(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制しつつ、異なる種類の加工を実行可能な工作機械を実現すること。【解決手段】立体物製造装置１は、ツールチェンジャー３３と、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂと、加工制御部１１３と、切り替え制御部１１４と、を備える。ツールチェンジャー３３は、製造物を加工するための複数のツールを保持する。アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂは、製造物の加工が行われる台座３１を下方から支持して移動させる。加工制御部１１３は、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂによって台座３１を移動させながら、ツールチェンジャー３３に保持されたツールによって、台座３１上で製造物の加工を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、
前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御手段と、
前記加工制御手段における加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御手段と、
を備え、
前記ツール保持手段は、前記複数のツールを前記台座に対して移動可能な構成を有し、
前記加工制御手段は、前記ツール保持手段に保持された前記ツールを切り替える時には前記ツール保持手段を移動させると共に前記ツールの切り替え後の加工に応じた位置に前記台座を移動させ、前記台座上で前記製造物の加工を行う時には前記台座を移動させることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、
前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御手段と、
前記加工制御手段における加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御手段と、
を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
前記ツール保持手段は、前記複数のツールを前記台座に対して移動可能な構成を有し、
前記加工制御手段は、前記ツール保持手段に保持された前記ツールを切り替える時には前記ツール保持手段を移動させ、前記台座上で前記製造物の加工を行う時には前記台座を移動させることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記ツール保持手段は、前記ツールとして、立体物を積層造形するための３Ｄプリンタヘッドを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項５】
前記ツール保持手段は、前記ツールとして、電子部品を載置するためのチップマウンタを備え、
前記加工制御手段は、前記製造物の製造過程において、前記チップマウンタによって電子部品を組み込むことにより、電子回路を備えた前記製造物を製造することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記製造物の製造過程において、当該製造物の形状を表すデータを取得する形状取得手段と、
前記形状取得手段によって取得された前記製造物の形状を表すデータに基づいて、製造過程における前記製造物の状態を評価する評価手段と、
前記ツール保持手段に保持された前記ツールとして、前記製造物の一部を除去する除去手段と、を備え、
前記加工制御手段は、前記評価手段による評価結果に基づいて、製造過程の前記製造物における一部を前記除去手段によって除去し、除去された部分の加工を、除去された部分に対応する前記ツールによって再実行することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項７】
前記除去手段は、製造過程における前記製造物を切削加工する切削加工具を備えることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
【請求項８】
前記除去手段は、電気的な接続のために用いられるはんだを除去するはんだクリーニングヘッドを備えることを特徴とする請求項６または７に記載の工作機械。
【請求項９】
前記形状取得手段は、異なる方向から前記製造物を撮像する複数の撮像装置を備えることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１０】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、を備える工作機械によって実行される製造方法であって、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御ステップと、
前記加工制御ステップにおける加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御ステップと、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、を備える工作機械を制御するコンピュータに、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御機能と、
前記加工制御機能における加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械、製造方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造現場においては、ニーズの多様化が顕著であり、これまでの平均値的な「大量生産品」との齟齬が拡大している。
このような状況に対して、現在のインターネットの力とデジタル製造技術とを直結すれば、「個性的な一品」を、誰もが必要に応じて設計・製造・生産できる新しい社会基盤を構築することができると考えられる。このインターネットの力とデジタル製造技術とを直結した代表例に３Ｄプリンタ及びＣＯ２レーザー加工機がある。これらの工作機械は、数年前までは業務用の大型のものしか存在せず、価格も高価なものであった。
しかしながら、この数年において、３Ｄプリンタは小型化が進み、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）／ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）のためのソフトウェアと共に低価格化している。また、ＣＯ２レーザー加工機は、３Ｄプリンタほど普及が進んでいないものの、従来よりも小型化・低価格化しつつある。
さらに、これらの工作機械は、その装置サイズ及び価格のみならず、操作の容易性も大きな特徴となっている。即ち、従来の大型の業務用工作機械等は、機能が豊富な反面、操作が複雑であるのに対し、ラボ、オフィスあるいは家庭向けの小型で低価格な工作機械は機能が限定されていることから、操作性の向上に繋がりやすい。
なお、既存の工作機械として、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）フライス盤（切削加工機）が知られており、小型で低価格なものも存在するが、一般には普及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０８６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、近年普及しつつある工作機械は、機能が限られている一方、小型で低価格であるという特徴を有している。
しかしながら、コンピュータ制御による工作機械で加工を行う場合、３Ｄプリンタ、ＣＮＣフライス盤、チップマウンタ、はんだディスペンサ、リフロー炉等による加工工程が必要となることがあり、機能が限られた工作機械では、これら異なる種類の加工工程を１台の工作機械で実行することが困難である。一方、異なる種類の加工工程を実行する機能を工作機械に備えた場合、装置の大型化を招く可能性がある。
即ち、従来の技術においては、異なる種類の加工を、装置の大型化を抑制しつつ、１つの工作機械で実行することが困難であった。【０００５】
本発明は、装置の大型化を抑制しつつ、異なる種類の加工を実行可能な工作機械を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の工作機械は、
