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公開番号2025018516
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122289
出願日2023-07-27
発明の名称エネルギビームの照射位置を調整する方法、エネルギビームの照射位置を調整するプログラム及び積層造形装置
出願人株式会社IHI
代理人個人,個人,個人
主分類B22F 10/366 20210101AFI20250130BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】粉末材料に対するエネルギビームの照射位置の精度を向上させる。
【解決手段】エネルギビームの照射位置を調整する方法は、エネルギビーム位置取得治具8を回転テーブル6に取り付ける工程S1と、第1固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系8Sを基準として得る工程S3と、エネルギビーム位置取得治具8を第1照射エリア61Aから第2照射エリア61Bに移動させる工程S4と、第2固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系8Sを基準として得る工程S5と、第1固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第1固有照射位置を、第1修正照射位置に変換する第1補正情報を得ると共に、第2固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第2固有照射位置を、第2修正ビーム源座標系で定義される第2修正照射位置に変換する第2補正情報を得る工程S6と、を有する。
【選択図】図10

特許請求の範囲【請求項１】
回転テーブルに配置された粉末材料に第１エネルギビーム源から第１エネルギビームを照射すると共に第２エネルギビーム源から第２エネルギビームを照射することにより造形物を得る積層造形装置のためのエネルギビームの照射位置を調整する方法であって、
前記回転テーブルにおける前記第１エネルギビームが照射される位置及び前記第２エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るためのエネルギビーム位置取得治具を前記回転テーブルに取り付ける工程と、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリアに配置すると共に、前記回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした前記第１照射エリアを定義する第１照射エリア座標系に前記エネルギビーム位置取得治具の治具座標系を関連付けた状態で、前記第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を前記治具座標系を基準として得る工程と、
前記回転テーブルを回転させることにより、前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１照射エリアから前記第２エネルギビーム源の照射範囲を定義する第２照射エリアに移動させる工程と、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第２照射エリアに移動させた後に、前記回転テーブル座標系を基準とした前記第２照射エリアを定義する第２照射エリア座標系に前記治具座標系を関連付けた状態で、前記第２エネルギビーム源が有する第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を前記治具座標系を基準として得る工程と、
前記第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、前記第１固有ビーム源座標系で定義される第１固有照射位置を、前記第１照射エリア座標系に一致する第１修正ビーム源座標系で定義される第１修正照射位置に変換する第１補正情報を得ると共に、前記第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、前記第２固有ビーム源座標系で定義される第２固有照射位置を、前記第１照射エリア座標系に一致する第２修正ビーム源座標系で定義される第２修正照射位置に変換する第２補正情報を得る工程と、を有するエネルギビームの照射位置を調整する方法。
続きを表示（約 3,700 文字）【請求項２】
前記回転テーブル座標系の原点から前記第１照射エリア座標系の原点までの距離は、前記回転テーブル座標系の原点から前記第２照射エリア座標系の原点までの距離と等しい、請求項１に記載のエネルギビームの照射位置を調整する方法。
【請求項３】
前記回転テーブル座標系の原点から前記第１照射エリア座標系の原点までの距離は、前記回転テーブル座標系の原点から前記第２照射エリア座標系の原点までの距離と異なる、請求項１に記載のエネルギビームの照射位置を調整する方法。
【請求項４】
前記エネルギビーム位置取得治具は、前記回転テーブル座標系の径方向に延びる長尺形状であって、内周側に設けられた内周位置取得部と、外周側に設けられた外周位置取得部と、を有し、
前記エネルギビーム位置取得治具が前記第１照射エリアに配置されたときに、前記内周位置取得部が前記第１照射エリアに重複し、
前記エネルギビーム位置取得治具が前記第２照射エリアに配置されたときに、前記外周位置取得部が前記第２照射エリアに重複する、請求項３に記載のエネルギビームの照射位置を調整する方法。
【請求項５】
前記エネルギビーム位置取得治具は、前記回転テーブル座標系の径方向に移動可能な可動位置取得部を有し、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１照射エリアに配置したときに、前記可動位置取得部は前記第１照射エリアに重複するように内周側に移動し、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第２照射エリアに配置したときに、前記可動位置取得部は前記第２照射エリアに重複するように外周側に移動する、請求項３に記載のエネルギビームの照射位置を調整する方法。
