JP6862791B2 - Modeling equipment and manufacturing method of modeled objects - Google Patents
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Description
本技術は、光等のエネルギー線で硬化する材料により3次元の物体を形成する造形装置、および、そのような造形装置による造形物の製造方法に関する。 The present technology relates to a modeling device that forms a three-dimensional object from a material that is cured by an energy ray such as light, and a method for manufacturing a modeled object by such a modeling device.
造形装置の主な方式の1つとして、例えば光造形方式は、光硬化性樹脂にレーザ光を部分選択的に照射することにより、樹脂の所望の部分を硬化させて描画し、造形物を形成する方式である。光造形方式の中でも、規制液面法と呼ばれる方式では、光硬化性樹脂の液面が例えば平坦なガラス面により規制され、そのガラスを介して、レーザ光が液面とガラス面との界面にフォーカスされることで描画される。 As one of the main methods of the modeling device, for example, in the stereolithography method, a desired part of the resin is cured and drawn by partially selectively irradiating the photocurable resin with a laser beam to form a modeled object. It is a method to do. Among the stereolithography methods, in the method called the regulated liquid level method, the liquid level of the photocurable resin is regulated by, for example, a flat glass surface, and the laser beam is transmitted to the interface between the liquid surface and the glass surface through the glass. It is drawn by being focused.
特許文献1、2に記載の造形装置は、例えば円筒状のドラムを備え、ドラムと造形ステージとの間に一方向に長いスリット領域を形成して、このスリット領域内で光硬化性材料に光を照射する。これは1次元規制液面法と呼ばれる。 The modeling apparatus described in Patent Documents 1 and 2 includes, for example, a cylindrical drum, forms a long slit region in one direction between the drum and the modeling stage, and irradiates the photocurable material in the slit region. Irradiate. This is called the one-dimensional regulated liquid level method.
上述の規制液面法においては、本来なら造形ステージ上に形成される硬化後の光硬化性樹脂が、規制面を提供する規制体側に付着することがあり、造形エラーにつながっていた。造形エラーを放置すると機会費用と製品のロスが増大するという問題がある。 In the above-mentioned regulated liquid level method, the cured photocurable resin originally formed on the molding stage may adhere to the regulated body side that provides the regulated surface, which leads to a molding error. There is a problem that opportunity cost and product loss increase if the modeling error is left unattended.
本開示の目的は、造形エラーを早期に発見することができる造形装置および造形物の製造方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a modeling apparatus and a method for manufacturing a modeled object capable of detecting a modeling error at an early stage.
上記目的を達成する本開示中の技術の一形態に係る造形装置は、ステージと、規制体と、照射ユニットと、移動機構と、検知ユニットを具備する。
上記規制体は、近接領域を含む表面を有し、上記近接領域とを上記ステージとの間に材料を保持する保持領域を形成するように、上記ステージに対して配置されることが可能に構成される。
上記照射ユニットは、上記規制体の近接領域を介して、上記保持領域に保持された上記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射することが可能に構成される。
上記移動機構は、上記ステージと上記規制体とを相対的に移動させることが可能に構成される。
上記検知ユニットは、上記規制体の表面に付着した、上記エネルギー線の照射により硬化した上記材料を検知することが可能に構成される。
A modeling device according to a form of the technique disclosed in the present disclosure that achieves the above object includes a stage, a regulator, an irradiation unit, a moving mechanism, and a detection unit.
The restrictor has a surface including a proximity region, and can be arranged with respect to the stage so as to form a holding region for holding the material between the proximity region and the stage. Will be done.
The irradiation unit is configured to be capable of selectively irradiating the region of the material held in the holding region with energy rays via the proximity region of the regulator.
The movement mechanism is configured to be able to move the stage and the restrictor relative to each other.
The detection unit is configured to be capable of detecting the material that has adhered to the surface of the regulator and has been cured by irradiation with the energy rays.
上記造形装置によれば、造形エラーにつながる、硬化した材料の規制体表面への付着を検知することができるので、造形エラーを早期に発見することができる。 According to the above-mentioned modeling apparatus, it is possible to detect the adhesion of the cured material to the surface of the regulated body, which leads to the modeling error, so that the modeling error can be detected at an early stage.
上記造形装置は、上記材料により造形される物品の造形データに基づいて、上記照射ユニットと上記移動機構を制御する制御部をさらに具備してもよい。
この場合、上記制御部は、上記造形データに変更を加えることにより、上記検知ユニットにより上記材料の付着が検知された箇所に相当する物品の造形を行わないよう制御してもよい。
The modeling device may further include a control unit that controls the irradiation unit and the moving mechanism based on the modeling data of the article formed by the material.
In this case, the control unit may control the modeling data so as not to model the article corresponding to the portion where the adhesion of the material is detected by the detection unit.
上記構成によれば、造形エラーの生じた物品に対して材料を投入しないようにすることができる。 According to the above configuration, it is possible to prevent the material from being thrown into the article in which the modeling error has occurred.
