增材制造装置及其控制方法、控制程序和复合加工装置与流程

本发明涉及增材制造装置、复合加工装置、增材制造装置的控制方法和增材制造装置的控制程序。

背景技术：

1、专利文献1记载了一种利用光传感器检测粉末流量的增材制造装置，为了校正光传感器的精度，在喷嘴的下方设置秤，在校正作业后撤去秤。

2、专利文献1：美国专利第7045738号

3、在专利文献1记载的方法中，一旦校正结束后粉末供给装置或传感器中的任意一个产生异常时，必须在增材制造装置中撤去工件，放置秤并再次进行校正。因此，存在用于确认异常原因的增材制造装置的停止变长的问题。

技术实现思路

1、本技术所公开的技术的课题在于提供一种缩短用于确认异常原因的增材制造装置的停止的增材制造装置、复合加工装置、增材制造装置的控制方法和增材制造装置的控制程序。

2、本公开的第一方式的增材制造装置包括粉末供给机、头部、第一流道、流道切换阀、储备箱、第二流道、第一传感器和第二传感器。粉末供给机构成为利用载气送出粉末。粉末经由头部喷出。第一流道连接粉末供给机和头部。粉末经由第一流道从粉末供给机向头部供给。流道切换阀设置在第一流道的中途。储备箱构成为接收从粉末供给机送出的粉末。第二流道连接流道切换阀和储备箱。使粉末经由第二流道从粉末供给机向储备箱流动。流道切换阀能够择一地选择将粉末从粉末供给机供给到头部或供给到储备箱。第一传感器在流道切换阀与头部之间设置于第一流道，构成为检测流向头部的粉末的第一流量。第二传感器设置于第二流道，构成为检测流向储备箱的粉末的第二流量。

3、根据本公开的第二方式，第一方式的增材制造装置还包括存储器和处理器。存储器构成为存储第一数学模型和第二数学模型。第一数学模型描述第一传感器的输出与粉末的第一流量之间的关系。第二数学模型描述第二传感器的输出与粉末的第二流量之间的关系。处理器构成为基于第一数学模型从第一传感器的输出计算出第一流量，并且基于第二数学模型从第二传感器的输出计算出第二流量。

4、根据本公开的第三方式，第二方式的增材制造装置还包括测量仪，所述测量仪能够测量蓄积在储备箱内的粉末的量。在该增材制造装置中，基于储备箱内的量的每单位时间的变化与对应于储备箱内的该变化的第二传感器的输出之间的对应关系，生成第二数学模型。

5、根据本公开的第四方式，在第二方式或第三方式的增材制造装置中，测量从头部向与头部的喷出口相对配置的接收粉末的容器喷出的粉末的量，基于容器内的量的每单位时间的变化与对应于储备箱内的该变化的第一传感器的输出之间的对应关系，生成第一数学模型。

6、根据本公开的第五方式，在第二方式至第四方式中的任意一种方式的增材制造装置中，处理器构成为通过比较使粉末从以预定的运转条件运转的粉末供给机向第一流道流动时的第一传感器的输出、以及使粉末从以预定的运转条件运转的粉末供给机向第二流道流动时的第二传感器的输出，从而判定增材制造装置是否存在异常。

7、根据本公开的第六方式，在第二方式至第四方式中的任意一种方式的增材制造装置中，处理器构成为执行更新处理，所述更新处理在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道之后，取得检测到在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出，利用该输出、第一数学模型和第二数学模型，更新第一数学模型。或者在第五方式的增材制造装置中，处理器也可以构成为执行判定处理。判定处理包括：在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道之后，取得检测到在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出；利用该输出、第一数学模型和第二数学模型，计算出在与粉末供给机向第二流道送出了粉末时相同的运转条件下粉末供给机向第一流道送出粉末时的第一传感器的预测输出；以及在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第一流道之后，通过比较检测到在第一流道内流动的粉末的第一传感器的输出和预测输出，从而判定增材制造装置是否存在异常。

8、根据本公开的第七方式，在第六方式的增材制造装置中，处理器构成为以预定的周期反复进行更新处理。处理器也可以构成为以预定的周期反复进行判定处理。

9、根据本公开的第八方式，在第五方式至第七方式中的任意一种方式的增材制造装置中，处理器构成为在从以一定的运转条件运转的粉末供给机向头部供给粉末的期间第一传感器的输出偏离正常变动范围内时，利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道，取得检测到从以该一定的运转条件运转的粉末供给机向储备箱流动的粉末的第二传感器的输出。在该增材制造装置中，处理器构成为基于第一传感器的输出和第二传感器的输出，判定是粉末供给机的异常、还是第一流道和第一传感器中的至少一个装置的异常。

