JP6411784B2 - 3D modeling equipment - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、粉末を繰り返し層状に形成することによって三次元造形物を製造する三次元造形装置に関する。  The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus for manufacturing a three-dimensional modeled object by repeatedly forming powder in a layered manner.

従来、金属粉末の粉末層に収束したエネルギービームを照射して焼結体を形成する焼結動作を繰り返し行うことにより、複数の焼結体を重ね合わせてなる三次元造形物を製造する三次元造形装置が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。  Conventionally, a three-dimensional structure that produces a three-dimensional structure formed by stacking a plurality of sintered bodies by repeatedly performing a sintering operation to form a sintered body by irradiating an energy beam focused on a powder layer of metal powder A modeling apparatus is disclosed (seePatent Document 1 and Patent Document 2).

特開２０１１−１２７１９５号公報JP 2011-127195 A特表２００６−５１１７１０号公報JP 2006-511710 A

本発明は、精度及び生産性の高い三次元造形装置を提供することを目的としている。  An object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling apparatus with high accuracy and productivity.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置は、
支持フレームと、
前記支持フレームに支持される材料供給部と、
前記支持フレームに支持され、前記材料供給部から供給される材料が載置される１つの平面状のテーブルと、
前記テーブルを駆動する駆動部と、
前記テーブルの位置を測定する測定部と、
前記測定部の測定値に基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、独立して駆動可能な第１駆動部及び第２駆動部を少なくとも有し、
前記測定部は、前記テーブルの位置をそれぞれ測定する第１測定部及び第２測定部を少なくとも有し、
前記制御部は、前記第１測定部及び前記第２測定部の各測定値に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部をそれぞれ独立して制御する
ことを特徴とする。The three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention is
A support frame;
A material supply unit supported by the support frame;
One planar table on which the material supported by the support frame and supplied from the material supply unit is placed;
A drive unit for driving the table;
A measuring unit for measuring the position of the table;
A control unit for controlling the drive unit based on the measurement value of the measurement unit;
With
The drive unit has at least a first drive unit and a second drive unit that can be driven independently,
The measurement unit has at least a first measurement unit and a second measurement unit for measuring the position of the table, respectively.
The control unit controls the first driving unit and the second driving unit independently based on measurement values of the first measurement unit and the second measurement unit, respectively. To do.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置は、
前記テーブルの指示移動量をあらかじめ入力する入力部と、
前記入力部から入力された指示移動量を記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶した指示移動量の分だけ前記テーブルを移動させる。The three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention is
An input unit for inputting in advance an instruction movement amount of the table;
A storage unit that stores an instruction movement amount input from the input unit;
With
The control unit moves the table by the indicated movement amount stored in the storage unit.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置では、
前記制御部は、前記駆動部の状態信号がフィードバックされる。In the three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention,
The control unit feeds back a status signal of the driving unit.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置は、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部の各駆動力を前記テーブルにそれぞれ伝達する第１伝達部及び第２伝達部を有する伝達部をさらに備える。The three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention is
Further comprising a transmission section having afront Symbol first transmission section and a second transmission unit and transmits it to the table each driving force of the first driving unit and the second driving unit.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置では、
前記第１測定部及び前記第２測定部は、前記テーブルと前記第１伝達部及び前記第２伝達部伝達部の支持位置に対応してそれぞれ配設される。In the three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention,
The first measurement unit and the second measurement unit are respectively disposed corresponding to the support positions of the table, the first transmission unit, and the second transmission unit transmission unit.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置では、
前記駆動部は、独立して駆動可能な第３駆動部及び第４駆動部をさらに有し、
前記第１駆動部、前記第２駆動部、前記第３駆動部及び前記第４駆動部は、四角形を形成する位置に配置され、
前記伝達部は、前記第３駆動部及び前記第４駆動部の駆動力を前記テーブルに伝達する第３伝達部及び第４伝達部をさらに有し、
前記制御部は、前記第１駆動部、前記第２駆動部、前記第３駆動部、及び前記第４駆動部をそれぞれ独立して制御可能である。In the three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention,
The driving unit further includes a third driving unit and a fourth driving unit that can be driven independently,
The first driving unit, the second driving unit, the third driving unit, and the fourth driving unit are arranged at positions that form a quadrangle,
The transmission unit further includes a third transmission unit and a fourth transmission unit that transmit the driving force of the third driving unit and the fourth driving unit to the table,
The control unit can independently control the first drive unit, the second drive unit, the third drive unit, and the fourth drive unit.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置は、
前記テーブルと共に移動するロッドと、
前記ロッドが所定の位置に到達した場合に接触するリミットスイッチと、
を備える。The three-dimensional modeling apparatus of one embodiment according to the present invention is
A rod that moves with the table;
A limit switch that contacts when the rod reaches a predetermined position;
Is provided.

本発明によれば、精度及び生産性の高い三次元造形装置を提供することが可能となる。  According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional modeling apparatus with high accuracy and productivity.

本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional modeling apparatus of one Embodiment concerning this invention.本実施形態の三次元造形装置の造形載置部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the modeling mounting part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置の造形載置部を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the modeling mounting part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置１の制御システムを示す図である。It is a figure which shows the control system of the three-dimensional modeling apparatus 1 of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置の造形載置部の作動を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the action | operation of the modeling mounting part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置の造形載置部の作動を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the action | operation of the modeling mounting part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置の造形載置部の作動を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the action | operation of the modeling mounting part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置の造形載置部の作動を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the action | operation of the modeling mounting part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本実施形態の三次元造形装置によって造形物が形成された状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the molded article was formed with the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.本発明にかかる他の実施形態の三次元造形装置を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment concerning this invention.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.参考例の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of areference example .他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.本実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the drive transmission part of the three-dimensional modeling apparatus of other embodiment.

図１は、本発明にかかる一実施形態の三次元造形装置を示す図である。  FIG. 1 is a diagram showing a three-dimensional modeling apparatus according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の三次元造形装置１は、材料供給部としてのエネルギービーム照射部２と、材料供給部としての粉末供給部３と、造形物載置部４と、を備える。エネルギービーム照射部２、粉末供給部３、及び造形物載置部４は、支持フレーム１１に支持される。また、支持フレーム１１の中間部分には、支持フレーム１１の一部としての基準フレーム１２が形成されている。  The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment includes an energybeam irradiation unit 2 as a material supply unit, apowder supply unit 3 as a material supply unit, and a modelingobject placing unit 4. The energybeam irradiation unit 2, thepowder supply unit 3, and the modeledarticle placement unit 4 are supported by thesupport frame 11. Further, areference frame 12 as a part of thesupport frame 11 is formed at an intermediate portion of thesupport frame 11.

エネルギービーム照射部２は、エネルギービームＥＢを発生するビーム発生部２１と、ビーム発生部２１から照射されたエネルギービームＥＢの焦点位置を調整すると共に、２次元走査可能なビーム走査部２２と、を有し、支持フレーム１１上に載置される。なお、本実施形態では、ビーム操作部２２は２次元走査するものであるが、ビームの焦点位置を上下方向にも動作可能な３次元走査するものであってもよい。  The energybeam irradiation unit 2 includes abeam generation unit 21 that generates an energy beam EB, and abeam scanning unit 22 that adjusts the focal position of the energy beam EB irradiated from thebeam generation unit 21 and that can perform two-dimensional scanning. And is placed on thesupport frame 11. In the present embodiment, thebeam operation unit 22 performs two-dimensional scanning, but may perform three-dimensional scanning that can operate the focal position of the beam in the vertical direction.

