JP2017217792A - 造形装置、距離測定方法および物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部の検出結果から、処理に用いられる造形利用距離を高精度に検出する。【解決手段】載置台4上の載置面に対向する位置に配置された造形部10と、載置面と造形部上の造形基準部(ノズル11の先端部)との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、検出した造形利用距離Lを用いて造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する処理実行手段100とを有する造形装置において、造形利用距離検出手段は、造形部と一体的に支持されていて載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出部31と、載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得手段32とを含み、検出した距離L1から距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて造形利用距離Lを検出する。【選択図】図5
Description
本発明は、造形装置、距離測定方法および物品の製造方法に関するものである。
従来、載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部上の造形基準部と載置面との造形利用距離Lを検出し、その検出結果を用いて造形部により載置面上に造形物を造形する造形処理を実施する造形装置が知られている。
例えば、特許文献1には、押出ヘッドの押出端部から押し出される材料によって基板上に三次元造形物を造形する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、基板表面に沿ったXY方向へ押出ヘッドを移動しながら一層を形成した後、その層厚分だけ基板を下降させて再び一層を形成するという処理を繰り返すことで、三次元造形物を造形する。この三次元造形装置においては、三次元造形物を造形するにあたり、まず、押出ヘッド上に設けられたセンサアセンブリのプランジャを押出端部よりも基板表面から遠い側へ退避させた状態で、押出ヘッドを用いて基板上に校正用の三次元造形物を形成する。その後、校正用の三次元造形物の上方に押出ヘッドを一定距離だけ開けて位置させるとともに、プランジャを押出端部よりも基板表面に近い側へ突出させ、その状態で基板を上方へ一定速度で移動させる。そして、基板上の校正用三次元造形物の上面がプランジャを押し込むと、センサアセンブリから検出信号が出力され、その出力タイミングによって、押出ヘッドの押出端部と基板上の校正用三次元造形物の上面との距離が検出される。このように検出された距離は、三次元造形物を造形するときに基板を下降させるときの制御などに用いられる。
ところが、前記特許文献1に開示の三次元造形装置における押出ヘッド上のセンサアセンブリによって直接的に検出される距離は、センサアセンブリと基板上の校正用三次元造形物の上面との距離であって、押出ヘッド上の押出端部と基板上の校正用三次元造形物の上面との距離ではない。押出ヘッド上におけるセンサアセンブリと押出端部との距離(押出ヘッドと基板との対向方向の距離)は、例えば、センサアセンブリや押出端部あるいはこれらを支持している支持体の寸法が温度などの環境条件によって変化すると、変動し得るものである。また、例えば、支持体に対してセンサアセンブリや押出端部の組付誤差がある場合にも、この距離は変動し得る。このように、押出ヘッド上のセンサアセンブリと押出端部との距離は常に一定であるとは限らないため、前記特許文献1に開示のセンサアセンブリでは、押出ヘッド上の押出端部と基板上の校正用三次元造形物の上面との距離を高精度に検出することができない。
この課題は、三次元造形装置において、押出ヘッド等の造形部上の押出端部(造形基準部)と基板等の載置台上の載置面との距離を、その造形部と一体的に支持されているセンサアセンブリ等の載置面距離検出部を用いて検出する場合に限られない。載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する際に、その載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いる造形装置において、その造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部を用いて、造形部上の造形基準部と載置台上の載置面との距離を検出する場合には、同様に生じ得る。
上述した課題を解決するために、本発明は、載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部と、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離Lを用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する処理実行手段とを有する造形装置において、前記造形利用距離検出手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得手段とを含み、該載置面距離検出部が検出した距離L1から該基準部距離取得手段が取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする。
本発明によれば、造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部の検出結果(距離L1)から、造形処理に用いられる造形利用距離Lを高精度に検出することが可能となるという優れた効果が奏される。
以下、本発明を、熱溶解積層法(FDM)により三次元造形物を造形する三次元造形装置に適用した一実施形態について説明する。
なお、本発明は、熱溶解積層法(FDM)に限定されるものではなく、マテリアルジェットやバインダジェットと呼ばれるインクジェット方式などの他の造形方法で三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。
また、本発明は、載置台の載置面に対向する位置に配置される造形部により載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する造形装置であれば、三次元造形装置に限らず適用可能である。例えば、載置台の載置面に対向する位置に配置される液体吐出ヘッド(造形部)により載置面に向けて液体を吐出して造形物を造形するインクジェット記録装置などの液体を吐出する装置などにも、適用可能である。
なお、本発明は、熱溶解積層法(FDM)に限定されるものではなく、マテリアルジェットやバインダジェットと呼ばれるインクジェット方式などの他の造形方法で三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。
また、本発明は、載置台の載置面に対向する位置に配置される造形部により載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する造形装置であれば、三次元造形装置に限らず適用可能である。例えば、載置台の載置面に対向する位置に配置される液体吐出ヘッド(造形部)により載置面に向けて液体を吐出して造形物を造形するインクジェット記録装置などの液体を吐出する装置などにも、適用可能である。
図1は、本実施形態における三次元造形装置1の構成を示す説明図である。
図2は、本実施形態における三次元造形装置1の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図である。
図3は、本実施形態における三次元造形装置1の前方部分を切断して除外した状態の斜視図である。
図2は、本実施形態における三次元造形装置1の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図である。
図3は、本実施形態における三次元造形装置1の前方部分を切断して除外した状態の斜視図である。
三次元造形装置1は、本体フレーム2の内部にチャンバー3を備えている。チャンバー3の内部は、三次元造形物を造形するための処理空間となっており、その処理空間内すなわちチャンバー3の内部には、載置台としての載置台であるステージ4が設けられている。このステージ4上に三次元造形物が造形される。
チャンバー3の内部におけるステージ4の上方には、造形部としての造形部材である造形ヘッド10が設けられている。造形ヘッド10は、その下方に造形材料であるフィラメントを射出する射出ノズル11を有する。本実施形態では、造形ヘッド10上に4つの射出ノズル11が設けられているが、射出ノズル11の数は任意である。また、造形ヘッド10には、各射出ノズル11に供給されるフィラメントを加熱するヘッド加熱部12が設けられている。
フィラメントは、細長いワイヤー形状であり、巻き回された状態で三次元造形装置1にセットされており、フィラメント供給部6により造形ヘッド10上の各射出ノズル11へそれぞれ供給される。なお、フィラメントは、射出ノズル11ごとに異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。本実施形態においては、フィラメント供給部6により供給されるフィラメントをヘッド加熱部12で加熱溶融し、溶融状態のフィラメントを所定の射出ノズル11から押し出すようにして射出することにより、ステージ4上に層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。
なお、造形ヘッド10上の射出ノズル11には、造形材料のフィラメントではなく、三次元造形物を構成しないサポート材が供給される場合がある。このサポート材は、通常、造形材料のフィラメントとは異なる材料で形成され、最終的にはフィラメントで形成された三次元造形物から除去される。このサポート材も、ヘッド加熱部12で加熱溶融され、溶融状態のサポート材が所定の射出ノズル11から押し出されるように射出されて、層状に順次積層される。
造形ヘッド10は、装置左右方向(図2及び図3中の左右方向=X軸方向)に延びるX軸駆動機構21に対し、連結部材21aを介して、そのX軸駆動機構21の長手方向(X軸方向)に沿って移動可能に保持されている。造形ヘッド10は、X軸駆動機構21の駆動力により、装置左右方向(X軸方向)へ移動することができる。造形ヘッド10は、ヘッド加熱部12によって加熱されて高温になるため、その熱がX軸駆動機構21に伝わりにくいように、連結部材21aを低伝熱性のものとするのが好ましい。
X軸駆動機構21の両端は、それぞれ、装置前後方向(図2及び図3中の前後方向=Y軸方向)に延びるY軸駆動機構22に対し、そのY軸駆動機構22の長手方向(Y軸方向)に沿ってスライド移動可能に保持されている。X軸駆動機構21がY軸駆動機構22の駆動力によってY軸方向に沿って移動することにより、造形ヘッド10はY軸方向に沿って移動することができる。
一方、ステージ4は、本体フレーム2に固定され、装置上下方向(図2及び図3中の上下方向=Z軸方向)に延びるZ軸駆動機構23に対し、そのZ軸駆動機構23の長手方向(Z軸方向)に沿って移動可能に保持されている。ステージ4は、Z軸駆動機構23の駆動力により、装置上下方向(Z軸方向)へ移動することができる。
また、本実施形態においては、チャンバー3の内部(処理空間)に、チャンバー3内を加熱するチャンバー用ヒータ7が設けられている。本実施形態においては、熱溶解積層法(FDM)で三次元造形物を造形するため、チャンバー3内の温度を目標温度に維持した状態で、造形処理を行うことが望ましい。そのため、本実施形態では、造形処理を開始する前に、予めチャンバー3内の温度を目標温度まで昇温させる予熱処理を行う。チャンバー用ヒータ7は、この予熱処理中には、チャンバー3内を目標温度まで昇温させるためにチャンバー3内を加熱するとともに、造形処理中には、チャンバー3内の温度を目標温度に維持するためにチャンバー3内を加熱する。チャンバー用ヒータ7の動作は、制御部100によって制御される。
また、チャンバー3は、断熱材料によって構成されており、あるいは、断熱材が設けられた部材によって構成されており、チャンバー3内の熱が外部へ逃げることが抑制された構成となっている。特に、本実施形態においては、X軸駆動機構21、Y軸駆動機構22及びZ軸駆動機構23が、チャンバー3の外部に配置されている。よって、X軸駆動機構21、Y軸駆動機構22及びZ軸駆動機構23は、チャンバー3内の高温に曝されず、安定した駆動制御が実現される。
