JP2001198984A - 光造形装置及びワイパ装置 - Google Patents
光造形装置及びワイパ装置Info
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Abstract
ルを下げる時の液面の平滑性を確保するようにした光造
形装置を提供する。 【解決手段】 光硬化性の樹脂液2が満たされた液槽1
と、前記樹脂液2に光線を照射する光照射手段5と、光
の照射によって硬化した樹脂液2を積層するテーブル3
と、液面6を平滑に均す手段とを備えた光造形装置にお
いて、前記液槽1の一側部に仕切部材10で画成された
小部屋空間12を設け、この小部屋空間12内に仕切部
材10側へばね付勢された揺動部材11を配設し、ばね
力が蓄積された揺動部材11が仕切部材10側へ戻る時
の移動によって小部屋空間12内の樹脂液2を仕切部材
10の上端から液槽1内に押し出す構成とする。このよ
うにして、テーブル3を下げた時の樹脂液2の液面高さ
を強制的に大きく変動させることでワークwとの間にで
きた表面張力を消失させ、樹脂液2のワークw上への流
れ込みを容易とする。
Description
光硬化性の樹脂液に光線を照射し、照射した部位の樹脂
液を硬化させて所定形状のワークを形成する光造形装置
に関する。
し、これにレーザ光やランプ光を照射して一層ごとに樹
脂液を硬化させ所定形状の立体造形物を作製するための
光造形装置が知られている。この光造形装置では上下動
するテーブルの上に樹脂液を硬化させながらワークを積
層形成していくが、テーブルを徐々に樹脂液中に沈降さ
せるたびに積層されたワークの上面に未硬化の樹脂液を
載せて新たに平滑な液面を形成する必要がある。
る時の1回毎の下げ幅は約0.1〜0.5mmときわめ
て微少であり、しかも樹脂液が粘性を有しているため
に、ワークの上端に表面張力が働いてしまい液面が平滑
にならないという問題があった。
るために、例えばテーブルを下げる時に液面に沿ってへ
らやブラシなどのワイパ装置を移動させ、その先端部で
液面を掻き乱すことによって表面張力を弱め、液面の平
滑性を得るようにしたものが知られている(特開平1−
115620号公報参照)。
方法では樹脂液の粘性が高い場合には必ずしも十分とは
云えず、また強く掻き過ぎるとワークに傷を付けてしま
うおそれがあった。
高い場合であっても、テーブルを下げる時の液面の平滑
性を確保するようにした光造形装置を提供することであ
る。
に、本発明者はテーブルを下げる時に樹脂液の液面高さ
を強制的に大きく変動させることでワークとの間にでき
た表面張力を消失させ、樹脂液がワークの上に流れ込み
易くしたものである。具体的には請求項1の発明は、光
硬化性の樹脂液が満たされた液槽と、前記樹脂液に光線
を照射する光照射手段と、光の照射によって硬化した樹
脂液を積層するテーブルと、液面を平滑に均す手段とを
備えた光造形装置において、前記液槽の一側部に仕切部
材で画成された小部屋空間を設け、この小部屋空間内に
仕切部材側へばね付勢された揺動部材を配設し、ばね力
が蓄積された揺動部材が仕切部材側へ戻る時の移動によ
って小部屋空間内の樹脂液を仕切部材の上端から液槽内
に押し出すことを特徴とする。
動部材が戻る時の移動によって小部屋空間内の樹脂液が
仕切部材の上端から液槽内に勢いよく押し出されるの
で、液槽内の液面が盛り上がってワークの上面側に樹脂
液が載り、液面の表面張力が弱まると共に液面の凹み部
分などにも樹脂液が満たされることで液面の平滑性が向
上する。
形装置において、前記液槽内にぴったりと嵌まり込む液
載せユニットの枠体と、この枠体に固定される仕切部材
とで小部屋空間を形成し、この小部屋空間内に配置した
揺動部材を仕切部材に回転可能に軸支すると共に、仕切