ビーム発生部２１は、レーザ光又は電子ビーム等を発生するものが好ましい。エネルギービームＥＢが光の場合、ビーム走査部２２は、レンズ等の光学素子を移動させて、光を後述するテーブル上の金属粉末Ｍに集光させると共に、テーブル４１上を２次元走査する。一例として、エネルギービーム照射部２は、特許文献１に記載されたレーザ照射ユニットのような構成でよい。また、エネルギービームＥＢが電子ビームの場合、ビーム走査部２２は、電子ビームを電磁場の制御によってフォーカスさせると共に、テーブル４１上を２次元走査する。一例として、エネルギービーム照射部２は、特許文献２に記載された電子線を照射し案内させる装置のような構成でよい。  Thebeam generator 21 preferably generates a laser beam or an electron beam. When the energy beam EB is light, thebeam scanning unit 22 moves an optical element such as a lens to focus the light on a metal powder M on a table, which will be described later, and performs two-dimensional scanning on the table 41. As an example, the energybeam irradiation unit 2 may be configured as a laser irradiation unit described inPatent Document 1. When the energy beam EB is an electron beam, thebeam scanning unit 22 focuses the electron beam by controlling the electromagnetic field and performs two-dimensional scanning on the table 41. As an example, the energybeam irradiation unit 2 may be configured as an apparatus for irradiating and guiding an electron beam described inPatent Document 2.

粉末供給部３は、金属粉末Ｍを一時的に貯留する粉末貯留部３１と、金属粉末Ｍをテーブル上で均す均し部３２と、外枠部３３と、を有する。  Thepowder supply unit 3 includes apowder storage unit 31 that temporarily stores the metal powder M, a levelingunit 32 that averages the metal powder M on a table, and anouter frame unit 33.

粉末貯留部３１は、支持フレーム１１に保持される容器からなり、上方に金属粉末Ｍを注入する注入部３１ａを有し、下方に金属粉末Ｍを排出する排出部３１ｂを有する。排出部３１ｂは、金属粉末Ｍの排出量を調整できることが好ましい。  Thepowder storage unit 31 includes a container held by thesupport frame 11, has aninjection unit 31 a for injecting the metal powder M on the upper side, and adischarge unit 31 b for discharging the metal powder M on the lower side. It is preferable that thedischarge part 31b can adjust the discharge amount of the metal powder M.

均し部３２は、粉末貯留部３１から排出された金属粉末Ｍをテーブル４１上でスクレーパ等の部材を移動させることによって可能な限り高さが均等な平面を形成する部分である。なお、金属粉末Ｍを均す高さは調整できることが好ましい。  The levelingpart 32 is a part that forms a flat surface having a uniform height as much as possible by moving a member such as a scraper on the table 41 with the metal powder M discharged from thepowder storage part 31. In addition, it is preferable that the height which levels the metal powder M can be adjusted.

外枠部３３は、支持フレーム１１に支持され、後述するテーブル４１の外周に設置される。外枠部３３には、均し部３２が均した後の余分な金属粉末Ｍが移動してくる。これらの金属粉末Ｍは、粉末貯留部３１に戻す図示しない循環部によって循環されることが好ましい。  Theouter frame portion 33 is supported by thesupport frame 11 and is installed on the outer periphery of a table 41 described later. Excess metal powder M after the levelingportion 32 is leveled moves to theouter frame portion 33. These metal powders M are preferably circulated by a circulation unit (not shown) that returns to thepowder storage unit 31.

なお、粉末供給部３には、排出部３１ｂから排出された後、造形されなかったテーブル４１上の金属粉末Ｍを粉末貯留部３１に戻す図示しない循環部が形成されてもよい。  Thepowder supply unit 3 may be provided with a circulation unit (not shown) that returns the metal powder M on the table 41 that has not been formed to thepowder storage unit 31 after being discharged from thedischarge unit 31b.

材料供給部は、本実施形態のようなエネルギービーム照射部２及び粉末供給部３に限らず、シート又はテープ状の樹脂、紙、又は金属等を接着する形態、液体を硬化させる形態、インクジェットヘッドを用いて固体又は液体を噴射して接着させる形態、フィラメントを堆積して溶接する形態、若しくは、金属粉末を溶接する形態等でもよい。  The material supply unit is not limited to the energybeam irradiation unit 2 and thepowder supply unit 3 as in this embodiment, but a form in which a sheet or tape-like resin, paper, metal, or the like is bonded, a form in which a liquid is cured, an inkjet head A form in which a solid or a liquid is sprayed and bonded using a metal, a form in which filaments are deposited and welded, a form in which metal powder is welded, or the like may be used.

図２は、本実施形態の三次元造形装置の造形載置部を示す拡大図である。図３は、本実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。図４は、本実施形態の三次元造形装置の造形載置部を示す概略斜視図である。  FIG. 2 is an enlarged view showing a modeling placement part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing the arrangement of the drive transmission unit of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment. FIG. 4 is a schematic perspective view showing a modeling placement part of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.

造形物載置部４は、テーブル４１と、スライダ４２と、ボールねじ４３と、減速部４４と、テーブル駆動部４５と、磁気センサ４６と、磁気スケール４７と、ロッド４８と、リミットスイッチ４９と、を有する。  The modelingobject placing unit 4 includes a table 41, aslider 42, aball screw 43, aspeed reduction unit 44, atable driving unit 45, amagnetic sensor 46, amagnetic scale 47, arod 48, and alimit switch 49. Have.

テーブル４１は、スライダ４２に支持される。テーブル４１の上面は、平面で形成され、上面に図１に示した金属粉末Ｍが排出され、載置される。造形物は、テーブル４１の外形よりも小さい造形領域４１ａに形成されることが好ましい。  The table 41 is supported by theslider 42. The upper surface of the table 41 is formed in a flat surface, and the metal powder M shown in FIG. 1 is discharged and placed on the upper surface. The modeled object is preferably formed in a modeledarea 41 a that is smaller than the outer shape of the table 41.

スライダ４２は、上面でテーブル４１を支持する。下方では、ボールねじ４３に支持される。ボールねじ４３は、減速部４４を介して駆動部４５に連結される。駆動部４５は、サーボモータ又はその他のアクチュエータ等からなり、駆動部４５が駆動することで、ボールねじ４３が回転し、ボールねじ４３の回転によってスライダ４２が上下することで、テーブル４１も上下する。ボールねじ４３は、基準フレーム１２を貫通することが好ましい。  Theslider 42 supports the table 41 on the upper surface. Below, it is supported by theball screw 43. The ball screw 43 is connected to thedrive unit 45 via thespeed reduction unit 44. Thedrive unit 45 includes a servo motor or other actuator, and theball screw 43 rotates when thedrive unit 45 is driven. The table 42 also moves up and down as theslider 42 moves up and down as theball screw 43 rotates. . The ball screw 43 preferably penetrates thereference frame 12.

本実施形態では、ボールねじ４３、減速部４４、駆動部４５、磁気センサ４６、及び磁気スケール４７は、それぞれ４つ配設される。なお、ボールねじ４３及び減速部４４が伝達部を構成する。また、駆動部４５と伝達部で駆動伝達部を構成する。なお、減速部４４を用いず、駆動部４５とボールねじ４３の直動機構でもよい。直動機構の場合、バックラッシュを抑制できるので、より高精度に制御することが可能となる。  In the present embodiment, fourball screws 43, aspeed reduction unit 44, adrive unit 45, amagnetic sensor 46, and amagnetic scale 47 are provided. In addition, theball screw 43 and thespeed reduction part 44 comprise a transmission part. Thedrive unit 45 and the transmission unit constitute a drive transmission unit. In addition, the linear motion mechanism of thedrive part 45 and theball screw 43 may be sufficient without using thedeceleration part 44. In the case of the linear motion mechanism, the backlash can be suppressed, so that the control can be performed with higher accuracy.

図３に示すように、第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、第３ボールネジ４３ｃ、及び第４ボールネジ４３ｄは、造形領域４１ａの外側で４つの角に対応してスライダ４２に連結される。  As shown in FIG. 3, thefirst ball screw 43a, thesecond ball screw 43b, thethird ball screw 43c, and thefourth ball screw 43d are connected to theslider 42 corresponding to the four corners outside themodeling region 41a.

