JP7028737B2 - 造形物の製造方法、製造装置及び造形物 - Google Patents
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Description
本発明は、造形物の製造方法、製造装置及び造形物に関する。
近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や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。
このような造形物を造形する技術として、トーチ走査工程において、水平面または傾斜面に沿ってトーチを走査させて肉盛りを進行させて三次元形状物を製造する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、溶着ビードを基板や下層の溶着ビードの基面に形成する場合、その基面が傾斜していると、重力の影響による垂れが生じるおそれがある。また、溶着ビードが垂れないように溶接トーチの移動速度を速めると、溶着ビードが途切れるハンピングが生じるおそれがある。このため、溶着ビードを形成する基面の状態に影響されることなく、垂れやハンピングなどの不具合なく円滑に溶着ビードを形成して造形物を製造する技術が要求されている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、垂れやハンピングなどの不具合なく溶着ビードを効率よく形成して造形物を造形することが可能な造形物の製造方法、製造装置及び造形物を提供することにある。
本発明は下記構成からなる。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードを形成して造形物を造形する造形物の製造方法であって、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成し、
積層させる他の溶着ビードを、前記支持ビードに重ねて形成する
造形物の製造方法。
(2) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードで造形物を造形する造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを基面に形成するトーチと、
前記トーチを移動させる移動機構と、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成すべく、前記移動機構及び前記トーチを制御する制御部と、
を備える造形物の製造装置。
(3) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードが積層されて造形された造形物であって、
積層された複数の前記溶着ビードのうちの重力影響が最大となる部位が、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードで形成され、
積層された他の溶着ビードが、前記支持ビードに重ねて形成されている
造形物。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードを形成して造形物を造形する造形物の製造方法であって、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成し、
積層させる他の溶着ビードを、前記支持ビードに重ねて形成する
造形物の製造方法。
(2) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードで造形物を造形する造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを基面に形成するトーチと、
前記トーチを移動させる移動機構と、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成すべく、前記移動機構及び前記トーチを制御する制御部と、
を備える造形物の製造装置。
(3) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードが積層されて造形された造形物であって、
積層された複数の前記溶着ビードのうちの重力影響が最大となる部位が、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードで形成され、
積層された他の溶着ビードが、前記支持ビードに重ねて形成されている
造形物。
本発明によれば、垂れやハンピングなどの不具合なく溶着ビードを効率よく形成して造形物を造形することができる。
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。
図1は本発明の造形物を製造する製造システムの模式的な概略構成図である。
本構成の製造システム100は、積層造形装置11と、積層造形装置11を統括制御するコントローラ15と、を備える。
図1は本発明の造形物を製造する製造システムの模式的な概略構成図である。
本構成の製造システム100は、積層造形装置11と、積層造形装置11を統括制御するコントローラ15と、を備える。
積層造形装置11は、先端軸にトーチ17を有する溶接ロボット19と、トーチ17に溶加材(溶接ワイヤ)Mを供給する溶加材供給部23とを有する。
コントローラ15は、CAD/CAM部31と、軌道演算部33と、記憶部35と、これらが接続される制御部37と、を有する。
