(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】2024-09-17
(45)【発行日】2024-09-26
(54)【発明の名称】造形物の製造方法及び連結器の製造方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/04 20060101AFI20240918BHJP
B23K 37/047 20060101ALI20240918BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240918BHJP
B61G 7/00 20060101ALN20240918BHJP
【ＦＩ】
B23K9/04 G
B23K9/04 Z
B23K37/047 501B
B33Y10/00
B61G7/00 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021153292
(22)【出願日】2021-09-21
(65)【公開番号】P2023045090
(43)【公開日】2023-04-03
【審査請求日】2023-09-01
(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】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】今城 貴徳
(72)【発明者】
【氏名】黄 碩
(72)【発明者】
【氏名】近口 諭史
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１５１１１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４４４４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１９９０４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０５９７７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０８４５５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６９１２６３６（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０２１－０２４２６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５４－０９３５１２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ９／０４
Ｂ２３Ｋ ３７／０４７
Ｂ３３Ｙ １０／００
Ｂ６１Ｇ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをベース材上に積層させ、柱状部の周面に少なくとも複数の突出部を有する造形物を製造する造形物の製造方法であって、水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナにおける前記回転テーブル上に前記ベース材を設置する工程と、
前記ベース材の上部に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部を造形する工程と、
前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部の周面における前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
前記回転テーブルを回転させて前記柱状部の周面における他の前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部を鉛直方向に沿わせ、前記柱状部の周面に造形した前記突出部に上方から前記溶着ビードを積層させて先端機能部を造形することにより、前記先端機能部を備えた前記突出部を造形する工程と、
を含む造形物の製造方法。
【請求項2】
前記柱状部を造形する際に、前記突出部の形状に応じて前記突出部造形予定箇所の余肉量を調整する、請求項１に記載の造形物の製造方法。
【請求項3】
前記突出部造形予定箇所を平滑化する工程を含む、請求項１又は２に記載の造形物の製造方法。
【請求項4】
前記柱状部及び前記突出部の少なくとも一方を造形する際に孔部を造形する工程を含み、前記孔部の造形箇所に、前記孔部の一部又は全部の形状を有するサポート材を配置させ、積層させる前記溶着ビードによって接合させる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
【請求項5】
前記柱状部及び前記突出部の少なくとも一方を造形する際に、前記溶着ビードによって枠体を造形し、前記枠体内に前記溶着ビードよりも流動性の高い溶着ビードを充填させる、請求項１～４のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の造形物の製造方法によって、前記柱状部からなるアーム部と、
前記柱状部の先端部分と前記突出部とからなるヘッド部と、