図４に示すように、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄは、それぞれ第１減速部４４ａ、第２減速部４４ｂ、第３減速部４４ｃ、及び第４減速部４４ｄを介して第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、第３ボールネジ４３ｃ、及び第４ボールネジ４３ｄに連結される。  As shown in FIG. 4, thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d are respectively afirst reduction unit 44a, asecond reduction unit 44b, and a third reduction unit. Thefirst ball screw 43a, thesecond ball screw 43b, thethird ball screw 43c, and thefourth ball screw 43d are connected to each other via the 44c and thefourth reduction portion 44d.

スライダ４２の下方には、第１磁気センサ４６ａ、第２磁気センサ４６ｂ、第３磁気センサ４６ｃ、及び第４磁気センサ４６ｄが、第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、第３ボールネジ４３ｃ、及び第４ボールネジ４３ｄの支持位置に対応してそれぞれ取り付けられている。  Below theslider 42, a firstmagnetic sensor 46a, a secondmagnetic sensor 46b, a thirdmagnetic sensor 46c, and a fourthmagnetic sensor 46d are afirst ball screw 43a, asecond ball screw 43b, athird ball screw 43c, and a secondmagnetic sensor 46d. The fourball screws 43d are attached to correspond to the support positions.

なお、磁気センサ４６は、測定部の一例である。測定部としては、この例の他に、スライダ４２又は支持フレーム１１の一方に発光部、他方に受光部を取り付けて距離を検出する光学的位置センサ又は超音波センサ等でもよい。特に、一方を基準フレーム１２、他方をスライダ４２に取り付けることが好ましい。また、これらのセンサは、第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、第３ボールネジ４３ｃ、及び第４ボールネジ４３ｄの支持位置に対応してそれぞれ取り付けられることが好ましい。または、図示しないモータエンコーダー等によってモータの回転角度をストローク量に換算し、磁気センサ４６と共に用いて詳細に位置を検出してもよい。  Themagnetic sensor 46 is an example of a measurement unit. In addition to this example, the measurement unit may be an optical position sensor or an ultrasonic sensor that detects a distance by attaching a light emitting unit to one of theslider 42 or thesupport frame 11 and a light receiving unit to the other. In particular, it is preferable to attach one to thereference frame 12 and the other to theslider 42. In addition, these sensors are preferably attached corresponding to the support positions of thefirst ball screw 43a, thesecond ball screw 43b, thethird ball screw 43c, and thefourth ball screw 43d. Alternatively, the rotation angle of the motor may be converted into a stroke amount by a motor encoder (not shown) and the position may be detected in detail using themagnetic sensor 46.

そして、スライダ４２の側方の支持フレーム１１には、第１磁気センサ４６ａ、第２磁気センサ４６ｂ、第３磁気センサ４６ｃ、及び第４磁気センサ４６ｄに対向して、磁気目盛が付与された第１磁気スケール４７ａ、第２磁気スケール４７ｂ、第３磁気スケール４７ｃ、及び第４磁気スケール４７ｄが配設されている。  Thesupport frame 11 on the side of theslider 42 is provided with a magnetic scale that faces the firstmagnetic sensor 46a, the secondmagnetic sensor 46b, the thirdmagnetic sensor 46c, and the fourthmagnetic sensor 46d. A firstmagnetic scale 47a, a secondmagnetic scale 47b, a thirdmagnetic scale 47c, and a fourthmagnetic scale 47d are provided.

また、少なくとも第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、第３ボールネジ４３ｃ、及び第４ボールネジ４３ｄの１つには、ロッド４８が取り付けられている。ロッド４８は、テーブル４１、スライダ４２、及びボールねじ４３と共に移動する。ロッド４８の下方には、リミットスイッチ４９が配設される。したがって、テーブル４１、スライダ４２、ボールねじ４３、及びロッド４８が下方への移動量が大きい場合或いは上方への移動量が大きいと、リミットスイッチ４９が作動し、危険を知らせることが可能となる。  Arod 48 is attached to at least one of thefirst ball screw 43a, thesecond ball screw 43b, thethird ball screw 43c, and thefourth ball screw 43d. Therod 48 moves together with the table 41, theslider 42, and theball screw 43. Alimit switch 49 is disposed below therod 48. Therefore, if the table 41, theslider 42, theball screw 43, and therod 48 have a large amount of downward movement or a large amount of upward movement, thelimit switch 49 is actuated to notify the danger.

次に、本実施形態の三次元造形装置１の制御システムについて説明する。  Next, the control system of the three-dimensional modeling apparatus 1 of this embodiment will be described.

図５は、本実施形態の三次元造形装置１の制御システムを示す図である。  FIG. 5 is a diagram illustrating a control system of the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment.

図５に示すように、本実施形態の三次元造形装置１は、入力部５１、第１磁気センサ４６ａ、第２磁気センサ４６ｂ、第３磁気センサ４６ｃ、第４磁気センサ４６ｄ、及び記憶部５２から入力されたそれぞれの信号を制御部５０が第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄを独立制御するものである。  As illustrated in FIG. 5, the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment includes aninput unit 51, a firstmagnetic sensor 46 a, a secondmagnetic sensor 46 b, a thirdmagnetic sensor 46 c, a fourthmagnetic sensor 46 d, and astorage unit 52. Thecontrol unit 50 controls thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d independently of each of the signals input from.

入力部５１は、成形形状、成形圧力、成形速度等の情報を予め入力する。記憶部５２は、入力部５１から入力された情報及び造形工程等を記憶しており、制御部５０にそれらの情報を出力する。それぞれの第１磁気センサ４６ａ、第２磁気センサ４６ｂ、第３磁気センサ４６ｃ、及び第４磁気センサ４６ｄは、対向する第１磁気スケール４７ａ、第２磁気スケール４７ｂ、第３磁気スケール４７ｃ、及び第４磁気スケール４７ｄの目盛りからそれぞれの変位又は速度等を測定し、制御部５０に出力する。  Theinput unit 51 inputs information such as a molding shape, a molding pressure, and a molding speed in advance. Thestorage unit 52 stores information input from theinput unit 51, a modeling process, and the like, and outputs the information to thecontrol unit 50. Each of the firstmagnetic sensor 46a, the secondmagnetic sensor 46b, the thirdmagnetic sensor 46c, and the fourthmagnetic sensor 46d includes a firstmagnetic scale 47a, a secondmagnetic scale 47b, a thirdmagnetic scale 47c, and a second magnetic sensor that face each other. Each displacement or speed is measured from the scale of the 4magnetic scale 47 d and output to thecontrol unit 50.

第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄは、電流、回転速度、及び回転トルク等の信号を制御部５０にフィードバックすることが好ましい。  Thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d preferably feed back signals such as current, rotational speed, and rotational torque to thecontrol unit 50.

次に、本実施形態の三次元造形装置１の作動について説明する。  Next, the operation of the three-dimensional modeling apparatus 1 of this embodiment will be described.

図６〜図９は、本実施形態の三次元造形装置の造形テーブル部の作動を示す拡大図である。  6 to 9 are enlarged views showing the operation of the modeling table unit of the three-dimensional modeling apparatus of this embodiment.

本実施形態の三次元造形装置１では、まず、図４に示した各駆動部４５を駆動し、図６に示すように、テーブル４１を下方に移動する。テーブル４１の指示移動量は、図５に示した入力部５１にあらかじめ入力し、記憶部５２に記憶しておけばよい。  In the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment, first, eachdrive unit 45 shown in FIG. 4 is driven, and the table 41 is moved downward as shown in FIG. The instruction movement amount in the table 41 may be input in advance to theinput unit 51 shown in FIG. 5 and stored in thestorage unit 52.