上記検知ユニットは、上記規制体の表面近傍に少なくとも一部が突き出たワイヤー部と、上記ワイヤー部に上記規制体表面に付着した上記材料が当接した場合に上記ワイヤー部の変位を検知する変位検知部を有するよう構成してもよい。 The detection unit detects displacement of the wire portion when at least a part of the wire portion protrudes near the surface of the restricting body and the material adhering to the surface of the restricting body comes into contact with the wire portion. It may be configured to have a detection unit.
上記構成によれば、検知ユニットの具体的構成を提供することができる。 According to the above configuration, a specific configuration of the detection unit can be provided.
あるいは、上記検知ユニットは、上記規制体の表面を撮像する撮像部と、上記撮像部により撮像された画像に基づいて上記規制体表面に付着した上記材料を検出する画像処理部を有するよう構成してもよい。 Alternatively, the detection unit is configured to include an imaging unit that images the surface of the regulated body and an image processing unit that detects the material adhering to the surface of the regulated body based on the image captured by the image pickup unit. You may.
上記構成によれば、検知にユニットの具体的構成を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide a specific configuration of the unit for detection.
上記検知ユニットは、上記規制体表面にエアーを射出するエアー射出部を有するよう構成してもよい。 The detection unit may be configured to have an air injection unit that injects air onto the surface of the regulated body.
上記構成によれば、エアーにより上記規制体表面に粘貼した未硬化の材料を吹き飛ばすことができる。あるいは、未硬化の材料に揺れを与えることができる。 According to the above configuration, the uncured material adhered to the surface of the regulated body can be blown off by air. Alternatively, the uncured material can be shaken.
上記画像処理部は、上記エアー射出部によるエアーの射出前後の上記規制体表面の画像に基づいて、上記規制体表面に付着した上記材料を検出するよう構成してもよい。 The image processing unit may be configured to detect the material adhering to the surface of the regulated body based on the image of the surface of the regulated body before and after the injection of air by the air injection unit.
上記構成によれば、硬化した材料の付着を検知する際に、エアーによる影響を受ける前と後の画像の比較することができるので、検知精度が高まる。 According to the above configuration, when detecting the adhesion of the cured material, the images before and after being affected by the air can be compared, so that the detection accuracy is improved.
上記造形装置は、上記検知ユニットが硬化した上記材料を検知した場合にオペレータに通知する通知部をさらに具備するよう構成されてもよい。 The modeling device may be further configured to include a notification unit that notifies the operator when the detection unit detects the cured material.
上記造形装置によれば、造形エラーを直ちにオペレータに通知することができるので、造形エラーを早期に発見することができる。 According to the above-mentioned modeling apparatus, the modeling error can be immediately notified to the operator, so that the modeling error can be detected at an early stage.
上記目的を達成する本開示中の技術の別の一形態は、造形装置による造形物の製造方法である。
上記造形装置は、ステージと、近接領域を含む表面を有し、上記近接領域とを上記ステージとの間に材料を保持する保持領域を形成するように、上記ステージに対して配置されることが可能な規制体を具備する。
上記製造方法は、照射ステップと、移動ステップと、検知ステップを含む。
上記照射ステップは、上記規制体の近接領域を介して、上記保持領域に保持された上記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する。
上記移動ステップは、上記ステージと上記規制体とを相対的に移動させる。
上記検知ステップは、上記規制体の表面に付着した、上記エネルギー線の照射により硬化した上記材料を検知する。
Another form of the technique disclosed in the present disclosure that achieves the above object is a method of manufacturing a modeled object by a modeling apparatus.
The modeling apparatus may be arranged with respect to the stage so as to have a stage and a surface including a proximity region, and to form a holding region between the stage and the proximity region to hold the material. Equipped with possible regulators.
The manufacturing method includes an irradiation step, a moving step, and a detection step.
The irradiation step selectively irradiates the region of the material held in the holding region with energy rays via the proximity region of the regulator.
The movement step relatively moves the stage and the regulator.
The detection step detects the material adhered to the surface of the regulated body and cured by irradiation with the energy rays.
以上、本技術によれば、造形エラーを早期に発見することができる。 As described above, according to this technique, a modeling error can be detected at an early stage.
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments relating to the present technology will be described with reference to the drawings.