を備えた連結器を造形する連結器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、造形物の製造方法及び連結器の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道車両の連結装置は、接手部材が連結される連結器本体を備えており、この連結器本体は、例えば、鋳造法によって作製される（例えば、特許文献１参照）。このような連結装置を構成する部材のように、複雑な形状の金属部材を製造する方法としては鋳造が代表的であるが、鋳造には鋳型を用意する必要があるため、容易に形状の変更又は改良を行うことができない。
【0003】
これに対して、鋳型を用いない製造方法として、レーザ又はアーク等の熱源を用いて、金属粉体又は金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する積層造形法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－９３７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の積層造形法によれば、連結装置を構成する複雑形状の金属部材を、鋳型を用いずに造形できるため、容易に形状の変更又は改良を行える。しかし、溶融金属を単純に積層して造形すると積層方向に対してオーバーハングとなる部位が多くなり、形状不良を招くおそれがある。
【0006】
そこで本発明は、複雑形状の造形物を積層造形によって容易にかつ高品質に製造することが可能な造形物の製造方法及び連結器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は下記の構成からなる。
（１） 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをベース材上に積層させ、柱状部の周面に少なくとも複数の突出部を有する造形物を製造する造形物の製造方法であって、
水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナにおける前記回転テーブル上に前記ベース材を設置する工程と、
前記ベース材の上部に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部を造形する工程と、
前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部の周面における前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
前記回転テーブルを回転させて前記柱状部の周面における他の前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
を含む造形物の製造方法。
（２） （１）に記載の造形物の製造方法によって、
前記柱状部からなるアーム部と、
前記柱状部の先端部分と前記突出部とからなるヘッド部と、
を備えた連結器を造形する連結器の製造方法。
（１） 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをベース材上に積層させ、柱状部の周面に少なくとも複数の突出部を有する造形物を製造する造形物の製造方法であって、
水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナにおける前記回転テーブル上に前記ベース材を設置する工程と、
前記ベース材の上部に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部を造形する工程と、
前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部の周面における前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
前記回転テーブルを回転させて前記柱状部の周面における他の前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
を含む造形物の製造方法。
（２） （１）に記載の造形物の製造方法によって、
前記柱状部からなるアーム部と、
前記柱状部の先端部分と前記突出部とからなるヘッド部と、
を備えた連結器を造形する連結器の製造方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、複雑形状の造形物を積層造形によって容易にかつ高品質に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、造形物を造形する製造システム１００について説明する。
図１に示すように、本構成の造形物の製造システム１００は、溶接ロボット１１と、ロボットコントローラ１３と、溶加材供給部１５と、溶接電源１９と、制御部２１と、を備える。また、製造システム１００は、ポジショナ２００を備えている。
まず、造形物を造形する製造システム１００について説明する。
図１に示すように、本構成の造形物の製造システム１００は、溶接ロボット１１と、ロボットコントローラ１３と、溶加材供給部１５と、溶接電源１９と、制御部２１と、を備える。また、製造システム１００は、ポジショナ２００を備えている。
【0011】
溶接ロボット１１は、多関節ロボットからなるアクチュエータであり、先端軸にトーチ２３が支持される。トーチ２３の位置及び姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。トーチ２３は、溶加材供給部１５から連続供給される線状の溶加材（溶接ワイヤ）Ｍをトーチ先端から突出した状態に保持する。
