JP2023032489A - Three-dimensional molding device and abnormality detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、三次元造形装置及び異常検知装置に関する。 The present disclosure relates to a three-dimensional modeling apparatus and an anomaly detection apparatus.
特許文献1~3は、三次元造形装置に関する技術を開示する。三次元造形装置は、金属等の粉末を層状に敷く動作と、エネルギビームの照射によって粉末を固化させる動作とを繰り返すことにより、三次元の造形物を造形する。三次元造形装置では、エネルギビームの照射によって粉末を固化させる際、意図しない大きな突起状の固化物(突起物)が粉末床の表面に形成されることがある。このような突起物は、粉末を層状に敷くための塗布機構と干渉してしまう等の問題を生じ得る。そこで、突起物と塗布機構との干渉を回避するために、突起物の存在を粉末床の表面の凹凸の異常として検知することが考えられる。例えば、特許文献1は、このような突起物を検知するための接触検知センサを備えた三次元造形装置を開示する。
特許文献1に開示された接触検知センサは、粉末床の表面上を水平移動しながら、検知対象とする突起物(以下、「対象突起物」と呼ぶ)の有無を検知する。接触検知センサは、粉末床の表面上において上下に延び、且つ接触検知センサの移動方向に間隔を空けて並ぶ一対の板バネと、一対の板バネの間の導通を検知する導通センサと、を有する。一対の板バネの下端は、対象突起物と干渉する高さに維持されている。この状態で接触検知センサが水平移動すると、一対の板バネが対象突起物に衝突したときに、一方の板バネが他方の板バネに向かって曲がるように変位する。そして、一方の板バネが他方の板バネに接触したときに、導通センサが一対の板バネの間の導通を検知し、接触検知センサが、粉末床の表面に対象突起物が存在すること、すなわち粉末床の表面の凹凸が異常であることを検知する。
The contact detection sensor disclosed in
上述した接触検知センサにおいては、対象突起物を精度良く検知するためには、一対の板バネの下端の高さ、すなわち、粉末床の表面と一対の板バネとの上下の間隔が重要となる。しかしながら、造形時の高温環境下においては、熱膨張の影響により一対の板バネの上下の寸法が大きく変化しやすい。一対の板バネの上下の寸法の変化が大きく変化すると、これに応じて、粉末床の表面と一対の板バネとの上下の間隔が大きく変化するため、検知対象とする必要の無い許容可能な突起物まで検知する可能性がある。従って、上述した接触検知センサでは、対象突起物を精度良く検知すること、すなわち、粉末床の表面の凹凸の異常を精度良く検知することは難しい。 In the contact detection sensor described above, the height of the lower ends of the pair of leaf springs, that is, the vertical spacing between the surface of the powder bed and the pair of leaf springs is important in order to accurately detect the target projection. . However, under the high-temperature environment during molding, the vertical dimensions of the pair of leaf springs tend to change greatly due to the influence of thermal expansion. If the change in the vertical dimension of the pair of leaf springs changes significantly, the vertical distance between the surface of the powder bed and the pair of leaf springs will change significantly accordingly. Even protrusions can be detected. Therefore, with the contact detection sensor described above, it is difficult to accurately detect the target projection, that is, to accurately detect an abnormality in the unevenness of the surface of the powder bed.
本開示は、粉末床の表面の凹凸の異常を精度良く検知することが可能な三次元造形装置及び異常検知装置を説明する。 The present disclosure describes a three-dimensional modeling apparatus and an anomaly detection apparatus capable of accurately detecting irregularities on the surface of a powder bed.
本開示の一形態に係る三次元造形装置は、テーブルの主面上に粉末を供給することにより、粉末の積層物である粉末床を主面上に形成する供給部と、粉末床にエネルギビームを照射することにより、粉末が固化した三次元の造形物を得る照射部と、エネルギビームが照射された粉末床の表面の凹凸が許容範囲でないことを検知する異常検知部と、を備え、異常検知部は、表面に対して主面の法線方向に対向する第1導電体と、表面と第1導電体との法線方向の間に配置され、法線方向において第1導電体と離間した位置から第1導電体に接触する位置へと変位するように構成された第2導電体と、法線方向に作用する力に応じて第2導電体が第1導電体に接触したときに、第1導電体と第2導電体との導通を検知する導通検知部と、を有する。 A three-dimensional modeling apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a supply unit that supplies powder onto the main surface of a table to form a powder bed that is a stack of powder on the main surface, and an energy beam on the powder bed. and an anomaly detection part for detecting that the unevenness of the surface of the powder bed irradiated with the energy beam is not within an allowable range, and an anomaly The detection unit is arranged between a first conductor facing the surface in the normal direction of the main surface and between the surface and the first conductor in the normal direction, and is separated from the first conductor in the normal direction. a second conductor that is configured to be displaced from a position where it contacts the first conductor to a position that contacts the first conductor; and a continuity detection unit for detecting continuity between the first conductor and the second conductor.
本開示の一形態に係る異常検知装置は、テーブルの主面上においてエネルギビームが照射された粉末床の表面の凹凸が許容範囲でないことを検知するための異常検知装置であって、表面に対して主面の法線方向に対向する第1導電体と、表面と第1導電体との法線方向の間に配置され、法線方向において第1導電体と離間した位置から第1導電体に接触する位置へと変位するように構成された第2導電体と、法線方向に作用する力に応じて第2導電体が第1導電体に接触したときに、第1導電体と第2導電体との導通を検知する導通検知部と、を備える。 An abnormality detection device according to one embodiment of the present disclosure is an abnormality detection device for detecting that unevenness of the surface of a powder bed irradiated with an energy beam on the main surface of a table is not within an allowable range, and a first conductor facing in the normal direction of the main surface, and the first conductor from a position separated from the first conductor in the normal direction. and the first conductor and the first conductor when the second conductor contacts the first conductor in response to a force acting in the normal direction. and a continuity detection unit that detects continuity with the two conductors.
上述した三次元造形装置及び異常検知装置では、許容範囲でない突起物(以下、「対象突起物」と呼ぶ)が粉末床の表面に存在する場合、第2導電体は、対象突起物から受ける力によって法線方向に変位し、第1導電体に接触する。このとき、導通検知部は、第1導電体と第2導電体との導通を検知する。従って、導通検知部が第1導電体と第2導電体との導通を検知したときに、粉末床の表面の凹凸が許容範囲ではないこと、すなわち、粉末床の表面の凹凸が異常であることを検知できる。このように、第1導電体と第2導電体とが法線方向に並んで配置される場合、これらの導電体が粉末床の表面に対して立設するように当該表面に沿って並んで配置される場合と比べて、熱膨張による第1導電体及び第2導電体の寸法変化が粉末床の表面の凹凸の異常検知精度に与える影響を小さくすることができる。従って、上述した構成では、熱膨張によって第1導電体及び第2導電体の寸法が変化した場合であっても、粉末床の表面に対して第1導電体及び第2導電体の位置が法線方向に大きく変化する事態を抑制できる。つまり、高温環境下においても、第1導電体と第2導電体と粉末床の表面との間隔を維持できる。これにより、対象突起物を精度良く検知できる。その結果、粉末床の表面の凹凸の異常を精度良く検知することが可能となる。 In the three-dimensional modeling apparatus and the anomaly detection apparatus described above, when a projection that is not within the allowable range (hereinafter referred to as a "target projection") exists on the surface of the powder bed, the second conductor receives a force from the target projection. is displaced in the normal direction by and contacts the first conductor. At this time, the continuity detection unit detects continuity between the first conductor and the second conductor. Therefore, when the continuity detection unit detects the continuity between the first conductor and the second conductor, the unevenness of the surface of the powder bed is not within the allowable range, that is, the unevenness of the surface of the powder bed is abnormal. can be detected. In this way, when the first conductor and the second conductor are arranged side by side in the normal direction, these conductors are arranged along the surface of the powder bed so as to stand against the surface of the powder bed. Compared to the arrangement, the influence of the dimensional change of the first conductor and the second conductor due to thermal expansion on the abnormality detection accuracy of the unevenness of the surface of the powder bed can be reduced. Therefore, in the configuration described above, even if the dimensions of the first conductor and the second conductor change due to thermal expansion, the positions of the first conductor and the second conductor remain normal with respect to the surface of the powder bed. It is possible to suppress a situation in which there is a large change in the linear direction. That is, even in a high-temperature environment, the distance between the first conductor, the second conductor, and the surface of the powder bed can be maintained. As a result, the target projection can be detected with high accuracy. As a result, it is possible to accurately detect an irregularity in the unevenness of the surface of the powder bed.
いくつかの態様において、異常検知部は、導通検知部が第1導電体と第2導電体との導通を検知したときに、粉末床の表面の凹凸が許容範囲でないと判定し、粉末床の表面の凹凸が異常状態であると判定する異常判定部を更に有してもよい。この場合、第1導電体と第2導電体とが導通した状態を、粉末床の表面の凹凸が異常である状態として判断できる。 In some embodiments, when the continuity detection unit detects continuity between the first conductor and the second conductor, the abnormality detection unit determines that the unevenness of the surface of the powder bed is not within the allowable range. It may further include an abnormality determination unit that determines that the unevenness of the surface is in an abnormal state. In this case, the state in which the first conductor and the second conductor are electrically connected can be determined as the state in which the unevenness of the surface of the powder bed is abnormal.
いくつかの態様において、第2導電体は、法線方向を厚さ方向とする導電板であり、法線方向において表面に向かって湾曲した湾曲部を有してもよい。この場合、湾曲部の存在によって第2導電体と粉末床の表面との間隔の調整が容易となる。その結果、対象突起物をより精度良く検知することが可能となる。 In some aspects, the second conductor may be a conductive plate having a normal direction as a thickness direction, and may have a curved portion curved toward the surface in the normal direction. In this case, the presence of the curved portion facilitates adjustment of the spacing between the second conductor and the surface of the powder bed. As a result, it becomes possible to detect the target projection with higher accuracy.
いくつかの態様において、第1導電体及び第2導電体は、主面に沿った走査方向において表面に対して相対移動可能であり、湾曲部は、法線方向及び走査方向に沿った断面において、表面に向かって凸となる弧状を呈していてもよい。この構成では、対象突起物が粉末床の表面に存在する場合に、第2導電体の湾曲部が対象突起物から力を受けて法線方向に変位しやすくなる。その結果、対象突起物が粉末床の表面に存在する場合に、第1導電体に第2導電体をより確実に接触させることができる。すなわち、対象突起物をより確実に検知することが可能となる。 In some aspects, the first conductor and the second conductor are movable relative to the surface in a scanning direction along the major surface, and the curved portion is , may exhibit an arcuate shape that is convex toward the surface. In this configuration, when the target projection exists on the surface of the powder bed, the curved portion of the second conductor receives force from the target projection and is easily displaced in the normal direction. As a result, the second conductor can be more reliably brought into contact with the first conductor when the target projection exists on the surface of the powder bed. That is, it is possible to more reliably detect the target projection.