1.実施形態1 1. 1. Embodiment 1
1.1)造形装置の構成 1.1) Configuration of modeling equipment
図1は、本技術の一実施形態に係る造形装置を示す模式的な側面図である。図2は、図1に示す造形装置100の正面図である。造形装置100は、ステージ10、規制体としてのドラム30、ノズル20を有する材料供給機構、照射ユニット40、ステージ移動機構60、照射ユニット移動機構45、制御部50、および検知ユニット70を主に備える。
FIG. 1 is a schematic side view showing a modeling apparatus according to an embodiment of the present technology. FIG. 2 is a front view of the
説明の便宜のため、造形装置100が配置される3次元空間において、高さ方向に沿う鉛直軸をz軸とし、z軸に垂直な水平面に沿う2軸をx、y軸とする。
For convenience of explanation, in the three-dimensional space in which the
ステージ10は、造形物が形成される側の表面である造形面12を有する。ステージ10は、ドラム30より上方に配置され、造形面12をドラム30がある側に向けて配置されている。水平面であるx−y平面に対して、y軸を中心とする回転方向に特定の傾斜角度で造形面12が傾斜するように、ステージ10が配置されている。x−y平面に対するその傾斜角度は任意に設定される
The
説明の便宜のため、(x、y、z)座標系をy軸周りで、ステージ10の傾斜角分回転させた座標系を、(x'、y'、z')座標系と定義する。
For convenience of explanation, the coordinate system obtained by rotating the (x, y, z) coordinate system around the y-axis by the inclination angle of the
ドラム30は、その円筒の長手方向の軸がy軸に沿うように配置されている。ドラム30は、照射ユニット40から出射されるエネルギー線を透過する材料で構成されている。造形物を構成する材料に光硬化樹脂が用いられる場合、エネルギー線としては光が用いられる。以下、造形物を構成する材料を樹脂材料と言う。典型的には、樹脂材料が紫外線硬化性樹脂であり、エネルギー線が紫外線である。ドラム30の材料としては、その紫外線を透過するような透明なもの、例えばガラスまたはアクリル等が用いられる。
The
材料供給機構は、樹脂材料をドラム30とステージ10との間に供給可能に構成される。具体的には、材料供給機構におけるノズル20は、ドラム30とステージ10との間に配置され、ドラム30の円筒形状の表面と、ステージ10の造形面12との間に樹脂材料R(図3参照)を供給するように構成される。ノズル20は、y方向に沿って設けられた複数のノズルで構成されるか、または、y方向に沿って長い形状の吐出スリットを有して構成される。
The material supply mechanism is configured so that the resin material can be supplied between the
材料供給機構は、図示しないが、樹脂材料を貯溜するタンク、ノズル20に接続された配管、配管に設けられたバルブ、樹脂材料を圧送するポンプ等を有する。
Although not shown, the material supply mechanism includes a tank for storing the resin material, a pipe connected to the
図3は、ステージ10およびドラム30を拡大して示す図である。ドラム30の表面32はステージ10に近接する近接領域Kを有する。ドラム30は、その近接領域Kとステージ10の造形面12との間に、樹脂材料Rを保持する保持領域Hを形成するように、ステージ10に対して配置される。樹脂材料Rは、主に表面張力により保持される。
FIG. 3 is an enlarged view of the
ドラム30がステージ10の造形面12の下方に配置され、かつ、ステージ10が傾斜していることにより、造形面12のx'方向に沿って斜め下方へ未硬化の樹脂材料Rが流れて除去されやすくなる。
Since the
保持領域Hは、近接領域Kのうちステージ10に最も近い領域(最近接領域)の位置に最狭部(第1領域)Hcを有する。保持領域Hは、最狭部Hcから、ドラム30の表面32の円周方向に沿って数mm〜数cm程度の範囲における、ドラム30とステージ10との間の空間領域である。なお、保持領域Hの、ドラム30の円周方向での範囲は、樹脂材料R、ドラム30の材料、および/または、ドラム30の大きさにより変わる値であり、上記のような数mm〜数cmの範囲に限られない。
The holding region H has the narrowest portion (first region) Hc at the position of the region closest to the stage 10 (proximal region) in the proximity region K. The holding region H is a spatial region between the
最狭部Hcにおける、造形面12と、ドラム30の表面32との距離は、実質的には、樹脂材料Rの硬化層1層分の厚さと同じである。その距離は例えば50μm〜500μmであるが、完成時の造形物のサイズや精細度等により、任意に設定可能である。
The distance between the
造形装置100は、図3に示すようにy方向に沿う円筒中心軸Pを中心にドラム30を回転させるモータ(図示を省略)をさらに備える。例えば、1または複数層ごとの露光の都度、ドラム30を所定角度回転させることにより、ステージ10に対する近接領域Kを変更する時、あるいはメンテンナンス時に、モータはドラム30を回転する。
As shown in FIG. 3, the
照射ユニット40は、ドラム30の円筒の内部に配置される。照射ユニット40は、ドラム30を介して、保持領域Hに保持された樹脂材料Rの領域に選択的に光を照射する。照射ユニット40は、図示しないレーザー光源、ポリゴンミラー、およびレンズ系を備え、これらの部品が例えば1つの筐体内に収容されて構成されている。ポリゴンミラーの代わりに、ガルバノミラーが用いられてもよい。
The
図1に示すように、ステージ移動機構60は、第1移動機構61および第2移動機構62を有する。第1移動機構61は、所定の傾斜角度で配置されたステージ10の造形面12に沿うx'方向にステージ10を移動させるように構成される。第2移動機構62は、樹脂材料Rの積層方向、すなわちドラム30に対してステージ10が離接する方向(z'方向)に、ステージ10を移動させるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
