JP6283053B2 - Additive manufacturing equipment - Google Patents

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Description

この発明は、積層造形装置に関する。   The present invention relates to an additive manufacturing apparatus.

レーザ光による積層造形法では、不活性ガスが充満された密閉されたチャンバ内において、上下方向に移動可能な造形テーブル上に非常に薄い材料粉体層を形成し、この材料粉体層の所定箇所にレーザ光を照射して照射位置の材料粉体を焼結させることを繰り返すことによって、複数の焼結層を積層して一体となる焼結体からなる所望の三次元形状を造形する。また、好ましくは鉛直水平方向に移動可能なエンドミル等の切削工具を用いて、造形物の造形途中に、材料粉体を焼結して得られた焼結体の表面や不要部分に対して機械加工を施してもよい。かかる工程の組み合わせと繰り返しとを経て、所望の積層造形物が形成される。   In the layered manufacturing method using laser light, a very thin material powder layer is formed on a modeling table movable in the vertical direction in a sealed chamber filled with an inert gas. By repeatedly irradiating the portion with laser light to sinter the material powder at the irradiation position, a desired three-dimensional shape made of a sintered body formed by laminating a plurality of sintered layers is formed. In addition, it is preferable to use a cutting tool such as an end mill that can move in the vertical and horizontal directions to machine the surface of the sintered body obtained by sintering the material powder and unnecessary parts during the modeling of the modeled object. Processing may be performed. A desired layered object is formed through a combination and repetition of such steps.

このような積層造形を行うための積層造形装置には、数多くの熱源が存在しており、この熱源からの熱によって種々の部材に熱変位が生じる。特に、材料粉体層の所定の位置にレーザ光を照射するレーザ光照射部は、切削工具を含む切削装置等に比して造形テーブル上の材料粉体層と離れた位置に設けられるため、熱変位による位置ずれの影響を受けやすい。そのため、積層造形の精度を維持するために、定期的にレーザ光照射部からのレーザ光の照射位置を補正する必要がある。   There are many heat sources in an additive manufacturing apparatus for performing such additive manufacturing, and thermal displacement occurs in various members due to heat from the heat source. In particular, the laser beam irradiation unit that irradiates a laser beam to a predetermined position of the material powder layer is provided at a position away from the material powder layer on the modeling table as compared to a cutting device including a cutting tool. It is susceptible to misalignment due to thermal displacement. Therefore, in order to maintain the accuracy of additive manufacturing, it is necessary to periodically correct the irradiation position of the laser light from the laser light irradiation unit.

特許文献1では、このようなずれの補正を行うために、造形領域に隣接した位置に基準マークを設定し、スキャン光学系を通じて造形開始前と造形途中に基準マークを計測することによって位置ずれの補正を行っている。また、基準マークの計測を行うために、計測時に移動機構を用いて撮像部を移動させて光路中に挿入する構成や、ハーフミラーを常時光路中に配置しておいてハーフミラーで光を撮像部に導くという構成が採用されている。   In Patent Document 1, in order to correct such a deviation, a reference mark is set at a position adjacent to the modeling area, and the positional deviation is detected by measuring the reference mark before and during the modeling through the scanning optical system. Correction is being performed. In addition, to measure the fiducial mark, the imaging unit is moved and inserted into the optical path using a moving mechanism at the time of measurement, or the half mirror is always placed in the optical path and the light is imaged with the half mirror. The structure which guides to the part is adopted.

特許第4130813号公報Japanese Patent No. 4130813

しかし、特許文献1の方法は、移動機構を用いる場合には移動機構自体の熱変位のために補正の精度が低下するという問題があり、ハーフミラーを挿入する方法ではハーフミラーによるレーザ光の減衰などの問題がある。更に、基準マークの位置が撮像部から離れているために高精度の補正を行うことが難しい。   However, the method of Patent Document 1 has a problem that the correction accuracy decreases due to the thermal displacement of the moving mechanism itself when the moving mechanism is used. In the method of inserting the half mirror, the laser beam is attenuated by the half mirror. There are problems such as. Furthermore, since the position of the reference mark is away from the imaging unit, it is difficult to perform high-precision correction.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高品質な造形物を形成可能な積層造形装置を提供するものである。   This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the additive manufacturing apparatus which can form a high quality molded article.

本発明によれば、造形領域を覆い且つ不活性ガスで充満されるチャンバと、前記造形領域上に形成される材料粉体層上の照射領域における材料粉体を焼結させるレーザ光を照射するレーザ光照射部と、前記材料粉体を焼結させて得られる焼結層を切削する切削工具を前記チャンバ内で鉛直水平方向に移動させる切削装置と、前記レーザ光又は前記レーザ光と同一光軸を有する同軸光から成る補正光の照射位置を検出する光検出部と、前記光検出部において検出された前記補正光の照射位置に基づいて前記レーザ光の照射位置を補正する補正手段と、を備え、前記光検出部は、前記切削装置に設けられる、積層造形装置が提供される。   According to the present invention, a laser beam is applied to sinter material powder in a chamber that covers the modeling region and is filled with an inert gas, and an irradiation region on the material powder layer formed on the modeling region. A laser beam irradiation unit, a cutting device for moving a cutting tool for cutting a sintered layer obtained by sintering the material powder in the vertical and horizontal directions in the chamber, and the laser beam or the same beam as the laser beam A light detection unit that detects an irradiation position of correction light composed of coaxial light having an axis, and a correction unit that corrects the irradiation position of the laser light based on the irradiation position of the correction light detected by the light detection unit; And the light detection unit is provided in the cutting device.

本発明では、特許文献1等の従来技術とは異なり切削装置に設けられた光検出部を利用するため、レーザ光の照射位置を補正することでレーザ光照射に係る平面座標系と切削工具の位置制御に係る平面座標系との対応付けも合わせて行うことができ、切削の精度を向上させることができる。また、光検出部が移動可能に構成されるため、計測誤差が小さい位置での補正が可能となりより高精度な補正を実現することができる。以上より、本発明によれば、高品質な造形物を形成することができる。   In the present invention, unlike a conventional technique such as Patent Document 1, a light detection unit provided in a cutting apparatus is used. Therefore, by correcting the irradiation position of the laser beam, the planar coordinate system and the cutting tool related to the laser beam irradiation are corrected. Correspondence with a plane coordinate system related to position control can also be performed, and cutting accuracy can be improved. In addition, since the light detection unit is configured to be movable, it is possible to perform correction at a position where the measurement error is small, and it is possible to realize correction with higher accuracy. As described above, according to the present invention, a high-quality model can be formed.

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be exemplified. The following embodiments can be combined with each other.

好ましくは、前記チャンバ内を移動しながら前記造形領域上に前記材料粉体を撒布して前記材料粉体層を形成するリコータヘッドを更に備え、前記切削装置は、前記リコータヘッドの所定の一方向の移動とともに又は当該移動完了後に前記光検出部を退避位置から測定位置に移動させ、前記補正手段は、前記光検出部が前記測定位置にある状態において、前記光検出部において検出された前記補正光の照射位置に基づいて前記レーザ光の照射位置を補正するように構成される。   Preferably, the apparatus further includes a recoater head that forms the material powder layer by spreading the material powder on the modeling region while moving in the chamber, and the cutting device includes a predetermined part of the recoater head. With the movement in one direction or after completion of the movement, the light detection unit is moved from the retracted position to the measurement position, and the correction unit is detected by the light detection unit in a state where the light detection unit is at the measurement position. The laser light irradiation position is corrected based on the correction light irradiation position.

好ましくは、前記光検出部は、前記切削工具の位置制御に係る平面座標系のどちらか1つの座標軸上に配置される。   Preferably, the light detection unit is arranged on any one coordinate axis of a planar coordinate system related to position control of the cutting tool.

好ましくは、前記切削装置は、前記レーザ光の位置制御に係る平面座標系の原点から等距離にある2点に照射したレーザ光を検出するように前記光検出部を移動させる。   Preferably, the cutting apparatus moves the light detection unit so as to detect laser light irradiated to two points that are equidistant from an origin of a planar coordinate system related to position control of the laser light.

好ましくは、前記光検出部は、第1及び第2光検出部を含む複数の光検出部を備え、前記補正手段は、第1及び第2光検出部において検出された前記補正光の照射位置に基づいて前記レーザ光の照射位置を補正するように構成され、第1及び第2光検出部は、前記切削工具の位置制御に係る平面座標系のどちらか1つの座標軸から等距離に配置される。   Preferably, the light detection unit includes a plurality of light detection units including first and second light detection units, and the correction unit is an irradiation position of the correction light detected by the first and second light detection units. The first and second light detectors are arranged equidistantly from one of the coordinate axes of the planar coordinate system related to the position control of the cutting tool. The

好ましくは、前記切削装置は、前記レーザ光の位置制御に係る平面座標系の原点から等距離にある2点に照射したレーザ光を第1及び第2光検出部がそれぞれ検出するように、前記光検出部を移動させる。   Preferably, the cutting device is configured so that the first and second light detection units respectively detect laser beams irradiated to two points that are equidistant from an origin of a planar coordinate system related to position control of the laser light. Move the light detector.