ここで、本実施形態の三次元造形装置１では、記憶部５２に記憶した指示移動量の分だけテーブル４１を移動させている間に、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄの電流、回転速度、及び回転トルク等の信号、並びに、第１磁気センサ４６ａ、第２磁気センサ４６ｂ、第３磁気センサ４６ｃ、及び第４磁気センサ４６ｄからの測定信号が制御部５０に入力される。  Here, in the3D modeling apparatus 1 of the present embodiment, thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, and thethird drive unit 45a are moved while the table 41 is moved by the indicated movement amount stored in thestorage unit 52. From signals such as current, rotation speed, and rotation torque of thedrive unit 45c and thefourth drive unit 45d, and the firstmagnetic sensor 46a, the secondmagnetic sensor 46b, the thirdmagnetic sensor 46c, and the fourthmagnetic sensor 46d The measurement signal is input to thecontrol unit 50.

制御部５０は、これらの信号から第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄをそれぞれ独立して制御し、テーブル４１を所定の姿勢に制御する。なお、本実施形態では、テーブル４１を水平に制御する。  Thecontrol unit 50 controls thefirst driving unit 45a, thesecond driving unit 45b, thethird driving unit 45c, and thefourth driving unit 45d independently from these signals, and controls the table 41 to a predetermined posture. . In the present embodiment, the table 41 is controlled horizontally.

続いて、粉末貯留部３１の排出部３１ｂから金属粉末Ｍをテーブル４１上に排出する。次に、均し部３２によって金属粉末Ｍをテーブル４１上で表面が水平になるように均等に均す。続いて、図１に示したエネルギービーム照射部２がエネルギービームＥＢを照射し、図７に示すように、金属粉末Ｍを焼結し、造形物Ｍ’の一部を形成する。  Subsequently, the metal powder M is discharged onto the table 41 from thedischarge part 31 b of thepowder storage part 31. Next, the metal powder M is uniformly leveled on the table 41 by the levelingunit 32 so that the surface is horizontal. Subsequently, the energybeam irradiation unit 2 shown in FIG. 1 irradiates the energy beam EB, and as shown in FIG. 7, the metal powder M is sintered to form a part of the modeled object M ′.

次に、再び図４に示した各駆動部４５を駆動し、図８に示すように、テーブル４１を下方に移動する。テーブル４１の移動量は、図５に示した入力部５１にあらかじめ入力し、記憶部５２に記憶しておけばよい。  Next, eachdrive unit 45 shown in FIG. 4 is driven again, and the table 41 is moved downward as shown in FIG. The movement amount of the table 41 may be input in advance to theinput unit 51 illustrated in FIG. 5 and stored in thestorage unit 52.

ここで、先ほどと同様に、本実施形態の三次元造形装置１では、記憶部５２に記憶した指示移動量の分だけテーブル４１を移動させている間に、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄの電流、回転速度、及び回転トルク等の信号、並びに、第１磁気センサ４６ａ、第２磁気センサ４６ｂ、第３磁気センサ４６ｃ、及び第４磁気センサ４６ｄからの測定信号が制御部５０に入力される。  Here, similarly to the previous case, in the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment, thefirst drive unit 45a and the second drive are performed while the table 41 is moved by the indicated movement amount stored in thestorage unit 52. Signals of the current, rotation speed, and rotation torque of theunit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d, the firstmagnetic sensor 46a, the secondmagnetic sensor 46b, the thirdmagnetic sensor 46c, and the A measurement signal from the 4magnetic sensor 46 d is input to thecontrol unit 50.

制御部５０は、これらの信号から第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄをそれぞれ独立に制御して、テーブル４１を所定の姿勢に制御する。なお、本実施形態では、テーブル４１を水平に制御する。  Thecontrol unit 50 controls thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d independently from these signals to control the table 41 to a predetermined posture. . In the present embodiment, the table 41 is controlled horizontally.

続いて、粉末貯留部３１の排出部３１ｂから金属粉末Ｍをテーブル４１上に排出する。次に、均し部３２によって金属粉末Ｍをテーブル４１上で表面が水平になるように均等に均す。続いて、図１に示したエネルギービーム照射部２がエネルギービームＥＢを照射し、図９に示すように、金属粉末Ｍを焼結し、造形物Ｍ’の一部を形成する。  Subsequently, the metal powder M is discharged onto the table 41 from thedischarge part 31 b of thepowder storage part 31. Next, the metal powder M is uniformly leveled on the table 41 by the levelingunit 32 so that the surface is horizontal. Subsequently, the energybeam irradiation unit 2 shown in FIG. 1 irradiates the energy beam EB, and as shown in FIG. 9, the metal powder M is sintered to form a part of the shaped object M ′.

図１０は、本実施形態の三次元造形装置によって造形物が形成された状態を示す図である。  FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a modeled object is formed by the three-dimensional modeling apparatus of the present embodiment.

本実施形態の三次元造形装置を図６〜図９に示したように作動させることで、図１０に示すように、造形物Ｍ’が形成される。  By operating the three-dimensional modeling apparatus of the present embodiment as illustrated in FIGS. 6 to 9, a modeled object M ′ is formed as illustrated in FIG. 10.

このように、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄをそれぞれ独立に配設したので、テーブル４１の姿勢を多くのパターンに設定することができ、多種類の造形物Ｍ’を形成することが可能となる。  As described above, since thefirst driving unit 45a, thesecond driving unit 45b, thethird driving unit 45c, and thefourth driving unit 45d are independently provided, the posture of the table 41 can be set in many patterns. It is possible to form many types of shaped objects M ′.

また、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄをそれぞれ独立に制御して、テーブル４１を所定の姿勢に制御することが可能なので、他種類の造形物Ｍ’を高精度に形成することが可能となる。  In addition, since thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d can be controlled independently to control the table 41 in a predetermined posture, Can be formed with high accuracy.

さらに、制御部５０は、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄをそれぞれ独立に制御して、テーブル４１を水平に制御するので、より高精度の造形物Ｍ’を形成することが可能となる。  Furthermore, thecontrol unit 50 controls the table 41 horizontally by independently controlling thefirst drive unit 45a, thesecond drive unit 45b, thethird drive unit 45c, and thefourth drive unit 45d, so It becomes possible to form an accurate shaped object M ′.

図１１は、本発明にかかる他の実施形態の三次元造形装置を示す図である。図１２は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。  FIG. 11 is a diagram showing a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an arrangement of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図１１及び図１２に示す三次元造形装置１の他の実施形態では、テーブル４１の中央の下方に第５駆動部４５ｅ、第５減速部４４ｅ、及び第５ボールネジ４３ｅを配設する。そして、５つの各駆動部４５をすべて独立して制御することが好ましい。  In another embodiment of the three-dimensional modeling apparatus 1 shown in FIGS. 11 and 12, afifth drive unit 45 e, afifth reduction unit 44 e, and a fifth ball screw 43 e are disposed below the center of the table 41. And it is preferable to control all the fivedrive parts 45 independently.

このようにテーブル４１を５つの位置で支持し、５つの駆動部４５で駆動することで、さらに高精度に造形物Ｍ’を形成することが可能となる。また、テーブル４１の水平度をより高精度に維持することができ、より高精度の造形物Ｍ’を形成することが可能となる。さらに、高重量、大面積の大型造形物を載置することが可能となる。  By thus supporting the table 41 at five positions and driving it with the fivedriving units 45, it becomes possible to form the molded article M 'with higher accuracy. In addition, the level of the table 41 can be maintained with higher accuracy, and a model M 'with higher accuracy can be formed. Furthermore, it becomes possible to place a large-sized model with a high weight and a large area.

図１３は、参考例の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。なお、この参考例は、本発明には含まれない。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the arrangement of the drive transmission unit of thereference three-dimensional modeling apparatus.This reference example is not included in the present invention.

図１３に示す三次元造形装置１の参考例では、１つの第１ボールネジ４３ａを配設する。In thereference example of the three-dimensional modeling apparatus 1 shown in FIG. 13, onefirst ball screw 43a is provided.

