【0036】

ノズル１３２は、筒状の形状を有しており、筒状に形成されたトーチ本体１３１のうち図中下側となる開口側にはめ込まれることで、トーチ本体１３１に固定されている。このノズル１３２は、溶加材１４を外気からシールドするシールドガス（例えば炭酸ガス）を積層造形物１００（図１参照）に対して噴射するために設けられる。

【0037】

チップ基部１３３は、導電体で構成されると共に筒状の形状を有しており、トーチ本体１３１及びノズル１３２の内側に配置されると共にトーチ本体１３１の内周面に接触することで、トーチ本体１３１に固定されている。また、チップ基部１３３のうち空間を介してノズル１３２の内周面と対向する部位には、チップ基部１３３の側面を貫通するガス供給口１３３ａが複数個設けられている。

【0038】

コンタクトチップ１３４は、導電体で構成されると共に筒状の形状を有しており、チップ基部１３３のうち図中下側となる開口側にはめ込まれることで、ノズル１３２の内側において、チップ基部１３３を介してトーチ本体１３１に固定されている。そして、コンタクトチップ１３４は、溶加材１４に接触してこれに給電を行うものである。また、このコンタクトチップ１３４は、チップ基部１３３に対して着脱可能となっており、長期間の使用に伴ってコンタクトチップ１３４が消耗した場合には、コンタクトチップ１３４を交換することが可能となっている。

【0039】

支持部１３５は、筒状の形状を有しており、トーチ本体１３１のうち図中上側の開口においてトーチ本体１３１よりも上方に突出するチップ基部１３３にはめ込まれることで、チップ基部１３３を介してトーチ本体１３１に固定されている。この支持部１３５の図中上方には、図示しない基材が設けられており、支持部１３５は、この基材に支持されるようになっている。

【0040】

［積層計画装置のハードウェア構成］
図３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。

【0041】

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。

【0042】

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３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。

【0043】

また、図３に示したハードウェア構成は、制御装置５０のハードウェア構成としても捉えられる。但し、制御装置５０について述べるときは、図３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。

【0044】

［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による積層造形では、パスが非常に多いので、ビード１０１の品質の低下を招かないために、適切な時期に部品のメンテナンスを行う必要がある。

【0045】

また、積層造形では、パスが非常に多いので、造形中は無人化及び自動化がなされることが生産上好ましい。しかしながら、連続稼働による装置への負荷が大きいため、何らかの不具合が発生して生産性の低下や自動化の妨げとなっている。このことからも、部品のメンテナンスを適宜挟んで、金属積層造形システム１を適正な状態に保つ必要がある。

【0046】

ここで、本実施の形態では、金属積層造形システム１における部品として、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータを想定する。そして、これらの部品のメンテナンスとして、コンタクトチップ１３４の交換、ノズル１３２の清掃、送給抵抗の計測（例えばワイヤインチングした状態で送給モータの負荷電流を計測）を想定する。尚、ノズル１３２については清掃ではなく交換を行ってもよいが、以下では清掃を行うものとして説明する。

【0047】

まず、本実施の形態の基本的な考え方について説明する。

【0048】

本実施の形態では、溶接ロボット１０の使用率をメンテナンスの一指標として考える。使用率は、以下のように定義される。

【0049】

使用率（％）＝（使用電流^２／基準電流^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間））×１００

【0050】

この使用率では、使用電流及びアークタイムが加味されている。使用電流はコンタクトチップ１３４の摩耗量及び溶加材１４の先端に発生する熱量と相関するため、コンタクトチップ１３４の交換時期及び送給抵抗の計測時期を予測する指標に使える。また、アークタイムはコンタクトチップ１３４の摩耗量及びノズル１３２の汚れ量と相関するため、コンタクトチップ１３４の交換時期及びノズル１３２の清掃時期を予測する指標に使える。

【0051】

具体的には、コンタクトチップ１３４の交換時期を予測するための使用率ｔ、ノズル１３２の清掃時期を予測するための使用率ｎ、送給抵抗の計測時期を予測するための使用率ｗを、以下のように定めるとよい。

【0052】

使用率ｔ（％）＝（使用電流^２／基準電流ｔ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間））×１００
使用率ｎ（％）＝（使用電流^２／基準電流ｎ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間））×１００
使用率ｗ（％）＝（使用電流^２／基準電流ｗ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間））×１００

【0053】

ここで、使用率及び基準電流に付したｔ，ｎ，ｗの添え字は、それぞれ、コンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期を予測するための値であることを表している。

【0054】

更に、使用率には、溶加材１４の送給方法に関する溶接モードに応じた係数を乗じることがあるものとする。例えば、溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する溶接モードで溶接を行う場合を考える。

【0055】

この場合、コンタクトチップ１３４の摩耗が多くなるので、使用率ｔは、１より大きな係数αを乗じて以下のような式とすればよい。

【0056】

使用率ｔ（％）＝α×（使用電流^２／基準電流ｔ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間））×１００

【0057】

また、この場合、スパッタ量が少なくなりノズル１３２の汚れも少なくなるので、使用率ｎは、１より小さな係数βを乗じて以下のような式とすればよい。

【0058】

使用率ｎ（％）＝β×（使用電流^２／基準電流ｎ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間））×１００

【0059】

一方で、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を予測するための使用率の限界値（以下、「許容限界値」という）は、例えば１００％としてよい。但し、コンタクトチップ１３４の交換時期を予測するための許容限界値ｔ、ノズル１３２の清掃時期を予測するための許容限界値ｎ、送給抵抗の計測時期を予測するための許容限界値ｗは、異なる値としてもよい。

