(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照サイド及び支持サイドを有する本体と、
前記本体に組み込まれ、軸に沿って前記支持サイドと前記参照サイドを接続する複数の駆動部と、
当該駆動部に組み込まれ、前記駆動部によって駆動され前記参照サイドと前記支持サイド間を移動する搬送部であって、各々が軸接続部を備える複数のブラケットと、前記ブラケットの前記軸接続部間を接続する接続棒と、を備える前記搬送部と、
前記参照サイドに設置された複数の感知部であって、各前記感知部が前記軸接続部のそれぞれ一つに対応する前記感知部と、
前記接続棒に移動可能に設置され、前記本体の前記支持サイドで三次元物体をプリントする、三次元プリント部と、
前記駆動部、前記三次元プリント部、及び前記感知部に接続される制御部であって、前記軸に沿って前記本体の前記参照サイドに移動するよう前記搬送部を駆動する前記駆動部を制御するために用いられる前記制御部と、を備え、
各前記感知部は、対応する前記軸接続部が前記本体の前記参照サイドに到達する時を感知して、終了信号を生成するために用いられ、前記制御部は前記終了信号を利用して、前記駆動部を同期して動作させるために用いられる、
三次元プリント装置。
【請求項２】
駆動部の組及び感知部の組を備え、前記駆動部の組は前記搬送部の対向する２つのサイドにそれぞれ位置し、前記感知部の組は前記搬送部の対向する２つのサイドにそれぞれ位置する、
請求項１に記載の三次元プリント装置。
【請求項３】
前記各駆動部は、
前記支持サイドに設置されたモーターと、
当該モーターに接続され前記参照サイドに延びるねじ棒と、を備え、
前記搬送部が、前記ねじ棒に設置され、前記軸に沿って移動するよう前記ねじ棒によって駆動される、
請求項１に記載の三次元プリント装置。
【請求項４】
１つの前記駆動部の前記モーターが前記ねじ棒を駆動するストロークが、他の前記駆動部の前記モーターが前記ねじ棒を駆動するストロークと異なる、
請求項３に記載の三次元プリント装置。
【請求項５】
駆動部の組をさらに備え、
前記軸接続部を有する前記ブラケットの組は、前記ねじ棒の組にそれぞれ接続され前記モーターの組の制御によって前記軸に沿って移動する、
請求項３に記載の三次元プリント装置。
【請求項６】
前記駆動部は前記制御部の制御により前記本体のプリント領域で三次元プリント過程を実行するよう前記三次元プリント部を駆動し、前記感知部は前記プリント領域の上部に位置する、
請求項５に記載の三次元プリント装置。
【請求項７】
前記本体は、前記軸に沿ってそれぞれ延びる複数のガイド棒をさらに備え、前記ブラケットの組は前記ガイド棒にそれぞれスライド可能に設置される、
請求項５に記載の三次元プリント装置。
【請求項８】
キャリブレーション命令に従って、前記制御部は前記駆動部を制御するために用いられ、前記軸に沿って前記参照サイドに移動するよう前記搬送部を駆動する、
請求項１に記載の三次元プリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント装置、より具体的には、三次元プリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テクノロジーが進歩したことにより、三次元（３Ｄ）物理模型を造るための層ごとの模型構築のような付加製造技術を利用した多くの異なる方法が提案されている。典型的には、付加製造技術とは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）のようなソフトウェアによって構築された３Ｄ模型のデザインデータを、順々に積み重ねられた複数の薄い（準二次元の）断面層に変換することである。その一方で、複数の薄い断面層を形成するための多くの技術的な手法も提案されている。例えば、三次元プリント装置のプリント部は、３Ｄ模型のデザインデータに従って構築されるＸＹＺ空間座標によるＸ−Ｙ平面に沿ったプリント定盤上で移動するよう構成され、正しい形状の断面層に構築材料を形成する。その後、プリント部は、層ごとにＺ軸に沿って移動するよう駆動され、複数の断面層が徐々に積み重ねられ、そして層ごとに層が硬化するうちに、三次元物体が形成される。
【０００３】
