JP2007253069A - Automatic material feeding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、材料自動供給装置に関し、さらに詳細には、基板あるいは部品に接着剤やホットメルトを塗布する機械や、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とを交互に積層するとともにそれらを切削しながら三次元造形物を作成する三次元造形装置などに搭載される材料自動供給装置に関する。 The present invention relates to an automatic material supply apparatus, and more specifically, a machine for applying an adhesive or hot melt to a substrate or a component, an auxiliary material layer formed of an auxiliary material, and a modeling material layer formed of a modeling material, It is related with the automatic material supply apparatus mounted in the three-dimensional modeling apparatus etc. which create a three-dimensional molded item while alternately laminating and cutting them.
なお、上記した三次元造形装置においては、補助材料としては、例えば、低融点金属やワックスなどの熱可塑性樹脂のような低融点樹脂などの各種の低融点材料が用いられ、また、造形材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂などの各種の樹脂材料が用いられる。 In the three-dimensional modeling apparatus described above, as the auxiliary material, for example, various low melting point materials such as a low melting point resin such as a low melting point metal or a thermoplastic resin such as wax are used. For example, various resin materials such as an ultraviolet curable resin are used.
従来より、材料自動供給装置を用いた装置として、例えば、三次元造形装置があり、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とを交互に積層するとともに、エンドミルなどの切削ツールなどで補助材層と造形材層とを切削することにより、所望の形状を備えた三次元造形物を形成する三次元造形装置が知られている(例えば、特許文献1として提示する特開2005−319634号公報を参照する。)。 Conventionally, as an apparatus using an automatic material supply apparatus, for example, there is a three-dimensional modeling apparatus, and an auxiliary material layer formed of an auxiliary material and a modeling material layer formed of a modeling material are alternately stacked, and an end mill A three-dimensional modeling apparatus is known that forms a three-dimensional modeled object having a desired shape by cutting the auxiliary material layer and the modeling material layer with a cutting tool or the like (for example, presented as Patent Document 1) (See JP 2005-319634 A).
ここで、図1には、上記したような従来の技術による三次元造形装置の要部拡大概略構成説明図が示されている。
Here, FIG. 1 shows an enlarged schematic configuration diagram of a main part of a three-dimensional modeling apparatus according to the conventional technique as described above.
即ち、従来の三次元造形装置10は、その上に三次元造形物を形成するためのテーブル11に対してXYZ方向(図1におけるXYZ直交座標系を示す参考図を参照する。)に相対的に移動自在に配設されたキャリッジ16を備えており、このキャリッジには、補助材料である低融点金属を吐出するためのディスペンサー24と、造形材料である紫外線硬化樹脂を吐出するためのディスペンサー26と、エンドミル30を支持したスピンドル28とが取り付けられている。
That is, the conventional three-
そして、ディスペンサー24はホース24bを介してタンク24aに接続されており、一方、ディスペンサー26はホース26bを介してタンク26aに接続されている。
The
ここで、タンク24aには補助材料である低融点金属が貯留され、この低融点金属はホース24bを介してディスペンサー24へ供給されるものであるが、この低融点金属を加熱して液化状態を維持するために、ディスペンサー24の外周およびタンク24aの外周には、シート状のヒーター24c、24aaがそれぞれ配設されている。
Here, the low melting point metal which is an auxiliary material is stored in the
また、タンク26aには造形材料である液体状の紫外線硬化樹脂が貯留され、この紫外線硬化樹脂はホース26bを介してディスペンサー26へ供給される。
The
以上の構成において、三次元造形装置10により三次元造形物を形成するには、ディスペンサー24から補助材料である低融点金属を吐出させて補助材層を形成し、また、ディスペンサー26から造形材料である紫外線硬化樹脂を吐出させて造形材層を形成するものであり、これら補助材層と造形材層とを交互に積層しながら、かつ、補助材層と造形材層とをスピンドル28により支持されたエンドミル30により切削する。
In the above configuration, in order to form a three-dimensional structure by the three-
なお、ディスペンサー24から吐出された低融点金属は、ヒーター24cにより加熱されているディスペンサー24から外部へ出るため、当該外部温度に応じた温度低下により固化して補助材層を形成する。また、ディスペンサー26から吐出された紫外線硬化樹脂は、紫外線照射装置(図示せず。)により紫外線を照射されて固化して造形材層を形成する。
Since the low melting point metal discharged from the
上記した補助材層ならびに造形材層の積層と切削とを繰り返すことにより、所望の形状の三次元造形物が得られるものであり、こうして得られた三次元造形物を温水などに漬けて補助材層を液化して取り除くと、造形材のみより形成された三次元造形物が得られる。 By repeating the laminating and cutting of the auxiliary material layer and the modeling material layer described above, a three-dimensional modeled object having a desired shape can be obtained, and the three-dimensional modeled object thus obtained is immersed in warm water or the like. When the layer is liquefied and removed, a three-dimensional structure formed only from the modeling material is obtained.
