TW201819071A - 積層造型裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種積層造型裝置，其能夠在新的積層造型物的造型前，更正確地對之前的積層造型時所産生的雷射照射位置的偏差進行修正。積層造型裝置包括：雷射照射部，對粉末層的規定的照射區域進行雷射照射而形成多個燒結部；攝像部，分別對多個燒結部進行拍攝；算出單元，根據多個燒結部的位置，分別算出實際的雷射照射位置，並且針對各燒結部，算出雷射照射位置的位置偏差；及修正單元，將各燒結部的實際的雷射照射位置修正為目標雷射照射位置，且雷射照射部藉由朝向包含照射區域的最外位置的多個部位進行雷射照射，以包圍照射區域的方式形成多個燒結部，拍攝多個燒結部後，使塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將至少多個燒結部自照射區域去除。

Description

積層造型裝置

本發明有關於一種製造金屬的積層造型物的積層造型裝置。

作為用於製造金屬的積層造型物的裝置，有專利文獻1中記載的積層造型裝置。該積層造型裝置中，在造型槽內的造型台正上方，使塗覆機頭（recoater head）在水平單軸方向上移動，利用設置於塗覆機頭的材料儲存箱及刀片（blade）來供給金屬的材料粉末且加以平坦化，由此形成粉末層，利用雷射照射部對粉末層的照射區域進行雷射照射而形成燒結層。並且，在該燒結層上形成新的粉末層，並進行雷射照射而形成燒結層，藉由反復進行所述步驟來製造金屬的積層造型物。進而，為了提高加工精度，而使用設置於能夠在水平鉛垂方向上移動的切削裝置的旋轉切削工具，在造型中途對燒結層的表面或不需要的部分實施切削加工。

用於進行此種積層造型的積層造型裝置中，存在大量的熱源。因此，有時因由這些熱源所傳遞的熱，而在構成積層造型裝置的構件中産生熱位移。

尤其，雷射照射部朝向粉末層而自相離的場所進行雷射照射。因此，雷射照射位置容易受到由在雷射照射部所産生的熱位移所造成的影響，即便熱位移小，位置偏差也變大。當在産生有此種位置偏差的狀態下進行積層造型時，所完成的積層造型物的加工精度會顯著降低。因此，理想的是在新的積層造型物的造型前，預先對之前的積層造型時所産生的雷射照射位置的偏差進行修正。

因此，專利文獻2中記載的積層造型裝置中，對以位置坐標的函數的形式預先確定的照射目標（target）的多個部位進行雷射照射，生成測試圖案。並且，針對每個部分，利用照相機對照射目標進行拍攝而製成測試圖案的數字化部分圖像，將這些組裝而獲得整體圖像。並且，對以位置坐標的函數的形式預先確定的位置、與整體圖像中所映出的實際進行雷射照射的位置進行比較，並算出差分數據而修正雷射照射位置的偏差。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1 日本專利第5888826號公報 專利文獻2 日本專利第2979431號公報

發明所要解決的問題 此處，作為用於測試圖案生成的照射目標，已知有將感熱紙等感光膜膠合於金屬的平板或玻璃板而成者，此種感光膜因雷射照射時的熱而遍及其整體産生熱變形。進而，由於在一片感光膜上形成所有的多個照射痕，因此形成多個照射痕時雷射照射的場所分別物理性連接。因此，對某場所進行雷射照射而形成照射痕時感光膜中所産生的熱變形會使形成於該場所之外的場所的照射痕的位置發生變化。即，每當進行雷射照射時，之前所形成的所有的照射痕的位置發生變化。因此，在剛剛進行雷射照射後的雷射照射位置、與形成所有的照射痕後藉由規定的算出單元所算出時的雷射照射位置之間産生偏差。由此，專利文獻2中記載的積層造型裝置中，在對雷射照射位置進行修正時，算出和實際的雷射照射位置不同的位置與作為目標的雷射照射位置的差分而進行修正，因此其修正精度變低。

尤其，在積層造型前所進行的雷射照射位置的修正中，對感光膜形成大量的照射痕並修正雷射照射位置，因此其影響進一步變得顯著。

本發明是鑒於所述情況而完成的發明，其目的在於提供一種積層造型裝置，其能夠在新的積層造型物的造型前，進一步正確地對之前的積層造型時所産生的雷射照射位置的偏差進行修正。

