WO2023012889A1

WO2023012889A1 - 接合方法、接合装置、および接合システム

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Publication number: WO2023012889A1
Application number: PCT/JP2021/028728
Authority: WO
Inventors: 暢宏篠原; 大嗣森田; 隆湯澤
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2023-02-09
Also published as: JPWO2023012889A1; CN117794680A; JP7094464B1

Abstract

接合方法は、接合装置が、第１の材料からなる接合ベース材（ＢＰ）の接合面上の加工領域に造形材料を供給する材料供給と、加熱用の熱源を加工領域に供給して造形材料を溶融させる加熱溶融と、によって加工領域にピン状の部材である接合ピン（ＳＰ）を積層造形する積層造形工程と、接合装置が、第１の材料とは異なる第２の材料からなり接合ピンが貫通可能な通し穴（Ｈ１）が形成された接合材（ＰＰ）の通し穴を接合ピンが貫通して通し穴から突出するように第２の被接合材と第１の被接合材とを配置する配置工程と、接合装置が、接合ピンのうちの通し穴から突出した部分である突出部を加工することで、接合ベース材と接合材とを固定する固定突出部を形成する加工工程と、を含み、固定突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状は、通し穴の突出部の出口の外周形状よりも大きい。

Description

接合方法、接合装置、および接合システム

　本開示は、被接合材同士を接合する接合方法、接合装置、および接合システムに関する。

　近年、自動車、鉄道、建築、機械、航空機など総重量が環境性能に大きく影響する様々な分野で、使用される鋼材の一部を軽量な金属であるアルミニウム、マグネシウム、軽合金などに置き換えることで軽量化を図る技術の開発が進められている。建築分野では、例えば、高張力鋼が構造部材に使用され、アルミニウム材が非構造材に用いられるなど、複数の材料が使用場所ごとに使い分けられることによって建築物の軽量化とコストの抑制が各社で進められている。また、自動車分野では、例えば、車体のマルチマテリアル化として、鋼材、アルミニウム、マグネシウム、ＣＦＲＰ（Carbon　Fiber　Reinforced　Plastics、炭素繊維強化プラスチック）などの複数の材料が、適材適所となるように使い分けられることによって車体の軽量化が各社で進められている。

　上述したような複数の素材を組み合わせる方法には、軽量化と剛性との並立が求められる。そのため、異種材同士を高い強度で接合しなければならない。一般的な接合方法としては、機械締結、接着、変形圧着、溶かし込みなどがあり、特に強固に接合できるのはスポット溶接である。ところが、スポット溶接は、同種の金属同士での接合を前提としていることが多い。これは、異種の金属同士を接合した場合に、接合部に脆い金属間化合物が生成して割れやすくなり、良好な溶接継手が得られないからである。繰返し応力のかかる航空機などでは、この金属間化合物の影響を防ぐため溶接はほとんど使われず、構造用接着剤またはリベットが用いられるのが主流となっている。

　特許文献１に記載の鋳型模型の製造方法では、積層造形模型にスナップフィット構造が形成され、定盤には積層造形模型のスナップフィット構造に係合可能な下穴が形成されている。これにより、特許文献１に記載の鋳型模型の製造方法では、スナップフィット構造を下穴に嵌め込むことで精度良く短時間で積層造形模型を定盤に設置している。

特開２０１９－１４１８５３号公報

　しかしながら、上記特許文献１の技術では、材料の弾性を利用して鋳型模型を定盤に嵌め込んでいるので、被接合材同士の界面には少なからず隙間が存在し、接合部にがたつき、緩みなどが生じる。このため、上記特許文献１の技術では、鋳型模型および定盤といった被接合材同士を強固に接合できないという問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、被接合材同士を強固に接合することができる接合方法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、本開示の接合方法は、接合装置が、第１の材料からなる第１の被接合材の接合面上の加工領域に第１の造形材料を供給する材料供給と、加熱用の熱源を加工領域に供給して第１の造形材料を溶融させる加熱溶融と、によって加工領域にピン状の部材である接合ピンを積層造形する積層造形工程を含む。また、本開示の接合方法は、接合装置が、第１の材料とは異なる第２の材料からなり接合ピンが貫通可能な通し穴が形成された第２の被接合材の通し穴を接合ピンが貫通して通し穴から突出するように第２の被接合材と第１の被接合材とを配置する配置工程を含む。また、本開示の接合方法は、接合装置が、接合ピンのうちの通し穴から突出した部分である突出部を加工することで、第１の被接合材と第２の被接合材とを固定する固定突出部を形成する加工工程を含む。固定突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状である第１の外周形状は、通し穴の突出部の出口の外周形状である第２の外周形状よりも大きい。

　本開示にかかる接合方法は、被接合材同士を強固に接合することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる接合システムの構成を示す図実施の形態１にかかる接合システムが備える加工ヘッドの断面構成を示す図実施の形態１にかかる接合システムが備えるステージ回転機構の構成例を示す図実施の形態１にかかる接合システムによる積層造形時に接合ピンの高さが低い場合の温度拡散を説明するための図実施の形態１にかかる接合システムによる積層造形時に接合ピンの高さが高い場合の温度拡散を説明するための図実施の形態１にかかる接合システムが備える制御部の構成を示す図実施の形態１にかかる接合装置による接合処理の処理手順を示すフローチャート実施の形態１にかかる接合装置による接合処理を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置による電食防止シートを挟まない場合の接合処理を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置が形成した接合ピンの突出部の第１の別形状例を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置が形成した接合ピンの突出部の第２の別形状例を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置が積層造形する接合ピンの別形状例を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置が積層造形する接合ピンの突出部の第３の別形状例を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置が積層造形する接合ピンの突出部の第４の別形状例を説明するための図実施の形態１にかかる接合装置による被覆部の積層造形処理を説明するための図実施の形態２にかかる接合装置による接合処理を説明するための図実施の形態３にかかる接合装置による接合処理を説明するための図実施の形態４にかかる接合装置による接合処理を説明するための図実施の形態４にかかる接合装置による突出部を用いない接合処理を説明するための図実施の形態５にかかる接合システムの構成を示す図実施の形態５にかかる接合システムが備える制御部の構成を示す図実施の形態５にかかる制御部の動作処理手順を示すフローチャート実施の形態１～５に係る制御部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１～５に係る制御部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接合方法、接合装置、および接合システムを図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる接合システムの構成を示す図である。図２は、実施の形態１にかかる接合システムが備える加工ヘッドの断面構成を示す図である。以下では、水平面と平行な面内の２つの軸であって互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸をＺ軸とする。すなわち、Ｚ軸方向は鉛直方向に平行である。実施の形態１では、被接合材が、板状の接合ベース材ＢＰおよび板状の接合材ＰＰであり、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰの上面がＸＹ平面に平行な状態での接合処理について説明する。

　接合システム１０１は、接合装置１００と、加工プログラム生成装置２００とを備える。加工プログラム生成装置２００は、接合装置１００を制御するための加工プログラムである基本加工プログラムＢＰＲを生成して接合装置１００に送る。

　積層造形装置である接合装置１００は、ＤＥＤ（Directed　Energy　Deposition）方式の積層造形機能を有した接合装置である。接合装置１００は、基本加工プログラムＢＰＲに基づき、加熱用の熱源ＨＳによってワイヤ状の造形材料ＰＭを加熱溶融させ、溶融した造形材料ＰＭを接合ベース材ＢＰなどに付加する。接合ベース材ＢＰは、接合のベースとなる基材である。接合装置１００は、例えば、接合ベース材ＢＰを種々の方向に回転させながら接合ベース材ＢＰに造形材料ＰＭを付加することで、接合ピンＳＰを積層造形する。接合ピンＳＰは、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの接合に用いられるピン状の積層造形物である。造形材料ＰＭが、第１の造形材料である。

　接合装置１００は、接合装置１００を制御する制御部１と、熱源ＨＳを供給する熱源供給部２と、熱源供給部２から加工ヘッド６まで熱源ＨＳを導く熱源経路３とを備えている。また、接合装置１００は、接合位置である加工領域に向けて造形材料ＰＭを供給する造形材料供給部８と、造形材料ＰＭの供給方向を接合位置へと向けるワイヤノズル８０とを備えている。また、接合装置１００は、接合対象物（被接合材）と加工ヘッド６との相対位置を変化させる加工ヘッド駆動部７１と、シールドガスＧを供給するガス供給部４と、ガスノズル１３とガス供給部４とを繋ぐガス供給経路５とを備えている。造形材料供給部８は、造形材料ＰＭを備蓄しているワイヤスプール８１と、ワイヤスプール８１を駆動するスプール駆動装置８２とを有している。

　造形材料供給部８のスプール駆動装置８２は、ワイヤスプール８１を回転させることで、造形材料ＰＭからなるワイヤを繰り出し、ワイヤノズル８０に向けてワイヤを材料供給する。なお、造形材料供給部８が材料供給する造形材料ＰＭは、接合材ＰＰと同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。すなわち、造形材料供給部８が供給する造形材料ＰＭは、接合材ＰＰ上に積層造形できるものであるなら、何れの材料であってもよい。

　また、ワイヤノズル８０は、造形材料ＰＭとしてワイヤに限らず粉末材料を高圧空気などで噴出させてもよい。造形材料ＰＭの形態としては線状、粉末状、液体状、ペーストを挙げることができる。また、造形材料ＰＭの材質としては金属、樹脂などを挙げることができる。

　加工ヘッド６は、ガスノズル１３および熱源供給ノズル１４を有している。ガスノズル１３および熱源供給ノズル１４の外形は、何れも円錐台の側面の形状である。ガスノズル１３の外形形状を第１の円錐台、熱源供給ノズル１４の外形形状を第２の円錐台とする。この場合、第１の円錐台は、第２の円錐台の外周を囲うように配置される。この場合において、第２の円錐台の上底および下底の径をそれぞれ、第１の円錐台の上底および下底の径より小さくすることで、ガスノズル１３および熱源供給ノズル１４を同軸上の構成としつつシールドガスＧと熱源ＨＳの供給経路を出射直前まで別経路とすることができる。

　このように、加工ヘッド６では、ガスノズル１３と熱源供給ノズル１４とが１つの回転軸に関して回転対称な形状となっている。これにより、加工ヘッド６は、熱源ＨＳとシールドガスＧとを加工位置へ向けて１つの軸上で供給できる。また、加工ヘッド６は、熱源ＨＳが供給される加工位置を、シールドガスＧが取り囲むようにシールドガスＧを噴出させることができる。

　また、接合装置１００は、温度を測定する温度測定部９と、接合ベース材ＢＰが固定されるステージ１０と、ステージ１０を回転させるステージ回転機構７２と、粉塵、煙などを吸い込む集塵器１２とを備えている。また、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰなどを搬送する搬送部３０を備えている。

　搬送部３０は、接合ベース材ＢＰ、接合材ＰＰなどを搬送する。接合ベース材ＢＰは、第１の材料からなる被接合材であり、接合材ＰＰは、第１の材料とは異なる第２の材料からなる被接合材である。接合ベース材ＢＰが第１の被接合材であり、接合材ＰＰが第２の被接合材である。接合ベース材ＢＰと、造形材料ＰＭとは、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを、造形材料ＰＭを用いて接合する。

　また、搬送部３０は、ピン状の部材である接合ピンＳＰが形成された接合ベース材ＢＰの上面に接合材ＰＰを載置する。接合材ＰＰには、後述する通し穴Ｈ１が形成されており、搬送部３０は、接合ピンＳＰを通し穴Ｈ１に貫通させて接合ベース材ＢＰの上面と接合材ＰＰの底面とを合わせる。

　熱源供給部２と加工ヘッド６との間は熱源経路３によって接続されている。熱源供給部２は、制御部１が決定した熱源ＨＳの供給指令（以下、熱源供給指令ＬＣという）に基づいて熱源ＨＳを加工ヘッド６に供給する。図２に示すように、加工ヘッド６の熱源供給ノズル１４は、造形材料ＰＭを加熱溶融させる熱源である熱源ＨＳを接合ベース材ＢＰへ向けて出力する。熱源ＨＳの例としては、レーザビーム、電子ビーム、アーク放電、ジュール加熱などを挙げることができる。

　接合装置１００は、造形材料ＰＭに対してシールドガスＧを供給しながら熱源ＨＳを供給する。接合装置１００は、熱源ＨＳによって造形材料ＰＭを加熱溶融させ、溶融した造形材料ＰＭを、接合ピンＳＰとして接合ベース材ＢＰなどに付加することで、造形物ＯＰを作製する。接合装置１００は、造形材料ＰＭを加熱することによって接合ピンＳＰを造形し、接合ピンＳＰを用いて接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合させた接合物を作製する。このように、接合ピンＳＰは、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの接合に用いられる。なお、実施の形態１では、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰが板状部材である場合について説明するが、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰの形状は何れの形状であってもよい。

　図３は、実施の形態１にかかる接合システムが備えるステージ回転機構の構成例を示す図である。図３では、ステージ回転機構７２の斜視図を示している。ステージ回転機構７２は、図３のＡ軸およびＣ軸を回転軸として回転する回転部材１６ａを備えている。Ａ軸はＣ軸に対して垂直な軸である。ステージ回転機構７２の回転部材１６ａには、ステージ１０が取り付けられる。なお、図３では、ステージ１０の図示を省略している。

　ステージ回転機構７２は、制御部１が決定した駆動指令（以下、駆動指令ＤＣという）に基づいて、Ａ軸またはＣ軸を中心として回転部材１６ａ、ステージ１０、および接合ベース材ＢＰを回転させる。ステージ１０が回転すると、接合ベース材ＢＰと加工ヘッド６との相対的な角度、位置などが変化する。