ところで、従来の三次元造形装置などに用いる材料自動供給装置において、低融点金属を貯留するタンクと低融点金属を吐出するディスペンサーとには、それぞれ加熱手段としてヒーターが配設されている。
By the way, in the material automatic supply apparatus used for the conventional three-dimensional modeling apparatus or the like, a heater is disposed as a heating means in each of the tank for storing the low melting point metal and the dispenser for discharging the low melting point metal.
このため、三次元造形装置の設置場所の温度が低い場合などでは、低融点金属を貯留するタンクとディスペンサーとを連結する際に低融点金属が固化する恐れがあるという問題点があった。
For this reason, when the temperature of the installation place of the three-dimensional modeling apparatus is low, there is a problem that the low melting point metal may solidify when the tank for storing the low melting point metal and the dispenser are connected.
なお、こうした問題点を解消するためには、低融点金属を貯留するタンクとディスペンサーとを連結するホースの外周にヒーターを配設すればよいが、こうしたヒーターの配設は製造コストを上昇させ、また熱を不要時にも供給し続けるため資源の無駄遣いになるという新たな問題点を招来する。 In order to solve such problems, a heater may be disposed on the outer periphery of the hose connecting the tank for storing the low melting point metal and the dispenser. However, the arrangement of such a heater increases the manufacturing cost, In addition, it causes a new problem of wasting resources because it continues to supply heat when it is not needed.
また、補助材料として用いている低融点金属は溶融合金であるため、低融点金属を貯留するタンク内で凝固が起こった場合には、偏析により金属の成分が偏るおそれがある。こうした偏析は、タンク内の低融点金属を常に攪拌することで防止することができるものであるが、タンク内の低融点金属を常に攪拌するためには、タンク内の低融点金属を全て溶融させなければ攪拌することができないものであった。 Further, since the low melting point metal used as the auxiliary material is a molten alloy, when solidification occurs in a tank storing the low melting point metal, there is a possibility that the metal component is biased due to segregation. Such segregation can be prevented by constantly stirring the low melting point metal in the tank, but in order to always stir the low melting point metal in the tank, all the low melting point metal in the tank is melted. Without stirring, it could not be stirred.
しかしながら、タンク内の低融点金属を全て溶融させるためには、出力の大きなヒーターが必要になるので製造コスト上昇の要因の一つになり、また、タンク内の低融点金属の攪拌を自動化するにはそのための手段を設ける必要があり、こうした手段の設置も製造コストの上昇につながるものであるという問題点があった。 However, in order to melt all the low-melting point metals in the tank, a heater with a large output is required, which is one of the causes of an increase in manufacturing cost, and automating the stirring of the low-melting point metals in the tank. There is a problem that it is necessary to provide means for that, and the installation of such means leads to an increase in manufacturing cost.
なお、上記した低融点金属の偏析は、低融点金属を貯留するタンクに連結されたホース24内でも生じる恐れがある。
The above-described segregation of the low melting point metal may also occur in the
しかしながら、ホース内に存在する低融点金属を攪拌することは不可能であり、ホース内で低融点金属が偏析した場合には、低融点金属がホースを閉塞させてしまう恐れがあるという問題点があった。 However, it is impossible to stir the low melting point metal present in the hose. If the low melting point metal is segregated in the hose, the low melting point metal may block the hose. there were.
一方、タンクからホースへ低融点金属を送出するにはポンプ(図示せず。)が用いられているが、低融点金属をタンクからホースへ送出するには出力の大きなポンプが必要となり、このこともまた製造コストを上昇させる要因となるという問題点があった。 On the other hand, a pump (not shown) is used to send the low melting point metal from the tank to the hose, but a pump with a large output is required to send the low melting point metal from the tank to the hose. However, there is also a problem that it increases the manufacturing cost.
さらに、ディスペンサー内に補助材料である低融点金属を充填可能な最大量まで充填した状態において当該ディスペンサーを駆動する場合には、ディスペンサー全体の重量が嵩むため、ディスペンサーを駆動するモーターにかかる負荷が大きくなる。従って、出力の大きなモーターを搭載する必要があり、こうしたモーターの搭載もまた製造コストを上昇させる要因となるという問題点があった。
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、三次元造形装置の材料供給タンク内部における材料の偏析や固化を防止することができるとともに、ヒーターによる熱源を不要時にはカットし、製造コストの低減を図ることを可能にした材料自動供給装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described various problems of the prior art, and its object is to prevent material segregation and solidification inside the material supply tank of the three-dimensional modeling apparatus. In addition, the present invention is intended to provide an automatic material supply apparatus that can reduce the manufacturing cost by cutting the heat source by a heater when it is not necessary.