解決問題的技術手段 技術方案1的積層造型裝置的特徵在於包括：造型槽，充滿規定濃度的惰性氣體；造型部，在所述造型槽內，能夠在上下方向上移動；塗覆機頭，在水平單軸方向上往返移動而將金屬的材料粉末供給至所述造型部上並加以平坦化，從而形成粉末層；雷射照射部，對粉末層的規定的照射區域進行雷射照射而形成多個燒結部；攝像部，分別對形成於粉末層的多個燒結部進行拍攝；算出單元，根據藉由所述攝像部所拍攝的多個燒結部的位置，分別算出實際的雷射照射位置，並且針對各燒結部，對實際的雷射照射位置與雷射照射位置的偏差為零時的目標雷射照射位置進行比較，從而算出雷射照射位置的位置偏差；及修正單元，基於藉由所述算出單元所算出的雷射照射位置的位置偏差，將各燒結部的實際的雷射照射位置修正為目標雷射照射位置，且所述雷射照射部藉由對包含所述照射區域的最外位置的多個部位進行雷射照射，以包圍所述照射區域的方式形成多個燒結部，利用所述攝像部拍攝多個燒結部後，使所述塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將至少多個燒結部自所述照射區域去除。

本發明中，包括：雷射照射部，對粉末層的規定的照射區域進行雷射照射而形成多個燒結部；攝像部，分別對形成於粉末層的多個燒結部進行拍攝；算出單元，根據藉由攝像部所拍攝的多個燒結部的位置，分別算出實際的雷射照射位置，並且針對各燒結部，對實際的雷射照射位置、與雷射照射位置的偏差為零時的目標雷射照射位置進行比較，從而算出雷射照射位置的位置偏差；及修正單元，基於藉由算出單元所算出的雷射照射位置的位置偏差，將各燒結部的實際的雷射照射位置修正為目標雷射照射位置。因此，在不使用照射目標的條件下，對材料粉末照射雷射而形成多個燒結部，並針對藉由攝像部所拍攝的各燒結部，算出實際的雷射照射位置與目標雷射照射位置的偏差而進行修正。對材料粉末進行雷射照射時所産生的熱變形以雷射照射位置為中心而呈放射狀擴展，因此作為實際的雷射照射位置的燒結部的中心位置的位置不會因熱變形而發生變化。因此，若將實際的雷射照射位置作為燒結部的中心位置而算出，則不會在實際的雷射照射位置與熱變形後的雷射照射位置之間産生偏差。另外，由於雷射的照射對象為材料粉末，因此形成各燒結部的材料粉末分別分離而不會物理性連接。因此，對某場所的材料粉末進行雷射照射而形成燒結部時所産生的熱不會對形成於該場所之外的場所的其他燒結部的位置造成影響。即，如專利文獻2中記載的積層造型裝置般，不存在如下情況：每當進行雷射照射時，之前所形成的所有的照射痕的位置發生變化。因此，根據本發明，實際的雷射照射位置不會因形成各燒結部時所産生的熱而發生變化，且也不會因形成其後所形成的燒結部時所産生的熱而發生變化。由此，能夠防止實際的雷射照射位置、與形成所有的照射痕後藉由算出單元所算出的雷射照射位置之間的偏差。由此，與如專利文獻2般使用照射目標的情況相比，能夠進一步正確地進行雷射照射位置的修正。

另外，如上所述，照射目標是藉由如下方式而製作：每當進行積層造型物的造型時，作業人員將感光膜膠合於金屬的平板或玻璃板。進而，需要作業人員在修正雷射照射位置的偏差的前後使造型槽開著，並進行安裝照射目標的造型台的清掃、安裝及拆卸等作業。因此，當使用照射目標時，作業人員的作業負擔增大。另外，構成照射目標的金屬的平板或玻璃板及感光膜是一次性的。因此，每當進行積層造型物的造型時，會消耗新的照射目標，因此製造成本會增大。

本發明中，能夠在不使用照射目標的條件下，對雷射照射位置的偏差進行修正，因此能夠減輕作業人員的作業負擔。另外，能夠削減製造成本。

另外，本發明中，雷射照射部藉由朝向包含照射區域的最外位置的多個部位進行雷射照射，以包圍照射區域的方式形成多個燒結部。因此，在整個照射區域中，能夠修正雷射照射位置的偏差。