一般的に、プリント部は搬送部に組み込まれ、そして駆動部は搬送部を駆動するために使用され、プリント空間でプリント部の移動を容易にする。さらに、材料を運ぶためのいくつかのプリント部は、負荷容量を増やすために、複数の駆動部を必要とする。しかしながら、複数の駆動部は、複数のねじ棒の間で移動する搬送部を駆動するためにそれぞれのモーターを使用するため、その動作の間、ねじ棒のサイズによって公差又はモーター速度差が生じる。その結果、時間が経過すると、駆動部の間で累積的な動きずれが生じ、駆動部の不均衡及び歪みの原因となる。従って、通常の三次元プリント動作の前に、移動中に生じる可能性のある歪みを補正するための基準を与える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、復元過程を通じて三次元プリントごとに精度を保証する三次元プリント装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の三次元プリント装置は、本体、本体に設置される複数の駆動部、搬送部、複数の感知部、及び制御部を有する。本体は、参照サイドと支持サイドを有する。駆動部は、本体に組み込まれ、ある軸に沿って支持サイドと参照サイドを接続する。搬送部は駆動部に組み込まれ、参照サイドと支持サイドの間を移動するように駆動部によって駆動される。搬送部は複数の軸接続部を有する。感知部は参照サイドに設置され、それぞれ軸接続部に対応している。制御部は、駆動部及び感知部に接続される。制御部は、軸に沿って参照サイドへと移動する搬送部を駆動するための駆動部を制御する。感知部は、対応する軸接続部が参照サイドに到達することをそれぞれ検知して複数の終了信号を生成し、そして制御部が終了信号に従って駆動部の動作を同期させる。
【発明の効果】
【０００６】
上記を踏まえて、本開示の例示的な実施形態に従うと、感知部は本体の参照サイドに設置され、かつ、搬送部は復元を実行するために駆動される。すなわち、搬送部は、感知部に向かって移動し、そして全ての感知部が搬送部の到達によって作動状態にあるかオフ状態にあるかどうかが、判断基準となる。すなわち、制御部がキャリブレーション信号に従って上記の動作を実行し、そして軸接続部が参照サイドに到達する際に、感知部が終了信号を生成し、ねじ棒及びモーターが制御部の制御により動作を停止する。このように、すべての終了信号が生成された後、三次元プリント装置に必要とされる復元過程が完了したことになる。従って、復元過程を通じて、搬送部は三次元プリント中歪まないことが保証され、三次元プリントの精度が改善される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な実施形態に従った三次元プリント装置を示した模式図である。
【図２】図１中の三次元プリント装置のいくつかの部材間の電気的な接続関係を示す。
【図３】図１中の三次元プリント装置の部分Ａを部分的に拡大した図である。
【図４】例示的な実施形態に従った三次元プリント装置の復元ステップを示す。
【図５】三次元プリント装置の復元過程を示す。
【図６】三次元プリント装置の復元過程を示す。
【図７】三次元プリント装置の復元過程を示す。
【図８】三次元プリント装置の復元過程を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、例示的な実施形態に従った三次元プリント装置を示した模式図である。図２は、図１中の三次元プリント装置のいくつかの部材間の電気的な接続関係を示す。図１及び図２をまとめて参照すると、例示的な本実施形態では、三次元物体をプリントするための三次元プリント過程を実行するために三次元プリント装置１００が適用される。三次元プリント装置１００は、本体１１０、複数の駆動部１２０Ａと１２０Ｂ、搬送部１３０、及び制御部１５０を有する。制御部１５０は、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂと電気的に接続される。ここで、関係する部材を説明する便宜上、三次元座標系を設ける。例えば、本体１１０は、三次元プリント装置１００の主枠であり、例示的な本実施形態の他の部材を支えるために構成される。さらに、本体１１０は参照サイドＡ２及び支持サイドＡ１を有する。
【０００９】
駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂは、本体１１０の対向する２つのサイドにそれぞれ組み込まれる。搬送部１３０は、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂに設置される。このように、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂの両方によって駆動されることで、搬送部１３０は本体１１０に対してある軸に沿って移動する。その軸は、直交座標系ではＺ軸である。
【００１０】
詳細には、各駆動部（１つのサイドにある駆動部１２０Ａをここでは例として述べる。同じ説明は他方サイドにも適用し、以後繰り返さない。）はモーター１２２及びねじ棒１２４を有する。モーター１２２は本体１１０の支持サイドＡ１（図では底板）に設置され、そしてねじ棒１２４はモーター１２２に軸支され、軸に沿って参照サイドＡ２に延びる。すなわち、搬送部１３０はねじ棒１２４の組の間に組み込まれ、そしてねじ棒１２４の延伸方向はＺ軸に平行である。このように、モーター１２２はＺ軸（すなわち、搬送部１３０が移動する軸）に沿って移動するようにねじ棒１２４を駆動する。
【００１１】
