JP7251484B2 - 加工システム、加工方法、コンピュータプログラム、記録媒体及び制御装置 - Google Patents
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Description
初めに、図1を参照しながら、本実施形態の造形システム1の全体構造について説明する。図1は、本実施形態の造形システム1の構造の一例を示す断面図である。
続いて、造形システム1の動作について説明する。本実施形態では、造形システム1は、上述したように、3次元構造物STを形成するための造形動作を行う。更に、造形システム1は、造形動作を行う前に、ワークWと造形ヘッド11との位置合わせを行うための位置合わせ動作を行う。このため、以下では、造形動作及びワークWと造形ヘッド11との位置合わせを行うための位置合わせ動作について順に説明する。
はじめに、造形動作について説明する。上述したように、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法により3次元構造物STを形成する。このため、造形システム1は、レーザ肉盛溶接法に準拠した既存の造形動作を行うことで、3次元構造物STを形成してもよい。以下、レーザ肉盛溶接法による3次元構造物STの造形動作の一例について簡単に説明する。
続いて、位置合わせ動作について説明する。位置合わせ動作は、上述したように、ワークWと造形ヘッド11との位置合わせを行うための動作である。より具体的には、位置合わせ動作は、所望の3次元構造物STを相対的に高い精度で形成する(つまり、3次元モデルデータが示す理想的な3次元構造物STとの間の形状誤差が相対的に小さい3次元構造物STを形成する)ことができるように、ワークWと造形ヘッド11との位置合わせを行うための動作である。ワークWと造形ヘッド11との位置合わせは、例えば、ワークWと造形ヘッド11との相対的な位置関係の制御(言い換えれば、調整又は設定)を意味していてもよい。また、ワークWと造形ヘッド11との位置合わせは、例えば、ワークWと造形位置との相対的な位置関係の制御(言い換えれば、調整又は設定)を意味していてもよい。尚、ワークWと造形ヘッド11との位置合わせは、例えば、ワークWと溶融池の位置との相対的な位置関係の制御(言い換えれば、調整又は設定)を意味していてもよく、ワークWと照射領域EAとの相対的な位置関係の制御(言い換えれば、調整又は設定)を意味していてもよく、ワークWと供給領域MAとの相対的な位置関係の制御(言い換えれば、調整又は設定)を意味していてもよい。
初めに、位置合わせ動作のうちの初期設定動作について説明する。初期設定動作は、ヘッド座標系Chとステージ座標系Csとを対応付ける(言い換えれば、関連付ける)動作を含む。具体的には、初期設定動作は、ヘッド座標系Ch内の位置とステージ座標系Cs内の位置とを対応付ける動作を含む。一例として、初期設定動作は、ヘッド座標系Chにおける造形ヘッド11の位置と、当該造形ヘッド11によってステージ13上に形成される造形物のステージ座標系Csにおける位置とを対応付ける動作を含んでいてもよい。
続いて、位置合わせ動作のうちのヘッド移動動作について説明する。上述したように、ヘッド移動動作は、造形ヘッド11を造形開始位置Ch_startに移動させる動作である。以下、図6を参照しながら、ヘッド移動動作について説明する。
続いて、造形システム1の変形例について説明する。
初めに、第1変形例について説明する。第1変形例では、ヘッド移動動作の内容が上述したヘッド移動動作とは異なる。具体的には、第1変形例におけるヘッド移動動作は、上述したヘッド移動動作と同様に、造形ヘッド11を造形開始位置Ch_startに移動させる動作である。但し、第1変形例におけるヘッド移動動作は、複数種類のテストマークTMを形成し、当該複数種類のテストマークTMのうちのいずれか一つの位置Cstmに基づいて造形ヘッド11を造形開始位置Ch_startに移動させるという点で、上述したヘッド移動動作とは異なる。以下、図8から図10を参照しながら、第1変形例におけるヘッド移動動作について説明する。尚、上述したヘッド移動動作と同一の処理については、同一のステップ番号を付してその詳細な説明を省略する。
造形動作が行われている造形期間中は、ワークWの表面(或いは、ワークW上に形成された構造層SLの表面)に相当する造形面MSに対して光ELが照射される。このため、造形面CSを介して(更には、構造層SLを介して)光ELからワークWに対して熱が伝達される可能性がある。ワークWに熱が伝達されると、ワークWが熱膨張する可能性がある。一方で、造形動作が終了すると、造形面MSに光ELが照射されなくなるため、光ELからワークWに対して熱が伝達されなくなる。このため、熱膨張していたワークWが収縮する可能性がある。
続いて、第3変形例について説明する。第3変形例では、第3変形例における造形システム1cの構造の一部が、上述した造形システム1の構造とは異なる。以下、図14を参照しながら、第3変形例における造形システム1cの構造について説明する。尚、上述した造形システム1の構造と同一の構造については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
続いて、第4変形例について説明する。第4変形例では、第4変形例における造形システム1dの構造の一部が、上述した造形システム1の構造とは異なる。以下、図15を参照しながら、第4変形例における造形システム1dの構造について説明する。尚、上述した造形システム1の構造と同一の構造については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上述した説明では、マーク領域134にマーク部材FMが配置される。しかしながら、マーク領域134にマーク部材FMが配置されなくてもよい。この場合、造形システム1は、マーク部材FMではなく、マーク領域134にテストマークTMを形成してもよい。
11 造形ヘッド
111 照射系
112 材料ノズル
13 ステージ
131 上面
132 保持領域
133 非保持領域
134 マーク領域
14 計測装置
W ワーク
M 造形材料
LS 構造層
ST 3次元構造物
FM マーク部材
TM テストマーク
Claims (15)
- 加工対象物を支持可能な支持装置と、
前記加工対象物上の被加工領域にエネルギビームを照射し、加工を行う加工装置と、
前記支持装置と前記エネルギビームの照射領域との相対的な位置関係を変更する位置変更装置と、