これら第1移動機構61および第2移動機構62は、ボールネジ駆動、ラックアンドピニオン駆動、またはベルト駆動など、各種の公知の駆動機構により構成される。
The first moving
制御部50は、ステージ移動機構60、照射ユニット移動機構45、材料供給機構、ドラム30のモータの各動作を制御するように構成されている。制御部50は、典型的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を搭載したコンピュータにより構成される。制御部50は、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のPLD(Programmable Logic Device)を含んでいてもよい。
The
照射ユニット移動機構45は、照射ユニット40に接続されており、照射ユニット40を少なくともx'方向にシフトさせるように構成されている。その駆動方式としては、上記公知の駆動機構が用いられる。例えば制御部50は、照射ユニット移動機構45の駆動を制御することにより、照射ユニット40によるx'方向における光の照射位置を可変に制御する機能を有する。
The irradiation
制御部50の機能の少なくとも一部と照射ユニット移動機構45とにより、ステージ10およびドラム30の相対移動方向(第1移動機構61によるx'方向)における、樹脂材料Rへの光の照射位置を制御する「制御機構」が構成される。
By using at least a part of the functions of the
検知ユニット70は、ドラム30の円筒の外側に設置される。検知ユニット70は、ドラム30の表面32への硬化した樹脂材料Rの付着を検知する機能を備える。硬化した樹脂材料Rが規制体であるドラム30の表面32に付着していると、種々の不具合があり造形エラーにつながる。例えば、近接領域Kを変更しないで造形する場合、照射ユニット40が樹脂材料Rを露光しようとしても硬化した樹脂材料Rの付着が露光を遮る。そのため、硬化した樹脂材料Rが付着した部分に、当該部分のz'方向に造形されるべき部分が、付着以後造形されなくなる可能性がある。
The
近接領域Kが変更される場合は、硬化した樹脂材料Rの付着が露光を遮る部位が、硬化した樹脂材料Rが付着した部分からx'方向にずれる。そして、同様にz'方向に造形されるべき部分が造形されないという造形エラーが起きる。 When the proximity region K is changed, the portion where the adhesion of the cured resin material R blocks the exposure shifts in the x'direction from the portion where the cured resin material R adheres. Then, similarly, a modeling error occurs in which the portion to be modeled in the z'direction is not modeled.
検知ユニット70はドラム30の表面32に硬化した樹脂材料Rの付着があるとこれを検知するので、本実施形態に係る造形装置100は早期に造形エラーを発見することができる。
Since the
図4と図5を参照すると、検知ユニット70の細部の構成が示されている。図4はドラム30の外側から表面32を見る図であり、図5は図4の側面図である。図示のように本実施形態に係る検知ユニット70は物理的に異物を検知する物理的検知ユニット71である。物理的検知ユニット71は1以上複数のワイヤー72と変位検知部73を有する。
With reference to FIGS. 4 and 5, detailed configurations of the
図4および図5において、硬化した樹脂材料Rの付着検知の際、ドラム30は図中「レジン回収方向(逆回転)」の方向に回転する。図1、図3、図5においては反時計回りの方向に回転する。
In FIGS. 4 and 5, when the adhesion of the cured resin material R is detected, the
ワイヤー72は、ドラム30の表面32に向かって突出した部材であり、例えば可撓性のある金属材料で構成される。ワイヤー72のドラム30側の先端部は表面32上の異物STに当接した場合に突き刺さらないように屈曲があってもよい(図5参照)。
The
ワイヤー72はドラム30から離れる方向の端部が変位検知部73に接続、あるいは、繋持されている。ワイヤー72は変位検知部73に所定のピッチ(間隔)を置いて、櫛歯状に設置される。この所定のピッチが短いほど、検出可能な異物STの大きさが細かくなる。
The end of the
ワイヤー72はのドラム30側の先端部は表面32に届かないように構成されている。これにより表面32を傷つけず異物STの存在を検知できる。表面32と先端部との離間距離に応じて、検出可能な異物STの高さが定まる。
The tip of the
変位検出部73は、ワイヤー72のいずれか1つ以上に異物STが当接した場合に、異物STに当接したワイヤー72の変位を検出可能に構成される。ワイヤー72の変位は、ワイヤー72の変形でもよいし、ワイヤー72の空間的位置の変化でもよい。例えば、ワイヤー72と変位検出部73の接点をヒンジのような部材で構成する場合、異物STがワイヤー72に当接するとワイヤー72が押し上げられて、当該ヒンジ部を中心に回転する。変位検出部73はこのようなワイヤー72の空間的位置の変化を検知してもよい。
The
変位検出部73はワイヤー72の変位が検出されると、制御部50に検出信号を送出する。検出信号には変位量を含んでもよい。本実施形態の検知ユニット70に係る物理的検知ユニット71は、以上のようにして、ドラム30の表面32に硬化した樹脂材料Rの付着があるとこれを検知する。
When the
1.2)造形装置の動作 1.2) Operation of modeling equipment
検知ユニット70の設置箇所は、より詳細には、造形が行われる保持領域Hのすぐ外側でもよい。この場合、表面32への硬化した樹脂材料Rの付着を付着直後に検知できる可能性が高まる。なお、表面32への硬化した樹脂材料Rの付着は一切ないことが好ましいので、検知ユニット70の態様によっては保持領域Hの内側でも検出してもよい。
More specifically, the location where the