另外，本發明中，利用攝像部拍攝多個燒結部後，使塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將至少多個燒結部自照射區域去除。因此，能夠防止經多次燒結的燒結體包含於燒結層中，並能夠使所獲得的積層造型物均質化。

根據所述技術方案1，技術方案2的積層造型裝置的特徵在於：所述攝像部設置於所述塗敷機頭。

本發明中，攝像部設置於塗敷機頭。因此，藉由使塗敷機頭在粉末層上沿水平單軸方向移動，能夠在不增加積層造型裝置的構成的條件下，分別對形成於粉末層的多個燒結部進行拍攝。

根據所述技術方案1，技術方案3的積層造型裝置的特徵在於：在所述造型槽內，進而包括能夠在所述造型部的上方移動的主軸，所述攝像部設置於所述主軸。

本發明中，在造型槽內，進而包括能夠在造型部的上方移動的主軸，攝像部設置於主軸。由此，藉由使主軸在粉末層上自由移動，能夠以更短的時間有效地對形成於粉末層的多個燒結部進行拍攝。

根據所述技術方案1，技術方案4的積層造型裝置的特徵在於：藉由所述雷射照射部而形成於粉末層的多個燒結部的最大寬度為0.1 mm以上、5.0 mm以下。

此處，藉由攝像部所拍攝的數據中包含最大寬度為約50 μm的雜訊。因此，當燒結部的大小小時，難以判別實際的燒結部與藉由攝像部所拍攝的數據中所含的雜訊。

本發明中，藉由雷射照射部而形成於粉末層的多個燒結部的最大寬度為0.1 mm以上、5.0 mm以下。因此，能夠防止實際的燒結部與藉由攝像部所拍攝的數據中所含的雜訊的混同。

根據所述技術方案1，技術方案5的積層造型裝置的特徵在於：藉由所述積層造型裝置所獲得的積層造型物藉由反復進行如下步驟來造型：藉由所述塗覆機頭而在所述造型部上形成具有規定厚度的粉末層，並利用所述雷射照射部對粉末層進行燒結而形成燒結層，規定的燒結層之後所形成的粉末層的厚度厚於所述規定厚度，且為即便藉由雷射照射而形成多個燒結部，燒結也不會到達至該燒結層之後所形成的具有規定厚度的粉末層的程度，所述雷射照射部對所述照射區域進行雷射照射而形成多個燒結部，所述攝像部分別對多個燒結部進行拍攝，所述算出單元根據藉由所述攝像部所拍攝的多個燒結部的位置，分別算出實際的雷射照射位置，並且針對各燒結部，對實際的雷射照射位置與雷射照射位置的偏差為零時的目標雷射照射位置進行比較，從而算出雷射照射位置的位置偏差，所述修正單元基於藉由所述算出單元所算出的雷射照射位置的位置偏差，將各燒結部的實際的雷射照射位置修正為目標雷射照射位置，利用所述攝像部拍攝多個燒結部後，使所述塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將多個燒結部及材料粉末的一部分自所述照射區域去除，以使粉末層成為所述規定厚度。

本發明中，積層造型中，在規定的燒結層之後形成具有如下厚度的粉末層，所述粉末層的厚度厚於形成積層造型物的成為燒結層的粉末層的規定厚度，且為即便藉由雷射照射而形成多個燒結部，燒結也不會到達至該燒結層的之後所形成的粉末層的程度。並且，對該粉末層照射雷射而形成多個燒結部，並針對藉由攝像部所拍攝的各燒結部，算出實際的雷射照射位置與目標雷射照射位置的位置偏差而進行修正。進而，利用攝像部拍攝多個燒結部後，使塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將多個燒結部及材料粉末的一部分自照射區域去除，以使粉末層成為規定厚度。由此，能夠對積層造型物的造型中所産生的由雷射照射部的熱位移所造成的雷射照射位置的偏差進行修正，因此能夠獲得加工精度更高的積層造型物。 發明的效果