ここで、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22の移動対象物は造形ヘッド10であり、その造形ヘッド10の一部(射出ノズル11を含む造形ヘッド10の先端部分)がチャンバー3内に配置されている。本実施形態では、造形ヘッド10をX軸方向へ移動させてもチャンバー3の内部が外部から遮蔽される構成となっている。具体的には、チャンバー3の上面は、図2及び図3に示すように、Y軸方向に長尺な複数のX軸スライド断熱部材3AがX軸方向へ並べて配設された構成となっており、隣接するX軸スライド断熱部材3A間は互いにX軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、X軸駆動機構21により造形ヘッド10をX軸方向へ移動させても、これに応じて複数のX軸スライド断熱部材3AがそれぞれX軸方向へスライド移動し、チャンバー3の上面が常にX軸スライド断熱部材3Aによって覆われる。
また、造形ヘッド10が貫通するチャンバーの上面部分においては、図2及び図3に示すように、複数のY軸スライド断熱部材3BがY軸方向へ並べて配設された構成となっている。隣接するY軸スライド断熱部材3B間は互いにY軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、Y軸駆動機構22によりX軸駆動機構21上の造形ヘッド10をY軸方向へ移動させても、これに応じて複数のY軸スライド断熱部材3BがそれぞれY軸方向へスライド移動し、チャンバー3の上面が常にY軸スライド断熱部材3Bによって覆われる。
また、Z軸駆動機構23の移動対象物はステージ4であり、その移動対象物がチャンバー3内に配置されている。本実施形態では、ステージ4をZ軸方向へ移動させてもチャンバー3の内部が外部から遮蔽される構成となっている。具体的には、チャンバー3の外側壁面には、図2及び図3に示すように、Z軸駆動機構23とステージ4との連結部を貫通させるスライド孔3CがZ軸方向に延びるように形成されている。このスライド孔3Cは、断熱材料からなる可撓性のシール部材3Dによってシールされている。Z軸駆動機構23によりステージ4をZ軸方向へ移動させる際、Z軸駆動機構23とステージ4との連結部は、可撓性のシール部材3Dを弾性変形させながらスライド孔3Cに沿ってZ軸方向へ移動する。よって、チャンバー3の側面に形成されたスライド孔3Cは、常にシール部材3Dによって覆われる。
そのほか、本実施形態においては、チャンバー3の外部であって三次元造形装置1の内部の空間を冷却させるための装置内冷却装置8や、造形ヘッド10の射出ノズル11を清掃するためのノズル清掃部9などが設けられている。
図4は、本実施形態の三次元造形装置の制御ブロック図である。
本実施形態においては、造形ヘッド10のX軸方向位置を検知するX軸ポジション検知機構24が設けられている。X軸ポジション検知機構24の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいてX軸駆動機構21を制御して、造形ヘッド10を目標のX軸方向位置へ移動させる。
本実施形態においては、造形ヘッド10のX軸方向位置を検知するX軸ポジション検知機構24が設けられている。X軸ポジション検知機構24の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいてX軸駆動機構21を制御して、造形ヘッド10を目標のX軸方向位置へ移動させる。
また、本実施形態においては、X軸駆動機構21のY軸方向位置(造形ヘッド10のY軸方向位置)を検知するY軸ポジション検知機構25が設けられている。Y軸ポジション検知機構25の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいてY軸駆動機構22を制御することにより、X軸駆動機構21上の造形ヘッド10を目標のY軸方向位置へ移動させる。
また、本実施形態においては、ステージ4のZ軸方向位置を検知するZ軸ポジション検知機構30が設けられている。Z軸ポジション検知機構30の検知結果は、制御部100に送られる。制御部100は、その検知結果に基づいてZ軸駆動機構23を制御して、ステージ4を目標のZ軸方向位置へ移動させる。
制御部100は、このようにして造形ヘッド10及びステージ4の移動制御を行うことにより、チャンバー3内における造形ヘッド10とステージ4との相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に位置させることができる。
次に、ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部(造形基準部)との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段としてのZ軸ポジション検知機構30の構成及び動作について説明する。
ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lは、造形ヘッド10の射出ノズル11から射出されるフィラメントの射出量、形成される層の厚さなどに影響する。そのため、造形利用距離Lが目標距離からズレていると、三次元造形物の造形精度が低下する。また、造形利用距離Lが目標距離よりも短いと、射出ノズル11にフィラメント詰まりが発生するおそれがある。
ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lは、造形ヘッド10の射出ノズル11から射出されるフィラメントの射出量、形成される層の厚さなどに影響する。そのため、造形利用距離Lが目標距離からズレていると、三次元造形物の造形精度が低下する。また、造形利用距離Lが目標距離よりも短いと、射出ノズル11にフィラメント詰まりが発生するおそれがある。
本実施形態では、ステージ4を基準位置に移動させたときの造形利用距離LをZ軸ポジション検知機構30により検出し、その造形利用距離Lを基準にしてZ軸駆動機構23によるステージ移動量を制御することにより、ステージ4のZ軸方向位置を制御する。Z軸駆動機構23によるステージ移動量は、例えばステッピングモータを利用した一般的な位置制御を利用することで高精度な制御が可能であるが、Z軸ポジション検知機構30による造形利用距離Lの検出結果に誤差があると、ステージ4のZ軸方向位置を高精度に制御することはできない。
造形ヘッド10上のステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出し、その検出結果から、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を差し引けば、ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lが導出される。しかしながら、温度などの環境条件によって、射出ノズル11や造形ヘッド10が熱膨張あるいは熱収縮したりして、射出ノズル11の先端部の位置やステージセンサ31の位置がZ軸方向に変位し、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2が変動することがある。また、造形ヘッド10に対する射出ノズル11やステージセンサ31の組付誤差があると、射出ノズル11の先端部やステージセンサ31が本来の位置からズレて、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2が変動することもある。したがって、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2として固定値を用いると、距離L2が変動したときに、Z軸ポジション検知機構30による造形利用距離Lの検出結果に誤差が生じ、ステージ4のZ軸方向位置を高精度に制御することはできない。
特に、本実施形態では、射出ノズル11はヘッド加熱部12やチャンバー3内の高温環境によって高温になるため、射出ノズル11の熱膨張によって射出ノズル11の先端部の位置が大きく変化し得る。そして、射出ノズル11の温度は、造形に使用するフィラメントの材料等によって変動し得るため、距離L2を固定値とすると、Z軸ポジション検知機構30による造形利用距離Lの検出誤差が無視できないものとなり、ステージ4のZ軸方向位置を高精度に制御することが困難である。
そこで、本実施形態においては、距離L2を固定値とせず、変動し得る距離L2を取得する基準部距離取得手段を設け、ステージ4のZ軸方向位置の高精度な制御を実現している。
図5は、本実施形態におけるZ軸ポジション検知機構30を説明するための説明図である。
本実施形態におけるZ軸ポジション検知機構30は、載置面距離検出部としてのステージセンサ31と、ステージ4と一体的に支持されている基準部距離検出部としてのノズルセンサ32とを備えている。
本実施形態におけるZ軸ポジション検知機構30は、載置面距離検出部としてのステージセンサ31と、ステージ4と一体的に支持されている基準部距離検出部としてのノズルセンサ32とを備えている。
ステージセンサ31は、造形ヘッド10上に設けられており、造形ヘッド10とともにX方向及びY方向へ移動することができる。ステージセンサ31は、ステージ4の載置面に対向する位置に移動することで、ステージ4の載置面までの距離L1を検出することができる。
ノズルセンサ32は、本体フレーム2に固定されており、同じく本体フレーム2にZ軸駆動機構23を介して支持されているステージ4と一体的に支持されている。ノズルセンサ32は、造形ヘッド10上の射出ノズル11がノズルセンサ32との対向位置に移動することで、射出ノズル11の先端部までの距離L3を検出することができる。
ステージセンサ31及びノズルセンサ32は、距離が検出できるものであれば、その方式に限定はないが、対象物に接触部材を接触させることにより対象物との距離を検出する接触式の距離検出手段よりも、レーザやLEDなどの光源からの光あるいは超音波等を使用して距離を検出する非接触式の距離検出手段が好ましい。非接触式の距離検出手段であれば、高温状態になるチャンバー3内に配置される射出ノズル11の先端部やステージ4の載置面との距離を検出する際に、その距離検出手段をチャンバー3の外部に配置することが可能であり、安定した距離検出が実現しやすい。この点で、本実施形態では、図5に示すようにノズルセンサ32がチャンバー3内に配置されているが、図6に示すようにノズルセンサ32をチャンバー3の外部に配置することが好ましい。
本実施形態では、ステージセンサ31及びノズルセンサ32として、レーザを用いた測距センサを採用する。このような測距センサは、一般に、短い距離の測定に用いられる三角測量の原理を用いた三角測距方式、比較的長い距離の測定に用いられ、対象物に反射した光が帰ってくるまでの時間を投影光と反射光との位相差から検知して計測する位相差距離方式などがあるが、本実施形態では三角測距方式の測距センサを用いる。
具体的には、レーザ光源からのレーザ光を投光レンズで集光して対象物に向けて照射し、対象物に照射したレーザの拡散反射光の一部が受光レンズを通過して受光素子上にスポットを形成する。対象物との距離が変化すると、受光素子上のスポット位置が移動するため、そのスポット位置を検出することにより対象物までの距離を計測することができる。受光素子にはCCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの二次元的に多数の光電変換素子が配置されたデバイスを用いることができる。多数の光電変換素子からスポットのピーク値と座標を検出し、演算により対象物までの距離を算出することができる。
以下、本実施形態における三次元造形物の造形処理について説明する。
なお、本実施形態では、ステージ4のZ軸方向位置の校正処理、すなわち、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lの検出処理を、フィラメントによる造形を実行する造形実行処理を実施する直前に行う例であるが、造形実行処理とは独立したタイミングでステージ4のZ軸方向位置の校正処理を事前に行っても良い。ただし、造形実行処理は、チャンバー3内を高温状態にして実施されるため、チャンバー3内が低温状態の時に校正処理を行った場合には、その造形利用距離Lの検出結果は、射出ノズル11等の熱膨張によって造形実行処理時のものとの誤差が生じる。したがって、造形実行処理を実施する直前、より詳しくは、チャンバー3内の温度が造形実行処理時の目標温度に到達した状態(すなわち、熱膨張による誤差が無い状態)で、造形利用距離Lの検出処理(校正処理)を行うのが好ましい。