【請求項６】
前記第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を得る工程は、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１照射エリア内における第１位置に配置したときの、前記回転テーブル座標系に対する前記第１固有ビーム源座標系のずれ示す第１位置ずれ情報を得る工程と、
前記回転テーブルを所定角度だけ回転させる工程と、
前記回転テーブルを所定角度だけ回転させる工程の後に、前記エネルギビーム位置取得治具を前記１位置から前記第１照射エリア内における第２位置に配置したときの、前記回転テーブル座標系に対する前記第１固有ビーム源座標系のずれを示す第２位置ずれ情報を得る工程と、
前記回転テーブルの回転角度、前記第１位置ずれ情報及び前記第２位置ずれ情報を用いて、前記回転テーブル座標系の原点を基準とした前記エネルギビーム位置取得治具の半径位置を得る工程と、を含む、請求項１に記載のエネルギビームの照射位置を調整する方法。
【請求項７】
回転テーブルに配置された粉末材料に第１エネルギビーム源から第１エネルギビームを照射すると共に第２エネルギビーム源から第２エネルギビームを照射することにより造形物を得る積層造形装置のためのエネルギビームの照射位置を調整するプログラムであって、
コンピュータを、
前記回転テーブルにおける前記第１エネルギビームが照射される位置及び前記第２エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るためのエネルギビーム位置取得治具を、前記第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリアに配置すると共に、前記回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした前記第１照射エリアを定義する第１照射エリア座標系に前記エネルギビーム位置取得治具の治具座標系を関連付けた状態で、前記第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を前記治具座標系を基準として得る第１処理部と、
前記回転テーブルを回転させることにより、前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１照射エリアから前記第２エネルギビーム源の照射範囲を定義する第２照射エリアに移動させる回転テーブル指令部と、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第２照射エリアに移動させた後に、前記回転テーブル座標系を基準とした前記第２照射エリアを定義する第２照射エリア座標系に前記治具座標系を関連付けた状態で、前記第２エネルギビーム源が有する第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を前記治具座標系を基準として得る第２処理部と、
前記第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、前記第１固有ビーム源座標系で定義される第１固有照射位置を、前記第１照射エリア座標系に一致する第１修正ビーム源座標系で定義される第１修正照射位置に変換する第１補正情報を得ると共に、前記第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、前記第２固有ビーム源座標系で定義される第２固有照射位置を、前記第１照射エリア座標系に一致する第２修正ビーム源座標系で定義される第２修正照射位置に変換する第２補正情報を得る補正情報演算部と、して機能させる、エネルギビームの照射位置を調整するプログラム。
【請求項８】
粉末材料を支持する回転テーブルと、
前記回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした第１照射エリアに第１エネルギビームを照射する第１エネルギビーム源と、
前記回転テーブル座標系を基準とした第２照射エリアに第２エネルギビームを照射する第２エネルギビーム源と、
前記回転テーブルにおける前記第１エネルギビームが照射される位置及び前記第２エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るエネルギビーム位置取得治具と、
前記回転テーブル、前記第１エネルギビーム源及び前記第２エネルギビーム源に与える制御指令を出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記エネルギビーム位置取得治具を、前記第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリアに配置すると共に、前記回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした前記第１照射エリアを定義する第１照射エリア座標系に前記エネルギビーム位置取得治具の治具座標系を関連付けた状態で、前記第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を前記治具座標系を基準として得る第１処理部と、
前記回転テーブルを回転させることにより、前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１照射エリアから前記第２エネルギビーム源の照射範囲を定義する第２照射エリアに移動させる回転テーブル指令部と、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第２照射エリアに移動させた後に、前記回転テーブル座標系を基準とした前記第２照射エリアを定義する第２照射エリア座標系に前記治具座標系を関連付けた状態で、前記第２エネルギビーム源が有する第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を前記治具座標系を基準として得る第２処理部と、
