JP2014000768A - Three-dimensional modeling apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、造形液が混合されることで固化する立体造形粉体を、ステージ上に供給して平坦化する立体造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus that supplies and planarizes a three-dimensional modeling powder that is solidified by mixing a modeling liquid on a stage.
従来、立体造形粉体をステージ上に供給して平坦化する立体造形装置が知られている。例えば、特許文献1が開示する立体造形装置は、粉体供給手段と、シャッター(締切板)と、平坦化手段(ブレード)とを備える。粉体供給手段は、立体造形粉体を落下させる。シャッターは、駆動部によって水平方向にスライドすることで、粉体供給手段からステージへの立体造形粉体の供給と供給の遮断とを切り替える。駆動部の動作は駆動制御部によって制御される。平坦化手段は水平方向に往復移動し、ステージ上に供給された立体造形粉体を平坦化する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a three-dimensional modeling apparatus that supplies a three-dimensional modeling powder on a stage and flattens it. For example, the three-dimensional modeling apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a powder supply unit, a shutter (clamp plate), and a flattening unit (blade). The powder supply means drops the three-dimensionally shaped powder. The shutter is slid in the horizontal direction by the driving unit to switch between supply of the solid modeling powder from the powder supply means to the stage and blocking of the supply. The operation of the drive unit is controlled by the drive control unit. The flattening means reciprocates in the horizontal direction to flatten the three-dimensional modeling powder supplied on the stage.
特許文献1に記載の立体造形装置は、シャッターをスライドさせるための駆動部および駆動制御部を備える必要があるため、構成および動作が複雑になる。つまり、立体造形粉体の供給と供給の遮断とを切り替えるためのシャッターを、簡易な構成で容易に駆動することは、従来の立体造形装置では困難であった。 Since the three-dimensional modeling apparatus described in Patent Literature 1 needs to include a drive unit and a drive control unit for sliding the shutter, the configuration and operation are complicated. That is, it is difficult for a conventional three-dimensional modeling apparatus to easily drive a shutter for switching between supply of three-dimensional modeling powder and blocking of supply with a simple configuration.
本発明は、立体造形粉体の供給と供給の遮断とを切り替えるためのシャッターを、簡易な構成で容易に駆動することができる立体造形装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the three-dimensional modeling apparatus which can drive easily the shutter for switching supply of three-dimensional modeling powder, and interruption | blocking of supply with a simple structure.
上記目的を達成するために、本発明に係る立体造形装置は、造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージのステージ面または前記ステージ面の外側に設けられ、前記立体造形粉体が供給される供給部と、前記供給部に前記立体造形粉体を供給する粉体供給手段と、前記ステージに対する相対的な位置が、前記ステージ面と平行な方向に変化することで、前記粉体供給手段によって前記供給部に供給された前記立体造形粉体を平坦化し、前記立体造形粉体の層である粉体層を形成する平坦化手段と、前記平坦化手段および前記ステージの少なくとも一方を移動させることで、前記平坦化手段による前記立体造形粉体の平坦化を実行させる平坦化駆動手段と、前記粉体供給手段から前記供給部への前記立体造形粉体の供給を遮断するシャッターと、前記平坦化駆動手段によって移動することで前記シャッターを駆動し、前記粉体供給手段から前記供給部への前記立体造形粉体の供給と供給の遮断とを切り替える切替部とを備える。 In order to achieve the above object, a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention includes a stage on which a three-dimensional modeling powder that is solidified by mixing with a modeling liquid is placed, and a stage surface of the stage or the outside of the stage surface. A supply unit that is provided and supplied with the three-dimensionally shaped powder, a powder supply unit that supplies the three-dimensionally shaped powder to the supply unit, and a position relative to the stage is parallel to the stage surface And the flattening means for flattening the three-dimensional modeling powder supplied to the supply unit by the powder supply means and forming a powder layer that is a layer of the three-dimensional modeling powder; A flattening drive means for performing flattening of the three-dimensionally shaped powder by the flattening means by moving at least one of the flattening means and the stage; and the standing from the powder supply means to the supply unit Shutting off the supply of modeling powder, and driving the shutter by moving by the flattening driving means, supplying the three-dimensional modeling powder from the powder supply means to the supply unit, and blocking supply And a switching unit for switching between.
