知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023156951
(43)【公開日】2023-10-25
(54)【発明の名称】３次元造形装置
(51)【国際特許分類】
B29C 64/227 20170101AFI20231018BHJP
B29C 64/245 20170101ALI20231018BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20231018BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20231018BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20231018BHJP
B25J 11/00 20060101ALI20231018BHJP
B29C 64/112 20170101ALI20231018BHJP
B29C 64/118 20170101ALI20231018BHJP
【ＦＩ】
B29C64/227
B29C64/245
B29C64/393
B33Y30/00
B33Y50/02
B25J11/00 D
B29C64/112
B29C64/118
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022066641
(22)【出願日】2022-04-13
(71)【出願人】
【識別番号】722004089
【氏名又は名称】反保 紀昭
(72)【発明者】
【氏名】反保 紀昭
【テーマコード（参考）】
3C707
4F213
【Ｆターム（参考）】
3C707AS02
3C707AS12
3C707BS22
3C707BS24
3C707HS26
3C707HS27
3C707HT02
3C707HT12
3C707HT20
3C707KS34
3C707KV06
3C707KW03
3C707LV19
4F213AM24
4F213AP19
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL74
4F213WL87
(57)【要約】
【課題】調整が容易で位置および姿勢を制御できる３Ｄプリンタを実現する。
【解決手段】３Ｄプリンタ（１）は、鉛直方向に動作する６個のリニア駆動軸（２０）によって、第１ボールジョイント（３０）を駆動することで、第１ボールジョイントとリンク（６０）を介して接続された第２ボールショイント（５０）を駆動し、６個の第２ボールジョイントによって材料を溶解させ吐出するヘッド（４０）の位置および／または姿勢を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】３Ｄプリンタ（１）は、鉛直方向に動作する６個のリニア駆動軸（２０）によって、第１ボールジョイント（３０）を駆動することで、第１ボールジョイントとリンク（６０）を介して接続された第２ボールショイント（５０）を駆動し、６個の第２ボールジョイントによって材料を溶解させ吐出するヘッド（４０）の位置および／または姿勢を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、
前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、
材料を溶解させ吐出するヘッドと、
前記材料を積層する造形ステージと、
前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、
前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備える３次元造形装置。
前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、
材料を溶解させ吐出するヘッドと、
前記材料を積層する造形ステージと、
前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、
前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備える３次元造形装置。
【請求項2】
前記ヘッドは、ロードセルを備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項3】
前記ヘッドと、前記造形ステージとの接触を検知するセンサを備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項4】
前記第２ボールジョイントは、前記リンクの延伸方向を回転軸とする回転部を備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項5】
前記第２ボールジョイントは、前記第２ボールジョイントの回転および揺動における中心点を通る軸を回転軸とする回転部を備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元造形装置の調整方法であって、
ある位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第１取得ステップと、
前記ある位置と異なる位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第２取得ステップと、
前記第１取得ステップにおける鉛直方向高さ、および前記第２取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む調整方法。
ある位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第１取得ステップと、
前記ある位置と異なる位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第２取得ステップと、
前記第１取得ステップにおける鉛直方向高さ、および前記第２取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む調整方法。
【請求項7】
請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元造形装置の調整方法であって、
前記ヘッドが鉛直方向を向いた状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する基準取得ステップと、
前記ヘッドが鉛直方向から傾斜した状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する傾斜時取得ステップと、
前記基準ステップにおける鉛直方向高さ、および前記傾斜時取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む調整方法。
前記ヘッドが鉛直方向を向いた状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する基準取得ステップと、
