JP2020203296A - Molding manufacturing method, molding manufacturing control method, molding manufacturing control device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元形状データに基づき、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複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法、その造形物の製造制御方法、製造制御装置、及びプログラムに関する。 The present invention is a method for manufacturing a modeled object, which comprises producing a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal using an arc are used based on three-dimensional shape data. Regarding manufacturing control methods, manufacturing control devices, and programs.
溶融物の所与の積層経路に沿う堆積により造形される三次元造形物の各層の断面を楕円によりモデル化し、楕円モデルを表わす特定のパラメータと造形条件との関係を表わす実測データベースを作成しておき、所与の目標形状と、実測データベースを参照し楕円モデルを用いて予測される予測形状との差分を所与の許容値以下とする造形条件を、目標形状について定められる制御点ごとに導出する、三次元造形のためのコンピュータ支援製造方法は、知られている（例えば、特許文献１参照）。 The cross section of each layer of the 3D model formed by depositing along a given stacking path of the melt is modeled by an ellipse, and an actual measurement database showing the relationship between the specific parameters representing the ellipse model and the modeling conditions is created. Then, a modeling condition is derived for each control point defined for the target shape so that the difference between the given target shape and the predicted shape predicted using the ellipse model with reference to the actual measurement database is less than or equal to the given allowable value. A computer-aided manufacturing method for three-dimensional modeling is known (see, for example, Patent Document 1).
ビードを形成する際に、アークがオン又はオフとなる箇所では欠陥が生じ易い。従って、ビードの始点及び終点を最終的な造形物内に設定する構成を採用したのでは、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響が大きくなる。 When forming a bead, defects are likely to occur where the arc is turned on or off. Therefore, if the configuration in which the start point and the end point of the bead are set in the final modeled object is adopted, the influence caused by the defect caused by turning the arc on or off becomes large on the final modeled object.
本発明の目的は、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響を小さくすることにある。 An object of the present invention is to reduce the influence of defects caused by turning the arc on or off on the final model.
かかる目的のもと、本発明は、三次元形状データに基づき、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複数重ねた積層体を含む造形物を製造する、造形物の製造方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造する工程とを含む、造形物の製造方法を提供する。 For this purpose, the present invention manufactures a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are produced based on three-dimensional shape data. The method is a process of determining the start point and end point of the bead in each layer from the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and a new step in which the start point and end point are located outside the modeled object. A process of modifying the slice data so as to extend to the start point and a new end point, respectively, and a process of manufacturing a modeled object by forming a bead from the new start point to the new end point based on the modified slice data. To provide a method for manufacturing a modeled object including and.
ここで、修正する工程では、始点及び終点をビードの形成方向に対する交差線上にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。 Here, in the modification step, the slice data may be modified so that the start point and the end point are extended to the new start point and the new end point on the intersection line with respect to the bead forming direction, respectively.
また、修正する工程では、始点及び終点を造形物の外側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。その際、造形物の製造方法は、製造する工程で全てのビードが形成された後に、全てのビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削する工程を更に含む、ものであってよい。 Further, in the modification step, the slice data may be modified so that the start point and the end point are extended to the new start point and the new end point outside the modeled object, respectively. At that time, the method for manufacturing the modeled object further includes a step of cutting the stretched portion from the start point and the end point of all the beads to the new start point and the new end point after all the beads are formed in the manufacturing step. It may be a thing.
更に、修正する工程では、始点及び終点を造形物の内側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正してよい。その際、製造する工程では、ビードを積層するごとに、積層したビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削してよい。 Further, in the modification step, the slice data may be modified so that the start point and the end point are extended to the new start point and the new end point inside the modeled object, respectively. At that time, in the manufacturing step, each time the beads are laminated, the stretched portion from the start point and the end point of the laminated beads to the new start point and the new end point may be cut.
更にまた、製造する工程では、ビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を、ビードの延伸部分以外の部分よりも、低速で形成してよい。 Furthermore, in the manufacturing step, the stretched portion from the start point and the end point of the bead to the new start point and the new end point may be formed at a lower speed than the portion other than the stretched portion of the bead.
また、本発明は、三次元形状データに基づき、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複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御方法であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する工程と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する工程と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する工程とを含む、造形物の製造制御方法も提供する。 Further, the present invention is a method for controlling the production of a modeled object, which controls the production of a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal using an arc are used based on three-dimensional shape data. The process of acquiring the start point and end point of the bead in each layer of the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and the new start point and end point at positions where the start point and end point are out of the modeled object and Information for manufacturing a modeled object by modifying the slice data so as to extend to each new end point and forming a bead from the new start point to the new end point based on the modified slice data. Also provided is a manufacturing control method for a modeled object, including a step of outputting the data.
更に、本発明は、三次元形状データに基づき、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複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置であって、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する修正手段と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する出力手段とを備えた、造形物の製造制御装置も提供する。 Further, the present invention is a manufacturing control device for a shaped object, which controls the production of a shaped object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are used based on three-dimensional shape data. The acquisition means for acquiring the start point and the end point of the bead in each layer of the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and a new start point at a position where the start point and the end point are outside the modeled object. And to manufacture a modeled object by modifying the slice data so as to extend to the new end point and forming a bead from the new start point to the new end point based on the corrected slice data. It also provides a manufacturing control device for a modeled object, which is provided with an output means for outputting the above information.
更にまた、本発明は、三次元形状データに基づき、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複数重ねた積層体を含む造形物の製造を制御する、造形物の製造制御装置として、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、三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、始点及び終点を造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるようにスライスデータを修正する修正手段と、修正されたスライスデータに基づき、新たな始点から新たな終点に向かってビードを形成することで、造形物を製造するための情報を出力する出力手段として機能させるためのプログラムも提供する。 Furthermore, the present invention controls the production of a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are controlled based on three-dimensional shape data. A program for operating a computer as a device, which is an acquisition means for acquiring the start point and end point of a bead in each layer of slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and the start point and the start point. A correction means for modifying the slice data so that the end point is extended to a new start point and a new end point located outside the modeled object, and based on the corrected slice data, from the new start point to the new end point. By forming a bead, a program for functioning as an output means for outputting information for manufacturing a modeled object is also provided.
本発明によれば、アークがオン又はオフとなることによって生じる欠陥が最終的な造形物に与える影響が小さくなる。 According to the present invention, the influence of defects caused by turning the arc on or off on the final model is reduced.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
［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。
[Structure of metal laminated molding system]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of the metal laminated modeling system 1 according to the present embodiment.
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１０と、切削ロボット１５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及び切削ロボット１５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。 As shown in the figure, the metal lamination modeling system 1 includes a welding robot 10, a cutting robot 15, a CAD device 20, a lamination planning device 30, and a control device 50. Further, the stacking planning device 30 writes a control program for controlling the welding robot 10 and the cutting robot 15 on a removable recording medium 70 such as a memory card, and the control device 50 writes a control program written on the recording medium 70. It can be read.
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ｎ層のビード１０１（１層目のビード１０１（１）〜ｎ層目のビード１０１（ｎ））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。 The welding robot 10 includes an arm 11 having a plurality of joints, and performs welding work by operating according to a control program read by the control device 50. Further, the welding robot 10 has a welding torch 13 at the tip of the arm 11 for modeling the laminated model 100 via the wrist portion 12. Then, in the case of the metal laminated modeling system 1, the welding robot 10 moves the welding torch 13 while melting the filler metal (wire) 14 made of mild steel to manufacture the laminated model 100. Specifically, the welding torch 13 melts and solidifies the filler metal 14 by generating an arc while supplying the filler metal 14 while flowing a shield gas, and the n-layer bead 101 (n-layer bead 101 () on the base metal 90. The first layer bead 101 (1) to the nth layer bead 101 (n) are laminated to produce the laminated model 100. Here, although an arc is used as a heat source for melting the filler metal 14, a laser or plasma may be used. In addition, the welding robot 10 also includes a feeding device for feeding the filler metal 14, but the description thereof will be omitted.
切削ロボット１５は、複数の関節を有する腕（アーム）１６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切削作業を行う。また、切削ロボット１５は、腕１６の先端に手首部１７を介して、ビードの一部を切削するエンドミルや研削砥石等の金属加工工具１８を有している。切削ロボット１５は、母材９０上に積層されたｎ層のビード１０１（１層目のビード１０１（１）〜ｎ層目のビード１０１（ｎ））から金属加工工具１８を用いて不要部分を切削することにより、積層造形物１００を完成させる。 The cutting robot 15 includes an arm 16 having a plurality of joints, and performs a cutting operation by operating according to a control program read by the control device 50. Further, the cutting robot 15 has a metal processing tool 18 such as an end mill or a grinding wheel that cuts a part of the bead at the tip of the arm 16 via the wrist portion 17. The cutting robot 15 uses a metal processing tool 18 to remove unnecessary parts from the n-layer bead 101 (first-layer bead 101 (1) to n-th layer bead 101 (n)) laminated on the base material 90. By cutting, the laminated model 100 is completed.
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。 The CAD device 20 has a function of designing a modeled object using a computer and holding three-dimensional data (hereinafter, referred to as “three-dimensional CAD data”) obtained by the design.
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する。また、形成したビードの一部を切削するように更に切削ロボット１５を制御するための制御プログラムを生成する。そして、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、造形物の製造制御装置の一例として、積層計画装置３０を設けている。 The stacking planning device 30 determines the trajectory of the welding torch 13 based on the CAD data held by the CAD device 20, and also determines the welding conditions when the welding robot 10 welds. Then, a control program for controlling the welding robot 10 so as to form a bead under the welding conditions determined along the determined trajectory is generated. Further, a control program for further controlling the cutting robot 15 so as to cut a part of the formed bead is generated. Then, this control program is output to the recording medium 70. In the present embodiment, the stacking planning device 30 is provided as an example of the manufacturing control device for the modeled object.