本発明に係る立体造形装置は、平坦化を実行するために設けられた平坦化駆動手段を利用してシャッターを駆動し、立体造形粉体の供給と供給の遮断とを切り替えることができる。シャッターを駆動するための駆動部を、平坦化駆動手段と別に設ける必要が無い。従って、本発明に係る立体造形装置は、立体造形粉体の供給と供給の遮断とを、簡易な構成で容易に切り替えることができる。 The three-dimensional modeling apparatus according to the present invention can switch between the supply of the three-dimensional modeling powder and the blocking of the supply by driving the shutter using the flattening driving means provided for executing the flattening. There is no need to provide a driving unit for driving the shutter separately from the flattening driving means. Therefore, the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention can easily switch between the supply of the three-dimensional modeling powder and the blocking of the supply with a simple configuration.
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、立体造形装置1の概略構成について説明する。立体造形装置1は、立体造形データに従ってヘッド32等を駆動することで、立体造形物を造形することができる。パーソナルコンピュータ(以下、「PC」という。)100は、立体造形データを作成し、ネットワーク等を介して立体造形装置1に送信する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the schematic configuration of the three-dimensional modeling apparatus 1 will be described with reference to FIG. The three-dimensional modeling apparatus 1 can model a three-dimensional model by driving the
立体造形装置1は、土台2と、造形台6と、粉体供給機構17と、平坦化ローラ28と、ヘッド32と、粉体回収部34とを主に備える。土台2は、左右方向を長手方向とする矩形板状に形成されており、立体造形装置1の全体を支持する。造形台6はステージ11を備える。立体造形物はステージ11上で造形される。粉体供給機構17は、造形台6の供給部14上に立体造形粉体を供給する。平坦化ローラ28は、供給部14上に載置された立体造形粉体を、ステージ11上へ移動させて平坦化し、立体造形粉体の層(以下、「粉体層」という。)を形成する。ヘッド32は、ステージ11上に形成された粉体層に造形液を吐出する。粉体回収部34は、固化せずに立体造形物の周辺に残存した余分な立体造形粉体(以下、「未硬化粉体」という。)を回収する。以下、各構成について説明する。
The three-dimensional modeling apparatus 1 mainly includes a base 2, a modeling table 6, a
造形台6について説明する。図2に示すように、造形台6は、造形台6を支持する基部7と、基部7の上部に支持される枠部9とを備える。基部7の左右の各々には、前後方向に貫通する貫通孔8が形成されている。土台2(図1参照)の略中央には、前後方向に延びる2本のレール3が設けられている。2本のレール3は、土台2の正面側端部に設けられた支持部4と、背面側端部に設けられた支持部(図示せず)とによって、土台2の上面から所定の高さで支持されている。2本のレール3の各々は、造形台6の基部7に形成された2つの貫通孔8の各々を貫通する。
The modeling table 6 will be described. As shown in FIG. 2, the modeling table 6 includes a base portion 7 that supports the modeling table 6 and a frame portion 9 that is supported on the upper portion of the base portion 7. A through-
土台2の背面側端部には、造形台6を前後動させるための前後動モータ41(図5参照)が設けられる。前後動モータ41が駆動すると、キャリッジベルト(図示せず)を介して動力が造形台6に伝わり、造形台6は2本のレール3に沿って前後方向に移動する。つまり、前後動モータ41が駆動すると、粉体供給機構17、平坦化ローラ28、およびヘッド32は、造形台6のステージ11に対して前後方向(ステージ面と平行な方向)に相対移動する。なお、前後動モータ41は、粉体供給機構17、平坦化ローラ28、およびヘッド32を移動させてもよいが、この詳細は第二実施形態において説明する。