なお、本実施形態では、ステージ4のZ軸方向位置の校正処理、すなわち、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lの検出処理を、フィラメントによる造形を実行する造形実行処理を実施する直前に行う例であるが、造形実行処理とは独立したタイミングでステージ4のZ軸方向位置の校正処理を事前に行っても良い。ただし、造形実行処理は、チャンバー3内を高温状態にして実施されるため、チャンバー3内が低温状態の時に校正処理を行った場合には、その造形利用距離Lの検出結果は、射出ノズル11等の熱膨張によって造形実行処理時のものとの誤差が生じる。したがって、造形実行処理を実施する直前、より詳しくは、チャンバー3内の温度が造形実行処理時の目標温度に到達した状態(すなわち、熱膨張による誤差が無い状態)で、造形利用距離Lの検出処理(校正処理)を行うのが好ましい。
図7は、本実施形態における造形処理全体の流れを示すフローチャートである。
本実施形態においては、三次元造形装置1にデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置あるいは三次元造形装置1の操作パネル等の操作手段を操作して、ユーザーの指示操作等により造形をスタートする。すると、制御部100は、まず、チャンバー用ヒータ7、ヘッド加熱部12及びステージ加熱部5への通電をONにして、これらを稼働させる(S1)。また、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、Z軸駆動機構23の駆動力によりステージ4を所定の待機位置(例えば最下点)から上昇させる(S2)。そして、ステージ4が所定の校正初期位置に到達したら(S3のYes)、Z軸駆動機構23の駆動を停止する(S4)。
本実施形態においては、三次元造形装置1にデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置あるいは三次元造形装置1の操作パネル等の操作手段を操作して、ユーザーの指示操作等により造形をスタートする。すると、制御部100は、まず、チャンバー用ヒータ7、ヘッド加熱部12及びステージ加熱部5への通電をONにして、これらを稼働させる(S1)。また、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、Z軸駆動機構23の駆動力によりステージ4を所定の待機位置(例えば最下点)から上昇させる(S2)。そして、ステージ4が所定の校正初期位置に到達したら(S3のYes)、Z軸駆動機構23の駆動を停止する(S4)。
なお、この校正初期位置は、射出ノズル11の先端部がステージ4に接触しない十分な距離を開けた位置に設定され、校正処理前に射出ノズル11の先端部がステージ4に接触する事態が生じないようにすることが好ましい。
予熱処理は、チャンバー用ヒータ7によって加熱されるチャンバー内の温度、ヘッド加熱部12によって加熱される射出ノズル11の温度、ステージ加熱部5によって加熱されるステージ4の温度が、それぞれ目標温度に達するまで継続される。これらの目標温度は、フィラメントの材料等に応じて適宜設定される。この設定は、ユーザーによる操作指示入力に応じて行っても良いし、フィラメント材料が巻かれているリール等に設けられるICチップやバーコード等の情報記憶媒体からフィラメント材料の種類を読み取って行っても良い。
本実施形態では、この予熱処理中に、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lを検出してステージ4のZ軸方向位置を校正する校正処理を実施する(S10)。この校正処理の詳細については後述する。
校正処理を終え、各温度が目標温度に達したら(S5のYes)、制御部100は、造形実行処理に移行する。本実施形態の三次元造形装置1により造形する三次元造形物の三次元形状データは、本三次元造形装置1に対してデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される。制御部100は、入力された三次元形状データに基づき、上下方向に分解された多数の層状構造物のデータ(造形用のスライスデータ)を生成する。各スライスデータは、本三次元造形装置1の造形ヘッド10の射出ノズル11から射出されるフィラメントによって形成される各層状構造物に対応しており、その層状構造物の厚みは、三次元造形装置1の能力に応じて適宜設定される。
造形実行処理では、まず、制御部100は、最下層(第一層)のスライスデータに従って、ステージ4の上に最下層の層状構造物を作成する(S6)。具体的には、制御部100は、最下層(第一層)のスライスデータに基づき、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、造形ヘッド10の射出ノズル11の先端を目標位置(X−Y平面上の目標位置)に順次移動させながら、射出ノズル11よりフィラメントの射出を行う。これにより、ステージ4上には、最下層(第一層)のスライスデータに従った層状構造物が造形される。なお、三次元造形物を構成しないサポート材も一緒に作成する場合があるが、ここでの説明は省略する。
次に、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、層状構造物の一層分に相当する距離だけチャンバーの底壁部3Dを下降させ、その底壁部3D上のステージ4を、次の層(第二層)の層状構造物を作成するための位置まで下降させ、位置決めする(S8)。その後、制御部100は、第二層のスライスデータに基づき、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、造形ヘッド10の射出ノズル11の先端を目標位置に順次移動させながら、射出ノズル11よりフィラメントの射出を行う。これにより、ステージ4上に形成されている最下層の層状構造物上に、第二層のスライスデータに従った層状構造物が造形される(S6)。
このようにして、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、ステージ4を順次下降させながら、下層から順に各層状構造物を積層させて造形する処理を繰り返す。そして、最上層の層状構造物の作成が終了したら(S7のYes)、入力された三次元形状データに従った三次元造形物が造形される。
このようにして造形実行処理が終了したら、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、チャンバーの底壁部3D上のステージ4を所定の取出用位置(本実施形態では最下点)まで下降させる(S9)。この取出用位置は、チャンバー3の前壁部に設けられている開閉扉を開けて、ステージ4上の三次元造形物をチャンバー3の外部へ取り出しやすい位置に設定される。
次に、本実施形態において、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lを検出してステージ4のZ軸方向位置を校正する校正処理について説明する。
図8は、本実施形態における造形処理の予熱処理中に実施される校正処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態の校正処理は、上述した予熱処理中において、射出ノズル11の温度が目標温度に達した後に実施される(S11のYes)。ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lは、下記の式(1)に示すように、造形ヘッド10上のステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出し、その検出結果から、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を差し引くことで算出することができる。
L = L1 − L2 ・・・(1)
図8は、本実施形態における造形処理の予熱処理中に実施される校正処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態の校正処理は、上述した予熱処理中において、射出ノズル11の温度が目標温度に達した後に実施される(S11のYes)。ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lは、下記の式(1)に示すように、造形ヘッド10上のステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出し、その検出結果から、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を差し引くことで算出することができる。
L = L1 − L2 ・・・(1)
ただし、上述したように、距離L2として固定値を用いると、Z軸ポジション検知機構30による造形利用距離Lの検出誤差が生じ、ステージ4のZ軸方向位置を高精度に制御することが困難となるため、この変動し得る距離L2を取得する基準部距離取得手段が設けられている。本実施形態の基準部距離取得手段では、ステージ4と一体的に支持されているノズルセンサ32により造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部までの距離L3を検出するとともに、検出部間距離取得手段によりステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を取得し、その距離L4からノズルセンサ32の検出結果である距離L3を差し引いた距離(L4−L3)を、距離L2として取得する。したがって、本実施形態の校正処理では、下記の式(2)を用いて、ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lを算出することになる。
L = L1 − (L4 − L3) ・・・(2)
L = L1 − (L4 − L3) ・・・(2)
ただし、距離L2を取得する基準部距離取得手段は、必ずしもノズルセンサ32等の距離検出手段を用いたものである必要はなく、例えば、予め計測等して得られた距離L2を制御部100の記憶手段に記憶しておき、その記憶手段に記憶された距離L2に基づいて取得するものであってもよい。具体的には、温度等の環境条件と距離L2の変動量との関係を予め把握しておくことで、例えば、制御部100は、現状の環境条件をセンサ等によって取得して、記憶手段から読み出した距離L2を、取得した環境条件に応じて補正し、その補正後の距離L2を用いてもよい。また、例えば、環境条件と距離L2との関係を示すテーブルデータを予め記憶手段に記憶しておき、環境条件に応じた距離L2を読み出して取得してもよい。
本実施形態における検出部間距離取得手段は、ステージセンサ31及びノズルセンサ32の少なくとも一方を用いて、ステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を検出するものである。すなわち、造形ヘッド10上のステージセンサ31をノズルセンサ32との対向位置に移動させて、ステージセンサ31及びノズルセンサ32の少なくとも一方によりステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を検出する。
ただし、ステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を取得する検出部間距離取得手段は、必ずしもステージセンサ31やノズルセンサ32等の距離検出手段である必要はなく、例えば、予め計測等して得られた距離L4を制御部100の記憶手段に記憶しておき、これを読み出して距離L4を取得するものであってもよい。このとき、ステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4が温度等の環境条件などによって実質的に変動しない構成であれば、距離L4は固定値であってもよい。また、ステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4が温度等の環境条件などによって変動し得る構成であっても、予め環境条件と変動量との関係を予め把握してあれば、制御部100は、例えば、現状の環境条件をセンサ等によって取得したうえで、記憶手段から読み出した距離L4を取得した環境条件に応じて補正したり、環境条件と距離L4との関係を示すテーブルデータから環境条件に応じた距離L4を読み出したりすればよい。
本実施形態の校正処理において、制御部100は、まず、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、図5に示すように、造形ヘッド10上の射出ノズル11がノズルセンサ32と対向する距離検出位置Aに造形ヘッド10を移動させ(S12)、ノズルセンサ32により射出ノズル11の先端部までの距離L3を検出する(S13)。