前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方に前記加工装置によって加工を行って形成された基準の位置情報に基づいて前記位置変更装置を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方に、第1方向に伸びた第1基準と、前記第1方向と交差する第2方向に伸びた第2基準とを形成するように、制御する加工システム。 - 前記加工対象物と前記基準との相対的な位置関係を計測可能な計測装置を更に備える
請求項1に記載の加工システム。 - 前記加工対象物の一部と、前記一部とは異なる箇所に形成された前記基準との相対的な位置関係を計測可能な計測装置を更に備える
請求項1又は2に記載の加工システム。 - 前記制御装置は、前記第1基準及び前記第2基準を形成するときの前記支持装置と前記照射領域との相対的な位置関係に関する情報と、前記計測装置の計測結果とを用いて、前記位置変更装置を制御する
請求項2又は3に記載の加工システム。 - 前記制御装置は、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方と、前記照射領域との前記第1方向における位置関係を変更しつつ前記第1基準を形成すると共に、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方と、前記照射領域との前記第2方向における位置関係を変更しつつ前記第2基準を形成するように制御する
請求項1から4のいずれか一項に記載の加工システム。 - 前記制御装置は、前記照射領域と前記基準との位置関係を算出し、算出結果をもちいて前記位置変更装置を制御する
請求項1から5のいずれか一項に記載の加工システム。 - 前記加工装置は、前記エネルギビームの前記照射領域に材料を供給して付加加工を行う
請求項1から6のいずれか一項に記載の加工システム。 - 加工対象物を支持可能な支持装置と、
前記加工対象物上の被加工領域にエネルギビームを照射し、前記エネルギビームが照射される領域に材料を供給して付加加工を行う加工装置と、
前記支持装置と前記加工装置からの前記エネルギビームの照射領域との位置関係を変更する位置変更装置と、
前記支持装置のうちの一部である第1領域及び前記加工対象物の一部である第2領域の少なくとも一方に付加加工を行って基準造形物を形成するように、前記支持装置、前記加工装置及び前記位置変更装置の少なくとも一つを制御し、前記基準造形物に関する情報を用いて前記加工装置及び前記位置変更装置の少なくとも一方を制御する制御信号を受信する受信装置と
を備え、
前記制御信号は、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方に、第1方向に伸びた第1基準と、前記第1方向と交差する第2方向に伸びた第2基準とを形成するように、前記加工装置を制御する信号を含む加工システム。 - 加工対象物を支持可能な支持装置と、前記加工対象物上の被加工領域にエネルギビームを照射し、前記エネルギビームが照射される領域に材料を供給して付加加工を行う加工装置と、前記支持装置と前記加工装置からの前記エネルギビームの照射領域との位置関係を変更する位置変更装置とを備える造形システムを制御するコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記支持装置のうちの一部である第1領域及び前記加工対象物の一部である第2領域の少なくとも一方に付加加工を行って基準造形物を形成する処理と、前記基準造形物に関する情報を用いて前記加工装置及び前記位置変更装置の少なくとも一方を制御する処理とを前記コンピュータに実行させ、
前記基準造形物を形成する処理は、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方に、第1方向に伸びた第1基準と、前記第1方向と交差する第2方向に伸びた第2基準とを形成する処理を含むコンピュータプログラム。 - 請求項9に記載のコンピュータプログラムが記録された記録媒体。
- 加工対象物を支持可能な支持装置と、前記加工対象物上の被加工領域にエネルギビームを照射し、前記エネルギビームが照射される領域に材料を供給して付加加工を行う加工装置と、前記支持装置と前記加工装置からの前記エネルギビームの照射領域との位置関係を変更する位置変更装置とを備える造形システムを制御する制御装置であって、
前記支持装置のうちの一部である第1領域及び前記加工対象物の一部である第2領域の少なくとも一方に付加加工を行って基準造形物を形成する処理と、前記基準造形物に関する情報を用いて前記加工装置及び前記位置変更装置の少なくとも一方を制御する処理とを行い、
前記基準造形物を形成する処理は、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方に、第1方向に伸びた第1基準と、前記第1方向と交差する第2方向に伸びた第2基準とを形成する処理を含む制御装置。 - 加工装置からエネルギビームを照射して加工対象物を加工する加工方法であって、
前記加工対象物を支持装置によって支持することと、
前記支持装置のうちの一部である第1領域及び前記加工対象物の一部である第2領域の少なくとも一方に、第1方向に伸びた第1基準と、前記第1方向と交差する第2方向に伸びた第2基準とを形成することと、
前記第1基準及び前記第2基準の位置情報に基づいて、前記支持装置と前記加工装置からの前記エネルギビームの照射領域との位置関係を変更することと
を含む加工方法。 - 前記第1基準及び前記第2基準を計測することを更に含む
請求項12に記載の加工方法。 - 前記位置関係を変更することは、前記第1基準及び前記第2基準を形成するときの前記支持装置と前記照射領域との相対的な位置関係に関する情報と、前記計測装置の計測結果とを用いて、前記位置関係を変更することを含む
請求項12又は13に記載の加工方法。 - 前記形成することは、前記支持装置及び前記加工対象物の少なくとも一方と、前記照射領域との前記第1方向における位置関係を変更しつつ前記第1基準を形成すると共に、前記支持装置および前記加工対象物の少なくとも一方と、前記照射領域との前記第2方向における位置関係を変更しつつ前記第2基準を形成することを含む
請求項12から14のいずれか一項に記載の加工方法。
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