CN118475429B 附加制造裝置及附加制造方法 （三菱電機株式會社）

2024.06.24PCT/JP2022/0247552022.06.21WO2023/248357JA2023.12.28JP2000005888A,2000.01.11US2021308794A1,2021.10.07于被加工物移動；第2驅動部，其在與光束噴嘴(11)的中心軸垂直的面即基準面所包含的方向包含的方向且使前端部相對于被加工物行進的方向即行進方向而決定通過第2驅動部使光束移以使得以與前端部相對于被加工物的移動不同2第2驅動部，其在與所述光束噴嘴的中心軸垂直的面即基準面所包含的方向上使所述控制裝置，其基于所述基準面所包含的方向且使所述前端部相對和所述第2驅動部進行控制，以使得以與所述前端部相對于所述被加工物的移動不同的方以使得所述光斑的中心對應于所述行進方向而相對于所述前端部向前方位移的方式，2.一種附加制造裝置，其將通過光束的照射而第2驅動部，其在與所述光束噴嘴的中心軸垂直的面即基準面所包含的方向使所述光控制裝置，其基于所述基準面所包含的方向且使所述前端部相對和所述第2驅動部進行控制，以使得以與所述前端部相對于所述被加工物的移動不同的方所述第2驅動部與使所述前端部移動的速度相比高速地使所述光束移動，由此使所述變化以使得通過熔融的所述材料形成的焊道的寬所述控制裝置基于所述基準面所包含的方向且使所述前端部相對于所述被加工物行3所述第2驅動部在所述照射區域中使所述光束往復移動，且在所述照射區域中使所述在將通過光束的照射而熔融的材料附加于被加工物時，使基于與所述光束所經過的光束噴嘴的中心軸垂直的面即基準面所包含的方向且使所使所述光束相對于所述光束噴嘴移動，由此以與所述在使所述光束移動的步驟中，以使得所述光斑的中心對應于所4技術。根據附加制造的技術中的多個方式之中的1個即指向性能量沉積(DirectedEnergy[0003]在專利文獻1中公開了將金屬材料的線材向被加工物供給而制造造形物的DED方線材之中的被加工物側的前端部移動的方向而變化。在專利文獻1所公開的現有的附加制包含的方向且使前端部相對于被加工物行進的方向即行進方向而決定通過第2驅動部使光5[0015]圖6是表示通過實施方式2所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動的[0016]圖7是用于對通過實施方式2所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動[0017]圖8是用于對通過實施方式2所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動[0018]圖9是表示通過實施方式2所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動的[0019]圖10是表示通過實施方式2所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動的[0021]圖12是用于對通過實施方式3所涉及的附加制造裝置形成的焊道的形狀進行說明[0026]圖17是表示通過實施方式5所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動的[0027]圖18是表示通過實施方式5所涉及的附加制造裝置的光束驅動部使激光束移動的[0028]圖19是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第1步驟進[0029]圖20是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第2步驟進[0030]圖21是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第3步驟進[0031]圖22是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第4步驟進[0032]圖23是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第5步驟進[0033]圖24是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第6步驟進[0034]圖25是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第7步驟進[0035]圖26是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第8步驟進6[0036]圖27是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第9步驟進[0037]圖28是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置形成珠狀焊道的第10步驟進[0041]實施方式1.[0043]附加制造裝置100是DED方式的附加制造裝置。附加制造裝置100一邊向指定出的[0046]在加工頭10設置有從加工頭10射出的激光束24所經過的光束噴嘴11和噴射保護7驅動部14具有使加工頭10進行向3軸方向的各軸方向的平移運動的動作機構。加工頭驅動[0054]附加制造裝置100使加工頭10相對于被加工物移動，由此使激光束24的照射位置的被加工物側的前端部相對于被加工物移動的第1驅動部。在工作臺15相對于加工頭10移機、和以第2軸為中心使工作臺15旋轉的伺服電動機。旋轉機構16通過各伺服電動機的驅[0058]附加制造裝置100具有熱線電源21、電流線纜22和絕緣體23。