続いて、制御部100は、図5に示すように、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、造形ヘッド10上のステージセンサ31がノズルセンサ32と対向する距離検出位置Bに造形ヘッド10を移動させ(S14)、ステージセンサ31又はノズルセンサ32によりステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を検出する(S15)。
続いて、制御部100は、図5に示すように、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、造形ヘッド10上のステージセンサ31がステージ4の載置面に対向する距離検出位置Cに造形ヘッド10を移動させ(S16)、ステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出する(S17)。
その後、制御部100は、前記式(2)を用い、検出した距離L3、距離L4及び距離L1から、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lを算出する(S18)。そして、制御部100は、算出した造形利用距離Lが目標範囲内に収まっているかどうかを判断する(S19)。
この判断において、造形利用距離Lが目標範囲内に収まっていないと判断された場合(S19のNo)、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、校正初期位置に位置しているステージ4を、Z軸駆動機構23の駆動力により規定量だけ上昇させる(S20)。その後、再び、ステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出し(S17)、造形利用距離Lを算出し直す(S18)。
これを繰り返し行って(S17〜S20)、算出した造形利用距離Lが目標範囲内に収まっていると判断されたら(S19のYes)、制御部100は、校正処理を終了する。このような校正処理により、造形利用距離Lは目標範囲内となっているため、このときのステージ4のZ軸方向位置が、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の制御の基準位置として用いられる。
なお、本実施形態では、造形利用距離Lが目標範囲内に収まるまでの間、ステージセンサ31による距離L1の検出だけを繰り返し行い(S17)、その他の距離L3,L4の検出については最初に行った検出結果を利用する。ただし、Z軸駆動機構23の駆動力によりステージ4を規定量だけ上昇させることで(S20)、距離L3,L4が変動し得る場合には、距離L3,L4の検出も繰り返し行うようにしてもよい。距離L3,L4が変動しない場合には、処理時間の短縮の観点から距離L3,L4の繰り返し検出は避けるのが好適である。
また、本実施形態においては、上述した式(1)に基づき、ステージセンサ31が検出した距離L1から、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて造形利用距離Lを導出するが、下記の式(3)に示すように、ノズルセンサ32が検出した距離L3から、図5に示すようにノズルセンサ32とステージ4の載置面との距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて造形利用距離Lを導出する場合でも同様である。
L = L3 − L5 ・・・(3)
L = L3 − L5 ・・・(3)
すなわち、ステージ4の温度は、造形に使用するフィラメントの材料等によって変動し得るため、ステージ4の熱膨張等の影響でノズルセンサ32とステージ4の載置面との距離L5が変動し得る。そのため、距離L5を固定値とすると、Z軸ポジション検知機構30による造形利用距離Lの検出誤差が無視できないものとなり、ステージ4のZ軸方向位置を高精度に制御することが困難である。この場合も、変動し得る距離L5を取得する載置面距離取得手段を設けることで、ステージ4のZ軸方向位置の高精度な制御を実現可能である。
この載置面距離取得手段としては、造形ヘッド10と一体的に支持されているステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出するとともに、検出部間距離取得手段によりステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を取得し、その距離L4からステージセンサ31の検出結果である距離L1を差し引いた距離(L4−L1)を、距離L5として取得するものを用いることができる。この場合、下記の式(4)を用いて、ステージ4上の載置面と造形ヘッド10上の射出ノズル11の先端部との造形利用距離Lを算出することになる。なお、この式(4)は、本実施形態で用いた式(2)を変形したものに等しい。
L = L3 − (L4 − L1) ・・・(4)
L = L3 − (L4 − L1) ・・・(4)
距離L5を取得する載置面距離取得手段も、前記基準部距離取得手段と同様、必ずしもステージセンサ31等の距離検出手段を用いたものである必要はなく、例えば、予め計測等して得られた距離L5を制御部100の記憶手段に記憶しておき、その記憶手段に記憶された距離L5に基づいて取得するものであってもよい。
また、本実施形態において、校正処理の前に、ステージセンサ31とノズルセンサ32との間のセンサ間校正処理を実施してもよい。センサ間校正処理は、例えば、造形ヘッド10上のステージセンサ31をノズルセンサ32との対向位置に移動させ、ステージセンサ31及びノズルセンサ32の両方でステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4を検出し、各検出結果の誤差が無くなるように、ステージセンサ31及びノズルセンサ32の少なくとも一方のセンサ出力値を調整する。このとき、各検出結果の誤差が許容範囲を超えている場合には、例えばユーザーにエラーを報知する。
また、ステージセンサ31とノズルセンサ32のセンサ自体を校正するセンサ校正処理が必要な場合もある。これらのセンサ31,32は距離を検出するものであるため、実際の距離とセンサ出力値との誤差が許容範囲内であることが求められる。このようなセンサ校正処理は、例えば、図9に示すように、既知の長さHをもつ治具35を用い、その治具の長さをセンサ31,32で計測し、センサ出力値を調整すればよい。
本実施形態において、ノズルセンサ32によりステージセンサ31までの距離L4の検出結果を用いる場合、ステージセンサ31のみセンサ校正処理を実施すれば足りる。なぜなら、本実施形態の造形利用距離Lを算出する際に、ノズルセンサ32における実際の距離とセンサ出力値との誤差が打ち消されるためである。すなわち、ノズルセンサ32の誤差αを考慮すると、上述した式(2)は式(5)となり、誤差αは相殺されるためである。
L = L1 − {(L4+α) − (L3+α)} ・・・(5)
L = L1 − {(L4+α) − (L3+α)} ・・・(5)
同様に、本実施形態において、ステージセンサ31によりノズルセンサ32までの距離L4の検出結果を用いる場合には、ノズルセンサ32のみセンサ校正処理を実施すれば足りる。なぜなら、本実施形態の造形利用距離Lを算出する際に、ステージセンサ31における実際の距離とセンサ出力値との誤差が打ち消されるためである。すなわち、ステージセンサ31の誤差βを考慮すると、上述した式(2)は式(6)となり、誤差βは相殺されるためである。
L = (L1+β) − {(L4+β) − L3} ・・・(6)
L = (L1+β) − {(L4+β) − L3} ・・・(6)
ここで、ノズルセンサ32によりステージセンサ31までの距離L4の検出結果を用いる場合において、ノズルセンサ32の誤差α及びステージセンサ31の誤差βの両方を考慮すると、上述した式(2)は式(7)となる。この場合、ステージセンサ31の誤差βが残ってしまうので、ステージセンサ31についてはセンサ校正処理を実施することが望まれる。
L = (L1+β) − {(L4+α) − (L3+α)}
= (L1+β) − (L4 − L3) ・・・(7)
L = (L1+β) − {(L4+α) − (L3+α)}
= (L1+β) − (L4 − L3) ・・・(7)
また、本実施形態のように、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lを検出してステージ4のZ軸方向位置を校正する校正処理を実施しても、ステージ4の載置面が、造形ヘッド10が移動する二次元平面すなわちX軸方向及びY軸方向を含む面(本実施形態では水平面)に平行になっていない(傾いている)と、三次元造形物の造形精度が低下してしまう。そのため、本実施形態の三次元造形装置1には、ステージ4の上面(載置面)の傾きを変更する傾き変更手段が設けられている。
本実施形態では、本体フレーム2の底部のアジャスタ等により、造形ヘッド10の射出ノズル11からの射出方向が鉛直方向に一致するように調整される。そのため、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22によって造形ヘッド10の射出ノズル11が移動するときのノズル先端の移動軌跡によって特定される仮想の移動平面を基準面として定義し、ステージ4の上面が当該仮想の移動平面に対して傾かないようにすなわち平行になるように調整する。
本実施形態における傾き変更手段は、Y軸方向についての傾きはZ軸駆動機構23により変更する。具体的には、図10に示すように、本実施形態のZ軸駆動機構23は、チャンバー3のX軸方向で対面する2つの外側壁面にそれぞれ2本ずつ形成されているスライド孔3Cに対して、それぞれZ軸方向に延びるスライドレールが設けられている。ステージ4に連結されている4つの連結部4aは、それぞれのスライドレールに沿ってZ軸方向へスライド移動可能に構成されている。本実施形態のZ軸駆動機構23は、一方の外側壁面に配置される2つの連結部4aを、それぞれ個別のステッピングモータによって駆動し、当該一方の外側壁面上の2つのスライドレールに沿ってそれぞれスライド移動させる。なお、他方の外側壁面に配置される2つの連結部4bは、当該一方の外側壁面に配置される2つの連結部4aのスライド移動に連動してスライド移動する。このような構成をもつZ軸駆動機構23は、一方の外側壁面に配置される2つの連結部4aを駆動させる各ステッピングモータの駆動パルス数を相対的に調整することにより、Y軸方向についてのステージ4の上面の傾きを変更することができる。
一方、本実施形態における傾き変更手段は、X軸方向についての傾きは、他方の外側壁面に配置される2つの連結部4bとスライドレールとの連結位置を調整する調整ネジによって変更する。具体的には、調整ネジを作業者の手作業であるいは駆動手段の駆動力により回すことにより、当該一方の外側壁面に配置される2つの連結部4aとスライドレールとの連結位置を維持したまま、当該他方の外側壁面に配置される2つの連結部4bとスライドレールとの連結位置をZ軸方向へ動かすことができる。これにより、X軸方向についてのステージ4の上面の傾きを変更することができる。
なお、傾き変更手段は、本実施形態のものに限らず、例えば、4つの連結部4a,4bのすべてを個別のステッピングモータで駆動するようなZ軸駆動機構であれば、各ステッピングモータの駆動パルス数を相対的に変更することで、いずれの方向についての傾きも変更することができる。同様に、4つの連結部4a,4bのすべてについてスライドレールとの連結位置を調整する調整ネジを設ければ、各調整ネジを回すことにより、いずれの方向についての傾きも変更することができる。
次に、上述したZ軸ポジション検知機構30の検知結果を利用して、上述した傾き変更手段によりステージ4の上面の傾きを調整する傾き調整処理について説明する。
本実施形態における傾き調整処理では、図11に示すように、ステージ4の上面に予め設定されている3つの測定位置4A,4B,4Cについて、ステージ4の上面と造形ヘッド10の射出ノズル11の先端との距離(Z軸方向距離)を測定し、その測定結果に基づいてステージ4の傾きを調整する。なお、測定位置の数を多くすると、ステージ4の載置面上の不具合(凹凸や傷など)も検知することができるので、そのような不具合検知も実施する場合には、なるべく多くの測定位置で測定を行うのが好ましい。
本実施形態における傾き調整処理では、図11に示すように、ステージ4の上面に予め設定されている3つの測定位置4A,4B,4Cについて、ステージ4の上面と造形ヘッド10の射出ノズル11の先端との距離(Z軸方向距離)を測定し、その測定結果に基づいてステージ4の傾きを調整する。なお、測定位置の数を多くすると、ステージ4の載置面上の不具合(凹凸や傷など)も検知することができるので、そのような不具合検知も実施する場合には、なるべく多くの測定位置で測定を行うのが好ましい。
