JPH05305672A

JPH05305672A - 光造形装置

Info

Publication number: JPH05305672A
Application number: JP4097952A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kono; 和宏河野; Mamoru Misono; 護弥園; Chiaki Shikichi; 千明式地
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】液状の光硬化性樹脂61に光ビームの走査を施
すことにより、光硬化性樹脂を硬化させて所定形状の立
体造形品を成形する装置であって、立体造形物のサポー
トについての形状データが自動的に作成される光造形装
置を提供する。【構成】成形すべき物体の３次元形状データに基づい
て光ビームによる走査を制御する制御コンピュータ８
と、制御コンピュータ８へ立体造形物の３次元形状デー
タを供給する情報処理装置２とを具え、情報処理装置２
は、立体造形物５の本体51を重力に抗して支持すべきサ
ポート52に関する設計知識が樹木状の階層構造として記
述された知識ベースを具え、該知識ベースに基づいてサ
ポート52の３次元形状データを自動生成し、本体51の３
次元形状データと共に制御コンピュータ８へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線等の光ビームの
照射によって硬化する光硬化性樹脂を資材として、立体
造形品を成形する光造形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気機器等の各種商品の開発過程におい
ては、商品の立体モデルを作製して、デザインや機構に
ついてのチェックが行なわれるが、近年の商品のライフ
サイクルの短縮化に応じて、立体モデルを迅速に作製す
る必要が生じている。

【０００３】そこで、樹脂槽内の液状の光硬化性樹脂へ
光ビームを照射して、光硬化性樹脂を硬化させることに
よって立体造形品を成形する光造形装置が開発されてい
る(雑誌「型技術」1989年第４巻７号、特開昭62-35966
号〔G06F15/60〕)。

【０００４】光造形装置は図５に示す如く、樹脂槽(６)
内の光硬化性樹脂(61)中に、昇降制御装置(11)によって
駆動される昇降テーブル(１)を水平に配置すると共に、
光硬化性樹脂(61)の液面へ向けて光ビームを照射すべき
プロジェクター(７)を具え、該プロジェクター(７)は、
移動制御装置(71)によって水平面内をＸ−Ｙ方向に移動
制御される。

【０００５】プロジェクター(７)には、光フィルター(9
1)を介してＵＶレーザ装置(９)からの紫外線レーザ光が
供給される。尚、光フィルター(91)はＵＶレーザ装置
(９)の出力を調整するものである。上記昇降制御装置(1
1)、移動制御装置(71)及び光フィルター(91)は制御コン
ピュータ(８)によって動作が制御されている。

【０００６】上記装置においては、ＣＡＤシステムによ
り設計された立体造形物の形状データをスライスして等
高線データを作成し、該等高線データを制御コンピュー
タ(８)へ供給することにより、昇降テーブル(１)が一定
ピッチ(０.１〜０.３ｍｍ程度)で樹脂槽(６)内を降下す
ると共に、プロジェクター(７)からの紫外線レーザビー
ムが昇降テーブル(１)上の光硬化性樹脂(61)を前記等高
線データに応じてＸ−Ｙ方向に走査するのである。

【０００７】この結果、昇降テーブル(１)上には、硬化
した樹脂層が前記等高線データに応じた形状に順次堆積
し、最終的に所定形状の立体造形物(５)が成形される。

【０００８】ところで、光硬化性樹脂は紫外線の照射で
即座に硬化を開始するが、完全な硬化状態が得られるま
でには数十時間を要する。従って、硬化が完全となるま
での期間における自重よる変形を防止するために、最終
的に得んとする立体造形物の形状に対し、適当なサポー
ト形状を付加する必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来は、３次
元ＣＡＤを用いて立体造形物の形状データを作成する過
程で、熟練した設計者が自己の知識に基づいてサポート
形状を決定していたから、特に複雑な３次元形状を有す
る立体造形物については、立体造形物の本体及びサポー
トについての形状データの作成には、大きな労力を要す
る問題があった。

