CN114454481B - 三维造型装置以及注射成型装置 - Google Patents

Abstract

三维造型装置以及注射成型装置，能够抑制供给至平面螺旋件与桶形件之间的材料全部熔融，其特征在于，具备：塑化部、喷嘴、工作台以及控制部，所述塑化部具有：驱动电机、螺旋件、桶形件以及第一加热器，该第一加热器对供给至所述螺旋件与所述桶形件之间的材料进行加热，在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理。其中，所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，所述第三条件是对从所述连通孔到喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。

Description

三维造型装置以及注射成型装置

技术领域

本发明涉及三维造型装置以及注射成型装置。

背景技术

已知有通过喷出塑化的造型材料并使其层叠、固化来制造三维造型物的三维造型装置。

例如，在专利文献1中记载了一种塑化送出装置，该塑化送出装置具备：桶形件，在一端面供材料流入通路开口；转子，具有与桶形件的一端面滑动接触的端面；以及螺旋槽，形成于转子的端面。螺旋槽从径向外侧端部供给材料，并且径向内侧端部与桶形件的材料流入通路的开口端连通。

专利文献1：日本特开2010－241016号公报

在具备上述那样的转子的塑化送出装置中，通过材料的输送与材料的熔融的平衡，能够稳定地将材料塑化。理想的是，优选在作为螺旋槽的径向外侧端部的材料的供给部中，材料为固体的状态，并随着朝向螺旋槽的径向内侧端部，材料成为熔融的状态。若在供给部中材料为熔融的状态，则无法得到用于将材料向径向内侧端部输送的输送力，喷出会不稳定，而且会产生不供给新的材料的桥接现象。

发明内容

本发明所涉及的三维造型装置的一方面包括：

塑化部，将材料塑化来生成造型材料；

喷嘴，具有喷嘴开口，并喷出所述造型材料；

工作台，供从所述喷嘴喷出的所述造型材料进行层叠；以及

控制部，控制所述塑化部，

所述塑化部具有：

驱动电机；

螺旋件，通过所述驱动电机来进行旋转，并具有形成有槽的槽形成面；桶形件，具有与所述槽形成面对置的对置面，并设置有连通孔；以及

第一加热器，对供给到所述螺旋件与所述桶形件之间的所述材料进行加热，

在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理。

其中，所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，

所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，

所述第三条件是对从所述连通孔到所述喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。

本发明所涉及的注射成型装置的一方面包括：

塑化部，将材料塑化来生成造型材料；

喷嘴，具有喷嘴开口，并将从所述塑化部供给的所述造型材料注射到模具中；以及

控制部，控制所述塑化部，

所述塑化部具有：

驱动电机；

螺旋件，通过所述驱动电机来进行旋转，并具有形成有槽的槽形成面；桶形件，具有与所述槽形成面对置的对置面，并设置有连通孔；以及

第一加热器，对供给到所述螺旋件与所述桶形件之间的所述材料进行加热，

在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理。

其中，所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，

所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，

所述第三条件是对从所述连通孔到所述喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。

附图说明

图1是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型装置的剖视图。

图2是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型装置的平面螺旋件的立体图。

图3是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型装置的桶形件的俯视图。

图4是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型装置的桶形件的剖视图。

图5是用于说明本实施方式所涉及的三维造型装置的控制部的处理的流程图。

图6是示意性地表示本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型装置的剖视图。

图7是示意性地表示本实施方式所涉及的注射成型装置的剖视图。

图8是表示测量时间与第一温度传感器的测量值的关系的图表。

附图标记说明：

10：造型单元、20：工作台、22：造型面、30：移动机构、32：电机、40：控制部、100：三维造型装置、110：材料投入部、112：供给路、120：塑化部、122：螺旋件套、124：驱动电机、126：轴、130：平面螺旋件、131：上表面、132：槽形成面、133：侧面、134：第一槽、135：中央部、136：槽连接部、137：材料导入部、140：桶形件、140a：外侧区域、140b：内侧区域、142：对置面、144：第二槽、146：连通孔、148：外周、150：第一加热器、151：棒式加热器、152：第二加热器、152：第二加热器、153：棒式加热器、160：冷却器、162：冷却流路、164：入口、166：出口、170：第一温度传感器、172：第二温度传感器、180：喷嘴、182：喷嘴流路、184：喷嘴孔、190：压力传感器、200：三维造型装置、900：注射成型装置、910：注射机构、912：注射气缸、914：柱塞、916：柱塞驱动部、920：模具部、922：可动模具、924：固定模具、930：合模装置、932：模具驱动部。

具体实施方式

下面，使用附图来对本发明的优选的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式并非对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当限定。另外，以下说明的全部结构并不一定是本发明的必需构成要件。

1.三维造型装置

1.1.整体的结构

首先，参照附图的同时，对本实施方式所涉及的三维造型装置进行说明。图1是示意性地表示本实施方式所涉及的三维造型装置100的剖视图。此外，在图1中，作为相互正交的3轴，示出了X轴、Y轴以及Z轴。X轴方向和Y轴方向例如是水平方向。Z轴方向例如是铅直方向。