根據本發明，能夠在新的積層造型物的造型前，進一步正確地對之前的積層造型時所産生的雷射照射位置的偏差進行修正。

以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。

積層造型裝置1為燒結式金屬粉末積層造型裝置。如圖1所示，積層造型裝置1具有設置於造型槽內的造型室1A及驅動裝置室1B。造型室1A配置於積層造型裝置1的前側。驅動裝置室1B配置於積層造型裝置1的後側。造型室1A與驅動裝置室1B藉由蛇紋管1C而分隔。自未圖示的惰性氣體供給裝置向造型室1A與驅動裝置室1B供給惰性氣體。由此，造型室1A與驅動裝置室1B構成為盡可能降低造型槽內的氧濃度。再者，以下，面向圖1的圖式，將左側定義為前、將右側定義為後、將近前側定義為右、將裏側定義為左、將上側定義為上、將下側定義為下，適當地使用“前”、“後”、“右”、“左”、“上”、“下”的方向詞來進行說明。

在造型室1A中形成有形成積層造型物的造型空間。造型空間內鋪滿有金屬的材料粉末。在造型室1A中收容有造型台2A。造型空間形成於造型台2A的上側整個區域。在造型台2A上配置有造型板11。

如圖1、圖2所示，粉末層形成裝置2具有造型台2A、對造型台2A進行支撑並使其升降的支撑機構2B、將動力傳遞至支撑機構2B的傳遞機構2C及包含對支撑機構2B進行驅動的未圖示的馬達的驅動裝置等。

如圖3所示，塗敷機頭3具有刀片3A、材料儲存箱3B及引導機構3C等。塗敷機頭3藉由自材料儲存箱3B供給材料粉末，並且沿著基準高度h0使刀片3A在左右方向上水平移動，將所供給的材料粉末加以平坦化，從而形成新的粉末層。

在刀片3A的上側具備向材料儲存箱3B供給材料粉末的未圖示的材料供給裝置。積層造型物的造型中，適時自材料供給裝置向材料儲存箱3B補充材料粉末，以使材料儲存箱3B中的材料粉末不會不足。

如圖2所示，引導機構3C具有一對軸承31及由各軸承31R、31L分別承接的一對軸材32即引導軌32R、32L。塗敷機頭3藉由引導機構3C引導而在左右方向上往返移動。

雷射照射部5藉由對粉末層照射雷射而形成燒結層。雷射照射部5具有包含兩個電流鏡（galvano mirror）的雷射掃描裝置5A、雷射振蕩器5B、焦點透鏡5C及對這些單元進行控制的未圖示的控制裝置等。

具有自雷射振蕩器5B輸出的規定的能量的雷射通過雷射傳遞構件而到達至雷射掃描裝置5A的電流鏡。由一對電流鏡反射的雷射被焦點透鏡5C收斂，並通過設置於通孔的透過透鏡1D，所述通孔穿設於造型室1A的頂板。由焦點透鏡5C收斂的雷射以預先確定的光點徑照射至粉末層。

如圖1所示，切削裝置7具有能夠在左右方向上往返移動的第1移動體7A、能夠在前後方向上往返移動的第2移動體7B、能夠在上下方向上往返移動的加工頭7C及對這些單元進行控制的未圖示的控制裝置等。另外，在加工頭7C設置有攝像部10及主軸頭8。攝像部10例如為將可見光區域設為動態範圍的電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）照相機。如後述般，攝像部10用於在新的積層造型物的造型前，對之前的積層造型時所産生的雷射照射位置的偏差進行修正時。主軸頭8構成為在安裝有切削工具9的狀態下能夠旋轉。主軸頭8設置於攝像部10的左側。

切削裝置7能夠藉由第1移動體7A來定位左右方向的位置、藉由第2移動體7B來定位前後方向的位置、藉由加工頭7C來定位上下方向的位置。由此，能夠使切削工具9在三軸方向上自由移動，而定位為造型室1A內的任意高度。並且，藉由一邊在水平方向上移動，一邊抵接高速旋轉的切削工具9的切刀9A來進行切削。

繼而，對使用所述積層造型裝置1來製造積層造型物的過程進行簡單說明。

藉由使塗敷機頭3在左右方向上水平移動，自材料儲存箱3B向造型台2A上的造型空間供給材料粉末，並藉由刀片3A而使造型板11上的材料粉末平坦化。由此在造型板11上形成具有規定厚度的粉末層，並對照射區域R照射雷射而形成燒結層。形成燒結層後，使造型台2A僅下降與之後形成的粉末層的厚度相應的量。並且，在燒結層上形成具有與造型台2A的下降距離等同的厚度的新的粉末層，並藉由對照射區域R照射雷射而形成燒結層。藉由反復進行此種作業而製造所期望的積層造型物。另外，出於提高表面精度等的目的，每當形成多層的燒結層時，對燒結層實施切削步驟，所述切削步驟為利用安裝於主軸頭8的切削工具9對燒結層的表面或不需要的部分進行切削加工。

