层叠造型装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及层叠造型装置。
【背景技术】
[0002]在利用激光进行的金属的层叠造型中，通过重复如下工序而形成所希望的造型物:在配置于被氮气充满的造型室内且能在上下方向移动的造型台上形成非常薄的材料粉体层，对该材料粉体层的规定部位照射激光使照射位置的材料粉体烧结而形成烧结层。材料粉体层是通过边移动重涂布头边对造型台上供给材料粉体且使该材料粉体平坦化而形成的(专利文献I)。
[0003]然而，根据激光的照射条件，有时会在烧结层形成隆起部。由于重涂布头与烧结层之间的间隙非常窄，所以如果烧结层上形成隆起部，则有时重涂布头会碰撞到隆起部。
[0004]为了即使发生这样的碰撞也不使层叠造型停止，专利文献I中，重涂布头的刮刀以如下方式构成:在碰撞到隆起部时旋转而能够暂时退避。
【现有技术文献】
【专利文献】
[0005]专利文献1:日本专利第4792905号公报。
[0006]但是，若刮刀本身可动，则为了使刮刀可动，重涂布头的构成会更复杂。为了稳定地形成厚度300μπι以下的薄的材料粉体层，需要在严格调整刮刀的高度后将其安装于重涂布头。由于安装刮刀的操作非常困难，所以优选预先使刮刀不动，形成尽可能简单的构成。
另外，不得不设计成考虑与刮刀所受到的负荷相对应的破损程度来进行回避动作。刮刀是否破损主要受重涂布头(刮刀)的移动速度或者材料粉体的材质(烧结后的体积密度和硬度)的影响，因此刮刀的设计变得更难。由于需要预先预估安全性，所以在程度小的负荷下使刮刀进行回避动作或者使重涂布停止的情况变多，因而有可能无法常时稳定地进行重涂布。
此外，考虑了通过设置检测负荷的装置而根据负荷使刮刀进行回避动作。然而，由于是在检测负荷后使刮刀进行回避动作，所以回避动作有可能来不及进行。另外，由于实质上是控制刮刀的回避动作，所以需要使程序运行的一系列造型动作中断并在控制装置中使其恢复的操作，因而不必要地延长了造型时间。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述情况而进行的，提供一种层叠造型装置，其能够防止重涂布头碰撞到障碍时发生破损且能够迅速地使材料粉体层的形成工序重新开始。
[0008]根据本发明，提供一种层叠造型装置，其具备:覆盖所需的造型区域且被规定浓度的非活性气体充满的腔室、边在上述腔室内移动边对上述造型区域上供给材料粉体且使该材料粉体平坦化而形成材料粉体层的重涂布头、以及对上述材料粉体层的规定部位照射激光使照射位置的材料粉体而形成烧结层的激光照射部，上述重涂布头以可通过重涂布头驱动机构而移动的方式构成，上述重涂布头驱动机构具备:使上述重涂布头移动的伺服马达、检测上述重涂布头的移动量的编码器、以及根据上述编码器的检测值来控制上述伺服马达的控制装置，上述控制装置以如下方式构成:当检测到上述重涂布头碰撞到障碍时，使上述伺服马达成为非控制状态。
[0009]本发明的最大特征在于，当检测到重涂布头碰撞到障碍且有可能破损时使伺服马达成为非控制状态。通过该操作，实质上扭矩瞬间消失，因此即使重涂布头碰撞到障碍也不会破损。而且，由于重涂布头与障碍发生弹性反弹，所以重涂布头向相反方向“空走”，主要因引导机构和传动机构的摩擦阻力以及马达的惯性而减速，同时在冲击缓冲的状态下停止。因此，不仅能够单纯地防止重涂布头的损伤，还能够立即使程序运行重新开始，所以能够迅速地使材料粉体层的形成工序重新开始。
[0010]以下，例示本发明的各种实施方式。以下所示的实施方式可相互组合。
优选上述控制装置以如下方式构成:在满足规定的恢复条件后，使上述伺服马达成为控制状态。
优选在上述腔室内具备可移动地构成的主轴头，上述控制装置以如下方式构成:使用安装于上述主轴头的旋转切削工具除去上述障碍后，重新开始上述材料粉体层的形成。
优选具备检测供给到上述伺服马达的电流的电流检测器，当上述电流超过规定的电流设定值时，上述控制装置判断为发生了上述碰撞而使上述伺服马达成为非控制状态。