A longitudinal movement motor 41 (see FIG. 5) for moving the modeling table 6 back and forth is provided at the rear side end of the base 2. When the front-
図2に示すように、枠部9は、略立方体の箱型形状を成す。枠部9は、ステージ保持部10を有する。ステージ保持部10は、上面が開放された平面視略矩形状の凹部である。ステージ保持部10の内側には、立体造形物が造形されるステージ11が昇降可能に保持される。ステージ11は、ステージ保持部10の内周面に接するように平面視矩形状に形成されており、且つ、ステージ11の上面は水平に保たれている。つまり、枠部9は、ステージ11の側面に接し、且つステージ11の昇降範囲の外周を取り囲む。枠部9の右側面には、未硬化粉体をステージ保持部10内から粉体回収部34(図1参照)に導くための回収路12が接続している。ステージ保持部10の背面側には、上面が開放された平面視矩形の凹部である粉体落下口13が設けられている。粉体落下口13には、粉体層を形成する際に平坦化ローラ28によって集積された余剰粉体が落下する。粉体落下口13に落下した余剰粉体は、作業者によって、造形台6の上方に位置する粉体供給機構17(図1および図3参照)内に戻される。
As shown in FIG. 2, the frame portion 9 has a substantially cubic box shape. The frame part 9 has a
ステージ11は、造形台6に設けられたステージ昇降モータ42(図5参照)の動力によって昇降する。立体造形装置1は、昇降範囲の上部からステージ11を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。また、ステージ11は、図示しないが、上部ステージおよび下部ステージを備える。上部ステージおよび下部ステージは、略同一形状の板状部材であり、水平に配置される。上部ステージおよび下部ステージは、厚み方向に貫通する複数の孔22を共に備える。しかし、平面視において、上部ステージの孔の位置と、下部ステージの孔の位置とが重複しないように、上部ステージおよび下部ステージが形成されている。従って、ステージ11が静止している状態では、立体造形粉体はステージ11上に堆積する。造形台6に設けられた加振モータ(図示せず)が駆動し、ステージ11が振動すると、未硬化粉体は上部ステージおよび下部ステージの孔から落下し、回収路を通じて粉体回収部34に吸引される。
The
図2に示すように、造形台6の正面側の上端部からは、板状の供給部14が前方へ水平に延びる。供給部14には、粉体供給機構17が供給する立体造形粉体が載置される。供給部14の左右の正面側端部の各々には、切替部15が設けられている。切替部15は、供給部14の板面よりも上方へ延び、後方へ屈曲している。造形台6が後方へ移動すると、後述するシャッター23(図3および図4参照)を切替部15が後方へ押し込み、シャッター23が開放される。造形台6が前方へ移動すると、シャッター23は閉鎖する。
As shown in FIG. 2, a plate-
粉体供給機構17について説明する。図3に示すように、粉体供給機構17は、タンク18、粉体供給ローラ21、およびシャッター23を備える。タンク18は、貯留部19と誘導部20とを備える。貯留部19は、上方へ向けて徐々に前後方向の幅が広がる箱状に形成されており、内部に立体造形粉体を貯留する。貯留部19の下部は開口となっている。誘導部20は角筒状であり、貯留部19の下部の開口に接続する。誘導部20は、タンク18内の立体造形粉体を下方へ誘導する。
The
粉体供給ローラ21は、貯留部19の下部の開口の内側に回転可能に設けられている。貯留部19と粉体供給ローラ21の間には隙間が無いため、立体造形粉体が隙間から下方へ落下することは無い。粉体供給ローラ21の回転軸は左右方向に延びており、タンク18の右端および左端において回転可能に支持されている。粉体供給ローラ21の外周面には、左右方向(つまり、粉体供給ローラ21の軸線方向)に長く、且つ中心に向かって凹んだ凹部22が設けられている。凹部22には、貯留部19に貯留された立体造形粉体が溜まる。従って、粉体供給モータ44(図5参照)の動力によって粉体供給ローラ21が回転すると、凹部22に溜まった立体造形粉体が下方へ落下する(図4参照)。
The
シャッター23は、矩形板状の部材であり、誘導部20の下端近傍に水平に配置されている。詳細には、図3に示すように、誘導部20の左右の下部後端の各々には、シャッター23を前後方向に移動可能に支持する支持部24が設けられている。支持部24から誘導部20の下端にかけて、前後方向を長手方向とする側面視矩形のガイド孔25が形成されている。ガイド孔25の前後方向の長さは、シャッター23の前後方向の長さの約2倍となっている。従って、シャッター23は、ガイド孔25に沿って前後方向に移動することができる。
The
支持部24の後端とシャッター23の後端の間には、押しばね26が介在している。左右に設けられた2つの押しばね26(図3では、右側の押しばね26のみを図示)は、シャッター23を前方へ向けて付勢する。シャッター23の高さは、造形台に設けられた切替部15の高さと一致する。
A
平坦化ローラ28について説明する。平坦化ローラ28は、造形台6の供給部14に供給された立体造形粉体を、ステージ11上に移動させて平坦化し、粉体層を形成する。図3に示すように、平坦化ローラ28の回転軸29は、ステージ11の上面と平行な状態(つまり、水平な状態)で、造形台6の移動方向と交差する方向(左右方向)に延びる。回転軸29は、粉体回収部34(図1参照)に配置された平坦化ローラ回転モータ43(図5参照)に接続している。平坦化ローラ回転モータ43が駆動すると、平坦化ローラ28は、図3に示す矢印方向(右側面視反時計回りの方向)に回転する。立体造形装置1は、粉体層を形成する場合、平坦化ローラ28を回転させながら造形台6を後方から前方へ移動させる。その結果、立体造形粉体は、ステージ11(図1および図2参照)上で平坦化される。平坦化ローラ28の背面側に集積した余剰粉体は、造形台6の背面側に形成された粉体落下口13に落下する。