図12は、本実施形態におけるステージ4の傾き調整処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態においては、校正処理を実施する前に、ステージ4の傾き調整処理を実施する。すなわち、上述した予熱処理中に、ステージ4が所定の校正初期位置に位置するときにZ軸駆動機構23の駆動が停止され、射出ノズル11の温度が目標温度に達した後に、ステージ4の傾き調整処理が実施される。傾き調整処理では、まず、制御部100は、予め設定されている3つの測定位置4A,4B,4Cのうちの最初の測定位置4Aに対向する位置へ造形ヘッド10を移動させる(S41)。具体的には、制御部100は、X軸ポジション検知機構24の検知結果に基づいてX軸駆動機構21を制御し、最初の測定位置4Aに対応するX軸方向位置へ造形ヘッド10を位置させるとともに、Y軸ポジション検知機構25の検知結果に基づいてY軸駆動機構22を制御し、最初の測定位置4Aに対応するY軸方向位置へ造形ヘッド10を位置させる。
本実施形態においては、校正処理を実施する前に、ステージ4の傾き調整処理を実施する。すなわち、上述した予熱処理中に、ステージ4が所定の校正初期位置に位置するときにZ軸駆動機構23の駆動が停止され、射出ノズル11の温度が目標温度に達した後に、ステージ4の傾き調整処理が実施される。傾き調整処理では、まず、制御部100は、予め設定されている3つの測定位置4A,4B,4Cのうちの最初の測定位置4Aに対向する位置へ造形ヘッド10を移動させる(S41)。具体的には、制御部100は、X軸ポジション検知機構24の検知結果に基づいてX軸駆動機構21を制御し、最初の測定位置4Aに対応するX軸方向位置へ造形ヘッド10を位置させるとともに、Y軸ポジション検知機構25の検知結果に基づいてY軸駆動機構22を制御し、最初の測定位置4Aに対応するY軸方向位置へ造形ヘッド10を位置させる。
このようにして造形ヘッド10を最初の測定位置4Aに対向する位置へ移動させたら、次に、制御部100は、ステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出し(S42)、これを最初の測定位置4Aにおける検出結果として、制御部100内の記憶手段に保持する。その後、再び、処理ステップS41に戻り、造形ヘッド10を次の測定位置4Bに対向する位置へ移動させて、同様の測定処理を行う。
すべての測定位置4A,4B,4Cについての測定処理が完了したら(S43のYes)、次に、制御部100は、Y軸方向の傾き補正量を算出する(S44)。具体的には、図11に示すように、Y軸方向におけるステージ4の両端部付近に設定されている2つの測定位置4A,4Bでの距離L1の検出結果を比較し、その差分に相当する差分パルス数を補正量として算出する。そして、Z軸駆動機構23に設けられる2つのステッピングモータの少なくとも一方に駆動パルスを入力して、差分パルス数(傾き補正量)の分だけ相対的に移動させ、2つの測定位置4A,4Bにおける距離L1の検出結果が一致するように制御する。これにより、Y軸方向についてのステージ4の傾きが変更される(S45)。
また、制御部100は、X軸方向の傾き補正量を算出する(S46)。具体的には、図11に示すように、上述したY軸方向についての傾き変更を行った後における2つの測定位置4A,4Bでの距離L1の検出結果と、残りの測定位置4CでのL1の検出結果とを比較する。そして、その差分に相当する差分パルス数を補正量として出力する(S47)。例えば、本三次元造形装置1に設けられる表示部に表示するなどして、ユーザーにX軸方向の傾き補正量を報知する。これを受けて、作業者は、報知された傾き補正量に対応する分だけ調整ネジを回す。これにより、X軸方向についてのステージ4の傾きが変更される。
〔変形例1〕
次に、本実施形態における校正処理の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
上述した実施形態では、ノズルセンサ32により検出した射出ノズル11の先端部までの距離L3と、ステージセンサ31又はノズルセンサ32により検出したステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4とを用いて、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を取得するが、本変形例1では、その距離L2を取得する構成及び方法が上述した実施形態とは異なっている。
次に、本実施形態における校正処理の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
上述した実施形態では、ノズルセンサ32により検出した射出ノズル11の先端部までの距離L3と、ステージセンサ31又はノズルセンサ32により検出したステージセンサ31とノズルセンサ32との距離L4とを用いて、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を取得するが、本変形例1では、その距離L2を取得する構成及び方法が上述した実施形態とは異なっている。
図13は、本変形例1におけるZ軸ポジション検知機構30を説明するための説明図である。
本変形例1におけるZ軸ポジション検知機構30は、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を取得する基準部距離取得手段として、Z軸方向に移動可能な可動センサ33を用いる。可動センサ33をZ軸方向に沿って移動させる手段は、専用の駆動機構を設けても良いが、本変形例1では、ステージ4をZ軸方向へ駆動させるZ軸駆動機構23を用いる。この場合、ステージ4と射出ノズル11とが干渉しないように、ステージ4よりも高い位置に可動センサ33を配置するのが好ましい。
本変形例1におけるZ軸ポジション検知機構30は、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2を取得する基準部距離取得手段として、Z軸方向に移動可能な可動センサ33を用いる。可動センサ33をZ軸方向に沿って移動させる手段は、専用の駆動機構を設けても良いが、本変形例1では、ステージ4をZ軸方向へ駆動させるZ軸駆動機構23を用いる。この場合、ステージ4と射出ノズル11とが干渉しないように、ステージ4よりも高い位置に可動センサ33を配置するのが好ましい。
図14は、本変形例1における校正処理の流れを示すフローチャートである。
本変形例1の校正処理において、制御部100は、まず、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、図13に示すように、可動センサ33による検出が実施可能な距離検出位置A(必ずしも上述した実施形態の距離検出位置Aと同じである必要はない。)に造形ヘッド10を移動させる(S12)。その後、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、ステージ4とともに可動センサ33を徐々に上昇させる(S21)。
本変形例1の校正処理において、制御部100は、まず、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、図13に示すように、可動センサ33による検出が実施可能な距離検出位置A(必ずしも上述した実施形態の距離検出位置Aと同じである必要はない。)に造形ヘッド10を移動させる(S12)。その後、制御部100は、Z軸駆動機構23を制御して、ステージ4とともに可動センサ33を徐々に上昇させる(S21)。
そして、Z軸駆動機構23により上昇中の可動センサ33が射出ノズル11の先端部を検出したら(S22のYes)、制御部100は、可動センサ33のZ軸方向位置を取得して記憶手段に保存する(S23)。可動センサ33のZ軸方向位置を取得する方法としては、例えばZ軸駆動機構23の駆動源であるステッピングモータの駆動パルス数を取得すればよい。このようにして得られるZ軸方向位置は、射出ノズル11の先端部のZ軸方向位置Dに相当する。
その後、可動センサ33が更に上昇していき、可動センサ33が造形ヘッド10のステージセンサ31を検出したら(S24のYes)、制御部100は、Z軸駆動機構23を停止し(S25)、可動センサ33のZ軸方向位置を取得して記憶手段に保存する(S26)。このようにして得られるZ軸方向位置は、ステージセンサ31のZ軸方向位置Eに相当する。
このようにして得られる射出ノズル11の先端部のZ軸方向位置Dとステージセンサ31のZ軸方向位置Eとの差分は、ステージセンサ31と射出ノズル11の先端部との距離L2に相当するので、制御部100は、この差分を距離L2として保存する(S27)。
続いて、制御部100は、図13に示すように、上述した実施形態と同様、X軸駆動機構21及びY軸駆動機構22を制御して、造形ヘッド10上のステージセンサ31がステージ4の載置面に対向する距離検出位置Cに造形ヘッド10を移動させ(S16)、ステージセンサ31によりステージ4の載置面までの距離L1を検出する(S17)。そして、制御部100は、前記式(1)を用い、検出した距離L1と距離L2とから、Z軸駆動機構23によるステージ移動量の基準となる造形利用距離Lを算出する(S28)。
その後、制御部100は、算出した造形利用距離Lが目標範囲内に収まっているかどうかを判断し(S19)、上述した実施形態と同様、造形利用距離Lが目標範囲内に収まるまでの間、ステージセンサ31による距離L1の検出を繰り返し行い(S17〜S20)、造形利用距離Lが目標範囲内に収まったら(S19のYes)、校正処理を終了する。
本変形例1は、射出ノズル11の先端部やステージセンサ31のZ軸方向位置D,Eを可動センサ33により側方から検出する構成であるため、射出ノズル11の先端部やステージセンサ31と可動センサ33との間に障害物が存在しないようにする必要があり、射出ノズル11やステージセンサ31、造形ヘッド10のブラケット形状などの制約が大きい。また、射出ノズル11の先端部やステージセンサ31が可動センサ33から見て傾いていると、その傾きに応じた検出誤差が大きい。これらの点からすると、上述した実施形態の構成が有利である。
なお、本変形例1においては、上述した式(1)を用いて、ステージセンサ31が検出した距離L1から可動センサ33により検出した距離L2を差し引いて造形利用距離Lを導出しているが、ステージセンサ31に代えて、上述したノズルセンサ32を設けることにより、上述した式(3)を用いて造形利用距離Lを導出することも可能である。この場合、可動センサ33を上昇又は下降させながら、ステージ4の載置面に対応するZ軸方向位置とノズルセンサ32に対応するZ軸方向位置とを検出し、これらの差分から距離L5を求めることができる。
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
ステージ4等の載置台上の載置面等の載置面に対向する位置に配置された造形ヘッド10等の造形部と、前記載置面と前記造形部上の射出ノズル11の先端部等の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離Lを用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する制御部100等の処理実行手段とを有する三次元造形載置等の造形装置において、前記造形利用距離検出手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出するステージセンサ31等の載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得するノズルセンサ32や可動センサ33等の基準部距離取得手段とを含み、該載置面距離検出部が検出した距離L1から該基準部距離取得手段が取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる載置面距離検出部と造形基準部との距離L2が、基準部距離取得手段により取得される。これにより、この距離L2が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いた造形処理を実行することができる。なお、基準部距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
(態様A)