搬送部１３０はブラケット１３２Ａと１３２Ｂの組及び接続棒１３４を有する。ブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂは駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂに対応して設置され、各々は軸接続部１３１を有し、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂの制御によりＺ軸に沿って移動する。言い換えると、例示的な本実施形態のブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂは、ねじ棒１２４に対応して接続される。このように、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂは、回転するねじ棒１２４を駆動するためにモーター１２２を使用し、本体１１０に対してＺ軸に沿って移動する搬送部１３０を駆動する。加えて、例示的な本実施形態の本体１１０は、Ｚ軸に沿って延びる複数のガイド棒１１２をさらに有する。搬送部１３０のブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂは、ガイド棒１１２にそれぞれスライド可能に取り付けられることで、ブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂは、ガイド棒１１２に沿って前後に滑らかにスライド可能となる。
【００１２】
さらに、接続棒１３４は、ブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂの間で接続される。三次元プリント装置１００の三次元プリント部１６０（図１に示されている通り、形成材料を収容するためのカートリッジ１６２とカートリッジ１６２の上部に設置される駆動部１６４を有する）は、駆動部１２０Ｃを通じて接続棒１３４に設置される。従って、三次元プリント部１６０は、駆動部１２０Ｃによって駆動され、Ｘ軸に沿って移動する。さらに、接続棒１３４は駆動部１２０Ｄ（１つのサイドにある駆動部１２０Ｄのみが図示されている。同じ説明は他方サイドに適用する。）を通じて搬送部１３０のブラケット１３２Ｂに実質的に設置される。このように、接続棒１３４は、駆動部１２０Ｄによって駆動され、Ｙ軸に沿って移動する。例示的な本実施形態では、駆動部１２０Ｃ、１２０Ｄ、及び１６４は制御部１５０に電気的に接続され、制御される。駆動部１２０Ｃ及び１２０Ｄは三次元プリント部１６０を駆動するために構成され、Ｘ−Ｙ平面に沿って移動する。さらに、図１に示された構造だけでなく、同じ駆動効果をもたらすことが可能な従来技術における任意の構造についても、例示的な本実施形態の中で適用可能である。三次元プリント部１６０が駆動部１２０Ａないし１２０Ｄによって、あらかじめ設定された位置まで移動した後、駆動部１６４がカートリッジ１６２の形成材料を圧搾し外に押し出すことで三次元物体をプリントする。
【００１３】
図３は、図１中の三次元プリント装置の部分Ａを部分的に拡大した図である。図１ないし図３をまとめて参照すると、上述したとおり、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂ間の駆動性能や製造工程の違いによって、例示的な本実施形態の駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂは、異なる移動ストロークを有する可能性がある。すなわち、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂは互いに同期しない。言い換えると、例示的な本実施形態は同時に搬送部１３０を駆動するために駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂの組を必要とするため、上述した状況が生じる可能性をあらかじめ慎重に考慮しなければならず、あらゆる可能な手段によってその可能性を排除しなければならない。従って、図３に示した通り、例示的な本実施形態の三次元プリント装置１００は、本体１１０にそれぞれ組み込まれる感知部１４０Ａ及び１４０Ｂの組をさらに有する。例示的な本実施形態では、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂは共に水平な参照平面ＨＺに位置する。この場合、本体１１０はＸ−Ｙ平面に位置し、そして水平な参照平面ＨＺは本体１１０の上部にあり、かつ、Ｘ−Ｙ平面に平行となる水平面に当てはまる。感知部１４０Ａ及び１４０Ｂは搬送部１３０の異なる部分にそれぞれ対応する。しかしながら、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂは共に、搬送部１３０の移動経路上に位置する。例示的な本実施形態では、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂと同様に、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂは搬送部１３０の対向する２つのサイドに位置する。図１及び図３は、例示として１つのサイドのみを示している。このように、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂが、Ｚ軸上で搬送部１３０の復元が完了したかどうかを感知及び決定することとなる。