The flattening
図3に示すように、粉体供給機構17のタンク18の正面には、板状のブレード30が固定されている。ブレード30は、タンク18の正面の壁面から前方斜め下方へ延び、平坦化ローラ28の背面側に隙間無く接触している。その結果、平坦化ローラ28に付着した立体造形粉体は、ブレード30によって除去される。さらに、ブレード30の板面は、平坦化ローラ28の正面側の空間と背面側の空間との間を遮断する。従って、ブレード30は、平坦化ローラ28の背面側の立体造形粉体が正面側に飛散することを防止することができる。よって、平坦化ローラ28によって形成された粉体層の上面は平坦に保たれる。飛散した立体造形粉体が、以下に述べるヘッド32に付着する可能性も低下する。
As shown in FIG. 3, a plate-
ヘッド32について説明する。ヘッド32は、立体造形粉体を固化するための造形液を下方に吐出する。本実施形態の立体造形装置1は、無色のクリア造形液と、複数のカラー造形液とをヘッド32から吐出する。図1に示すように、造形台6の上方、且つ平坦化ローラ28の前方には、ヘッド32の左右方向の移動を案内するためのガイドレール33が設けられている。ガイドレール33は、立体造形装置1の左胴部35の右側面から右方へ真っ直ぐに水平に延び、粉体回収部34の左側面に接続する。ガイドレール33は、ヘッド32を左右方向に貫通しており、ヘッド32はガイドレール33に沿って左右方向に移動できる。立体造形装置1の左胴部35には、ヘッド32を移動させるためのヘッド移動モータ45(図5参照)が設けられている。ヘッド移動モータが駆動すると、キャリッジベルト(図示せず)を介して動力がヘッド32に伝わり、ヘッド32が左右方向に移動する。
The
図3に示すように、ヘッド32は、ステージ11(図1参照)のステージ面に対する平坦化ローラ28の平坦化工程における相対的な移動方向において、平坦化ローラ28よりも後方に位置する。つまり、平坦化工程では、平坦化ローラ28はステージ面に対して前方に相対的な移動を行うが、ヘッド32は平坦化ローラ28よりも前方に位置している。
As shown in FIG. 3, the
粉体回収部34は、図1に示すように、造形台6と右胴部36の間に配置される。粉体回収部34は、造形台6内の未硬化粉体を吸引するためのポンプ(図示せず)を備える。また、右胴部36の正面には、作業者からの操作入力を受け付けるための操作パネル53が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
図3および図4を参照して、供給部14に立体造形粉体を供給する際の立体造形装置1の動作について説明する。まず、図4に示すように、立体造形装置1は、供給部14(図3参照)に立体造形粉体を供給する前に、シャッター23を閉鎖させた状態で、粉体供給ローラ21を回転させる。その結果、貯留部19に貯留された立体造形粉体が、シャッター23の上部に蓄積される。シャッター23上に蓄積させる立体造形粉体の量は、平坦化ローラ28によって形成する粉体層の厚みに応じて制御される。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, operation | movement of the three-dimensional model | molding apparatus 1 at the time of supplying three-dimensional model | molding powder to the
適量の立体造形粉体の蓄積が完了すると、立体造形装置1は、造形台6のステージ11に対する粉体供給機構17の相対的な位置を移動させる。詳細には、第一実施形態では、造形台6を後方(図3の右斜め上方)に移動させる。その結果、造形台6の左右に設けられた切替部15が、シャッター23の左右の端部に接触し、押しばね26の付勢力に反してシャッター23を後方へ押し込む。図4に示すように、シャッター23が後方へ押し込まれて誘導部20の下方が開放されると、シャッター23の上部に蓄積されていた立体造形粉体は下方へ落下する。図3に示すように、切替部15と供給部14の前後方向の位置は一致するため、落下した立体造形粉体は供給部14に供給される。
When accumulation of an appropriate amount of the three-dimensional modeling powder is completed, the three-dimensional modeling apparatus 1 moves the relative position of the
図5を参照して、立体造形装置1の電気的構成について説明する。立体造形装置1は、立体造形装置1の制御を司るCPU50を備える。CPU50には、RAM51、ROM52、操作パネル53、外部通信I/F54、モータ駆動部55、およびヘッド駆動部56が、バス39を介して接続されている。
The electrical configuration of the three-dimensional modeling apparatus 1 will be described with reference to FIG. The three-dimensional modeling apparatus 1 includes a CPU 50 that controls the three-dimensional modeling apparatus 1. A