本発明の第1及び第2実施形態に係る積層造形装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the additive manufacturing apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係る粉体層形成装置3及びレーザ光照射部13の斜視図である。It is a perspective view of the powder layer forming apparatus 3 and the laser beam irradiation part 13 which concern on 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係るリコータヘッド11の斜視図である。It is a perspective view of the recoater head 11 concerning the 1st and 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係るリコータヘッド11の別の角度から見た斜視図である。It is the perspective view seen from another angle of the recoater head 11 concerning the 1st and 2nd embodiments of the present invention. 本発明の第1実施形態に係り、図1におけるP−P断面であって加工ヘッド57に設けられた光検出部41を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a light detection unit 41 provided on a machining head 57 in the PP cross section in FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係る積層造形装置を用いた積層造形方法の説明図である。It is explanatory drawing of the additive manufacturing method using the additive manufacturing apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係る積層造形装置を用いた積層造形方法の説明図である。It is explanatory drawing of the additive manufacturing method using the additive manufacturing apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係る積層造形装置を用いた積層造形方法の説明図である。It is explanatory drawing of the additive manufacturing method using the additive manufacturing apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係る積層造形装置を用いた積層造形方法の説明図である。It is explanatory drawing of the additive manufacturing method using the additive manufacturing apparatus which concerns on 1st and 2nd embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係り、第1目標照射位置と第2目標照射位置との関係を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a relationship between a first target irradiation position and a second target irradiation position according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1及び第2実施形態に係り、目標照射位置と実照射位置との関係を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a relationship between a target irradiation position and an actual irradiation position according to the first and second embodiments of the present invention. 本発明の第2実施形態に係り、図1におけるP−P断面であって加工ヘッド57に設けられた第1光検出部41a及び第2光検出部41bを示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a first light detection unit 41 a and a second light detection unit 41 b provided on a machining head 57 in the PP cross section in FIG. 1 according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係り、第1目標照射位置と第2目標照射位置との関係を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a relationship between a first target irradiation position and a second target irradiation position according to the second embodiment of the present invention.

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Various characteristic items shown in the following embodiments can be combined with each other.

1.第1実施形態
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係る積層造形装置は、チャンバ1とレーザ光照射部13とを有する。
1. First Embodiment As shown in FIG. 1, an additive manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention includes a chamber 1 and a laser beam irradiation unit 13.

チャンバ1は、所要の造形領域Rを覆い且つ所定濃度の不活性ガスで充満される。チャンバ1には、内部に粉体層形成装置3が設けられ、上面部にヒューム拡散装置17が設けられる。粉体層形成装置3は、ベース台4とリコータヘッド11とを有する。   The chamber 1 covers a required modeling region R and is filled with an inert gas having a predetermined concentration. The chamber 1 is provided with a powder layer forming device 3 inside, and a fume diffusing device 17 is provided on the upper surface. The powder layer forming apparatus 3 includes a base table 4 and a recoater head 11.

ベース台4は、積層造形物が形成される造形領域Rを有する。造形領域Rには、造形テーブル5が設けられる。造形テーブル5は、造形テーブル駆動機構31によって駆動されて上下方向(図1の矢印A方向)に移動することができる。積層造形装置の使用時には、造形テーブル5上に造形プレート7が配置され、その上に材料粉体層8が形成される。また、所定の照射領域は、造形領域R内に存在し、所望の三次元造形物の輪郭形状で囲繞される領域とおおよそ一致する。   The base 4 has a modeling region R where a layered product is formed. In the modeling region R, a modeling table 5 is provided. The modeling table 5 is driven by the modeling table drive mechanism 31 and can move in the vertical direction (the direction of arrow A in FIG. 1). When the additive manufacturing apparatus is used, the modeling plate 7 is disposed on the modeling table 5, and the material powder layer 8 is formed thereon. In addition, the predetermined irradiation region exists in the modeling region R and approximately matches the region surrounded by the contour shape of the desired three-dimensional structure.

造形テーブル5の周りには、粉体保持壁26が設けられる。粉体保持壁26と造形テーブル5とによって囲まれる粉体保持空間には、未焼結の材料粉体が保持される。図1においては不図示であるが、粉体保持壁26の下側には、粉体保持空間内の材料粉体を排出可能な粉体排出部が設けられてもよい。かかる場合、積層造形の完了後に造形テーブル5を降下させることによって、未焼結の材料粉体が粉体排出部から排出される。排出された材料粉体は、シューターガイドによってシューターに案内され、シューターを通じてバケットに収容されることになる。   A powder holding wall 26 is provided around the modeling table 5. In the powder holding space surrounded by the powder holding wall 26 and the modeling table 5, unsintered material powder is held. Although not shown in FIG. 1, a powder discharge unit capable of discharging the material powder in the powder holding space may be provided below the powder holding wall 26. In such a case, the unsintered material powder is discharged from the powder discharge section by lowering the modeling table 5 after the completion of the layered modeling. The discharged material powder is guided to the shooter by the shooter guide and is accommodated in the bucket through the shooter.

リコータヘッド11は、図2〜図4に示すように、材料収容部11aと材料供給部11bと材料排出部11cとを有する。   As shown in FIGS. 2 to 4, the recoater head 11 includes a material storage portion 11 a, a material supply portion 11 b, and a material discharge portion 11 c.

材料収容部11aは材料粉体を収容する。なお、材料粉体は、例えば金属粉(例:鉄粉)であり、例えば平均粒径20μmの球形である。材料供給部11bは、材料収容部11aの上面に設けられ、不図示の材料供給装置から材料収容部11aに供給される材料粉体の受口となる。材料排出部11cは、材料収容部11aの底面に設けられ、材料収容部11a内の材料粉体を排出する。なお、材料排出部11cは、リコータヘッド11の移動方向(矢印B方向)に直交する水平1軸方向(矢印C方向)に延びるスリット形状である。   The material accommodating part 11a accommodates material powder. The material powder is, for example, metal powder (eg, iron powder), for example, a spherical shape having an average particle diameter of 20 μm. The material supply unit 11b is provided on the upper surface of the material storage unit 11a, and serves as a receiving port for the material powder supplied from the material supply device (not shown) to the material storage unit 11a. The material discharge part 11c is provided in the bottom face of the material storage part 11a, and discharges the material powder in the material storage part 11a. In addition, the material discharge | emission part 11c is a slit shape extended in the horizontal uniaxial direction (arrow C direction) orthogonal to the moving direction (arrow B direction) of the recoater head 11. FIG.

また、リコータヘッド11の両側面には、ブレード11fb、11rbとリコータヘッド供給口11fsとリコータヘッド排出口11rsとが設けられる。ブレード11fb、11rbは、材料粉体を撒布する。換言するとブレード11fb、11rbは、材料排出部11cから排出された材料粉体を平坦化して材料粉体層8を形成する。リコータヘッド供給口11fs及びリコータヘッド排出口11rsは、リコータヘッド11の移動方向(矢印B方向)に直交する水平1軸方向(矢印C方向)に沿ってそれぞれ設けられ、不活性ガスの供給及び排出を行う(詳細は後述)。本明細書において、「不活性ガス」とは、材料粉体と実質的に反応しないガスであり、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等が例示される。   Also, blades 11fb and 11rb, a recoater head supply port 11fs, and a recoater head discharge port 11rs are provided on both side surfaces of the recoater head 11. The blades 11fb and 11rb distribute the material powder. In other words, the blades 11fb and 11rb flatten the material powder discharged from the material discharge portion 11c to form the material powder layer 8. The recoater head supply port 11fs and the recoater head discharge port 11rs are respectively provided along a horizontal one-axis direction (arrow C direction) orthogonal to the moving direction of the recoater head 11 (arrow B direction). Supply and discharge (details will be described later). In this specification, the “inert gas” is a gas that does not substantially react with the material powder, and examples thereof include nitrogen gas, argon gas, and helium gas.

切削装置50は、スピンドルヘッド60と光検出部41とが設けられた加工ヘッド57を有する。加工ヘッド57は、不図示の加工ヘッド駆動機構により制御可能に、スピンドルヘッド60と光検出部41とを所望の位置に水平鉛直方向に移動させる。   The cutting device 50 includes a machining head 57 provided with a spindle head 60 and a light detection unit 41. The processing head 57 moves the spindle head 60 and the light detection unit 41 to desired positions in the horizontal and vertical directions so that they can be controlled by a processing head drive mechanism (not shown).

スピンドルヘッド60は、図5に示すように、不図示のエンドミル等の切削工具を取り付けて回転させることができるように構成されており、材料粉体を焼結して得られた焼結層の表面や不要部分に対して切削加工を行うことができる。また切削工具は複数種類の切削工具であることが好ましく、使用する切削工具は不図示の自動工具交換装置によって、造形中にも交換可能である。   As shown in FIG. 5, the spindle head 60 is configured so that a cutting tool such as an end mill (not shown) can be attached and rotated, and a sintered layer obtained by sintering the material powder. Cutting can be performed on the surface and unnecessary portions. The cutting tools are preferably a plurality of types of cutting tools, and the cutting tools to be used can be replaced during modeling by an automatic tool changer (not shown).

光検出部41は、例えば受光素子又はCCD(Charge−Coupled Device)等の撮像素子であり、レーザ光Lの照射位置の補正処理に使用されるものである。かかる補正処理の内容については後に詳述する。   The light detection unit 41 is an image sensor such as a light receiving element or a CCD (Charge-Coupled Device), and is used for correcting the irradiation position of the laser light L. Details of the correction processing will be described later.