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ビードを形成するよう、溶接ロボット１０を制御する。また、積層計画装置３０で計画されたようにビードの一部を切削するよう、切削ロボット１５を制御する。 The control device 50 reads and holds the control program from the recording medium 70. Then, by operating this control program, the welding robot 10 is controlled so as to form a bead under the welding conditions planned by the stacking planning device 30 along the trajectory planned by the stacking planning device 30. Further, the cutting robot 15 is controlled so as to cut a part of the bead as planned by the stacking planning device 30.
［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。
[Hardware configuration of stacking planner]
FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of the stacking planning device 30.
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。 As shown in the figure, the stacking planning device 30 is realized by, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or the like, and has a CPU 31 as a calculation means, a main memory 32 as a storage means, and a magnetic disk device (HDD: Hard Disk Drive) 33. And. Here, the CPU 31 executes various programs such as an OS (Operating System) and application software, and realizes each function of the stacking planning device 30. The main memory 32 is a storage area for storing various programs and data used for executing the various programs, and the HDD 33 is a storage area for storing input data for various programs and output data from various programs.
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。 Further, the stacking planning device 30 relates to a communication I / F 34 for communicating with the outside, a display mechanism 35 including a video memory and a display, an input device 36 such as a keyboard and a mouse, and a recording medium 70. It includes a driver 37 for reading and writing data. Note that FIG. 2 merely illustrates a hardware configuration when the stacking planning device 30 is realized by a computer system, and the stacking planning device 30 is not limited to the illustrated configuration.
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。 Further, the hardware configuration shown in FIG. 2 can also be regarded as the hardware configuration of the control device 50. However, when the control device 50 is described, the CPU 31, main memory 32, magnetic disk device 33, communication I / F 34, display mechanism 35, input device 36, and driver 37 of FIG. 2 are referred to as the CPU 51, main memory 52, and magnetic disk, respectively. It shall be referred to as a device 53, a communication I / F 54, a display mechanism 55, an input device 56, and a driver 57.
［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では、アークを用いて溶加材１４を溶融及び固化してなるビードを複数重ねた積層造形物１００を作成する際、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じ易い。つまり、ビードの始点及び終点で欠陥が生じ易い。そこで、本実施の形態では、ビードの始点及び終点を積層造形物１００から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じたとしても、その欠陥が積層造形物１００に与える影響を小さくする。
[Outline of the present embodiment]
In the metal laminated modeling system 1 having such a configuration, the arc is turned on or off when the laminated model 100 in which a plurality of beads formed by melting and solidifying the filler metal 14 are stacked by using an arc is created. Defects are likely to occur in places. That is, defects are likely to occur at the start and end points of the bead. Therefore, in the present embodiment, the start point and the end point of the bead are extended to a new start point and a new end point located outside the laminated model 100, respectively, and a defect occurs at a position where the arc is turned on or off. Even so, the influence of the defect on the laminated model 100 is reduced.
［積層計画装置の機能構成］
図３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、軌道データ生成部４３と、溶接条件生成部４４と、軌道データ修正部４５と、切削情報生成部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。
[Functional configuration of stacking planning device]
FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration example of the stacking planning device 30 according to the present embodiment. As shown in the figure, the stacking planning device 30 in the present embodiment includes a CAD data acquisition unit 41, a CAD data division unit 42, a track data generation unit 43, a welding condition generation unit 44, and a track data correction unit 45. A cutting information generation unit 46, a control program generation unit 47, and a control program output unit 48 are provided.
ＣＡＤデータ取得部４１は、ＣＡＤ装置２０から、積層造形物１００の元となる造形物の三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを取得する。本実施の形態では、三次元形状データの一例として、三次元ＣＡＤデータを用いている。 The CAD data acquisition unit 41 acquires the three-dimensional CAD data D3d of the modeled object that is the basis of the laminated modeled object 100 from the CAD device 20. In this embodiment, three-dimensional CAD data is used as an example of three-dimensional shape data.
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Ｄ３ｄを、複数の層の積層体となるように分割（スライス）することで、層形状データＤｓ（１層目の層形状データＤｓ（１）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）を含むｎ層分のデータ）を生成する。その際、ＣＡＤデータ分割部４２は、三次元ＣＡＤデータＤ３ｄを複数の層に分割し易い内部形式に変換してもよい。本実施の形態では、スライスデータの一例として、層形状データＤｓを用いている。 The CAD data dividing unit 42 divides (slices) the three-dimensional CAD data D3d acquired by the CAD data acquisition unit 41 so as to form a laminated body of a plurality of layers, thereby forming layer shape data Ds (first layer). Shape data Ds (1) to nth layer layer shape data (data for n layers including Ds (n)) is generated. At that time, the CAD data dividing unit 42 may convert the three-dimensional CAD data D3d into an internal format that can be easily divided into a plurality of layers. In this embodiment, layer shape data Ds is used as an example of slice data.
軌道データ生成部４３は、ＣＡＤデータ分割部４２が生成した層形状データＤｓに対し、層ごとに、ビードの始点及び終点を設定して、始点から終点へのビードの形成経路である軌道を示す軌道データＤｔ（１層目の軌道データＤｔ（１）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）を含むｎ層分のデータ）を生成する。本実施の形態では、スライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段の一例として、軌道データ生成部４３を設けている。 The orbital data generation unit 43 sets the start point and end point of the bead for each layer with respect to the layer shape data Ds generated by the CAD data division unit 42, and indicates an orbit which is a bead formation path from the start point to the end point. Orbital data Dt (data for n layers including the orbital data Dt (1) of the first layer to the orbital data Dt (n) of the nth layer) is generated. In the present embodiment, the orbital data generation unit 43 is provided as an example of the acquisition means for acquiring the start point and the end point of the bead in each layer of slice data.
溶接条件生成部４４は、ＣＡＤデータ分割部４２が生成した層形状データＤｓと、軌道データ生成部４３が生成した軌道データＤｔとに基づいて、ビードを形成する際の条件である溶接条件Ｄｃｏを生成する。ここで、溶接条件は、例えば、溶接電流、アーク電圧、溶接速度等である。また、溶接条件生成部４４は、後述する軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’に基づいて、溶接条件Ｄｃｏを変更する。具体的には、ビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分の溶接速度を、ビードの延伸部分以外の部分の溶接速度よりも低速にする。ビードの延伸部分を他の部分よりも低速で形成することにより、延伸部分ではビードが少し多めに盛られることになるので、アークがオン又はオフとなる箇所で欠陥が生じ難くなる。 The welding condition generation unit 44 sets the welding condition Dco, which is a condition for forming a bead, based on the layer shape data Ds generated by the CAD data division unit 42 and the trajectory data Dt generated by the trajectory data generation unit 43. Generate. Here, the welding conditions are, for example, a welding current, an arc voltage, a welding speed, and the like. Further, the welding condition generation unit 44 changes the welding condition Dco based on the correction trajectory data Dt'generated by the trajectory data correction unit 45 described later. Specifically, the welding speed of the stretched portion from the start point and the end point of the bead to the new start point and the new end point is made lower than the welding speed of the portion other than the stretched portion of the bead. By forming the stretched portion of the bead at a lower speed than the other portions, the bead is piled up a little more in the stretched portion, so that defects are less likely to occur at the portion where the arc is turned on or off.
軌道データ修正部４５は、軌道データ生成部４３が生成した軌道データＤｔを、層ごとに、軌道データＤｔに設定されたビードの始点及び終点を新たな始点及び終点にそれぞれ延伸させるように修正することにより、修正軌道データＤｔ’（１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）を含むｎ層分のデータ）を生成する。 The orbit data correction unit 45 corrects the orbit data Dt generated by the orbit data generation unit 43 so that the start point and end point of the bead set in the orbit data Dt are extended to new start points and end points for each layer. As a result, the modified orbit data Dt'(data for n layers including the modified orbit data Dt'(1) to the nth layer modified orbit data Dt'(n) of the first layer) is generated.
ここで、新たな始点及び終点は、アークがオン又はオフとなることで欠陥が生じたとしてもその欠陥が積層造形物１００に与える影響（例えば、その外観や機能的価値に与える影響）が小さい位置に設けるとよい。欠陥が積層造形物１００に与える影響が小さい位置としては、ビードの始点及び終点を基準として、ビードの形成経路とは別の方向にある位置が例示される。具体的には、積層造形物１００から外れた位置とするとよい。こうすることで、積層造形物１００の内部における欠陥の発生が抑制できる。 Here, at the new start point and end point, even if a defect occurs due to the arc being turned on or off, the influence of the defect on the laminated model 100 (for example, the influence on its appearance and functional value) is small. It is good to install it at the position. As a position where the defect has a small influence on the laminated model 100, a position in a direction different from the bead forming path with reference to the start point and the end point of the bead is exemplified. Specifically, it is preferable that the position is out of the laminated model 100. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of defects inside the laminated model 100.
尚、積層造形物１００から外れた位置の座標としては、例えば、ビードの形成方向に交差する向きのベクトルを設定し、軌道データＤｔに設定された始点及び終点の座標にそのベクトルの成分のｘ倍（ｘは正の数）を加算した座標を採用すればよい。換言すれば、ビードの形成方向に対する交差線上にある点を新たな始点及び新たな終点とすればよい。 As the coordinates of the position deviated from the laminated model 100, for example, a vector having a direction intersecting the bead forming direction is set, and the x of the component of the vector is set to the coordinates of the start point and the end point set in the orbital data Dt. Coordinates obtained by adding multiples (x is a positive number) may be adopted. In other words, the points on the intersection line with respect to the bead formation direction may be set as a new start point and a new end point.