溶接ロボット19は、多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ17には、溶加材Mが連続供給可能に支持される。トーチ17の位置や姿勢は、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17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供給される。本構成で用いられるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG溶接や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Wに応じて適宜選定される。
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17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、溶加材供給部23からトーチ17に送給される。そして、トーチ17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、ベースプレート41上に溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶着ビード25が形成される。
なお、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、電子ビームや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。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。
CAD/CAM部31は、作製しようとする造形物Wの形状データを作成した後、複数の層に分割して各層の形状を表す層形状データを生成する。軌道演算部33は、生成された層形状データに基づいてトーチ17の移動軌跡を求める。記憶部35は、生成された層形状データやトーチ17の移動軌跡等のデータを記憶する。
制御部37は、記憶部35に記憶された層形状データやトーチ17の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、溶接ロボット19を駆動する。
制御部37は、記憶部35に記憶された層形状データやトーチ17の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、溶接ロボット19を駆動する。つまり、溶接ロボット19は、コントローラ15からの指令により、軌道演算部33で生成したトーチ17の移動軌跡に基づき、溶加材Mをアークで溶融させながらトーチ17を移動する。なお、図1においては、鉛直面に対して傾斜した鋼板からなるベースプレート41上に複数の溶着ビード25を斜めに形成して並べて造形物Wを造形する様子を示している。
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17の移動軌跡に沿って、トーチ17を溶接ロボット19の駆動により移動させながら、溶加材Mを溶融させ、溶融した溶加材Mをベースプレート41上に供給する。これにより、例えば、図2A及び図2Bに示すように、鉛直面に対して傾斜したベースプレート41に複数の線状の溶着ビード25が斜めに形成されて並べられて複数層に積層された造形物Wが造形される。
ところで、図3の(a)及び(b)に示すように、鉛直面に対して傾斜したベースプレート41に、鉛直方向に対して斜めにトーチ17を移動させて溶着ビード25を形成する場合、形成する溶着ビード25に、重力の影響による垂れが生じるおそれがある。この重力の影響は、ベースプレート41の表面である基面の鉛直面に対する基面傾斜角θが小さいほど大きくなり、また、ベースプレート41上におけるトーチ17の軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角φが大きいほど大きくなる。このように、形成する溶着ビード25が重力の影響を大きく受ける場合、トーチ17の移動速度Vを速めることで垂れを抑制できるが、溶着ビード25が途切れるハンピングが生じるおそれがある。
このため、本実施形態では、以下のように、溶着ビード25における垂れ及びハンピングを抑制しつつ造形物Wを造形する。なお、ここでは、ベースプレート41が鉛直面に対して傾いて基面傾斜角θが90°未満とされたベースプレート41に、鉛直方向に対して軌道傾斜角φで傾斜した軌道方向へ溶着ビード25を形成し、溶着ビード25の層が二層積層された造形物Wを造形する場合について説明する。
(一層目)
複数の溶着ビード25を形成して造形物Wの一層目を造形する場合、まず、複数の溶着ビード25の形成部位のうちの重力影響が最大となる部位を求める。この重力影響が最大となる部位を求めるにあたっては、溶着ビード25を形成するベースプレート41の鉛直面に対する基面傾斜角θ及びベースプレート41上における溶着ビード25を形成するトーチ17の軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角φを重力影響の指標として、例えば、cosθsinφから求める。
複数の溶着ビード25を形成して造形物Wの一層目を造形する場合、まず、複数の溶着ビード25の形成部位のうちの重力影響が最大となる部位を求める。この重力影響が最大となる部位を求めるにあたっては、溶着ビード25を形成するベースプレート41の鉛直面に対する基面傾斜角θ及びベースプレート41上における溶着ビード25を形成するトーチ17の軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角φを重力影響の指標として、例えば、cosθsinφから求める。