10、根据本公开的第九方式，在第八方式的增材制造装置中，处理器构成为在从第一传感器的输出计算出的第一流量与从第二传感器的输出计算出的第二流量之差的绝对值大于预定的阈值时，判定为第一传感器和第一流道中的至少一个装置产生异常。

11、根据本公开的第十方式，在第八方式或第九方式的增材制造装置中，处理器构成为在从第一传感器的输出计算出的第一流量与从第二传感器的输出计算出的第二流量之差的绝对值为预定的阈值以下时，判定为粉末供给机产生异常。

12、根据本公开的第十一方式，第五方式至第十方式中的任意一种方式的增材制造装置还包括用于向用户提供信息的通知装置。在该增材制造装置中，处理器构成为在判定为产生异常时，控制通知装置以发出警报，或者使增材制造装置紧急停止。

13、根据本公开的第十二方式，在第一方式至第十一方式中的任意一种方式的增材制造装置中，第一传感器和第二传感器是光传感器，第一流道具有用于使第一传感器的光透射的第一透射窗，第二流道具有用于使第二传感器的光透射的第二透射窗。

14、本公开的第十三方式的复合加工装置包括：第一方式至第十一方式中的任意一种方式的增材制造装置；以及切削加工装置，构成为进行切削加工。

15、本公开的第十四方式的增材制造装置的控制方法包括：为了从头部喷出粉末，从设定为预定的运转条件的粉末供给机向连接粉末供给机和头部的第一流道供给粉末。该控制方法包括利用第一传感器检测在第一流道内流动的粉末。该控制方法包括基于第一传感器的输出计算出流向头部的粉末的第一流量。该控制方法包括将从粉末供给机流通粉末的流道从第一流道切换为连接粉末供给机和储备箱的第二流道。该控制方法包括从设定为预定的运转条件的粉末供给机经由第二流道向储备箱送出粉末。该控制方法包括利用第二传感器检测在第二流道内流动的粉末。该控制方法包括基于第二传感器的输出计算出流向储备箱的粉末的第二流量。

16、本公开的第十五方式的增材制造装置的控制程序使处理器执行如下处理：为了从头部喷出粉末，使设定为预定的运转条件的粉末供给机向连接粉末供给机和头部的第一流道供给粉末。该控制程序使处理器执行如下处理：取得检测在第一流道内流动的粉末的第一传感器的输出。该控制程序使处理器执行如下处理：基于第一传感器的输出，计算出流向头部的粉末的第一流量。该控制程序使处理器执行如下处理：将从粉末供给机流通粉末的流道从第一流道切换为连接粉末供给机和储备箱的第二流道。该控制程序使处理器执行如下处理：使设定为预定的运转条件的粉末供给机向第二流道送出粉末。该控制程序使处理器执行如下处理：取得检测在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出。该控制程序使处理器执行如下处理：基于第二传感器的输出，计算出流向储备箱的粉末的第二流量。

17、根据本公开的第十六方式，第十四方式的控制方法包括：基于描述第一传感器的输出与粉末的第一流量之间的关系的第一数学模型，从第一传感器的输出计算出第一流量，并且基于描述第二传感器的输出与粉末的第二流量之间的关系的第二数学模型，从第二传感器的输出计算出第二流量。

18、根据本公开的第十七方式，第十六方式的控制方法包括：测量蓄积在储备箱内的粉末的量，基于储备箱内的量的每单位时间的变化与对应于储备箱内的该变化的第二传感器的输出之间的对应关系，生成第二数学模型。

19、根据本公开的第十八方式，第十六方式或第十七方式的控制方法包括：测量从头部向与头部的喷出口相对配置的接收粉末的容器喷出的粉末的量，基于容器内的量的每单位时间的变化与对应于容器内的该变化的第一传感器的输出之间的对应关系，生成第一数学模型。

20、根据本公开的第十九方式，第十六方式至第十八方式中的任意一种方式的控制方法包括：通过比较使粉末从以预定的运转条件运转的粉末供给机向第一流道流动时的第一传感器的输出、以及使粉末从以该预定的运转条件运转的粉末供给机向第二流道流动时的第二传感器的输出，从而判定增材制造装置是否存在异常。