前記ヘッドが鉛直方向から傾斜した状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する傾斜時取得ステップと、
前記基準ステップにおける鉛直方向高さ、および前記傾斜時取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む調整方法。
【請求項8】
前記傾斜時取得ステップにおける前記ヘッドが鉛直方向から傾斜する角度は、５度以上３０度以下である、請求項７に記載の調整方法。
【請求項9】
請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元造形装置の調整方法であって、
全ての前記リニア駆動軸を鉛直方向上方に向けて動作させるステップと、
各前記リニア駆動軸が原点条件を満たした場合に、当該リニア駆動軸のみの動作を停止させるステップと、を含む調整方法。
全ての前記リニア駆動軸を鉛直方向上方に向けて動作させるステップと、
各前記リニア駆動軸が原点条件を満たした場合に、当該リニア駆動軸のみの動作を停止させるステップと、を含む調整方法。
【請求項10】
鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、
前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、
ツールを移動させるヘッドと、
前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、
前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備えるパラレルリンクロボット。
前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、
ツールを移動させるヘッドと、
前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、
前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備えるパラレルリンクロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、３次元造形装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
３次元の造形物（立体物）を造形する装置として、樹脂製のフィラメントを加熱溶融させ、ヘッドにおけるノズルから吐出する熱溶解積層方式の３Dプリンタ（３次元造形装置）が広く普及している。熱溶解積層方式の３Dプリンタでは、造形用データを水平平面でスライス（水平スライス）し、鉛直方向に積層することが一般的である。
【0003】
ここで、水平スライスでは造形物の下方に積層物がない場合、吐出した材料が鉛直下方に落下してしまう。そのため、造形物のモデルが中空で印刷するようなものである場合は、造形物の下方にサポート材を積層する必要があることが知られている。
【0004】
近年、水平平面ではない、自由曲面でスライスし積層する非平面スライスが注目されている。非平面スライスでは、自由曲面で積層することができるため、鉛直方向下方に造形物がないモデルであっても、サポート材を用いずに印刷することができる。非平面スライスでは、非特許文献１に示すような５軸仕様の３Ｄプリンタを用いることが一般的である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Freddie Hong, SteＣe Hodges, Connor Myant, DaＣid Boyle, Open5x: Accessible 5-axis 3D printing and conformal slicing, arXiＣ:2022.11426Ｃ2, TＢe, 29 Mar 2022 16:06:20 ＢTC, https://arxiＣ.org/abs/2202.11426
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
非特許文献１では、一般的な位置であるＸ／Ｙ／Ｚの３軸に加えて、造形物を回転および傾斜させ造形物の姿勢を制御する２軸を追加している。しかしながら、３＋２軸の合計５軸の構成では、自由度が高いために装置の調整が困難である。
【0007】
本発明の目的は、調整が容易で位置および姿勢を制御できる３Dプリンタを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る３次元造形装置は、鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、材料を溶解させ吐出するヘッドと、前記材料を積層する造形ステージと、前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備える。
【0009】
上記の構成によれば、３次元造形装置の調整は、造形ステージのヘッドに対する高さを何点かで調整することによって、造形ステージの調整をすることができる。また、造形ステージの調整を行うだけで、所望の位置および姿勢にヘッドを制御することができる３次元造形装置を実現することができる。
【0010】
前記ヘッドは、ロードセルを備えてもよい。
【0011】
上記の構成によれば、３次元造形装置の調整において、ロードセルを用いることができ、さらに容易に３次元造形装置の調整を行うことができる。
【0012】
前記ヘッドと、前記造形ステージとの接触を検知するセンサを備えてもよい。
【0013】
上記の構成によれば、３次元造形装置の調整において、ヘッドと造形ステージとの接触を検知するセンサを用いることができ、さらに容易に３次元造形装置の調整を行うことができる。
【0014】
前記第２ボールジョイントは、前記リンクの延伸方向を回転軸とする回転部を備えてもよい。
【0015】
上記の構成によれば、３次元造形装置が実現できる姿勢の範囲を拡張することができる。
【0016】
前記第２ボールジョイントは、前記第２ボールジョイントの回転および揺動における中心点を通る軸を回転軸とする回転部を備えてもよい。
【0017】
上記の構成によれば、３次元造形装置が実現できる姿勢の範囲を拡張することができる。
【0018】
本発明の一態様に係る３次元造形装置の調整方法は、ある位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第１取得ステップと、前記ある位置と異なる位置における前記ヘッドを、鉛直方向下方に向けて動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する第２取得ステップと、前記第１取得ステップにおける鉛直方向高さ、および前記第２取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む。
【0019】