上記目的を達成するために、本発明による材料自動供給装置は、固化した材料を収容する容器と、当該容器内の材料を加熱する加熱手段(例えば、容器の外周部位に配設され、容器を介して容器内の固体状態の材料を加熱して液化する電磁誘導加熱(Induction Heating:IH)ヒーターである。)とを有し、当該容器内の固化した材料が当該加熱手段により加熱されて液化した時点で、ホースを用いることなく当該容器から直接に液化した材料をディスペンサーへ供給するようにしたものである。 In order to achieve the above object, an automatic material supply apparatus according to the present invention includes a container for storing a solidified material, and heating means for heating the material in the container (for example, disposed on the outer peripheral portion of the container, Inductive Heating (IH) heater that heats and liquefies the solid state material in the container, and the solidified material in the container is heated and liquefied by the heating means. At this point, the material liquefied directly from the container without using a hose is supplied to the dispenser.
即ち、本発明のうち請求項1に記載の発明は、ディスペンサーに材料を供給する材料自動供給装置において、下方部位に下部開口部を備えるとともに補助材料として固体状態の材料を収容可能な容器と、上記容器内の上記固体状態の材料を加熱して液化する加熱手段と、上方部位に上部開口部を備えるとともに下方部位に吐出開口部を備え、上記上方部位から供給された液体状態の材料を上記吐出開口部から吐出可能なディスペンサーと、上記容器と上記ディスペンサーとを相対的に移動して、上記容器の上記下部開口部と上記ディスペンサーの上記上部開口部とを接続または分離する移動手段とを有し、上記移動手段により上記容器の上記下部開口部と上記ディスペンサーの上記上部開口部とが接続された状態において、上記加熱手段により上記固体状態の材料を加熱して液化し、該液化により液体状態となった上記容器内の材料を上記下部開口部から上記上部開口部を介して上記ディスペンサー内へ供給するようにしたものである。
That is, the invention according to
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、本発明のうち請求項1に記載の発明において、上記加熱手段は、上記容器の外周部位に配設され、上記容器内の上記固体状態の材料を加熱して液化する電磁誘導加熱ヒーターであるようにしたものである。
Further, the invention according to claim 2 of the present invention is the invention according to
また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、本発明のうち請求項1または2に記載の発明において、上記ディスペンサーは、上記容器から供給された液体状態の材料を加熱する加熱手段を有するようにしたものである。
The invention according to claim 3 of the present invention is the invention according to
また、本発明のうち請求項4に記載の発明は、本発明のうち請求項1、2または3に記載の発明において、上記ディスペンサーは、上記ディスペンサー内の気圧を調節する気圧調整手段を有するようにしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the first, second, or third aspect of the present invention, the dispenser has an atmospheric pressure adjusting means for adjusting an atmospheric pressure in the dispenser. It is a thing.
また、本発明のうち請求項5に記載の発明は、本発明のうち請求項1、2、3または4に記載の発明において、上記材料を低融点金属としたものである。
The invention according to claim 5 of the present invention is the invention according to
本発明は、以上説明したように構成されているので、三次元造形装置内部における低融点材料の偏析や固化を防止することができるようになるとともに、製造コストの低減を図ることが可能になるという優れた効果が奏される。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to prevent segregation and solidification of a low-melting-point material inside the three-dimensional modeling apparatus, and to reduce manufacturing costs. An excellent effect is achieved.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による材料自動供給装置の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。なお、以下の説明においては、材料として低融点金属を用いるものとする。 Hereinafter, an example of an embodiment of an automatic material supply apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, a low melting point metal is used as the material.
図2には、本発明の実施の形態の一例による材料自動供給装置を備えた三次元造形装置の概略正面斜視構成説明図が示されている。
FIG. 2 shows a schematic front perspective configuration explanatory diagram of a three-dimensional modeling apparatus provided with an automatic material supply apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.