このように、テーブル４１を１つの位置で支持し、図示しない１つの駆動部４５で駆動することで、ボールねじ４３、減速部４４、及び駆動部４５の数を減らすことができ、低コストで造形物Ｍ’を形成することが可能となる。  Thus, by supporting the table 41 at one position and driving it by a single drive unit 45 (not shown), the number of ball screws 43,speed reduction units 44, and driveunits 45 can be reduced, and at low cost. It becomes possible to form the modeled object M ′.

なお、テーブル４１を支持する第１ボールネジ４３ａをテーブル４１の重心位置に配置すると、テーブル４１が安定するので好ましい。  It is preferable that thefirst ball screw 43a that supports the table 41 is disposed at the position of the center of gravity of the table 41 because the table 41 becomes stable.

図１４は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。  FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an arrangement of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図１４に示す三次元造形装置１の他の実施形態では、少なくとも２つの第１ボールネジ４３ａ及び第２ボールネジ４３ｂを配設する。そして、図示しない２つの各駆動部４５をすべて独立して制御することが好ましい。  In another embodiment of the three-dimensional modeling apparatus 1 shown in FIG. 14, at least two first ball screws 43a and second ball screws 43b are provided. And it is preferable to control all the twodrive parts 45 which are not shown in figure independently.

このように、テーブル４１を２つの位置で支持し、図示しない２つの駆動部４５で駆動することで、ボールねじ４３、減速部４４、及び駆動部４５の数を減らすことができ、低コストで造形物Ｍ’を形成することが可能となる。  In this way, by supporting the table 41 at two positions and driving it with two drive parts 45 (not shown), the number of ball screws 43,speed reduction parts 44, and driveparts 45 can be reduced, and at low cost. It becomes possible to form the modeled object M ′.

なお、テーブル４１を支持する第１ボールネジ４３ａ及び第２ボールネジ４３ｂを結ぶ直線がテーブル４１の重心を含むように、第１ボールネジ４３ａ及び第２ボールネジ４３ｂを配置すると、テーブル４１が安定するので好ましい。  In addition, it is preferable to arrange thefirst ball screw 43a and thesecond ball screw 43b so that the straight line connecting thefirst ball screw 43a and thesecond ball screw 43b supporting the table 41 includes the center of gravity of the table 41, because the table 41 becomes stable.

図１５は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の配置を示す概略図である。  FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an arrangement of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図１５に示す三次元造形装置１の他の実施形態では、第１ボールネジ４３ａ及び第２ボールネジ４３ｂと三角形を形成するように、第３ボールネジ４３ｃを配設する。そして、図示しない３つの各駆動部４５をすべて独立して制御することが好ましい。  In another embodiment of the three-dimensional modeling apparatus 1 shown in FIG. 15, thethird ball screw 43c is arranged so as to form a triangle with thefirst ball screw 43a and thesecond ball screw 43b. It is preferable to control all three drive units 45 (not shown) independently.

このように、テーブル４１を３つの位置で支持し、図示しない３つの駆動部４５で駆動することで、平面が確定し安定すると共に、ボールねじ４３、減速部４４、及び駆動部４５の数を減らすことができ、低コストで造形物Ｍ’を形成することが可能となる。  As described above, the table 41 is supported at three positions and driven by the three driving units 45 (not shown), so that the plane is fixed and stabilized, and the number of theball screw 43, thespeed reduction unit 44, and the drivingunit 45 is increased. Therefore, it is possible to form the modeled object M ′ at a low cost.

なお、テーブル４１を支持する第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、及び第３ボールネジ４３ｃで形成される三角形がテーブル４１の重心を含むように、第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、及び第３ボールネジ４３ｃを配置すると、テーブル４１が安定するので好ましい。  Note that thefirst ball screw 43a, thesecond ball screw 43b, and thethird ball screw 43a, thethird ball screw 43b, and thethird ball screw 43c that support the table 41 include the center of gravity of the table 41 so that the triangle formed by the triangle is formed. It is preferable to arrange theball screw 43c because the table 41 is stabilized.

図１６は、本実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。  FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a structure of a drive transmission unit of the three-dimensional modeling apparatus according to the present embodiment.

図１６に示す本実施形態では、駆動部４５の駆動力によってボールねじ４３のねじ部４３２を回転させ、ナット部４３１を上下動させることで、スライダ４２を介して、テーブル４１を上下動させる。なお、ナット部４３１とテーブル４１を直接連結してもよい。  In the present embodiment shown in FIG. 16, the table 41 is moved up and down via theslider 42 by rotating thescrew portion 432 of theball screw 43 by the driving force of thedrive portion 45 and moving thenut portion 431 up and down. Thenut portion 431 and the table 41 may be directly connected.

ナット部４３１は、内側にナット４３１ａが収容され、スライダ４２に外側のケース４３１ｂが固定される。ナット４３１ａは、ケース４３１ｂに対して回転可能である。ねじ部４３２は、上方でスライダ４２に回転可能に固定され、スライダ４２の直下でナット４３１ａと螺合し、下方でカップリングを介して減速器４４に連結される。また、ねじ部４３２は、基準フレーム１２に固定されるスプラインナット４３３を貫通する。  Thenut portion 431 accommodates anut 431 a inside, and anouter case 431 b is fixed to theslider 42. Thenut 431a is rotatable with respect to thecase 431b. Thescrew part 432 is rotatably fixed to theslider 42 at the upper part, is screwed with thenut 431a immediately below theslider 42, and is connected to thespeed reducer 44 via a coupling at the lower part. Further, thescrew portion 432 passes through aspline nut 433 that is fixed to thereference frame 12.

駆動部４５から発生された駆動力は、減速部４４を介してねじ部４３２を回転させる。ねじ部４３２が回転すると、ナット部４３１のナット４３１ａが回転する。ナット部４３１は、ねじ部４３２に沿って上下動可能なので、ナット４３１ａが回転すると、スライダ４２が上下動し、テーブル４１が上下動する。  The driving force generated from thedrive unit 45 rotates thescrew part 432 via thespeed reduction unit 44. When thescrew part 432 rotates, thenut 431a of thenut part 431 rotates. Since thenut portion 431 can move up and down along thescrew portion 432, when thenut 431a rotates, theslider 42 moves up and down and the table 41 moves up and down.

図１７は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。  FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a structure of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図１７に示す実施形態では、駆動部４５の駆動力によってボールねじ４３のねじ部４３２を回転させ、ナット部４３１を上下動させることで、可動フレーム４１１を上下動させ、ロッド４１２及びスライダ４２を介して、テーブル４１を上下動させる。なお、ロッド４１２とテーブル４１を直接連結してもよい。  In the embodiment shown in FIG. 17, thescrew portion 432 of theball screw 43 is rotated by the driving force of thedrive portion 45 and thenut portion 431 is moved up and down to move themovable frame 411 up and down, and therod 412 and theslider 42 are moved. Then, the table 41 is moved up and down. Therod 412 and the table 41 may be directly connected.

ナット部４３１は、内側にナット４３１ａが収容され、外側のケース４３１ｂが可動フレーム４１１に一体に取り付けられる。ねじ部４３２は、上方で支持フレーム１１に固定され、可動フレーム４１１を貫通し、可動フレーム４１１直下でナット４３１ａと螺合し、下方でカップリングを介して減速器４４に連結される。  Thenut portion 431 accommodates anut 431 a on the inner side, and anouter case 431 b is integrally attached to themovable frame 411. Thescrew part 432 is fixed to thesupport frame 11 at the upper part, penetrates through themovable frame 411, is screwed with thenut 431a immediately below themovable frame 411, and is connected to thespeed reducer 44 through a coupling at the lower part.

