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(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】2024-05-29
(45)【発行日】2024-06-06
(54)【発明の名称】積層計画修正支援装置、積層計画修正支援方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
B25J 9/10 20060101AFI20240530BHJP
B25J 9/22 20060101ALI20240530BHJP
G05B 19/42 20060101ALI20240530BHJP
G05B 19/18 20060101ALI20240530BHJP
B23K 9/095 20060101ALI20240530BHJP
【ＦＩ】
B25J9/10 A
B25J9/22 A
G05B19/42 P
G05B19/18 C
G05B19/42 J
B23K9/095 505Z
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020161051
(22)【出願日】2020-09-25
(65)【公開番号】P2022054066
(43)【公開日】2022-04-06
【審査請求日】2022-11-01
(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】佐藤 伸志
(72)【発明者】
【氏名】飛田 正俊
(72)【発明者】
【氏名】藤井 達也
【審査官】稲垣 浩司
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－１９０２６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２
Ｇ０５Ｂ １９／４２
Ｇ０５Ｂ １９／１８
Ｂ２３Ｋ ９／０９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層造形物の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得する層内経路取得手段と、前記複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する層内経路抽出手段と、
層ごとに抽出された前記少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得する全体経路取得手段と、
前記複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する全体経路抽出手段と、
抽出された前記少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示す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積層計画修正支援装置。
【請求項2】
前記パス間のエアカットは、前記積層造形物を造形するマニピュレータ及び前記積層造形物を造形のために位置付けるポジショナの少なくとも何れか一方によるパス間の空走移動動作であり、前記層間のエアカットは、前記マニピュレータ及び前記ポジショナの少なくとも何れか一方による層間の空走移動動作であることを特徴とする請求項１に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項3】
前記層内経路抽出手段は、前記複数の層内経路の前記マニピュレータによるパス間の空走移動動作であるエアカットの時間及び前記ポジショナによるパス間の空走移動動作であるエアカットの時間を、それぞれ、当該マニピュレータの移動速度及び当該ポジショナの移動速度を用いて算出し、前記全体経路抽出手段は、前記複数の全体経路の前記マニピュレータによる層間の空走移動動作であるエアカットの時間及び前記ポジショナによる層間の空走移動動作であるエアカットの時間を、それぞれ、当該マニピュレータの移動速度及び当該ポジショナの移動速度を用いて算出することを特徴とする請求項２に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項4】
抽出された前記少なくとも１つの全体経路における前記パス間のエアカットの時間及び前記層間のエアカットの時間は、予め定められたパス間時間以上であることを特徴とする請求項１に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項5】
前記制御手段は、抽出された前記少なくとも１つの全体経路の移動時間に関する情報を更に表示するように制御することを特徴とする請求項１に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項6】
前記制御手段は、抽出された前記少なくとも１つの全体経路における前記パス間のエアカットの時間の予め定められたパス間時間に対する比率に関する情報、及び、当該少なくとも１つの全体経路における前記層間のエアカットの時間の当該パス間時間に対する比率に関する情報の少なくとも何れか一方を更に表示するように制御することを特徴とする請求項１に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項7】
前記パスごとに固有ひずみを取得する固有ひずみ取得手段と、前記固有ひずみに基づいて前記積層造形物の変形量を取得する変形量取得手段と
を更に備え、
前記制御手段は、抽出された前記少なくとも１つの全体経路に対応する前記変形量を更に表示するように制御することを特徴とする請求項１に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項8】
前記積層計画における全体経路を、抽出された前記少なくとも１つの全体経路から選択された一の全体経路で更新する更新手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の積層計画修正支援装置。
【請求項9】
コンピュータの層内経路取得手段が、積層造形物の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得するステップと、コンピュータの層内経路抽出手段が、前記複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出するステップと、
コンピュータの全体経路取得手段が、層ごとに抽出された前記少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得するステップと、
コンピュータの全体経路抽出手段が、前記複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出するステップと、
コンピュータの制御手段が、抽出された前記少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示するように制御するステップと
を含むことを特徴とする積層計画修正支援方法。
【請求項10】
コンピュータに、積層造形物の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得する機能と、
前記複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する機能と、
層ごとに抽出された前記少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得する機能と、
前記複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する機能と、
抽出された前記少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示するように制御する機能と
