CN114474988A - 立体物印刷装置以及立体物印刷方法 - Google Patents
立体物印刷装置以及立体物印刷方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114474988A CN114474988A CN202111232357.9A CN202111232357A CN114474988A CN 114474988 A CN114474988 A CN 114474988A CN 202111232357 A CN202111232357 A CN 202111232357A CN 114474988 A CN114474988 A CN 114474988A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- printing operation
- joint
- printing
- ejection head
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/227—Driving means
- B29C64/241—Driving means for rotary motion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
- B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
- B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/54—Balls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
- G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
- Ink Jet (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Spray Control Apparatus (AREA)
Abstract
本发明提供一种提升印刷的画质的立体物印刷装置以及立体物印刷方法。该立体物印刷装置具有:液体喷出头,其对立体的工件喷出液体;移动机构,其使液体喷出头相对于工件的相对位置发生变化,移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的N个(其中,N为2以上的自然数)关节,在执行移动机构相对于所述工件而使液体喷出头的相对位置发生变化并且液体喷出头喷出液体的印刷动作的情况下,N个关节中的在印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量为M个(其中,M为小于N的自然数)。
Description
技术领域
本发明涉及一种立体物印刷装置以及立体物印刷方法。
背景技术
已知一种通过喷墨方式而在立体工件的表面上实施印刷的立体物印刷装置。例如,专利文献1所记载的系统具有由多个可动关节部件构成的多轴的机器人、和被配置在机器人上的印刷头,并使油墨滴从印刷头向车辆的弯曲的表面喷射。
专利文献1所记载的装置在印刷过程中使机器人所具有的多个可动关节部件全部进行动作。因此,在专利文献1所记载的装置中,会由于各可动关节部件的动作误差发生重叠,而致使印刷头实际的移动路径相对于理想的移动路径的偏离变大,其结果为,存在招致印刷画质的降低这样的课题。
专利文献1:日本特表2015-520011号公报
发明内容
为了解决以上的课题,本发明所涉及的立体物印刷装置的一个方式具有:液体喷出头,其对立体的工件喷出液体;移动机构,其使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的N个(其中,N为2以上的自然数)关节,在执行所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化并且所述液体喷出头喷出液体的印刷动作的情况下,所述N个关节中的在所述印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量为M个(其中,M为小于N的自然数)。
本发明所涉及的立体物印刷装置的另一个方式具有:液体喷出头,其对立体的工件喷出液体;移动机构,其使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,所述立体物印刷装置执行如下动作,即:印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头喷出液体的动作;非印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头并不喷出液体的动作,在所述立体物印刷装置中,所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的多个关节,所述多个关节包括:第一关节,其在所述印刷动作以及所述非印刷动作各自的执行过程中进行转动;第二关节,其在所述印刷动作的执行过程中并不进行转动,且在所述非印刷动作的执行过程中进行转动。
本发明所涉及的立体物印刷方法的一个方式使用液体喷出头和移动机构来对立体的工件实施印刷,所述液体喷出头对所述工件喷出液体,所述移动机构使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,在所述立体物印刷方法中,所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的N个(其中,N为2以上的自然数)关节,在执行所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化并且所述液体喷出头喷出液体的印刷动作的情况下,所述N个关节中的在所述印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量为M个(其中,M为小于N的自然数)。
本发明所涉及的立体物印刷方法的另一个方式使用液体喷出头和移动机构来对立体的工件实施印刷,所述液体喷出头对所述工件喷出液体,所述移动机构使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,在所述立体物印刷方法中,执行如下动作,即:印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头喷出液体的动作;非印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头并不喷出液体的动作,所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的多个关节,所述多个关节包括:第一关节,其在所述印刷动作以及所述非印刷动作各自的执行过程中进行转动;第二关节,其在所述印刷动作的执行过程中并不进行转动,且在所述非印刷动作的执行过程中进行转动。
附图说明
图1为表示第一实施方式所涉及的立体物印刷装置的概要的立体图。
图2为表示第一实施方式所涉及的立体物印刷装置的电气结构的框图。
图3为表示第一实施方式中的液体喷出单元的概要结构的立体图。
图4为表示第一实施方式所涉及的立体物印刷方法的流程的流程图。
图5为用于对第一实施方式中的液体喷出头相对于工件的移动路径进行说明的图。
图6为用于对印刷动作进行说明的示意图。
图7为表示在印刷动作的执行过程中所驱动的关节的数量为六个的情况下的各关节的动作量的随时间经过的变化的图。
图8为表示在印刷动作的执行过程中所驱动的关节的数量为三个的情况下的各关节的动作量的随时间经过的变化的图。
图9为表示液体喷出头的扫描方向上的位置与从理想路径的偏离量之间的关系的曲线图。
图10为表示第二实施方式所涉及的立体物印刷装置的概要的顶视图。
图11为表示第二实施方式所涉及的立体物印刷装置的电气结构的框图。
图12为表示第二实施方式所涉及的立体物印刷方法的流程的流程图。
图13为用于对第一印刷动作以及第二印刷动作进行说明的示意图。
具体实施方式
以下,在参照附图的同时对本发明所涉及的优选的实施方式进行说明。另外,在各附图中,各部分的尺寸或比例尺与实际情况适当地有所不同,并且还具有为了易于理解而示意性地示出的部分。此外,在以下的说明中,只要没有特别对本发明进行限定的记载,则本发明的范围并不限于这些方式。
