CN106457685A - 三维造型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减少造型工序中的喷墨头的等待时间而缩短造型时间的三维造型装置，利用复涂机(2)在造型台(30)上散布并层叠砂，根据造型数据，从头(1)向散布的砂上喷出·涂敷粘结剂，利用粘结剂使砂(S)结合而制作三维造型物，其中，将复涂机(2)设为能够散布与造型台(30)的1边的长度相对应的砂(S)的长度，以能够在与1边正交的方向上移动的方式形成，将头(1)形成为能够喷出对应于与1边相邻的边的长度的粘结剂的线型头，以能够在正交于与1边相邻的边的方向上移动的方式形成，使复涂机(2)和头(1)交替地动作而在造型台(30)上形成三维造型物。

Description

三维造型装置
技术领域
本发明涉及一种使用粉体材料和粉体材料的结合剂而造型三维造型物的三维造型装置，特别是涉及用于散布造型所需要的砂的复涂机(recoater)和用于向砂涂敷粘结剂的喷墨头的配置。
背景技术
近年来，通过输入三维的设计数据而像打印那样造型立体物(三维造型物)的三维造型装置(3D打印机)被实用化。在低价位(100万日元以下)的普及机中，通过从喷嘴向制作台上散布熔化的树脂而形成较薄的层，重叠该较薄的层而造型立体物，较薄层的每1层的高度为0.2mm左右。普及机适合制作玩具等。
另一方面，为了造型需要较高精度的立体物，需要几百万日元左右的中价位的中级机。在中级机中存在喷射树脂粒而堆积层进行造型的中级机，与重叠熔化的树脂进行造型的普及机相比，表面的加工质量流畅。此外，在中级机中存在组合几种原材料而制作造型物的中级机，能够造型带颜色的立体物、使外侧部分透明而看透内部结构这样的立体物。这样的中级机适合制作以验证部件的功能为目的的试制产品、演示用的模型。
并且，从几千万日元到超过1亿日元的高价位的高级机面向制造业，能够制作接近最终产品的造型品。因此，高级机适合产品的最终确认、销售、在市场调査等中应用的情况。此外，在属于该高级机的三维造型装置中存在能够制成铸造品的量产所使用的砂模的三维造型装置。
在砂模制造用的三维造型装置中包括：复涂机，其在主体中贮存砂，能够从顶端部以线状散布砂；以及喷墨头，其用于在复涂机在造型台上较薄且均匀地散布的砂上涂敷被称作粘结剂的结合剂。在砂模制造用的三维造型装置中，向在造型台上较薄且均匀地散布的砂层上喷出·涂敷结合剂使其固化、层叠而制成了造型物之后烧结。由粉体制造三维物品的装置在专利文献1中有所公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－248231号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在以往的砂模制造用的三维造型装置中，由于复涂机和喷墨头相对于造型台向相同的方向移动，因此，存在造型花费时间这样的课题。即，由于以往是重复在复涂机从造型台的一端朝向另一端散布砂并返回到原本的位置之后喷墨头向砂上喷出·涂敷结合剂的动作，因此，直到复涂机返回到原本的位置为止喷墨头存在等待时间。
本发明的目的在于，重新审视以往的砂模制造用的三维造型装置中的复涂机和喷墨头的动作，提供一种能够减少层叠砂的工序中的喷墨头的等待时间而缩短造型时间的三维造型装置。
用于解决问题的方案
根据本发明的第1技术方案，能够提供一种三维造型装置，其利用复涂机在造型台上散布并层叠粉体材料，根据造型数据，从喷墨头向散布的粉体材料上喷出·涂敷结合剂，使粉体材料结合而制作三维造型物，其特征在于，将复涂机设为能够散布与造型台的1边长度相对应的粉体材料的长度，复涂机以能够在与1边正交的方向上移动的方式形成，将喷墨头形成为能够喷出·涂敷对应于与1边相邻的边的长度的结合剂的线型头(日文：ラインヘッド)，喷墨头以能够在正交于与1边相邻的边的方向上移动的方式形成。
根据本发明的第2技术方案，能够提供一种三维造型装置，其利用复涂机在造型台上散布并层叠粉体材料，根据造型数据，从喷墨头向散布后的粉体材料上喷出·涂敷结合剂，使粉体材料结合而制作三维造型物，其特征在于，将复涂机设为能够散布与造型台的1边长度相对应的粉体材料的长度，复涂机以能够在与1边正交的方向上移动的方式形成，将喷墨头形成为能够在造型台的纵横方向上自由地移动而喷出·涂敷结合剂的串行头(日文：シリアルヘッド)，并且喷墨头形成为也能够移动到复涂机的移动轨迹之外，在复涂机在与1边正交的方向上移动而向造型台上散布粉体材料的动作过程中，使喷墨头尾随所述复涂机，向复涂机所散布的粉体材料上喷出·涂敷结合剂。