また、新たな始点及び新たな終点は、一方を積層造形物１００の外側に設けて他方を積層造形物１００の内側に設けてもよいし、両方を積層造形物１００の外側に設けてもよいし、両方を積層造形物１００の内側に設けてもよい。 Further, one of the new start point and the new end point may be provided on the outside of the laminated model 100 and the other may be provided on the inside of the laminated model 100, or both may be provided on the outside of the laminated model 100. However, both may be provided inside the laminated model 100.
そして、新たな始点及び新たな終点をビードの形成方向に対してどの方向に設けるか、及び、新たな始点及び新たな終点を積層造形物１００の外側及び内側の何れに設けるかの指示情報は、ユーザが予め設定しておくとよい。また、この指示情報は、積層造形物１００の形状の種類ごとに設定しておいてもよいし、個々の積層造形物１００に対して設定しておいてもよい。 Then, the instruction information on which direction the new start point and the new end point are provided with respect to the bead forming direction and whether the new start point and the new end point are provided on the outside or the inside of the laminated model 100 is provided. , The user should set it in advance. Further, this instruction information may be set for each type of shape of the laminated model 100, or may be set for each individual laminated model 100.
尚、軌道データ修正部４５は、軌道データＤｔに設定されたビードの始点及び終点を新たな始点及び終点にそれぞれ延伸させることにより、結果的に層形状データＤｓを修正することになる。その意味で、軌道データ修正部４５は、スライスデータを修正する修正手段の一例と言える。 The orbital data correction unit 45 extends the start point and end point of the bead set in the orbital data Dt to new start points and end points, respectively, and as a result, corrects the layer shape data Ds. In that sense, the trajectory data correction unit 45 can be said to be an example of correction means for correcting slice data.
切削情報生成部４６は、軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って形成されるビードの切削する部分及びその部分を切削するタイミングを示す切削情報Ｄｃｕを生成する。 The cutting information generation unit 46 generates cutting information Dcu indicating a portion to be cut of the bead formed along the trajectory indicated by the correction trajectory data Dt'generated by the trajectory data correction unit 45 and a timing for cutting the portion.
ここで、ビードの切削する部分は、軌道データＤｔにおける始点から修正軌道データＤｔ’における新たな始点までの延伸部分、及び、軌道データＤｔにおける終点から修正軌道データＤｔ’における新たな終点までの延伸部分とすればよい。但し、これらの延伸部分の一方又は両方を、切削する部分としなくてもよい。例えば、積層造形物１００が中空部を有し、中空部は流体が流れれば十分であるような場合、積層造形物１００の内側にある延伸部分は、切削する部分としなくてもよい。また、積層造形物１００が鋳型であり、鋳型に流し込んだ溶融金属から最終的な製品が作られるような場合、積層造形物１００の外側にある延伸部分は、切削する部分としなくてもよい。 Here, the portion to be cut of the bead is an extension portion from the start point in the trajectory data Dt to a new start point in the modified trajectory data Dt'and an extension from the end point in the trajectory data Dt to the new end point in the modified trajectory data Dt'. It may be a part. However, one or both of these stretched portions may not be the portions to be cut. For example, when the laminated model 100 has a hollow portion and it is sufficient for the hollow portion to flow a fluid, the stretched portion inside the laminated model 100 does not have to be a cutting portion. Further, when the laminated model 100 is a mold and the final product is made from the molten metal poured into the mold, the stretched portion on the outside of the laminated model 100 does not have to be a portion to be cut.
また、ビードの部分を切削するタイミングとしては、積層造形物１００を造形する際に、全てのビードが形成された後に切削する場合と、ビードを積層するごとに切削する場合とがある。例えば、軌道データＤｔに設定された始点及び終点を積層造形物１００の外側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて修正軌道データＤｔ’とする場合は、工程数を減少させるために、全てのビードが形成された後に延伸部分を切削するとよい。また、軌道データＤｔに設定された始点及び終点を積層造形物１００の内側にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させて修正軌道データＤｔ’とする場合は、後でまとめて切削することが難しいため、ビードを積層するごとに延伸部分を切削するとよい。 Further, the timing of cutting the bead portion may be a case of cutting after all the beads are formed or a case of cutting each time the beads are laminated when the laminated model 100 is formed. For example, when the start point and the end point set in the track data Dt are extended to the new start point and the new end point outside the laminated model 100 to obtain the modified track data Dt', the number of steps is reduced. , It is advisable to cut the stretched portion after all the beads have been formed. Further, when the start point and the end point set in the trajectory data Dt are extended to the new start point and the new end point inside the laminated model 100 to obtain the corrected trajectory data Dt', they are collectively cut later. Therefore, it is advisable to cut the stretched portion each time the beads are laminated.
制御プログラム生成部４７は、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５を制御するための制御プログラムＤｐを生成する。ここで、制御プログラムＤｐは、軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って、溶接条件生成部４４が生成した溶接条件Ｄｃｏで積層造形を行うよう、溶接ロボット１０の制御を行う。また、切削情報生成部４６が切削情報Ｄｃｕを生成した場合には、切削情報Ｄｃｕが示すビードの部分を、切削情報Ｄｃｕが示すタイミングで切削するよう、切削ロボット１５の制御も行う。 The control program generation unit 47 generates a control program Dp for controlling the welding robot 10 and the cutting robot 15. Here, the control program Dp of the welding robot 10 causes the welding robot 10 to perform laminated modeling with the welding condition Dco generated by the welding condition generation unit 44 along the trajectory indicated by the correction trajectory data Dt'generated by the trajectory data correction unit 45. Take control. Further, when the cutting information generation unit 46 generates the cutting information Dcu, the cutting robot 15 is also controlled so that the bead portion indicated by the cutting information Dcu is cut at the timing indicated by the cutting information Dcu.
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Ｄｐを記録媒体７０に出力する。本実施の形態では、造形物の製造を制御するための情報の一例として、制御プログラムＤｐを用いており、その情報を出力する出力手段の一例として、制御プログラム出力部４８を設けている。 The control program output unit 48 outputs the control program Dp generated by the control program generation unit 47 to the recording medium 70. In the present embodiment, the control program Dp is used as an example of information for controlling the production of the modeled object, and the control program output unit 48 is provided as an example of the output means for outputting the information.
［制御装置の機能構成］
図４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。
[Functional configuration of control device]
FIG. 4 is a diagram showing a functional configuration example of the control device 50 according to the present embodiment. As shown in the figure, the control device 50 in the present embodiment includes a control program acquisition unit 61, a control program storage unit 62, and a control program execution unit 63.
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。 The control program acquisition unit 61 acquires the control program recorded on the recording medium 70.
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。 The control program storage unit 62 stores the control program acquired by the control program acquisition unit 61.
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。その際、制御プログラム実行部６３は、軌道データ修正部４５が生成した修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って、溶接条件生成部４４が生成した溶接条件Ｄｃｏで溶接を行うよう、溶接ロボット１０の制御を行う。また、制御プログラム実行部６３は、切削情報生成部４６が生成した切削情報Ｄｃｕが示すビードの部分を、切削情報Ｄｃｕが示すタイミングで切削するよう、切削ロボット１５の制御を行うこともある。 The control program execution unit 63 reads and executes the control program stored in the control program storage unit 62. At that time, the control program execution unit 63 uses the welding robot 10 to perform welding under the welding condition Dco generated by the welding condition generation unit 44 along the trajectory indicated by the correction trajectory data Dt'generated by the trajectory data correction unit 45. To control. Further, the control program execution unit 63 may control the cutting robot 15 so as to cut the bead portion indicated by the cutting information Dcu generated by the cutting information generation unit 46 at the timing indicated by the cutting information Dcu.
［積層計画装置の動作］
図５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。
[Operation of stacking planner]
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the stacking planning device 30 according to the present embodiment.
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Ｄ３ｄを取得する（ステップ３０１）。 In the stacking planning device 30, first, the CAD data acquisition unit 41 acquires the three-dimensional CAD data D3d from the CAD device 20 (step 301).
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Ｄ３ｄを複数の層に分割して、層形状データＤｓを生成する（ステップ３０２）。 Next, the CAD data dividing unit 42 divides the three-dimensional CAD data D3d acquired in step 301 into a plurality of layers to generate layer shape data Ds (step 302).
次に、軌道データ生成部４３が、ステップ３０２で生成された層形状データＤｓにビードの始点及び終点を設定し、軌道データＤｔを生成する（ステップ３０３）。 Next, the orbital data generation unit 43 sets the start point and the end point of the bead in the layer shape data Ds generated in step 302, and generates the orbital data Dt (step 303).
また、溶接条件生成部４４が、ステップ３０２で生成された層形状データＤｓと、ステップ３０３で生成された軌道データＤｔとに基づいて、ビードを形成する際の条件である溶接条件Ｄｃｏを生成する（ステップ３０４）。 Further, the welding condition generation unit 44 generates the welding condition Dco, which is a condition for forming the bead, based on the layer shape data Ds generated in step 302 and the trajectory data Dt generated in step 303. (Step 304).
次いで、軌道データ修正部４５が、ステップ３０３で生成された軌道データＤｔを、ビードの始点及び終点を新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように修正して、修正軌道データＤｔ’を生成する（ステップ３０５）。 Next, the orbital data correction unit 45 modifies the orbital data Dt generated in step 303 so that the start point and end point of the bead are extended to the new start point and the new end point, respectively, to generate the corrected orbital data Dt'. (Step 305).
また、溶接条件生成部４４が、ステップ３０４で生成した溶接条件Ｄｃｏを、ステップ３０５で生成された修正軌道データＤｔ’に基づいて変更する（ステップ３０６）。具体的には、ビードの始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分の溶接速度を、ビードの延伸部分以外の部分の溶接速度よりも低速にする。 Further, the welding condition generation unit 44 changes the welding condition Dco generated in step 304 based on the modified track data Dt'generated in step 305 (step 306). Specifically, the welding speed of the stretched portion from the start point and end point of the bead to the new start point and the new end point is set to be lower than the welding speed of the portion other than the stretched portion of the bead.