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、積層造形物の積層計画を修正する積層計画修正支援装置、積層計画修正支援方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
全ての作業線に対して、溶接方向毎に、その作業線の溶接作業に必要な時間、タッチセンシングに必要な時間、その作業線の始端への進入時間、および作業線の終端からの退避時間の総和を個別に算出する溶接時間算出ステップと、各作業線を溶接する順序、および溶接方向についての全ての組合せからなる解から、予め定める制約条件を満たさない解を除外する解除外ステップと、解除外ステップで除外されない解に対し、溶接時間算出ステップで算出されている時間と作業線間の移動に要する時間とを合計して、合計時間がほぼ最短となる解を選択する解選択ステップとを有する作業順序計画ステップを含む産業用ロボットの教示方法は、知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０００－１９０２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
パス間のエアカットを含む複数の層内経路を層間のエアカットで連結した全体経路から移動時間が短い全体経路を探索する際、全ての層内経路の組み合わせを対象として探索するのは膨大な時間がかかり効率的でない。このような場合に、ビード継ぎの制約条件を満たさない解の除外や部材のグループ化によって全解空間を絞り込むことは考えられるが、そのような絞り込みが行えない場合やそのような絞り込みを行っても全解空間を絞り込めない場合は、移動時間が短い全体経路を探索する際の効率の向上には限界がある。
【0005】
本発明の目的は、ビード継ぎの制約条件を満たさない解の除外や部材のグループ化によって全解空間を絞り込むに過ぎない場合に比較して、パス間のエアカットを含む複数の層内経路を層間のエアカットで連結した全体経路から移動時間が短い全体経路を探索する際の効率を向上することにある。
【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、積層造形物の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得する層内経路取得手段と、複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する層内経路抽出手段と、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得する全体経路取得手段と、複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する全体経路抽出手段と、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示するように制御する制御手段とを備えた積層計画修正支援装置を提供する。
【0007】
パス間のエアカットは、積層造形物を造形するマニピュレータ及び積層造形物を造形のために位置付けるポジショナの少なくとも何れか一方によるパス間の空走移動動作であってよく、層間のエアカットは、マニピュレータ及びポジショナの少なくとも何れか一方による層間の空走移動動作であってよい。その場合、層内経路抽出手段は、複数の層内経路のマニピュレータによるパス間の空走移動動作であるエアカットの時間及びポジショナによるパス間の空走移動動作であるエアカットの時間を、それぞれ、マニピュレータの移動速度及びポジショナの移動速度を用いて算出する、ものであってよく、全体経路抽出手段は、複数の全体経路のマニピュレータによる層間の空走移動動作であるエアカットの時間及びポジショナによる層間の空走移動動作であるエアカットの時間を、それぞれ、マニピュレータの移動速度及びポジショナの移動速度を用いて算出する、ものであってよい。
【0008】
抽出された少なくとも１つの全体経路におけるパス間のエアカットの時間及び層間のエアカットの時間は、予め定められたパス間時間以上であってよい。
【0009】
制御手段は、抽出された少なくとも１つの全体経路の移動時間に関する情報を更に表示するように制御する、ものであってよい。
【0010】
制御手段は、抽出された少なくとも１つの全体経路におけるパス間のエアカットの時間の予め定められたパス間時間に対する比率に関する情報、及び、少なくとも１つの全体経路における層間のエアカットの時間のパス間時間に対する比率に関する情報の少なくとも何れか一方を更に表示する、ものであってよい。
【0011】
積層計画修正支援装置は、パスごとに固有ひずみを取得する固有ひずみ取得手段と、固有ひずみに基づいて積層造形物の変形量を取得する変形量取得手段とを更に備え、制御手段は、抽出された少なくとも１つの全体経路に対応する変形量を更に表示するように制御する、ものであってよい。
【0012】
積層計画修正支援装置は、積層計画における全体経路を、抽出された少なくとも１つの全体経路から選択された一の全体経路で更新する更新手段を更に備えた、ものであってよい。
【0013】
また、本発明は、積層造形物の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得するステップと、複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出するステップと、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得するステップと、複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出するステップと、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示するように制御するステップとを含む積層計画修正支援方法も提供する。
【0014】
更に、本発明は、コンピュータに、積層造形物の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得する機能と、複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する機能と、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得する機能と、複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する機能と、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示するように制御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】
【0015】
本発明によれば、ビード継ぎの制約条件を満たさない解の除外や部材のグループ化によって全解空間を絞り込むに過ぎない場合に比較して、パス間のエアカットを含む複数の層内経路を層間のエアカットで連結した全体経路から移動時間が短い全体経路を探索する際の効率が向上する。
【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】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態の第１の具体例について示した図である。
【図4】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態の第２の具体例について示した図である。
【図5】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態の第３の具体例について示した図である。
【図6-1】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態の第４の具体例について示した図である。