ステージ4等の載置台上の載置面等の載置面に対向する位置に配置された造形ヘッド10等の造形部と、前記載置面と前記造形部上の射出ノズル11の先端部等の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離Lを用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する制御部100等の処理実行手段とを有する三次元造形載置等の造形装置において、前記造形利用距離検出手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出するステージセンサ31等の載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得するノズルセンサ32や可動センサ33等の基準部距離取得手段とを含み、該載置面距離検出部が検出した距離L1から該基準部距離取得手段が取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる載置面距離検出部と造形基準部との距離L2が、基準部距離取得手段により取得される。これにより、この距離L2が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いた造形処理を実行することができる。なお、基準部距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
(態様B)
前記態様Aにおいて、前記基準部距離取得手段は、前記載置台と一体的に支持されていて前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出するノズルセンサ32等の基準部距離検出部と、該基準部距離検出部と前記載置面距離検出部との距離L4を取得するステージセンサ31やノズルセンサ32等の検出部間距離取得手段とを含み、該検出部間距離取得手段が取得した距離L4から該基準部距離検出部が検出した距離L3を差し引いた距離(L4−L3)に基づいて、前記距離L2を取得することを特徴とする。
これによれば、造形基準部の位置が造形部等の熱膨張や熱収縮などによって動的に変化する場合でも、載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を高精度に取得することができる。
前記態様Aにおいて、前記基準部距離取得手段は、前記載置台と一体的に支持されていて前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出するノズルセンサ32等の基準部距離検出部と、該基準部距離検出部と前記載置面距離検出部との距離L4を取得するステージセンサ31やノズルセンサ32等の検出部間距離取得手段とを含み、該検出部間距離取得手段が取得した距離L4から該基準部距離検出部が検出した距離L3を差し引いた距離(L4−L3)に基づいて、前記距離L2を取得することを特徴とする。
これによれば、造形基準部の位置が造形部等の熱膨張や熱収縮などによって動的に変化する場合でも、載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を高精度に取得することができる。
(態様C)
前記態様A又はBにおいて、前記載置面距離検出部の検出結果を用いて前記載置面の向きを調整する傾き変更手段等の載置面調整手段を有することを特徴とする。
これによれば、載置面の向きが目標から外れていることによる処理誤差を低減することができる。
前記態様A又はBにおいて、前記載置面距離検出部の検出結果を用いて前記載置面の向きを調整する傾き変更手段等の載置面調整手段を有することを特徴とする。
これによれば、載置面の向きが目標から外れていることによる処理誤差を低減することができる。
(態様D)
ステージ4等の載置台上の載置面等の載置面に対向する位置に配置された造形ヘッド10等の造形部と、前記載置面と前記造形部上の射出ノズル11の先端部等の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離Lを用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する制御部100等の処理実行手段とを有する三次元造形載置等の造形装置において、前記造形利用距離検出手段は、前記載置台と一体的に支持されていて前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出するノズルセンサ32等の基準部距離検出部と、該基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得手段とを含み、該基準部距離検出部が検出した距離L3から該載置面距離取得手段が取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる基準部距離検出部と載置面との距離L5が、載置面距離取得手段により取得される。これにより、この距離L5が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いた造形処理を実行することができる。なお、載置面距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて基準部距離検出部と載置面との距離L5を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
ステージ4等の載置台上の載置面等の載置面に対向する位置に配置された造形ヘッド10等の造形部と、前記載置面と前記造形部上の射出ノズル11の先端部等の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離Lを用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する制御部100等の処理実行手段とを有する三次元造形載置等の造形装置において、前記造形利用距離検出手段は、前記載置台と一体的に支持されていて前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出するノズルセンサ32等の基準部距離検出部と、該基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得手段とを含み、該基準部距離検出部が検出した距離L3から該載置面距離取得手段が取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる基準部距離検出部と載置面との距離L5が、載置面距離取得手段により取得される。これにより、この距離L5が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いた造形処理を実行することができる。なお、載置面距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて基準部距離検出部と載置面との距離L5を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
(態様E)
前記態様Dにおいて、前記載置面距離取得手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出するステージセンサ31等の載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記基準部距離検出部との距離L4を取得する検出部間距離取得手段とを含み、該検出部間距離取得手段が取得した距離L4から該載置面距離検出部が検出した距離L1を差し引いた距離(L4−L1)に基づいて、前記距離L5を取得することを特徴とする。
これによれば、載置面の位置が載置台等の熱膨張や熱収縮などによって動的に変化する場合でも、載置面距離検出部と基準部距離検出部との距離L4を高精度に取得することができる。
前記態様Dにおいて、前記載置面距離取得手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出するステージセンサ31等の載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記基準部距離検出部との距離L4を取得する検出部間距離取得手段とを含み、該検出部間距離取得手段が取得した距離L4から該載置面距離検出部が検出した距離L1を差し引いた距離(L4−L1)に基づいて、前記距離L5を取得することを特徴とする。
これによれば、載置面の位置が載置台等の熱膨張や熱収縮などによって動的に変化する場合でも、載置面距離検出部と基準部距離検出部との距離L4を高精度に取得することができる。
(態様F)
前記態様B又はEにおいて、前記検出部間距離取得手段は、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のうちの少なくとも一方を用いて前記距離L4を検出するものであることを特徴とする。
これによれば、載置面距離検出部及び基準部距離検出部とは別個に前記検出部間距離取得手段を設ける場合と比べて、構成を簡素化できる。
前記態様B又はEにおいて、前記検出部間距離取得手段は、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のうちの少なくとも一方を用いて前記距離L4を検出するものであることを特徴とする。
これによれば、載置面距離検出部及び基準部距離検出部とは別個に前記検出部間距離取得手段を設ける場合と比べて、構成を簡素化できる。
(態様G)
前記態様B、E又はFにおいて、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のそれぞれで前記距離L4を検出した結果を互いに比較して、該載置面距離検出部及び該基準部距離検出部のセンサ間校正処理等の異常処理を実施する制御部100等の異常処理手段を有することを特徴とする。
これによれば、載置面距離検出部及び基準部距離検出部の校正や載置面距離検出部及び基準部距離検出部のエラー検出などを実施することができる。
前記態様B、E又はFにおいて、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のそれぞれで前記距離L4を検出した結果を互いに比較して、該載置面距離検出部及び該基準部距離検出部のセンサ間校正処理等の異常処理を実施する制御部100等の異常処理手段を有することを特徴とする。
これによれば、載置面距離検出部及び基準部距離検出部の校正や載置面距離検出部及び基準部距離検出部のエラー検出などを実施することができる。
(態様H)
前記態様A〜Gのいずれかの態様において、前記載置台及び前記造形部のうちの少なくとも一方は、チャンバー用ヒータ7等の処理空間加熱手段によって加熱されるチャンバー3内等の処理空間内に配置されていることを特徴とする。
これによれば、加熱された処理空間内に配置されている載置台や造形部に熱膨張や熱収縮が生じるため、載置面距離検出部と造形基準部との距離L2や基準部距離検出部と載置面との距離L5に変動が生じ得る。本態様によれば、このような変動が生じても、その変動に応じた造形利用距離Lを検出できる。
前記態様A〜Gのいずれかの態様において、前記載置台及び前記造形部のうちの少なくとも一方は、チャンバー用ヒータ7等の処理空間加熱手段によって加熱されるチャンバー3内等の処理空間内に配置されていることを特徴とする。
これによれば、加熱された処理空間内に配置されている載置台や造形部に熱膨張や熱収縮が生じるため、載置面距離検出部と造形基準部との距離L2や基準部距離検出部と載置面との距離L5に変動が生じ得る。本態様によれば、このような変動が生じても、その変動に応じた造形利用距離Lを検出できる。
(態様I)
前記態様Hにおいて、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のうちの少なくとも一方は、前記処理空間の外部に配置されていることを特徴とする。
これによれば、処理空間の外部に配置される載置面距離検出部や基準部距離検出部が、加熱される処理空間内の熱に曝されることがなく、安定した距離検出が実現しやすい。
前記態様Hにおいて、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のうちの少なくとも一方は、前記処理空間の外部に配置されていることを特徴とする。
これによれば、処理空間の外部に配置される載置面距離検出部や基準部距離検出部が、加熱される処理空間内の熱に曝されることがなく、安定した距離検出が実現しやすい。
(態様J)
前記態様A〜Iのいずれかの態様において、前記造形部は、前記載置面上に三次元造形物を造形する造形ヘッド10等の造形部材であることを特徴とする。
これによれば、三次元造形物を高精度に造形することが可能である。
前記態様A〜Iのいずれかの態様において、前記造形部は、前記載置面上に三次元造形物を造形する造形ヘッド10等の造形部材であることを特徴とする。
これによれば、三次元造形物を高精度に造形することが可能である。
(態様K)
