WO2022234658A1

WO2022234658A1 - 数値制御装置および数値制御方法

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Publication number: WO2022234658A1
Application number: PCT/JP2021/017515
Authority: WO
Inventors: 誠二魚住; 信行鷲見; 駿萱島
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2022-11-10
Also published as: DE112021007615T5; CN117157600A; JPWO2022234658A1

Abstract

ＮＣ装置（１）が、ビームを照射することによって溶融させた材料を積層することで造形物を製造する付加製造工程を制御する付加製造実行部（１０３）と、工具を用いて造形物を切削する除去製造工程を制御する除去製造実行部（１０７）と、付加製造工程と除去製造工程との２つの生産工程が組み合わされて製造される造形物の加工状態を監視して得られるセンサデータ（２４）に基づいて、造形物の加工状態を解析する状態解析部（１０４）と、加工状態の解析結果に基づいて、２つの生産工程のうちの何れを実行させるかの切替えを指示する切替指令を付加製造実行部および除去製造実行部に出力する生産工程変更部（１０５）と、２つの生産工程のうちの切替え前の生産工程において使用された工程条件に基づいて、切替え後の生産工程において使用される工程条件を決定する工程条件生成部（１０６）と、を備える。

Description

数値制御装置および数値制御方法

　本開示は、付加製造装置および除去製造装置を制御する数値制御装置および数値制御方法に関する。

　指向性エネルギ堆積（Direct　Energy　Deposition：ＤＥＤ）方式によって立体形状の造形物を製造する付加製造装置が知られている。付加製造装置の１つに、加工ヘッドから出射されるビームによって局所的に材料を溶融させ、溶融させた材料を被加工物へ付加する装置がある。付加製造装置は、中空構造、一体成型などの複雑な形状を造形可能な一方で、造形精度が低いので、切削製造装置によって所望しない箇所の除去処理が必要となる。切削製造装置は、加工ヘッドに取り付けられたドリル、フライスなどの様々な切削工具を使って被加工物を切り削ることで所望の形状を製造する装置である。切削製造装置は、付加製造と比較して高精度な造形物を造形可能である。

　数値制御装置によって付加製造装置および切削製造装置を制御する場合において、数値制御装置へ入力される加工プログラムは、一般に、コンピュータ支援製造（Computer　Aided　Manufacturing：ＣＡＭ）装置によって作成される。数値制御装置は、加工プログラムの解析によって、加工ヘッドを移動させる移動経路を求め、移動経路上の単位時間ごとの補間点群である位置指令を生成する。数値制御装置は、位置指令にしたがって、付加製造装置および切削製造装置が有する動作機構を制御する。また、数値制御装置は、加工プログラムによって指定される工程条件に従った指令を生成する。

　数値制御装置は、付加製造装置に対しては、ビーム出力の条件に従った指令を生成することによって、ビーム源を制御する。また、数値制御装置は、付加製造装置に対しては、材料の供給量の条件に従った指令を生成することによって、金属粉末あるいは金属線条といった材料の供給源を制御する。付加製造の際には、材料および被加工物へのビームの照射によって被加工物の一部が溶融するとともに、被加工物上には溶融している材料が溜められた溶融池が形成される。溶融させた材料が溶融池へ供給されてから材料が凝固することによって、被加工物には、溶融させた材料の凝固物からなる層が形成される。

　また、数値制御装置は、切削製造装置に対しては、工具回転数の条件に従った指令を生成することによって、切削工具の刃先を制御する。切削製造装置は、切削工具の刃先によって被加工物を物理的に切り込んで、被加工物の一部を切り屑として削り出し排除することで切削加工面を形成する。

　特許文献１に記載の制御データの生成方法は、付加製造技術によって生成する予定の形状を工具で切削するための切削パスと、切削パスを時間的に遡る向きに再生するように、材料を供給するノズルのパスとを決定している。

特許第６６２６７８８号公報

　しかしながら、上記特許文献１の技術では、切削工程および付加製造工程の工程切替えのタイミングは、付加製造工程における金属材料の溶着状態および被加工部の蓄熱状態を考慮せず、ユーザのノウハウに基づいて予めＣＡＭを用いて決定されている。このため、上記特許文献１の技術では、溶着状態または蓄熱状態によって造形物に歪みまたは崩れが発生した場合であっても、付加製造工程を中断できず造形物に歪みまたは崩れが発生したまま付加製造工程が継続される。したがって、上記特許文献１の技術では、所望の造形物を正確に製造することができないという問題点があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の造形物を正確に製造することができる数値制御装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の数値制御装置は、第１の加工ヘッドからビームを照射することによって溶融させた材料を積層することで造形物を製造する付加製造工程を実行する付加製造装置を制御する付加製造実行部と、第２の加工ヘッドに配置された工具を用いて造形物を切削する除去製造工程を実行する除去製造装置を制御する除去製造実行部と、を備える。また、本開示の数値制御装置は、付加製造工程と除去製造工程との２つの生産工程が組み合わされて製造される造形物の加工状態を監視して得られるセンサデータを受け付けるとともに、センサデータに基づいて、造形物の加工状態を解析する状態解析部と、加工状態の解析結果に基づいて、２つの生産工程のうちの何れを実行させるかの切替えを指示する切替指令を生成し、切替指令を付加製造実行部および除去製造実行部に出力する生産工程変更部と、を備える。また、本開示の数値制御装置は、２つの生産工程が切替えられる際には、２つの生産工程のうちの切替え前の生産工程である第１の生産工程において使用された第１の工程条件に基づいて、２つの生産工程のうちの切替え後の生産工程である第２の生産工程において使用される第２の工程条件を決定する工程条件生成部を備える。

　本開示にかかる数値制御装置は、所望の造形物を正確に製造することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるＮＣ装置によって制御される付加製造装置および除去製造装置を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置の機能構成を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置による動作の手順を示すフローチャート図１に示す付加製造装置の造形時における溶着状態について説明するための図実施の形態１にかかるＮＣ装置が用いる加工プログラムの一例を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置が図５に示した加工プログラムを用いて付加製造装置に積層造形させた造形物の例を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置が、付加製造工程中における特徴量として抽出した被加工部の温度データとビード幅の変化との関係を説明するための図実施の形態１にかかるＮＣ装置が、付加製造工程中における特徴量として抽出した被加工部の溶融池データとビード高さの変化との関係を説明するための図実施の形態１にかかるＮＣ装置が蓄熱の影響が生じた場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第１例を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置が蓄熱の影響が生じた場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第２例を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置が溶着量不足状態となった場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第１例を示す図実施の形態１にかかるＮＣ装置が溶着量不足状態となった場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第２例を示す図実施の形態２にかかるＮＣ装置の機能構成を示す図実施の形態２にかかるＮＣ装置による動作の手順を示すフローチャート実施の形態２にかかるＮＣ装置が除去製造装置に除去製造させた造形物の例を示す図実施の形態１，２に係るＮＣ装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図実施の形態１，２に係るＮＣ装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図

　以下に、本開示の実施の形態にかかる数値制御装置および数値制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、数値制御装置をＮＣ（Numerical　Control）装置と称する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかるＮＣ装置によって制御される付加製造装置および除去製造装置を示す図である。加工システム６０は、３次元造形物である造形物１５を作製するシステムである。加工システム６０は、付加製造装置１００と、除去製造装置１０２と、ＮＣ装置１と、自動搬送装置１０１とを備えている。

　付加製造装置１００は、指向性エネルギ堆積方式によって立体形状の造形物１５を製造する付加装置である。付加製造装置１００は、加工ヘッド８から出射されるビームによって溶融させた材料５を被加工物１６へ付加することによって造形物１５を製造する工作機械である。付加製造装置１００は、レーザ発振器２と、ガス供給装置６と、加工ヘッド８と、ヘッド駆動装置１２と、材料供給装置４と、ステージ１３とを有している。

　除去製造装置である除去製造装置１０２は、造形物１５の一部を除去することで造形物１５を所望の形状に成形する工作機械である。除去製造装置１０２の例は、切削製造装置である。除去製造装置１０２は、主軸駆動装置２２と、加工ヘッド２１と、ヘッド駆動装置２０と、ステージ１８とを有している。加工ヘッド８が第１の加工ヘッドであり、加工ヘッド２１が第２の加工ヘッドである。

　実施の形態１において、付加製造装置１００が用いるビームはレーザビームであり、材料５は金属線条などの金属材料である。付加製造装置１００において使用される材料５は、金属線条に限られず、金属粉末であってもよい。

　付加製造装置１００は、溶融させた材料５が凝固することにより形成される層を積み重ねることによって、ベース材１４の表面に造形物１５を形成する。ベース材１４は、ステージ１３に置かれる。以下の説明において、被加工物１６とは、溶融させた材料５が付加される物体であり、ベース材１４と造形物１５とを指すものとする。図１に示すベース材１４は板材である。なお、ベース材１４は、板材以外のものであってもよい。

　付加製造装置１００の加工ヘッド８は、被加工物１６に対して移動する。加工ヘッド８は、ビームノズル９と材料ノズル１０とガスノズル１１とを有する。ビームノズル９は、被加工物１６へ向けてレーザビームを出射する。材料ノズル１０は、被加工物１６におけるレーザビームの照射位置へ向けて材料５を進行させる。ガスノズル１１は、被加工物１６へ向けてガスを噴射する。付加製造装置１００は、ガスの噴射によって、造形物１５の酸化を抑制するとともに、被加工物１６に形成された層を冷却する。

　ビーム源であるレーザ発振器２は、レーザビームを発振する。レーザ発振器２からのレーザビームは、光伝送路であるファイバーケーブル３を通ってビームノズル９へ伝搬する。ガス供給装置６は、配管７を通じてガスノズル１１へガスを供給する。

　材料供給装置４は、材料５の供給源である。材料供給装置４は、金属線条である材料５を送り出すための駆動部を有する。材料供給装置４から送り出された材料５は、材料ノズル１０を介して、レーザビームの照射位置へ供給される。

　ヘッド駆動装置１２は、加工ヘッド８の移動のための動作機構を構成するサーボモータを有している。ヘッド駆動装置１２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向へ加工ヘッド８を移動させる。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸である。Ｘ軸およびＹ軸は、水平方向に平行な軸である。Ｚ軸方向は、鉛直方向である。図１では、ヘッド駆動装置１２が有している各サーボモータの図示を省略している。付加製造装置１００では、ヘッド駆動装置１２が加工ヘッド８を移動させることによって、被加工物１６におけるレーザビームの照射位置を移動させる。

　付加製造装置１００は、被加工物１６に対して加工ヘッド８を移動させることによって、被加工物１６におけるレーザビームの照射位置を移動させる。なお、付加製造装置１００は、加工ヘッド８に対して被加工物１６を移動させることによって、被加工物１６におけるレーザビームの照射位置を移動させてもよい。なお、以下の説明にて、レーザビームの照射位置を、単に「照射位置」と称することがある。

　ＮＣ装置１は、加工プログラムに従って付加製造装置１００を制御する。ＮＣ装置１は、ヘッド駆動装置１２へ位置指令を出力することによって、ヘッド駆動装置１２が駆動する加工ヘッド８の位置を制御する。ＮＣ装置１は、ビーム出力の条件に応じた指令である出力指令をレーザ発振器２へ出力することによって、レーザ発振器２によるレーザ発振を制御する。