【図6-2】（ｃ），（ｄ）は、本発明の実施の形態の第４の具体例について示した図である。
【図6-3】（ｅ），（ｆ）は、本発明の実施の形態の第４の具体例について示した図である。
【図7】本発明の実施の形態における積層計画装置の機能構成例を示した図である。
【図8】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9】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10-1】本発明の実施の形態における積層計画装置が行う積層計画部修正処理の例を示したフローチャートである。
【図10-2】本発明の実施の形態における積層計画装置が行う積層計画部修正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。
【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。
【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。
【0022】
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。
【0023】
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を形成するよう、溶接ロボット１０を制御する。
【0024】
また、金属積層造形システム１は、図示しないが、積層造形物１００を造形のために位置付けるポジショナを備えていてもよい。例えば、中心軸のサポート材（図示せず）の周りに複数層のビードを積層して円柱状の積層造形物１００を製造する場合、ポジショナは中心軸を中心として積層造形物１００を回転させる回転ポジショナであってよい。或いは、ポジショナは、積層造形物１００を直線状に移動させるリニアポジショナであってもよい。
【0025】
更に、金属積層造形システム１は、図示しないが、溶接ロボット１０を平行移動させるための移動装置を備えていてもよい。
【0026】
［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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
また、図２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。
【0030】
［本実施の形態の概要］
本実施の形態では、積層計画装置３０が、第１段階の処理として、積層造形物１００の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得し、この複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する処理を行う。次に、積層計画装置３０は、第２段階の処理として、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得し、この複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する処理を行う。そして、積層計画装置３０は、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示機構３５（図２参照）に表示する。
本実施の形態では、積層計画装置３０が、第１段階の処理として、積層造形物１００の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得し、この複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する処理を行う。次に、積層計画装置３０は、第２段階の処理として、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得し、この複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する処理を行う。そして、積層計画装置３０は、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示機構３５（図２参照）に表示する。
【0031】
ここで、パス間のエアカットとは、溶接ロボット１０又はポジショナによるパス間の空走移動動作である。また、層間のエアカットとは、溶接ロボット１０又はポジショナによる層間の空走移動動作である。
【0032】
以下、上述した第１段階の処理及び第２段階の処理の具体例について説明する。
【0033】
図３は、第１の具体例について示した図である。図３では、平面状の積層造形物１００の積層計画を示している。尚、この第１の具体例は、上述した第１段階の処理の具体例である。但し、ここでは、層内経路の移動時間が第１の閾値以下であるかどうかの判定については言及せず、単に初期積層計画よりも修正積層計画の方が層内経路の移動時間が短くなることについてのみ述べる。また、ここでは、パスを１２本としているが、これはあくまで一例であり、パスの本数はＭ本としてよい（Ｍは自然数）。
【0034】
図３（ａ）に積層造形物１００の最初の積層計画（初期積層計画）を示す。初期積層計画では、パスの積層順序は左から右への順序に設定され、パスの積層方向は始点が上側、終点が下側になるように設定されている。従って、あるパスの終点と次のパスの始点とを結ぶエアカットは左下から右上へ向かうことになる。つまり、図示するように、パス１１１１を上から下へ積層した後、エアカット１１２１を行って、パス１１１２を上から下へ積層している。そして、パス１１１３，・・・，１１１１２も同様に、エアカット１１２２，・・・，１１２１１を入れながら上から下へ積層している。このように、初期積層計画では、エアカットが比較的長い経路となり、その経路を溶接トーチ１３又はポジショナが移動する時間であるエアカット時間も長くなる。
【0035】
図３（ｂ）に積層造形物１００の修正された積層計画（修正積層計画）を示す。修正積層計画では、初期積層計画における一部のパスの始点と終点とを入れ替えている。つまり、図示するように、パス１１１１を上から下へ積層した後、エアカット１１３１を行って、パス１１１２を下から上へ積層している。そして、パス１１１３，・・・，１１１１２も同様に、エアカット１１３２，・・・，１１３１１を入れながら上から下へ、下から上へと交互に方向が入れ替わるように積層している。これにより、エアカットする経路長が大幅に短縮される。
【0036】
図４は、第２の具体例について示した図である。図４では、円柱状の積層造形物１００の積層計画を示している。尚、この第２の具体例も、上述した第１段階の処理の具体例である。但し、ここでも、層内経路の移動時間が第１の閾値以下であるかどうかの判定については言及せず、単に初期積層計画よりも修正積層計画の方が層内経路の移動時間が短くなることについてのみ述べる。
【0037】
図４（ａ）に積層造形物１００の初期積層計画を示す。初期積層計画では、円柱状の積層造形物１００の円周一部を積層する際に、１パス目の積層が終了すると、ポジショナで積層造形物１００を半回転させて１パス目の終点を２パス目の始点まで移動させている。つまり、図示するように、パス１２１１を反時計回りに積層した後、ポジショナの１８０°の回転によるエアカット１２２を行って、パス１２１２を時計回りに積層している。
【0038】
図４（ｂ）に積層造形物１００の修正積層計画を示す。修正積層計画では、１パス目の始点と終点とを入れ替えている。つまり、図示するように、パス１２１１を時計回りに積層した後、ポジショナの９０°よりも小さい角度の回転によるエアカット１２３を行って、パス１２１２を時計回りに積層している。これにより、２パス目の始点までの回転移動量は、図４（ａ）の場合に比べてわずかで済む。
【0039】
