(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2019521896
(43)【公表日】20190808
(54)【発明の名称】粉末積層造形用の検出修復装置及びその方法
(51)【国際特許分類】
   B29C 64/386 20170101AFI20190712BHJP
   B33Y 10/00 20150101ALI20190712BHJP
   B33Y 50/00 20150101ALI20190712BHJP
   B33Y 30/00 20150101ALI20190712BHJP
   B29C 64/153 20170101ALI20190712BHJP
   B29C 64/188 20170101ALI20190712BHJP
【FI】
   !B29C64/386
   !B33Y10/00
   !B33Y50/00
   !B33Y30/00
   !B29C64/153
   !B29C64/188
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】17
(21)【出願番号】2019524493
(86)(22)【出願日】20161107
(85)【翻訳文提出日】20190118
(86)【国際出願番号】CN2016104907
(87)【国際公開番号】WO2018082097
(87)【国際公開日】20180511
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA
(71)【出願人】
【識別番号】519020421
【氏名又は名称】▲東▼台精机股▲フン▼有限公司
【住所又は居所】台湾82151高雄市路竹区路科三路3号
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ ▲義▼▲誠▼
【住所又は居所】台湾82151高雄市路竹区路科三路3号
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ 馨宝
【住所又は居所】台湾82151高雄市路竹区路科三路3号
(72)【発明者】
【氏名】▲厳▼ 瑞雄
【住所又は居所】台湾82151高雄市路竹区路科三路3号
【テーマコード(参考)】
4F213
【Fターム(参考)】
4F213AC04
4F213AP06
4F213AP11
4F213AP12
4F213AQ01
4F213AR13
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4F213WL87
(57)【要約】
本発明は、粉末積層造形用の検出修復装置及びその方法を開示しており、前記検出修復装置は、粉末床ユニット、修復ユニット及び検出ユニットを備え、前記粉末床ユニットは、粉末床プラットフォーム、粉末敷設機構及びレーザーユニットを含み、前記修復ユニットは、仕上げ機構を有し、前記検出ユニットはカメラ及びコントローラを有し、前記コントローラは前記カメラが前記粉末床プラットフォームを取得して得た画像データに基づいて、粉末敷設、若しくは粉末敷設欠陥排除、または前記仕上げ機構を駆動してワークの表面を修復させることをするか否かを判断する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層造形で製造されたワークに検出及び修復を行う粉末積層造形用の検出修復方法であって、
粉末敷設機構を用いて粉末を粉末床プラットフォームに敷設する粉末敷設ステップと、
レーザーユニットを用いて前記粉末床プラットフォームに敷設した粉末を溶融する溶融ステップと、
カメラを用いて、前記粉末床プラットフォームの溶融後の画像データを取得して、コントローラに伝送して検出を行う溶融検出ステップと、
前記コントローラが、前記溶融後の画像データの検出結果に基づいて、仕上げ機構を駆動して前記ワークの表面を修復させるか否かを判断する溶融修復ステップとを含む、ことを特徴とする粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項2】
前記溶融検出ステップは、前記溶融後の画像データの凸起領域を検出して、前記凸起領域の位置及びサイズを算出するための凸起領域検出サブステップを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項3】
前記凸起領域の明るさが、前記溶融後の画像データの切断層輪郭領域の平均明るさの110%以上である、ことを特徴とする請求項2に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項4】