進而，本實施形態中，藉由在新的積層造型物的造型前，對之前的積層造型時所産生的雷射照射位置的偏差進行修正，來對照射區域R的所期望的位置正確地進行雷射照射。以下，參照圖4～圖10對在積層造型前修正雷射照射位置時的積層造型裝置1的動作進行詳細說明。再者，如圖4所示，在積層造型物的造型開始前，造型板11的上面的高度設定為與散布材料粉末的塗敷機頭3的下端的高度等同的基準高度h0。如上所述，塗敷機頭3沿著基準高度h0一邊在水平單軸方向上移動一邊散布材料粉末。

首先，如圖5所示，使造型台2A下降至造型板11的上面的高度為如下高度：即便對形成於造型板11上的粉末層20進行雷射照射而形成燒結部20A，燒結部20A也不會到達至造型板11的高度。並且，藉由沿著基準高度h0使塗敷機頭3在水平單軸方向上移動，而在照射區域R形成具有和基準高度h0與造型板11的上面的高度h1的差等同的厚度d0的粉末層20。

繼而，設定雷射照射條件。雷射照射條件例如為雷射的强度、光點徑、照射目標位置等。如圖6所示，藉由朝向粉末層20的照射目標位置照射雷射，而在粉末層20的上層部形成燒結部20A。更具體而言，藉由對雷射照射部5進行控制的未圖示的控制裝置而向電流鏡輸入與照射目標位置相對應的旋轉控制信號，並使電流鏡分別朝向規定的角度。並且，自雷射光源輸出雷射，經由電流鏡而照射至與目標雷射照射位置相對應的規定的位置（以下，稱為實照射位置）。由此，粉末層20的上層部被燒結而形成燒結部20A。

如圖7所示，燒結部20A在整個照射區域R中隔開規定間隔而呈格子狀形成。此時，形成於照射區域R的最外位置的燒結部20A以表示這些位置的重心位置配置於照射區域R的最外位置的方式且以包圍欲修正的照射區域R的方式形成。本實施形態中，合計形成25個燒結部20A。

如圖8所示，燒結部20A的形狀為在徑方向上具有規定寬度的環狀。燒結部20A的大小為最大寬度為0.1 mm至5.0 mm的範圍內。燒結部20A是藉由以自外側或內側依序描繪多個徑不同的環的方式反復進行雷射照射而形成。

並且，藉由使切削裝置7的第1移動體7A、第2移動體7B及加工頭7C移動，而利用設置於加工頭7C的攝像部10來一個一個地近拍各燒結部20A。

繼而，對切削裝置7進行控制的未圖示的控制裝置根據藉由攝像部10所拍攝的圖像所示的照射痕，算出實際所形成的各燒結部20A的重心位置（以下，稱為實際重心位置）。如本實施形態般，當燒結部20A的形狀為環狀時，各燒結部20A的重心位置與這些的中心位置等同。

進而，對切削裝置7進行控制的未圖示的控制裝置算出所述實際重心位置、與將雷射照射位置的偏差設為零時即正確地對照射目標位置照射雷射時所形成的燒結部的重心位置（以下，稱為目標重心位置）的偏差量。

並且，對雷射照射部5進行控制的未圖示的控制裝置基於藉由對切削裝置7進行控制的未圖示的控制裝置所算出的實際重心位置與目標重心位置的偏差量，來修正雷射照射位置。更具體而言，如圖8所示，對雷射照射部5進行控制的未圖示的控制裝置對平移偏差及旋轉偏差這兩成分進行修正。實際重心位置C1與目標重心位置C0的偏差D1均是由X方向的平移偏差Dx、Y方向的平移偏差Dy及旋轉偏差Dθ引起。若將任意的目標位置的列矢量設為p=T（xp,yp）、將與所述目標重心位置相對應的實際重心位置的列矢量設為q=T（xq,yq），則該些能夠表示為p=ARq+d（1）。再者，AR為將-Dθ設為旋轉角的二維旋轉矩陣，d為將平移偏差設為成分的列矢量（d=T（Dx,Dy））。即，根據D1來算出AR及d，並進行式（1）所示的修正，由此使實際重心位置C1與目標重心位置C0大致一致。藉由對所有的燒結部20A進行所述處理，從而在整個照射區域R中修正雷射照射位置。

