CN115666838B 层叠造形方法 （株式会社神户制钢所）

2022.11.16PCT/JP2021/0185152021.05.14WO2021/235369JA2021.11.25US2019134732A1,2019.05.09KR20190137254A,2019.12.11US2009107961A1,2009.04.30WO2019098006A1,2019.05.23在基于层叠轨道计划对层叠造形物进行造焊道高度与焊道宽度的至少一者来更新层叠轨2在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计划形从所述形状轮廓和所述焊炬的瞄准位置来提取焊道形状的第一几何信息的从所述层叠轨道计划来提取与所述第一几何信息对应的第二几根据所述偏差量，变更所述层叠轨道计划中规定的所述熔敷焊道的根据所述层叠轨道计划的更新结果来变更焊接条所述第一几何信息和所述第二几何信息包含：所述焊炬的瞄准位在与相邻于所述熔敷焊道的其他熔敷焊道之间，所述熔敷焊道的宽度方向端部与形成有该熔敷焊道的下层面从配置于所述焊炬的瞄准位置附近的已设的所述熔敷焊道提取所述几何学所述形状轮廓是在包含所述焊炬的轴线的平面进行投影变换而得到将所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的、所述层叠轨道计划中道的目标形状的截面积与根据所述形状轮廓求取的所述熔敷焊道的截面积的差作为所述求取通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似于3将被所述截面形状近似曲线包围的截面积与所述层叠轨道计划中规定的所述熔敷焊将通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似于曲轨道计划中规定的所述熔敷焊道的目标形状的截将所述截面形状近似曲线的最顶部的位置与所述熔敷焊道的目标形成位置的差作为求取通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似于将所述截面形状近似曲线的任意点的高度与所述层叠轨道计划中规定的所述熔敷焊道的目标形状中的该任意点所对应的位置的高度的差作将通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似于曲划中规定的所述熔敷焊道的目标形状中的该任意点所对应的将所述截面形状近似曲线的最顶部的位置与所述熔敷焊道的目标形成位置的差作为4[0002]使焊接机器人对包含多层状的熔敷焊道的层叠造形物进行造形的控制技术的开器实时地测量已焊接的熔敷焊道的形状，根据被测量的焊道形状从数据库中选定焊接条[0005]专利文献2中记载了在进行多层焊接时调整接下来的焊道形成的瞄准位置的方置设为焊道最小高度的位置或者焊道与倾斜壁板的交点的GeometryofMulti_layerMulti_beadStructureforWireandArcAdditive5[0019]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量方向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨道计划的工[0030]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述机器人前端轴的非接触式形状传感器来测定已设的熔敷焊道的形状轮廓述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量6向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨和平面从与基于所述非接触式形状传感器的所述熔敷焊道的检测方向平行的面倾斜了规定[0037]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述机器人前端轴的非接触式形状传感器来测定已设的熔敷焊道的形状轮廓述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨道计划的工序；和敷焊道的目标形状的截面积与根据所述形状轮廓求取的所述熔敷焊道的截面积的差作为[0044]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述机器人前端轴的非接触式形状传感器来测定已设的熔敷焊道的形状轮廓述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨道计划的工序；和[0049]求取通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近[0050]将被所述截面形状近似曲线包围的截面积与所述层叠轨道计划中规定的所述熔7[0052]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述机器人前端轴的非接触式形状传感器来测定已设的熔敷焊道的形状轮廓述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨道计划的工序；和[0057]将通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似层叠轨道计划中规定的所述熔敷焊道的目标形[0058]将所述截面形状近似曲线的最顶部的位置与所述熔敷焊道的目标形成位置的差[0060]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述机器人前端轴的非接触式形状传感器来测定已设的熔敷焊道的形状轮廓述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨道计划的工序；和[0065]求取通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近[0066]将所述截面形状近似曲线的任意点的高度与所述层叠轨道计划中规定的所述熔敷焊道的目标形状中的该任意点所对应的位置的高度的[0068]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述机器人前端轴的非接触式形状传感器来测定已设的熔敷焊道的形状轮廓述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量8向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨和[0073]将通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