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公開番号2025068953
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023179089
出願日2023-10-17
発明の名称金属造形物製造装置、及び金属造形物製造方法
出願人清水建設株式会社,国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類B23K 9/04 20060101AFI20250422BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】大型の金属造形物の内輪郭形状を推定することができる金属造形物製造装置を提供すること。
【解決手段】金属造形物製造装置は、溶融した金属材料を積層し、金属造形物を成形する溶接トーチが先端部に設けられているロボットアームと、前記金属材料が溶融して形成されたビードの3次元形状を計測する3次元計測器と、前記金属造形物の外輪郭形状を計測する3次元スキャナと、前記ビードの3次元形状と、前記金属造形物の外輪郭形状とを用いて、前記金属造形物の内輪郭形状を推定する制御部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
溶融した金属材料を積層し、金属造形物を成形する溶接トーチが先端部に設けられているロボットアームと、
前記金属材料が溶融して形成されたビードの３次元形状を計測する３次元計測器と、
前記金属造形物の外輪郭形状を計測する３次元スキャナと、
前記ビードの３次元形状と、前記金属造形物の外輪郭形状とを用いて、前記金属造形物の内輪郭形状を推定する制御部と、
を備えることを特徴とする金属造形物製造装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記３次元計測器は、前記ロボットアームの先端に取り付けられており、
前記制御部は、前記ロボットアームの先端の位置情報及び姿勢情報を用いて、前記ロボットアームの先端を原点として移動する座標系であるロボットアーム座標系から前記金属造形物に対して静止する座標系である金属造形物座標系に、前記３次元計測器の計測結果を座標変換することを特徴とする請求項１に記載の金属造形物製造装置。
【請求項３】
溶融した金属材料を積層し、金属造形物を成形する金属造形物製造方法であって、
前記金属材料が溶融して形成されたビードの３次元形状を計測し、
前記金属造形物の外輪郭形状を計測し、
前記ビードの３次元形状と、前記金属造形物の外輪郭形状とを用いて、前記金属造形物の内輪郭形状を推定する
ことを含むことを特徴とする金属造形物製造方法。
【請求項４】
前記ビードの３次元形状を計測する３次元計測器は、ロボットアームの先端に取り付けられており、
前記ロボットアームの先端の位置情報及び姿勢情報を用いて、前記ロボットアームの先端を原点として移動する座標系であるロボットアーム座標系から前記金属造形物に対して静止する座標系である金属造形物座標系に、前記３次元計測器の計測結果を座標変換することを含むことを特徴とする請求項３に記載の金属造形物製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属造形物製造装置、及び金属造形物製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、ＷＡＡＭ（ＷｉｒｅＡｒｃＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）の装置構成として、アーク溶接ロボットを用いて金属の積層を行うものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ＷＡＡＭによる造形時は、アーク溶接の入熱によって金属造形物への蓄熱が進むため、造形が進むにつれて、ビード幅が増加してしまい、均一な幅での造形が困難であるという問題がある。そこで、金属造形物が設計通りに製造されていることを確認するため、金属造形物の３次元形状を計測し、３次元形状の輪郭精度検査を実施する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１８６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
３次元形状を取得する方法として、Ｘ線を用いたＣＴスキャンが知られている。しかしながら、樹脂と比較すると金属はＸ線が透過しにくく、Ｘ線の透過厚さは元素番号が大きくなるほど短くなる傾向にある。装置の管電圧を上げてＸ線の波長を短くし、透過し易くすることができるが、金属の大型造形物の３次元形状を測定することは困難である。
【０００６】
また、３次元形状を取得する方法として、３次元スキャナが知られている。３次元スキャナは、Ｘ線を用いたＣＴスキャンと比較して大型なものを測定可能であり、１０ｍ程度の大きさの造形物をスキャン可能なものも存在する。しかしながら、３次元スキャナは、照射された光が当たる範囲のみ測定可能であるため、光が当たらない内輪郭形状や積層物の板厚を計測することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型の金属造形物の内輪郭形状を推定することができる金属造形物製造装置、及び金属造形物製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る金属造形物製造装置は、溶融した金属材料を積層し、金属造形物を成形する溶接トーチが先端部に設けられているロボットアームと、前記金属材料が溶融して形成されたビードの３次元形状を計測する３次元計測器と、前記金属造形物の外輪郭形状を計測する３次元スキャナと、前記ビードの３次元形状と、前記金属造形物の外輪郭形状とを用いて、前記金属造形物の内輪郭形状を推定する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る金属造形物製造装置は、前記３次元計測器は、前記ロボットアームの先端に取り付けられており、前記制御部は、前記ロボットアームの先端の位置情報及び姿勢情報を用いて、前記ロボットアームの先端を原点として移動する座標系であるロボットアーム座標系から前記金属造形物に対して静止する座標系である金属造形物座標系に、前記３次元計測器の計測結果を座標変換することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る金属造形物製造方法は、溶融した金属材料を積層し、金属造形物を成形する金属造形物製造方法であって、前記金属材料が溶融して形成されたビードの３次元形状を計測し、前記金属造形物の外輪郭形状を計測し、前記ビードの３次元形状と、前記金属造形物の外輪郭形状とを用いて、前記金属造形物の内輪郭形状を推定することを含むことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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