前記溶融検出ステップはさらに、前記凸起領域検出サブステップの後に、所定仕上げ経路、前記凸起領域の位置及びサイズに基づいて、凸起領域仕上げ経路を算出する凸起領域仕上げ経路算出サブステップを有する、ことを特徴とする請求項2に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項5】
前記溶融修復ステップにおいて、前記仕上げ機構の複数の切削工具で前記凸起領域仕上げ経路に従って前記ワークの表面を仕上げる、ことを特徴とする請求項4に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項6】
前記溶融検出ステップは、前記溶融後の画像データの窪み領域を検出して、前記窪み領域の位置及びサイズを算出する窪み領域検出サブステップを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項7】
前記窪み領域の明るさが、前記溶融後の画像データの切断層輪郭領域の平均明るさの90%以下である、ことを特徴とする請求項6に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項8】
前記溶融検出ステップはさらに、前記窪み領域検出サブステップの後に、所定仕上げ経路、前記窪み領域の位置及びサイズに基づいて窪み領域仕上げ経路を算出する窪み領域仕上げ経路算出サブステップを有する、ことを特徴とする請求項6に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項9】
前記溶融修復ステップにおいて、前記仕上げ機構の複数の切削工具で前記窪み領域仕上げ経路に従って前記ワークの表面をリーミングして、次に前記仕上げ機構のレーザークラッディング装置によって前記ワークの表面にレーザークラッディングを行う、ことを特徴とする請求項8に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項10】
前記粉末敷設ステップの後に、前記カメラを用いて、前記粉末床プラットフォームの粉末敷設後の画像データを取得して、前記コントローラに伝送して検出を行う粉末敷設検出ステップをさらに有する、ことを特徴とする請求項1に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項11】
前記粉末敷設検出ステップは、前記粉末敷設後の画像データの切断層領域の明るさを検出する粉末敷設検出サブステップと、前記粉末敷設後の画像データの切断層輪郭領域の明るさを検出する反り検出サブステップとを有する、ことを特徴とする請求項10に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項12】
前記粉末敷設検出サブステップにおいて、前記粉末敷設後の画像データの粉末未敷設領域が前記切断層領域の30%以上である場合、粉末敷設不良と判断する、ことを特徴とする請求項11に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項13】
前記反り検出サブステップにおいて、前記粉末敷設後の画像データの反り領域が前記切断層輪郭領域の10%以上である場合、前記ワークに反りが生じたと判断する、ことを特徴とする請求項11に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項14】
前記粉末敷設検出ステップの後にさらに、前記コントローラが前記粉末敷設後の画像データの検出結果に基づいて、粉末敷設、若しくは粉末敷設欠陥排除をするか否かを判断する粉末敷設修復ステップを含む、ことを特徴とする請求項10に記載の粉末積層造形用の検出修復方法。
【請求項15】
積層造形で製造されたワークに検出及び修復を行う粉末積層造形用の検出修復装置であって、
前記ワークを形成するための粉末床プラットフォームと、前記粉末床プラットフォームに設けられて粉末を前記粉末床プラットフォームに敷設する粉末敷設機構と、前記粉末床プラットフォームの上方に設けられて前記粉末を溶融するレーザーユニットとを有する粉末床ユニットと、
前記粉末床プラットフォームの上方に設けられる移動機構と、前記移動機構に取り付けられて前記ワークの表面を修復する仕上げ機構とを有する修復ユニットと、
前記粉末床プラットフォームの上方に設けられて、前記粉末床プラットフォームの画像データを取得するカメラと、前記画像データを受信して、前記画像データに基づいて、粉末敷設、若しくは粉末敷設欠陥排除、又は前記仕上げ機構を駆動して前記ワークの表面を修復させることをするか否かを判断するコントローラを有する検出ユニットとを含むことを特徴とする粉末積層造形用の検出修復装置。
