CN118475429B 附加制造装置及附加制造方法 （三菱电机株式会社）

2024.06.24PCT/JP2022/0247552022.06.21WO2023/248357JA2023.12.28JP2000005888A,2000.01.11US2021308794A1,2021.10.07于被加工物移动；第2驱动部，其在与光束喷嘴(11)的中心轴垂直的面即基准面所包含的方向包含的方向且使前端部相对于被加工物行进的方向即行进方向而决定通过第2驱动部使光束移以使得以与前端部相对于被加工物的移动不同2第2驱动部，其在与所述光束喷嘴的中心轴垂直的面即基准面所包含的方向上使所述控制装置，其基于所述基准面所包含的方向且使所述前端部相对和所述第2驱动部进行控制，以使得以与所述前端部相对于所述被加工物的移动不同的方以使得所述光斑的中心对应于所述行进方向而相对于所述前端部向前方位移的方式，2.一种附加制造装置，其将通过光束的照射而第2驱动部，其在与所述光束喷嘴的中心轴垂直的面即基准面所包含的方向使所述光控制装置，其基于所述基准面所包含的方向且使所述前端部相对和所述第2驱动部进行控制，以使得以与所述前端部相对于所述被加工物的移动不同的方所述第2驱动部与使所述前端部移动的速度相比高速地使所述光束移动，由此使所述变化以使得通过熔融的所述材料形成的焊道的宽所述控制装置基于所述基准面所包含的方向且使所述前端部相对于所述被加工物行3所述第2驱动部在所述照射区域中使所述光束往复移动，且在所述照射区域中使所述在将通过光束的照射而熔融的材料附加于被加工物时，使基于与所述光束所经过的光束喷嘴的中心轴垂直的面即基准面所包含的方向且使所使所述光束相对于所述光束喷嘴移动，由此以与所述在使所述光束移动的步骤中，以使得所述光斑的中心对应于所4技术。根据附加制造的技术中的多个方式之中的1个即指向性能量沉积(DirectedEnergy[0003]在专利文献1中公开了将金属材料的线材向被加工物供给而制造造形物的DED方线材之中的被加工物侧的前端部移动的方向而变化。在专利文献1所公开的现有的附加制包含的方向且使前端部相对于被加工物行进的方向即行进方向而决定通过第2驱动部使光5[0015]图6是表示通过实施方式2所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动的[0016]图7是用于对通过实施方式2所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动[0017]图8是用于对通过实施方式2所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动[0018]图9是表示通过实施方式2所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动的[0019]图10是表示通过实施方式2所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动的[0021]图12是用于对通过实施方式3所涉及的附加制造装置形成的焊道的形状进行说明[0026]图17是表示通过实施方式5所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动的[0027]图18是表示通过实施方式5所涉及的附加制造装置的光束驱动部使激光束移动的[0028]图19是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第1步骤进[0029]图20是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第2步骤进[0030]图21是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第3步骤进[0031]图22是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第4步骤进[0032]图23是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第5步骤进[0033]图24是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第6步骤进[0034]图25是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第7步骤进[0035]图26是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第8步骤进6[0036]图27是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第9步骤进[0037]图28是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置形成珠状焊道的第10步骤进[0041]实施方式1.[0043]附加制造装置100是DED方式的附加制造装置。附加制造装置100一边向指定出的[0046]在加工头10设置有从加工头10射出的激光束24所经过的光束喷嘴11和喷射保护7驱动部14具有使加工头10进行向3轴方向的各轴方向的平移运动的动作机构。加工头驱动[0054]附加制造装置100使加工头10相对于被加工物移动，由此使激光束24的照射位置的被加工物侧的前端部相对于被加工物移动的第1驱动部。在工作台15相对于加工头10移机、和以第2轴为中心使工作台15旋转的伺服电动机。旋转机构16通过各伺服电动机的驱[0058]附加制造装置100具有热线电源21、电流线缆22和绝缘体23。