図５は、第３の具体例について示した図である。図５では、円柱状の積層造形物１００の積層計画を示している。尚、この第３の具体例も、上述した第１段階の処理の具体例である。但し、ここでも、層内経路の移動時間が第１の閾値以下であるかどうかの判定については言及せず、単に初期積層計画よりも修正積層計画の方が層内経路の移動時間が短くなることについてのみ述べる。また、ここでは、パスを１０本としているが、これはあくまで一例であり、パスの本数はＭ本としてよい（Ｍは自然数）。
【0040】
図５（ａ）に積層造形物１００の初期積層計画を示す。初期積層計画では、円柱状の積層造形物１００の表面に軸方向に積層する際に、上下に往復するようなエアカットが入っている。つまり、図示するように、パス１３１１を右から左へ積層した後、エアカット１３２１を行って、パス１３１２を右から左へ積層し、その後、エアカット１３２２を行って、パス１３１３を右から左へ積層している。そして、パス１３１４，・・・，１３１１０も同様に、エアカット１３２３，・・・，１３２９を入れながら右から左へ積層している。ここで、エアカット１３２１，・・・，１３２９はポジショナの回転動作により行われ、パス１３１１，・・・，１３１１０の右から左への積層は溶接ロボット１０の動作により行われる。
【0041】
図５（ｂ）に積層造形物１００の修正積層計画を示す。修正積層計画では、初期積層計画でパス同士が近いものをつなげるように順序と始点及び終点とを入れ替えている。つまり、図示するように、パス１３１１を右から左へ積層した後、エアカット１３３１を行って、パス１３１３を右から左へ積層している。そして、パス１３１５、１３１７、１３１９も同様に、エアカット１３３３、１３３５、１３３７を入れながら右から左へ積層している。その後、エアカット１３３９を行って、パス１３１１０を左から右へ積層した後、エアカット１３３１０を行って、パス１３１８を左から右へ積層している。そして、パス１３１６、１３１４、１３１２も同様に、エアカット１３３８、１３３６、１３３４を入れながら左から右へ積層している。これにより、図５（ａ），（ｂ）に細い破線矢印で示すように、ポジショナの位相回転量が大幅に短縮される。
【0042】
図６－１～図６－３は、第４の具体例について示した図である。図６－１～図６－３では、平面状の層を複数重ねた積層造形物１００の積層計画を示している。尚、この第４の具体例は、上述した第１段階の処理及び第２段階の処理の具体例である。但し、ここでも、層内経路の移動時間が第１の閾値以下であるかどうかの判定及び全体経路の移動時間が第２の閾値以下であるかどうかの判定については言及しない。そして、単に初期積層計画よりも第１の修正積層計画の方が、それよりも第２の修正積層計画の方が層内経路の移動時間及び全体経路の移動時間が短くなることについてのみ述べる。また、ここでは、１層につきパスを１２本としているが、これはあくまで一例であり、パスの本数は１層につきＭ本としてよい（Ｍは自然数）。
【0043】
図６－１（ａ）に積層造形物１００のｉ層目の初期積層計画を示し、図６－１（ｂ）に積層造形物１００の（ｉ＋１）層目の初期積層計画を示す。初期積層計画では、四角形に沿って積層する場合に、ｉ層目の積層パターンを（ｉ＋１）層目でも単純コピーして積層したとする。つまり、図６－１（ａ）に示すように、ｉ層目において、パス１４１１を上から下へ積層した後、エアカット１４２１を行って、パス１４１２を上から下へ積層したとする。そして、パス１４１３，・・・，１４１１２も同様に、エアカット１４２２，・・・，１４２１１を入れながら上から下へ積層したとする。また、図６－１（ｂ）に示すように、（ｉ＋１）層目において、パス１４６１を上から下へ積層した後、エアカット１４７１を行って、パス１４６２を上から下へ積層したとする。そして、パス１４６３，・・・，１４６１２も同様に、エアカット１４７２，・・・，１４７１１を入れながら上から下へ積層したとする。すると、図６－１（ａ）に示すように、ｉ層目から（ｉ＋１）層目に移る際に右下から左上へのエアカット１４２１２が発生する。
【0044】
図６－２（ｃ）に積層造形物１００のｉ層目の第１の修正積層計画を示し、図６－２（ｄ）に積層造形物１００の（ｉ＋１）層目の第１の修正積層計画を示す。第１の修正積層計画では、ｉ層目におけるエアカットを短縮すると共に、ｉ層目の積層パターンを（ｉ＋１）層目では反転コピーして積層している。つまり、図６－２（ｃ）では、ｉ層目において、パス１４１１を上から下へ積層した後、エアカット１４３１を行って、パス１４１２を下から上へ積層している。そして、パス１４１３，・・・，１４１１２も同様に、エアカット１４３２，・・・，１４３１１を入れながら上から下へ、下から上へと交互に方向が入れ替わるように積層している。また、図６－２（ｄ）では、（ｉ＋１）層目において、パス１４６１２を上から下へ積層した後、エアカット１４８１２を行って、パス１４６１１を下から上へ積層している。そして、パス１４６１０，・・・，１４６１も同様に、エアカット１４８１１，・・・，１４８２を入れながら上から下へ、下から上へと交互に方向が入れ替わるように積層している。これにより、層間のエアカット時間をゼロとすることができる。
【0045】
図６－３（ｅ）に積層造形物１００のｉ層目の第２の修正積層計画を示し、図６－３（ｆ）に積層造形物１００の（ｉ＋１）層目の第２の修正積層計画を示す。上述した第１の修正積層計画では、ｉ層目のパス１４１１２を積層した直後に（ｉ＋１）層目のパス１４６１２を積層しており、パス１４１１２を冷却する時間が殆どないため、エアカット時間を短縮しても結局は溶接ロボット１０やポジショナの無駄な待ち時間が発生し得る。そこで、第２の修正積層計画では、（ｉ＋１）層目の１パス目を数列ずらすことで（ｉ＋１）層目の１パス目をエアカット直後に積層できるようにしている。つまり、図６－３（ｅ）では、図６－２（ｃ）と同様に、パス１４１１，・・・，１４１１２を、エアカット１４４１，・・・，１４４１１を入れながら上から下へ、下から上へと交互に方向が入れ替わるように積層している。その後、ｉ層目から（ｉ＋１）層目に移る際にエアカット１４４１２を入れている。また、図６－３（ｆ）では、（ｉ＋１）層目において、パス１４６１０を上から下へ積層した後、エアカット１４９１０を行って、パス１４６１１を下から上へ積層し、その後、エアカット１４９１１を行って、パス１４６１２を上から下へ積層している。そして、エアカット１４９１２を行った後、図６－２（ｄ）と同様に、パス１４６９，・・・，１４６１を、エアカット１４９９，・・・，１４９２を入れながら下から上へ、上から下へと交互に方向が入れ替わるように積層している。これにより、第２の修正積層計画では、第１の修正積層計画よりも若干エアカットが長くなるものの、初期積層計画よりは全体経路が短縮されている。
【0046】
［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。
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。
【0047】
（積層計画装置の機能構成）
図７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、積層計画修正部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。
図７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、積層計画修正部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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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を溶着する際の溶接トーチ１３の位置や溶接条件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、ビードの高さや幅の他、ビード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。例えば、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、溶接トーチ１３の位置を決める。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。