【請求項16】
前記移動機構は、前記粉末床プラットフォームの上方に設けられた二次元移動プラットフォームと、前記二次元移動プラットフォームに設けられた多軸並列式ツールとを有する、ことを特徴とする請求項15に記載の粉末積層造形用の検出修復装置。
【請求項17】
前記仕上げ機構は、複数の切削工具及び少なくとも1つのレーザークラッディング装置を有し、前記切削工具及びレーザークラッディング装置は前記多軸並列式ツールに交換可能に取り付けられる、ことを特徴とする請求項16に記載の粉末積層造形用の検出修復装置。
【請求項18】
前記検出ユニットは、前記多軸並列式ツールに取り付けられて、前記粉末床プラットフォームの輪郭を検出するためのレーザー輪郭センサをさらに有する、ことを特徴とする請求項16に記載の粉末積層造形用の検出修復装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検出修復装置及びその方法、特に粉末積層造形用の検出修復装置及びその方法を指す。
【背景技術】
【0002】
積層造形(Additive Manufacturing, AM)技術は付加製造とも呼ばれ、三次元モデルから複数の二次元切断層輪郭を取得して、各二次元切断層輪郭に基づいて1層ずつ積層する方式でワークピース(以下、ワークと呼ぶ)を加工することである。
【0003】
従来の積層造形技術は主にレーザー積層造形技術を主とし、レーザー溶融方式で、三次元モデルからの複数の二次元切断層輪郭に基づいて、粉末敷設機構を用いて粉末層を1層敷設し、次にレーザービームを粉末層に集束させて、次に溶融して二次元切断層輪郭を成形し、1層ずつ積層してワークを得る。
【0004】
積層造形過程において、レーザーのパワー、ガスの流場及び粉末の品質などの要因がワークの品質に影響を与えるため、粉末層には、たとえば粉末敷設状況の不良、ワークの反りやワークの表面での凸凹形成などの欠陥が生じる。しかし、従来のレーザー積層造形技術に用いる装置には、上記欠陥を修正する機構がなく、その結果、ワークの歩留まり及びその品質が効果的に向上できない。
【0005】
このため、従来技術に存在する問題を解决するために、改良した粉末積層造形用の検出修復装置及びその方法を提供することが期待される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
以上に鑑み、本発明の主な目的は、粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データを検出することで、各種欠陥を効果的に判断して、ワークの品質を向上させることのできる粉末積層造形用の検出修復方法を提供することである。
【0007】
本発明の別の目的は、カメラによる粉末床プラットフォームの検出及び修復ユニットによるワークの修復によって、ワークの歩留まりを向上できる、粉末積層造形用の検出修復装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成させるために、本発明は、積層造形で製造されたワークに検出及び修復を行う粉末積層造形用の検出修復方法を提供する。検出修復方法は、粉末敷設ステップ、溶融ステップ、溶融検出ステップ及び溶融修復ステップを含み、粉末敷設ステップでは、粉末敷設機構を用いて粉末を粉末床プラットフォームに敷設し、溶融ステップでは、レーザーユニットを用いて粉末床プラットフォームに敷設した粉末を溶融し、溶融検出ステップでは、カメラを用いて、粉末床プラットフォームの溶融後の画像データを取得して、コントローラに伝送して検出を行い、溶融修復ステップでは、コントローラが、溶融後の画像データの検出結果に基づいて、仕上げ機構を駆動してワークの表面を修復させるか否かを判断する。
【0009】
本発明の一実施例において、溶融検出ステップは、溶融後の画像データの凸起領域を検出して、凸起領域の位置及びサイズを算出するための凸起領域検出サブステップを有する。
【0010】
本発明の一実施例において、凸起領域の明るさが、溶融後の画像データの切断層輪郭領域の平均明るさの110%以上である。
【0011】
本発明の一実施例において、溶融検出ステップはさらに、凸起領域検出サブステップの後に、所定仕上げ経路、凸起領域の位置及びサイズに基づいて、凸起領域仕上げ経路を算出する凸起領域仕上げ経路算出サブステップを有する。
【0012】
本発明の一実施例において、溶融修復ステップにおいて、仕上げ機構の複数の切削工具で凸起領域仕上げ経路に従ってワークの表面を仕上げる。