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、
前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御手段と、
前記加工制御手段における加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、異なる種類の加工を実行可能な工作機械を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る立体物製造装置のハードウェア構成を示す模式図である。
【図２】立体物造形部の構成を示す模式図（斜視図）である。
【図３Ａ】立体物造形部の構成を示す模式図（正面図）である。
【図３Ｂ】立体物造形部の構成を示す模式図（右側面図）である。
【図３Ｃ】立体物造形部の構成を示す模式図（左側面図）である。
【図４】台座及びツールチェンジャーの構成を示す模式図である。
【図５】立体物製造装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６Ａ】立体物製造装置が実行する立体物製造処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６Ｂ】立体物製造装置が実行する立体物製造処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６Ｃ】立体物製造装置が実行する立体物製造処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る立体物製造装置１のハードウェア構成を示す模式図である。
立体物製造装置１は、本発明を適用した工作機械の一実施例を示しており、具体的な装置形態は、立体物製造装置１に必要とされるスペック等に応じて適宜変更することができる。
【００１０】
図１に示すように、立体物製造装置１は、データ処理部１０と、立体物造形部２０とを備えている。
データ処理部１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）や組み込み型のマイコン等の情報処理装置によって構成される。本実施形態においては、データ処理部１０をＰＣによって構成するものとする。
【００１１】
データ処理部１０は、立体物の設計データであるＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データから、立体物造形部２０における３Ｄプリンタヘッドのツールパスを表すスライスデータを生成する。また、データ処理部１０は、造形中の立体物における加工部分の形状を取得し、当該立体物の品質を示すデータを生成する。なお、本実施形態における立体物製造装置１では、造形材料に加え、立体物に組み込まれる回路を形成するための金属材料や電子部品等、造形材料以外のものが積層されて立体物が製造される。以下、これら造形材料及び造形材料以外の積層物を総称して、「積層要素」と呼ぶ。さらに、本実施形態における立体物製造装置１では、積層要素を積層させることに加え、加工対象物の加工が適切に行われていない部分に対し、切削加工具（グラインダーやエンドミル等）を用いた切削加工や電子部品の取り外し等の除去処理が適宜施され、加工が再実行されて立体物が製造される。
【００１２】
具体的には、データ処理部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、入力部１４と、出力部１５と、記憶部１６と、通信部１７と、ドライブ１８と、を備えている。
【００１３】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２または記憶部１６に記憶されたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＯＭ１２は、立体物製造装置１を制御するための各種プログラムを記憶する。
ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行するためのデータ等が記憶される。
【００１４】
入力部１４は、キーボードあるいはマウス等のポインティングデバイスによって構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。なお、入力部１４を立体物製造装置１に備えられた制御盤として構成することも可能である。この場合、制御盤には、立体物製造装置１に各種入力を行うためのボタン、ダイヤル及びスイッチ、あるいは、液晶表示装置やタッチパネル等を設置することができる。また、入力部１４を制御盤単体として構成することの他、キーボード及びマウス等のポインティングデバイスと制御盤とを併設することも可能である。
出力部１５は、ディスプレイやスピーカによって構成され、ＣＰＵ１１の制御に従って、情報の表示や音声の出力を行う。
記憶部１６は、ハードディスク等の記憶装置によって構成され、立体物製造装置１で使用される各種データやプログラムを記憶する。
通信部１７は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ケーブル等の通信ケーブルや、インターネット等の通信ネットワークを介して他の装置との通信を行う。
【００１５】
ドライブ１８には、半導体メモリ等よりなるリムーバブルメディア１９（例えば、ＵＳＢメモリ）が適宜装着される。ドライブ１８によってリムーバブルメディア１９から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部１６にインストールされる。また、リムーバブルメディア１９に記憶された各種データは、立体物製造装置１に適宜読み出されると共に、立体物製造装置１において生成された各種データは、リムーバブルメディア１９に適宜記憶される。
【００１６】
図２は、立体物造形部２０の構成を示す模式図（斜視図）である。また、図３Ａ〜図３Ｃは、立体物造形部２０の構成を示す模式図であり、図３Ａは立体物造形部２０の正面図、図３Ｂは立体物造形部２０の右側面図、図３Ｃは立体物造形部２０の左側面図である。なお、図１、図２及び図３Ａ〜図３Ｃにおいては、説明の便宜のため、一部の構成を省略した状態を示している。
【００１７】
図１、図２及び図３Ａ〜図３Ｃにおいて、立体物造形部２０は、熱溶解積層（ＦＤＭ：Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式あるいは光造形方式の３Ｄプリンタの機能を備えて構成される。本実施形態においては、立体物造形部２０は、熱溶解積層方式の３Ｄプリンタの機能を備えるものとする。
具体的には、立体物造形部２０は、下フレーム２１と、上フレーム２２と、支柱部材２３ａ〜２３ｆと、ツールチェンジャー支持部材２４と、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂと、アーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂと、台座３１と、アクチュエータ３２と、ツールチェンジャー３３と、ツール３４ａ〜３４ｆと、撮像装置３５ａ〜３５ｄと、を備えている。
【００１８】
下フレーム２１は、立体物製造装置１の筐体における枠体の底部を構成する部材であり、本実施形態においては、上面視において６角形状のフレームとして構成される。なお、上面視において、下フレーム２１内には、電子部品や構造物（アクチュエータ２６ａ，２６ｂ等）を支持するための支持部材が適宜設置される。
上フレーム２２は、立体物製造装置１の筐体における枠体の梁部を構成する部材であり、本実施形態においては、下フレーム２１と同様に、上面視において６角形状のフレームとして構成される。
【００１９】
支柱部材２３ａ〜２３ｆは、上面視における下フレーム２１の各頂点の位置に設置され、下フレーム２１に対して上フレーム２２を支持する。なお、上フレーム２２に囲まれる天面及び各支柱部材２３ａ〜２３ｆと下フレーム２１及び上フレーム２２とで囲まれる側面には、適宜、カバー部材が設置される。図１、図２及び図３Ａ〜図３Ｃにおいては、説明の便宜のため、各カバー部材を省略して示している。
ツールチェンジャー支持部材２４は、上面視において、上フレーム２２の幅方向中央に架設された梁部材であり、ツールチェンジャー３３を回転させるアクチュエータ３２を支持する。
【００２０】
アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂは、直動型アクチュエータによって構成され、その直動軸が下フレーム２１から鉛直方向に起立するように設置されている。これらアクチュエータにはエンコーダが備えられており、エンコーダが移動子の位置を検出してデータ処理部１０に出力することで、データ処理部１０において、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂがアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂを介して支持する台座３１の高さ及び姿勢を認識することができる。
アクチュエータ２５ａ，２５ｂは、直動軸を並列して配置され、アクチュエータ２５ａの移動子はアーム２８ａの一端を支持し、アクチュエータ２５ｂの移動子はアーム２８ｂの一端を支持している。また、アクチュエータ２５ａ，２５ｂの各移動子は、アーム２８ａ，２８ｂの一端を、ジョイントを介して回転可能に支持している。同様に、アクチュエータ２６ａ，２６ｂは、直動軸を並列して配置され、アクチュエータ２６ａの移動子はアーム２９ａの一端を支持し、アクチュエータ２６ｂの移動子はアーム２９ｂの一端を支持している。また、アクチュエータ２６ａ，２６ｂの各移動子は、アーム２９ａ，２９ｂの一端を、ジョイントを介して回転可能に支持している。さらに、アクチュエータ２７ａ，２７ｂは、直動軸を並列して配置され、アクチュエータ２７ａの移動子はアーム３０ａの一端を支持し、アクチュエータ２７ｂの移動子はアーム３０ｂの一端を支持している。また、アクチュエータ２７ａ，２７ｂの各移動子は、アーム３０ａ，３０ｂの一端を、ジョイントを介して回転可能に支持している。
【００２１】
アーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂは、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂと、台座３１とを連結する支持部材である。アーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂとアクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂの移動子、及び、台座３１とは、ジョイントを介して回転可能に連結されている。
台座３１は、立体物の積層造形あるいは切削等を含む加工が行われる台座となる。また、台座３１は、６つのアクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂによって、水平面に対する傾きや垂直方向の位置が調整される。即ち、本実施形態における立体物製造装置１は、６軸の自由度に基づく加工を実行することができる。ただし、立体物製造装置１がアクチュエータを３つ備える構成とし、３軸の自由度に基づく加工を行うものとすることとしてもよい。なお、本実施形態において、台座３１の中央には貫通穴が形成されており、台座３１の下面側から加工対象物を視認することが可能となっている。
【００２２】
アクチュエータ３２は、直流モータ等の回転型アクチュエータによって構成され、ツールチェンジャー支持部材２４に設置される。また、アクチュエータ３２の回転軸は、ツールチェンジャー３３の中心に固定され、アクチュエータ３２によって、ツールチェンジャー３３が回転駆動される。
ツールチェンジャー３３は、円環部とスポーク部とを有する円盤状の部材によって構成され、スポーク部によって区分された領域は、ツール３４ａ〜３４ｆを設置可能な収容空間を形成している。また、ツールチェンジャー３３の中心は、アクチュエータ３２の回転軸に固定され、ツールチェンジャー３３は、アクチュエータ３２によって、目的とする回転角度の位置に回転して停止される。なお、本実施形態において、ツールチェンジャー３３は、回転角度を左右１８０度の範囲に制限されている。これにより、ツールチェンジャー３３に設置されたツール３４ａ〜３４ｆに連結されている配線や材料供給路が絡み合うことを防止できる。
【００２３】
ツール３４ａ〜３４ｆは、立体物製造装置１における加工工程で用いられる各種ツールであり、実行される加工工程に対応する種類のツールが選択されてツールチェンジャー３３に設置される。本実施形態においては、一例として、ツール３４ａとして３Ｄプリンタヘッド（エクストルーダ）、ツール３４ｂとしてチップマウンタ、ツール３４ｃとしてはんだディスペンサ、ツール３４ｄとしてヒートガン、ツール３４ｅとしてはんだのクリーニングヘッド、ツール３４ｆとしてグラインダー（またはエンドミル）が設置されているものとする。
【００２４】
これらのうち、チップマウンタには、載置されたチップの位置を検出するデジタルカメラが備えられており、チップマウンタにおいて、デジタルカメラが検出したチップの位置に基づいて、載置の成否を判定することができる。チップマウンタが載置する電子部品等は、ツールチェンジャー３３の可動域における加工が行われる空間外に設置した収容部あるいは台座３１上の立体物の造形と干渉しない位置に設置した収容部に貯留しておくことができる。
【００２５】
また、はんだのクリーニングヘッドには、ペーストはんだのクリーニングヘッド及び凝固はんだのクリーニングヘッドが備えられている。ペーストはんだのクリーニングヘッドについては、スポンジや繊維状のものではんだを拭う構成とすることにより、ペーストはんだを除去することが可能である。一方、凝固はんだのクリーニングヘッドについては、凝固はんだを再加熱して溶融し、溶融したはんだを除去する構成とすることができる。溶融したはんだを除去する場合、一般に、スルーホール内のはんだ除去等においてはバキュームポンプを用いたはんだ吸取器を使用することができる。一方、バキューム方式のはんだ吸取器は、先端ノズルの開口部がスルーホールを塞ぐことで吸引圧力を得るものであるため、はんだ除去前に開口部が空中に露出してしまう表面実装部品用ランドのクリーニングに使用することは困難である。そこで、本実施形態においては、表面実装部品の凝固はんだを除去する場合には、へら状のはんだごて、あるいは、はんだ吸い取り線とヒータとの組み合わせにより、溶融したはんだを除去するものとする。
【００２６】
撮像装置３５ａ〜３５ｄは、デジタルカメラ等によって構成され、それぞれ異なる角度から台座３１上の加工対象物の画像を撮像する。本実施形態においては、一例として、撮像装置３５ａは上フレーム２２における正面側の枠部材、撮像装置３５ｂは支柱部材２３ｃにおける台座３１の高さ上限よりも高い位置、撮像装置３５ｃは支柱部材２３ｆにおける台座３１の高さ上限よりも高い位置、撮像装置３５ｄは台座３１の下面から貫通穴を介して加工対象物を撮像可能な位置に設置されている。
【００２７】
［台座３１及びツールチェンジャー３３の構成］
図４は、台座３１及びツールチェンジャー３３の構成を示す模式図である。
図４に示すように、本実施形態における台座３１は、上下方向及び水平面の方向に平行移動することができる。また、ツールチェンジャー３３は、水平面の方向に回転移動（または平行移動）することができる。
【００２８】
このように、台座３１及びツールチェンジャー３３が共に移動可能であるが、本実施形態においては、加工対象物の加工工程及び検査工程が実行される場合、加工対象物とツールチェンジャー３３のツールヘッドとを相対移動させるために、ツールヘッドを固定し、台座３１を移動させる。
一方、ツールヘッドの切り替えに際しては、ツールチェンジャー３３が移動してツールヘッドを基準の位置（加工位置）に移動し、台座３１はツールヘッドの切り替えに伴う移動を行わない。
【００２９】
このように制御することで、台座３１にはツールの切り替えに伴い必要となる機能や部材が実装されないため、台座３１を軽量化することができる。
また、ツールチェンジャー３３及びツールヘッドはツールの切り替えに関する単純な動作を行えばよいため、ツールチェンジャー３３及びツールヘッドに課される重量の制約を低減することができる。さらに、重量が比較的大きくなるツールチェンジャー３３を、加工を目的として高い位置精度で移動させるためには、移動速度を高めることが困難であるところ、上述のような制御を行う場合には、ツールの交換のみを目的としているため、相対的に低い移動速度で足りる。また、上述のように、ツールチェンジャー３３は、回転角度を左右１８０度の範囲に制限されているため、ツールヘッドへの配線や材料供給機構等も、ツールチェンジャー３３の移動方向及び移動範囲に対応した簡便な構成とすることができる。
これらの特徴により、立体物製造装置１全体の小型化、省電力化及び低コスト化を図ることができる。
【００３０】
［立体物製造装置１の機能的構成］
次に、立体物製造装置１の機能的構成について説明する。
