層疊造型裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及層疊造型裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用激光進(jìn)行的金屬的層疊造型中，通過重復(fù)如下工序而形成所希望的造型物:在配置于被氮?dú)獬錆M的造型室內(nèi)且能在上下方向移動(dòng)的造型臺(tái)上形成非常薄的材料粉體層，對(duì)該材料粉體層的規(guī)定部位照射激光使照射位置的材料粉體燒結(jié)而形成燒結(jié)層。材料粉體層是通過邊移動(dòng)重涂布頭邊對(duì)造型臺(tái)上供給材料粉體且使該材料粉體平坦化而形成的(專利文獻(xiàn)I)。
[0003]然而，根據(jù)激光的照射條件，有時(shí)會(huì)在燒結(jié)層形成隆起部。由于重涂布頭與燒結(jié)層之間的間隙非常窄，所以如果燒結(jié)層上形成隆起部，則有時(shí)重涂布頭會(huì)碰撞到隆起部。
[0004]為了即使發(fā)生這樣的碰撞也不使層疊造型停止，專利文獻(xiàn)I中，重涂布頭的刮刀以如下方式構(gòu)成:在碰撞到隆起部時(shí)旋轉(zhuǎn)而能夠暫時(shí)退避。
【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
【專利文獻(xiàn)】
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4792905號(hào)公報(bào)。
[0006]但是，若刮刀本身可動(dòng)，則為了使刮刀可動(dòng)，重涂布頭的構(gòu)成會(huì)更復(fù)雜。為了穩(wěn)定地形成厚度300μπι以下的薄的材料粉體層，需要在嚴(yán)格調(diào)整刮刀的高度后將其安裝于重涂布頭。由于安裝刮刀的操作非常困難，所以優(yōu)選預(yù)先使刮刀不動(dòng)，形成盡可能簡(jiǎn)單的構(gòu)成。
另外，不得不設(shè)計(jì)成考慮與刮刀所受到的負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的破損程度來進(jìn)行回避動(dòng)作。刮刀是否破損主要受重涂布頭(刮刀)的移動(dòng)速度或者材料粉體的材質(zhì)(燒結(jié)后的體積密度和硬度)的影響，因此刮刀的設(shè)計(jì)變得更難。由于需要預(yù)先預(yù)估安全性，所以在程度小的負(fù)荷下使刮刀進(jìn)行回避動(dòng)作或者使重涂布停止的情況變多，因而有可能無法常時(shí)穩(wěn)定地進(jìn)行重涂布。
此外，考慮了通過設(shè)置檢測(cè)負(fù)荷的裝置而根據(jù)負(fù)荷使刮刀進(jìn)行回避動(dòng)作。然而，由于是在檢測(cè)負(fù)荷后使刮刀進(jìn)行回避動(dòng)作，所以回避動(dòng)作有可能來不及進(jìn)行。另外，由于實(shí)質(zhì)上是控制刮刀的回避動(dòng)作，所以需要使程序運(yùn)行的一系列造型動(dòng)作中斷并在控制裝置中使其恢復(fù)的操作，因而不必要地延長(zhǎng)了造型時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于上述情況而進(jìn)行的，提供一種層疊造型裝置，其能夠防止重涂布頭碰撞到障礙時(shí)發(fā)生破損且能夠迅速地使材料粉體層的形成工序重新開始。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供一種層疊造型裝置，其具備:覆蓋所需的造型區(qū)域且被規(guī)定濃度的非活性氣體充滿的腔室、邊在上述腔室內(nèi)移動(dòng)邊對(duì)上述造型區(qū)域上供給材料粉體且使該材料粉體平坦化而形成材料粉體層的重涂布頭、以及對(duì)上述材料粉體層的規(guī)定部位照射激光使照射位置的材料粉體而形成燒結(jié)層的激光照射部，上述重涂布頭以可通過重涂布頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而移動(dòng)的方式構(gòu)成，上述重涂布頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具備:使上述重涂布頭移動(dòng)的伺服馬達(dá)、檢測(cè)上述重涂布頭的移動(dòng)量的編碼器、以及根據(jù)上述編碼器的檢測(cè)值來控制上述伺服馬達(dá)的控制裝置，上述控制裝置以如下方式構(gòu)成:當(dāng)檢測(cè)到上述重涂布頭碰撞到障礙時(shí)，使上述伺服馬達(dá)成為非控制狀態(tài)。
[0009]本發(fā)明的最大特征在于，當(dāng)檢測(cè)到重涂布頭碰撞到障礙且有可能破損時(shí)使伺服馬達(dá)成為非控制狀態(tài)。通過該操作，實(shí)質(zhì)上扭矩瞬間消失，因此即使重涂布頭碰撞到障礙也不會(huì)破損。而且，由于重涂布頭與障礙發(fā)生彈性反彈，所以重涂布頭向相反方向“空走”，主要因引導(dǎo)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦阻力以及馬達(dá)的慣性而減速，同時(shí)在沖擊緩沖的狀態(tài)下停止。因此，不僅能夠單純地防止重涂布頭的損傷，還能夠立即使程序運(yùn)行重新開始，所以能夠迅速地使材料粉體層的形成工序重新開始。
[0010]以下，例示本發(fā)明的各種實(shí)施方式。以下所示的實(shí)施方式可相互組合。
優(yōu)選上述控制裝置以如下方式構(gòu)成:在滿足規(guī)定的恢復(fù)條件后，使上述伺服馬達(dá)成為控制狀態(tài)。