如图1所示，三维造型装置100例如包括造型单元10、工作台20、移动机构30以及控制部40。

三维造型装置100一边从造型单元10的喷嘴180向工作台20喷出塑化的造型材料，一边驱动移动机构30来使喷嘴180与工作台20的相对位置变化。由此，三维造型装置100在工作台20上造型期望形状的三维造型物。将在后面叙述造型单元10的详细结构。

工作台20通过移动机构30而移动。在工作台20的造型面22上层叠从喷嘴180喷出的造型材料，而形成三维造型物。

移动机构30使造型单元10与工作台20的相对位置变化。在图示的例子中，移动机构30使工作台20相对于造型单元10移动。移动机构30例如由通过三个电机32的驱动力来使工作台20在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上移动的三轴定位器构成。电机32由控制部40控制。

此外，移动机构30也可以是不使工作台20移动而使造型单元10移动的结构。或者，移动机构30也可以是使造型单元10和工作台20双方移动的结构。

控制部40例如由具有处理器、主存储装置和进行与外部的信号的输入输出的输入输出接口的计算机构成。控制部40例如通过处理器执行读入于主存储装置的程序来发挥各种功能。控制部40控制造型单元10和移动机构30。将在后面叙述控制部40的具体处理。此外，控制部40也可以不是由计算机构成，而是由多个电路的组合构成。

1.2.造型单元

如图1所示，造型单元10例如包括材料投入部110、塑化部120、喷嘴180以及压力传感器190。

向材料投入部110投入颗粒状、粉末状的材料。作为投入到材料投入部110的材料，例如可举出含有金属颗粒和热塑性树脂的MIM材(Metal Injection Molding：金属注射成型)。

作为被投入到材料投入部110的MIM材料的金属颗粒的材质，例如可列举出镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属、或者含有一种以上这些金属的合金、以及马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。

作为投入到材料投入部110的MIM材料的可塑性树脂，可列举出聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料、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(PEEK)等工程塑料。

材料投入部110例如由料斗构成。材料投入部110和塑化部120通过设置于材料投入部110的下方的供给路112而连接。投入到材料投入部110的材料经由供给路112被供给到塑化部120。

塑化部120例如具有：螺旋件套122、驱动电机124、平面螺旋件130、桶形件140、第一加热器150、第二加热器152、冷却器160、第一温度传感器170以及第二温度传感器172。塑化部120使从材料投入部110供给的固体状态的材料塑化，生成具有流动性的糊状的造型材料，并供给至喷嘴180。

需要说明的是，塑化是指包含熔融的概念，是使从固体变化为具有流动性的状态的过程。具体而言，在为发生玻璃化转变的材料的情况下，塑化是指使材料的温度为玻璃化转变温度以上的过程。在为不发生玻璃化转变的材料的情况下，塑化是指使材料的温度为熔点以上的过程。

螺旋件套122是容纳平面螺旋件130的壳体。在螺旋件套122的下表面设置有桶形件140。在由螺旋件套122和桶形件140包围的空间中容纳有平面螺旋件130。

驱动电机124设置于螺旋件套122的上表面。驱动电机124例如是伺服电机。驱动电机124的轴126与平面螺旋件130的上表面131连接。驱动电机124由控制部40控制。

平面螺旋件130具有旋转轴RA方向的尺寸小于与旋转轴RA方向正交的方向的尺寸的大致圆柱形状。在图示的例子中，旋转轴RA与Z轴平行。通过驱动电机124产生的转矩，平面螺旋件130以旋转轴RA为中心旋转。平面螺旋件130具有上表面131、与上表面131相反一侧的槽形成面132、以及连接上表面131和槽形成面132的侧面133。在槽形成面132设置有第一槽134。在此，图2是示意性地表示平面螺旋件130的立体图。此外，为方便起见，在图2中，示出了将上下的位置关系设为与图1所示的状态相反朝向的状态。另外，在图1中，将平面螺旋件130简化地进行了图示。

如图2所示，在平面螺旋件130的槽形成面132设置有第一槽134。第一槽134例如具有中央部135、槽连接部136和材料导入部137。中央部135与设置于桶形件140的连通孔146相对。中央部135与连通孔146连通。槽连接部136连接中央部135和材料导入部137。在图示的例子中，槽连接部136从中央部135朝向槽形成面132的外周呈旋涡状设置。材料导入部137设置在槽形成面132的外周。即，材料导入部137设置于平面螺旋件130的侧面133。从材料投入部110供给的材料从材料导入部137导入到第一槽134，通过槽连接部136和中央部135而被输送到设置于桶形件140的连通孔146。此外，第一槽134的数量没有特别限定，也可以设置有两个以上的第一槽134。

如图1所示，桶形件140设置在平面螺旋件130的下方。桶形件140具有与平面螺旋件130的槽形成面132对置的对置面142。在对置面142的中心设置有与第一槽134连通的连通孔146。在此，图3是示意性地表示桶形件140的俯视图。此外，为方便起见，在图1中，将桶形件140简化地进行了图示。

如图3所示，在筒140的对置面142设置有第二槽144和连通孔146。第二槽144设置有多个。在图示的例子中，设置有六个第二槽144，但其数量没有特别限定。多个第二槽144在俯视观察时设置于连通孔146的周围。在图示的例子中，俯视观察是从Z轴方向观察。第二槽144的一端与连通孔146连接，从连通孔146朝向筒140的外周148呈旋涡状延伸。第二槽144具有将造型材料引导至连通孔146的功能。