この三次元造形装置100は、Z方向に延長した略四角柱状の一対の支持部12L、12Rと当該支持部12L、12Rを連結する底部12Bとにより構成されたU字型状の門型アーム部12を備えている。
The three-
こうした門型アーム部12を構成する一対の支持部12L、12Rのそれぞれの上端部には、レール部14が支持されており、このレール部14にはX軸方向(図2のXYZ直交座標系を示す参考図を参照する。)に所定範囲内で移動自在にキャリッジ16が配設されている。
A
また、キャリッジ16に隣接し、キャリッジ16に対してZ軸方向に所定範囲内で移動自在に設けられたヘッド15上に、スピンドル28が固定されている。さらにスピンドル28上にはZ軸方向に所定範囲内で移動自在なスライダ(図2斜線部)が配設され、前記スライダには補助材料として低融点金属を吐出するディスペンサー102と、造形材料として紫外線硬化樹脂を吐出するディスペンサー114とが併設されている。
A
また、レール部14には、三次元造形装置100の設置面と平行な面を持つホルダー120が取り付けられている。このホルダー120には、貫通孔が二ヶ所穿設されており、該貫通孔には、補助材料の供給手段であるシリンジ106が取り付け可能となされている。
A
なお、ホルダー120は、キャリッジ16の移動を妨げることがない位置に配置されているとともに、ホルダー120に穿設されている貫通孔は、その中心がキャリッジ16に取り付けられているディスペンサー102の中心とZ軸方向に同一平面上に位置するように配置されている。
The
また、門型アーム部12の底部12BのY軸方向に延長された略長方形のフレーム部18上には、Y軸方向に所定範囲内で移動自在なテーブル22が配設されている。
A table 22 that is movable within a predetermined range in the Y-axis direction is disposed on a substantially
このテーブル22の外周側には、テーブル22を囲むようにして切削粉等を回収する略箱形状の回収槽20が配設されており、当該回収槽20は図示しない排水管を介して図示しない回収タンクに接続されている。
A substantially box-shaped
また、テーブル22の上面22aは水平な平面上に形成されており、この上面22aにおいて、補助材料により形成される補助材層と造形材料により形成される造形材層とが積層されて三次元造形物が形作られるものである。
Further, the
ここで、三次元造形装置100は、全体の動作をマイクロコンピュータにより制御されている。即ち、マイクロコンピュータによって所定の分解能に応じて、キャリッジ16はX軸方向に移動され、ディスペンサー102、ディスペンサー114ならびにスピンドル28はZ軸方向に移動され、テーブル22は回収槽20とともにY軸方向に移動される。
Here, the entire operation of the
従って、ディスペンサー102、ディスペンサー114ならびにスピンドル28に支持されたエンドミル30と、テーブル22の上面22aにおいて形作られる三次元造形物との相対的な位置関係は、XYZ方向(図2におけるXYZ直交座標系を示す参考図を参照する。)に任意に移動可能となる。
Accordingly, the relative positional relationship between the
次に、ディスペンサー102は、シリンジ106に収容された低融点金属が供給されるように設計されており、ディスペンサー102において低融点金属を貯留する貯留部102h(図3を参照する。)および低融点金属吐出部102i(図3を参照する。)の外周面には、そのほぼ全長にわたってヒーター102bが配設されている。このヒーター102bによって貯留部102hおよび低融点金属吐出部102iを加熱することにより、ディスペンサー102の内部に貯留された低融点金属を所定の温度に加熱して液状に維持することができる。
Next, the
なお、後述するように、ヒーター102bによって所定の温度まで加熱されて液状に維持された低融点金属は、ディスペンサー102の下端部102aから下方へ吐出され、所定の位置に所定量塗布されるように制御されている。
As will be described later, the low melting point metal heated to a predetermined temperature by the
また、ディスペンサー114は、図示しないタンクに収容された紫外線硬化樹脂が供給されるように設計されており、図示しないタンクから供給された造形材料を貯留するシリンジ114bと連結されたディスペンサー114の先端に位置する吐出口114aから、造形材料が1滴1滴吐出される。こうしてディスペンサー114の吐出口114aから吐出される造形材料は、飛滴となって所定の位置に所定量塗布されるように制御されている。
The
次に、図3(a)(b)にはディスペンサー102の一部断面概略構成説明図が示されているが(図3(a)はディスペンサー102のA矢視図(上面図)であり、図3(b)は正面図である。)、ディスペンサー102は、略円筒形状の内筒102cと外筒102dとを有する二重構造を備えている。
Next, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a partial sectional schematic configuration explanatory view of the dispenser 102 (FIG. 3 (a) is an A arrow view (top view) of the
ここで、内筒102cの下方部位には貯留部102hが形成されており、その上端部102eには蓋102fが配設されている。
Here, a
上記した蓋102fは、上端部102eに架橋されたロッド102gに回動自在に軸支されている。このロッド102gにはコイルバネ102jが巻回されており、コイルバネ102jの一方の端部はロッド102gに係止され、その他方の端部は蓋102fに係止されていて、コイルバネ102jは、蓋102fが内筒の102cの上部開口部102kを閉塞するように付勢している。
The
