(57)【要約】【課題】工具による除去作業を効率良く行い、工具の損傷や、摩耗の発生を防止できる三次元形状造形物の製造方法及びその装置を提供し、また別の目的とするところは、工具を装着した造形物用除去手段による造形物の表面部の除去工程中に、切削用の工具に異常があった場合、その異常を検知できる三次元形状造形物の製造方法及びその装置を提供する。【解決手段】造形物の除去工程中に造形物用除去手段５に装着した工具６を異なる種類の工具６に交換する工程を挿入する。造形物用除去手段５は工具６を着脱自在に装着するための工具取付け部７を有する。前記工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で装着してある工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆すると共にこの粉末層の所定箇所に光ビームを照射して燒結させることによって下の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して、複数の焼結層が積層一体化された粉末燒結部品を作成し、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分を工具を着脱自在に装着した造形物用除去手段により除去する工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入した三次元形状造形物の製造方法において、前記造形物の除去工程中に造形物用除去手段に装着した工具を異なる種類の工具に交換する工程を挿入し、造形物用除去手段は工具を着脱自在に装着するための工具取付け部を有し、前記工具の交換の都度、工具取付け部に突出した状態で装着してある工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査手段にて検査することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
上記製造方法における無機質あるいは有機質の粉末材料は造形用テーブルの上面に供給されるものであって、工具の交換の際における工具取付け部に新たな工具を装着した直後に、検査手段にて工具取付け部に装着した新たな工具の工具取付け部からの突出長さを検査し、この検査結果に基づいて造形用テーブル又は造形物用除去手段を昇降させて、工具交換前の造形用テーブルの上面から工具の造形用テーブル側の先端までの距離と、工具交換後の造形用テーブルの上面から工具の造形用テーブル側の先端までの距離とが同じとなるように補正することを特徴とする請求項１記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
上記工具の交換の際における工具取付け部から前に使用した工具を取り外す直前に、前に使用した工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査手段にて検査し異常があると判定した場合、その後の造形物の除去作業及び焼結層の作成作業を中断して成ることを特徴とする請求項１又は２記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
上記検査手段による工具の形状の検査を、工具の交換の工程中に、工具の形状を撮影する撮影手段及び撮影手段により撮影した画像を基に画像処理を行う画像処理手段とにより行う検査としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
上記検査手段による工具の形状の検査を、上記工具の交換の際に、工具取付け部に取付けてある工具にて造形物とは異なる検査用部材を加工し、その検査用部材の加工形状を検査することとした請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項６】
上記工具の交換の際における工具取付け部に工具を装着した直後に、工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査手段にて検査して異常があると判定した場合、工具取付け部に取付けられた工具とこの工具と同一種類の予備の工具とを交換することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項７】
上記工具の交換前で且つ前に使用した工具での除去作業後に、前に使用した工具に付着した粉末材料や切り粉を粉末除去手段により除去することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項８】
上記工具の交換作業を、工具取付け部に装着してある工具と工具保持部に保持した工具とを交換することで行い、工具保持部に設けた係合部に、工具に設けた被係合部を係合し、工具取付け部から工具保持部を引き離すことで、工具取付け部に装着してある工具の取り外しを行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項９】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層を形成する粉末層形成手段と、上記粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末材料を焼結して焼結層を形成する焼結層形成手段と、焼結層形成手段と焼結層との相対距離を調整する調整手段と、造形物の表面部及びまたは不用部分の除去を行うと共に工具を着脱自在に装着した造形物用除去手段とを備えた製造装置において、この製造装置に、複数種類の工具を保持するための工具保持部と、造形物用除去手段に装着してある工具を取り外すと共に工具保持部に保持した異なる種類の工具を造形物用除去手段に取付けて工具を交換する工具交換手段とを設けて成ることを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【請求項１０】
上記造形物用除去手段は複数種類の工具を着脱自在に装着するための工具取付け部を有し、この製造装置に、工具の交換の都度、工具取付け部に突出した状態で取付けてある工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査するための検査手段を設けて成ることを特徴とする請求項９に記載の三次元形状造形物の製造装置。
【請求項１１】
上記製造装置に工具保持部を覆うカバーを開閉自在に設けて成ることを特徴とする請求項９又は１０に記載の三次元形状造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末材料を光ビームで焼結硬化させることで三次元形状造形物を製造する三次元形状造形物の製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆すると共にこの粉末の所定箇所に光ビームを照射して燒結させることによって下の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して、複数の焼結層が積層一体化された粉末燒結部品（三次元形状造形物）を作成する三次元形状造形物の製造方法が例えば特許第２６２０３５３号公報等に示されている。
【０００３】