いくつかの態様において、湾曲部は、第1導電体と離間した位置から第1導電体に接触する位置へと弾性変形するように構成されていてもよい。この場合、第2導電体が第1導電体と離間した位置から第1導電体に接触する位置へと変位する構成を簡易に実現できる。 In some aspects, the curved portion may be configured to elastically deform from a position spaced apart from the first conductor to a position in contact with the first conductor. In this case, it is possible to easily realize a configuration in which the second conductor is displaced from a position separated from the first conductor to a position in contact with the first conductor.
いくつかの態様において、三次元造形装置は、第1導電体及び第2導電体を支持する絶縁性の支持体を更に備え、第2導電体の両端部が支持体に支持され、第2導電体の両端部の間の部分が湾曲部を構成してもよい。この場合、第1導電体と第2導電体との間の電気絶縁性を確保しつつ、湾曲部を有する第2導電体を容易に構成することが可能となる。 In some aspects, the three-dimensional modeling apparatus further includes an insulating support that supports the first conductor and the second conductor, both ends of the second conductor are supported by the support, and the second conductor The portion between the ends of the body may constitute the bend. In this case, it is possible to easily configure the second conductor having the curved portion while ensuring electrical insulation between the first conductor and the second conductor.
いくつかの態様において、三次元造形装置は、表面と第2導電体との法線方向の間に配置され、法線方向において第2導電体と離間した位置から第2導電体に接触する位置へと変位するように構成された第3導電体を更に備え、導通検知部は、法線方向に作用する力に応じて第3導電体が第2導電体に接触したときに、第3導電体と第2導電体との導通を検知したことを示す第1導通検知信号を出力し、法線方向に作用する力に応じて第2導電体が第1導電体に接触したときに、第2導電体と第1導電体との導通を検知したことを示す第2導通検知信号を出力してもよい。この場合、第1導電体と第2導電体と第3導電体との導通状態に応じて、粉末床の表面に存在する対象突起物の高さを段階的に検知することが可能となる。 In some aspects, the three-dimensional modeling apparatus is disposed between the surface and the second conductor in the normal direction, and is in contact with the second conductor from a position separated from the second conductor in the normal direction. The continuity detection unit detects the third conductor when the third conductor contacts the second conductor in response to a force acting in the normal direction. outputting a first continuity detection signal indicating that continuity between the body and the second conductor is detected, and when the second conductor contacts the first conductor in accordance with the force acting in the normal direction, the first A second continuity detection signal indicating that continuity between the two conductors and the first conductor has been detected may be output. In this case, the height of the target projection present on the surface of the powder bed can be detected stepwise according to the state of continuity between the first conductor, the second conductor, and the third conductor.
いくつかの態様において、異常検知部は、導通検知部が第1導電体と第2導電体と第3導電体とのいずれかの導通を検知したときに、粉末床の表面の凹凸が許容範囲でないと判定し、粉末床の表面の凹凸が異常状態であると判定する異常判定部を更に有し、異常判定部は、導通検知部が第1導通検知信号のみを出力した場合に、粉末床の表面の凹凸が第1異常状態であると判定し、導通検知部が第1導通検知信号及び第2導通検知信号の双方を出力した場合に、粉末床の表面の凹凸が第1異常状態とは異なる第2異常状態であると判定してもよい。この構成では、導通検知部が第1導通検知信号のみを出力した場合、少なくとも第1導電体に達しない高さの対象突起物が粉末床の表面に存在している状態(第1異常状態)であると判断できる。一方、導通検知部が第1導通検知信号及び第2導通検知信号の双方を出力した場合、導通検知部が第1導通検知信号のみを出力した場合よりも高い対象突起物が粉末床の表面に存在している状態(第2異常状態)であると判断できる。このように、上述した構成によれば、第1導電体と第2導電体と第3導電体との導通状態に応じて、粉末床の表面に凹凸の異常状態を段階的に検知することが可能となる。 In some embodiments, when the continuity detection unit detects continuity among any one of the first conductor, the second conductor, and the third conductor, the abnormality detection unit detects that the unevenness of the surface of the powder bed is within the allowable range. It further has an abnormality determination unit that determines that the unevenness of the surface of the powder bed is in an abnormal state, and the abnormality determination unit determines that the powder bed is not When it is determined that the unevenness of the surface of the powder bed is the first abnormal state, and the continuity detection unit outputs both the first continuity detection signal and the second continuity detection signal, the unevenness of the surface of the powder bed is the first abnormal state may be determined to be different second abnormal states. In this configuration, when the continuity detection unit outputs only the first continuity detection signal, a state in which a target projection having a height not reaching at least the first conductor exists on the surface of the powder bed (first abnormal state). can be determined to be On the other hand, when the continuity detection unit outputs both the first continuity detection signal and the second continuity detection signal, the number of target projections on the surface of the powder bed is higher than when the continuity detection unit outputs only the first continuity detection signal. It can be determined that the state exists (second abnormal state). As described above, according to the above-described configuration, it is possible to detect an abnormal state of unevenness on the surface of the powder bed in a stepwise manner according to the conduction state of the first conductor, the second conductor, and the third conductor. It becomes possible.
いくつかの態様において、第3導電体は、法線方向を厚さ方向とする導電板であり、法線方向において表面に向かって湾曲した湾曲部を有してもよい。この場合、湾曲部の存在によって第3導電体と粉末床の表面との間隔の調整が容易となる。その結果、対象突起物をより精度良く検知することが可能となる。 In some aspects, the third conductor may be a conductive plate having a normal direction as a thickness direction, and may have a curved portion curved toward the surface in the normal direction. In this case, the presence of the curved portion facilitates adjustment of the distance between the third conductor and the surface of the powder bed. As a result, it becomes possible to detect the target projection with higher accuracy.
いくつかの態様において、三次元造形装置は、供給部及び照射部の動作を制御する制御部を更に備え、制御部は、異常判定部が表面の凹凸を第1異常状態であると判定した場合に、表面の凹凸の異常を解消するための復旧動作を供給部及び照射部に実行させ、異常判定部が表面の凹凸を第2異常状態であると判定した場合に、供給部及び照射部の動作を停止させてもよい。このように、粉末床の表面の凹凸の異常状態に応じた適切な対応をとることによって、正常な状態で造形処理を確実に行うことができる。 In some aspects, the three-dimensional modeling apparatus further includes a control unit that controls operations of the supply unit and the irradiation unit, and the control unit controls the surface unevenness when the abnormality determination unit determines that the surface unevenness is in the first abnormal state. Then, the supply unit and the irradiation unit are caused to perform a recovery operation to eliminate the irregularity of the surface unevenness, and when the abnormality determination unit determines that the surface unevenness is in the second abnormal state, the supply unit and the irradiation unit You can stop the operation. In this way, by taking appropriate measures according to the abnormal state of irregularities on the surface of the powder bed, it is possible to reliably carry out the modeling process in a normal state.
本開示のいくつかの態様によれば、粉末床の表面の凹凸の異常を精度良く検知することが可能な三次元造形装置及び異常検知装置が提供される。 According to some aspects of the present disclosure, there are provided a three-dimensional modeling apparatus and an abnormality detection apparatus capable of accurately detecting irregularities in the surface irregularities of the powder bed.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.
図1に示す三次元造形装置1は、いわゆる3Dプリンタである。三次元造形装置1は、エネルギビームとして電子ビームを採用する。つまり、三次元造形装置1は、いわゆる電子銃粉末床溶融方式を採用する。三次元造形装置1は、粉末Pを用いて三次元の造形物Mを造形する。三次元造形装置1は、まず、テーブル上に粉末Pを供給する。その後、三次元造形装置1は、粉末Pに対して電子ビームを照射する。電子ビームが照射された粉末Pは、溶融又は焼結する。そして、三次元造形装置1は、電子ビームの照射を停止すると、粉末Pの温度が下がるので、粉末Pが凝固する。三次元造形装置1は、このような電子ビームの照射と停止とを繰り返し行うことにより、三次元の造形物Mを造形する。
A three-
造形物Mは、例えば、機械部品などである。造形物Mは、その他の構造物であってもよい。粉末Pは、多数の粉末体によって構成される。粉末Pは、例えば、金属粉末である。金属粉末の例としては、例えば、チタン系金属粉末、インコネル(登録商標)粉末、アルミニウム粉末などが挙げられる。粉末Pは、金属粉末に限定されない。粉末Pは、例えば、樹脂粉末であってもよいし、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)など、炭素繊維と樹脂とを含む粉末であってもよい。粉末Pは、導電性を有するその他の粉末であってもよい。粉末Pは、導電性を有している必要は無い。例えば、エネルギビームとしてレーザを用いる場合には、粉末Pは、導電性を有しなくてもよい。 The modeled object M is, for example, a machine part or the like. The modeled object M may be another structure. The powder P is composed of many powder bodies. The powder P is, for example, metal powder. Examples of metal powders include titanium-based metal powders, Inconel (registered trademark) powders, and aluminum powders. The powder P is not limited to metal powder. The powder P may be, for example, resin powder or powder containing carbon fiber and resin such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). The powder P may be any other powder having electrical conductivity. The powder P need not be electrically conductive. For example, when using a laser as the energy beam, the powder P does not have to be electrically conductive.