従って、蓋102fに対してコイルバネ102jの付勢力よりも大きな下方への力が作用すると、蓋102fはロッド102gを回転軸として下方に回転して上部開口部102kが開放されるが、蓋102fに対してコイルバネ102jの付勢力よりも大きな下方への力が作用しない限りは、上部開口部102kは蓋102fにより閉鎖された状態が維持される。
Accordingly, when a downward force larger than the urging force of the
一方、外筒102dにおける内筒102cの下方領域には、低融点金属吐出部102iが設けられており、低融点金属吐出部102iには開閉自在な弁機構108が配設されている。
On the other hand, a low melting point
この弁機構108は貯留部102hと連結されており、弁機構108により貯留部102hに貯留された低融点金属の吐出が制御される。
The
なお、低融点金属吐出部102iには、弁機構108の下流側に、弁機構108から排出された低融点金属の流路となる管110b、管110bに連結されたノズル押し当て部材110ならびに低融点金属を回転させながら吐出するためのノズル112が配設されている。
In the low melting point
弁機構108は、中央部側面に凸部108gを有し、凸部108gより上方の側面に、コイルバネ108aが巻回されている。このコイルバネ108aは拡開方向への付勢力を有し、貯留部102hから流れてきた低融点金属をせき止める弁機構108の末端部である開閉部108cが閉塞した状態を維持できるように、一方の端部は貯留部102hの下端部に係止され、その他方の端部は凸部108gに係止されている。
The
また、低融点金属の流路である管110bの外周面には、コイルバネ110aが巻回されており、コイルバネ110aの一方の端部は流路内側凸部110cに係止され、他方の端部はノズル押し当て部材110の上端部に係止されている。コイルバネ110aは、ノズル押し当て部材110とノズル112とが密着するように、ノズル押し当て部材110を下方へ付勢している(図3および図5を参照する。)。
A
そして、弁機構108の末端部である開閉部108cの側面には、管108bを流れてきた低融点金属が通る流路108dが存在し、その末端部である108eは、開閉部108cが開放状態の時のみ通じる流路108fに通じており、流路108fは管110bへと連結されている。
A
次に、ディスペンサー102外面には、蓋102fと貯留部102h上端部との間の側面と、弁機構108が有する開閉部108c付近の側面との二ヶ所に、気圧調整手段103および弁開閉手段104からのガスを供給するための貫通孔が穿設されている。
Next, on the outer surface of the
気圧調整手段103および弁開閉手段104は、三次元造形装置100の設置面に対して平行であるようにディスペンサー102の側面に配置されていて、気圧を制御するためのポンプ(図示せず。)と連通した略円筒形状を備えている。気圧調整手段103はディスペンサー102上部に気体を供給するための貫通孔へ接続されており、また、弁開閉手段104はディスペンサー102の下部に気体を供給するための貫通孔へ接続された連結管104bを有する。
The pressure adjusting means 103 and the valve opening / closing means 104 are disposed on the side surface of the
続いて、図4を参照しながら、ディスペンサー102へ材料の供給を行うシリンジ106の構造について詳細に説明する。
Next, the structure of the
シリンジ106は、略円筒形状を備えていて、その上端および下端は開放されている。シリンジ106の中央部外周には、IHヒーター106aが配設されており、このため、中央部の外周は上部および下部に比べると径が大きくなっている。また、中央部の底部には、ホルダー120に穿設されている貫通孔の直径と同じ長さでその貫通孔に嵌合可能であるような凸部106cが設けられている。
The
シリンジ106内部は、中央部下端付近で内径が変わり、上部よりも下部は径が小さくなっている。上部と下部の径の違いにより生じた部分が受け皿となるため、図4(b)の形状に成形された固体状態の低融点金属を、上部より充填しシリンジ106内部にとどめておくことが可能になっている(図4(c)を参照する。)。
The inside of the
このような、その内部に低融点金属を有するシリンジ106が、ホルダー120の貫通孔に二つ嵌入して配置されている。
Two
なお、この三次元造形装置においては、シリンジ106と、IHヒーター106aと、ディスペンサー102と、ヘッド15とにより材料自動供給装置が構成されている。
In this three-dimensional modeling apparatus, the
以上の構成において、上記した三次元造形装置100の動作について説明するが、こうした三次元造形装置による造形材料の吐出ならびに造形材層および補助材層の切削の動作の制御については、例えば、特開2005−319634号公報に開示されているように公知の技術であるので、その詳細な説明は省略することとする。以下においては、本発明の実施に関連する三次元造形装置100による補助材料である低融点金属を吐出する際の動作について、図5乃至図8を参照しながら説明する。
In the above configuration, the operation of the above-described three-
はじめに、シリンジ106からディスペンサー102へと補助材料である低融点金属を供給する際の動作について説明するが、シリンジ106からディスペンサー102へと補助材料である低融点金属を供給するには、それぞれ独立して存在しているディスペンサー102とシリンジ106とを接続する必要がある。
First, the operation when supplying the low melting point metal as the auxiliary material from the
そのため、まず、ディスペンサー102の蓋102fの中心が、シリンジ106の下端部106bの中心の真下に位置するように、キャリッジ16をX軸方向へ移動させて、ディスペンサー102の位置を調節する。