更に、切削情報生成部４６が、ステップ３０５で生成された修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って形成されるビードの切削する部分及びその部分を切削するタイミングを示す切削情報Ｄｃｕを生成する（ステップ３０７）。 Further, the cutting information generation unit 46 generates cutting information Dcu indicating the cutting portion of the bead formed along the trajectory indicated by the corrected trajectory data Dt'generated in step 305 and the timing of cutting the portion ( Step 307).
次いで、制御プログラム生成部４７が、ステップ３０５で生成された修正軌道データＤｔ’と、ステップ３０６で生成された溶接条件Ｄｃｏと、ステップ３０７で生成された切削情報Ｄｃｕとに基づいて、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５を制御するための制御プログラムＤｐを生成する（ステップ３０８）。具体的には、修正軌道データＤｔ’が示す軌道に沿って溶接条件Ｄｃｏで溶接する溶接ロボット１０の制御と、切削情報Ｄｃｕが示すビードの部分を切削情報Ｄｃｕが示すタイミングで切削する切削ロボット１５の制御とを行う制御プログラムＤｐを生成する。 Next, the control program generation unit 47 bases the welding robot 10 based on the modified trajectory data Dt'generated in step 305, the welding condition Dco generated in step 306, and the cutting information Dcu generated in step 307. And the control program Dp for controlling the cutting robot 15 is generated (step 308). Specifically, the control of the welding robot 10 that welds along the trajectory indicated by the modified trajectory data Dt'under the welding condition Dco, and the cutting robot 15 that cuts the bead portion indicated by the cutting information Dcu at the timing indicated by the cutting information Dcu. A control program Dp that controls the above is generated.
最後に、制御プログラム出力部４８が、ステップ３０８で生成された制御プログラムＤｐを記録媒体７０に出力する（ステップ３０９）。 Finally, the control program output unit 48 outputs the control program Dp generated in step 308 to the recording medium 70 (step 309).
［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及び切削ロボット１５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。
[Control device operation]
In the control device 50, first, the control program acquisition unit 61 acquires the control program from the recording medium 70 and stores it in the control program storage unit 62. In this state, when the welding robot 10 and the cutting robot 15 are used to actually manufacture the laminated model 100, the control program execution unit 63 reads out the control program stored in the control program storage unit 62 and reads the control program. Execute.
ここで、制御プログラム実行部６３の動作例としては、切削情報Ｄｃｕが示す切削のタイミングに応じて、２つの異なる動作例が考えられる。１つは、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する動作例である。もう１つは、１層分のビードを積層するごとにその層の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層する動作例である。以下では、前者を第１の動作例として、後者を第２の動作例として説明する。 Here, as an operation example of the control program execution unit 63, two different operation examples can be considered depending on the cutting timing indicated by the cutting information Dcu. One is an operation example in which all the beads for n layers are laminated and then the stretched portions for n layers are cut together. The other is an operation example in which n layers of beads are laminated while cutting the stretched portion of the layer each time one layer of beads is laminated. Hereinafter, the former will be described as a first operation example, and the latter will be described as a second operation example.
図６は、制御プログラム実行部６３の第１の動作例を示したフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a first operation example of the control program execution unit 63.
制御プログラム実行部６３は、まず、積層造形物１００を構成する層のインデックスｉを１に設定する（ステップ５０１）。 First, the control program execution unit 63 sets the index i of the layers constituting the laminated model 100 to 1 (step 501).
次に、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉを１からｎまで１ずつ増加させながらｉ層目のビードを形成することにより、１層目のビードからｎ層目のビードまで形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部６３は、ｉ層目のビードを、ｉ層目の修正軌道データＤｔ’（ｉ）に設定された新たな始点から新たな終点に向けて形成するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５０２）。また、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉに１を加算し（ステップ５０３）、インデックスｉがｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５０４）。制御プログラム実行部６３は、インデックスｉがｎを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビードがあるので、処理をステップ５０２へ戻す。一方、インデックスｉがｎを超えたと判定すれば、ｎ層目のビードまで形成したので、処理をステップ５０５へ進める。 Next, the control program execution unit 63 performs a process of forming the beads of the first layer to the beads of the nth layer by forming the beads of the i-th layer while increasing the index i from 1 to n by 1. .. That is, the control program execution unit 63 controls the welding robot 10 so as to form the beads of the i-th layer from the new start point set in the modified trajectory data Dt'(i) of the i-th layer toward the new end point. (Step 502). Further, the control program execution unit 63 adds 1 to the index i (step 503) and determines whether or not the index i exceeds n (step 504). If the control program execution unit 63 determines that the index i does not exceed n, there is still a bead to be formed, so the process returns to step 502. On the other hand, if it is determined that the index i exceeds n, the bead of the nth layer has been formed, so the process proceeds to step 505.
その後、制御プログラム実行部６３は、１層目からｎ層目までのビードにおける始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分をまとめて切削するよう切削ロボット１５を制御し（ステップ５０５）、処理を終了する。 After that, the control program execution unit 63 controls the cutting robot 15 so as to collectively cut the stretched portion from the start point and end point of the beads from the first layer to the nth layer to the new start point and new end point (step 505). ), End the process.
図７は、制御プログラム実行部６３の第２の動作例を示したフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a second operation example of the control program execution unit 63.
制御プログラム実行部６３は、まず、積層造形物１００を構成する層のインデックスｉを１に設定する（ステップ５５１）。 First, the control program execution unit 63 sets the index i of the layers constituting the laminated model 100 to 1 (step 551).
次に、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉを１からｎまで１ずつ増加させながらｉ層目のビードをその延伸部分を切削しながら形成することにより、１層目のビードからｎ層目のビードまで形成する処理を行う。即ち、制御プログラム実行部６３は、ｉ層目のビードを、ｉ層目の修正軌道データＤｔ’（ｉ）に設定された新たな始点から新たな終点に向けて形成するよう溶接ロボット１０を制御する（ステップ５５２）。そして、ｉ層目のビードについて、ｉ層目の修正軌道データＤｔ’（ｉ）における始点及び終点から新たな始点及び新たな終点までの延伸部分を切削するよう切削ロボット１５を制御する（ステップ５５３）。また、制御プログラム実行部６３は、インデックスｉに１を加算し（ステップ５５４）、インデックスｉがｎを超えたかどうかを判定する（ステップ５５５）。制御プログラム実行部６３は、インデックスｉがｎを超えていないと判定すれば、まだ形成すべきビードがあるので、処理をステップ５５２へ戻す。一方、インデックスｉがｎを超えたと判定すれば、ｎ層目のビードまで形成したので、処理を終了する。 Next, the control program execution unit 63 forms the bead of the i-th layer while cutting the stretched portion while increasing the index i from 1 to n by 1, so that the bead of the first layer to the n-th layer is formed. The process of forming up to the bead is performed. That is, the control program execution unit 63 controls the welding robot 10 so as to form the beads of the i-th layer from the new start point set in the modified trajectory data Dt'(i) of the i-th layer toward the new end point. (Step 552). Then, with respect to the bead of the i-th layer, the cutting robot 15 is controlled so as to cut the extended portion from the start point and the end point of the modified trajectory data Dt'(i) of the i-th layer to the new start point and the new end point (step 553). ). Further, the control program execution unit 63 adds 1 to the index i (step 554) and determines whether or not the index i exceeds n (step 555). If the control program execution unit 63 determines that the index i does not exceed n, there is still a bead to be formed, so the process returns to step 552. On the other hand, if it is determined that the index i exceeds n, the bead of the nth layer has been formed, so that the process is terminated.
［具体例］
金属積層造形システム１を用いた積層造形物１００の造形に関し、具体的な例を挙げて説明を行う。尚、ここでは、矩形状の母材９０上に、円筒状の積層造形物１００を形成する場合を例にとる。
[Concrete example]
A specific example will be given to explain the modeling of the laminated model 100 using the metal laminated modeling system 1. Here, an example is taken in which a cylindrical laminated model 100 is formed on a rectangular base material 90.
まず、積層造形物１００の造形に用いられる各種データについて説明する。 First, various data used for modeling the laminated model 100 will be described.
図８は、三次元ＣＡＤデータＤ３ｄの一例を示している。尚、この三次元ＣＡＤデータＤ３ｄは、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 8 shows an example of three-dimensional CAD data D3d. The three-dimensional CAD data D3d is actually expressed in a binary format, an ASCII format, or the like, but here, it is schematically expressed to help understanding.
図８に示す三次元ＣＡＤデータＤ３ｄは、上述したように、ＣＡＤ装置２０により生成され、積層計画装置３０のＣＡＤデータ取得部４１により取得される。 As described above, the three-dimensional CAD data D3d shown in FIG. 8 is generated by the CAD device 20 and acquired by the CAD data acquisition unit 41 of the stacking planning device 30.
図９（ａ）は、層形状データＤｓの一例を示している。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す層形状データＤｓを構成する、１層目の層形状データＤｓ（１）の一例を示している。尚、この層形状データＤｓ及び１層目の層形状データＤｓ（１）も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 9A shows an example of layer shape data Ds. Further, FIG. 9B shows an example of the layer shape data Ds (1) of the first layer constituting the layer shape data Ds shown in FIG. 9A. The layer shape data Ds and the layer shape data Ds (1) of the first layer are also actually expressed in a binary format, an ASCII format, or the like, but here, they are schematically expressed to help understanding. ing.
図９（ａ）に示す層形状データＤｓは、上述したように、積層計画装置３０のＣＡＤデータ分割部４２により生成される。そして、この例では、層形状データＤｓが、１層目の層形状データＤｓ（１）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）を含むｎ層構成となっている。 As described above, the layer shape data Ds shown in FIG. 9A is generated by the CAD data dividing unit 42 of the stacking planning apparatus 30. In this example, the layer shape data Ds has an n-layer structure including the layer shape data Ds (1) to the nth layer of the first layer and the layer shape data Ds (n) of the nth layer.