21、根据本公开的第二十方式，第十六方式至第十八方式中的任意一种方式的控制方法包括更新处理，所述更新处理在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道之后，取得检测到在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出，利用该输出、第一数学模型和第二数学模型，更新第一数学模型。或者，第十九方式的控制方法也可以包括判定处理。判定处理包括：在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道之后，取得检测到在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出；利用该输出、第一数学模型和第二数学模型，计算出在与粉末供给机向第二流道送出了粉末时相同的运转条件下粉末供给机向第一流道送出粉末时的第一传感器的预测输出；以及在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第一流道之后，通过比较检测到在第一流道内流动的粉末的第一传感器的输出和预测输出，从而判定增材制造装置是否存在异常。

22、根据本公开的第二十一方式，第二十方式的控制方法以预定的周期反复进行该更新处理。该控制方法也可以以预定的周期反复进行该判定处理。

23、根据本公开的第二十二方式，第十九方式至第二十一方式中的任意一种方式的控制方法包括：在从以一定的运转条件运转的粉末供给机向头部供给粉末的期间第一传感器的输出偏离正常变动范围时，利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道，取得检测到从以一定的运转条件运转的粉末供给机向储备箱流动的粉末的第二传感器的输出。该控制方法包括：基于第一传感器的输出和第二传感器的输出，判定是粉末供给机的异常、还是第一流道和第一传感器中的至少一个装置的异常。

24、根据本公开的第二十三方式，第二十二方式的控制方法包括：在从第一传感器的输出计算出的第一流量与从第二传感器的输出计算出的第二流量之差的绝对值大于预定的阈值时，判定为第一传感器和第一流道中的至少一个装置产生异常。

25、根据本公开的第二十四方式，第二十二方式或第二十三方式的控制方法包括：在从第一传感器的输出计算出的第一流量与从第二传感器的输出计算出的第二流量之差的绝对值为预定的阈值以下时，判定为粉末供给机产生异常。

26、根据本公开的第二十五方式，第十九方式至第二十四方式中的任意一种方式的控制方法包括：在判定为产生异常时，控制用于向用户提供信息的通知装置以发出警报，或者使增材制造装置紧急停止。

27、根据本公开的第二十六方式，第十五方式的控制程序使处理器执行如下处理：基于描述第一传感器的输出与粉末的第一流量之间的关系的第一数学模型，从第一传感器的输出计算出第一流量，并且基于描述第二传感器的输出与粉末的第二流量之间的关系的第二数学模型，从第二传感器的输出计算出第二流量。

28、根据本公开的第二十七方式，第二十六方式的控制程序使处理器执行如下处理：基于蓄积在储备箱内的粉末的量的每单位时间的变化与对应于储备箱内的该变化的第二传感器的输出之间的对应关系，生成第二数学模型。

29、根据本公开的第二十八方式，第二十六方式或第二十七方式的控制程序使处理器执行如下处理：取得从头部向与头部的喷出口相对配置的接收粉末的容器喷出的粉末的量的测量值，基于容器内的量的每单位时间的变化与对应于容器内的该变化的第一传感器的输出之间的对应关系，生成第一数学模型。

30、根据本公开的第二十九方式，第二十六方式至第二十八方式中的任意一种方式的控制程序使处理器执行如下处理：通过比较使粉末从以预定的运转条件运转的粉末供给机向第一流道流动时的第一传感器的输出、以及使粉末从以预定的运转条件运转的粉末供给机向第二流道流动时的第二传感器的输出，从而判定增材制造装置是否存在异常。

31、根据本公开的第三十方式，第二十六方式至第二十八方式中的任意一种方式的控制程序使处理器执行更新处理，所述更新处理在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道之后，取得检测到在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出，利用该输出、第一数学模型和第二数学模型，更新第一数学模型。或者第二十九方式的控制程序也可以使处理器执行判定处理。判定处理包括：在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道之后，取得检测到在第二流道内流动的粉末的第二传感器的输出；利用该输出、第一数学模型和第二数学模型，计算出在与粉末供给机向第二流道送出了粉末时相同的运转条件下粉末供给机向第一流道送出粉末时的第一传感器的预测输出；以及在利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第一流道之后，通过比较检测到在第一流道内流动的粉末的第一传感器的输出和预测输出，从而判定增材制造装置是否存在异常。