　例えば、ステージ回転機構７２は、例えば、回転部材１６ａに対し、Ａ軸を回転軸とする回転方向Ｒａの回転と、Ｃ軸を回転軸とする回転方向Ｒｃへの回転との、２つの回転方向の回転を独立して実行できる構成である。このように、ステージ１０は、Ａ軸およびＣ軸の２軸回転機構を有するステージ回転機構７２によって２軸方向に移動可能となっている。ステージ回転機構７２は、Ａ軸およびＣ軸の向きを任意にとることができる。ステージ回転機構７２は、Ａ軸をＸ軸に平行とし、Ｃ軸をＺ軸に平行としてもよい。

　また、例えば、ステージ回転機構７２は、回転方向Ｒａおよび回転方向Ｒｃの２つの回転方向を実行するサーボモータを備えていてもよい。接合装置１００は、ステージ回転機構７２を用いることにより、例えば、加工位置へのアクセスに５軸構成が必要となる複雑な形状の接合ベース材ＢＰに接合ピンＳＰを積層造形してもよい。

　上述したように、接合装置１００の軸構成については、例えば、加工ヘッド６が３軸構成であり、接合ベース材ＢＰを載せたステージ１０がＡ軸およびＣ軸の２軸構成であるが、接合装置１００の軸構成はこれに限らない。接合装置１００の軸構成は、例えば、加工ヘッド６を３軸構成とＺ軸中心でＣ軸回転する機構を備えた４軸構成とし、接合ベース材ＢＰを載せたステージ１０をＡ軸回転のみとした５軸構成であってもよい。

　また、接合装置１００の軸構成は、接合ベース材ＢＰを載せたステージ１０を３軸構成とし、加工ヘッド６をＡ軸およびＣ軸周りに２軸回転させる軸構成でもよい。また、接合システム１０１は、全体が５軸以上の多軸構成であってもよい。また、接合装置１００がシンプルな形状しか接合しない場合は、接合装置１００の軸構成は、３軸または４軸といった可動範囲を絞った限定的な軸構成であってもよい。

　また、加工ヘッド６は、角度調整機構を有していてもよい。例えば、加工ヘッド６は、Ｘ軸と平行な方向を回転軸として回転させるスイベルステージに固定されてもよい。スイベルステージが用いられる場合、加工ヘッド６が５軸駆動におけるＡ軸およびＢ軸の傾斜角を調整することが可能になるので、ステージ１０は、接合ベース材ＢＰを傾けなくてもよくなる。接合ベース材ＢＰが大型重量物となる場合、接合ベース材ＢＰを傾けると接合装置１００の慣性が増し、精度良く高速に位置決めして動かすことが難しい場合がある。この場合であっても、加工ヘッド６に回転機構が設けられていれば、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの角度を変化させる必要がなくなり、高精度かつ高速に接合ピンＳＰの積層造形を実行することができる。

　また、接合装置１００へは、接合ピンＳＰの造形高さ（以下、高さという）を計測するためのレーザ測高器が取り付けられてもよい。この場合、レーザ測高器は、制御部１に、接合ピンＳＰの高さを示す高さ情報を送る。そして、制御部１は、接合ピンＳＰの高さ情報に基づいて、造形の際の、熱量、ワイヤ供給速度などの造形パラメータを制御する。これにより、制御部１は、所望の高さとなるように積層造形のプロセス制御が可能となり、所望の高さまで接合ピンＳＰを自動造形できるようになる。

　接合装置１００は、造形処理を観察することによって接合ピンＳＰの高さを計測してもよい。この場合、造形処理を真上から観察できる位置、すなわち熱源供給ノズル１４と同軸上に直上カメラが取り付けられる。制御部１は、例えば、この直上カメラが撮像した接合ピンＳＰの画像の情報である直上画像情報に基づいた三点測量によって接合ピンＳＰの高さを計測する。

　加工プログラム生成装置２００は、接合装置１００を制御するための基本加工プログラムＢＰＲを生成するＣＡＭ（Computer　Aided　Manufacturing）装置としてもよい。加工プログラム生成装置２００は接合ピンＳＰの位置、径、高さ、材質、積層条件の情報などの外部から入力される外部データに基づいて基本加工プログラムＢＰＲを生成する。加工プログラム生成装置２００に入力される外部データは、加工プログラム生成装置２００が基本加工プログラムＢＰＲを生成することができるデータであればＣＡＤデータ形式などであってもよい。

　図１に示した接合装置１００の構成例では、ステージ１０の上面に接合ベース材ＢＰが固定されている。接合装置１００は、接合ベース材ＢＰを基材として接合ベース材ＢＰに対して積層造形で線ビードもしくは点ビードを垂直方向に積層することにより、接合ピンＳＰを付加する。ここでは、熱源ＨＳが供給されることによって溶融した造形材料ＰＭが、接合ベース材ＢＰなどに付加されて棒状に凝固した物を線ビードと称し、半球状に凝固した物を点ビードと称している。接合ピンＳＰは、複数の線ビードまたは点ビードが付加されることによって形成される。接合装置１００は、接合ピンＳＰを、点造形または線造形の何れか一方のみによる積層造形で作製してもよいし、点造形および線造形を併用する積層造形で作製してもよい。ここでは、線ビードを作る積層造形を線造形、点ビードを作る積層造形を点造形と称している。

　ここで、点造形の場合の積層処理手順について説明する。接合装置１００では、加工ヘッド駆動部７１が、接合ベース材ＢＰ上の接合ピンＳＰの作製位置である接合ピン作製位置に加工ヘッド６を移動させる。また、接合装置１００は、ワイヤノズル８０から接合ピン作製位置に造形材料ＰＭを送り出す。また、接合装置１００は、熱源ＨＳを接合ピン作製位置に出力する。これにより、接合装置１００は、加工ヘッド６のワイヤノズル８０から接合ピン作製位置に送り出された造形材料ＰＭを溶融させる。接合装置１００は、溶融した造形材料ＰＭを、接合ベース材ＢＰ上で溶融金属の表面張力を利用することで、半球状の突出物に凝固させ、これにより積層１ピッチ分の高さのピン層を形成する。このピン層が、接合ピンＳＰを構成することとなる１層目の積層物である。積層１ピッチ分の高さは、１回積層造形分の線ビードまたは点ビードの高さである。

　次に、加工ヘッド駆動部７１が、積層１ピッチ分の高さだけ上の造形位置に加工ヘッド６を移動させる。接合装置１００は、形成された突出物の直上、すなわち形成済みのピン層の直上に、１層目と同様の処理によって造形材料ＰＭを溶融させる。接合装置１００は、溶融した造形材料ＰＭを、１層目のピン層の上部で凝固させる。接合装置１００は、この積層を複数回繰り返すことで、複数段の半球状のピン層からなる接合ピンＳＰを作製する。

　接合装置１００は、所望の高さの接合ピンＳＰとなるまでピン層の積層を繰り返す。ここで、接合ピンＳＰの高さと、温度拡散との関係について説明する。図４は、実施の形態１にかかる接合システムによる積層造形時に接合ピンの高さが低い場合の温度拡散を説明するための図である。図５は、実施の形態１にかかる接合システムによる積層造形時に接合ピンの高さが高い場合の温度拡散を説明するための図である。

　図４では、接合ピンＳＰの下部位置（ここでは１層目）に形成されるピン層Ｐ１を示し、図５では、接合ピンＳＰの上部位置に形成されるピン層Ｐｎを示している。図４および図５に示す経路Ｒｘは、熱が逃げる経路、すなわち温度拡散の経路である。

　図４および図５に示すように、接合ピンＳＰの造形時には、接合ピンＳＰの下部位置と上部位置とでは熱が逃げられる経路Ｒｘが変化する。接合ピンＳＰの上部位置に行くほど熱の逃走経路である経路Ｒｘは限られるので、造形材料ＰＭの溶融に必要となる熱量は小さくなる。そのため、ビードの形状を一定に維持して積層していくには、接合ベース材ＢＰの材質または造形材料ＰＭの材質によっては、上部位置では熱源ＨＳから加える熱量を減らすことが必要となる場合がある。接合装置１００は、造形箇所の温度を温度測定部９で計測することで所望の範囲内の溶融温度となるように熱源供給部２から照射する熱源ＨＳの熱量を調整してもよい。

　この場合、制御部１は、熱源供給部２に熱源供給指令ＬＣを出力することで照射する熱源ＨＳの熱量を制御する。熱源供給指令ＬＣは、熱源供給部２に供給させる熱源ＨＳの熱量を指定した指令である。温度測定部９による造形位置（加工領域）での温度の測定には、例えば、サーモカメラ、熱電対などが用いられる。

　また、接合装置１００は、造形位置に対して指定された温度と、温度測定部９が測定した造形位置での温度とに基づいて、基本加工プログラムＢＰＲを補正してもよい。この場合、接合装置１００は、基本加工プログラムＢＰＲを補正することによって得られた補正後加工プログラム（後述する補正後加工プログラムＰＰＲ）に基づいて、熱源供給部２、ガス供給部４、造形材料供給部８、加工ヘッド駆動部７１、ステージ回転機構７２などを制御する。

　図６は、実施の形態１にかかる接合システムが備える制御部の構成を示す図である。制御部１は、例えば、数値制御装置である。制御部１は、制御器５２ａと、差分器５３と、出力部５４とを有している。また、接合装置１００は、加工ヘッド駆動部７１と、ステージ回転機構７２とを含んだ駆動部７を備えている。

　制御部１は、加工プログラム生成装置２００から基本加工プログラムＢＰＲを取得する。ここで、基本加工プログラムＢＰＲは、接合ピンＳＰの積層造形を実行するための基本指令ＢＣＶ（図示せず）と、積層造形を実行するための接合条件ＰＣ（図示せず）とを含んでいる。接合条件ＰＣは、接合装置１００が実行する加工における条件、パラメータなどである。

　基本指令ＢＣＶは、制御部１が補正を実行する前の指令である。基本指令ＢＣＶは、例えば、補正前の熱源供給指令ＬＣ、補正前のガス供給指令ＧＣ、補正前の材料供給指令ＭＤ、補正前の駆動指令ＤＣなどである。

　熱源供給指令ＬＣは、熱源ＨＳの熱量が指定された熱源供給部２への指令であり、ガス供給指令ＧＣは、シールドガスＧの流量が指定されたガス供給部４への指令である。材料供給指令ＭＤは、造形材料ＰＭの供給速度などが指定された造形材料供給部８への指令であり、駆動指令ＤＣは、駆動部７への指令、すなわち加工ヘッド駆動部７１およびステージ回転機構７２への指令である。

　駆動指令ＤＣには、ステージ回転機構７２への指令と、加工ヘッド駆動部７１への指令とが含まれている。駆動指令ＤＣでは、ステージ１０および加工ヘッド６の加工経路が指定されている。加工経路は、接合ベース材ＢＰと接合ピンＳＰとからなる加工対象物と加工ヘッド６との間の相対位置を変化させる移動経路である。駆動指令ＤＣには、ステージ１０の回転量を指定した指令、加工ヘッド６の移動量を指定した指令などが含まれていてもよい。なお、加工経路は、接合ピンＳＰを造形する経路であってもよい。また、加工経路は、熱源ＨＳの照射位置を移動させる経路であってもよい。

　差分器５３は、加工プログラム生成装置２００から基本加工プログラムＢＰＲの指令温度ＲＴを受け付ける。基本加工プログラムＢＰＲの指令温度ＲＴは、加工プログラム生成装置２００が、基本加工プログラムＢＰＲから抽出してもよいし、制御部１が基本加工プログラムＢＰＲから抽出してもよい。

　また、差分器５３は、温度測定部９から温度データＴＤを受け付ける。温度データＴＤは、温度測定部９が測定した造形位置での温度を示すデータである。差分器５３は、指令温度ＲＴから温度データＴＤを引いた差分Ｄを算出して制御器５２ａに送る。

　制御器５２ａは、加工プログラム生成装置２００から基本加工プログラムＢＰＲを受け付ける。制御器５２ａは、差分Ｄに基づいて、基本加工プログラムＢＰＲを補正することで、補正後加工プログラムＰＰＲを生成する。制御器５２ａは、補正後加工プログラムＰＰＲを、出力部５４に送る。

　出力部５４は、補正後加工プログラムＰＰＲに基づいて、熱源供給指令ＬＣ、ガス供給指令ＧＣ、材料供給指令ＭＤ、駆動指令ＤＣを複合的に作成する。出力部５４は、熱源供給指令ＬＣを熱源供給部２に出力し、ガス供給指令ＧＣをガス供給部４に出力する。また出力部５４は、材料供給指令ＭＤを造形材料供給部８に出力し、駆動指令ＤＣを加工ヘッド駆動部７１に出力する。

　熱源供給指令ＬＣ、ガス供給指令ＧＣ、材料供給指令ＭＤ、および駆動指令ＤＣは、補正後の指令である補正後指令ＣＣＶ（図示せず）に含まれている指令である。このように、制御部１は、基本加工プログラムＢＰＲおよび温度データＴＤに基づいて、熱源供給指令ＬＣ、材料供給指令ＭＤ、ガス供給指令ＧＣ、駆動指令ＤＣを補正後指令ＣＣＶとして決定する。