前記第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、前記第１固有ビーム源座標系で定義される第１固有照射位置を、前記第１照射エリア座標系に一致する第１修正ビーム源座標系で定義される第１修正照射位置に変換する第１補正情報を得ると共に、前記第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、前記第２固有ビーム源座標系で定義される第２固有照射位置を、前記第１照射エリア座標系に一致する第２修正ビーム源座標系で定義される第２修正照射位置に変換する第２補正情報を得る補正情報演算部と、を含む積層造形装置。
【請求項９】
回転テーブルに配置された粉末材料に第１エネルギビーム源から第１エネルギビームを照射することにより造形物を得る積層造形装置のためのエネルギビームの照射位置を調整する方法であって、
前記回転テーブルにおける前記第１エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るためのエネルギビーム位置取得治具を前記回転テーブルに取り付ける工程と、
前記エネルギビーム位置取得治具を前記第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリア内における第１位置に配置したときの、前記回転テーブルの回転テーブル座標系に対する前記第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系のずれ示す第１位置ずれ情報を得る工程と、
前記回転テーブルを所定角度だけ回転させる工程と、
前記回転テーブルを所定角度だけ回転させる工程の後に、前記エネルギビーム位置取得治具を前記１位置から前記第１照射エリア内における第２位置に配置したときの、前記回転テーブル座標系に対する前記第１固有ビーム源座標系のずれを示す第２位置ずれ情報を得る工程と、
前記回転テーブルの回転角度、前記第１位置ずれ情報及び前記第２位置ずれ情報を用いて、前記回転テーブル座標系の原点を基準とした前記エネルギビーム位置取得治具の半径位置を得る工程と、を含む、エネルギビームの照射位置を調整する方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、エネルギビームの照射位置を調整する方法、エネルギビームの照射位置を調整するプログラム及び積層造形装置に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電子ビームやレーザといったエネルギビームを対象物に照射する装置が知られている。例えば、特許文献１は、電子ビームを用いた三次元積層造形装置を開示する。特許文献２は、レーザを用いた三次元積層造形装置を開示する。また、特許文献３は、荷電粒子ビームを用いた加工装置を開示する。特許文献４は、電子ビームを用いて光ディスクに信号を記録する装置を開示する。特許文献５は、電子ビームを用いた電子ビーム描画装置を開示する。
【０００３】
これらの装置では、対象物の所望の位置にエネルギビームを精度よく照射することが重要視される。特許文献１、４、５は、エネルギビームの照射位置をいわゆるファラデーカップを用いて測定する。特許文献２は、エネルギビームの照射位置をテーブルに設けたマーカの位置を基準として測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６１９００４０号
国際公開第２０１９／１３９７７５号明細書
特開２０２２－１８０８９０号公報
特開２００３－２４９１８８号公報
特開昭６３－１７４１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いわゆる積層造形装置は、テーブル上に粉末材料を敷き均す工程と、敷き均した粉末材料にエネルギビームを照射することによって部分的に固化させる工程と、を繰り返す。造形物を所望の形状に仕上げるためには、粉末材料に対するエネルギビームの照射位置の精度が重要である。当該技術分野にあっては、簡易な手法によって粉末材料に対するエネルギビームの照射位置の精度を高めることができる技術が望まれていた。
【０００６】
そこで、本開示は、粉末材料に対するエネルギビームの照射位置の精度を向上させることが可能なエネルギビームの照射位置を調整する方法、エネルギビームの照射位置を調整するプログラム及び積層造形装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一形態は、回転テーブルに配置された粉末材料に第１エネルギビーム源から第１エネルギビームを照射すると共に第２エネルギビーム源から第２エネルギビームを照射することにより造形物を得る積層造形装置のためのエネルギビームの照射位置を調整する方法である。本開示のエネルギビームの照射位置を調整する方法は、回転テーブルにおける第１エネルギビームが照射される位置及び第２エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るためのエネルギビーム位置取得治具を回転テーブルに取り付ける工程と、エネルギビーム位置取得治具を第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリアに配置すると共に、回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした第１照射エリアを定義する第１照射エリア座標系にエネルギビーム位置取得治具の治具座標系を関連付けた状態で、第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系を基準として得る工程と、回転テーブルを回転させることにより、エネルギビーム位置取得治具を第１照射エリアから第２エネルギビーム源の照射範囲を定義する第２照射エリアに移動させる工程と、エネルギビーム位置取得治具を第２照射エリアに移動させた後に、回転テーブル座標系を基準とした第２照射エリアを定義する第２照射エリア座標系に治具座標系を関連付けた状態で、第２エネルギビーム源が有する第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系を基準として得る工程と、第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第１固有ビーム源座標系で定義される第１固有照射位置を、第１照射エリア座標系に一致する第１修正ビーム源座標系で定義される第１修正照射位置に変換する第１補正情報を得ると共に、第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第２固有ビーム源座標系で定義される第２固有照射位置を、第１照射エリア座標系に一致する第２修正ビーム源座標系で定義される第２修正照射位置に変換する第２補正情報を得る工程と、を有する。