以下的说明适当地使用相互交叉的X轴、Y轴以及Z轴来进行。此外,将沿着X轴的一个方向称为X1方向,并将与X1方向相反的方向称为X2方向。同样地,将沿着Y轴而彼此相反的方向称为Y1方向以及Y2方向。此外,将沿着Z轴而彼此相反的方向称为Z1方向以及Z2方向。
在此,X轴、Y轴以及Z轴为,在设置有后文叙述的工件W以及基座210的空间内设定的基准坐标系的坐标轴。典型而言,Z轴为铅直的轴,且Z2方向相当于铅直方向中的下方向。另外,Z轴也可以不为铅直的轴。此外,虽然X轴、Y轴以及Z轴典型而言为相互正交,但是并不限定于此,也存在不正交的情况。例如,X轴、Y轴以及Z轴只需以80°以上且100°以下的范围内的角度而相互交叉即可。
1.第一实施方式
1-1.立体物印刷装置的概要
图1为表示第一实施方式所涉及的立体物印刷装置100的概要的立体图。立体物印刷装置100为通过喷墨方式而在立体工件W的表面上实施印刷的装置。
工件W具有成为印刷对象的面WF。在图1所示的示例中,工件W为呈围绕长轴AX的长球状的橄榄球,面WF为曲率并非一定的曲面。在本实施方式中,工件W以长轴AX与X轴平行的方式被配置。另外,工件W并不限定于橄榄球。在此,工件W的形状或大小等的方式并不限定于图1所示的示例而为任意的方式。例如,工件W的表面也可以具有平面、高低差面或凹凸面等面。此外,工件W的设置姿态也并不限定于图1所示的示例而为任意的姿态。
在图1所示的示例中,立体物印刷装置100为使用垂直多关节机器人的喷墨打印机。具体而言,如图1所示,立体物印刷装置100具有机器人200、液体喷出单元300、液体供给单元400和控制器600。以下,首先对图1所示的立体物印刷装置100的各部分依次进行简单说明。
机器人200为使液体喷出单元300相对于工件W的位置以及姿态发生变化的移动机构。在图1所示的示例中,机器人200为所谓的六轴的垂直多关节机器人。具体而言,机器人200具有基座210和臂220。
基座210为对臂220进行支承的台。在图1所示的示例中,基座210通过螺丝紧固等而被固定在朝向Z1方向的地板面等设置面上。另外,固定基座210的设置面可以为朝向任意方向的面,而并不限定于图1所示的示例,例如也可以为墙壁、顶棚、可移动的平板车等所具有的面。
臂220为,具有被安装在基座210上的基端、和使位置以及姿态相对于该基端而三维地发生变化的顶端的六轴的机械臂。具体而言,臂220具有臂221、222、223、224、225以及226,且它们按照该顺序而被连结。
臂221以能够围绕转动轴O1进行转动的方式而经由关节部230_1与基座210连结在一起。臂222以能够围绕转动轴O2进行转动的方式而经由关节部230_2与臂221连结在一起。臂223以能够围绕转动轴O3进行转动的方式而经由关节部230_3与臂222连结在一起。臂224以能够围绕转动轴O4进行转动的方式而经由关节部230_4与臂223连结在一起。臂225以能够围绕转动轴O5进行转动的方式而经由关节部230_5与臂224连结在一起。臂226以能够围绕转动轴O6进行转动的方式而经由关节部230_6与臂225连结在一起。另外,在下文中,有时会将各个关节部230_1至230_6称为关节部230。
在此,关节部230_1至230_6分别为“关节”的一个示例。在图1所示的示例中,关节部230的数量N为六个。此外,关节部230_1为“第二关节”的一个示例,转动轴O1为“第二转动轴”的一个示例。关节部230_2为“第一关节”的一个示例,转动轴O2为“第一转动轴”的一个示例。关节部230_3为“第四关节”的一个示例,转动轴O3为“第四转动轴”的一个示例。关节部230_5为“第三关节”的一个示例,转动轴O5为“第三转动轴”的一个示例。
关节部230_1至230_6分别为使相邻的两个臂中的一方相对于另一方以能够转动的方式进行连结的机构。虽然在图1中并未图示,但是在关节部230_1至230_6上分别设置有使相邻的两个臂中的一方相对于另一方而进行转动的驱动机构。该驱动机构例如具有产生用于该转动的驱动力的电机、对该驱动力进行减速并输出的减速器、和对该转动的角度等动作量进行检测的旋转式编码器等编码器。另外,该驱动机构的集合体相当于后文叙述的图2所示的臂驱动机构240。此外,该编码器相当于后文叙述的图2等所示的编码器241。
转动轴O1为相对于固定基座210的未图示的设置面而垂直的轴。转动轴O2为相对于转动轴O1而垂直的轴。转动轴O3为相对于转动轴O2而平行的轴。转动轴O4为相对于转动轴O3而垂直的轴。转动轴O5为相对于转动轴O4而垂直的轴。转动轴O6为相对于转动轴O5而垂直的轴。
另外,对于这些转动轴而言,“垂直”除了两个转动轴所成的角度严格为90°的情况之外,也包括两个转动轴所成的角度从90°在±5°左右的范围内发生偏离的情况。同样地,“平行”除了两个转动轴严格地平行的情况之外,也包括两个转动轴中的一方相对于另一方而在±5°左右的范围内倾斜的情况。
在以上的臂220的顶端、即臂226上,作为末端执行器而安装有液体喷出单元300。
液体喷出单元300为具有朝向工件W喷出作为液体的一个示例的油墨的液体喷出头310的设备。在本实施方式中,液体喷出单元300除了液体喷出头310之外,还具有对向液体喷出头310被供给的油墨的压力进行调节的压力调节阀320、和对与工件W之间的距离进行计测的传感器330。由于它们一同被固定在臂226上,因此相互的位置以及姿态的关系被固定。
作为该油墨并未被特别限定,例如可列举出使染料或颜料等颜色材料溶解在水类溶媒中所得到的水类油墨、使用了紫外线固化型等的固化性树脂的固化性油墨、以及使染料或颜料等颜色材料溶解在有机溶剂中所得到的溶剂类油墨等。另外,该油墨并不限定于溶液,而也可以为使颜色材料等作为分散质分散在分散剂中所得到的油墨。此外,该油墨并不限定于包含颜色材料的油墨,而也可以为作为分散质而包含用于形成配线等的金属粒子等导电性粒子的油墨。
虽然在图1中并未图示,但是液体喷出头310具有压电元件、对油墨进行收纳的空腔、和与该空腔连通的喷嘴。在此,该压电元件针对每个空腔而被设置,通过使该空腔的压力变化,来使油墨从与该空腔相对应的喷嘴喷出。这样的液体喷出头310例如通过利用粘合剂等将采用蚀刻等方式进行了适当加工的硅基板等的多个基板贴合在一起而得到。另外,该压电元件相当于后文叙述的图2所示的压电元件311。此外,作为用于使油墨从喷嘴喷出的驱动元件,也可以代替该压电元件而使用对空腔内的油墨进行加热的加热器。
压力调节阀320为根据液体喷出头310内的油墨的压力而进行开闭的阀机构。通过该开闭,从而使液体喷出头310内的油墨的压力被维持为预定范围内的负压。因此,实现了形成在液体喷出头310的喷嘴N中的油墨的弯液面的稳定化。其结果为,防止了气泡进入喷嘴N内、或者油墨从喷嘴N溢出的情况。
传感器330为对液体喷出头310与工件W之间的距离进行计测的光学式的位移传感器。另外,传感器330只需根据需要来设置即可,也可以省略。此外,虽然在图1所示的示例中液体喷出单元300所具有的液体喷出头310以及压力调节阀320的各自的数量为一个,但是该数量并不限定于图1所示的示例,而也可以为两个以上。此外,压力调节阀320的设置位置并不限定于臂226,例如也可以为其他臂等,还可以为相对于基座210而固定的位置。
液体供给单元400为用于向液体喷出头310供给油墨的机构。液体供给单元400具有液体贮留部410和供给流道420。
液体贮留部410为对油墨进行贮留的容器。液体贮留部410例如为由挠性的薄膜形成的袋状的油墨包。
在图1所示的示例中,液体贮留部410以始终位于与液体喷出头310相比靠Z1方向的方式而被固定在墙壁、顶棚或立柱等上。即,液体贮留部410位于与液体喷出头310的移动区域相比靠铅直方向上的上方处。因此,即使不使用泵等机构,也能够以预定的加压力而从液体贮留部410向液体喷出头310供给油墨。
另外,液体贮留部410的设置位置只需能够以预定的压力从液体贮留部410向液体喷出头310供给油墨即可,也可以位于与液体喷出头310相比靠铅直方向上的下方处。在这种情况下,例如只需使用泵并以预定的压力而从液体贮留部410向液体喷出头310供给油墨即可。
供给流道420为从液体贮留部410向液体喷出头310供给油墨的流道。在供给流道420的中途处设置有压力调节阀320。因此,即使液体喷出头310与液体贮留部410的位置关系发生变化,也能够减少液体喷出头310内的油墨的压力的变动。
供给流道420例如由管体的内部空间构成。在此,供给流道420所使用的管体例如由橡胶材料或弹性体材料等弹性材料构成,且具有挠性。如此,通过使用具有挠性的管体来构成供给流道420,从而容许液体贮留部410与压力调节阀320的相对位置关系的变化。因此,即使以保持液体贮留部410的位置以及姿态已固定的状态而液体喷出头310的位置或姿态发生变化,也能够从液体贮留部410向压力调节阀320供给油墨。