繼而，如圖9所示，使造型台2A上升至基準高度h0與造型板11上面之間的粉末層20的厚度成為積層造型物的第一層的粉末層20B的厚度d1。

並且，如圖10所示，藉由沿著基準高度h0使塗敷機頭3在水平單軸方向上移動，而將包含燒結部20A的粉末層20的上層部分去除至照射區域R的外部，並且形成相當於所造型的積層造型物的第一層的粉末層的具有厚度d1的粉末層20B。其後，藉由對該粉末層20B進行雷射照射，而形成積層造型物的第一層的燒結層，以所述順序進行積層造型物的造型。

（作用×效果） 本實施形態中，在不使用照射目標的條件下，對材料粉末照射雷射而形成多個燒結部20A，並針對藉由攝像部10所拍攝的各燒結部20A，算出作為實際的雷射照射位置的實際重心位置、與作為目標雷射照射位置的目標重心位置的偏差而進行修正。對材料粉末進行雷射照射時所産生的熱變形以雷射照射位置為中心而呈放射狀擴展，因此作為實際的雷射照射位置的燒結部20A的中心位置不會因熱變形而發生變化。因此，如本實施形態般，若將實際的雷射照射位置作為與燒結部20A的中心位置大致等同的重心位置而算出，則不會在實際的雷射照射位置與熱變形後的雷射照射位置之間産生偏差。另外，由於雷射的照射對象為材料粉末，因此形成各燒結部20A的材料粉末分別分離而不會物理性連接。因此，對某場所的材料粉末進行雷射照射而形成燒結部20A時所産生的熱不會對形成於該場所之外的場所的燒結部20A的位置造成影響。即，如使用感光膜來對雷射照射位置進行修正的情況般，不存在如下情況：每當進行雷射照射時，所有的照射痕的位置發生變化。因此，根據本實施形態，實際的雷射照射位置不會因形成各燒結部20A時所産生的熱而發生變化，且也不會因形成其後所形成的燒結部20A時所産生的熱而發生變化。由此，能夠防止實際的雷射照射位置、與藉由對切削裝置7進行控制的未圖示的控制裝置所算出的雷射照射位置之間的偏差，因此與使用照射目標的情況相比，能夠進一步正確地進行雷射照射位置的修正。

另外，能夠在不使用照射目標的條件下，對雷射照射位置的偏差進行修正，因此能夠減輕安裝照射目標的造型台的清掃、安裝及拆卸等作業人員的作業負擔。另外，能夠削減製造成本。

另外，燒結部20A在整個照射區域R中隔開規定間隔而呈格子狀形成。此時，形成於照射區域R的最外位置的燒結部20A以包圍欲修正的照射區域R的方式形成，以使表示這些位置的重心位置配置於照射區域R的最外位置。因此，在整個照射區域R中，能夠對雷射照射位置的偏差進行修正。

另外，利用攝像部10拍攝多個燒結部20A後，藉由沿著基準高度h0使塗敷機頭3在水平單軸方向上移動，而將至少多個燒結部20A自照射區域R去除。因此，能夠防止含有經多次燒結的燒結體，並能夠使所獲得的積層造型物均質化。另外，根據積層造型前的雷射照射位置的偏差的修正，能夠連續且自動地進行直至積層造型物的造型為止的一系列的作業。

另外，攝像部10設置於加工頭7C。因此，藉由使切削裝置7的第1移動體7A、第2移動體7B及加工頭7C移動，而利用設置於加工頭7C的攝像部10來一個一個地近拍各燒結部20A。

另外，藉由雷射照射部5而形成於粉末層20的多個燒結部20A的最大寬度為0.1 mm以上、5.0 mm以下。因此，能夠防止燒結部20A與藉由攝像部10所拍攝的圖像中所含的雜訊的混同。

以上，對本發明的優選的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於所述實施形態或實施例，只要權利要求書中有記載則能夠進行各種設計變更。

本實施形態中記載有：雷射的照射區域R與形成具有規定厚度的材料粉末的粉末層的造型板11的上側整個區域大致等同，但照射區域R並不限定於此。照射區域R例如也可為造型板11的上側一部分區域。