此外，第二槽144的形状没有特别限定，例如也可以是直线状。另外，第二槽144的一端也可以不与连通孔146连接。而且，第二槽144也可以不设置于对置面142。但是，若考虑将造型材料高效地引导至连通孔146，则第二槽144优选设置于对置面142。

如图1所示，第一加热器150和第二加热器152设置于桶形件140。加热器150、152对供给到平面螺旋件130与桶形件140之间的材料进行加热。加热器150、152由控制部40控制。在此，图4是示意性地表示三维造型装置100的图1的IV-IV线剖视图。

如图4所示，第一加热器150由一对棒式加热器151构成。第二加热器152设置在一对棒式加热器151之间。第二加热器152由一对棒式加热器153构成。连通孔146设置在一对棒式加热器153之间。第二加热器152设置在比第一加热器150更靠近连通孔146的位置。即，第二加热器152与连通孔146之间的距离小于第一加热器150与连通孔146之间的距离。控制部40以使第二加热器152的温度比第一加热器150的温度高的方式控制加热器150、152。棒式加热器151、153可以是陶瓷加热器，也可以是电热线加热器。

此外，虽然未图示，但也可以不设置第二加热器152。另外，也可以除了第一加热器150和第二加热器152之外还设置第三加热器。

冷却器160设置于桶形件140。冷却器160例如具有冷却流路162、入口164和出口166。在图示的例子中，冷却流路162沿着桶形件140的外周148设置。冷却流路162以在俯视观察时包围连通孔146和加热器150、152的方式设置。冷却器160对从材料投入部110供给到第一槽134的材料进行冷却。通过加热器150、152以及冷却器160，形成温度从桶形件140的外周148朝向连通孔146逐渐变高的温度梯度。

从入口164向冷却流路162导入制冷剂。从入口164导入的制冷剂在冷却流路162中流动，从出口166排出。冷却器160一边使制冷剂冷却，一边使制冷剂从出口166向入口164循环。作为制冷剂，例如可举出水、工业用水等。

此外，设置加热器150、152以及冷却器160的位置没有特别限定。虽然未图示，但加热器150、152以及冷却器160既可以设置于螺旋件套122，也可以设置于平面螺旋件130。

第一温度传感器170以及第二温度传感器172设置于桶形件140。温度传感器170、172测量桶形件140的温度。温度传感器170、172例如是热电偶、热敏电阻、红外线传感器等。

第一温度传感器170设置于桶形件140的外侧区域140a。第一温度传感器170测量外侧区域140a的温度。外侧区域140a是比连通孔146更靠近桶形件140的外周148的区域。第二温度传感器172设置于桶形件140的内侧区域140b。第二温度传感器172测量内侧区域140b的温度。内侧区域140b是比筒140的外周148更靠近连通孔146的区域。从外侧区域140a与内侧区域140b的边界B到连通孔146为止的距离和从边界B到外周148为止的距离彼此相等。

第一温度传感器170设置于第一加热器150的外侧。即，第一温度传感器170未设置在构成第一加热器150的一对棒式加热器151之间。第二温度传感器172设置于第二加热器152的内侧。即，第二温度传感器172设置在构成第二加热器152的一对棒式加热器153之间。控制部40基于第一温度传感器170的测量值来控制第一加热器150。控制部40基于第二温度传感器172的测量值来控制第二加热器152。

此外，虽然未图示，但温度传感器170、172也可以设置在平面螺旋件130上，对平面螺旋件130的温度进行测量。另外，也可以不设置第二温度传感器172。另外，也可以除了第一温度传感器170以及第二温度传感器172以外还设置第三温度传感器。

喷嘴180设置在桶形件140的下方。喷嘴180将从塑化部120供给的造型材料朝向工作台20喷出。在喷嘴180设置有喷嘴流路182和喷嘴孔184。喷嘴流路182与连通孔146连通。喷嘴孔184与喷嘴流路182连通。喷嘴孔184也称为喷嘴开口，是设置在喷嘴180的顶端的开口。喷嘴孔184的平面形状例如为圆形。从连通孔146向喷嘴流路182供给的造型材料从喷嘴孔184喷出。

如图1所示，压力传感器190设置在喷嘴180内。压力传感器190测量喷嘴180内的压力。在图示的例子中，压力传感器190设置于喷嘴流路182，对喷嘴流路182的压力进行测量。此外，压力传感器190也可以构成为对从连通孔146到喷嘴孔184之间的流路的压力进行测量，压力传感器190也可以设置于连通孔146内或者喷嘴流路182内。

1.3.控制部

控制部40控制塑化部120。具体而言，控制部40对驱动电机124和加热器150、152进行控制。图5是用于说明控制部40的处理的流程图。

用户例如操作未图示的操作部，向控制部40输出用于开始处理的处理开始信号。操作部例如通过鼠标、键盘、触摸面板等来实现。控制部40若接收到处理开始信号则开始处理。

如图5所示，作为步骤S1，控制部40进行使造型材料的线宽的校准开始的处理。具体而言，控制部40使塑化部120和移动机构30驱动而从喷嘴180喷出造型材料，开始进行喷出到工作台20的造型材料的线宽的校准。在校准时，控制部40例如从未图示的传感器获取造型材料的线宽，控制驱动电机124以获取的线宽成为预先设定的设定值。设定值例如被存储在未图示的存储部中。存储部例如由RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)实现。

