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公開番号2025172629
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2024078243
出願日2024-05-13
発明の名称積層造形システム
出願人清水建設株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B23K 9/04 20060101AFI20251118BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】サポート材なしに積層材の垂れを防止し得る積層経路の生成が可能な積層造形システムを提供する。
【解決手段】積層造形を行う溶接ロボットと、溶接ロボットの積層経路を生成する積層経路生成装置と、積層経路に基づいて溶接ロボットを制御する制御装置とを備える積層造形システムであって、積層経路生成装置は、分岐積層面の計算にポテンシャル場を用いることによって積層経路を生成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
積層造形を行う溶接ロボットと、前記溶接ロボットの積層経路を生成する積層経路生成装置と、前記積層経路に基づいて前記溶接ロボットを制御する制御装置とを備える積層造形システムであって、
前記積層経路生成装置は、分岐積層面の計算にポテンシャル場を用いることによって前記積層経路を生成する積層造形システム。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記積層経路生成装置は、
積層体の底面と上面に仮想的なポテンシャル値を設定し、有限要素法で前記ポテンシャル値に関するポアソン方程式を解くことで前記積層体上でのポテンシャル場を算出し、当該ポテンシャル場から前記積層体の表面情報を抽出することにより同一な前記ポテンシャル値の点群を取得し、当該点群を辿る順番を決定するために巡回セールスマン問題として解くことで、前記積層経路の長さが最小となる、交差の無い一筆書きの線を取得し、各々の前記ポテンシャル値でのパスを所定の点数に分割し、各点において一つ下の面との方向ベクトルを取得し、各点と方向ベクトルを繋げることによって前記積層経路を取得する請求項１に記載の積層造形システム。
【請求項３】
前記ポテンシャル値は、温度に関する温度ポテンシャル値である請求項２に記載の積層造形システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ビード形成の狙い位置を正確に求めることにより高精度な積層造形物を製造できる積層造形方法が開示されている。この積層造形方法は、所謂ＷＡＡＭ（Wire and Arc Additive Manufacturing）方式に分類される造形技術であり、アーク溶接ロボットを用いて金属材料（積層材）を積層することにより、所望形状の三次元造形物（積層造形物）を得るものである。
【０００３】
すなわち、この積層造形方法は、積層経路計画に基づいて積層造形物を造形する際に溶接トーチと一体にロボット先端軸に設けられた非接触式形状センサを用いて既設の溶着ビードの形状プロファイルを測定し、当該形状プロファイルと溶接トーチの狙い位置からビード形状の第一幾何情報を抽出し、また積層経路計画から第一幾何情報に対応する第二幾何情報を抽出して第一幾何情報と第二幾何情報とのずれ量を算出し、当該ずれ量に応じて積層経路計画で定めた溶着ビードのビード高さとビード幅との少なくとも一方を変更して積層経路計画を更新するとともに、積層経路計画の更新結果に応じて溶接条件を変更することにより、高精度な積層造形物を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６７９７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したＷＡＡＭでは、例えば複雑な積層を行う場合にサポート材を用いることにより溶融した積層材の垂れを防止しているが、例えば積層材がアルミニウムの場合にはサポート材を用いることができないため、積層材の非平行な積層を行うことが行われている。この非平行な積層を実現するための手法として、積層体の測地線を取得する方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、上記測地線を取得する方法は、積層体の端が面や曲線で描かれている場合又は積層体の上面や底面が複数個所存在する分岐形状に対して適応することは困難である。すなわち、上述した背景技術には、サポート材なしに積層材の垂れを防止し得る積層経路の生成が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、サポート材なしに積層材の垂れを防止し得る積層経路の生成が可能な積層造形システムの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、積層造形システムに係る第１の解決手段として、積層造形を行う溶接ロボットと、前記溶接ロボットの積層経路を生成する積層経路生成装置と、前記積層経路に基づいて前記溶接ロボットを制御する制御装置とを備える積層造形システムであって、前記積層経路生成装置は、分岐積層面の計算にポテンシャル場を用いることによって前記積層経路を生成する、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、積層造形システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記積層経路生成装置は、積層体の底面と上面に仮想的なポテンシャル値を設定し、有限要素法で前記ポテンシャル値に関するポアソン方程式を解くことで前記積層体上でのポテンシャル場を算出し、当該ポテンシャル場から前記積層体の表面情報を抽出することにより同一な前記ポテンシャル値の点群を取得し、当該点群を辿る順番を決定するために巡回セールスマン問題を解くことで、前記積層経路の長さが最小となる、交差の無い一筆書きの線を取得し、各々の前記ポテンシャル値でのパスを所定の点数に分割し、各点において一つ下の面との方向ベクトルを取得し、各点と方向ベクトルを繋げることによって前記積層経路を取得する、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、積層造形システムに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記ポテンシャル値は、温度に関する温度ポテンシャル値である、という手段を採用する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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