　ＮＣ装置１は、材料５の供給量（以下、金属供給量という場合がある）の条件に応じた指令である供給指令を材料供給装置４へ出力することによって、材料供給装置４を制御する。材料５が金属線条である場合、ＮＣ装置１が出力する供給指令は、材料５の供給速度の条件に応じた指令であってもよい。供給速度は、材料供給装置４から照射位置へ向かう材料５の速度である。供給速度は、単位時間当たりの材料５の供給量を表す。

　ＮＣ装置１は、ガスの供給量の条件に応じた指令をガス供給装置６へ出力することによって、ガス供給装置６からガスノズル１１へ供給されるガスの量を制御する。なお、ＮＣ装置１は、付加製造装置１００の構成要素の１つであっても良く、付加製造装置１００の外部の装置であってもよい。

　自動搬送装置１０１は、造形物１５を付加製造装置１００のステージ１３から取り外し、除去製造装置１０２のステージ１８に設置する。また、自動搬送装置１０１は、造形物１５を除去製造装置１０２のステージ１８から取り外し、付加製造装置１００のステージ１３に設置する。

　自動搬送装置１０１は、ハンド駆動装置２５とハンド機構１７とを備えている。ハンド駆動装置２５は、図示しない治具に、ベース材１４を介して固定された造形物１５を、ハンド機構１７で把持してＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の各方向へ移動させる動作機構を構成するサーボモータを有している。なお、図１では、各サーボモータの図示を省略している。ＮＣ装置１は、自動搬送装置１０１に対して移動指令を出力することでハンド駆動装置２５およびハンド機構１７の位置を制御する。なお、ＮＣ装置１は、自動搬送装置１０１の構成要素の１つであってもよいし、自動搬送装置１０１の外部の装置であってもよい。

　除去製造装置１０２は、回転させた工具１９を造形物１５に押し当てて、造形物１５の一部を削り取ることによって、造形物１５を所望の形状に成形する。ヘッド駆動装置２０は、加工ヘッド２１を移動させる動作機構を構成するサーボモータを有している。ヘッド駆動装置２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の各方向へ加工ヘッド２１を移動させる。図１では、ヘッド駆動装置２０が有する各サーボモータの図示を省略している。

　除去製造装置１０２は、ヘッド駆動装置２０が加工ヘッド２１を移動させることによって、被加工物１６に対する工具１９の先端位置を移動させる。主軸駆動装置２２は、加工ヘッド２１の内部に配置されてもよいし、加工ヘッド２１の外部に配置されてもよい。主軸駆動装置２２は、工具１９を回転させる動作機構を構成するサーボモータを有している。図１では、主軸駆動装置２２が有する各サーボモータの図示を省略している。

　除去製造装置１０２は、主軸駆動装置２２が工具１９を回転させることによって、付加製造後の造形物１５の不要な部分を削り取る。除去製造装置１０２は、被加工物１６に対して加工ヘッド２１を移動させることによって、工具１９の先端位置を被加工物１６に対して移動させる。なお、除去製造装置１０２は、加工ヘッド２１に対して被加工物１６を移動させることによって、被加工物１６に対する工具１９の先端位置を移動させてもよい。また、除去製造装置１０２は、工具１９の代わりに被加工物１６を回転させてもよい。除去製造装置１０２が工具１９を回転させる場合は工具１９の回転軸が主軸となり、被加工物１６を回転させる場合は被加工物１６の回転軸が主軸となる。

　ＮＣ装置１は、加工プログラムに従って除去製造装置１０２を制御する。ＮＣ装置１は、ヘッド駆動装置２０へ位置指令を出力することによって、ヘッド駆動装置２０が駆動する加工ヘッド２１の位置を制御する。ＮＣ装置１は、加工プログラムに設定されている工具回転数（主軸回転数）の条件に応じた指令である出力指令を主軸駆動装置２２へ出力することによって、工具回転数を制御する。工具回転数は、単位時間あたりの工具１９の回転数である。

　なお、ＮＣ装置１は、除去製造装置１０２の構成要素の１つであっても良く、除去製造装置１０２の外部の装置であってもよい。

　また、実施の形態１では、付加製造装置１００および除去製造装置１０２を異なる構成要素として記載しているが、付加製造装置１００および除去製造装置１０２は、付加製造機能および除去製造機能の両方を有する複合製造装置であってもよい。

　図２は、実施の形態１にかかるＮＣ装置の機能構成を示す図である。ＮＣ装置１は、付加製造実行部１０３と、状態解析部１０４と、生産工程変更部１０５と、工程条件生成部１０６と、除去製造実行部１０７とを備えている。

　付加製造実行部１０３は、外部入力される加工プログラム２３を受け付ける。加工プログラム２３は、加工ヘッド８から出射されるビームによって材料５を溶融させ、溶融させた材料５を被加工物１６へ付加することによって造形物１５を製造する際に用いられるプログラムである。

　加工プログラム２３には、被加工物１６または加工ヘッド８を予め設定された経路に移動させるために必要な移動指令および速度指令と、所望の積層高さおよび積層幅で積層造形を行うために必要なレーザビームの出力指令と、金属粉または金属線条の供給指令とが記述されている。積層高さおよび積層幅は、１層あたりの積層高さおよび積層幅である。移動指令は、移動指令値で表され、速度指令は、速度指令値で表される。出力指令は、出力指令値で表され、供給指令は、供給量指令値で表される。なお、以下の説明では、金属粉または金属線条の供給を金属供給という場合がある。

　付加製造実行部１０３での移動指令および速度指令は、被加工物１６と加工ヘッド８との相対位置および相対速度が規定された指令である。したがって、付加製造実行部１０３における加工ヘッド８の位置および速度は、被加工物１６と加工ヘッド８との相対位置および相対速度である。以下の説明では、被加工物１６と加工ヘッド８との相対位置および相対速度を制御する際に、加工ヘッド８が制御される場合について説明する。

　また、付加製造実行部１０３は、生産工程変更部１０５から、生産工程の切替指令を受け付ける。生産工程の切替指令は、付加製造工程（付加加工工程）から除去製造工程（除去加工工程）への切替指令、または除去製造工程から付加製造工程への切替指令である。

　付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３に基づいて、加工ヘッド８のヘッド位置の移動経路（以下、ヘッド移動経路ＨＲ８という）と、ヘッド移動経路ＨＲ８上でのレーザビームの出力値および材料５の供給量（金属供給量）とを制御する。ヘッド移動経路ＨＲ８は、加工ヘッド８による加工経路である。これにより、付加製造実行部１０３は、付加製造装置１００に造形物１５を付加製造させる。

　付加製造実行部１０３は、付加製造工程から除去製造工程への切替指令を受け付けると、付加製造を停止する。付加製造実行部１０３は、除去製造工程から付加製造工程への切替指令を受け付けると、付加製造を再開する。

　状態解析部１０４は、付加製造装置１００から取得されたセンサデータ２４を受け付ける。状態解析部１０４は、センサデータ２４に基づいて、造形物１５の加工状態を解析する。センサデータ２４には、後述する、画像データ、温度データ、および溶融池データが含まれている。

　状態解析部１０４は、解析結果である加工状態を生産工程変更部１０５および工程条件生成部１０６に送る。状態解析部１０４が工程条件生成部１０６に送る加工状態には、安定した造形加工が継続可能か否かの判定結果が含まれている。

　付加製造装置１００から取得されたセンサデータ２４は、記憶装置などに格納されてもよい。この場合において、記憶装置は、ＮＣ装置１内に配置されてもよいし、ＮＣ装置１の外部に配置されてもよい。また、記憶装置は、付加製造装置１００内に配置されてもよいし、付加製造装置１００の外部に配置されてもよい。

　生産工程変更部１０５は、造形物１５の加工状態に応じて付加製造工程と除去製造工程とを自動で変更する。生産工程変更部１０５は、状態解析部１０４が、安定した造形加工の継続が不可能であると判定した場合に、付加製造工程から除去製造工程へ変更する。また、生産工程変更部１０５は、除去製造実行部１０７から、除去製造工程が完了したことを示す通知を受け付けた場合に、除去製造工程から付加製造工程へ変更する。

　生産工程変更部１０５は、付加製造工程から除去製造工程への切替指令、および除去製造工程から付加製造工程への切替指令を、付加製造実行部１０３に送る。また、生産工程変更部１０５は、付加製造工程から除去製造工程への切替指令を、除去製造実行部１０７に送る。また、生産工程変更部１０５は、切替指令を付加製造実行部１０３または除去製造実行部１０７に送る際には、造形物１５の搬送指令を自動搬送装置１０１に送る。

　工程条件生成部１０６は、状態解析部１０４から加工状態を受け付ける。工程条件生成部１０６は、状態解析部１０４が、安定した造形加工の継続が不可能であると判定した場合に、生産工程変更後に除去製造装置１０２が用いる工程条件を算出する。この場合において、工程条件生成部１０６は、生産工程の変更前に付加製造装置１００が使用した工程条件および加工状態に基づいて、生産工程変更後に除去製造装置１０２が用いる工程条件を算出する。

　生産工程の変更前に使用した工程条件には、ヘッド移動経路ＨＲ８などが含まれている。工程条件生成部１０６は、生産工程の変更前に使用した工程条件を、付加製造実行部１０３から取得してもよいし、加工プログラム２３から算出してもよい。工程条件生成部１０６は、算出した工程条件を除去製造実行部１０７に送る。工程条件生成部１０６が算出する工程条件には、加工ヘッド２１のヘッド位置の移動経路（以下、ヘッド移動経路ＨＲ２１という）などが含まれている。ヘッド移動経路ＨＲ２１は、加工ヘッド２１による加工経路である。

　除去製造実行部１０７は、生産工程変更部１０５から、生産工程の切替指令を受け付ける。また、除去製造実行部１０７は、工程条件生成部１０６から工程条件を受け付ける。除去製造実行部１０７は、工程条件生成部１０６から受け付けた工程条件に基づいて、ヘッド移動経路ＨＲ２１と、ヘッド移動経路ＨＲ２１上での工具回転数とを制御する。これにより、除去製造実行部１０７は、除去製造装置１０２に造形物１５の一部を除去製造させる。

　除去製造実行部１０７での移動指令および速度指令は、被加工物１６と加工ヘッド２１との相対位置および相対速度が規定された指令である。したがって、除去製造実行部１０７における加工ヘッド２１の位置および速度は、被加工物１６と加工ヘッド２１との相対位置および相対速度である。以下の説明では、被加工物１６と加工ヘッド２１との相対位置および相対速度を制御する際に、加工ヘッド２１が制御される場合について説明する。

　つぎに、ＮＣ装置１の動作の一例について説明する。図３は、実施の形態１にかかるＮＣ装置による動作の手順を示すフローチャートである。

（ステップＳ１０）
　ステップＳ１０では、付加製造実行部１０３に、加工プログラム２３が外部入力される。これにより、付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３を受け付ける。前述したように、加工プログラム２３には、レーザビームの出力指令と、金属粉または金属線条の供給指令とが含まれている。また、加工プログラム２３には、被加工物１６と加工ヘッド８との相対位置を制御するための移動指令、および被加工物１６と加工ヘッド８との相対速度を制御するための速度指令が含まれている。加工ヘッド８の速度指令は、レーザ照射位置での走査速度指令である。