　なお、接合装置１００は、造形時に温度ではなく接合ピンＳＰの高さを使用してもよい。この場合、接合装置１００は、レーザ測高器といった高さ測定器、直上カメラなどを用いた三点測量などで接合ピンＳＰの高さを測定する。そして、制御部１は、測定された高さの情報である測定高さ情報と、接合ピンＳＰの高さが指定された指令に含まれる指令高さとの差分に基づいて、制御部１による制御対象を制御する。制御部１による制御対象は、熱源供給部２、ガス供給部４、造形材料供給部８、および加工ヘッド駆動部７１である。また、制御部１は、造形時の温度と接合ピンＳＰの高さの情報とを複合的に用いて制御対象を制御してもよい。

　次に、接合装置１００による接合処理の処理手順について説明する。図７は、実施の形態１にかかる接合装置による接合処理の処理手順を示すフローチャートである。図８は、実施の形態１にかかる接合装置による接合処理を説明するための図である。図８では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。

　接合装置１００は、搬送部３０によって接合ベース材ＢＰをステージ１０まで搬送し、接合ベース材ＢＰをステージ１０に固定する（ステップＳ１０１）。図８では、ステージ１０（図８では図示せず）に固定された接合ベース材ＢＰの状態を、（ＳＴ１）として図示している。

　接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの上面に接合ピンＳＰを積層造形する（ステップＳ１０２）。図８では、接合ベース材ＢＰの上面に接合ピンＳＰが積層造形された状態を、（ＳＴ２）として図示している。接合装置１００は、接合ピンＳＰの高さが接合材ＰＰの高さよりも高くなるように接合ピンＳＰを造形する。

　接合ベース材ＢＰに接合される接合材ＰＰには、接合ベース材ＢＰの上面に造形された接合ピンＳＰを嵌めるための通し穴Ｈ１がドリルなどで開けられている。通し穴Ｈ１の穴開けは、レーザ、放電、プレス加工など他の加工法が用いられてもよい。また、予め通し穴Ｈ１が開けられた接合材ＰＰが用いられてもよい。また、接合装置１００が、加工ヘッド６から照射されるレーザビームを接合材ＰＰの穴開けに用いてもよい。通し穴Ｈ１は、柱状の空間である。通し穴Ｈ１は、円柱状、多角柱状であってもよいし、その他の柱状であってもよい。

　搬送部３０は、接合材ＰＰをステージ１０まで搬送する。搬送部３０は、接合ベース材ＢＰに造形された接合ピンＳＰが接合材ＰＰの通し穴Ｈ１を通るように接合ベース材ＢＰの上面に接合材ＰＰを配置する。すなわち、搬送部３０は、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰを通す（ステップＳ１０３）。これにより、接合ピンＳＰの頭部が通し穴Ｈ１を貫通して通し穴Ｈ１から出た突出部となる。通し穴Ｈ１から出る接合ピンＳＰの突出部は、接合ピンＳＰの一方の端部（上端部）であり、接合ピンＳＰの他方の端部（下端部）は、接合ベース材ＢＰの上面に接合されている。

　接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの上面に接合材ＰＰを配置する場合において、接合後の異種金属の接触による電食を防止するための処理を施してもよい。例えば、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間にペトロラタム系の防食テープなどからなる電食防止シートＣＰを挟み込んでもよい。電食防止シートＣＰの材料は、シリコーン、変性シリコーン、樹脂の板材または液剤、テープ類などである。電食防止シートＣＰにも、接合材ＰＰと同様に、接合ピンＳＰを貫通させる通し穴Ｈ１が形成されている。

　電食防止シートＣＰの材料は、接合ベース材ＢＰの材料と接合材ＰＰの材料との何れに対しても電位差が１００ｍＶ未満の材料で形成されている。なお、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間には、電食防止シートＣＰの代わりに絶縁材料が配置されてもよい。

　また、接合装置１００は、ある程度の隙間をあけて接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを配置し、この隙間に、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰの何れとも金属イオン化傾向の差が小さい別の材料をロウ付けなどで埋めてもよい。ロウ付けの際は、既存のロウ付け機材が用いられてもよいし、接合装置１００の造形材料供給部８にロウ付け用のワイヤを収めたスプール、または粉末材料のタンクを取り付けて、熱源ＨＳによるロウ付けが実行されてもよい。

　一般的に、電食防止は、異種材それぞれを被覆したり、接触面を油脂類で保護したり、異種材間を絶縁することが最善である。そうでない場合は、異種材を、少なくとも腐食電位の相互電位差が１００ｍＶ未満の組合せにすることが目安とされている。

　異種材の組合せの可否および相互電位差については、各材料の金属イオン化傾向が分かれば、金属イオン化傾向から推定することが可能である。また、個別に標準水素電極または参照電極に対する電位が予め測定されていれば、詳細に異種材の組合せの可否を判断することが可能である。

　接合装置１００は、接合ベース材ＢＰに対する接合材ＰＰの配置、および必要に応じて両者の隙間への処理を実施した後、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの接合を開始する。具体的には、接合装置１００は、接合材ＰＰ上に突出した接合ピンＳＰの突出部を熱源ＨＳで溶融させ扁平形状に変形させるかしめ処理を行う。接合ピンＳＰの突出部における扁平形状は、かしめ処理された突出部の底面の全体が、接合材ＰＰの上面に接触している形状である。図８では、接合ピンＳＰの突出部を熱源ＨＳで溶融させている状態を、（ＳＴ３）として図示している。接合ピンＳＰの突出部は、かしめ処理によって、上から見た場合に通し穴Ｈ１の全体を覆うことができる円形形状となる。

　接合装置１００は、接合ピンＳＰの突出部を変形させるかしめ処理を行うことで、接合ピンＳＰの突出部を広げる（ステップＳ１０４）。突出部が広げられた接合ピンＳＰが、接合ピンＳＰ０である。これにより、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合した接合物４０を作製する。図８では、突出部が広げられた接合ピンＳＰ０によって接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとが接合された接合物４０の状態を、（ＳＴ４）として図示している。ここでは、接合ピンＳＰ０の突出部が、接合ピンＳＰが加工されることによって形成された固定突出部である。

　接合ピンＳＰ０の突出部の形状は、接合ピンＳＰ０の突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状が、通し穴Ｈ１の出口の外周形状よりも大きい形状である。通し穴Ｈ１の出口は、接合ピンＳＰの突出部が貫通して出てくる箇所である。接合ピンＳＰ０の突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状が、第１の外周形状であり、通し穴Ｈ１の突出部の出口の外周形状が第２の外周形状である。

　なお、接合装置１００は、接合ピンＳＰの突出部のかしめ処理を、ハンマー、かしめ工具などを用いた物理的衝撃による変形加工で行ってもよいし、プレスなどその他の塑性加工手段を用いて行ってもよい。すなわち、接合装置１００は、突出部に圧力を加えることで、突出部を接合材ＰＰに押し当てて突出部を変形させてもよい。接合装置１００は、突出部のかしめ処理の際に、突出部に圧力をかけることにより、接合ピンＳＰ０と接合材ＰＰとの密着度合および結合強度を向上させることができる。

　また、接合装置１００は、接合材ＰＰの厚みが薄い、もしくは通し穴Ｈ１の径が大きい場合などに、接合ベース材ＢＰ上に接合材ＰＰおよび電食防止シートＣＰを先に配置してから、接合ピンＳＰの積層造形および接合ピンＳＰの突出部を変形させるかしめ処理を実施してもよい。これは主に、溶融したビードを通し穴Ｈ１に流し込める場合か、加工ヘッド６が通し穴Ｈ１内に入り込んで接合ピンＳＰの積層造形ができる場合に使える手法である。これらの場合、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１の径に合わせた直径となるように接合ピンＳＰを積層造形するための接合条件ＰＣを探索して接合条件ＰＣを合わせ込む工程が不要となる。そのため、工程および条件出しの省力化および時間短縮などに繋がる。

　接合装置１００は、制御部１によって造形条件を変化させることで接合ピンＳＰのサイズ、形状、高さなどを任意に変更することができる。すなわち、接合装置１００は、積層１ピッチ分の高さを造形する際に熱源ＨＳと造形材料ＰＭとを長時間供給すれば断面サイズの大きな接合ピンＳＰを作製することができる。また、接合装置１００は、積層１ピッチ分の点造形後に熱源ＨＳのみを照射して、接合ピンＳＰの表面を再溶融することで、接合ピンＳＰ０の突出部の断面を大きくした扁平形状となるようにして、接合ピンＳＰ０の高さおよび断面積を調整することもできる。

　なお、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの放熱性が大きい場合、または造形に用いる造形材料ＰＭが溶けにくい材料の場合には、点造形前に接合ベース材ＢＰまたは１ピッチ前の接合ピンＳＰの表面上を熱源ＨＳで予熱してから点造形を開始してもよい。以上の造形方法に関しては、線造形の場合も同様に適用できる。

　なお、実施の形態１では、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間に電食防止シートＣＰが挟み込まれる場合について説明したが、電食防止シートＣＰは用いられなくてもよい。この場合、接合ベース材ＢＰと、接合ピンＳＰと、接合材ＰＰとの間で電食の影響の少ない材料の組み合わせが選択される。

　図９は、実施の形態１にかかる接合装置による電食防止シートを挟まない場合の接合処理を説明するための図である。図９では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。

　図９における（ＳＴ１１）の状態は、図８における（Ｓ１）の状態と同じである。また、図９における（ＳＴ１２）の状態は、図８における（Ｓ２）の状態と同じである。

　図９では、接合ピンＳＰの突出部を熱源ＨＳで溶融させている状態を、（ＳＴ１３）として図示している。（ＳＴ１３）では、接合装置１００が、接合ピンＳＰの突出部を熱源ＨＳで溶融させる際に、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間に電食防止シートＣＰが挟み込まれていない。図９では、接合ピンＳＰの突出部が広げられて接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとが接合した状態を、（ＳＴ１４）として図示している。

　接合装置１００が接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合する際の接合ピンＳＰの突出部の形状は、底面が扁平形状である場合に限らない。すなわち、接合ピンＳＰの突出部は、突出部の底面の一部が、接合材ＰＰの上面に接触していない形状であってもよい。

　図１０は、実施の形態１にかかる接合装置が形成した接合ピンの突出部の第１の別形状例を説明するための図である。図１０では、突出部の底面が扁平形状でない接合ピンＳＰ１の断面形状を示している。ここでは、接合ピンＳＰ１の突出部が、接合ピンＳＰが加工されることによって形成された固定突出部である。

　例えば、接合ピンＳＰ１の突出部のうち上から見た中央領域Ａ１のみが接合材ＰＰの上面に接触し、外周領域Ａ２が接合材ＰＰの上面に接触せず接合材ＰＰの上面から浮いた位置に形成されていてもよい。接合ピンＳＰ１の突出部は、通し穴Ｈ１の開口領域よりも大きければよい。

　このように、接合ピンＳＰ１の突出部は、突出部の貫通の方向から見た場合の面積（投影面積）が、接合材ＰＰに接する側から接合ピンＳＰ１の突出部の上端部に向かって大きくなっている。換言すると、接合ピンＳＰ１の突出部は、通し穴Ｈ１の延設方向に垂直な平面で切断した場合の断面積が、上端部に行くほど大きくなっている。すなわち、接合ピンＳＰ１の突出部は、通し穴Ｈ１の延設方向に垂直な方向から見た場合に逆テーパー形状となっている。

　このように、接合装置１００は、接合ピンＳＰ１の突出部を逆テーパー形状とすることで、接合物４０への耐荷重、耐変形、割れへの耐久性などが向上する。

　接合ピンＳＰ１の突出部は、例えば、図１０に示すようなすり鉢形状である。また、接合ピンＳＰ１の突出部は、なべ形状、皿形状、丸皿形状でもよい。また、接合ピンＳＰ１の突出部は、トラス形状、バインド形状などのねじ頭形状を模した形状であってもよい。

　また、接合装置１００は、熱収縮性の高い造形材料で接合ピンＳＰの突出部を造形し、その後、突出部を扁平形状に加工することで、締付力を高めてもよい。また、接合装置１００は、接合ピンＳＰの突出部を接合材ＰＰに押し付けつつ、接合ピンＳＰの突出部を上記のねじ頭形状にしてもよい。

　また、接合装置１００は、接合ピンＳＰの突出部を、通し穴Ｈ１よりも外側で接合材ＰＰに食い込ませてもよい。図１１は、実施の形態１にかかる接合装置が形成した接合ピンの突出部の第２の別形状例を説明するための図である。図１１では、突出部を接合材ＰＰの通し穴Ｈ１の外周に食い込ませた接合ピンＳＰ２の断面形状を示している。ここでは、接合ピンＳＰ２の突出部が、接合ピンＳＰが加工されることによって形成された固定突出部である。

　接合ピンＳＰは、接合装置１００が、造形位置を部分的にシールドガスＧで大気と遮断して積層造形されるので、強度が鍛造強度レベルとなる。ここでの接合装置１００は、鍛造強度レベルの接合ピンＳＰの強度を活かして、プレス機などで突出部の通し穴Ｈ１よりも外側の位置に圧力を加える。そして、接合装置１００は、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１よりも外側の領域に、突出部の底面の一部を食い込ませるように接合材ＰＰを接合ピンＳＰに嵌合させる。この場合において、圧力で変形する突出部が接合材ＰＰに対して爪状にささるように、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１よりも外側領域を予め凹ませる加工をしておいてもよい。すなわち、接合材ＰＰには、通し穴Ｈ１よりも外側領域に凹部が設けられていてもよい。この場合、接合装置１００は、突出部を熱源ＨＳで溶融させるので、突出部の溶融金属が接合材ＰＰの凹部に流れ込む。これにより、接合システム１０１は、プレスなどによる食い込み処理が不要となる。