热线电源21是产生8线缆22的另1个将热线电源21和基材17连接。如果来自热线电源21的电流经过电流线缆22[0060]作为第2驱动部的光束驱动部20在基准面所包含的方向使激光束24移动。基准面制造装置100的坐标系而设定的。光束驱动部20具有在基准面所包含的方向使激光束24移[0062]附加制造装置100具有对附加制造装置100的整体进行控制的控制装置1。控制装置1按照加工程序对附加制造装置100进行控制。控制装置1例如是数控(Numerical给量的条件相对应的指令即材料供给指令。控制装置1向旋转电动机4输出材料供给指令，体25的量进行控制。控制装置1生成用于使被加工物的姿态变为适于加工的姿态的旋转指9线材5的前端部相对于被加工物的移动不同的方式使激光束24移动。该行进方向是基准面动不同的方式下的激光束24的移动是指独立于通过加工头10的移动使激光束24与线材5的[0072]在步骤S3中，附加制造装置100在通过步骤S2决定的照射位置设定激光束24的位[0076]附加制造装置100在加工头10的行进方向变化前决定激光束24的照射位置，与加[0077]形成焊道时的加工头10的速度例如为300mm/min至3000mm/min左右。在以加工路[0079]图3是表示通过实施方式1所涉及的附加制造装置100形成造形物的情形的图。在方向垂直的方向。在图3中，激光束24的照射位置是从加工点向箭头37的方向偏移后的位[0082]接下来，对与通过光束驱动部20实施的激光束24的移动有关的详细内容进行说激光束24移动的方向。图4表示与加工头10的行进方向相应地使激光束24的照射位置变化[0087]在控制装置1预先设定上述这样的加工头10的行进方向和使激光束24移动的方向加工头10的行进方向相同的方向设定为通过光束驱动部20使激光束24移动的方向。由此，光束驱动部20使激光束24向加工头10的行进方向[0090]图5是表示通过实施方式1所涉及的附加制造装置100使激光束24移动的情形的示，使线材5之中的与加工头10的行进方向相反的端与光斑38之中的与加工头10的行进方进方向相反的端与光斑38之中的与加工头10的行进方向相反的端一致。通过设为该状态，90°逐渐地变化至180°为止的情况下，加工头10的行进方向每变化1[0096]在附加制造装置100中，线材5的前端部与被加工物之中的熔融不充分的部分接方向的前端部的移动。如上所述的熔融不充分的部分存在所导致的问题发生的难易程度，根据使线材5的前端部移动的方向而变化。线材5的前端部的行进方向相对于线材5的中心于使线材5的前端部移动的方向的变化而对激光束24的照射位置进行调整。附加制造装置的被加工物的熔融。附加制造装置100促进使线材5的前端部移动的前方的被加工物的熔[0099]附加制造装置100通过促进前方的被加工物的熔融，从而也防止熔融的金属流被得以与线材5的前端部相对于被加工物的移动不同的方式使激光束24能够移动。附加制造[0101]实施方式2.[0102]在实施方式2中，对通过使激光束24高速地移动而将激光束24的照射区域扩大的例子进行说明。实施方式2所涉及的附加制造装置100的结构与实施方式1所涉及的附加制造装置100的结构相同。在实施方式2中，对与上述实施方式1相同的结构要素标注同一标[0103]图6是表示通过实施方式2所涉及的附加制造装置100的光束驱动部20使激光束24移动的情形的图。在图6中示出在作为被加工物的基材17之中的比激光束24的光斑宽的照射区域40中使激光束24移动的例子。在图6中示意地表示在照射区域40中使激光束24移动[0105]图7是用于对通过实施方式2所涉及的附加制造装置100的光束驱动部20使激光束24移动的照射区域40进行说明的第1图。图8是用于对通过实施方式2所涉及的附加制造装[0106]在图7中示出与加工头10的行进方向的变化相对应地使照射区域40的朝向变化的[0107]控制装置1对作为第1驱动部的加工头驱动部14和作为第2驱动部的光束驱动部20进行控制，以使得以与线材5的前端部相对于被加工物的移动不同的方式使激光束24能够控制装置1向与线材5的前端部的行进方向相应地决定的方向使激光束[0109]附加制造装置100与加工头10的移动相比高速地使光斑42移动，由此使光斑42近的照射区域40形成焊道35。附加制造装置100能够通过由光束驱动部20进行的激光束24的在激光束24的移动速度比20m/sec慢的情况下，也能够得到使光斑42近似地扩大的照射区能够赋予给照射区域40的程度。附加制造装置100通过将激光束24的移动速度设为加工头[0111]附加制造装置100形成使光斑42近似地扩大的照射区域40，由此能够形成具有线材5的直径的5倍至10倍左右的宽度的焊道35。附加制造装置100通过激光束24的移动而形[0112]例如，如果将照射区域40为2mm×8mm的长方形的情况和8mm的直径的圆形光束比形以外的形状。附加制造装置100通过激光束24的移动，能够将照射区域40设为任意的形[0114]图9是表示通过实施方式2所涉及的附加制造装置100的光束驱动部20使激光束24以照射区域43的形状的长度方向与线材5的前端部的行进方向垂直的方式使照射区域43的43的中心移动的位移量变得最大。使线材5之中的与加工头10的行进方向相反的端与照射区域43之中的与加工头10的行进方向相反的端一致，由此照射区域43的位移量变得最大。方向对从线材5的前端部起的照射区域43的中心的位移工物充分地熔融。附加制造装置100通过如上所述的照射区域43的调整使被加工物充分地[0118]图10是表示通过实施方式2所涉及的附加制造装置100的光束驱动部20使激光束中的加工头10的行进方向的前方侧的端和线材5之中的加工头10的行进方向的后方侧的端的激光束24所照射的部分的面积设为任意的面积。