熱線電源21是產生8線纜22的另1個將熱線電源21和基材17連接。如果來自熱線電源21的電流經過電流線纜22[0060]作為第2驅動部的光束驅動部20在基準面所包含的方向使激光束24移動。基準面制造裝置100的坐標系而設定的。光束驅動部20具有在基準面所包含的方向使激光束24移[0062]附加制造裝置100具有對附加制造裝置100的整體進行控制的控制裝置1。控制裝置1按照加工程序對附加制造裝置100進行控制。控制裝置1例如是數控(Numerical給量的條件相對應的指令即材料供給指令。控制裝置1向旋轉電動機4輸出材料供給指令，體25的量進行控制。控制裝置1生成用于使被加工物的姿態變為適于加工的姿態的旋轉指9線材5的前端部相對于被加工物的移動不同的方式使激光束24移動。該行進方向是基準面動不同的方式下的激光束24的移動是指獨立于通過加工頭10的移動使激光束24與線材5的[0072]在步驟S3中，附加制造裝置100在通過步驟S2決定的照射位置設定激光束24的位[0076]附加制造裝置100在加工頭10的行進方向變化前決定激光束24的照射位置，與加[0077]形成焊道時的加工頭10的速度例如為300mm/min至3000mm/min左右。在以加工路[0079]圖3是表示通過實施方式1所涉及的附加制造裝置100形成造形物的情形的圖。在方向垂直的方向。在圖3中，激光束24的照射位置是從加工點向箭頭37的方向偏移后的位[0082]接下來，對與通過光束驅動部20實施的激光束24的移動有關的詳細內容進行說激光束24移動的方向。圖4表示與加工頭10的行進方向相應地使激光束24的照射位置變化[0087]在控制裝置1預先設定上述這樣的加工頭10的行進方向和使激光束24移動的方向加工頭10的行進方向相同的方向設定為通過光束驅動部20使激光束24移動的方向。由此，光束驅動部20使激光束24向加工頭10的行進方向[0090]圖5是表示通過實施方式1所涉及的附加制造裝置100使激光束24移動的情形的示，使線材5之中的與加工頭10的行進方向相反的端與光斑38之中的與加工頭10的行進方進方向相反的端與光斑38之中的與加工頭10的行進方向相反的端一致。通過設為該狀態，90°逐漸地變化至180°為止的情況下，加工頭10的行進方向每變化1[0096]在附加制造裝置100中，線材5的前端部與被加工物之中的熔融不充分的部分接方向的前端部的移動。如上所述的熔融不充分的部分存在所導致的問題發生的難易程度，根據使線材5的前端部移動的方向而變化。線材5的前端部的行進方向相對于線材5的中心于使線材5的前端部移動的方向的變化而對激光束24的照射位置進行調整。附加制造裝置的被加工物的熔融。附加制造裝置100促進使線材5的前端部移動的前方的被加工物的熔[0099]附加制造裝置100通過促進前方的被加工物的熔融，從而也防止熔融的金屬流被得以與線材5的前端部相對于被加工物的移動不同的方式使激光束24能夠移動。附加制造[0101]實施方式2.[0102]在實施方式2中，對通過使激光束24高速地移動而將激光束24的照射區域擴大的例子進行說明。實施方式2所涉及的附加制造裝置100的結構與實施方式1所涉及的附加制造裝置100的結構相同。在實施方式2中，對與上述實施方式1相同的結構要素標注同一標[0103]圖6是表示通過實施方式2所涉及的附加制造裝置100的光束驅動部20使激光束24移動的情形的圖。在圖6中示出在作為被加工物的基材17之中的比激光束24的光斑寬的照射區域40中使激光束24移動的例子。在圖6中示意地表示在照射區域40中使激光束24移動[0105]圖7是用于對通過實施方式2所涉及的附加制造裝置100的光束驅動部20使激光束24移動的照射區域40進行說明的第1圖。圖8是用于對通過實施方式2所涉及的附加制造裝[0106]在圖7中示出與加工頭10的行進方向的變化相對應地使照射區域40的朝向變化的[0107]控制裝置1對作為第1驅動部的加工頭驅動部14和作為第2驅動部的光束驅動部20進行控制，以使得以與線材5的前端部相對于被加工物的移動不同的方式使激光束24能夠控制裝置1向與線材5的前端部的行進方向相應地決定的方向使激光束[0109]附加制造裝置100與加工頭10的移動相比高速地使光斑42移動，由此使光斑42近的照射區域40形成焊道35。附加制造裝置100能夠通過由光束驅動部20進行的激光束24的在激光束24的移動速度比20m/sec慢的情況下，也能夠得到使光斑42近似地擴大的照射區能夠賦予給照射區域40的程度。附加制造裝置100通過將激光束24的移動速度設為加工頭[0111]附加制造裝置100形成使光斑42近似地擴大的照射區域40，由此能夠形成具有線材5的直徑的5倍至10倍左右的寬度的焊道35。附加制造裝置100通過激光束24的移動而形[0112]例如，如果將照射區域40為2mm×8mm的長方形的情況和8mm的直徑的圓形光束比形以外的形狀。附加制造裝置100通過激光束24的移動，能夠將照射區域40設為任意的形[0114]圖9是表示通過實施方式2所涉及的附加制造裝置100的光束驅動部20使激光束24以照射區域43的形狀的長度方向與線材5的前端部的行進方向垂直的方式使照射區域43的43的中心移動的位移量變得最大。使線材5之中的與加工頭10的行進方向相反的端與照射區域43之中的與加工頭10的行進方向相反的端一致，由此照射區域43的位移量變得最大。方向對從線材5的前端部起的照射區域43的中心的位移工物充分地熔融。附加制造裝置100通過如上所述的照射區域43的調整使被加工物充分地[0118]圖10是表示通過實施方式2所涉及的附加制造裝置100的光束驅動部20使激光束中的加工頭10的行進方向的前方側的端和線材5之中的加工頭10的行進方向的后方側的端的激光束24所照射的部分的面積設為任意的面積。附加制造裝置100能夠與熔融的期望的容易地形成任意的寬度的焊道35。