図５は、立体物製造装置１の機能的構成を示すブロック図である。
図５に示すように、立体物製造装置１において、データ処理部１０は、ＣＰＵ１１の機能として、造形データ取得部１１１と、画像取得制御部１１２と、加工制御部１１３と、切り替え制御部１１４と、造形物評価部１１５とを備え、記憶部１６において、造形データ記憶部７１と、品質データ記憶部７２とが形成される。
【００３１】
造形データ記憶部７１には、立体物製造装置１において製造される立体物を造形するためのデータ（ＣＡＤデータ）が記憶される。本実施形態において、立体物を造形するためのデータ（ＣＡＤデータ）には、立体物の形状を表す造形データ、立体物に組み込まれる電子部品や回路の配置データ及びこれらを配線加工するための配線加工データ、立体物の切削や研磨のための工作データを含めることができる。
【００３２】
本実施形態において、造形データ取得部１１１によってスライスデータを生成する場合、立体物の製造者等が意図するタイミングで、積層部分の撮像を指示するコマンドを付加することが可能となっている。即ち、スライスデータにおいて、立体物を製造するために３Ｄプリンタヘッド（エクストルーダ）を有するツール３４ａによって積層要素を積層するツールパスを表すデータ列に、撮像装置３５ａ〜３５ｄによって積層部分の画像を撮像するためのデータ（コマンド）を任意に配置することが可能となっている。撮像装置３５ａ〜３５ｄによって積層部分の画像を撮像するためのデータ（コマンド）は、立体物の製造者が、製造時に品質を確認したいと考える立体物の部分について、該当するスライスデータの位置に配置すること等が可能である。
【００３３】
品質データ記憶部７２は、立体物製造装置１において製造される立体物の品質を示すデータが記憶される。品質データ記憶部７２に記憶された立体物の品質を示すデータは、立体物の出荷時等に、立体物に埋め込まれるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）や立体物の付属品であるリムーバブルメディア等に記憶することができる。即ち、立体物の品質を示すデータは、製造された立体物の鑑定書あるいは品質保証書として利用することができる。
【００３４】
造形データ取得部１１１は、立体物製造装置１において作成されたＣＡＤデータあるいは不図示のネットワーク等を介して他の装置から送信されたＣＡＤデータを取得し、造形データ記憶部７１に記憶する。また、造形データ取得部１１１は、取得したＣＡＤデータに基づいて、サーフェス（立体物の表面）を多角形メッシュで近似するＳＴＬ形式のデータ（立体物の造形データであるＳＴＬデータ）を生成する。さらに、造形データ取得部１１１は、生成したＳＴＬデータに基づいて、３Ｄプリンタヘッド（エクストルーダ）を有するツール３４ａのツールパスを表すスライスデータを生成する。このとき、造形データ取得部１１１は、スライスデータとして、造形される立体物の内部構造を表すボクセルモデルを生成する。
【００３５】
画像取得制御部１１２は、立体物の造形中に、当該立体物の加工部分（積層部分、電子部品や回路の配置部分あるいは切削・研磨加工部分等）の画像を撮像装置３５ａ〜３５ｄによって取得する。このとき、画像取得制御部１１２は、撮像装置３５ａ〜３５ｄによって立体物の加工部分を複数の方向から撮像した画像を取得する。そして、画像取得制御部１１２は、取得した立体物の加工部分における撮像画像（加工部分の形状を表すデータ）を立体物の加工部分を識別する情報（例えば、ＣＡＤデータにおける位置を表す情報等）と対応付けて、品質データ記憶部７２に記憶する。このように取得された撮像画像（多視点の平面画像）を３次元画像として合成することにより、立体物の加工部分における３次元形状を取得することができる。
【００３６】
また、画像取得制御部１１２は、立体物の造形後に、当該立体物全体の画像を撮像装置３５ａ〜３５ｄによって取得する。このとき、画像取得制御部１１２は、撮像装置３５ａ〜３５ｄによって立体物の加工部分を複数の方向から撮像した画像を取得する。そして、画像取得制御部１１２は、取得した立体物全体の画像（立体物全体の形状を表すデータ）を、立体物を識別する情報と対応付けて、品質データ記憶部７２に記憶する。このように取得された撮像画像（多視点の平面画像）を３次元画像として合成することにより、立体物全体における３次元形状を取得することができる。
なお、画像取得制御部１１２が撮像装置３５ａ〜３５ｄによって立体物の画像を取得する場合、台座３１を移動させ、ツールが画像取得の妨げとならない状態を確保して画像を取得することとしてもよい。
【００３７】
加工制御部１１３は、造形データ取得部１１１によって生成されたスライスデータに基づいて、ツールチェンジャー３３に備えられたツールを駆動することにより、立体物の加工を実行する。例えば、加工制御部１１３は、３Ｄプリンタヘッドを駆動し、立体物を製造するための造形材料を積層する。また、加工制御部１１３は、チップマウンタを駆動することにより、立体物に組み込まれる回路を形成するための電子部品等を載置または除去する。また、加工制御部１１３は、はんだディスペンサを駆動することにより、電子部品等にはんだ付けのためのペーストはんだを供給し、ヒートガンを駆動することにより、電子部品をはんだ付けする。なお、ヒートガンは、はんだ付けされた電子部品を除去する際にも用いられる。また、加工制御部１１３は、ペーストはんだのクリーニングヘッドあるいは凝固はんだのクリーニングヘッドを駆動することにより、ペーストはんだあるいは凝固はんだを除去する。さらに、加工制御部１１３は、グラインダーまたはエンドミルを駆動することにより、立体物の切削あるいは研磨を実行する。
【００３８】
切り替え制御部１１４は、加工制御部１１３によってツールの切り替えが指示された場合に、アクチュエータ３２を駆動することによりツールチェンジャー３３を回転させ、加工に用いられるツール（ツールヘッド）を基準の位置（加工位置）に移動させる。
【００３９】
造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって取得された撮像画像に基づいて、製造対象の立体物の加工部分毎及び立体物全体について品質を評価し、評価結果を品質データ記憶部７２に記憶する。
具体的には、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって取得された多視点の平面画像である撮像画像を、３次元画像として合成する。また、造形物評価部１１５は、合成した３次元画像をボクセルモデルに変換し、造形データ取得部１１１によって生成された同一の積層部分のボクセルモデルと比較する。そして、造形物評価部１１５は、同一の積層部分について、３次元画像から変換されたボクセルモデルと、造形データ取得部１１１によって生成されたボクセルモデル（ＣＡＤデータから生成されたボクセルモデル）との一致度合いが基準とする条件（部分評価条件）よりも低い場合、造形される立体物の品質が基準を満たしていないと判定する。本実施形態において、造形物評価部１１５は、製造対象の立体物の加工部分毎の評価において、造形される立体物の品質が基準を満たしていないと判定した場合、基準を満たしていない立体物の部分を切削により除去するための加工を加工制御部１１３に指示する。そして、造形物評価部１１５は、切削により除去された立体物の加工工程の前段階まで遡り、加工の再実行を加工制御部１１３に指示する。また、造形物評価部１１５は、造形される立体物の品質が基準を満たしておらず、かつ、加工の再実行が困難（例えば、所定回数の再実行によっても品質が基準を満たさない等）であるため加工の再実行を中止すると判定した場合、エラー停止処理として、加工制御部１１３に対して、製造中の立体物の積層を停止させる指示を出力すると共に、出力部１５のディスプレイに、立体物の品質が基準を満たしていない旨のメッセージを表示する。なお、このとき、造形物評価部１１５が出力部１５のスピーカから警報音やエラーである旨の音声メッセージを出力することとしてもよい。なお、この評価結果は、品質データ記憶部７２に記憶される。
【００４０】