Therefore, first, the position of the
次に、シリンジ106の下端部106bがディスペンサー102に挿入されるように、Z軸方向へヘッド15を動かす。ディスペンサー102の蓋102fがシリンジ106の下端部106bに押し下げられ、シリンジ106の中央部の底部がディスペンサー102の上端にぶつかるまでディスペンサー102を上昇させる。
Next, the
こうした動作によりディスペンサー102とシリンジ106とが接続され、ディスペンサー102はシリンジ106から補助材料である低融点金属を受け入れ可能な状態になる(図5を参照する。)。
By such an operation, the
次に、低融点金属をディスペンサー102へ移動させるため、固体状態の低融点金属を加熱により液体状態に変化させるため、シリンジ106に配設されたIHヒーター106aの電源を入れる。
Next, in order to move the low melting point metal to the
IHヒーター106aにより加熱された低融点金属は、例えば、約2分間ですべてが融解し液体状態となり、シリンジ106からディスペンサー102の貯留部102hへ移動する。一つのシリンジから貯留部102hには、例えば、約50mlの低融点金属が供給される。
The low melting point metal heated by the
この状態で、ディスペンサー102の貯留部102hに低融点金属が貯留され、補助材料吐出可能な状態となる。なお、この際に、低融点金属の固化を防ぐために、ディスペンサー102の外周に配設されたシート状のヒーター102bの電源を入れておく。
In this state, the low melting point metal is stored in the
ディスペンサー102への低融点金属の供給完了後、ディスペンサー102はX軸方向およびZ軸方向へ移動可能なように、シリンジ106と分離しておく必要がある。
After the supply of the low melting point metal to the
このため、シリンジ106をディスペンサー102へ挿入した場合と逆の手順で、ヘッド15を下方へ移動させシリンジ106の下端部106bをディスペンサー102の開放部102kから引き抜く。
For this reason, the
ディスペンサー102とシリンジ106が分離されると、ディスペンサー102の蓋102fはコイルバネ102jの付勢力により自動的に閉鎖され、この状態でディスペンサー102は、貯留部102hに補助材料である低融点金属を内蔵するとともに、X軸方向およびZ軸方向へ移動自在な状態となる(図6を参照する。)。
When the
次に、貯留部102hに貯留された低融点金属を下方へ移動させるため、気圧調整手段103を稼働させ、図6に示したA矢印方向へ空気を送り、ディスペンサー102の内部において図6に示したB矢印方向に圧力をかける。
Next, in order to move the low melting point metal stored in the
B方向への圧力により、低融点金属は下方へ押され、貯留部102hから弁機構108内部へ移動し、弁機構108の端部である開閉部108c付近へ移動する。開閉部108c付近まで移動した低融点金属は、開閉部108cの側面に有する流路108dへ流れ、その端部108eで止まる(図7(a)を参照する。)。
The low melting point metal is pushed downward by the pressure in the B direction, moves from the
低融点金属を吐出するには、弁機構108を作動させて開閉部108cを開放し、流路108dの端部108eと開閉部108cの先に存在する流路108fを接続する必要がある。
In order to discharge the low melting point metal, it is necessary to operate the
ここで、開閉部108cを開放して弁機構108を開放状態にするため、弁開閉手段104よりの連結管104bへ加圧した空気を送り、図7に示したC矢印方向へ風圧をかけるようになされている。
Here, in order to open the opening /
C方向への風圧は弁機構108が有する凸部108gに作用するように位置設定されており、従って、C方向への風圧が弁機構108を閉塞状態にしているコイルバネ108aのもつ付勢力以上の大きさであるならば、弁機構108全体が上方へ移動することになる。
The wind pressure in the C direction is set so as to act on the
この状態で、弁機構108の開閉部108cは開放され、流路108dと流路108fとが連通し、端部108eにとどまっていた低融点金属は流路108fを流れ、下方向への圧力に促されることによりさらに下方に接続されている管110bへと到達する(図7(b)を参照する。)。
In this state, the opening /
管110bへと流れてきた低融点金属は、その下方に存在するノズル押し当て部材110を通過し、ノズル112の上端部に到達する。低融点金属はノズル112の溝112aへ外側端部112aaより入り、外側端部112aaから中心部の窪みに向かい、溝112aに沿って回転して進む(図8を参照する。)。
The low-melting-point metal that has flowed into the
そして、ディスペンサー102内にかかる図6に示したB矢印方向への圧力および溝112aを通ることで得た回転力とを有する低融点金属は、吐出口112bより噴霧される。
Then, the low melting point metal having the pressure in the direction of arrow B shown in FIG. 6 and the rotational force obtained by passing through the
以上の動作により、シリンジ106に収容されていた低融点金属はディスペンサー102より吐出される。