また、図９（ｂ）に示す１層目の層形状データＤｓ（１）は、元となる三次元ＣＡＤデータＤ３ｄが円筒状であることに対応して、円環状となっている。 Further, the layer shape data Ds (1) of the first layer shown in FIG. 9B has an annular shape corresponding to the fact that the original three-dimensional CAD data D3d has a cylindrical shape.
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、２層目の層形状データＤｓ（２）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）のそれぞれも、円環状となっている。そして、この例では、１層目の層形状データＤｓ（１）〜ｎ層目の層形状データＤｓ（ｎ）が、同一形状となっている。 Although detailed description is not given here, each of the layer shape data Ds (2) of the second layer to the layer shape data Ds (n) of the nth layer is also circular. In this example, the layer shape data Ds (1) of the first layer to the layer shape data Ds (n) of the nth layer have the same shape.
図１０（ａ）は、軌道データＤｔの一例を示している。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す軌道データＤｔを構成する、１層目の軌道データＤｔ（１）の一例を示している。尚、この軌道データＤｔ及び１層目の軌道データＤｔ（１）も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 10A shows an example of the orbital data Dt. Further, FIG. 10B shows an example of the orbital data Dt (1) of the first layer constituting the orbital data Dt shown in FIG. 10A. The orbital data Dt and the orbital data Dt (1) of the first layer are also actually expressed in binary format, ASCII format, etc., but are schematically expressed here to help understanding. ..
図１０（ａ）に示す軌道データＤｔは、上述したように、積層計画装置３０の軌道データ生成部４３により生成される。そして、この例では、軌道データＤｔが、１層目の軌道データＤｔ（１）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）を含むｎ層構成となっている。但し、図１０（ａ）では、作図の都合上、ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）のみ全体を実線で示し、１層目の軌道データＤｔ（１）〜（ｎ−１）層目の軌道データＤｔ（ｎ−１）は一部を破線で示している。尚、図１０（ａ）には、後述するｎ層目の始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）も示している。 As described above, the track data Dt shown in FIG. 10A is generated by the track data generation unit 43 of the stacking planning device 30. In this example, the orbital data Dt has an n-layer structure including the orbital data Dt (1) of the first layer to the orbital data Dt (n) of the nth layer. However, in FIG. 10A, for convenience of drawing, only the orbital data Dt (n) of the nth layer is shown by a solid line, and the orbital data Dt (1) to (n-1) of the first layer are shown. A part of the orbit data Dt (n-1) is shown by a broken line. Note that FIG. 10A also shows the start point Ps (n) and the end point Pe (n) of the nth layer, which will be described later.
また、図１０（ｂ）に示す１層目の軌道データＤｔ（１）は、元となる１層目の層形状データＤｓ（１）が円環状であることに対応して、円周状となっている。 Further, the orbital data Dt (1) of the first layer shown in FIG. 10B has a circumferential shape corresponding to the fact that the original layer shape data Ds (1) of the first layer is annular. It has become.
更に、１層目の軌道データＤｔ（１）では、元となる１層目の層形状データＤｓ（１）に対し、周上の互いに近接する箇所に始点Ｐｓ（１）及び終点Ｐｅ（１）が設定されている。その結果、この１層目の軌道データＤｔ（１）は、始点Ｐｓ（１）から終点Ｐｅ（１）に至るまで、円周に沿って１パス（所謂一筆書き）で表現できる状態となっている。 Further, in the orbital data Dt (1) of the first layer, the start point Ps (1) and the end point Pe (1) are located close to each other on the circumference with respect to the original layer shape data Ds (1) of the first layer. Is set. As a result, the orbital data Dt (1) of the first layer can be expressed in one pass (so-called one-stroke writing) along the circumference from the start point Ps (1) to the end point Pe (1). There is.
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、２層目の軌道データＤｔ（２）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）のそれぞれについても、始点Ｐｓ（２）及び終点Ｐｅ（２）〜始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）が設定される。そして、この例では、共通の形状を有する１層目の軌道データＤｔ（１）〜ｎ層目の軌道データＤｔ（ｎ）において、始点Ｐｓ（１）及び終点Ｐｅ（１）〜始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）のそれぞれは、鉛直上方から見たときに重なるように配置されている。 Although detailed description is not given here, the start point Ps (2) and the end point Pe (2) to each of the second layer orbit data Dt (2) to the nth layer orbit data Dt (n) are also described. The start point Ps (n) and the end point Pe (n) are set. Then, in this example, in the orbital data Dt (1) of the first layer to the orbital data Dt (n) of the nth layer having a common shape, the start point Ps (1) and the end points Pe (1) to the start point Ps (n). ) And the end point Pe (n) are arranged so as to overlap each other when viewed from above vertically.
図１１（ａ）は、修正軌道データＤｔ’の一例を示している。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す修正軌道データＤｔ’を構成する、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）の一例を示している。尚、この修正軌道データＤｔ’及び１層目の修正軌道データＤｔ’（１）も、実際には、バイナリ形式やアスキー形式等によって表現されるが、ここでは、理解を助けるために模式的に表現している。 FIG. 11A shows an example of the corrected trajectory data Dt'. Further, FIG. 11B shows an example of the modified orbital data Dt'(1) of the first layer constituting the modified orbital data Dt'shown in FIG. 11A. The modified orbital data Dt'and the modified orbital data Dt'(1) of the first layer are also actually expressed in binary format, ASCII format, etc., but here, in order to aid understanding, schematically. expressing.
図１１（ａ）に示す修正軌道データＤｔ’は、上述したように、積層計画装置３０の軌道データ修正部４５により生成される。そして、この例では、修正軌道データＤｔ’が、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）を含むｎ層構成となっている。但し、図１１（ａ）では、作図の都合上、ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）のみ全体を実線で示し、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜（ｎ−１）層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ−１）は一部を破線で示している。尚、図１１（ａ）には、後述するｎ層目の始点Ｐｓ（ｎ）及び終点Ｐｅ（ｎ）並びに新たな始点Ｐｓ’（ｎ）及び新たな終点Ｐｅ’（ｎ）も示している。 The corrected trajectory data Dt'shown in FIG. 11A is generated by the track data correction unit 45 of the stacking planning device 30 as described above. In this example, the modified orbit data Dt'has an n-layer structure including the modified orbit data Dt'(1) to the nth layer of the modified orbit data Dt'(n) of the first layer. However, in FIG. 11A, for convenience of drawing, only the modified orbital data Dt'(n) of the nth layer is shown by a solid line, and the modified orbital data Dt'(1) to (n-1) of the first layer are shown. The modified orbital data Dt'(n-1) of the) layer is partially shown by a broken line. Note that FIG. 11A also shows the start point Ps (n) and the end point Pe (n) of the nth layer, which will be described later, and the new start point Ps'(n) and the new end point Pe'(n).
また、図１１（ｂ）に示す１層目の修正軌道データＤｔ’（１）は、元となる１層目の軌道データＤｔ（１）が円周状であることに対応して、基本的には円周状となっているものの、軌道の一端が周の外側に突出し、軌道の他端が周の内側に突出した形状となっている。具体的には、図１１（ｂ）に示す１層目の修正軌道データＤｔ’（１）は、元となる１層目の軌道データＤｔ（１）を、始点Ｐｓ（１）を周の外側の新たな始点Ｐｓ’（１）まで延伸させ、終点Ｐｅ（１）を周の内側の新たな終点Ｐｅ’（１）まで延伸させるように修正することにより、生成される。 Further, the modified orbital data Dt'(1) of the first layer shown in FIG. 11B is basically corresponding to the fact that the original orbital data Dt (1) of the first layer has a circumferential shape. Although it has a circumferential shape, one end of the orbit protrudes outside the circumference and the other end of the orbit protrudes inside the circumference. Specifically, the modified orbital data Dt'(1) of the first layer shown in FIG. 11B is the original orbital data Dt (1) of the first layer, and the start point Ps (1) is outside the circumference. It is generated by extending to the new start point Ps'(1) of the above and modifying the end point Pe (1) to extend to the new end point Pe'(1) inside the circumference.
尚、ここでは詳細な説明を行わないが、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）のそれぞれについても、新たな始点Ｐｓ’（２）及び新たな終点Ｐｅ’（２）〜新たな始点Ｐｓ’（ｎ）及び新たな終点Ｐｅ’（ｎ）が設定される。そして、この例では、共通の形状を有する１層目の修正軌道データＤｔ’（１）〜ｎ層目の修正軌道データＤｔ’（ｎ）において、新たな始点Ｐｓ’（１）及び新たな終点Ｐｅ’（１）〜新たな始点Ｐｓ’（ｎ）及び新たな終点Ｐｅ’（ｎ）のそれぞれも、鉛直上方から見たときに重なるように配置されている。 Although detailed description is not given here, new starting points Ps'(2) are also given for each of the modified orbital data Dt'(2) to the nth layer modified orbital data Dt'(n). And a new end point Pe'(2) to a new start point Ps'(n) and a new end point Pe'(n) are set. Then, in this example, in the modified orbit data Dt'(1) to the nth layer of the modified orbit data Dt'(n) having a common shape, a new start point Ps'(1) and a new end point are obtained. Pe'(1) to the new start point Ps'(n) and the new end point Pe'(n) are also arranged so as to overlap when viewed from vertically above.