接着，作为步骤S2，控制部40进行获取第一温度传感器170的测量值Tt、驱动电机124的转矩值Ft以及压力传感器190的测量值Pt的处理。Tt、Ft、Pt在校准的处理中获取。获取Tt、Ft、Pt的顺序没有特别限定。

接着，作为步骤S3，控制部40进行设定第一规定值、第二规定值以及第三规定值的处理。第一规定值、第二规定值以及第三规定值分别是第一温度传感器170的测量值、驱动电机124的转矩值以及压力传感器190的测量值中作为第一阈值的值。

进而，控制部40还进行设定第四规定值、第五规定值以及第六规定值的处理。第四规定值是比第一规定值大的值。第五规定值是比第二规定值小的值。第六规定值是比第三规定值小的值。第四规定值、第五规定值及第六规定值分别是第一温度传感器170的测量值、驱动电机124的转矩值以及压力传感器190的测量值中成为第二阈值的值。

控制部40例如基于与处理开始信号所包含的材料的种类相关的信息、以及在步骤S2中获取的Tt、Ft、Pt来设定第一规定值～第六规定值。第一规定值～第六规定值根据投入到材料投入部110的材料的种类而不同。例如，在存储部中存储有将材料的种类与第一规定值～第六规定值建立关联的表，控制部40基于与处理开始信号中包含的材料的种类相关的信息和该表来设定第一规定值～第六规定值。

接着，作为步骤S4，控制部40进行判断造型材料的线宽的校准是否结束的处理。在判断为所获取的线宽不是设定值的情况下，控制部40视为校准未结束(在步骤S4中为“否”)，反复进行校准的处理直到获取的线宽成为设定值为止。另一方面，在判断为获取的线宽为规定值的情况下，控制部40视为校准结束(在步骤S4中为“是”)，转移到步骤S5。

在步骤S5中，控制部40进行开始三维造型物的造型的处理。具体而言，控制部40基于用于对三维造型物进行造型的造型数据，使塑化部120和移动机构30驱动而从喷嘴180喷出造型材料，开始三维造型物的造型。造型数据例如通过安装于与三维造型装置100连接的计算机的切片软件来生成。控制部40从与三维造型装置100连接的计算机、USB(UniversalSerial Bus：通用串行总线)存储器等记录介质获取造型数据。

接着，作为步骤S6，控制部40进行获取第一温度传感器170的测量值Tb、驱动电机124的转矩值Fb以及压力传感器190的测量值Pb的处理。Tb、Fb、Pb在三维造型物的造型处理中获取。获取Tb、Fb、Pb的顺序没有特别限定。

接着，作为步骤S7，控制部40进行判断是否满足第一条件、第二条件以及第三条件中的至少一个的处理。第一条件～第三条件如下所述。

第一条件：第一温度传感器170的测量值Tb比第一规定值Tt1大。

第二条件：驱动电机124的转矩值Fb比第二规定值Ft1小。

第三条件：压力传感器190的测量值Pb比第三规定值Pt1小。

在第一条件～第三条件下，规定值Tt1、Ft1、Pt1是在步骤S3中设定过的值。在投入到材料投入部110的材料为MIM的情况下，例如，在步骤S2中获取的Tt为70℃，Tt1为Tt的70℃加上5℃后的75℃。

在判断为不满足第一条件、第二条件和第三条件中的任一个的情况下(在步骤S7中为“否”)，控制部40返回至步骤S6，进行获取Tb、Fb、Pb的处理。另一方面，在判断为满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下(在步骤S7中为“是”)，控制部40转移至步骤S8。

在步骤S8中，控制部40进行使第一加热器150的输出降低的处理。在该处理中，控制部40也可以通过使第一加热器150的输出值降低至零来使第一加热器150的输出停止。

接着，作为步骤S9，控制部40进行获取第一温度传感器170的测量值Tb、驱动电机124的转矩值Fb以及压力传感器190的测量值Pb的处理。获取Tb、Fb、Pb的顺序没有特别限定。

接着，作为步骤S10，控制部40进行判断是否满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的处理。在判断为不满足第一条件、第二条件和第三条件中的任一个的情况下(在步骤S10中为“否”)，控制部40转移到步骤S11。例如，即使是在步骤S7中满足了第一条件的情况，通过在步骤S8中使第一加热器150的输出降低，在步骤S10中有时也不满足第一条件。

在步骤S11中，控制部40进行使第一加热器150的输出上升到规定值的处理。在步骤S8中使第一加热器150的输出停止的情况下，控制部40使第一加热器150起动，使第一加热器150的输出上升到规定值。之后，控制部40返回至步骤S6，进行获取Tb、Fb、Pb的处理。

另一方面，在步骤S10中判断为满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下(在步骤S10中为“是”)，控制部40转移至步骤S12。