上記製造方法においては、三次元形状造形物の設計データ（ＣＡＤデータ）であるモデルを所望の層厚みにスライスして生成する各層の断面形状データをもとに光ビームを照射することで、いわゆるＣＡＭ装置が無くとも任意形状の三次元形状造形物を製造することができるほか、切削加工などによる製造方法に比して、迅速に所望の形状の造形物を得ることができる。
【０００４】
また、上記の製造方法においては、光ビームを照射して焼結硬化させた部分の周囲には伝達された熱が原因となって不要な粉末が付着し、この付着した粉末によって造形物に密度の低い表面層が形成されてしまい、これにより滑らかな表面を有する三次元形状造形物を作成できないという問題があるため、従来では特開２０００−０７３１０８号公報や、特開２００２−１１５００４号公報に示されるように、焼結層作成工程中に切削用の工具を装着した造形物用除去手段によってそれまで作成した造形物の表面部の除去を行うことで、前記製造方法で作成される三次元形状造形物の表面仕上げを行っていた。
【０００５】
しかしながら、上記製造方法における切削用の工具は三次元形状造形物の作成中に交換することができず、除去工程は１種類の切削用工具にて行っており、このような製造方法において複雑な形状を有する粉末焼結部品を作成する場合は１種類の小径工具を使用して造形物の表面部を除去しなければならず、この小径工具で平坦部等の面積の大きな部分を除去する際には工具の移動量が大きくなり非常に効率が悪く、工具の損傷や、摩耗が発生してしまうという問題がある。
【０００６】
また上記製造方法における別の問題としては、上記の表面仕上げを行う三次元形状造形物の製造方法においては、造形物用除去手段による造形物の表面部の除去工程中に、切削用の工具が激しく摩耗してしまう、工具の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の工具の異常があった場合、粉末焼結部品の作成が完了するまでこの異常を検知することができず、これにより工具の異常発生以後の造形物の表面部の除去は異常のある工具によって行われることとなり、作成された三次元形状造形物に表面形状の悪化や形状寸法の誤差が生じてしまうという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、工具による除去作業を効率良く行い、工具の損傷や、摩耗の発生を防止できる三次元形状造形物の製造方法及びその装置を提供し、また別の目的とするところは、工具を装着した造形物用除去手段による造形物の表面部の除去工程中に、切削用の工具に異常があった場合、その異常を検知できる三次元形状造形物の製造方法及びその装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る三次元形状造形物の製造方法は、無機質あるいは有機質の粉末材料２の層の所定箇所に光ビーム３を照射して焼結させることによって焼結層４を形成し、この焼結層４の上に粉末材料２の新たな層を被覆すると共にこの粉末層２５の所定箇所に光ビーム３を照射して燒結させることによって下の焼結層４と一体になった新たな焼結層４を形成することを繰り返して、複数の焼結層４が積層一体化された粉末燒結部品を作成し、焼結層４の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分を工具６を着脱自在に装着した造形物用除去手段５により除去する工程を複数回の焼結層４の作成工程中に挿入した三次元形状造形物の製造方法において、前記造形物の除去工程中に造形物用除去手段５に装着した工具６を異なる種類の工具６に交換する工程を挿入し、造形物用除去手段５は工具６を着脱自在に装着するための工具取付け部７を有し、前記工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で装着してある工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査することを特徴とするものである。
【０００９】
このように造形物の除去工程中に造形物用除去手段５に装着した工具６を異なる種類の工具６に交換する工程を挿入することで、造形物の形状に合わせた工具６を複数種類の工具６の中から選択して使用することが可能となり、これにより複雑な形状を有する三次元形状造形物を形成でき、尚且つ小径工具や大径工具等の複数種類の工具６を使い分けることで工具６による除去作業を効率良く行うことができ、工具６の損傷や摩耗を防止することができる。また、前記工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で装着してある工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査するので、工具６の交換の際に取付け誤差が発生してしまう、除去工程中に工具６が激しく摩耗してしまう、工具６の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の異常があった場合、三次元形状造形物の作成中にあってもこの異常を検知することができる。
【００１０】
また請求項２記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記製造方法における無機質あるいは有機質の粉末材料２は造形用テーブル９の上面に供給されるものであって、工具６の交換の際における工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後に、検査手段８にて工具取付け部７に装着した新たな工具６の工具取付け部７からの突出長さｌを検査し、この検査結果に基づいて造形用テーブル９又は造形物用除去手段５を昇降させて、工具６の交換前の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離と、工具６の交換後の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離とが同じとなるように補正することを特徴とするものである。
【００１１】
このように工具６の交換の際における工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後に、検査手段８にて工具取付け部７に装着した新たな工具６の工具取付け部７からの突出長さｌを検査し、この検査結果に基づいて造形用テーブル９又は造形物用除去手段５を昇降させて、工具６の交換前の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル側９の先端までの距離と、工具６の交換後の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離とが同じとなるように補正することで、新たな工具６の取付け誤差及び工具６の種類の違いによる工具６の突出長さｌを補正することができ、これにより工具６による加工精度が向上する。
【００１２】