部材と揺動部材との間に揺動部材を仕切部材側へ付勢す
るばねを配設したことを特徴とする。
ニットに設けることで、液槽への装着及びメンテナンス
が簡易になると共に既成の光造形装置にも取付けること
ができる。
形装置において、前記揺動部材が仕切部材側へ戻る時の
移動は、液面を平滑に均すワイパ装置の始動と同期して
いることを特徴とする。
パ装置の始動に同期させることで、小部屋空間内の樹脂
液が液槽内に押し出されるのと同時にワイパ装置が液面
を均すので、より一層の平滑性が得られることになる。
部を有する液寄せワイパと、この液寄せワイパに隣接し
て取り付けられ、液面との角度が25〜35度の先端傾
斜部を有する液均しワイパとを備えたことを特徴とす
る。
ワイパによって液面をより効果的に均すことができる。
パ装置において、前記液均しワイパは複数配列され、各
ワイパ間には一定の隙間が設けられていることを特徴と
する。
列されているので液面を丁寧に均すことができると同時
に、隣接する液均しワイパ間には一定の隙間が形成され
ているので、表面張力などによって樹脂液が隙間に上が
ってくることがなく、液面の平滑性が損なわれることが
ない。
液均しワイパが回転可能に取り付けられ、いずれか一方
が液面に接している時には他方が液面から離れているこ
とを特徴とする。
接する時には他方のワイパが液面から離れているので、
他方のワイパによって液面の平滑性を乱したりワークを
傷付けてしまうといったことがない。
係る光造形装置の実施形態を詳細に説明する。図1乃至
図4に示した光造形装置において、符号1は光硬化性の
樹脂液2を収容するステンレス製の液槽、符号Uはこの
液槽1内にピッタリと嵌まり込む液載せユニットであ
る。前記液槽1内にはZ軸移動装置4によって上下動可
能に制御されるテーブル3が配設されている。また、液
槽1の上方には水平方向に移動する光照射手段5が配設
されており、この光照射手段5はCAMデータに基づい
て樹脂液2の液面6上を移動しながら照射し、照射され
た部分の樹脂液2を硬化させてテーブル3上に所定形状
のワークwを形成する。上記液槽1の一方の側面には上
部に張出部7が形成されており、この張出部7の中にも
樹脂液2が満たされている。
ピッタリと嵌まり込む四角形の枠体8と、この枠体8の
後部側に設けられた液載せ機構9とで構成される。液載
せ機構9は、枠体8の後面8aに固定される仕切部材1
0と、この仕切部材10と枠体8の後面8aによって囲
まれた小部屋空間12内に配設された揺動部材11とを
備える。仕切部材10は、図4に示したように、長方形
状の前板10aと、この前板10aの左右端から後側に
90度折れ曲る外側板10bと、外側板10bの後端に
設けられた外向きフランジ10cと、底板10dで形成
されており、前記外向きフランジ10cを枠体8の後面
8aに固定することで、前述の小部屋空間12を形成し
ている。なお、この実施形態では液槽1の深さに対して
枠体8の高さは約1/2程度であり、仕切板10が枠体
8から上方に突出した状態で取付けられる。
揺動部材11は、前記仕切部材10の前板10aに対応
した後板11aと、外側板10bより横幅の狭い内側板
11bとで略コの字状に形成され、内側板11bが仕切
部材10の外側板10bの内側に嵌まり込むことで組付
けられる。図1及び図2に示されるように、揺動部材1
1を仕切部材10に組付けた状態では、揺動部材11の
上部が仕切部材10の上端より僅かに突出して樹脂液2
の液面6と略同じ高さになるように設定される。
板10bには下部に挿通孔14が、揺動部材11の内側
板11bにも下部に挿通孔15がそれぞれ開設されてお
り、これらの挿通孔14,15に支軸13を貫通させる
ことによって、揺動部材11が仕切部材10に対して回