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて行う造形装置における前記造形利用距離Lの距離測定方法において、前記造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部によって前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出工程と、前記載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得工程と、前記載置面距離検出工程で検出した距離L1から前記基準部距離取得工程で取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる載置面距離検出部と造形基準部との距離L2が基準部距離取得手段により取得される。これにより、この距離L2が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを測定することが可能である。なお、基準部距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて行う造形装置における前記造形利用距離Lの距離測定方法において、前記造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部によって前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出工程と、前記載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得工程と、前記載置面距離検出工程で検出した距離L1から前記基準部距離取得工程で取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる載置面距離検出部と造形基準部との距離L2が基準部距離取得手段により取得される。これにより、この距離L2が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを測定することが可能である。なお、基準部距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
(態様L)
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて行う造形装置における前記造形利用距離Lの距離測定方法において、前記載置台と一体的に支持されている基準部距離検出部によって前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出工程と、前記基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得工程と、前記基準部距離検出工程で検出した距離L3から前記載置面距離取得工程で取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる基準部距離検出部と載置面との距離L5が載置面距離取得手段により取得される。これにより、この距離L5が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを測定することが可能である。なお、載置面距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて基準部距離検出部と載置面との距離L5を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて行う造形装置における前記造形利用距離Lの距離測定方法において、前記載置台と一体的に支持されている基準部距離検出部によって前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出工程と、前記基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得工程と、前記基準部距離検出工程で検出した距離L3から前記載置面距離取得工程で取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる基準部距離検出部と載置面との距離L5が載置面距離取得手段により取得される。これにより、この距離L5が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを測定することが可能である。なお、載置面距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて基準部距離検出部と載置面との距離L5を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
(態様M)
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形された造形物を含む物品を製造する製造処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて実行する物品の製造方法において、前記造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部によって前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出工程と、前記載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得工程と、前記載置面距離検出工程で検出した距離L1から前記基準部距離取得工程で取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて前記造形利用距離Lを検出し、該造形利用距離Lを用いて前記製造処理を実行する製造処理実行工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる載置面距離検出部と造形基準部との距離L2が基準部距離取得手段により取得される。これにより、この距離L2が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いて高精度な物品を製造することができる。なお、基準部距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形された造形物を含む物品を製造する製造処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて実行する物品の製造方法において、前記造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部によって前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出工程と、前記載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得工程と、前記載置面距離検出工程で検出した距離L1から前記基準部距離取得工程で取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて前記造形利用距離Lを検出し、該造形利用距離Lを用いて前記製造処理を実行する製造処理実行工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる載置面距離検出部と造形基準部との距離L2が基準部距離取得手段により取得される。これにより、この距離L2が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いて高精度な物品を製造することができる。なお、基準部距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて載置面距離検出部と造形基準部との距離L2を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L2を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
(態様N)
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形された造形物を含む物品を製造する製造処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて実行する物品の製造方法において、前記載置台と一体的に支持されている基準部距離検出部によって前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出工程と、前記基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得工程と、前記基準部距離検出工程で検出した距離L3から前記載置面距離取得工程で取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて前記造形利用距離Lを検出し、該造形利用距離Lを用いて前記製造処理を実行する製造処理実行工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる基準部距離検出部と載置面との距離L5が載置面距離取得手段により取得される。これにより、この距離L5が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いて高精度な物品を製造することができる。なお、載置面距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて基準部距離検出部と載置面との距離L5を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形された造形物を含む物品を製造する製造処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて実行する物品の製造方法において、前記載置台と一体的に支持されている基準部距離検出部によって前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出工程と、前記基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得工程と、前記基準部距離検出工程で検出した距離L3から前記載置面距離取得工程で取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて前記造形利用距離Lを検出し、該造形利用距離Lを用いて前記製造処理を実行する製造処理実行工程とを有することを特徴とする。
本態様によれば、載置面と造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出するのに用いられる基準部距離検出部と載置面との距離L5が載置面距離取得手段により取得される。これにより、この距離L5が温度などの環境条件や組付誤差などの誤差で変動しても、その変動を考慮した造形利用距離Lを検出することが可能である。したがって、高精度に得られる造形利用距離Lを用いて高精度な物品を製造することができる。なお、載置面距離取得手段は、例えば、距離検出部を用いて基準部距離検出部と載置面との距離L5を取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出して取得するものであってもよい。また、記憶手段に記憶された距離L5を読み出してこれを温度等の距離変動条件に応じて補正したものを取得するものであってもよい。
1 三次元造形装置
2 本体フレーム
3 チャンバー
4 ステージ
5 ステージ加熱部
6 フィラメント供給部
7 チャンバー用ヒータ
10 造形ヘッド
11 射出ノズル
12 ヘッド加熱部
21 X軸駆動機構
22 Y軸駆動機構
23 Z軸駆動機構
24 X軸ポジション検知機構
25 Y軸ポジション検知機構
30 Z軸ポジション検知機構
31 ステージセンサ
32 ノズルセンサ
33 可動センサ
100 制御部
2 本体フレーム
3 チャンバー
4 ステージ
5 ステージ加熱部
6 フィラメント供給部
7 チャンバー用ヒータ
10 造形ヘッド
11 射出ノズル
12 ヘッド加熱部
21 X軸駆動機構
22 Y軸駆動機構
23 Z軸駆動機構
24 X軸ポジション検知機構
25 Y軸ポジション検知機構
30 Z軸ポジション検知機構
31 ステージセンサ
32 ノズルセンサ
33 可動センサ
100 制御部
Claims (14)
- 載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部と、
前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、