另外，本實施形態中記載有：燒結部20A的形狀為環狀，但燒結體20A的形狀並不限定於此。燒結部20A的形狀例如也可為材料粉末被燒結至其中心部分的圓形或多邊形狀。另外，燒結部20A的形狀例如也可為具有規定長度的線形狀或×標記等。

另外，本實施形態中記載有：合計形成25個燒結部20A，但形成於粉末層20的燒結部20A的數量並不限定於此。為了進一步提高加工精度，燒結部20A優選為形成25個以上。另外，當加工精度也可低時，燒結部20A也可少於25個。

另外，本實施形態中記載有：藉由對作為各燒結部20A的中心位置的重心位置進行修正，來修正雷射照射位置，但在燒結部20A的區域內，修正點若為由規定法則所定義的位置，則可為任意點。

另外，本實施形態中，在積層造型前對雷射照射位置進行修正時，所照射的雷射的雷射强度及照射雷射的粉末層20的厚度若為能夠形成燒結部20A且燒結部20A不會到達至造型板11的範圍內，則分別也可適宜變更。例如，也可設為：將雷射强度設為與形成積層造型物的燒結層時的雷射强度為相同程度，並使所形成的粉末層20的厚度充分厚於積層造型物形成時的每一層粉末層的厚度，由此在粉末層20形成燒結部20A，並且燒結部20A不會到達至造型板11。另外，在能夠形成燒結部20A的範圍內，也可使雷射强度充分小於形成積層造型物的燒結層時的雷射强度，也可使粉末層20的厚度與積層造型物形成時的每一層粉末層的厚度大致等同。

另外，本實施形態中記載有：利用安裝於切削裝置7的加工頭7C的攝像部10對燒結部20A進行拍攝，但攝像部10也可安裝於塗敷機頭3。更具體而言，也可為：多個攝像部10以在與塗敷機頭3的移動方向正交的方向上並排的方式安裝於塗敷機頭3的背側，並在水平單軸方向上移動，由此分別對燒結部20A進行近拍。

另外，本實施形態中記載有：利用安裝於切削裝置7的加工頭7C的攝像部10對燒結部20A進行拍攝，但攝像部10的安裝對象並不限定於切削裝置7的加工頭7C。例如，也可設置與切削裝置7獨立的能夠在三軸方向上移動的主軸，並在該主軸安裝攝像部10。另外，也可在未設置切削裝置7的積層造型裝置中設置能夠在三軸方向上移動的主軸，並在該主軸安裝攝像部10。

以上，記載有：在積層造型物的造型開始前，對雷射照射位置進行修正的情況，但也可在積層造型物的造型中途進行所述修正。更具體而言，也可在形成某燒結層後，形成下一粉末層的同時進行所述修正。由此，能夠對積層造型物的造型中所産生的由雷射照射部5的熱位移所造成的雷射照射位置的偏差進行修正，因此能夠獲得加工精度更高的積層造型物。另外，關於在積層造型物的造型中進行雷射照射位置的偏差的修正的時序，例如以在積層造型物的造型中進行規定次數的雷射照射位置的修正的方式每經過規定時間來進行。再者，當成為在形成某燒結層中進行修正的時間時，在形成該層的燒結層後進行雷射照射位置的偏差的修正。即，積層造型物造型中的雷射照射位置的偏差的修正在形成某燒結層後且形成下一層前進行，而非形成燒結層中、在中途停止該動作來進行。另外，也可在每當形成規定數量的燒結層時進行所述修正。