ところで、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’については、上述したように、一方を周の外側に設定し、他方を周の内側に設定する態様、両方を周の外側に設定する態様、両方を周の内側に設定する態様、の３つの態様がある。図１１（ａ），（ｂ）は、この３つの態様のうちの１つ目の態様を採用した場合における修正軌道データＤｔ’を示したが、この３つの態様のうちの２つ目又は３つ目の態様を採用してもよい。 By the way, regarding the new start point Ps'and the new end point Pe', as described above, one is set outside the circumference and the other is set inside the circumference, and both are set outside the circumference. There are three modes, one in which both are set inside the circumference. 11 (a) and 11 (b) show the modified trajectory data Dt'when the first aspect of the three aspects is adopted, but the second or third of the three aspects is shown. The second aspect may be adopted.
次に、図８〜図１１に示す各種データを用いた、積層造形物１００の製造プロセスについて説明する。 Next, a manufacturing process of the laminated model 100 using various data shown in FIGS. 8 to 11 will be described.
図１２（ａ）〜（ｄ）は、積層造形物１００の製造プロセスの第１の例を示した図である。この積層造形物１００は、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’について、上記３つの態様のうち、両方を周の外側に設定する態様を採用したものである。また、この態様の採用により、製造プロセスの動作を、制御プログラム実行部６３の第１の動作例として示した、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する動作例としたものである。尚、ここでは、積層造形物１００を構成するビード１０１の総層数が、５（ｎ＝５）である場合を例として説明を行う。 12 (a) to 12 (d) are views showing the first example of the manufacturing process of the laminated model 100. The laminated model 100 adopts a mode in which both of the above three modes are set outside the circumference of the new start point Ps'and the new end point Pe'. Further, by adopting this aspect, the operation of the manufacturing process is shown as the first operation example of the control program execution unit 63. After all the beads for n layers are laminated, the stretched portions for n layers are cut together. This is an operation example. Here, a case where the total number of layers of the beads 101 constituting the laminated model 100 is 5 (n = 5) will be described as an example.
図１２（ａ）は、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）に基づき、母材９０上に、１層目のビード１０１（１）を形成した後の状態を示す斜視図である。 FIG. 12A is a perspective view showing a state after forming the first layer bead 101 (1) on the base material 90 based on the modified orbital data Dt'(1) of the first layer.
ここで、１層目のビード１０１（１）の元となる１層目の修正軌道データＤｔ’（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）、１層目の終点Ｐｅ（１）、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）、及び１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（１）、終点Ｐｅ（１）、新たな始点Ｐｓ’（１）、及び新たな終点Ｐｅ’（１）は、図１２（ａ）の斜視図で、ビード１０１（１）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。 Here, the modified orbital data Dt'(1) of the first layer, which is the source of the bead 101 (1) of the first layer, includes the start point Ps (1) of the first layer and the end point Pe (1) of the first layer. A new start point Ps'(1) of the first layer and a new end point Pe'(1) of the first layer are set. These start point Ps (1), end point Pe (1), new start point Ps'(1), and new end point Pe'(1) are perspective views of FIG. 12 (a) on the bead 101 (1). It doesn't actually look like it, but it's shown virtually.
そして、溶接ロボット１０は、母材９０上で、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）から、１層目の始点Ｐｓ（１）及び１層目の終点Ｐｅ（１）を経由して、１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）まで移動させる。これにより、図１２（ａ）に示すように、母材９０上に１層目のビード１０１（１）が形成される。その際、１層目のビード１０１（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）から１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）までの延伸部分と、１層目の終点Ｐｅ（１）から１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）までの延伸部分とからなる突起部１０２（１）が形成される。 Then, the welding robot 10 uses the filler metal 14 held by the welding torch 13 on the base metal 90 along the trajectory indicated by the modified trajectory data Dt'(1) of the first layer, and newly performs the filler metal 14 in the first layer. It is moved from the start point Ps'(1) to the new end point Pe'(1) of the first layer via the start point Ps (1) of the first layer and the end point Pe (1) of the first layer. As a result, as shown in FIG. 12A, the first layer bead 101 (1) is formed on the base metal 90. At that time, the bead 101 (1) of the first layer has a stretched portion from the start point Ps (1) of the first layer to a new start point Ps'(1) of the first layer and the end point Pe of the first layer (1). A protruding portion 102 (1) is formed, which is an elongated portion from 1) to a new end point Pe'(1) of the first layer.
図１２（ｂ）は、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）に基づき、１層目のビード１０１（１）上に、２層目のビード１０１（２）を形成した後の状態を示す斜視図である。 FIG. 12B shows a state after the second layer bead 101 (2) is formed on the first layer bead 101 (1) based on the modified orbital data Dt'(2) of the second layer. It is a perspective view which shows.
ここで、２層目のビード１０１（２）の元となる２層目の修正軌道データＤｔ’（２）にも、２層目の始点Ｐｓ（２）、２層目の終点Ｐｅ（２）、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）、及び２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（２）、終点Ｐｅ（２）、新たな始点Ｐｓ’（２）、及び新たな終点Ｐｅ’（２）は、図１２（ｂ）の斜視図で、ビード１０１（２）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。尚、この例では、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）と２層目の修正軌道データＤｔ’（２）とが、同一形状となっていることから、２層目の始点Ｐｓ（２）は１層目の始点Ｐｓ（１）と、２層目の終点Ｐｅ（２）は１層目の終点Ｐｅ（１）と、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）は１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）と、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）は１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）と、それぞれ重なっている。 Here, the modified orbital data Dt'(2) of the second layer, which is the source of the bead 101 (2) of the second layer, also includes the start point Ps (2) of the second layer and the end point Pe (2) of the second layer. A new start point Ps'(2) for the second layer and a new end point Pe'(2) for the second layer are set. These start point Ps (2), end point Pe (2), new start point Ps'(2), and new end point Pe'(2) are perspective views of FIG. 12 (b) on the bead 101 (2). It doesn't actually look like it, but it's shown virtually. In this example, since the modified orbital data Dt'(1) of the first layer and the modified orbital data Dt'(2) of the second layer have the same shape, the start point Ps of the second layer ( 2) is the start point Ps (1) of the first layer, the end point Pe (2) of the second layer is the end point Pe (1) of the first layer, and the new start point Ps'(2) of the second layer is the first layer. The new start point Ps'(1) of the eye and the new end point Pe'(2) of the second layer overlap with the new end point Pe'(1) of the first layer, respectively.
そして、溶接ロボット１０は、１層目のビード１０１（１）上で、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）から、２層目の始点Ｐｓ（２）及び２層目の終点Ｐｅ（２）を経由して、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）まで移動させる。これにより、図１２（ｂ）に示すように、１層目のビード１０１（１）上に２層目のビード１０１（２）が形成される。その際、２層目のビード１０１（２）には、２層目の始点Ｐｓ（２）から２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）までの延伸部分と、２層目の終点Ｐｅ（２）から２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）までの延伸部分とからなる突起部１０２（２）が形成される。 Then, the welding robot 10 applies the filler material 14 held by the welding torch 13 on the first layer bead 101 (1) along the trajectory indicated by the second layer modified trajectory data Dt'(2). From the new start point Ps'(2) of the second layer, via the start point Ps (2) of the second layer and the end point Pe (2) of the second layer, the new end point Pe'(2) of the second layer ). As a result, as shown in FIG. 12 (b), the second layer bead 101 (2) is formed on the first layer bead 101 (1). At that time, in the bead 101 (2) of the second layer, the extending portion from the start point Ps (2) of the second layer to the new start point Ps'(2) of the second layer and the end point Pe of the second layer ( A protrusion 102 (2) is formed, which is an elongated portion from 2) to a new end point Pe'(2) of the second layer.
以降、同様の手順で、３層目のビード１０１（３）、４層目のビード１０１（４）及び５層目のビード１０１（５）の積層が行われる。 After that, the third layer bead 101 (3), the fourth layer bead 101 (4), and the fifth layer bead 101 (5) are laminated in the same procedure.
図１２（ｃ）は、５層目の修正軌道データＤｔ’（５）に基づき、４層目のビード１０１（４）上に、最終層となる５層目のビード１０１（５）を形成した後の状態を示す斜視図である。 In FIG. 12 (c), the fifth layer bead 101 (5), which is the final layer, was formed on the fourth layer bead 101 (4) based on the modified orbital data Dt'(5) of the fifth layer. It is a perspective view which shows the later state.
本実施の形態の場合、５層目のビード１０１（５）を形成した後の造形物の形状は、元となる円筒状の造形物の外周面側に、鉛直方向に沿って延びる突起部１０２（１層目の突起部１０２（１）〜５層目の突起部１０２（５））が形成されたものとなっている。 In the case of the present embodiment, the shape of the modeled object after forming the fifth layer bead 101 (5) is a protrusion 102 extending in the vertical direction on the outer peripheral surface side of the original cylindrical modeled object. (The protrusions 102 (1) of the first layer to the protrusions 102 (5) of the fifth layer) are formed.
図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）に示す造形物に機械加工を施して得られた積層造形物１００を示している。 FIG. 12 (d) shows the laminated model 100 obtained by machining the model shown in FIG. 12 (c).
切削ロボット１５は、図１２（ｃ）に示す１層目のビード１０１（１）から５層目のビード１０１（５）に対して、金属加工工具１８を用いて、１層目の突起部１０２（１）から５層目の突起部１０２（５）を切削する機械加工を行う。これにより、元となる造形物の形状（三次元ＣＡＤデータＤ３ｄ）に近い形状を有する積層造形物１００が得られる。 The cutting robot 15 uses a metal processing tool 18 with respect to the first layer bead 101 (1) to the fifth layer bead 101 (5) shown in FIG. 12 (c), and the first layer protrusion 102. Machining is performed to cut the protrusion 102 (5) on the fifth layer from (1). As a result, the laminated model 100 having a shape close to the shape of the original model (three-dimensional CAD data D3d) can be obtained.