上記の方法によれば、造形ステージの高さを調整することができる。
【0020】
本発明の一態様に係る３次元造形装置の調整方法は、前記ヘッドが鉛直方向を向いた状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する基準取得ステップと、前記ヘッドが鉛直方向から傾斜した状況において、鉛直方向下方に向けて前記ヘッドを動作させ、前記ヘッドが前記造形ステージに接触したときの前記リニア駆動軸の鉛直方向高さを取得する傾斜時取得ステップと、前記基準ステップにおける鉛直方向高さ、および前記傾斜時取得ステップにおける鉛直方向高さ、を揃えるステップと、を含む。
【0021】
上記の方法によれば、ヘッドの高さを調整することができる。
【0022】
前記傾斜時取得ステップにおける前記ヘッドが鉛直方向から傾斜する角度は、５度以上３０度以下であってもよい。
【0023】
本発明の一態様に係る３次元造形装置の調整方法は、全ての前記リニア駆動軸を鉛直方向上方に向けて動作させるステップと、各前記リニア駆動軸が原点条件を満たした場合に、当該リニア駆動軸のみの動作を停止させるステップと、を含む。
【0024】
上記の方法によれば、３次元造形装置を原点復帰することができる。
【0025】
本発明の一態様に係るパラレルリンクロボットは、鉛直方向に動作するＮ個（Ｎは５以上の自然数）のリニア駆動軸と、前記リニア駆動軸にてそれぞれ駆動されるＮ個の第１ボールジョイントと、ツールを移動させるヘッドと、前記ヘッドに接続されたＮ個の第２ボールジョイントと、前記第１ボールジョイントと前記第２ボールジョイントとをそれぞれ接続するＮ個のリンクと、を備える。
【0026】
上記の構成によれば、位置および／または姿勢を制御できるパラレルリンクロボットを実現することができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明の一態様によれば、調整が容易で位置および姿勢を制御できる３Ｄプリンタを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】実施形態１に係る３Ｄプリンタの構成を示す斜視図である。
【図2】ノズルのある姿勢を表す模式図である。
【図3】ノズルの別の姿勢を表す模式図である。
【図4】ノズルのさらに別の姿勢を表す模式図である。
【図5】実施形態１に係る３Ｄプリンタの上面図である。
【図6】３Dプリンタでの原点復帰における動作を示すフローチャートである。
【図7】造形ステージの調整をロードセルによって行う場合の動作を示すフローチャートである。
【図8】ヘッドの高さの調整をロードセルによって行う場合の動作を示すフローチャートである。
【図9】実施形態３に係る第２ボールジョイントの構成を示すモデル図である。
【図10】実施形態３に係る第２ボールジョイントを第１回転部の回転軸の方向から見たモデル図である。
【図11】実施形態３に係る第２ボールジョイントを第２回転部の回転軸の方向から見たモデル図である。
【図12】比較例に係る５軸３Dプリンタの構成の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
〔比較例〕
実施形態１の説明に先立ち、比較例に関して説明する。
実施形態１の説明に先立ち、比較例に関して説明する。
【0030】
（比較例の構成）
【0031】
図１２は、比較例に係る５軸３Dプリンタ１００の構成の一例を示す斜視図である。図１２に示すように、多くの５軸３Dプリンタでは、マシニングセンタで採用されているように、位置を制御するＸ／Ｙ／Ｚの３軸に加え、姿勢を制御するＢ／Ｃ軸が追加されている。
【0032】
Ｘ／Ｙ／Ｚ軸は直動軸であり、Ｂ／Ｃ軸は回転軸である。材料を積層する造形ステージ７０をＣ軸が回転駆動し、Ｃ軸は造形ステージ７０を回転させる。Ｂ軸はＣ軸を回転駆動させ、結果的にＢ軸は造形ステージを傾斜させる。そのため、Ｂ／Ｃ軸が備わることで、材料を積層する造形ステージを回転および／または傾斜させることができ、つまり、造形ステージ７０の姿勢を制御することができる。ここで、B軸はY軸に平行な軸を中心として回転し、C軸はZ軸に平行な軸を中心として回転する。
【0033】
したがって、材料を吐出するヘッド４０の位置を制御するＸ／Ｙ／Ｚ軸に加え、造形ステージ７０の姿勢を制御するＢ／Ｃ軸によって、任意の位置および姿勢で造形ステージ７０に対して材料を吐出することができる。
【0034】
（比較例の原点調整）
比較例に係る３Ｄプリンタ１００における原点調整は、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点を一致させる必要がある。仮に、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸とが交差しない場合（Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸とが同一平面上に存在しない場合）、造形物を所望の位置および姿勢に制御することができない。同様に、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸とのなす角度が直行していない場合も、造形物を所望の位置および姿勢に制御することができない。また、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点が一致しない場合も同様に所望の位置および姿勢にヘッド４０を制御することができない。したがって、所望の位置および姿勢に造形ステージ７０とヘッド４０を制御して、所望の造形物を印刷するためには、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点を一致させる必要がある。
比較例に係る３Ｄプリンタ１００における原点調整は、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点を一致させる必要がある。仮に、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸とが交差しない場合（Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸とが同一平面上に存在しない場合）、造形物を所望の位置および姿勢に制御することができない。同様に、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸とのなす角度が直行していない場合も、造形物を所望の位置および姿勢に制御することができない。また、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点が一致しない場合も同様に所望の位置および姿勢にヘッド４０を制御することができない。したがって、所望の位置および姿勢に造形ステージ７０とヘッド４０を制御して、所望の造形物を印刷するためには、Ｂ軸の回転中心軸とＣ軸の回転中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点を一致させる必要がある。
