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公開番号2023156951
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-10-25
出願番号2022066641
出願日2022-04-13
発明の名称3次元造形装置
出願人個人
代理人
主分類B29C 64/227 20170101AFI20231018BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】調整が容易で位置および姿勢を制御できる3Dプリンタを実現する。
【解決手段】3Dプリンタ(1)は、鉛直方向に動作する6個のリニア駆動軸(20)によって、第1ボールジョイント(30)を駆動することで、第1ボールジョイントとリンク(60)を介して接続された第2ボールショイント(50)を駆動し、6個の第2ボールジョイントによって材料を溶解させ吐出するヘッド(40)の位置および/または姿勢を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、
前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、
材料を溶解させ吐出するヘッドと、
前記材料を積層する造形ステージと、
前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、
前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備える３次元造形装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ヘッドは、ロードセルを備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記ヘッドと、前記造形ステージとの接触を検知するセンサを備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
前記第２ボールジョイントは、前記リンクの延伸方向を回転軸とする回転部を備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項５】
前記第２ボールジョイントは、前記第２ボールジョイントの回転および揺動における中心点を通る軸を回転軸とする回転部を備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元造形装置の調整方法であって、
ある位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第１取得ステップと、
前記ある位置と異なる位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第２取得ステップと、
前記第１取得ステップにおける鉛直方向高さ、および前記第２取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む調整方法。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元造形装置の調整方法であって、
前記ヘッドが鉛直方向を向いた状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する基準取得ステップと、
前記ヘッドが鉛直方向から傾斜した状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する傾斜時取得ステップと、
前記基準ステップにおける鉛直方向高さ、および前記傾斜時取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む調整方法。
【請求項８】
前記傾斜時取得ステップにおける前記ヘッドが鉛直方向から傾斜する角度は、５度以上３０度以下である、請求項７に記載の調整方法。
【請求項９】
請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元造形装置の調整方法であって、
全ての前記リニア駆動軸を鉛直方向上方に向けて動作させるステップと、
各前記リニア駆動軸が原点条件を満たした場合に、当該リニア駆動軸のみの動作を停止させるステップと、を含む調整方法。
【請求項１０】
鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、
前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、
ツールを移動させるヘッドと、
前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、
前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備えるパラレルリンクロボット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
３次元の造形物（立体物）を造形する装置として、樹脂製のフィラメントを加熱溶融させ、ヘッドにおけるノズルから吐出する熱溶解積層方式の３Dプリンタ（３次元造形装置）が広く普及している。熱溶解積層方式の３Dプリンタでは、造形用データを水平平面でスライス（水平スライス）し、鉛直方向に積層することが一般的である。
【０００３】
ここで、水平スライスでは造形物の下方に積層物がない場合、吐出した材料が鉛直下方に落下してしまう。そのため、造形物のモデルが中空で印刷するようなものである場合は、造形物の下方にサポート材を積層する必要があることが知られている。
【０００４】
近年、水平平面ではない、自由曲面でスライスし積層する非平面スライスが注目されている。非平面スライスでは、自由曲面で積層することができるため、鉛直方向下方に造形物がないモデルであっても、サポート材を用いずに印刷することができる。非平面スライスでは、非特許文献１に示すような５軸仕様の３Ｄプリンタを用いることが一般的である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Freddie Hong, SteＣe Hodges, Connor Myant, DaＣid Boyle, Open5x: Accessible 5-axis 3D printing and conformal slicing, arXiＣ:2022.11426Ｃ2, TＢe, 29 Mar 2022 16:06:20 ＢTC, https://arxiＣ.org/abs/2202.11426
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１では、一般的な位置であるＸ／Ｙ／Ｚの３軸に加えて、造形物を回転および傾斜させ造形物の姿勢を制御する２軸を追加している。しかしながら、３＋２軸の合計５軸の構成では、自由度が高いために装置の調整が困難である。
【０００７】
本発明の目的は、調整が容易で位置および姿勢を制御できる３Dプリンタを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る３次元造形装置は、鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、材料を溶解させ吐出するヘッドと、前記材料を積層する造形ステージと、前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備える。
【０００９】
上記の構成によれば、３次元造形装置の調整は、造形ステージのヘッドに対する高さを何点かで調整することによって、造形ステージの調整をすることができる。また、造形ステージの調整を行うだけで、所望の位置および姿勢にヘッドを制御することができる３次元造形装置を実現することができる。
【００１０】
前記ヘッドは、ロードセルを備えてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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