【0012】
トーチ２３は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが溶接部に供給される。アーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する造形物に応じて適宜選定される。
【0013】
例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ２３は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。溶加材Ｍは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構によりトーチ２３に送給される。そして、トーチ２３を移動しつつ、連続送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、溶加材Ｍの溶融凝固体である溶着ビードが形成される。
【0014】
溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザにより加熱する場合、加熱量をさらに細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、造形物Ｗの更なる品質向上に寄与できる。
【0015】
溶加材Ｍは、あらゆる市販の溶接ワイヤを用いることができる。例えば、軟鋼，高張力鋼及び低温用鋼用のマグ（ＭＡＧ）溶接及びミグ（ＭＩＧ）溶接ソリッドワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１２）、軟鋼，高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤ（ＪＩＳ Ｚ ３３１３）等で規定されるワイヤを用いることができる。
【0016】
溶加材Ｍとしてチタンのような活性金属を用いることもできる。その場合、溶接時に大気との反応による酸化、窒化を回避するため、溶接部をシールドガス雰囲気にすることが必要となる。
【0017】
ロボットコントローラ１３は、制御部２１からの指示を受けて、溶接ロボット１１の各部を駆動し、必要に応じて溶接電源１９の出力を制御する。
【0018】
制御部２１は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等を備えるコンピュータ装置により構成され、予め用意された駆動プログラム、又は所望の条件で作成した駆動プログラムを実行して、溶接ロボット１１等の各部を駆動する。また、制御部２１には、ポジショナ２００が接続されており、制御部２１は、ポジショナ２００の駆動を制御する。
【0019】
上記構成の製造システム１００は、設定された層形状データから生成されるトーチ２３の移動軌跡に沿って、トーチ２３を溶接ロボット１１の駆動により移動させながら、溶加材Ｍを溶融させて供給する。これにより、複数の線状の溶着ビードを積層させた造形物Ｗを造形する。
【0020】
図２に示すように、ポジショナ２００は、基台３１と、回転テーブル３３とを備えており、回転テーブル３３は、基台３１に支持されている。回転テーブル３３は、基台３１に連結された支持部３５と、支持部３５に設けられた円板状のテーブル３７と、を有している。支持部３５は、基台３１に対して、水平方向に沿う軸線αを中心に、略９０°の範囲で傾動可能とされている。テーブル３７は、支持部３５に対して、軸線αと直交する回転軸βを中心として回転可能とされている。このように、ポジショナ２００は、軸線αを中心とした回転テーブル３３の回転角がθとされ、支持部３５に対するテーブル３７の回転軸βを中心とした回転角がφとされた２軸のポジショナである。
【0021】
このポジショナ２００は、その回転テーブル３３のテーブル３７の表面に、板状のベース材５１が固定される。そして、このベース材５１に溶着ビードが積層されて造形物Ｗが造形される。
【0022】
次に、本例で製造する造形物Ｗの一例について説明する。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、造形物Ｗは、アーム部６１と、ヘッド部６３とを有している。この造形物Ｗは、鉄道車両に用いられる連結器である。アーム部６１は、断面矩形状の棒状に形成されており、一端部に連結孔６５が形成されている。ヘッド部６３は、アーム部６１の他端部に一体に形成されている。このヘッド部６３は、ヘッド部本体７１と、ヘッド部本体７１の一側部に形成されたリブ部７３と、ヘッド部本体７１他側部に形成された爪部７５とを有している。爪部７５は、互いに間隔をあけて配置された一対のリンク部７７を有しており、一方のリンク部７７には、貫通孔７９が形成されている。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、造形物Ｗは、アーム部６１と、ヘッド部６３とを有している。この造形物Ｗは、鉄道車両に用いられる連結器である。アーム部６１は、断面矩形状の棒状に形成されており、一端部に連結孔６５が形成されている。ヘッド部６３は、アーム部６１の他端部に一体に形成されている。このヘッド部６３は、ヘッド部本体７１と、ヘッド部本体７１の一側部に形成されたリブ部７３と、ヘッド部本体７１他側部に形成された爪部７５とを有している。爪部７５は、互いに間隔をあけて配置された一対のリンク部７７を有しており、一方のリンク部７７には、貫通孔７９が形成されている。