【0035】
しかしながら、これら５軸の関係性を調整することは、自由度が高いために調整に習熟しない場合、困難である。
【0036】
〔実施形態１〕
まず図１～８を参照して、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１の構成、動作方法、および調整方法に関して説明する。説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、以降の各実施形態では、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、簡潔化のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。
まず図１～８を参照して、本実施形態に係る３Ｄプリンタ１の構成、動作方法、および調整方法に関して説明する。説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、以降の各実施形態では、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、簡潔化のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。
【0037】
（３Ｄプリンタ１の構成）
図１は、実施形態１に係る３Ｄプリンタ１の構成を示す斜視図である。３Ｄプリンタ１は、１組のフレーム１０と、６個のリニア駆動軸２０と、６個の第１ボールジョイント３０と、１個のヘッド４０と、６個の第２ボールジョイント５０と、６個のリンク６０と、１個の造形ステージ７０と、制御部８０と、を備える。
図１は、実施形態１に係る３Ｄプリンタ１の構成を示す斜視図である。３Ｄプリンタ１は、１組のフレーム１０と、６個のリニア駆動軸２０と、６個の第１ボールジョイント３０と、１個のヘッド４０と、６個の第２ボールジョイント５０と、６個のリンク６０と、１個の造形ステージ７０と、制御部８０と、を備える。
【0038】
フレーム１０は、３Ｄプリンタ１の要部を固定する部材である。フレーム１０は主に上部フレーム１１と下部フレーム１２に大別される。
【0039】
リニア駆動軸２０は、上部フレーム１１と下部フレーム１２との間を繋ぐ直動運動をするアクチュエータである。リニア駆動軸２０としては、リニアモータ、ボールねじ、またはタイミングベルトなどの任意の駆動形態をとることができる。また、本実施形態ではステッピングモータ（図示省略）とタイミングベルト（図示省略）を使用することとするが、使用するモータの種類も制限されない。
【0040】
また、実施形態１では、リニア駆動軸２０が上部フレーム１１と下部フレーム１２とを接続するフレームおよびリニアガイドの機能をも兼ね備えるが、別に鉛直フレームおよびリニアガイドがあってもよい。６個のリニア駆動軸は鉛直方向に延伸し、互いに平行に設置される。リニア駆動軸２０を区別する場合に、リニア駆動軸２０ａ～２０ｆと称する。
【0041】
第１ボールジョイント３０は、リニア駆動軸２０にて駆動されるボールジョイントである。第１ボールジョイント３０は、回転、揺動する機構であれば何でもよく、例えばユニバーサルジョイントであってもよい。第１ボールジョイント３０を区別する場合に、第１ボールジョイント３０ａ～３０ｆと称する。リニア駆動軸２０は対応する添え字「ａ」～「ｆ」の第１ボールジョイント３０を駆動する。つまり、リニア駆動軸２０ａは第１ボールジョイント３０ａを駆動する。
【0042】
ヘッド４０は、エクストルーダ（図示省略）から供給された材料を溶解し、ノズル４１から吐出するヘッドである。３Dプリンタ１では、ヘッド４０を回転および／または傾斜させることによって、ノズル４１の先端４１ａの位置および姿勢を制御する。
【0043】
また、ヘッド４０にはロードセル４２（図示省略）が備わっていてもよい。ロードセル４２は、ノズル４１に加わった鉛直方向荷重を検出し、所定の閾値以上の場合、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したと判定する。ロードセル４２は、ロードセルに限定されず、ヘッド４０またはノズル４１に加わる荷重または、ノズル４１への物体の接近を検出する何らかのセンサであればよい。
【0044】
第２ボールジョイント５０は、ヘッド４０に接続されるボールジョイントである。第２ボールジョイント５０は、回転、揺動する機構であれば何でもよく、例えばユニバーサルジョイントであってもよい。第２ボールジョイント５０を区別する場合に、第２ボールジョイント５０ａ～５０ｆと称する。
【0045】
リンク６０は、第１ボールジョイント３０と第２ボールジョイント５０とを接続するリンクである。リンク６０は、第１ボールジョイント３０の揺動中心と、第２ボールジョイント５０の揺動中心とを通る直線に対し延伸する。また、リンク６０は、ロッドであってもよい。リンク６０を区別する場合に、リンク６０ａ～６０ｆと称する。リンク６０は対応する添え字「ａ」～「ｆ」の第１ボールジョイント３０と第２ボールジョイント５０とを接続する。つまり、リンク６０ａは第１ボールジョイント３０ａと第２ボールジョイント５０ａとを接続する。また、リンク６０ａ～６０ｆの長さはそれぞれ等しい、つまり、第１ボールジョイント３０から第２ボールジョイント５０までの距離はそれぞれ等しい。
【0046】
造形ステージ７０は、ノズル４１から吐出された材料を積層し、造形物を保持するステージである。造形ステージ７０は加熱できてもよい。造形ステージ７０は、フレーム１０に対して固定されている。また、造形ステージ７０は水平平面上に設置されている。
【0047】
制御部８０（図示省略）は、ヘッド４０およびノズル４１を所望の位置および／または姿勢にするために、リニア駆動軸２０を制御する。また、ロードセル４２によって、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したことを検出する。つまり、制御部８０は、３Dプリンタ１の各部を統括的に制御する。
【0048】
（３Ｄプリンタ１の位置および姿勢の定義）
ヘッド４０の位置および姿勢は、ノズル４１の位置および姿勢で定義することができ、ノズル４１の先端４１ａの位置Ｐｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）およびノズル４１の姿勢（φ、θ）である。位置（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）は、造形ステージ７０の中心が原点である。
ヘッド４０の位置および姿勢は、ノズル４１の位置および姿勢で定義することができ、ノズル４１の先端４１ａの位置Ｐｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）およびノズル４１の姿勢（φ、θ）である。位置（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）は、造形ステージ７０の中心が原点である。