また請求項３記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１又は２記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記工具６の交換の際における工具取付け部７から前に使用した工具６を取り外す直前に、前に使用した工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査し異常があると判定した場合、その後の造形物の除去作業及び焼結層４の作成作業を中断して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
このように、工具６の交換の際における工具取付け部７から前に使用した工具６を取り外す直前に、前に使用した工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査し異常があると判定した場合、その後の造形物の除去作業及び焼結層４の作成作業を中断することで、工具６の欠けや折れ等の損傷が発生してしまうといった工具６の異常があった場合、後の焼結層４の作成作業及び造形物の除去作業を中断でき、これにより作成される粉末焼結部品の形状寸法不良や表面形状の悪化を防止できる。
【００１４】
また請求項４記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記検査手段８による工具６の形状の検査を、工具６の交換の工程中に、工具６の形状を撮影する撮影手段及び撮影手段により撮影した画像を基に画像処理を行う画像処理手段とにより行う検査としたことを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項５記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記検査手段８による工具６の形状の検査を、上記工具６の交換の際に、工具取付け部７に取付けてある工具６にて造形物とは異なる検査用部材１２を加工し、その検査用部材１２の加工形状を検査することとしたものである。
【００１６】
また請求項６記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１〜５のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記工具６の交換の際における工具取付け部７に工具６を装着した直後に、工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査して異常があると判定した場合、工具取付け部７に取付けられた工具６とこの工具６と同一種類の予備の工具６とを交換することを特徴とするものである。
【００１７】
このように工具６の交換の際における工具取付け部７に工具６を装着した直後に、工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査手段８にて検査して異常があると判定した場合、工具取付け部７に取付けられた工具６とこの工具６と同一種類の予備の工具６とを交換することで、工具６の欠けや折れ等の損傷がおこったとしても、その工具６を欠けや折れ等の損傷のない正常な工具６と交換することができる。
【００１８】
また請求項７記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記工具６の交換前で且つ前に使用した工具６での除去作業後に、前に使用した工具６に付着した粉末材料２や切り粉を粉末除去手段により除去することを特徴とするものである。
【００１９】
このように工具６の交換前で且つ前に使用した工具６での除去作業後に、前に使用した工具６に付着した粉末材料２や切り粉を粉末除去手段により除去することで、前に使用した工具６から工具取付け部７に粉末材料２や切り粉が付着せず、これにより新たな工具６を装着する際に粉末材料２や切り粉が邪魔にならず、また粉末材料２や切り粉を除去した工具６を再度工具取付け部７に装着する際においても粉末材料２や切り粉が邪魔にならない。
【００２０】
また請求項８記載の三次元形状造形物の製造方法は、請求項１〜７のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法において、上記工具６の交換作業を、工具取付け部７に装着してある工具６と工具保持部１３に保持した工具６とを交換することで行い、工具保持部１３に設けた係合部に、工具６に設けた被係合部を係合し、工具取付け部７から工具保持部１３を引き離すことで、工具取付け部７に装着してある工具６の取り外しを行うことを特徴とするものである。
【００２１】
このように工具保持部１３に設けた係合部に、工具６に設けた被係合部を係合し、工具取付け部７から工具保持部１３を引き離すことで、工具取付け部７に装着してある工具６の取り外しを行うために、簡単な構成で確実に工具６を取り外すことができる。
【００２２】
また請求項９記載の三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料２の層を形成する粉末層形成手段１６と、上記粉末層２５の所定箇所に光ビーム３を照射して該当箇所の粉末材料２を焼結して焼結層４を形成する焼結層形成手段１７と、焼結層形成手段１７と焼結層４との相対距離を調整する調整手段と、造形物の表面部及びまたは不用部分の除去を行うと共に工具６を着脱自在に装着した造形物用除去手段５とを備えた製造装置１において、この製造装置１に、複数種類の工具６を保持するための工具保持部１３と、造形物用除去手段５に装着してある工具６を取り外すと共に工具保持部１３に保持した異なる種類の工具６を造形物用除去手段５に取付けて工具６を交換する工具交換手段１９とを設けて成ることを特徴とするものである。
【００２３】
このように製造装置１に、複数種類の工具６を保持するための工具保持部１３と、造形物用除去手段５に装着してある工具６を取り外すと共に工具保持部１３に保持した異なる種類の工具６を造形物用除去手段５に取付けて工具６を交換する工具交換手段１９とを設けることで、工具交換手段１９により造形物の形状に合わせた工具６を複数種類の工具６の中から選択して使用することが可能となり、これにより複雑な形状を有する三次元形状造形物を形成でき、尚且つ小径工具や大径工具等の複数種類の工具６を使い分けることで工具６による除去作業を効率良く行うことができ、工具６の損傷や摩耗を防止することができる。
【００２４】
また請求項１０記載の三次元形状造形物の製造装置は、請求項９記載の三次元形状造形物の製造装置において、上記造形物用除去手段５は複数種類の工具６を着脱自在に装着するための工具取付け部７を有し、この製造装置１に、工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で取付けてある工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査するための検査手段８を設けて成ることを特徴とするものである。
【００２５】
このように、製造装置１に、工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で取付けてある工具６の形状又は工具取付け部７からの突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査するための検査手段８を設けることで、工具６の交換の際に取付け誤差が発生してしまう、除去工程中に工具６が激しく摩耗してしまう、工具６の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の異常があった場合、三次元形状造形物の作成中にあってもこの異常を検知することができる。