　このように、接合装置１００は、予め接合材ＰＰに凹部が設けられているので、突出部の加工時に凹部に突出部が嵌合される。これにより、突出部の溶融金属が爪形状となって接合材ＰＰに固定されるので、接合物４０の高耐久化を実現できる。

　また、接合装置１００は、プレス成型によって被接合材の向かい合った面に圧力をかけて新生面を露出させ、新生面同士を原子間結合させることで被接合材同士を凝着させてもよい。この場合において、接合装置１００は、被接合材の向かい合った面に対して、予めレーザ加工によって新生面を露出させておいてもよい。接合装置１００は、プレス成型で圧力をかけることにより、接合ピンＳＰと接合材ＰＰとの密着度合および接合強度を向上させることができる。また、接合装置１００は、接合物４０への繰り返し疲労に対する耐久性を上げることができる。

　また、接合装置１００は、内部が中空構造（中空形状）となっている後述の接合ピンＳＰ３を積層造形してもよい。図１２は、実施の形態１にかかる接合装置が積層造形する接合ピンの別形状例を説明するための図である。図１２では、内部が中空構造となっている接合ピンＳＰ３の形状を示している。

　接合ピンＳＰ３は、内部が中空構造の筒状となっている。すなわち、接合ピンＳＰ３は、内部に中空部分を有する中空管形状となっている。これにより、接合ピンＳＰ３を軽量化できるとともに、接合ピンＳＰ３のねじれ剛性を上げることが可能となる。なお、接合ピンＳＰ３を接合ピンＳＰ３の延設方向に垂直な面で切断した場合の断面形状は、円形、多角形など何れの形状であってもよい。

　また、接合装置１００は、外周部の一部だけが通し穴Ｈ１からはみ出す後述の接合ピンＳＰ４を積層造形してもよい。図１３は、実施の形態１にかかる接合装置が積層造形する接合ピンの突出部の第３の別形状例を説明するための図である。図１３では、外周部の一部だけが通し穴Ｈ１からはみ出す接合ピンＳＰ４の上面形状を示している。ここでは、接合ピンＳＰ４の突出部が、接合ピンＳＰが加工されることによって形成された固定突出部である。

　接合ピンＳＰ４は、接合ピンＳＰ４を上から見た場合に、突出部の外周部の一部だけが通し穴Ｈ１からはみ出し、他部は、通し穴Ｈ１の領域内に収まっている。換言すると、接合ピンＳＰ４の突出部は、接合ピンＳＰ４を上から見た場合に、突出部の外周形状の一部が通し穴Ｈ１からはみ出し、他部は、通し穴Ｈ１の接合材ＰＰの上面における外周形状の領域内に収まっている。図１３では、接合ピンＳＰ４の突出部の上から見た外周部が８個の領域に分割されており、８個の領域のうちの４箇所が通し穴Ｈ１からはみ出し、残りの４箇所が通し穴Ｈ１の領域内に収まっている。

　突出部の通し穴Ｈ１からはみ出す領域の形状は、何れの形状であってもよい。突出部の通し穴Ｈ１からはみ出す領域の形状は、例えば、矩形状である。突出部の通し穴Ｈ１内に収まっている領域は、通し穴Ｈ１よりも小さな円形領域となっており、通し穴Ｈ１と接合ピンＳＰ４との間には隙間が設けられている。

　接合装置１００は、例えば、突出部の一部だけが通し穴Ｈ１の穴断面からはみ出すように接合ピンＳＰ４を変形加工するか、もしくは点造形を付加することで接合ピンＳＰ４を多角形形状とする。これにより、接合ピンＳＰ４と接合材ＰＰとの間に生じる隙間にグリス、防錆剤（例えば、防錆油）などの電食防止効果のある液体またはペーストを入れることが可能となる。また、突出部の加工を簡略化することが可能となる。

　なお、実施の形態１で例示した接合ベース材ＢＰは板状となっているが、接合ベース材ＢＰは板状に限定されない。接合装置１００が５軸構造であれば、接合ベース材ＢＰが曲面、凹凸形状などの複雑形状であっても、駆動指令ＤＣに基づいて接合ベース材ＢＰと加工ヘッド６との相対位置を加工ヘッド駆動部７１が変化させることができる。これにより、接合装置１００は、加工ヘッド６を造形位置に持っていくことができれば接合ベース材ＢＰのいかなる場所にも必要となる本数の接合ピンＳＰを積層造形した造形物ＯＰを作製することができる。また、接合材ＰＰについても接合ベース材ＢＰと同様に板状に限定されない。

　また、図２に示したように、ワイヤノズル８０の出射口は、ＸＹ面と平行な面内において熱源供給ノズル１４の出射口とは離れた位置にある。そして、ワイヤノズル８０は、造形材料ＰＭがワイヤノズル８０を通過することによって、熱源ＨＳに対して非平行に造形材料ＰＭを進行させている。制御部１は、ワイヤ状の造形材料ＰＭが通過するワイヤノズル８０の供給方向と、熱源ＨＳの供給方向との間の角度を変化させることによって、造形材料ＰＭの進行方向、造形材料ＰＭが付加される加工位置などを制御してもよい。

　また、接合装置１００では、ワイヤノズル８０が熱源供給ノズル１４と同軸に設置されてもよい。この場合、例えば、ワイヤノズル８０の外形、ガスノズル１３の外形、および熱源供給ノズル１４の外形を円錐台の側面形状とする。例えば、ワイヤノズル８０が中心に配置され、その外側を取り囲むように、ガスノズル１３および熱源供給ノズル１４が配置される。また、熱源供給ノズル１４が中心に配置され、その外側を取り囲むように複数のワイヤノズル８０が配置されることで、レーザの走査方向と造形材料ＰＭを供給する方向とを同じ方向としてもよい。また、造形材料ＰＭの放出口を複数設け、複数の異なる造形材料ＰＭを各放出口から送給してもよい。

　また、接合装置１００は、Ｚ軸方向に対して傾斜した後述の接合ピンＳＰ５を積層造形してもよい。図１４は、実施の形態１にかかる接合装置が積層造形する接合ピンの突出部の第４の別形状例を説明するための図である。図１４では、Ｚ軸方向に対して傾斜した接合ピンＳＰ５の断面形状を示している。ここでは、接合ピンＳＰ５の突出部が、接合ピンＳＰが加工されることによって形成された固定突出部である。

　接合ピンＳＰ５は、接合材ＰＰの上面に対して垂直ではない。すなわち、接合ピンＳＰ５は、接合材ＰＰの上面の垂線とは平行でない傾斜した方向に延設されている。この場合、接合材ＰＰに設けられる通し穴Ｈ２も接合材ＰＰの上面に対して垂直ではない方向に延設されている。通し穴Ｈ２のＺ軸方向に対する傾斜角と、接合ピンＳＰ５のＺ軸方向に対する傾斜角とは同じである。接合ピンＳＰ５の固定突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状は、通し穴Ｈ２などの突出部の出口の外周形状よりも大きい。

　このように、接合装置１００は、通し穴Ｈ２および接合ピンＳＰ５に同率の傾斜をつけておくことで垂直方向であるＺ軸方向の引き抜き応力に強い抵抗を発揮できる形状の接合物４０を作製することが可能となる。

　このように、実施の形態１における接合装置１００は、任意の曲面の接合面に対して、接合ピンＳＰ，ＳＰ１～ＳＰ５などを立てることができれば接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合できるので、接合できる形状の自由度が大きい。

　また、接合装置１００は、接合ピンＳＰ０の突出部の周囲を被覆部によって被覆してもよい。図１５は、実施の形態１にかかる接合装置による被覆部の積層造形処理を説明するための図である。図１５では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。

　接合装置１００は、接合ピンＳＰ０によって接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合する（ＳＴ２１）。この後、接合装置１００は、接合ピンＳＰ０の突出部の周囲を接合材ＰＰと同じ材料（第２の造形材料）のワイヤによって積層造形し、突出部を被覆する（ＳＴ２２）。具体的には、接合装置１００は、接合材ＰＰの特定領域に造形材料および加熱用の熱源を供給することで、突出部の側面を囲うように被覆部Ｃ１を積層造形する。さらに、接合装置１００は、接合材ＰＰの特定領域に造形材料および加熱用の熱源を供給することで、被覆部Ｃ１および突出部の上面を覆うように被覆部Ｃ２を積層造形する。

　被覆部Ｃ１は、接合材ＰＰの上面に配置される積層造形物であり、被覆部Ｃ２は、被覆部Ｃ１よりも上側に配置される積層造形物である。被覆部Ｃ１は、被覆部Ｃ１を上側から見た場合に円環状の上面領域を有している。被覆部Ｃ２は、被覆部Ｃ２を上側から見た場合に円状の上面領域を有している。接合装置１００は、被覆部Ｃ１の円環状の領域の内側に接合ピンＳＰ０が収まるように被覆部Ｃ１を積層造形する。また、接合装置１００は、被覆部Ｃ２の円状の領域内に接合ピンＳＰ０および被覆部Ｃ１が収まるように被覆部Ｃ２を積層造形する。被覆部Ｃ１，Ｃ２が、第２の造形材料によって形成される積層造形物である。

　このように、接合装置１００は、被覆部Ｃ１，Ｃ２によって接合ピンＳＰ０の突出部を被覆するので、異種金属の界面が大気に露出することを防止できるとともに、接合ピンＳＰ０が水分と接触することを防止できる。したがって、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとが接合された接合物４０の耐環境性を向上させることができる。

　なお、接合装置１００が接合ピンＳＰ０を被覆する際に用いる造形材料は接合材ＰＰ上に溶接または積層造形できるものであるなら、接合材ＰＰと同じ材料でなくてもよい。すなわち、被覆部Ｃ１，Ｃ２の積層造形に用いられる造形材料は、前述の造形材料ＰＭと同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。また、被覆部Ｃ１の積層造形に用いられる造形材料は、被覆部Ｃ２の積層造形に用いられる造形材料と同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。また、接合装置１００が被覆する際に用いる造形材料は、ワイヤに限らず、粉末、ペーストなどその他の形態の材料であってもよい。

　以上説明したように、実施の形態１の接合方法は、接合装置１００が、接合ベース材ＢＰの加工領域に造形材料ＰＭを供給する材料供給と、熱源ＨＳを加工領域に供給して造形材料ＰＭを溶融させる加熱溶融と、によって加工領域に接合ピンＳＰを積層造形する積層造形工程を含んでいる。

　また、実施の形態１の接合方法は、接合装置１００が、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１などに接合ピンＳＰなどが貫通して通し穴Ｈ１などから突出するように接合材ＰＰと接合ベース材ＢＰとを配置する配置工程を含んでいる。

　また、実施の形態１の接合方法は、接合装置１００が、接合ピンＳＰなどの通し穴Ｈ１などから突出した部分である突出部を加工することで、接合材ＰＰと接合ベース材ＢＰとを固定する固定突出部を形成する加工工程を含んでいる。そして、実施の形態１の接合方法では、固定突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状が、通し穴Ｈ１などの突出部の出口の外周形状よりも大きい。

　ここで、比較例の接合方法について説明する。比較例１の接合方法は、下穴が形成された定盤と、スナップフィット構造が形成された積層造形模型とを接合する方法である。この比較例１の接合方法では、スナップフィット構造が下穴に嵌め込まれることで定盤と積層造形模型とを接合する。

　比較例１の接合方法は、スナップフィット構造が下穴に嵌め込まれる際に爪の部分を変形させる必要があるので、スナップフィット構造が撓みを有する必要がある。このため、スナップフィット構造は、爪の部分を変形させる分だけスナップフィット構造の引張強度が低くなる。また、比較例１の接合方法では、弾性部分を有する爪のみで荷重を受け止めるので、強度および耐荷重性が低い。

　スナップフィット構造は、多くの場合、樹脂へ適用されるものであり、一部例外として金属で使われる場合もあるが、その際は板金製法によって戻り返し、または鍵穴が作られるケースが多い。戻り返しが作られる場合は、ばね性を確保するために、一枚板に一部折り返しが作られることが多く、複雑な構造にはできない。そのため、比較例１の接合方法では、耐荷重性を求めるのは厳しい。また、金属側が鍵穴の場合は、嵌め込み時の変形余裕をもたせるために爪の部分は樹脂となることが多く、さらに耐荷重性が低くなる。

　また、比較例１の接合方法の場合、嵌め合いのために接合対象同士の界面に隙間が必要となるので、がたつきが多い。そのため、スナップフィット構造が、力の変化が頻繁に発生するところに用いられると、爪の部分の摩耗によるすり減り、鍵穴部の拡大などが発生し、時間経過とともにがたつきが大きくなる。そのため、比較例１の接合方法は、繰り返し応力がかかる接合部位、または高い強度が求められる接合部位への使用には適さない。

　造形の面からみても、光造形に関しては、スナップフィット構造を実現できるのは樹脂に限定される。金属の場合、粉末供給方式（ＰＢＦ：Powder　Bed　Fusion）では、作製に非常に時間がかかる。また、金属の場合、バインダージェット方式（ＢＪＴ：Binder　Jetting）、およびマテリアルジェット方式（ＭＥＸ：Material　Extrusion）では、焼結時の造形箇所の収縮現象を考慮した爪の部分の設計が困難である。また、ＰＢＦ、ＢＪＴ、ＭＥＸは、一から作製するのが基本であり、接合ベース材上などに追加積層することは、段取り、および積層方式の関係で困難である。

