三维层叠造型装置、其调整方法及其调整程序与流程

[0001]
本发明涉及一种三维层叠造型装置、三维层叠造型装置的调整方法以及三维层叠造型装置的调整程序。


背景技术：

[0002]
在上述技术领域中，在专利文献1中，公开了一种包括台、槽、支架以及光学装置的三维造型装置，将液体的光固化性树脂收纳的槽被载置在台上，通过支架将已固化的光固化性树脂吊起。
[0003]
现有技术文献
[0004]
专利文献
[0005]
专利文献1：特开2017-124631号公报


技术实现要素：

[0006]
发明要解决的问题
[0007]
但是，在上述文献记载的技术中，因为槽(vat)被固定在台上，所以不能够调整槽(vat)相对于支架(平台)的位置。
[0008]
本发明的目的在于，提供一种解决上述问题的技术。
[0009]
用于解决问题的手段
[0010]
为了达到上述目的，本发明的三维层叠造型装置具有：
[0011]
槽，是收纳造型材料的构件，具有使来自设置在下方的光源的光线透过的底面部，
[0012]
平台，具有与所述底面部相向的朝下的造型面，按照一层的量的造型将在所述造型面逐层进行层叠造型而形成的造型物进行抬升，
[0013]
施力构件，朝上对所述槽施力并对其进行支撑，
[0014]
调整构件，在至少三个位置调整所述槽的上下方向的位置；
[0015]
在使所述平台向下方移动，使所述造型面与所述底面部接触，克服所述施力构件的作用力将所述槽下压后的状态下，使用所述调整构件调整所述槽的位置。
[0016]
为了达到上述目的，本发明的三维层叠造型装置的调整方法，其中，所述三维层叠造型装置具有：
[0017]
槽，是收纳造型材料的构件，具有使来自设置在下方的光源的光线透过的底面部，
[0018]
平台，具有与所述底面部相向的朝下的造型面，将在所述造型面逐层进行层叠造型而形成的造型物抬升一层的量，
[0019]
朝上的施力构件，朝上对所述槽施力并对其进行支撑，
[0020]
调整构件，在至少三个位置调整所述槽的上下方向的位置；
[0021]
所述三维层叠造型装置的调整方法包括：
[0022]
使所述平台向下方移动的步骤；
[0023]
使所述造型面与所述底面部接触，克服所述施力构件的作用力将所述槽下压的步
骤；
[0024]
在将所述槽下压后的状态下，使用所述调整构件固定所述槽的位置的步骤。
[0025]
为了达到上述目的，本发明的三维层叠造型装置的调整程序，其中，所述三维层叠造型装置具有：
[0026]
槽，是收纳造型材料的构件，具有使来自设置在下方的光源的光线透过的底面部，
[0027]
平台，具有与所述底面部相向的朝下的造型面，将在所述造型面逐层进行层叠造型而形成的造型物抬升一层的量，
[0028]
朝上的施力构件，朝上对所述槽施力并对其进行支撑，
[0029]
调整构件，在至少三个位置调整所述槽的上下方向的位置；
[0030]
所述三维层叠造型装置的调整程序使计算机执行：
[0031]
使所述平台向下方移动的步骤；
[0032]
使所述造型面向所述底面部接触，克服所述施力构件的作用力将所述槽下压的步骤；
[0033]
在将所述槽下压后的状态下，使用所述调整构件固定所述槽的位置的步骤。
[0034]
发明的效果
[0035]
根据本发明，能够调整槽相对于平台的位置。
附图说明
[0036]
图1a是说明本实施方式的第一实施方式的三维造型装置的立体图。
[0037]
图1b是说明本实施方式的第一实施方式的三维造型装置的侧视图。
[0038]
图1c是说明本实施方式的第一实施方式的三维造型装置的主视图。
[0039]
图2a是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置的立体图。
[0040]
图2b是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置的侧视图。
[0041]
图2c是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置的主视图。
[0042]
图3a是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置的槽引导部的主视图。
[0043]
图3b是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置的槽引导部的立体图。
[0044]
图3c是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置的槽引导部的主视剖视示意图。
[0045]
图4a是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0046]
图4b是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0047]
图4c是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0048]
图4d是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0049]