【００２６】
また請求項１１記載の三次元形状造形物の製造装置は、請求項９又は１０に記載の三次元形状造形物の製造装置において、上記製造装置１に工具保持部１３を覆うカバー２０を開閉自在に設けて成ることを特徴とするものである。
【００２７】
このように、製造装置１に工具保持部１３を覆うカバー２０を開閉自在に設けることで、除去工程中及び焼結層４の作成工程中においてカバー２０を閉じることで工具保持部１３が保持している工具６に粉末材料２や切り粉が付着しないようにすることができ、これにより工具６の形状又は工具６の突出長さｌの測定において誤差が少なくなり、工具交換手段１９による工具６の交換を確実に行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１には本発明に係る三次元形状造形物の製造装置１を示しており、この製造装置１は無機質あるいは有機質の粉末材料２の層を形成する粉末層形成手段１６と、上記粉末層２５の所定箇所に光ビーム３を照射して該当箇所の粉末材料２を焼結して焼結層４を形成する焼結層形成手段１７と、焼結層形成手段１７と焼結層４との相対距離を調整する調整手段と、造形物の表面部及びまたは不用部分の除去を行うと共に工具を着脱自在に装着した造形物用除去手段５と、複数種類の工具６を保持するための工具保持部１３と、工具取付け部１３に取付けてある工具６を取り外すと共に工具保持部１３に保持した工具６を造形物用除去手段５に取付けて工具６を交換する工具交換手段１９とを有している。また、上記造形物用除去手段５は複数種類の工具６を着脱自在に装着するための工具取付け部７を有しており、この製造装置１には、工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で取付けてある工具６の形状（以後単に工具６の形状と称す）又は工具６の工具取付け部７からの突出長さｌ（以後単に工具６の突出長さｌと称す）のうち少なくともいずれか一方を検査するための検査手段８が設けられている。上記粉末層形成手段１６、焼結層形成手段１７、調整手段、造形物用除去手段５、工具保持部１３、工具交換手段１９、検査手段８の夫々の動作は製造装置１が有する制御部（図示せず）により制御されている。
【００２９】
詳述すると、粉末層形成手段１６はシリンダ（図示せず）で外周が囲まれた空間内を上下に昇降する造形用テーブル９上に供給した無機質あるいは有機質の粉末材料２をスキージング用ブレード２１でならすことで所定厚みΔｔ１の粉末層２５を形成するものであり、焼結層形成手段１６はレーザー発振器２２から出力された光ビーム（レーザー）をガルバノミラー２３等のスキャン光学系を介して上記粉末層２５に照射することで粉末材料２を焼結して焼結層４を形成するものである。また造形物用除去手段５は上記粉末層形成手段１６のベース部に設けたＸＹ駆動機構２４と、工具取付け部７を有すると共にＸＹ駆動機構２４により移動自在となったスピンドル２８とを有しており、工具取付け部７には工具６が下方に突出した状態で装着してある。
【００３０】
このものにおける三次元形状造形物の製造は、図２に示すように、焼結層形成手段１７と焼結層４との相対距離を調整する調整手段であるところの造形用テーブル９上面に無機質または有機質の粉末材料２を供給してブレード２１でならすことで第１層目の粉末層２５を形成し、この粉末層２５の硬化させたい箇所に光ビーム３（レーザー）を照射して粉末を焼結させてベース２６と一体化した焼結層４を形成する。
【００３１】
この後、造形用テーブル９を少し下げて再度無機質または有機質の粉末材料２を供給してブレード２１でならすことで第２層目の粉末層２５を形成し、この粉末層２５の硬化させたい箇所に光ビーム（レーザー）３を照射して粉末層２５を焼結させて下層の焼結層４と一体化した焼結層４を形成する。
【００３２】
造形用テーブル９を下降させて新たな粉末層２５を形成し、光ビーム３を照射して所要箇所を焼結層４とする工程を繰り返すことで、目的とする三次元形状造形物を製造するものであり、例えば、粉末材料２として平均粒径約２０μｍの球形の鉄粉、光ビーム３としては炭酸ガスレーザー、粉末層２５の厚みΔｔ１としては０．０５ｍｍが好適である。
【００３３】
光ビーム３の照射経路は、図３に示すように予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。すなわち、従来のものと同様に、三次元ＣＡＤモデルから生成したＳＴＬデータを等ピッチ（ここでは０．０５ｍｍ）でスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。
【００３４】
そして、上記粉末層２５を形成しては光ビーム３を照射して焼結層１１を形成することを繰り返していくのであるが、焼結層４の全厚みが、例えば使用する複数種類の工具６のうち、最も短い加工可能な深さから求めた所定の値になれば、いったん造形物用除去手段５を作動させてそれまでに造形した造形物の表面部及び不用部分を切削する。例えば、直径２ｍｍ、先端Ｒ１ｍｍ、有効刃長３ｍｍで深さ３ｍｍの切削加工が可能な工具６（ボールエンドミル）と、直径０．５ｍｍ、有効刃長１．５ｍｍ、先端Ｒ０．２５ｍｍで深さ１．５ｍｍの切削加工が可能な工具（フラットエンドミル）との２種類の工具６を使用し、粉末層２５の厚みΔｔ１が０．０５ｍｍであるならば、最も短い加工可能な深さを有する工具６（フラットエンドミル）の加工可能な深さ（１．５）ｍｍを採用し、焼結層４を３０層形成する毎に、造形物用除去手段５を作動させる。
【００３５】
この造形物用除去手段５による切削加工により、焼結層４の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分を除去する。このために、焼結層４は所望の形状よりも少し大きくなるようにしておく。
【００３６】
また、上記除去工程中には工具交換手段１９により工具取付け部７に取付けてある工具６を取り外すと共に工具保持部１３に保持した工具６を工具取付け部７に取付けて工具６を交換する工程が挿入される。なお、工具６の交換工程については後に詳述する。
【００３７】
上記造形物用除去手段５による切削加工経路の作成には、等高線加工を適用するものであり、光ビームの照射経路と同様に予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。すなわち、図３に示すように制御部にＣＡＤデータに応じて滑らかな形状部や、リブやボスなど細い形状で、大径工具が進入不可能な部分や、平坦な面などに加工範囲をあらかじめ設定し、それぞれの部分に応じて使用する工具６を設定し、各々の工具６の駆動経路を生成する。この場合、使用する工具６の順番は予めプログラムされ、工具経路プログラムに使用工具６が記載されている、または使用する工具経路プログラムと使用する工具６がセットとなったデータテーブルが予め準備されている。また、Ｚ方向ピッチは焼結時の積層ピッチにこだわる必要はなく、緩い傾斜の場合はＺ方向ピッチをより細かくして補間することで、滑らかな表面を得られるようにしておく。
【００３８】