本実施形態においては、検知ユニット70の設置箇所が、造形が行われる保持領域Hのすぐ外側とする。さらに、保持領域Hの外側としてはレジン吐出側とレジン回収側の2つがあるが、本実施形態においてはレジン吐出側とする(図1参照)。以下では、ここで説明した検知ユニット70の設置箇所を前提として、造形装置の動作が、表面32への硬化した樹脂材料Rの付着検知を中心に、説明される。
In the present embodiment, the installation location of the
図6を参照すると、造形装置100の、表面32への硬化した樹脂材料Rの付着検知動作の流れが示されている。図示のように、照射ユニット40が、造形面12とドラム30の表面32の間の最狭部Hcに流れる未硬化の樹脂材料Rに対して、露光を行う(S101)。このとき、第1移動機構61がステージ10の造形面12に沿うx'方向にステージ10を移動させるが、本実施形態においては、第1移動機構61は、樹脂材料Rが流れてくる方向に向けてステージ10を移動させる。すなわち、ステージ10は図1中左上方向に移動する。
With reference to FIG. 6, the flow of the adhesion detection operation of the cured resin material R on the
このステージ10の移動に伴って、ドラム30が円筒中心軸Pを中心に、ステージ10の移動に対して順方向に回転する。この回転方向を本実施形態では「逆回転」と呼び、その逆を「正回転」と呼ぶこととする。
With the movement of the
ドラム30の回転は、制御部50による制御を受けたモータ(不図示)により行われてもよいが、本実施形態ではステージ10の移動に伴い摩擦力により連れ回るものとする(S101)。
The rotation of the
造形に伴いドラム30が回転すると、造形が行われていた表面32上のステージ10に対する近接領域Kが、検知ユニット70による検知可能なエリアに移動するため、検知ユニット70が異物検知を行う(S102)。検知ユニット70が異物を検知しない場合(S103,No)、制御部50がドラム30を制御して、ドラム30を正回転させる(S106)。
When the
正回転による戻し量は任意である。本実施形態では、戻し量をステージ10の移動に伴い連れ回りした回転量よりも多くとり、近接領域Kを交代させる。なお、S106の正回転は、第1移動機構61が樹脂材料Rが流れ落ちる方向に向けてステージ10を移動させる際に、ドラム30が連れ回るように構成し、制御部50によるドラム30の回転制御を行わないものとしてもよい。
The amount of return by forward rotation is arbitrary. In the present embodiment, the return amount is set to be larger than the rotation amount that is accompanied by the movement of the
なお、第1移動機構61が樹脂材料Rが流れ落ちる方向に向けてステージ10を移動させる際にも照射ユニット40による露光を行って、造形が行われる構成としてもよいが、本実施形態においては、第1移動機構61が樹脂材料Rが流れてくる方向に向けてステージ10を移動させるときにだけ造形を行うものとする。
In addition, even when the first moving
検知ユニット70が異物を検知した場合(S103,Yes)、制御部50は異物が検知されたことをオペレータに通知する(S104)。すなわち、制御部50は「通知部」として機能する。これによりオペレータは早期に造形エラーを知ることができ、造形装置100の作動を止めることにより機会費用の損失、樹脂材料Rの損失などを早期に防ぐことができる。通知方法に限定はないが、例えば警告の電子メールを送るように構成してもよい。
When the
次に、制御部50は、異物が検知された箇所に対応する物品に対して、照射ユニット40による露光がされないように、造形データを変更する(S105)。本実施形態の検知ユニット70は、図4,5に示したように、櫛歯状にワイヤー72が設置されており、変位検知部73は、硬化した樹脂材料Rの付着に係る異物STが、ドラム30の表面32上に存在する位置を把握可能である。制御部50は変位検知部73が把握した異物STの位置に対応する物品が、異物ST検知以後の造形において露光されないように、造形データに変更を加える。
Next, the
次に、制御部50はドラムを正回転させて、造形を継続する。なお、図6に示した動作の流れは、制御部50が造形データの終わりを検知したり、オペレータによる中断を検知したりすると、その時点で終了する。
Next, the
2.実施形態2 2. Embodiment 2
2.1)造形装置の構成 2.1) Configuration of modeling equipment
図7は、本技術の一実施形態に係る造形装置を示す模式的な側面図である。図示の造形装置200が具備する検知ユニット70は、硬化した樹脂材料Rの付着に係る異物STの検知を光学的手段により行うフォトディテクタ75を含む構成である。
FIG. 7 is a schematic side view showing a modeling apparatus according to an embodiment of the present technology. The
検知ユニット70は、撮像部76とエアー射出部77を含むフォトディテクタ75と、画像処理を行う画像処理部78を有する。本実施形態においては、制御部50が画像処理部78の機能を提供するが、この構成に限定する必要はなく、制御部50とは別個のプロセッサにより画像処理部78を構成してもよい。
The
撮像部76はドラム30の表面32を撮像するように構成されたエリアセンサであり、光電変換素子などを備えて構成される。エアー射出部77は表面32に付着する未硬化の樹脂材料Rに向けてエアーを射出する機能を備える。未硬化の樹脂材料Rは通常、粘性を持っている。エアー射出部77により射出されるエアーの強さ、エアーの量は、限定するものではないが、表面32に粘貼する未硬化の樹脂材料Rを吹き飛ばすことが可能な程度に構成されてもよい。
The
フォトディテクタ75が設置される場所は、限定するものではないが、図3に示すようにy方向に沿う円筒中心軸Pを通るyz平面よりも、樹脂相量吐出側とする。本実施形態においては、ステージ10の造形面12に沿うx'方向にステージ10を移動させながら造形が行われる。実施形態1同様に、第1移動機構61が樹脂材料Rが流れてくる方向に向けてステージ10を移動させるときだけに造形を行うこととしてもよいが、実施形態1とは異なり、樹脂材料Rが流れ落ちる方向に向けてステージ10が移動するときにも造形を行うこととしてもよい。
The place where the