【0060】

このように、使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗをそれぞれ許容限界値ｔ、許容限界値ｎ、許容限界値ｗと比較することで、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を１つの指標で予測することができる。

【0061】

また、パスごとに算出された使用率を複数パス分積算する場合、コンタクトチップ１３４の交換、ノズル１３２の清掃、送給抵抗の計測を行うべきかを、それぞれ、次の３つの式で判断する。

【0062】

許容限界値ｔ≦Σ（使用率ｔ（ｉ））
許容限界値ｎ≦Σ（使用率ｎ（ｉ））
許容限界値ｗ≦Σ（使用率ｗ（ｉ））

【0063】

ここで、Σ（使用率ｔ（ｉ））、Σ（使用率ｎ（ｉ））、Σ（使用率ｗ（ｉ））は、それぞれ、ｉ番目のパスの使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗを複数パス分積算した値を表している。

【0064】

このような式により、パスごとの使用率のばらつきを考慮した総合的な使用率の判断を行うことができる。

【0065】

但し、コンタクトチップ１３４は、アークＯＮＯＦＦの回数、つまりパス数によっても摩耗量が増減する。即ち、アークＯＮ時の導通によって、溶加材１４とコンタクトチップ１３４との接触部にジュール熱が発生し、微視的な溶融及び凝着が発生する。そして、その後の溶加材１４の送給により、凝着の剥離が繰り返されることで、摩耗が発生する。

【0066】

そこで、コンタクトチップ１３４の交換時期については、使用率ｔだけでなく負荷率ｔも考慮して判断するのが好ましい。例えば、使用率ｔと負荷率ｔとの和を基準に判断することが考えられる。ここで、負荷率に付したｔの添え字も、コンタクトチップ１３４の交換時期を予測するための値であることを表している。使用率ｔと負荷率ｔとの和は、以下のように定義される。

【0067】

使用率ｔと負荷率ｔとの和（％）＝（σ＋（使用電流^２／基準電流ｔ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間）））×１００

【0068】

ここで、σは１パスあたりの負荷率ｔである。σとしては、１パスあたりの摩耗量と相関する値を用いるとよい。１パスあたりの摩耗量は、計測が困難であるため、次のような推定式を用いて算出するとよい。

【0069】

Δｄ_ｋ ^３＝Ｎ_{ｓｔａｒｔ}×Ｓｔａｒｔ_ｋ＋ｘ_ＡＴ×ＡＴ_ｋｘ＋ｙ_ＡＴ×ＡＴ_ｋｙ＋ｚ_ＡＴ×ＡＴ_ｋｚ＋・・・

【0070】

この式において、Δｄ_ｋ ^３はｋ番目のコンタクトチップ１３４の摩耗量［ｍｍ^３］を表す。ｋはコンタクトチップ１３４の交換順に割り振られた番号を示す。摩耗量は便宜的にコンタクトチップ１３４の先端の径ｄの変化量の３乗値としてよい。また、Ｎ_{ｓｔａｒｔ}はアークＯＮ１回あたり、つまり1パスあたりの摩耗量［ｍｍ^３］を表し、Ｓｔａｒｔ_ｋはｋ番目のコンタクトチップ１３４でのアークＯＮの回数、つまりパス数を表す。ｊ_ＡＴは条件ｊでのアーク発生中の単位時間あたりの摩耗量［ｍｍ^３］を表し、ＡＴ_ｋｊはｋ番目のコンタクトチップ１３４で使用した条件ｊのアークタイムを表す（ｊ＝ｘ，ｙ，ｚ，・・・）。ここで条件とは例えば使用電流であり、その場合、条件ｊとは使用電流の具体的な電流値を示す。

【0071】

そして、実験で得られた値を上記推定式に当てはめて、１パスあたりの摩耗量Ｎ_startを求め、この１パスあたりの摩耗量Ｎ_startの１パスあたりの許容摩耗量に対する比率を１パスあたりの負荷率ｔであるσとする。尚、σは、積層計画を作成する前に求めておくとよい。

【0072】

更に、ここでも、使用率ｔには、溶加材１４の送給方法に関する溶接モードに応じた係数を乗じることがあるものとする。例えば、溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する溶接モードで溶接を行う場合を考える。