图4e是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0050]
图4f是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的
顺序的立体图以及剖视示意图。
[0051]
图4g是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0052]
图4h是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图以及剖视示意图。
[0053]
图4i是说明通过本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。
[0054]
图5是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置所使用的挡块的图。
[0055]
图6是示出本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置所具有的信息处理部所具有的调整表的一个例子的图。
[0056]
图7是示出本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置所具有的信息处理部的硬件结构的框图。
[0057]
图8是说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置所具有的信息处理部的处理顺序的流程图。
[0058]
图9是说明本发明的第三实施方式的三维层叠造型装置的立体图。
[0059]
图10是说明本发明的第四实施方式的三维层叠造型装置的立体图。
具体实施方式
[0060]
以下，参照附图，例示性地对实施本发明的方式进行详细的说明和记载。但是，以下的实施方式所记载的结构、数值、处理流程、功能要素等仅为一个示例，可自由地对其进行变形或变更，而并非旨在将本发明的技术范围限定在以下所记载的范围内。
[0061]
(第一实施方式)
[0062]
使用图1a至图1c，说明作为本发明的第一实施方式的三维层叠造型装置100。图1a是说明本实施方式的三维造型装置的立体图。图1b是说明本实施方式的三维造型装置的侧视图。图1c是说明本实施方式的三维造型装置的主视图。
[0063]
如图1a至图1c所示，三维层叠造型装置100包括槽101、平台102、施力构件103以及调整构件104。槽101是收纳造型材料的构件，具有使来自设置在下方的光源130的光线131透过的底面部111。平台102具有与底面部111相向的朝下的造型面121，按照一层的量的造型将在造型面121逐层进行层叠造型而形成的造型物进行抬升。施力构件103朝上对槽101施力并对其进行支撑。调整构件104在至少三个位置调整槽101的上下方向的位置。三维层叠造型装置100在使平台102向下方移动，使造型面121与底面部111接触，克服施力构件103的作用力将槽101下压后的状态下，使用调整构件104调整槽101的位置。
[0064]
根据本实施方式，通过施力构件和调整构件决定槽的上下方向的位置，由此能够调整槽相对于平台的位置。
[0065]
(第二实施方式)
[0066]
接着，使用图2a至图8，说明本发明的第二实施方式的三维层叠造型装置。图2a是说明本实施方式的三维层叠造型装置的立体图。图2b是说明本实施方式的三维层叠造型装置的侧视图。图2c是说明本实施方式的三维层叠造型装置的主视图。
[0067]
三维层叠造型装置200包括槽201、平台202、施力构件203、调整构件204、槽引导部
205以及造型基座206。
[0068]
槽201是收纳造型材料的构件，具有使来自设置在槽201的下方的光源230的光线231透过的底面部211。槽201的底面部211使来自光源230的光线231透过。透过槽201的底面部211的光线231对在槽201中收纳的光固化性树脂等造型材料进行照射，被光线231照射的造型材料固化。照射造型材料的光线231的波长是405nm。
[0069]
平台202具有与槽201的底面部211相向的朝下的造型面221。三维层叠造型物形成在造型面221上。平台202以造型面221向下方下降至槽201内的造型开始位置的状态，被照射来自光源230的光线231。若完成一层的量的光线231的照射，形成一层的量的造型物，则平台202被抬升造型物的一层的量的厚度的程度。若完成抬升，则开始光线231的照射，进行下一层的量的造型。三维层叠造型装置200重复这样的动作进行三维层叠造型物的造型。三维层叠造型物的一层的量的厚度，即，使平台202上升的间距是2.5μm，但并不限于此。间距可以根据造型材料或形成的三维层叠造型物进行适当设定。
[0070]
施力构件203朝上对槽201施力并对其进行支撑。施力构件203是例如板簧或螺旋弹簧等，但并不限于此。调整构件204克服施力构件203的作用力向下方推压槽201。槽201以被施力构件203和调整构件204夹住的状态被固定在规定的位置。另外，槽201与平台202的对位在使平台202向下方移动，平台202的造型面221与槽201的底面部211的上表面侧接触的状态进行。
[0071]