【0049】
また、姿勢（φ、θ）は、ノズル４１の姿勢に追従して動作する方向ベクトルで定義でき、φは当該方向ベクトルとＺ軸とのなす角度であり、θは当該方向ベクトルのＸ／Ｙ成分の角度である。つまり、φは傾斜角度であり、θは回転角度である。
【0050】
例えば、φ＝０°でのノズル４１の姿勢は図２であり、造形ステージ７０に対し垂直（鉛直）である。φ＞０°におけるθ＝０°でのノズル４１の姿勢は図３である。また、φ＞０°におけるθ≠０°のノズル４１の姿勢は図４である。
【0051】
（３Ｄプリンタ１の動作）
次に、３Ｄプリンタ１の動作の仕方を説明する。図５は、実施形態１に係る３Ｄプリンタ１の上面図である。図５に示すように、３Ｄプリンタ１のリニア駆動軸２０は、略正三角形の頂点に、それぞれ２個ずつ配置されていることがわかる。つまり、上述した略正三角形の頂点近傍で、それぞれ２個ずつの第１ボールジョイント３０が直動運動（鉛直運動）することがわかる。その結果、第１ボールジョイント３０のＸ／Ｙ座標は変化せず、Ｚ座標のみが変化する。
次に、３Ｄプリンタ１の動作の仕方を説明する。図５は、実施形態１に係る３Ｄプリンタ１の上面図である。図５に示すように、３Ｄプリンタ１のリニア駆動軸２０は、略正三角形の頂点に、それぞれ２個ずつ配置されていることがわかる。つまり、上述した略正三角形の頂点近傍で、それぞれ２個ずつの第１ボールジョイント３０が直動運動（鉛直運動）することがわかる。その結果、第１ボールジョイント３０のＸ／Ｙ座標は変化せず、Ｚ座標のみが変化する。
【0052】
また、ヘッド４０は上述した略正三角形の逆向きの略正三角形の頂点に、それぞれ２個ずつの第２ボールジョイント５０が配置されている。つまり、第２ボールジョイント５０はそれぞれ互いに対し相対的に固定されている。
【0053】
第１ボールジョイント３０と第２ボールジョイント５０との間の距離はリンク６０によって一定なため、リニア駆動軸２０によって第１ボールジョイント３０の位置を制御することによって、第２ボールジョイント５０の位置を制御することができ、結果として、ヘッド４０およびノズル４１の位置および／または姿勢を制御することができる。
【0054】
（３Ｄプリンタ１での原点復帰）
図６は、３Dプリンタ１での原点復帰における動作を示すフローチャートである。
図６は、３Dプリンタ１での原点復帰における動作を示すフローチャートである。
【0055】
制御部８０は、原点復帰に際し、全てのリニア駆動軸２０を鉛直方向上方に向けて動作させる（Ｓ１０１）。各リニア駆動軸２０は、原点条件を満たしているかを確認する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２においてＹｅｓの場合、制御部８０は当該リニア駆動軸２０のみの動作を停止させる（Ｓ１０３）。Ｓ１０２においてＮｏの場合、Ｓ１０２に処理を戻す。
【0056】
制御部８０は、全てのリニア駆動軸が原点条件を満たしているかを確認する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４においてＮｏの場合、Ｓ１０２に処理を戻す。Ｓ１０４においてＹｅｓの場合、原点復帰を終了する。
【0057】
ここで、原点条件は、各リニア駆動軸２０固有の原点センサであってもよいし、ハードリミットに対する押し当てであってもよい。
【0058】
（３Ｄプリンタ１の逆運動学）
ノズル４１を任意の位置および／または姿勢にするためには、第１ボールジョイント３０を制御する必要があることがわかった。そのため、まずは、ヘッド４０およびノズル４１を所望の位置および姿勢に制御するための第１ボールジョイント３０のＺ座標を求める逆運動学を解く。
ノズル４１を任意の位置および／または姿勢にするためには、第１ボールジョイント３０を制御する必要があることがわかった。そのため、まずは、ヘッド４０およびノズル４１を所望の位置および姿勢に制御するための第１ボールジョイント３０のＺ座標を求める逆運動学を解く。
【0059】
ここで、第１ボールジョイント３０の座標はそれぞれ、Ｐｔｉ（ｘｔｉ、ｙｔｉ、ｚｔｉ）で表す。また、第２ボールジョイント５０の座標はそれぞれ、Ｐｈｉ（ｘｈｉ、ｙｈｉ、ｚｈｉ）で表す。ただし、ｉは添え字ａ～ｆに対応する。さらに、ノズル４１の位置が原点であり、φ＝０、θ＝０における、第２ボールジョイント５０の座標Ｐｂｉ（ｘｂｉ、ｙｂｉ、ｚｂｉ）をそれぞれあらかじめ求めておく。
【0060】
まず、φ＝０、θ＝０における造形ステージ７０に対する方向ベクトル（０、０、１）をφ°傾斜させ、かつθ°回転させることで、造形ステージに対する任意の姿勢で必要な第１方向ベクトルを導出する。数１は、任意の姿勢における第１方向ベクトルである。
【0061】
【数1】
【0062】
３Ｄプリンタ１では、ノズル４１の方向ベクトル（０、０、１）をＸ軸周りにα°、Ｙ軸周りにβ°回転させることで、任意の姿勢を実現する。数２は任意の姿勢におけるノズル４１の方向ベクトルである第２方向ベクトルである。
【0063】
【数2】
【0064】
ここで、第１方向ベクトルと、第２方向ベクトルは実質的に同じ姿勢を表すベクトルである。そのため、数３によってφ、θからα、βを導出する。
【0065】
【数3】
【0066】
次に、ノズル４１の先端４１ａの位置Ｐｎ（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）およびノズル４１の姿勢α、βでの第２ボールジョイント５０の座標Ｐｈｉ（ｘｈｉ、ｙｈｉ、ｚｈｉ）を数４で求める。
【0067】
【数4】
【0068】
次に、リンク６０の長さがＬの場合、第１ボールジョイント３０の座標Ｐｔｉ（ｘｔｉ、ｙｔｉ、ｚｔｉ）のうち、ｚｔｉは数２で求まる。ただし、ｘｔｉ、ｙｔｉは３Ｄプリンタ１固有の値なため変動しない。
【0069】
【数5】
【0070】
したがって、第１ボールジョイント３０のそれぞれのｚ座標ｚｔｉを導出でき、当該座標に動かすように各リニア駆動軸２０を動作させることで、任意の位置（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）および姿勢(φ、θ)にノズル４１の先端４１ａを制御することができる。
【0071】
（３Ｄプリンタ１の調整）
３Ｄプリンタ１は、６個の第１ボールジョイント３０の位置に応じて、ノズル４１の位置および姿勢が定まる。そのため、各リニア駆動軸２０の原点を互いに合わせることで、３Ｄプリンタ１を調整することができる。これは、上述した原点復帰を行った状態で残る、造形ステージ７０に対する各リニア駆動軸２０のバラツキを合わせることである。
３Ｄプリンタ１は、６個の第１ボールジョイント３０の位置に応じて、ノズル４１の位置および姿勢が定まる。そのため、各リニア駆動軸２０の原点を互いに合わせることで、３Ｄプリンタ１を調整することができる。これは、上述した原点復帰を行った状態で残る、造形ステージ７０に対する各リニア駆動軸２０のバラツキを合わせることである。
【0072】