【0051】
積層計画修正部４４は、積層計画修正装置の一例であり、積層計画部４３が生成した積層計画における全体経路を溶接トーチ１３又はポジショナが移動する時間が短くなるように、積層計画を修正する。
【0052】
具体的には、積層計画修正部４４は、層内経路生成部４４Ａと、層内経路抽出部４４Ｂと、全体経路生成部４４Ｃと、全体経路抽出部４４Ｄと、経路情報出力部４４Ｅと、選択経路出力部４４Ｆとを備える。
【0053】
層内経路生成部４４Ａは、積層計画部４３が生成した積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに生成する。本実施の形態では、複数の層内経路を層ごとに取得する層内経路取得手段の一例として、層内経路生成部４４Ａを設けている。
【0054】
層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路生成部４４Ａが生成した複数の層内経路のうち移動時間が予め定められた第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する。その際、層内経路抽出部４４Ｂは、複数の層内経路に含まれるパス間のエアカットが、溶接ロボット１０による空走移動動作であれば、そのエアカットの時間を溶接ロボット１０の移動速度を用いて算出することにより、移動時間を算出する。また、複数の層内経路に含まれるパス間のエアカットが、ポジショナによる空走移動動作であれば、そのエアカットの時間をポジショナの移動速度を用いて算出することにより、移動時間を算出する。更に、層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路生成部４４Ａが生成した複数の層内経路のうちパス間のエアカットの時間が予め定められたパス間時間以上となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出してもよい。ここで、パス間時間とは、あるパスの温度を予め定められた温度以下にするためのそのパスの終了から次のパスの開始までの時間のことである。本実施の形態では、少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出する層内経路抽出手段の一例として、層内経路抽出部４４Ｂを設けている。
【0055】
全体経路生成部４４Ｃは、層内経路抽出部４４Ｂが層ごとに抽出した少なくとも１つの層内経路から１つの層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を生成する。本実施の形態では、複数の全体経路を取得する全体経路取得手段の一例として、全体経路生成部４４Ｃを設けている。
【0056】
全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路生成部４４Ｃが生成した複数の全体経路のうち移動時間が予め定められた第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出する。その際、全体経路抽出部４４Ｄは、複数の全体経路に含まれる層間のエアカットが、溶接ロボット１０による空走移動動作であれば、そのエアカットの時間を溶接ロボット１０の移動速度を用いて算出することにより、移動時間を算出する。また、複数の層内経路に含まれる層間のエアカットが、ポジショナによる空走移動動作であれば、そのエアカットの時間をポジショナの移動速度を用いて算出することにより、移動時間を算出する。更に、全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路生成部４４Ｃが生成した複数の全体経路のうち層間のエアカットの時間が予め定められたパス間時間以上となる少なくとも１つの全体経路を抽出してもよい。本実施の形態では、少なくとも１つの全体経路を抽出する全体経路抽出手段の一例として、全体経路抽出部４４Ｄを設けている。
【0057】
経路情報出力部４４Ｅは、全体経路抽出部４４Ｄが抽出した少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示機構３５（図２参照）に出力する。これにより、表示機構３５には、全体経路に関する情報が表示される。ここで、全体経路に関する情報は、全体経路を把握可能な情報であれば、如何なる情報でもよい。例えば、全体経路におけるパスに番号を付し、その番号に対してパスの積層方向及び積層順序をテキストで示したものでもよいし、全体経路におけるパスの積層方向及び積層順序をグラフィックで示したものでもよい。本実施の形態では、少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示するように制御する制御手段の一例として、経路情報出力部４４Ｅを設けている。
【0058】
また、経路情報出力部４４Ｅは、全体経路抽出部４４Ｄが抽出した少なくとも１つの全体経路の移動時間に関する情報を表示機構３５（図２参照）に出力してもよい。これにより、表示機構３５には、このような移動時間に関する情報も表示される。ここで、全体経路の移動時間に関する情報は、このような移動時間を把握可能な情報であれば、如何なる情報でもよい。例えば、全体経路の移動時間に関する情報は、全体経路の積層が完了するまでの溶接ロボット１０又はポジショナの稼働合計時間でもよい。本実施の形態では、少なくとも１つの全体経路の移動時間に関する情報を更に表示するように制御する制御手段の一例としても、経路情報出力部４４Ｅを設けている。
【0059】
或いは、経路情報出力部４４Ｅは、全体経路抽出部４４Ｄが抽出した少なくとも１つの全体経路におけるエアカット時間の予め定められたパス間時間に対する比率に関する情報を表示機構３５（図２参照）に出力してもよい。これにより、表示機構３５には、このような比率に関する情報も表示される。この場合、エアカット時間は、パス間のエアカットの時間と、層間のエアカットの時間とを含む。但し、パス間のエアカットの時間と、層間のエアカットの時間とを区別しない場合は、単に「エアカット時間」と表記することにする。ここで、全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報は、このような比率を把握可能な情報であれば、如何なる情報でもよい。例えば、全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報は、全体経路における続けて積層される２つのパスの各組み合わせについてのエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報でもよい。比率に関する情報は、比率そのものであってもよいが、「１よりも十分に大きい」、「１にほぼ等しい」、「１よりも十分に小さい」等の比率の範囲を示す文言又は記号であってもよい。「１よりも十分に大きい」とは、エアカット時間が長すぎるので、短縮すると効率化につながる、ということを意味する。「１にほぼ等しい」とは、エアカットしている間に冷却も十分なされるので、すぐに次のパスへ移り易い、ということを意味する。「１よりも十分に小さい」とは、エアカットを効率化しても次のパスを開始できるまでの待ち時間が長く、エアカット効率化の意義が薄いので、冷却が効率化されるパス順序を再設定した方がよい、ということを意味する。また、例えば、全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報は、全体経路における続けて積層される２つのパスの全ての組み合わせの中でのエアカット時間のパス間時間に対する比率の最大値でもよい。本実施の形態では、少なくとも１つの全体経路におけるパス間のエアカットの時間のパス間時間に対する比率に関する情報、及び、少なくとも１つの全体経路における層間のエアカットの時間のパス間時間に対する比率に関する情報の少なくとも何れか一方を更に表示するように制御する制御手段の一例としても、経路情報出力部４４Ｅを設けている。