发明的效果
采用本发明的三维造型装置，由于不用等待向造型台上散布砂的复涂机的返回动作就能够从喷墨头向散布到造型台上的砂上喷出·涂敷结合剂，因此，存在能够缩短造型时间这样的效果。
附图说明
图1的(a)是表示构成通常的三维造型装置的构件的立体图，图1的(b)表示将由利用图1的(a)所示的三维造型装置形成的三维造型物的铸模铸造的圆柱作为三维造型物的例子的立体图，图1的(c)是表示为了铸造图1的(b)所示的圆柱而形成在造型箱内的造型物的一个例子的立体图。
图2的(a)是表示利用复涂机在容纳于图1所示的造型箱内的造型台上形成第1层的砂层的工序的立体图，图2的(b)是表示利用喷墨头向利用图2的(a)的工序制作在造型台上的砂层喷出·涂敷粘结剂的工序的立体图，图2的(c)是表示利用复涂机在图2的(b)所示的第1层的砂层上形成第2层的砂层的工序的立体图，图2的(d)是表示在以多层进行了利用复涂机的砂层的形成和利用喷墨头的粘结剂的喷出·涂敷之后利用喷墨头向砂层上喷出·涂敷粘结剂的工序的立体图。
图3的(a)是与造型箱和用于使造型台升降的升降装置一同表示图2的(a)所示的状态的剖视图，图3的(b)是与造型箱和用于使造型台升降的升降装置一同表示图2的(b)所示的状态的剖视图，图3的(c)是与造型箱和用于使造型台升降的升降装置一同表示图2的(c)所示的状态的剖视图，图3的(d)是表示利用喷墨头向利用图3的(c)的工序形成的第2层的砂层上喷出·涂敷粘结剂的工序的剖视图，图3的(e)是表示以多层在造型箱内的造型台形成有砂层的状态的剖视图，图3的(f)是表示在造型箱内的造型台上形成砂层直到最后的层、利用粘结剂在砂层中形成有中空造型物的状态的剖视图。
图4的(a)是沿着图3的(f)的A－A线的剖视图，图4的(b)是沿着图4的(a)的B－B线的剖视图，图4的(c)是沿着图4的(a)的C－C线的剖视图，图4的(d)是沿着图4的(a)的D－D线的剖视图，图4的(e)是沿着图4的(a)的E－E线的剖视图，图4的(f)是沿着图4的(a)的F－F线的剖视图，图4的(g)是沿着图4的(a)的G－G线的剖视图。
图5的(a)是表示本发明的三维造型装置的第1实施例中的喷墨头和复涂机的移动机构的结构的立体图，图5的(b)是从箭头A方向观察图5的(a)所示的喷墨头和复涂机的移动机构的向视图，图5的(c)是从箭头B方向观察图5的(a)所示的喷墨头和复涂机的移动机构的向视图。
图6的(a)是从箭头C方向观察图5的(a)所示的喷墨头和复涂机的移动机构的立体图，图6的(b)是表示头自图6的(a)所示的状态起移动的状态的立体图，图6的(c)是表示头自图6的(b)所示的状态起的移动结束、复涂机移动的状态的立体图。
图7的(a)是表示本发明的三维造型装置的第1实施例中的喷墨头的粘结剂的喷口部分的结构的一个例子的立体图，图7的(b)是表示本发明的三维造型装置的第1实施例中的喷墨头的粘结剂的喷口部分的结构的另一个例子的立体图。
图8是说明本发明的三维造型装置的第1实施例中的喷墨头和复涂机的动作，图8的(a)是喷墨头和复涂机处于退避状态时的立体图，图8的(b)是表示复涂机向造型台上散布砂的状态的立体图，图8的(c)是表示利用喷墨头向由复涂机散布的砂上喷出·涂敷粘结剂的状态的立体图。
图9的(a)是表示本发明的三维造型装置的第2实施例中的喷墨头和复涂机的移动机构的结构的立体图，是表示喷墨头和复涂机处于退避位置的状态的图，图9的(b)是表示复涂机自图9的(a)所示的状态起移动而进行散砂的状态的立体图，图9的(c)是表示喷墨头自图9的(b)所示的状态起尾随复涂机地动作的状态的立体图，图9的(d)是表示复涂机完成散砂动作而进入到退避位置、喷墨头移动而喷出·涂敷粘结剂的状态的立体图。
图10的(a)是表示喷墨头和复涂机处于退避位置的状态的图，图10的(b)是表示复涂机自图10的(a)所示的状态起移动而进行散砂的状态的立体图，图10的(c)是表示喷墨头自图10的(b)所示的状态起尾随复涂机地动作的状态的立体图，图10的(d)是表示复涂机完成散砂动作而进入到退避位置、喷墨头移动而喷出·涂敷粘结剂的状态的立体图。
图11的(a)是表示在本发明的三维造型装置的第2实施例中复涂机移动而进行散砂、喷墨头尾随复涂机而喷出·涂敷粘结剂的状态的局部放大立体图，图11的(b)是图11的(a)的俯视图。