【0073】

この場合、コンタクトチップ１３４の摩耗が多くなるので、使用率ｔと負荷率ｔとの和は、使用率ｔに１より大きな係数αを乗じて以下のような式とすればよい。

【0074】

使用率ｔと負荷率ｔとの和（％）＝（σ＋α×（使用電流^２／基準電流ｔ^２）×（アークタイム／（アークタイム＋パス間時間）））×１００

【0075】

また、この場合も、パスごとに算出された使用率ｔと負荷率ｔとの和を複数パス分積算する場合、コンタクトチップ１３４の交換を、次の式で判断する。

【0076】

許容限界値ｔ≦Σ（使用率ｔと負荷率ｔとの和（ｉ））

【0077】

ここで、Σ（使用率ｔと負荷率ｔとの和（ｉ））は、ｉ番目のパスの使用率ｔと負荷率ｔとの和を複数パス分積算した値を表している。

【0078】

次に、本実施の形態におけるパス間時間とメンテナンス時期との関係について説明する。

【0079】

造形が進むにつれて、造形物は蓄熱されるのでその分パス間時間は増大していく傾向にある。図４は、このような場合に部品のメンテナンスを行うタイミングの一例を示した図である。図では、ハッチングを施した時間がアークＯＮ時間を示し、ハッチングを施していない時間がアークＯＦＦ時間を示す。図示するように、送給抵抗の計測及びコンタクトチップ１３４の交換（図では「送給抵抗計測＋チップ交換」と表記）、ノズル１３２の清掃（図では「ノズル清掃」と表記）等の比較的時間のかかるメンテナンスは造形工程の後半に実施するとよい。一方、送給抵抗の計測のみのように短時間で済むメンテナンスは造形の前半でも実施できる。尚、メンテナンス頻度を調整することで１回あたりのメンテナンス時間を短縮できるが、どの程度の頻度とするかは生産性との兼ね合いで決定すればよい。

【0080】

次いで、本実施の形態におけるメンテナンス時期の修正について説明する。

【0081】

上記において、使用率及び許容限界値を算出する際に用いた使用電流及びアークタイムは、積層の軌道計画で設計された値としている。しかしながら、造形中はスラグやスパッタの発生等の溶接現場現象により計画とのずれが生じ得る。そこで、溶接電流計測器１５により計測された溶接電流の電流値や、カメラ１６により撮影された溶接トーチ１３の画像に基づいて、メンテナンス時期を適宜修正する。この場合の修正の仕方は特に限定しない。例えば、実際の溶接電流が計画時に想定したものと異なっている場合にそれに応じて使用率を修正することでメンテナンス時期を修正するものでもよい。また、溶接トーチ１３の撮影画像により異常の兆候が検出された場合に許容限界値から所定のオフセット値を減ずることでメンテナンス時期を修正するものでもよい。

【0082】

［本実施の形態の詳細］
以下、このような概要を実現する金属積層造形システム１について、積層計画装置３０及び制御装置５０の構成及び動作を中心に詳細に説明する。

【0083】

（積層計画装置の機能構成）
図５－１は、本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、本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、積層計画部４３と、メンテナンス時期設定部４４と、制御プログラム生成部４５と、制御プログラム出力部４６とを備える。

【0084】

ＣＡＤデータ取得部４１は、ＣＡＤ装置２０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。

【0085】

ＣＡＤデータ分割部４２は、ＣＡＤデータ取得部４１が取得した三次元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。その際、ＣＡＤデータ分割部４２は、三次元ＣＡＤデータを複数の層に分割し易い内部形式に変換してもよい。

【0086】

積層計画部４３は、ＣＡＤデータ分割部４２が生成した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を生成する。このような積層計画を生成するには、ビード１０１の高さや幅の他、ビード１０１の断面形状を近似するモデルが必要である。これらは測定実験の実測値や、溶着金属量の断面積から計算して推定したものでもよい。本実施の形態では、溶接速度やワイヤ送給速度を数条件振って溶着量を変えつつ、ビードオンプレート溶接や鉛直に数層の積層を行い、各々の条件にて１層当たりの高さや幅を測定した結果をデータベース化する。そして、積層する際に積層する所望の高さや幅を満たす溶接速度と溶着量を選択し、測定した結果から各層の推定形状を随時計算し、アーク狙い位置を決める。尚、溶着断面の計算は溶加材１４の材質や、既に積層した部位の形状の状態によって計算方法を変えるようにしてもよい。この計算方法によって造形物を内包する積層を計画していく。また、積層計画部４３には、積層計画中にパス間時間の情報も含める。本実施の形態では、パスごとの溶接作業条件及びパス間時間を示す溶接作業情報の一例として、積層計画を用いており、溶接作業情報を取得する取得手段の一例として、積層計画部４３を設けている。

【0087】

メンテナンス時期設定部４４は、積層計画部４３が生成した積層計画から、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を算出し、パス間時間にこれらのメンテナンス時期を設定する。

【0088】

具体的には、メンテナンス時期設定部４４は、積層計画部４３が生成した積層計画から、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのそれぞれについて、前回のメンテナンス以降の使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗを算出する。これらの使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗは、パスごとの使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗを積算した値としてよい。ここで、積層造形では、パスごとにその特徴に応じた溶加材１４の送給方法に関する溶接モードで溶接を行うのが一般的である。そのような溶接モードには、溶加材１４を一定速度で送給する場合の溶接モードと、溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する場合の溶接モードとがある。そこで、パスごとの使用率も溶接モードを考慮した算出式を用いて算出するとよい。この溶加材１４の送給方法を考慮した算出式としては、例えば、上述したように、使用率を算出する式の右辺全体に部品の種類及び溶接モードに応じた係数を乗じたものを用いるとよい。本実施の形態では、溶接作業情報に基づいてパスごとの作業負荷を算出する算出手段の一例として、メンテナンス時期設定部４４における使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗを算出する機能を設けている。

【0089】

また、メンテナンス時期設定部４４は、あるパスの造形中に使用率ｔが許容限界値ｔを超えれば、コンタクトチップ１３４の交換時期が近付いていると判断し、そのパスの後のパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換時期を設定する。あるパスの造形中に使用率ｎが許容限界値ｎを超えれば、ノズル１３２の清掃時期が近付いていると判断し、そのパスの後のパス間時間にノズル１３２の清掃時期を設定する。あるパスの造形中に使用率ｗが許容限界値ｗを超えれば、送給抵抗の計測時期が近付いていると判断し、そのパスの後のパス間時間に送給抵抗の計測時期を設定する。その際、あるパスの後のパス間時間は、積層計画部４３が生成した積層計画から特定する。本実施の形態では、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップ、ノズル、及び、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを特定のパスの後のパス間時間に行うことを決定する決定手段の一例として、メンテナンス時期設定部４４におけるコンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期を設定する機能を設けている。