在步骤S12中，控制部40进行判断是否满足第四条件、第五条件和第六条件中的至少一个的处理。第四条件～第六条件如下所述。

第四条件：第一温度传感器170的测量值Tb比第四规定值Tt2大。

第五条件：驱动电机124的转矩值Fb比第五规定值Ft2小。

第六条件：压力传感器190的测量值Pb比第六规定值Pt2小。

此外，在第四条件～第六条件下，规定值Tt2、Ft2、Pt2是在步骤S3中已设定的值。第四规定值Tt2是比第一规定值Tt1大的值，在材料为MIM的情况下，例如，在步骤S2中获取的Tt是70℃，Tt2是Tt的70℃加上10℃后的80℃。第五规定值Ft2是比第二规定值Ft1小的值。第六规定值Pt2是比第三规定值Pt1小的值。

在判断为不满足第四条件、第五条件和第六条件中的任一个的情况下(在步骤S12中为“否”)，控制部40返回至步骤S9，进行获取Tb、Fb、Pb的处理。另一方面，在满足第四条件、第五条件和第六条件中的至少一个的情况下(在步骤S12中为“是”)，控制部40转移至步骤S13。

在步骤S13中，控制部40进行使第二加热器152的输出停止的处理。此外，停止第二加热器152的输出，却不停止冷却器160的输出。若使冷却器160的输出停止，则在冷却器160具有由橡胶构成的密封环的情况下，密封环会因热而熔化。若密封环熔化，则会发生漏水。因此，维持冷却器160的驱动。

接着，作为步骤S14，控制部40进行使驱动电机124的输出停止并生成错误信号的处理。错误信号是用于向用户报告如下情况的信号：在设置于平面螺旋件130的第一槽134的材料导入部137中材料熔融、即供给到平面螺旋件130与桶形件140之间的材料全部熔融。控制部40例如向未图示的显示部输出错误信号，使显示部显示错误信息。由此，三维造型装置100能够向用户报告错误信息。显示部例如通过液晶显示器来实现。

此外，三维造型装置100也可以通过声音、振动向用户报告错误信息，另外，步骤S13与步骤S14的顺序没有特别限定。

在此之后，控制部40结束处理。

1.4.作用效果

在三维造型装置100中，控制部40在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，进行使第一加热器150的输出降低的处理。因此，在三维造型装置100中，与满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个却不使第一加热器的输出降低的情况相比，能够降低平面螺旋件130与桶形件140之间的温度。由此，能够抑制供给到平面螺旋件130与桶形件140之间的材料全部熔融(全熔融)的情况。其结果是，能够抑制桥接现象，实现稳定的塑化。

例如，如第一条件那样，第一温度传感器170的测量值比第一规定值大的情况表示材料的温度高，因此存在全熔融的可能性。如第二条件那样驱动电机124的转矩值比第二规定值小的情况表示由于材料熔融而材料的粘度小，因此存在全熔融的可能性。如第三条件那样压力传感器190的测量值比第三规定值小的情况表示由于材料熔融而造型材料不再向连通孔146供给，因此存在全熔融的可能性。

在三维造型装置100中，控制部40在使第一加热器150的输出降低的处理中使第一加热器150的输出停止。因此，在三维造型装置100中，能够进一步降低平面螺旋件130与桶形件140之间的温度。

在三维造型装置100中，塑化部120具有设置于比第一加热器150靠近连通孔146的位置的第二加热器152。因此，在三维造型装置100中，即使降低第一加热器150的输出，也能够通过第二加热器152将连通孔146附近的温度保持为高温。

在三维造型装置100中，控制部40在进行使第一加热器150的输出降低的处理之后，在满足第四条件、第五条件和第六条件中的至少一个的情况下，进行使第二加热器152的输出停止的处理。因此，在三维造型装置100中，能够进一步降低平面螺旋件130与桶形件140之间的温度。

在三维造型装置100中，在满足第四条件、第五条件和第六条件中的至少一个的情况下，进行使驱动电机124的输出停止并生成错误信号的处理。因此，在三维造型装置100中，能够减少浪费的材料的量，并且向用户报告发生了错误的情况。

在三维造型装置100中，第一温度传感器170对比连通孔146靠近桶形件140的外周148的外侧区域140a的温度进行测量。因此，在三维造型装置100中，通过对由第一温度传感器170测量出的温度进行监视，从而能够不使材料在桶形件140的外侧区域140a中熔融。

在三维造型装置100中，塑化部120具有对相比于桶形件140的外周148更靠近连通孔146的内侧区域140b的温度进行测量的第二温度传感器172，控制部40基于第一温度传感器170的测量值来控制第一加热器150，基于第二温度传感器172的测量值来控制第二加热器152。因此，在三维造型装置100中，控制部40能够独立地控制第一加热器150和第二加热器152。

在三维造型装置100中，第一温度传感器170设置于第一加热器150的外侧，第二温度传感器172设置于第二加热器152的内侧。因此，在三维造型装置100中，与例如两方的温度传感器都设置于第一加热器的外侧的情况、两方的温度传感器都设置于第二加热器的内侧的情况相比，能够减小第一温度传感器170从第二加热器152受到的影响以及第二温度传感器172从第一加热器150受到的影响。

在三维造型装置100中，第一规定值、第二规定值以及第三规定值根据材料的种类而不同。因此，在三维造型装置100中，能够将对每个材料最佳的值设定为第一规定值～第三规定值。

此外，投入到材料投入部110的材料除了金属颗粒和热塑性树脂之外，还可以混入陶瓷材料。作为陶瓷材料，可列举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化铝等非氧化物陶瓷等。而且，也可以在材料中混入有例如颜料、蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。