駆動部４５から発生された駆動力は、減速部４４を介してねじ部４３２を回転させる。ねじ部４３２が回転すると、ナット部４３１のナット４３１ａが回転する。ナット部４３１は、ねじ部４３２に沿って上下動可能なので、ナット４３１ａが回転すると、可動フレーム４１１及びロッド４１２を介してスライダ４２が上下動し、テーブル４１が上下動する。  The driving force generated from thedrive unit 45 rotates thescrew part 432 via thespeed reduction unit 44. When thescrew part 432 rotates, thenut 431a of thenut part 431 rotates. Since thenut portion 431 can move up and down along thescrew portion 432, when thenut 431 a rotates, theslider 42 moves up and down via themovable frame 411 and therod 412, and the table 41 moves up and down.

図１８は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。  FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a structure of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図１８に示す実施形態では、駆動部４５の駆動力によってナット部４３１のナット４３１ａを回転させ、ボールねじ４３のねじ部４３２を上下動させることで、スライダ４２を介して、テーブル４１を上下動させる。なお、ねじ部４３２とテーブル４１を直接連結してもよい。  In the embodiment shown in FIG. 18, thenut 431 a of thenut portion 431 is rotated by the driving force of the drivingportion 45 and thescrew portion 432 of theball screw 43 is moved up and down to move the table 41 up and down via theslider 42. Let Thescrew part 432 and the table 41 may be directly connected.

ナット部４３１は、内側にナット４３１ａが収容され、基準フレーム１２に固定されたナット支持部４１ｂに外側のケース４３１ｂが固定され、上下動不能である。ナット４３１ａは、ケース４３１ｂに対して回転可能である。ねじ部４３２は、上方でテーブル４１に回転可能に固定され、下方でナット４３１ａと螺合する。また、ねじ部４３２は、基準フレーム１２に固定されるスプラインナット４３３を貫通する。  Thenut portion 431 accommodates thenut 431a on the inner side, theouter case 431b is fixed to thenut support portion 41b fixed to thereference frame 12, and cannot move up and down. Thenut 431a is rotatable with respect to thecase 431b. Thescrew portion 432 is rotatably fixed to the table 41 at the upper portion, and is screwed with thenut 431a at the lower portion. Further, thescrew portion 432 passes through aspline nut 433 that is fixed to thereference frame 12.

減速部４４の出力軸４４ａには、第１プーリ４０１が固定される。ナット４３１ａには、第２プーリ４０２が固定される。第１プーリ４０１と第２プーリ４０２は、連結ベルト４０１で連結される。第２プーリ４０２は、ナット部４３１のナット４３１ａと共に回転し、ねじ部４３２を貫通させる。  Afirst pulley 401 is fixed to theoutput shaft 44 a of thedeceleration unit 44. Asecond pulley 402 is fixed to thenut 431a. Thefirst pulley 401 and thesecond pulley 402 are connected by a connectingbelt 401. Thesecond pulley 402 rotates together with thenut 431 a of thenut portion 431 and penetrates thescrew portion 432.

駆動部４５から発生された駆動力は、減速部４４の出力軸４４ａを介して第１プーリ４０１に出力される。第１プーリ４０１が回転すると、連結ベルト４０１を介して第２プーリ４０２が回転する。第２プーリ４０２が回転すると、ナット部４３１のナット４３１ａが回転する。ナット部４３１は、上下動不能なので、ナット４３１ａが回転すると、ねじ部４３２が上下動する。したがって、テーブル４１が上下動する。  The driving force generated from thedrive unit 45 is output to thefirst pulley 401 via theoutput shaft 44 a of thespeed reduction unit 44. When thefirst pulley 401 rotates, thesecond pulley 402 rotates through the connectingbelt 401. When thesecond pulley 402 rotates, thenut 431a of thenut portion 431 rotates. Since thenut portion 431 cannot move up and down, when thenut 431a rotates, thescrew portion 432 moves up and down. Therefore, the table 41 moves up and down.

図１９は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。  FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a structure of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図１９に示す実施形態では、駆動部４５の駆動力によってナット部４３１のナット４３１ａを回転させ、ボールねじ４３のナット部４３１をねじ部４３２に対して上下動させることで、可動フレーム４１１を上下動させ、ロッド４１２及びスライダ４２を介して、テーブル４１を上下動させる。なお、ロッド４１２とテーブル４１を直接連結してもよい。  In the embodiment shown in FIG. 19, thenut 431 a of thenut portion 431 is rotated by the driving force of thedrive portion 45, and thenut portion 431 of theball screw 43 is moved up and down relative to thescrew portion 432, thereby moving themovable frame 411 up and down. The table 41 is moved up and down via therod 412 and theslider 42. Therod 412 and the table 41 may be directly connected.

ナット部４３１は、内側にナット４３１ａが収容され、可動フレーム４１１に固定されたナット支持部４１ｂに外側のケース４３１ｂが固定され、可動フレーム４１１に一体に取り付けられる。また、駆動部４５及び減速部４４も可動フレーム４１１に一体に取り付けられ、可動フレーム４１１と共に上下動する。  Thenut portion 431 accommodates thenut 431 a inside, theouter case 431 b is fixed to thenut support portion 41 b fixed to themovable frame 411, and is attached to themovable frame 411 integrally. Thedrive unit 45 and thespeed reduction unit 44 are also integrally attached to themovable frame 411 and move up and down together with themovable frame 411.

ねじ部４３２は、上方で支持フレーム１１に固定され、下方でナット４３１ａと螺合する。また、ねじ部４３２は、可動フレーム４１１に固定されるスプラインナット４３３を貫通する。  Thescrew part 432 is fixed to thesupport frame 11 at the upper part and is screwed with thenut 431a at the lower part. Further, thescrew portion 432 passes through aspline nut 433 fixed to themovable frame 411.

減速部４４の出力軸４４ａには、第１プーリ４０１が固定される。ナット４３１ａには、第２プーリ４０２が固定される。第１プーリ４０１と第２プーリ４０２は、連結ベルト４０１で連結される。第２プーリ４０２は、ナット部４３１のナット４３１ａと共に回転し、ねじ部４３２を貫通させる。  Afirst pulley 401 is fixed to theoutput shaft 44 a of thedeceleration unit 44. Asecond pulley 402 is fixed to thenut 431a. Thefirst pulley 401 and thesecond pulley 402 are connected by a connectingbelt 401. Thesecond pulley 402 rotates together with thenut 431 a of thenut portion 431 and penetrates thescrew portion 432.

駆動部４５から発生された駆動力は、減速部４４の出力軸４４ａを介して第１プーリ４０１に出力される。第１プーリ４０１が回転すると、連結ベルト４０１を介して第２プーリ４０２が回転する。第２プーリ４０２が回転すると、ナット部４３１のナット４３１ａが回転する。ナット４３１ａが回転すると、ねじ部４３２が上下動不能なので、ナット４３１ａが上下動する。したがって、ナット部４３１と共に可動フレーム４１１が上下動し、ロッド４１２で連結されたスライダ４２及びテーブル４１が上下動する。  The driving force generated from thedrive unit 45 is output to thefirst pulley 401 via theoutput shaft 44 a of thespeed reduction unit 44. When thefirst pulley 401 rotates, thesecond pulley 402 rotates through the connectingbelt 401. When thesecond pulley 402 rotates, thenut 431a of thenut portion 431 rotates. When thenut 431a rotates, thescrew portion 432 cannot move up and down, so thenut 431a moves up and down. Therefore, themovable frame 411 moves up and down together with thenut portion 431, and theslider 42 and the table 41 connected by therod 412 move up and down.

図２０は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。  FIG. 20 is a schematic diagram illustrating a structure of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図２０に示す実施形態では、駆動部４５として中空のダイレクトドライブモータを用いて、ナット４３１ａを回転させ、ボールねじ４３のねじ部４３２を上下動させることで、スライダ４２を介して、テーブル４１を上下動させる。なお、ねじ部４３２とテーブル４１を直接連結してもよい。  In the embodiment shown in FIG. 20, a hollow direct drive motor is used as thedrive unit 45, thenut 431a is rotated, and thescrew part 432 of theball screw 43 is moved up and down to move the table 41 through theslider 42. Move up and down. Thescrew part 432 and the table 41 may be directly connected.

