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公開番号2024064621
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-14
出願番号2022173356
出願日2022-10-28
発明の名称積層造形システム及び積層造形方法
出願人国立大学法人東京大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B29C 64/393 20170101AFI20240507BHJP(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】加工材料を直接積層造形する場合に、造形の凹凸を低減できる積層造形システム及び積層造形方法を提供すること。
【解決手段】積層造形システムは、加工材料を造形対象物の上に積層して造形する積層造形システムであって、造形対象物を撮像するカメラモジュールと、造形ヘッドと、カメラモジュールによって撮像された造形対象物の画像に基づいて、造形ヘッドのノズルから造形対象物の上面に吐出する加工材料の流量を導出する流量導出部とを備え、造形ヘッドは、流量導出部が導出した加工材料の流量に基づいて加工材料を前記ノズルから吐出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
加工材料を造形対象物の上に積層して造形する積層造形システムであって、
造形対象物を撮像するカメラモジュールと、
造形ヘッドと、
前記カメラモジュールによって撮像された前記造形対象物の画像に基づいて、前記造形ヘッドのノズルから前記造形対象物の上面に吐出する加工材料の流量を導出する流量導出部と
を備え、
前記造形ヘッドは、前記流量導出部が導出した前記加工材料の前記流量に基づいて前記加工材料を前記ノズルから吐出する、積層造形システム。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記造形対象物の前記画像に基づいて進行方向に移動した前記造形ヘッドの前記ノズルと前記造形対象物の上面との間の距離を導出する距離導出部
をさらに備え、
前記流量導出部は、前記距離導出部によって導出された前記距離に基づいて前記造形ヘッドの前記ノズルから吐出する加工材料の流量を導出する、請求項１に記載の積層造形システム。
【請求項３】
前記距離導出部は、前記造形対象物の前記画像に基づいて、前記造形ヘッドの前記ノズルの第１位置の座標であるノズル座標を導出し、導出した前記ノズル座標と前記造形ヘッドの直後の進行方向とに基づいて、前記ノズル座標から前記進行方向へ所定の距離離れた第２位置と、前記第２位置から前記造形対象物の下部へ下した垂線が前記造形対象物の上部と交差する第３位置との間の距離を導出する、請求項２に記載の積層造形システム。
【請求項４】
前記造形ヘッドの高さを上下方向に動かすリニアモジュール
をさらに備え、
前記距離導出部は、前記距離に基づいて、前記造形ヘッドの前記ノズルの高さを導出し、
前記リニアモジュールは、前記距離導出部が導出した前記ノズルの前記高さに基づいて、前記造形ヘッドの高さを調整する、請求項２又は請求項３に記載の積層造形システム。
【請求項５】
前記流量導出部は、前記距離導出部が導出した前記ノズルの前記高さに基づいて前記造形ヘッドの前記ノズルから吐出する加工材料の流量を導出する、請求項４に記載の積層造形システム。
【請求項６】
加工材料を造形対象物の上に積層して造形する積層造形システムが実行する積層造形方法であって、
前記積層造形システムは、
造形対象物を撮像するカメラモジュールと、造形ヘッドとを備え、
前記積層造形方法は、
前記カメラモジュールによって撮像された前記造形対象物の画像に基づいて、前記造形ヘッドのノズルから前記造形対象物の上面に吐出する加工材料の流量を導出するステップと、
前記加工材料の前記流量に基づいて前記加工材料を前記ノズルから吐出するステップと
を有する、積層造形方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、積層造形システム及び積層造形方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
加工材料を加工対象物の上に積層して造形物を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、積層造形装置は、加工材料を溶融し、凝固した加工材料を加工対象物の上に付加する付加加工を繰り返して造形物を形成する。積層造形装置は、加工位置に形成済みの造形物の高さを計測する高さ計測部と、高さ計測部の計測結果に基づいて、加工位置に加工材料を付加するための加工条件を制御する制御部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６７６５５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存の凹凸面に加工材料を直接積層造形することによって一体化した造形物を作成する際に、足場が悪いため、造形ヘッドと造形物とが衝突してしまうおそれがある。
