JP2022090288A - 積層造形装置の較正方法及び積層造形装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】造形領域に設置された較正板の複数の同じ目標位置に対して、複数の走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光により、それぞれ異なる形状の照射痕を形成する照射痕形成工程と、撮像装置により、同一の目標位置に対して形成された複数の照射痕を同時に撮像する撮像工程と、撮像工程で撮像された照射痕に基づいて、走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光の照射位置を特定する特定工程と、特定工程で特定された照射位置に基づいて、走査装置のそれぞれに係るレーザ座標系の各地点におけるずれ量を特定した補正データを生成する補正工程と、を備える積層造形装置の較正方法が提供される。
【選択図】図9
Description
図1は、本発明の実施形態に係る積層造形装置1の構成を示した図である。図1に示すように、積層造形装置1は、チャンバ11と、造形テーブル2と、材料層形成装置4と、照射装置5と、加工装置6と、撮像装置7と、を備える。
較正板Tとしては、照射痕を形成できるものであれば任意のものが使用可能であるが、表面が平坦であり、温度や湿度等の影響を比較的受けにくいものが望ましい。較正板Tは、照射ターゲットと、照射ターゲットが取り付けられる基板と、を含んで構成されてもよい。照射ターゲットは、レーザ光L1,L2の照射により照射痕を形成可能なシート状の部材であり、例えば黒紙や感熱紙である。基板は、所望の平面度を有する板状部材であり、例えばガラス板である。
次に、積層造形装置1のレーザ座標系の較正を行う際に、レーザ光L1とレーザ光L2を照射する目標となる目標位置について説明する。目標位置は、造形領域上に設定される複数の座標であり、各目標位置に対してレーザ光L1およびレーザ光L2が照射され、照射痕が形成される。換言すれば、照射痕の形成にあたり、所定の形状を有する照射痕のうち撮像装置で検出可能な所定の1点の座標と目標位置の座標とが一致するように、レーザ光L1およびレーザ光L2が照射される。目標位置の数および位置は特に限定されないが、造形領域上に均等に分布されることが望ましい。本実施形態では、図4に示されるように、縦方向に5個、横方向に5個ずつ、計25個の目標位置t1-t25が、造形領域上、すなわち較正板T上に、所定の間隔で格子状に配置される。
次に、較正板Tに形成する照射痕について説明する。照射痕は、任意の特定可能な位置に照射位置を有しており、照射位置と目標位置とが一致するように照射痕が形成される。図5Aから図5Eに例示的に示すように、レーザ光L1とレーザ光L2のそれぞれが形成する照射痕は、十字形、X字形、円形、正三角形、逆正三角形等の複数の形状パターンから任意のものが選択される。十字形とX字形の照射痕は、交差する2本の線分で構成されるものである。交差する2本の線分で構成される照射痕は、その交点が目標位置に一致するように形成される。また、円形、正三角形、逆正三角形等、線分の交点を取れない形状の照射痕は、例えばその重心が目標位置に一致するように形成される。なお、ここで示した照射痕の形状は一例であり、矩形、ひし形、台形、二等辺三角形等の様々な形状の照射痕を用いることができる。
以上に説明した積層造形装置1により所望の三次元造形物を形成するにあたり、事前にレーザ座標系の較正が行われる。レーザ座標系の較正は、機械調整後や造形開始前等、任意のタイミングで行われればよい。好ましくは、レーザ座標系の較正は、造形開始時に毎回実施される。ここで、図9を参照しながら積層造形装置1のレーザ座標系の較正時の動作の流れを説明する。
2 :造形テーブル
3 :造形テーブル駆動装置
4 :材料層形成装置
5 :照射装置
6 :加工装置
7 :撮像装置
8 :制御装置
11 :チャンバ
12 :ウインドウ
41 :ベース台
42 :リコータヘッド
43 :リコータヘッド駆動装置
61 :加工ヘッド
63 :加工ヘッド駆動装置
65 :スピンドル
67 :スピンドルモータ
69 :切削工具
81 :主制御装置
83 :照射制御装置
85 :撮像制御装置
511 :レーザ光源
512 :フォーカス制御ユニット
512a :可動レンズ
512b :レンズアクチュエータ
512c :集光レンズ
513 :走査装置
513a :X軸ガルバノミラー
513b :X軸ミラーアクチュエータ
513c :Y軸ガルバノミラー
513d :Y軸ミラーアクチュエータ
521 :レーザ光源
522 :フォーカス制御ユニット
522a :可動レンズ
522b :レンズアクチュエータ
522c :集光レンズ
523 :走査装置
523a :X軸ガルバノミラー
523b :X軸ミラーアクチュエータ