また、造形物評価部１１５は、造形が完了した立体物全体を評価する。具体的には、造形物評価部１１５は、立体物全体を撮像対象として画像取得制御部１１２によって取得された多視点の平面画像である撮像画像を、３次元画像として合成する。また、造形物評価部１１５は、立体物全体の３次元画像を造形データ取得部１１１によって取得されたＣＡＤデータと比較する。このとき、造形物評価部１１５は、立体物全体の３次元画像及びＣＡＤデータを、比較のための所定のデータ形式（例えば、ＣＡＤデータからボクセルモデルが生成されるまでのいずれかのデータ形式あるいは比較用の他のデータ形式等）に変換した後に比較することができる。そして、造形物評価部１１５は、立体物全体について、合成された３次元画像と、造形データ取得部１１１によって取得されたＣＡＤデータとの一致度合いが基準とする条件（全体評価条件）よりも低い場合、造形された立体物の品質が基準を満たしていないと判定する。本実施形態において、造形物評価部１１５は、製造対象の立体物全体の評価において、造形された立体物の品質が基準を満たしていないと判定した場合、基準を満たしていない立体物の部分を切削により除去するための加工を加工制御部１１３に指示する。そして、造形物評価部１１５は、切削により除去された立体物の加工工程の前段階まで遡り、加工の再実行を加工制御部１１３に指示する。また、造形物評価部１１５は、造形される立体物の品質が基準を満たしておらず、かつ、加工の再実行が困難（例えば、所定回数の再実行によっても品質が基準を満たさない等）であるため加工の再実行を中止すると判定した場合、エラー停止処理として、加工制御部１１３に対して、製造中の立体物の積層を停止させる指示を出力すると共に、出力部１５のディスプレイに、立体物の品質が基準を満たしていない旨のメッセージを表示する。なお、このとき、造形物評価部１１５が出力部１５のスピーカから警報音やエラーである旨の音声メッセージを出力することとしてもよい。なお、この評価結果は、品質データ記憶部７２に記憶される。
【００４１】
［動作］
次に、立体物製造装置１の動作を説明する。
［立体物製造処理］
図６Ａ〜図６Ｃは、立体物製造装置１が実行する立体物製造処理の流れを説明するフローチャートである。
立体物製造処理は、立体物製造装置１において、立体物の製造を指示する操作が行われることに対応して開始される。
なお、立体物製造処理の実行に際し、製造される立体物の加工に必要なツールが、予めツールチェンジャー３３にセットされる。このとき、はんだディスペンサとヒートガン等、加工の際に組み合わせて使用される可能性が高いツールについては、ツールチェンジャー３３における隣接する位置にセットされる。
【００４２】
ステップＳ１において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ａを基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ａ（３Ｄプリンタヘッド）を基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ２において、加工制御部１１３は、３Ｄプリンタヘッド（エクストルーダ）を有するツール３４ａによって、台座３１上に立体物の筐体底面部を形成する。
【００４３】
ステップＳ３において、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって筐体底面部の撮像画像を取得し、筐体底面部の品質が基準を満たしているか否かの判定を行う。
筐体底面部の品質が基準を満たしていない場合、ステップＳ３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ４に移行する。
一方、筐体底面部の品質が基準を満たしている場合、ステップＳ３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ７に移行する。
【００４４】
ステップＳ４において、造形物評価部１１５は、加工の再実行を継続するか否かの判定を行う。
加工の再実行を継続しない（中止する）場合、ステップＳ４においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３６に移行する。
一方、加工の再実行を継続する場合、ステップＳ４においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ５に移行する。
【００４５】
ステップＳ５において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｆ（グラインダーまたはエンドミル）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｆを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ６において、加工制御部１１３は、品質の基準を満たしていない加工部分（不適合部分）をツール３４ｆ（グラインダーまたはエンドミル）によって切削加工することにより除去する。
ステップＳ６の後、処理はステップＳ１に移行する。
【００４６】
ステップＳ７において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｂ（チップマウンタ）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｂを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ８において、加工制御部１１３は、ツール３４ｂ（チップマウンタ）を駆動することにより、積層の対象となる電子回路基板を筐体底面部上の目標位置に載置する。
【００４７】
ステップＳ９において、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって電子回路基板の撮像画像を取得し、電子回路基板が目標位置に適切に載置されているか否かの判定を行う。
電子回路基板が目標位置に適切に載置されていない場合、ステップＳ９においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１０に移行する。
一方、電子回路基板が目標位置に適切に載置されている場合、ステップＳ９においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１２に移行する。
【００４８】
ステップＳ１０において、造形物評価部１１５は、加工の再実行を継続するか否かの判定を行う。
加工の再実行を継続しない（中止する）場合、ステップＳ１０においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３６に移行する。
一方、加工の再実行を継続する場合、ステップＳ１０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１１に移行する。
ステップＳ１１において、加工制御部１１３は、ツール３４ｂ（チップマウンタ）を駆動することにより、積層の対象となる電子回路基板を筐体底面部上の目標位置に載置し直す。
ステップＳ１１の後、処理はステップＳ８に移行する。
【００４９】
ステップＳ１２において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｃ（はんだディスペンサ）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｃを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ１３において、加工制御部１１３は、ツール３４ｃ（はんだディスペンサ）によって電子回路基板の目標位置にペーストはんだを塗布する。
【００５０】
ステップＳ１４において、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって電子回路基板の撮像画像を取得し、ペーストはんだが目標位置に適切に塗布されているか否かの判定を行う。
ペーストはんだが目標位置に適切に塗布されていない場合、ステップＳ１４においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１５に移行する。
一方、ペーストはんだが目標位置に適切に塗布されている場合、ステップＳ１４においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１８に移行する。
【００５１】
ステップＳ１５において、造形物評価部１１５は、加工の再実行を継続するか否かの判定を行う。
加工の再実行を継続しない（中止する）場合、ステップＳ１５においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３６に移行する。
一方、加工の再実行を継続する場合、ステップＳ１５においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１６に移行する。