图12的(a)是简化地表示本发明的三维造型装置的第3实施例中的喷墨头和复涂机的移动机构的结构的俯视图，是表示喷墨头和复涂机处于退避位置的状态的图，图12的(b)是表示复涂机自图12的(a)所示的状态起移动而进行散砂动作、喷墨头尾随复涂机地动作的状态的俯视图，图12的(c)是表示复涂机自图12的(b)所示的状态起完成散砂动作而进入到退避位置、喷墨头也完成粘结剂的喷出·涂敷动作而进入到退避位置的状态的俯视图。
具体实施方式
以下，利用附图基于具体的实施例详细地说明本发明的实施方式，但在说明本发明的实施方式之前利用图1～图4说明迄今为止的使用砂作为通常的粉体材料的三维造型装置的结构和动作。另外，砂是一个例子，三维造型装置的造型箱也可以应用于除砂之外的其他的粉体材料。此外，本发明的三维造型装置的结构除了后述的喷墨头和复涂机的移动机构的部分之外可以与图1的(a)所示的三维造型装置10的结构相同，因此，在本发明的实施例的说明中对于除了喷墨头和复涂机的移动机构的部分之外的三维造型装置的结构省略说明。
图1的(a)是表示通常的三维造型装置10的外观并将设置在其内部的构件取出地表示的图。三维造型装置10也被称作3D打印机。在三维造型装置10中内置有喷墨头1、复涂机2、造型箱3、升降装置4、供砂料斗单元5、清洁单元6、造型箱移送单元7以及药品单元8等。另外，喷墨头1之后简记作头1。
头1能够利用头X轴HAX和头Y轴HAY沿着箭头所示的前后左右移动。此外，头1基于将位图、NC的路径数据等三维数据转换为二维的层的集合而成的数据喷出作为使砂结合的结合剂的粘结剂，将其涂敷在造型台上。结合剂之后记载为粘结剂。在头1的附近设有复涂机2。复涂机2具备复涂机内料斗和振动叶片(均未图示)。复涂机内料斗用于贮存从供砂料斗单元5供给的砂。此外，在复涂机2利用复涂机轴RAY1沿着箭头所示的从装置正面观看时的前后方向移动时，振动叶片动作，在移动过程中从复涂机2向造型台上稠密且水平地以相同的厚度散布砂。
造型箱3用于容纳后述的造型台，在造型台上造型好的模型(在本发明中是三维造型物)完成。在造型箱3中模型完成时，利用造型箱移送单元7的驱动辊自动地将造型箱3送出到三维造型装置10之外。在将造型箱3插入到三维造型装置10中时也利用造型箱移送单元7驱动辊自动地将造型箱3插入到三维造型装置10中。
升降装置4用于使容纳在造型箱3中的造型台在箭头所示的Z轴方向上移动，由于能够使用通用的装置，因此，在此省略其结构的说明。此外，清洁单元6用于除去附着在头1上的多余的粘结剂、砂等，药品单元8用于贮存造型工艺所使用的药品(粘结剂、清洁剂)。粘结剂被向头1供给，清洁剂被向清洁单元6供给。此外，在药品单元8中存在废液箱，在清洁单元6中产生的废液被回收到该箱中。
复涂机、头沿着各轴的移动能够利用使用滚珠丝杠、使用同步带、或者使用空气压的滑动气缸等公知的手段来进行。同样，利用升降装置使造型台进行的升降能够利用使用滚珠丝杠的机构、使用链和齿轮的机构、使用空气压的滑动气缸、或者液压机构等公知的机构。
在图1的(a)所示的三维造型装置10中，能够造型用于制作图1的(b)所示的铸造品90的、图1的(c)所示的砂模作为三维造型物20。在图1的(c)所示的三维造型物20设有用于浇铸铸造品90的内部空间21和作为用于使铸铁流入到内部空间21的连络部的浇口22。
在此，利用图2～图4说明在图1的(a)所示的造型箱3中使用头1和复涂机2制作三维造型物的工序的通常的例子。另外，在该例中，作为在造型箱3中制作的封入有粉体材料的三维造型物，说明将用于制作与图1的(b)所示的铸造品90相同形状的铸造品的铸模制作为最小限度的三维造型物的情况。
图2的(a)、图3的(a)是表示利用复涂机2在容纳于图1的(a)所示的造型箱3内的造型台30上水平地散布砂S而形成第1层的砂层S1的工序的图。如图3的(a)所示，在该例中，在造型开始时刻，造型台30的上表面30S成为与造型箱3的上端面3T相同高度的面。从图1的(a)所示的供砂料斗单元5供给的砂S进入到复涂机2中，复涂机2沿着复涂机轴RAY1沿着箭头的方向移动，将该砂S散布在造型台30的上表面30S而形成第1层的砂层S1。复涂机2从造型台30的一端连续地移动到另一端，在造型台30的上表面30S的整个面较薄地散布砂S。散布砂S结束了的复涂机2移动到造型台30之外待机。