　また、追加積層が可能なＤＥＤ方式が用いられる場合であっても、高精度な爪構造を作るには、後加工での切削仕上げが必須となり、爪構造の作製に長い時間がかかる。

　したがって、スナップフィット構造を金属で実現する場合には、板金レベルの単純形状が採用されるか、削り出しによる製法が採用されることとなる。板金レベルの単純形状が採用される場合、上述したように強度の点から適切ではない。また、削り出しによる製法が採用される場合、削り出しによる捨て量が増え、削り出されて廃棄される部分への加工時間が長くなるので適切ではない。

　比較例２の接合方法は、アルミニウム板を上板、鋼板を下板にして重ねた積層材の上板表面から、鋼からなるＴ字形状のボタン部品を貫通させて、ボタン部品の先端部が下板の表面に接するまで差し入れ、ボタン部品の先端部と下板表面とをスポット溶接で溶接して接合する。

　この比較例２の接合方法では、異種材を接合する際に、接合条件および形状に関して制約がある。また、比較例２の接合方法では、スポット溶接が必須となる。このため、比較例２の接合方法の場合、電極、電流、材料の組み合わせ次第では、ボタン部品がアルミニウム板と接触している界面に脆い金属間化合物が混入し、接合箇所の強度が低下する。また、材料、または接合する材料の厚みが変わると、これらの変化に応じて専用のボタン部品を作製することが必須となる。このため、部品の製造および調達に手間がかかる。

　また、スポット溶接では、溶接箇所を上下方向からスポット溶接ガンで挟む必要があり、母材の厚みの制約があるとともに、同素材での溶接が前提となる。また、仮にスポット溶接によって異種材溶接が実現できたとしても、異種金属同士が接触することで発生する電食と呼ばれる腐食が起こりやすいので、電食抑制の処置が必要となる。また、電食防止のために異材間を絶縁しようとした場合には、異材間を通電することで溶接するスポット溶接自体が実現困難になる。

　比較例３の接合方法は、下板をアルミ合金とし、重ね継手である上板の鋼板には溶接線に沿って孔を開けておき、鋼板の上から、アルミ合金ワイヤを用いてミグ（ＭＩＧ：Metal　Inert　Gas）溶接を行い、鋼板の孔を介して下板のアルミ合金の溶込みを得る。これにより、孔を介して下板のアルミ合金と鋼板とを接合する。

　比較例３の接合方法では、金属間化合物の抑制に２種類の材料の融点の違いを利用するので、鋼を溶かさない程度の電流でＭＩＧ溶接によるアルミ合金の溶かし込みを行う。このため、接合可能な材料は、鋼とアルミ合金など異材同士の融点の差が大きい材料の組合せに限定される。また、ＭＩＧ溶接で溶かし込みリベットを作る材料は、必然的に融点の低い側の材料に限定される。また、ＭＩＧ溶接によって作製するリベット状の箇所は強度が鋳造強度レベルになり弱い。

　孔に溶融金属を流し込んでピンを立てる比較例３の接合方法ではピンの強度は鋳造強度レベルとなる。一方、実施の形態１では、接合装置１００が積層造形する接合ピンＳＰなどは、鍛造強度レベルの強度で積層造形可能であり、高い強度を持つ。

　また、リベットを用いる接合方法では、厚みの限界、ナゲット形成の制約などから、任意の形状に対しては接合できない。具体的には、隣のリベットに近接しすぎるとスポット溶接時に流す電流が分流してしまい、ナゲット形成が不十分となる。さらに、点接合を原則とするので、接着のような面接合と比較すると疲労特性が劣る。

　また、通常のブラインドリベットでは、リベットとして母材と同じ材質を選択しなければ電食が発生するので、使用可能なリベットの材質は限られる。また、多湿環境または水溶液中で接合物４０を使用したい場合があるが、リベットの多くはステンレス、鉄、アルミ、または樹脂であり、その他の材質はほとんど存在しない。

　実施の形態１の接合装置１００は、接合ピンＳＰを接合ベース材ＢＰに積層造形し、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰを貫通させている。そして、接合装置１００は、突出部の面積を通し穴Ｈ１などの上面の面積よりも大きくすることで接合ベース材ＢＰに接合材ＰＰを接合している。

　これにより、接合装置１００は、引張強度が大きく、耐荷重性が大きく、がたつきが小さい接合を実現できる。また、接合装置１００は、繰り返し応力がかかる接合部位、高い強度が求められる接合部位に対しても接合を実現できる。

　また、接合装置１００は、接合ピンＳＰを積層造形しているので、接合ピンＳＰの設計、段取り、作製が容易であり、接合ピンＳＰを短時間で作製できる。また、接合装置１００は、切削加工による削り出しで接続部材を造る場合と比べて大幅に母材の捨て量と加工時間とを削減できる。

　また、接合装置１００は、接合ピンＳＰを積層造形しているので、接合ピンＳＰの太さおよび配置間隔は任意に設定でき、隣接する接合ピンＳＰの造形時にリベット溶接の際に発生するような間隔が近いことによる不良ナゲット形成などの影響を受けない。このため、接合装置１００は、高い強度を確保した接合を実現することができる。また、接合装置１００は、ボルト、リベットなどの機械的な締結要素を不要としているので、高い強度を確保しつつ接合物４０の軽量化および省資源化を実現できる。

　また、接合装置１００が実行する接合は、摩擦攪拌接合と比較すると、円柱同士、鋼板同士といった加工する部材の形状および種類の限定がない。すなわち、接合装置１００は、積層造形した接合ピンＳＰを用いて、被接合材（構造体）である、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合するので、多様な材料または形状を有した被接合材同士を接合することができる。

　摩擦攪拌接合では、ツールと呼ばれる先端に突起部のある円筒状の工具を回転させながら母材に接触させて圧をかけることで摩擦熱を発生させる。摩擦攪拌接合では、摩擦熱で軟化した母材の接合部にツールの突起部を固相貫入させる必要があり、ツールの先端が潜り込んで移動できる形状は、単純形状の板材に限られる。摩擦攪拌接合には、ツールを使わずに母材同士の回転差で摩擦熱を発生させて接合する方式もあるが、この場合は母材を回転させる必要があるので、必然的に中心軸が同一の円筒材料または円柱材料に限られる。また、大型材は旋盤も巨大なものが必要となり加工が困難となる。一方、接合装置１００は、ロボットアームの先などに取り付けた加工ヘッド６を加工位置に到達させることができればよく、母材のサイズに左右されることなく接合できる。

　また、接合方法には、エポキシ樹脂などの接着剤を用いた方法がある。接着剤を用いた接合方法は、剥離強さ（接着面に対して垂直な力）、すなわち一点に集中する応力が劣っている。これは接着面で強さを稼げないためであり、接着面の面積が稼げない狭い部位に対して接着剤は強さを発揮しにくい。また、接着剤を用いた接合方法は、温度変化に対して弱い。これに対して、接合装置１００は、接着剤を用いないので、接合面の面積が小さい被接合材同士に対しても強固な接合を行うことができる。また、接合装置１００は、接着剤を用いないので、温度変化に対して強い接合を行うことができる。

　また、接着力は塗膜厚さ、硬化時の周辺条件、施工レベルなどでばらつきがおきやすく、加工後の接着の良否判定も困難である。良否判定のための非破壊検査として、赤外線、音波などを利用した方法があるが、定性化はできても定量化の判断は困難である。これに対して、接合装置１００は、積層造形条件を固定することで接合ピンＳＰの強度の造形再現性を高くでき、良否判定のための内部検査もＸ線検査、組成分析などで容易に判定できる。

　また、比較例１～３などの何れの接合方法であっても３層以上の多層構造に対する接合の実現は困難である。一方、接合装置１００は、積層造形した接合ピンＳＰを用いて接合を行うので、３層以上の多層構造に対しても容易に接合が可能である。

　なお、実施の形態１で説明した接合処理は、熱源供給部２、ガス供給部４、造形材料供給部８などの配置された場所から離れた遠隔地の作業員によって実施されてもよい。すなわち、接合装置１００は、遠隔地の作業員による指示に従って、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの接合を実行してもよい。また、接合装置１００は、接合ピンＳＰ，ＳＰ１～ＳＰ５の形状を組み合わせた接合ピンを作製してもよい。

　このように実施の形態１では、接合装置１００が、接合ベース材ＢＰに接合ピンＳＰを積層造形し、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰを通し、接合ピンＳＰの突出部を加工している。この場合において、接合装置１００は、突出部を貫通の方向から見た場合の外周形状が、通し穴Ｈ１の突出部の出口の外周形状よりも大きくなるように突出部を加工して接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを固定している。これにより、接合装置１００は、被接合材である接合ベース材ＢＰと被接合材である接合材ＰＰとを強固に接合することができる。

実施の形態２．
　つぎに、図１６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、接合装置１００が、接合ピンＳＰに接合する円環状のスペーサを接合材ＰＰ上に配置し、スペーサと接合ピンＳＰとを接合する。

　実施の形態２における接合装置１００の構成は、実施の形態１における接合装置１００と同じである。また、実施の形態２における接合装置１００は、図７で説明した実施の形態１における接合装置１００と同様の処理手順で接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合する。実施の形態２では、実施の形態１と比較して、接合に用いる部材が異なる。以下、実施の形態２の接合装置１００による接合処理について説明する。

　図１６は、実施の形態２にかかる接合装置による接合処理を説明するための図である。図１６では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。なお、図１６において、スペーサＷ１は斜視図で示している。

　接合装置１００が、接合ベース材ＢＰに接合ピンＳＰを造形し、接合ピンＳＰが接合材ＰＰの通し穴Ｈ１に通されて接合ベース材ＢＰ上に接合材ＰＰを配置する段階までは実施の形態１と同じである。

　すなわち、接合装置１００は、搬送部３０によって接合ベース材ＢＰをステージ１０まで搬送し、接合ベース材ＢＰをステージ１０に固定する（ＳＴ３１）。そして、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの上面に接合ピンＳＰを積層造形する（ＳＴ３２）。

　なお、接合装置１００は、必要に応じて接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間に電食防止シートＣＰを挟み込んでもよいし、挟み込まなくてもよい。また、接合装置１００は、予め接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間に設けた隙間を、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰの何れとも異なる材料によるロウ付け処理によって埋めてもよい。

　接合装置１００は、接合ピンＳＰを積層造形した後に、搬送部３０によって接合材ＰＰをステージ１０まで搬送する。そして、搬送部３０は、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰを通す。これにより、搬送部３０は、接合ベース材ＢＰの上面に接合材ＰＰを配置する。

　次に、接合装置１００は、接合材ＰＰの上面で接合ピンＳＰの突出部が配置されている箇所に突出部の側面を囲うスペーサＷ１などの環状部材を配置する。具体的には、接合装置１００は、接合材ＰＰから突き出ている接合ピンＳＰの突出部を囲う領域に、搬送部３０によって接合ピンＳＰと同材のスペーサＷ１を配置する。

　スペーサＷ１には、接合ピンＳＰの外径以上の穴径（内径）を有した穴が開いており、スペーサＷ１は、接合ピンＳＰの突出部を囲むように配置される。スペーサＷ１は、スペーサＷ１を上側から見た場合に円環状の上面領域を有した円環状の部材である。接合装置１００は、スペーサＷ１の円環状の領域の内側に接合ピンＳＰが収まるように、接合材ＰＰの上面にスペーサＷ１を配置する。図１６では、接合ピンＳＰの突出部の位置にスペーサＷ１を配置させた状態を、（ＳＴ３３）として図示している。

　この後、接合装置１００は、加工ヘッド駆動部７１によって、スペーサＷ１と接合ピンＳＰの突出部との隙間に加工ヘッド６を移動させる。そして、接合装置１００は、この隙間にワイヤノズル８０から造形材料ＰＭを送り込むとともに、この隙間に熱源ＨＳを出力して造形材料ＰＭを溶融させる。これにより、接合装置１００は、スペーサＷ１と接合ピンＳＰとの間を溶込み加工することでスペーサＷ１と接合ピンＳＰとを接合する。すなわち、接合装置１００は、溶融させた造形材料ＰＭによって、スペーサＷ１と接合ピンＳＰの突出部との隙間を埋めてスペーサＷ１と接合ピンＳＰとを接合する。このとき、接合装置１００は、隙間に沿って加工ヘッド６を周回させながらスペーサＷ１と接合ピンＳＰの突出部との隙間を埋める。これにより、接合ピンＳＰおよびスペーサＷ１を含んだ部材が接合ピンＳＰ６となる。図１６では、接合ピンＳＰの突出部を熱源ＨＳで溶融させて接合ピンＳＰ６を形成している状態を、（ＳＴ３４）として図示している。ここでは、接合ピンＳＰ６の突出部が、接合ピンＳＰが加工されることによって形成された固定突出部である。なお、接合ピンＳＰ６の形状は、図１６に示した形状に限らず、実施の形態１で説明した形状であってもよい。

　接合装置１００は、線造形で接合してもよいし、点造形で接合してもよい。接合装置１００は、点造形で接合する場合は、周回完了後に熱源ＨＳのみを周回照射して点造形面を再溶融してならしてもよい。これにより、接合装置１００は、点造形箇所の面精度を上げることができる。

　この実施の形態２の接合方法により、造形材料ＰＭの良好な熱伝導性に伴う放熱性の高さなどから接合ピンＳＰが再溶融しにくい材料の場合であっても、接合装置１００は、突出部の扁平形状を簡単に作製することが可能となる。