【００５２】
ステップＳ１６において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｅ（ペーストはんだのクリーニングヘッド）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｅを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ１７において、加工制御部１１３は、ツール３４ｅ（ペーストはんだのクリーニングヘッド）によって、適切に塗布されていないペーストはんだを除去する。
ステップＳ１７の後、処理はステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１８において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｂ（チップマウンタ）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｂを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ１９において、加工制御部１１３は、ツール３４ｂ（チップマウンタ）を駆動することにより、積層の対象となる電子部品を電子回路基板上の目標位置に載置する。
【００５３】
ステップＳ２０において、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって電子部品の撮像画像を取得し、電子部品が目標位置に適切に載置されているか否かの判定を行う。
電子部品が目標位置に適切に載置されていない場合、ステップＳ２０においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２１に移行する。
一方、電子部品が目標位置に適切に載置されている場合、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２３に移行する。
【００５４】
ステップＳ２１において、造形物評価部１１５は、加工の再実行を継続するか否かの判定を行う。
加工の再実行を継続しない（中止する）場合、ステップＳ２１においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３６に移行する。
一方、加工の再実行を継続する場合、ステップＳ２１においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２２に移行する。
ステップＳ２２において、加工制御部１１３は、ツール３４ｂ（チップマウンタ）を駆動することにより、積層の対象となる電子部品を取り外す。
ステップＳ２２の後、処理はステップＳ１６に移行する。
【００５５】
ステップＳ２３において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｄ（ヒートガン）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｄを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ２４において、加工制御部１１３は、ツール３４ｄ（ヒートガン）を駆動することにより、電子部品に対してはんだのスポットリフローを実行する。
【００５６】
ステップＳ２５において、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって電子部品の撮像画像を取得し、電子部品が適切にはんだ付けされているか否かの判定を行う。
電子部品が適切にはんだ付けされていない場合、ステップＳ２５においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２６に移行する。
一方、電子部品が適切にはんだ付けされている場合、ステップＳ２５においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３０に移行する。
【００５７】
ステップＳ２６において、造形物評価部１１５は、加工の再実行を継続するか否かの判定を行う。
加工の再実行を継続しない（中止する）場合、ステップＳ２６においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３６に移行する。
一方、加工の再実行を継続する場合、ステップＳ２６においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２７に移行する。
ステップＳ２７において、加工制御部１１３は、ツール３４ｄ（ヒートガン）を駆動することにより、スポットリフローによって電子部品を取り外す。
【００５８】
ステップＳ２８において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｅ（凝固はんだのクリーニングヘッド）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｅを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ２９において、加工制御部１１３は、ツール３４ｅ（凝固はんだのクリーニングヘッド）によって凝固はんだを除去する。
ステップＳ２９の後、処理はステップＳ１２に移行する。
【００５９】
ステップＳ３０において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ａを基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ａ（３Ｄプリンタヘッド）を基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ３１において、加工制御部１１３は、３Ｄプリンタヘッド（エクストルーダ）を有するツール３４ａによって、台座３１上に立体物の筐体側面部及び上面部を形成する。
【００６０】
ステップＳ３２において、造形物評価部１１５は、画像取得制御部１１２によって筐体側面部及び上面部の撮像画像を取得し、筐体側面部及び上面部の品質が基準を満たしているか否かの判定を行う。
筐体側面部及び上面部の品質が基準を満たしていない場合、ステップＳ３２においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３３に移行する。
一方、筐体側面部及び上面部の品質が基準を満たしている場合、ステップＳ３２においてＹＥＳと判定されて、立体物製造処理は終了となる。
【００６１】
ステップＳ３３において、造形物評価部１１５は、加工の再実行を継続するか否かの判定を行う。
加工の再実行を継続しない（中止する）場合、ステップＳ３３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３６に移行する。
一方、加工の再実行を継続する場合、ステップＳ３３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３４に移行する。
【００６２】
ステップＳ３４において、加工制御部１１３は、切り替え制御部１１４に対してツール３４ｆ（グラインダーまたはエンドミル）を基準の位置に移動させる指示を出力することにより、ツールチェンジャー３３を回転させてツール３４ｆを基準の位置（加工位置）に移動させる。
ステップＳ３５において、加工制御部１１３は、品質の基準を満たしていない加工部分（不適合部分）をツール３４ｆ（グラインダーまたはエンドミル）によって切削加工することにより除去する。
ステップＳ３５の後、処理はステップＳ３０に移行する。
【００６３】
ステップＳ３６において、造形物評価部１１５は、エラー停止処理として、加工制御部１１３に対して、製造中の立体物の積層を停止させる指示を出力すると共に、出力部１５のディスプレイに、立体物の品質が基準を満たしていない旨のメッセージを表示する。
ステップＳ３６の後、立体物製造処理は終了となる。
【００６４】
このような処理により、複数種類の加工工程（積層造形工程及び電子回路の組み込み工程等）を、１つの立体物製造装置１において実行することができる。
また、加工工程毎の適否を検査しながら、検査において不適切であると判定された加工部分については、自動的に不適切な部分を除去し、当該部分の加工工程を再実行することにより、品質が担保された立体物を製造することができる。
【００６５】