【００１４】
図４は、例示的な実施形態に従った三次元プリント装置の復元ステップを示す。図５ないし図８は、図４で示したステップに対応する三次元プリント装置の復元過程を示す。図４ないし図８をまとめて参照すると、例示的な本実施形態では、初めに、ステップＳ１１０で、制御部１５０は駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂを作動させ、モーター１２２はＺ軸に沿って移動するようにねじ棒１２４を駆動し、Ｚ軸に沿って参照サイドＡ２まで移動するように搬送部１３０を駆動する。すなわち、例示的な本実施形態では、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂは、水平な参照平面ＨＺに向かって移動するよう搬送部１３０を駆動する。しかしながら、上述したとおり、製造又性能などに関する駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂ間の違いによって、１つの駆動部（例えば、１２０Ａ）のモーター１２２がねじ棒１２４を駆動するストロークは、他の駆動部（例えば、１２０Ｂ）のモーター１２２がねじ棒１２４を駆動するストロークとは異なる。従って、図５及び図６に示した通り、搬送部１３０のブラケット１３２Ａ及び１３２ＢのＺ軸に沿った移動ストロークは、互いに異なる。
【００１５】
結果として、ブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂは、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂが位置する水平な参照平面ＨＺに同時に到達しない。このように、ステップＳ１２０では、１つのブラケット（例えば、１３２Ｂ）の軸接続部１３１が感知部１４０Ｂに到達し、感知部１４０Ｂに終了信号を生成させる一方で、他のブラケット１３２Ａの軸接続部は、未だ到達せず、感知部１４０Ａを作動させないような時は、制御部１５０は終了信号を受け、駆動部１２０Ｂをオフにするが、駆動部１２０Ａの作動状態は継続する。このように、ブラケット１３２Ａは感知部１４０Ａに向かって移動を続け、ブラケット１３２Ａの軸接続部１３１はついに感知部１４０Ａ、すわなち、本体１１０の参照サイドＡ２、に到達する。言い換えると、ステップＳ１２０では、ブラケット１３２Ｂのみが参照サイドＡ２に到達するので、そのサイドにある感知部１４０Ｂのみが終了信号を生成し、他のサイドにある感知部（例えば、１４０Ａ）は、生成しない。従って、感知部１４０Ｂの終了信号に基づいて、制御部１５０により、軸接続部１３１に対応する駆動部１２０Ｂのモーター１２２が駆動を停止するのみであり、他のサイドでは前のステップにあるような同じ動作が継続される。
【００１６】
その後、ステップＳ１３０で、全てのブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂの軸接続部１３１が１つずつ到達し、そして対応する感知部１４０Ａ及び１４０Ｂを作動させる時、搬送部１３０の全系が参照サイドＡ２に到達し、そして復元が完了したことを意味する。すなわち、例示的な本実施形態の搬送部１３０は水平状態に達したことを意味する。この時、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂから１つずつ終了信号を受けることにより、制御部１５０は全ての駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂを１つずつオフにし、それによって累積公差をなくして駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂの動作を同期させる。最終的に、ステップＳ１４０で、制御部１５０は駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂを作動させ、（図８で示されたような）三次元プリント過程又は他の動作を進めるために、Ｚ軸負の方向に移動する（すなわち、参照サイドＡ２から離れて移動する）搬送部１３０を同じように駆動することとなる。ここで、制御部１５０の制御により、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂは、三次元プリント部１６０を駆動し、本体１１０のプリント領域で（例えば、本体１１０の底にある板構造物上で）三次元プリント過程を実行する。その間、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂはプリント領域の上部に位置する。しかしながら、本開示はそれに限定されない。