【0023】
図４に示すように、造形物Ｗを造形する際の手順としては、板状のベース材５１に対して溶着ビードを積層させ、アーム部６１及びヘッド部６３のヘッド部本体７１となる柱状部８１を造形し、さらに、柱状部８１の先端部分に、リブ部７３及び爪部７５となる突出部８３，８５を造形し、突出部８５にリンク部７７となる先端機能部８７を造形する。
【0024】
次に、上記構成例の造形物Ｗを、ポジショナ２００を用いて製造システム１００によって造形する場合について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【0025】
ベース材５１を、そのプレート法線を鉛直にしてポジショナ２００に設置する（ステップＳ１）。具体的には、ポジショナ２００の回転テーブル３３におけるテーブル３７にベース材５１を固定し、回転テーブル３３の回転軸βを鉛直方向に向ける。これにより、ベース材５１を水平に配置させる。
【0026】
水平に配置されたベース材５１上に、アーム部６１及びヘッド部６３のヘッド部本体７１となる柱状部８１を造形する（ステップＳ２）。
【0027】
図６に示すように、柱状部８１の造形の仕方としては、製造システム１００の溶接ロボット１１を駆動させてトーチ２３を移動させ、ベース材５１に対して上方側からトーチ２３を近接させる。そして、このトーチ２３によってベース材５１上に溶着ビードＢを形成し、溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを鉛直方向へ積層させる。これにより、柱状部８１におけるアーム部６１となる部分を造形し、続けて、図７に示すように、柱状部８１におけるヘッド部本体７１となる部分を造形する。
【0028】
このとき、柱状部８１に連結孔６５を形成する際には、この連結孔６５となる部分を避けるように、溶着ビードＢを積層させる。これにより、柱状部８１に連結孔６５を形成できる。
【0029】
なお、アーム部６１には、軽量化等のために、凹部又は開口部を形成してもよい。この場合も、アーム部６１となる柱状部８１を造形する際に、凹部又は開口部を形成する箇所を避けるように積層位置をずらしながら溶着ビードＢを積層させればよい。
【0030】
柱状部８１の具体的な造形の仕方としては、例えば、図８（Ａ）に示すように、溶接ロボット１１によってトーチ２３を移動させることにより、溶着ビードＢを柱状部８１の内側から外側へ向かって環状に形成する。これにより、溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを形成する。そして、このようなビード層ＢＬを鉛直方向に沿って順次に積層させる。このとき、ポジショナ２００の回転テーブル３３を、回転軸βを中心に回転させながらトーチ２３によって柱状部８１の外形に沿って溶着ビードＢを形成してもよい。
【0031】
また、図８（Ｂ）に示すように、柱状部８１の外形に沿う溶着ビードＢを鉛直方向へ積層させて枠体８１ａを造形し、その後、枠体８１ａの内側に、高入熱、高溶着量となる溶接条件で溶着ビードを盛り付けて枠体内部８１ｂを形成してもよい。枠体内部８１ｂを形成する溶接条件としては、溶接電流、溶接電圧等を調整するほか、硫黄の添加量が比較的多い溶加材Ｍを用いることでもよい。つまり、枠体内部８１ｂを形成する溶着ビードは、枠体１８ａを形成する溶着ビードよりも流動性が高いものとなっている。この場合、未溶着部の発生を抑えつつ枠体８１ａの内側を迅速に埋めることができる。
【0032】
次に、ポジショナ２００を駆動させて回転テーブル３３の回転軸βを水平方向に向ける。これにより、上部に柱状部８１が造形されたベース材５１の法線を水平方向に設定する（ステップＳ３）。
【0033】
図９に示すように、柱状部８１におけるヘッド部本体７１となる部分にリブ部７３となる一方の突出部８３を造形する（ステップＳ４）。具体的には、ポジショナ２００の回転テーブル３３を、回転軸βを中心に回動させ、柱状部８１におけるヘッド部本体７１の一側部からなる突出部造形予定箇所７１ａが上方に向くように配置させる。次に、溶接ロボット１１を駆動させてトーチ２３を移動させ、ヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ａに対して上方側からトーチ２３を近接させる。そして、このトーチ２３によってヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ａ上に溶着ビードＢを形成し、溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを積層させる。これにより、ヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ａにリブ部７３となる突出部８３を造形する。
【0034】
このとき、ヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ａが斜めに傾いている場合、溶着ビードＢを傾斜の下方側から順に隣接させながら形成するのが好ましい。このようにすると、形成する溶着ビードＢを下方側に隣接する溶着ビードＢによって支えることができ、溶着ビードＢがばらつきなく隣接したビード層ＢＬを造形できる。また、上下に積層するビード層ＢＬにおいて、溶着ビードＢの形成方向を互いに交差する向きとするのが好ましい。このようにすれば、上層のビード層ＢＬの溶着ビードＢを形成することによって下層のビード層ＢＬの上面における凹凸をならして平坦化させることができる。