ここで、スピンドルヘッド60と光検出部41とがともに同一の駆動系(ここでは加工ヘッド57)に設けられているため、スピンドルヘッド60に装着される切削工具の位置制御に係る平面座標系(図5に示すx−y座標、座標を(x,y)と示す。)において光検出部41の座標は既知である。第1実施形態に係る光検出部41が、切削工具の位置制御に係る平面座標系における1つの軸、すなわちx軸あるいはy軸上に配置されることが好ましい。ここでは、光検出部41はx軸上に配置される。図5においては、切削工具(主軸)を原点(0,0)として光検出部41は、(a,0)に配置されている。かかる構成によって、後述の補正による切削工具の位置制御に係る平面座標系とレーザ光Lの位置制御に係る平面座標系との対応付けをより高精度に行うことができる。なお、以下において造形領域Rに平行な切削工具の位置制御に係る平面座標系を単に主軸座標系といい、造形領域Rに平行なレーザ光Lの位置制御に係る平面座標系を単にレーザ光座標系という。   Here, since both the spindle head 60 and the light detection unit 41 are provided in the same drive system (here, the machining head 57), a planar coordinate system (for controlling the position of the cutting tool mounted on the spindle head 60) ( In FIG. 5, the coordinates of the light detection unit 41 are known in the xy coordinates and the coordinates are represented as (x, y). The light detection unit 41 according to the first embodiment is preferably arranged on one axis in the plane coordinate system related to the position control of the cutting tool, that is, the x-axis or the y-axis. Here, the light detection unit 41 is disposed on the x-axis. In FIG. 5, the light detection unit 41 is arranged at (a, 0) with the cutting tool (main axis) as the origin (0, 0). With this configuration, it is possible to associate the planar coordinate system related to the position control of the cutting tool by the correction described later with the planar coordinate system related to the position control of the laser beam L with higher accuracy. In the following, the plane coordinate system related to the position control of the cutting tool parallel to the modeling area R is simply referred to as a main axis coordinate system, and the plane coordinate system related to the position control of the laser beam L parallel to the modeling area R is simply referred to as the laser beam coordinate. It is called a system.

チャンバ1の上面には、ウィンドウ1aを覆うようにヒューム拡散装置17が設けられる。ヒューム拡散装置17は、円筒状の筐体17aと、筐体17a内に配置された円筒状の拡散部材17cを備える。筐体17aと拡散部材17cの間に不活性ガス供給空間17dが設けられる。また、筐体17aの底面には、拡散部材17cの内側に開口部17bが設けられる。拡散部材17cには多数の細孔17eが設けられており、不活性ガス供給空間17dに供給された清浄な不活性ガスは細孔17eを通じて清浄室17fに充満される。そして、清浄室17fに充満された清浄な不活性ガスは、開口部17bを通じてヒューム拡散装置17の下方に向かって噴出される。   A fume diffusing device 17 is provided on the upper surface of the chamber 1 so as to cover the window 1a. The fume diffusing device 17 includes a cylindrical casing 17a and a cylindrical diffusing member 17c disposed in the casing 17a. An inert gas supply space 17d is provided between the housing 17a and the diffusion member 17c. An opening 17b is provided on the bottom surface of the housing 17a inside the diffusion member 17c. The diffusion member 17c is provided with a large number of pores 17e, and the clean inert gas supplied to the inert gas supply space 17d fills the clean chamber 17f through the pores 17e. Then, the clean inert gas filled in the clean chamber 17f is ejected downward of the fume diffusing device 17 through the opening 17b.

レーザ光照射部13は、チャンバ1の上方に設けられる。レーザ光照射部13は、造形領域R上に形成される材料粉体層8の所定箇所にレーザ光Lを照射して照射位置の材料粉体を焼結させる。具体的には、レーザ光照射部13は、レーザ光源42と2軸のガルバノミラー43a、43bとフォーカス制御ユニット44とを有する。なお、各ガルバノミラー43a、43bは、それぞれガルバノミラー43a、43bを回転させるアクチュエータを備えている。   The laser beam irradiation unit 13 is provided above the chamber 1. The laser beam irradiation unit 13 irradiates a predetermined portion of the material powder layer 8 formed on the modeling region R with the laser beam L to sinter the material powder at the irradiation position. Specifically, the laser light irradiation unit 13 includes a laser light source 42, biaxial galvanometer mirrors 43 a and 43 b, and a focus control unit 44. Each galvanometer mirror 43a, 43b includes an actuator for rotating the galvanometer mirror 43a, 43b, respectively.

レーザ光源42はレーザ光Lを照射する。ここで、レーザ光Lは、材料粉体を焼結可能なレーザであって、例えば、COレーザ、ファイバーレーザ、YAGレーザ等である。 The laser light source 42 emits laser light L. Here, the laser beam L is a laser capable of sintering the material powder, and is, for example, a CO 2 laser, a fiber laser, a YAG laser, or the like.

フォーカス制御ユニット44は、レーザ光源42より出力されたレーザ光Lを集光し所望のスポット径に調整する。2軸のガルバノミラー43a、43bは、レーザ光源42より出力されたレーザ光Lを制御可能に2次元走査する。特にガルバノミラー43aは、レーザ光Lを矢印B方向(X軸方向)に走査し、ガルバノミラー43bは、レーザ光Lを矢印C方向(Y軸方向)に走査する。ガルバノミラー43a、43bは、それぞれ、不図示の制御装置から入力される回転角度制御信号の大きさに応じて回転角度が制御される。かかる特徴により、ガルバノミラー43a、43bの各アクチュエータに入力する回転角度制御信号の大きさを変化させることによって、所望の位置にレーザ光Lを照射することができる。   The focus control unit 44 condenses the laser light L output from the laser light source 42 and adjusts it to a desired spot diameter. The biaxial galvanometer mirrors 43a and 43b scan the laser light L output from the laser light source 42 two-dimensionally so as to be controllable. In particular, the galvanometer mirror 43a scans the laser beam L in the arrow B direction (X-axis direction), and the galvanometer mirror 43b scans the laser beam L in the arrow C direction (Y-axis direction). The rotation angles of the galvanometer mirrors 43a and 43b are controlled according to the magnitude of a rotation angle control signal input from a control device (not shown). With this feature, the laser beam L can be irradiated to a desired position by changing the magnitude of the rotation angle control signal input to each actuator of the galvanometer mirrors 43a and 43b.

ガルバノミラー43a、43bを通過したレーザ光Lは、チャンバ1に設けられたウィンドウ1aを透過して造形領域Rに形成された材料粉体層8に照射される。ウィンドウ1aは、レーザ光Lを透過可能な材料で形成される。例えば、レーザ光Lがファイバーレーザ又はYAGレーザの場合、ウィンドウ1aは石英ガラスで構成可能である。   The laser light L that has passed through the galvanometer mirrors 43 a and 43 b is transmitted through the window 1 a provided in the chamber 1 and is applied to the material powder layer 8 formed in the modeling region R. The window 1a is formed of a material that can transmit the laser light L. For example, when the laser beam L is a fiber laser or a YAG laser, the window 1a can be made of quartz glass.

次に、不活性ガス給排系統について説明する。不活性ガス給排系統は、チャンバ1に設けられる複数の不活性ガスの供給口及び排出口と、各供給口及び各排出口と不活性ガス供給装置15及びヒュームコレクタ19とを接続する配管を含む。本実施形態では、リコータヘッド供給口11fs、チャンバ供給口1b、副供給口1e、及びヒューム拡散装置供給口17gを含む供給口と、チャンバ排出口1c、リコータヘッド排出口11rs、副排出口1fを含む排出口とを備える。   Next, the inert gas supply / discharge system will be described. The inert gas supply / discharge system includes a plurality of inert gas supply ports and discharge ports provided in the chamber 1, and pipes that connect the supply ports and the discharge ports to the inert gas supply device 15 and the fume collector 19. Including. In the present embodiment, a supply port including a recoater head supply port 11fs, a chamber supply port 1b, a sub supply port 1e, and a fume diffusing device supply port 17g, a chamber discharge port 1c, a recoater head discharge port 11rs, and a sub discharge port And a discharge port including 1f.

リコータヘッド供給口11fsは、チャンバ排出口1cの設置位置に対応してチャンバ排出口1cに対面するように設けられる。好ましくは、リコータヘッド供給口11fsは、リコータヘッド11が不図示の材料供給装置の設置位置に対して所定の照射領域を挟んで反対側に位置しているときにチャンバ排出口1cと対面するように、矢印C方向に沿ってリコータヘッド11の片面に設けられる。   The recoater head supply port 11fs is provided so as to face the chamber discharge port 1c corresponding to the installation position of the chamber discharge port 1c. Preferably, the recoater head supply port 11fs faces the chamber discharge port 1c when the recoater head 11 is located on the opposite side of a predetermined irradiation region with respect to the installation position of the material supply device (not shown). As shown, the recoater head 11 is provided on one surface along the arrow C direction.

チャンバ排出口1cは、チャンバ1の側板にリコータヘッド供給口11fsに対面するように所定の照射領域から所定距離離れて設けられる。また、チャンバ排出口1cに接続するように不図示の吸引装置が設けられるとよい。当該吸引装置は、レーザ光Lの照射経路からヒュームを効率よく排除することを助ける。また、吸引装置によってチャンバ排出口1cにおいて、より多くの量のヒュームを排出することができ、造形空間1d内にヒュームが拡散しにくくなる。   The chamber discharge port 1c is provided on the side plate of the chamber 1 at a predetermined distance from a predetermined irradiation region so as to face the recoater head supply port 11fs. A suction device (not shown) may be provided so as to be connected to the chamber outlet 1c. The suction device helps to efficiently remove fumes from the irradiation path of the laser light L. Further, a larger amount of fumes can be discharged from the chamber discharge port 1c by the suction device, and the fumes are less likely to diffuse into the modeling space 1d.

チャンバ供給口1bは、ベース台4の端上に所定の照射領域を間に置いてチャンバ排出口1cに対面するように設けられる。チャンバ供給口1bは、リコータヘッド11が所定の照射領域を通過してリコータヘッド供給口11fsが所定の照射領域を間に置かずにチャンバ排出口1cに直面する位置にあるとき、リコータヘッド供給口11fsからチャンバ供給口1bに選択的に切り換えられて開放される。そのため、チャンバ供給口1bは、リコータヘッド供給口11fsから供給される不活性ガスと同じ所定の圧力と流量の不活性ガスをチャンバ排出口1cに向けて供給するので、常に同じ方向に不活性ガスの流れを作り出し、安定した焼結を行える点で有利である。   The chamber supply port 1b is provided on the end of the base table 4 so as to face the chamber discharge port 1c with a predetermined irradiation region in between. When the recoater head 11 passes through a predetermined irradiation region and the recoater head supply port 11fs faces the chamber discharge port 1c without interposing the predetermined irradiation region, the chamber supply port 1b is The head supply port 11fs is selectively switched to the chamber supply port 1b to be opened. For this reason, the chamber supply port 1b supplies the inert gas having the same predetermined pressure and flow rate as the inert gas supplied from the recoater head supply port 11fs toward the chamber discharge port 1c, so that it is always inert in the same direction. It is advantageous in that a gas flow can be created and stable sintering can be performed.