図１３（ａ）〜（ｆ）は、積層造形物１００の製造プロセスの第２の例を示した図である。この積層造形物１００は、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’について、上記３つの態様のうち、両方を周の内側に設定する態様を採用したものである。また、この態様の採用により、製造プロセスの動作を、制御プログラム実行部６３の第２の動作例として示した、１層分のビードを積層するごとにその層の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層する動作例としたものである。尚、ここでも、積層造形物１００を構成するビード１０１の総層数が、５（ｎ＝５）である場合を例として説明を行う。 13 (a) to 13 (f) are views showing a second example of the manufacturing process of the laminated model 100. The laminated model 100 adopts a mode in which both of the above three modes are set inside the circumference for the new start point Ps'and the new end point Pe'. Further, by adopting this aspect, the operation of the manufacturing process is shown as a second operation example of the control program execution unit 63. Every time one layer of beads is laminated, the stretched portion of the layer is cut and the n layers This is an example of the operation of stacking minute beads. Here, too, the case where the total number of layers of the beads 101 constituting the laminated model 100 is 5 (n = 5) will be described as an example.
図１３（ａ）は、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）に基づき、母材９０上に、１層目のビード１０１（１）を形成した後の状態を示す斜視図である。 FIG. 13A is a perspective view showing a state after the first layer bead 101 (1) is formed on the base material 90 based on the modified orbital data Dt'(1) of the first layer.
ここで、１層目のビード１０１（１）の元となる１層目の修正軌道データＤｔ’（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）、１層目の終点Ｐｅ（１）、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）、及び１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（１）、終点Ｐｅ（１）、新たな始点Ｐｓ’（１）、及び新たな終点Ｐｅ’（１）は、図１３（ａ）の斜視図で、ビード１０１（１）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。 Here, the modified orbital data Dt'(1) of the first layer, which is the source of the bead 101 (1) of the first layer, includes the start point Ps (1) of the first layer and the end point Pe (1) of the first layer. A new start point Ps'(1) of the first layer and a new end point Pe'(1) of the first layer are set. These start point Ps (1), end point Pe (1), new start point Ps'(1), and new end point Pe'(1) are perspective views of FIG. 13 (a) on the bead 101 (1). It doesn't actually look like it, but it's shown virtually.
そして、溶接ロボット１０は、母材９０上で、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）から、１層目の始点Ｐｓ（１）及び１層目の終点Ｐｅ（１）を経由して、１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）まで移動させる。これにより、図１３（ａ）に示すように、母材９０上に１層目のビード１０１（１）が形成される。その際、１層目のビード１０１（１）には、１層目の始点Ｐｓ（１）から１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）までの延伸部分と、１層目の終点Ｐｅ（１）から１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）までの延伸部分とからなる突起部１０２（１）が形成される。 Then, the welding robot 10 uses the filler metal 14 held by the welding torch 13 on the base metal 90 along the trajectory indicated by the modified trajectory data Dt'(1) of the first layer, and newly performs the filler metal 14 in the first layer. It is moved from the start point Ps'(1) to the new end point Pe'(1) of the first layer via the start point Ps (1) of the first layer and the end point Pe (1) of the first layer. As a result, as shown in FIG. 13A, the first layer bead 101 (1) is formed on the base metal 90. At that time, the bead 101 (1) of the first layer has a stretched portion from the start point Ps (1) of the first layer to a new start point Ps'(1) of the first layer and the end point Pe of the first layer (1). A protruding portion 102 (1) is formed, which is an elongated portion from 1) to a new end point Pe'(1) of the first layer.
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す１層目のビード１０１（１）の突起部１０２（１）を切削した後の状態を示した斜視図である。 FIG. 13B is a perspective view showing a state after cutting the protrusion 102 (1) of the first layer bead 101 (1) shown in FIG. 13A.
切削ロボット１５は、図１３（ａ）に示す１層目のビード１０１（１）に対して、金属加工工具１８を用いて、１層目の突起部１０２（１）を切削する機械加工を行う。これにより、図１３（ｂ）に示すように、１層目のビード１０１（１）の突起部１０２（１）が除去される。 The cutting robot 15 performs machining on the first layer bead 101 (1) shown in FIG. 13A by using a metal processing tool 18 to cut the first layer protrusion 102 (1). .. As a result, as shown in FIG. 13B, the protrusion 102 (1) of the first layer bead 101 (1) is removed.
図１３（ｃ）は、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）に基づき、１層目のビード１０１（１）上に、２層目のビード１０１（２）を形成した後の状態を示す斜視図である。 FIG. 13 (c) shows the state after the second layer bead 101 (2) is formed on the first layer bead 101 (1) based on the modified orbital data Dt'(2) of the second layer. It is a perspective view which shows.
ここで、２層目のビード１０１（２）の元となる２層目の修正軌道データＤｔ’（２）にも、２層目の始点Ｐｓ（２）、２層目の終点Ｐｅ（２）、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）、及び２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）が設定されている。これらの始点Ｐｓ（２）、終点Ｐｅ（２）、新たな始点Ｐｓ’（２）、及び新たな終点Ｐｅ’（２）は、図１３（ｃ）の斜視図で、ビード１０１（２）上に実際に見えるわけではないが、仮想的に示している。尚、この例では、１層目の修正軌道データＤｔ’（１）と２層目の修正軌道データＤｔ’（２）とが、同一形状となっていることから、データ上では、２層目の始点Ｐｓ（２）は１層目の始点Ｐｓ（１）と、２層目の終点Ｐｅ（２）は１層目の終点Ｐｅ（１）と、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）は１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）と、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）は１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）と、それぞれ重なっている。但し、実際には、突起部１０２（１）が除去されているため、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）及び２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）の下に、１層目の新たな始点Ｐｓ’（１）及び１層目の新たな終点Ｐｅ’（１）は存在しない。また、このように突起部１０２（１）が除去されたことにより、突起部１０２（２）は垂れ落ちてしまうかもしれないが、これはその後の切削に大きな影響を及ぼすものではない。 Here, the modified orbital data Dt'(2) of the second layer, which is the source of the bead 101 (2) of the second layer, also includes the start point Ps (2) of the second layer and the end point Pe (2) of the second layer. A new start point Ps'(2) for the second layer and a new end point Pe'(2) for the second layer are set. These start point Ps (2), end point Pe (2), new start point Ps'(2), and new end point Pe'(2) are perspective views of FIG. 13 (c) on the bead 101 (2). It doesn't actually look like it, but it's shown virtually. In this example, since the modified orbital data Dt'(1) of the first layer and the modified orbital data Dt'(2) of the second layer have the same shape, the second layer is on the data. The start point Ps (2) of the first layer is the start point Ps (1) of the first layer, the end point Pe (2) of the second layer is the end point Pe (1) of the first layer, and the new start point Ps'(2) of the second layer. ) Overlaps the new start point Ps'(1) of the first layer, and the new end point Pe'(2) of the second layer overlaps with the new end point Pe'(1) of the first layer. However, in reality, since the protrusion 102 (1) is removed, the first layer is under the new start point Ps'(2) of the second layer and the new end point Pe'(2) of the second layer. There is no new start point Ps'(1) for the eye and no new end point Pe'(1) for the first layer. Further, since the protrusion 102 (1) is removed in this way, the protrusion 102 (2) may hang down, but this does not have a great influence on the subsequent cutting.
そして、溶接ロボット１０は、１層目のビード１０１（１）上で、２層目の修正軌道データＤｔ’（２）が示す軌道に沿って、溶接トーチ１３に保持された溶加材１４を、２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）から、２層目の始点Ｐｓ（２）及び２層目の終点Ｐｅ（２）を経由して、２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）まで移動させる。これにより、図１３（ｃ）に示すように、１層目のビード１０１（１）上に２層目のビード１０１（２）が形成される。その際、２層目のビード１０１（２）には、２層目の始点Ｐｓ（２）から２層目の新たな始点Ｐｓ’（２）までの延伸部分と、２層目の終点Ｐｅ（２）から２層目の新たな終点Ｐｅ’（２）までの延伸部分とからなる突起部１０２（２）が形成される。 Then, the welding robot 10 applies the filler material 14 held by the welding torch 13 on the first layer bead 101 (1) along the trajectory indicated by the second layer modified trajectory data Dt'(2). From the new start point Ps'(2) of the second layer, via the start point Ps (2) of the second layer and the end point Pe (2) of the second layer, the new end point Pe'(2) of the second layer ). As a result, as shown in FIG. 13 (c), the second layer bead 101 (2) is formed on the first layer bead 101 (1). At that time, in the bead 101 (2) of the second layer, the extending portion from the start point Ps (2) of the second layer to the new start point Ps'(2) of the second layer and the end point Pe of the second layer ( A protrusion 102 (2) is formed, which is an elongated portion from 2) to a new end point Pe'(2) of the second layer.
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）に示す２層目のビード１０１（２）の突起部１０２（２）を切削した後の状態を示した斜視図である。 FIG. 13 (d) is a perspective view showing a state after cutting the protrusion 102 (2) of the second layer bead 101 (2) shown in FIG. 13 (c).
切削ロボット１５は、図１３（ｃ）に示す２層目のビード１０１（２）に対して、金属加工工具１８を用いて、２層目の突起部１０２（２）を切削する機械加工を行う。これにより、図１３（ｄ）に示すように、２層目のビード１０１（２）の突起部１０２（２）が除去される。 The cutting robot 15 uses a metal processing tool 18 to perform machining on the second layer bead 101 (2) shown in FIG. 13 (c) to cut the second layer protrusion 102 (2). .. As a result, as shown in FIG. 13D, the protrusion 102 (2) of the bead 101 (2) of the second layer is removed.
以降、同様の手順で、３層目のビード１０１（３）の積層及び３層目の突起部１０２（３）の切削、４層目のビード１０１（４）の積層及び４層目の突起部１０２（４）の切削、並びに５層目のビード１０１（５）の積層が行われる。 After that, in the same procedure, the third layer bead 101 (3) is laminated, the third layer protrusion 102 (3) is cut, the fourth layer bead 101 (4) is laminated, and the fourth layer protrusion is formed. The cutting of 102 (4) and the lamination of the fifth layer of beads 101 (5) are performed.