【0035】
図１０に示すように、ポジショナ２００を駆動させ、回転軸βを中心に回転テーブル３３を約１８０°の回転角φで回動させ、柱状部８１におけるヘッド部本体７１の他側部からなる突出部造形予定箇所７１ｂが上方に向くように配置させる（ステップＳ５）。
【0036】
柱状部８１におけるヘッド部本体７１となる部分に爪部７５となる他方の突出部８５を造形する（ステップＳ６）。具体的には、溶接ロボット１１を駆動させてトーチ２３を移動させ、ヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ｂに対して上方側からトーチ２３を近接させる。そして、このトーチ２３によってヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ｂ上に溶着ビードＢを形成し、溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを積層させる。これにより、ヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ｂに爪部７５となる突出部８５を造形する。
【0037】
爪部７５となる突出部８５を造形するときも、ヘッド部本体７１の突出部造形予定箇所７１ｂが斜めに傾いている場合、溶着ビードＢを傾斜の下方側から順に隣接させながら形成すれば、形成する溶着ビードＢを下方側に隣接する溶着ビードＢによって支えることができ、溶着ビードＢがばらつきなく隣接したビード層ＢＬを造形できる。また、上下に積層するビード層ＢＬにおいて、溶着ビードＢの形成方向を互いに交差する向きとすれば、上層のビード層ＢＬの溶着ビードＢを形成することによって下層のビード層ＢＬの上面における凹凸をならして平坦化させることができる。
【0038】
ここで、柱状部８１におけるヘッド部本体７１となる部分を造形する際に、アーム部６１となる部分と同様な余肉量で溶着ビードＢを造形すると、突出部８３，８５を造形する突出部造形予定箇所７１ａ，７１ｂの部分の余肉量が多くなり過ぎてしまう。すると、突出部８３，８５を造形した際に、この余肉に起因して突出部８３，８５の余肉量が増大したり、高さ補正作業を要したりすることがある。
【0039】
このため、柱状部８１を造形する際には、突出部８３，８５の形状に応じて、柱状部８１におけるヘッド部本体７１となる部分の突出部造形予定箇所７１ａ，７１ｂの余肉量を調整するのが好ましい。このようにすれば、柱状部８１の余肉に起因する突出部８３，８５の余肉量の増大、及び高さの補正作業の発生を抑制できる。
【0040】
また、リブ部７３及び爪部７５となる突出部８３，８５を造形する際に、その下地となる突出部造形予定箇所７１ａ，７１ｂを予め切削加工によって平滑化させるのが好ましい。このように、突出部造形予定箇所７１ａ，７１ｂを平滑化することで、突出部８３，８５の造形時における凹凸に起因する狙い位置及び高さのずれを抑制できる。
【0041】
ポジショナ２００を駆動させ、回転テーブル３３の回転軸βを鉛直方向に向ける。これにより、ベース材５１のプレート法線を鉛直にする（ステップＳ７）。このようにすると、ベース材５１上に形成した柱状部８１が鉛直方向に沿って配置される。
【0042】
ヘッド部本体７１に造形した爪部７５となる突出部８５に、リンク部７７となる先端機能部８７を造形する（ステップＳ８）。具体的には、溶接ロボット１１を駆動させてトーチ２３を移動させ、爪部７５となる突出部８５に対して上方側からトーチ２３を近接させる。そして、このトーチ２３によって突出部８５に溶着ビードＢを形成し、溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを積層させる。これにより、突出部８５にリンク部７７となる先端機能部８７を造形する。このとき、一方のリンク部７７となる先端機能部８７に貫通孔７９を造形する際には、貫通孔７９となる部分を避けるように積層位置をずらしながら溶着ビードＢを積層させる。
【0043】
なお、貫通孔７９を造形する際には、サポート材を用いるのが好ましい。
例えば、図１１に示すように、先端機能部８７を造形する際に、溝部８９が形成されるように溶着ビードＢを積層させ、この溝部８９を覆うように、凹状のサポート材９１を被せるように載せる。その後、このサポート材９１を覆うように溶着ビードＢを積層させる。このようにすると、溶着ビードＢに形成した溝部８９と凹状のサポート材９１とからなる貫通孔７９を有するリンク部７７を造形できる。
例えば、図１１に示すように、先端機能部８７を造形する際に、溝部８９が形成されるように溶着ビードＢを積層させ、この溝部８９を覆うように、凹状のサポート材９１を被せるように載せる。その後、このサポート材９１を覆うように溶着ビードＢを積層させる。このようにすると、溶着ビードＢに形成した溝部８９と凹状のサポート材９１とからなる貫通孔７９を有するリンク部７７を造形できる。
【0044】
また、図１２に示すように、溶着ビードＢに形成した溝部８９に円筒状のサポート材９３を嵌め込み、その後、このサポート材９３を覆うように溶着ビードＢを積層させてもよい。このようにすると、円筒状のサポート材９３の孔部からなる貫通孔７９を有するリンク部７７を造形できる。