図1に示すように、三次元造形装置1は、ハウジング5、駆動部10、造形処理部30、及び制御部50を備える。ハウジング5は、複数のコラムによって支持されている。ハウジング5は、造形空間Sを形成する。造形空間Sは、造形処理部30による粉末Pの処理を行うための減圧可能な気密空間である。造形空間Sには、テーブル6及び造形タンク7が配置されている。テーブル6は、造形処理が行われる処理台である。テーブル6は、例えば円板状を呈しており、回転軸線Cを中心に回転可能に設置されている。回転軸線Cは、例えば、鉛直方向に沿うように設定される。テーブル6の主面6aには、造形物Mの原料である粉末Pが配置される。テーブル6の主面6aは、造形物Mの造形が行われる造形面(上面)である。主面6aは、回転軸線Cと直交するように配置される。つまり、主面6aの法線方向D1は、回転軸線Cが延びる方向と一致する。
As shown in FIG. 1 , the
以下の説明において、「上」及び「下」との語は、法線方向D1が鉛直方向に沿った状態を基準として用いられる。法線方向D1が鉛直方向に沿った状態において、「下」との語は、鉛直方向における地面側を示し、「上」との語は、鉛直方向における地面とは反対側を示す。また、「周方向D2」は、回転軸線Cを中心とする環に沿う方向を示す。「周方向D2」は、回転軸線Cを中心としてテーブル6が回転する回転方向D21を含む。「径方向」は、回転軸線Cと直交する方向を示す。本実施形態では、「周方向D2」及び「径方向」は、テーブル6の主面6aに沿った面方向に沿う方向となる。つまり、「周方向D2」及び「径方向」は、主面6aの面方向に含まれる。ここでの「面方向」とは、テーブル6の主面6aに沿ったいずれかの方向であればよく、「周方向D2」及び「径方向」以外の方向も含む。
In the following description, the terms "upper" and "lower" are used on the basis that the normal direction D1 is along the vertical direction. In a state where the normal direction D1 is along the vertical direction, the word "down" indicates the side of the ground in the vertical direction, and the word "up" indicates the side opposite to the ground in the vertical direction. Also, the “circumferential direction D2” indicates the direction along the ring around the rotation axis C. As shown in FIG. The “circumferential direction D2” includes a rotation direction D21 in which the table 6 rotates about the rotation axis C. As shown in FIG. “Radial direction” indicates a direction perpendicular to the rotation axis C. As shown in FIG. In the present embodiment, the “circumferential direction D2” and the “radial direction” are directions along the surface direction along the
駆動部10は、造形に要する種々の動作を実現する。例えば、駆動部10は、テーブル6を回転及び昇降させる。駆動部10は、回転ユニット11及び昇降ユニット12を有する。回転ユニット11は、回転軸線Cを中心にテーブル6を回転させる。回転ユニット11の上端はテーブル6に接続され、回転ユニット11の下端は駆動源(例えばモータ)に接続されている。昇降ユニット12は、テーブル6を昇降させる。この昇降は、法線方向D1に沿って行われる。
The
造形処理部30は、粉末Pを処理することにより、造形物Mを得る。粉末Pの処理は、例えば、粉末Pの供給処理、粉末Pの予熱処理(予備加熱処理)、粉末Pの造形処理、及び粉末Pの異常検知処理を含む。造形処理部30は、テーブル6の主面6aの上方に配置され、主面6aに対して法線方向D1に対面する位置に配置される。図2に示すように、造形処理部30は、例えば、第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bを有する。第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、周方向D2に沿って並んで配置されている。第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、例えば、回転軸線Cを基準として180°の回転対称な位置にある。第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、例えば、互いに同一の構成要素を有している。
The
以下、第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bを特に区別して説明しない場合、これらをまとめて単に「造形処理ユニット31」と称する。なお、第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、互いに異なる構成要素を有してもよい。例えば、第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bの一方の構成要素が他方の構成要素の一部であってもよい。
Hereinafter, when the first
造形処理ユニット31は、例えば、加熱部32、照射部33、異常検知部34(異常検知装置)、及び供給部35を有する。供給部35は、テーブル6の主面6a上に粉末Pを供給する。供給部35は、原料タンクと粉末塗布機構とを含む。原料タンクは、粉末Pを貯留すると共に、テーブル6の主面6a上に粉末Pを供給する。粉末塗布機構は、テーブル6の主面6a上に供給された粉末Pの積層物の最上層の表面(上面)を均す。以下、この粉末Pの積層物を「粉末床PA」と呼ぶ。ここでの「粉末床PA」は、電子ビームが照射される前の粉末Pの積層物と、電子ビームの照射によって形成される粉末Pの固化物を含む積層物との両方を指す。粉末塗布機構は、例えば棒状又は板状の部材であり、テーブル6の主面6a上において径方向に延びるように配置される。粉末塗布機構としては、例えば、リコータ、ローラ、棒状部材、又は刷毛部などが用いられ得る。粉末塗布機構は、テーブル6の回転に伴って粉末床PAの表面に当接して敷き均す。このようにして、粉末床PAは、均一の厚さで主面6a上に塗布される。以下、主面6a上に塗布された粉末床PAの表面を「塗布面PB」と呼ぶ。
The
加熱部32は、主面6a上に塗布された粉末床PAを予熱(予備加熱)する。加熱部32は、例えば、放射熱によって粉末床PAの温度を上昇させる。加熱部32は、例えば、赤外線ヒータであってもよいし、他の方式により加熱するヒータであってもよい。なお、ここでの「予熱」とは、予熱領域における粉末Pの温度が供給領域における粉末Pの温度よりも高くなるように加熱することを意味する。
The
照射部33は、予備加熱された粉末床PAに対して電子ビームを照射する。照射部33は、例えば、電子銃である。照射部33は、カソードとアノードとの間に生じる電位差に応じた電子ビームを発生させる。そして、照射部33は、電界調整により収束させた電子ビームを粉末床PAの所望の位置に照射する。電子ビームは、粉末床PAの粉末Pを加熱する。つまり、照射部33は、粉末Pにエネルギを付与する。その結果、粉末Pが加熱されるので、溶融又は焼結する。このときの粉末Pの加熱温度は、加熱部32による粉末Pの予熱温度よりも高く、造形物Mを形成可能な温度(すなわち、焼結温度又は融解温度)である。そして、照射部33が粉末Pへの電子ビームの照射を停止すると、粉末Pの温度が下がるため、粉末Pが凝固する。テーブル6の回転に伴って、粉末Pへの電子ビームの照射と停止とが複数回繰り返されることにより、造形物Mが形成される。
The
異常検知部34は、電子ビームが照射された粉末床PAの塗布面PBの凹凸の異常を検知する。塗布面PBの凹凸に異常がある状態とは、塗布面PBの凹凸が許容範囲でない状態を意味する。塗布面PBの凹凸が許容範囲でない状態とは、塗布面PBの凹凸の高さ(程度)が許容可能な一定範囲に収まっていないこと、より具体的には、意図しない大きな突起物(すなわち、許容範囲でない高さを有する突起物)が塗布面PBに存在している状態を意味する。意図しない大きな突起物は、例えば、粉末Pへの電子ビームの照射の際に生じる造形物Mの大きな反り上がり部分である。電子ビームの照射による粉末Pの溶融及び固化には、粉末Pの材料特性に起因する熱変形が伴う。このとき、造形物Mは、意図しない熱応力を受けることで、塗布面PBから上方に突出するように大きく反り上がることがある。
The
このような大きな突起物(すなわち、造形物Mの反り上がり部分)が塗布面PBに存在する場合、突起物への供給部35の接触によって供給部35の動作が妨げられ得るため、三次元造形装置1が造形処理を正常に行うことが困難となり得る。そこで、異常検知部34は、検知対象とすべき大きな突起物(以下、「対象突起物TP」と呼ぶ)を検知した場合に、塗布面PBの凹凸が異常であることを検知する。本実施形態において、対象突起物TP(後述する図5(a)及び図5(b)参照)は、塗布面PBを基準として0.1mm以上の高さを有する突起物を指す。つまり、このような高さを有する突起物が塗布面PBに存在する状態を、塗布面PBの凹凸が許容範囲でない状態とする。対象突起物TPの高さは、法線方向D1における塗布面PBの高さを基準とした場合の対象突起物TPの先端(上端)の高さとしてよい。
When such a large projection (that is, the warped portion of the model M) exists on the application surface PB, the operation of the
本実施形態では、異常検知部34は、塗布面PBの対象突起物TPを検知する際、対象突起物TPの大きさ(高さ)の程度を段階的に検知する。対象突起物TPの高さが、例えば0.1mm以上1mm未満といった範囲(以下、「復旧可能範囲」という)の高さH1である場合(後述する図5(a)参照)、塗布面PBに対象突起物TPが存在する状態を解消するための復旧動作を行うことによって、正常な造形処理を継続できる。従って、復旧可能範囲の高さH1を有する対象突起物TPが塗布面PBに存在する場合、造形処理を停止することなく継続することができるので、塗布面PBの凹凸は、軽度の異常状態(第1異常状態)であると言える。復旧動作の詳細については後述する。一方、例えば、対象突起物TPの高さが1mm以上といった範囲(以下、復旧不可範囲という)の高さH2である場合(後述する図5(b)参照)、造形物Mが全体的に大きく変形している可能性が高い。この場合、正常な状態で造形処理を継続することができない。従って、復旧不可範囲の高さH2を有する対象突起物TPが塗布面PBに存在する場合、塗布面PBの凹凸は、造形処理を異常停止すべき重度の異常状態(第2異常状態)であると言える。
In this embodiment, when detecting the target projection TP on the application surface PB, the
そこで、異常検知部34は、復旧可能範囲の高さH1を有する対象突起物TPを検知した場合には、塗布面PBの凹凸が軽度の異常状態であることを示す第1異常検知信号S1(後述する図3参照)を制御部50に出力する。一方、異常検知部34は、復旧不可範囲の高さH2を有する対象突起物TPを検知した場合には、塗布面PBの凹凸が重度の異常状態であることを示す第2異常検知信号S2(後述する図3参照)を制御部50に出力する。なお、塗布面PBに対象突起物TPが存在しない場合(すなわち、0.1mm未満の高さを有する突起物が塗布面PBに存在する場合、或いは塗布面PBに突起物が存在しない場合)には、復旧動作を行うことなく正常の造形処理を継続可能であるため、塗布面PBの凹凸が許容範囲である状態、すなわち塗布面PBの凹凸に異常がない状態と言える。この場合、異常検知部34は、塗布面PBの凹凸の異常を検知しない。従って、塗布面PBの凹凸が許容範囲であるとは、塗布面PBに存在し得る突起物の高さが正常な造形処理の継続を許容する一定の範囲内(例えば、0.1mm未満)であることを言う。ここでの正常な造形処理の継続とは、復旧動作を行うことなく正常な造形処理を継続可能な状態を意味する。従って、塗布面PBの凹凸が許容範囲であるとは、塗布面PBに存在し得る突起物の高さが復旧可能範囲又は復旧不可範囲に無い状態と言える。塗布面PBの凹凸が許容範囲でないとは、塗布面PBに存在し得る突起物の高さが正常な造形処理の継続を許容できない範囲(例えば、0.1mm未満)にあることを言う。正常な造形処理の継続を許容できない範囲は、復旧動作を行わなければ正常な造形処理を継続できない復旧可能範囲と、復旧動作を行っても正常な造形処理を継続できない復旧不可範囲と、の両方を意味する。従って、塗布面PBの凹凸が許容範囲でないとは、塗布面PBに存在し得る突起物の高さが復旧可能範囲又は復旧不可範囲にある状態と言える。
Therefore, when the
図2に示すように、加熱部32、照射部33、異常検知部34、及び供給部35は、テーブル6の主面6aの上方において、回転方向D21(図2において反時計回りとなる方向)に沿ってこの順に並んで配置される。このように加熱部32、照射部33、異常検知部34、及び供給部35が回転方向D21に並んで配置された状態で、テーブル6が回転方向D21に回転することにより、加熱部32による予熱処理と、照射部33による造形処理と、異常検知部34による異常検知処理と、供給部35による供給処理と、が並行して行われる。テーブル6の回転に応じて、各処理が繰り返し行われることによって、主面6a上に造形物Mが造形される。このように各処理が並行して行われる場合、各処理が順次行われる場合と比べて、造形物Mの造形時間を短縮できるという利点がある。