図１３（ｅ）は、５層目の修正軌道データＤｔ’（５）に基づき、４層目のビード１０１（４）上に、最終層となる５層目のビード１０１（５）を形成した後の状態を示す斜視図である。 In FIG. 13 (e), the fifth layer bead 101 (5), which is the final layer, is formed on the fourth layer bead 101 (4) based on the modified orbital data Dt'(5) of the fifth layer. It is a perspective view which shows the later state.
図１３（ｆ）は、図１３（ｅ）に示す５層目のビード１０１（５）の突起部１０２（５）を切削した後の状態を示した斜視図である。 FIG. 13 (f) is a perspective view showing a state after cutting the protrusion 102 (5) of the fifth layer bead 101 (5) shown in FIG. 13 (e).
切削ロボット１５は、図１３（ｅ）に示す５層目のビード１０１（５）に対して、金属加工工具１８を用いて、５層目の突起部１０２（５）を切削する機械加工を行う。これにより、図１３（ｆ）に示すように、５層目のビード１０１（５）の突起部１０２（５）が除去される。そして、元となる造形物の形状（三次元ＣＡＤデータＤ３ｄ）に近い形状を有する積層造形物１００が得られる。 The cutting robot 15 uses a metal processing tool 18 to perform machining on the fifth layer bead 101 (5) shown in FIG. 13 (e) to cut the fifth layer protrusion 102 (5). .. As a result, as shown in FIG. 13 (f), the protrusion 102 (5) of the bead 101 (5) on the fifth layer is removed. Then, a laminated model 100 having a shape close to the shape of the original model (three-dimensional CAD data D3d) can be obtained.
ところで、新たな始点Ｐｓ’及び新たな終点Ｐｅ’について、図１２（ａ）〜（ｄ）では、両方を周の外側に設定する態様を採用し、図１３（ａ）〜（ｆ）では、両方を周の内側に設定する態様を採用した。しかしながら、一方を周の外側に設定し、他方を周の内側に設定する態様を採用した場合について、同様の説明を行うことも可能である。 By the way, regarding the new start point Ps'and the new end point Pe', in FIGS. 12 (a) to 12 (d), both are set to the outside of the circumference, and in FIGS. 13 (a) to 13 (f), the mode is adopted. A mode was adopted in which both were set inside the circumference. However, the same description can be given to the case where one is set on the outside of the circumference and the other is set on the inside of the circumference.
この場合、製造プロセスの動作としては、３つの動作が考えられる。１つ目は、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の外側及び内側の延伸部分をまとめて切削する動作である。２つ目は、１層分のビードを積層するごとにその層の外側及び内側の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層する動作である。３つ目は、１層分のビードを積層するごとにその層の内側の延伸部分を切削しつつｎ層分のビードを積層してその後にｎ層分の外側の延伸部分をまとめて切削する動作である。これら３つの動作の何れを行うかは、溶接ロボット１０及び切削ロボット１５の機構的な特徴を加味して決定するとよい。 In this case, three operations can be considered as the operations of the manufacturing process. The first is an operation in which all the beads for n layers are laminated and then the outer and inner stretched portions for n layers are cut together. The second is an operation of laminating n layers of beads while cutting the outer and inner stretched portions of the layer each time one layer of beads is laminated. Third, every time one layer of beads is laminated, the inner stretched portion of the layer is cut, the n layers of beads are laminated, and then the n layers of outer stretched portions are cut together. It is an operation. Which of these three operations is performed may be determined in consideration of the mechanical features of the welding robot 10 and the cutting robot 15.
［変形例］
本実施の形態では、積層計画装置３０が、軌道データＤｔを生成し、これを修正することにより修正軌道データＤｔ’を生成するようにしたが、これには限らない。積層計画装置３０が、軌道データＤｔを生成し、制御装置５０が、これを修正することにより修正軌道データＤｔ’を生成するようにしてもよい。
[Modification example]
In the present embodiment, the stacking planning device 30 generates the orbital data Dt, and by modifying the orbital data Dt', the modified orbital data Dt'is generated, but the present invention is not limited to this. The stacking planning device 30 may generate the orbital data Dt, and the control device 50 may modify the orbital data Dt'to generate the corrected orbital data Dt'.
また、本実施の形態では、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する場合、溶接ロボット１０とは別に設けられた切削ロボット１５がｎ層分の延伸部分を切削するようにしたが、これには限らない。溶接ロボット１０の溶接トーチ１３を金属加工工具１８に交換して切削ロボットとして駆動することにより、ｎ層分の延伸部分を切削するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, when all the beads for n layers are laminated and then the stretched portions for n layers are cut together, the cutting robot 15 provided separately from the welding robot 10 extends the stretched portions for n layers. I tried to cut, but it is not limited to this. By replacing the welding torch 13 of the welding robot 10 with a metal processing tool 18 and driving it as a cutting robot, the stretched portion of n layers may be cut.
更に、本実施の形態では、ｎ層分のビードを全て積層した後にｎ層分の延伸部分をまとめて切削する場合、金属積層造形システム１に含まれる切削ロボット１５がｎ層分の延伸部分を切削するようにしたが、これには限らない。金属積層造形システム１がｎ層分のビードを積層する工程とは別の工程で、金属積層造形システム１に含まれない手段により、ｎ層分の延伸部分を切削するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, when all the beads for n layers are laminated and then the stretched portions for n layers are cut together, the cutting robot 15 included in the metal lamination modeling system 1 cuts the stretched portions for n layers. I tried to cut it, but it is not limited to this. In a step different from the step in which the metal laminating modeling system 1 stacks n layers of beads, the stretched portion of n layers may be cut by means not included in the metal laminating modeling system 1.
［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、例えば、三次元ＣＡＤデータＤ３ｄから軌道計画を作成する際に、アークがオン又はオフとなる箇所を調整するようにした。これにより、最終的な積層造形物１００の特定の箇所に欠陥の発生が集中する事態を予防することができることとなった。
[Effect of this embodiment]
As described above, in the present embodiment, for example, when the trajectory plan is created from the three-dimensional CAD data D3d, the location where the arc is turned on or off is adjusted. As a result, it is possible to prevent a situation in which defects are concentrated in a specific portion of the final laminated model 100.
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…軌道データ生成部、４４…溶接条件生成部、４５…軌道データ修正部、４６…切削情報生成部、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 1 ... Metal lamination modeling system, 10 ... Welding robot, 20 ... CAD device, 30 ... Lamination planning device, 41 ... CAD data acquisition unit, 42 ... CAD data division unit, 43 ... Track data generation unit, 44 ... Welding condition generation unit , 45 ... Trajectory data correction unit, 46 ... Cutting information generation unit, 47 ... Control program generation unit, 48 ... Control program output unit, 50 ... Control device, 61 ... Control program acquisition unit, 62 ... Control program storage unit, 63 ... Control program execution unit, 70 ... Recording medium
Claims (10)
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータから、各層におけるビードの始点及び終点を決定する工程と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する工程と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造する工程と
を含むことを特徴とする、造形物の製造方法。 A method for manufacturing a modeled object, which comprises a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are produced based on three-dimensional shape data.
A step of determining the start point and end point of the bead in each layer from the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and
A step of modifying the slice data so that the start point and the end point are extended to a new start point and a new end point located outside the modeled object, respectively.
A method for manufacturing a modeled object, which comprises a step of producing the modeled object by forming a bead from the new start point to the new end point based on the modified slice data.
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する工程と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する工程と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する工程と
を含むことを特徴とする、造形物の製造制御方法。 A method for controlling the production of a modeled object, which controls the production of a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc are used based on three-dimensional shape data.
A step of acquiring the start point and the end point of the bead in each layer of the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers, and
A step of modifying the slice data so that the start point and the end point are extended to a new start point and a new end point located outside the modeled object, respectively.
It is characterized by including a step of outputting information for manufacturing the modeled object by forming a bead from the new start point to the new end point based on the modified slice data. Manufacturing control method for modeled objects.
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する修正手段と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する出力手段と
を備えたことを特徴とする、造形物の製造制御装置。 A model manufacturing control device that controls the production of a modeled object including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal using an arc are used based on three-dimensional shape data.
An acquisition means for acquiring the start point and end point of the bead in each layer of the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers.
A correction means for modifying the slice data so that the start point and the end point are extended to a new start point and a new end point located outside the modeled object, respectively.
It is characterized by having an output means for outputting information for manufacturing the modeled object by forming a bead from the new start point to the new end point based on the modified slice data. A manufacturing control device for a modeled object.
前記コンピュータを、
前記三次元形状データを複数の層に分割して得たスライスデータの各層におけるビードの始点及び終点を取得する取得手段と、
前記始点及び前記終点を前記造形物から外れた位置にある新たな始点及び新たな終点にそれぞれ延伸させるように前記スライスデータを修正する修正手段と、
修正された前記スライスデータに基づき、前記新たな始点から前記新たな終点に向かってビードを形成することで、前記造形物を製造するための情報を出力する出力手段と
して機能させるためのプログラム。 Based on the three-dimensional shape data, the computer functions as a model manufacturing control device that controls the production of a model including a laminated body in which a plurality of beads formed by melting and solidifying a filler metal by using an arc. Program for
The computer
An acquisition means for acquiring the start point and the end point of the bead in each layer of the slice data obtained by dividing the three-dimensional shape data into a plurality of layers.
A correction means for modifying the slice data so that the start point and the end point are extended to a new start point and a new end point located outside the modeled object, respectively.
A program for forming a bead from the new start point to the new end point based on the modified slice data, thereby functioning as an output means for outputting information for manufacturing the modeled object.
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