【００１０】本発明の目的は、立体造形物のサポートに
ついての形状データが自動的に作成されて、最終的に得
られる立体造形物には必要な箇所に適切な形状のサポー
トが形成される光造形装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る光造形装置
は、昇降制御装置(11)の動作及び光ビームによる走査を
制御する主制御回路と、主制御回路へ立体造形物の３次
元形状データを供給する形状データ生成回路とを具えて
いる。形状データ生成回路は、立体造形物(５)の本体(5
1)を重力に抗して支持すべきサポート(52)に関する設計
知識が樹木状の階層構造として記述された知識ベースを
具え、該知識ベースに基づいてサポート(52)の３次元形
状データを自動生成し、本体(51)の３次元形状データと
共に主制御回路へ供給するものである。

【００１２】又、前記知識ベースには更に、立体造形物
(５)の本体(51)とサポート(52)の対向部に形成すべき微
小ギャップについての設計知識が記述される。

【００１３】

【作用】知識ベースには、熟練した設計者のサポートに
関する知識が予め階層構造として記述される。そして、
立体造形物の形成時には、最終的に得んとする立体造形
物の本体についての形状データのみを供給すれば、形状
データ生成回路は、前記知識ベースに基づいて自動的に
サポートについての形状データを生成し、これを本体に
ついての形状データに付加する。

【００１４】本体及びサポートについての形状データは
主制御回路へ供給され、該形状データに応じて、昇降制
御装置(11)の動作及び光ビームによる走査が制御され
る。この結果、昇降テーブル(１)上には、熟練設計者が
設計したものと同等のサポートを有する立体造形物が形
成されることになる。

【００１５】尚、知識ベースに、立体造形物(５)の本体
(51)とサポート(52)の対向部に形成すべき微小ギャップ
についての設計知識を記述すれば、最終的に得られる立
体造形物の本体とサポート間には、光硬化性樹脂が流れ
込んで、切断容易な程度の薄い連結部が形成される。従
って、立体造形物の成形後に、サポート(52)を切断除去
する作業は容易である。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係る光造形装置によれば、立体
造形物のサポートについての形状データが自動的に作成
されて、最終的に得られる立体造形物には必要な箇所に
適切な形状のサポートが形成されるから、従来の３次元
ＣＡＤを用いた熟練設計者によるサポートの設計作業は
不要となり、大幅の労力の削減が図られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図５に示す光造形装置に実施
した一例につき、図１乃至図４に基づいて詳述する。
尚、図５の従来装置と同一の構成部分については同一符
号を付して、説明を省略する。

【００１８】図１に示す如く、制御コンピュータ(８)に
はインターフェース(３)を介して情報処理装置(２)が接
続される。情報処理装置(２)には図２に示す如き樹木状
の階層構造の知識ベースが構築されている。

【００１９】即ち階層樹木の最上位にブロック統括ルー
ル条件記述部(４)が配置され、その下位には、立体造形
物の本体形状についてのルールの条件記述部(41)と、立
体造形物本体との結合関係におけるサポート形状のつい
てのルールの条件記述部(42)が配置される。そして、各
条件記述部(41)(42)の下位には夫々の結論記述部(43)(4
4)が配置されている。

【００２０】従って、ブロック統括ルール条件記述部
(４)に対し、成形すべき立体造形物についての基本的な
設計仕様を入力すると、立体造形物条件記述部(41)にお
いては、その設計仕様を満たすべく知識処理が行なわれ
る。又、サポート形状条件記述部(42)においては、立体
造形物の３次元形状に応じた適切なサポート形状を決定
するための知識処理が行なわれる。