【0090】

或いは、メンテナンス時期設定部４４は、積層計画部４３が生成した積層計画から、コンタクトチップ１３４について、前回のメンテナンス以降の使用率ｔを算出し、これにコンタクトチップ１３４の摩耗量の推定値に基づく負荷率ｔを加算した和を算出してもよい。この使用率ｔと負荷率ｔとの和は、パスごとの使用率ｔと負荷率ｔとの和を積算した値としてよい。ここで、積層造形では、パスごとにその特徴に応じた溶加材１４の送給方法に関する溶接モードで溶接を行うのが一般的である。そのような溶接モードには、溶加材１４を一定速度で送給する場合の溶接モードと、溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する場合の溶接モードとがある。そこで、パスごとの使用率ｔも溶接モードを考慮した算出式を用いて算出するとよい。この溶加材１４の送給方法を考慮した算出式としては、例えば、上述したように、使用率ｔと負荷率ｔとの和を算出する式の使用率ｔの項全体に溶接モードに応じた係数を乗じたものを用いるとよい。また、負荷率ｔは、コンタクトチップ１３４の摩耗量の推定値を用いて予め求めておくとよい。本実施の形態では、コンタクトチップの摩耗量の推定値を用いてパスごとの作業負荷を算出する算出手段の一例として、メンテナンス時期設定部４４における使用率ｔと負荷率ｔとの和を算出する機能を設けている。

【0091】

また、メンテナンス時期設定部４４は、あるパスの造形中に使用率ｔと負荷率ｔとの和が許容限界値ｔを超えれば、コンタクトチップ１３４の交換時期が近付いていると判断し、そのパスの後のパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換時期を設定してもよい。その際、あるパスの後のパス間時間は、積層計画部４３が生成した積層計画から特定する。本実施の形態では、特定のパスまでの作業負荷の積算値が予め定められた作業負荷の限界値を超えた場合に、コンタクトチップのメンテナンスを特定のパスの後のパス間時間に行うことを決定する決定手段の一例として、メンテナンス時期設定部４４におけるコンタクトチップ１３４の交換時期を設定する機能を設けている。

【0092】

更に、メンテナンス時期設定部４４は、パス間時間とそのパス間時間に設定された全てのメンテナンスが完了するまでの時間とを比較する。そして、パス間時間の方が短い場合は、例えば、何れかのメンテナンスを１つ以上前のパスで行うようにして、パス間時間がそのパス間時間に設定された全てのメンテナンスが完了するまでの時間よりも長くなるようにするとよい。本実施の形態では、パス間時間とメンテナンスに要する時間との比較結果に基づいて、メンテナンスをパス間時間に行うことを決定する決定手段の一例として、メンテナンス時期設定部４４を設けている。

【0093】

制御プログラム生成部４５は、積層計画部４３が生成した積層計画に従って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する。また、その際、制御プログラムには、メンテナンス時期設定部４４がコンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を設定したパス間時間の設定情報を組み込む。例えば、この設定情報は、そのパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換、ノズル１３２の清掃、送給抵抗の計測を作業者に促す情報を表示する命令として組み込むとよい。或いは、そのパス間時間にコンタクトチップ１３４の自動交換を行う装置、ノズル１３２の自動清掃を行う装置、送給抵抗の自動計測を行う装置がこれらの処理を行うように制御する命令として組み込んでもよい。

【0094】

制御プログラム出力部４６は、制御プログラム生成部４５が生成した制御プログラムを記録媒体７０に出力する。

【0095】

ここで、積層計画装置３０は、図１には示さなかったが、積層計画支援装置８０に接続されていてもよい。

【0096】

図３に示したハードウェア構成は、積層計画支援装置８０のハードウェア構成としても捉えられる。但し、積層計画支援装置８０について述べるときは、図３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、ＣＰＵ８１、メインメモリ８２、磁気ディスク装置８３、通信Ｉ／Ｆ８４、表示機構８５、入力デバイス８６、ドライバ８７と表記するものとする。

【0097】

図５－２は、本実施の形態における積層計画支援装置８０の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における積層計画支援装置８０は、情報取得部９１と、表示制御部９２とを備える。

【0098】

情報取得部９１は、積層計画装置３０から、積層計画部４３が生成した積層計画、メンテナンス時期設定部４４が算出した使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗ、及び、メンテナンス時期設定部４４が保持する許容限界値ｔ、許容限界値ｎ、許容限界値ｗを含む情報を取得する。本実施の形態では、溶接作業手順作成装置から溶接作業情報、作業負荷、及び限界値を含む情報を取得する情報取得手段の一例として、情報取得部９１を設けている。

【0099】

表示制御部９２は、情報取得部９１が取得した情報を表示機構８５に表示するように制御する。本実施の形態では、情報を画面に表示する表示手段の一例として、表示制御部９２を設けている。

【0100】

（制御装置の機能構成）
図６は、本実施の形態における制御装置５０の機能構成例を示した図である。図示するように、本実施の形態における制御装置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６３と、電流値受信部６４と、撮影画像受信部６５と、制御プログラム修正部６６とを備える。