転可能に軸支される。また、前記挿通孔14の上部近傍
には挿通孔14よりやや大き目の円孔16が開設され、
さらに揺動部材11には円孔16と同じ位置に係止ピン
17が設けられる。係止ピン17の基端部には前記円孔
16より大径のベース部18が形成され、仕切部材10
に揺動部材11を組み付けた時には円孔16から係止ピ
ン17が突出すると共に、円孔16の裏面側にベース部
18が当たる。そのため、揺動部材11の回転時には円
孔16の範囲内で係止ピン17が動き得ると共に、仕切
部材10の外側板10bにはベース部18が接触してい
るだけなので、揺動部材11の回転がスムーズになる。
3の両端部は仕切部材10の外側板10bから突出して
おり、この突出部分に捩りばね20が巻装される。捩り
ばね20の一方の先端は、仕切部材10の外向きフラン
ジ10cに押圧係止され、他方の先端は前記揺動部材1
1の係止ピン17に後側から押圧係止される。その結
果、この捩りばね20には係止ピン17を前側に押して
戻ろうとするばね力が発生し、揺動部材11は支軸13
を回転中心として仕切部材10側に回転付勢される。こ
の時、揺動部材11の内側板11bの横幅が仕切部材1
0の外側板10aの横幅より狭いので、ばね付勢によっ
て内側板11bの前端が前板10aに当接する。なお、
揺動部材11の片側の内側板11bには、その上端部に
外方へ突出するストッパピン21が設けられる。このス
トッパピン21は仕切部材10の外側板10bの上端よ
り上方に位置している。
トUを、図1及び図2に示したように、液槽1の内周面
にピッタリと嵌め込んで一体化する。その時、枠体8の
上端から突出した液載せ機構9の仕切部材10と液槽1
の側面との間でも小部屋空間12を形成する。
沿って液面均し機構30が配設される。この液面均し機
構30は、図3に示したように、液槽1に沿って配設さ
れたガイドレール31と、このガイドレール31上を往
復動する駆動部32と、この駆動部32の先端に取付け
られたワイパ装置33とで構成される。ワイパ装置33
は、図4及び図5に示したように、先端が断面略V字形
状の液寄せワイパ35と、これと逆方向に先端が傾斜す
る一対の液均しワイパ36a,36bとをワイパアーム
37にビス38で固定したものである。液均しワイパ3
6a,36bの間にスペーサ39を挟むことで両者間に
一定幅の隙間40を保ち、表面張力による樹脂液2の吸
込みを防止している。また、液均しワイパ36a,36
bの先端の傾斜角度αは25〜35度の範囲が適当であ
り、この図に示された実施形態では30度に設定されて
いる。角度が大きすぎるとワークwの上端を傷付けるお
それがあり、逆に角度が小さすぎると液面6を十分に均
すことができないからである。なお、ワイパ装置33の
液寄せワイパ35及び液均しワイパ36a,36bはス
テンレス製のものである。
液面6を均した場合、図5に示したように、ワイパ装置
33が始動方向(図5において矢印A方向)に進む時に
は液寄せワイパ35の先端V字部の両側に樹脂液2を溜
めながら移動し、液面6の凹凸部分などに樹脂液2を満
たす一方、ワイパ装置33が逆方向(図5において矢印
B方向)に戻る時には一対の液均しワイパ36a,36
bの先端傾斜部が液面6を掻き撫でるようにして平滑に
均していく。この実施形態では一対の液均しワイパ36
a,36bで液面6を二回掻き撫でるので、より一層平
滑性が確保できる。
したように液槽1の左端をホームポジションとし、樹脂
液2の液面6上を平行に移動して液槽1の右端まで進ん
でから戻ってくるが、この実施例では始動スピードを速
く、その後はゆっくりと同一速度で移動し、最後ホーム
ポジションに戻る少し手前でさらに移動スピードが遅く
なるように駆動制御されている。なお、ワイパ装置33