523c :Y軸ガルバノミラー
523d :Y軸ミラーアクチュエータ
870 :ドライバ
871 :ドライバ
872 :ドライバ
873 :ドライバ
874 :ドライバ
875 :ドライバ
876 :ドライバ
877 :ドライバ
878 :ドライバ
879 :ドライバ
L1 :レーザ光
L2 :レーザ光
T :較正板
t1-t25 :目標位置
Claims (8)
- 所望の三次元造形物を形成する領域である造形領域に材料層を形成する材料層形成工程と、複数の走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光を前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する固化工程とを繰り返して造形を行う積層造形装置の較正方法であって、
前記造形領域に設置された較正板の複数の同じ目標位置に対して、前記走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光により、それぞれ異なる形状の照射痕を形成する照射痕形成工程と、
撮像装置により、同一の前記目標位置に対して形成された複数の前記照射痕を同時に撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された前記照射痕に基づいて、前記走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光の照射位置を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された前記照射位置に基づいて、前記走査装置のそれぞれに係るレーザ座標系の各地点におけるずれ量を特定した補正データを生成する補正工程と、を備える積層造形装置の較正方法。 - 前記照射痕形成工程において、前記走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光は、前記較正板に同時に照射される、請求項1に記載の積層造形装置の較正方法。
- 前記撮像工程において、前記撮像装置は、各目標位置の直上に移動される、請求項1又は請求項2に記載の積層造形装置の較正方法。
- 前記積層造形装置は、前記固化層に対して切削を行う加工装置を備え、
前記加工装置は、切削工具と、前記切削工具を把持する加工ヘッドと、前記加工ヘッドを前記造形領域上の任意の位置に移動させる加工ヘッド駆動装置と、を含み、
前記撮像装置は、前記加工ヘッドに設けられる、請求項3に記載の積層造形装置の較正方法。 - 前記特定工程において、前記複数の走査装置のうち少なくとも1つの走査装置で走査された前記レーザ光によって形成された前記照射痕の重心が前記照射位置として特定される、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の積層造形装置の較正方法。
- 前記複数の走査装置のうち少なくとも1つの走査装置で走査された前記レーザ光によって形成された前記照射痕は、交差する2本の線分であり、
前記特定工程において、前記線分の交点が前記照射位置として特定される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の積層造形装置の較正方法。 - 前記目標位置は、前記造形領域上に所定の間隔で格子状に配置される、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の積層造形装置の較正方法。
- 所望の三次元造形物を形成する領域である造形領域に材料層を形成する材料層形成装置と、
レーザ光を出力する少なくとも1つのレーザ光源と、前記レーザ光を走査して前記材料層の所定の照射領域に照射して固化層を形成する複数の走査装置と、を含む照射装置と、
前記造形領域を撮像可能に構成された撮像装置と、
前記材料層形成装置、前記照射装置および前記撮像装置を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記照射装置を制御し、前記造形領域に設置された較正板の複数の同じ目標位置に対して、前記走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光により、それぞれ異なる形状の照射痕を形成し、
前記撮像装置を制御し、同一の前記目標位置に対して形成された複数の前記照射痕を同時に撮像し、
前記撮像装置により撮像された前記照射痕に基づいて、前記走査装置のそれぞれで走査されたレーザ光の照射位置を特定し、
特定された前記照射位置に基づいて、前記走査装置のそれぞれに係るレーザ座標系の各地点におけるずれ量を特定した補正データを生成する、積層造形装置。
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