いずれの場合にせよ、ドラム30の正回転の回転量は、逆回転の回転量よりも大きく設定される。正回転逆回転の定義は実施形態1と同じである。そうすると、近接領域Kが、ドラム30の樹脂材料吐出側にある領域と交代するとともに、樹脂材料回収側の表面32がフォトディテクタ75の撮像部76により撮像可能な領域に入る。
In any case, the rotation amount of the forward rotation of the
撮像部76はドラム30の表面32を常時撮像する。エアー射出部77はドラム30が正回転するタイミングでエアーを射出する。
The
画像処理部78は撮像部76により撮像された画像に基づいて硬化した樹脂材料Rに係る異物STを検出する。画像処理部78には、撮像部76により撮像された画像のほか、造形データに基づいて得られるx'y'平面データも入力される。画像処理部78は、撮像部76により撮像された画像にエッジ強調処理を施した上で、所定のz'座標を有するx'y'平面データと比較し、パターンマッチングを行う。画像処理部78は、一致したパターンが表われたところに異物STが存在する可能性があると認識する。
The
画像処理部78は、異物STが存在しないと認識される場合、z'座標を変更して、別のx'y'平面データと撮像部76により撮像された画像とのパターンマッチングを行うよう構成されてもよい。
When it is recognized that the foreign matter ST does not exist, the
画像処理部78は、エアー射出部77によるエアー射出前とエアー射出後の、ドラム30の表面32を撮像した画像を比較し、エアー射出後に変化がなく、且つ、エッジが検出された部分に異物STが存在する尤度を高める情報処理を行ってもよい。この場合、画像処理部78はさらに所定のz'座標を有するx'y'平面データと、異物STが存在する尤度が高まった箇所のエッジ画像を含む画像とのパターンマッチングを行い、異物STが存在する可能性が高いことを検出してもよい。
The
画像処理部78は、異物STが存在すると認識される場合、ないし、存在する可能性が高いと認識される場合、表面32への硬化した樹脂材料Rの付着があると判断し、これを検知する。
When it is recognized that the foreign matter ST is present or is likely to be present, the
3.変形例 3. 3. Modification example
上述の実施形態1と実施形態2は組み合わせることができる。制御部50は、物理的検知ユニット71が造形直後にワイヤー72の変位を検知した場合に、当該変位検知箇所に異物STが存在する可能性があると判断する。異物STが存在する可能性があると判断される場合、制御部50がドラム30の正回転の回転量を増加させ、異物STが存在する可能性がある領域を、フォトディテクタ75による検知領域に移動させる。フォトディテクタ75によっても異物STが存在する可能性があると認識される場合、制御部50は異物STの付着があると判定する。本変形例によると、硬化した樹脂材料Rの付着を検知できる可能性が高まるという効果がある。
The above-described first and second embodiments can be combined. When the
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)
ステージと、
近接領域を含む表面を有し、前記近接領域とを前記ステージとの間に材料を保持する保持領域を形成するように、前記ステージに対して配置されることが可能な規制体と、
前記規制体の近接領域を介して、前記保持領域に保持された前記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ユニットと、
前記ステージと前記規制体とを相対的に移動させる移動機構と、
前記規制体の表面に付着した、前記エネルギー線の照射により硬化した前記材料を検知する検知ユニットと
を具備する造形装置。
(2)
上記(1)に記載の造形装置であって、
前記材料により造形される物品の造形データに基づいて、前記照射ユニットと前記移動機構を制御する制御部をさらに具備し、
前記制御部は、前記造形データに変更を加えることにより、前記検知ユニットにより前記材料の付着が検知された箇所に相当する物品の造形を行わないよう制御する
造形装置
(3)
上記(1)または(2)に記載の造形装置であって、
前記検知ユニットは、前記規制体の表面近傍に少なくとも一部が突き出たワイヤー部と、前記ワイヤー部に前記規制体表面に付着した前記材料が当接した場合に前記ワイヤー部の変位を検知する変位検知部を有する
造形装置。
(4)
上記(1)から(3)のいずれかに記載の造形装置であって、
前記検知ユニットは、前記規制体の表面を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて前記規制体表面に付着した前記材料を検出する画像処理部を有する
造形装置。
(5)
上記(4)に記載の造形装置であって、
前記検知ユニットは、前記規制体表面にエアーを射出するエアー射出部を有する
造形装置。
(6)
上記(5)に記載の造形装置であって、
前記画像処理部は、前記エアー射出部によるエアーの射出前後の前記規制体表面の画像に基づいて、前記規制体表面に付着した前記材料を検出する
造形装置。
(7)
上記(1)から(6)のいずれかに記載の造形装置であって、
前記検知ユニットが硬化した前記材料を検知した場合にオペレータに通知する通知部をさらに具備する
造形装置。
(8)
ステージと、
近接領域を含む表面を有し、前記近接領域とを前記ステージとの間に材料を保持する保持領域を形成するように、前記ステージに対して配置されることが可能な規制体を具備する造形装置による造形物の製造方法であって、
前記規制体の近接領域を介して、前記保持領域に保持された前記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ステップと、
前記ステージと前記規制体とを相対的に移動させる移動ステップと、
前記規制体の表面に付着した、前記エネルギー線の照射により硬化した前記材料を検知する検知ステップ
を含む造形物の製造方法。
The present technology can have the following configurations.
(1)
The stage and
A regulator that has a surface that includes a proximity region and can be arranged with respect to the stage so as to form a holding region that holds the material between the proximity region and the stage.