As shown in FIG. 2, the
図1に示す制御部50は、三次元造形装置1の装置全体の制御を行う電子制御ユニットである。制御部50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアとを含むコンピュータである。制御部50の形態及び配置場所については特に限定されない。制御部50は、駆動部10及び造形処理部30と電気的に接続されていてもよい。図3に示すように、制御部50は、機能的な構成要素として、駆動部10及び造形処理部30の動作を制御する動作制御部51と、動作制御部51の制御内容を選択する動作選択部52と、を含む。これら機能的な構成要素は、プログラムをCPUが実行することによって実現される。
A
動作制御部51は、テーブル6を回転させる回転制御を行う。例えば、動作制御部51は、テーブル6の回転速度などを設定する。動作制御部51は、テーブル6の回転制御を行うための制御信号を回転ユニット11に出力し、回転ユニット11は、当該制御信号に従って動作する。その結果、テーブル6は、例えば、一定の回転速度で回転方向D21に回転する。
The
動作制御部51は、テーブル6を昇降させる昇降制御を行う。例えば、動作制御部51は、テーブル6の降下速度などを設定する。動作制御部51は、テーブル6の昇降制御を行うための制御信号を昇降ユニット12に出力し、昇降ユニット12は、当該制御信号に従って動作する。その結果、テーブル6は、例えば、一定の降下速度で降下する。テーブル6の降下速度は、例えば、テーブル6の回転速度に応じて決定されてもよい。
The
動作制御部51は、テーブル6の主面6a上に粉末Pを供給する供給制御を行う。例えば、動作制御部51は、粉末Pを主面6a上に供給するタイミング、粉末Pの供給量、及び粉末塗布機構の動作などを設定する。動作制御部51は、供給制御を行うための制御信号を供給部35に出力し、供給部35は、当該制御信号に従って動作する。その結果、テーブル6の回転に伴ってテーブル6の主面6a上の粉末Pが敷き均され、主面6a上に粉末床PAが形成される。
The
動作制御部51は、テーブル6の主面6a上に形成された粉末床PAを予熱する予熱制御を行う。例えば、動作制御部51は、粉末床PAに与える熱量などを設定する。粉末床PAに与える熱量は、粉末Pの材質及び種類、並びにテーブル6の回転速度などに応じて決定されてもよい。動作制御部51は、予熱制御を行うための制御信号を加熱部32に出力し、加熱部32は、当該制御信号に従って動作する。その結果、主面6a上の粉末床PAは、加熱部32の位置において予熱される。
The
動作制御部51は、粉末床PAの粉末Pを溶融又は焼結させる際の電子ビームの照射制御を行う。例えば、動作制御部51は、電子ビームの照射を開始するタイミング、電子ビームの照射を終了するタイミング、及び電子ビームの照射位置などを設定する。電子ビームの照射位置は、粉末床PAの塗布面PBのうち造形物Mを造形すべき領域に設定される。動作制御部51には、造形物Mの三次元CAD(Computer AidedDesign)データが入力される。動作制御部51は、この三次元CADデータに基づいて二次元のスライスデータを生成する。スライスデータは、例えば、造形物Mの水平断面のデータであり、上下位置に応じた多数のデータの集合体である。動作制御部51は、このスライスデータに基づいて、電子ビームの照射位置を設定する。動作制御部51は、照射制御を行うための制御信号を照射部33に出力し、照射部33は、当該制御信号に従って動作する。その結果、予熱された粉末Pは、電子ビームの照射位置において溶融した後に固化する。この粉末Pの固化によって造形物Mが形成される。
The
動作制御部51は、塗布面PBの凹凸の異常を検知する際の異常検知部34の異常検知制御を行う。例えば、動作制御部51は、異常検知部34の検知を開始するタイミング、及び異常検知部34の検知を終了するタイミングなどを設定する。動作制御部51は、異常検知制御を行うための制御信号を異常検知部34に出力し、異常検知部34は、当該制御信号に従って動作する。このように、動作制御部51は、テーブル6の回転制御及び昇降制御、予熱制御、照射制御、異常検知制御、供給制御を行うことによって、造形物Mを形成するための一連の造形処理を実行する。
The
動作選択部52は、異常検知部34による検知結果に応じて、動作制御部51の制御内容を選択する。異常検知部34は、塗布面PBの凹凸に異常があることを検知した場合、動作選択部52に第1異常検知信号S1又は第2異常検知信号S2を出力する。動作選択部52は、第1異常検知信号S1又は第2異常検知信号S2の出力に応じて、塗布面PBの凹凸の異常状態を判断する。そして、動作制御部51は、その判断結果に応じて、動作制御部51の制御内容を指示する指示信号S3を動作制御部51に出力する。動作制御部51は、指示信号S3に従って動作制御を行う。動作制御部51の制御内容としては、通常動作、復旧動作、及び異常停止動作がある。通常動作は、供給処理、予熱処理、及び照射処理を含む通常の造形処理を行う動作である。復旧動作は、塗布面PBの凹凸に異常が有る状態から異常が無い状態へと復旧するための動作である。異常停止動作は、造形処理を異常停止させる動作である。
The
動作選択部52は、異常検知部34から第1異常検知信号S1及び第2異常検知信号S2のいずれも受信していない場合、すなわち、塗布面PBの凹凸状態に異常が無いと判断された場合、動作制御部51の制御内容として通常動作を選択する。この場合、動作制御部51は、通常の造形処理を継続するように、駆動部10及び造形処理部30を制御する。
動作選択部52は、異常検知部34から第1異常検知信号S1を受信した場合、すなわち、塗布面PBの凹凸が軽度の異常状態であると判断された場合、動作制御部51の制御内容として復旧動作を選択する。この場合、動作制御部51の制御内容は、通常動作から復旧動作に切り替わる。そして、動作制御部51は、塗布面PBの凹凸を異常が無い状態に復旧するように、駆動部10及び造形処理部30を制御する。
When neither the first abnormality detection signal S1 nor the second abnormality detection signal S2 is received from the
When the
復旧動作は、塗布面PBの異常発生箇所(すなわち、対象突起物TPの存在位置)の造形条件を変更した状態で、予熱制御、照射制御、及び供給制御による一連の造形処理を繰り返し行う動作である。造形条件の変更とは、例えば、照射部33の走査速度の変更、及び電子ビームの電流値の変更などである。このような造形条件の変更によって、周囲の造形物Mの層の形成速度に対して対象突起物TPの形成速度を相対的に遅くする。この状態で、一連の造形処理が行われると、造形処理が進むにつれて塗布面PBに対する対象突起物TPの高さが相対的に低くなる。
The recovery operation is an operation in which a series of modeling processes by preheating control, irradiation control, and supply control are repeatedly performed while changing the modeling conditions of the abnormal occurrence location (that is, the position where the target projection TP exists) on the coating surface PB. be. The change in modeling conditions includes, for example, changing the scanning speed of the
その結果、塗布面PBに対する対象突起物TPが徐々に低くなるため、対象突起物TPが塗布面PBに埋め込まれた状態とすることができる。つまり、復旧動作は、対象突起物TPが塗布面PBに埋め込まれるようにするための動作である。このようにして、塗布面PBに対象突起物TPが存在する状態が解消される。すなわち、塗布面PBの凹凸が異常の無い状態に復旧する。動作選択部52は、塗布面PBの凹凸を異常のない状態に復旧した後、通常動作を選択する。従って、動作制御部51は、復旧動作を終了した後、再び通常動作を行う。
As a result, since the target projection TP relative to the coating surface PB is gradually lowered, the target projection TP can be embedded in the coating surface PB. That is, the restoration operation is an operation for embedding the target projection TP in the coating surface PB. In this way, the state in which the target projections TP exist on the coating surface PB is eliminated. That is, the unevenness of the coating surface PB is restored to a normal state. The
一方、動作選択部52は、異常検知部34から第2異常検知信号S2を受信した場合、すなわち、塗布面PBの凹凸が重度の異常状態であると判断された場合、動作制御部51の制御内容として異常停止動作を選択する。この場合、動作制御部51の制御内容は、通常動作から異常停止動作に切り替わる。そして、動作制御部51は、駆動部10及び造形処理部30の動作が強制的に停止し、一連の造形処理を強制的に停止する。
On the other hand, when the
ここで、異常検知部34の構成の詳細について説明する。図2に示すように、異常検知部34は、回転軸線Cに対して径方向に沿って延びるように配置されている。異常検知部34は、周方向D2において供給部35と照射部33との間に配置されている。異常検知部34は、例えば、供給部35に対して回転方向D21の反対方向に隣接する位置に配置されている。異常検知部34は、供給部35に対して当該反対方向に固定されてもよい。回転方向D21の反対方向は、テーブル6に対する異常検知部34の走査方向(移動方向)に一致する。従って、以下、回転方向D21の反対方向を走査方向D22として説明する。異常検知部34は、塗布面PBの凹凸状態の異常を検知するための複数の異常検知ユニット40を有する。各異常検知ユニット40は、径方向に沿って直線状に配列されている。従って、各異常検知ユニット40は、径方向において互いに異なる位置に配置されている。各異常検知ユニット40は、径方向において互いに固定されてもよい。各異常検知ユニット40は、例えば、互いに同一の構成を有する。
Here, the details of the configuration of the
図4は、法線方向D1及び周方向D2に沿った平面で切断したときの異常検知ユニット40の断面を示している。図4に示すように、異常検知ユニット40は、絶縁体41(支持体)、第1検知板42A(第1導電体)、第2検知板42B(第2導電体)、第3検知板42C(第3導電体)、導通検知部43、及び異常判定部44を含む。以下、第1検知板42A、第2検知板42B、及び第3検知板42Cを区別して説明しない場合には、これらをまとめて単に「検知板42」と称する。
FIG. 4 shows a cross section of the
絶縁体41は、電気的な絶縁性を有するブロック状の部材である。絶縁体41は、塗布面PBから所定の間隔を空けて上方に離間した位置に固定されている。絶縁体41は、例えば、周方向D2に隣接する供給部35(図2参照)に固定されている。従って、テーブル6が回転方向D21に回転すると、絶縁体41は、テーブル6に対して供給部35と共に走査方向D22へ相対的に回転(移動)する。絶縁体41の下面41aは、法線方向D1において塗布面PBと対面している。絶縁体41の下面41aは、第1検知板42A、第2検知板42B、及び第3検知板42Cを支持するための支持面として機能する。
The
絶縁体41の下面41aは、第1検知板42Aを支持するための一対の第1支持溝41b、第2検知板42Bを支持するための一対の第2支持溝41c、及び第3検知板42Cを支持するための一対の第3支持溝41dを含む。一対の第1支持溝41bは、絶縁体41の下面41aにおいて、走査方向D22に離間して配置され、径方向に沿って直線状に延びている。一対の第2支持溝41cは、走査方向D22において一対の第1支持溝41bを挟んで外側に配置され、径方向に沿って直線状に延びている。一対の第3支持溝41dは、走査方向D22において一対の第2支持溝41cを挟んで外側に配置され、径方向に沿って直線状に延びている。第1支持溝41bと第2支持溝41cとの走査方向D22の間隔は、第2支持溝41cと第3支持溝41dとの走査方向D22の間隔と同一に設定されている。
The
検知板42は、対象突起物TP(すなわち、塗布面PBの凹凸の異常)を検知するための導電板であり、弾性変形可能に構成されている。従って、検知板42は、導電性を有し且つ弾性変形可能な材料によって形成されている。例えば、検知板42は、造形物Mよりも高い弾性係数を有する材料によって形成されていてもよい。検知板42は、法線方向D1における絶縁体41の下面41aと塗布面PBとの間において、法線方向D1を厚み方向とするように配置され、下方に凸となるように湾曲している。検知板42が法線方向D1を厚み方向とするように配置される状態とは、検知板42の厚み方向が法線方向D1に沿うように配置された状態を意味する。この状態では、厚み方向に直交する検知板42の主面が塗布面PBと法線方向D1に対面するように配置される。つまり、検知板42の延在方向が面方向に沿うように配置される。検知板42は、絶縁体41の下面41aに支持されている。従って、テーブル6が回転方向D21に回転すると、検知板42は、テーブル6に対して絶縁体41と共に走査方向D22へと相対的に回転(移動)する。検知板42が絶縁体41に支持されることによって、塗布面PBと検知板42との法線方向D1の間隔が一定に維持されている。