附加制造装置100能够与熔融的期望的容易地形成任意的宽度的焊道35。附加制造装置100能够不使激光束24的直径扩大而形成0[0126]根据实施方式2，附加制造装置100与使线材5的前端部移动的速度相比高速地使线材5的直径小的直径的激光束24，由此能够使用由高反射材料构成的线材5而形成造形[0127]实施方式3.式3所涉及的附加制造装置100的结构与实施方式1所涉及的附加制造装置100的结构相同。加制造装置100针对被加工物的每个部分，对通过光束驱动部20产生的激光束24的移动量[0130]箭头53表示通过光束驱动部20使激光束24移动。箭头54表示加工头10的行进方加工物之中的基准面的彼此不同的位置使照射示的例子中，光束驱动部20对在加工头10的行进方向使激光束24往复移动的宽度进行调由此对所要形成的焊道35的焊道宽度进行调整。附加制造装置100与被加工物的位置相应[0132]如上所述，附加制造装置100与被加工物之中的基准面的位置相应地对照射区域装置100与被加工物中的位置相应地使照射区域40的大小不同，由此与被加工物中的位置相应地对焊道51的形成和焊道52的形成[0133]附加制造装置100能够通过造形物之中的两端部的微细造形，形成具有高精度的外形的造形物。另外，附加制造装置100能够通过造形物之中的两端部以外的部分的粗造设为w2[0142]如果将微细造形中的激光束24的移动速度和粗造形中的激光束24的移动速度设造装置100在要求高的形状精度的部分的加工中应用微细造形，且在其他部分的加工中应此使得用于将线材5熔融的热输入量增加。由此，附加制造装置100能够使线材5充分地熔照射区域40的大小不同。附加制造装置100能够与被加工物之中的基准面的位置相应地对[0146]实施方式4.[0147]在实施方式4中，对在照射区域40中使激光束24往复移动的宽度变化的例子进行[0148]图13是表示通过实施方式4所涉及的附加制造装置100使激光束24移动的情形的中形成的焊道58的图。图14所示的焊道57是在实施方式4中形成的宽度连续地变化的形状的行进方向而决定通过光束驱动部20使激[0153]实施方式5.加制造装置100通过作为珠状焊道的焊道61形成造形物。箭头62表示通过光束驱动部20使[0156]图17是表示通过实施方式5所涉及的附加制造装置100的光束驱动部20使激光束24移动的情形的第1图。在图17中示出在作为被加工物的基材17之中的比激光束24的光斑造装置100只要将构成造形物的珠状焊道形成于造形物之中的至[0158]图18是表示通过实施方式5所涉及的附加制造装置100的光束驱动部20使激光束24移动的情形的第2图。在图18中示出在与图17所示的照射区域64不同的形状的照射区域66中使激光束24移动的例子。在图18中示意地表示在照射区域66中使激光束24移动的情造装置100通过各步骤在作为被加工物的基材17[0161]图19是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第1步骤[0162]图20是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第2步骤[0163]图21是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第3步骤[0164]附加制造装置100与激光束24的照射相匹配地开始惰性气体25从气体喷嘴13向加[0165]图22是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第4步骤后在预先决定的供给时间的期间继续线材5的供给。附加制造装置100对旋转电动机4的旋[0168]焊道61的大小通过对线材5的供给时间、继续激光束24的照射的照射时间和激光[0169]图23是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第5步骤[0170]图24是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第6步骤间是基于如线材5的材质或者焊道61的大小这样的各条件而决定的。继续时间的信息预先[0171]图25是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第7步骤[0173]图26是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊道的第8步骤9步骤进行说明的图。图28是用于对通过实施方式5所涉及的附加制造装置100形成珠状焊送出线材5，使线材5的前端部与基材17的表面32接触。附加制造装置100如果结束第10步端部的行进方向而决定通过光束驱动部20使激光束24移动的方向。控制装置1可以基于行[0179]实施方式5所涉及的附加制造装置100并不限于通过珠状焊道形成造形物的整实施方式5所涉及的附加制造装置100只要在将通过激光束24的照射而熔融的材料附加于[0182]输入部81是对从控制电路80的外部输入的数据进行接收而赋予给处理器82的接例如是RAM(RandomAccessMemory)、ROM(ReadOnlyMemory)、闪存、EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)、EEPROM(注册商标)(ElectricallyErasable[0184]图29是通过通用的处理器82及存储器83实现控制装置1的情况下的硬件的例子，但控制装置1也可以通过专用的硬件电路实现。图30是表示实施方式1至5所涉及的专用的Integrat