Through the above operation, the low melting point metal contained in the
なお、ディスペンサー102の貯留部102hに貯留されていたすべての低融点金属を吐出した場合には、ホルダー120に載置されているシリンジ106’から、上記と同様の操作を行うことにより低融点金属を供給することができる。
When all the low melting point metal stored in the
上記したようにして、本発明による材料自動供給装置の実施の形態の一例を備えた三次元造形装置100においては、ディスペンサー102へ低融点金属を供給を希望する場合のみ、低融点金属を備えたシリンジ106と接続するように構成されている。
As described above, in the three-
このため、必要量以上の液体状態の低融点金属をディスペンサーに貯留する必要がなく、シート状ヒーターの加熱で液体状態を維持できる量のみをディスペンサーに貯留できるので、低融点金属が偏析する恐れがない。 For this reason, it is not necessary to store more than the required amount of low-melting metal in the liquid state in the dispenser, and only the amount that can maintain the liquid state by heating the sheet heater can be stored in the dispenser. Absent.
また、シリンジ106からディスペンサー102へ低融点金属を移動させる時のみ、シリンジ106に配設されたIHヒーター106aの電源を入れておけばよく、必要時以外はIHヒーター106aの電源を切っておくことができるので、コストを削減することができる。
Further, only when the low melting point metal is moved from the
さらに、シリンジ106に固体状態の低融点金属を充填する場合に成形された低融点金属は、IHヒーター106aの熱により外周部分から徐々に融解していくが、底部が凹形状であるため、遅れて融解する中央部分が塊の状態のまま下方に落ちていくことはないので、シリンジ106内やディスペンサー102内で、低融点金属により閉塞する恐れがない。
Furthermore, the low melting point metal formed when the
さらにまた、ディスペンサー102の上端部は、蓋102fを閉じた状態に維持し外部と遮断されているため、ディスペンサー102の上部開口部102kからディスペンサー102内の空気が漏れることがなく、内部の気圧を一定に保つことが可能である。
Furthermore, since the upper end of the
そのため、図6に示したB矢印方向への力が弱まらずに、安定した速度で吐出を続けることが可能である。 Therefore, it is possible to continue discharging at a stable speed without weakening the force in the direction of arrow B shown in FIG.
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(3)に示すように変形することができるものである。
The embodiment described above can be modified as shown in the following (1) to (3).
(1)上記した実施の形態においては、ホルダー120に穿設された貫通孔は二つであったが、これに限られるものではないことは勿論であり、一つまたは複数の貫通孔を設けて、一つまたは複数のシリンジを載置するようにしてもよい。
(1) In the above-described embodiment, there are two through holes drilled in the
(2)上記した実施の形態においては、補助材料として低融点金属を用い、造形材料として紫外線硬化樹脂を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、各種材料を補助材料あるいは造形材料として用いるようにしてもよい。 (2) In the above-described embodiment, the low melting point metal is used as the auxiliary material and the ultraviolet curable resin is used as the modeling material. However, the present invention is not limited to this, and various materials are supported. It may be used as a material or a modeling material.
例えば、補助材料としては、ワックスなどの熱可塑性樹脂のような低融点樹脂などの低融点材料を用いるようにしてもよいし、造形材料としては、紫外線とは異なる放射線の可視光や電子線あるいはその他の光によって硬化する水に不溶の光硬化樹脂を用いるようにしてもよい。 For example, as the auxiliary material, a low melting point material such as a low melting point resin such as a thermoplastic resin such as wax may be used, and as the modeling material, visible light or electron beam of radiation different from ultraviolet rays or electron beam or You may make it use the photocurable resin insoluble in the water hardened | cured by the other light.