【0101】

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。

【0102】

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。

【0103】

制御プログラム実行部６３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。これにより、制御プログラム実行部６３は、積層計画部４３が生成した積層計画に従ってビード１０１を形成するよう、溶接ロボット１０を制御する。また、制御プログラム実行部６３は、メンテナンス時期設定部４４がメンテナンス時期を設定したパス間時間にコンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンスが行われるように制御する。例えば、そのパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換、ノズル１３２の清掃、送給抵抗の計測を作業者に促す情報を表示してよい。或いは、そのパス間時間にコンタクトチップ１３４の自動交換を行う装置、ノズル１３２の自動清掃を行う装置、送給抵抗の自動計測を行う装置がこれらの処理を行うように制御してもよい。本実施の形態では、メンテナンスを行うことが決定されたパス間時間にメンテナンスが行われるように制御する制御手段の一例として、制御プログラム実行部６３を設けている。

【0104】

電流値受信部６４は、溶接電流計測器１５から溶接電流の電流値を受信する。

【0105】

撮影画像受信部６５は、カメラ１６から溶接トーチ１３の画像を受信する。

【0106】

制御プログラム修正部６６は、電流値受信部６４が受信した溶接電流の電流値又は撮影画像受信部６５が受信した溶接トーチ１３の画像に基づいて、制御プログラム記憶部６２に記憶された制御プログラムに組み込まれた設定情報におけるパス間時間を修正する。

【0107】

具体的には、電流値受信部６４が受信した溶接電流の電流値を使用電流として使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗを再度算出し、これによって計画時に算出した使用率ｔ、使用率ｎ、使用率ｗを修正する。そして、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのそれぞれについて、これまでの使用率の積算値に修正後の使用率を加算した値と許容限界値との大小関係が計画時と異なっていれば、メンテナンスが行われるパス間時間を変更する。本実施の形態では、パスごとの作業負荷を溶接電流によって修正することにより、メンテナンスが行われるパス間時間を変更する変更手段の一例として、制御プログラム修正部６６における溶接電流の電流値に基づいてメンテナンスが行われるパス間時間を変更する機能を設けている。

【0108】

また、撮影画像受信部６５が受信した溶接トーチ１３の画像に基づいて許容限界値ｎを修正する。例えば、計画時に想定していたよりもノズル１３２に汚れが付いた場合は、許容限界値ｎを小さくする。そして、ノズル１３２について、これまでの使用率の積算値と修正後の許容限界値との大小関係が計画時と異なっていれば、メンテナンスが行われるパス間時間を変更する。本実施の形態では、作業負荷の限界値を撮像された画像に基づいて修正することにより、メンテナンスが行われるパス間時間を変更する変更手段の一例として、制御プログラム修正部６６における溶接トーチ１３の画像に基づいてメンテナンスが行われるパス間時間を変更する機能を設けている。

【0109】

尚、このようにメンテナンスが行われるパス間時間を変更するために、計画時にメンテナンス時期をパス間時間に設定するのに用いたデータは、制御プログラムに含められて、積層計画装置３０から制御プログラム実行部６３へと渡されているものとする。そして、制御プログラム修正部６６は、このデータを用いて、メンテナンスが行われるパス間時間を変更可能となっているものとする。

【0110】

（積層計画装置の動作）
図７は、本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。

【0111】

積層計画装置３０では、まず、ＣＡＤデータ取得部４１が、ＣＡＤ装置２０から三次元ＣＡＤデータを取得する（ステップ３０１）。

【0112】

次に、ＣＡＤデータ分割部４２が、ステップ３０１で取得された三次元ＣＡＤデータを複数の層に分割して、層形状データを生成する（ステップ３０２）。

【0113】

次に、積層計画部４３が、ステップ３０２で生成された層形状データから積層計画を生成する（ステップ３０３）。

【0114】

次いで、メンテナンス時期設定部４４が、ステップ３０３で生成された積層計画を用いて、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を設定するメンテナンス時期設定処理を行う（ステップ３０４）。このメンテナンス時期設定処理の詳細については、後述する。

【0115】

その後、制御プログラム生成部４５が、ステップ３０３で生成された積層計画と、ステップ３０４のメンテナンス時期設定処理で設定されたメンテナンス時期とに基づいて、制御プログラムを生成する（ステップ３０５）。具体的には、積層計画に従ってビード１０１を形成するように溶接ロボット１０を制御し、メンテナンス時期にメンテナンスが行われるように制御する制御プログラムを生成する。

【0116】

最後に、制御プログラム出力部４６が、ステップ３０５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３０６）。

【0117】

図８－１は、図７のステップ３０４のメンテナンス時期設定処理の第１の例を示したフローチャートである。尚、ここでは、コンタクトチップ１３４の交換時期を判断するための使用率の積算値及び許容限界値をそれぞれＲｔ，Ｌｔと表記し、ノズル１３２の清掃時期を判断するための使用率の積算値及び許容限界値をそれぞれＲｎ，Ｌｎと表記し、送給抵抗の計測時期を判断するための使用率の積算値及び許容限界値をそれぞれＲｗ，Ｌｗと表記する。そして、メンテナンス時期設定部４４が、メンテナンス時期設定処理を実行するに先立ち、許容限界値Ｌｔ，Ｌｎ，Ｌｗを、図示しない記憶領域から読み出して保持しているものとする