即，在造型面221与底面部211接触的状态下，槽201处在被施力构件203朝上施力且克服施力构件203的作用力被下压的状态。槽201的对位在该状态下通过调整构件204进行。调整构件204例如是螺钉，能够通过拧紧螺钉，从上方按压槽201，进行槽201的对位。
[0072]
槽引导部205以将槽201配置在规定的位置的方式对槽201进行引导。另外，槽引导部205安装在造型基座206的上表面即基准面261。通过将槽引导部205安装在基准面261上，来规定调整构件204距离基准面261的位置。即，调整构件204安装在设置于槽引导部205的螺纹孔，因此若决定了槽引导部205的位置，则也决定了调整构件204相对于基准面261的位置。
[0073]
图3a是说明本实施方式的三维层叠造型装置的槽引导部的主视图。图3b是说明本实施方式的三维层叠造型装置的槽引导部的立体图。图3c是说明本实施方式的三维层叠造型装置的槽引导部的主视剖视示意图。槽引导部205包括施力构件203以及调整构件204。槽引导部205在施力构件203与调整构件204之间对槽201的端缘部212进行引导。槽201通过在箭头320的方向上被引导，而与槽引导部205进行安装、拆卸。
[0074]
调整构件204安装在设置于槽引导部205的螺纹孔。另外，若将槽引导部205设置在造型基座206，则规定调整构件204距离造型基座206的基准面261的位置。
[0075]
另外，施力构件203设置在槽引导部205的下方的位置，即靠近造型基座206的一侧。施力构件203的两端形成向上方凸的形状的推压部301。施力构件203的两端的推压部301从下方朝向上方对槽201的端缘部212施力并进行支撑。
[0076]
施力构件203是例如板簧或螺旋弹簧等，但并不限于此。
[0077]
槽201的端缘部212在调整构件204的螺钉前端部302与调整构件204接触。调整构件204(螺钉前端部302)克服施力构件203的作用力从上方向下方对插入槽引导部205的槽201进行下压。插入槽引导部205的槽201通过被推压部301与螺钉前端部302夹入，而固定在
槽引导部205。
[0078]
接着，参照图4a至图4i，说明通过三维层叠造型装置200进行平台的定位的顺序。图4a是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行定位的顺序的立体图。首先，在三维层叠造型装置200上安装平台202，按箭头所示，将槽201插入槽引导部205。
[0079]
图4b是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。将槽201插入槽引导部205的规定位置，将槽201安装在槽引导部205。
[0080]
图4c是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。如图的箭头所示，将粗调整用的挡块207(楔形挡块)插入造型基座206与槽201之间。
[0081]
图4d是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。插入了粗调整用的挡块207后，则使平台202下降。
[0082]
图4e是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。平台202持续下降，使平台202下降至平台202的造型面221与槽201的底面部211接触的位置。
[0083]
图4f是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图以及剖视示意图。图4f的右上所示的图是aa
’
线剖视示意图，是示出槽201与粗调整用的挡块207的位置关系的图。此外，为了避免图变得复杂，适当省略对于说明不需要的构件。若在平台202的造型面221与槽201的底面部211接触的状态下进一步使平台202下降，则槽201与平台202一起下降。虽然槽201被施力构件203向上施力且支撑，但若使平台202进一步下降，则槽201克服施力构件203的作用力也进一步下降。平台202与槽201在槽201与粗调整用的挡块207抵接的位置停止下降(图4f的剖视示意图的箭头)。
[0084]
图4g是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。接着，在槽201下降后，卸下粗调整用的挡块207，准备四个微调整用的挡块207。将准备的四个微调整用挡块207以埋入造型基座206与槽201的间隙的方式插入。
[0085]
图4h是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图以及剖视示意图。图4h的右上所示的图是bb
’
线剖视示意图，是示出槽201与微调整用的挡块207的位置关系的图。此外，为了避免图变得复杂，适当省略对于说明不需要的构件。旋转四个位置的调整构件204，将槽201下压，槽201被微调整用的挡块207和调整构件204夹住，旋转调整构件204，直到槽201不再下落(直到调整构件204无法旋转)。
[0086]