このように焼結層４の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分を工具６を着脱自在に装着した造形物用除去手段５により除去する工程を複数回の焼結層４の作成工程中に挿入することから、つまりは焼結層４の作成と造形物の表面部及びまたは不用部分の除去を繰り返し行うために、仕上げに工具６の突出長さｌなどの制約を受けることなく表面を仕上げることができる。
【００３９】
一方工具６の交換は工具交換手段１９である図４、図５、図６に示すようなシリンダ２７により上下動する工具保持部１３と、ＸＹ駆動機構２４とにより自動的に行われる。すなわち前記工具保持部１３は複数種類の異なる工具６を保持しており、工具６を交換する場合は、ＸＹ駆動機構２４によりスピンドル２８を工具保持部１３上に移動させ、図７に示すように工具保持部１３をシリンダ２７により上昇させてスピンドル２８の工具取付け部７と工具保持部１３とを近づけた後、工具保持部１３が有する爪回動手段１８により回動自在となった爪１４（係合部）を回動させて工具６の外周に設けた溝１５（被係合部）に係合させると共に工具保持部１３に工具６を保持させ、シリンダ２７により工具保持部１３を下降させて工具取付け部７から工具保持部１３を引き離すことで、工具取付け部７に装着してある工具６を取り外し、この後にＸＹ駆動機構２４によりスピンドル２８を上記とは異なる種類の工具６を爪１４と工具６の溝１５とを係合させた状態で保持する工具保持部１３の上方に移動させ、シリンダ２７によりスピンドル２８の工具取付け部７を工具保持部１３に近づけることで、工具取付け部７に工具６を装着し、この後、爪１４を回動させて工具保持部１３の爪１４と工具６の溝１５との係合を解除した後、シリンダ２７により工具保持部１３を下降させることで工具６の取付けを行う。なお、上記シリンダ２７による工具保持部１３の上下動と、ＸＹ駆動機構２４によるスピンドル２８の動作と、爪回動手段１８による爪１４の回動、すなわち工具６の交換の一連の動作は制御部によって自動的に行われるものとする。
【００４０】
このように、工具保持部１３に設けた爪１４に工具取付け部７に取付けてある工具６に設けた溝１５を係合し、工具取付け部７から工具保持部１３を引き離すことで、簡単な構成で確実に工具６を取り外すことができる。また工具６の取付けも工具保持部１３の爪１４と工具６の溝１５とを係合させているので、工具６を工具保持部１３に固定した状態で確実に行うことができる。
【００４１】
なお、上記では工具６の溝１５を被係合部としたが、図８に示すように工具６のシャンク２９に周設した突出部３０を工具保持部１３の爪１４に係合する被係合部としても良く、また、工具６に設けた溝１５にＥリング（図示省略）を嵌め込み、このＥリングを爪１４と係合する被係合部としても良いものとする。
【００４２】
上記したように、造形物の除去工程中に造形物用除去手段５に装着した工具６を異なる種類の工具６に交換する工程を挿入することから、造形物の複雑な形状部分は小径工具を選択し、また平坦部等の面積の大きな部分を除去する際には大径工具を選択するというふうに、造形物の形状に合わせた工具６を複数種類の工具６の中から選択して使用することが可能となり、これにより複雑な形状を有する三次元形状造形物を形成でき、尚且つ小径工具や大径工具等を使い分けることで工具６による除去作業を効率良く行うことができ、工具６の損傷や摩耗を防止することができる。
【００４３】
また本実施形態における三次元形状造形物の製造方法においては、上記工具６の交換の都度、検査手段８により自動的に検査が行われる。これにより、工具６の交換の際に取付け誤差が発生してしまう、除去工程中に工具６が激しく摩耗してしまう、工具６の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の異常があった場合、三次元形状造形物の作成中であってもこの異常を検知することができる。
【００４４】
以下にこの検査手段８による検査及び制御について詳述する。なお以下の説明では工具６を自動的に交換する際に工具取付け部７に取付けられている工具６のうち、工具６の交換前に使用された工具６を単に前の工具６と称し、工具６の交換後に工具取付け部７に新たに装着された工具６を単に新たな工具６と称す。
【００４５】
検査手段８は図１に示すように工具長さ測定手段としての電気マイクロメータ３１を有しており、この検査手段８は工具６の交換の際にスピンドル２８をＸＹ駆動機構２４により電気マイクロメータ３１上に移動させた後、電気マイクロメータ３１を突出させることで前の工具６及び又は新たな工具６の下端に電気マイクロメータ３１の上端を接触させ、これにより工具６の突出長さｌを測定するものである。なお、工具長さ測定手段としては上記マイクロメータ３１に限定されるものではなく、例えばレーザースリット光などの被接触の工具長さ測定手段を使用しても良いものとする。
【００４６】
上記工具長さ測定手段による工具６の検査は、図９に示すように工具６の交換の際における工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後に、除去作業前の新たな工具６の突出長さｌを自動的に検査することで行われる。すなわち、この検査は図１０に示すように前の工具６の除去作業前の突出長さｌ（基準長さＬ）を測定し、この基準長さＬと新たな工具６の除去作業前の突出長さｌとを製造装置１に設けた制御部の判定手段により比較することで行われる。そしてこの測定結果に異常があった場合、つまり新たな工具６の除去作業前の突出長さｌが（Ｌ＋α）であり、このαが予め設定した所定値を越えた場合には、制御部の補正手段により造形用テーブル９の基準高さＺ０を（Ｚ０−α）と補正し、工具６の交換前の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離と、工具６の交換後の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離とが略同じとなるようにし、この後除去工程を再開する。これにより、新たな工具６の取付け誤差及び工具６の種類の違いによる工具６の突出長さｌの違いをキャンセルすることができ、工具６による加工精度が向上する。
【００４７】
なお、上記では測定結果に異常があった場合、造形用テーブル９の基準高さＺ０を（Ｚ０―α）と補正した例を示したが、新たな工具６の除去作業前の突出長さｌが（Ｌ＋α）であり、このαが予め設定した所定値を越えた場合に、制御部により造形物用除去手段５、すなわちスピンドル２８（工具取付け部７であっても良い）の基準高さｚ０を（ｚ０＋α）と補正し、これにより工具６の交換前の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離と、工具６の交換後の造形用テーブル９の上面から工具６の造形用テーブル９側の先端までの距離とが略同じとなるようにしても良いものとする。
【００４８】
また、上記工具６の基準長さＬとしては、前の工具６の除去作業前の突出長さｌに限定されるものではなく、前の工具６の除去作業後の突出長さｌを基準長さＬとしても良いし、各除去工程中における最初に取り付けた工具６の突出長さｌを基準長Ｌとしても良いし、全除去工程中における最初に取付けた工具６の突出長さｌを基準長Ｌとしても良いものとする。
【００４９】