似道计划中规定的所述熔敷焊道的目标形状中的该任意点所对应的位置的[0074]将所述截面形状近似曲线的最顶部的位置与所述熔敷焊道的目标形成位置的差焊道形成的焊炬瞄准位置以及焊接条件的步[0080]图4是表示从焊接方向下游侧观察焊接位置的情况下的熔敷焊道的截面形状、焊[0081]图5是表示沿着图4所示的已设的熔敷焊道来新形成熔敷焊道的情形的示意性的[0082]图6是将根据已设的熔敷焊道的形状、对用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨道计[0084]图8是将根据已设的熔敷焊道的形状、对用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨道计[0085]图9是将根据已设的熔敷焊道的形状、对用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨道计[0089]图13是表示由设置于焊接机器人的焊炬形成下层的熔敷焊道和上层的熔敷焊道、9[0095]本结构的层叠造形装置100具备造形装置11、对造形装置11进行总控制的控制器(焊丝)M的填充材料提供部21。造形装置11通过焊接机器人的驱动一边使焊炬17移动一边[0101]基体部25包含钢板等的金属板，基本上使用比层叠造形物W的底面(最下层的面)和低温用钢的电弧焊接药芯焊丝(JISZ33用于形成熔敷焊道B的焊接机器人19以及电源装置15的驱动程序。该驱动程序实现与层叠定已经形成的已设的熔敷焊道B的形状。基于激光形状传感器23的测定也可以在焊接时以焊道形成的焊炬瞄准位置以及焊接条件的步器人19的前端轴与焊炬17一体地设置的激光形状传感器23，在比焊炬瞄准位置P更靠焊接面与熔敷焊道B2的表面连接的狭窄点P2[0118]图5是表示沿着图4所示的已设的熔敷焊道新形成熔敷焊道的情形的示意性的说瞄准位置以及焊接条件等的设定内容与当初的层叠轨道计划的焊炬移动轨迹以及焊接条[0122]图6是将根据已设的熔敷焊道的形状来变更用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨道所谓第1几何信息，是指包含对以基于激光形状传感器23的传感器坐标系表示的熔敷焊道变换从而以相同的坐标系来表示的形状轮廓Pf以及焊炬瞄准位置的形状轮廓Pf与焊炬瞄准位置P在相同的坐标[0129]图6的(C)表示图6的(A)所示的形状轮廓Pf与图6的(B)所示的目标形状Ts的高度[0130]变更通过层叠轨道计划所确定的熔敷焊道B的目标形状Ts中的焊道高度Bh和焊道熔敷焊道B2的下层面(这里为基体部25)积A根据以椭圆模型来近似熔敷焊道的情况下的、[0146]图8是将根据已设的熔敷焊道的形状来变更用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨道[0147]将图8的(A)所示的熔敷焊道的长度方向的正交截面处的形状轮廓Pf的截面积设为Apf，将图8的(B)所示的以层叠轨道计划确定的熔敷焊道的目标形状Ts的截面积设为[0151]图9是表示将根据已设的熔敷焊道的形状来变更用于形成新设的熔敷焊道的层叠[0156]图10是表示将根据已设的熔敷焊道的形状来变更用于形成新设的熔敷焊道的层量的目标函数设为最小时，将作为模型曲线的截面形状近似曲线Cpf形成的截面积Ac与通过层叠轨道计划预先确定的截面积Ats一致作为约束来进行近相等的截面形状近似曲线Cpf的最顶部Pa与目标形状Ts的最顶部Pb即熔敷焊道的目标形成[0161]图11是将根据已设的熔敷焊道的形状来变更用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨[0166]图12是将根据已设的熔敷焊道的形状来变更用于形成新设的熔敷焊道的层叠轨[0167]在本变更步骤中，对如图12的(A)所示那样通过回归计算来使形状轮廓近似于曲Cpf的任意点的高度与该任意点所对应的目标形状Ts的外形线的高度的差即偏差量ΔH变状近似曲线Cpf的焊道宽度方向的位置与目标形成位置一致，因此能够更高精度地形成接[0173]图13是通过设置于焊接机器人19的焊炬17来形成下层的熔敷焊道B1和上层的熔[0174]圆柱状的基体部25A以中心轴O为中心在图13所示的向Rt被旋转驱动，在基体部感器23被配置于基体部25A的旋转方向的上流侧(焊接方向的下游侧)，测定已设的熔敷焊形状为与测定点Pm处的反射光L2平行的焊道截面处的形状。反射光L2与焊炬17的轴线(焊[0176]若一边对基体部25A进行旋转驱动一边进行熔敷焊道B2的形成，则测定点Pm的熔轴线Ax的截面处的形状，成为包含从焊炬轴线Ax向焊接方向后方倾斜了角度θ的直线Lm的[0178]由此，将在测定点Pm测定的熔敷焊道的形状变换为在焊炬瞄准位置P相当于焊炬[0182]填充材料M的突出长度的变化除了成为所产生的电弧不稳定的原因以外，对焊接[0185]例如，文献(BMBerezovskiiandAVStikahin，Optimisationofthe道与基部的接触角p、形成相邻的一对熔敷焊道的焊炬位置的轴间距离等的各种参数来表[0189]在基于对所述焊炬的瞄准位置以及所述熔敷焊道的形状进行规定的层叠轨道计述第一几何信息与所述第二几何信息的偏差量方向正交的截面处的焊道高度和焊道宽度的至少一者，从而更新所述层叠轨道计划的工[0202](4)在事项(2)或者(3)所述的层叠造形方法中，从配置于所述焊炬的瞄准位置附[0207](6)在事项(1)至(5)的任一项所述的层叠造形方法中，所述形状轮廓是在包含所感器的所述熔敷焊道的检测方向平行的面倾斜了规[0209](7)在事项(1)至(6)的任一项所述的层叠造形方法中，将所述熔敷焊道的长度方所述形状轮廓求取的所述熔敷焊道的截面积的差作为[0211](8)在事项(1)至(6)的任一项所述的层叠造形方法中，求取通过回归计算使所述[0212]将被所述截面形状近似曲线包围的截面积与所述层叠轨道计划中规定的所述熔[0214](9)在事项(1)至(6)的任一项所述的层叠造形方法中，将通过回归计算使所述熔敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似于曲线模型的截面形状近似曲线设[0215]将所述截面形状近似曲线的最顶部的位置与所述熔敷焊道的目标形成位置的差据所述形状轮廓求取的所述熔敷焊道的焊道高度[0220]将所述截面形状近似曲线的任意点的高度与所述层叠轨道计划中规定的所述熔敷焊道的目标形状中的该任意点所对应的位置的高度的差作为敷焊道的长度方向的正交截面处的所述形状轮廓近似于曲线模型的截面形状近似曲线设[0223]将所述截面形状近似曲线的最顶部的位置与所述熔敷焊道的目标形成位置的差[0225]另外，本申请是基于2020年