图4i是说明通过本实施方式的三维层叠造型装置进行平台的定位的顺序的立体图。槽201不再下落后，卸下四个微调整用的挡块207。此外，微调整所使用的挡块207的个数可以是三个。卸下微调整用的挡块207后，平台202的定位完成。将在此确定的平台202位置作为所谓的零点(基准点)。若平台202的定位完成，则使平台202上升(在使平台202上升后，槽201的位置仍被保持在零点(基准点))，将槽201卸下。向卸下的槽201中注入造型材料，将槽201安装在槽引导部205。完成了注入了造型材料的槽201的安装后，使平台202再次下降至零点位置。在此时，三维层叠造型物的造型的准备完成。此后，一边将平台202例如以2.5μm的间距抬升一边进行三维层叠造型物的造型。
[0087]
图5是说明本实施方式的三维层叠造型装置所使用的挡块的图。图5示出挡块207的侧视图(510)、主视图(520)以及局部放大图(530)。挡块207的侧视图(510)所示的状态是纵向放置的状态。纵向放置的挡块207能够作为微调整用的挡块207进行使用。纵向放置的
挡块207具有调整面501，调整面501如局部放大图(530)所示，是形成为阶梯状的斜面。即，在纵向放置的挡块207的调整面501形成有用于微调整的楔形形状。如上所述，微调整以以下方式进行：在使平台202向下方移动，造型面221下压底面部211后的状态下，向槽201与造型基座206之间插入挡块207的楔形部，旋转调整构件204，直到槽201无法下落(直到调整构件204无法旋转)。
[0088]
另外，参照局部放大图(530)，调整面501形成为阶梯状，例如，阶梯的宽度(阶梯的进深方向的长度)是0.55mm，阶梯的间距(间隔)是0.2mm，阶梯数是11阶。另外，挡块207的高度(距离造型基座面的高度)是7mm～9mm，以8mm为设计中心，调整范围是2mm。此外，在此表示的宽度、间距、阶梯数、高度仅为一个例子，例如，阶梯的宽度和间距可以按照每一阶有所不同，能够根据通过挡块207进行调整的目的进行适当变更。
[0089]
而且，挡块207从侧视图(510)示出的纵向放置状态向右侧倾倒90度而形成的状态变为横向放置状态。横向放置的挡块207能够用作粗调整用的挡块207。粗调整使用调整面502进行。对于粗调整，如上所述，预先向槽201与造型基座206之间插入横向放置的挡块207，使平台202向下方移动，造型面221将底面部211下压，槽201被规定在与挡块207抵接且无法下降的位置。
[0090]
图5所示出的例子的挡块207是粗调整用的挡块207和微调整用的挡块207一体成型的例子，粗调整用的挡块207和微调整用的挡块207可以是分开不同的挡块。
[0091]
图6是示出本实施方式中的三维层叠造型装置所具有的信息处理部(未图示)所具有的调整表的一个例子的图。调整表601与槽底面部位置611相对应关联地存储平台造型面位置612、作用力613以及施加扭矩614。槽底面部位置611是槽201的底面部211的位置。平台造型面位置612是平台202的造型面221的位置。作用力613是由施力构件203产生的作用力。施加扭矩614是对调整构件204施加的扭矩。
[0092]
图7是示出本实施方式的三维层叠造型装置所具有的信息处理部700的硬件结构的框图。cpu(central processing unit：中央处理单元)710是运算控制用的处理器，通过执行程序来实现三维层叠造型装置的信息处理部700的功能结构部。cpu710可以具有多个处理器，并行执行不同的程序、模块、任务、线程等。rom(read only memory：只读存储器)720存储初始数据以及程序等固定数据以及其他程序。另外，网络接口730经由网络与其他装置等通信。此外，cpu710并不限于一个，可以有多个cpu，或也可以包括图像处理用的gpu(graphics processing unit：图形处理单元)。另外，优选网络接口730具有与cpu710独立的cpu，向ram(random access memory：随机存储器)740的区域写入收发数据或从ram740的区域读取收发数据。另外，优选在ram740与存储器750之间设置传输数据的dmac(direct memory access controller：直接存储器存取控制器)(未图示)。而且，cpu710识别出数据被ram740接收或者已经传输到ram740，对数据进行处理。另外，cpu710在ram740中准备处理结果，由网络接口730或dmac进行之后的发送或传输。
[0093]
ram740是cpu710作为临时存储的工作区域使用的随机存储器。在ram740中确保用于对实现本实施方式所必需的数据进行存储的区域。底面部位置741是槽201的底面部211的位置。造型面位置742是平台202的造型面221的位置。作用力743是由施力构件203产生的作用力。施加扭矩744是对调整构件204施加的扭矩。
[0094]
收发数据745是经由网络接口730接收和发送的数据。另外，ram740具有用于执行
各种应用模块的应用执行区域746。
[0095]
存储器750中存储有数据库、各种参数或实现本实施方式所需要的以下数据或程序。存储器750储存调整表601。调整表601是图6所示的将槽底面部位置611和施加扭矩614等对应关联并进行管理的表。
[0096]