【０００８】
本開示の別の形態は、回転テーブルに配置された粉末材料に第１エネルギビーム源から第１エネルギビームを照射すると共に第２エネルギビーム源から第２エネルギビームを照射することにより造形物を得る積層造形装置のためのエネルギビームの照射位置を調整するプログラムである。エネルギビームの照射位置を調整するプログラムは、コンピュータを、回転テーブルにおける第１エネルギビームが照射される位置及び第２エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るためのエネルギビーム位置取得治具を、第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリアに配置すると共に、回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした第１照射エリアを定義する第１照射エリア座標系にエネルギビーム位置取得治具の治具座標系を関連付けた状態で、第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系を基準として得る第１処理部、回転テーブルを回転させることにより、エネルギビーム位置取得治具を第１照射エリアから第２エネルギビーム源の照射範囲を定義する第２照射エリアに移動させる回転テーブル指令部、エネルギビーム位置取得治具を第２照射エリアに移動させた後に、回転テーブル座標系を基準とした第２照射エリアを定義する第２照射エリア座標系に治具座標系を関連付けた状態で、第２エネルギビーム源が有する第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系を基準として得る第２処理部、及び、第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第１固有ビーム源座標系で定義される第１固有照射位置を、第１照射エリア座標系に一致する第１修正ビーム源座標系で定義される第１修正照射位置に変換する第１補正情報を得ると共に、第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第２固有ビーム源座標系で定義される第２固有照射位置を、第１照射エリア座標系に一致する第２修正ビーム源座標系で定義される第２修正照射位置に変換する第２補正情報を得る補正情報演算部として機能させる。
【０００９】
本開示のさらに別の形態である積層造形装置は、粉末材料を支持する回転テーブルと、回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした第１照射エリアに第１エネルギビームを照射する第１エネルギビーム源と、回転テーブル座標系を基準とした第２照射エリアに第２エネルギビームを照射する第２エネルギビーム源と、回転テーブルにおける第１エネルギビームが照射される位置及び第２エネルギビームが照射される位置に関する情報を得るエネルギビーム位置取得治具と、回転テーブル、第１エネルギビーム源及び第２エネルギビーム源に与える制御指令を出力するコントローラと、を備える。コントローラは、エネルギビーム位置取得治具を、第１エネルギビーム源の照射範囲を定義する第１照射エリアに配置すると共に、回転テーブルの回転テーブル座標系を基準とした第１照射エリアを定義する第１照射エリア座標系にエネルギビーム位置取得治具の治具座標系を関連付けた状態で、第１エネルギビーム源が有する第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系を基準として得る第１処理部と、回転テーブルを回転させることにより、エネルギビーム位置取得治具を第１照射エリアから第２エネルギビーム源の照射範囲を定義する第２照射エリアに移動させる回転テーブル指令部と、エネルギビーム位置取得治具を第２照射エリアに移動させた後に、回転テーブル座標系を基準とした第２照射エリアを定義する第２照射エリア座標系に治具座標系を関連付けた状態で、第２エネルギビーム源が有する第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を治具座標系を基準として得る第２処理部と、第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第１固有ビーム源座標系で定義される第１固有照射位置を、第１照射エリア座標系に一致する第１修正ビーム源座標系で定義される第１修正照射位置に変換する第１補正情報を得ると共に、第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を用いて、第２固有ビーム源座標系で定義される第２固有照射位置を、第１照射エリア座標系に一致する第２修正ビーム源座標系で定義される第２修正照射位置に変換する第２補正情報を得る補正情報演算部と、を含む。
【００１０】
この方法、プログラム及び積層造形装置によれば、第１照射エリアにおいて第１固有ビーム源座標系の位置を示す情報の取得に用いたエネルギビーム位置取得治具を、回転テーブルを回転させることにより、第１照射エリアから第２照射エリアに移動させる。そして、第２照射エリアにおいて第２固有ビーム源座標系の位置を示す情報を取得する。従って、複数の照射エリアにおけるエネルギビームの照射位置の調整のために、複数の治具や大型の治具を準備する必要がないので、粉末材料に対するエネルギビームの照射位置の精度を簡易な方法により向上することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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