　加工ヘッド８の移動指令では、移動指令の内容が、座標値と、この座標値の時の移動モードを表すＧコード（例えば、Ｇ０，Ｇ１等）とによって指定される。また、加工ヘッド８の速度指令では、速度指令の内容が、速度値が記載されたＦコードによって指令される。

　積層造形が行なわれるためには、ユーザに設定された所望の積層高さおよび積層幅と、このときのレーザビームの出力指令値と、このときの金属粉または金属線条の供給量指令値とが必要となる。すなわち、積層造形が行なわれるためには、所望の積層高さおよび積層幅に対応する、レーザビームの出力指令値と、金属供給の供給量指令値とが必要となる。付加製造装置１００は、積層高さおよび積層幅と、レーザビームの出力値と、金属供給量と、加工ヘッド８の操作速度（移動速度）とが対応付けされた情報を、一括りのデータとして少なくとも１つ以上記憶している。これらの一括りのデータを、以下では積層条件データという。実施の形態１では、Ｘ軸方向が積層幅であり、Ｚ軸方向が積層高さである。

　加工プログラム２３では、所望の積層高さおよび積層幅となるように、レーザビームの出力指令値および金属供給の供給量指令値が、積層条件データに基づいて、ＧコードまたはＭコードを用いて設定されている。すなわち、加工プログラム２３では、積層条件データに含まれている情報がＧコード、Ｍコードなどを用いて設定されている。

　なお、所望の積層高さおよび積層幅となるように、レーザビームの出力指令値、金属供給の供給量指令値が、加工プログラム２３上に直接記載されていてもよい。ＮＣ装置１は、ステップＳ１０の実行後、ステップＳ２０に手順を進める。

（ステップＳ２０）
　ステップＳ２０では、付加製造実行部１０３が、外部入力された加工プログラム２３に記述されている処理の内容に基づいて、付加製造装置１００における加工ヘッド８を移動させる移動経路を解析し移動経路を決定する。また、付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３に基づいて、加工ヘッド８の移動速度である走査速度を決定する。また、付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３に基づいて、付加製造工程に必要なレーザ出力値および金属供給量を決定する。そして、付加製造実行部１０３は、決定した移動経路、走査速度、レーザ出力値、および金属供給量を用いて、付加製造装置１００に付加製造を実施させる。ＮＣ装置１は、ステップＳ２０の実行後、ステップＳ３０に手順を進める。

（ステップＳ３０）
　ステップＳ３０では、付加製造装置１００の加工状態を監視するためのセンサデータ２４が付加製造装置１００から収集されて、状態解析部１０４に入力される。これにより、状態解析部１０４が、センサデータ２４を取得する。

　センサ情報であるセンサデータ２４には、例えば、実際の積層高さおよび積層幅を計測（解析）するための画像データと、造形物１５の蓄熱状態を計測（解析）するための温度データと、金属粉または金属線条の溶着状態を計測（解析）するための溶融池データとが含まれている。画像データは、造形物１５の画像を示すデータであり、カメラおよびレーザ変位計の少なくとも一方を用いて取得される。温度データは、造形物１５の温度を示すデータであり、放射温度計および赤外線サーモグラフィの少なくとも一方を用いて取得される。溶融池データは、溶融池の情報を示すデータであり、カメラと、材料供給装置４が備えるモータ検出器との少なくとも一方を用いて取得される。材料供給装置４が備えるモータ検出器は、材料供給装置４にかかる負荷トルクを検出する装置である。したがって、溶融池データは、カメラによって撮像された画像のデータ、およびモータ検出器によって検出された負荷トルクの少なくとも一方を用いて取得される。

　なお、金属粉または金属線条の溶着状態には、溶着量不足状態、溶着量安定状態、および溶着量過剰状態の３種類の状態が存在する。図４は、図１に示す付加製造装置の造形時における溶着状態について説明するための図である。

　図４には、溶着量不足状態、溶着量安定状態、および溶着量過剰状態の３つの溶着状態の各々について、ビード形状の例を示している。ビード形状は、造形物１５の１層分の３次元形状である。

　図４の上段は、３つの溶着状態の積層形状をレーザビームの走査方向であるＹ方向から見た場合におけるビード形状を示している。図４の下段は、３つの溶着状態の積層形状をレーザビームの照射方向であるＺ方向から見た場合におけるビード形状を示している。

　図４において、溶着量不足状態は、溶着量が不足しているため部分的にしか溶着されておらず目標とする形状の層が形成されていない状態である。溶着量安定状態は、溶着量が適切であるため目標とする形状の層が形成されている状態である。溶着量過剰状態は、溶着量が多すぎるため溶着した材料５が流れてしまい目標とする形状の層が形成されていない状態である。溶着量過剰状態では、目標形状よりも平らな形状となっている。

　溶着量不足状態における形状の積層幅は、溶着量安定状態における形状の積層幅よりも小さい。また、溶着量不足状態における形状の高さは、溶着量安定状態における形状の高さよりも高い。

　溶着量過剰状態における形状の積層幅は、溶着量安定状態における形状の積層幅よりも大きい。また、溶着量過剰状態における形状の高さは、溶着量安定状態における形状の高さよりも低い。ＮＣ装置１は、ステップＳ３０の実行後、ステップＳ４０に手順を進める。

（ステップＳ４０）
　ステップＳ４０では、状態解析部１０４が、センサデータ２４に含まれる画像データ、温度データ、および溶融池データに基づいて、安定して付加造形（付加製造）可能か否かを判定する。すなわち、状態解析部１０４は、付加製造装置１００における付加製造工程が安定的に継続可能か否かを判定する。

　センサデータ２４に含まれる画像データは、付加製造されたビードの高さおよび幅にばらつきがなく均一に誤差なく付加製造できているか否かを示すデータである。センサデータ２４に含まれる温度データは、造形物１５の蓄熱温度によって溶融材料の凝固に要する時間が増加しているか否かを示すデータである。センサデータ２４に含まれる溶融池データは、金属粉または金属線条の溶着状態が溶着量安定状態を維持できているか否かを示すデータである。

　状態解析部１０４は、蓄熱の影響によって溶融材料の凝固に要する時間が増加し、重力の影響で造形物１５の被加工部周辺に歪みまたは崩れが発生するか否かを、画像データおよび温度データに基づいて事前に解析する。

　状態解析部１０４は、溶着状態が適切な工程条件の範囲内から外れて所望のビード形状に造形できないことによって、造形物１５の被加工部周辺に歪みまたは崩れが発生するか否かを、画像データおよび溶融池データに基づいて事前に解析する。

　ＮＣ装置１の状態解析部１０４は、溶着量安定状態を維持できると判定した場合、すなわち安定した付加造形が可能であると判定した場合（ステップＳ４０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０に手順を進める。

　一方、状態解析部１０４は、溶着量安定状態を維持できないと判定した場合、すなわち安定した付加造形が不可能であると判定した場合（ステップＳ４０、Ｎｏ）、ステップＳ５０に手順を進める。

（ステップＳ５０）
　ステップＳ５０では、状態解析部１０４が、生産工程変更部１０５および工程条件生成部１０６に、安定した造形加工が継続できないことを通知する。これにより、生産工程変更部１０５は、付加製造を中断して除去製造に工程変更させる、すなわち生産工程の切替動作を実行する。この場合の付加製造工程が第１の生産工程であり、除去製造工程が第２の生産工程である。また、付加製造工程で用いられた工程条件が第１の工程条件であり、除去製造工程で用いられる工程条件が第２の工程条件である。

　生産工程の切替動作には、生産工程変更部１０５が、付加製造実行部１０３に付加製造工程の中断信号（切替指令）を送信して付加製造工程を一時的に中断させる動作が含まれている。また、生産工程の切替動作には、生産工程変更部１０５が、付加製造工程の中断完了後に、造形物１５の搬送動作を自動搬送装置１０１に実行させる動作が含まれている。ここでの造形物１５の搬送動作では、生産工程変更部１０５が、自動搬送装置１０１に、付加製造装置１００から造形物１５を取り出して除去製造装置１０２のステージ１８にセットさせる。また、生産工程の切替動作には、生産工程変更部１０５が、除去製造実行部１０７に除去製造工程の開始信号（切替指令）を送信して除去製造工程を準備させる動作が含まれている。このように、生産工程変更部１０５は、付加製造工程から除去製造工程への切替指令を、付加製造実行部１０３および除去製造実行部１０７に送る。

　なお、付加製造装置１００および除去製造装置１０２が、付加製造機能および除去製造機能の両方を有する複合製造装置である場合、生産工程の切替動作における付加製造実行部１０３と除去製造実行部１０７との切替え処理は、加工ヘッド８，２１の交換処理と同義となる。すなわち、付加製造装置１００および除去製造装置１０２が、複合製造装置である場合、生産工程変更部１０５は、切替指令の代わりに、加工ヘッド８，２１の交換指令（交換信号）を出力する。ＮＣ装置１は、ステップＳ５０の実行後、ステップＳ６０に手順を進める。

（ステップＳ６０）
　ステップＳ６０では、工程条件生成部１０６は、除去製造実行部１０７が除去製造工程で使用する工程条件を生成する。具体的には、工程条件生成部１０６は、除去製造装置１０２における加工ヘッド２１の移動経路、走査速度、および加工ヘッド２１の工具回転数を決定し、除去製造工程の工程条件に設定する。

　工程条件生成部１０６は、除去製造装置１０２におけるヘッド移動経路ＨＲ２１を、付加製造装置１００に入力された加工プログラム２３に基づいて設定する。具体的には、工程条件生成部１０６は、造形物１５の蓄熱温度および溶着状態の影響によって発生する被加工部周辺の形状の歪みまたは崩れが生じる可能性がある箇所を全て除去できるように、ヘッド移動経路ＨＲ２１を抽出する。この場合において、工程条件生成部１０６は、付加製造装置１００において一時中断した指令箇所から加工プログラム２３を３次元空間上にオフセットして遡るように、除去製造工程におけるヘッド移動経路ＨＲ２１を抽出する。すなわち、工程条件生成部１０６は、付加製造装置１００が付加製造を中断した位置から、加工プログラム２３に設定されているヘッド移動経路ＨＲ８にオフセット部分を与えて逆方向に辿るように、除去製造工程におけるヘッド移動経路ＨＲ２１を設定する。これにより、除去製造工程における加工ヘッド２１の始点および終点の設定が容易になる。また、この後の付加工程における加工ヘッド８の始点の設定が容易になる。