(3)上記した実施の形態ならびに上記した(1)乃至(2)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。 (3) You may make it combine suitably the embodiment shown above and the modification shown in said (1) thru | or (2).
本発明は、試作や量産での部品製作やデザインモデルを製作する際などに利用することができる。 The present invention can be used when manufacturing parts or designing models in trial production or mass production.
10、100 三次元造形装置
11 テーブル
12 アーム部
12B 底部
12R、12L 支持部
14 レール部
15 ヘッド
16 キャリッジ
18 フレーム部
20 回収槽
22 テーブル
22a 上面
24、26、102、114 ディスペンサー
28 スピンドル
30 エンドミル
102a 下端部
102b ヒーター
102c 内筒
102d 外筒
102e 上端部
102f 蓋
102g ロッド
102h 貯留部
102i 低融点金属吐出部
102j コイルバネ
102k 上部開口部
103 気圧調整手段
104 弁開閉手段
104a 支持部
104b 連結管
106、106’ シリンジ
106a IHヒーター
106b 下端部
106c 凸部
108 弁
108a コイルバネ
108b 管
108c 開閉部
108d 流路
108e 末端部
108f 流路
108g 凸部
110 ノズル押し当て部材
110a コイルバネ
110b 管
110c 流路内側凸部
112 ノズル
112a 溝
112aa 外側端部
112b 吐出口
114a 吐出口
114b シリンジ
120 ホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 Three-
22 Table
Claims (5)
下方部位に下部開口部を備えるとともに補助材料として固体状態の材料を収容可能な容器と、
前記容器内の前記固体状態の材料を加熱して液化する加熱手段と、
上方部位に上部開口部を備えるとともに下方部位に吐出開口部を備え、前記上方部位から供給された液体状態の材料を前記吐出開口部から吐出可能なディスペンサーと、
前記容器と前記ディスペンサーとを相対的に移動して、前記容器の前記下部開口部と前記ディスペンサーの前記上部開口部とを接続または分離する移動手段と
を有し、
前記移動手段により前記容器の前記下部開口部と前記ディスペンサーの前記上部開口部とが接続された状態において、前記加熱手段により前記固体状態の材料を加熱して液化し、該液化により液体状態となった前記容器内の材料を前記下部開口部から前記上部開口部を介して前記ディスペンサー内へ供給する
ことを特徴とする材料自動供給装置。 In an apparatus for supplying material to a dispenser,
A container having a lower opening in a lower part and capable of accommodating a solid material as an auxiliary material;
Heating means for heating and liquefying the solid state material in the container;
A dispenser that includes an upper opening in the upper part and a discharge opening in the lower part, and is capable of discharging the liquid material supplied from the upper part from the discharge opening,
Moving means for relatively moving the container and the dispenser to connect or separate the lower opening of the container and the upper opening of the dispenser;
In a state where the lower opening of the container and the upper opening of the dispenser are connected by the moving means, the solid material is heated and liquefied by the heating means, and becomes a liquid state by the liquefaction. The material in the container is supplied from the lower opening to the dispenser through the upper opening.
前記加熱手段は、前記容器の外周部位に配設され、前記容器内の前記固体状態の材料を加熱して液化する電磁誘導加熱ヒーターである
ことを特徴とする材料自動供給装置。 In the material automatic supply apparatus according to claim 1,
The automatic material supply apparatus, wherein the heating means is an electromagnetic induction heater that is disposed on an outer peripheral portion of the container and heats and liquefies the solid material in the container.
前記ディスペンサーは、前記容器から供給された液体状態の材料を加熱する加熱手段を有する
ことを特徴とする材料自動供給装置。 The material automatic supply apparatus according to claim 1 or 2,
The dispenser has a heating means for heating the material in a liquid state supplied from the container.
前記ディスペンサーは、前記ディスペンサー内の気圧を調節する気圧調整手段を有する
ことを特徴とする材料自動供給装置。 In the material automatic supply apparatus according to claim 1, 2, or 3,
The dispenser has an air pressure adjusting means for adjusting the air pressure in the dispenser.
前記材料は、低融点金属である
ことを特徴とする材料自動供給装置。 In the material automatic supply apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4,
The material is a low-melting-point metal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN105363634A (en) * | 2015-12-04 | 2016-03-02 | 江阴乐圩光电股份有限公司 | Glue dispenser with heating device |
JP2016203144A (en) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 株式会社ケー・エフ・ケー テクノ | Flowable material application device |
-
2006
- 2006-03-23 JP JP2006081017A patent/JP2007253069A/en active Pending
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