駆動部４５は、中空のダイレクトドライブモータでナット４３１ａを駆動させ、中心にねじ部４３２を貫通させる。  Thedrive unit 45 drives thenut 431a with a hollow direct drive motor, and causes thescrew part 432 to pass through the center.

ナット部４３１は、内側にナット４３１ａが収容され、基準フレーム１２に対して上下動不能に固定される。ナット４３１ａは、ケース４３１ｂに対して回転可能である。ねじ部４３２は、上方でテーブル４１に回転可能に固定され、下方でナット４３１ａと螺合する。  Thenut portion 431 accommodates anut 431a inside and is fixed to thereference frame 12 so as not to move up and down. Thenut 431a is rotatable with respect to thecase 431b. Thescrew portion 432 is rotatably fixed to the table 41 at the upper portion, and is screwed with thenut 431a at the lower portion.

駆動部４５が駆動力を発生させると、ナット部４３１のナット４３１ａが回転する。ナット部４３１は、上下動不能なので、ナット４３１ａが回転すると、ねじ部４３２が上下動する。したがって、テーブル４１が上下動する。  When the drivingunit 45 generates a driving force, thenut 431a of thenut unit 431 rotates. Since thenut portion 431 cannot move up and down, when thenut 431a rotates, thescrew portion 432 moves up and down. Therefore, the table 41 moves up and down.

図２１は、他の実施形態の三次元造形装置の駆動伝達部の構造を示す概略図である。  FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a structure of a drive transmission unit of a three-dimensional modeling apparatus according to another embodiment.

図２１に示す実施形態では、駆動部４５として中空のダイレクトドライブモータを用いて、ナット４３１ａを回転させ、ボールねじ４３のねじ部４３２を上下動させることで、可動フレーム４１１を上下動させ、ロッド４１２及びスライダ４２を介して、テーブル４１を上下動させる。なお、ロッド４１２とテーブル４１を直接連結してもよい。  In the embodiment shown in FIG. 21, a hollow direct drive motor is used as thedrive unit 45, thenut 431a is rotated, and thescrew part 432 of theball screw 43 is moved up and down to move themovable frame 411 up and down. The table 41 is moved up and down via 412 and theslider 42. Therod 412 and the table 41 may be directly connected.

駆動部４５は、中空のダイレクトドライブモータでナット４３１ａを駆動させ、中心にねじ部４３２を貫通させる。  Thedrive unit 45 drives thenut 431a with a hollow direct drive motor, and causes thescrew part 432 to pass through the center.

ナット部４３１は、内側にナット４３１ａが収容され、外側のケース４３１ｂが可動フレーム４１１に対して固定される。ナット４３１ａは、ケース４３１ｂに対して回転可能である。ねじ部４３２は、上方でフレーム１１に固定され、下方でナット４３１ａと螺合する。  Thenut portion 431 accommodates anut 431 a on the inner side, and theouter case 431 b is fixed to themovable frame 411. Thenut 431a is rotatable with respect to thecase 431b. Thescrew part 432 is fixed to theframe 11 at the upper part and is screwed with thenut 431a at the lower part.

駆動部４５が駆動力を発生させると、ナット部４３１のナット４３１ａが回転する。ナット部４３１は、ナット４３１ａが回転すると、ねじ部４３２に沿ってナット４３１ａが上下動する。したがって、ナット部４３１と共に可動フレーム４１１が上下動し、ロッド４１２で連結されたスライダ４２及びテーブル４１が上下動する。  When the drivingunit 45 generates a driving force, thenut 431a of thenut unit 431 rotates. When thenut 431 a rotates, thenut 431 moves up and down along thescrew part 432. Therefore, themovable frame 411 moves up and down together with thenut portion 431, and theslider 42 and the table 41 connected by therod 412 move up and down.

ここで、他の実施形態の三次元造形装置１の駆動伝達部の配置及び構造における制御システムは、図５で説明したものと同様でよい。  Here, the control system in the arrangement and structure of the drive transmission unit of the three-dimensional modeling apparatus 1 of another embodiment may be the same as that described in FIG.

本実施形態の三次元造形装置１によれば、支持フレーム１１と、支持フレーム１１に支持される材料供給部３と、支持フレーム１１に支持され、材料供給部３から供給される材料が載置される造形物載置部４と、を備え、造形物載置部４は、上面に造形物が載置されるテーブル４１と、テーブル４１を駆動する駆動部４５と、テーブル４１の位置を測定する測定部４６と、測定部４６の測定値に基づいて、駆動部４５を制御する制御部５０と、を有するので、精度及び生産性の高い三次元造形装置を提供することが可能となる。  According to the three-dimensional modeling apparatus 1 of this embodiment, thesupport frame 11, thematerial supply unit 3 supported by thesupport frame 11, and the material supported by thesupport frame 11 and supplied from thematerial supply unit 3 are placed. The modeledobject mounting unit 4 includes a table 41 on which the modeled object is mounted, a drivingunit 45 that drives the table 41, and a position of the table 41. Since it has themeasurement part 46 to perform and thecontrol part 50 which controls thedrive part 45 based on the measured value of themeasurement part 46, it becomes possible to provide a three-dimensional modeling apparatus with high precision and productivity.

本実施形態の三次元造形装置１は、テーブル４１の指示移動量をあらかじめ入力する入力部５１と、入力部４１から入力された指示移動量を記憶する記憶部５２と、を備え、制御部５０は、記憶部５２に記憶した指示移動量の分だけテーブル４１を移動させるので、的確に制御することが可能となる。  The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment includes aninput unit 51 that inputs an instruction movement amount of the table 41 in advance, and astorage unit 52 that stores an instruction movement amount input from theinput unit 41, and includes acontrol unit 50. Since the table 41 is moved by an amount corresponding to the designated movement amount stored in thestorage unit 52, it becomes possible to control it accurately.

本実施形態の三次元造形装置１では、制御部５０は、駆動部４５の状態信号がフィードバックされるので、より高精度に制御することが可能となる。  In the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, thecontrol unit 50 is fed back with the state signal of thedrive unit 45, and thus can be controlled with higher accuracy.

駆動部４５は、独立して駆動可能な第１駆動部４５ａ及び第２駆動部４５ｂを有し、測定部４６は、テーブル４１の位置をそれぞれ測定する第１磁気センサ４６ａ及び第２磁気センサ４６ｂを有し、制御部５０は、第１磁気センサ４６ａ及び第２磁気センサ４６ｂの各測定値に基づいて、第１駆動部４５ａ及び第２駆動部４５ｂをそれぞれ独立して制御するので、精度及び生産性の高い三次元造形装置を提供することが可能となる。  Thedrive unit 45 includes afirst drive unit 45a and asecond drive unit 45b that can be driven independently, and themeasurement unit 46 measures a firstmagnetic sensor 46a and a secondmagnetic sensor 46b that measure the position of the table 41, respectively. And thecontrol unit 50 controls thefirst driving unit 45a and thesecond driving unit 45b independently based on the measured values of the firstmagnetic sensor 46a and the secondmagnetic sensor 46b. It becomes possible to provide a three-dimensional modeling apparatus with high productivity.

また、本実施形態の三次元造形装置１は、第１駆動部４５ａ及び第２駆動部４５ｂの各駆動力をスライダ４２にそれぞれ伝達する第１ボールねじ４３ａ及び第２ボールねじ４３ｂを有する伝達部４３をさらに備えるので、テーブル４１を円滑に移動させることが可能となる。  Further, the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment includes a transmission unit having afirst ball screw 43a and asecond ball screw 43b that transmit the driving forces of thefirst driving unit 45a and thesecond driving unit 45b to theslider 42, respectively. Since 43 is further provided, the table 41 can be moved smoothly.