The
第1検知板42A、第2検知板42B、及び第3検知板42Cは、法線方向D1において絶縁体41の下面41aから塗布面PBに向かってこの順に配置されている。従って、第1検知板42Aは、第2検知板42B及び第3検知板42Cを介して塗布面PBと法線方向D1に対向する。第1検知板42Aは、法線方向D1において絶縁体41の下面41aから塗布面PBに向かって凸となるように湾曲した状態で、一対の第1支持溝41bに支持されている。具体的には、第1検知板42Aの走査方向D22の両端部42aが、一対の第1支持溝41bにそれぞれ隙間なく嵌合している。これにより、第1検知板42Aの両端部42aは、一対の第1支持溝41bにそれぞれ支持されて固定されている。第1検知板42Aの両端部42aの間の部分は、法線方向D1において両端部42aから塗布面PBに向かって凸となるように湾曲した湾曲部42bとなっている。
The
図4に示すように、第1検知板42Aの湾曲部42bの断面形状は、第1検知板42Aの両端部42aから塗布面PBに向かって凸となるように弧状を呈している。「弧状」とは、弓なりに曲がった形状を意味し、例えば、円弧状、放物線状、C字状、及びU字状などの形状を含む。湾曲部42bは、第1検知板42Aの一部分のみに形成されてもよい。第1検知板42Aは、弾性変形可能な材料によって構成されているため、湾曲部42bは、法線方向D1に弾性変形可能となっている。そのため、湾曲部42bは、下方から押圧されたときに、上方へ反力が作用することで弾性変形により上方に変位する。なお、第1検知板42Aは、弾性変形しない剛体によって構成されてもよい。この場合、湾曲部42bは、下方から押圧されても変位しない。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
第2検知板42Bは、法線方向D1において第1検知板42Aと塗布面PBとの間に配置されている。第2検知板42Bは、法線方向D1において絶縁体41の下面41aから塗布面PBに向かって凸となるように湾曲した状態で、一対の第2支持溝41cに支持されている。具体的には、第2検知板42Bの走査方向D22の両端部42cが、一対の第2支持溝41cにそれぞれ隙間なく嵌合している。これにより、第2検知板42Bの両端部42cは、一対の第2支持溝41cにそれぞれ支持されて固定されている。第2検知板42Bの両端部42cの間の部分は、法線方向D1において両端部42cから塗布面PBに向かって凸となるように湾曲した湾曲部42dとなっている。
The
図4に示すように、第2検知板42Bの湾曲部42dの断面形状は、第2検知板42Bの両端部42cから塗布面PBに向かって凸となるように弧状を呈している。湾曲部42dは、第2検知板42Bの一部分のみに形成されてもよい。湾曲部42dは、例えば、第1検知板42Aの湾曲部42bに沿うように湾曲しており、第1検知板42Aの湾曲部42bに対して一定の間隔を空けて離間している。湾曲部42dが湾曲部42bに対して一定の間隔を空けて離間している状態とは、湾曲部42dと湾曲部42bとの法線方向D1の離間距離が、走査方向D22に沿った各位置において一定に維持されている状態を意味する。第2検知板42Bは、弾性変形可能な材料によって構成されているため、湾曲部42dは、法線方向D1に弾性変形可能となっている。そのため、湾曲部42dは、下方から押圧されたときに、上方へ反力が作用することで弾性変形により上方に変位する。その結果、湾曲部42dは、湾曲部42bと離間した位置から湾曲部42bと接触する位置へと上方に変位する。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
第3検知板42Cは、法線方向D1において第2検知板42Bと塗布面PBとの間に配置されている。第3検知板42Cは、法線方向D1において絶縁体41の下面41aから塗布面PBに向かって凸となるように湾曲した状態で、一対の第3支持溝41dに支持されている。具体的には、第3検知板42Cの走査方向D22の両端部が、一対の第3支持溝41dにそれぞれ隙間なく嵌合している。これにより、第3検知板42Cの両端部42eは、一対の第3支持溝41dにそれぞれ支持されて固定されている。第3検知板42Cの両端部42eの間の部分は、法線方向D1において両端部42eから塗布面PBに向かって凸となるように湾曲した湾曲部42fとなっている。
The
図4に示すように、第3検知板42Cの湾曲部42fの断面形状は、第3検知板42Cの両端部42eから塗布面PBに向かって凸となるように弧状を呈している。湾曲部42fは、第3検知板42Cの一部分のみに形成されてもよい。湾曲部42fは、例えば、第2検知板42Bの湾曲部42dに沿うように湾曲しており、湾曲部42dに対して一定の間隔を空けて離間している。湾曲部42fが湾曲部42dに対して一定の間隔を空けて離間している状態とは、湾曲部42fと湾曲部42dとの法線方向D1の離間距離が、走査方向D22に沿った各位置において一定に維持されている状態を意味する。第3検知板42Cの湾曲部42fと第2検知板42Bの湾曲部42dとの間隔d2は、例えば、第2検知板42Bの湾曲部42dと第1検知板42Aの湾曲部42bとの間隔d3と同一に設定される。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
従って、第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとは、上下に等間隔を空けて離間するように配置された状態となっている。また、第3検知板42Cは、塗布面PBに対して上方に所定の間隔d1を空けて離間している。第3検知板42Cは、弾性変形可能な材料によって構成されているため、第3検知板42Cの湾曲部42fは、法線方向D1に弾性変形可能となっている。そのため、湾曲部42fは、下方から押圧されたときに、上方へ反力が作用することで弾性変形により上方に変位する。その結果、第3検知板42Cの湾曲部42fは、第2検知板42Bの湾曲部42dと離間した位置から第2検知板42Bの湾曲部42dと接触する位置へと上方に変位する。
Therefore, the
第3検知板42Cと塗布面PBとの間隔d1、第2検知板42Bと第3検知板42Cとの間隔d2、及び第1検知板42Aと第2検知板42Bとの間隔d3は、対象突起物TPの高さに応じて設定される。間隔d1、d2及びd3は、例えば、互いに同一に設定される。間隔d2及びd3の合計は、復旧可能範囲の対象突起物TPの高さH1の下限値(例えば、0.1mm)に設定される。従って、図5(a)に示すように、異常検知ユニット40が復旧可能範囲の高さH1の対象突起物TPを通過する際、第3検知板42Cの湾曲部42fは、対象突起物TPに衝突して上方に押圧されることにより、弾性変形しながら上方に変位する。その結果、第3検知板42Cが第2検知板42Bに接触した状態となる。一方、第2検知板42Bと第1検知板42Aとは、離間した状態が維持される。
The distance d1 between the
間隔d1、d2及びd3の合計は、復旧不可範囲の高さH2の対象突起物TPの高さの下限値(例えば、1mm)に設定される。従って、図5(b)に示すように、異常検知ユニット40が復旧不可範囲の対象突起物TPを通過する際、第3検知板42Cの湾曲部42fは、対象突起物TPに衝突して上方に押圧されることにより、弾性変形しながら上方に変位する。そして、第3検知板42Cの湾曲部42fは、第2検知板42Bの湾曲部42dに接触しながら湾曲部42dを更に上方に押圧する。上方に押圧された第2検知板42Bの湾曲部42dは、弾性変形しながら上方に変位し、第1検知板42Aの湾曲部42bに接触する。その結果、第3検知板42Cと第2検知板42Bと第1検知板42Aとが、互いに接触した状態となる。なお、間隔d1、d2、及びd3は互いに同一に設定されなくてもよい。例えば、間隔d2が間隔d3よりも小さく設定されてもよいし、間隔d3が間隔d2よりも小さく設定されてもよい。
The sum of the intervals d1, d2 and d3 is set to the lower limit value (for example, 1 mm) of the height of the target projection TP with the height H2 of the non-restorable range. Therefore, as shown in FIG. 5(b), when the
再び図4を参照する。導通検知部43は、第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとの導通を検知する。導通検知部43は、第1導通検知回路46及び第2導通検知回路47を含む。第1導通検知回路46は、第2検知板42Bの一端42cと第3検知板42Cの一端42eとに電気的に接続されている。第1導通検知回路46は、第2検知板42Bと第3検知板42Cとに電圧を印加する電源46aと、第2検知板42Bと第3検知板42Cとの導通を検知する検知センサ46bと、を含む。検知センサ46bは、例えば、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの電気抵抗値の変化に応じて、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの導通を検知する。この場合、検知センサ46bは、電流計によって第3検知板42Cと第2検知板42Bとを流れる電流値を計測し、電圧計によって第3検知板42Cと第2検知板42Bとに印加される電圧値を計測する。そして、検知センサ46bは、計測した電流値及び電圧値に基づいて電気抵抗値を算出し、算出した電気的抵抗値の変化を監視する。
Please refer to FIG. 4 again. The
図4に示すように、第3検知板42Cが第2検知板42Bから離間した状態では、第3検知板42Cと第2検知板42Bとに電流が流れないため、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの電気抵抗値は、無限大となる。この場合、検知センサ46bは、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの電気抵抗値が無限大から変化しないので、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの導通を検知しない。一方、図5(a)に示すように、第3検知板42Cが第2検知板42Bに接触することによって第3検知板42Cと第2検知板42Bとに電流が流れた場合、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの電気抵抗値が変化(低下)する。この場合、検知センサ46bは、電気抵抗値が無限大から低下したことに応じて、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの導通を検知する。そして、検知センサ46bは、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの間が導通したことを示す第1導通検知信号S4を異常判定部44に出力する。
As shown in FIG. 4, when the
図4に示すように、第2導通検知回路47は、第1検知板42Aの一端42aと第2検知板42Bの一端42cとに電気的に接続されている。第2導通検知回路47は、第1検知板42Aと第2検知板42Bとに電圧を印加する電源47aと、第1検知板42Aと第2検知板42Bとの導通を検知する検知センサ47bと、を含む。検知センサ47bは、例えば、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの電気抵抗値の変化に応じて、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの導通を検知する。この場合、検知センサ47bは、電流計によって第2検知板42Bと第1検知板42Aとを流れる電流値を計測し、電圧計によって第2検知板42Bと第1検知板42Aとに印加される電圧値を計測する。そして、検知センサ47bは、計測した電流値及び電圧値に基づいて電気抵抗値を算出し、算出した電気的抵抗値の変化を監視する。
As shown in FIG. 4, the second
図4及び図5(a)に示すように、第2検知板42Bが第1検知板42Aから離間した状態では、第2検知板42Bと第1検知板42Aとに電流が流れないため、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの電気抵抗値は、無限大となる。この場合、検知センサ47bは、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの電気抵抗値が無限大から変化しないので、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの導通を検知しない。一方、図5(b)に示すように、第2検知板42Bが第1検知板42Aに接触することによって第2検知板42Bと第1検知板42Aとに電流が流れた場合、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの電気抵抗値が変化(低下)する。この場合、検知センサ47bは、電気抵抗値が無限大から低下したことに応じて、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの導通を検知する。そして、検知センサ47bは、第2検知板42Bと第1検知板42Aとが導通したことを示す第2導通検知信号S5を異常判定部44に出力する。
As shown in FIGS. 4 and 5A, when the