图4的(b)表示形成在造型台30上的第1层的砂层S1。包含第1层的砂层S1的厚度在内，之后层叠在第1层的砂层S1上的砂层的厚度始终恒定。图2的(b)、图3的(b)是表示利用头1向图4的(a)所示的第1层的砂层S1上喷出·涂敷粘结剂的工序的图。头1能够利用图1的(a)所示的头X轴HAX和头Y轴HAY沿着箭头所示的前后左右移动。具体地讲，头1按照造型数据重复进行如下动作：首先向X方向移动而喷出·涂敷粘结剂、接着向Y方向移动1行的量之后在X方向上喷出·涂敷粘结剂。在没有造型物的部分、即没有造型数据的部分不喷出粘结剂。
在造型台30下设置有升降装置4，但在复涂机2的动作刚刚结束之后头1动作时，升降装置4不动作。图4的(c)表示从头1向第1层的砂层S1喷出·涂敷粘结剂结束的状态。在向第1层的砂层S1上喷出·涂敷粘结剂结束时，第1层的砂层S1的粘结剂涂敷部分B1固化。在向第1层的砂层S1上涂敷粘结剂结束时，利用升降装置4使造型台30下降与第1层的砂层S1的厚度相应的量。其结果，第1层的砂层S1的上表面成为与造型箱3的上端面3T相同的面。
在该状态下，头1和复涂机2返回到原本的位置，接着，如图2的(c)、图3的(c)所示，进行从向箭头所示的方向移动的复涂机2向涂敷有粘结剂的第1层的砂层S1上散布砂S、形成第2层的砂层S2的工序。通过利用复涂机2形成第2层的砂层S2，涂敷在第1层的砂层S1上的粘结剂涂敷部分B1被砂S完全隐藏。
接着，如图3的(d)所示，利用头1向第2层的砂层S2上喷出·涂敷粘结剂，第2层的砂层S2的粘结剂涂敷部分B2固化，与第1层的砂层S1的粘结剂涂敷部分B1连接。在利用升降装置4使造型台30下降与砂层的厚度相应的量的同时反复实施这样的利用复涂机2进行的砂层的散布和利用头1进行的粘结剂的喷出·涂敷。利用头1形成在砂层上的粘结剂的涂敷部分的形状根据制作的造型物的形状而有所不同。在像本例子这样制作与图1的(c)所示的砂模相同形状的砂模作为中空的三维造型物的情况下，砂层上的粘结剂涂敷部分的形状像图4的(c)～图4的(g)那样变化。
图2的(d)所示的状态表示在造型箱3中将中空造型物制作了一半左右的状态。而且，图3的(e)表示形成图4的(e)所示的状态的、第n(n是自然数)层的砂层Sn的工序，图2的(d)表示向砂层Sn上喷出·涂敷粘结剂而形成粘结剂涂敷部分Bn的工序。此时，造型台30利用升降装置4下降到造型箱3的深度的一半左右的位置。
图3的(f)和图4的(g)表示在造型台30上形成有砂的最终层Sz、在砂的最终层Sz上形成有粘结剂涂敷部分Bz的状态。在该状态下，造型台30的下面30B利用升降装置4下降到造型箱3的下端面3B的位置。此外，图4的(a)表示沿着图3的(f)的A－A线的截面。而且，根据图4的(a)所示的截面可知，图4的(b)～图4的(g)所示的粘结剂涂敷部分的形状分别是沿着图4的(a)的B－B线、C－C线、D－D线、E－E线、F－F线以及G－G线的形状。另外，在形成在造型台30上的三维造型物的高度低于造型箱3的深度的情况下，在三维造型装置的造型结束时，造型台30有时也不到达造型箱3的下端部。
在以上说明的工序结束时，在造型箱3的内部形成有图3的(f)所示的三维造型物20。在三维造型物20的上端面形成有作为内部和外部的连络部的浇口22。自该状态起使升降装置4动作，将内置造型台30和包含其上的砂层的三维造型物20的造型箱3如图5的(a)所示放置在造型箱移送单元7上，在辊70上滚动而从三维造型装置抽出。然后，如图5的(b)所示，在三维造型装置的外部保留造型台30、层叠在其上的砂层以及三维造型物20而提起造型箱3，除去砂层，此时图1的(c)所示的三维造型物20完成。
对于以上说明的通常的三维造型装置10中的头1和复涂机2的结构和动作而言，以下说明本发明的第1实施例的三维造型装置中的头1和复涂机2的结构和动作。在本发明的三维造型装置中，对与利用图1～图4说明的通常的三维造型装置10相同的构成部件也标注相同的附图标记进行说明。
图5的(a)表示本发明的三维造型装置的第1实施例中的头(喷墨头)1L和复涂机2的移动机构的结构以及造型台30之间的关系。造型台30像前述那样是在造型箱3内升降的1块板，但在本实施例中，为了明确造型台30相对于头1L和复涂机2的位置，夸张地描画了高度方向上的厚度。在复涂机2中填充有砂S。此外，图5的(b)是从箭头A方向观看图5的(a)所示的头1L和复涂机2的移动机构而得到的图，图5的(c)是从箭头B方向观看图5的(a)所示的头1L和复涂机2的移动机构而得到的图。由于本发明的三维造型装置的其他部分的结构可以与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10的结构相同，因此省略图示和说明。
在第1实施例中，与在上表面30S上形成三维造型物的造型台30的一边的方向(将其设为X方向)平行地设有两根头X轴HAX1，在两根头X轴HAX1上以能够沿着头X轴HAX1移动的方式安装有门型框15。在门型框15上安装有头1L，该头1L具有造型台30的与一边相邻的边的长度。头1L是线型头，头1L的结构见后述。因而，通过门型框15沿着头X轴HAX1移动，能够在造型台30的上表面30S上以与造型数据相应的形状涂敷粘结剂。
在造型台30的与前述一边相邻的边的方向(将其设为Y方向)上的、两根头X轴HAX1的外侧的位置设有两根复涂机Y轴RAY1。在两根复涂机Y轴RAY1上以能够沿着复涂机Y轴RAY1移动的方式安装有门型框25。在门型框25上安装有具有造型台30的一边的长度的复涂机2。复涂机2能够使用与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10中的复涂机2相同的复涂机。通过门型框25沿着复涂机Y轴RAY1移动，能够向造型台30的上表面30S的整个面以均匀的厚度散布砂。
图6的(a)是从箭头C方向观看图5的(a)所示的头1L和复涂机2的移动机构而得到的图，表示头1L和复涂机2均处于自造型台30的上表面30S离开的退避位置的状态。此外，图6的(b)表示头1L自图6的(a)所示的状态起移动而向造型台30的上表面30S喷出·涂敷粘结剂的状态。并且，图6的(c)表示在头1L自图6的(b)所示的状态起的移动结束而到达相反侧的退避位置的状态下复涂机2移动而向造型台30的上表面30S散布砂S的状态。在第1实施例中，这样头1L和复涂机2逐个地动作，在一者动作的过程中另一者处于退避位置，在往复动作这两个动作的过程中，能够向造型台30的上表面30S散布砂、涂敷粘结剂。
图7的(a)表示第1实施例中的头1L的结构的一个例。在头1L的作为喷出粘结剂的面的喷出面1F上倾斜地并列设有多个粘结剂喷出用的细长的喷嘴1N。喷嘴1N之间的间隔为1mm～0.05mm左右，其根据制作的造型物所要求的细密度而不同。此外，图7的(b)表示第1实施例中的头1L的结构的另一个例子。在该例子中，在头1L的粘结剂的喷出面1F上隔开预定间隔地两列排列地设有多个粘结剂喷出用的喷嘴(几十～几百个单位)排列而成的喷嘴组1M。对于两列喷嘴组1M，以在一者的间隙部分1S重叠另一者的喷嘴组1M的中央部的方式交错地配置了喷嘴组1M。通过这样在头1L上配置多个喷嘴组1M，将市面上销售的喷墨头组合，利用软件控制各头，从而能够简便地实现线型头。
图8的(a)～图8的(c)是说明第1实施例中的头1L和复涂机2的动作的图。图8的(a)是表示头1L和复涂机2处于退避状态时的、头1L和复涂机2相对于造型台30的位置的图。在造型台30上形成三维造型物的情况下，首先，如图8的(b)所示，复涂机2向造型台30上水平地散布砂S而形成第1层的砂层S1。在复涂机2向造型台30上散布砂S结束而形成第1层的砂层S1时，复涂机2如图8的(c)所示进入到与图8的(a)所示的退避位置相反侧的退避位置。该退避位置是不与头1L的动作相干涉的位置。
如图8的(c)所示，在复涂机2在造型台30上形成第1层的砂层S1结束而进入到退避位置时，头1L动作，利用头1L向由复涂机2散布的第1层的砂层S1上喷出·涂敷粘结剂。图8的(c)用附图标记B1表示粘结剂的涂敷部分，第1层的砂层S1的粘结剂涂敷部分B1固化。在利用头1L喷出·涂敷粘结剂结束时，头1L进入到与图8的(a)所示的退避位置相反侧的退避位置。该退避位置是不与复涂机2的动作相干涉的位置。
在该动作之后，利用未图示的升降装置使造型台30下降与第1层的砂层S1的厚度相应的量，第1层的砂层S1的上表面处于与散布砂S之前的造型台30的上表面30S的位置相同的位置。之后，复涂机2朝向图8的(a)所示的退避位置移动，向造型台30上散布砂S而形成第2层的砂层。在复涂机2的散砂动作结束时，头1L朝向图8的(a)所示的退避位置移动，向散布的砂上喷出·涂敷粘结剂。
之后，反复实施利用复涂机2进行的散砂动作、利用头1L进行的粘结剂的喷出·涂敷动作以及利用升降装置进行的位置调整，与图1的(a)所示的通常的三维造型装置10同样在造型台30上形成三维造型物。在第1实施例中，头1L是线型头，通过复涂机2和头1L在正交的方向上移动，能够在短时间内在造型台30上形成三维造型物。
图9的(a)表示本发明的三维造型装置的第2实施例中的头1和复涂机2的移动机构的结构，表示头1和复涂机2处于退避位置的状态。在第2实施例中，由于除了头1和复涂机2的移动机构之外的其他部分的结构也可以与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10的结构相同，因此省略图示和说明。
在第2实施例中，将形成三维造型物的造型台30的一边的方向设为X方向，将相邻的边的方向设为Y方向。在第2实施例中，与Y方向平行地设有两根复涂机Y轴RAY1。两根复涂机Y轴RAY1向造型台30的两侧延长，在延长部分向斜下侧弯曲之后恢复为与复涂机Y轴RAY1平行的状态，形成了错开轨道RAY2。在两根复涂机Y轴RAY1之间架设有能够沿着复涂机Y轴RAY1在Y方向上移动的安装杆16，在安装杆16上安装有具有造型台30的一边的长度的复涂机2。复涂机2能够使用与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10中的复涂机2相同的复涂机。通过安装杆16沿着复涂机Y轴RAY1移动，能够向造型台30的上表面30S的整个面以均匀的厚度散布砂。
在两根复涂机Y轴RAY1的上侧平行地设有两根头Y轴HAY1。两根复涂机Y轴RAY1和两根头Y轴HAY1之间的间隔相同。两根头Y轴HAY1向造型台30的两侧延长，在延长部分向斜上侧弯曲之后恢复为与头Y轴HAY1平行的状态，形成了错开轨道HAY2A。在两根头Y轴HAY1之间架设有能够沿着头Y轴HAY1在Y方向上移动的头X轴HAX1，在头X轴HAX1上以能够在X方向上移动的方式安装有头1。头1能够使用与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10中的头1相同的部件。
通过头X轴HAX1能够沿着头Y轴HAY1在Y方向上移动，头1能够沿着头X轴HAX1在X方向上移动，头1能够相对于造型台30的上表面30S的整个面自由地移动而喷出·涂敷粘结剂。此外，利用错开轨道RAY2沿着复涂机Y轴RAY1移动来的复涂机2能够在造型台30的外侧向造型台30的下方移动。相反，利用错开轨道HAY2沿着头Y轴HAY1移动来的头1能够在造型台30的外侧向造型台30的上方移动。
而且，如图9的(a)所示，位于错开轨道HAY2而处于退避状态的头1和位于错开轨道RAY2而处于退避状态的复涂机2能够不相干涉地位于上下方向上。相对于此，在平行的头Y轴HAY1和复涂机Y轴RAY1的区间中，头1和复涂机2相干涉，无法位于上下方向上。
在造型台30的上表面30S上形成三维造型物的情况下，如图9的(b)所示，处于图9的(a)所示的退避位置的复涂机2首先在去路上移动，向造型台30上进行散砂。在第2实施例中，在复涂机2向造型台30上进行某种程度的散砂之后，如图9的(c)所示，在利用复涂机2进行的散砂结束之前，开始头1尾随复涂机2地移动、向复涂机2所散布的砂上喷出·涂敷粘结剂的动作。
图11的(a)表示在第2实施例中在复涂机2移动而进行散砂的过程中头1尾随复涂机2而向砂上喷出·涂敷粘结剂的状态。此外，图11的(b)是俯视图11的(a)所示的头1尾随复涂机2而向砂上喷出·涂敷粘结剂的状态而得到的图。头1向复涂机2在造型台30的Y方向上移动而散布的砂上喷出·涂敷粘结剂。头1重复进行这样的动作：在造型台30上首先在X方向上移动而喷出粘结剂，在X方向上涂敷粘结剂，之后在Y方向上移动，在X方向上向反方向移动而喷出·涂敷粘结剂。在头1上只有1个粘结剂的喷射口(喷嘴)的情况下，头1在Y方向上逐行移动，但在头1上在Y方向上并列设有多个粘结剂的喷射口的情况下，头1在Y方向上多行多行地移动即可。
图9的(d)是表示复涂机2完成散砂动作而进入到退避位置、头1移动而向砂上喷出·涂敷粘结剂的状态的立体图。而且，在利用头1喷出·涂敷粘结剂结束时，头1也进入到退避位置。以上是复涂机2向造型台30上散布第1层的砂、头1向第1层的砂上喷出·涂敷粘结剂的去路上的动作。复涂机2能够在往复动作过程中向造型台30上散布砂，头1也同样能够在往复动作过程中向砂上喷出·涂敷粘结剂。图10的(a)～图10的(d)表示头1和复涂机2的归路上的动作。
图10的(a)表示头1和复涂机2处于退避位置的状态。此外，图10的(b)表示复涂机2自图10的(a)所示的状态起移动而向造型台30上进行散砂的状态。头1处于退避位置。图10的(c)表示头1自图10的(b)所示的状态起尾随复涂机2而动作的状态，与在图9的(c)中说明的状态相同。图10的(d)是表示复涂机2完成散砂动作而进入到退避位置、头1移动而喷出·涂敷粘结剂的状态的图。之后，头1和复涂机2恢复为图9的(a)所示的状态。之后，重复进行图9的(a)～图10的(d)所示的动作。
这样，在第2实施例的三维造型装置的头1和复涂机2的移动结构中，能够在复涂机2的散砂动作的中途使头1动作而向散布的砂上涂敷粘结剂，因此，能够在短时间在造型台30上形成三维造型物。另外，头1的移动速度通常快于复涂机2的移动速度，但相对于头1在X方向上的动作结束之后以恒定间隔进行Y方向上的动作，复涂机2仅进行Y方向上的动作即可，因此，在复涂机2移动到哪个位置时头1开始动作与各自的移动速度相应地决定即可。
图12的(a)是简化地表示本发明的三维造型装置的第3实施例中的头1和复涂机2的移动机构的结构的图，表示头1和复涂机2处于退避位置的状态。在第3实施例中，由于除了头1和复涂机2的移动机构之外的其他部分的结构也可以与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10的结构相同，因此省略图示和说明。
在第3实施例中，将形成三维造型物的造型台30的一边的方向设为X方向，将相邻的边的方向设为Y方向。在第3实施例中，与Y方向平行地设有两根复涂机Y轴RAY。两根复涂机Y轴RAY向造型台30的两侧延长，设有复涂机2的退避部分。在两根复涂机Y轴RAY之间安装有具有造型台30的一边的长度的复涂机2。复涂机Y轴RAY用直线简化地表示，省略了用于安装复涂机2的安装杆的图示。复涂机2也同样能够使用与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10中的复涂机2相同的复涂机。
在两根复涂机Y轴RAY的外侧平行地设有两根头Y轴HAY。两根头Y轴HAY之间的间隔较宽，不与在两根复涂机Y轴RAY上移动的复涂机2相干涉。在两根头Y轴HAY之间架设有能够沿着头Y轴HAY在Y方向上移动的头X轴HAX，在头X轴HAX上以能够在X方向上移动的方式安装有头1。头1能够使用与在图1的(a)中说明的通常的三维造型装置10中的头1相同的头。
通过头X轴HAX能够沿着头Y轴HAY在Y方向上移动，头1能够沿着头X轴HAX在X方向上移动，头1能够相对于造型台30的上表面30S的整个面自由地移动而喷出·涂敷粘结剂。像前述那样，处于退避状态的头1和处于退避状态的复涂机2不相干涉。
在造型台30的上表面30S上形成三维造型物的情况下，处于图12的(a)所示的退避位置的复涂机2首先移动，向造型台30上进行散砂。在第3实施例中，也在复涂机2向造型台30上一进行某种程度的散砂利用复涂机2进行的散砂就结束之前，开始头1尾随复涂机2而移动、向复涂机2所散布的砂上喷出·涂敷粘结剂的动作。
图12的(b)表示在第3实施例中在复涂机2移动而进行散砂的过程中头1尾随复涂机2而向砂上喷出·涂敷粘结剂的状态。头1向复涂机2在造型台30的Y方向上移动而散布的砂上喷出·涂敷粘结剂。头1重复进行这样的动作：在造型台30上首先在X方向上移动而喷出粘结剂，在X方向上涂敷了粘结剂，之后在Y方向上移动，再次在X方向上移动而喷出·涂敷粘结剂。在头1上只有1个粘结剂的喷射口的情况下，头1在Y方向上逐行移动1，但在头1上在Y方向上并列设有多个粘结剂的喷射口的情况下，头1在Y方向上多行多行地移动即可。
图12的(c)表示复涂机2完成散砂动作而进入到退避位置、头1也完成向砂上喷出·涂敷粘结剂的动作而进入到退避位置的状态。以上是复涂机2向造型台30上散布第1层的砂、头1向第1层的砂上喷出·涂敷粘结剂的动作。复涂机2能够在往复动作的过程中向造型台30上散布砂，头1也同样能够在往复动作的过程中向砂上喷出·涂敷粘结剂。因此，虽省略图示，但能够进行这样的动作：自图12的(c)所示的位置复涂机2再次在Y方向上移动而向造型台30上进行散砂，接着头1尾随复涂机2而向复涂机2所散布的砂上喷出·涂敷粘结剂。
这样，在第3实施例的三维造型装置的头1和复涂机2的移动结构中，由于也能够在复涂机2的散砂动作的中途使头1动作而向散布的砂上涂敷粘结剂，因此，能够在短时间内在造型台30上形成三维造型物。像前述那样，头1的移动速度通常快于复涂机2的移动速度，但相对于头1在X方向上的动作结束之后以恒定间隔进行Y方向上的动作，复涂机2仅进行Y方向上的动作即可，因此，在复涂机2移动到哪个位置时头1开始动作与各自的移动速度相应地决定即可。
附图标记说明
1、1L、喷墨头(头)；2、复涂机；3、造型箱；4、升降装置；10、三维造型装置；30、造型台；HAX、HAX1、头X轴；HAY、HAY1、头Y轴；RAY、RAY1、复涂机轴；HAY2、RAY2、错开轨道；S、砂。

Claims (8)

1.一种三维造型装置，其利用复涂机在造型台上散布并层叠粉体材料，根据造型数据，从喷墨头向散布的粉体材料上喷出·涂敷结合剂，使所述粉体材料结合而制作三维造型物，其特征在于，
将所述复涂机设为能够散布与所述造型台的1边的长度相对应的粉体材料的长度，所述复涂机以能够在与所述1边正交的方向上移动的方式形成，
将所述喷墨头形成为能够喷出对应于与所述1边相邻的边的长度的结合剂的线型头，所述喷墨头以能够在正交于与所述1边相邻的边的方向上移动的方式形成。
2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述复涂机形成为能够在相对于所述1边进行的往复动作这两个动作中向所述造型台上散布粉体材料，
在所述复涂机的与单程相对应的粉体材料散布动作结束的时刻，使所述喷墨头进行与单程相对应的结合剂向散布到所述造型台上的粉体材料上的喷出·涂敷，
之后与各单程相对应交替地实施利用所述复涂机进行的粉体材料的散布动作和利用所述喷墨头进行的结合剂的喷出·涂敷动作。
3.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
在所述造型台是具有长边和短边的矩形形状的情况下，所述复涂机形成为可散布与所述长边的长度相对应的粉体材料的长度。
4.一种三维造型装置，其利用复涂机在造型台上散布并层叠粉体材料，根据造型数据，从喷墨头向散布后的粉体材料上喷出·涂敷结合剂，使所述粉体材料结合而制作三维造型物，其特征在于，
将所述复涂机设为能够散布与所述造型台的1边的长度相对应的粉体材料的长度，所述复涂机以能够在与所述1边正交的方向上移动的方式形成，
将所述喷墨头形成为能够在所述造型台的纵横方向上自由地移动而喷出·涂敷结合剂的串行头，并且形成为也能够移动到所述复涂机的移动轨迹之外，
在所述复涂机在与所述1边正交的方向上移动而向所述造型台上散布粉体材料的动作过程中，使所述喷墨头尾随所述复涂机，向所述复涂机所散布的粉体材料上涂敷结合剂。
5.根据权利要求4所述的三维造型装置，其特征在于，
所述复涂机形成为能够在相对于所述1边进行的往复动作这两个动作中向所述造型台上散布粉体材料，
在向所述造型台上散布与单程相对应的粉体材料结束之后，使所述复涂机退避到所述造型台之外直到所述喷墨头的动作结束为止。
6.根据权利要求4所述的三维造型装置，其特征在于，
所述复涂机形成为能够在相对于所述1边进行的往复动作这两个动作中向所述造型台上散布粉体材料，
在所述复涂机的、相对于所述造型台的往复路径的两端部分形成有可在上下方向上收容所述复涂机和所述喷墨头的错开路径，
使所述复涂机在向所述造型台上散布与单程相对应的粉体材料结束之后退避到所述错开路径，
使所述喷墨头在结合剂的喷出·涂敷动作结束之后退避到所述错开路径，
所述复涂机在确认为所述喷墨头进入到所述错开路径之后重新开始向所述造型台上散布与单程相对应的粉体材料。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，
所述喷墨头形成为，针对利用所述复涂机散布与1行相对应的粉体材料，向与1行相对应的粉体材料上喷出并涂敷结合剂。
8.根据权利要求4～6中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，
所述喷墨头形成为，使所述喷墨头退避直到利用所述复涂机散布与多行相对应的粉体材料结束为止，在利用所述复涂机散布与多行相对应的粉体材料结束之后，所述喷墨头向与多行相对应的粉体材料上喷出·涂敷结合剂。
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