32、根据本公开的第三十一方式，第三十方式的控制程序也可以使处理器执行以预定的周期反复进行该更新处理的处理。该控制程序也可以使处理器执行以预定的周期反复进行该判定处理的处理。

33、根据本公开的第三十二方式，第二十九方式至第三十一方式中的任意一种方式的控制程序使处理器执行如下处理：在从以一定的运转条件运转的粉末供给机向头部供给粉末的期间第一传感器的输出偏离正常变动范围时，利用流道切换阀将从粉末供给机流通粉末的流道切换为第二流道，取得检测到从以一定的运转条件运转的粉末供给机向储备箱流动的粉末的第二传感器的输出。该控制程序使处理器执行如下处理：基于第一传感器的输出和第二传感器的输出，判定是粉末供给机的异常、还是第一流道和第一传感器中的至少一个装置的异常。

34、根据本公开的第三十三方式，第三十二方式的控制程序使处理器执行如下处理：在从第一传感器的输出计算出的第一流量与从第二传感器的输出计算出的第二流量之差的绝对值大于预定的阈值时，判定为第一传感器和第一流道中的至少一个装置产生异常。

35、根据本公开的第三十四方式，第三十二方式或第三十三方式的控制程序使处理器执行如下处理：在从第一传感器的输出计算出的第一流量与从第二传感器的输出计算出的第二流量之差的绝对值为预定的阈值以下时，判定为粉末供给机产生异常。

36、根据本公开的第三十五方式，第二十九方式至第三十四方式的控制程序使处理器执行如下处理：在判定为产生异常时，控制用于向用户提供信息的通知装置以发出警报，或者使增材制造装置紧急停止。

37、在第一方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第十四方式的控制方法和第十五方式的控制程序中，从连接粉末供给机和头部的第一流道切换为连接粉末供给机和储备箱的第二流道，计算出流向头部的粉末的第一流量和流向储备箱的粉末的第二流量。因此，即使增材制造装置产生异常，也能够不从增材制造装置撤去工件而查明异常的原因。此外，在增材制造装置中，在工件移送中等非加工时间，能够进行粉末供给机的正常动作确认、传感器的校正。

38、在第二方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第十六方式的控制方法和第二十六方式的控制程序中，利用数学模型从传感器输出计算出粉末的流量，因此运算的处理速度快，适合于实时处理。此外，与利用表的近似值计算相比，所需的存储量较小。

39、在第三方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第十七方式的控制方法和第二十七方式的控制程序中，能够校正第二数学模型。

40、在第四方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第十八方式的控制方法和第二十八方式的控制程序中，能够校正第一数学模型。

41、在第五方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第十九方式的控制方法和第二十九方式的控制程序中，能够基于第一传感器的输出和第二传感器的输出自动地判定增材制造装置是否存在异常。

42、在第六方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第二十方式的控制方法和第三十方式的控制程序中，利用更新处理，即使不从增材制造装置撤去工件，也能够更新第一数学模型。此外，利用判定处理，即使不从增材制造装置撤去工件，也能够判定增材制造装置是否存在异常。

43、在第七方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第二十一方式的控制方法和第三十一方式的控制程序中，在增材制造装置中，在每隔一定间隔产生的工件移送中等非加工时间，能够进行增材制造装置的正常动作确认、传感器的校正。

44、在第八方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第二十二方式的控制方法和第三十二方式的控制程序中，即使不从增材制造装置撤去工件，也能够判定是粉末供给机的异常、还是第一传感器和第一流道中的至少一个装置的异常。

45、在第九方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第二十三方式的控制方法和第三十三方式的控制程序中，即使不从增材制造装置撤去工件，也能够判定第一传感器和第一流道中的至少一个装置的异常。

46、在第十方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第二十四方式的控制方法和第三十四方式的控制程序中，即使不从增材制造装置撤去工件，也能够判定粉末供给机的异常。

47、在第十一方式的增材制造装置、第十三方式的复合加工装置、第二十五方式的控制方法和第三十五方式的控制程序中，能够向用户通知异常，或者使增材制造装置的制造中断。

48、在第十二方式的增材制造装置和第十三方式的复合加工装置中，由于第一传感器和第二传感器是不与粉末直接接触的光传感器，所以不易发生故障。

49、按照本技术公开的技术，即使增材制造装置产生异常，也能够不从增材制造装置撤去工件而查明异常的原因。此外，在增材制造装置中，在工件移送中等非加工时间，能够进行粉末供给机的正常动作确认、传感器的校正。