另外,供给流道420的一部分也可以由不具有挠性的部件构成。此外,供给流道420的一部分既可以为具有将油墨分配给多个部位的分配流道的结构,也可以与液体喷出头310或压力调节阀320以一体的方式而构成。
控制器600为对机器人200的驱动进行控制的机器人控制器。虽然在图1中并未图示,但是在控制器600上电连接有对液体喷出单元300中的喷出动作进行控制的控制模块。在控制器600以及该控制模块上,以能够通信的方式而连接有计算机。另外,该控制模块相当于后文叙述的图2所示的控制模块500。该计算机相当于后文叙述的图2所示的计算机700。
1-2.立体物印刷装置的电气结构
图2为表示第一实施方式所涉及的立体物印刷装置100的电气结构的框图。在图2中,示出了立体物印刷装置100的结构要素中的电气结构要素。此外,在图2中,示出了包括编码器241_1至241_6的臂驱动机构240。臂驱动机构240为使关节部230_1至230_6动作的前文所述的驱动机构的集合体。编码器241_1至241_6与关节部230_1至230_6相对应地被设置,以对编码器241_1至241_6的旋转角度等动作量进行计测。另外,在下文中,有时会将各个编码器241_1至241_6称为编码器241。
如图2所示,立体物印刷装置100除了前文所述的机器人200、液体喷出单元300和控制器600之外,还具有控制模块500和计算机700。另外,以下叙述的电气式的各结构要素既可以适当地被分割,也可以使其一部分被包括在其他结构要素中,还可以与其他结构要素以一体的方式而构成。例如,控制模块500或控制器600的功能的一部分或全部既可以通过与控制器600相连接的计算机700来实现,也可以通过经由LAN(Local Area Network:局域网)或互联网等网络而与控制器600相连接的PC(personal computer:个人计算机)等其他外部装置来实现。
控制器600具有对机器人200的驱动进行控制的功能、和生成用于使液体喷出头310的喷出动作与机器人200的动作同步的信号D3的功能。控制器600具有存储电路610和处理电路620。
存储电路610对处理电路620所执行的各种程序、和处理电路620所处理的各种数据进行存储。存储电路610例如包括RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等易失性的存储器和ROM(Read Only Memory:只读存储器)、EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory:电可擦可编程只读存储器)或PROM(Programmable ROM:可编程只读存储器)等非易失性存储器中的一方或双方的半导体存储器。另外,存储电路610的一部分或全部也可以被包括在处理电路620中。
在存储电路610中存储有路径信息Da。路径信息Da为表示液体喷出头310应当移动的路径的信息。具体而言,路径信息Da包含表示工具中心点应当移动的路径的信息,所述工具中心点表示下文所述的工具坐标系的原点。路径信息Da例如使用基准坐标系的坐标值来表示。路径信息Da基于表示工件W的位置以及形状的工件信息来决定。该工件信息通过将表示工件W的三维形状的CAD(computer-aided design:计算机辅助设计)数据等信息与前文所述的基准坐标系建立对应关系而获得。以上的路径信息Da从计算机700被输入至存储电路610。
处理电路620基于路径信息Da来对关节部230_1至230_6的动作进行控制,并且生成信号D3。具体而言,处理电路620实施将路径信息Da转换为各关节部230_1至230_6的旋转角度以及旋转速度等动作量的运算即逆运动学计算。而且,处理电路620基于来自机器人200的臂驱动机构240中所包括的编码器241_1至241_6的输出D1_1至D1_6,而输出控制信号Sk_1至Sk_6,以使各关节部230_1至230_6的实际的旋转角度以及旋转速度等动作量成为前文所述的运算结果。控制信号Sk_1至Sk_6与关节部230_1至230_6相对应,并对相对应的关节部230上所设置的电机的驱动进行控制。另外,输出D1_1至D1_6与编码器241_1至241_6相对应。在下文中,有时会将各个输出D1_1至D1_6称为输出D1。
此外,处理电路620基于来自编码器241_1至241_6中的至少一个的输出D1,而生成信号D3。例如,处理电路620作为信号D3而生成包含来自编码器241_1至241_6中的一个编码器241的输出D1成为预定值的定时的脉冲在内的触发信号。
以上的处理电路620例如包括一个以上的CPU(Central Processing Unit:中央处理器)等处理器。另外,处理电路620也可以代替CPU或除CPU以外还包括FPGA(field-programmable gate array:现场可编程逻辑门阵列)等可编程逻辑器件。
控制模块500为,基于从控制器600输出的信号D3和来自计算机700的印刷数据来对液体喷出头310的喷出动作进行控制的电路。控制模块500具有定时信号生成电路510、电源电路520、控制电路530和驱动信号生成电路540。
定时信号生成电路510基于信号D3而生成定时信号PTS。定时信号生成电路510例如由以信号D3的检测出为契机而开始进行定时信号PTS的生成的计时器构成。
电源电路520从未图示的商用电源接受电力的供给,并生成预定的各种电位。所生成的各种电位适当地被供给至立体物印刷装置100的各部分。电源电路520例如生成电源电位VHV和偏移电位VBS。偏移电位VBS被供给至液体喷出单元300。此外,电源电位VHV被供给至驱动信号生成电路540。
控制电路530基于定时信号PTS而生成控制信号SI、波形指定信号dCom、锁存信号LAT、时钟信号CLK和交换信号CNG。这些信号与定时信号PTS同步。这些信号中的波形指定信号dCom被输入至驱动信号生成电路540,除此以外的信号被输入至液体喷出单元300的开关电路340。
控制信号SI为,用于对液体喷出头310所具有的压电元件311的动作状态进行指定的数字的信号。具体而言,控制信号SI对是否向压电元件311供给后文叙述的驱动信号Com进行指定。通过该指定,例如对是否从与压电元件311相对应的喷嘴喷出油墨进行指定,或者对从该喷嘴所喷出的油墨的量进行指定。波形指定信号dCom为用于对驱动信号Com的波形进行规定的数字信号。锁存信号LAT以及交换信号CNG通过与控制信号SI并用,而对压电元件311的驱动定时进行规定,从而对来自喷嘴的油墨的喷出定时进行规定。时钟信号CLK为,成为与定时信号PTS同步的基准的时钟信号。关于以上的信号中的、被输入至液体喷出单元300的开关电路340的信号,将在后文中进行详细叙述。
以上的控制电路530例如包括一个以上的CPU(Central Processing Unit)等处理器。另外,控制电路530也可以代替CPU或除CPU以外还包括FPGA(field-programmable gatearray)等可编程逻辑器件。
驱动信号生成电路540为,生成用于对液体喷出头310所具有的各压电元件311进行驱动的驱动信号Com的电路。具体而言,驱动信号生成电路540例如具有DA转换电路和放大电路。在驱动信号生成电路540中,通过该DA转换电路将来自控制电路530的波形指定信号dCom从数字信号转换为模拟信号,且该放大电路使用来自电源电路520的电源电位VHV而将该模拟信号放大,从而生成驱动信号Com。在此,驱动信号Com中所包含的波形中的、实际被供给至压电元件311的波形的信号为驱动脉冲PD。驱动脉冲PD经由开关电路340而从驱动信号生成电路540被供给至压电元件311。开关电路340基于控制信号SI,而对是否将驱动信号Com中所包含的波形中的至少一部分作为驱动脉冲PD来供给进行切换。
计算机700具有向控制器600供给路径信息Da等信息的功能、和向控制模块500供给印刷数据等信息的功能。此外,本实施方式的计算机700与前文所述的传感器330电连接,并基于来自传感器330的信号D2,而将用于对路径信息Da进行补正的信息供给至控制器600。
1-3.液体喷出单元
图3为表示第一实施方式中的液体喷出单元300的概要结构的立体图。
以下的说明适当地使用相互交叉的a轴、b轴以及c轴来进行。此外,将沿着a轴的一个方向称为a1方向,并将与a1方向相反的方向称为a2方向。同样地,将沿着b轴而彼此相反的方向称为b1方向以及b2方向。此外,将沿着c轴而彼此相反的方向称为c1方向以及c2方向。