　また、工程条件生成部１０６は、除去製造装置１０２に用いられる加工プログラム（後述する加工プログラム３３）に設定されている、加工ヘッド２１の走査速度を、除去製造工程の工程条件に設定する。また、工程条件生成部１０６は、ヘッド移動経路ＨＲ２１における加工ヘッド２１の工具回転数を、除去製造実行部１０７における除去量の最大値に基づいて決定する。すなわち、工程条件生成部１０６は、ヘッド移動経路ＨＲ２１のうち、最も除去量が多い箇所に対して所望量を除去できる工具回転数を設定する。工程条件生成部１０６は、ヘッド移動経路ＨＲ２１と、ヘッド移動経路ＨＲ２１上での工具回転数とを、除去製造実行部１０７に送る。ＮＣ装置１は、ステップＳ６０の実行後、ステップＳ７０に手順を進める。

（ステップＳ７０）
　ステップＳ７０では、除去製造実行部１０７が、工程条件生成部１０６が生成したヘッド移動経路ＨＲ２１と、走査速度と、ヘッド移動経路ＨＲ２１上での工具回転数とを受け付ける。これにより、除去製造実行部１０７は、除去製造装置１０２に対して出力する加工ヘッド２１の移動経路、走査速度、および除去製造に必要な工具回転数の指令値を決定する。除去製造実行部１０７は、決定した移動経路、走査速度、および工具回転数を用いて、除去製造装置１０２に除去製造を開始させる。ＮＣ装置１は、ステップＳ７０の実行後、ステップＳ８０に手順を進める。

（ステップＳ８０）
　ステップＳ８０では、除去製造実行部１０７による除去製造の完了後に、生産工程変更部１０５が、生産工程の復帰動作を実行する。生産工程の復帰動作には、生産工程変更部１０５が、除去製造実行部１０７から除去製造の完了通知を受け付ける動作が含まれている。また、生産工程の復帰動作には、生産工程変更部１０５が、造形物１５の搬送動作を自動搬送装置１０１に実行させる動作が含まれている。ここでの造形物１５の搬送動作では、生産工程変更部１０５が、自動搬送装置１０１に、除去製造装置１０２から造形物１５を取り出させて付加製造装置１００のステージ１３にセットさせる。また、生産工程の復帰動作には、生産工程変更部１０５が、付加製造実行部１０３に付加製造工程の開始信号（切替指令）を送信して付加製造工程を準備させる動作が含まれている。ＮＣ装置１は、ステップＳ８０の実行後、ステップＳ９０に手順を進める。

（ステップＳ９０）
　ステップＳ９０では、付加製造実行部１０３が、付加製造装置１００に付加製造を再開させる。すなわち、付加製造実行部１０３が、加工プログラム２３に記述されている処理の内容に基づいて、除去製造実行部１０７での除去製造の終了位置から加工ヘッド８を移動させるヘッド移動経路ＨＲ８の解析を再開しヘッド移動経路ＨＲ８および走査速度を決定する。また、付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３に基づいて、付加製造工程に必要なレーザ出力値および金属供給量を決定する。そして、付加製造実行部１０３は、決定した移動経路、走査速度、レーザ出力値、および金属供給量を用いて、付加製造装置１００に付加製造を再開させる。ＮＣ装置１は、ステップＳ９０の実行後、ステップＳ１００に手順を進める。

（ステップＳ１００）
　ステップＳ１００では、ＮＣ装置１が、加工プログラム２３に記述されている処理が全て完了したか否かを判定する。加工プログラム２３に記述されている処理が全て完了していない場合（ステップＳ１００、Ｎｏ）、ＮＣ装置１は、ステップＳ３０からＳ１００までの処理を繰り返す。ＮＣ装置１は、加工プログラム２３に記述されている処理が全て完了するまで、ステップＳ３０からＳ１００までの処理を繰り返す。加工プログラム２３に記述されている処理が全て完了した場合（ステップＳ１００、Ｙｅｓ）、ＮＣ装置１は、造形物１５の製造を制御する処理を完了する。

　このように、ＮＣ装置１は、付加製造工程中における蓄熱状態または溶着状態の変化が原因として発生する造形物１５の完成品としての歪みまたは崩れを事前に検知して付加製造工程から除去製造工程に変更することができる。これにより、ＮＣ装置１は、生産プロセスを中断することなく効率良く所望の形状を有した造形物１５を正確に生産することが可能となる。

　ここで、加工プログラム２３の一例について説明する。図５は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が用いる加工プログラムの一例を示す図である。加工プログラム２３には、絶対値指令で指令を出すこと、Ｈ１（Ｈ１は自然数）番目の補正量で工具長補正を実行すること、走査速度とレーザ出力値と金属供給量を決定することなどが規定されている。ＮＣ装置１には、工具長補正の補正量として、複数の補正量が設定されている。加工プログラム２３では、これらの複数の補正量のうちの何番目の補正量を用いるかが設定されている。

　また、加工プログラム２３には、造形物１５の１層目の座標値群、２～（Ｎ－１）層目の座標値群、Ｎ層目の座標値群などが設定されている。以下では、造形物１５がＺ軸方向から見て円弧形状である場合について説明する。造形物１５がＺ軸方向から見て円弧形状である場合、加工プログラム２３には、円弧形状の１からＮ層目までの座標値群が設定されている。加工プログラム２３は、ＮＣ装置１の外部から付加製造実行部１０３に入力される。

　図６は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が図５に示した加工プログラムを用いて付加製造装置に積層造形させた造形物の例を示す図である。図６に示す造形物５０は、付加製造装置１００が製造する造形物１５の一例である。

　付加製造装置１００は、ベース材１４上に供給した金属粉または金属線条といった金属材料である材料５を、レーザビームによって加熱溶融し、母材表面の被加工部の上に指定された積層高さおよび積層幅で材料５を積層する。

　付加製造装置１００は、母材上のレーザ照射領域がＺ軸方向から見て円弧形状となるように加工ヘッド８を移動させて材料５を積層する処理を繰り返す。このような、材料５の層をＺ軸方向にＮ（Ｎは自然数）層分重ねたものが、図６に示した造形物５０である。

　実施の形態１では、図５に示す加工プログラム２３に含まれる、Ｎ₁（Ｎ₁は、１からＮの何れかの自然数）層目の付加製造工程での指令中に、造形物５０の表面の蓄熱の増加または溶着状態の不安定化によって造形物５０に形状の歪みまたは崩れが発生する場合について説明する。以下、この場合の、ＮＣ装置１の各構成要素の動作を詳細に説明する。

（付加製造実行部１０３）
　ＮＣ装置１の付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３を解析し、付加製造装置１００を用いて付加製造を実施する。付加製造実行部１０３は、図５に示す加工プログラム２３のうち、現在行われている処理よりも後に行われる処理についての解析を行う。

　付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３に記述されている加工ヘッド８の移動経路および走査速度Ｆｃ（ｔ）を解析して、単位時間当たりの加工ヘッド８の位置を決定する。具体的には、付加製造実行部１０３は、予め設定された加速度で加減速するための速度波形を生成する加減速処理と、加減速処理によって生成した速度波形を滑らかにするスムージング処理とを行うことで、加工ヘッド８の位置を決定する。なお、スムージング処理は、移動平均フィルタ処理とも称呼される。

　また、付加製造実行部１０３は、スムージング処理後の走査速度で移動した場合の単位時間毎の加工ヘッド位置である補間点を演算する補間処理を行うことで、加工ヘッド８への指令位置を生成する。付加製造実行部１０３は、この指令位置を、単位時間毎にヘッド駆動装置１２に出力する。これにより、加工ヘッド８が、加工プログラム２３に設定されている所望の位置へと制御される。

　また、付加製造実行部１０３は、加工プログラム２３に記述されている材料５の供給速度、およびレーザビームの強度を解析して、単位時間当たりの材料５の供給速度、およびレーザビームの強度を決定する。

　付加製造実行部１０３は、レーザ照射位置におけるレーザ出力値Ｐｃ（ｔ）と、金属供給量Ｗｃ（ｔ）とを、以下の式（１）および式（２）を用いて、レーザ照射位置の走査速度Ｆｃ（ｔ）に応じた調整を行う。

　ここで、Ｐ、Ｖ、およびＦは、それぞれ加工プログラム２３に記述されているレーザ出力、金属供給量、および走査速度を表している。付加製造実行部１０３は、レーザ照射位置の走査速度に応じたレーザ出力値Ｐｃ（ｔ）をレーザ発振器２に出力する。また、付加製造実行部１０３は、金属粉または金属線条の金属供給量Ｗｃ（ｔ）を材料供給装置４に出力する。これにより、付加製造実行部１０３は、レーザ出力および金属供給量を、加工プログラム２３で指定されたユーザ所望の値に制御する。なお、付加製造実行部１０３による１層目からＮ層目までのプログラム解析処理と、状態解析部１０４による解析処理とは、同時進行で行われる。

　付加製造実行部１０３は、付加製造工程の再開時に、除去製造工程の終了位置から加工プログラム２３に記述されている加工ヘッド８の移動経路および走査速度Ｆｃ（ｔ）を解析し、単位時間当たりの加工ヘッド位置を決定する。

（状態解析部１０４）
　ＮＣ装置１の状態解析部１０４は、付加製造装置１００に設置されたセンサからセンサデータ２４を収集し、センサデータ２４に基づいて、付加製造中の状態を推定する。具体的には、状態解析部１０４は、付加製造装置１００によって形成される造形形状を観測した画像データをセンサデータ２４から取得する。さらに、状態解析部１０４は、付加製造装置１００によって形成される造形形状が観測された画像データから造形形状の特徴量を抽出する。ここで抽出される造形形状の特徴量は、積層高さおよび積層幅の少なくとも一方を含んでいる。状態解析部１０４は、積層高さおよび積層幅の少なくとも一方を含んだ特徴量を、エッジ検出、二値化などの画像解析手法を用いて計算する。

　状態解析部１０４は、付加製造工程における被加工部分の表面温度を観測した温度データを取得する。温度データは、１つの外線サーモグラフィから取得された被加工部が表面温度に応じて色分け表示されたヒートマップであってもよいし、造形物１５の座標位置に応じ表面温度が数値として記載されたデータであってもよい。また、状態解析部１０４は、複数のセンサを用いて複数の方向から検出されたヒートマップを取得してもよい。

　また、状態解析部１０４は、付加製造装置１００によって形成される溶融池を観測した溶融池データを取得する。状態解析部１０４は、溶融池が計測された画像データから形状の特徴量を抽出することで溶融池データを取得する。ここで抽出される形状の特徴量は、溶融池サイズおよび溶融池中心から材料５までの距離の少なくとも一方を含んでいる。状態解析部１０４は、溶融池サイズおよび溶融池中心から材料５までの距離の少なくとも一方を含んだ特徴量を、エッジ検出、二値化などの画像解析手法を用いて計算する。

　また、状態解析部１０４は、画像データから溶融池を直接観測する場合に限らず、材料供給装置４にかかる負荷データ（負荷トルク）等を利用して溶融状態を推定してもよい。状態解析部１０４は、画像データ、温度データ、および溶融池データに基づいて、蓄熱状態および溶着状態の変化による造形物１５の被加工部周辺に歪みまたは崩れが発生することを事前に解析する。

　ここで、温度データとビード幅の変化との関係を説明する。また、溶融池データとビード高さの変化との関係を説明する。ビード幅およびビード高さが、造形物１５の形状を示す形状状態の一例である。