【0013】
本発明の一実施例において、溶融検出ステップは、溶融後の画像データの窪み領域を検出して、窪み領域の位置及びサイズを算出す窪み領域検出サブステップを有する。
【0014】
本発明の一実施例において、窪み領域の明るさが、溶融後の画像データの切断層輪郭領域の平均明るさの90%以下である。
【0015】
本発明の一実施例において、溶融検出ステップはさらに、窪み領域検出サブステップの後に、所定仕上げ経路、窪み領域の位置及びサイズに基づいて窪み領域仕上げ経路を算出する窪み領域仕上げ経路算出サブステップを有する。
【0016】
本発明の一実施例において、溶融修復ステップにおいて、仕上げ機構の複数の切削工具で窪み領域仕上げ経路に従ってワークの表面をリーミングして、次に仕上げ機構のレーザークラッディング装置でワークの表面にレーザークラッディングを行う。
【0017】
本発明の一実施例において、粉末敷設ステップの後に、カメラを用いて、粉末床プラットフォームの粉末敷設後の画像データを取得して、コントローラに伝送して検出を行う粉末敷設検出ステップをさらに有する。
【0018】
本発明の一実施例において、粉末敷設検出ステップは、粉末敷設後の画像データの切断層領域の明るさを検出する粉末敷設検出サブステップと、粉末敷設後の画像データの切断層輪郭領域の明るさを検出する反り検出サブステップとを有する。
【0019】
本発明の一実施例において、粉末敷設検出サブステップにおいて、粉末敷設後の画像データの粉末未敷設領域が切断層領域の30%以上である場合、粉末敷設不良と判断する。
【0020】
本発明の一実施例において、反り検出サブステップにおいて、粉末敷設後の画像データの反り領域が切断層輪郭領域の10%以上である場合、ワークに反りが生じたと判断する。
【0021】
本発明の一実施例において、粉末敷設検出ステップの後にさらに、コントローラが粉末敷設後の画像データの検出結果に基づいて、粉末敷設、若しくは粉末敷設欠陥排除をするか否かを判断する粉末敷設修復ステップを有する。
【0022】
上記目的を達成させるために、本発明はさらに、積層造形で製造されたワークに検出及び修復を行う粉末積層造形用の検出修復装置を提供し、検出修復装置は、粉末床ユニット、修復ユニット及び検出ユニットを備え、粉末床ユニットは、粉末床プラットフォーム、粉末敷設機構及びレーザーユニットを有し、粉末床プラットフォームはワークを形成し、粉末敷設機構は粉末床プラットフォームに設けられて粉末を粉末床プラットフォームに敷設し、レーザーユニットは粉末床プラットフォームの上方に設けられてレーザーを発生させて粉末を溶融し、修復ユニットは移動機構及び仕上げ機構を有し、移動機構は粉末床プラットフォームの上方に設けられ、仕上げ機構は移動機構に取り付けられてワークの表面を修復し、検出ユニットは、カメラ及びコントローラを有し、カメラは粉末床プラットフォームの上方に設けられて粉末床プラットフォームの画像データを取得し、コントローラは、画像データを受信して、画像データに基づいて、粉末敷設、又は粉末敷設欠陥排除、又は仕上げ機構を駆動してワークの表面を修復させることをするか否かを判断する。
【0023】
本発明の一実施例において、移動機構は二次元移動プラットフォーム及び多軸並列式ツールを有し、二次元移動プラットフォームは粉末床プラットフォームの上方に設けられ、多軸並列式ツールは二次元移動プラットフォームに設けられる。
【0024】
本発明の一実施例において、仕上げ機構は、複数の切削工具及び少なくとも1つのレーザークラッディング装置を有し、切削工具及びレーザークラッディング装置は多軸並列式ツールに交換可能に取り付けられる。
【0025】
本発明の一実施例において、検出ユニットはさらに、多軸並列式ツールに取り付けられて粉末床プラットフォームの輪郭を検出するレーザー輪郭センサを有する。
【発明の効果】
【0026】
上記のとおり、カメラを用いて、粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データを取得し、次に、コントローラを用いて、粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データを検出して、各種欠陥の有無を判断したり、各種欠陥を区別したりして、最後にコントローラで、粉末敷設、又は粉末敷設欠陥排除、又は仕上げ機構を駆動してワークの表面を修復させることをするか否かを判断し、それによって、ワークの歩留まりを高めて、作業時間を短縮させ、ワークの品質を高める。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明による粉末積層造形用の検出修復装置の一好適実施例の斜視図である。