在此,a轴、b轴以及c轴为,在液体喷出单元300中所设定的工具坐标系的坐标轴,并且其与前文所述的X轴、Y轴以及Z轴的相对位置以及姿态的关系根据前文所述的机器人200的动作而发生变化。在图3所示的示例中,c轴为与前文所述的第六转动轴O6平行的轴。另外,虽然a轴、b轴以及c轴典型而言相互正交,但是并不限定于此,例如只需以80°以上且100°以下的范围内的角度而交叉即可。
如前文所述,液体喷出单元300具有液体喷出头310、压力调节阀320和传感器330。它们被图3中的以双点划线所示的支承体350支承。
支承体350例如由金属材料等构成,且为实质上的刚体。另外,虽然在图3中支承体350呈扁平的箱状,但是支承体350的形状并未被特别限定而是为任意的形状。
以上的支承体350被安装在前文所述的臂220的顶端、即臂226上。因此,液体喷出头310、压力调节阀320和传感器330分别被固定在臂226上。
在图3所示的示例中,压力调节阀320相对于液体喷出头310而位于c1方向上。传感器330相对于液体喷出头310而位于a2方向上。
供给流道420通过压力调节阀320而被划分为上游流道421和下游流道422。即,供给流道420具有使液体贮留部410与压力调节阀320连通的上游流道421、和使压力调节阀320与液体喷出头310连通的下游流道422。在图3所示的示例中,供给流道420的下游流道422的一部分由流道部件422a构成。流道部件422a具有将来自压力调节阀320的油墨分配给液体喷出头310的多个部位的流道。流道部件422a例如为由树脂材料构成的多个基板的层压体,且在各基板上适当地设置有用于油墨的流道的沟槽或孔。
液体喷出头310具有喷嘴面F、和在喷嘴面F上开口的多个喷嘴N。在图3所示的示例中,喷嘴面F的法线方向为c2方向,且该多个喷嘴N被划分为在沿着a轴的方向上以相互隔开间隔的方式而排列的第一喷嘴列La和第二喷嘴列Lb。第一喷嘴列La以及第二喷嘴列Lb分别为在沿着b轴的方向上排列成直线状的多个喷嘴N的集合。在此,液体喷出头310中的与第一喷嘴列La的各喷嘴N相关联的要素和与第二喷嘴列Lb的各喷嘴N相关联的要素为在沿着a轴的方向上相互大致对称的结构。
但是,第一喷嘴列La中的多个喷嘴N和第二喷嘴列Lb中的多个喷嘴N在沿着b轴的方向上的位置既可以相互一致也可以有所不同。此外,也可以省略与第一喷嘴列La以及第二喷嘴列Lb中的一方的各喷嘴N相关联的要素。在下文中,对第一喷嘴列La中的多个喷嘴N和第二喷嘴列Lb中的多个喷嘴N在沿着b轴的方向上的位置相互一致的结构进行例示。
1-4.立体物印刷装置的动作以及立体物印刷方法
图4为表示第一实施方式所涉及的立体物印刷方法的流程的流程图。该立体物印刷方法使用前文所述的立体物印刷装置100来进行。如图4所示,立体物印刷装置100依次执行实施非印刷动作的步骤S110、实施印刷动作的步骤S120、和实施非印刷动作的步骤S130。
步骤S110的非印刷动作为,在印刷动作之前机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置发生变化的动作。在该非印刷动作中,液体喷出头310并不喷出油墨。该非印刷动作例如包括,机器人200使液体喷出头310移动至印刷开始位置,并且使转动轴O2、转动轴O3和转动轴O5成为相互平行的状态的动作等准备动作。在该非印刷动作中,能够使机器人200所具有的六个关节部230全部都动作,从而通过与印刷动作相比而较多的数量的关节部230的动作,来实施液体喷出头310的移动。
步骤S120的印刷动作为,机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置发生变化,并且液体喷出头310喷出油墨的动作。在该印刷动作中,通过与非印刷动作相比而较少的数量的关节部230的动作,来实施液体喷出头310的移动。因此,与非印刷动作相比,减少了液体喷出头310的实际的移动路径相对于理想的路径的偏离。在本实施方式的该印刷动作中,通过机器人200所具有的六个关节部230中的三个关节部230的动作,来实施液体喷出头310的移动。关于该印刷动作,将在后文中进行详细叙述。
步骤S130的非印刷动作为,在印刷动作之后机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置发生变化的动作。在该非印刷动作中,液体喷出头310并不喷出油墨。该非印刷动作例如包括机器人200使液体喷出头310从印刷结束位置移动至其他位置的动作等动作。在该非印刷动作中,能够使机器人200所具有的六个关节部230全部都动作,从而通过与印刷动作相比而较多的数量的关节部230的动作,来实施液体喷出头310的移动。
图5为用于对第一实施方式中的液体喷出头310相对于工件W的移动路径RU进行说明的图。在图5中,对相对于以使长轴AX与X轴平行的方式被配置的工件W的面WF来进行印刷的情况进行例示。在此,工件W被载置于与机器人200相比靠X2方向的位置处。
如图5所示,在印刷动作中,机器人200使液体喷出头310沿着移动路径RU进行移动。移动路径RU为从位置PS起至位置PE为止的沿面WF的路径。移动路径RU在Z2方向上进行观察时呈沿着X轴而延伸的直线状。
在印刷动作中,机器人200使六个关节部230中的三个关节部230动作。在图5所示的示例中,机器人200在印刷动作的执行过程中,使关节部230_2、关节部230_3和关节部230_5的各自的转动轴成为与Y轴平行的状态,并使这些关节部动作。如此,能够通过三个关节部230的动作来使液体喷出头310沿着移动路径RU进行移动。
在印刷动作的执行过程中,机器人200以使在液体喷出单元300中所设定的工具坐标系的b轴与基准坐标系的Y轴保持相互平行的状态的方式,来使六个关节部230中的三个关节部230动作。也就是说,在印刷动作的执行过程中,机器人200保持第一喷嘴列La以及第二喷嘴列Lb与使之动作的三个关节部230平行的状态。换而言之,在印刷动作的执行过程中,机器人200并不使转动轴不与Y轴平行的关节部230即关节部230_1、关节部230_4和关节部230_6动作。
另外,虽然本实施方式的印刷动作使转动轴O2、转动轴O3和转动轴O5成为相互平行的状态,但是并不限定于此,例如也可以使转动轴O2、转动轴O3和转动轴O6成为相互平行的状态。在这种情况下,通过关节部230_2、关节部230_3和关节部230_6的动作,来使液体喷出头310沿着移动路径RU进行移动。在这种情况下,需要使头单元300相对于臂226的固定方向与图5的示例有所不同。例如,通过以使喷嘴列所沿的b轴与旋转轴O6相互平行的方式来将头单元300相对于臂226进行固定,从而使移动路径RU上的对于工件W的印刷动作成为可能。
图6为用于对印刷动作进行说明的示意图。在图6中,示意性地示出了移动路径RU的一部分处的液体喷出头310的状态。此外,在图6中,以双点划线示出了与以实线所示的定时相比而靠前的预定的定时下的液体喷出头310。如图6所示,在印刷动作中,液体喷出头310与面WF之间的距离L1被维持在预定范围内。此外,在印刷动作中,液体喷出头310以固定的姿态而与面WF对置。在图6所示的示例中,以喷嘴面F与面WF平行的方式而对置。另外,在印刷动作的执行过程中,喷嘴面F也可以相对于面WF而围绕Y轴进行倾斜,其倾斜角度也可以发生变化。
图7为表示在印刷动作的执行过程中所驱动的关节部230的数量为六个的情况下的各关节部230的动作量的随时间经过的变化的图。图8为表示在印刷动作的执行过程中所驱动的关节部230的数量为三个的情况下的各关节部230的动作量的随时间经过的变化的图。在此,在图7中以及图8中,“J1动作量”表示关节部230_1的转动量。同样地,在图7中以及图8中,“J2至J6动作量”表示关节部230_2至230_6的转动量。
如图8所示,在本实施方式中,机器人200在印刷动作的执行过程中,使关节部230_2、关节部230_3和关节部230_5这三个关节部230动作。另一方面,关节部230_1、关节部230_4和关节部230_6这其他三个关节部230并不进行动作。另外,图7以及图8所示的各动作量为一个示例,并不限定于此。
另外,图8表示对工件W的配置与图5同样地进行了配置的情况下的关节部230的转动量。另一方面,图7表示对工件W的配置与图5不同地进行了配置的情况下的关节部230转动量。在例如对工件W以使其长轴AX与Y轴平行的方式进行配置,并以使移动路径RU在Z2方向上进行观察时呈沿着Y轴而延伸的直线状的方式来对移动路径RU进行设定的情况下,关节部230成为图7所示的那样的转动量。