各リニア駆動軸２０の原点を合わせるためには、各リニア駆動軸２０の垂直度を出すことと、造形ステージ７０に対する高さを揃えることで、実現することができる。垂直度に関しては、フレーム１０の製作および組み立て精度に依存する。
【0073】
高さに関しては、造形ステージ７０とノズル４１との垂直度に依存する。ここで、造形ステージ７０が傾いている場合、当該高さは異なる位置で異なる高さになる。この高さを揃えることによって、造形ステージ７０とノズル４１の垂直度を出すことができる。
【0074】
（ロードセル４２による調整）
造形ステージ７０の調整を容易にするために、ロードセル４２を用いる。ロードセル４２によって、ノズル４１の先端４１ａが造形ステージ７０に接触した高さを、制御部８０は取得する。
造形ステージ７０の調整を容易にするために、ロードセル４２を用いる。ロードセル４２によって、ノズル４１の先端４１ａが造形ステージ７０に接触した高さを、制御部８０は取得する。
【0075】
ここで、３Ｄプリンタ１では順運動学を簡単な数式に整理することができない。そのため、ノズル４１を鉛直方向下方に向けて動作させ始める前の各リニア駆動軸２０の高さとパルス数を一時記憶しておく。その後、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したことを、ロードセル４２が検出した段階のパルス数を確認し、パルス数の変化分から、各リニア駆動軸２０の高さの変化分を算出することで、制御部８０はノズル４１が造形ステージ７０に接触した高さを取得する。この間、Ｘ／Ｙ座標は変化させないように制御する。
【0076】
図７は、造形ステージ７０の調整をロードセル４２によって行う場合の動作を示すフローチャートである。
【0077】
制御部８０は、ある位置におけるノズル４１を、鉛直方向下方に向けて動作させる（Ｓ２０１）。制御部８０は、ロードセル４２によってノズル４１が造形ステージに接触したかを判定する（Ｓ２０２）。Ｓ２０２においてＮｏの場合、Ｓ２０２に処理を戻す。Ｓ２０２においてＹｅｓの場合、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したときのリニア駆動軸２０の鉛直方向高さを、制御部８０は取得し第１高さとする（Ｓ２０３）。
【0078】
制御部８０は、別の位置にノズル４１、すなわちヘッド４０を動作させる（Ｓ２０４）。この際、ノズルは傾斜させない。制御部８０は、別の位置におけるノズル４１を、鉛直方向下方に向けて動作させる（Ｓ２０５）。制御部８０は、ロードセル４２によってノズル４１が造形ステージに接触したかを判定する（Ｓ２０６）。Ｓ２０６においてＮｏの場合、Ｓ２０６に処理を戻す。Ｓ２０６においてＹｅｓの場合、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したときのリニア駆動軸２０の鉛直方向高さを、制御部８０は取得し第２高さとする（Ｓ２０７）。
【0079】
制御部８０は、第１高さと第２高さとを比較し、同じ高さであるか否かを判定する（Ｓ２０８）。Ｓ２０８においてＮｏの場合、第１高さと第２高さとが異なるため、造形ステージ７０の高さを調整する（Ｓ２０９）。Ｓ２０８においてＹｅｓの場合、造形ステージ７０の調整を終了する。
【0080】
図７においては、２か所の位置におけるリニア駆動軸２０の高さを比較したが、２か所に制限されない。例えば、Ｘ／Ｙ方向それぞれ２か所ずつ測定し、造形ステージ７０の傾きを把握して、造形ステージ７０を調整してもよい。
【0081】
（小括）
まず、３Ｄプリンタ１の構成を説明し、原点復帰の方法を説明した。次に、逆運動学を解き、任意の位置および姿勢に制御する方法を説明した。さらに、３Ｄプリンタ１の調整方法、特に造形ステージ７０の調整方法を説明した。
まず、３Ｄプリンタ１の構成を説明し、原点復帰の方法を説明した。次に、逆運動学を解き、任意の位置および姿勢に制御する方法を説明した。さらに、３Ｄプリンタ１の調整方法、特に造形ステージ７０の調整方法を説明した。
【0082】
比較例における調整方法では、Ｂ軸の中心軸とＣ軸の中心軸との交点に、Ｘ／Ｙ／Ｚ軸の原点を一致させる必要があり、困難である。対して、実施形態１に係る３Ｄプリンタ１における調整方法では、各リニア駆動軸２０の高さを揃えるだけでよい。また、各リニア駆動軸２０の高さを揃えるに際し、ロードセル４２によってノズル４１が造形ステージ７０に接触した高さを取得することができ、高さの違いを比較して容易に調整できる。
【0083】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、ノズル４１が造形ステージ７０に対して垂直（鉛直）な状態で先端４１ａが原点にある場合における、第２ボールジョイント５０の高さｚｂｉである、ヘッド４０の高さＨ（ｚｈｉ＝Ｈ）を導出する。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、ノズル４１が造形ステージ７０に対して垂直（鉛直）な状態で先端４１ａが原点にある場合における、第２ボールジョイント５０の高さｚｂｉである、ヘッド４０の高さＨ（ｚｈｉ＝Ｈ）を導出する。
【0084】
ヘッド４０の高さＨは、重要なパラメータである。ノズル４１が傾斜および／または回転した場合における第２ボールジョイント５０の座標Ｐｈｉ（ｘｈｉ、ｙｈｉ、ｚｈｉ）は、ヘッド４０の高さＨによって計算結果が大きく変わる。そのため、当該高さＨが間違っている場合、ノズル４１の位置および／または姿勢は大きく異なることになる。
【0085】
（ヘッド４０の高さHの調整）
図８は、ヘッド４０の高さHの調整をロードセル４２によって行う場合の動作を示すフローチャートである。
図８は、ヘッド４０の高さHの調整をロードセル４２によって行う場合の動作を示すフローチャートである。
【0086】
制御部８０は、ノズル４１が鉛直な状況（ノズル４１が造形ステージ７０に対して垂直な状況）において、ある位置におけるノズル４１を、鉛直方向下方に向けて動作させる（Ｓ３０１）。この際、ノズル４１は傾斜させてはいけない。制御部８０は、ロードセル４２によってノズル４１が造形ステージに接触したかを判定する（Ｓ３０２）。Ｓ３０２においてＮｏの場合、Ｓ３０２に処理を戻す。Ｓ３０２においてＹｅｓの場合、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したときのリニア駆動軸２０の鉛直方向高さを、制御部８０は取得し、基準高さとする（Ｓ３０３）。
【0087】
制御部８０は、ノズル４１を傾斜させる（Ｓ３０４）。この際、ノズル４１の傾斜角度は５°以上３０°以下が好ましい。制御部８０は、ノズル４１が鉛直から傾斜した状況において、同じ位置におけるノズル４１を、鉛直方向下方に向けて動作させる（Ｓ３０５）。制御部８０は、ロードセル４２によってノズル４１が造形ステージに接触したかを判定する（Ｓ３０６）。Ｓ３０６においてＮｏの場合、Ｓ３０６に処理を戻す。Ｓ３０６においてＹｅｓの場合、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したときのリニア駆動軸２０の鉛直方向高さを、制御部８０は取得し、傾斜時高さとする（Ｓ３０７）。