【図2】本発明による粉末積層造形用の検出修復装置の一好適実施例の側面図である。
【図3】本発明による粉末積層造形用の検出修復装置の別の好適実施例の側面図である。
【図4】本発明による粉末積層造形用の検出修復方法の一好適実施例のフローチャートである。
【図5】本発明による粉末積層造形用の検出修復方法の一好適実施例におけるイメージファイル切断層の模式図である。
【図6】本発明による粉末積層造形用の検出修復方法の一好適実施例において定義された切断層領域及び切断層輪郭領域の模式図である。
【図7】本発明による粉末積層造形用の検出修復方法の一好適実施例における所定仕上げ経路の模式図である。
【図8】本発明による粉末積層造形用の検出修復方法の一好適実施例における仕上げ領域の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下の各実施例の説明は、添付した図面を参照しながら、本発明により実施可能な特定実施例を例示するためものである。なお、本発明に使用されている方向用語、たとえば上、下、頂、底、前、後、左、右、内、外、側面、周辺、中央、水平、横向、垂直、縦方向、軸方向、径方向、最上層又は最下層などは、図面に基づく方向である。このため、使用されている方向用語は本発明を説明して理解しやすくするために過ぎず、本発明を限定することを意図しない。
【0029】
図1、2に示されるように、本発明に係る粉末積層造形用の検出修復装置の一好適実施例が示されており、検出修復装置100は、積層造形で製造されたワーク101に、たとえば粉末敷設状態不良、ワークの反り、溶融表面の凸凹などの欠陥の検出及び修復を行い、検出修復装置100は、粉末床ユニット2、修復ユニット3及び検出ユニット4を備える。本発明では、以下、各部材の詳細な構造、組み立て関係及び作動原理について詳細に説明する。
【0030】
さらに、図1、2に示されるように、粉末床ユニット2は、粉末床プラットフォーム21、粉末敷設機構22、レーザーユニット23、粉末フィーダー24を有し、粉末床プラットフォーム21は、ワーク101を形成するために設けられ、粉末敷設機構22は、粉末床プラットフォーム21に設けられて、粉末を粉末床プラットフォーム21に敷設し、レーザーユニット23は、粉末床プラットフォーム21の上方に設けられて、レーザーを発生させて粉末を溶融してワーク101を形成し、粉末フィーダー24は、粉末床プラットフォーム21の上方に設けられて、粉末を貯蔵して粉末を粉末敷設機構22に提供して敷設させる。
【0031】
さらに、図1、2に示されるように、修復ユニット3は、移動機構31及び仕上げ機構32を有し、且つ、仕上げ機構32は、移動機構31に取り付けられてワーク101の表面を修復し、移動機構31は、二次元移動プラットフォーム311及び多軸並列式ツール312を有し、二次元移動プラットフォーム311は、粉末床プラットフォーム21の上方に設けられ、多軸並列式ツール312は、二次元移動プラットフォーム311に設けられ、二次元移動プラットフォーム311は、多軸並列式ツール312を駆動してX軸方向又はY軸方向へ移動させることができる。また、仕上げ機構32は、複数の切削工具321及び少なくとも1つのレーザークラッディング装置322を有し、切削工具321は、切削工具ハウジング102内に収納されて、主軸320を交換ジョイント323に取り付けることで切削工具321及びレーザークラッディング装置322を多軸並列式ツール312に交換可能に取り付けて使用し、ただし、交換ジョイント323は多軸並列式ツール312の移動ホルダー313の底部に設けられ、且つ、レーザークラッディング装置322も、交換ジョイント323に取り付けられてもよい。本実施例では、多軸並列式ツール312は、切削工具321及びレーザークラッディング装置322がレーザーを発生させてワーク101の表面のいずれかの領域で加工を行うように、移動ホルダー313を制御して3個又は5個の軸線方向へ移動させる三軸又は五軸の並列式ツールである。
【0032】
さらに、図1、2に示されるように、検出ユニット4は、カメラ41及びコントローラ42を有し、カメラ41は、粉末床プラットフォーム21の上方に設けられて、粉末床プラットフォーム21の画像データを取得し、コントローラ42は、画像データを受信して、画像データに基づいて、粉末敷設、若しくは粉末敷設欠陥排除、又は仕上げ機構32を駆動してワーク101の表面を修復させることをするか否かを判断する。
【0033】