【0118】

メンテナンス時期設定処理を開始すると、メンテナンス時期設定部４４は、パスのインデックスｉを１に設定する（ステップ３５１）。つまり、１つ目のパスに着目する。

【0119】

次に、メンテナンス時期設定部４４は、パスのインデックスｉをパスの個数ｎまで１ずつ増加させながら、各インデックスｉについてステップ３６１～ステップ３９１の処理を行う。

【0120】

即ち、メンテナンス時期設定部４４は、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのそれぞれについて、前回のメンテナンス以降に算出した使用率の積算値Ｒｔ，Ｒｎ，Ｒｗを、許容限界値Ｌｔ，Ｌｎ，Ｌｗと比較することにより、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を設定する。具体的には、コンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期を設定する。尚、コンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期の設定は順次行ってもよいが、この動作例では並行して行うものとしている。

【0121】

第一に、コンタクトチップ１３４の交換時期を設定する処理について説明する。

【0122】

この処理において、メンテナンス時期設定部４４は、インデックスｉのパスＰ（ｉ）を溶接する際の溶接モードに応じた使用率Ｒｔ（ｉ）を算出する（ステップ３６１）。ここで、溶接モードに応じた使用率Ｒｔ（ｉ）は、例えば、上述した使用率の算出式の右辺全体に溶加材１４を一定速度で送給する場合の溶接モードと溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する場合の溶接モードとで異なる係数を乗じたものを用いて、算出すればよい。

【0123】

次に、メンテナンス時期設定部４４は、前回のコンタクトチップ１３４の交換以降に算出した使用率の積算値Ｒｔに、ステップ３６１で算出した使用率Ｒｔ（ｉ）を加算する（ステップ３６２）。そして、使用率の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えたかどうか判定する（ステップ３６３）。

【0124】

その結果、使用率の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えたと判定すれば、コンタクトチップ１３４の交換時期が近付いているので、メンテナンス時期設定部４４は、パスＰ（ｉ）を溶接した後のパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換時期を設定する（ステップ３６４）。そして、使用率の積算値Ｒｔを０に設定し（ステップ３６５）、処理をステップ３９１へ進める。

【0125】

一方、使用率の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えていないと判定すれば、コンタクトチップ１３４の交換時期は近付いていないので、メンテナンス時期設定部４４は、そのまま処理をステップ３９１へ進める。

【0126】

第二に、ノズル１３２の清掃時期を設定する処理について説明する。

【0127】

この処理において、メンテナンス時期設定部４４は、インデックスｉのパスＰ（ｉ）を溶接する際の溶接モードに応じた使用率Ｒｎ（ｉ）を算出する（ステップ３７１）。ここで、溶接モードに応じた使用率Ｒｎ（ｉ）は、例えば、上述した使用率の算出式の右辺全体に溶加材１４を一定速度で送給する場合の溶接モードと溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する場合の溶接モードとで異なる係数を乗じたものを用いて、算出すればよい。

【0128】

次に、メンテナンス時期設定部４４は、前回のノズル１３２の清掃以降に算出した使用率の積算値Ｒｎに、ステップ３７１で算出した使用率Ｒｎ（ｉ）を加算する（ステップ３７２）。そして、使用率の積算値Ｒｎが許容限界値Ｌｎを超えたかどうか判定する（ステップ３７３）。

【0129】

その結果、使用率の積算値Ｒｎが許容限界値Ｌｎを超えたと判定すれば、ノズル１３２の清掃時期が近付いているので、メンテナンス時期設定部４４は、パスＰ（ｉ）を溶接した後のパス間時間にノズル１３２の清掃時期を設定する（ステップ３７４）。そして、使用率の積算値Ｒｎを０に設定し（ステップ３７５）、処理をステップ３９１へ進める。

【0130】

一方、使用率の積算値Ｒｎが許容限界値Ｌｎを超えていないと判定すれば、ノズル１３２の清掃時期は近付いていないので、メンテナンス時期設定部４４は、そのまま処理をステップ３９１へ進める。

【0131】

第三に、送給抵抗の計測時期を設定する処理について説明する。

【0132】

この処理において、メンテナンス時期設定部４４は、インデックスｉのパスＰ（ｉ）を溶接する際の溶接モードに応じた使用率Ｒｗ（ｉ）を算出する（ステップ３８１）。ここで、溶接モードに応じた使用率Ｒｗ（ｉ）は、例えば、上述した使用率の算出式の右辺全体に溶加材１４を一定速度で送給する場合の溶接モードと溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する場合の溶接モードとで異なる係数を乗じたものを用いて、算出すればよい。

【0133】

次に、メンテナンス時期設定部４４は、前回の送給抵抗の計測以降に算出した使用率の積算値Ｒｗに、ステップ３８１で算出した使用率Ｒｗ（ｉ）を加算する（ステップ３８２）。そして、使用率の積算値Ｒｗが許容限界値Ｌｗを超えたかどうか判定する（ステップ３８３）。

【0134】

その結果、使用率の積算値Ｒｗが許容限界値Ｌｗを超えたと判定すれば、送給抵抗の計測時期が近付いているので、メンテナンス時期設定部４４は、パスＰ（ｉ）を溶接した後のパス間時間に送給抵抗の計測時期を設定する（ステップ３８４）。そして、使用率の積算値Ｒｗを０に設定し（ステップ３８５）、処理をステップ３９１へ進める。

【0135】

一方、使用率の積算値Ｒｗが許容限界値Ｌｗを超えていないと判定すれば、送給抵抗の計測時期は近付いていないので、メンテナンス時期設定部４４は、そのまま処理をステップ３９１へ進める。