ところで、上記造形用テーブル９の基準高さＺ０は新たな粉末層２５を形成する毎に下降していくものであり、つまりは前の造形物の除去作業を行う状態の造形用テーブル９の基準高さがＺ０であるのに対して、この造形物に新たに焼結層４を積層して形成された造形物（新たな造形物）の除去作業を行う状態の造形用テーブル９の基準高さは造形用テーブル９の下降量γだけ下がり、（Ｚ０―γ）になるものである。このような場合における造形用テーブル９による補正、すなわち新たな造形物の除去作業中において、前の造形物の除去作業に使用した工具６とこれと異なる種類の工具６とを交換する際の補正は、工具長さ測定手段により前の造形物の除去作業に使用した工具６の突出長さｌ（基準長さＬ）を測定し、この基準長さＬと新たな造形物の除去作業に使用する工具６の突出長さｌとを比較し、新たな造形物の除去作業に使用する工具６の突出長さｌであるＬ＋αのαが予め設定した所定値を越えた場合には、新たな造形物の除去作業を行う状態の造形用テーブル９の基準高さ（Ｚ０―γ）が（Ｚ０−γ−α）となるように造形用テーブル９を昇降することで行われる。
【００５０】
また、工具６の交換の際における工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後に、工具長さ測定手段による新たな工具６の除去作業前の突出長さｌを検査することが好ましい。すなわち、工具長さ測定手段により欠けや折れなどの損傷のない正常な状態にある複数種類の工具６の突出長さｌを予め測定して制御部にデータ化しておき、新たな工具６の除去作業前の突出長さｌとこれと同一種類のデータ化された工具６の基準長さＬとを制御部の判定手段により比較して検査する。これにより工具６の欠けや折れによる損傷、工具６の取付け誤差等の工具６の異常を検知できる。
【００５１】
またここで、データ化された基準長さＬと新たな工具６の除去作業前の突出長さＬとに違いがあった場合、工具交換手段１９により工具取付け部７に取付けられた工具６と、この工具６と同一種類の予備の工具６とを交換することが好ましい。すなわち、図１６に示すように製造装置１に通常時に使用される複数種類の工具６を保持する工具保持部１３の列と、この工具保持部１３に保持された工具に対応するように列を異ならせて予備の工具６を保持した工具保持部１３ａの列とを設けることで、工具保持部１３に予め同一種類の工具６を複数予備しておき、そして制御部の加工順序を記載したデータテーブルに予備の工具番号を記載しておき、異常が検知された場合には上記の工具交換手段１９を制御部により作動させ、異常のある工具６と予備の工具６とを交換し、この予備の工具６を使用して以後の工具６による切削加工を行うのである。これにより、工具６の欠けや折れ等の損傷がおこったとしても、その工具６を欠けや折れ等の損傷のない正常な工具６と交換することができ、工具６の加工精度を維持することができる。
【００５２】
また、図１１に示すように工具６の交換の際における前の工具６を取り外す直前において、上記工具長さ測定手段を用いて、除去作業後の前の工具６の突出長さｌを検査手段８にて検査し、この検査結果に異常があると制御部が判定した場合、その後の造形物の除去作業及び焼結層４の作成作業を中断することも好ましい。すなわち、除去作業前の前の工具６の突出長さｌを基準長さＬとし、この基準長さＬと除去作業後の前の工具６の突出長さｌ（Ｌ−β）とを制御部の判定手段により比較し、除去作業後の前の工具６の突出長さｌ（Ｌ−β）におけるβが予め設定した設定値（０．１ｍｍ）よりも大きい場合、制御部はその後の造形物の除去作業及び焼結層４の作成作業を中断するのである。このように検査することで、工具６の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の工具６の異常があった場合、三次元形状造形物の作成中であっても、この工具６の異常を検知することができ、また工具６に異常があった場合は後の焼結層４の作成作業及び造形物の除去作業を中断するので、作成される粉末焼結部品に形状寸法不良や表面形状の悪化を防止でき、歩留まりを向上させることができる。なお、上記では基準長さＬを除去作業前の前の工具６の突出長さｌとすることで、予め全ての工具６に対して工具長さｌを測定してデータベース化する必要をなくしているのだが、これに限定されるものではなく、予め工具長さ測定手段により欠けや折れなどの損傷のない正常な状態にある複数種類の工具６の突出長さｌ（基準長さＬ）を予め測定して制御部にデータ化しておき、除去作業後の前の工具６の突出長さｌとこれと同一種類のデータ化された工具６の突出長さｌ（基準長さＬ）とを制御部の判定手段により比較して検査しても良いものとする。また、図１１には上記除去作業後の工具６の検査後に、前述した新たな工具６の除去作業前の突出長さｌの検査を行った例が示されているが、前の工具６の除去作業後の検査のみを行っても良いものとする。
【００５３】
また、上記検査手段８を、工具６の形状を撮影するＣＣＤカメラ１０のような撮影手段及び撮影手段により撮影した画像を基に画像処理を行う画像処理装置１１のような画像処理手段とによる検査手段とすることも好ましい（図１２参照）。すなわち、工具６の交換の際における前の工具６を取り外す直前又は工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後において、撮影手段及び画像処理手段とにより、除去作業後の前の工具６の形状又は除去作業前の新たな工具６の形状を検査するのである。詳述すると、撮影手段により欠けや折れなどの損傷のない正常な状態にある複数種類の工具６の直径Ｄ及び先端Ｒを予め測定して制御部にデータ化しておき、このデータ化された工具６の直径Ｄ及び先端Ｒと、除去作業後の前の工具６又は除去作業前の新たな工具６の直径Ｄ及び先端Ｒとを制御部の判定手段により比較することで検査は行われる。これにより工具６の欠けや折れ等の損傷を確実に検知することができる。
【００５４】
また、上記の撮影手段及び画像処理手段により、工具６の交換の際における前の工具６を取り外す直前及び工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後において、除去作業後の前の工具６の形状と除去作業前の新たな工具６の形状とを共に測定しても良い。この場合、予め全ての工具６に対して工具６の形状を測定してデータベース化する必要がなくなる。
【００５５】
なお上記においては、工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後の検査により除去作業前の新たな工具６の形状に異常があった場合、前述した工具長さ測定手段の測定結果により新たな工具６の除去作業前の突出長さｌに異常があった場合と同様に、工具交換手段１９により工具取付け部７に取付けられた工具６と、この工具６と同一種類の予備の工具６とを交換しても良いものとする。
【００５６】