リコータヘッド排出口11rsは、リコータヘッド11のリコータヘッド供給口11fsが設けられている片面に対して反対側の側面に、矢印C方向に沿って設けられる。リコータヘッド供給口11fsから不活性ガスを供給できないとき、換言すれば、チャンバ供給口1bから不活性ガスを供給するときに、所定の照射領域のより近くで不活性ガスの流れを作り出していくらかのヒュームを排出するので、ヒュームをより効率よくレーザ光Lの照射経路から排除することができる。   The recoater head discharge port 11rs is provided along the arrow C direction on the side surface opposite to the one surface of the recoater head 11 where the recoater head supply port 11fs is provided. When the inert gas cannot be supplied from the recoater head supply port 11fs, in other words, when the inert gas is supplied from the chamber supply port 1b, some flow of the inert gas is created near the predetermined irradiation region. Therefore, the fumes can be more efficiently excluded from the irradiation path of the laser light L.

また、本実施形態の不活性ガス給排系統は、チャンバ排出口1cに対面するようにチャンバ1の側板に設けられヒュームコレクタ19から送給されるヒュームが除去された清浄な不活性ガスを造形空間1dに供給する副供給口1eと、チャンバ1の上面に設けられヒューム拡散装置17へ不活性ガスを供給するヒューム拡散装置供給口17gと、チャンバ排出口1cの上側に設けられチャンバ1の上側に残留するヒュームを多く含む不活性ガスを排出する副排出口1fとを備える。   In addition, the inert gas supply / discharge system of the present embodiment forms a clean inert gas that is provided on the side plate of the chamber 1 so as to face the chamber discharge port 1c and from which the fumes fed from the fume collector 19 are removed. A sub supply port 1e that supplies the space 1d, a fume diffusion device supply port 17g that is provided on the upper surface of the chamber 1 and supplies an inert gas to the fume diffusion device 17, and an upper side of the chamber 1 that is provided above the chamber discharge port 1c. And a sub-discharge port 1f for discharging an inert gas containing a large amount of fumes remaining in the gas.

チャンバ1への不活性ガス供給系統には、不活性ガス供給装置15と、ヒュームコレクタ19が接続されている。不活性ガス供給装置15は、不活性ガスを供給する機能を有し、例えば、周囲の空気から窒素ガスを取り出す膜式窒素セパレータを備える装置である。本実施形態では、図1に示すように、リコータヘッド供給口11fs、チャンバ供給口1b、及びヒューム拡散装置供給口17gと接続される。   An inert gas supply device 15 and a fume collector 19 are connected to the inert gas supply system to the chamber 1. The inert gas supply device 15 has a function of supplying an inert gas, and includes, for example, a membrane nitrogen separator that extracts nitrogen gas from ambient air. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the recoater head supply port 11fs, the chamber supply port 1b, and the fume diffusion device supply port 17g are connected.

ヒュームコレクタ19は、その上流側及び下流側にそれぞれダクトボックス21、23を有する。チャンバ1からチャンバ排出口1c及び副排出口1fを通じて排出されたヒュームを含む不活性ガスは、ダクトボックス21を通じてヒュームコレクタ19に送られ、ヒュームコレクタ19においてヒュームが除去された清浄な不活性ガスがダクトボックス23を通じてチャンバ1の副供給口1eへ送られる。このような構成により、不活性ガスの再利用が可能になっている。   The fume collector 19 has duct boxes 21 and 23 on the upstream side and the downstream side, respectively. The inert gas containing the fumes discharged from the chamber 1 through the chamber outlet 1c and the auxiliary outlet 1f is sent to the fume collector 19 through the duct box 21, and the clean inert gas from which the fumes have been removed in the fume collector 19 is supplied. It is sent to the sub supply port 1 e of the chamber 1 through the duct box 23. With such a configuration, the inert gas can be reused.

ヒューム排出系統として、図1に示すように、チャンバ排出口1c、リコータヘッド排出口11rs、及び副排出口1fとヒュームコレクタ19とがダクトボックス21を通じてそれぞれ接続される。ヒュームコレクタ19においてヒュームが取り除かれた後の清浄な不活性ガスは、チャンバ1へと返送され再利用される。   As a fume discharge system, as shown in FIG. 1, a chamber discharge port 1 c, a recoater head discharge port 11 rs, a sub discharge port 1 f and a fume collector 19 are connected through a duct box 21. The clean inert gas after the fume is removed in the fume collector 19 is returned to the chamber 1 and reused.

(第1実施形態に係る積層造形方法及び補正方法)
次に、図5〜図9を用いて、第1実施形態に係る積層造形方法及び補正方法について説明する。後述するように、第1実施形態に係る補正方法は、積層造形中に実行されることが好ましい。なお、図6〜図9では、視認性を考慮し図1では示していた構成要素を一部省略している。
(Layered modeling method and correction method according to the first embodiment)
Next, the layered manufacturing method and the correction method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As will be described later, the correction method according to the first embodiment is preferably executed during additive manufacturing. 6 to 9, some of the components shown in FIG. 1 are omitted in consideration of visibility.

まず、造形テーブル5上に造形プレート7を載置した状態で造形テーブル5の高さを適切な位置に調整する(図6)。この状態で材料収容部11a内に材料粉体が充填されているリコータヘッド11を図6の矢印B方向に造形領域Rの左側から右側に移動させることによって、造形プレート7上に1層目の材料粉体層8を形成する。なお、リコータヘッド11のかかる移動中には、リコータヘッド11及び切削装置50の物理的な干渉を防ぐために、切削装置50を図6における右側(退避位置)に退避させている。また、切削装置50は鉛直水平方向に移動可能に構成されるため、図中右側への退避に限らず更に鉛直上方向や紙面奥方向に退避させておいてもよい。   First, the height of the modeling table 5 is adjusted to an appropriate position while the modeling plate 7 is placed on the modeling table 5 (FIG. 6). In this state, the recoater head 11 in which the material powder is filled in the material container 11a is moved from the left side to the right side of the modeling region R in the direction of arrow B in FIG. The material powder layer 8 is formed. During the movement of the recoater head 11, the cutting device 50 is retracted to the right side (retracted position) in FIG. 6 in order to prevent physical interference between the recoater head 11 and the cutting device 50. Further, since the cutting device 50 is configured to be movable in the vertical and horizontal directions, the cutting device 50 is not limited to being retracted to the right side in the figure, and may be further retracted in the vertically upward direction or in the depth direction of the paper surface.

次に、リコータヘッド11を造形領域Rの外に退避させるとともに材料粉体層8中の所定部位にレーザ光Lを照射することで材料粉体層8のレーザ光照射部位を焼結させることによって、図7に示すように、積層造形物全体に対して所定厚を有する分割層である1層目の焼結層81fを得る。   Next, the recoater head 11 is retracted out of the modeling region R, and the laser light irradiation portion of the material powder layer 8 is sintered by irradiating a predetermined portion in the material powder layer 8 with the laser light L. Thus, as shown in FIG. 7, a first sintered layer 81f which is a divided layer having a predetermined thickness with respect to the entire layered object is obtained.

次に、造形テーブル5の高さを材料粉体層8の所定厚(1層)分下げ、リコータヘッド11を造形領域Rの右側から左側に移動させることによって、焼結層81f上に2層目の材料粉体層8を形成する。かかる材料粉体層8の形成をリコートと呼ぶ。   Next, the height of the modeling table 5 is lowered by a predetermined thickness (one layer) of the material powder layer 8, and the recoater head 11 is moved from the right side to the left side of the modeling region R, whereby 2 on the sintered layer 81 f. The material powder layer 8 of the first layer is formed. The formation of the material powder layer 8 is called recoating.

ここで、次に詳述する「補正方法」が実行される。以下、用語「目標照射位置」及び「実照射位置」は、光検出部41における検出可能領域内の位置としてそれぞれ使用するものとする。また本実施形態では、光検出部41の目標照射位置へと照射し、実照射位置との誤差を特定するための補正光として、焼結層の形成にも使用するレーザ光Lを用いる。なお、レーザ光Lによって光検出部41が損傷されるのを防止するため、補正時のレーザ光Lは、光検出部41が検出できる範囲で出力が弱められてもよいし、半透明板を介して減衰されてから光検出部41に入射するように構成されてもよい。   Here, the “correction method” described in detail below is executed. Hereinafter, the terms “target irradiation position” and “actual irradiation position” are used as positions in the detectable region in the light detection unit 41, respectively. In the present embodiment, the laser beam L used for forming the sintered layer is used as correction light for irradiating the target irradiation position of the light detection unit 41 and specifying an error from the actual irradiation position. In order to prevent the light detection unit 41 from being damaged by the laser light L, the output of the laser light L at the time of correction may be weakened within a range that can be detected by the light detection unit 41, or a translucent plate may be used. It may be configured to be incident on the light detection unit 41 after being attenuated through.