【0045】
ここで、参考例に係る製造方法について説明する。
図１３に示すように、参考例では、ベース材５１の上面に溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを単純に積層させ、アーム部６１が水平方向に延びるように造形物Ｗを造形している。この方法では、ヘッド部６３からアーム部６１が側方へ延在することとなるため、アーム部６１がオーバーハング部位となってしまう。したがって、参考例では、オーバーハング部位となるアーム部６１を造形する際に溶着ビードＢが脱落するため、支持部材などを下方に配置して支持しなければ造形することが困難である。しかも、オーバーハング部位を造形する場合、重力の影響を考慮して溶着ビードＢを形成しなければならず、積層計画が複雑化してしまう。
図１３に示すように、参考例では、ベース材５１の上面に溶着ビードＢからなるビード層ＢＬを単純に積層させ、アーム部６１が水平方向に延びるように造形物Ｗを造形している。この方法では、ヘッド部６３からアーム部６１が側方へ延在することとなるため、アーム部６１がオーバーハング部位となってしまう。したがって、参考例では、オーバーハング部位となるアーム部６１を造形する際に溶着ビードＢが脱落するため、支持部材などを下方に配置して支持しなければ造形することが困難である。しかも、オーバーハング部位を造形する場合、重力の影響を考慮して溶着ビードＢを形成しなければならず、積層計画が複雑化してしまう。
【0046】
これに対して、本構成に係る造形物の製造方法によれば、水平方向に沿う軸線αを中心に傾動可能な回転軸βを有する回転テーブル３３を備えた２軸のポジショナ２００を用い、柱状部８１及び突出部８３，８５を造形する際の溶着ビードＢの積層方向を鉛直方向に沿う方向に向けるので、溶着ビードＢを積層させる際のオーバーハング部位を大幅に減らしつつ造形できる。また、溶着ビードＢを形成するトーチ２３の姿勢を下向きに固定して造形できるので、トーチ姿勢変更後の位置合わせなどの付帯的作業の発生を抑えることができる。これにより、鉄道車両の連結器等の複雑形状の造形物Ｗを積層造形によって容易にかつ高品質に製造できる。
【0047】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【0048】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをベース材上に積層させ、柱状部の周面に少なくとも複数の突出部を有する造形物を製造する造形物の製造方法であって、
水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナにおける前記回転テーブル上に前記ベース材を設置する工程と、
前記ベース材の上部に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部を造形する工程と、
前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部の周面における前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
前記回転テーブルを回転させて前記柱状部の周面における他の前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
を含む造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナを用い、柱状部及び突出部を造形する際の溶着ビードの積層方向を鉛直方向に沿う方向に向けるので、溶着ビードを積層させる際のオーバーハング部位を大幅に減らしつつ造形できる。また、溶着ビードを形成するトーチの姿勢を下向きに固定して造形できるので、トーチ姿勢変更後の位置合わせなどの付帯的作業の発生を抑えることができる。これにより、複雑形状の造形物を積層造形によって容易にかつ高品質に製造できる。
（１） 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードをベース材上に積層させ、柱状部の周面に少なくとも複数の突出部を有する造形物を製造する造形物の製造方法であって、
水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナにおける前記回転テーブル上に前記ベース材を設置する工程と、
前記ベース材の上部に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部を造形する工程と、
前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部の周面における前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
前記回転テーブルを回転させて前記柱状部の周面における他の前記突出部を造形する突出部造形予定箇所を上方に向け、前記突出部造形予定箇所に前記溶着ビードを積層させて前記柱状部の周面に前記突出部を造形する工程と、