基面傾斜角θで傾斜しているベースプレート41に、鉛直方向に対して軌道傾斜角φで傾斜した軌道方向へ溶着ビード25を形成して造形物Wを造形する場合、一層目では、下端部位が、重力影響が最大となる部位となる。
溶着ビード25の形成部位のうちの重力影響が最大となる部位を求めたら、この部位に形成する溶着ビード25を、支持ビード25Aで形成する。この支持ビード25Aは、溶加材を溶融させるための熱量を下げた低入熱ビードである。この支持ビード25Aは、低入熱ビードであることから、その後に積層させる他の溶着ビード25よりも粘度が高くされて重力影響が受け辛くされている。つまり、この支持ビード25Aは、重力影響が最大となる部位に形成しても、重力による垂れの発生が抑制される。
この支持ビード25Aを形成するにあたり、例えば、本例では、トーチ17の移動速度V及びアークの発生のための電流値Iを、予め作成して記憶部35に記憶させた設定範囲であるプロセスウインドウPWから決定する。
ここで、図4の(a)及び(b)は、ベースプレート41が鉛直面とされた基面傾斜角θが0°のときのトーチ17の移動速度V及びアークの発生のための電流値IのプロセスウインドウPWを示している。図4の(a)及び(b)に示すように、移動速度V及び電流値IのプロセスウインドウPWは、軌道傾斜角φが大きくなるにしたがって重力の影響が大きくなるため次第に狭くなる範囲となっている。そして、制御部37は、支持ビード25Aを形成するための移動速度V及び電流値Iを、記憶部35に記憶されたプロセスウインドウPWから決定する。
制御部37は、図5Aの(a)及び(b)に示すように、移動速度V及び電流値Iの決定後、溶接ロボット19を駆動させ、生成された移動軌跡に沿って、重力影響が最大となる下端部位に、決定した移動速度V及び電流値Iで支持ビード25Aを形成する。この低入熱ビードである支持ビード25Aは、粘度が高く、重量影響を受け辛くできる。したがって、低入熱ビードからなる支持ビード25Aは、形成する部位が重量影響が最大となる部位であっても、重力影響による垂れが生じることなくベースプレート41に形成される。
その後、一層目における他の溶着ビード25を、ベースプレート41の表面における既に形成した支持ビード25Aの上方側に順に形成する。これらの他の溶着ビード25を形成するには、まず、図5Bの(a)及び(b)に示すように、ベースプレート41の表面における既に形成した支持ビード25Aの上方側に隣接する部位に溶着ビード25を形成する。すると、既に形成されている支持ビード25Aに隣接して形成する溶着ビード25は、既に形成されている支持ビード25Aに支えられる。したがって、この溶着ビード25は、粘度が低いために重力影響によって垂れが生じ得る高入熱ビードであっても、支持ビード25Aによって支えられて形成される。これにより、この溶着ビード25を形成する際の垂れが抑制される。さらに、図5Cの(a)及び(b)に示すように、形成した溶着ビード25の上方に隣接する他の溶着ビード25を順に形成する。このとき、形成する溶着ビード25は、下方側に形成されている溶着ビード25によって支えられて形成されるので、この溶着ビード25を形成する際の垂れが抑制される。
(二層目)
一層目に積層させるように複数の溶着ビード25を形成して造形物Wの二層目を造形する場合、この二層目における重力影響が最大となる部位を求める。基面傾斜角θで傾斜しているベースプレート41に、鉛直方向に対して軌道傾斜角φで傾斜した軌道方向へ溶着ビード25を形成して造形物Wを造形することから、二層目においても、下端部位が、重力影響が最大となる部位となる。
一層目に積層させるように複数の溶着ビード25を形成して造形物Wの二層目を造形する場合、この二層目における重力影響が最大となる部位を求める。基面傾斜角θで傾斜しているベースプレート41に、鉛直方向に対して軌道傾斜角φで傾斜した軌道方向へ溶着ビード25を形成して造形物Wを造形することから、二層目においても、下端部位が、重力影響が最大となる部位となる。
重力影響が最大となる部位を求めたら、この部位に形成する溶着ビード25を、その後に積層させる他の溶着ビード25よりも高粘度の支持ビード25Aで形成する。
制御部37は、図6Aの(a)及び(b)に示すように、支持ビード25Aを形成するための移動速度V及び電流値Iの決定後、溶接ロボット19を駆動させ、生成された移動軌跡に沿って、重力影響が最大となる下端部位に、決定した移動速度V及び電流値Iで支持ビード25Aを形成する。
その後、二層目における他の溶着ビード25を、ベースプレート41の表面における既に形成した支持ビード25Aの上方側に順に形成する。このときも、図6Bの(a)及び(b)に示すように、ベースプレート41の表面における既に形成した支持ビード25Aの上方側に隣接する部位に溶着ビード25を形成すると、この溶着ビード25は、既に形成されている支持ビード25Aに支えられる。したがって、この溶着ビード25は、粘度が低いために重力影響によって垂れが生じ得る高入熱ビードであっても、支持ビード25Aによって支えられて形成される。これにより、この溶着ビード25を形成する際の垂れが抑制される。さらに、図6Cの(a)及び(b)に示すように、形成した溶着ビード25の上方に隣接する他の溶着ビード25を順に形成する。このとき、形成する溶着ビード25は、下方側に形成されている溶着ビード25によって支えられて形成されるので、この溶着ビード25を形成する際の垂れが抑制される。