さらに、検査において不適切であると判定された加工部分の加工工程を再実行する場合、当該加工工程（例えば、電子部品の載置）を再実行するのみならず、必要に応じて、さらに前段の加工工程（例えば、電子部品の載置に対して、さらに前段のペーストはんだの塗布）から再実行される。そのため、不適切であると判定された加工部分の加工の種類に加え、異なる種類の加工も再実行することができるため、より確実に品質が担保された立体物を製造することができる。
また、上述のような台座３１及びツールチェンジャー３３の構成を有するため、立体物製造装置１全体の小型化、省電力化及び低コスト化を図ることができる。
即ち、立体物製造装置１によれば、装置の大型化を抑制しつつ、異なる種類の加工を実行可能な工作機械を実現することができる。
【００６６】
［変形例１］
上述の実施形態において、ツールヘッドの切り替えに際しては、ツールチェンジャー３３が移動してツールヘッドを基準の位置（加工位置）に移動し、台座３１はツールヘッドの切り替えに伴う移動を行わないものとして説明した。
これに対し、ツールヘッドの切り替えに際して、ツールチェンジャー３３が移動してツールヘッドを基準の位置（加工位置）に移動すると共に、台座３１をツールヘッドの切り替えと並行して移動させることが可能である。
例えば、３Ｄプリンタヘッドによって造形材料の吐出が行われた後、ツールチェンジャー３３がツールヘッドをチップマウンタに切り替えてチップ（電子部品）の載置を行う場合、製造中の立体物において、チップが載置される位置（加工対象位置）をチップマウンタの直下に移動させる必要がある。このとき、ツールチェンジャー３３がツールヘッドを３Ｄプリンタヘッドからチップマウンタに切り替える動作と同時に、立体物の加工対象位置（即ち、加工の開始座標）をツールヘッドの直下に移動させることができる。
このような動作とした場合、ツール３４ａ〜３４ｆの切り替え及びツール３４ａ〜３４ｆの切り替えのために停止された立体物の製造の再開に要する時間を短縮することができる。
【００６７】
［変形例２］
上述の実施形態において、品質の基準を満たしていない加工部分（不適合部分）等を除去し、加工の再実行を行うものとした。
このとき、品質の基準を満たしていない加工部分（不適合部分）等を除去する方法として、スライスデータを製造時とは逆方向に辿るように立体物の部分を除去することが可能である。
これにより、立体物の加工を再実行する場合、除去した部分の先頭に該当するスライスデータの位置から再実行を行うことができる。
また、品質の基準を満たしていない加工部分（不適合部分）等を除去する他の方法として、品質の基準を満たしていない加工部分を必要に応じて除去し、造形データ取得部１１１によって、ＣＡＤデータ等に基づいて、除去した部分を再構成するためのスライスデータを生成して、除去した部分の加工を再実行することとしてもよい。
これにより、品質の基準を満たしていない加工部分が生じた場合に、柔軟に加工の再実行を行うことができる。
【００６８】
以上のように構成される立体物製造装置１は、ツールチェンジャー３３と、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂと、加工制御部１１３と、切り替え制御部１１４と、を備える。
ツールチェンジャー３３は、製造物を加工するための複数のツールを保持する。
アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂは、製造物の加工が行われる台座３１を下方から支持して移動させる。
加工制御部１１３は、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂによって台座３１を移動させながら、ツールチェンジャー３３に保持されたツールによって、台座３１上で製造物の加工を行う。
ツールチェンジャー３３は、複数のツールを台座３１に対して移動可能な構成を有する。
加工制御部１１３は、ツールチェンジャー３３に保持されたツールを切り替える時にはツールチェンジャー３３を移動させると共にツールの切り替え後の加工に応じた位置に台座３１を移動させ、台座３１上で製造物の加工を行う時には台座３１を移動させる。
これにより、複数のツールの切り替え及び複数のツールの切り替えのために停止された立体物の製造の再開に要する時間を短縮することができる。
【００６９】
また、立体物製造装置１は、ツールチェンジャー３３と、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂと、加工制御部１１３と、切り替え制御部１１４と、を備える。
ツールチェンジャー３３は、製造物を加工するための複数のツールを保持する。
アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂは、製造物の加工が行われる台座３１を下方から支持して移動させる。
加工制御部１１３は、アクチュエータ２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ及びアーム２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂによって台座３１を移動させながら、ツールチェンジャー３３に保持されたツールによって、台座３１上で製造物の加工を行う。
これにより、複数種類の加工工程（筐体の積層造形工程及び電子回路の組み込み工程）を、１つの立体物製造装置１において実行することができる。
したがって、装置の大型化を抑制しつつ、異なる種類の加工を実行可能な工作機械を実現することができる。
【００７０】
ツールチェンジャー３３は、複数のツールを台座３１に対して移動可能な構成を有する。
加工制御部１１３は、ツールチェンジャー３３に保持されたツールを切り替える時にはツールチェンジャー３３を移動させ、台座３１上で製造物の加工を行う時には台座３１を移動させる。
これにより、台座３１にはツールの切り替えに伴い必要となる機能や部材が実装されないため、台座３１を軽量化することができる。
また、ツールチェンジャー３３及びツールヘッドはツールの切り替えに関する単純な動作を行えばよいため、ツールチェンジャー３３及びツールヘッドに課される重量の制約を低減することができる。
【００７１】
ツールチェンジャー３３は、ツールとして、立体物を積層造形するための３Ｄプリンタヘッドを備える。
これにより、立体物を積層造形する過程において、複数のツールによる加工を組み合わせて実行することが可能となる。
【００７２】
ツールチェンジャー３３は、ツールとして、電子部品を載置するためのチップマウンタを備える。
加工制御部１１３は、製造物の製造過程において、チップマウンタによって電子部品を組み込むことにより、電子回路を備えた製造物を製造する。
これにより、立体物製造装置１において、電子部品を一体に組み込んだ製造物を製造することが可能となる。
【００７３】
立体物製造装置１は、撮像装置３５ａ〜３５ｄと、造形物評価部１１５と、ツール３４ｆ（グラインダーまたはエンドミル）と、を備える。
撮像装置３５ａ〜３５ｄは、製造物の製造過程において、当該製造物の形状を表すデータを取得する。
造形物評価部１１５は、撮像装置３５ａ〜３５ｄによって取得された製造物の形状を表すデータに基づいて、製造過程における製造物の状態を評価する。
ツール３４ｂ，３４ｅ，３４ｆは、ツールチェンジャー３３に保持されたツールであり、製造物の一部を除去する。
加工制御部１１３は、造形物評価部１１５による評価結果に基づいて、製造過程の製造物における一部をツール３４ｂ，３４ｅ，３４ｆによって除去し、除去された部分の加工を、除去された部分に対応するツールによって再実行する。
これにより、製造物の製造過程において、加工が適切に行われなかった部分を除去すると共に、除去された部分に対応する加工工程を再実行することができる。
したがって、立体物製造装置１によって、品質が担保された立体物を製造することができる。
【００７４】
ツール３４ｆは、製造過程における製造物を切削加工する切削加工具（グラインダーまたはエンドミル）を備える。
これにより、積層造形等された製造物の一部を切削し、形状を再形成することができる。
【００７５】
ツール３４ｅは、電気的な接続のために用いられるはんだを除去するはんだクリーニングヘッドを備える。
これにより、適切に電気的な接続が行われていない電子部品を除去し、電子部品の実装を再実行することができる。
【００７６】
撮像装置３５ａ〜３５ｄは、異なる方向から製造物を撮像する。
これにより、撮像画像を基に、製造物の形状を簡単に取得することができる。
【００７７】
なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、立体物製造装置１は３軸または６軸の逆さデルタ型３Ｄプリンタであるものとして説明したが、ツールチェンジャー３３を備えることができ、かつ、台座３１を移動させることができる構造のものであれば、他の形式の３Ｄプリンタや工作機械によって構成することも可能である。また、立体物製造装置１において用いられる造形材料としては、樹脂、電子部品、回路の配線材料等の他、金属製の立体物を造形する場合には、当該金属材料とすることができる。
【００７８】
また、上述の実施形態において、台座３１を透明材料によって構成し、台座３１の下面側から加工対象物を撮像可能な構成としてもよい。この場合、加工対象物の内部の形状を容易に取得することが可能となる。
また、上述の実施形態において、ツールチェンジャー３３に備えられるツールの数は６つである場合を例に挙げて説明したが、ツールチェンジャー３３に、より多くのツールを備えることとしてもよい。
また、上述の実施形態において、台座３１の高さ方向の位置を、レーザー距離センサによって台座３１の下方からまたは上方から計測することとしてもよい。この場合、台座３１の高さ方向の位置をより正確に取得することができる。
【００７９】
また、上記実施形態及び各変形例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
上述の実施形態における処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が立体物製造装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。
【００８０】
プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。
【符号の説明】
【００８１】
１  立体物製造装置、１０  データ処理部、１１  ＣＰＵ、１２  ＲＯＭ、１３  ＲＡＭ、１４  入力部、１５  出力部、１６  記憶部、１７  通信部、１８  ドライブ、１９  リムーバブルメディア、１１１  造形データ取得部、１１２  画像取得制御部、１１３  加工制御部、１１４  切り替え制御部、１１５  造形物評価部、７１  造形データ記憶部、７２  品質データ記憶部、２０  立体物造形部、２１  下フレーム、２２  上フレーム、２３ａ〜２３ｆ  支柱部材、２４  ツールチェンジャー支持部材、２５ａ〜２７ａ，２５ｂ〜２７ｂ，３２  アクチュエータ、２８ａ〜３０ａ，２８ｂ〜３０ｂ  アーム、３１  台座、３３  ツールチェンジャー、３４ａ〜３４ｆ  ツール、３５ａ〜３５ｄ  撮像装置
【図１】
2019151147.tif 000003
【図２】
2019151147.tif 000004
【図３Ａ】
2019151147.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月5日(2019.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、
前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御手段と、
前記加工制御手段における加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御手段と、
前記製造物の製造過程において、当該製造物の形状を表すデータを取得する形状取得手段と、
前記形状取得手段によって取得された前記製造物の形状を表すデータに基づいて、製造過程における前記製造物の状態を評価する評価手段と、
前記ツール保持手段に保持された前記ツールとして、前記製造物の一部を除去する除去手段と、
を備え、
前記加工制御手段は、前記評価手段による評価結果に基づいて、製造過程にある前記製造物における一部を、製造過程を製造時とは逆に辿ることにより、前記除去手段によって除去し、除去された部分の加工を、除去された部分に対応する前記ツールによって再実行することを備えることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
前記ツール保持手段は、前記複数のツールを前記台座に対して移動可能な構成を有し、
前記加工制御手段は、前記ツール保持手段に保持された前記ツールを切り替える時には前記ツール保持手段を移動させ、前記台座上で前記製造物の加工を行う時には前記台座を移動させることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記ツール保持手段は、前記ツールとして、立体物を積層造形するための３Ｄプリンタヘッドを備えることを特徴とする請求項２または３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記ツール保持手段は、前記ツールとして、電子部品を載置するためのチップマウンタを備え、
前記加工制御手段は、前記製造物の製造過程において、前記チップマウンタによって電子部品を組み込むことにより、電子回路を備えた前記製造物を製造することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記除去手段は、製造過程における前記製造物を切削加工する切削加工具を備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項８】
前記除去手段は、電気的な接続のために用いられるはんだを除去するはんだクリーニングヘッドを備えることを特徴とする請求項２から５または７のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項９】
前記形状取得手段は、異なる方向から前記製造物を撮像する複数の撮像装置を備えることを特徴とする請求項２から５、７または８のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１０】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、前記ツール保持手段に保持された前記ツールとして、前記製造物の一部を除去する除去手段と、を備える工作機械によって実行される製造方法であって、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御ステップと、
前記加工制御ステップにおける加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御ステップと、
前記製造物の製造過程において、当該製造物の形状を表すデータを取得する形状取得ステップと、
前記形状取得ステップにおいて取得された前記製造物の形状を表すデータに基づいて、製造過程における前記製造物の状態を評価する評価ステップと、
を含み、
前記加工制御ステップでは、前記評価ステップにおける評価結果に基づいて、製造過程にある前記製造物における一部を、製造過程を製造時とは逆に辿ることにより、前記除去手段によって除去し、除去された部分の加工を、除去された部分に対応する前記ツールによって再実行することを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
製造物を加工するための複数のツールを保持するツール保持手段と、前記製造物の加工が行われる台座を下方から支持して移動させる台座移動手段と、前記ツール保持手段に保持された前記ツールとして、前記製造物の一部を除去する除去手段と、を備える工作機械を制御するコンピュータに、
前記台座移動手段によって前記台座を移動させながら、前記ツール保持手段に保持された前記ツールによって、前記台座上で前記製造物の加工を行う加工制御機能と、
前記加工制御機能における加工に対応して、前記ツール保持手段に保持されている前記複数のツールにおいて使用する前記ツールを切り替える切り替え制御機能と、
前記製造物の製造過程において、当該製造物の形状を表すデータを取得する形状取得機能と、
前記形状取得機能によって取得された前記製造物の形状を表すデータに基づいて、製造過程における前記製造物の状態を評価する評価機能と、
を実現させ、
前記加工制御機能は、前記評価機能による評価結果に基づいて、製造過程にある前記製造物における一部を、製造過程を製造時とは逆に辿ることにより、前記除去手段によって除去し、除去された部分の加工を、除去された部分に対応する前記ツールによって再実行することを特徴とするプログラム。
【国際調査報告】
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