　また、スペーサＷ１を事前に作製もしくは調達しておくことで、接合装置１００は、扁平形状を作製する際の加工時間を短縮することができる。また、接合装置１００は、スペーサＷ１を用いるので、スペーサＷ１および接合ベース材ＢＰによる接合材ＰＰの挟み込み面積を容易に拡大することができる。

　また、接合装置１００は、スペーサＷ１の穴径と接合ピンＳＰの外径とをほぼ同じにしておき、熱源ＨＳの照射のみでスペーサＷ１と接合ピンＳＰとを相互に溶かし込むことでスペーサＷ１と接合ピンＳＰとを接合してもよい。この場合、接合装置１００は、隙間の穴埋め加工時に造形材料ＰＭを消費せずに済む。また、接合装置１００は、スペーサＷ１の配置位置に対して遠隔に位置する加工ヘッド６から熱源ＨＳのみを隙間に沿って照射するだけでよいので、加工ヘッド６の取り回しを簡略化できる。

　また、接合装置１００は、スペーサＷ１と接合ピンＳＰとを接合した後、スペーサＷ１を直上からプレスすることで、図１１に示した接合ピンＳＰ２の形状を作製して、接合強度を上げることも可能である。また、事前に接合材ＰＰに溝加工を施すことで凹部を形成しておき、スペーサＷ１を溝および接合ピンＳＰに嵌めた状態で接合装置１００が熱源ＨＳによってスペーサＷ１を溶かすことで図１１に示した接合ピンＳＰ２の形状を作製してもよい。これにより、スペーサＷ１が凹部に嵌合される。接合ピンＳＰ２の形状が作製されることで、接合物４０の高耐久化を実現することが可能となる。

実施の形態３．
　つぎに、図１７を用いて実施の形態３について説明する。実施の形態３では、接合装置１００が、複数種類の造形材料を用いて接合ピンを積層造形する。

　実施の形態３における接合装置１００の構成は、実施の形態１における接合装置１００と同じである。また、実施の形態３における接合装置１００は、図７で説明した実施の形態１における接合装置１００と同様の処理手順で接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合する。実施の形態３では、実施の形態１と比較して、接合ピンの作製方法が異なる。以下、実施の形態３の接合装置１００による接合処理について説明する。

　図１７は、実施の形態３にかかる接合装置による接合処理を説明するための図である。図１７では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。接合装置１００は、搬送部３０によって接合ベース材ＢＰをステージ１０まで搬送し、接合ベース材ＢＰをステージ１０に固定する（ＳＴ４１）。そして、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの上面に接合ピンＳＰｘを積層造形する（ＳＴ４２）。具体的には、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰ上の接合ピンＳＰｘを立てる位置に加工ヘッド６を移動させる。また、接合装置１００は、ワイヤノズル８０から接合ピンＳＰｘの作製位置に造形材料ＰＭを送り出す。また、接合装置１００は、熱源ＨＳを接合ピンＳＰｘの作製位置に出力する。これにより、接合装置１００は、加工ヘッド６のワイヤノズル８０から接合ピンＳＰｘの作製位置に送り出された造形材料ＰＭを溶融させる。接合装置１００は、溶融した造形材料ＰＭを、接合ベース材ＢＰ上で溶融金属の表面張力を利用することで、半球状の突出物に凝固させ、積層１ピッチ分の高さのピン層Ｑ１を形成する。このピン層Ｑ１が接合ピンＳＰｘを構成することとなる１層目の積層物である。

　次に、加工ヘッド駆動部７１が、積層１ピッチ分の高さだけ上の造形位置に加工ヘッド６を移動させる。接合装置１００は、突出物の直上、すなわち形成済みのピン層Ｑ１の直上に、１層目のピン層Ｑ１と同様に熱源ＨＳを出力して造形材料ＰＭを溶融させる。接合装置１００は、溶融した造形材料ＰＭを、突出物であるピン層Ｑ１上で凝固させて、積層１ピッチ分の高さの新たなピン層Ｑ１を形成する。接合装置１００は、この積層を複数回繰り返すことで、複数層のピン層Ｑ１からなるピン部Ｒ１を作製する。ピン部Ｒ１は、複数段の半球状の突出物が積層された積層造形物である。なお、ピン部Ｒ１は、積層１ピッチ分だけのピン層Ｑ１であってもよい。

　次に、加工ヘッド駆動部７１が、積層１ピッチ分の高さだけ上の造形位置に加工ヘッド６を移動させる。また、接合装置１００は、ワイヤスプール８１を、造形材料ＰＭとは異なる材質の造形材料（以下、造形材料ＰＭｘという）のワイヤを収納した別のワイヤスプールに変更する。

　接合装置１００は、ピン部Ｒ１の上に加工ヘッド６のワイヤノズル８０から造形材料ＰＭｘを送り出す。また、接合装置１００は、熱源ＨＳを接合ピンＳＰｘの作製位置に出力する。これにより、接合装置１００は、加工ヘッド６のワイヤノズル８０から接合ピンＳＰｘの作製位置に送り出された造形材料ＰＭｘを溶融させる。接合装置１００は、溶融した造形材料ＰＭｘを、溶融金属の表面張力を利用することで半球状の突出物に凝固させ、積層１ピッチ分の高さのピン層Ｑ２を形成する。

　接合装置１００は、ピン層Ｑ１の時と同様にしてピン層Ｑ２の積層造形を繰り返すことで、複数層のピン層Ｑ２からなるピン部Ｒ２を作製する。ピン部Ｒ２は、複数段の半球状の突出物である。なお、ピン部Ｒ２は、積層１ピッチ分だけのピン層Ｑ２であってもよい。ピン部Ｒ１とピン部Ｒ２とは、材質が異なり、機械特性が異なる。すなわち、ピン部Ｒ１とピン部Ｒ２とで構成される接合ピンＳＰｘは、傾斜材料となっている。傾斜材料は、傾斜機能材料（ＦＧＭｓ：Functionally　Graded　Materials）とも称される。接合ピンＳＰｘが傾斜材料である場合、接合ピンＳＰｘは、組成が異なる複数の素材からなり、組成の空間的な分布が連続的もしくは段階的に変化するように一体的に組み合わされた構造材料となる。このように、接合装置１００は、複数の異なる材料を一体化することで、相反する異なる特性を両立させることが可能となる。接合ピンＳＰｘの組成の空間的な分布については様々なスケール（ナノ、マイクロ、メゾ、マクロ等）を取ることが可能である。

　造形材料ＰＭｘは、前述の造形材料ＰＭと同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。また、造形材料ＰＭｘは、前述の被覆部Ｃ１，Ｃ２の積層造形に用いられる造形材料と同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。

　このように、接合装置１００は、ピン部Ｒ１の上側にピン部Ｒ２を形成することで接合ピンＳＰｘを形成する。接合装置１００は、ピン部Ｒ１とピン部Ｒ２とからなる接合ピンＳＰｘの高さが接合材ＰＰの高さよりも高くなるように接合ピンＳＰｘを造形する。接合装置１００は、ピン部Ｒ１およびピン部Ｒ２の各々の高さの比率を、接合ピンＳＰｘに要求される重量または剛性に応じて変えてもよい。ピン部Ｒ１が第１のピン部であり、ピン部Ｒ２が第２のピン部である。

　接合装置１００は、接合ピンＳＰｘを造形した後は、搬送部３０によって、接合材ＰＰをステージ１０まで搬送する。搬送部３０は、接合ベース材ＢＰに造形された接合ピンＳＰｘが接合材ＰＰの通し穴Ｈ１を通るように接合ベース材ＢＰの上面に接合材ＰＰを配置する。すなわち、搬送部３０は、接合材ＰＰの通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰｘを通す。これにより、接合ピンＳＰｘの頭部が通し穴Ｈ１を貫通して通し穴Ｈ１から出た突出部となる。

　この後、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの接合を開始する。具体的には、接合装置１００は、接合材ＰＰ上に突出した接合ピンＳＰｘの突出部を熱源ＨＳで溶融させ扁平形状に変形させるかしめ処理を行う。図１７では、接合ピンＳＰｘの突出部を熱源ＨＳで溶融させている状態を、（ＳＴ４３）として図示している。

　接合装置１００は、接合ピンＳＰｘの突出部を変形させるかしめ処理を行うことで、接合ピンＳＰｘの突出部を広げる。突出部が広げられた接合ピンＳＰｘが、接合ピンＳＰ７である。これにより、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合した接合物４１を作製する。図１７では、突出部が広げられた接合ピンＳＰ７によって接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとが接合された接合物４１の状態を、（ＳＴ４４）として図示している。ここでは、接合ピンＳＰ７の突出部が、接合ピンＳＰｘが加工されることによって形成された固定突出部である。

　なお、接合装置１００は、接合ピンＳＰｘの突出部のかしめ処理を、ハンマー、かしめ工具などを用いた物理的衝撃による変形加工で行ってもよいし、プレスなどその他の塑性加工手段を用いて行ってもよい。

　また、接合装置１００は、必要に応じて接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間に電食防止シートＣＰを挟み込んでもよいし、挟み込まなくてもよい。また、接合装置１００は、予め接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとの間に設けた隙間を、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰの何れとも異なる材料によるロウ付け処理によって埋めてもよい。また、接合ピンＳＰｘ，ＳＰ７の形状は、図１７に示した形状に限らず、実施の形態１，２で説明した形状であってもよい。

　また、造形材料の組み合わせは実施の形態３で例示した２種類のパターンに限らず、造形材料ＰＭと、接合材ＰＰと同じ材料との組み合わせでもよい。また、接合装置１００は、３種類以上の造形材料によって接合ピンＳＰｘを作製してもよい。

　また、接合装置１００は、造形材料を粉末にすることで、複数の金属粉末材料の混合比を連続的に変化させながら接合ピンＳＰｘを作製することもできる。これにより、接合装置１００は、複数の造形材料の特性を併せ持った機械特性が連続的に変化する接合ピンＳＰｘの作製と、この接合ピンＳＰｘを用いた接合とが可能になる。

　なお、接合装置１００は、造形材料を粉末とせずにワイヤとし、複数のワイヤを作製位置に同時投入することで、複数の造形材料の混合比を連続的に変化させながら接合ピンＳＰｘを作製してもよい。

　このように、実施の形態３によれば、接合装置１００は、接合ピンＳＰ７を作製する際に異なる造形材料ＰＭ，ＰＭｘを組み合わせた接合ピンＳＰｘの作製を行うことが可能となる。これにより、接合装置１００は、要求される重量または剛性に応じた適切な接合ピンＳＰｘを容易に作製することが可能となる。したがって、接合装置１００は、要求される重量または剛性に応じた適切な接合ピンＳＰｘによって接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰとを接合することが可能となる。

実施の形態４．
　つぎに、図１８を用いて実施の形態４について説明する。実施の形態４では、接合装置１００が、接合ピンを用いて、複数層の接合材を接合ベース材ＢＰに接合する。

　実施の形態４における接合装置１００の構成は、実施の形態１における接合装置１００と同じである。また、実施の形態４における接合装置１００は、図７で説明した実施の形態１における接合装置１００と同様の処理手順で接合ベース材ＢＰと接合材（後述する接合材ＰＰ１～ＰＰ３）とを接合する。実施の形態４では、実施の形態１と比較して、接合する接合材が異なる。以下、実施の形態４の接合装置１００による接合処理について説明する。

　図１８は、実施の形態４にかかる接合装置による接合処理を説明するための図である。図１８では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。実施の形態４では、接合ベース材ＢＰに接合する接合材が接合材ＰＰ１～ＰＰ３の３つである場合について説明するが、接合ベース材ＢＰに接合する接合材は、２つであってもよいし４つ以上であってもよい。

　接合装置１００は、搬送部３０によって接合ベース材ＢＰをステージ１０まで搬送し、接合ベース材ＢＰをステージ１０によって固定する（ＳＴ５１）。そして、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰの上面に接合ピンＳＰｙを積層造形する（ＳＴ５２）。具体的には、接合装置１００は、接合材ＰＰ１～ＰＰ３と、電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３との接合対象の合計高さよりも高くなるように接合ベース材ＢＰ上に接合ピンＳＰｙを積層造形する。接合装置１００は、実施の形態１で説明した処理と同様に、積層１ピッチ分の積層処理を繰り返すことによって、接合ピンＳＰｙを積層造形する。

　実施の形態４では、接合対象が、接合材ＰＰ１～ＰＰ３と、電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３とである。搬送部３０は、下から順番に接合ベース材ＢＰ、電食防止シートＣＰ１、接合材ＰＰ１、電食防止シートＣＰ２、接合材ＰＰ２、電食防止シートＣＰ３、接合材ＰＰ３の順番でこれらを積層する。

　接合材ＰＰ１～ＰＰ３および電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３のそれぞれには、接合材ＰＰおよび電食防止シートＣＰと同様の通し穴Ｈ１がドリルなどで開けられている。搬送部３０は、接合ベース材ＢＰに造形された接合ピンＳＰｙが接合材ＰＰ１～ＰＰ３および電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３の通し穴Ｈ１を通るように接合ベース材ＢＰの上面に接合材ＰＰ１～ＰＰ３および電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３を配置する。すなわち、搬送部３０は、接合材ＰＰ１～ＰＰ３および電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３の通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰｙを通す。これにより、接合ピンＳＰｙの頭部が通し穴Ｈ１を貫通して通し穴Ｈ１から出た突出部となる。