仮に、３Ｄプリンタのベースを５軸で回転させてプリントする場合には機械コストが大きく、機構の大型化が難しい。
前述した技術では、積層毎に造形物の頂点高さをセンシングした後に、造形を行うので造形に時間を要する。
【０００５】
本発明の目的は、加工材料を直接積層造形する場合に、造形の凹凸を低減できる積層造形システム及び積層造形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、加工材料を造形対象物の上に積層して造形する積層造形システムであって、造形対象物を撮像するカメラモジュールと、造形ヘッドと、前記カメラモジュールによって撮像された前記造形対象物の画像に基づいて、前記造形ヘッドのノズルから前記造形対象物の上面に吐出する加工材料の流量を導出する流量導出部とを備え、前記造形ヘッドは、前記流量導出部が導出した前記加工材料の前記流量に基づいて前記加工材料を前記ノズルから吐出する、積層造形システムである。
本発明の一実施形態は、前述の積層造形システムにおいて、前記造形対象物の前記画像に基づいて進行方向に移動した前記造形ヘッドの前記ノズルと前記造形対象物の上面との間の距離を導出する距離導出部をさらに備え、前記流量導出部は、前記距離導出部によって導出された前記距離に基づいて前記造形ヘッドの前記ノズルから吐出する加工材料の流量を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の積層造形システムにおいて、前記距離導出部は、前記造形対象物の前記画像に基づいて、前記造形ヘッドの前記ノズルの第１位置の座標であるノズル座標を導出し、導出した前記ノズル座標と前記造形ヘッドの直後の進行方向とに基づいて、前記ノズル座標から前記進行方向へ所定の距離離れた第２位置と、前記第２位置から前記造形対象物の下部へ下した垂線が前記造形対象物の上部と交差する第３位置との間の距離を導出する。
本発明の一実施形態は、前述の積層造形システムにおいて、前記造形ヘッドの高さを上下方向に動かすリニアモジュールをさらに備え、前記距離導出部は、前記距離に基づいて、前記造形ヘッドの前記ノズルの高さを導出し、前記リニアモジュールは、前記距離導出部が導出した前記ノズルの前記高さに基づいて、前記造形ヘッドの高さを調整する。
本発明の一実施形態は、前述の積層造形システムにおいて、前記流量導出部は、前記距離導出部が導出した前記ノズルの前記高さに基づいて前記造形ヘッドの前記ノズルから吐出する加工材料の流量を導出する。
【０００７】
本発明の一実施形態は、加工材料を造形対象物の上に積層して造形する積層造形システムが実行する積層造形方法であって、前記積層造形システムは、造形対象物を撮像するカメラモジュールと、造形ヘッドとを備え、前記積層造形方法は、前記カメラモジュールによって撮像された前記造形対象物の画像に基づいて、前記造形ヘッドのノズルから前記造形対象物の上面に吐出する加工材料の流量を導出するステップと、前記加工材料の前記流量に基づいて前記加工材料を前記ノズルから吐出するステップとを有する、積層造形方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、加工材料を直接積層造形する場合に、造形の凹凸を低減できる積層造形システム及び積層造形方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態に係る積層造形システム１の一例を示す図である。
本実施形態に係る制御装置１７０の一例を示す図である。
本実施形態に係る積層造形システム１の動作の一例を説明するための図である。
本実施形態に係る積層造形システム１の動作の一例を示すフロー図である。
実施形態の変形例１に係る積層造形システム１ａの一例を示す図である。
実施形態の変形例１に係る制御装置１７０ａの一例を示す図である。
実施形態の変形例１に係る積層造形システム１ａの動作の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態に係る積層造形システム及び積層造形方法を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
（【００１１】以降は省略されています）

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