【0060】
選択経路出力部４４Ｆは、表示機構３５（図２参照）に表示された全体経路に関する情報、全体経路の移動時間に関する情報、全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報等を参照してユーザが設定したい全体経路を選択すると、この選択を受け付ける。そして、選択された全体経路を特定する情報を積層計画部４３に出力する。これにより、積層計画部４３では、先に生成した積層計画における全体経路が、選択された全体経路によって更新される。本実施の形態では、積層計画における全体経路を、抽出された少なくとも１つの全体経路から選択された一の全体経路で更新する更新手段の一例として、選択経路出力部４４Ｆを設けている。
【0061】
制御プログラム生成部４５は、積層計画部４３が生成し、積層計画修正部４４が修正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。
【0062】
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。
【0063】
（制御装置の機能構成）
図８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とを備える。
図８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とを備える。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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、積層計画修正部４４が修正した積層計画に従ってビードを形成するよう、溶接ロボット１０を制御する。
【0067】
（積層計画装置の動作）
図９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。
図９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。
【0068】
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）。
【0069】
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）。
【0070】
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）。
【0071】
次いで、積層計画修正部４４が、ステップ３０３で生成された積層計画を修正する積層計画修正処理を行う（ステップ３０４）。この積層計画修正処理の詳細については、後述する。
【0072】
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、ステップ３０４で修正された積層計画に基づいて、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を形成するように溶接ロボット１０を制御する制御プログラムを生成する。
【0073】
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）。
【0074】
図１０－１及び図１０－２は、図９のステップ３０４の積層計画修正処理の例を示したフローチャートである。尚、ここでは、層内経路抽出部４４Ｂが複数の層内経路のうちパス間のエアカットの時間がパス間時間以上となる層内経路を抽出することは考えないものとする。また、全体経路抽出部４４Ｄが複数の全体経路のうち層間のエアカットの時間がパス間時間以上となる全体経路を抽出することも考えないものとする。これらについては後で述べる。更に、ここでは、全体経路抽出部４４Ｄが表示機構３５（図２参照）に対し、全体経路に関する情報及び全体経路の移動時間に関する情報を出力し、全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報は出力しないものとして説明する。
【0075】
図１０－１に示すように、積層計画修正処理を開始すると、積層計画修正部４４では、まず、層内経路生成部４４Ａが、層のインデックスｉを１に設定する（ステップ３２１）。つまり、１つ目の層に着目する。
【0076】
次に、層内経路生成部４４Ａは、層のインデックスｉを層の個数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３２２の処理を行う。
【0077】
即ち、層内経路生成部４４Ａは、層内経路ＰＩ（ｉ，１）～ＰＩ（ｉ，ＭＩ（ｉ））を生成する（ステップ３２２）。具体的には、層内経路生成部４４Ａは、ｉ層目の積層計画からパスの積層方向及び積層順序を変更してこれらのパスをパス間のエアカットで連結することにより、層内経路ＰＩ（ｉ，１）～ＰＩ（ｉ，ＭＩ（ｉ））を生成する。ここで、ＭＩ（ｉ）は、ｉ層目の積層計画から生成される層内経路の個数を示す。
【0078】
その後、層内経路生成部４４Ａは、層のインデックスｉに１を加算する（ステップ３２３）。つまり、次の層に着目する。そして、層のインデックスｉが層の個数Ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ３２４）。
【0079】
その結果、層のインデックスｉが層の個数Ｎを超えていないと判定すれば、層内経路生成部４４Ａは、処理をステップ３２２へ戻す。
【0080】
一方、層のインデックスｉが層の個数Ｎを超えたと判定すれば、層内経路生成部４４Ａは、処理をステップ３２５へ進める。
【0081】
次いで、積層計画修正部４４では、層内経路抽出部４４Ｂが、層のインデックスｉを１に設定する（ステップ３２５）。つまり、１つ目の層に着目する。
【0082】
また、層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路のインデックスｊを１に設定する（ステップ３２６）。つまり、１つ目の層内経路に着目する。
【0083】
次に、層内経路抽出部４４Ｂは、層のインデックスｉを層の個数Ｎまで１ずつ増加させ、層内経路のインデックスｊをｉ層目の層内経路の個数ＭＩ（ｉ）まで１ずつ増加させながら、各インデックスｉ，ｊの組み合わせについてステップ３２７～ステップ３２９の処理を行う。
【0084】
即ち、層内経路抽出部４４Ｂは、層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）を算出する（ステップ３２７）。ここで、層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）とは、ステップ３２２で生成されたｉ層目のｊ番目の層内経路ＰＩ（ｉ，ｊ）の移動に要する時間である。層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路ＰＩ（ｉ，ｊ）におけるパス間のエアカットが溶接ロボット１０によるエアカットであれば、そのエアカットの時間を溶接ロボット１０の移動速度を用いて求めることにより、層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）を算出する。また、層内経路ＰＩ（ｉ，ｊ）におけるパス間のエアカットがポジショナによるエアカットであれば、そのエアカットの時間をポジショナの移動速度を用いて求めることにより、層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）を算出する。そして、層内経路抽出部４４Ｂは、ステップ３２７で算出された層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）が予め定められた第１の閾値Ｔｈ１より短いかどうかを判定する（ステップ３２８）。