而且，在投入到材料投入部110的材料中也可以添加粘合剂。作为粘合剂，可列举出丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素系树脂或其他合成树脂或PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)。

另外，在上述的例子中，作为螺旋件，使用了旋转轴RA方向的尺寸小于与旋转轴RA方向正交的方向的尺寸的平面螺旋件130，但也可以使用在旋转轴RA方向上较长的棒状的同轴螺旋件来代替平面螺旋件130。

2.三维造型装置的变形例

2.1.第一变形例

接下来，参照附图的同时，对本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型装置进行说明。图6是示意性地表示本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型装置200的桶形件140的剖视图。

下面，在本实施方式的第一变形例所涉及的三维造型装置200中，对具有与上述的本实施方式所涉及的三维造型装置100的构成部件相同的功能的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。这在以下所示的本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型装置中也是同样的。

在上述的三维造型装置100中，如图4所示，第一加热器150由一对棒式加热器151构成，第二加热器152由一对棒式加热器153构成。

与此相对，在三维造型装置200中，如图6所示，第一加热器150和第二加热器152为环形加热器。加热器150、152具有在俯视观察时包围连通孔146的形状。在图示的例子中，第一加热器150包围第二加热器152。第二加热器152包围连通孔146。第一加热器150例如设置于桶形件140的外侧区域140a。第二加热器152例如设置于桶形件140的内侧区域140b。第一温度传感器170设置于第一加热器150的外侧。第二温度传感器172设置于第二加热器152的内侧。

在三维造型装置200中，由于第一加热器150和第二加热器152具有包围连通孔146的形状，因此与例如第一加热器和第二加热器由棒状加热器构成的情况相比，能够容易地形成温度从桶形件140的外周148朝向连通孔146逐渐变高的温度梯度。

此外，只要加热器150、152具有包围连通孔146的形状，加热器150、152并不限定于环形加热器。虽然未图示，但加热器150、152也可以具有多边形状。

2.2.第二变形例

接着，对本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型装置进行说明。在上述的三维造型装置100中，作为用于对三维造型物进行造型的材料，使用了MIM。

与此相对，本实施方式的第二变形例所涉及的三维造型装置，作为用于对三维造型物进行造型的材料，能够举出除MIM以外的材料例如具有热塑性的材料、以金属材料、陶瓷材料等各种材料为主材料的材料。在此，“主材料”意思是成为对三维造型物的形状进行造型的中心的材料，意思是在三维造型物中占有50质量％以上的含有率的材料。上述的造型材料包含将这些主材料单独地进行熔融后的材料、使与主材料一起含有的一部分的成分熔融而制成为糊状的材料。

作为具有热塑性的材料，例如可以使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，可列举出聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等通用工程塑料、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(PEEK)等工程塑料。

也可以在具有热塑性的材料中混入颜料、金属、陶瓷，除此之外还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂。在塑化部120中通过平面螺旋件130的旋转和加热器150、152的加热而使具有热塑性的材料塑化并转化成熔融的状态。另外，这样生成的造型材料在从喷嘴180喷出之后，通过温度的降低而固化。优选使具有热塑性的材料在加热到其玻璃化转变温度以上而完全熔融的状态下从喷嘴180喷出。

在塑化部120中，例如也可以使用金属材料作为主材料，来代替上述的具有热塑性的材料。在该情况下，优选在使金属材料成为粉末状的粉末材料中混合在造型材料的生成时进行熔融的成分，并投入到塑化部120。

作为金属材料，可列举出：镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属、或者含有一种以上这些金属的合金、以及马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。

在塑化部120中，能够使用陶瓷材料作为主材料，来代替上述的金属材料。作为陶瓷材料，可列举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化铝等非氧化物陶瓷等。

投入到材料投入部110的金属材料、陶瓷材料的粉末材料也可以是将单一金属的粉末、合金的粉末、陶瓷材料的粉末多种进行混合后的混合材料。另外，金属材料、陶瓷材料的粉末材料也可以通过例如上述的热塑性树脂或者除其以外的热塑性树脂而被涂覆。在该情况下，在塑化部120中，也可以使该热塑性树脂熔融而呈现流动性。

也能够在投入到材料投入部110的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中添加例如溶剂。作为溶剂，可列举出：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；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基正丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶系溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)；丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。

3.注射成型装置

接着，参照附图对本实施方式所涉及的注射成型装置进行说明。图7是示意性地表示本实施方式所涉及的注射成型装置900的剖视图。

如图7所示，注射成型装置900例如包括材料投入部110、塑化部120、喷嘴180、压力传感器190、注射机构910、模具部920以及合模装置930。塑化部120具有：螺旋件套122、驱动电机124、平面螺旋件130、桶形件140、第一加热器150、第二加热器152、冷却器160、第一温度传感器170及第二温度传感器172。此外，为方便起见，在图7中，未图示第一温度传感器170和第二温度传感器172。

塑化部120使供给到平面螺旋件130的第一槽134的材料塑化，生成具有流动性的糊状的造形材料并从连通孔146向注射机构910引导。

注射机构910具有注射气缸912、柱塞914和柱塞驱动部916。注射机构910具有将注射气缸912内的造型材料注射到腔室Cv的功能。控制部40对造型材料从喷嘴180的注射量进行控制。注射气缸912是与桶形件140的连通孔146连接的大致圆筒状的部件。柱塞914在注射气缸912的内部滑动，将注射气缸912内的造型材料向与塑化部120连接的喷嘴180一侧加压输送。柱塞914被由电机构成的柱塞驱动部916驱动。