を含む造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、水平方向に沿う軸線を中心に傾動可能な回転軸を有する回転テーブルを備えた２軸のポジショナを用い、柱状部及び突出部を造形する際の溶着ビードの積層方向を鉛直方向に沿う方向に向けるので、溶着ビードを積層させる際のオーバーハング部位を大幅に減らしつつ造形できる。また、溶着ビードを形成するトーチの姿勢を下向きに固定して造形できるので、トーチ姿勢変更後の位置合わせなどの付帯的作業の発生を抑えることができる。これにより、複雑形状の造形物を積層造形によって容易にかつ高品質に製造できる。
【0049】
（２） 前記回転テーブルの前記回転軸を傾動させて前記柱状部を鉛直方向に沿わせ、前記柱状部の周面に造形した前記突出部に上方から前記溶着ビードを積層させて先端機能部を造形することにより、前記先端機能部を備えた前記突出部を造形する工程を含む、（１）に記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、先端機能部を備えた突出部を有する複雑形状の造形物を容易に製造できる。
この構成の造形物の製造方法によれば、先端機能部を備えた突出部を有する複雑形状の造形物を容易に製造できる。
【0050】
（３） 前記柱状部を造形する際に、前記突出部の形状に応じて前記突出部造形予定箇所の余肉量を調整する、（１）又は（２）に記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、柱状部の余肉に起因する突出部の余肉量の増大及び高さの補正作業の発生を抑制できる。
この構成の造形物の製造方法によれば、柱状部の余肉に起因する突出部の余肉量の増大及び高さの補正作業の発生を抑制できる。
【0051】
（４） 前記突出部造形予定箇所を平滑化する工程を含む、（１）～（３）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、突出部造形予定箇所を平滑化することで、突出部の造形時における凹凸に起因する狙い位置及び高さのずれを抑制できる。
この構成の造形物の製造方法によれば、突出部造形予定箇所を平滑化することで、突出部の造形時における凹凸に起因する狙い位置及び高さのずれを抑制できる。
【0052】
（５） 前記柱状部及び前記突出部の少なくとも一方を造形する際に孔部を造形する工程を含み、
前記孔部の造形箇所に、前記孔部の一部又は全部の形状を有するサポート材を配置させ、積層させる前記溶着ビードによって接合させる、（１）～（４）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、孔部の造形箇所に配置させたサポート材を溶着ビードによって接合させることにより、孔部を容易にかつ短時間で造形することができ、生産性を向上させることができる。
前記孔部の造形箇所に、前記孔部の一部又は全部の形状を有するサポート材を配置させ、積層させる前記溶着ビードによって接合させる、（１）～（４）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、孔部の造形箇所に配置させたサポート材を溶着ビードによって接合させることにより、孔部を容易にかつ短時間で造形することができ、生産性を向上させることができる。
【0053】
（６） 前記柱状部及び前記突出部の少なくとも一方を造形する際に、前記溶着ビードによって枠体を造形し、前記枠体内に前記溶着ビードよりも流動性の高い溶着ビードを充填させる、（１）～（５）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、枠体と枠体内部とを別途に形成し、枠体内部を流動性の高い溶着ビードで充填させることで、未溶着部の発生を抑えつつ枠体の内側を迅速に埋めることができる。
この構成の造形物の製造方法によれば、枠体と枠体内部とを別途に形成し、枠体内部を流動性の高い溶着ビードで充填させることで、未溶着部の発生を抑えつつ枠体の内側を迅速に埋めることができる。
【0054】
（７） （１）～（６）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法によって、
前記柱状部からなるアーム部と、
前記柱状部の先端部分と前記突出部とからなるヘッド部と、
を備えた連結器を造形する、連結器の製造方法。
この構成の連結器の製造方法によれば、複雑形状の連結器を積層造形によって容易にかつ高品質に製造できる。
前記柱状部からなるアーム部と、
前記柱状部の先端部分と前記突出部とからなるヘッド部と、
を備えた連結器を造形する、連結器の製造方法。
この構成の連結器の製造方法によれば、複雑形状の連結器を積層造形によって容易にかつ高品質に製造できる。
【符号の説明】
【0055】
３３ 回転テーブル
５１ ベース材
６１ アーム部
６３ ヘッド部
７１ａ，７１ｂ 突出部造形予定箇所
７９ 貫通孔（孔部）
８１ 柱状部
８１ａ 枠体
８１ｂ 枠体内部
８３，８５ 突出部
８７ 先端機能部
９１，９３ サポート材
２００ ポジショナ
Ｂ 溶着ビード
Ｍ 溶加材
α 軸線
β 回転軸
５１ ベース材
６１ アーム部
６３ ヘッド部
７１ａ，７１ｂ 突出部造形予定箇所
７９ 貫通孔（孔部）
８１ 柱状部
８１ａ 枠体
８１ｂ 枠体内部
８３，８５ 突出部
８７ 先端機能部
９１，９３ サポート材
２００ ポジショナ
Ｂ 溶着ビード
Ｍ 溶加材
α 軸線
β 回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】