(57)【要約】【課題】１個の加工ヘッドに光造形用のレ−ザ−ト−チと切削整形用の切削主軸を設置し、所要の造形物を１工程で完成させるコスト低下及び作業時間の短縮する３次元光造形装置を提供する。【解決手段】フレ−ムＦの上部にはベッドＢが固定されており、ベッドＢには、ガントリー６が前後方向に移動可能に支持されている。ガントリー６を形成する横ビ−ムには、加工ヘッド４が左右及び上下方向に移動可能に支持されている。加工ヘッド４には、レ−ザ−発振器から光ファイバ−３で接続された上下方向に移動可能なレ−ザ−ト−チ２および切削用主軸１を上下方向に平行に設置されている。加工ヘッド４の下方には、スキ−ジングブレ−ド５と光造形テ−ブル７と粉末供給テ−ブル８が配置され、光造形テ−ブル７と粉末供給テ−ブル８は、フレ−ムＦに対して個別に上下方向に昇降可能に、また、スキ−ジングブレ−ド５は、前後方向に移動可能に支持されている。【選択図】　　　　図１
2004124200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を載置するテ−ブルの上方において、前後方向に移動可能であるガントリ−を設け、該ガントリ−に、左右方向および上下方向に別個に移動可能である加工ヘッドを設け、該加工ヘッドに、レ−ザ−発振器から光ファイバ−で接続された上下方向に移動可能なレ−ザ−ト−チと切削用主軸を上下方向に平行に設置されていることを特徴とする３次元光造形装置。
【請求項２】
テ−ブルは、互いに昇降可能な光造形テ−ブルと粉末供給テ−ブルからなり、粉末供給テ−ブル側には左右方向に移動可能なスキ−ジングブレ−ドを設けたことを特徴とする請求項１記載の３次元光造形装置。
御装置。
【請求項３】
光造形用サーボモ−タにより上下される光造形テーブルと、粉末供給テーブル用サーボモ−タにより上下される粉末供給テーブルを備え、光造形テーブルを焼結１層分だけ下降し、次に、粉末を搭載した粉末供給テーブルを焼結１層分だけ上昇させて、スキ−ジングブレ−ドを移動することにより、焼結１層分の粉末を粉末供給テーブル８から光造形テーブル７に敷き詰め、次に、光造形テーブルに敷き詰められた粉末にレ−ザ−ビ−ムを照射して所定の形状に焼結して整形し、このレ−ザ−ビ−ムによる積層と切削用主軸による整形を繰返すことにより所要の寸法精度および面粗さの小さい３次元光造形を製作することを特徴とする３次元光造形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄い粉末の層をレ−ザ−ト−チから発せられるレ−ザ−ビ−ムにて任意の形状に焼結することを繰返して、適当な高さに積層したら切削用主軸にて所定の形状に整形し、このレ−ザ−ビ−ムによる積層と切削用主軸による整形を繰返すことにより所要の寸法精度および面粗さの小さい３次元光造形を製作することが出来る３次元光造形加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の３次元光造形装置では、薄い粉末の層をレ−ザ−ビ−ムにて任意の形状に焼結することを繰返して、寸法精度および面粗さの粗い３次元光造形を製作し、この３次元造形物を切削加工装置や放電加工装置にて所要の寸法精度および面粗さに仕上げていた。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２３４１０３号公報（第１頁　図５）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の装置は光造形装置、切削加工装置、放電加工装置等とそれぞれの加工装置が必要であり、装置のト−タル費用が高額になる。また、各加工装置の被加工物が渡り歩くことにより、各装置の熟練技能者、段取り作業、工程計画作業等によりト−タルの製作時間が長くなり製作費用も高くつくという問題点があった。
本発明は、前記の如き従来技術の問題点を克服したもので、テ−ブル上に光造形によって焼結した造形物を、光造形の途中においてレ−ザ−ト−チが設置されている同じ加工ヘッドに設置された切削用主軸にて整形しながら完成された造形物を製作することによって、光造形と切削整形を１台の装置で行なえる複合加工装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した課題解決手段として、工作物を載置するテ−ブルの上方において、前後方向に移動可能であるガントリ−を設け、該ガントリ−に、左右方向および上下方向に別個に移動可能である加工ヘッドを設け、該加工ヘッドに、レ−ザ−発振器から光ファイバ−で接続された上下方向に移動可能なレ−ザ−ト−チと切削用主軸を上下方向に平行に設置されている３次元光造形装置としたことである。
また、テ−ブルは、互いに昇降可能な光造形テ−ブルと粉末供給テ−ブルからなり、粉末供給テ−ブル側には左右方向に移動可能なスキ−ジングブレ−ドを設けた３次元光造形装置としたことである。
また、光造形テ−ブル用サーボモ−タにより上下される光造形テーブルと、粉末供給テーブル用サーボモ−タにより上下される粉末供給テーブルを備え、光造形テーブルを焼結１層分だけ下降し、次に、粉末を搭載した粉末供給テーブルを焼結１層分だけ上昇させて、スキ−ジングブレ−ドを移動することにより、焼結１層分の粉末を粉末供給テーブル８から光造形テーブル７に敷き詰め、次に、光造形テーブルに敷き詰められた粉末にレ−ザ−ビ−ムを照射して所定の形状に焼結して整形し、このレ−ザ−ビ−ムによる積層と切削用主軸による整形を繰返すことにより所要の寸法精度および面粗さの小さい３次元光造形を製作する３次元光造形方法としたことである。
【０００５】
【発明の実施形態】