An irradiation unit that selectively irradiates a region of the material held in the holding region with energy rays via a proximity region of the regulator.
A movement mechanism that relatively moves the stage and the regulator,
A modeling device including a detection unit for detecting the material hardened by irradiation with energy rays adhering to the surface of the regulated body.
(2)
The modeling apparatus according to (1) above.
A control unit that controls the irradiation unit and the movement mechanism is further provided based on the modeling data of the article formed by the material.
The control unit controls the modeling device (3) by changing the modeling data so as not to model the article corresponding to the portion where the adhesion of the material is detected by the detection unit.
The modeling apparatus according to (1) or (2) above.
The detection unit detects displacement of the wire portion when at least a part of the wire portion protrudes near the surface of the restricting body and the material adhering to the surface of the restricting body comes into contact with the wire portion. A modeling device that has a detector.
(4)
The modeling apparatus according to any one of (1) to (3) above.
The detection unit is a modeling apparatus having an image pickup unit that images the surface of the regulated body and an image processing unit that detects the material adhering to the surface of the regulated body based on the image captured by the image pickup unit.
(5)
The modeling apparatus according to (4) above.
The detection unit is a molding device having an air injection unit that injects air onto the surface of the regulated body.
(6)
The modeling apparatus according to (5) above.
The image processing unit is a molding device that detects the material adhering to the surface of the regulated body based on images of the surface of the regulated body before and after injection of air by the air injection unit.
(7)
The modeling apparatus according to any one of (1) to (6) above.
A modeling device further including a notification unit that notifies the operator when the detection unit detects the cured material.
(8)
The stage and
A molding having a surface including a proximity region and comprising a regulator that can be arranged with respect to the stage so as to form a holding region for holding the material between the proximity region and the stage. It is a method of manufacturing a modeled object by a device.
An irradiation step of selectively irradiating a region of the material held in the holding region with energy rays via a proximity region of the regulator.
A movement step for relatively moving the stage and the regulator,
A method for manufacturing a modeled object, which comprises a detection step of detecting the material that has been cured by irradiation with the energy rays and adhered to the surface of the regulated body.
10…ステージ
12…造形面
20…ノズル
30…ドラム
32…表面
40…照射ユニット
45…照射ユニット移動機構
50…制御部
60…ステージ移動機構
61…第1移動機構
62…第2移動機構
70…検知ユニット
71…物理的検知ユニット
72…ワイヤー
73…変位検知部
75…フォトディテクタ
76…撮像部
77…エアー射出部
78…画像処理部
100、200…造形装置
10 ...