異常判定部44は、導通検知部43の検知結果に応じて、塗布面PBの凹凸の異常の有無、及び塗布面PBの凹凸の異常状態の程度を判定する。異常判定部44は、第1導通検知信号S4及び第2導通検知信号S5のいずれも受信していない場合には、塗布面PBの凹凸が許容範囲であると判定し、塗布面PBの凹凸に異常がないと判定する。一方、異常判定部44は、第1導通検知信号S4、又は、第1導通検知信号S4及び第2導通検知信号S5の双方を受信した場合には、塗布面PBの凹凸が許容範囲でないと判定し、塗布面PBの凹凸に異常があると判定する。この場合、異常判定部44は、塗布面PBの凹凸の異常状態、すなわち、塗布面PBの対象突起物TPの大きさの程度を更に判定する。
The
異常判定部44は、第1導通検知信号S4のみを受信した場合、すなわち、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの間のみが導通した場合(図5(a)参照)、復旧可能範囲の高さH1の対象突起物TPが塗布面PBに存在していると判定する。この場合、異常判定部44は、塗布面PBの凹凸が軽度の異常状態であることを示す第1異常検知信号S1を制御部50の動作選択部52に出力する。一方、異常判定部44は、第1導通検知信号S4及び第2導通検知信号S5の双方を受信した場合、すなわち、第3検知板42Cと第2検知板42Bと第1検知板42Aとが全て導通した場合(図5(b)参照)、復旧不可範囲の高さH2の対象突起物TPが塗布面PBに存在していると判定する。この場合、異常判定部44は、塗布面PBの凹凸が重度の異常状態であることを示す第2異常検知信号S2を制御部50の動作選択部52に出力する。なお、異常判定部44は、異常検知部34ではなく、制御部50が備えていてもよい。この場合、導通検知部43からの第1導通検知信号S4及び第2導通検知信号S5は、制御部50に出力され、制御部50の異常判定部44において塗布面PBの凹凸の異常が判定される。
When the
続いて、図6を参照して、一層分の造形物Mの層を形成する際の制御部50が行う動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 6, the operation performed by the
制御部50は、テーブル6を回転方向D21に回転させながら、通常の造形処理を実行する。このとき、動作選択部52は通常動作を選択している。動作制御部51は、粉末Pの供給処理によりテーブル6上に粉末床PAを形成させた後、粉末Pの予熱処理を加熱部32に実行させる(ステップS11)。その後、粉末Pは、テーブル6の回転に伴って回転方向D21に移動しながら照射部33の下方の領域内に進入する。次に、動作制御部51は、粉末Pの造形処理を照射部33に実行させる(ステップS12)。具体的には、動作制御部51は、照射部33の照射範囲内に存在する粉末Pに電子ビームを照射させることによって、電子ビームが照射された粉末Pを固化させる。固化した粉末Pは、テーブル6の回転に伴って移動しながら、異常検知部34に接近する。
The
次に、動作制御部51は、異常検知処理を異常検知部34に実行させる。つまり、動作制御部51は、粉末床PAの塗布面PBの凹凸に異常がないかを異常検知部34に検知させる(ステップS13)。具体的には、異常検知部34の各異常検知ユニット40が、塗布面PBに対して走査方向D22に相対的に回転(移動)しながら、第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとのいずれかが導通したか否かを検知する。塗布面PBに対象突起物TPが存在しない場合には、各異常検知ユニット40はいずれも、第1異常検知信号S1及び第2異常検知信号S2を動作選択部52に出力しない。この場合、動作選択部52は、塗布面PBの凹凸に異常がないと判断し(ステップS13においてYes)、引き続き通常動作を選択する。そして、動作制御部51は、異常がないと判断された塗布面PBに供給処理を実行する。つまり、動作制御部51は、塗布面PBへの粉末Pの供給後に塗布面PBを敷き均す塗布動作を供給部35に実行させる(ステップS14)。このように動作制御部51が通常動作を実行しながら、テーブル6が一回転することによって、一層分の造形物Mの層を形成する一連の造形処理が正常に終了する。
Next, the
一方、塗布面PBに対象突起物TPが存在する場合には、各異常検知ユニット40のいずれかが、第1異常検知信号S1又は第2異常検知信号S2を動作選択部52に出力する。この場合、動作選択部52は、塗布面PBの凹凸に異常が有ると判断し(ステップS13においてNo)、次に、塗布面PBの凹凸の異常が復旧可能であるか否かを判断する(ステップS15)。塗布面PBに復旧可能範囲の高さH1の対象突起物TPが存在する場合には、第3検知板42Cが上方に押し上げられて第2検知板42Bに接触し、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの間のみが導通する。この場合、各異常検知ユニット40のいずれかが第1異常検知信号S1を動作選択部52に出力する。すると、動作選択部52は、塗布面PBの凹凸の異常が復旧可能であると判断し(ステップS15においてYes)、制御内容を通常動作から復旧動作に切り替える。これに応じて、動作制御部51は、通常動作を中断して復旧動作を実行させる。
On the other hand, when the target projection TP exists on the application surface PB, one of the
ここで、図7を更に参照して、復旧動作の詳細な動作を説明する。動作制御部51は、復旧動作を実行する際、まず、塗布面PBにおける異常発生箇所(すなわち、塗布面PBに存在する対象突起物TPの位置)を特定する。具体的には、動作制御部51は、まず、異常発生箇所の周方向D2の位置を決定する(ステップS21)。例えば、動作制御部51は、第1異常検知信号S1を出力した異常検知部34の回転軸線C周りの角度位置(すなわち、周方向D2の位置)を特定し、特定した角度位置を異常発生箇所の周方向D2の位置として決定する。次に、動作制御部51は、異常発生箇所の径方向の位置を決定する(ステップS22)。異常検知部34は、径方向に分離された複数の異常検知ユニット40によって構成されている。そこで、動作制御部51は、複数の異常検知ユニット40のうち第1異常検知信号S1を出力した異常検知ユニット40を特定し、特定した異常検知ユニット40の位置を異常発生箇所の径方向の位置として決定する。
Now, with further reference to FIG. 7, the detailed operation of the recovery operation will be described. When executing the recovery operation, the
このようにして、動作制御部51は、塗布面PBにおける異常発生箇所の位置を決定する。このとき、動作制御部51は、異常発生箇所の走査方向D22の範囲、すなわち、対象突起物TPの走査方向D22の幅を算出することも可能である。塗布面PBに存在する対象突起物TP上を異常検知ユニット40が走査方向D22に通過する際、対象突起物TPが存在している箇所では、第3検知板42Cが第2検知板42Bに接触して第3検知板42Cと第2検知板42Bとが導通している状態となり、対象突起物TPが存在していない箇所では、第3検知板42Cが第2検知板42Bから離間して第3検知板42Cと第2検知板42Bとが導通しない状態となる。従って、異常検知ユニット40が対象突起物TP上を通過する間のみ、第3検知板42Cと第2検知板42Bとが導通する状態となる。そこで、動作制御部51は、第3検知板42Cと第2検知板42Bとが導通している時間から、対象突起物TPの走査方向D22の幅を把握できる。具体的には、動作制御部51は、異常検知ユニット40の走査方向の移動速度と、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの導通時間から、対象突起物TPの走査方向D22の幅を算出できる。
In this manner, the
次に、動作制御部51は、決定した異常発生箇所の造形条件を変更する(ステップS23)。具体的には、動作制御部51は、異常発生箇所、すなわち塗布面PBに存在する対象突起物TPに対する電子ビームの照射条件などを変更する。この状態で、動作制御部51は、予熱制御、照射制御、及び供給制御による一連の造形処理を繰り返し実行させることにより、塗布面PBに対象突起物TPが存在する状態、すなわち塗布面PBに異常がある状態を解消する。その後、動作制御部51が復旧動作を終了すると、動作選択部52は、制御内容を復旧動作から通常動作に切り替える。これに応じて、動作制御部51は、中断していた通常動作の残りの動作を実行する。つまり、図6に示すように、動作制御部51は、残りの塗布動作を供給部35に実行させ(ステップS14)、一連の処理を正常終了する。
Next, the
一方、塗布面PBに復旧不可範囲の高さH2の対象突起物TPが存在する場合には、第3検知板42Cは、第2検知板42Bと共に上方に押し上げられ、第2検体板が第1検知板42Aに接触し、第3検知板42Cと第2検知板42Bと第1検知板42Aとの間が全て導通する。そのため、各異常検知ユニット40のいずれかが第2異常検知信号S2を動作選択部52に出力する。この場合、動作選択部52は、塗布面PBの凹凸の異常が復旧不可であると判断し(ステップS15においてNo)、制御内容を通常動作から異常停止動作に切り替える。これに応じて、動作制御部51は、駆動部10及び造形処理部30の動作を強制的に停止させて異常終了する。
On the other hand, when there is a target projection TP having a height H2 in the non-restorable range on the coating surface PB, the
<効果>
以上に説明した、本実施形態に係る三次元造形装置1及び異常検知部34によって得られる効果を説明する。本実施形態では、第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとが法線方向D1に並ぶように配置された状態で、第2検知板42B及び第3検知板42Cが法線方向D1に変位することによって、塗布面PBの凹凸の異常が検知される。本実施形態では、いずれの検知板42も法線方向D1が厚さ方向となるように配置され、下方に凸となるように湾曲している。このように検知板42が配置される場合、検知板が塗布面PBに対して立設するように走査方向D22に並んで配置される場合と比べて、熱膨張による検知板42の寸法変化が塗布面PBの凹凸の異常検知精度に与える影響を小さくすることができる。
<effect>
Effects obtained by the three-
図8(a)は、検知板142が塗布面PBに対して立設するように絶縁体141に支持される場合を示している。このように、検知板142が法線方向D1に延びるように配置される場合、熱膨張前の検知板142の法線方向D1の寸法をLとし、熱膨張による検知板42の寸法変化分をΔLとすると、熱膨張後の検知板142の法線方向D1の寸法は(L+ΔL)と表される。一方、図8(b)に示すように、本実施形態では、法線方向D1が厚さ方向となるように検知板42が配置され、下方に凸となるように湾曲している。図8(b)に示す例では、説明の簡単化のため、検知板42が半円弧状に湾曲している場合を示している。この場合、熱膨張前の検知板42の寸法を検知板142の寸法と同じLとし、熱膨張による検知板42の寸法変化分をΔLとし、熱膨張前における絶縁体41からの検知板42の径方向の距離(以下、「半径」と呼ぶ)をRとし、熱膨張による検知板42の半径の変化分をΔRとする。この場合、熱膨張後の検知板42の寸法(L+ΔL)を膨張後の検知板42の半径(R+ΔR)に換算すると、寸法(L+ΔL)は、半径(R+ΔR)×πと表すことができる。そして、変化分であるΔLとΔRとを比較すると、寸法変化分ΔLに対して半径の変化分ΔRは1/π小さい値であることが分かる。
FIG. 8(a) shows the case where the
このように、検知板42を塗布面PBに対して法線方向D1に立設させずに面方向に寝かせるように(すなわち、検知板42が面方向に延びるように)配置させることにより、熱膨張によって検知板42の寸法が変化した場合であっても、塗布面PBに対して検知板42の位置が法線方向D1に大きく変化する事態を抑制できる。従って、本実施形態では、高温環境下においても、検知板42と塗布面PBとの間隔を維持できる。これにより、対象突起物TPを精度良く検知することが可能となる。すなわち、塗布面PBの凹凸の異常を精度良く検知することが可能となる。
In this way, by arranging the
本実施形態では、異常判定部44は、導通検知部43が第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとのいずれかの導通を検知したときに、塗布面PBの凹凸が許容範囲でないと判定し、塗布面PBの凹凸が異常状態であると判定する。これにより、第1検知板42Aと第2検知板42Bとが導通した状態を、塗布面PBの凹凸が異常である状態として判断できる。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、第2検知板42Bは、法線方向D1を厚さ方向とする導電板であり、法線方向D1において塗布面PBに向かって湾曲した湾曲部42dを有している。この場合、湾曲部42dの存在によって第2検知板42Bと塗布面PBとの間隔の調整が容易となるので、対象突起物TPをより精度良く検知することが可能となる。
In this embodiment, the
本実施形態では、湾曲部42dは、法線方向D1及び走査方向D22に沿った断面において、塗布面PBに向かって凸となる弧状を呈している。この場合、塗布面PBに対して第3検知板42Cが走査方向D22に相対移動して対象突起物TPに衝突する際に、第2検知板42Bの湾曲部42dが第3検知板42Cを介して対象突起物TPから反力を受けて法線方向D1に変位しやすくなる。その結果、対象突起物TPが塗布面PBに存在する場合に、第1検知板42Aに第2検知板42Bをより確実に接触させることができる。すなわち、対象突起物TPをより確実に検知することができる。
In this embodiment, the