【0136】

これらの処理によりコンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期が設定されると、メンテナンス時期設定部４４は、パスのインデックスｉに１を加算する（ステップ３９１）。つまり、次のパスに着目する。そして、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ３９２）。

【0137】

その結果、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えていないと判定すれば、メンテナンス時期設定部４４は、処理をステップ３６１、ステップ３７１、ステップ３８１へ戻す。

【0138】

一方、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えたと判定すれば、メンテナンス時期設定部４４は、ステップ３６４、ステップ３７４、ステップ３８４で設定されたメンテナンス時期を、パス間時間に収まるように調整する（ステップ３９３）。具体的には、各パス間時間について、そのパス間時間とそのパス間時間に設定された全てのメンテナンスが完了するまでの時間とを比較する。そして、パス間時間の方が短い場合は、例えば、何れかのメンテナンスを１つ以上前のパスで行うようにして、パス間時間がそのパス間時間に設定された全てのメンテナンスが完了するまでの時間よりも長くなるようにする。その後、メンテナンス時期設定部４４は、処理を図７に戻す。

【0139】

尚、この動作例では、パスＰ（ｉ）までの使用率の積算値Ｒｔ，Ｒｕ，Ｒｗがそれぞれ許容限界値Ｌｔ，Ｌｕ，Ｌｗを超えた場合に、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にそれぞれコンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を設定するようにしたが、これには限らない。パスＰ（ｉ）までの使用率の積算値Ｒｔ，Ｒｕ，Ｒｗがそれぞれ許容限界値Ｌｔ，Ｌｕ，Ｌｗを超えていない場合であっても、パスＰ（ｉ＋１）における使用率が一定以上であれば、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にそれぞれコンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を設定するようにしてもよい。

【0140】

図８－２は、図７のステップ３０４のメンテナンス時期設定処理の第２の例を示したフローチャートである。尚、ここでは、コンタクトチップ１３４の交換時期を判断するための使用率と負荷率との和の積算値及び許容限界値をそれぞれＲｔ，Ｌｔと表記し、ノズル１３２の清掃時期を判断するための使用率の積算値及び許容限界値をそれぞれＲｎ，Ｌｎと表記し、送給抵抗の計測時期を判断するための使用率の積算値及び許容限界値をそれぞれＲｗ，Ｌｗと表記する。また、コンタクトチップ１３４の交換時期を判断するためにコンタクトチップ１３４の摩耗量の推定値を用いて予め求めておいた負荷率をσと表記する。そして、メンテナンス時期設定部４４が、メンテナンス時期設定処理を実行するに先立ち、許容限界値Ｌｔ，Ｌｎ，Ｌｗ及び負荷率σを、図示しない記憶領域から読み出して保持しているものとする

【0141】

メンテナンス時期設定処理を開始すると、メンテナンス時期設定部４４は、パスのインデックスｉを１に設定する（ステップ４５１）。つまり、１つ目のパスに着目する。

【0142】

次に、メンテナンス時期設定部４４は、パスのインデックスｉをパスの個数ｎまで１ずつ増加させながら、各インデックスｉについてステップ４６１～ステップ４９１の処理を行う。

【0143】

即ち、メンテナンス時期設定部４４は、コンタクトチップ１３４について、前回のメンテナンス以降に算出した使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔを、許容限界値Ｌｔと比較することにより、コンタクトチップ１３４のメンテナンス時期を設定する。また、メンテナンス時期設定部４４は、ノズル１３２、送給モータのそれぞれについて、前回のメンテナンス以降に算出した使用率の積算値Ｒｎ，Ｒｗを、許容限界値Ｌｎ，Ｌｗと比較することにより、ノズル１３２、送給モータのメンテナンス時期を設定する。具体的には、コンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期を設定する。尚、コンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期の設定は順次行ってもよいが、この動作例では並行して行うものとしている。

【0144】

第一に、コンタクトチップ１３４の交換時期を設定する処理について説明する。

【0145】

この処理において、メンテナンス時期設定部４４は、インデックスｉのパスＰ（ｉ）を溶接する際の溶接モードに応じた使用率Ｒｔ（ｉ）を算出する（ステップ４６１）。ここで、溶接モードに応じた使用率Ｒｔ（ｉ）は、例えば、上述した使用率と負荷率との和の算出式の使用率の項全体に溶加材１４を一定速度で送給する場合の溶接モードと溶加材１４をその正送及び逆送を高速に繰り返しながら送給する場合の溶接モードとで異なる係数を乗じたものを用いて、算出すればよい。

【0146】

次に、メンテナンス時期設定部４４は、前回のコンタクトチップ１３４の交換以降に算出した使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔに、予め保持していた負荷率σと、ステップ４６１で算出した使用率Ｒｔ（ｉ）とを加算する（ステップ４６２）。そして、使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えたかどうか判定する（ステップ４６３）。

【0147】

その結果、使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えたと判定すれば、コンタクトチップ１３４の交換時期が近付いているので、メンテナンス時期設定部４４は、パスＰ（ｉ）を溶接した後のパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換時期を設定する（ステップ４６４）。そして、使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔを０に設定し（ステップ４６５）、処理をステップ４９１へ進める。

【0148】

一方、使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えていないと判定すれば、コンタクトチップ１３４の交換時期は近付いていないので、メンテナンス時期設定部４４は、そのまま処理をステップ４９１へ進める。