存储器750还储存信息处理模块751。信息处理模块751是如下模块：使平台202向下方移动，使造型面221与底面部211接触，克服施力构件203的作用力将槽201下压，在将槽201下压后的状态下，使用调整构件204固定槽的位置。信息处理模块751被cpu710读取至ram740的应用执行区域746并被执行。控制程序752是用于对三维层叠造型装置200的整体进行控制的程序。
[0097]
图8是说明本实施方式的三维层叠造型装置所具有的信息处理部的处理顺序的流程图。该流程图由图7的cpu710使用ram740来执行，从而实现三维层叠造型装置200的信息处理部700的功能结构部。在步骤s801中，三维层叠造型装置200使平台202向下方移动。在步骤s803中，三维层叠造型装置200使造型面221与底面部211接触。在步骤s805中，三维层叠造型装置200在使造型面221与底面部211接触的状态下，克服施力构件203的作用力将槽201下压。在步骤s807中，三维层叠造型装置200在将槽201下压后的状态下，使用调整构件204固定槽201的位置。
[0098]
根据本实施方式，能够正确地进行槽与平台的对位。另外，能够可靠地使槽的底面部与平台的造型面平行。
[0099]
(第三实施方式)
[0100]
接着，使用图9，说明本发明的第三实施方式的三维层叠造型装置。图9是说明本实施方式的三维层叠造型装置的立体图。本实施方式的三维层叠造型装置与上述第二实施方式相比的不同点在于具有推压构件。因为其他的结构以及动作与第二实施方式相同，所以对相同结构以及动作标注相同的附图标记，省略其详细说明。
[0101]
三维层叠造型装置900具有推压构件901。推压构件901在每形成一层的量的三维层叠造型物时，克服施力构件203的朝上的作用力，将槽201朝下推压。即，若使光线231对在槽201中收纳的作为造型材料的光固化性树脂进行照射，完成三维层叠造型物的一层的量的造型，则变为固化的造型材料与槽201的底面部211紧贴的状态，在下一层的造型时，产生大的剥离力。这意味着，对平台202的上下方向的移动进行控制的步进马达等结构施加沉重的负担。而且，三维层叠造型物的一层的量的厚度是微小的数μm～数十μm左右，难以一边承受大的剥离力一边高精度地控制微小的移动。通过变为本实施方式，推压构件901在每进行一层的量的造型时将槽201朝下推压，能够将紧贴的固化的造型材料与槽201的底面部211进行剥离。因此，因为减少对结构的沉重的负担，所以能够高精度且容易地进行平台202的移动的控制。
[0102]
根据本实施方式，通过推压构件将槽朝下推压，所以能够容易地进行平台的移动控制。
[0103]
(第四实施方式)
[0104]
接着，使用图10，说明本发明的第四实施方式的三维层叠造型装置。图10是说明本实施方式的三维层叠造型装置的立体图。本实施方式的三维层叠造型装置与上述第二实施方式以及第三实施方式相比的不同点在于具有控制部。因为其他结构以及动作与第二实施
方式以及第三实施方式相同，所以对相同结构以及动作标注相同的附图标记，省略其详细说明。
[0105]
三维层叠造型装置1000具有控制部1001。控制部1001对施加在调整构件204的轴向的力进行检测，且对调整构件204的调整等级进行控制，对槽201的上下方向的位置进行调整。
[0106]
控制部1001是例如能够通过马达等实现旋转运动的构件，具有与螺钉等调整构件204的头部分的形状相符的形状，或具有将头部分握住的结构。控制部1001对调整构件204施加旋转扭矩，调整构件204借助被施加的旋转扭矩而旋入。这样通过控制部1001来控制对调整构件204施加的旋转扭矩，能够对调整构件204施加均等的旋转扭矩。
[0107]
另外，三维层叠造型装置1000可以至少具有三个调整构件204，控制部1001可以同时控制至少三个调整构件204的调整等级。即，控制部1001同时控制至少三个调整构件204的旋入的量，来调整槽201的上下方向的位置。
[0108]
通过控制部1001对施加在调整构件204上的轴向的力进行的检测例如可以通过力传感器或编码器等进行，也可以通过计算控制部1001的转速来进行，并不限于此。
[0109]
根据本实施方式，因为通过控制部控制调整构件的调整等级，所以能够高精度地控制调整构件，另外，因为能够同时控制至少三个调整构件，所以能够均等地控制调整等级。
[0110]
(其他实施方式)
[0111]
以上参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。本发明的结构以及详细内容，能够在本发明的范围内进行本领域技术人员能够理解的各种变更。另外，将各个实施方式所包含的各个特征以任何方式组合而成的系统或装置也包含在本发明的范畴内。
[0112]
另外，本发明可以适用于由多个装置构成的系统，也可以适用于单体的装置。而且，本发明能够适用于以下情况：直接或从远程向系统或装置提供实现实施方式的功能的信息处理程序。因此，为了通过计算机实现本发明的功能，安装到计算机中的程序、储存该程序的介质或下载该程序的www(world wide web：万维网)服务器也包含在本发明的范畴内。尤其是，至少对使计算机执行上述实施方式所包含的处理步骤的程序进行储存的非暂时性计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)包含在本发明的范畴内。