以上、説明したように、本実施形態にかかる造形物の製造方法、製造装置及び造形物によれば、重力影響が最大となる部位に形成した支持ビード25Aに重ねて他の溶着ビード25を形成する。具体的には、溶着ビード25を形成するベースプレート41の表面や下層の溶着ビード25の上面からなる基面が傾斜している際に、各層における下端部位に、支持ビード25Aを形成する。これにより、形成した支持ビード25Aを支えとして他の溶着ビード25を形成することができる。したがって、他の溶着ビード25が重力影響を受けて垂れるのを抑制でき、また、垂れを抑えるためにトーチ17の移動速度Vを速めることで生じるおそれがあるハンピングの発生を抑制できる。これにより、タクトタイムを抑えつつ高品質な造形物Wを製造できる。
また、溶加材Mを溶融させるための熱量を下げて形成した低入熱ビードは、その後に積層させる他の溶着ビード25よりも粘度が高く、重量影響を受け辛くできる。したがって、形成する部位が重量影響が最大となる部位であっても、低入熱ビードからなる支持ビード25Aを、重力影響による垂れを抑えつつ形成することができる。
また、ベースプレート41の表面や下層の溶着ビードの上面からなる基面の鉛直面に対する基面傾斜角θ及び基面上におけるトーチ17の軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角φから重力影響が最大となる部位を求め、その部位に支持ビード25Aを的確に形成して造形物を製造することができる。
特に、cosθsinφから重力影響の指標を求めるので、基面傾斜角がθ及び軌道傾斜角がφの基面に対して造形物Wを円滑に形成することができる。
次に、上記実施形態に係る製造方法による造形物の製造例について説明する。
図7は、造形物の製造例を示す図である。
図7に示すように、造形物Wは、土台51に載置した基材52に形成されている。基材52は、断面台形状に形成されており、その側面が上方へ向くように傾斜されている。溶着ビード25は、この基材52の傾斜した側面からなる基面53に形成されている。そして、基面53には、溶着ビード25からなる複数の層54が側方Sに重ねて形成されている。具体的には、基材52には、複数の層54が基面53から水平方向に積層されている。
図7は、造形物の製造例を示す図である。
図7に示すように、造形物Wは、土台51に載置した基材52に形成されている。基材52は、断面台形状に形成されており、その側面が上方へ向くように傾斜されている。溶着ビード25は、この基材52の傾斜した側面からなる基面53に形成されている。そして、基面53には、溶着ビード25からなる複数の層54が側方Sに重ねて形成されている。具体的には、基材52には、複数の層54が基面53から水平方向に積層されている。
基材52の基面53に造形物Wを形成するには、まず、基面53に対して重力影響が最大となる下端部位を支持ビード25Aで基面53に沿って軌道傾斜角φ(φ≠0°)方向に形成する。そして、この支持ビード25Aに係止させるように、その上方側に他の溶着ビード25を基面53に沿って順に形成する。これにより、基面53に一層目の層54を形成する。
二層目以降の層54を形成する場合、基面53に形成した一層目の層54に対して重力影響が最大となる下端部位を支持ビード25Aで基面53に沿って軌道傾斜角φ(φ≠0°)方向に形成する。そして、この支持ビード25Aに係止させるように、その上方側に他の溶着ビード25を基面53に沿って順に形成する。
この製造例では、各層54における重力影響が最大となる下端部位を支持ビード25Aで形成し、この支持ビード25Aに係止させるように他の溶着ビード25を基面53に沿って形成することで、溶着ビード25が垂れやすい斜め方向(軌道傾斜角φ方向)に積層しても支持ビード25Aによって支持されることでビード垂れやハンピングを防止することができる。
特に、支持ビード25Aの形成により各層54が安定して形成されるため、傾斜した基面53を有する基材52の側面に対して、側方Sへ溶着ビード25の層54を重ねることができる。すなわち、本実施形態に係る製造方法によれば、土台51に載置した基材52の側面が傾斜した基面53を有する場合に、側面からなる基面53に支持ビード25Aと他の溶着ビード25からなる層54を側方Sに重ねて形成するのに好適である。
なお、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や、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。
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複数の溶着ビードを形成して造形物を造形する造形物の製造方法であって、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成し、
積層させる他の溶着ビードを、前記支持ビードに重ねて形成する
造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、重力影響が最大となる部位に形成した支持ビードに重ねて他の溶着ビードを形成する。これにより、形成した支持ビードを支えとして他の溶着ビードを形成することができる。したがって、他の溶着ビードが重力影響を受けて垂れるのを抑制でき、また、垂れを抑えるためにトーチの移動速度を速めることで生じるおそれがあるハンピングの発生を抑制できる。これにより、タクトタイムを抑えつつ高品質な造形物を製造できる。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードを形成して造形物を造形する造形物の製造方法であって、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成し、
積層させる他の溶着ビードを、前記支持ビードに重ねて形成する