図8に示すように、光検出部41における検出可能領域の中心が第1目標照射位置(詳細は後述)に位置するように切削装置50を所定の測定位置まで移動させる。第1目標照射位置に対応する回転制御信号がガルバノミラー43a、43bにそれぞれ入力される。ガルバノミラー43a、43bはそれぞれ所定の角度を向く。レーザ光源42からレーザ光Lが出力されガルバノミラー43a、43bを介して、光検出部41における検出可能領域上であって第1目標照射位置に対応する所定の位置(第1実照射位置)に照射される。ここで、熱変位の影響で第1実照射位置は、第1目標照射位置から幾分かずれた位置となることがある。ただし、当該変位量は光検出部41における検出可能領域に対して相対的に小さいものであり、当該検出可能領域に第1実照射位置も含まれている。すなわち、光検出部41により第1実照射位置が検出される。   As shown in FIG. 8, the cutting device 50 is moved to a predetermined measurement position so that the center of the detectable region in the light detection unit 41 is positioned at a first target irradiation position (details will be described later). A rotation control signal corresponding to the first target irradiation position is input to the galvanometer mirrors 43a and 43b, respectively. The galvanometer mirrors 43a and 43b are each directed at a predetermined angle. The laser light L is output from the laser light source 42 and is passed through the galvanometer mirrors 43a and 43b to a predetermined position (first actual irradiation position) on the detectable region in the light detection unit 41 and corresponding to the first target irradiation position. Irradiated. Here, the first actual irradiation position may be slightly deviated from the first target irradiation position due to the influence of thermal displacement. However, the displacement amount is relatively small with respect to the detectable region in the light detection unit 41, and the first actual irradiation position is included in the detectable region. That is, the first actual irradiation position is detected by the light detection unit 41.

次に、光検出部41における検出可能領域の中心が第2目標照射位置に位置するように切削装置50を移動させる。第2目標照射位置に対応する回転制御信号がガルバノミラー43a、43bにそれぞれ入力される。ガルバノミラー43a、43bはそれぞれ所定の角度を向く。レーザ光源42からレーザ光Lが出力されガルバノミラー43a、43bを介して、第2目標照射位置に対応する所定の位置(第2実照射位置)に照射される。ここで、熱変位の影響で第2実照射位置は第2目標照射位置から幾分かずれた位置となることがある。ただし、当該変位量は光検出部41における検出可能領域に対して相対的に小さいものであり、当該検出可能領域に第2実照射位置も含まれている。すなわち、光検出部41により第2実照射位置が検出される。   Next, the cutting device 50 is moved so that the center of the detectable region in the light detection unit 41 is positioned at the second target irradiation position. A rotation control signal corresponding to the second target irradiation position is input to the galvanometer mirrors 43a and 43b, respectively. The galvanometer mirrors 43a and 43b are each directed at a predetermined angle. Laser light L is output from the laser light source 42 and irradiated to a predetermined position (second actual irradiation position) corresponding to the second target irradiation position via the galvanometer mirrors 43a and 43b. Here, the second actual irradiation position may be slightly deviated from the second target irradiation position due to the influence of thermal displacement. However, the amount of displacement is relatively small with respect to the detectable region in the light detection unit 41, and the second actual irradiation position is included in the detectable region. That is, the second actual irradiation position is detected by the light detection unit 41.

第1目標照射位置と第2目標照射位置は、例えば図5に示すx座標とy座標のうち、一方が同一でもう一方が異なるように構成されることが望ましい。本例でいえば、x座標を同一にしてy座標を異なる値に設定するため、図8における紙面奥方向に切削装置50を移動させることになる。図10に当該移動の前後に係る状態を示す。このとき、レーザ光座標系(図10に示すX−Y座標、座標を[X,Y]と示す。)の原点から互いに等距離に位置するように、第1及び第2目標照射位置を決定することが好ましい。これにより、2点の測定誤差が略同一となり全体としてより高精度な補正を実現することができる。図10においては、第1目標照射位置は、[0,B]に位置し、第2目標照射位置は、[0,−B]に位置している。   It is desirable that the first target irradiation position and the second target irradiation position are configured such that one of the x coordinate and the y coordinate shown in FIG. 5 is the same and the other is different. In this example, since the x coordinate is the same and the y coordinate is set to a different value, the cutting device 50 is moved in the depth direction in FIG. FIG. 10 shows the state before and after the movement. At this time, the first and second target irradiation positions are determined so as to be located at an equal distance from the origin of the laser beam coordinate system (the XY coordinates shown in FIG. 10 and the coordinates are indicated as [X, Y]). It is preferable to do. As a result, the measurement errors at the two points are substantially the same, and more accurate correction can be realized as a whole. In FIG. 10, the first target irradiation position is located at [0, B], and the second target irradiation position is located at [0, −B].

なお、ガルバノミラー43a、43bを用いたレーザ光Lの照射位置制御とは、上述の通りあくまでも2軸のガルバノミラー43a、43bの角度を制御するものである。つまり、同一の角度を変化させても照射位置の高さによって照射位置上での距離変位が異なってくる(光てこの原理)。したがって、光検出部41を予め定めた所定の高さにして実施することが望ましい。本補正方法では、造形テーブル5とは異なる所定高さにある光検出部41上へ照射するので、予め角度とかかる所定高さでの照射位置の対応付けを行っておく必要がある。   Note that the irradiation position control of the laser beam L using the galvanometer mirrors 43a and 43b is to control the angle of the biaxial galvanometer mirrors 43a and 43b as described above. That is, even if the same angle is changed, the distance displacement on the irradiation position varies depending on the height of the irradiation position (light lever principle). Therefore, it is desirable that the photodetecting unit 41 be set at a predetermined height. In this correction method, since the light is irradiated onto the light detection unit 41 at a predetermined height different from the modeling table 5, it is necessary to associate an angle with an irradiation position at the predetermined height in advance.

更に、リコータヘッド11との物理的干渉について特に問題がなければ、補正精度の観点からすれば光検出部41とガルバノミラー43a、43bとの高さの差が大きいことが好ましいと解する。換言すると、切削装置50の高さをできるだけ低い位置に移動させることが好ましい。なぜなら、光てこの原理から、距離がある方が同一の誤差であっても大きな変位として計測できるからである。   Furthermore, if there is no particular problem with physical interference with the recoater head 11, it is understood that it is preferable that the height difference between the light detection unit 41 and the galvanometer mirrors 43a and 43b is large from the viewpoint of correction accuracy. In other words, it is preferable to move the height of the cutting device 50 to a position as low as possible. This is because, based on the principle of the optical lever, even if the distance is the same, even if the error is the same, it can be measured as a large displacement.

次に、不図示の補正手段(例えば、ガルバノミラー43a、43bを制御する不図示の制御装置、制御回路等)が、第1目標照射位置と第1実照射位置との誤差Δ1及び第2目標照射位置と第2実照射位置との誤差Δ2を算出する。補正手段は、それぞれの目標照射位置と実照射位置とが略一致するようにレーザ光Lの照射位置を補正する。換言すると、補正手段は、誤差Δ1及びΔ2が略0となるようにレーザ光Lの照射位置を補正する。具体的には、並進ずれ及び回転ずれの両成分を補正することができる。参考までに、図11に並進ずれや回転ずれのパターンを示す。図11の上段は第1目標照射位置と第1実照射位置が示されており、下段は第2目標照射位置と第2実照射位置が示されている。また、外側の円は光検出部41における検出可能領域であり、内側の円は、目標照射位置(ハッチング無し)と実照射位置(ハッチング有り)を示している。上記Δ1及びΔ2は、これらX方向の並進ずれΔx、Y方向の並進ずれΔy及び回転ずれΔθの組み合わせから成る。任意の目標照射位置の列ベクトルをp=(x,y)とし、かかる目標照射位置に対応する実照射位置の列ベクトルをq=(x,y)とすると、これらは
p=Aq+d (1)
Next, a correction unit (not shown) (for example, a control device (not shown) that controls the galvano mirrors 43a and 43b, a control circuit, etc.) causes an error Δ1 between the first target irradiation position and the first actual irradiation position and the second target An error Δ2 between the irradiation position and the second actual irradiation position is calculated. The correcting unit corrects the irradiation position of the laser beam L so that each target irradiation position and the actual irradiation position substantially coincide with each other. In other words, the correction unit corrects the irradiation position of the laser light L so that the errors Δ1 and Δ2 are substantially zero. Specifically, both translational deviation and rotational deviation components can be corrected. For reference, FIG. 11 shows a pattern of translational deviation and rotational deviation. The upper part of FIG. 11 shows the first target irradiation position and the first actual irradiation position, and the lower part shows the second target irradiation position and the second actual irradiation position. The outer circle is a detectable region in the light detection unit 41, and the inner circle indicates a target irradiation position (without hatching) and an actual irradiation position (with hatching). Δ1 and Δ2 are a combination of the X-direction translational deviation Δx, the Y-direction translational deviation Δy, and the rotational deviation Δθ. If a column vector of an arbitrary target irradiation position is p = T (x p , y p ), and a column vector of an actual irradiation position corresponding to the target irradiation position is q = T (x q , y q ), these are p = A R q + d (1)

と表せる。ただしAは−Δθを回転角とする2次元回転行列であり、dは並進ずれを成分とする列ベクトル(d=(Δx,Δy))である。すなわち、Δ1及びΔ2からA及びdを算出し、式(1)を補正として適用することで、実照射位置と目標照射位置とを略一致させることができる(「補正方法」はここまで。)。 It can be expressed. However A R is 2-dimensional rotation matrix to rotate angle -Δθ, d is a column vector of the translational displacement and the component (d = T (Δx, Δy )). That is, to calculate the A R and d from Δ1 and Delta] 2, by applying the correction equation (1), and the actual irradiation position and the target irradiation position can be substantially matched ( "correcting method" is far. ).

次に、材料粉体層8中の所定部位にレーザ光Lを照射し材料粉体層8のレーザ光照射部位を焼結させることによって、図9に示すように、2層目の焼結層82fを得る。   Next, by irradiating a predetermined portion in the material powder layer 8 with the laser beam L and sintering the laser beam irradiated portion of the material powder layer 8, as shown in FIG. 82f is obtained.