の基端近傍には前記ストッパピン21に係合するフック
34が突出形成されている。
を説明する。図2及び図3に示したように、液槽1の上
方に配設された光照射装置5はCAMデータに基づいて
液面6上を移動し、液面6を光照射してテーブル3上に
一層ずつワークwを形成していく。その間、前記ワイパ
装置33は、ホームポジションに位置し、ワイパアーム
37に隣接して設けられたフック34が揺動部材11の
ストッパピン21に係合し、このストッパピン21を液
槽1の左側に引き寄せる。それにより揺動部材11は、
図2及び図6(a)に示したように、捩りばね20のば
ね力に抵抗して支軸13を中心に液槽1の左側へ回転
し、ばね力が蓄積された状態で保たれる。
化するとZ軸移動装置4からの制御信号に基づいてテー
ブル3が僅かに下降する。それと略同時に液面均し機構
30の駆動部32が作動し、ワイパ装置33が前記位置
からテーブル3上に向かって移動し始める。そして、ワ
イパ装置33が移動するのと同時に揺動部材11のスト
ッパピン21とフック34との係合が外れ、ばね力の蓄
積された捩りばね20が弾性復帰する。この弾性復帰す
るときのばね力によって揺動部材11は仕切部材10側
に勢いよく回転し、図6(b)に示したように、小部屋
空間12内に溜まっている樹脂液2を仕切部材10の上
端から液槽1側に勢いよく押し出す。この時、小部屋空
間12の下面が仕切部材10の底板10dによって閉じ
られており、液槽1内に押し出される樹脂液2はすべて
仕切部材10の上端から出るため、液面6上に載り移る
樹脂液2の量が多くなる。前述したように、ワイパ装置
33を始動時に速く移動させることで揺動部材11の回
転が速くなり、その分樹脂液2が勢いよく押し出される
ことで液槽1の液面6上に素早く広がっていく。
にある時には、押し出された樹脂液2はテーブル3の上
面に載り移り、その直後にテーブル3上を移動するワイ
パ装置33によって押し出された樹脂液2を掻き寄せな
がら液の盛り上がりを平らにし液面6上に載せ広げると
共に、液面6の凹んでいるような部分を満たしてテーブ
ル3上を平滑に均す。一方、テーブル3が液面6から比
較的深い位置にある時には、仕切部材10の上端から押
し出された樹脂液2はゆったりとした大きな波となって
液槽1内の液面6上に広がって載り移る。また、小部屋
空間12内にあった樹脂液2が液槽1側に押し出された
後は、小部屋空間12の下面が底板10dで塞がってい
るために小部屋空間12内に樹脂液2が戻るまでに時間
が掛かる。その結果、その間は液槽1内では押し出され
た樹脂液2によって液面6が上昇している状態が保たれ
ることになり、テーブル3上へ樹脂液2が載り易くな
る。
クwの上面に樹脂液2が載り広がることで、ワークwの
上端と液面6との間の表面張力が弱くなると共に、樹脂
液2が載ったあとをワイパ装置33が移動して均してい
くために、液面6の平滑性が得られることになる。ま
た、ワイパ装置33が液面6上を戻る際には一対の液均
しワイパ36a,36bが液面6上を撫で付けるように
して均していくことで、より一層の平滑性が得られるこ
とになる。ワイパ装置33が元の位置に戻る時にフック
34が揺動部材11のストッパピン21に係合し、揺動
部材11を再び液槽1の左側に押し戻した状態で保持す
る。揺動部材11を液槽1の左側へ押し戻す際に樹脂液
2が煽りを受けるが、押された樹脂液2は張出部7に収
容されると共に、ワイパ装置33が液載せ機構9の近く
まで戻った時に、ワイパ装置33をゆっくりした速度に
変えることで、樹脂液2が液槽1の外部に溢れ出ること
はない。
けた場合の実施形態を示したものである。ワイパアーム
37の両面に液寄せワイパ35と液均しワイパ36をそ
れぞれ取り付け、ワイパアーム37を回転することで液