本実施形態では、湾曲部42dは、第1検知板42Aと離間した位置から第1検知板42Aに接触する位置へと弾性変形するように構成されている。この場合、第2検知板42Bが第1検知板42Aと離間した位置から第1検知板42Aに接触する位置へと変位する構成を簡易に実現できる。
In this embodiment, the
本実施形態では、第2検知板42Bの両端部42cが絶縁体41に支持され、第2検知板42Bの両端部42cの間の部分が湾曲部42dを構成する。この場合、第1検知板42Aと第2検知板42Bとの間の電気絶縁性を確保しつつ、湾曲部42dを有する第2検知板42Bを容易に構成することが可能となる。
In this embodiment, both ends 42c of the
本実施形態では、導通検知部43は、第3検知板42Cが第2検知板42Bに接触したときに、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの導通を検知したことを示す第1導通検知信号S4を出力し、第2検知板42Bが第1検知板42Aに接触したときに、第2検知板42Bと第1検知板42Aとの導通を検知したことを示す第2導通検知信号S5を出力する。これにより、第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとの導通状態に応じて塗布面PBに存在する対象突起物TPの高さを段階的に検知することが可能となる。
In this embodiment, when the
本実施形態では、異常判定部44は、導通検知部43が第1導通検知信号S4のみを出力した場合に、塗布面PBの凹凸が第1異常状態であると判定し、導通検知部43が第1導通検知信号S4及び第2導通検知信号S5の双方を出力した場合に、塗布面PBの凹凸が第1異常状態とは異なる第2異常状態であると判定する。この構成では、導通検知部43が第1導通検知信号S4のみを出力した場合、少なくとも第1検知板42Aに達しない高さの対象突起物TPが塗布面PBに存在している状態(第1異常状態)であると判断できる。一方、導通検知部43が第1導通検知信号S4及び第2導通検知信号S5の双方を出力した場合、導通検知部43が第1導通検知信号S4のみを出力した場合よりも高い対象突起物TPが塗布面PBに存在している状態(第2異常状態)であると判断できる。このように、上述した構成によれば、第1検知板42Aと第2検知板42Bと第3検知板42Cとの導通状態に応じて、塗布面PBに凹凸の異常状態を段階的に検知することが可能となる。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、第3検知板42Cは、法線方向D1を厚さ方向とする導電板であり、法線方向D1において塗布面PBに向かって湾曲した湾曲部42fを有している。これにより、湾曲部42fの存在によって第3検知板42Cと塗布面PBとの間隔の調整が容易となる。その結果、対象突起物TPをより精度良く検知することが可能となる。
In this embodiment, the
本実施形態では、動作制御部51は、異常判定部44が塗布面PBの凹凸を第1異常状態であると判定した場合に、塗布面PBの凹凸の異常を解消するための復旧動作を供給部35及び照射部33に実行させ、異常判定部44が塗布面PBの凹凸を第2異常状態であると判定した場合に、供給部35及び照射部33の動作を停止させる。このように、塗布面PBの凹凸の異常状態に応じた適切な対応をとることによって、正常な状態で造形処理を確実に行うことができる。
In the present embodiment, when the
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。 Although one embodiment of the present disclosure has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
<変形例1>
図9に示す異常検知ユニット40Aでは、第1検知板42A、第2検知板42B、及び第3検知板42Cが弾性変形しない剛体によって構成されている点で、上記実施形態に係る異常検知ユニット40とは相違する。異常検知ユニット40Aでは、第2検知板42B及び第3検知板42Cは、絶縁体41Aによって上方に変位可能に支持されている。図9に示すように、絶縁体41Aの下面41aに形成される一対の第2支持溝41e及び一対の第3支持溝41fが上記実施形態に係る第2支持溝41c及び第3支持溝41dよりも更に上方に延びている。第2検知板42Bの両端部42cが一対の第2支持溝41eに支持された状態において、第2検知板42Bの両端部42cは、一対の第2支持溝41eの底面から下方に所定距離離れており、一対の第2支持溝41eの内側の側面からも所定距離離れている。同様に、第3検知板42Cの両端部42eが一対の第3支持溝41fに支持された状態において、第3検知板42Cの両端部42eは、一対の第3支持溝41fの底面から下方に所定距離離れており、一対の第3支持溝41fの内側の側面からも所定距離離れている。一方、一対の第1支持溝41bは、上記実施形態と同様、第1検知板42Aの両端部42aに隙間なく嵌合している。
<
In the
このように、第2検知板42B及び第3検知板42Cは、下方から押圧されたときに、上方への変位によって塗布面PBに対して上方に移動可能に構成されている。そのため、図10(a)に示すように、塗布面PBに復旧可能範囲の高さH1の対象突起物TPが存在する場合には、第3検知板42Cが対象突起物TPに衝突することによって対象突起物TPから反力を受け、上方へ変位して第2検知板42Bに接触する。その結果、第3検知板42Cと第2検知板42Bとの間が導通するため、異常判定部44は、第1異常検知信号S1を制御部50に送信する。一方、図10(b)に示すように、塗布面PBに復旧不可範囲の高さH2の対象突起物TPが存在する場合には、第3検知板42Cが対象突起物TPに衝突することによって上方に変位し、第2検知板42Bに接触しながら第2検知板42Bを更に上方に押し上げる。これにより、第2検知板42Bも上方に変位し、第1検知板42Aに接触する。その結果、第3検知板42Cと第2検知板42Bと第1検知板42Aとの間が全て導通するため、異常判定部44は、第2異常検知信号S2を制御部50に送信する。従って、図9に示す異常検知ユニット40Aを用いた場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
In this manner, the
<変形例2>
図11に示す異常検知ユニット40Bは、第1検知板42A、第2検知板42B、及び第3検知板42Cに代えて、検知棒42D(第1導電体)、検知筒42E(第2導電体)、及び検知筒42F(第3導電体)を有する。絶縁体41Bは、一対の第1支持溝41b、一対の第2支持溝41c、及び一対の第3支持溝41dに代えて、1つの支持溝41gを有する。検知棒42Dは、径方向に直線状に延びる導電棒である。検知棒42Dは、導電性を有し且つ弾性変形しない剛体によって構成されている。絶縁体41Bは、例えば、検知棒42Dの径方向の両端部を支持する。検知筒42Eは、径方向に直線状に延びる円筒状の導電筒である。検知筒42Eは、導電性を有し且つ弾性変形しない剛体によって構成されている。検知筒42Eは、検知棒42Dよりも大きな外径を有しており、検知棒42Dを収容するように配置される。絶縁体41Bは、例えば、検知筒42Eの径方向の両端部を支持する。
<Modification 2>
An
検知筒42Fは、径方向に直線状に延びる円筒状の導電筒である。検知筒42Fは、導電性を有し且つ弾性変形しない剛体によって構成されている。検知筒42Fは、検知筒42Eよりも大きな外径を有しており、検知筒42Eを収容するように配置される。絶縁体41Bは、例えば、検知筒42Fの径方向の両端部を支持する。絶縁体41Bの支持溝41gは、径方向に沿って直線状に延びる円形状の溝である。支持溝41gは、検知筒42Fの外径よりも大きな内径を有しており、検知筒42Fを収容している。絶縁体41Bの下面41aにおける支持溝41gの開口の走査方向D22の幅は、検知筒42Fの外径よりも小さい。このような構成では、絶縁体41Bに対する検知筒42Fの下方への移動が規制される一方、絶縁体41Bに対する検知筒42Fの上方への移動が許容される。
The
このように、検知筒42E及び検知筒42Fは、下方から押圧されたときに、上方へ変位可能に構成されている。そのため、図12(a)に示すように、塗布面PBに復旧可能範囲の高さH1の対象突起物TPが存在する場合には、検知筒42Fが対象突起物TPに衝突することによって対象突起物TPから反力を受け、上方へ変位して検知筒42Eに接触する。その結果、検知筒42Fと検知筒42Eとが導通するため、異常判定部44は、第1異常検知信号S1を制御部50に送信する。一方、図12(b)に示すように、塗布面PBに復旧不可範囲の高さH2の対象突起物TPが存在する場合には、検知筒42Fが対象突起物TPに衝突することによって上方に変位し、検知筒42Eに接触しながら検知筒42Eを更に上方に押し上げる。これにより、検知筒42Eも上方に変位し、検知棒42Dに接触する。その結果、検知筒42Fと検知筒42Eと検知棒42Dとが全て導通するため、異常判定部44は、第2異常検知信号S2を制御部50に送信する。従って、図11に示す異常検知ユニット40Bを用いた場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
Thus, the
<その他の変形例>
本開示は、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び各変形例を必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、三次元造形装置の構成は、適宜変更され得る。例えば、三次元造形装置は、電子ビーム以外のエネルギビームを用いて造形物を造形してもよい。例えば、三次元造形装置は、イオンビーム、レーザビーム、紫外線などを照射して造形物を造形してもよい。上記実施形態では、異常検知ユニットは、第1検知板と第2検知板と第3検知板との導通の検知を、これらの検知板の電気抵抗値の変化の検知によって行っているが、電流計によって計測された電流値の変化、或いは電圧計によって計測された電圧値の変化の検知によって行ってもよい。上記実施形態では、異常検知部が第1検知板、第2検知板、及び第3検知板を備える場合について説明したが、第3検知板を備えていなくてもよい。或いは、異常検知部は、塗布面と第3検知板との間に別の検知板を更に備えていてもよい。塗布面に対する異常検知部の走査方向は、周方向の沿った方向である必要はなく、径方向に沿った方向であってもよいし、テーブルの主面に沿った他の方向であってもよい。
<Other Modifications>
The present disclosure is capable of other various modifications. For example, the above embodiments and modifications may be combined with each other according to the desired purpose and effect. Also, the configuration of the three-dimensional modeling apparatus may be changed as appropriate. For example, the 3D modeling apparatus may model a modeled object using an energy beam other than an electron beam. For example, the three-dimensional modeling apparatus may model a modeled object by irradiating an ion beam, a laser beam, an ultraviolet ray, or the like. In the above embodiment, the abnormality detection unit detects continuity among the first detection plate, the second detection plate, and the third detection plate by detecting changes in the electrical resistance values of these detection plates. It may be performed by detecting a change in current value measured by a meter or a change in voltage value measured by a voltmeter. In the above embodiment, the case where the abnormality detection unit includes the first detection plate, the second detection plate, and the third detection plate has been described, but the third detection plate may not be provided. Alternatively, the abnormality detection section may further include another detection plate between the coating surface and the third detection plate. The scanning direction of the abnormality detection unit with respect to the coating surface does not have to be along the circumferential direction, and may be along the radial direction or other directions along the main surface of the table. good.