　図７は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が、付加製造工程中における特徴量として抽出した被加工部の温度データとビード幅の変化との関係を説明するための図である。

　図７では、造形物５０が製造される場合において１０層目まで積層された造形物５１Ａと、Ｎ₁層目まで積層された造形物５１Ｂとを示している。ここでのＮ₁は、１０よりも大きな自然数である。図７に示すように、１０層目まで積層された造形物５１Ａは、所望の積層が行われており、Ｎ₁層目まで積層された造形物５１Ｂは、所望の積層が行われていない。

　積層造形時間が経過していくと、レーザビームが母材に照射され続ける影響で造形物５１Ｂにおける蓄熱が大きくなる。これにより、溶融材料の凝固に要する時間が変化するので、溶融材料の重力の影響で積層幅が所望値よりも大きくなり、積層高さが所望値よりも低くなっていき、形状の崩れが発生しやすくなる。すなわち、造形物５１Ｂでの蓄熱が大きくなると、溶融材料の凝固に要する時間が長くなるので、溶融材料が広がりすぎる。このため、状態解析部１０４は、蓄熱の影響によって溶融材料の凝固に要する時間が増加して、重力の影響で造形物５１Ｂの被加工部周辺に歪みまたは崩れが発生することを事前に検知する。状態解析部１０４は、被加工部における温度データの蓄熱が蓄熱の閾値よりも大きく、積層幅が積層幅の閾値よりも大きい場合に、造形異常信号を生成する。

　図８は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が、付加製造工程中における特徴量として抽出した被加工部の溶融池データとビード高さの変化との関係を説明するための図である。

　図８では、造形物５０が製造される場合において１０層目まで積層された造形物５１Ａと、Ｎ₂層目まで積層された造形物５１Ｃとを示している。ここでのＮ₂は、１０よりも大きな自然数である。図８に示すように、１０層目まで積層された造形物５１Ａは、所望の積層が行われており、Ｎ₂層目まで積層された造形物５１Ｃは、所望の積層が行われていない。

　造形開始時はレーザビームに対して材料５の溶融量が最適に指令されていても、積層造形時間が経過していくと、レーザビームの熱源によって、材料５が溶融しやすくなり、供給されてくる材料５と、溶融された材料５によって形成される溶融池との間の距離が大きくなる。これにより、溶融池サイズが小さくなって溶着量不足状態となり、積層幅が所望値よりも小さくなり、積層高さが所望値よりも高くなっていく。さらに、積層幅および積層高さのばらつきが増加する。これにより、形状の崩れが発生しやすくなる。このため、積層造形時間が長くなると、溶着状態が最適な条件範囲から外れて、所望のビード形状に造形できなくなり、造形物５１Ｃの被加工部周辺に歪みまたは崩れが発生する。状態解析部１０４は、このようは被加工部周辺における歪みまたは崩れを事前に検知する。状態解析部１０４は、被加工部における溶融池データの溶融池サイズが溶融池サイズの閾値よりも小さく、積層高さが積層高さの閾値よりも大きい場合に、造形異常信号を生成する。

　実施の形態１では、加工プログラム２３の途中のＮ₁層目において蓄熱状態の影響で形状の歪みまたは崩れが発生し、Ｎ₂層目において溶着状態の影響で形状の歪みまたは崩れが発生する。このため、状態解析部１０４は、センサデータ２４を解析することで、歪みまたは崩れが発生する前に造形異常信号をＮ₁層目またはＮ₂層目の１度のみ生成しているが、歪みまたは崩れの発生を検知する度に複数回にわたって造形異常信号を生成してもよい。

（生産工程変更部１０５）
　ＮＣ装置１の生産工程変更部１０５は、状態解析部１０４の加工状態の解析結果に基づいて付加製造工程と除去製造工程とを自動で変更する。実施の形態１では、加工プログラム２３において１層目から（Ｎ₁－１）層目までは状態解析部１０４における造形異常信号は生成されないので、生産工程変更部１０５は、付加製造装置１００における付加製造工程を継続する。一方、加工プログラム２３においてＮ₁層目になると、生産工程変更部１０５は、状態解析部１０４から造形異常信号が入力されるので、生産工程の変更動作を実行する。

　生産工程変更部１０５は、生産工程の変更動作として、付加製造実行部１０３に付加製造工程の中断信号を送信することで、付加製造工程を一時的に中断する。付加製造装置１００による付加製造工程が停止されると、生産工程変更部１０５は、生産工程の変更動作として、自動搬送装置１０１に造形物１５の搬送開始信号を送信する。これにより、自動搬送装置１０１は、付加製造装置１００から造形物１５を取り出し、除去製造装置１０２のステージ１８にセットする。自動搬送装置１０１が、除去製造装置１０２のステージ１８に造形物１５をセットする処理を完了すると、生産工程変更部１０５は、除去製造装置１０２に、除去製造工程の開始信号を送信する。これにより、除去製造工程が一時的に開始される。

　除去製造工程が完了すると、生産工程変更部１０５は、生産工程の復帰動作を実施する。生産工程変更部１０５は、除去製造実行部１０７に除去製造の停止信号を送信することで、付加製造工程を中断させる。また、除去製造装置１０２による除去製造工程が停止すると、生産工程変更部１０５は、生産工程の復帰動作として、自動搬送装置１０１に造形物１５の搬送開始信号を送信する。これにより、自動搬送装置１０１は、除去製造装置１０２から造形物１５を取り出し、付加製造装置１００のステージ１３にセットする。自動搬送装置１０１が、付加製造装置１００のステージ１３に造形物１５をセットする処理を完了すると、生産工程変更部１０５は、付加製造装置１００に付加製造工程の再開信号を送信する。これにより、付加製造工程が再開される。

　ここでは、生産工程変更部１０５は、加工プログラム２３のＮ₁層目の加工中に１度だけ生産工程変更動作および生産工程復帰動作を実施する場合について説明したが、生産工程変更部１０５は、図３で説明したように、状態解析部１０４から造形異常信号が入力される度に生産工程変更動作および生産工程復帰動作を実行する。

（工程条件生成部１０６）
　ＮＣ装置１の工程条件生成部１０６は、付加製造装置１００で使用した加工プログラム２３、および状態解析部１０４が推定した加工状態に基づいて、除去製造装置１０２が使用する工程条件を決定する。

　工程条件生成部１０６は、加工プログラム２３および加工状態に基づいて、除去製造実行部１０７でＮ₁層目を除去する加工経路、すなわちヘッド移動経路ＨＲ２１を生成する。まず、蓄熱の影響が生じた場合に抽出されたＮ₁層目を除去するヘッド移動経路ＨＲ２１について説明する。

　図９は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が蓄熱の影響が生じた場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第１例を示す図である。図９では、所望の形状を形状４０ＤＦで示し、Ｎ₁層目の付加製造の加工経路であるヘッド移動経路ＨＲ８を付加製造経路４１Ａで示している。また、Ｎ₁層目の実際の積層形状を積層形状４１Ｆで示している。また、蓄熱の影響が生じた場合に抽出されたＮ₁層目を除去する場合の加工経路であるヘッド移動経路ＨＲ２１を除去製造経路４６Ｒ１で示している。

　工程条件生成部１０６は、Ｎ₁層目が歪みまたは崩れが発生している部分であるので、加工プログラム２３のＮ₁層目から（Ｎ₁－１）層目にかけて時間的に遡るように進行方向から逆再生したヘッド移動経路ＨＲ２１を抽出する。換言すると、工程条件生成部１０６は、Ｎ₁層目の付加製造経路４１Ａを逆方向に進行するヘッド移動経路ＨＲ２１を抽出する。

　また、付加製造工程によって形成されたＮ₁層目のビードの積層幅は、蓄熱の影響で、Ｎ₁層目より前に形成されたビードの積層幅と比較して幅が大きくなっている。このため、工程条件生成部１０６は、所望の形状４０ＤＦに対して、ＸＹ平面に平行な面内で加工方向に垂直な方向である垂線方向にヘッド移動経路ＨＲ８をオフセットした除去製造経路４６Ｒ１を生成する。この場合のオフセット量は、Ｎ₁層目の形状ばらつき（造形物１５の高さまたは幅の所望値からのずれ量）の最大値に該当する箇所に対して、工具１９が積層形状４１Ｆの外側を通過するように、形状ばらつきを上回る値に設定される。これにより、工程条件生成部１０６は、除去製造装置１０２によってＮ₁層の全てを除去させてもよいし、形状の歪みまたは崩れにつながる部分のみを除去させてもよい。

　なお、除去製造装置１０２がＮ₁層目のビードを１回の除去製造経路で除去することができない場合には、工程条件生成部１０６は、抽出した付加製造経路４１Ａを複数回オフセットさせることで複数回の除去製造経路を生成してもよい。

　図１０は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が蓄熱の影響が生じた場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第２例を示す図である。図１０では、図９と同様に、所望の形状を形状４０ＤＦで示し、Ｎ₁層目の付加製造のヘッド移動経路ＨＲ８を付加製造経路４１Ａで示している。また、Ｎ₁層目の実際の積層形状を積層形状４１Ｆで示している。

　また、図１０では、蓄熱の影響が生じた場合に抽出されたＮ₁層目を除去する場合の１回目のヘッド移動経路ＨＲ２１を除去製造経路４６Ｒ１で示し、２回目のヘッド移動経路ＨＲ２１を除去製造経路４６Ｒ２で示している。なお、除去製造装置１０２は、除去製造経路４６Ｒ２に沿った除去製造工程を先に実行し、その後、除去製造経路４６Ｒ１に沿った除去製造工程を実行してもよい。

　つぎに、溶着量不足状態となった場合に抽出されたＮ₁層目またはＮ₂層目を除去するヘッド移動経路ＨＲ２１について説明する。Ｎ₁層目の除去処理とＮ₂層目の除去処理とは同様であるので、ここではＮ₁層目の除去処理について説明する。

　図１１は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が溶着量不足状態となった場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第１例を示す図である。図１１では、所望の形状を形状４０ＤＦで示し、Ｎ₁層目の付加製造のヘッド移動経路ＨＲ８を付加製造経路４２Ａで示している。また、Ｎ₁層目の実際の積層形状を積層形状４２Ｆで示している。また、溶着量不足状態の影響が生じた場合に抽出されたＮ₁層目を除去する場合のヘッド移動経路ＨＲ２１を除去製造経路４７Ｒ１で示している。

　工程条件生成部１０６は、Ｎ₁層目が歪みまたは崩れが発生している部分であるので、加工プログラム２３のＮ₁層目から（Ｎ₁－１）層目にかけて進行方向から逆再生したヘッド移動経路ＨＲ２１を抽出する。換言すると、工程条件生成部１０６は、Ｎ₁層目の付加製造経路４２Ａを逆方向に進行するヘッド移動経路ＨＲ２１を抽出する。

　また、付加製造工程によって形成されたＮ₁層目のビードの積層高さは、溶着状態が不足状態となっている影響で、Ｎ₁層目より前に形成されたビードの積層高さと比較して大きくなっている。このため、工程条件生成部１０６は、所望の形状４０ＤＦに対して、Ｚ軸方向（深さ方向）にヘッド移動経路ＨＲ８をオフセットした除去製造経路４７Ｒ１を生成する。この場合のオフセット量は、Ｎ₁層目の積層高さの最大値および最小値から計算される形状ばらつきを上回る値に設定される。これにより、工程条件生成部１０６は、除去製造装置１０２によってＮ₁層の全てを除去させてもよいし、形状の歪みまたは崩れにつながる部分のみを除去させてもよい。

　なお、除去製造装置１０２が、Ｎ₁層目のビードを１回の除去製造経路で除去することができない場合には、工程条件生成部１０６は、抽出した付加製造経路４２Ａを複数回オフセットさせることで複数回の除去製造経路を生成してもよい。

　図１２は、実施の形態１にかかるＮＣ装置が溶着量不足状態となった場合に生成する除去製造工程のヘッド移動経路の第２例を示す図である。図１２では、図１１と同様に、所望の形状を形状４０ＤＦで示し、Ｎ₁層目の付加製造のヘッド移動経路ＨＲ２８を付加製造経路４２Ａで示している。また、Ｎ₁層目の実際の積層形状を積層形状４２Ｆで示している。

　また、図１２では、溶着量不足状態となった場合に抽出されたＮ₁層目を除去する場合の１回目のヘッド移動経路ＨＲ２１を除去製造経路４７Ｒ１で示し、２回目のヘッド移動経路ＨＲ２１を除去製造経路４７Ｒ２で示している。

　また、工程条件生成部１０６は、造形物１５の除去量に合わせて除去製造装置１０２における工具回転数を決定する。造形物１５のビード形状は、蓄熱状態および溶着状態の影響で積層幅および積層高さが不均一でありばらつきが存在している。このため、工程条件生成部１０６は、オフセット量に基づいて、除去製造装置１０２で使用するヘッド移動経路ＨＲ２１（除去製造経路４７Ｒ１，４７Ｒ２）における最大除去体積を導出する。そして、工程条件生成部１０６は、最大除去体積に最適な工具回転数、およびこの工具回転数での走査速度を、ＮＣ装置１が保有する積層条件データに基づいて決定する。すなわち、工程条件生成部１０６は、除去製造工程で除去される造形物１５の体積のうち除去製造経路４７Ｒ１，４７Ｒ２で最大値となる箇所での体積、および積層条件に基づいて、工具回転数、および走査速度を決定する。

　なお、工程条件生成部１０６は、第１の工程完了後における造形物１５の形状高さまたは形状幅のばらつきと、第２の工程完了後における造形物１５の形状高さまたは形状幅のばらつきと、第２の工程における工具経路のオフセット量とを含む状態量を取得する状態量取得部を備えてもよい。そして、工程条件生成部１０６は、この状態量に基づいて、第２の工程完了後における造形物１５の形状高さまたは形状幅のばらつきを小さくする、第２の工程における工具経路のオフセット量を学習する学習部を備えていてもよい。

（除去製造実行部１０７）
　ＮＣ装置１の除去製造実行部１０７は、工程条件生成部１０６が生成したヘッド移動経路ＨＲ２１を含んだ工程条件を解析し、除去製造を除去製造装置１０２に実行させる。除去製造実行部１０７は、工程条件生成部１０６が生成したヘッド移動経路ＨＲ２１のうち、現在行われている処理よりも後に行われる処理についての解析を行う。

　除去製造実行部１０７は、工程条件生成部１０６が生成した除去製造装置１０２におけるヘッド移動経路ＨＲ２１および走査速度を解析して、単位時間当たりの加工ヘッド２１の加工ヘッド位置を決定する。具体的には、除去製造実行部１０７は、予め設定された加速度で加減速するための速度波形を生成する加減速処理と、加減速処理により生成した速度波形を滑らかにするスムージング処理とを行うことで、加工ヘッド２１の加工ヘッド位置を決定する。

　また、除去製造実行部１０７は、スムージング処理後の走査速度で移動した場合の単位時間毎の加工ヘッド位置である補間点を演算する補間処理を行うことで、加工ヘッド２１の指令位置を生成する。除去製造実行部１０７は、この指令位置を、単位時間毎にヘッド駆動装置２０に出力する。これにより、加工ヘッド２１が、所望の位置へと制御される。

　除去製造実行部１０７は、工程条件生成部１０６が生成した工具回転数を解析して、単位時間当たりの工具回転位置を決定する。ヘッド駆動装置２０は、決定した単位時間当たりの工具回転位置を、主軸制御装置（図示せず）に出力し、これにより工具回転数を所望の値に制御する。

　このように実施の形態１によれば、ＮＣ装置１は、積層造形中の蓄熱状態または溶着状態の変化が原因で発生する造形物１５の歪みまたは崩れを事前に検知して付加製造工程から除去製造工程に変更する。この場合において、ＮＣ装置１は、除去製造工程で使用するヘッド移動経路ＨＲ２１を含んだ工程条件を、付加製造装置１００で使用した工程条件に基づいて作成する。これにより、ＮＣ装置１は、生産プロセスを中断することなく、造形物１５を効率良く所望の形状に正確に生産することが可能となる。

　また、ＮＣ装置１は、オンラインで付加製造装置１００と除去製造装置１０２とを切替えることもできる。これにより、ＮＣ装置１は、付加製造工程と除去製造工程との切替えの前後の生産プロセスを継続できるので、工程間の連携が可能となり、生産効率を向上させることができる。

実施の形態２．
　つぎに、図１３から図１５を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、除去製造装置が、造形物１５の一部を除去し、仕上げ面に傷などがあった場合に、付加製造装置が付加製造工程を実行する。

　実施の形態２の加工システム６０は、付加製造装置１００の代わりに付加製造装置２００を備え、除去製造装置１０２の代わりに除去製造装置２０２を備えている。また、実施の形態２の加工システム６０は、ＮＣ装置１の代わりにＮＣ装置１Ａを備えている。また、実施の形態２の加工システム６０は、実施の形態１の加工システム６０と同様に自動搬送装置１０１を備えている。付加製造装置２００は、付加製造装置１００と同様の装置であり、除去製造装置２０２は、除去製造装置１０２と同様の装置である。

　図１３は、実施の形態２にかかるＮＣ装置の機能構成を示す図である。図１３に示す各構成要素のうち図２に示す各構成要素と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

　実施の形態２のＮＣ装置１Ａは、付加製造実行部２０３と、状態解析部２０４と、生産工程変更部２０５と、工程条件生成部２０６と、除去製造実行部２０７とを備えている。付加製造実行部２０３は、付加製造実行部１０３が実行する処理に対応する処理を実行し、状態解析部２０４は、状態解析部１０４が実行する処理に対応する処理を実行する。生産工程変更部２０５は、生産工程変更部１０５が実行する処理に対応する処理を実行し、工程条件生成部２０６は、工程条件生成部１０６が実行する処理に対応する処理を実行する。除去製造実行部２０７は、除去製造実行部１０７が実行する処理に対応する処理を実行する。

　除去製造実行部２０７は、外部入力される加工プログラム３３を受け付ける。加工プログラム３３は、造形物１５の一部を除去することで造形物１５を所望の形状に成形する際に用いられるプログラムである。

　加工プログラム３３には、被加工物１６または加工ヘッド２１を予め設定された経路に沿って移動させるために必要な移動指令および速度指令と、所望の表面粗さ除去を行うために必要な工具回転数の回転指令とが記述されている。移動指令は、移動指令値で表され、速度指令は、速度指令値で表される。回転指令は、回転指令値で表される。

　また、除去製造実行部２０７は、生産工程変更部２０５から、生産工程の切替指令を受け付ける。生産工程の切替指令は、除去製造工程から付加製造工程への切替指令、または付加製造工程から除去製造工程への切替指令である。

　除去製造実行部２０７は、加工プログラム３３に基づいて、ヘッド移動経路ＨＲ２１と、ヘッド移動経路ＨＲ２１上での工具回転数とを制御する。これにより、除去製造実行部２０７は、除去製造装置２０２に造形物１５の一部を除去製造させる。

　除去製造実行部２０７は、除去製造工程から付加製造工程への切替指令を受け付けると、除去製造を停止する。付加製造実行部２０３は、除去製造工程から付加製造工程への切替指令を受け付けると、付加製造を再開する。

　状態解析部２０４は、除去製造装置２０２から取得されたセンサデータ３４を受け付ける。状態解析部２０４は、センサデータ３４に基づいて、造形物１５の加工状態を解析する。センサデータ３４には、画像データ、ヘッド駆動装置２０が備えるモータ検出器によって検出される、加工ヘッド２１の走査軸にかかる負荷トルクなどが含まれている。

　状態解析部２０４は、解析結果である加工状態を生産工程変更部２０５および工程条件生成部２０６に送る。状態解析部２０４が工程条件生成部２０６に送る加工状態には、除去製造工程における仕上げ面に傷が無いか否かの判定結果が含まれている。

　除去製造装置２０２から取得されたセンサデータ３４は、記憶装置などに格納されてもよい。この場合において、記憶装置は、ＮＣ装置１内に配置されてもよいし、ＮＣ装置１の外部に配置されてもよい。また、記憶装置は、付加製造装置２００内に配置されてもよいし、付加製造装置２００の外部に配置されてもよい。

　生産工程変更部２０５は、生産工程変更部１０５と同様に、造形物１５の加工状態に応じて除去製造工程と付加製造工程とを自動で変更する。生産工程変更部２０５は、状態解析部２０４が、造形物１５の仕上げ面に傷があると判定した場合に、除去製造工程から付加製造工程へ変更する。また、生産工程変更部２０５は、付加製造実行部２０３から、付加製造工程が完了したことを示す通知を受け付けた場合に、付加製造工程から除去製造工程へ変更する。

　生産工程変更部２０５は、付加製造工程から除去製造工程への切替指令、および除去製造工程から付加製造工程への切替指令を、除去製造実行部２０７に送る。また、生産工程変更部２０５は、除去製造工程から付加製造工程への切替指令を、付加製造実行部２０３に送る。また、生産工程変更部２０５は、切替指令を付加製造実行部２０３または除去製造実行部２０７に送る際には、造形物１５の搬送指令を自動搬送装置１０１に送る。

　工程条件生成部２０６は、状態解析部２０４から加工状態を受け付ける。工程条件生成部２０６は、状態解析部２０４が、仕上げ面に傷があると判定した場合に、生産工程変更後に付加製造装置２００が用いる工程条件を算出する。この場合において、工程条件生成部２０６は、生産工程の変更前に除去製造装置２０２が使用した工程条件および加工状態に基づいて、生産工程変更後に付加製造装置２００が用いる工程条件を算出する。

　生産工程の変更前に使用した工程条件には、ヘッド移動経路ＨＲ２１などが含まれている。工程条件生成部２０６は、生産工程の変更前に使用した工程条件を、除去製造実行部２０７から取得してもよいし、加工プログラム３３から算出してもよい。工程条件生成部２０６は、算出した工程条件を付加製造実行部２０３に送る。工程条件生成部２０６が算出する工程条件には、ヘッド移動経路ＨＲ８などが含まれている。

　付加製造実行部２０３は、生産工程変更部２０５から、生産工程の切替指令を受け付ける。また、付加製造実行部２０３は、工程条件生成部２０６から工程条件を受け付ける。付加製造実行部２０３は、工程条件生成部２０６から受け付けた工程条件に基づいて、ヘッド移動経路ＨＲ２１と、ヘッド移動経路ＨＲ２１上でのレーザビームの出力値および材料５の供給量とを制御する。これにより、付加製造実行部２０３は、付加製造装置２００に造形物１５を付加製造させる。

　つぎに、ＮＣ装置１Ａの動作の一例について説明する。図１４は、実施の形態２にかかるＮＣ装置による動作の手順を示すフローチャートである。なお、図３で説明した処理と同様の処理については、その説明を省略する。

（ステップＳ１１０）
　ステップＳ１１０では、除去製造実行部２０７に、加工プログラム３３が外部入力される。これにより、除去製造実行部２０７は、加工プログラム３３を受け付ける。前述したように、加工プログラム３３には、被加工物１６と加工ヘッド２１との相対位置を制御するための移動指令、および被加工物１６と加工ヘッド２１との相対速度を制御するための速度指令が含まれている。加工ヘッド２１の速度指令は、工具１９による加工位置での走査速度指令である。

　加工ヘッド２１の移動指令では、移動指令の内容が、座標値と、この座標値の時の移動モードを表すＧコード（例えば、Ｇ０，Ｇ１等）とによって指定される。また、加工ヘッド２１の速度指令では、速度指令の内容が、速度値が記載されたＦコードによって指令される。

　除去製造が行なわれるためには、ユーザに設定された所望の表面粗さに基づいた工具回転数指令値が必要となる。工具回転数指令値は、加工プログラム３３上でＳコードを用いて所望の表面粗さとなるように直接指定されてもよいし、ＧコードまたはＭコードを用いて指令されてもよい。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１１０の実行後、ステップＳ１２０に手順を進める。

（ステップＳ１２０）
　ステップＳ１２０では、除去製造実行部２０７が、外部入力された加工プログラム３３に記述されている処理の内容に基づいて、除去製造装置２０２における加工ヘッド２１を移動させる移動経路を解析し移動経路を決定する。また、除去製造実行部２０７は、加工プログラム３３に基づいて、加工ヘッド２１の移動速度である走査速度を決定する。また、除去製造実行部２０７は、加工プログラム３３に基づいて、除去製造工程に必要な工具回転数を決定する。そして、除去製造実行部２０７は、決定した移動経路、走査速度、工具回転数を用いて、除去製造装置２０２に除去製造を実施させる。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１２０の実行後、ステップＳ１３０に手順を進める。

（ステップＳ１３０）
　ステップＳ１３０では、除去製造装置２０２の加工状態を監視するためのセンサデータ３４が除去製造装置２０２から収集されて、状態解析部２０４に入力される。これにより、状態解析部２０４が、センサデータ３４を取得する。

　センサ情報であるセンサデータ３４には、例えば、仕上げ加工結果を計測（解析）するための画像データが含まれている。画像データは、造形物１５の画像を示すデータであり、カメラおよびレーザ変位計の少なくとも一方を用いて取得される。センサデータ３４には、仕上げ加工結果を計測するための画像データの代わりに、ヘッド駆動装置２０にかかる負荷データ（加工ヘッド２１の走査軸にかかる負荷トルク）および加工ヘッド２１の位置データが含まれていてもよい。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１３０の実行後、ステップＳ１４０に手順を進める。

（ステップＳ１４０）
　ステップＳ１４０では、状態解析部２０４が、センサデータ３４に含まれる画像データに基づいて、加工の進行方向が切替えられた際に生じた摩擦または機械振動によって発生した傷などを検知する。すなわち、状態解析部２０４は、除去製造装置２０２における除去製造工程が安定して実行されたか否かを判定する。センサデータ３４に含まれる画像データは、除去製造工程における造形表面にばらつきがなく均一に誤差なく除去製造できているかが観測されたデータである。

　ＮＣ装置１Ａの状態解析部２０４は、造形物１５の仕上げ面に傷がないと判定した場合（ステップＳ１４０、Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０に手順を進める。

　一方、状態解析部２０４は、造形物１５の仕上げ面に傷があると判定した場合（ステップＳ１４０、Ｎｏ）、ステップＳ１５０に手順を進める。状態解析部２０４が、造形物１５の仕上げ面に傷があると判定した場合、除去製造実行部２０７は、傷が無くなるよう、除去製造装置２０２に造形物１５の上面への除去製造を実施させてもよい。

　なお、状態解析部２０４は、加工の進行方向が切替えられた際に生じる摩擦または機械振動を、ヘッド駆動装置２０にかかる負荷データおよび加工ヘッド２１の位置データから推定することも可能である。この場合、状態解析部２０４は、ヘッド駆動装置２０にかかる負荷データおよび加工ヘッド２１の位置データに基づいて、間接的に仕上げ加工結果を算出する。すなわち、状態解析部２０４は、負荷データおよび位置データに基づいて、摩擦または機械振動を算出し、摩擦または機械振動に基づいて、仕上げ加工結果（傷の有無など）を算出する。この場合、状態解析部２０４は、加工の進行方向が切替えられた際に生じる摩擦または機械振動に基づいて、摩擦または機械振動による傷の有無を解析する。

（ステップＳ１５０）
　ステップＳ１５０では、状態解析部２０４が、生産工程変更部２０５および工程条件生成部２０６に、造形物１５の仕上げ面に傷があることを通知する。これにより、生産工程変更部２０５は、除去製造を中断して付加製造に工程変更させる、すなわち生産工程の切替動作を実行する。この場合の除去製造工程が第１の生産工程であり、付加製造工程が第２の生産工程である。また、除去製造工程で用いられた工程条件が第１の工程条件であり、付加製造工程で用いられる工程条件が第２の工程条件である。

　生産工程切替動作には、生産工程変更部２０５が、除去製造実行部２０７に除去製造工程の中断信号（切替指令）を送信して除去製造工程を一時的に中断させる動作が含まれている。また、生産工程の切替動作には、生産工程変更部２０５が、除去製造工程の中断完了後に、造形物１５の搬送動作を自動搬送装置１０１に実行させる動作が含まれている。ここでの造形物１５の搬送動作では、生産工程変更部２０５が、自動搬送装置１０１に、除去製造装置２０２から造形物１５を取り出して付加製造装置２００のステージ１３にセットさせる。また、生産工程の切替動作には、生産工程変更部２０５が、付加製造実行部２０３に付加製造工程の開始信号（切替指令）を送信して付加製造工程を準備させる動作が含まれている。このように、生産工程変更部２０５は、除去製造工程から付加製造工程への切替指令を、付加製造実行部２０３および除去製造実行部２０７に送る。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１５０の実行後、ステップＳ１６０に手順を進める。

（ステップＳ１６０）
　ステップＳ１６０では、工程条件生成部２０６は、付加製造実行部２０３が付加製造工程で使用する工程条件を生成する。具体的には、工程条件生成部２０６は、付加製造装置２００における加工ヘッド８の移動経路、走査速度、加工ヘッド８のレーザ出力値、および金属供給量を決定し、付加製造工程の工程条件工程に設定する。

　工程条件生成部２０６は、付加製造装置２００におけるヘッド移動経路ＨＲ８を、除去製造装置２０２に入力された加工プログラム３３に基づいて設定する。具体的には、工程条件生成部２０６は、加工の進行方向が切替えられた際に生じる摩擦または機械振動によって発生した傷を全て除去できるように、ヘッド移動経路ＨＲ８を抽出し付加製造工程の工程条件に設定する。この場合において、工程条件生成部２０６は、除去製造装置２０２において一時中断した指令箇所から加工プログラム３３を３次元空間上にオフセットして遡るように、付加製造工程におけるヘッド移動経路ＨＲ８を抽出する。すなわち、工程条件生成部２０６は、除去製造装置２０２が除去製造を中断した位置から、加工プログラム３３に設定されているヘッド移動経路ＨＲ２１にオフセット部分を与えて逆方向に辿るように、付加製造工程におけるヘッド移動経路ＨＲ８を設定する。

　また、工程条件生成部２０６は、付加製造装置２００に用いられる加工プログラム３３に設定されている加工ヘッド８の走査速度を、付加製造工程の工程条件に設定する。また、工程条件生成部２０６は、発生した傷を全て除去できるように、付加製造工程に必要なレーザ出力値および金属供給量の指令値を決定する。この場合において、工程条件生成部２０６は、傷の体積、傷を無くすために除去された部分の体積などに基づいて、付加製造実行部２０３における付加量を算出する。そして、工程条件生成部２０６は、加工ヘッド位置の指令経路に対するレーザ出力値および金属供給量を、付加製造実行部２０３における付加量に基づいて決定する。工程条件生成部２０６は、ヘッド移動経路ＨＲ８と、ヘッド移動経路ＨＲ８上でのレーザ出力値および金属供給量とを、付加製造実行部２０３に送る。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１６０の実行後、ステップＳ１７０に手順を進める。

（ステップＳ１７０）
　ステップＳ１７０では、付加製造実行部２０３が、工程条件生成部２０６が生成したヘッド移動経路ＨＲ８と、走査速度と、ヘッド移動経路ＨＲ８上でのレーザ出力値と、金属供給量とを受け付ける。これにより、付加製造実行部２０３は、付加製造装置２００に対して出力する加工ヘッド８の移動経路、走査速度、レーザ出力値、および金属供給量を決定する。付加製造実行部２０３は、決定した移動経路、走査速度、レーザ出力値、および金属供給量を用いて、付加製造装置２００に付加製造を開始させる。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１７０の実行後、ステップＳ１８０に手順を進める。

（ステップＳ１８０）
　ステップＳ１８０では、付加製造実行部２０３による付加製造の完了後に、生産工程変更部２０５が、生産工程の復帰動作を実行する。生産工程の復帰動作には、生産工程変更部２０５が、付加製造実行部２０３から付加製造の完了通知を受け付ける動作が含まれている。また、生産工程の復帰動作には、生産工程変更部２０５が、造形物１５の搬送動作を自動搬送装置１０１に実行させる動作が含まれている。ここでの造形物１５の搬送動作では、生産工程変更部２０５が、自動搬送装置１０１に、付加製造装置２００から造形物１５を取り出させて除去製造装置２０２のステージ１８にセットさせる。また、生産工程の復帰動作には、生産工程変更部２０５が、除去製造実行部２０７に除去製造工程の開始信号（切替指令）を送信して除去製造工程を準備させる動作が含まれている。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１８０の実行後、ステップＳ１９０に手順を進める。

（ステップＳ１９０）
　ステップＳ１９０では、除去製造実行部２０７が、除去製造装置２０２に除去製造を再開させる。すなわち、除去製造実行部２０７が、加工プログラム３３に記述されている処理の内容に基づいて、付加製造実行部２０３での付加製造の終了位置から加工ヘッド２１を移動させるヘッド移動経路ＨＲ２１の解析を再開しヘッド移動経路ＨＲ２１および走査速度を決定する。また、除去製造実行部２０７は、加工プログラム３３に基づいて、除去製造工程に必要な工具回転数の指令値を決定する。そして、除去製造実行部２０７は、決定した移動経路、走査速度、および工具回転数を用いて、除去製造装置２０２に除去製造を再開させる。ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１９０の実行後、ステップＳ２００に手順を進める。

（ステップＳ２００）
　ステップＳ２００では、ＮＣ装置１Ａが、加工プログラム３３に記述されている処理が全て完了したか否かを判定する。加工プログラム３３に記述されている処理が全て完了していない場合（ステップＳ２００、Ｎｏ）、ＮＣ装置１Ａは、ステップＳ１３０からＳ２００までの処理を繰り返す。ＮＣ装置１Ａは、加工プログラム３３に記述されている処理が全て完了するまで、ステップＳ１３０からＳ２００までの処理を繰り返す。加工プログラム３３に記述されている処理が全て完了した場合（ステップＳ２００、Ｙｅｓ）、ＮＣ装置１Ａは、造形物１５の製造を制御する処理を完了する。

　このように、ＮＣ装置１Ａは、除去製造工程における加工の進行方向が切替えられた際に生じる摩擦または機械振動によって発生する傷を検知して除去製造工程から付加製造工程に変更することができる。これにより、ＮＣ装置１Ａは、除去製造装置２０２における仕上げ加工に欠陥が発生した場合においても、生産工程を自動で修正して効率良く所望の形状を有した造形物１５を正確に生産することが可能となる。

　ここで、付加製造装置２００が製造する造形物１５の具体例について説明する。図１５は、実施の形態２にかかるＮＣ装置が除去製造装置に除去製造させた造形物の例を示す図である。図１５に示す造形物５３は、除去製造装置２０２が製造する造形物１５の一例である。

　実施の形態２にかかる除去製造工程に用いられる加工プログラム３３には、例えば、実施の形態１において付加製造された造形物５０の最上面を仕上げ加工する指令が記載されている。図１５では、加工プログラム２３，３３を用いて造形された造形物５３を示している。加工プログラム２３は、材料５の層を１層目からＮ層目まで積層することで造形物５０を作製するプログラムである。加工プログラム３３は、造形物５０の上面を１ブロック目からＭ（Ｍは自然数）まで除去することによって造形物５０から造形物５３を作製するプログラムである。

　加工プログラム３３は、ＮＣ装置１Ａの外部から除去製造実行部２０７に入力される。実施の形態２では、加工プログラム３３の実行が開始された後に、除去ブロックであるＭ₁（Ｍ₁は、１からＭの何れかの自然数）ブロック目付近においての製造工程の指令中に、造形物表面に摩擦もしくは機械振動起因の傷が発生する場合について説明する。以下、この場合の、ＮＣ装置１Ａの各構成要素の動作について、実施の形態１とは異なる動作について説明する。

（状態解析部２０４）
　ＮＣ装置１Ａの状態解析部２０４は、除去製造装置２０２に設置されたセンサからセンサデータ３４を収集し、センサデータ３４に基づいて、除去製造中の加工状態を推定する。具体的には、状態解析部２０４は、除去製造装置２０２によって形成される表面形状を観測した画像データをセンサデータ３４から取得する。さらに、状態解析部２０４は、除去製造装置２０２によって形成される造形形状が計測された画像データから形状特徴量を抽出する。ここで抽出される形状特徴量は、曲率、形状高さ、形状幅等のうちの少なくとも１つを含んでいる。状態解析部２０４は、曲率、形状高さ、形状幅等のうちの少なくとも１つを含んだ特徴量を、エッジ検出、二値化などの画像解析手法を用いて計算する。

　状態解析部２０４は、画像データに基づいて、摩擦または機械振動によって生じる傷を解析する。実施の形態２においては、状態解析部２０４が、Ｍ₁ブロック目と、Ｍ₁ブロック目以外の指定ブロックとを比較すると、Ｍ₁ブロック目では摩擦や機械振動によって、形状高さを示すＺ軸位置がマイナス方向に食い込むので、形状高さが他の領域と比較して低くなる。このため、状態解析部２０４は、形状高さのばらつきが他の領域と比較して大きい場合に、造形異常信号を生成する。

　実施の形態２では、状態解析部２０４が、加工プログラム３３の途中のＭ₁ブロック目への指令の一か所における摩擦または機械振動が原因の傷を検知して造形異常信号を生成しているが、１または複数の他の箇所の傷を検知することも可能である。

　このように実施の形態２によれば、ＮＣ装置１Ａは、除去製造工程における摩擦または機械振動が原因で発生する表面形状の傷を検知して除去製造工程から付加製造工程に変更する。この場合において、ＮＣ装置１Ａは、付加製造工程で使用するヘッド移動経路ＨＲ８を含んだ工程条件を、除去製造装置２０２で使用した工程条件に基づいて作成する。これにより、ＮＣ装置１Ａは、仕上げ加工において造形物１５に欠陥が発生した場合においても、生産工程を自動で修正して効率良く所望の形状を有した造形物５３を正確に生産することが可能となる。

　つづいて、ＮＣ装置１，１Ａのハードウェア構成について説明する。ＮＣ装置１，１Ａは、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用回路などの専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。

　図１６は、実施の形態１，２に係るＮＣ装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図である。図１６に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、ＮＣ装置１，１Ａの処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能をＮＣ装置１，１Ａに実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。上記プログラムは、数値制御処理をＮＣ装置１，１Ａに実行させるプログラムであるとも言える。

　ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。

　図１７は、実施の形態１，２に係るＮＣ装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図である。図１７に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路９３については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路９３は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１，１Ａ　ＮＣ装置、２　レーザ発振器、３　ファイバーケーブル、４　材料供給装置、５　材料、６　ガス供給装置、７　配管、８，２１　加工ヘッド、９　ビームノズル、１０　材料ノズル、１１　ガスノズル、１２，２０　ヘッド駆動装置、１３，１８　ステージ、１４　ベース材、１５，５０，５１Ａ～５１Ｃ，５３　造形物、１６　被加工物、１７　ハンド機構、１９　工具、２２　主軸駆動装置、２３，３３　加工プログラム、２４，３４　センサデータ、２５　ハンド駆動装置、４１Ａ，４２Ａ　付加製造経路、４１Ｆ，４２Ｆ　積層形状、４６Ｒ１，４６Ｒ２，４７Ｒ１，４７Ｒ２　除去製造経路、６０　加工システム、９０，９３　処理回路、９１　プロセッサ、９２　メモリ、１００，２００　付加製造装置、１０１　自動搬送装置、１０２，２０２　除去製造装置、１０３，２０３　付加製造実行部、１０４，２０４　状態解析部、１０５，２０５　生産工程変更部、１０６，２０６　工程条件生成部、１０７，２０７　除去製造実行部。

Claims

　第１の加工ヘッドからビームを照射することによって溶融させた材料を積層することで造形物を製造する付加製造工程を実行する付加製造装置を制御する付加製造実行部と、
　第２の加工ヘッドに配置された工具を用いて前記造形物を切削する除去製造工程を実行する除去製造装置を制御する除去製造実行部と、
　前記付加製造工程と前記除去製造工程との２つの生産工程が組み合わされて製造される前記造形物の加工状態を監視して得られるセンサデータを受け付けるとともに、前記センサデータに基づいて、前記造形物の加工状態を解析する状態解析部と、
　前記加工状態の解析結果に基づいて、２つの前記生産工程のうちの何れを実行させるかの切替えを指示する切替指令を生成し、前記切替指令を前記付加製造実行部および前記除去製造実行部に出力する生産工程変更部と、
　２つの前記生産工程が切替えられる際には、２つの前記生産工程のうちの切替え前の生産工程である第１の生産工程において使用された第１の工程条件に基づいて、２つの前記生産工程のうちの切替え後の生産工程である第２の生産工程において使用される第２の工程条件を決定する工程条件生成部と、
　を備える、
　ことを特徴とする数値制御装置。
　前記第２の生産工程で用いられる加工経路は、前記第１の生産工程で用いられる加工経路を３次元空間上でオフセットした経路であるオフセット部分を含む、
　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
　前記第２の生産工程で用いられる加工経路での移動方向と、前記第１の生産工程で用いられる加工経路での移動方向とは、逆方向である、
　ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
　前記第１の生産工程が前記付加製造工程であり、前記第２の生産工程が前記除去製造工程である場合、
　前記工程条件生成部は、
　前記オフセット部分として、前記第１の生産工程における前記造形物の高さまたは幅の所望値からのずれ量を除去できるオフセット量を設定する、
　ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
　前記第１の生産工程が前記付加製造工程であり、前記第２の生産工程が前記除去製造工程である場合、
　前記第２の工程条件は、第２の加工ヘッドの走査速度および主軸回転数を含み、
　前記工程条件生成部は、前記第２の生産工程において除去される前記造形物の体積に基づいて、前記第２の加工ヘッドの前記走査速度および前記主軸回転数を決定する、
　ことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の数値制御装置。
　前記第１の生産工程が前記除去製造工程であり、前記第２の生産工程が前記付加製造工程である場合、
　前記第２の工程条件は、前記第１の加工ヘッドの走査速度、レーザ出力、および前記材料の供給量を含み、
　前記工程条件生成部は、前記第２の生産工程において付加される前記造形物の体積に基づいて、前記第１の加工ヘッドの前記走査速度、前記レーザ出力、および前記材料の供給量を決定する、
　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の数値制御装置。
　前記状態解析部は、
　前記センサデータに基づいて前記造形物の溶着状態または形状状態を推定し、
　前記生産工程変更部は、
　前記状態解析部が推定した結果に基づいて前記第１の生産工程を継続するか切替指令出力するかの判定を行う、
　ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の数値制御装置。
　前記センサデータには、前記造形物の特定層における高さ、幅、および温度の少なくとも１つのデータを含んでいる、
　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の数値制御装置。
　前記センサデータには、前記材料を供給する材料供給装置にかかる負荷トルクが含まれている、
　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の数値制御装置。
　前記センサデータには、前記除去製造装置の走査軸にかかる負荷トルクが含まれている、
　ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の数値制御装置。
　数値制御装置が、第１の加工ヘッドからビームを照射することによって溶融させた材料を積層することで造形物を製造する付加製造工程を実行する付加製造装置を制御する付加製造実行ステップと、
　数値制御装置が、第２の加工ヘッドに配置された工具を用いて前記造形物を切削する除去製造工程を実行する除去製造装置を制御する除去製造実行ステップと、
　数値制御装置が、前記付加製造工程と前記除去製造工程との２つの生産工程が組み合わされて製造される前記造形物の加工状態を監視して得られるセンサデータを受け付けるとともに、前記センサデータに基づいて、前記造形物の加工状態を解析する状態解析ステップと、
　数値制御装置が、前記加工状態の解析結果に基づいて、２つの前記生産工程のうちの何れを実行するかの切替えを行う生産工程変更ステップと、
　数値制御装置が、２つの前記生産工程を切替える際には、２つの前記生産工程のうちの切替え前の生産工程である第１の生産工程において使用された第１の工程条件に基づいて、２つの前記生産工程のうちの切替え後の生産工程である第２の生産工程において使用される第２の工程条件を決定する工程条件生成ステップと、
　を含む、
　ことを特徴とする数値制御方法。