模具部920具有可动模具922和固定模具924。可动模具922与固定模具924相互对置地设置。在可动模具922与固定模具924之间设置有作为与成型品的形状相应的空间的腔室Cv。通过注射机构910向腔室Cv加压输送造型材料。喷嘴180将造型材料向模具部920喷出。

合模装置930具有模具驱动部932。模具驱动部932具有进行可动模具922与固定模具924的开闭的功能。合模装置930对模具驱动部932进行驱动，使可动模具922移动而使模具部920开闭。

4.实验例

使用与上述的三维造型装置100对应的三维造型装置，对第一温度传感器的测量值进行了评价。具体而言，在使冷却器的输出停止、将第二加热器的设定温度维持在100℃的状态下，在使第一加热器驱动的情况下(第一加热器开启)和使第一加热器的输出停止的情况(第一加热器关闭)，对第一温度传感器的测量值进行了评价。将第一加热器和第一温度传感器配置在桶形件的外侧区域。将第二加热器配置在桶形件的内侧区域。作为第一温度传感器，使用了热电偶。作为材料，使用了MIM。

图8是表示测量时间与第一温度传感器的测量值的关系的图表。将使冷却器的输出停止了时作为测量时间零点。在使冷却器驱动的情况下，第一温度传感器的测量值为70℃左右，但在本实验例中，由于使冷却器停止，因此，如图8所示，随着时间的经过，第一温度传感器的测量值上升。

在驱动第一加热器的状态下，在80℃跟前，在平面螺旋件中产生造型材料的逆流，成为材料全部熔融的状态。另一方面，在使第一加热器的输出停止的状态下，与驱动第一加热器的状态相比，第一温度传感器的测量值的上升缓慢。根据本实验例可知，通过使第一加热器的输出停止，使向材料全部熔融的状态的转移延迟。

上述的实施方式以及变形例是一个例子，并不限定于这些。例如，也能够将各实施方式以及各变形例适当进行组合。

本发明包括与在实施方式中说明的构成实质上相同的构成例如功能、方法以及结果相同的构成、或者目的以及效果相同的构成。另外，本发明包括对在实施方式中说明的构成的非本质部分进行置换后的构成。另外，本发明包括能够起到与在实施方式中说明的构成相同的作用效果的构成或者能够达到相同目的的构成。另外，本发明包括在实施方式中说明过的构成中附加了公知技术的构成。

从上述的实施方式导出以下的内容。

三维造型装置的一方面包括：

塑化部，将材料塑化来生成造型材料；

喷嘴，具有喷嘴开口，并喷出所述造型材料；

工作台，供从所述喷嘴喷出的所述造型材料进行层叠；以及

控制部，控制所述塑化部，

所述塑化部具有：

驱动电机；

螺旋件，通过所述驱动电机来进行旋转，并具有形成有槽的槽形成面；桶形件，具有与所述槽形成面对置的对置面，并设置有连通孔；以及

第一加热器，对供给到所述螺旋件与所述桶形件之间的所述材料进行加热，

在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理。

其中，

所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，

所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，

所述第三条件是对从所述连通孔到所述喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。

根据该三维造型装置，能够降低平面螺旋件与桶形件之间的温度。由此，能够抑制供给到平面螺旋件与桶形件之间的材料全部熔融的情况。其结果是，能够抑制桥接现象，实现稳定的塑化。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述控制部在使所述第一加热器的输出降低的处理中，停止所述第一加热器的输出。

根据该三维造型装置，能够进一步降低平面螺旋件与桶形件之间的温度。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述塑化部具有第二加热器，

该第二加热器设置为比所述第一加热器更靠近所述连通孔。

根据该三维造型装置，即使降低第一加热器的输出，也能够通过第二加热器将连通孔附近的温度保持为高温。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述控制部在进行了使所述第一加热器的输出降低的处理后，在满足第四条件、第五条件和第六条件中的至少一个的情况下，进行使所述第二加热器的输出停止的处理。

其中，所述第四条件是所述第一温度传感器的测量值大于第四规定值，所述第四规定值大于所述第一规定值，

所述第五条件是所述驱动电机的转矩值小于第五规定值，所述第五规定值小于所述第二规定值，

所述第六条件是所述压力传感器的测量值小于第六规定值，所述第六规定值小于所述第三规定值。

根据该三维造型装置，能够进一步降低平面螺旋件与桶形件之间的温度。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

在满足所述第四条件、所述第五条件和所述第六条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述驱动电机的输出停止并生成错误信号的处理。

根据该三维造型装置，能够减少浪费的材料的量，并且向用户报告发生了错误的情况。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述第一加热器和所述第二加热器具有包围所述连通孔的形状。

根据该三维造型装置，能够容易地形成温度从桶形件的外周朝向连通孔逐渐变高的温度梯度。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述第一温度传感器测量比所述连通孔更靠近所述桶形件的外周的外侧区域的温度。

根据该三维造型装置，通过对由第一温度传感器测量出的温度进行监视，能够在桶形件的外侧区域不使材料熔融。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述塑化部具有测量比所述桶形件的外周更靠近所述连通孔的内侧区域的温度的第二温度传感器，