【００２１】この結果、立体造形物の本体についての形
状データとサポートのついての形状データが夫々結論記
述部(43)(44)に書き込まれることになる。

【００２２】尚、図２は、知識ベースの階層構造を概念
的に示すものであって、実際には更に多層の階層構造が
構成されている。

【００２３】この様にして得られた立体造形物について
の形状データは図１に示す制御コンピュータ(８)へ供給
され、これに基づいて昇降制御装置(11)、移動制御装置
(71)及び光フィルター(91)が動作し、形状データに応じ
た立体造形物(５)が成形されるのである。

【００２４】図３は、上記情報処理装置(２)によって作
成される立体造形物(５)の形状データをイメージ化した
ものであり、垂直円筒部及び水平円筒部からなる本体(5
1)には、前記水平円筒部に対するサポート(52)が形成さ
れている。

【００２５】図４に示す如く本体(51)とサポート(52)の
間には例えば０.１〜０.２ｍｍの微小ギャップＧが設け
られている。又、サポート(52)は、本体(51)との対向部
の断面形状が図示の如く先細に形成され、先端の幅Ｗは
例えば０.５〜１.０ｍｍ程度である。

【００２６】上記の如き形状データに基づいて立体造形
物(５)を成形する場合、図４に示す本体(51)とサポート
(52)の間の微小ギャップＧには、硬化前の光硬化性樹脂
が流入して、最終的には本体(51)とサポート(52)の間に
薄肉の連結部が形成されることになる。

【００２７】これによって、本体(51)はサポート(52)に
よって充分な強度で支持されると共に、樹脂が完全に硬
化した後は、サポート(52)を前記連結部にて容易に切り
離すことが出来るのである。

【００２８】図３及び図４の立体造形物(５)の場合、サ
ポート(52)についての設計知識には、例えば本体(51)の
水平円筒部の長さに応じた適切なサポート形状が含ま
れ、該水平円筒部が短い場合はサポート(52)として断面
円形の支柱で充分であるが、水平円筒部が長くなると、
図示の如き平板状に形成して、支持強度が上げられる。

【００２９】以上の如く、本発明においては、立体造形
物の本体とサポートについて設計知識を包括的な同一の
知識べースに記述しておくことにより、必要な設計条件
を入力するだけで、短時間に然も自動的に３次元データ
が作成され、大幅の労力の削減が可能である。

【００３０】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光造形装置の概略構成図である。

【図２】知識ベースの階層構造を示す図である。

【図３】本発明によって作成される立体造形物の３次元
形状データをイメージ化した斜視図である。

【図４】前記３次元形状データにおける本体とサポート
の対向部を示す正面図である。

【図５】従来の光造形装置の概略構成図である。

【符号の説明】

(１) 昇降テーブル (２) 情報処理装置 (６) 樹脂槽 (61) 光硬化性樹脂 (７) プロジェクター (71) 移動制御装置 (８) 制御コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂槽(６)内の光硬化性樹脂(61)中に、
昇降制御装置(11)が連繋した昇降テーブル(１)を配置
し、光硬化性樹脂(61)の液面に対して光ビームの走査を
施すことにより、昇降テーブル(１)上の光硬化性樹脂(6
1)を硬化させて所定形状の立体造形品を成形する光造形
装置において、成形すべき物体の３次元形状データに基
づいて昇降制御装置(11)の動作及び光ビームによる走査
を制御する主制御回路と、主制御回路へ立体造形物の３
次元形状データを供給する形状データ生成回路とを具
え、形状データ生成回路は、立体造形物(５)の本体(51)
を重力に抗して支持すべきサポート(52)に関する設計知
識が樹木状の階層構造として記述された知識ベースを具
え、該知識ベースに基づいてサポート(52)の３次元形状
データを自動生成し、本体(51)の３次元形状データと共
に主制御回路へ供給することを特徴とする光造形装置。
【請求項２】知識ベースには、立体造形物(５)の本体
(51)とサポート(52)の対向部に形成すべき微小ギャップ
についての設計知識が記述されている請求項１に記載の
光造形装置。