附加制造裝置100能夠不使激光束24的直徑擴大而形成0[0126]根據實施方式2，附加制造裝置100與使線材5的前端部移動的速度相比高速地使線材5的直徑小的直徑的激光束24，由此能夠使用由高反射材料構成的線材5而形成造形[0127]實施方式3.式3所涉及的附加制造裝置100的結構與實施方式1所涉及的附加制造裝置100的結構相同。加制造裝置100針對被加工物的每個部分，對通過光束驅動部20產生的激光束24的移動量[0130]箭頭53表示通過光束驅動部20使激光束24移動。箭頭54表示加工頭10的行進方加工物之中的基準面的彼此不同的位置使照射示的例子中，光束驅動部20對在加工頭10的行進方向使激光束24往復移動的寬度進行調由此對所要形成的焊道35的焊道寬度進行調整。附加制造裝置100與被加工物的位置相應[0132]如上所述，附加制造裝置100與被加工物之中的基準面的位置相應地對照射區域裝置100與被加工物中的位置相應地使照射區域40的大小不同，由此與被加工物中的位置相應地對焊道51的形成和焊道52的形成[0133]附加制造裝置100能夠通過造形物之中的兩端部的微細造形，形成具有高精度的外形的造形物。另外，附加制造裝置100能夠通過造形物之中的兩端部以外的部分的粗造設為w2[0142]如果將微細造形中的激光束24的移動速度和粗造形中的激光束24的移動速度設造裝置100在要求高的形狀精度的部分的加工中應用微細造形，且在其他部分的加工中應此使得用于將線材5熔融的熱輸入量增加。由此，附加制造裝置100能夠使線材5充分地熔照射區域40的大小不同。附加制造裝置100能夠與被加工物之中的基準面的位置相應地對[0146]實施方式4.[0147]在實施方式4中，對在照射區域40中使激光束24往復移動的寬度變化的例子進行[0148]圖13是表示通過實施方式4所涉及的附加制造裝置100使激光束24移動的情形的中形成的焊道58的圖。圖14所示的焊道57是在實施方式4中形成的寬度連續地變化的形狀的行進方向而決定通過光束驅動部20使激[0153]實施方式5.加制造裝置100通過作為珠狀焊道的焊道61形成造形物。箭頭62表示通過光束驅動部20使[0156]圖17是表示通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100的光束驅動部20使激光束24移動的情形的第1圖。在圖17中示出在作為被加工物的基材17之中的比激光束24的光斑造裝置100只要將構成造形物的珠狀焊道形成于造形物之中的至[0158]圖18是表示通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100的光束驅動部20使激光束24移動的情形的第2圖。在圖18中示出在與圖17所示的照射區域64不同的形狀的照射區域66中使激光束24移動的例子。在圖18中示意地表示在照射區域66中使激光束24移動的情造裝置100通過各步驟在作為被加工物的基材17[0161]圖19是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第1步驟[0162]圖20是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第2步驟[0163]圖21是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第3步驟[0164]附加制造裝置100與激光束24的照射相匹配地開始惰性氣體25從氣體噴嘴13向加[0165]圖22是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第4步驟后在預先決定的供給時間的期間繼續線材5的供給。附加制造裝置100對旋轉電動機4的旋[0168]焊道61的大小通過對線材5的供給時間、繼續激光束24的照射的照射時間和激光[0169]圖23是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第5步驟[0170]圖24是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第6步驟間是基于如線材5的材質或者焊道61的大小這樣的各條件而決定的。繼續時間的信息預先[0171]圖25是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第7步驟[0173]圖26是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊道的第8步驟9步驟進行說明的圖。圖28是用于對通過實施方式5所涉及的附加制造裝置100形成珠狀焊送出線材5，使線材5的前端部與基材17的表面32接觸。附加制造裝置100如果結束第10步端部的行進方向而決定通過光束驅動部20使激光束24移動的方向。控制裝置1可以基于行[0179]實施方式5所涉及的附加制造裝置100并不限于通過珠狀焊道形成造形物的整實施方式5所涉及的附加制造裝置100只要在將通過激光束24的照射而熔融的材料附加于[0182]輸入部81是對從控制電路80的外部輸入的數據進行接收而賦予給處理器82的接例如是RAM(RandomAccessMemory)、ROM(ReadOnlyMemory)、閃存、EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory)、EEPROM(注冊商標)(ElectricallyErasable[0184]圖29是通過通用的處理器82及存儲器83實現控制裝置1的情況下的硬件的例子，但控制裝置1也可以通過專用的硬件電路實現。圖30是表示實施方式1至5所涉及的專用的Integrat