造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、重力影響が最大となる部位に形成した支持ビードに重ねて他の溶着ビードを形成する。これにより、形成した支持ビードを支えとして他の溶着ビードを形成することができる。したがって、他の溶着ビードが重力影響を受けて垂れるのを抑制でき、また、垂れを抑えるためにトーチの移動速度を速めることで生じるおそれがあるハンピングの発生を抑制できる。これにより、タクトタイムを抑えつつ高品質な造形物を製造できる。
(2) 前記支持ビードは、前記溶加材を溶融させるために前記他の溶着ビードより熱量を下げた低入熱ビードである(1)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、ビードの粘度が高くされて重力影響が受け辛くされる。よって、重力影響が最大となる部位に形成しても、重力による垂れの発生が抑制される。
この造形物の製造方法によれば、ビードの粘度が高くされて重力影響が受け辛くされる。よって、重力影響が最大となる部位に形成しても、重力による垂れの発生が抑制される。
(3) 前記溶着ビードを形成する基面の鉛直面に対する基面傾斜角及び前記基面上における前記溶着ビードを形成するトーチの軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角を、前記支持ビードを形成する部位における重力影響の指標として用いる(1)または(2)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、基面の鉛直面に対する基面傾斜角及び基面上におけるトーチの軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角から重力影響が最大となる部位を求め、その部位に支持ビードを的確に形成して造形物を製造することができる。
この造形物の製造方法によれば、基面の鉛直面に対する基面傾斜角及び基面上におけるトーチの軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角から重力影響が最大となる部位を求め、その部位に支持ビードを的確に形成して造形物を製造することができる。
(4) 前記基面傾斜角をθ、前記軌道傾斜角をφとしたときに、前記重力影響の指標をcosθsinφから求める(3)に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、cosθsinφから重力影響の指標を求めるので、基面傾斜角がθ及び軌道傾斜角がφの基面に対して造形物を円滑に形成することができる。
この造形物の製造方法によれば、cosθsinφから重力影響の指標を求めるので、基面傾斜角がθ及び軌道傾斜角がφの基面に対して造形物を円滑に形成することができる。
(5) 前記溶着ビードを形成する基面が傾斜している際に、各層における下端部位に、前記支持ビードを形成する(1)から(4)のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
各層における重力影響が最大となる下端部位を支持ビードで形成し、この支持ビードに係止させるように他の溶着ビードを基面に沿って形成することで、複数の溶着ビードからなる造形物を、垂れやハンピングなく製造することができる。
各層における重力影響が最大となる下端部位を支持ビードで形成し、この支持ビードに係止させるように他の溶着ビードを基面に沿って形成することで、複数の溶着ビードからなる造形物を、垂れやハンピングなく製造することができる。
(6) 前記溶着ビードを形成する基面が傾斜している際に、各層内における溶着ビードを前記軌道傾斜角方向に積層する(3)または(4)に記載の造形物の製造方法。
各層における重力影響が最大となる下端部位を支持ビードで形成し、この支持ビードに係止させるように他の溶着ビードを基面に沿って形成することで、溶着ビードが垂れやすい斜め方向に積層しても支持ビードによって支持されることでビード垂れやハンピングを防止することができる。
各層における重力影響が最大となる下端部位を支持ビードで形成し、この支持ビードに係止させるように他の溶着ビードを基面に沿って形成することで、溶着ビードが垂れやすい斜め方向に積層しても支持ビードによって支持されることでビード垂れやハンピングを防止することができる。
(7) 土台に載置した基材の側面が傾斜した基面を有する場合に、前記側面に前記支持ビードと前記他の溶着ビードからなる層を側方に重ねて形成する(6)に記載の造形物の製造方法。
支持ビードの形成により各層が安定して形成されるため、傾斜した基面を有する基材の側面に対して、側方へ溶着ビードの層を重ねることができる。
支持ビードの形成により各層が安定して形成されるため、傾斜した基面を有する基材の側面に対して、側方へ溶着ビードの層を重ねることができる。
(8) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードで造形物を造形する造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを基面に形成するトーチと、
前記トーチを移動させる移動機構と、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成すべく、前記移動機構及び前記トーチを制御する制御部と、
を備える造形物の製造装置。
この造形物の製造装置によれば、重力影響が最大となる部位に高粘度の支持ビードを形成する。これにより、形成した支持ビードを支えとして他の溶着ビードを形成することができる。したがって、他の溶着ビードが重力影響を受けて垂れるのを抑制でき、また、垂れを抑えるためにトーチの移動速度を速めることで生じるおそれがあるハンピングの発生を抑制できる。これにより、タクトタイムを抑えつつ高品質な造形物を製造できる。