所述控制部基于所述第一温度传感器的测量值来控制所述第一加热器，并基于所述第二温度传感器的测量值来控制所述第二加热器。

在该三维造型装置中，控制部能够独立地控制第一加热器和第二加热器。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述第一温度传感器设置在所述第一加热器的外侧，

所述第二温度传感器设置在所述第二加热器的内侧。

根据该三维造型装置，能够减小第一温度传感器从第二加热器受到的影响以及第二温度传感器从第一加热器受到的影响。

在所述三维造型装置的一方面中，也可以是，

所述第一规定值、所述第二规定值和所述第三规定值根据所述材料的种类而不同。

根据该三维造型装置，能够将针对每个材料而最佳的值设定为第一规定值、第二规定值和第三规定值。

注射成型装置的一方面包括：

塑化部，将材料塑化来生成造型材料；

喷嘴，具有喷嘴开口，并将从所述塑化部供给的所述造型材料注射到模具中；以及

控制部，控制所述塑化部，

所述塑化部具有：

驱动电机；

螺旋件，通过所述驱动电机来进行旋转，并具有形成有槽的槽形成面；桶形件，具有与所述槽形成面对置的对置面，并设置有连通孔；以及

第一加热器，对供给到所述螺旋件与所述桶形件之间的所述材料进行加热，

在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理。

其中，所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，

所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，

所述第三条件是对从所述连通孔到所述喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。

Claims (10)

1.一种三维造型装置，其特征在于，具备：

塑化部，将材料塑化来生成造型材料；

喷嘴，具有喷嘴开口，并喷出所述造型材料；

工作台，供从所述喷嘴喷出的所述造型材料进行层叠；以及

控制部，控制所述塑化部，

所述塑化部具有：

驱动电机；

螺旋件，通过所述驱动电机来进行旋转，并具有形成有槽的槽形成面；

桶形件，具有与所述槽形成面对置的对置面，并设置有连通孔；

第一加热器，对供给到所述螺旋件与所述桶形件之间的所述材料进行加热；以及

第二加热器，设置为比所述第一加热器更靠近所述连通孔，

所述控制部以使所述第二加热器的温度比所述第一加热器的温度高的方式分别控制所述第一加热器和所述第二加热器，

在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理，

其中，所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，

所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，

所述第三条件是对从所述连通孔到所述喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。

2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部在使所述第一加热器的输出降低的处理中，停止所述第一加热器的输出。

3.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部在进行了使所述第一加热器的输出降低的处理后，在满足第四条件、第五条件和第六条件中的至少一个的情况下，进行使所述第二加热器的输出停止的处理，

其中，所述第四条件是所述第一温度传感器的测量值大于第四规定值，所述第四规定值大于所述第一规定值，

所述第五条件是所述驱动电机的转矩值小于第五规定值，所述第五规定值小于所述第二规定值，

所述第六条件是所述压力传感器的测量值小于第六规定值，所述第六规定值小于所述第三规定值。

4.根据权利要求3所述的三维造型装置，其特征在于，

在满足所述第四条件、所述第五条件和所述第六条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述驱动电机的输出停止并生成错误信号的处理。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，

所述第一加热器和所述第二加热器具有包围所述连通孔的形状。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，

所述第一温度传感器测量比所述连通孔更靠近所述桶形件的外周的外侧区域的温度。

7.根据权利要求6所述的三维造型装置，其特征在于，

所述塑化部具有测量比所述桶形件的外周更靠近所述连通孔的内侧区域的温度的第二温度传感器，

所述控制部基于所述第一温度传感器的测量值来控制所述第一加热器，并基于所述第二温度传感器的测量值来控制所述第二加热器。

8.根据权利要求7所述的三维造型装置，其特征在于，

所述第一温度传感器设置在所述第一加热器的外侧，

所述第二温度传感器设置在所述第二加热器的内侧。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，

所述第一规定值、所述第二规定值和所述第三规定值根据所述材料的种类而不同。

10.一种注射成型装置，其特征在于，具备：

塑化部，将材料塑化来生成造型材料；

喷嘴，具有喷嘴开口，并将从所述塑化部供给的所述造型材料注射到模具中；以及

控制部，控制所述塑化部，

所述塑化部具有：

驱动电机；

螺旋件，通过所述驱动电机来进行旋转，并具有形成有槽的槽形成面；

桶形件，具有与所述槽形成面对置的对置面，并设置有连通孔；

第一加热器，对供给到所述螺旋件与所述桶形件之间的所述材料进行加热；以及

第二加热器，设置为比所述第一加热器更靠近所述连通孔，

所述控制部以使所述第二加热器的温度比所述第一加热器的温度高的方式分别控制所述第一加热器和所述第二加热器，

在满足第一条件、第二条件和第三条件中的至少一个的情况下，所述控制部进行使所述第一加热器的输出降低的处理，

其中，所述第一条件是测量所述螺旋件或所述桶形件的温度的第一温度传感器的测量值大于第一规定值，

所述第二条件是所述驱动电机的转矩值小于第二规定值，

所述第三条件是对从所述连通孔到所述喷嘴开口之间的流路的压力进行测量的压力传感器的测量值小于第三规定值。