上記構造によれば、粉末敷設検出過程において、粉末フィーダー24で粉末を粉末敷設機構22に補充し、次に粉末敷設機構22で粉末を粉末床プラットフォーム21に敷設し、続いて、カメラ41を用いて、粉末床プラットフォーム21の粉末敷設後の画像データを取得して、コントローラ42に伝送して検出を行い、粉末床プラットフォーム21における粉末敷設状態及びワーク101の反り状態を取得し、コントローラ42が、粉末敷設後の画像データの検出結果に基づいて、粉末敷設、又は粉末敷設欠陥排除をするか否かを判断する。また、溶融検出過程において、レーザーユニット23でレーザーを発生させて、粉末床プラットフォーム21に敷設した粉末を溶融し、粉末をワーク101に溶着させて、次に、カメラ41を用いて、粉末床プラットフォーム21の溶融後の画像データを取得して、コントローラ42に伝送して検出を行い、ワーク101の表面の凸起状態及び窪み状態を検出し、さらに、コントローラ42が溶融後の画像データの検出結果に基づいて、仕上げ機構32を駆動してワーク101の表面を修復させるか否かを判断する。
【0034】
また、図3に示される別の実施例では、検出ユニット4はさらに、交換ジョイント323に取り付けられて、粉末床プラットフォーム21の輪郭を検出して、輪郭に基づいて凸起状態及び窪み状態を検出し、仕上げ機構32を駆動してワーク101の表面を修復させるレーザー輪郭センサ43を有する。なお、検出ユニット4は、カメラ41、たとえば電荷結合デバイス(Charge−coupled Device,CCD)単独で検出してもよく、カメラ41又はレーザー輪郭センサ43の両方を用いて検出してもよく、本実施例に制限されない。
【0035】
上記のような設計によれば、カメラ41を用いて、粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データを取得し、次に、コントローラ42で粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データを検出し、たとえば粉末敷設状態、反り状態、凸起状態及び窪み状態などの各種欠陥の有無を判断したり、各種欠陥を区別したりする。最後に、コントローラ42で、粉末敷設、又は粉末敷設欠陥排除、又は仕上げ機構32を駆動してワーク101の表面を修復させることをするか否かを判断し、それによって、ワーク101の歩留まりを高めて、作業時間を短縮させ、ワーク101の品質を高める。
【0036】
図1、2に加えて、図4に示されるように、上記粉末積層造形用の検出修復装置100で積層造形で製造されたワーク101に検出及び修復を行う、本発明の粉末積層造形用の検出修復方法の一好適実施例が示されており、検出修復方法は、粉末敷設ステップS201、粉末敷設検出ステップS202、粉末敷設修復ステップS203、溶融ステップS204、溶融検出ステップS205及び溶融修復ステップS206を備える。
【0037】
さらに、図1、2に加えて、図4に示されるように、粉末敷設ステップS201において、粉末フィーダー24で粉末を粉末敷設機構22に補充し、次に粉末敷設機構22で粉末を粉末床プラットフォーム21に敷設する。
【0038】
なお、図5、6には、複数のイメージファイル切断層5が積層されてなるワーク101の斜視図が示されており、ワーク101は、イメージファイル切断層5が1層ずつ積層されてなるものであり、イメージファイル切断層5ごとに切断層領域A1及び切断層輪郭領域A2を有する。
【0039】
図1、2に加えて、図4に示されるように、粉末敷設検出ステップS202において、カメラ41を用いて、粉末床プラットフォーム21の粉末敷設後の画像データを取得して、コントローラ42に伝送して検出を行い、具体的には、粉末敷設検出ステップS202は、粉末敷設検出サブステップS202a及び反り検出サブステップS202bを有し、粉末敷設検出サブステップS202aは、粉末敷設後の画像データの切断層領域A1の明るさを検出して、粉末床プラットフォーム21における粉末敷設状態を取得し、ここで、切断層領域A1のサイズは粉末床プラットフォーム21のサイズに対応し、また、反り検出サブステップS202bは、粉末敷設後の画像データの切断層輪郭領域A2の明るさを検出して、ワーク101の反り状態を取得し、ここで、切断層輪郭領域A2のサイズはワーク101の横断面のサイズに対応する。
【0040】
さらに、図1、2に加えて、図4に示されるように、粉末敷設修復ステップS203において、コントローラ42は、粉末敷設後の画像データの検出結果に基づいて、粉末敷設、若しくは粉末敷設欠陥排除をするか否かを判断する。たとえば、粉末床プラットフォーム21における粉末敷設状態が不良である場合、粉末敷設を停止すると判断し、あるいは、ワーク101が反り状態である場合、ワーク101の反り状態を排除すると判断する。