图9为表示液体喷出头310的扫描方向上的位置与从理想路径的偏离量之间的关系的曲线图。图9中的横轴“扫描方向上的位置”为液体喷出头310的沿着X轴的方向上的位置。图9中的纵轴“从理想路径的偏离量”为液体喷出头310的沿着Y轴的方向上的位置。也就是说,“从理想路径的偏离量”为,在移动路径RU上使液体喷出头310移动时的、液体喷出头310的意图之外的蜿蜒行进。在此,图9中的纵轴的数值为零表示液体喷出头310位于理想路径上的情况。
在如图9中的以实线所示的那样使三个关节部230动作的情况下,与如图9中的以虚线所示的那样使六个关节部230动作的情况相比,减少了液体喷出头310的实际的移动路径相对于理想路径的偏离。
如上文所述,立体物印刷装置100具有液体喷出头310、和作为“移动机构”的一个示例的机器人200。液体喷出头310相对于立体工件W而喷出作为“液体”的一个示例的油墨。机器人200使液体喷出头310相对于工件W的相对位置发生变化。机器人200具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的N个(其中,N为2以上的自然数)作为“关节”的一个示例的关节部230。在本实施方式中,N为6。如此,机器人200具有多个关节部230。
立体物印刷装置100在机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置变化,并且液体喷出头310执行喷出油墨的印刷动作的情况下,N个关节部230中的在印刷动作的执行过程中进行转动的关节部230的数量为M个(其中,M为小于N的自然数)。如此,通过将在印刷动作的执行过程中进行转动的关节部230的数量设为与N个相比而较少的M个,从而与在印刷动作的执行过程中进行转动的关节部230的数量为N个的结构相比,会使得关节部230的动作误差的影响变小,因此能够减少液体喷出头310的实际的移动路径相对于理想的移动路径的偏离。其结果为,能够提高印刷画质。
另一方面,立体物印刷装置100在机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置变化,并且液体喷出头310执行并不喷出油墨的非印刷动作的情况下,N个关节中的在非印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量多于M个、且为N个以下。在本实施方式中,机器人200所具有的多个关节部230包括作为在印刷动作以及非印刷动作各自的执行过程中进行转动的“第一关节”的一个示例的关节部230_2、和作为在印刷动作的执行过程中并不进行转动且在非印刷动作的执行过程中进行转动的“第二关节”的一个示例的关节部230_1。
如此,通过将在非印刷动作的执行过程中进行转动的关节部230的数量设为与M个相比而较多,从而与在非印刷动作的执行过程中进行转动的关节部230的数量为M个的结构相比,而增加了非印刷动作中的机器人200的动作的自由度。因此,与关节部230的数量为M个的结构相比,而能够提升非印刷动作下的便利性等。
在本实施方式中,如前文所述,N个关节部230具有作为“第一关节”的一个示例的关节部230_2、作为“第二关节”的一个示例的关节部230_1、和作为“第三关节”的一个示例的关节部230_5。关节部230_2围绕作为“第一转动轴”的一个示例的转动轴O2进行转动。关节部230_1围绕作为“第二转动轴”的一个示例的转动轴O1进行转动。关节部230_5围绕作为“第三转动轴”的一个示例的转动轴O5进行转动。
在立体物印刷装置100中,在印刷动作的执行过程中,关节部230_2以及关节部230_5分别进行转动,且关节部230_1并不进行转动,在印刷动作的开始定时,转动轴O2与转动轴O5所成的角度小于转动轴O2与转动轴O1所成的角度。在本实施方式中,转动轴O2以及转动轴O5相互平行,这些转动轴所成的角度为0°。此外,在本实施方式中,转动轴O2以及转动轴O1相互正交,这些转动轴所成的角度为90°。
如前文所述,转动轴O1为N个关节部230的转动轴中的、与转动轴O2所成的角度最大的转动轴。在此,“与转动轴O2所成的角度最大”是指最接近于90°。
此外,如前文所述,转动轴O2以及转动轴O5相互平行。因此,通过使关节部230_2以及关节部230_5动作,能够使液体喷出头310在垂直于转动轴O2或转动轴O5的方向上进行观察时直线地移动。也就是说,机器人200能够使液体喷出头310相对于由X轴和Z轴所形成的假想的平面而平行地移动。
如前文所述,N个关节部230具有作为“第四关节”的一个示例的关节部230_3。关节部230_3围绕作为“第四转动轴”的一个示例的转动轴O3进行转动。在立体物印刷装置100中,在印刷动作的开始定时,转动轴O2、转动轴O5和转动轴O3相互平行,在印刷动作的执行过程中,关节部230_2、关节部230_5和关节部230_3分别进行转动。因此,通过使关节部230_2、关节部230_5和关节部230_3动作,无论工件W的形状如何,都能够将液体喷出头310与工件W的表面之间的距离维持在所需的范围内,并且使液体喷出头310在垂直于转动轴O2或转动轴O5的方向进行观察时直线地移动。
如前文所述,液体喷出头310具有沿着作为“喷嘴列轴”的一个示例的b轴进行排列的多个喷嘴N。在立体物印刷装置100中,在印刷动作的执行过程中,转动轴O2以及b轴相互平行。因此,通过使关节部230_2围绕转动轴O2动作,并使液体喷出头310在与转动轴O2正交的方向上进行扫描,从而能够实施跨及沿着b轴的多个喷嘴N的宽度的范围的印刷。
2.第二实施方式
以下,对本发明的第二实施方式进行说明。在以下所例示的方式中,对于作用或功能与第一实施方式同样的要素而沿用在第一实施方式的说明中所使用的符号,并适当地省略各自的详细说明。
图10为表示第二实施方式所涉及的立体物印刷装置100A的概要的顶视图。立体物印刷装置100A除了追加可动部800以外,与前文所述的第一实施方式的立体物印刷装置100同样。本实施方式的工件W为长方体,其具有将Z1方向设为法线的面WF。
可动部800为,通过与机器人200的动作另外的动作,来使液体喷出头310相对于工件W进行相对移动的机构。在图10所示的示例中,可动部800为使工件W在沿着X轴的方向上进行移动的直动机构。具体而言,可动部800具有一对轨道810、工作台820和驱动机构830。一对轨道810为,相互平行地被配置,并在沿着X轴的方向上延伸的部件。工作台820经由直动轴承等以能够沿着X轴进行移动的方式被安装在一对轨道810上。驱动机构830为,使工作台820相对于一对轨道810而沿着X轴进行移动的直动电机等机构。另外,虽然并未图示,但是在驱动机构830中,设置有对工作台820相对于一对轨道810的沿着X轴的方向上的位置进行检测的编码器。
以上的结构的可动部800使工件W从液体喷出头310与工件W的面WF的第一区域RP1对置的第一状态,移动至液体喷出头310与工件W的面WF的不同于第一区域RP1的第二区域RP2对置的第二状态。在该第一状态下,执行机器人200使液体喷出头310沿着第一移动路径RU_1移动,并且液体喷出头310朝向第一区域RP1喷出油墨的第一印刷动作。在该第二状态下,执行机器人200使液体喷出头310沿着第二移动路径RU_2移动,并且液体喷出头310朝向第二区域RP2喷出油墨的第二印刷动作。
图11为表示第二实施方式所涉及的立体物印刷装置100A的电气结构的框图。如图11所示,可动部800与计算机700电连接。计算机700在第一印刷动作与第二印刷动作之间的期间,使工件W进行移动。
图12为表示第二实施方式所涉及的立体物印刷方法的流程的流程图。该立体物印刷方法使用前文所述的立体物印刷装置100A来实施。如图12所示,立体物印刷装置100A依次执行实施非印刷动作的步骤S210、实施印刷动作的步骤S220、和实施非印刷动作的步骤S230。
步骤S210的非印刷动作为,在印刷动作之前机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置发生变化的动作。在该非印刷动作中,液体喷出头310并不喷出油墨。该非印刷动作例如包括,机器人200使液体喷出头310移动至第一印刷动作的印刷开始位置,并且使转动轴O2、转动轴O3和转动轴O5成为相互平行的状态的动作等准备动作。在该非印刷动作中,能够使机器人200所具有的六个关节部230全部都动作,从而通过与印刷动作相比而较多的数量的关节部230的动作,来实施液体喷出头310的移动。