前記溶着ビードを基面に形成するトーチと、
前記トーチを移動させる移動機構と、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成すべく、前記移動機構及び前記トーチを制御する制御部と、
を備える造形物の製造装置。
この造形物の製造装置によれば、重力影響が最大となる部位に高粘度の支持ビードを形成する。これにより、形成した支持ビードを支えとして他の溶着ビードを形成することができる。したがって、他の溶着ビードが重力影響を受けて垂れるのを抑制でき、また、垂れを抑えるためにトーチの移動速度を速めることで生じるおそれがあるハンピングの発生を抑制できる。これにより、タクトタイムを抑えつつ高品質な造形物を製造できる。
(9) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードが積層されて造形された造形物であって、
積層された複数の前記溶着ビードのうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードが形成され、
積層された他の溶着ビードが、前記支持ビードに重ねて形成されている
造形物。
この造形物によれば、重力影響が最大となる部位が支持ビードで形成され、この支持ビードに重ねて他の溶着ビードが形成されている。したがって、支持ビードが他の溶着ビードの支えとなり、他の溶着ビードが重力影響を受けて垂れるのを抑制し、しかも、垂れを抑えるために溶着ビードを形成するためのトーチの移動速度を速めてハンピングを生じさせるような不具合なく造形することができる。これにより、製造にかかるタクトタイムを抑えつつ高品質に製造できる。
積層された複数の前記溶着ビードのうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードが形成され、
積層された他の溶着ビードが、前記支持ビードに重ねて形成されている
造形物。
この造形物によれば、重力影響が最大となる部位が支持ビードで形成され、この支持ビードに重ねて他の溶着ビードが形成されている。したがって、支持ビードが他の溶着ビードの支えとなり、他の溶着ビードが重力影響を受けて垂れるのを抑制し、しかも、垂れを抑えるために溶着ビードを形成するためのトーチの移動速度を速めてハンピングを生じさせるような不具合なく造形することができる。これにより、製造にかかるタクトタイムを抑えつつ高品質に製造できる。
11 積層造形装置(製造装置)
17 トーチ
19 溶接ロボット(移動機構)
25 溶着ビード
25A 支持ビード
37 制御部
51 土台
52 基材
53 基面
54 層
M 溶加材
W 造形物
θ 基面傾斜角
φ 軌道傾斜角
17 トーチ
19 溶接ロボット(移動機構)
25 溶着ビード
25A 支持ビード
37 制御部
51 土台
52 基材
53 基面
54 層
M 溶加材
W 造形物
θ 基面傾斜角
φ 軌道傾斜角
Claims (9)
- 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードを形成して造形物を造形する造形物の製造方法であって、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成し、
積層させる他の溶着ビードを、前記支持ビードに重ねて形成する
造形物の製造方法。 - 前記支持ビードは、前記溶加材を溶融させるために前記他の溶着ビードより熱量を下げた低入熱ビードである請求項1に記載の造形物の製造方法。
- 前記溶着ビードを形成する基面の鉛直面に対する基面傾斜角及び前記基面上における前記溶着ビードを形成するトーチの軌道方向の鉛直方向に対する軌道傾斜角を、前記支持ビードを形成する部位における重力影響の指標として用いる請求項1または請求項2に記載の造形物の製造方法。
- 前記基面傾斜角をθ、前記軌道傾斜角をφとしたときに、前記重力影響の指標をcosθsinφから求める請求項3に記載の造形物の製造方法。
- 前記溶着ビードを形成する基面が傾斜している際に、各層における下端部位に、前記支持ビードを形成する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。
- 前記溶着ビードを形成する基面が傾斜している際に、各層内における前記支持ビードと前記他の溶着ビードを前記軌道傾斜角方向に形成する請求項3または請求項4に記載の造形物の製造方法。
- ステージに載置した基材の側面が傾斜した基面を有する場合に、前記側面に前記支持ビードと前記他の溶着ビードからなる層を側方に重ねて形成する請求項6に記載の造形物の製造方法。
- 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードで造形物を造形する造形物の製造装置であって、
前記溶着ビードを基面に形成するトーチと、
前記トーチを移動させる移動機構と、
複数の前記溶着ビードの形成部位のうちの重力影響が最大となる部位に、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードを形成すべく、前記移動機構及び前記トーチを制御する制御部と、
を備える造形物の製造装置。 - 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードが積層されて造形された造形物であって、
積層された複数の前記溶着ビードのうちの重力影響が最大となる部位が、他の溶着ビードよりも高粘度の溶着ビードからなる支持ビードで形成され、
積層された他の溶着ビードが、前記支持ビードに重ねて形成されている
造形物。
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