【0041】
さらに、図1、2に加えて、図4に示されるように、溶融ステップS204において、レーザーユニット23でレーザーを発生させて、粉末床プラットフォーム21に敷設した粉末を溶融し、粉末をワーク101に溶着させる。
【0042】
さらに、図1、2に加えて、図4に示されるように、溶融検出ステップS205において、カメラ41を用いて、粉末床プラットフォーム21の溶融後の画像データを取得して、コントローラ42に伝送して検出を行い、溶融検出ステップS205は、凸起領域検出サブステップS205a、窪み領域検出サブステップS205b、凸起領域仕上げ経路算出サブステップS205c及び窪み領域仕上げ経路算出サブステップS205dを有する。
【0043】
具体的には、凸起領域検出サブステップS205aは、溶融後の画像データの凸起領域を検出して、凸起領域の位置及びサイズを算出し、ワーク101の表面の凸起状態を取得し、本実施例では、凸起領域の明るさは、溶融後の画像データの切断層輪郭領域A2の平均明るさの110%以上である。さらに、凸起領域仕上げ経路算出サブステップS205cは、凸起領域検出サブステップS205aの後に、図7、8に示されるように、所定仕上げ経路C1、仕上げ領域C2(凸起領域)の位置及びサイズに基づいて、凸起領域仕上げ経路を算出する。
【0044】
また、窪み領域検出サブステップS205bは、溶融後の画像データの窪み領域を検出して、窪み領域の位置及びサイズを算出し、ワーク101の表面の窪み状態を取得し、窪み領域の明るさは切断層輪郭領域A2の平均明るさの90%以下である。さらに、窪み領域仕上げ経路算出サブステップS205dは、窪み領域検出サブステップS205bの後に、図7、8に示されるように、所定仕上げ経路C1、仕上げ領域C2(窪み領域)の位置及びサイズに基づいて、窪み領域仕上げ経路を算出する。
【0045】
また、図3に示されるように、レーザー輪郭センサ43を用いて、粉末床プラットフォーム21の輪郭を検出して、凸起領域の位置及びサイズ、又は窪み領域の位置及びサイズを算出するようにしてもよく、凸起領域の高さは、二層の粉末の敷設厚み以上、窪み領域の深さは、二層の粉末の敷設厚み以上である。
【0046】
図1、2に加えて、図4に示されるように、溶融修復ステップS206において、コントローラ42は、溶融後の画像データの検出結果、たとえばワーク101の表面の凸起状態又は窪み状態に基づいて、仕上げ機構32を駆動してワーク101の表面を修復させるか否かを判断し、本実施例では、溶融修復ステップS206において、まず、仕上げ機構32の複数の切削工具321を用いて、ワーク101の表面を加工してリーミングし、次に、仕上げ機構32のレーザークラッディング装置322でレーザーを発生させて、ワーク101の表面にレーザークラッディングを行う。
【0047】
上記のとおり、カメラ41を用いて、粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データを取得し、次に、コントローラ42で粉末敷設後の画像データ及び溶融後の画像データに検出を行い、たとえば粉末敷設状態、反り状態、凸起状態及び窪み状態などの各種欠陥の有無を判断したり、各種欠陥を区別したりして、最後に、コントローラ42で、粉末敷設、又は粉末敷設欠陥排除、又は仕上げ機構32を駆動してワーク101の表面を修復させることをするか否かを判断し、それによって、ワーク101の歩留まりを高め、作業時間を短縮させて、ワーク101の品質を高める。
【0048】
上記関連実施例によって、本発明について説明したが、上記実施例は実施本発明の例示に過ぎない。なお、開示されている実施例は本発明の範囲を限制するものではない。また、特許請求の範囲の趣旨及び範囲に含まれる修正や均等な置換はすべて本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0049】
2 粉末床ユニット
3 修復ユニット
4 検出ユニット
5 イメージファイル切断層
21 粉末床プラットフォーム
22 粉末敷設機構
23 レーザーユニット
24 粉末フィーダー
31 移動機構
32 機構
41 カメラ
42 コントローラ
43 レーザー輪郭センサ
100 検出修復装置
101 ワーク
102 切削工具ハウジング
311 二次元移動プラットフォーム
312 多軸並列式ツール
313 移動ホルダー
320 主軸
321 切削工具
322 レーザークラッディング装置
323 交換ジョイント
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】