步骤S220的印刷动作为,机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置发生变化,并且液体喷出头310喷出油墨的动作。该印刷动作依次执行实施第一印刷动作的步骤S221、对可动部800进行驱动的步骤S222、和实施第二印刷动作的步骤S223。在该第一印刷动作以及该第二印刷动作中,分别与前文所述的第一实施方式的印刷动作同样地,通过机器人200所具有的六个关节部230中的三个关节部230的动作来实施液体喷出头310的移动。因此,与非印刷动作相比,减少了液体喷出头310的实际的移动路径相对于理想的路径的偏离。关于步骤S222,基于后文叙述的图13来进行说明。
步骤S230的非印刷动作为,在印刷动作之后机器人200相对于工件W而使液体喷出头310的相对位置发生变化的动作。在该非印刷动作中,液体喷出头310并不喷出油墨。该非印刷动作例如包括机器人200使液体喷出头310从第二印刷动作的印刷结束位置移动至其他位置的动作等动作。在该非印刷动作中,能够使机器人200所具有的六个关节部230全部都动作,从而通过与印刷动作相比而较多的数量的关节部230的动作,来实施液体喷出头310的移动。作为其他位置的示例,可列举出设置有实施液体喷出头310的维护的维护单元(未图示)的位置等。
图13为用于对第一印刷动作以及第二印刷动作进行说明的示意图。在图13中,示出了第一印刷动作的执行过程中的可动部800以及液体喷出头310。可动部800在第一印刷动作与第二印刷动作之间的期间中,使工件W从以实线所示的位置向沿着X轴的方向DT而移动至以双点划线所示的位置。该移动的距离L根据第一区域RP1与第二区域RP2的位置关系来决定。在图13所示的示例中,第一区域RP1与第二区域RP2的一部分彼此重叠。因此,距离L为,与沿着X轴的第一区域RP1或第二区域RP2的宽度相比而缩短了该重叠量的长度。另外,第一区域RP1与第二区域RP2也可以并不发生重叠。
通过以上的第二实施方式,也能够与前文所述的第一实施方式同样地提升印刷品质。此外,在本实施方式中,如前文所述,步骤S220中所执行的印刷动作包括步骤S221中所执行的第一印刷动作、和步骤S223中所执行的第二印刷动作。第一印刷动作使M个关节部230进行转动并且对工件W的第一区域RP1实施印刷。第二印刷动作使M个关节部230进行转动并且对工件W的不同于第一区域RP1的第二区域RP2实施印刷。机器人200具有可动部800。可动部800在第一印刷动作与第二印刷动作之间的期间中,使工件W与液体喷出头310的相对位置在与第一印刷动作以及第二印刷动作的执行过程中有所不同的方向上进行移动。在本实施方式中,该方向为X1方向。如此,通过由可动部800来使液体喷出头310与多个关节部230无关地相对于工件W进行相对移动,从而能够在不必对多个关节部230的动作进行变更的条件下在第一区域RP1以及第二区域RP2分别实施印刷。
另外,虽然在本实施方式中对可动部800与机器人200的基座210的位置关系固定的结构进行了例示,但是并不限定于该结构。例如,通过在液体喷出头310与机器人200的臂220的顶端之间设置由线性致动器构成的可动部,也可以获得与本实施方式同样的效果。
3.变形例
以上所例示的各方式可以进行多种多样的变形。在下文中,对可应用于前文所述的各个方式中的具体的变形方式进行例示。另外,从以下的示例中被任意地选出的两种以上的方式可以在相互不矛盾的范围内适当地进行合并。
3-1.变形例1
虽然在前文所述的方式中对在印刷动作的执行过程中使三个关节部230动作的结构进行了例示,但是并不限定于此,只需使在印刷动作的执行过程中进行动作的关节部230的数量与非印刷动作的执行过程中相比而较少即可。但是,在不对工件W的形状进行限定这一点上,优选为像前文所述的方式那样,使转动轴相互平行的三个关节部230动作。另外,该三个关节部230的转动轴并不限定于与Z轴正交的情况而是任意的。
3-2.变形例2
虽然在前文所述的方式中作为移动机构而对使用六轴的垂直多轴机器人的结构进行了例示,但是并不限定于该结构。移动机构只需能够相对于工件而使液体喷出头的相对位置以及姿态三维地发生变化即可。因此,移动机构例如也可以为六轴以外的垂直多轴机器人,还可以为水平多轴机器人。此外,机械臂也可以除具有由转动机构所构成的关节部之外还具有伸缩机构等。但是,从印刷动作下的印刷品质与非印刷动作下的移动机构的动作的自由度的平衡的观点出发,而优选为移动机构为六轴以上的多轴机器人。
3-3.变形例3
虽然在前文所述的方式中作为液体喷出头相对于机器人的顶端的固定方法而使用螺丝紧固等的结构进行了例示,但是并不限定于该结构。例如也可以通过利用被安装在机械臂的顶端处的抓手等抓持机构对液体喷出头进行抓持,从而相对于机械臂的顶端对液体喷出头进行固定。
3-4.变形例4
虽然在前文所述的方式中对使液体喷出头移动的结构的移动机构进行了例示,但是并不限定于该结构,例如也可以为如下结构,即,液体喷出头的位置被固定,移动机构使工件移动,以相对于液体喷出头而使工件的相对位置以及姿态三维地发生变化的结构。在这种情况下,例如通过被安装在机械臂的顶端处的抓手等抓持机构来对工件进行抓持。
3-5.变形例5
虽然在前文所述的方式中对使用一种油墨来实施印刷的结构进行了例示,但是并不限定于该结构,也能够将本发明应用于使用两种以上的油墨来实施印刷的结构中。
3-6.变形例6
本发明的立体物印刷装置的用途并不限定于印刷。例如,喷出颜色材料的溶液的立体物印刷装置作为形成液晶显示装置的滤色器的制造装置而被利用。此外,喷出导电材料的溶液的立体物印刷装置作为形成配线基板的配线或电极的制造装置而被利用。此外,立体物印刷装置也能够作为将粘合剂等液体涂敷到工件上的喷射分配器来进行利用。
符号说明
100…立体物印刷装置;100A…立体物印刷装置;200…机器人(移动机构);230…关节部(关节);230_1…关节部(第二关节);230_2…关节部(第一关节);230_3…关节部(第四关节);230_4…关节部;230_5…关节部(第三关节);230_6…关节部;310…液体喷出头;800…可动部;N…喷嘴;O1…转动轴(第二转动轴);O2…转动轴(第一转动轴);O3…转动轴(第四转动轴);O4…转动轴;O5…转动轴(第三转动轴);O6…转动轴;RP1…第一区域;RP2…第二区域;RU…移动路径;RU_1…第一移动路径;RU_2…第二移动路径;W…工件。
Claims (17)
1.一种立体物印刷装置,其特征在于,具有:
液体喷出头,其对立体的工件喷出液体;
移动机构,其使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,
所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的N个关节,其中,N为2以上的自然数,
在执行所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化并且所述液体喷出头喷出液体的印刷动作的情况下,
所述N个关节中的在所述印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量为M个,其中,M为小于N的自然数。
2.如权利要求1所述的立体物印刷装置,其特征在于,
在执行所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化并且所述液体喷出头并不喷出液体的非印刷动作的情况下,
所述N个关节中的在所述非印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量多于M个且为N个以下。
3.如权利要求1或2所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述N个关节具有:
第一关节,其围绕第一转动轴进行转动;
第二关节,其围绕第二转动轴进行转动;
第三关节,其围绕第三转动轴进行转动,
在所述印刷动作的执行过程中,所述第一关节以及所述第三关节分别进行转动,且所述第二关节并不进行转动,
在所述印刷动作的开始定时,所述第一转动轴与所述第三转动轴所成的角度小于所述第一转动轴与所述第二转动轴所成的角度。
4.如权利要求3所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述第二转动轴为所述N个关节的转动轴中的与所述第一转动轴所成的角度最大的转动轴。