また、図１３に示すように工具６の交換の際における前の工具６を取り外す直前又は工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後において、除去作業前の新たな工具６及び又は除去作業後の前の工具６にて造形物とは異なる検査用部材１２を加工し、その検査用部材１２の加工形状を検査することで、工具６の形状を検査することも好ましい。すなわち、工具６の形状を検査する場合は、制御部はＸＹ駆動機構２４により製造装置１に設けた検査用部材保持部３２（図１参照）にて保持されたアクリルブロックのような透明な検査用部材１２の上方に工具取付け部７を移動し、工具取付け部７に装着してある前の工具６及び又は新たな工具６にて検査用部材１２を加工し、この検査用部材１２の加工形状をＣＣＤカメラ１０のような撮影手段により撮影すると共に画像処理装置１１のような画像処理手段により撮影手段によって撮影した画像を基に画像処理を行うことで検査用部材１２の穴直径φや穴底の径Ｒを検査し、これにより工具６の形状を検査する。なお、この場合の検査は、撮影手段により欠けや折れなどの損傷のない正常な状態にある複数種類の工具６にて加工された検査用部材１２の加工形状を予め測定して制御部にデータ化しておき、このデータ化された検査用部材１２の加工形状と、除去作業前の新たな工具６又は除去作業後の前の工具６の形状とを制御部の判定手段により比較することで検査は行われるものである。
【００５７】
このように検査用部材１２の加工形状により工具６の検査を行うことで、実際に使用する工具６を用いて加工する造形物の形状を検査用部材１２を用いて模擬的に検査することができる。なおこの場合においても、撮影手段及び画像処理手段により、除去作業前の工具６により加工された検査用部材１２の加工形状と、除去作業後の工具６により加工された検査用部材１２の加工形状との測定とを共に行って、これらを比較して検査しても良く、この場合、予め全ての工具６に対して加工形状を測定してデータベース化する必要がなくなる。また上記において、工具取付け部７に新たな工具６を装着した直後の検査により除去作業前の新たな工具６の形状に異常があった場合、前述した工具長さ測定手段の測定結果により新たな工具６の除去作業前の突出長さｌに異常があった場合と同様に、工具交換手段１９により工具取付け部７に取付けられた工具６とこの工具６と同一種類の予備の工具６とを交換しても良いものとする。
【００５８】
上記に説明した検査手段８による夫々の検査、すなわち工具長さ測定手段による除去作業後の前の工具６の検査又は除去作業前の新たな工具６の検査、撮影手段及び画像処理手段による除去作業後の前の工具６の検査又は撮影手段及び画像処理手段による除去作業前の新たな工具６の検査は夫々単独で行っても良いし、またこれらの検査を組み合わせ併用して検査を行っても良いものとする。
【００５９】
ところで、上記造形物用除去手段５による切削加工中には、粉末材料２や切り粉が工具６に付着する場合があり、この場合、工具６の突出長さｌや工具６の形状に測定誤差が発生してしまったり、また工具保持部１３に設けた爪１４が工具６と滑るなどして、工具６の交換の際に工具６の取り外しや、工具６の取付けの際に支障をきたす。そこで、上記工具６の交換前（工具６交換工程前）で且つ前に使用した工具６での除去作業後に、前に使用した工具６に付着した粉末材料２や切り粉を製造装置１に設けた粉末除去手段に除去することが好ましい。すなわち、粉末除去手段は工具６の突出長さｌもしくは工具６の形状を測定する箇所に移動する経路の途中に設けたブラシ（図示せず）と、ブラシの上部に工具６の先端部が到達した際にスピンドル２８を低速（１００〜数１０００ｒ／ｍｉｎ）で回転させるように制御する制御部とにより構成されており、上記工具６の交換前で且つ前に使用した工具６での除去作業後に、この粉末除去手段により前の工具６に付着した粉末材料２や切り粉を除去する。このように上記工具６の交換前で且つ前に使用した工具６での除去作業後に、前に使用した工具６に付着した粉末材料２や切り粉を粉末除去手段により除去することで、前に使用した工具６から工具取付け部７に粉末材料２や切り粉が付着せず、これにより新たな工具６を装着する際に粉末材料２や切り粉が邪魔にならず、また粉末材料２や切り粉を除去した工具６を再度工具取付け部７に装着する際においても粉末材料２や切り粉が邪魔にならず、上記により以後の工具６の交換の際における工具６の突出長さｌや工具６の形状の測定誤差を少なくでき、また工具交換手段１９による工具６の交換を確実に行うことができる。
【００６０】
また、上記では、工具６の交換の都度、工具取付け部７に突出した状態で取付けてある工具６の形状又は工具６の突出長さｌのうち少なくともいずれか一方を検査するための検査手段８が設けた実施形態について説明したが、図１４に示すように検査手段８を設けていない製造装置１を使用しても良いものとする。
【００６１】
また、図１５に示すように上記製造装置１に工具保持部１３を覆うカバー２０を開閉自在に設けても良い。この場合、カバー２０の開閉は制御部のカバー制御手段により工具６の交換時のみカバー２０が開状態となり、除去工程中及び焼結層の作成工程中にはカバー２０は閉状態となるように設定されている。このように除去工程中及び焼結層４の作成工程中にカバー２０を閉状態とすることで、除去工程中及び焼結層４の作成工程中において工具保持部１３や工具保持部１３が保持している工具６に粉末材料２や切り粉が付着しなくなり、これにより工具６の形状又は工具６の突出長さｌの測定において誤差が少なくなり、また工具交換手段１９による工具６の交換を確実に行うことができる。なお、図１５には検査手段を設けていない製造装置１が示されているが、勿論検査手段８を設けた製造装置１に上記カバー２０を設けてあっても良いものとする。
【００６２】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、造形物の除去工程中に造形物用除去手段に装着した工具を異なる種類の工具に交換する工程を挿入することで、造形物の形状に合わせた工具を複数種類の工具の中から選択して使用することが可能となり、これにより複雑な形状を有する三次元形状造形物を形成でき、尚且つ複数種類の工具を使い分けることで工具による除去作業を効率良く行うことができ、工具の損傷や摩耗を防止することができる。また、前記工具の交換の都度、工具取付け部に突出した状態で装着してある工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査手段にて検査するので、工具交換の際に取付け誤差が発生してしまう、除去工程中に切削用の工具が激しく摩耗してしまう、工具の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の異常があった場合、検査手段によって三次元形状造形物の作成中にこの異常を検知することができ、三次元形状造形物の加工精度が保証される。
【００６３】
また請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えてので、工具の交換の際における工具取付け部に新たな工具を装着した直後に、検査手段にて工具取付け部に装着した新たな工具の工具取付け部からの突出長さを検査し、この検査結果に基づいて造形用テーブルを昇降させて、工具交換前の造形用テーブル又は造形物用除去手段の上面から工具の造形用テーブル側の先端までの距離と、工具交換後の造形用テーブルの上面から工具の造形用テーブル側の先端までの距離とが同じとなるように補正することで、新たな工具の取付け誤差及び工具の種類の違いによる工具の突出長さをキャンセルすることができ、これにより工具による加工精度が向上する。
【００６４】