前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離Lを用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する処理実行手段とを有する造形装置において、
前記造形利用距離検出手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得手段とを含み、該載置面距離検出部が検出した距離L1から該基準部距離取得手段が取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする造形装置。 - )
請求項1に記載の造形装置において、
前記基準部距離取得手段は、前記載置台と一体的に支持されていて前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出部と、該基準部距離検出部と前記載置面距離検出部との距離L4を取得する検出部間距離取得手段とを含み、該検出部間距離取得手段が取得した距離L4から該基準部距離検出部が検出した距離L3を差し引いた距離(L4−L3)に基づいて、前記距離L2を取得することを特徴とする造形装置。 - 請求項1又は2に記載の造形装置において、
前記載置面距離検出部の検出結果を用いて前記載置面の向きを調整する載置面調整手段を有することを特徴とする造形装置。 - 載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部と、
前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出手段と、
前記造形利用距離検出手段により検出した造形利用距離を用いて前記造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を実行する処理実行手段とを有する造形装置において、
前記造形利用距離検出手段は、前記載置台と一体的に支持されていて前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出部と、該基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得手段とを含み、該基準部距離検出部が検出した距離L3から該載置面距離取得手段が取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出することを特徴とする造形装置。 - )
請求項4に記載の造形装置において、
前記載置面距離取得手段は、前記造形部と一体的に支持されていて前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出部と、該載置面距離検出部と前記基準部距離検出部との距離L4を取得する検出部間距離取得手段とを含み、該検出部間距離取得手段が取得した距離L4から該載置面距離検出部が検出した距離L1を差し引いた距離(L4−L1)に基づいて、前記距離L5を取得することを特徴とする造形装置。 - 請求項2又は5に記載の造形装置において、
前記検出部間距離取得手段は、前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のうちの少なくとも一方を用いて前記距離L4を検出するものであることを特徴とする造形装置。 - 請求項2、5又は6に記載の造形装置において、
前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のそれぞれで前記距離L4を検出した結果を互いに比較して、該載置面距離検出部及び該基準部距離検出部の異常処理を実施する異常処理手段を有することを特徴とする造形装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の造形装置において、
前記載置台及び前記造形部のうちの少なくとも一方は、処理空間加熱手段によって加熱される処理空間内に配置されていることを特徴とする造形装置。 - 請求項8に記載の造形装置において、
前記載置面距離検出部及び前記基準部距離検出部のうちの少なくとも一方は、前記処理空間の外部に配置されていることを特徴とする造形装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の造形装置において、
前記造形部は、前記載置面上に三次元造形物を造形する造形部材であることを特徴とする造形装置。 - 載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて行う造形装置における前記造形利用距離Lの距離測定方法において、
前記造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部によって前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出工程と、
前記載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得工程と、
前記載置面距離検出工程で検出した距離L1から前記基準部距離取得工程で取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出工程とを有することを特徴とする距離測定方法。 - 載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形物を造形する造形処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて行う造形装置における前記造形利用距離Lの距離測定方法において、
前記載置台と一体的に支持されている基準部距離検出部によって前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出工程と、
前記基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得工程と、
前記基準部距離検出工程で検出した距離L3から前記載置面距離取得工程で取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて、前記造形利用距離Lを検出する造形利用距離検出工程とを有することを特徴とする距離測定方法。 - 載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形された造形物を含む物品を製造する製造処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて実行する物品の製造方法において、
前記造形部と一体的に支持されている載置面距離検出部によって前記載置面までの距離L1を検出する載置面距離検出工程と、
前記載置面距離検出部と前記造形基準部との距離L2を取得する基準部距離取得工程と、
前記載置面距離検出工程で検出した距離L1から前記基準部距離取得工程で取得した距離L2を差し引いた距離(L1−L2)に基づいて前記造形利用距離Lを検出し、該造形利用距離Lを用いて前記製造処理を実行する製造処理実行工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。 - 載置台上の載置面に対向する位置に配置された造形部により前記載置面上に造形された造形物を含む物品を製造する製造処理を、前記載置面と前記造形部上の造形基準部との造形利用距離Lを用いて実行する物品の製造方法において、
前記載置台と一体的に支持されている基準部距離検出部によって前記造形部上の造形基準部までの距離L3を検出する基準部距離検出工程と、
前記基準部距離検出部と前記載置面との距離L5を取得する載置面距離取得工程と、
前記基準部距離検出工程で検出した距離L3から前記載置面距離取得工程で取得した距離L5を差し引いた距離(L3−L5)に基づいて前記造形利用距離Lを検出し、該造形利用距離Lを用いて前記製造処理を実行する製造処理実行工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016112737A JP2017217792A (ja) | 2016-06-06 | 2016-06-06 | 造形装置、距離測定方法および物品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016112737A JP2017217792A (ja) | 2016-06-06 | 2016-06-06 | 造形装置、距離測定方法および物品の製造方法 |
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---|---|
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ID=60657143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016112737A Pending JP2017217792A (ja) | 2016-06-06 | 2016-06-06 | 造形装置、距離測定方法および物品の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017217792A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019155885A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社リコー | 3次元造形装置 |
JP2021000812A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-07 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形装置、および、三次元造形物の製造方法 |
JP2021000811A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-07 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形装置、および、距離に関する値の測定方法 |
US11511489B2 (en) | 2019-04-22 | 2022-11-29 | Seiko Epson Corporation | Three-dimensional shaping device and manufacturing method for three-dimensional shaped article |
US11904524B2 (en) | 2021-04-23 | 2024-02-20 | Seiko Epson Corporation | Three-dimensional modeling device and method for manufacturing three-dimensional modeled object |
-
2016
- 2016-06-06 JP JP2016112737A patent/JP2017217792A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11511489B2 (en) | 2019-04-22 | 2022-11-29 | Seiko Epson Corporation | Three-dimensional shaping device and manufacturing method for three-dimensional shaped article |
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US11351731B2 (en) | 2019-06-25 | 2022-06-07 | Seiko Epson Corporation | Three-dimensional shaping device and three-dimensional shaped object manufacturing method |
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US11904524B2 (en) | 2021-04-23 | 2024-02-20 | Seiko Epson Corporation | Three-dimensional modeling device and method for manufacturing three-dimensional modeled object |
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