優(yōu)選在上述腔室內(nèi)具備可移動(dòng)地構(gòu)成的主軸頭，上述控制裝置以如下方式構(gòu)成:使用安裝于上述主軸頭的旋轉(zhuǎn)切削工具除去上述障礙后，重新開始上述材料粉體層的形成。
優(yōu)選具備檢測(cè)供給到上述伺服馬達(dá)的電流的電流檢測(cè)器，當(dāng)上述電流超過規(guī)定的電流設(shè)定值時(shí)，上述控制裝置判斷為發(fā)生了上述碰撞而使上述伺服馬達(dá)成為非控制狀態(tài)。
優(yōu)選上述控制裝置以如下方式構(gòu)成:當(dāng)檢測(cè)到上述重涂布頭碰撞到障害時(shí)，使上述伺服馬達(dá)成為扭矩消失的非控制狀態(tài)而上述重涂布頭空走。
優(yōu)選上述控制裝置以如下方式控制:移動(dòng)上述重涂布頭形成上述材料粉體層時(shí)，當(dāng)上述重涂布頭碰撞到障礙而上述材料粉體層的形成被中斷時(shí)，使用安裝于上述主軸頭的旋轉(zhuǎn)切削工具除去上述障礙，在除去上述障礙之前或之后使上述伺服馬達(dá)成為控制狀態(tài)，其后，通過重新開始上述重涂布頭的移動(dòng)而重新開始上述材料粉體層的形成。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的層疊造型裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。
圖2是粉體層形成裝置3和激光照射部13的立體圖。
圖3是重涂布頭11的立體圖。
圖4是從另一角度觀察重涂布頭11時(shí)的立體圖。
圖5是表示從圖2取出重涂布頭11附近的構(gòu)成后露出了重涂布頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51的狀態(tài)的立體圖。
圖6是重涂布頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51的構(gòu)成圖。
圖7(a)是所希望形狀的造型物47的立體圖，圖7(b)是圖7(a)的造型物的模型的立體圖，圖7(c)是表示按規(guī)定單位高度在水平面分割圖7(b)的模型后的狀態(tài)的立體圖。
圖8是層疊燒結(jié)層50而得到的造型物47的立體圖。
圖9是使用了圖1的層疊造型裝置的層疊造型方法的說明圖。
圖10是使用了圖1的層疊造型裝置的層疊造型方法的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。以下所示的實(shí)施方式中示出的各種特征事項(xiàng)可相互組合。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的層疊造型裝置具備:覆蓋所需的造型區(qū)域R且被規(guī)定濃度的非活性氣體充滿的腔室1、邊在腔室I內(nèi)移動(dòng)邊對(duì)造型區(qū)域R上供給材料粉體且使材料粉體平坦化而形成材料粉體層8的重涂布頭11、以及對(duì)材料粉體層8的規(guī)定部位照射激光L使照射位置的材料粉體燒結(jié)而形成燒結(jié)層的激光照射部13。
[0014]腔室I內(nèi)設(shè)有粉體層形成裝置3。粉體層形成裝置3具備:具有造型區(qū)域R的基臺(tái)4、配置在基臺(tái)4上且以能在水平I軸方向(箭頭B方向)移動(dòng)的方式構(gòu)成的重涂布頭11、沿著重涂布頭11的移動(dòng)方向設(shè)置在造型區(qū)域R的兩側(cè)的細(xì)長(zhǎng)部件9r、91。造型區(qū)域R中設(shè)有被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31驅(qū)動(dòng)而能在上下方向(圖1的箭頭A方向)移動(dòng)的造型臺(tái)5。使用層疊造型裝置時(shí)，在造型臺(tái)5上配置造型板7，在造型臺(tái)5上形成材料粉體層8。
[0015]以包圍造型臺(tái)5的方式設(shè)有粉體保持壁26，未燒結(jié)的材料粉體被保持在由粉體保持壁26和造型臺(tái)5圍成的粉體保持空間。在粉體保持壁26的下側(cè)設(shè)有能排出粉體保持空間內(nèi)的材料粉體的粉體排出部27，層疊造型結(jié)束后，通過使造型臺(tái)5下降而將未燒結(jié)的材料粉體從粉體排出部27排出，被排出的材料粉體被斜槽導(dǎo)板28引導(dǎo)至斜槽并通過斜槽而收納于鏟斗(均未圖示)。
[0016]如圖2?5所示，重涂布頭11具備材料收納部11a、設(shè)置在材料收納部IIa上表面的上表面開口部11b、以及設(shè)置于材料收納部Ila的底面且排出材料收納部Ila內(nèi)的材料粉體的材料排出口 11 c。材料排出口 11 c具有在與重涂布頭11的移動(dòng)方向(箭頭B方向)正交的水平I軸方向(箭頭C方向)延伸的狹縫狀的細(xì)長(zhǎng)形狀。在重涂布頭11的兩個(gè)側(cè)面設(shè)有使從材料排出口 Ilc排出的材料粉體平坦化而形成材料粉體層8的橡膠刮刀llfb、llrb。另外，在重涂布頭11的兩個(gè)側(cè)面設(shè)有吸引材料粉體燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的煙氣的煙氣吸引部llfs、llrs。煙氣吸引部Ilf s、Ilrs沿著與重涂布頭11的移動(dòng)方向(箭頭B方向)正交的水平I軸方向(箭頭C方向)設(shè)置。材料粉體例如為金屬粉(例如鐵粉)，例如為平均粒徑20μπι的球形。
[0017]細(xì)長(zhǎng)部件9r、91分別沿重涂布頭11的移動(dòng)方向(箭頭B方向)設(shè)有開口部。通過將這些開口部中的一方用作非活性氣體供給口、將另一方用作非活性氣體排出口，從而可在造型區(qū)域R上形成箭頭C方向的非活性氣體的氣流，因此造型區(qū)域R中產(chǎn)生的煙氣容易隨著該非活性氣體的氣流而排出。應(yīng)