【0149】

第二に、ノズル１３２の清掃時期を設定する処理についてであるが、ステップ４７１～ステップ４７５は図８－１のステップ３７１～３７５と同じなので、説明を省略する。

【0150】

第三に、送給抵抗の計測時期を設定する処理についてであるが、ステップ４８１～ステップ４８５は図８－１のステップ３８１～３８５と同じなので、説明を省略する。

【0151】

これらの処理によりコンタクトチップ１３４の交換時期、ノズル１３２の清掃時期、送給抵抗の計測時期が設定されると、メンテナンス時期設定部４４は、パスのインデックスｉに１を加算する（ステップ４９１）。つまり、次のパスに着目する。そして、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ４９２）。

【0152】

その結果、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えていないと判定すれば、メンテナンス時期設定部４４は、処理をステップ４６１、ステップ４７１、ステップ４８１へ戻す。

【0153】

一方、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えたと判定すれば、メンテナンス時期設定部４４は、ステップ４６４、ステップ４７４、ステップ４８４で設定されたメンテナンス時期を、パス間時間に収まるように調整する（ステップ４９３）。具体的には、各パス間時間について、そのパス間時間とそのパス間時間に設定された全てのメンテナンスが完了するまでの時間とを比較する。そして、パス間時間の方が短い場合は、例えば、何れかのメンテナンスを１つ以上前のパスで行うようにして、パス間時間がそのパス間時間に設定された全てのメンテナンスが完了するまでの時間よりも長くなるようにする。その後、メンテナンス時期設定部４４は、処理を図７に戻す。

【0154】

尚、この動作例では、パスＰ（ｉ）までの使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えた場合に、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にコンタクトチップ１３４のメンテナンス時期を設定するようにしたが、これには限らない。パスＰ（ｉ）までの使用率と負荷率との和の積算値Ｒｔが許容限界値Ｌｔを超えていない場合であっても、パスＰ（ｉ＋１）における使用率と負荷率との和が一定以上であれば、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にコンタクトチップ１３４のメンテナンス時期を設定するようにしてもよい。

【0155】

（制御装置の動作）
制御装置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。そして、制御プログラム実行部６３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。

【0156】

図９は、この制御プログラム実行部６３の動作例を示したフローチャートである。

【0157】

制御プログラム実行部６３は、まず、パスのインデックスｉを１に設定する（ステップ５０１）。つまり、１つ目のパスに着目する。

【0158】

次に、制御プログラム実行部６３は、パスのインデックスｉをパスの個数ｎまで１ずつ増加させながら、各インデックスｉについてステップ５０２～ステップ５０５の処理を行う。

【0159】

即ち、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉのパスＰ（ｉ）を溶接するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５０２）。

【0160】

次に、制御プログラム実行部６３は、パスＰ（ｉ）の溶接が終了したかどうかを判定する（ステップ５０３）。パスＰ（ｉ）の溶接が終了していないと判定すれば、制御プログラム実行部６３は、ステップ５０２を繰り返し、パスＰ（ｉ）の溶接が終了したと判定すれば、制御プログラム実行部６３は、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にメンテナンス時期が設定されているかどうかを判定する（ステップ５０４）。

【0161】

その結果、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にメンテナンス時期が設定されていると判定すれば、制御プログラム実行部６３は、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にメンテナンスが行われるように制御する（ステップ５０５）。例えば、そのパス間時間にコンタクトチップ１３４の交換、ノズル１３２の清掃、送給抵抗の計測を作業者に促す情報を表示する。或いは、そのパス間時間にコンタクトチップ１３４の自動交換を行う装置、ノズル１３２の自動清掃を行う装置、送給抵抗の自動計測を行う装置がこれらの処理を行うように制御する。そして、制御プログラム実行部６３は、処理をステップ５０６へ進める。

【0162】

一方、パスＰ（ｉ）の後のパス間時間にメンテナンス時期が設定されていないと判定すれば、制御プログラム実行部６３は、そのまま処理をステップ５０６へ進める。

【0163】

その後、制御プログラム実行部６３は、パスのインデックスｉに１を加算する（ステップ５０６）。つまり、次のパスに着目する。そして、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５０７）。

【0164】

その結果、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えていないと判定すれば、制御プログラム実行部６３は、処理をステップ５０２へ戻す。

【0165】

一方、パスのインデックスｉがパスの個数ｎを超えたと判定すれば、制御プログラム実行部６３は、処理を終了する。

【0166】

［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、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータについて、使用率が許容限界値を超えた場合にメンテナンスを行うようにした。これにより、コンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータの少なくとも何れか１つのメンテナンスを、１つの指標を用いて設定できるようになった。

【0167】

［変形例］
上記では、積層造形においてコンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンスを行う時期を設定するものとしたが、これには限らない。一般的な多層盛りにおいてコンタクトチップ１３４、ノズル１３２、送給モータのメンテナンスを行う時期を設定するものとしてもよい。

【符号の説明】

【0168】

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…積層計画部、４４…メンテナンス時期設定部、４５…制御プログラム生成部、４６…制御プログラム出力部、５０…制御装置、６１…制御プログラム取得部、６２…制御プログラム記憶部、６３…制御プログラム実行部、６４…電流値受信部、６５…撮影画像受信部、６６…制御プログラム修正部、７０…記録媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5-1】

【図5-2】

【図6】

【図7】

【図8-1】

【図8-2】

【図9】