以上の工程を繰り返すことによって、3層目以降の焼結層が形成される。隣接する焼結層は、互いに強く固着される。必要数の焼結層を形成した後、未焼結の材料粉体を除去することによって、造形した焼結体を得ることができる。この焼結体は、例えば樹脂成形用の金型として利用可能である。   By repeating the above steps, the third and subsequent sintered layers are formed. Adjacent sintered layers are firmly fixed to each other. After forming the required number of sintered layers, the shaped sintered body can be obtained by removing the unsintered material powder. This sintered body can be used, for example, as a mold for resin molding.

なお、上述の補正方法に際して誤差に対する閾値を設けてもよい。例えば、誤差の絶対値|Δ1|と閾値T1とを比較し、誤差の絶対値|Δ2|と閾値T2とを比較して、
|Δ1|>T1及び|Δ2|>T2
のうち少なくとも一方を満たすとき、或いは、
|Δ1|≧T1及び|Δ2|≧T2
のうち少なくとも一方を満たすとき、補正手段がレーザ光Lの照射位置を補正する。
Note that a threshold for error may be provided in the above correction method. For example, the absolute value | Δ1 | of the error is compared with the threshold T1, the absolute value | Δ2 | of the error is compared with the threshold T2, and
| Δ1 |> T1 and | Δ2 |> T2
When satisfying at least one of
| Δ1 | ≧ T1 and | Δ2 | ≧ T2
When at least one of them is satisfied, the correcting means corrects the irradiation position of the laser light L.

また、第1目標照射位置から第2目標照射位置へ移動する際にも当該移動に合わせてレーザ光Lを移動させながら照射し続け、その移動軌跡を考慮してもよい。軌跡を考慮することで計測誤差を少なくし、より信頼度の高い補正を行うことができると解する。   Further, when moving from the first target irradiation position to the second target irradiation position, the laser beam L may continue to be moved while moving in accordance with the movement, and the movement trajectory may be considered. It is understood that the measurement error can be reduced by taking the locus into consideration, and correction with higher reliability can be performed.

好ましくは、リコータヘッド11によるリコート動作と切削装置50の移動との物理的干渉を回避するために、リコータヘッド11によるリコート動作(所定の一方向への移動)の完了後に切削装置50の移動が行われると、従来技術に比してより短い時間で積層造形を行うことができる。更に好ましくは、リコータヘッド11によるリコート動作と切削装置50の移動との物理的干渉を回避しつつもこれらを略同時に行うことで、更なる短い時間で積層造形を行うことができる。また、第1実施形態に係る補正方法では、光検出部41が主軸座標系の何れか1つの座標軸上に配置されるため、精度の高い補正を実現することができる。   Preferably, in order to avoid physical interference between the recoat operation by the recoater head 11 and the movement of the cutting device 50, the recoater head 11 is moved after the recoat operation (movement in a predetermined direction) is completed. When the movement is performed, the layered modeling can be performed in a shorter time as compared with the conventional technique. More preferably, by performing these substantially simultaneously while avoiding physical interference between the recoating operation by the recoater head 11 and the movement of the cutting device 50, the additive manufacturing can be performed in a shorter time. Further, in the correction method according to the first embodiment, since the light detection unit 41 is arranged on any one coordinate axis of the main axis coordinate system, highly accurate correction can be realized.

2.第2実施形態
続いて、第2実施形態に係る積層造形装置を説明する。第2実施形態では、補正時における複数の目標照射位置と同数である複数の光検出部41を有する。図12に示すように、ここでは2つの光検出部41(第1光検出部41a、第2光検出部41b)が切削装置50に設けられる。ここで、スピンドルヘッド60、第1光検出部41a、及び第2光検出部41bがともに同一の駆動系(ここでは加工ヘッド57)に設けられているため、主軸座標系(図12に示すx−y座標)において第1光検出部41a及び第2光検出部41bの座標は既知である。ここでは、切削工具の位置制御に係る平面座標系における1つの軸(ここでは、x軸)上から等距離に配置されることが好ましい。図12においては、切削工具(主軸)を原点として、第1光検出部41aは、(a,b)に配置され且つ第2光検出部41bは、(a,−b)に配置される。かかる構成によれば、より高精度にレーザ光座標系と主軸座標系との対応付けをとることができる。
2. Second Embodiment Subsequently, an additive manufacturing apparatus according to a second embodiment will be described. In 2nd Embodiment, it has the some light detection part 41 which is the same number as the some target irradiation position at the time of correction | amendment. As shown in FIG. 12, here, two light detection units 41 (a first light detection unit 41 a and a second light detection unit 41 b) are provided in the cutting device 50. Here, since the spindle head 60, the first light detection unit 41a, and the second light detection unit 41b are all provided in the same drive system (here, the machining head 57), the spindle coordinate system (x shown in FIG. 12). -Y coordinate), the coordinates of the first light detection unit 41a and the second light detection unit 41b are known. Here, it is preferable that they are arranged equidistant from one axis (here, x-axis) in the plane coordinate system related to the position control of the cutting tool. In FIG. 12, the first light detector 41a is disposed at (a, b) and the second light detector 41b is disposed at (a, -b) with the cutting tool (main axis) as the origin. According to such a configuration, it is possible to associate the laser beam coordinate system and the principal axis coordinate system with higher accuracy.

(第2実施形態に係る補正方法)
図6〜図9、図11〜図13を用いて、第2実施形態に係る積層造形方法及び補正方法について説明する。後述するように、第1実施形態に係る補正方法同様、第2実施形態に係る補正方法も積層造形中に実行されることが好ましい。
(Correction method according to the second embodiment)
The layered manufacturing method and the correction method according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9 and FIGS. 11 to 13. As will be described later, like the correction method according to the first embodiment, the correction method according to the second embodiment is also preferably performed during additive manufacturing.

まず、造形テーブル5上に造形プレート7を載置した状態で造形テーブル5の高さを適切な位置に調整する(図6)。この状態で材料収容部11a内に材料粉体が充填されているリコータヘッド11を図6の矢印B方向に造形領域Rの左側から右側に移動させることによって、造形プレート7上に1層目の材料粉体層8を形成する。なお、リコータヘッド11のかかる移動中には、リコータヘッド11及び切削装置50の物理的な干渉を防ぐために、切削装置50を図6における右側(退避位置)に退避させている。また、切削装置50は鉛直水平方向に移動可能に構成されるため、図中右側への退避に限らず更に鉛直上方向や紙面奥方向に退避させておいてもよい。   First, the height of the modeling table 5 is adjusted to an appropriate position while the modeling plate 7 is placed on the modeling table 5 (FIG. 6). In this state, the recoater head 11 in which the material powder is filled in the material container 11a is moved from the left side to the right side of the modeling region R in the direction of arrow B in FIG. The material powder layer 8 is formed. During the movement of the recoater head 11, the cutting device 50 is retracted to the right side (retracted position) in FIG. 6 in order to prevent physical interference between the recoater head 11 and the cutting device 50. Further, since the cutting device 50 is configured to be movable in the vertical and horizontal directions, the cutting device 50 is not limited to being retracted to the right side in the figure, and may be further retracted in the vertically upward direction or in the depth direction of the paper surface.

次に、リコータヘッド11を造形領域Rの外に退避させるとともに材料粉体層8中の所定部位にレーザ光Lを照射することで材料粉体層8のレーザ光照射部位を焼結させることによって、図7に示すように、積層造形物全体に対して所定厚を有する分割層である1層目の焼結層81fを得る。   Next, the recoater head 11 is retracted out of the modeling region R, and the laser light irradiation portion of the material powder layer 8 is sintered by irradiating a predetermined portion in the material powder layer 8 with the laser light L. Thus, as shown in FIG. 7, a first sintered layer 81f which is a divided layer having a predetermined thickness with respect to the entire layered object is obtained.

次に、造形テーブル5の高さを材料粉体層8の所定厚(1層)分下げ、リコータヘッド11を造形領域Rの右側から左側に移動させることによって、焼結層81f上に2層目の材料粉体層8を形成する。   Next, the height of the modeling table 5 is lowered by a predetermined thickness (one layer) of the material powder layer 8, and the recoater head 11 is moved from the right side to the left side of the modeling region R, whereby 2 on the sintered layer 81 f. The material powder layer 8 of the first layer is formed.

ここで、次に詳述する「補正方法」が実行される。第1実施形態と同じく本実施形態では、光検出部41の目標照射位置へと照射し、実照射位置との誤差を特定するための補正光として、焼結層の形成にも使用するレーザ光Lを用いる。なお、レーザ光Lによって光検出部41が損傷されるのを防止するため、補正時のレーザ光Lは、光検出部41が検出できる範囲で出力が弱められてもよいし、半透明板を介して減衰されてから光検出部41に入射するように構成されてもよい。   Here, the “correction method” described in detail below is executed. As in the first embodiment, in the present embodiment, laser light used for forming a sintered layer is used as correction light for irradiating the target irradiation position of the light detection unit 41 and specifying an error from the actual irradiation position. L is used. In order to prevent the light detection unit 41 from being damaged by the laser light L, the output of the laser light L at the time of correction may be weakened within a range that can be detected by the light detection unit 41, or a translucent plate may be used. It may be configured to be incident on the light detection unit 41 after being attenuated through.