1 三次元造形装置
6 テーブル
6a 主面
33 照射部
34 異常検知部(異常検知装置)
35 供給部
41 絶縁体(支持体)
42A 第1検知板(第1導電体)
42a,42c,42e 両端部
42B 第2検知板(第2導電体)
42b,42d,42f 湾曲部
42C 第3検知板(第3導電体)
42D 検知棒(第1導電体)
42E 検知筒(第2導電体)
42F 検知筒(第3導電体)
43 導通検知部
44 異常判定部
50 制御部
D1 法線方向
D22 走査方向
M 造形物
P 粉末
PA 粉末床
PB 塗布面(表面)
1 Three-
35
42A first detection plate (first conductor)
42a, 42c, 42e Both ends 42B Second detection plate (second conductor)
42b, 42d, 42f
42D detection rod (first conductor)
42E detection tube (second conductor)
42F detection tube (third conductor)
43
Claims (11)
前記粉末床にエネルギビームを照射することにより、前記粉末が固化した三次元の造形物を得る照射部と、
前記エネルギビームが照射された前記粉末床の表面の凹凸が許容範囲でないことを検知する異常検知部と、を備え、
前記異常検知部は、
前記表面に対して前記主面の法線方向に対向する第1導電体と、
前記表面と前記第1導電体との前記法線方向の間に配置され、前記法線方向において前記第1導電体と離間した位置から前記第1導電体に接触する位置へと変位するように構成された第2導電体と、
前記法線方向に作用する力に応じて前記第2導電体が前記第1導電体に接触したときに、前記第1導電体と前記第2導電体との導通を検知する導通検知部と、を有する、三次元造形装置。 a supply unit that supplies powder onto the main surface of a table to form a powder bed, which is a layered product of the powder, on the main surface;
an irradiation unit that obtains a three-dimensional modeled object in which the powder is solidified by irradiating the powder bed with an energy beam;
an abnormality detection unit that detects that the unevenness of the surface of the powder bed irradiated with the energy beam is not within an allowable range;
The abnormality detection unit is
a first conductor facing the surface in the normal direction of the main surface;
It is arranged between the surface and the first conductor in the normal direction, and is displaced from a position separated from the first conductor in the normal direction to a position in contact with the first conductor. a configured second electrical conductor;
a continuity detection unit that detects continuity between the first conductor and the second conductor when the second conductor contacts the first conductor in accordance with the force acting in the normal direction; A three-dimensional modeling apparatus.
前記湾曲部は、前記法線方向及び前記走査方向に沿った断面において、前記表面に向かって凸となる弧状を呈している、請求項3に記載の三次元造形装置。 the first conductor and the second conductor are movable relative to the surface in a scanning direction along the main surface;
4. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 3, wherein the curved portion has an arcuate shape that protrudes toward the surface in a cross section along the normal direction and the scanning direction.
前記第2導電体の両端部が前記支持体に支持され、前記第2導電体の前記両端部の間の部分が前記湾曲部を構成する、請求項3~5のいずれか一項に記載の三次元造形装置。 further comprising an insulating support that supports the first conductor and the second conductor;
6. The device according to any one of claims 3 to 5, wherein both ends of said second conductor are supported by said support, and a portion between said both ends of said second conductor constitutes said curved portion. Three-dimensional modeling device.
前記導通検知部は、
前記法線方向に作用する力に応じて前記第3導電体が前記第2導電体に接触したときに、前記第3導電体と前記第2導電体との導通を検知したことを示す第1導通検知信号を出力し、
前記法線方向に作用する力に応じて前記第2導電体が前記第1導電体に接触したときに、前記第2導電体と前記第1導電体との導通を検知したことを示す第2導通検知信号を出力する、請求項1~6のいずれか一項に記載の三次元造形装置。 It is arranged between the surface and the second conductor in the normal direction, and is displaced from a position separated from the second conductor in the normal direction to a position in contact with the second conductor. further comprising a configured third electrical conductor;
The continuity detection unit is
A first indicating that the continuity between the third conductor and the second conductor is detected when the third conductor contacts the second conductor in accordance with the force acting in the normal direction. Outputs a continuity detection signal,
a second conductor indicating that continuity between the second conductor and the first conductor is detected when the second conductor contacts the first conductor in accordance with the force acting in the normal direction; The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6, which outputs a continuity detection signal.
前記異常判定部は、前記導通検知部が前記第1導通検知信号のみを出力した場合に、前記粉末床の表面の凹凸が第1異常状態であると判定し、前記導通検知部が前記第1導通検知信号及び前記第2導通検知信号の双方を出力した場合に、前記粉末床の表面の凹凸が第1異常状態とは異なる第2異常状態であると判定する、請求項7に記載の三次元造形装置。 When the continuity detection unit detects continuity among any one of the first conductor, the second conductor, and the third conductor, the abnormality detection unit detects that the unevenness of the surface of the powder bed is within an allowable range. It further has an abnormality determination unit that determines that it is not, and determines that the unevenness of the surface of the powder bed is in an abnormal state,
The abnormality determination unit determines that the unevenness of the surface of the powder bed is in the first abnormal state when the continuity detection unit outputs only the first continuity detection signal, and the continuity detection unit detects the first The tertiary according to claim 7, wherein when both the continuity detection signal and the second continuity detection signal are output, it is determined that the unevenness of the surface of the powder bed is in a second abnormal state different from the first abnormal state. Former sculpting device.
前記制御部は、前記異常判定部が前記表面の凹凸を前記第1異常状態であると判定した場合に、前記表面の凹凸の異常を解消するための復旧動作を前記供給部及び前記照射部に実行させ、前記異常判定部が前記表面の凹凸を前記第2異常状態であると判定した場合に、前記供給部及び前記照射部の動作を停止させる、請求項8に記載の三次元造形装置。 further comprising a control unit that controls operations of the supply unit and the irradiation unit;
When the abnormality determination unit determines that the unevenness of the surface is in the first abnormal state, the control unit causes the supply unit and the irradiation unit to perform a recovery operation to eliminate the abnormality of the unevenness of the surface. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 8, wherein the operation of the supply unit and the irradiation unit is stopped when the abnormality determination unit determines that the unevenness of the surface is in the second abnormal state.
前記表面に対して前記主面の法線方向に対向する第1導電体と、
前記表面と前記第1導電体との前記法線方向の間に配置され、前記法線方向において前記第1導電体と離間した位置から前記第1導電体に接触する位置へと変位するように構成された第2導電体と、
前記法線方向に作用する力に応じて前記第2導電体が前記第1導電体に接触したときに、前記第1導電体と前記第2導電体との導通を検知する導通検知部と、を備える、異常検知装置。 An abnormality detection device for detecting that unevenness of the surface of the powder bed irradiated with the energy beam on the main surface of the table is not within the allowable range,
a first conductor facing the surface in the normal direction of the main surface;
It is arranged between the surface and the first conductor in the normal direction, and is displaced from a position separated from the first conductor in the normal direction to a position in contact with the first conductor. a configured second electrical conductor;
a continuity detection unit that detects continuity between the first conductor and the second conductor when the second conductor contacts the first conductor in accordance with the force acting in the normal direction; An anomaly detection device.
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CN117696930A (en) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 西安赛隆增材技术股份有限公司 | Powder blowing detection method for additive manufacturing device and additive manufacturing device |
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Cited By (2)
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CN117696930A (en) * | 2024-02-06 | 2024-03-15 | 西安赛隆增材技术股份有限公司 | Powder blowing detection method for additive manufacturing device and additive manufacturing device |
CN117696930B (en) * | 2024-02-06 | 2024-05-03 | 西安赛隆增材技术股份有限公司 | Powder blowing detection method for additive manufacturing device and additive manufacturing device |
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