【0088】
制御部８０は、基準高さと傾斜時高さとを比較し、同じ高さであるか否かを判定する（Ｓ３０８）。Ｓ３０８においてＮｏの場合、基準高さと傾斜時高さとが同じになるまで、ヘッド４０の高さＨを調整する（Ｓ３０９）。Ｓ３０８においてＹｅｓの場合、ヘッド４０の高さＨの調整を終了する。
【0089】
図８においては、ノズル４１が鉛直な状況における基準高さに対して、１種類のヘッド４０の高さＨにおけるノズル４１が鉛直から傾斜した状況における傾斜時高さを比較したが、１種類に限定されない。例えば、複数の高さＨを順番に変えながらＳ３０４～Ｓ３０６の処理を繰り返し、最適なヘッド４０の高さＨを導出してもよい。
【0090】
（小括）
ノズル４１が傾斜および／または回転するに際し、ヘッドの高さＨが重要なパラメータであることを示した。その上で、当該高さＨを、ロードセル４２によって検出したノズル４１が造形ステージ７０に接触した高さを用いて、導出することができる。
ノズル４１が傾斜および／または回転するに際し、ヘッドの高さＨが重要なパラメータであることを示した。その上で、当該高さＨを、ロードセル４２によって検出したノズル４１が造形ステージ７０に接触した高さを用いて、導出することができる。
【0091】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、３Dプリンタ１の傾斜角度の限界に関して説明し、当該限界を改善する機構に関して説明する。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。本実施形態では、３Dプリンタ１の傾斜角度の限界に関して説明し、当該限界を改善する機構に関して説明する。
【0092】
（ボールジョイントにおける可動範囲）
ボールジョイントは一般的に、球状にくり抜かれ、一面が開口部になったソケットと、当該ソケットの中を摺動するボールと、ボールから突出し、ソケットの開口部の中を揺動するシャフトとを備える。
ボールジョイントは一般的に、球状にくり抜かれ、一面が開口部になったソケットと、当該ソケットの中を摺動するボールと、ボールから突出し、ソケットの開口部の中を揺動するシャフトとを備える。
【0093】
ボールはシャフトの延伸方向を回転軸として、シャフトを回転させることができる。また、ボールは球状にくり抜かれたソケットの内部を摺動し、シャフトを揺動させることができる。
【0094】
ボールがソケットの中で摺動する際に、シャフトがソケットの開口部と当接し、ボールジョイントの可動範囲が制限される。ボールジョイントの開口部を大きくすることで、ボールジョイントの可動範囲は大きくなるが、ボールがソケットから脱落しないようにするために可動範囲に限界が生じる。
【0095】
（３Dプリンタ１における可動範囲）
３Dプリンタ１ではボールジョイントは第１ボールジョイント３０と第２ボールジョイント５０とがある。このうち、第２ボールジョイント５０の先に傾斜するヘッド４０が接続されている。ヘッド４０を傾斜させることで、第２ボールジョイント５０のシャフトはソケットに容易に当接する。対して、第１ボールジョイント３０は、傾斜しないリニア駆動軸２０に配置されているため、第１ボールジョイント３０のシャフトは容易にソケットに当接しない。
３Dプリンタ１ではボールジョイントは第１ボールジョイント３０と第２ボールジョイント５０とがある。このうち、第２ボールジョイント５０の先に傾斜するヘッド４０が接続されている。ヘッド４０を傾斜させることで、第２ボールジョイント５０のシャフトはソケットに容易に当接する。対して、第１ボールジョイント３０は、傾斜しないリニア駆動軸２０に配置されているため、第１ボールジョイント３０のシャフトは容易にソケットに当接しない。
【0096】
（第２ボールジョイント５１の構成）
図９は、実施形態３に係る第２ボールジョイント５１の構成を示すモデル図である。実施形態３に係る３Dプリンタでは、実施形態１における第２ボールジョイント５０に代わり、第２ボールジョイント５１を備える。第２ボールジョイント５１は、第２ボールジョイント５０と異なり、ソケット５２と、ボール５３と、シャフト５４と、第１回転部５５と、アーム５６と、第２回転部５７とを備える。
図９は、実施形態３に係る第２ボールジョイント５１の構成を示すモデル図である。実施形態３に係る３Dプリンタでは、実施形態１における第２ボールジョイント５０に代わり、第２ボールジョイント５１を備える。第２ボールジョイント５１は、第２ボールジョイント５０と異なり、ソケット５２と、ボール５３と、シャフト５４と、第１回転部５５と、アーム５６と、第２回転部５７とを備える。
【0097】
ソケット５２は、球状にくり抜かれ、一面が開口部５２ａになっている。ボール５３は、ソケット５２の中を摺動する。シャフト５４は、ボール５３から突出し、開口部５２ａの中を揺動する。
【0098】
ソケット５２は、リンク６０と接続されており、ソケット５２とリンク６０との接続面に第１回転部５５が備わっている。第１回転部５５は、リンク６０の延伸方向を回転軸として回転することができる。つまり、第１ボールジョイント３０と第２ボールジョイント５１との揺動中心（実質的にボールの中心）を通る回転中心軸でもって、第１回転部５５は回転することができる。第１回転部５５には、例えばベアリング等を用いてもよい。
【0099】
アーム５６は、シャフト５４とヘッド５０とを接続するアームである。アーム５６の一例としては、L字型の形状としてもよいが、これに制限されない。アーム５６とヘッド４０との接続面が第２回転部５７である。第２回転部５７は、ボール５３の中心を通る回転中心軸を中心にアーム５６を回転させる。第２回転部５７には、例えばベアリングを用いてもよい。
【0100】
（第２ボールジョイント５１の動作）
第２ボールジョイント５１は、ボール５３においてシャフト５４の延伸方向を回転中心軸として回転することと、第１回転部５５においてリンク６０の延伸方向を回転中心軸として回転することと、第２回転部５７においてボール５３の中心を通る回転中心軸を中心に回転することができる。したがって、第２ボールジョイント５１は、ボール５３の中心を通る異なる３本の回転中心軸を含む。
第２ボールジョイント５１は、ボール５３においてシャフト５４の延伸方向を回転中心軸として回転することと、第１回転部５５においてリンク６０の延伸方向を回転中心軸として回転することと、第２回転部５７においてボール５３の中心を通る回転中心軸を中心に回転することができる。したがって、第２ボールジョイント５１は、ボール５３の中心を通る異なる３本の回転中心軸を含む。
【0101】
そのため、シャフト５４がソケット５２の開口部５２ａに当接した場合に、いずれかの回転中心軸に対して回転することで当接を解除することができる。すなわち、シャフト５４の揺動できる可動範囲が拡大することになる。これにより、ヘッド４０を傾斜できる範囲を拡大することができる。
【0102】