図8に示すように、第1光検出部41aにおける検出可能領域の中心が第1目標照射位置に位置するように切削装置50を所定の測定位置まで移動させる。このとき、図12に示すように、第2光検出部41bにおける検出可能領域の中心は、第2目標照射位置に位置することとなる。第1実施形態と同様に、レーザ光座標系(図13に示すX−Y座標、座標を[X,Y]と示す。)の原点から互いに等距離に位置するように、第1及び第2目標照射位置を決定することが好ましい。これにより、2点の測定誤差が略同一となり全体としてより高精度な補正を実現することができる。図13においては、第1目標照射位置は、[0,B]に位置し、第2目標照射位置は、[0,−B]に位置している。   As shown in FIG. 8, the cutting device 50 is moved to a predetermined measurement position so that the center of the detectable region in the first light detection unit 41a is located at the first target irradiation position. At this time, as shown in FIG. 12, the center of the detectable region in the second light detection unit 41b is located at the second target irradiation position. As in the first embodiment, the first and second are positioned equidistant from the origin of the laser beam coordinate system (the XY coordinates shown in FIG. 13 and the coordinates are indicated as [X, Y]). It is preferable to determine the target irradiation position. As a result, the measurement errors at the two points are substantially the same, and more accurate correction can be realized as a whole. In FIG. 13, the first target irradiation position is located at [0, B], and the second target irradiation position is located at [0, -B].

第1目標照射位置に対応する回転制御信号がガルバノミラー43a、43bにそれぞれ入力される。ガルバノミラー43a、43bはそれぞれ所定の角度を向く。レーザ光源42からレーザ光Lが出力されガルバノミラー43a、43bを介して、第1目標照射位置に対応する所定の位置(第1実照射位置)に照射される。ここで、熱変位の影響で第1実照射位置は、第1目標照射位置から幾分かずれた位置となることがある。ただし、当該変位量は第1光検出部41aにおける検出可能領域に対して相対的に小さいものであり、当該検出可能領域に第1実照射位置も含まれている。すなわち、第1光検出部41aにより第1実照射位置が検出される。   A rotation control signal corresponding to the first target irradiation position is input to the galvanometer mirrors 43a and 43b, respectively. The galvanometer mirrors 43a and 43b are each directed at a predetermined angle. Laser light L is output from the laser light source 42 and irradiated to a predetermined position (first actual irradiation position) corresponding to the first target irradiation position via the galvanometer mirrors 43a and 43b. Here, the first actual irradiation position may be slightly deviated from the first target irradiation position due to the influence of thermal displacement. However, the amount of displacement is relatively small with respect to the detectable region in the first light detection unit 41a, and the first actual irradiation position is also included in the detectable region. That is, the first actual irradiation position is detected by the first light detection unit 41a.

続いて、第2目標照射位置に対応する回転制御信号がガルバノミラー43a、43bにそれぞれ入力される。ガルバノミラー43a、43bはそれぞれ所定の角度を向く。レーザ光源42からレーザ光Lが出力されガルバノミラー43a、43bを介して、第2目標照射位置に対応する所定の位置(第2実照射位置)に照射される。ここで、熱変位の影響で第2実照射位置は、第2目標照射位置から幾分かずれた位置となることがある。ただし、当該変位量は第2光検出部41bにおける検出可能領域に対して相対的に小さいものであり、当該検出可能領域に第2実照射位置も含まれている。すなわち、第2光検出部41bにより第2実照射位置が検出される。   Subsequently, a rotation control signal corresponding to the second target irradiation position is input to the galvanometer mirrors 43a and 43b, respectively. The galvanometer mirrors 43a and 43b are each directed at a predetermined angle. Laser light L is output from the laser light source 42 and irradiated to a predetermined position (second actual irradiation position) corresponding to the second target irradiation position via the galvanometer mirrors 43a and 43b. Here, the second actual irradiation position may be slightly deviated from the second target irradiation position due to the influence of thermal displacement. However, the displacement amount is relatively small with respect to the detectable region in the second light detection unit 41b, and the second actual irradiation position is included in the detectable region. That is, the second actual irradiation position is detected by the second light detection unit 41b.

次に、不図示の補正手段(例えば、ガルバノミラー43a、43bを制御する不図示の制御装置、制御回路等)が、第1目標照射位置と第1実照射位置との誤差Δ1及び第2目標照射位置と第2実照射位置との誤差Δ2を算出する。補正手段は、それぞれの目標照射位置と実照射位置とが略一致するようにレーザ光Lの照射位置を補正する。換言すると、補正手段は、誤差Δ1及びΔ2が略0となるようにレーザ光Lの照射位置を補正する。具体的には、第1実施形態と同様に、図11に示すような並進ずれ及び回転ずれの両成分を補正することができる。すなわち、実照射位置と目標照射位置とを略一致させることができる(「補正方法」はここまで。)。   Next, a correction unit (not shown) (for example, a control device (not shown) that controls the galvano mirrors 43a and 43b, a control circuit, or the like) causes an error Δ1 between the first target irradiation position and the first actual irradiation position and the second target. An error Δ2 between the irradiation position and the second actual irradiation position is calculated. The correcting unit corrects the irradiation position of the laser beam L so that each target irradiation position and the actual irradiation position substantially coincide with each other. In other words, the correction unit corrects the irradiation position of the laser light L so that the errors Δ1 and Δ2 are substantially zero. Specifically, as in the first embodiment, both translational deviation and rotational deviation components as shown in FIG. 11 can be corrected. That is, the actual irradiation position and the target irradiation position can be made substantially coincident (the “correction method” is up to here).

次に、材料粉体層8中の所定部位にレーザ光Lを照射することによって材料粉体層8のレーザ光L照射部位を焼結させることによって、図9に示すように、2層目の焼結層82fを得る。   Next, as shown in FIG. 9, the second layer of the material powder layer 8 is sintered by irradiating the laser beam L to a predetermined site in the material powder layer 8 to sinter the laser beam L irradiated site. A sintered layer 82f is obtained.

以上の工程を繰り返すことによって、3層目以降の焼結層が形成される。隣接する焼結層は、互いに強く固着される。必要数の焼結層を形成した後、未焼結の材料粉体を除去することによって、造形した焼結体を得ることができる。この焼結体は、例えば樹脂成形用の金型として利用可能である。   By repeating the above steps, the third and subsequent sintered layers are formed. Adjacent sintered layers are firmly fixed to each other. After forming the required number of sintered layers, the shaped sintered body can be obtained by removing the unsintered material powder. This sintered body can be used, for example, as a mold for resin molding.

なお、第1実施形態同様に補正方法に際して誤差に対する閾値を設けてもよい。例えば、誤差の絶対値|Δ1|と閾値T1とを比較し、誤差の絶対値|Δ2|と閾値T2とを比較して、
|Δ1|>T1及び|Δ2|>T2
のうち少なくとも一方を満たすとき、或いは、
|Δ1|≧T1及び|Δ2|≧T2
のうち少なくとも一方を満たすとき、補正手段がレーザ光Lの照射位置を補正する。
As in the first embodiment, a threshold for error may be provided in the correction method. For example, the absolute value | Δ1 | of the error is compared with the threshold T1, the absolute value | Δ2 | of the error is compared with the threshold T2, and
| Δ1 |> T1 and | Δ2 |> T2
When satisfying at least one of
| Δ1 | ≧ T1 and | Δ2 | ≧ T2
When at least one of them is satisfied, the correcting means corrects the irradiation position of the laser light L.

好ましくは、リコータヘッド11によるリコート動作と切削装置50の移動との物理的干渉を回避するために、リコータヘッド11によるリコート動作(所定の一方向への移動)の完了後に切削装置50の移動が行われると、従来技術に比してより短い時間で積層造形を行うことができる。更に好ましくは、リコータヘッド11によるリコート動作と切削装置50の移動との物理的干渉を回避しつつもこれらを略同時に行うことで、更なる短い時間で積層造形を行うことができる。特に、第2実施形態に係る補正方法は、切削装置50の移動を伴わずに第1目標照射位置及び第2目標照射位置に向けてレーザ光Lを照射することができるため、短時間でレーザ光Lの照射位置の補正を実現することができる。   Preferably, in order to avoid physical interference between the recoat operation by the recoater head 11 and the movement of the cutting device 50, the recoater head 11 is moved after the recoat operation (movement in a predetermined direction) is completed. When the movement is performed, the layered modeling can be performed in a shorter time as compared with the conventional technique. More preferably, by performing these substantially simultaneously while avoiding physical interference between the recoating operation by the recoater head 11 and the movement of the cutting device 50, the additive manufacturing can be performed in a shorter time. In particular, the correction method according to the second embodiment can irradiate the laser beam L toward the first target irradiation position and the second target irradiation position without the movement of the cutting device 50. Correction of the irradiation position of the light L can be realized.

第1実施形態及び第2実施形態に係る補正は任意のタイミングで実施してよいが、より高精度の造形を実現するためには補正の頻度は高い方が望ましい。またかかる補正は、特にその頻度が高いときは、造形時間短縮の観点からリコート中に行われるのが望ましい。対して、不活性ガスの供給やヒュームの除去を効率化するためチャンバ1は小型化されることが望ましいため、リコート中に補正を行った場合、切削装置50又は切削工具と、リコータヘッド11とが物理的に干渉するおそれがある。   The correction according to the first embodiment and the second embodiment may be performed at an arbitrary timing, but it is desirable that the frequency of correction is high in order to realize modeling with higher accuracy. Further, such correction is preferably performed during recoating from the viewpoint of shortening the modeling time, particularly when the frequency is high. On the other hand, since it is desirable to reduce the size of the chamber 1 in order to increase the supply efficiency of inert gas and the removal of fumes, when correction is performed during recoating, the cutting device 50 or the cutting tool and the recoater head 11 are corrected. May physically interfere with each other.