また請求項３記載の発明にあっては、上記請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、工具の交換の際における工具取付け部から前に使用した工具を取り外す直前に、前に使用した工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査手段にて検査し異常があると判定した場合、その後の造形物の除去作業及び焼結層の作成作業を中断することで、工具の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の工具の異常があった場合、後の焼結層の作成作業及び造形物の除去作業を中断でき、これにより作成される粉末焼結部品に形状寸法不良や表面形状の悪化を防止し、歩留まりを良くすることができる。
【００６５】
また請求項４記載の発明にあっては、上記請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、上記検査手段による工具の形状の検査を、工具の交換の工程中に、工具の形状を撮影する撮影手段及び撮影手段により撮影した画像を基に画像処理を行う画像処理手段とにより行う検査としたものである。
【００６６】
また請求項５記載の発明にあっては、上記請求項１〜３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、上記検査手段による工具の形状の検査を、上記工具の交換の際に、工具取付け部に取付けてある工具にて造形物とは異なる検査用部材を加工し、その検査用部材の加工形状を検査することとしたものである。このように検査用部材の加工形状により工具の検査を行うことで、実際に使用する工具を用いて加工する造形物の形状を検査用部材を用いて模擬的に検査することができ、より一層検査精度が向上する。
【００６７】
また請求項６記載の発明にあっては、上記請求項１〜５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、工具の交換の際における工具取付け部に工具を装着した直後に、工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査手段にて検査して異常があると判定した場合、工具取付け部に取付けられた工具とこの工具と同一種類の予備の工具とを交換することで、工具の欠けや折れ等の損傷がおこったとしても、その工具を欠けや折れ等の損傷のない正常な工具と交換することができ、工具の加工精度を維持することができる。
【００６８】
また請求項７記載の発明にあっては、上記請求項１〜６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、工具の交換前で且つ前に使用した工具での除去作業後に、前に使用した工具に付着した粉末材料や切り粉を粉末除去手段により除去することで、前に使用した工具から工具取付け部に粉末材料や切り粉が付着せず、これにより新たな工具を装着する際に粉末材料や切り粉が邪魔にならず、また粉末材料や切り粉を除去した工具を再度工具取付け部に装着する際においても粉末材料や切り粉が邪魔にならず、上記により工具の交換の際における工具の突出長さや工具の形状の測定誤差を少なくでき、また工具の交換を確実に行うことができる。
【００６９】
また請求項８記載の発明にあっては、上記請求項１〜７のいずれかに記載の発明の効果に加えて、工具保持部に設けた係合部に、工具取付け部に取付けてある工具に設けた被係合部を係合し、工具取付け部から工具保持部を引き離すことで、工具取付け部に装着してある工具の取り外しを行うために、簡単な構成で確実に工具を取り外すことができる。
【００７０】
また請求項９記載の発明にあっては、製造装置に、複数種類の工具を保持するための工具保持部と、造形物用除去手段に装着してある工具を取り外すと共に工具保持部に保持した異なる種類の工具を造形物用除去手段に取付けて工具を交換する工具交換手段とを設けることで、工具交換手段により造形物の形状に合わせた工具を複数種類の工具の中から選択して使用することが可能となり、これにより複雑な形状を有する三次元形状造形物を形成でき、尚且つ複数種類の工具を使い分けることで工具による除去作業を効率良く行うことができ、工具の損傷や摩耗を防止することができる。
【００７１】
また請求項１０記載の発明にあっては、上記請求項９記載の発明の効果に加えて、製造装置に、工具の交換の都度、工具取付け部に突出した状態で取付けてある工具の形状又は工具取付け部からの突出長さのうち少なくともいずれか一方を検査するための検査手段を設けることで、工具交換の際に取付け誤差が発生してしまう、除去工程中に切削用の工具が激しく摩耗してしまう、工具の欠けや折れ等の損傷が発生してしまう等の異常があった場合、三次元形状造形物の作成中にあってもこの異常を検知することができる。
【００７２】
また請求項１１記載の発明にあっては、上記請求項９又は１０記載の発明の効果に加えて、製造装置に工具保持部を覆うカバーを開閉自在に設けることで、除去工程中及び焼結層の作成工程中において工具保持部や工具保持部が保持している工具に粉末材料や切り粉が付着しないようにすることができ、これにより工具の形状又は工具の突出長さの測定において誤差が少なくなり、工具交換手段による工具の交換を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す三次元形状造形物の製造装置の斜視図である。
【図２】同上の焼結層の作成工程及び造形物の除去工程を説明する説明図である。
【図３】同上のブロック図である。
【図４】同上の工具を示す一部断面図である。
【図５】同上の工具保持部及びスピンドルを示す正面図である。
【図６】同上の工具保持部の平面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は同上の工具の取り外しを説明する説明図である。
【図８】工具の他の例を示す説明図である。
【図９】工具取付け部に新たな工具を装着した直後における工具の突出長さの検査を説明するフロー図である。
【図１０】造形用テーブル及び造形物用除去手段を示す説明図である。
【図１１】前の工具を取り外す直前における工具の突出長さの検査を説明するフロー図である。
【図１２】撮影手段及び画像処理手段とによる検査を説明する説明図である。
【図１３】検査用部材を用いた検査を説明する説明図である。
【図１４】検査手段を設けていない製造装置を示す斜視図である。
【図１５】カバーを設けた製造装置を示す斜視図である。
【図１６】予備の工具保持部を設けた製造装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
ｌ　工具の突出長さ
１　　三次元形状造形物の製造装置
２　　粉末材料
３　　光ビーム
４　　焼結層
５　　造形物用除去手段
６　　工具
７　　工具取付け部
８　　検査手段
９　　造形用テーブル
１２　検査用部材
１３　工具保持部
１６　粉末層形成手段
１７　焼結層形成手段
１９　工具交換手段
２０　カバー
２５　粉末層
【図１】
2004082556.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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