【0085】
その結果、層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）が第１の閾値Ｔｈ１より短いと判定すれば、層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路ＰＩ（ｉ，ｊ）及び層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）を記憶する（ステップ３２９）。ここで、層内経路ＰＩ（ｉ，ｊ）及び層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）を記憶する記憶領域としては、少なくとも層内経路抽出部４４Ｂ及び全体経路生成部４４Ｃが共通にアクセス可能な記憶領域を用いればよい。そして、層内経路抽出部４４Ｂは、処理をステップ３３０へ進める。
【0086】
一方、層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）が第１の閾値Ｔｈ１より短くないと判定すれば、層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路ＰＩ（ｉ，ｊ）及び層内移動時間ＴＩ（ｉ，ｊ）を記憶せずに、処理をステップ３３０へ進める。
【0087】
その後、層内経路抽出部４４Ｂは、層内経路のインデックスｊに１を加算する（ステップ３３０）。つまり、次の層内経路に着目する。そして、層内経路のインデックスｊがｉ層目の層内経路の個数ＭＩ（ｉ）を超えたかどうかを判定する（ステップ３３１）。
【0088】
その結果、層内経路のインデックスｊがｉ層目の層内経路の個数ＭＩ（ｉ）を超えていないと判定すれば、層内経路抽出部４４Ｂは、処理をステップ３２７へ戻す。
【0089】
一方、層内経路のインデックスｊがｉ層目の層内経路の個数ＭＩ（ｉ）を超えたと判定すれば、層内経路抽出部４４Ｂは、処理をステップ３３２へ進める。
【0090】
その後、層内経路抽出部４４Ｂは、層のインデックスｉに１を加算する（ステップ３３２）。つまり、次の層に着目する。そして、層のインデックスｉが層の個数Ｎを超えたかどうかを判定する（ステップ３３３）。
【0091】
その結果、層のインデックスｉが層の個数Ｎを超えていないと判定すれば、層内経路抽出部４４Ｂは、処理をステップ３２６へ戻す。
【0092】
一方、層のインデックスｉが層の個数Ｎを超えたと判定すれば、層内経路抽出部４４Ｂは、処理を図１０－２へ進める。
【0093】
そして、図１０－２に示すように、積層計画修正部４４では、全体経路生成部４４Ｃが、全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＭＴ）を生成する（ステップ３４１）。具体的には、全体経路生成部４４Ｃは、図１０－１のステップ３２９で記憶された層内経路ＰＩ（ｉ，１）～ＰＩ（ｉ，ＬＩ（ｉ））（ｉ＝１，・・・，Ｎ）から層ごとに１つずつ層内経路を選択してこれらの層内経路を１層目からＮ層目まで層間のエアカットで連結することにより、全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＭＴ）を生成する。ここで、ＬＩ（ｉ）は、ｉ層目の層内経路の個数ＭＩ（ｉ）のうち、図１０－１のステップ３２９で記憶された層内経路の個数を示す。また、ＭＴは全体経路の個数を示す。
【0094】
次いで、積層計画修正部４４では、全体経路抽出部４４Ｄが、全体経路のインデックスｋを１に設定する（ステップ３４２）。つまり、１つ目の全体経路に着目する。
【0095】
また、全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路のインデックスｋを全体経路の個数ＭＴまで１ずつ増加させながら、各インデックスｋについてステップ３４３～ステップ３４５の処理を行う。
【0096】
即ち、全体経路抽出部４４Ｄは、全体移動時間ＴＴ（ｋ）を算出する（ステップ３４３）。ここで、全体移動時間ＴＴ（ｋ）とは、ステップ３４１で生成されたｋ番目の全体経路ＰＴ（ｋ）の移動に要する時間である。全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路ＰＴ（ｋ）における層間のエアカットが溶接ロボット１０によるエアカットであれば、そのエアカットの時間を溶接ロボット１０の移動速度を用いて求めることにより、全体移動時間ＴＴ（ｋ）を算出する。また、全体経路ＰＴ（ｋ）における層間のエアカットがポジショナによるエアカットであれば、そのエアカットの時間をポジショナの移動速度を用いて求めることにより、全体移動時間ＴＴ（ｋ）を算出する。そして、全体経路抽出部４４Ｄは、ステップ３４３で算出された全体移動時間ＴＴ（ｋ）が予め定められた第２の閾値Ｔｈ２より短いかどうかを判定する（ステップ３４４）。
【0097】
その結果、全体移動時間ＴＴ（ｋ）が第２の閾値Ｔｈ２より短いと判定すれば、全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路ＰＴ（ｋ）及び全体移動時間ＴＴ（ｋ）を記憶する（ステップ３４５）。ここで、全体経路ＰＴ（ｋ）及び全体移動時間ＴＴ（ｋ）を記憶する記憶領域としては、少なくとも全体経路抽出部４４Ｄ及び経路情報出力部４４Ｅが共通にアクセス可能な記憶領域を用いればよい。そして、全体経路抽出部４４Ｄは、処理をステップ３４６へ進める。
【0098】
一方、全体移動時間ＴＴ（ｋ）が第２の閾値Ｔｈ２より短くないと判定すれば、全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路ＰＴ（ｋ）及び全体移動時間ＴＴ（ｋ）を記憶せずに、処理をステップ３４６へ進める。
【0099】
その後、全体経路抽出部４４Ｄは、全体経路のインデックスｋに１を加算する（ステップ３４６）。つまり、次の全体経路に着目する。そして、全体経路のインデックスｋが全体経路の個数ＭＴを超えたかどうかを判定する（ステップ３４７）。
【0100】
その結果、全体経路のインデックスｋが全体経路の個数ＭＴを超えていないと判定すれば、全体経路抽出部４４Ｄは、処理をステップ３４３へ戻す。
【0101】
一方、全体経路のインデックスｋが全体経路の個数ＭＴを超えたと判定すれば、全体経路抽出部４４Ｄは、処理をステップ３４８へ進める。
【0102】
次いで、積層計画修正部４４では、経路情報出力部４４Ｅが、ステップ３４５で記憶された全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＬＴ）及び全体移動時間ＴＴ（１）～ＴＴ（ＬＴ）を経路情報として表示機構３５（図２参照）に出力する（ステップ３４８）。すると、積層計画装置３０では、全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＬＴ）及び全体移動時間ＴＴ（１）～ＴＴ（ＬＴ）が経路情報として表示機構３５に表示される。ここで、ＬＴは、全体経路の個数ＭＴのうち、ステップ３４５で記憶された全体経路の個数を示す。
【0103】
ここで、ユーザが、表示機構３５に表示された全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＬＴ）及び全体移動時間ＴＴ（１）～ＴＴ（ＬＴ）を参照して、設定したい１つの全体経路ＰＴ＿ＳＥＬを選択したとする。すると、積層計画修正部４４では、選択経路出力部４４Ｆが、この選択された全体経路ＰＴ＿ＳＥＬを積層計画部４３に出力する（ステップ３４９）。これにより、積層計画部４３は、図９のステップ３０３で生成した積層計画における全体経路を、この選択された全体経路ＰＴ＿ＳＥＬで置き換える。
【0104】