そのため、本実施形態のようにリコータヘッド11が両側面にブレード11fb、11rbを備え、リコート1回毎にリコータヘッド11の移動方向が切り替わる場合は、リコータヘッド11の移動方向と、補正開始時の切削装置50の移動方向(すなわち、退避位置から測定位置に移動するときの方向)とが一致しているときに補正を実行するように構成することが望ましい。また、リコータヘッド11の片側にのみブレードを設け、リコート時のリコータヘッド11の移動方向が常に一定になるように構成してもよい。この場合はリコータヘッド11の移動方向と、補正開始時の切削装置50の移動方向とが一致するように構成すればよい。以上のような構成によれば、リコート中に補正を行う場合でも前述の物理的干渉を防止できる。   Therefore, when the recoater head 11 is provided with the blades 11fb and 11rb on both side surfaces as in this embodiment and the moving direction of the recoater head 11 is switched every time recoating, the moving direction of the recoater head 11 and the correction are corrected. It is desirable that the correction is executed when the moving direction of the cutting device 50 at the start (that is, the direction when moving from the retracted position to the measuring position) matches. Further, a blade may be provided only on one side of the recoater head 11 so that the moving direction of the recoater head 11 during recoating is always constant. In this case, the moving direction of the recoater head 11 may be configured so that the moving direction of the cutting device 50 at the start of correction coincides. According to the above configuration, the above-described physical interference can be prevented even when correction is performed during recoating.

本発明は、以下の態様でも実施可能である。   The present invention can also be implemented in the following modes.

第1に、上記実施形態ではレーザ光Lの走査手段として一対のガルバノミラー43a、43bを用いたが、レーザ光Lは別の手段によって走査させてもよい。   First, in the above embodiment, the pair of galvanometer mirrors 43a and 43b is used as the scanning means for the laser light L, but the laser light L may be scanned by another means.

第2に、材料粉体の焼結用に用いるレーザ光Lとは別異の光であって当該レーザ光Lと同一光軸を有する同軸光を補正光として用いてもよい。補正光は、例えば不可視のレーザ光Lの照射位置を表示するためのガイド光である。また上述の補正は、同軸光の照射位置に基づいて行うことができる。   Secondly, coaxial light having a different optical axis from the laser light L used for sintering the material powder and having the same optical axis as the laser light L may be used as the correction light. The correction light is, for example, guide light for displaying the irradiation position of the invisible laser light L. The above correction can be performed based on the irradiation position of the coaxial light.

第3に、目標照射位置は1つであっても3つ以上であってもよい。1つである場合は、目標照射位置をレーザ光座標系の原点とすることでより高い精度の補正を実現することができる。ただし、1つである場合は回転成分のずれを補正することができない点に留意する。   Third, the target irradiation position may be one or three or more. In the case of one, correction with higher accuracy can be realized by setting the target irradiation position as the origin of the laser beam coordinate system. However, it should be noted that when there is one, the shift of the rotational component cannot be corrected.

1:チャンバ、1a:ウィンドウ、1b:チャンバ供給口、1c:チャンバ排出口、1d:造形空間、1e:副供給口、1f:副排出口、3:粉体層形成装置、4:ベース台、5:造形テーブル、7:造形プレート、8:材料粉体層、11:リコータヘッド、11a:材料収容部、11b:材料供給部、11c:材料排出部、11fb,11rb:ブレード、11fs:リコータヘッド供給口、11rs:リコータヘッド排出口、13:レーザ光照射部、15:不活性ガス供給装置、17:ヒューム拡散装置、17a:筐体、17b:開口部、17c:拡散部材、17d:不活性ガス供給空間、17e:細孔、17f:清浄室、17g:ヒューム拡散装置供給口、19:ヒュームコレクタ、21,23:ダクトボックス、26:粉体保持壁、31:造形テーブル駆動機構、41:光検出部、41a:第1光検出部、41b:第2光検出部、42:レーザ光源、43a,43b:ガルバノミラー、44:フォーカス制御ユニット、50:切削装置、57:加工ヘッド、60:スピンドルヘッド、81f,82f:焼結層、L:レーザ光、R:造形領域。 1: chamber, 1a: window, 1b: chamber supply port, 1c: chamber discharge port, 1d: modeling space, 1e: sub-supply port, 1f: sub-discharge port, 3: powder layer forming device, 4: base stand, 5: modeling table, 7: modeling plate, 8: material powder layer, 11: recoater head, 11a: material storage unit, 11b: material supply unit, 11c: material discharge unit, 11fb, 11rb: blade, 11fs: Ricoh 11 head: discharge port, 11 rs: recoater head discharge port, 13: laser beam irradiation unit, 15: inert gas supply device, 17: fume diffusion device, 17a: housing, 17b: opening, 17c: diffusion member, 17d : Inert gas supply space, 17e: pores, 17f: clean room, 17g: fume diffusion device supply port, 19: fume collector, 21, 23: duct box, 26: powder holding wall, 1: modeling table drive mechanism, 41: light detection unit, 41a: first light detection unit, 41b: second light detection unit, 42: laser light source, 43a, 43b: galvanometer mirror, 44: focus control unit, 50: cutting Apparatus, 57: Processing head, 60: Spindle head, 81f, 82f: Sintered layer, L: Laser light, R: Modeling area.

Claims (6)

造形領域を覆い且つ不活性ガスで充満されるチャンバと、
前記造形領域上に形成される材料粉体層上の照射領域における材料粉体を焼結させるレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
前記材料粉体を焼結させて得られる焼結層を切削する切削工具を前記チャンバ内で鉛直水平方向に移動させる切削装置と、
前記レーザ光又は前記レーザ光と同一光軸を有する同軸光から成る補正光の照射位置を検出する光検出部と、
前記光検出部において検出された前記補正光の照射位置に基づいて前記レーザ光の照射位置を補正する補正手段と、
を備え、
前記光検出部は、前記切削装置に設けられ
前記レーザ光照射部は、前記光検出部における検出可能領域上であって目標照射位置に対応する所定の位置に前記補正光を照射し、
前記補正手段は、前記目標照射位置と前記補正光の照射位置との誤差を算出し、前記目標照射位置と前記補正光の照射位置とが一致するように前記レーザ光の照射位置を補正することを特徴とする、
積層造形装置。
A chamber covering the modeling area and filled with an inert gas;
A laser beam irradiation unit for irradiating a laser beam for sintering the material powder in the irradiation region on the material powder layer formed on the modeling region;
A cutting device for moving a cutting tool for cutting a sintered layer obtained by sintering the material powder in a vertical and horizontal direction in the chamber;
A light detection unit that detects an irradiation position of correction light composed of coaxial light having the same optical axis as the laser light or the laser light;
Correction means for correcting the irradiation position of the laser beam based on the irradiation position of the correction light detected by the light detection unit;
With
The light detection unit is provided in the cutting device ,
The laser light irradiation unit irradiates the correction light on a predetermined position corresponding to a target irradiation position on the detectable region in the light detection unit,
The correction unit calculates an error between the target irradiation position and the correction light irradiation position, and corrects the laser light irradiation position so that the target irradiation position and the correction light irradiation position coincide with each other. you said,
Additive manufacturing equipment.
前記チャンバ内を移動しながら前記造形領域上に前記材料粉体を撒布して前記材料粉体層を形成するリコータヘッドを更に備え、
前記切削装置は、前記リコータヘッドの所定の一方向の移動とともに又は当該移動完了後に前記光検出部を退避位置から測定位置に移動させ、
前記補正手段は、前記光検出部が前記測定位置にある状態において、前記光検出部において検出された前記補正光の照射位置に基づいて前記レーザ光の照射位置を補正するように構成される、
請求項1に記載の積層造形装置。
A recoater head that forms the material powder layer by spreading the material powder on the modeling region while moving in the chamber;
The cutting device moves the photodetecting unit from the retracted position to the measuring position with or after the movement of the recoater head in a predetermined direction,
The correction unit is configured to correct the irradiation position of the laser beam based on the irradiation position of the correction light detected by the light detection unit in a state where the light detection unit is at the measurement position.
The additive manufacturing apparatus according to claim 1.
前記光検出部は、前記切削工具の位置制御に係る平面座標系のどちらか1つの座標軸上に配置される、
請求項1又は請求項2に記載の積層造形装置。
The light detection unit is disposed on any one coordinate axis of a planar coordinate system related to position control of the cutting tool.
The additive manufacturing apparatus according to claim 1 or 2.
前記切削装置は、前記レーザ光の位置制御に係る平面座標系の原点から等距離にある2点に照射したレーザ光を検出するように前記光検出部を移動させる、
請求項3に記載の積層造形装置。
The cutting apparatus moves the light detection unit so as to detect laser light irradiated to two points that are equidistant from the origin of a planar coordinate system related to position control of the laser light.
The additive manufacturing apparatus according to claim 3.
前記光検出部は、第1及び第2光検出部を含む複数の光検出部を備え、
前記補正手段は、第1及び第2光検出部において検出された前記補正光の照射位置に基づいて前記レーザ光の照射位置を補正するように構成され、
第1及び第2光検出部は、前記切削工具の位置制御に係る平面座標系のどちらか1つの座標軸から等距離に配置される、
請求項1又は請求項2に記載の積層造形装置。
The light detection unit includes a plurality of light detection units including first and second light detection units,
The correction means is configured to correct the irradiation position of the laser beam based on the irradiation position of the correction light detected by the first and second light detection units,
The first and second light detection units are arranged equidistant from any one coordinate axis of the planar coordinate system related to the position control of the cutting tool.
The additive manufacturing apparatus according to claim 1 or 2.
前記切削装置は、前記レーザ光の位置制御に係る平面座標系の原点から等距離にある2点に照射したレーザ光を第1及び第2光検出部がそれぞれ検出するように、前記光検出部を移動させる、
請求項5に記載の積層造形装置。
In the cutting apparatus, the first and second light detection units respectively detect the laser light irradiated to two points that are equidistant from the origin of the planar coordinate system related to the position control of the laser light. Move the
The additive manufacturing apparatus according to claim 5.
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