具体的な事例を図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、実施形態３に係る第２ボールジョイント５１を第１回転部５５の回転中心軸の方向から見たモデル図である。図１１は、実施形態３に係る第２ボールジョイント５１を第２回転部５７の回転中心軸の方向から見たモデル図である。
【0103】
図１０および図１１では、ともに左側の図において、ソケット５２とシャフト５４が開口部５２ａで当接している。そのため、第１回転部５５および第２回転部５７が存在しない場合、当接している方向にシャフト５４は揺動することはできない。しかしながら、第１回転部５５および第２回転部５７が当接を解除する方向に回転することによってさらに先ほど当接していた方向に回転できる余地が生まれる。
【0104】
なお、第１回転部５５および第２回転部５７は、それぞれリンク６０およびヘッド４０に備わっていてもよい。また、第２ボールジョイント５１は、ボール５３に代えて、シャフト５４の延伸方向を回転中心軸とする回転部（例えば、ベアリング）が備わっていてもよい。
【0105】
（開口部５２ａの形状）
開口部５２ａの形状は揺動範囲を一律にするために円形とすることが一般的であるが、これに制限されない。すなわち、リンク６０またはヘッド４０に対する第２ボールジョイント５１の姿勢に応じた形状としてもよく、例えば楕円形状などである。
開口部５２ａの形状は揺動範囲を一律にするために円形とすることが一般的であるが、これに制限されない。すなわち、リンク６０またはヘッド４０に対する第２ボールジョイント５１の姿勢に応じた形状としてもよく、例えば楕円形状などである。
【0106】
（小括）
ヘッド４０が傾斜できる範囲が第２ボールジョイント５０によって制限されることを説明し、当該範囲を拡大するための第２ボールジョイント５１の構造を説明した。
ヘッド４０が傾斜できる範囲が第２ボールジョイント５０によって制限されることを説明し、当該範囲を拡大するための第２ボールジョイント５１の構造を説明した。
【0107】
〔変形例〕
（ロードセル４２を用いない調整）
制御部８０は、ロードセル４２によってリニア駆動軸２０の高さを取得することで、調整を容易に進められることを実施形態１および２で示した。ヘッド４０はロードセル４２を備えなくてもよい。
（ロードセル４２を用いない調整）
制御部８０は、ロードセル４２によってリニア駆動軸２０の高さを取得することで、調整を容易に進められることを実施形態１および２で示した。ヘッド４０はロードセル４２を備えなくてもよい。
【0108】
この場合、ユーザが３Ｄプリンタ１を手動で制御し、鉛直方向下方にジョグ送りしながら、ノズル４１の造形ステージ７０への接触を確認する。この際に、造形ステージ７０の上に紙を置き、当該紙を動かしながら、ノズル４１と造形ステージ７０のクリアランスを確認してもよい。また、紙は紙でなくてもよく、シックネスゲージなどであってもよい。
【0109】
（５軸における３Ｄプリンタ）
実施形態１から３では、６軸の３Ｄプリンタ１に関して説明した。３Ｄプリンタは、６軸には限定されず、少なくとも５軸以上の任意の軸数であってもよい。つまり、本発明における３Ｄプリンタは少なくとも５自由度を満たせばよい。
実施形態１から３では、６軸の３Ｄプリンタ１に関して説明した。３Ｄプリンタは、６軸には限定されず、少なくとも５軸以上の任意の軸数であってもよい。つまり、本発明における３Ｄプリンタは少なくとも５自由度を満たせばよい。
【0110】
例えば、５軸で３Ｄプリンタを構成し、５自由度とした場合、リニア駆動軸を正五角形で配置してもよい。また、実施形態１および２においても、６個のリニア駆動軸２０の配置は、上述した事例に限定されず、任意の配置方法、例えば正六角形などに配置してもよい。
【0111】
（取り外し式センサの利用）
実施形態１および２では、ロードセル４２によって、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したことを検出した。本変形例では、３Ｄプリンタに内蔵されない、取り外し式の接触検知センサを、ノズル４１に取り付けるか、または、ノズル４１直下に配置してもよい。取り外し式の接触検知センサは、ロードセル４２と同様の機能を果たし、ノズル４１と造形ステージ７０との接触を検出する。
実施形態１および２では、ロードセル４２によって、ノズル４１が造形ステージ７０に接触したことを検出した。本変形例では、３Ｄプリンタに内蔵されない、取り外し式の接触検知センサを、ノズル４１に取り付けるか、または、ノズル４１直下に配置してもよい。取り外し式の接触検知センサは、ロードセル４２と同様の機能を果たし、ノズル４１と造形ステージ７０との接触を検出する。
【0112】
（パラレルリンクロボットにおける適用）
実施形態１から３では、３Dプリンタ（３次元造形装置）に関して記載したが、これに限定されない。例えば、３Dプリンタではなく、パラレルリンクロボットであってもよい。当該パラレルリンクロボットは、３Dプリンタ１におけるノズル４１に代えてヘッド４０はスピンドルを備えたフライス盤またはマシニングセンタであってもよいし、ノズル４１に代えてヘッド４０はレーザを備えたレーザ加工機であってもよい。また、ヘッド４０はノズル４１に代えてピッキングツールを備えてもよい。これらに限定されず任意のツールをヘッド４０に備えてもよい。
実施形態１から３では、３Dプリンタ（３次元造形装置）に関して記載したが、これに限定されない。例えば、３Dプリンタではなく、パラレルリンクロボットであってもよい。当該パラレルリンクロボットは、３Dプリンタ１におけるノズル４１に代えてヘッド４０はスピンドルを備えたフライス盤またはマシニングセンタであってもよいし、ノズル４１に代えてヘッド４０はレーザを備えたレーザ加工機であってもよい。また、ヘッド４０はノズル４１に代えてピッキングツールを備えてもよい。これらに限定されず任意のツールをヘッド４０に備えてもよい。
【0113】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0114】
１、１００ ３Ｄプリンタ（３次元造形装置）
１０ フレーム
１１ 上部フレーム
１２ 下部フレーム
２０、２０ａ～２０ｆ リニア駆動軸
３０、３０ａ～３０ｆ 第１ボールジョイント
４０ ヘッド
４１ ノズル
４１ａ 先端
４２ ロードセル
５０、５０ａ～５０ｆ、５１ 第２ボールジョイント
５２ ソケット
５３ ボール
５４ シャフト
５５ 第１回転部
５６ アーム
５７ 第２回転部
６０、６０ａ～６０ｆ リンク
７０ 造形ステージ
１０ フレーム
１１ 上部フレーム
１２ 下部フレーム
２０、２０ａ～２０ｆ リニア駆動軸
３０、３０ａ～３０ｆ 第１ボールジョイント
４０ ヘッド
４１ ノズル
４１ａ 先端
４２ ロードセル
５０、５０ａ～５０ｆ、５１ 第２ボールジョイント
５２ ソケット
５３ ボール
５４ シャフト
５５ 第１回転部
５６ アーム
５７ 第２回転部
６０、６０ａ～６０ｆ リンク
７０ 造形ステージ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