Claims (7)
前記ステージに対向する領域である近接領域を含む表面を有し、前記近接領域と前記ステージの間に材料を保持する保持領域を形成する規制体と、
前記材料を前記保持領域に供給するノズルと、
前記規制体の近接領域を介して、前記保持領域に保持された前記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ユニットと、
前記ステージと前記規制体とを相対的に移動させる移動機構と、
前記規制体の表面に付着した、前記エネルギー線の照射により硬化した前記材料を検知するとともにその位置を把握する検知ユニットと、
前記材料により造形される物品の造形データに基づいて、前記照射ユニットと前記移動機構を制御する制御部であって、前記造形データに変更を加えることにより、前記検知ユニットにより前記材料の付着が検知された箇所に相当する物品の造形を行わないよう制御する制御部
を具備する造形装置。 The stage and
A regulatory body that form a holding area for holding the material between has a surface comprising a contiguous area which is an area facing the stage, the near field and the previous SL stage,
A nozzle that supplies the material to the holding region,
An irradiation unit that selectively irradiates a region of the material held in the holding region with energy rays via a proximity region of the regulator.
A movement mechanism that relatively moves the stage and the regulator,
A detection unit that detects the material that has hardened by irradiation with the energy rays and that is attached to the surface of the regulator and grasps the position thereof .
A control unit that controls the irradiation unit and the movement mechanism based on the modeling data of the article formed by the material, and by making changes to the modeling data, the detection unit detects the adhesion of the material. A modeling device including a control unit that controls not to perform modeling of an article corresponding to a designated portion.
前記検知ユニットは、前記規制体の表面近傍に少なくとも一部が突き出たワイヤー部と、前記ワイヤー部に前記規制体表面に付着した前記材料が当接した場合に前記ワイヤー部の変位を検知する変位検知部を有する
造形装置。 The modeling apparatus according to claim 1.
The detection unit detects displacement of the wire portion when at least a part of the wire portion protrudes near the surface of the restricting body and the material adhering to the surface of the restricting body comes into contact with the wire portion. A modeling device that has a detector.
前記検知ユニットは、前記規制体の表面を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像に基づいて前記規制体表面に付着した前記材料を検出する画像処理部を有する
造形装置。 The modeling apparatus according to claim 1.
The detection unit is a modeling apparatus having an image pickup unit that images the surface of the regulated body and an image processing unit that detects the material adhering to the surface of the regulated body based on the image captured by the image pickup unit.
前記検知ユニットは、前記規制体表面にエアーを射出するエアー射出部を有する
造形装置。 The modeling apparatus according to claim 3.
The detection unit is a molding device having an air injection unit that injects air onto the surface of the regulated body.
前記画像処理部は、前記エアー射出部によるエアーの射出前後の前記規制体表面の画像に基づいて、前記規制体表面に付着した前記材料を検出する
造形装置。 The modeling apparatus according to claim 4.
The image processing unit is a molding device that detects the material adhering to the surface of the regulated body based on images of the surface of the regulated body before and after injection of air by the air injection unit.
前記画像処理部は、前記検知ユニットが硬化した前記材料を検知した場合にオペレータに通知する通知部をさらに具備する
造形装置。 The modeling apparatus according to claim 1.
The image processing unit further includes a notification unit that notifies the operator when the detection unit detects the cured material.
前記ステージに対向する領域である近接領域を含む表面を有し、前記近接領域と前記ステージの間に材料を保持する保持領域を形成する規制体を具備する造形装置による造形物の製造方法であって、
前記規制体の近接領域を介して、ノズルから供給され前記保持領域に保持された前記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ステップと、
前記ステージと前記規制体とを相対的に移動させる移動ステップと、
前記規制体の表面に付着した、前記エネルギー線の照射により硬化した前記材料を検知するとともにその位置を把握する検知ステップと、
前記検知ステップにより前記材料の付着が検知された箇所に相当する物品の造形を行わないように前記造形物の造形データに変更を加える造形データ変更ステップ
を含む造形物の製造方法。 The stage and
Having a surface comprising a contiguous area which is an area opposed to the stage, the production of shaped articles by molding apparatus having a Tadashi Seitai that form a holding area for holding the material between the close region and the front Stories stage It ’s a method,
An irradiation step of selectively irradiating the region of the material supplied from the nozzle and held in the holding region with energy rays via the proximity region of the regulator.
A movement step for relatively moving the stage and the regulator,
A detection step of detecting the material adhered to the surface of the regulated body and cured by irradiation with the energy rays and grasping the position thereof .
A method for manufacturing a modeled object, which comprises a modeling data changing step of modifying the modeling data of the modeled object so as not to model an article corresponding to a portion where adhesion of the material is detected by the detection step.
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