以下、この発明に係る３次元光造形装置の実施例について説明する。図１は３次元光造形装置の正面図、図２は図１の側面図、図３は図１の右側面図、図４は図１のＡ−Ａ断面図である。図１に示すように、フレ−ムＦの上部にはベッドＢが固定されており、ベッドＢには、ガントリー６が前後方向（第１図における紙面に対して垂直方向をいう）に移動可能に支持されている。
ガントリー６を形成する横ビ−ムには、加工ヘッド４が第１図の紙面の左右及び上下方向に移動可能に支持されている。加工ヘッド４には、レ−ザ−発振器（不図）から光ファイバ−３で接続された上下方向に移動可能なレ−ザ−ト−チ２および切削用主軸１を上下方向に平行に設置されている。
加工ヘッド４の下方には、スキ−ジングブレ−ド５と光造形テ−ブル７と粉末供給テ−ブル８が配置され、光造形テ−ブル７と粉末供給テ−ブル８は、フレ−ムＦに対して個別に上下方向に昇降可能に、また、スキ−ジングブレ−ド５は、前後方向に移動可能に支持されている。これらの部材の詳細な関係は図４に示す。図４において、光造形テ−ブル７と粉末供給テ−ブル８の昇降機構は同一の機構なのでその一方についてのみ説明する。
光造形テ−ブル７の下方には、ブラケット１４を有する光造形テ−ブル昇降支柱１３が固定され、ブラケット１４はナット１５を有している。このナット１５には、光造形テ−ブル用ボ−ルスクリュウ９が螺入され、該ボ−ルスクリュウ９は、その上端はフレ−ムＦにに設けた軸受に支持され、下端は光造形テ−ブル用サ−ボモ−タ１０の回転軸に連結されている。
したがって、光造形テ−ブル用サ−ボモ−タ１０の回転は、ボルト、ナットの関係からナット１５が上下動に昇降し、それに伴いブラケット１４も昇降し、その結果光造形テ−ブル７も上下動に昇降するものである。
粉末供給テ−ブル８は、光造形のための粉末を載置するテーブルで、粉末供給テ−ブル８上に載置されている粉末を、光造形テ−ブル７に移すのにスキ−ジングブレ−ド５の右方向の移動でもって行なうものである。なお、移動機構は周知であるので説明は省略する。
【０００６】
前記したように、本発明による３次元光造形装置は、光造形テ−ブル用サーボモ−タ１０により上下される光造形テーブル７と、粉末供給テーブル用サーボモ−タ１２により上下される粉末供給テーブル８を備えているので、成形時には、光造形テーブル７を焼結１層分だけ下降させ、次に、粉末を搭載した粉末供給テーブル８を焼結１層分だけ上昇させ、そして、スキ−ジングブレ−ド５を図４において右から左に移動することにより、焼結１層分の粉末を粉末供給テーブル８から光造形テーブル７に敷き詰めるものである。
また、本発明による３次元光造形装置は、図１に示すように、前後方向に移動可能に設置されたガントリ−６に、左右方向および上下方向に別個に移動可能に加工ヘッド４が取り付けられ、更に、該加工ヘッド４にはレ−ザ−発振器から光ファイバ−３で接続された上下方向に移動可能なレ−ザ−ト−チ２および切削用主軸１が上下方向に平行に設置されている。
したがって、光造形時にはレ−ザ−ト−チ２を下に下げて、前後・左右に移動しながら光造形テーブル７に敷き詰められた粉末にレ−ザ−ビ−ムを照射して所定の形状に焼結して行なうものである。
そして、この１層分の焼結作業を繰返して所定の高さに積み上がったら、図１に示す切削整形作業を繰返して、光造形テーブル７の上に所要の造形物を一度も取外し・取り付け作業を行なわずして完成させることが出来るものである。
なお、この発明は前述の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施得るものである。
【０００７】
【発明の効果】
以上の如き、本発明においては、１個の加工ヘッドに光造形用のレ−ザ−ト−チと切削整形用の切削主軸を設置し、光造形と切削整形を連続して交互に行い、所要の造形物を１工程で完成させることができる。
この為、従来技術の場合のように、各加工装置の間を移動する段取手段及び当該段取手段に関する操作等は一切不要となる。
このように、本発明は、１台の装置によって光造形と切削整形を交互に繰返して、所要の完成された造形物を製作することができるので、装置全体のコスト低下及び作業時間の短縮に充分資ことができる。
また、１台の装置で光造形と整形を交互に連続して行い所要の寸法精度及び面粗さに仕上げてしまうので、従来の方法に比較して製作コストおよび製作時間が半分程度で所要の３次元造形物を製作できる。プラスチックの射出成型用金型産業にとっては、短納期および低コストで金型を製作できるので競争力が向上する。モデルチェンジの激しい家電・ＩＴ関連産業にとっては、試作部品を短納期で製作できるので新商品開発競争力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の３次元光造形装置の正面図である。
【図２】本発明の３次元光造形装置の上面図である。
【図３】本発明の３次元光造形装置の右側面図である。
【図４】本発明の３次元光造形装置の正面図の断面Ａ−Ａである。
【符号の説明】
１　　切削用主軸
２　　レ−ザ−ト−チ
３　　　光ファイバ−
４　　　　加工ヘッド
５　　　　スキ−ジングブレ−ド
６　　　　ガントリ−
７　　光造形テ−ブル
８　　粉末供給テ−ブル
９　　光造形テ−ブル用ボ−ルスクリュウ
１０　光造形テ−ブル用サ−ボモ−タ
１１　粉末供給テ−ブル用ボ−ルスクリュウ
１２　粉末供給テ−ブル用サ−ボモ−タ
１３　光造形テ−ブル昇降支柱
１４　ブラケット
１５　ナット
Ｂ　　ベッド
Ｆ　　フレ−ム
【図１】
2004124200.tif 000003
【図２】
2004124200.tif 000004
【図３】
2004124200.tif 000005
【図４】
2004124200.tif 000006