本実施形態の三次元造形装置１では、第１磁気センサ４６ａ及び第２磁気センサ４６ｂは、テーブル４１と第１ボールねじ４３ａ及び第２ボールねじ４３ｂの支持位置に対応してそれぞれ配設されるので、より高精度に制御することが可能となる。  In the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment, the firstmagnetic sensor 46a and the secondmagnetic sensor 46b are respectively disposed corresponding to the support positions of the table 41, thefirst ball screw 43a, and thesecond ball screw 43b. Therefore, it becomes possible to control with higher accuracy.

本実施形態の三次元造形装置１では、駆動部４５は、四角形を形成する位置に配置される第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄを有し、伝達部４３は、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄの駆動力をテーブル４１に伝達する第１ボールネジ４３ａ、第２ボールネジ４３ｂ、第３ボールネジ４３ｃ、及び第４ボールネジ４３ｄを有し、制御部５０は、第１駆動部４５ａ、第２駆動部４５ｂ、第３駆動部４５ｃ、及び第４駆動部４５ｄをそれぞれ独立して制御可能であるので、より高精度に制御することが可能となる。  In the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment, thedrive unit 45 includes afirst drive unit 45a, asecond drive unit 45b, athird drive unit 45c, and afourth drive unit 45d that are arranged at positions that form a quadrangle. Thetransmission unit 43 includes afirst ball screw 43a and asecond ball screw 43b that transmit the driving force of thefirst driving unit 45a, thesecond driving unit 45b, thethird driving unit 45c, and thefourth driving unit 45d to the table 41. Thethird ball screw 43c and thefourth ball screw 43d, and thecontrol unit 50 controls thefirst driving unit 45a, thesecond driving unit 45b, thethird driving unit 45c, and thefourth driving unit 45d independently of each other. Therefore, it is possible to control with higher accuracy.

本実施形態の三次元造形装置１は、テーブル４１と共に移動するロッド４８と、ロッド４８が所定の位置に到達した場合に接触するリミットスイッチ４９と、を備えるので、テーブル４１の過度な移動を防止することが可能となる。  The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment includes therod 48 that moves together with the table 41 and thelimit switch 49 that contacts when therod 48 reaches a predetermined position, so that excessive movement of the table 41 is prevented. It becomes possible to do.

なお、本発明は、この実施形態によって限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。  The present invention is not limited to this embodiment. That is, in the description of the embodiment, many specific details are included for illustration, but various variations and modifications may be added to these details.

１…三次元造形装置
１１…支持フレーム
１２…基準フレーム（支持フレーム）
２…エネルギービーム照射部（材料供給部）
２１…ビーム発生部
２２…ビーム走査部
３…粉末供給部（材料供給部）
３１…粉末貯留部
３２…均し部
３３…外枠部
４…造形物載置部
４１…テーブル
４２…スライダ
４３…ボールねじ（伝達部）
４４…減速部（伝達部）
４５…駆動部
４６…磁気センサ（測定部）
４７…磁気スケール（測定部）
４８…ロッド
４９…リミットスイッチ
５０…制御部
５１…入力部
５２…記憶部DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ... Three-dimensional modeling apparatus 11 ...Support frame 12 ... Reference | standard frame (support frame)
2. Energy beam irradiation unit (material supply unit)
21 ...Beam generating unit 22 ...Beam scanning unit 3 ... Powder supply unit (material supply unit)
DESCRIPTION OFSYMBOLS 31 ...Powder storage part 32 ... Levelingpart 33 ...Outer frame part 4 ... Modelingobject mounting part 41 ... Table 42 ...Slider 43 ... Ball screw (transmission part)
44 ... Deceleration part (transmission part)
45 ...Drive unit 46 ... Magnetic sensor (measurement unit)
47 ... Magnetic scale (measurement part)
48 ...Rod 49 ...Limit switch 50 ...Control unit 51 ...Input unit 52 ... Storage unit

Claims (7)

Translated fromJapanese

支持フレームと、
前記支持フレームに支持される材料供給部と、
前記支持フレームに支持され、前記材料供給部から供給される材料が載置される１つの平面状のテーブルと、
前記テーブルを駆動する駆動部と、
前記テーブルの位置を測定する測定部と、
前記測定部の測定値に基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、独立して駆動可能な第１駆動部及び第２駆動部を少なくとも有し、
前記測定部は、前記テーブルの位置をそれぞれ測定する第１測定部及び第２測定部を少なくとも有し、
前記制御部は、前記第１測定部及び前記第２測定部の各測定値に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部をそれぞれ独立して制御する
ことを特徴とする三次元造形装置。A support frame;
A material supply unit supported by the support frame;
One planar table on which the material supported by the support frame and supplied from the material supply unit is placed;
A drive unit for driving the table;
A measuring unit for measuring the position of the table;
A control unit for controlling the drive unit based on the measurement value of the measurement unit;
With
The drive unit has at least a first drive unit and a second drive unit that can be driven independently,
The measurement unit has at least a first measurement unit and a second measurement unit for measuring the position of the table, respectively.
The control unit controls the first driving unit and the second driving unit independently based on measurement values of the first measurement unit and the second measurement unit, respectively. 3D modeling device. 前記テーブルの指示移動量をあらかじめ入力する入力部と、
前記入力部から入力された指示移動量を記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶した指示移動量の分だけ前記テーブルを移動させる
請求項１に記載の三次元造形装置。An input unit for inputting in advance an instruction movement amount of the table;
A storage unit that stores an instruction movement amount input from the input unit;
With
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the control unit moves the table by an instruction movement amount stored in the storage unit. 前記制御部は、前記駆動部の状態信号がフィードバックされる
請求項１又は２に記載の三次元造形装置。The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the control unit is fed back with a state signal of the driving unit.前記第１駆動部及び前記第２駆動部の各駆動力を前記テーブルにそれぞれ伝達する第１伝達部及び第２伝達部を有する伝達部をさらに備える
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の三次元造形装置。Toany one of claims1 to 3, further comprising a transmission unit having a first transmission section and a second transmission unit and transmits it first driverfront SL and the driving force of the second drive unit to the table The three-dimensional modeling apparatus described. 前記第１測定部及び前記第２測定部は、前記テーブルと前記第１伝達部及び前記第２伝達部の支持位置に対応してそれぞれ配設される
請求項４に記載の三次元造形装置。5. The three-dimensional modeling apparatus according to claim4 , wherein the first measurement unit and the second measurement unit are respectively arranged corresponding to support positions of the table, the first transmission unit, and the second transmission unit.前記駆動部は、独立して駆動可能な第３駆動部及び第４駆動部をさらに有し、
前記第１駆動部、前記第２駆動部、前記第３駆動部及び前記第４駆動部は、四角形を形成する位置に配置され、
前記伝達部は、前記第３駆動部及び前記第４駆動部の駆動力を前記テーブルに伝達する第３伝達部及び第４伝達部をさらに有し、
前記制御部は、前記第１駆動部、前記第２駆動部、前記第３駆動部、及び前記第４駆動部をそれぞれ独立して制御可能である
請求項５に記載の三次元造形装置。The driving unit further includes a third driving unit and a fourth driving unit that can be driven independently,
The first driving unit, the second driving unit, the third driving unit, and the fourth driving unit are arranged at positions that form a quadrangle,
The transmission unit further includes a third transmission unit and a fourth transmission unit that transmit the driving force of the third driving unit and the fourth driving unit to the table,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim5 , wherein the control unit is capable of independently controlling the first drive unit, the second drive unit, the third drive unit, and the fourth drive unit. 前記テーブルと共に移動するロッドと、
前記ロッドが所定の位置に到達した場合に接触するリミットスイッチと、
を備える請求項１乃至６のいずれか１つに記載の三次元造形装置。A rod that moves with the table;
A limit switch that contacts when the rod reaches a predetermined position;
The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to6 .

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