5.如权利要求3所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述第一转动轴以及所述第三转动轴相互平行。
6.如权利要求3所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述N个关节还具有第四关节,所述第四关节围绕第四转动轴进行转动,
在所述印刷动作的开始定时,所述第一转动轴、所述第三转动轴和所述第四转动轴相互平行,
在所述印刷动作的执行过程中,所述第一关节、所述第三关节和所述第四关节分别进行转动。
7.如权利要求1所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述液体喷出头具有沿着喷嘴列轴进行排列的多个喷嘴,
所述N个关节包括第一关节,所述第一关节围绕第一转动轴进行转动,
在所述印刷动作的执行过程中,所述第一转动轴以及所述喷嘴列轴相互平行。
8.如权利要求1所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述印刷动作包括:
第一印刷动作,其使所述M个关节进行转动并且对所述工件的第一区域实施印刷;
第二印刷动作,其使所述M个关节进行转动并且在所述工件的与所述第一区域不同的第二区域实施印刷,
所述移动机构具有可动部,所述可动部在所述第一印刷动作与所述第二印刷动作之间的期间中,使所述工件与所述液体喷出头的相对位置在与所述第一印刷动作以及所述第二印刷动作的执行过程中不同的方向上进行移动。
9.一种立体物印刷装置,其特征在于,具有:
液体喷出头,其对立体的工件喷出液体;
移动机构,其使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,
所述立体物印刷装置执行如下动作,即:
印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头喷出液体的动作;
非印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头并不喷出液体的动作,
在所述立体物印刷装置中,
所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的多个关节,
所述多个关节包括:
第一关节,其在所述印刷动作以及所述非印刷动作各自的执行过程中进行转动;
第二关节,其在所述印刷动作的执行过程中并不进行转动,且在所述非印刷动作的执行过程中进行转动。
10.如权利要求9所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述多个关节还具有第三关节,
所述第一关节围绕第一转动轴进行转动,
所述第二关节围绕第二转动轴进行转动,
所述第三关节围绕第三转动轴进行转动,
在所述印刷动作的执行过程中,所述第一关节以及所述第三关节分别进行转动,且所述第二关节并不进行转动,
在所述印刷动作的开始定时,所述第一转动轴与所述第三转动轴所成的角度小于所述第一转动轴与所述第二转动轴所成的角度。
11.如权利要求10所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述第二转动轴为所述多个关节的转动轴中的与所述第一转动轴所成的角度最大的转动轴。
12.如权利要求10或11所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述第一转动轴以及所述第三转动轴相互平行。
13.如权利要求10所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述多个关节还具有第四关节,所述第四关节围绕第四转动轴进行转动,
在所述印刷动作的开始定时,所述第一转动轴、所述第三转动轴和所述第四转动轴相互平行,
在所述印刷动作的执行过程中,所述第一关节、所述第三关节和所述第四关节分别进行转动。
14.如权利要求9所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述液体喷出头具有沿着喷嘴列轴进行排列的多个喷嘴,
所述第一关节围绕第一转动轴进行转动,
在所述印刷动作的执行过程中,所述第一转动轴以及所述喷嘴列轴相互平行。
15.如权利要求9所述的立体物印刷装置,其特征在于,
所述印刷动作包括:
第一印刷动作,其使所述多个关节中所包括的M个关节进行转动并且对所述工件的第一区域实施印刷;
第二印刷动作,其使所述M个关节进行转动并且在所述工件的与所述第一区域不同的第二区域实施印刷,
所述移动机构具有可动部,所述可动部在所述第一印刷动作与所述第二印刷动作之间的期间中,使所述工件与所述液体喷出头的相对位置在与所述第一印刷动作以及所述第二印刷动作的执行过程中不同的方向上进行移动。
16.一种立体物印刷方法,其特征在于,使用液体喷出头和移动机构来对立体的工件实施印刷,
所述液体喷出头对所述工件喷出液体,
所述移动机构使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,
在所述立体物印刷方法中,
所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的N个关节,其中,N为2以上的自然数,
在执行所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化并且所述液体喷出头喷出液体的印刷动作的情况下,
所述N个关节中的在所述印刷动作的执行过程中进行转动的关节的数量为M个,其中,M为小于N的自然数。
17.一种立体物印刷方法,其特征在于,使用液体喷出头和移动机构来对立体的工件实施印刷,
所述液体喷出头对所述工件喷出液体,
所述移动机构使所述液体喷出头相对于所述工件的相对位置发生变化,
在所述立体物印刷方法中,执行如下动作,即:
印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头喷出液体的动作;
非印刷动作,其为所述移动机构相对于所述工件而使所述液体喷出头的相对位置发生变化,并且所述液体喷出头并不喷出液体的动作,
所述移动机构具有能够围绕互不相同的转动轴进行转动的多个关节,
所述多个关节包括:
第一关节,其在所述印刷动作以及所述非印刷动作各自的执行过程中进行转动;
第二关节,其在所述印刷动作的执行过程中并不进行转动,且在所述非印刷动作的执行过程中进行转动。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-179514 | 2020-10-27 | ||
JP2020179514A JP2022070443A (ja) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | 立体物印刷装置および立体物印刷方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114474988A true CN114474988A (zh) | 2022-05-13 |
Family
ID=78413640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111232357.9A Pending CN114474988A (zh) | 2020-10-27 | 2021-10-22 | 立体物印刷装置以及立体物印刷方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220126513A1 (zh) |
EP (1) | EP3991976B1 (zh) |
JP (1) | JP2022070443A (zh) |
CN (1) | CN114474988A (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210237116A1 (en) * | 2020-02-03 | 2021-08-05 | Ross-Hime Designs, Inc. | Robotic marking system |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000006493A (ja) * | 1998-06-29 | 2000-01-11 | Ikegami Tsushinki Co Ltd | 立体プリント装置 |