　接合装置１００は、接合材ＰＰ１～ＰＰ３および電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３の通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰｙを通した後、接合ピンＳＰｙの突出部を、実施の形態１で説明した処理と同様の処理によって扁平形状となるように変形させる。すなわち、接合装置１００は、接合ピンＳＰｙの突出部を熱源ＨＳで溶融させて変形させるかしめ処理を行う。図１８では、接合ピンＳＰｙの突出部を熱源ＨＳで溶融させている状態を、（ＳＴ５３）として図示している。

　接合装置１００は、接合ピンＳＰｙの突出部を変形させるかしめ処理を行うことで、接合ピンＳＰｙの突出部を広げる。突出部が広げられた接合ピンＳＰｙが、接合ピンＳＰ８である。これにより、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰ１～ＰＰ３とを接合した接合物４２を作製する。図１８では、突出部が広げられた接合ピンＳＰ８によって接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰ１～ＰＰ３とが接合された接合物４２の状態を、（ＳＴ５４）として図示している。ここでは、接合ピンＳＰ８の突出部が、接合ピンＳＰｙが加工されることによって形成された固定突出部である。

　なお、接合ピンＳＰｙ，ＳＰ８の形状は、図１８に示した形状に限らず、実施の形態１～３で説明した形状であってもよい。

　また、接合装置１００は、電食防止シートＣＰ１～ＣＰ３を挟み込まなくてもよい。また、接合装置１００は、接合材ＰＰ１～ＰＰ３の底面側の隙間をロウ付け処理によって埋めてもよい。この場合、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰ１との間の隙間を、接合ベース材ＢＰおよび接合材ＰＰ１の何れとも異なる材料によってロウ付けする。同様に、接合装置１００は、接合材ＰＰ１，ＰＰ２の間の隙間を、接合材ＰＰ１，ＰＰ２の何れとも異なる材料によってロウ付けする。同様に、接合装置１００は、接合材ＰＰ２，ＰＰ３の間の隙間を、接合材ＰＰ２，ＰＰ３の何れとも異なる材料によってロウ付けする。

　次に、図１９を用いて、接合装置１００が、突出部を用いることなく接合する方法について説明する。図１９は、実施の形態４にかかる接合装置による突出部を用いない接合処理を説明するための図である。図１９では、接合ベース材ＢＰなどの断面形状を示している。接合装置１００が、突出部を用いない場合、接合ベース材ＢＰ、接合ピンＳＰｚ、および接合材ＰＰ２は、同一材料もしくは融点などの物性が近い材料となっている。

　接合装置１００は、搬送部３０によって接合ベース材ＢＰをステージ１０まで搬送し、接合ベース材ＢＰをステージ１０に固定する。そして、接合装置１００は、接合ピンＳＰｚを接合材ＰＰ２の上面位置（非接触面）となる位置よりも低い高さまで接合ベース材ＢＰ上に積層造形する(ＳＴ６１)。もしくは、接合装置１００は、接合材ＰＰ２よりも高い位置まで接合ピンＳＰｚを積層造形した後、接合ピンＳＰｚが接合材ＰＰ２の上面位置となる位置よりも低い高さとなるように接合ピンＳＰｚを、熱源ＨＳを用いて切断してもよいし、別途切削加工機、放電加工機などによって接合ピンＳＰｚが切断されてもよい。接合装置１００は、例えば、接合材ＰＰ２の底面（接合ベース材ＢＰ側の面である接触面）の高さ以上となるように、接合ピンＳＰｚを形成しておく。このように、接合装置１００は、接合材ＰＰ２の上面から突出しない高さで、かつ接合材ＰＰ２の底面の高さ以上で通し穴Ｈ１を貫通するように接合ピンＳＰｚを形成しておく。

　次に、接合装置１００の搬送部３０は、接合材ＰＰ１，ＰＰ２および電食防止シートＣＰ１，ＣＰ２の通し穴Ｈ１に接合ピンＳＰｚを通す（ＳＴ６２）。この場合において、接合ピンＳＰｚは、接合材ＰＰ２の上面位置よりも低いので、接合ピンＳＰｚは、接合材ＰＰ２の上面から突出しない。

　次に、接合装置１００は、接合ピンＳＰｚに点ビードもしくは線ビードの追加造形を行い、接合ピンＳＰｚの高さを増やし、接合材ＰＰ２の上面側の高さと面一に近くなるようにする。すなわち、接合装置１００は、接合ピンＳＰｚに追加造形を行うことで、接合ピンＳＰｚの上面の高さを、接合材ＰＰ２の上面の高さに近付ける。このとき、接合ピンＳＰｚと、接合材ＰＰ２の通し穴Ｈ１の側面とが溶融（溶け込み加工）され接合される（ＳＴ６３）。

　最後に、接合装置１００は、接合ピンＳＰｚの最上面およびその周囲（接合材ＰＰ２の上面）を熱源ＨＳで加熱溶融（溶け込み加工）してならすことで、接合ピンＳＰｚの最上面の高さと、接合材ＰＰ２の上面の高さとが面一な突出部のない接合を実施する。この場合において、接合ピンＳＰｚと接合材ＰＰ２とは同一材料もしくは近い性質の材料であるので、接合ピンＳＰｚの最上面および接合材ＰＰ２の最上面では、接合ピンＳＰｚおよび接合材ＰＰ２が溶け込みあうこととなる（ＳＴ６４）。これにより、接合装置１００は、接合ベース材ＢＰと接合材ＰＰ１，ＰＰ２とを接合した接合物４３を作製する。

　なお、接合装置１００は、３層構造に限らず、図１８で説明したような４層の接合、または５層以上の接合にも突出部を用いない接合を適用することができる。接合装置１００は、突出部を用いない接合を図１８で説明した４層の接合に適用する場合、少なくとも接合ベース材ＢＰ、接合ピンＳＰｙ、および接合材ＰＰ３が同一材料もしくは近い性質の材料を用いる。

　また、接合装置１００は、接合材ＰＰ１，ＰＰ２の厚み、または通し穴Ｈ１の径によっては、接合ピンＳＰｚの造形よりも先に、接合ベース材ＢＰ上に接合材ＰＰ１，ＰＰ２および電食防止シートＣＰ１，ＣＰ２を配置したうえで接合処理を実施してもよい。

実施の形態５．
　つぎに、図２０から図２４を用いて実施の形態５について説明する。実施の形態５では、目標の造形形状と実際の造形形状との高さの差に基づいて、補正後指令ＣＣＶを学習する。

　図２０は、実施の形態５にかかる接合システムの構成を示す図である。図２０の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１の接合システム１０１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５の接合システム１０２は、実施の形態１の接合システム１０１と比較して、接合装置１００の代わりに接合装置１００ｃを備えている。また、接合装置１００ｃは、接合装置１００と比較して制御部１の代わりに制御部１ｃを有している。以下では、制御部１ｃが、接合ピンＳＰに対して積層造形を実行する際に用いられる補正後指令ＣＣＶを学習する場合について説明する。

　図２１は、実施の形態５にかかる接合システムが備える制御部の構成を示す図である。実施の形態５の制御部１ｃは、実施の形態１の制御部１と比較して、制御部１が備える構成要素に加えて機械学習装置６０と、意思決定部６５とを有している。なお、制御部１ｃは、制御部１と同様に、制御器５２ａと、差分器５３と、出力部５４とを有しているが、図２１ではこれらの図示を省略している。

　機械学習装置６０は、状態観測部６１および学習部６２を備えている。学習部６２は、報酬計算部６３と関数更新部６４とを有している。状態観測部６１は、少なくとも基本加工プログラムＢＰＲと、積層造形された接合ピンＳＰの高さを示す高さデータと、積層造形中の接合ピンＳＰの温度を示す温度データＴＤとを含む、接合の状態に関する量である状態量ｓ_t（図示せず）を取得する。

　加工プログラムである基本加工プログラムＢＰＲの基本指令ＢＣＶ（図示せず）に含まれる状態量ｓ_tの例としては、接合ピンＳＰの造形順序、造形方向、造形中の温度、造形の高さ、溶融池幅などを挙げることができる。また、基本加工プログラムＢＰＲの接合条件ＰＣ（図示せず）に含まれる状態量ｓ_tの例としては、レーザ出力、照射時間、冷却時間、加熱時間などを挙げることができる。

　学習部６２は、状態観測部６１が取得した状態量ｓ_tに基づいて作成される訓練データセットに従って、接合ピンＳＰを形成する際の補正後指令ＣＣＶ（図示せず）を学習する。ここで、学習部６２は、訓練データセットに従って、基本加工プログラムＢＰＲ、高さデータ、および温度データＴＤから、積層造形で接合ピンＳＰを形成する際に用いられる補正後指令ＣＣＶを決定するための学習を実行する。

　なお、学習部６２は、補正後加工プログラムＰＰＲを決定するための学習を実行してもよい。この場合、補正後指令ＣＣＶは、補正後加工プログラムＰＰＲに含まれるので、学習部６２は、補正後指令ＣＣＶを決定するための学習を実行していることになる。

　学習部６２は、何れの学習アルゴリズムを用いてもよい。一例として、学習部６２が学習アルゴリズムとして強化学習（Reinforcement　Learning）を適用した場合について説明する。強化学習は、ある環境内における行動主体であるエージェントが、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する、という手法である。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得て、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-Learning）およびＴＤ学習（TD-Learning）が知られている。例えば、Ｑ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式（行動価値テーブル）は以下の式（１）で表される。

　式（１）において、ｔは時刻ｔにおける環境を表し、ａ_tは時刻ｔにおける行動を表す。行動ａ_tにより、環境はｓ_t+1に変化する。ｒ_t+1はその環境の変化によってもらえる報酬を表し、γは割引率を表し、αは学習係数を表す。Ｑ学習が適用された場合、接合条件ＰＣと加工経路とが行動ａ_tとなる。なお、γは０＜γ≦１の範囲の値をとり、αは０＜α≦１の範囲の値とする。式（１）で表される更新式は、時刻_t+1における最良の行動ａの行動価値が、時刻ｔにおいて実行された行動ａの行動価値関数Ｑの値よりも大きければ、行動価値関数Ｑの値を大きくし、逆の場合は、行動価値関数Ｑの値を小さくする。換言すれば、時刻ｔにおける行動ａの行動価値関数Ｑの値が、時刻_t+1における最良の行動価値に近づくように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）が更新される。それにより、或る環境における最良の行動価値が、それ以前の環境における行動価値に順次伝播していくようになる。

　報酬計算部６３は、状態量ｓ_tに基づいて報酬ｒを計算する。例えば、報酬計算部６３は、各層での、目標の造形形状と実際の造形形状との高さの差である誤差が特定値よりも小さい場合には報酬ｒを増大させ、誤差が特定値よりも大きい場合は報酬ｒを減らす。報酬計算部６３は、例えば、大きい報酬を与える場合、１の報酬を与え、小さい報酬を与える場合、－１の報酬を与える。関数更新部６４は、報酬計算部６３によって計算される報酬ｒに従って、行動価値関数Ｑを更新する。意思決定部６５は、行動価値関数Ｑを用いて補正後指令ＣＣＶを決定する。意思決定部６５は、例えばＱ学習の場合、式（１）で表される行動価値関数Ｑ（ｓ_t，ａ_t）を、加工経路を決定するための関数として用いる。

　図２２は、実施の形態５にかかる制御部の動作処理手順を示すフローチャートである。図２２に示す動作は、接合装置１００ｃが接合ベース材ＢＰに対する接合ピンＳＰの造形を行う際に、特定の制御周期毎に実行されてもよい。意思決定部６５は、機械学習装置６０が決定した行動価値関数Ｑを用いて接合装置１００ｃの補正後指令ＣＣＶを決定する。

　接合装置１００ｃは、決定された補正後指令ＣＣＶに従って、接合ピンＳＰの造形処理を行う。そして、状態観測部６１が、造形処理に対応する状態量ｓ_tを取得する（ステップＳ２０１）。状態量ｓ_tは、例えば、高さセンサによって測定された各層での造形箇所のビード高さの測定値、温度測定部９によって測定された各層での造形箇所の温度の測定値である。報酬計算部６３は、状態量ｓ_tに基づいて報酬ｒを計算する（ステップＳ２０２）。

　例えば、報酬計算部６３は、各層で検出した接合ピンＳＰの高さと各層での目標高さとの誤差を算出し、誤差が閾値以下か閾値を超えるかを判断する。また、報酬計算部６３は、各層で検出した接合ピンＳＰの温度と各層での目標温度との誤差を算出し、誤差が閾値以下か閾値を超えるかを判断する。

　接合ピンＳＰの高さの誤差が閾値以下である場合、報酬計算部６３は大きい報酬を与える。一方、接合ピンＳＰの高さの誤差が閾値を超える場合、報酬計算部６３は小さい報酬を与える。また、温度の誤差が閾値以下である場合、報酬計算部６３は大きい報酬を与える。一方、温度の誤差が閾値を超える場合、報酬計算部６３は小さい報酬を与える。

　このように報酬計算部６３が報酬を算出することによって、積層造形を実行するための学習が実行され、接合装置１００ｃは、積層造形の精度を向上させることができる。

　関数更新部６４は、報酬ｒに基づいて、行動価値関数Ｑの更新を行う（ステップＳ２０３）。意思決定部６５は、更新された行動価値関数Ｑを用いて補正後指令ＣＣＶを決定する（ステップＳ２０４）。ここで、意思決定部６５は、更新された行動価値関数Ｑに基づいて補正後加工プログラムＰＰＲを決定してもよい。

　なお、実施の形態５では、強化学習を用いた例について説明したが、機械学習装置６０は、他の公知の方法、例えば、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、機能理論プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行してもよい。

　また、制御部１ｃのうちの一部または全部は、接合装置１００ｃのうちの制御部１ｃ以外の部分と、例えば、ネットワークを介して接続されていてもよい。さらに、制御部１ｃのうちの一部または全部は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。

　また、機械学習装置６０による学習を実行済みの学習済み学習機を、学習を実行した接合装置１００ｃとは別の接合装置に適用してもよい。学習済み学習機は、状態量ｓ_tに基づいて基本加工プログラムＢＰＲおよび温度データＴＤから、積層造形で接合ピンＳＰを作製するための補正後指令ＣＣＶを決定するための学習を実行した学習機である。学習済み学習機は、例えば、更新を実行した更新済みの行動価値関数Ｑを有する意思決定部６５である。この場合、接合装置１００ｃとは別の接合装置が、行動価値関数Ｑを有する意思決定部６５を備える。この意思決定部６５を備える別の接合装置は、基本加工プログラムＢＰＲおよび温度データＴＤを含み接合ピンＳＰの積層造形の状態に関する量である状態量ｓ_tを観測する状態観測部６１を備えている。

　上述した別の接合装置は、状態観測部６１および学習済み学習機を用いることにより、新たな学習を行うことなく、積層造形で接合ピンＳＰを作製するための補正後指令ＣＣＶを決定し、精度の高い接合ピンＳＰの積層造形を実行することができる。

　また、制御部１ｃは、図２１の構成から意思決定部６５が省かれた構成であってもよい。すなわち、制御部１ｃは、学習を行うが補正後指令ＣＣＶを決定しない構成であってもよい。この場合、補正後指令ＣＣＶを決定しない制御部１ｃは、機械学習装置６０によって外部から状態量ｓ_tを繰り返し取得して学習を繰り返し実行し、学習結果である学習済み学習機を上述した接合装置１００ｃとは別の接合装置に送る。この接合装置１００ｃとは別の接合装置は、学習した結果を搭載した学習済み学習機によって補正後指令ＣＣＶを決定する。

　また、図２０では、制御部１ｃは、１台の接合装置１００ｃを制御しているが、機械学習装置６０が、複数の接合装置の機械装置部分に接続されていてもよい。ここでは、接合装置１００ｃから機械学習装置６０を除いた部分、例えば、接合装置１００ｃから機械学習装置６０を除いた部分などを、機械装置部分と称している。機械学習装置６０は、機械学習装置６０に接続される複数の接合装置の機械装置部分から状態量ｓ_tを取得してもよい。上記の機械装置部分は、同一の現場で使用される複数の装置であってもよいし、異なる現場で独立して稼働する装置であってもよい。

　さらに、機械学習装置６０がデータセットを収集する機械装置部分は、データセットを収集する途中で対象に追加してもよく、途中で対象から除去してもよい。さらに、ある機械装置部分に関して学習を実行した機械学習装置６０を、異なる機械装置部分に取り付けて、再学習させて学習結果を更新させてもよい。

　以上説明したように、実施の形態５の接合装置１００ｃは、少なくとも基本指令ＢＣＶ、接合条件ＰＣ、および温度データＴＤを含む積層造形に関する量を状態量ｓ_tとして観測する状態観測部６１を備えている。また、接合装置１００ｃは、状態量ｓ_tに基づいて、基本指令ＢＣＶ、接合条件ＰＣ、および温度データＴＤから積層造形を実行する際に用いられる補正後指令ＣＣＶを学習する学習部６２を備えている。

　また、接合装置１００ｃは、少なくとも基本指令ＢＣＶ、接合条件ＰＣ、および温度データＴＤを含む積層造形に関する量を状態量ｓ_tとして観測する状態観測部６１と、状態量ｓ_tに基づいて、基本指令ＢＣＶ、接合条件ＰＣ、および温度データＴＤから積層造形を実行する際に用いられる補正後指令ＣＣＶを学習した学習済み学習機（意思決定部６５など）を備えていてもよい。

　このように実施の形態５によれば、接合装置１００ｃは、基本指令ＢＣＶ、接合条件ＰＣ、および温度データＴＤに基づいて、補正後指令ＣＣＶを学習し、補正後指令ＣＣＶを用いて接合ピンＳＰを積層造形するので、接合ピンＳＰの造形精度を向上させることができる。

　つづいて、制御部１，１ｃのハードウェア構成について説明する。制御部１，１ｃ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２３は、実施の形態１～５に係る制御部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２３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、制御部１，１ｃ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制御部１，１ｃ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、制御処理を制御部１，１ｃ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２４は、実施の形態１～５に係る制御部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２４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。

　１，１ｃ　制御部、２　熱源供給部、３　熱源経路、４　ガス供給部、５　ガス供給経路、６　加工ヘッド、７　駆動部、８　造形材料供給部、９　温度測定部、１０　ステージ、１２　集塵器、１３　ガスノズル、１４　熱源供給ノズル、１６ａ　回転部材、３０　搬送部、４０～４３　接合物、５２ａ　制御器、５３　差分器、５４　出力部、６０　機械学習装置、６１　状態観測部、６２　学習部、６３　報酬計算部、６４　関数更新部、６５　意思決定部、７１　加工ヘッド駆動部、７２　ステージ回転機構、８０　ワイヤノズル、８１　ワイヤスプール、８２　スプール駆動装置、９０，９３　処理回路、９１　プロセッサ、９２　メモリ、１００，１００ｃ　接合装置、１０１，１０２　接合システム、２００　加工プログラム生成装置、Ａ１　中央領域、Ａ２　外周領域、ＢＰ　接合ベース材、Ｃ１，Ｃ２　被覆部、ＣＰ，ＣＰ１～ＣＰ３　電食防止シート、Ｇ　シールドガス、Ｈ１，Ｈ２　通し穴、ＯＰ　造形物、Ｐ１，Ｐｎ　ピン層、ＰＭ，ＰＭｘ　造形材料、ＰＰ，ＰＰ１～ＰＰ３　接合材、Ｑ１，Ｑ２　ピン層、Ｒ１，Ｒ２　ピン部、Ｒｘ　経路、ＳＰ，ＳＰ０～ＳＰ８，ＳＰｘ，ＳＰｙ，ＳＰｚ　接合ピン、Ｗ１　スペーサ。

Claims

　接合装置が、第１の材料からなる第１の被接合材の接合面上の加工領域に第１の造形材料を供給する材料供給と、加熱用の熱源を前記加工領域に供給して前記第１の造形材料を溶融させる加熱溶融と、によって前記加工領域にピン状の部材である接合ピンを積層造形する積層造形工程と、
　前記接合装置が、前記第１の材料とは異なる第２の材料からなり前記接合ピンが貫通可能な通し穴が形成された第２の被接合材の前記通し穴を前記接合ピンが貫通して前記通し穴から突出するように前記第２の被接合材と前記第１の被接合材とを配置する配置工程と、
　前記接合装置が、前記接合ピンのうちの前記通し穴から突出した部分である突出部を加工することで、前記第１の被接合材と前記第２の被接合材とを固定する固定突出部を形成する加工工程と、
　を含み、
　前記固定突出部を前記貫通の方向から見た場合の外周形状である第１の外周形状は、前記通し穴の前記突出部の出口の外周形状である第２の外周形状よりも大きい、
　ことを特徴とする接合方法。
　前記配置工程は、前記接合装置が、前記第２の被接合材と前記接合面との間に、絶縁素材、又は前記第１の材料と前記第２の材料との何れに対しても電位差が１００ｍＶ未満の材料からなる電食防止シートを配置する処理を含む、
　ことを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
　前記加工工程では、前記接合装置が、前記突出部を変形させることによって、前記固定突出部を形成する、
　ことを特徴とする請求項１または２に記載の接合方法。
　前記加工工程では、前記接合装置が、前記突出部に圧力を加えることで、前記突出部を前記第２の被接合材に押し当てて前記突出部を変形させる、
　ことを特徴とする請求項３に記載の接合方法。
　前記加工工程では、前記接合装置が、前記第１の外周形状の一部が前記第２の外周形状からはみ出し、前記第１の外周形状の他部が前記第２の外周形状の領域内に収まるように、前記固定突出部を形成する、
　ことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の接合方法。
　前記加工工程では、前記接合装置が、前記固定突出部を前記貫通の方向から見た場合の面積が、前記固定突出部が前記第２の被接合材に接する側から前記固定突出部の上端部に向かって大きくなるように前記固定突出部を形成する、
　ことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
　前記加工工程では、前記接合装置が、前記接合ピンの軸部が中空構造となるように前記接合ピンを積層造形する、
　ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の接合方法。
　前記加工工程では、前記接合装置が、前記突出部の側面を囲う環状部材を、前記第２の被接合材上に配置し、前記環状部材と前記突出部との間を溶込み加工することで前記環状部材と前記突出部とを接合した前記固定突出部を形成する、
　ことを特徴とする請求項５に記載の接合方法。
　前記第２の被接合材の前記突出部を突き出させた面には凹部が設けられており、
　前記固定突出部は、前記凹部に嵌合されている、
　ことを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載の接合方法。
　前記第２の被接合材の前記突出部を突き出させた面には凹部が設けられており、
　前記環状部材は、前記凹部に嵌合されている、
　ことを特徴とする請求項８に記載の接合方法。
　前記接合装置が、前記固定突出部が形成された前記第２の被接合材の特定領域に第２の造形材料を供給する材料供給と、加熱用の熱源を供給して前記第２の造形材料を溶融させる加熱溶融と、によって前記固定突出部を覆う被覆部を積層造形する被覆工程をさらに含む、
　ことを特徴とする請求項１から１０の何れか１つに記載の接合方法。
　前記積層造形工程では、前記接合装置が、複数種類の前記第１の造形材料を用いて、前記第１の被接合材上に形成された第１のピン部と、前記第１のピン部とは材質が異なるとともに前記第１のピン部の上側に積層されて前記通し穴を貫通して前記通し穴から突出する第２のピン部とを積層造形することで、前記第１のピン部および前記第２のピン部を含んだ前記接合ピンを積層造形する、
　ことを特徴とする請求項１から１１の何れか１つに記載の接合方法。
　前記第２の被接合材は、複数からなり、
　前記配置工程では、前記接合装置が、前記第２の被接合材のそれぞれの前記通し穴に前記接合ピンを貫通させ、前記通し穴のうちの最上段に配置された前記通し穴から前記接合ピンが突出するように前記第２の被接合材と前記第１の被接合材とを配置する、
　ことを特徴とする請求項１から１２の何れか１つに記載の接合方法。
　前記積層造形工程では、前記接合装置が、前記第１の造形材料を用いて、前記通し穴のうちの最上段に配置された前記通し穴から突出しない高さで、かつ複数からなる前記第２の被接合材のうちの最上段に配置された前記第２の被接合材の、前記第１の被接合材側にある接触面である底面の高さ以上で前記通し穴を貫通するように前記接合ピンを積層造形し、
　前記接合ピンの上部に前記第１の造形材料を用いて追加の積層造形をして、前記接合ピンと最上段に配置された前記第２の被接合材の通し穴側面部を溶け込み加工し、かつ最上段に配置された前記第２の被接合材の、下段の前記第２の被接合材との非接触面である上面側の高さと同じになるように前記接合ピンの高さを増やし、
　同一の高さとなっている、前記第２の被接合材の上面と、高さが増えた前記接合ピンの最上面とを溶け込み加工することで、突出部の無い接合とする、
　ことを特徴とする請求項１３に記載の接合方法。
　第１の材料からなる第１の被接合材の接合面上の加工領域に第１の造形材料を供給する造形材料供給部と、
　加熱用の熱源を前記加工領域に供給して前記第１の造形材料を溶融させることによって前記加工領域にピン状の部材である接合ピンを積層造形する熱源供給部と、
　前記第１の材料とは異なる第２の材料からなり前記接合ピンが貫通可能な通し穴が形成された第２の被接合材の前記通し穴を前記接合ピンが貫通して前記通し穴から突出するように前記第２の被接合材と前記第１の被接合材とを配置する搬送部と、
　前記積層造形を実行するための基本指令と、前記積層造形を実行するための接合条件とを含んだ加工プログラムに基づいて、前記造形材料供給部、前記熱源供給部、および前記搬送部を制御する制御部と、
　を備え、
　前記接合ピンのうちの前記通し穴から突出した部分である突出部を加工することで、前記第１の被接合材と前記第２の被接合材とを固定する固定突出部を形成し、
　前記固定突出部を前記貫通の方向から見た場合の外周形状である第１の外周形状は、前記通し穴の前記突出部の出口の外周形状である第２の外周形状よりも大きい、
　ことを特徴とする接合装置。
　前記制御部は、前記接合ピンの高さを示す高さデータと、前記加工領域における前記接合ピンの温度を示す温度データと、に基づいて、前記基本指令を補正し、補正後の前記基本指令に基づいて、前記造形材料供給部、前記熱源供給部、および前記搬送部を制御する、
　ことを特徴とする請求項１５に記載の接合装置。
　前記基本指令、前記接合条件、前記高さデータ、および前記温度データを含む接合の状態に関する量を状態量として観測する状態観測部と、
　前記状態量に基づいて作成される訓練データセットに従って、前記基本指令、前記接合条件、前記高さデータ、および前記温度データから、前記積層造形で前記接合ピンを形成する際に用いられる補正後の前記基本指令を決定するための学習を実行する学習部と、
　を備えることを特徴とする請求項１６に記載の接合装置。
　請求項１５から１７の何れか１つに記載の接合装置と、
　前記加工プログラムを生成する加工プログラム生成装置と、
　を有する、
　ことを特徴とする接合システム。