优选上述控制装置以如下方式构成:当检测到上述重涂布头碰撞到障害时，使上述伺服马达成为扭矩消失的非控制状态而上述重涂布头空走。
优选上述控制装置以如下方式控制:移动上述重涂布头形成上述材料粉体层时，当上述重涂布头碰撞到障碍而上述材料粉体层的形成被中断时，使用安装于上述主轴头的旋转切削工具除去上述障碍，在除去上述障碍之前或之后使上述伺服马达成为控制状态，其后，通过重新开始上述重涂布头的移动而重新开始上述材料粉体层的形成。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的一个实施方式的层叠造型装置的简要构成图。
图2是粉体层形成装置3和激光照射部13的立体图。
图3是重涂布头11的立体图。
图4是从另一角度观察重涂布头11时的立体图。
图5是表示从图2取出重涂布头11附近的构成后露出了重涂布头驱动机构51的状态的立体图。
图6是重涂布头驱动机构51的构成图。
图7(a)是所希望形状的造型物47的立体图，图7(b)是图7(a)的造型物的模型的立体图，图7(c)是表示按规定单位高度在水平面分割图7(b)的模型后的状态的立体图。
图8是层叠烧结层50而得到的造型物47的立体图。
图9是使用了图1的层叠造型装置的层叠造型方法的说明图。
图10是使用了图1的层叠造型装置的层叠造型方法的说明图。
【具体实施方式】
[0012]以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。以下所示的实施方式中示出的各种特征事项可相互组合。
[0013]如图1所示，本发明的一个实施方式的层叠造型装置具备:覆盖所需的造型区域R且被规定浓度的非活性气体充满的腔室1、边在腔室I内移动边对造型区域R上供给材料粉体且使材料粉体平坦化而形成材料粉体层8的重涂布头11、以及对材料粉体层8的规定部位照射激光L使照射位置的材料粉体烧结而形成烧结层的激光照射部13。
[0014]腔室I内设有粉体层形成装置3。粉体层形成装置3具备:具有造型区域R的基台4、配置在基台4上且以能在水平I轴方向(箭头B方向)移动的方式构成的重涂布头11、沿着重涂布头11的移动方向设置在造型区域R的两侧的细长部件9r、91。造型区域R中设有被驱动机构31驱动而能在上下方向(图1的箭头A方向)移动的造型台5。使用层叠造型装置时，在造型台5上配置造型板7，在造型台5上形成材料粉体层8。
[0015]以包围造型台5的方式设有粉体保持壁26，未烧结的材料粉体被保持在由粉体保持壁26和造型台5围成的粉体保持空间。在粉体保持壁26的下侧设有能排出粉体保持空间内的材料粉体的粉体排出部27，层叠造型结束后，通过使造型台5下降而将未烧结的材料粉体从粉体排出部27排出，被排出的材料粉体被斜槽导板28引导至斜槽并通过斜槽而收纳于铲斗(均未图示)。
[0016]如图2?5所示，重涂布头11具备材料收纳部11a、设置在材料收纳部IIa上表面的上表面开口部11b、以及设置于材料收纳部Ila的底面且排出材料收纳部Ila内的材料粉体的材料排出口 11 c。材料排出口 11 c具有在与重涂布头11的移动方向(箭头B方向)正交的水平I轴方向(箭头C方向)延伸的狭缝状的细长形状。在重涂布头11的两个侧面设有使从材料排出口 Ilc排出的材料粉体平坦化而形成材料粉体层8的橡胶刮刀llfb、llrb。另外，在重涂布头11的两个侧面设有吸引材料粉体烧结時产生的烟气的烟气吸引部llfs、llrs。烟气吸引部Ilf s、Ilrs沿着与重涂布头11的移动方向(箭头B方向)正交的水平I轴方向(箭头C方向)设置。材料粉体例如为金属粉(例如铁粉)，例如为平均粒径20μπι的球形。
[0017]细长部件9r、91分别沿重涂布头11的移动方向(箭头B方向)设有开口部。通过将这些开口部中的一方用作非活性气体供给口、将另一方用作非活性气体排出口，从而可在造型区域R上形成箭头C方向的非活性气体的气流，因此造型区域R中产生的烟气容易随着该非活性气体的气流而排出。应