【００１７】
例示的な本実施形態では、適宜、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂが位置する水平な参照平面ＨＺは、搬送部１３０の復元のための参照として働き、かつ、水平な参照平面ＨＺはまた、例示的な本実施形態の本体１１０の参照サイドＡ２にもなる。感知部１４０Ａ及び１４０Ｂは水平な参照平面ＨＺに位置する。制御部１５０は、キャリブレーション信号を受け、その後、支持サイドＡ１から参照サイドＡ２に向かって移動する搬送部１３０を駆動する。ブラケット１３２Ａ及び１３２Ｂの軸接続部１３１は、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂまで１つずつ到達し、感知部１４０Ａ及び１４０Ｂが終了信号を生成する原因となる。終了信号を受けることで、制御部１５０は駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂのモーター１２２をオフにする。最終的に、全ての軸接続部１３１が感知部１４０Ａ及び１４０Ｂに到達した際に、搬送部１３０の復元過程は完了したことを意味し、そして三次元プリント装置１００のその次の動作（例えば、三次元プリント過程など）がそれによって進められる。水平な参照平面ＨＺはここでは、Ｘ−Ｙ平面に平行な本体１１０の任意の平坦面になる可能性があり、そして三次元プリント装置１００の外観に従って設置され、適切に変わる可能性がある。示していない他の例示的な実施形態では、参照サイドＡ２にある感知部１４０Ａ及び１４０Ｂは同じ水平面に位置しない。すなわち、感知部全てが複数のねじ棒によって駆動される搬送部に対応する限り、本開示の望む同期効果はもたらされるであろう。
【００１８】
さらに、本開示では、キャリブレーション命令は、それぞれの三次元プリント前だけではなく、プリント中も実行可能であり、駆動部１２０Ａ及び１２０Ｂの動作を同期させる。例示的な本実施形態では、ユーザーの要望に応じて、三次元プリント過程の開始からある時間経過後に、又は、三次元プリント過程が何回も実行された後に、キャリブレーション命令が実行されるよう、あらかじめ設定可能である。又は、設計技術、ユーザーの要望、及び環境に応じて、キャリブレーション命令をメンテナンス中にのみ実行することも可能である。
【００１９】
要約すると、上記の本開示の例示的な本実施形態では、感知部は本体の参照サイドに設置され、三次元プリント装置は水平な参照平面に対して移動する搬送部を駆動する。このように、全ての感知部が搬送部によって作動されるかどうかに従って、駆動部の動作が同期するかどうかが決まる。従って、三次元プリント中、三次元プリント装置の相対的な位置は、Ｚ軸に関して定められ、搬送部が歪むことを効果的に防ぎ、そして三次元プリントの精度が改善される。
【００２０】
本開示の範囲又は精神から離れることなく、開示された本実施形態に対して様々な修正及び変更が可能であることは当業者にとって明白である。上記に鑑みれば、本開示は、以下の請求項及びそれらの均等の範囲内にあるという条件で、修正及び変更を包含するものとする。
【００２１】
本開示は、三次元プリント装置を対象とし、複数の感知部は三次元プリント装置の本体の参照サイドに設置される。搬送部は、復元過程が実行された時、感知部に向かって移動し、感知部は、搬送部をキャリブレートするために、かつ、復元過程を通じて三次元プリントごとに精度を保証するために、使用される。
【符号の説明】
【００２２】
１００    三次元プリント装置
１１０    本体
１１２    ガイド棒
１２２    モーター
１２４    ねじ棒
１３０    搬送部
１３２Ａ  ブラケット
１３２Ｂ  ブラケット
１３４    接続棒
１４０Ａ  感知部
１４０Ｂ  感知部
１５０    制御部
１６０    三次元プリント部
１６２    カートリッジ
ＨＺ      水平な参照平面
Ｓ１１０  ステップ
Ｓ１２０  ステップ
Ｓ１３０  ステップ
Ｓ１４０  ステップ
１２０Ａ  駆動部
１２０Ｂ  駆動部
１２０Ｃ  駆動部
１２０Ｄ  駆動部
１６４    駆動部
１３１    軸接続部
Ａ１      支持サイド
Ａ２      参照サイド
【図１】
0006329103.tif 000002
【図２】
0006329103.tif 000003
【図３】
0006329103.tif 000004
【図４】
0006329103.tif 000005
【図５】
0006329103.tif 000006
【図６】
0006329103.tif 000007
【図７】
0006329103.tif 000008
【図８】
0006329103.tif 000009