JP2013080012A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-02 | Hoya Corp | 眼鏡レンズ用塗布液塗布装置 |
DE102012006371A1 (de) | 2012-03-29 | 2012-07-05 | Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft | Verfahren zum Bedrucken eines Objekts |
JP2013220409A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-28 | Fore Shot Industrial Corp | 立体表面印刷機器 |
CN106414033A (zh) * | 2013-10-17 | 2017-02-15 | Xjet有限公司 | 通过喷墨来打印三维物体的方法和系统 |
DE102014221103A1 (de) * | 2013-11-19 | 2014-12-18 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Verfahren zum Erzeugen eines Aufdrucks auf einem Objekt mit einer gekrümmten Oberfläche |
DE102015203798A1 (de) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Vorrichtung zum Bedrucken einer gekrümmten Oberfläche eines Objekts |
DE102015202616A1 (de) * | 2015-02-13 | 2015-04-16 | Heidelberger Druckmaschinen Ag | Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche eines dreidimensionalen Objekts |
JP2016175358A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 株式会社ミマキエンジニアリング | インクジェットプリンター |
DE102016209649A1 (de) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | Heidelberger Druckmaschinen Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Bedrucken von mehrdimensionalen Objekten |
US10798783B2 (en) * | 2017-02-15 | 2020-10-06 | Continuous Composites Inc. | Additively manufactured composite heater |
US11110656B2 (en) * | 2018-04-12 | 2021-09-07 | Continuous Composites Inc. | System for continuously manufacturing composite structure |
US11235522B2 (en) * | 2018-10-04 | 2022-02-01 | Continuous Composites Inc. | System for additively manufacturing composite structures |
JP7230666B2 (ja) | 2019-04-23 | 2023-03-01 | ローム株式会社 | サーマルプリントヘッド用のドライバic、サーマルプリントヘッド、および、サーマルプリントヘッドの配線パターン |
CN211684160U (zh) * | 2020-01-06 | 2020-10-16 | 王莉 | 多曲面头盔图案多轴喷印机 |
-
2020
- 2020-10-27 JP JP2020179514A patent/JP2022070443A/ja active Pending
-
2021
- 2021-10-22 CN CN202111232357.9A patent/CN114474988A/zh active Pending
- 2021-10-25 US US17/509,880 patent/US20220126513A1/en active Pending
- 2021-10-26 EP EP21204702.1A patent/EP3991976B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220126513A1 (en) | 2022-04-28 |
EP3991976A1 (en) | 2022-05-04 |
JP2022070443A (ja) | 2022-05-13 |
EP3991976B1 (en) | 2023-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11752778B2 (en) | Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method | |
JP2022056018A (ja) | 立体物印刷装置および立体物印刷方法 | |
CN114474988A (zh) | 立体物印刷装置以及立体物印刷方法 | |
JP7482422B2 (ja) | 印刷装置 | |
CN115257193A (zh) | 立体物印刷装置以及立体物印刷方法 | |
US11766875B2 (en) | Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method | |
US20220288846A1 (en) | Three-Dimensional Object Printing Apparatus And Three-Dimensional Object Printing Method | |
US11981151B2 (en) | Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method | |
JP2022149092A (ja) | 立体物印刷方法およびデータ生成方法 | |
JP2022139559A (ja) | 立体物印刷方法および立体物印刷装置 | |
US12023944B2 (en) | Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method | |
US20220363080A1 (en) | Three-dimensional object printing apparatus and three-dimensional object printing method | |
US20230133122A1 (en) | Printing apparatus | |
JP2023005076A (ja) | 立体物印刷方法および立体物印刷装置 | |
US12005718B2 (en) | Printing apparatus | |
US20240100700A1 (en) | Robot teaching method and three-dimensional object printer | |
US20230286291A1 (en) | Three-dimensional object printing device and control device | |
CN114379249A (zh) | 立体物印刷装置以及立体物印刷方法 | |
JP2023031611A (ja) | ロボットの教示方法および情報処理装置 | |
US20230294410A1 (en) | Printing apparatus | |
JP2023115421A (ja) | 印刷装置 | |
JP2023031602A (ja) | 立体物印刷方法およびロボットの教示方法 | |
JP2023065833A (ja) | 印刷装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |