CN110774582B - 材料塑化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供材料塑化装置，能够抑制塑化后的材料的流出量出现偏差，材料塑化装置，其特征在于，所述材料塑化装置具有：具有在外周侧面开口的材料导入部、和形成有将从所述材料导入部导入的材料搅拌的涡旋槽的槽形成面；外壳，包围所述槽形成面的外周；对面部，具有面对所述槽形成面的对置面、将所述涡旋槽内的所述材料加热的加热器、和供借助所述加热器的热量而塑化的所述材料流通的连通孔；以及材料供给源，贮存所述材料，在所述外壳内形成有连接管路，由所述外壳和所述转子的外周侧面形成材料供给路径，所述材料在所述连接管路和所述材料供给路径中通过并流入所述材料导入部。

Description

材料塑化装置

技术领域

本发明涉及材料塑化装置。

背景技术

作为材料塑化装置，已知有对在注射成型或三维造型中使用的材料施加热量进行塑化即熔融的装置。并且，在材料塑化装置中有如下类型的装置，将在以往就使用的气缸的内部装配的以旋转轴方向为长度方向的长尺寸的螺杆、替换为旋转轴方向的尺寸被小型化的转子，以便实现装置的小型化。例如，在专利文献1中公开的材料塑化装置被安装于注射成型机，使被供给到转子的涡旋槽中的成型材料一面借助加热器的加热和转子的旋转而塑化一面流动，并向模具的腔室内流入。在专利文献1的材料塑化装置中，成型材料从在转子的外周侧面开口的涡旋槽的端部被供给到涡旋槽内。

专利文献1：日本特开2011-20378号公报

发明内容

在如上所述的使用转子将材料塑化的材料塑化装置中已有这样的装置，在通过转子的旋转、涡旋槽的端部到达规定的位置并与供给材料的连接管路连接时，材料被导入涡旋槽内。在这样的材料塑化装置中，在涡旋槽的端部与连接管路连接前的期间和已连接时，涡旋槽内的压力变动，存在塑化后的材料的流出量出现偏差的情况。

本发明的技术的一个方式提供一种材料塑化装置，其特征在于，材料塑化装置具有：转子，其具有在外周侧面开口的材料导入部、和形成有将从所述材料导入部导入的材料搅拌的涡旋槽的槽形成面；外壳，其包围所述槽形成面的外周；对面部，其具有面对所述槽形成面的对置面、将所述涡旋槽内的所述材料加热的加热器、和供借助所述加热器的热量而塑化的所述材料流通的连通孔；以及材料供给源，其贮存所述材料，在所述外壳内形成有连接管路，由所述外壳和所述转子的外周侧面形成材料供给路径，所述材料在所述连接管路和所述材料供给路径中通过并流入所述材料导入部。

附图说明

图1表示具有第1实施方式的材料塑化装置的三维造型装置的结构的概略图。

图2A是表示扁平螺杆的结构的概略立体图。

图2B是表示扁平螺杆的另一结构例的概略立体图。

图3是表示螺杆对面部的结构的概略俯视图。

图4表示第1实施方式的供给流路的结构的概略图。

图5表示第2实施方式的材料塑化装置的结构的概略图。

图6表示第2实施方式的供给流路的形成区域的概略图。

图7A表示第2实施方式的供给流路的第1概略剖视图。

图7B表示第2实施方式的供给流路的第2概略剖视图。

图7C表示第2实施方式的供给流路的第3概略剖视图。

图8表示第3实施方式的材料塑化装置的结构的概略图。

图9表示第3实施方式的材料供给流路的形成区域的概略剖视图。

图10A表示第3实施方式的供给流路的第1概略剖视图。

图10B表示第3实施方式的供给流路的第2概略剖视图。

图10C表示第3实施方式的供给流路的第3概略剖视图。

图11表示第4实施方式的扁平螺杆的结构的概略立体图。

图12表示第4实施方式的螺杆壳内的结构的概略剖视图。

图13A表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图13B表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图13C表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图13D表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图13E表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图14A表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图14B表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图14C表示搅拌部的结构的变形的概略图。

图14D表示搅拌部的结构的变形的概略图。

附图标记说明：

10A…材料塑化装置；10B…材料塑化装置；10C…材料塑化装置；10D…材料塑化装置；20…供给部；21…材料供给源；22…连接管路；30…生成部；31…外壳；32…制冷剂流路；33A…材料供给路径；33B…材料供给路径；33C…材料供给路径；34…底面；35…侧壁面；36…上壁面；38…驱动电机；40…扁平螺杆/转子；41…外周侧面；42…涡旋槽；43…凸条部；44…材料导入部；46…中央部；47…上表面；48…槽形成面；49…搅拌部；49a…搅拌部；49b…搅拌部；49c…搅拌部；49d…搅拌部；49e…搅拌部；49f…搅拌部；49g…搅拌部；49h…搅拌部；49i…搅拌部；50…对面部；52…对置面；54…引导槽；56…连通孔；58…加热器；60…喷出部；61…喷嘴；62…喷出口；65…流路；100…三维造型装置；101…控制部；210…造型台；230…移动机构；CP…连接位置；M…电机；MR…原材料；RD…旋转方向；RX…旋转轴线。

具体实施方式

1.第1实施方式

图1表示具有第1实施方式的材料塑化装置10A的三维造型装置100的结构的概略图。在图1中示出了表示相互垂直的X、Y、Z方向的箭头。X方向及Y方向是与水平面平行的方向，Z方向是与铅直方向相反的方向，是与重力方向相反的方向。表示X、Y、Z方向的箭头在其他附图中也适当地进行图示，并使图示的方向与图1对应。

三维造型装置100通过对由材料塑化装置10A被塑化的造型材料进行堆积，对三维造型物进行造型。所谓“塑化”是指对具有热塑性的物质施加热量使熔融。以下，将“三维造型装置”也简称为“造型装置”，将三维造型物也简称为“造型物”。关于“造型材料”在后面进行说明。

材料塑化装置10A具有：供给部20，供给被转化成造型材料前的材料即原材料MR；以及生成部30，使原材料MR转化成造型材料。供给部20具有：材料供给源21，贮存原材料MR；以及连接管路22，将材料供给源21的原材料MR导出到生成部30的材料供给路径33A中。

材料供给源21例如由收纳原材料MR的料斗构成。材料供给源21在下方具有排出口。该排出口通过连接管路22与生成部30连接。在第1实施方式中，原材料MR以颗粒或粉末等形式被投入材料供给源21中。

生成部30通过使由材料供给源21供给的原材料MR塑化，进行熔融并生成呈现流动性的胶状的造型材料向喷出部60引导。生成部30具有外壳31、制冷剂流路32、材料供给路径33A、驱动电机38、作为转子的一种方式的扁平螺杆40和对面部50。

外壳31具有在下方开口的凹部，在该凹部内收纳转子。在第1实施方式中，外壳31收纳作为转子的扁平螺杆40。以下，也将外壳31称为“螺杆壳31”。螺杆壳31覆盖扁平螺杆40的外周侧面41和上表面47。在螺杆壳31内，由作为转子的一种方式的扁平螺杆40的外周侧面形成材料供给路径33A。

材料供给路径33A是在包围扁平螺杆40的外周侧面的外周区域设置的原材料MR的输送路径。在材料供给路径33A中从上方与供给部20的连接管路22连接。材料供给源21的原材料MR凭借重力在连接管路22中通过并流入材料供给路径33A中。关于材料供给路径33A的详细情况在后面进行说明。

制冷剂流路32在螺杆壳31中被设于材料供给路径33A的下方。制冷剂流路32以沿Z方向观察时包围扁平螺杆40的外周的方式，沿着扁平螺杆40的外周侧面41而形成。从未图示的制冷剂供给部向制冷剂流路32供给制冷剂。材料供给路径33A中的原材料MR通过与制冷剂流路32的制冷剂的热交换，被抑制因对面部50的加热器58的热量和在扁平螺杆40产生的热量而升温。

驱动电机38被配置在螺杆壳31的上方。驱动电机38通过在螺杆壳31的顶面部设置的贯通孔与扁平螺杆40的上表面47侧连接。驱动电机38的控制部101的控制下进行驱动，使扁平螺杆40在螺杆壳31内旋转。

扁平螺杆40是通过旋转而一面在槽内搅拌原材料MR一面进行塑化并送出的转子的一种。所谓“搅拌”是指一面混合材料一面进行捏合。扁平螺杆40具有在沿着其中心轴的方向即轴线方向上的高度小于直径的大致圆柱状。扁平螺杆40被配置成使其轴线方向与Z方向平行，借助由驱动电机38产生的旋转驱动力而沿周向旋转。在第1实施方式中，扁平螺杆40的中心轴与其旋转轴线RX一致。在图1中用单点划线图示了扁平螺杆40的旋转轴线RX。

在扁平螺杆40的与旋转轴线RX相交的下表面48形成有涡旋槽42。以下，也将扁平螺杆40的下表面48称为“槽形成面48”。如在后面将要参照的图2A中所示，涡旋槽42在槽形成面48中从外周侧面41朝向扁平螺杆40的旋转轴线RX通过的中央部46呈涡卷状延伸。

扁平螺杆40的槽形成面48与作为对面部50的上表面的对置面52相面对，在涡旋槽42和对面部50的对置面52之间形成有空间。以下，也将对面部50称为“螺杆对面部50”。原材料MR从材料供给路径33A通过在扁平螺杆40的外周侧面41中开口的涡旋槽42的开口端部44，被导入扁平螺杆40和螺杆对面部50之间的涡旋槽42内的空间中。以下，也将涡旋槽42的开口端部44称为“材料导入部44”。关于扁平螺杆40及其涡旋槽42的具体结构将在后面进行说明。

螺杆对面部50具有面对扁平螺杆40的槽形成面48的上表面即对置面52。以下，也将螺杆对面部50的对置面52称为“螺杆对置面52”。在螺杆对面部50中，在螺杆对置面52的下方埋设有加热器58，加热器58将供给到旋转中的扁平螺杆40的涡旋槽42内的原材料MR加热。被供给到涡旋槽42内的原材料MR一面在涡旋槽42内被搅拌、熔融，一面通过扁平螺杆40的旋转而沿着涡旋槽42流动，并作为造型材料被导入扁平螺杆40的中央部46。流入中央部46的已塑化的造型材料在连通孔56中通过，并从生成部30流出，连通孔56设于螺杆对置面52的中心，供造型材料流通。

原材料MR在生成部30中的塑化是通过加热器58的加热和扁平螺杆40的旋转而实现的。另外，在造型材料中，也可以不是原材料MR中包含的所有种类的物质塑化并熔融。造型材料只要构成造型材料的物质中至少一部分种类的物质进行熔融，由此转化成作为整体具有流动性的状态即可。关于构成造型材料的物质的具体例在后面进行详细说明。

造型装置100还具有：控制部101，对造型装置100进行控制；喷出部60，将在材料塑化装置10A生成的造型材料喷出；作为造型物的基台的造型用的造型台210；以及移动机构230，对造型材料的喷出位置进行控制。

控制部101控制材料塑化装置10A和喷出部60和移动机构230，使执行对造型物进行造型的造型处理。在第1实施方式中，控制部101由具有至少一个的处理器和主存储装置的计算机构成。控制部101通过由处理器执行被读入主存储装置中的程序和命令来发挥各种功能。另外，还可以通过硬件电路实现控制部101的功能的一部分功能。

喷出部60在控制部101的控制下，将由材料塑化装置10A供给的造型材料喷出到造型台210上的目标位置。喷出部60具有喷出造型材料的喷嘴61、和将造型材料引导到喷嘴61的流路65。

喷嘴61通过流路65与材料塑化装置10A的螺杆对面部50的连通孔56连接。在第1实施方式中，流路65沿着Z方向延伸，流路65和喷嘴61沿着Z方向进行排列。还可以在流路65中设有控制造型材料的流量用的阀机构。在生成部30中生成的造型材料从在喷嘴61的末端设置的喷出口62朝向造型台210被喷出。

造型台210被配置在与喷嘴61的喷出口62对置的位置。在第1实施方式中，与喷嘴61的喷出口62对置的造型台210的面211被水平地、即与X、Y方向平行地配置。造型装置100反复进行在按照造型数据预先决定的造型台210的面211上的目标位置堆积造型材料的处理，由此对造型物进行造型。

移动机构230使造型台210和喷嘴61的相对的位置关系变化。在第1实施方式中，喷嘴61的位置被固定，移动机构230使造型台210移动。移动机构230由三轴定位器构成，三轴定位器借助3个电机M的驱动力使造型台210沿X、Y、Z方向的三轴方向移动。移动机构230在控制部101的控制下，变更喷嘴61和造型台210的相对的位置关系。

另外，在其他实施方式中，还可以替代通过移动机构230使造型台210移动的结构，而采用在造型台210的位置被固定的状态下，移动结构230使喷嘴61相对于造型台210移动的结构。即使是这样的结构，也能够使喷嘴61相对于造型台210的相对位置变化。并且，在其他实施方式中，还可以采用移动结构230使造型台210和喷嘴61分别移动来变化两者的相对位置的结构。

图2A是表示第1实施方式中的扁平螺杆40的槽形成面48侧的结构的概略立体图。在图2A中用单点划线图示了扁平螺杆40的旋转轴线RX在生成部30的位置。并且，在图2A中图示了在生成部30中扁平螺杆40旋转的旋转方向RD。扁平螺杆40的槽形成面48的中央部46构成为与涡旋槽42的一端连接的凹部。中央部46与图1及之后参照的图3所图示的螺杆对面部50的连通孔56对置。中央部46与旋转轴线RX相交。

扁平螺杆40的涡旋槽42以从在扁平螺杆40的外周侧面41中开口的材料导入部44朝向中心描画圆弧的方式呈涡卷状延伸，并与中央部46连接。涡旋槽42还可以构成为呈螺旋状延伸。在槽形成面48设有凸条部43，凸条部43构成涡旋槽42的侧壁部，并沿着涡旋槽42延伸。第1实施方式的扁平螺杆40具有一条的凸条部43和一条的涡旋槽42。涡旋槽42优选构成为与涡旋槽42的中心轴垂直的截面的截面积随着从材料导入部44朝向中央部46而减小。由此，能够提高使原材料MR塑化时的中央部46的压力。在第1实施方式中，涡旋槽42的宽度和深度随着从材料导入部44朝向中央部46而减小。涡旋槽42的宽度是指扁平螺杆40的径向的宽度。涡旋槽42的深度与扁平螺杆40的轴线方向的凸条部43的高度相当。

图2B是表示扁平螺杆40的另一结构例的概略图。扁平螺杆40的涡旋槽42的数量不限于一条，并且凸条部43的数量不限于一条。在其他实施方式中，也可以是，扁平螺杆40如图2B示例的那样具有三条的涡旋槽42和三条的凸条部43。另外，扁平螺杆40既可以具有两条的涡旋槽42，也可以具有四条以上的多条的涡旋槽42。此外，还可以根据涡旋槽42的数量，在扁平螺杆40设有任意条数的凸条部43。

在第1实施方式中，扁平螺杆40按照图2A所图示的那样，仅在外周侧面41中的一处设有材料导入部44。与此相对，在其他实施方式中，还可以如图2B所示，在三处形成有材料导入部44。在扁平螺杆40设置的材料导入部44的数量不限于一处或三处。在扁平螺杆40中，材料导入部44既可以被设于两处，也可以被设于四处以上的多个部位。

图3是表示螺杆对面部50的螺杆对置面52侧的概略俯视图。螺杆对置面52位于螺杆对面部50的中央，具有与扁平螺杆40的槽形成面48大致相同直径的圆形形状。如参照图1说明的那样，在螺杆对面部50的螺杆对置面52埋设有加热器58。

在螺杆对置面52的中心形成有向喷嘴61供给造型材料用的上述的连通孔56。并且，在螺杆对置面52形成有与连通孔56连接、并从连通孔56朝向外周呈涡卷状延伸的多个引导槽54。多个引导槽54与扁平螺杆40的中央部46面对，将流入中央部46的造型材料引导到连通孔56。

参照图1及图2A。在扁平螺杆40旋转时，从在后面详细说明的材料供给路径33A通过材料导入部44而供给的原材料MR，一面在涡旋槽42内被加热一面由涡旋槽42引导着朝向中央部46移动。原材料MR在越接近中央部46时越塑化并熔融，流动性提高，并转化成造型材料。汇集在中央部46的造型材料凭借在中央部46产生的内压，在连通孔56中通过，被朝向喷嘴61的流路65引导，并从喷出口62被喷出。

根据使用扁平螺杆40的生成部30，在原材料MR的塑化时，涡旋槽42内的压力在越接近中央部46时越高，因而最终生成的造型材料的搅拌度提高。所谓“搅拌度提高”是指材料被搅拌成更加均匀的状态。并且，存在于原材料MR的空隙中的空气，凭借在涡旋槽42内产生的压力朝向材料导入部44侧被挤出，因而促进了造型材料的脱气。

参照图1。在材料塑化装置10A中，通过采用沿Z方向具有小型尺寸的扁平螺杆40，用于将原材料MR熔融并引导到喷嘴61的路径在Z方向所占的范围减小。这样，在材料塑化装置10A中，通过采用扁平螺杆40，生成部30被小型化。

在造型装置100中，通过在材料塑化装置10A中采用扁平螺杆40，容易实现生成具有流动性的造型材料并朝向喷嘴61压送的结构。根据该结构，来自喷嘴61的造型材料的喷出量的控制能够通过对扁平螺杆40的转数的控制来实现，来自喷嘴61的造型材料的喷出量的控制变容易。

对在造型装置100中使用的造型材料进行说明。在造型装置100中，例如能够将具有热塑性的材料、或金属材料、陶瓷材料等各种材料作为主材料，对造型物进行造型。在此，所谓“主材料”是指成为在材料塑化装置10A中生成的造型材料的中心的材料，是指在该造型材料中占据50重量％以上的含有率的材料。在上述的造型材料中包含将这些主材料以单体形式熔融的材料、或与主材料一起含有的一部分的成分熔融并成为胶状的材料。

在使用具有热塑性的材料作为主材料的情况下，在生成部30中通过将该主材料塑化来生成造型材料。作为具有热塑性的材料，例如能够使用下述的热塑性树脂材料。

热塑性树脂材料的例子

聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯树脂(PE)、聚缩醛树脂(POM)、聚氯乙烯树脂(PVC)、聚酰胺树脂(PA)、丙稀腈/丁二烯/苯乙烯树脂(ABS)、聚乳酸树脂(PLA)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二酯等通用工程塑料，聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等通用工程塑料。

具有热塑性的材料除颜料和金属、陶瓷以外，还可以混入石蜡、难燃剤、防氧化剂、热稳定剂等的添加剂等。具有热塑性的材料在生成部30中被转化成通过扁平螺杆40的旋转和加热器58的加热而塑化并熔融的状态。通过具有热塑性的材料的熔融而生成的造型材料从喷嘴61被喷出，然后通过温度的下降而固化。

具有热塑性的材料优选以被加热至其玻化点以上并完全熔融的状态从喷嘴61被射出。例如，ABS树脂优选玻化点是约120℃，在从喷嘴61喷出时是约200℃。为了在这样高温的状态下喷出造型材料，还可以在喷嘴61的周围设有加热器。

在造型装置100中，例如还可以使用以下的金属材料作为主材料，替代上述的具有热塑性的材料。在这种情况下，优选的是，在使下述的金属材料成为粉末状的粉末材料中，混合在生成造型材料时可以塑化并熔融的成分，并作为原材料MR供给生成部30。

金属材料的例子

镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)或铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)中的一种金属，或者包含这些金属中的一种以上金属的合金。

所述合金的例子

马氏体钢、不锈钢、钴铬钼钢、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。

在造型装置100中，还能够使用陶瓷材料作为主材料来替代上述的金属材料。作为陶瓷材料，例如能够使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷，或氮化铝等非氧化物陶瓷等。在使用如上所述的金属材料或陶瓷材料作为主材料的情况下，被配置于造型台210的造型材料还可以通过烧结而固化。

作为原材料MR被投入材料供给源21的金属材料或陶瓷材料的粉末材料，还可以是将一种金属的粉末或合金的粉末、陶瓷材料的粉末混合多种类型而成的混合材料。并且，金属材料或陶瓷材料的粉末材料例如可以利用如以上示例的热塑性树脂或者除此以外的热塑性树脂进行涂覆。在这种情况下，也可以是，在生成部30中该热塑性树脂熔融并呈现流动性。

对作为原材料MR被投入材料供给源21的金属材料或陶瓷材料的粉末材料，例如还能够添加如下所述的溶剂。溶剂能够使用从下述溶剂中选择的一种溶剂、或者组合使用两种以上的溶剂。

溶剂的例子

水、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类，乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸酯类，苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类，甲乙酮、丙酮、甲基异丁基甲酮、乙基正丁基酮、二异丙基甲酮、乙酰丙酮等酮类，乙醇、丙醇、丁醇等醇类，乙酸四烷基胺类，二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂，吡啶、γ-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶类溶剂，乙酸四烷基胺(例如乙酸四丁基铵等)、丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。

此外，对作为原材料MR被投入材料供给源21中的金属材料或陶瓷材料的粉末材料，例如还能够添加如下所述的粘合剂。

粘合剂的例子

丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、纤维素树脂或者其他的合成树脂或者PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEEK(聚醚醚酮)或者其他的热塑性树脂。

参照图1和图4，说明向扁平螺杆40的材料导入部44供给原材料MR的材料供给路径33A的结构。在图4中图示了图1所示的4-4切断面的材料塑化装置10A的概略截面。在图4中为了方便起见，用虚线图示了供给部20的连接管路22和材料供给路径33A的连接位置CP。

如图4所示，材料供给路径33A设于螺杆壳31内的扁平螺杆40的径向外侧的区域、即包围槽形成面48的外周的外周区域。如图1所示，材料供给路径33A是面对着扁平螺杆40的外周侧面41、并沿着扁平螺杆40的外周侧面41形成的。由扁平螺杆40的外周侧面41构成材料供给路径33A的内周侧的内壁面。材料供给路径33A形成为被由上壁面36、侧壁面35、底面34及扁平螺杆40的外周侧面41构成的内壁面包围而成的管状的通路。

在第1实施方式中，材料供给路径33A在沿扁平螺杆40的轴线方向观察时，以包围扁平螺杆40的外周的方式沿着扁平螺杆40的周向整体延伸。并且，材料供给路径33A的宽度、深度及截面积大致固定。

其中，“材料供给路径33A的宽度”是指在扁平螺杆40的径向上相互对置的材料供给路径33A的内壁面彼此间的距离的最大值。“材料供给路径33A的深度”是指在扁平螺杆40的轴线方向上相互对置的材料供给路径33A的内壁面彼此间的距离的最大值。“材料供给路径33A的截面积”是指在与材料供给路径33A的中心轴垂直的截面中的材料供给路径33A的开口面积。换言之，材料供给路径33A的截面积也可以说是在与沿着材料供给路径33A的方向垂直的截面中、或者在与扁平螺杆40的旋转方向垂直的截面中的材料供给路径33A的开口面积。

参照图1，如上所述，将材料供给源21的原材料MR通过连接管路22朝向材料供给路径33A中供给。参照图4，被供给到材料供给路径33A中的原材料MR通过扁平螺杆40的旋转，从连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD被引导。在扁平螺杆40旋转的期间，原材料MR在材料供给路径33A内沿旋转方向RD移动着在扁平螺杆40的外周侧面41的材料导入部44通过，被导入涡旋槽42内。

根据第1实施方式的材料塑化装置10A，材料供给路径33A沿着扁平螺杆40的外周延伸。因此，与原材料MR仅在连接管路22的连接位置CP流入材料导入部44的结构相比，原材料MR在材料导入部44通过并连续地流入涡旋槽42内的期间，增加了材料供给路径33A的长度的量。由此，抑制在材料导入部44通过被供给到涡旋槽42内的原材料MR的量根据扁平螺杆40的旋转角而变动，抑制涡旋槽42内的压力变动。因此，抑制从连通孔56流出的造型材料的量即朝向喷出部60的造型材料的供给量根据扁平螺杆40的旋转角而出现偏差。

并且，在第1实施方式的材料塑化装置10A中，如上所述，材料供给路径33A以包围扁平螺杆40的外周整体的方式而延伸。因此，在扁平螺杆40旋转的期间，与扁平螺杆40的旋转角无关，能够始终使原材料MR从材料导入部44流入涡旋槽42。由此，抑制朝向涡旋槽42的原材料MR的供给在中途中断，使得从连通孔56流出的造型材料的量出现偏差。

如上所述，如果材料供给路径33A沿着扁平螺杆40的外周而延伸，则抑制经由材料导入部44的朝向涡旋槽42内的原材料MR的供给成为断续的。因此，在朝向材料导入部44的原材料MR的流入被中断的期间，抑制原材料MR的一部分在材料导入部44的附近熔融致使材料导入部44堵塞的事态发生。

并且，材料供给路径33A是沿着扁平螺杆40的外周整体形成的，因而在扁平螺杆40旋转的期间，材料导入部44不会被螺杆壳31的壁面封堵。因此，抑制通过扁平螺杆40的旋转使原材料MR被咬入到材料导入部44和螺杆壳31的壁面之间而被粉碎。由此，抑制被精细粉碎而容易熔融的状态的原材料MR流入涡旋槽42，抑制那样的原材料MR在涡旋槽42的中途熔融并粘贴在壁面上，并形成壁将涡旋槽42封堵。

材料供给路径33A仅设于扁平螺杆40的外周区域，并且设置在沿从扁平螺杆40朝向螺杆对面部50的方向观察时不与加热器58重叠的位置。由此，能够使被导入扁平螺杆40的材料导入部44之前的原材料MR远离加热器58，抑制原材料MR从加热器58接受热量。因此，抑制由于原材料MR在到达扁平螺杆40的中央部46之前的供给路径的中途熔融而产生原材料MR的供给不良。

参照图1。在第1实施方式中，材料供给路径33A的底面34朝向扁平螺杆40的外周侧面41侧倾斜。即，底面34以越是接近扁平螺杆40的外周侧面41的位置时越处于重力方向下方的方式倾斜。由此，原材料MR容易在材料供给路径33A中凭借重力被朝向材料导入部44侧引导。因此，朝向涡旋槽42内的原材料MR的供给稳定，进一步抑制涡旋槽42内的压力的变动。另外，优选底面34相对于水平面的倾斜角是30°以上。

如图1所示，在第1实施方式中，材料供给路径33A的外周侧的侧壁面35以越到下方越接近扁平螺杆40的外周侧面41的方式倾斜。由此，原材料MR容易被朝向材料导入部44侧引导，能够抑制朝向涡旋槽42内的原材料MR的供给的偏差。

如上所述，根据第1实施方式的材料塑化装置10A，能够通过材料供给路径33A抑制朝向扁平螺杆40的涡旋槽42内的原材料MR的供给量出现偏差。因此，抑制涡旋槽42内的压力根据扁平螺杆40的旋转角而变动，抑制从连通孔56流出的造型材料的流量出现偏差。并且，随之朝向喷出部60的造型材料的供给稳定，因而造型装置100中的造型物的造型精度提高。另外，根据第1实施方式的材料塑化装置10A，能够发挥在第1实施方式中说明的各种作用效果。

2.第2实施方式

图5是表示第2实施方式的材料塑化装置10B的结构的概略图。第2实施方式的材料塑化装置10B的结构具有第2实施方式的材料供给路径33B，替代在第1实施方式中说明的材料供给路径33A，除此以外与第1实施方式的材料塑化装置10A的结构大致相同。第2实施方式的材料塑化装置10B被安装于与在第1实施方式中说明的结构相同的造型装置100，将使原材料MR塑化并熔融的造型材料供给喷出部60。另外，在图5中为了方便起见，省略了三维造型装置100的控制部101、造型台210及移动机构230的图示。

参照图5、图6及图7A～图7C说明第2实施方式的材料供给路径33B的结构。图6是沿着扁平螺杆40的轴线方向从上方观察生成部30时的概略俯视图。在图6中用虚线图示螺杆壳31内的扁平螺杆40的配置区域及材料供给路径33A的形成区域。另外，在图6中为了方便起见，省略了供给部20的材料供给源21的图示。图7A、图7B、图7C分别是图6所示的7A-7A切断面、7B-7B切断面、7C-7C切断面中的材料供给路径33B的概略剖视图。

第2实施方式的材料供给路径33B除以下说明的部分以外，与第1实施方式的材料供给路径33A的结构大致相同。材料供给路径33B如图7A～图7C所示构成为，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，上壁面36的位置沿重力方向下降，其深度减小。材料供给路径33B的底面34及侧壁面35按照在第1实施方式中说明的那样倾斜。因此，随着上壁面36的位置的下降，如图6所示，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，材料供给路径33B的宽度减小。并且，同样地，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，材料供给路径33B的截面积也减小。

如上所述，在材料供给路径33B中，其宽度随着从连接位置CP朝向旋转方向RD而逐渐减小。因此，在越是远离连接位置CP的位置时，螺杆壳31的内壁面与材料导入部44之间的距离越缩小，原材料MR越容易被朝向材料导入部44引导。由此，抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中远离连接管路22的区域，抑制因这种滞留而引起的原材料MR的恶化和原材料MR的供给不良的发生。

并且，在材料供给路径33B中，其截面积随着从连接位置CP朝向旋转方向RD而逐渐减小，在越是远离连接位置CP的位置时，能够收纳原材料MR的空间越小。由此，能够进一步抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中远离连接管路22的区域。

如上所述，根据第2实施方式的材料塑化装置10B，通过宽度和截面积沿旋转方向RD而减小的材料供给路径33B，抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中。另外，根据第2实施方式的材料塑化装置10B和具有材料塑化装置10B的造型装置100，能够发挥在第2实施方式中和第1实施方式中说明的各种作用效果。

3.第3实施方式

图8是表示第3实施方式的材料塑化装置10C的结构的概略图。第3实施方式的材料塑化装置10C的结构具有第3实施方式的材料供给路径33C，替代在第1实施方式中说明的材料供给路径33A，除此以外与第1实施方式的材料塑化装置10A的结构大致相同。第3实施方式的材料塑化装置10C被安装于与在第1实施方式中说明的结构相同的造型装置100，将使原材料MR塑化并熔融的造型材料供给喷出部60。另外，在图8中为了方便起见，省略了三维造型装置100的控制部101、造型台210及移动机构230的图示。

参照图8、图9及图10A～图10C说明第3实施方式的材料供给路径33C的结构。图9是沿着扁平螺杆40的轴线方向从上方观察生成部30时的概略俯视图。在图9中用虚线图示螺杆壳31内的扁平螺杆40的配置区域及材料供给路径33C的形成区域。另外，在图9中为了方便起见，省略了供给部20的材料供给源21的图示。图10A、图10B、图10C分别是图9所示的10A-10A切断面、10B-10B切断面、10C-10C切断面中的材料供给路径33C的概略剖视图。

第3实施方式的材料供给路径33C除以下说明的部分以外，与第1实施方式的材料供给路径33A的结构大致相同。在材料供给路径33C中，如图10A～图10C所示，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，由底面34和扁平螺杆40的外周侧面41夹着的角度θ减小。即，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，底面34相对于水平面的倾斜角变急剧。由此，如图9所示，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，材料供给路径33C的宽度减小。并且，如图10A～图10C所示，随着从与连接管路22的连接位置CP沿扁平螺杆40的旋转方向RD而远去，材料供给路径33C的截面积减小。

如上所述，在材料供给路径33C中，底面34的倾斜角随着从连接位置CP朝向旋转方向RD而逐渐变急剧。因此，在越是远离连接位置CP的位置时，原材料MR越容易凭借重力被朝向材料导入部44侧引导。由此，抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中远离连接管路22的区域，抑制因这种滞留而引起的原材料MR的恶化和原材料MR的供给不良的发生。

并且，在材料供给路径33C中，其宽度随着从连接位置CP朝向旋转方向RD而逐渐减小。因此，在越是远离连接位置CP的位置时，扁平螺杆40的外周侧面41和与其对置的螺杆壳31的内壁面的距离越缩小，原材料MR被朝向材料导入部44引导。由此，抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中远离连接管路22的区域。

另外，在材料供给路径33C中，其截面积随着从连接位置CP朝向旋转方向RD而逐渐减小。由此，在越是远离连接位置CP的位置时，能够收纳原材料MR的空间越小，因而能够进一步有效地抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中远离连接管路22的区域。

如上所述，根据第3实施方式的材料塑化装置10B，通过具有倾斜角沿旋转方向RD变急剧的底面34的材料供给路径33B，抑制原材料MR滞留于材料供给路径33B中。另外，根据第3实施方式的材料塑化装置10C和具有材料塑化装置10C的造型装置100，能够发挥在第3实施方式中和第1实施方式中说明的各种作用效果。

4.第4实施方式

参照图11及图12说明第4实施方式的材料塑化装置10D的结构。图11及图12分别在扁平螺杆40的外周侧面41追加了搅拌部49，除此以外与图2A及图4大致相同。关于第4实施方式的材料塑化装置10D的结构，在对扁平螺杆40的外周侧面41设有搅拌部49，除此以外与第1实施方式的材料塑化装置10A的结构大致相同。材料塑化装置10D被安装于在第1实施方式中说明的造型装置100。

在第4实施方式中，搅拌部49构成为从扁平螺杆40的外周侧面41沿扁平螺杆40的径向而突起的突起部。更具体地，搅拌部49形成为沿扁平螺杆40的周向而排列的、并沿扁平螺杆40的轴线方向延伸的多个肋部即板状的突起部。在图11及图12的例子中，6片板状的突起部沿扁平螺杆40的周向以大致相等的间隔进行排列。

在材料塑化装置10D中，在扁平螺杆40旋转时，材料供给路径33A中的原材料MR通过搅拌部49被搅拌。因此，抑制原材料MR在材料供给路径33A中堵塞，原材料MR在材料供给路径33A中的流动顺畅。由此，抑制原材料MR在材料导入部44中堵塞或原材料MR滞留于材料供给路径33A中。

构成搅拌部49的突起部如图11所示，优选构成为随着从槽形成面48朝向上表面47侧而沿径向进一步突出。由此，越是位于材料供给路径33A的上壁面36侧的原材料MR越能够被搅拌，抑制原材料MR滞留于材料导入部44的上侧。

另外，构成搅拌部49的突起部的数量和排列间隔没有特别限定。在其他实施方式中，该板状部位可以仅设置一个，也可以按照彼此不同的间隔或周期地变化的间隔排列少于6片的片数或者多于6片的片数的板状部位。

参照图13A～图13E说明作为其他结构例的搅拌部49a、49b、49c、49d、49e。图13A～图13E分别是平面地表示构成沿径向观察扁平螺杆40时的搅拌部49a、49b、49c、49d、49e的板状的突起部的示意图。

图13A所示的搅拌部49a由相对于扁平螺杆40的轴线方向倾斜延伸的板状的突起部构成。这样，在扁平螺杆40旋转时，能够降低从位于材料供给路径33A中的原材料MR接受的阻力。图13B所示的搅拌部49b由具有弯曲部、并在中途弯折的板状的突起部构成。图13C所示的搅拌部49c由沿着扁平螺杆40的周向、并以比轴线方向靠近径向的角度斜着倾斜延伸的板状的突起部构成。由此，能够进一步降低从位于材料供给路径33A中的原材料MR接受的阻力。图13D所示的搅拌部49d由沿着扁平螺杆40的周向斜着延伸、并在中途设有切缝的板状的突起部构成。图13E所示的搅拌部49e由沿扁平螺杆40的轴线方向和周向而排列、并沿着扁平螺杆40的周向倾斜延伸的较短的多个板状的突起部构成。

参照图14A～图14D说明作为其他结构例的搅拌部49f、49g、49h、49i。图14A所示的搅拌部49f通过将沿扁平螺杆40的轴线方向延伸的较细槽状的凹部、沿扁平螺杆40的周向以约1°～15°的间隔细密地进行排列而构成。通过具有搅拌部49f，扁平螺杆40的外观成为齿轮状。图14B所示的搅拌部49g由从沿扁平螺杆40的外周侧面41沿扁平螺杆40的径向而突起、并沿扁平螺杆40的轴线方向及周向进行排列的多个柱状的突起部构成。图14C所示的搅拌部49h由在扁平螺杆40的外周侧面41中沿扁平螺杆40的轴线方向及周向进行排列的半球状的突起部构成。图14D所示的搅拌部49i由在扁平螺杆40的外周侧面41中沿扁平螺杆40的轴线方向及周向进行排列的呈半球状凹陷的凹部构成。即使是图14A～图14D所示的搅拌部49f、49g、49h、49i，也能够通过扁平螺杆40的旋转来搅拌材料供给路径33A中的原材料MR。并且，根据图14A～图14D所示的搅拌部49f、49g、49h、49i，抑制颗粒状的原材料MR通过与搅拌部49f、49g、49h、49i的冲突而被粉碎。

如上所述，根据第4实施方式的材料塑化装置10D，通过搅拌部49、49a、49b、49c、49d、49e、49f、49g、49h、49i的搅拌，抑制在拌材料供给路径33A中的原材料MR的堵塞。另外，根据第4实施方式的材料塑化装置10D和具有材料塑化装置10D的造型装置100，能够发挥在第4实施方式中和第1实施方式中说明的各种作用效果。

5.其他实施方式

在上述的各实施方式中说明的各种结构例如能够按照以下所述进行变更。以下说明的其他实施方式都应与上述的各实施方式一样地视为用于实施本发明的技术的方式的一例。

(1)其他实施方式1：

在上述的各实施方式中，在生成部30中，为了材料的塑化，还可以使用扁平螺杆40以外的转子来替代扁平螺杆40。在上述的各实施方式中，材料供给路径33A、33B、33C也可以不以包围扁平螺杆40的外周整体的方式来形成，还可以在扁平螺杆40的周向的中途被中断。在上述的各实施方式中，材料供给路径33A、33B、33C的底面34也可以不相对于水平面倾斜。上述的第2实施方式的材料供给路径33B也可以构成为，在上壁面36的位置不沿旋转方向RD而变化的情况下，随着从连接位置CP沿旋转方向RD而远去，材料供给路径33B的宽度逐渐减小。

(2)其他实施方式2：

上述的第4实施方式的搅拌部49、49a、49b、49c、49d、49e、49f、49g、49h、49i的结构，也可以适用于第2实施方式和第3实施方式的材料塑化装置10B、10C。在上述的第4实施方式中，搅拌部也可以不设于扁平螺杆40。搅拌部例如与扁平螺杆40分体设置，由在材料供给路径33A中旋转的齿轮构成。

(3)其他实施方式3：

上述的各实施方式中的材料塑化装置10A、10B、10C、10D也可以不安装于造型装置100，还可以安装于使用被塑化的材料的其他装置。材料塑化装置10A、10B、10C、10D例如也可以安装于注射成型装置。在这种情况下，螺杆对面部50的连通孔56与模具的腔室连接。

(4)其他实施方式4：

在上述的各实施方式中，材料供给路径33A、33B、33C还可以与多个材料供给源21连接。在这种情况下，还可以从各材料供给源21向材料供给路径33A、33B、33C供给不同种类的材料，在材料供给路径33A、33B、33C中或扁平螺杆40的涡旋槽42内进行混合来生成造型材料。例如，也可以是，从不同的材料供给源21并行地向材料供给路径33A、33B、33C供给成为在上述实施方式中说明的主材料的粉末材料和对其添加的溶剂或粘合剂等。

6.方式例

本发明的技术不限于上述的各实施方式或实施例，能够在不脱离其主旨的范围中通过各种方式(aspect)来实现。例如，本发明的技术能够作为以下的方式来实现。为了解决本发明的技术要解决的问题的一部分或全部、或者为了实现本发明的技术要发挥的效果的一部分或全部，与以下记载的各方式中的技术特征对应的上述的各实施方式中的技术特征能够适当地进行替换或组合。并且，该技术特征如果在本说明书中不是被作为必须事项进行说明的，则能够适当删除。

(1)第一方式提供一种材料塑化装置，其特征在于，材料塑化装置具有：转子，具有在外周侧面开口的材料导入部、和形成有将从所述材料导入部导入的材料搅拌的涡旋槽的槽形成面；外壳，包围所述槽形成面的外周；对面部，具有面对所述槽形成面的对置面、将所述涡旋槽内的所述材料加热的加热器、和供借助所述加热器的热量而塑化的所述材料流通的连通孔；以及材料供给源，贮存所述材料，在所述外壳内形成有连接管路，由所述外壳和所述转子的外周侧面形成材料供给路径，所述材料在所述连接管路和所述材料供给路径中通过并流入所述材料导入部。

根据该方式的材料塑化装置，材料供给路径沿着转子的外周侧面而形成，因而能够使材料通过材料导入部连续地流入涡旋槽内。因此，能够抑制朝向涡旋槽内的材料的供给量根据转子的旋转角而出现偏差，抑制涡旋槽的压力变动。由此，抑制从连通孔流出的被塑化的材料的流量出现偏差。

(2)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，以包围所述转子的外周的方式形成所述材料供给路径。

根据该方式的材料塑化装置，进一步抑制在转子旋转的期间的涡旋槽中的压力变动的产生。

(3)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，所述材料供给路径的底面以越是接近所述转子的所述外周侧面的位置越位于重力方向下方的方式倾斜。

根据该方式的材料塑化装置，材料供给路径中的材料凭借重力沿着材料供给路径的底面的倾斜被朝向材料导入部侧引导，因而抑制材料滞留于材料供给路径中。

(4)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，在从所述材料供给路径和所述连接管路的连接位置沿所述转子的旋转方向越远去时，由所述底面和所述转子的所述外周侧面夹着的角度越小。

根据该方式的材料塑化装置，在越是远离连接管路的位置时，材料供给路径的底面的倾斜角越急剧，因而能够抑制材料滞留于材料供给路径中远离连接管路的区域。

(5)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，在从所述材料供给路径和所述连接管路的连接位置沿所述转子的旋转方向越远去时，所述转子的径向的所述材料供给路径的宽度越小。

根据该方式的材料塑化装置，在越远离与连接管路的连接位置时，材料供给路径的侧壁面和材料导入部的距离越小。因此，在越是远离与连接管路的连接位置的位置时，材料越容易被朝向材料导入部引导，能够抑制材料滞留于材料供给路径中。

(6)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，所述材料供给路径在从与所述连接管路的连接位置沿所述转子的旋转方向越远去时，与沿着所述材料供给路径的方向垂直的截面的截面积越小。

根据该方式的材料塑化装置，在越是材料供给路径中的远离连接管路的位置时，能够收纳材料的空间越小，因而能够抑制材料滞留于材料供给路径中远离连接管路的区域。

(7)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，在在所述转子设有搅拌部，在所述转子旋转时，所述搅拌部搅拌所述材料供给路径中的所述材料。

根据该方式的材料塑化装置，通过材料供给路径中的材料的搅拌，在材料供给路径中的材料的移动顺畅，因而能够抑制材料在材料供给路径中堵塞或滞留。

(8)在上述方式的材料塑化装置中，也可以是，所述搅拌部由从所述转子的外周侧面突起的突起部或者所述外周侧面的凹部构成。

根据该方式的材料塑化装置，能够利用简洁的结构实现材料供给路径中的材料的搅拌。

本发明的技术还能够以材料塑化装置以外的各种方式来实现。例如，能够以具有材料塑化装置的三维造型装置或注射成型装置、针对通过转子使材料塑化的的塑化部的材料的供给装置等方式来实现。

Claims (6)

1.一种材料塑化装置，其特征在于，具有：

转子，具有在外周侧面开口的材料导入部、和作为所述转子的下表面的形成有将从所述材料导入部导入的材料搅拌的涡旋槽的槽形成面，所述转子以旋转轴线为中心旋转；

外壳，包围所述槽形成面的外周；

对面部，具有面对所述槽形成面的对置面、将所述涡旋槽内的所述材料加热的加热器、和供借助所述加热器的热量而塑化的所述材料流通的连通孔；以及

材料供给源，贮存所述材料，

所述转子具有所述旋转轴线延伸的方向上的长度小于所述槽形成面的直径的圆柱状，

在所述外壳内形成有连接管路，

由所述外壳和所述转子的外周侧面形成包围所述转子的外周的材料供给路径，所述材料在所述连接管路和所述材料供给路径中通过并流入所述材料导入部，

所述材料供给路径的底面以越是接近所述转子的所述外周侧面的位置越位于重力方向下方的方式倾斜，

所述材料导入部的深度大于所述涡旋槽的深度，

所述涡旋槽的深度随着从所述材料导入部朝向所述转子的所述旋转轴线所通过的中央部而减小。

2.根据权利要求1所述的材料塑化装置，其特征在于，

在从所述材料供给路径和所述连接管路的连接位置沿所述转子的旋转方向越远去时，由所述底面和所述转子的所述外周侧面夹着的角度越小。

3.根据权利要求1所述的材料塑化装置，其特征在于，

在从所述材料供给路径和所述连接管路的连接位置沿所述转子的旋转方向越远去时，所述转子的径向的所述材料供给路径的宽度越小。

4.根据权利要求1所述的材料塑化装置，其特征在于，

所述材料供给路径在从与所述连接管路的连接位置沿所述转子的旋转方向越远去时，与沿着所述材料供给路径的方向垂直的截面的截面积越小。

5.根据权利要求1所述的材料塑化装置，其特征在于，

在所述转子设有搅拌部，在所述转子旋转时，所述搅拌部搅拌所述材料供给路径中的所述材料。

6.根据权利要求5所述的材料塑化装置，其特征在于，

所述搅拌部由从所述转子的外周侧面突起的突起部或者所述外周侧面的凹部构成。

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