1‧‧‧積層造型裝置

1A‧‧‧造型室

1B‧‧‧驅動裝置室

1C‧‧‧蛇紋管

1D‧‧‧透過透鏡

2‧‧‧粉末層形成裝置

2A‧‧‧造型台

2B‧‧‧支撑機構

2C‧‧‧傳遞機構

3‧‧‧塗敷機頭

3A‧‧‧刀片

3B‧‧‧材料儲存箱

3C‧‧‧引導機構

5‧‧‧雷射照射部

5A‧‧‧雷射掃描裝置

5B‧‧‧雷射振蕩器

5C‧‧‧焦點透鏡

7‧‧‧切削裝置

7A‧‧‧第1移動體

7B‧‧‧第2移動體

7C‧‧‧加工頭

8‧‧‧主軸頭

9‧‧‧切削工具

9A‧‧‧切刀

10‧‧‧攝像部

11‧‧‧造型板

20、20B‧‧‧粉末層

20A‧‧‧燒結部

31、31R、31L‧‧‧軸承

32‧‧‧軸材

32R、32L‧‧‧引導軌

C0‧‧‧目標重心位置

C1‧‧‧實際重心位置

d0、d1‧‧‧厚度

h0‧‧‧基準高度

h1‧‧‧高度

R‧‧‧照射區域

D1‧‧‧目標重心位置C0與實際重心位置C1的偏差

圖1是表示實施形態的積層造型裝置的整體構成的概略側面圖。 圖2是表示積層造型裝置的下側結構物的立體圖。 圖3是表示積層造型裝置的塗敷機頭的立體圖。 圖4是粉末層形成前的造型空間的正面圖。 圖5是粉末層形成後的造型空間的正面圖。 圖6是燒結部形成後的造型空間的正面圖。 圖7是燒結部形成後的造型空間的俯視圖。 圖8是圖7所示的燒結部的放大圖。 圖9是造型台上升後的造型空間的正面圖。 圖10是燒結部去除後的造型空間的正面圖。

Claims (5)

1. 一種積層造型裝置，其特徵在於，包括： 造型槽，充滿規定濃度的惰性氣體； 造型部，在所述造型槽內，能夠在上下方向上移動； 塗覆機頭，在水平單軸方向上往返移動而將金屬的材料粉末供給至所述造型部上並加以平坦化，從而形成粉末層； 雷射照射部，對粉末層的規定的照射區域進行雷射照射而形成多個燒結部； 攝像部，分別對形成於粉末層的多個燒結部進行拍攝； 算出單元，根據藉由所述攝像部所拍攝的多個燒結部的位置，分別算出實際的雷射照射位置，並且針對各燒結部，對實際的雷射照射位置與雷射照射位置的偏差為零時的目標雷射照射位置進行比較，從而算出雷射照射位置的位置偏差；及 修正單元，基於藉由所述算出單元所算出的雷射照射位置的位置偏差，將各燒結部的實際的雷射照射位置修正為目標雷射照射位置，且 所述雷射照射部藉由對包含所述照射區域的最外位置的多個部位進行雷射照射，以包圍所述照射區域的方式形成多個燒結部， 利用所述攝像部拍攝多個燒結部後，使所述塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將至少多個燒結部自所述照射區域去除。
2. 如申請專利範圍第1項所述的積層造型裝置，其中所述攝像部設置於所述塗覆機頭。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層造型裝置，其中在所述造型槽內，進而包括能夠在所述造型部的上方移動的主軸， 所述攝像部設置於所述主軸。
4. 如申請專利範圍第1項所述的積層造型裝置，其中藉由所述雷射照射部而形成於粉末層的多個燒結部的最大寬度為0.1 mm以上、5.0 mm以下。
5. 如申請專利範圍第1項所述的積層造型裝置，其中藉由所述積層造型裝置所獲得的積層造型物藉由反復進行如下步驟來造型：藉由所述塗覆機頭而在所述造型部上形成具有規定厚度的粉末層，並利用所述雷射照射部對粉末層進行燒結而形成燒結層， 規定的燒結層之後所形成的粉末層的厚度厚於所述規定厚度，且為即便藉由雷射照射而形成多個燒結部，燒結也不會到達至所述燒結層之後所形成的具有規定厚度的粉末層的程度， 所述雷射照射部對所述照射區域進行雷射照射而形成多個燒結部， 所述攝像部分別對多個燒結部進行拍攝， 所述算出單元根據藉由所述攝像部所拍攝的多個燒結部的位置，分別算出實際的雷射照射位置，並且針對各燒結部，對實際的雷射照射位置、與雷射照射位置的偏差為零時的目標雷射照射位置進行比較，從而算出雷射照射位置的位置偏差， 所述修正單元基於藉由所述算出單元所算出的雷射照射位置的位置偏差，將各燒結部的實際的雷射照射位置修正為目標雷射照射位置， 利用所述攝像部拍攝多個燒結部後，使所述塗覆機頭在水平單軸方向上移動，由此將多個燒結部及材料粉末的一部分自所述照射區域去除，以使粉末層成為所述規定厚度。