寄せワイパ35及び液均しワイパ36を一体的に回転可
能とし、いずれか一方のワイパが液面6に接触している
時には他方のワイパを液面6から離すようにしたもので
ある。図7(a)に示したように、ワイパ装置33が矢
印A方向に進む時には液寄せワイパ35を液面6側に回
転して先端V字部で樹脂液2を掻き寄せながら液面6を
均す一方、液均しワイパ36の先端傾斜部を液面から離
す。また、図7(b)に示したように、ワイパ装置33
が矢印B方向に戻る時には液均しワイパ36を液面6側
に回転して先端傾斜部で液面6を掻き撫でるようにして
平滑に均していく一方、液寄せワイパ35の先端V字部
を液面6から離す。このように、上記構成からなるワイ
パ装置33にあっては、一方のワイパが液面6に接する
時には他方のワイパが液面6から離れているので、他方
のワイパによって液面6の平滑性を乱したりワークを傷
付けてしまうといったことがない。
せユニットUに設けた場合について説明したが、本発明
では液槽1に直接液載せ機構9を設けることができるの
は勿論である。
形装置によれば、液槽の一側部に仕切部材で画成された
小部屋空間を設け、この小部屋空間内に仕切部材側へば
ね付勢された揺動部材を配設し、ばね力の蓄積された揺
動部材が仕切部材側へ戻る時の移動によって小部屋空間
内の樹脂液を仕切部材の上端から液槽内に押し出すよう
にしたので、液槽内の液面が盛り上がってワークの上面
側が樹脂液で満たされ、液面の表面張力が弱まると共に
液面の凹み部分などにも樹脂液が満たされることで液面
の平滑性が向上する。
作用の異なる2種類のワイパを備えたことによって液面
をより平滑に均すことができた。
載せユニットを外した時の斜視図である。
略正面図である。
る。
視図である。
ある。
説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 光硬化性の樹脂液が満たされた液槽と、
前記樹脂液に光線を照射する光照射手段と、光の照射に
よって硬化した樹脂液を積層するテーブルと、液面を平
滑に均す手段とを備えた光造形装置において、 前記液槽の一側部に仕切部材で画成された小部屋空間を
設け、この小部屋空間内に仕切部材側へばね付勢された
揺動部材を配設し、ばね力が蓄積された揺動部材が仕切
部材側へ戻る時の移動によって小部屋空間内の樹脂液を
仕切部材の上端から液槽内に押し出すことを特徴とする
光造形装置。 - 【請求項2】 前記液槽内にぴったりと嵌まり込む液載
せユニットの枠体と、この枠体に固定される仕切部材と
で小部屋空間を形成し、この小部屋空間内に配置した揺
動部材を仕切部材に回転可能に軸支すると共に、仕切部
材と揺動部材との間に揺動部材を仕切部材側へ付勢する
ばねを配設したことを特徴とする請求項1記載の光造形
装置。 - 【請求項3】 前記揺動部材が仕切部材側へ戻る時の移
動は、液面を平滑に均すワイパ装置の始動と同期してい
ることを特徴とする請求項1記載の光造形装置。 - 【請求項4】 断面略V字形状の先端部を有する液寄せ
ワイパと、この液寄せワイパに隣接して取り付けられ、
液面との角度が25〜35度の先端傾斜部を有する液均
しワイパとを備えたことを特徴とするワイパ装置。 - 【請求項5】 前記液均しワイパが複数配列され、各ワ
イパ間には一定の隙間が設けられていることを特徴とす
る請求項4記載のワイパ装置。 - 【請求項6】 前記液寄せワイパ及び液均しワイパが回
転可能に取り付けられ、いずれか一方が液面に接してい
る時には他方が液面から離れていることを特徴とする請
求項4記載のワイパ装置。
Priority Applications (1)
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