尚、上記動作例では、図１０－１において、層内経路抽出部４４Ｂが複数の層内経路のうちパス間のエアカットの時間がパス間時間以上となる層内経路を抽出することに言及しなかった。また、図１０－２において、全体経路抽出部４４Ｄが複数の全体経路のうち層間のエアカットの時間がパス間時間以上となる全体経路を抽出することに言及しなかった。これは、層内経路抽出部４４Ｂ及び全体経路抽出部４４Ｄがこのような処理を行うかどうかに関わらず、結果的に、図１０－２のステップ３４７までで抽出された全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＬＴ）におけるエアカット時間がパス間時間以上となっていればよいからである。但し、層内経路抽出部４４Ｂが複数の層内経路のうちパス間のエアカットの時間がパス間時間以上となる層内経路を抽出する場合は、図１０－１のステップ３２８に「ＰＩ（ｉ，ｊ）におけるパス間のエアカットの時間がパス間時間以上である」という条件を含めればよい。また、全体経路抽出部４４Ｄが複数の全体経路のうち層間のエアカットの時間がパス間時間以上となる全体経路を抽出する場合は、図１０－２のステップ３４４に「ＰＴ（ｋ）における層間のエアカットの時間がパス間時間以上である」という条件を含めればよい。
【0105】
（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。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を造形する際には、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。
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。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を造形する際には、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。
【0106】
［変形例］
上記では、経路情報出力部４４Ｅが、全体経路に関する情報に加え、全体経路の移動時間に関する情報又は全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報を表示機構３５（図２参照）に出力してもよいとしたが、これには限らない。例えば、経路情報出力部４４Ｅは、全体経路に関する情報に加え、複数の全体経路を積層造形物１００の変形予測結果に基づいて絞り込むための情報を表示機構３５に出力してもよい。例えば、まず、積層計画修正部４４の図示しない固有ひずみ取得部が、層内経路ＰＩ（ｉ，１）～ＰＩ（ｉ，ＭＩ（ｉ））のそれぞれについて固有ひずみを取得して付与する。次に、積層計画修正部４４の図示しない変形量算出部が、弾性解析を行って、積層造形物１００全体としての変形量を算出する。次いで、経路情報出力部４４Ｅが、この変形量を表示機構３５に出力する。すると、積層計画装置３０では、積層造形物１００全体としての変形量が表示機構３５に表示される。これにより、ユーザは、全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＬＴ）のうち、変形量を可能な限り抑制できる経路を選択できるようになる。尚、付与する固有ひずみは、予め要素試験等から取得した値を参照するとよい。この場合、固有ひずみ取得部は、パスごとに固有ひずみを取得する固有ひずみ取得手段の一例であり、変形量算出部は、固有ひずみに基づいて積層造形物の変形量を取得する変形量取得手段の一例である。また、経路情報出力部４４Ｅは、抽出された少なくとも１つの全体経路に対応する変形量を更に表示するように制御する制御手段の一例である。
上記では、経路情報出力部４４Ｅが、全体経路に関する情報に加え、全体経路の移動時間に関する情報又は全体経路におけるエアカット時間のパス間時間に対する比率に関する情報を表示機構３５（図２参照）に出力してもよいとしたが、これには限らない。例えば、経路情報出力部４４Ｅは、全体経路に関する情報に加え、複数の全体経路を積層造形物１００の変形予測結果に基づいて絞り込むための情報を表示機構３５に出力してもよい。例えば、まず、積層計画修正部４４の図示しない固有ひずみ取得部が、層内経路ＰＩ（ｉ，１）～ＰＩ（ｉ，ＭＩ（ｉ））のそれぞれについて固有ひずみを取得して付与する。次に、積層計画修正部４４の図示しない変形量算出部が、弾性解析を行って、積層造形物１００全体としての変形量を算出する。次いで、経路情報出力部４４Ｅが、この変形量を表示機構３５に出力する。すると、積層計画装置３０では、積層造形物１００全体としての変形量が表示機構３５に表示される。これにより、ユーザは、全体経路ＰＴ（１）～ＰＴ（ＬＴ）のうち、変形量を可能な限り抑制できる経路を選択できるようになる。尚、付与する固有ひずみは、予め要素試験等から取得した値を参照するとよい。この場合、固有ひずみ取得部は、パスごとに固有ひずみを取得する固有ひずみ取得手段の一例であり、変形量算出部は、固有ひずみに基づいて積層造形物の変形量を取得する変形量取得手段の一例である。また、経路情報出力部４４Ｅは、抽出された少なくとも１つの全体経路に対応する変形量を更に表示するように制御する制御手段の一例である。
【0107】
［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、積層造形物１００の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得し、この複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出するようにした。次に、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得し、この複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出するようにした。そして、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示機構３５（図２参照）に表示するようにした。これにより、パス間のエアカットを含む複数の層内経路を層間のエアカットで連結した全体経路から移動時間が短い全体経路を探索する際の効率がより一層向上することとなった。
以上述べたように、本実施の形態では、積層造形物１００の積層計画におけるパスの積層方向及び積層順序を変更してパス間のエアカットで連結した複数の層内経路を層ごとに取得し、この複数の層内経路のうち移動時間が第１の閾値以下となる少なくとも１つの層内経路を層ごとに抽出するようにした。次に、層ごとに抽出された少なくとも１つの層内経路から一の層内経路を選択して層間のエアカットで連結した複数の全体経路を取得し、この複数の全体経路のうち移動時間が第２の閾値以下となる少なくとも１つの全体経路を抽出するようにした。そして、抽出された少なくとも１つの全体経路に関する情報を表示機構３５（図２参照）に表示するようにした。これにより、パス間のエアカットを含む複数の層内経路を層間のエアカットで連結した全体経路から移動時間が短い全体経路を探索する際の効率がより一層向上することとなった。
【符号の説明】
【0108】
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…積層計画修正部、４４Ａ…層内経路生成部、４４Ｂ…層内経路抽出部、４４Ｃ…全体経路生成部、４４Ｄ…全体経路抽出部、４４Ｅ…経路情報出力部、４４Ｆ…選択経路出力部、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、７０…記録媒体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6-1】
【図6-2】
【図6-3】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10-1】
【図10-2】