RAM51には、PC100から受信した立体造形データ等の各種データが一時的に記憶される。ROM52には、立体造形装置1の動作を制御するための制御プログラム、初期値等が記憶されている。外部通信I/F54は、立体造形装置1をPC100等の外部機器に接続する。モータ駆動部55は、前後動モータ41、ステージ昇降モータ42、平坦化ローラ回転モータ43、粉体供給モータ44、およびヘッド移動モータ45の各々の動作を制御する。ヘッド駆動部56はヘッド32に接続しており、ヘッド32の各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動する。なお、立体造形装置1は、USBインタフェース、インターネット等を介して、他のデバイス(例えば、USBメモリ、サーバ等)からデータを取得することも可能である。
Various data such as three-dimensional modeling data received from the
図6を参照して、立体造形装置1が実行する立体造形処理について説明する。前述したように、立体造形装置1のROM52には、立体造形装置1の動作を制御するための制御プログラムが記憶されている。立体造形装置1のCPU50は、立体造形物の作成指示を操作パネル53等から入力すると、制御プログラムに従って、図6に示す立体造形処理を実行する。制御プログラムによると、作業者によって指定された立体造形データに基づいて立体造形装置1の動作が制御されて、立体造形物が造形される。
With reference to FIG. 6, the three-dimensional modeling process which the three-dimensional modeling apparatus 1 performs is demonstrated. As described above, the
まず、粉体層の順を示すZの値が、最下層であることを示す「1」とされる(S1)。次いで、Z番目の層における立体造形データが読み出される(S3)。読み出された立体造形データから、Z番目の層の厚みTが取得される(S4)。取得された層の厚みTに応じて、供給する立体造形粉体の粉体量Fが決定される(S5)。本実施形態では、厚みの単位量あたりの粉体量kに、層の厚みTを乗じ、所定の余剰量αを足すことで、粉体量Fが算出される。しかし、粉体量Fは層の厚みTに応じて決定すればよく、具体的な決定方法は適宜変更できる。例えば、余剰量αを足すことなく粉体量Fを算出してもよい。また、立体造形装置1は、層の厚みTと粉体量Fとを対応付けたテーブルをあらかじめ記憶しておき、テーブルにおいて層の厚みTに対応付けられている値を粉体量Fとしてもよい。 First, the value of Z indicating the order of the powder layer is set to “1” indicating that it is the lowest layer (S1). Next, the solid modeling data in the Zth layer is read (S3). The thickness T of the Zth layer is acquired from the read three-dimensional modeling data (S4). The powder amount F of the three-dimensional modeling powder to be supplied is determined according to the acquired layer thickness T (S5). In the present embodiment, the powder amount F is calculated by multiplying the powder amount k per unit amount of thickness by the layer thickness T and adding a predetermined surplus amount α. However, the powder amount F may be determined according to the thickness T of the layer, and the specific determination method can be changed as appropriate. For example, the powder amount F may be calculated without adding the surplus amount α. Further, the three-dimensional modeling apparatus 1 stores in advance a table in which the layer thickness T and the powder amount F are associated with each other, and the value associated with the layer thickness T in the table is the powder amount F. Good.
次いで、CPU50は、粉体供給モータ44(図5参照)を駆動して粉体供給ローラ21(図3および図4参照)を回転し、シャッター23上に立体造形粉体を蓄積する(S7)。S5で決定された粉体量Fの蓄積が完了するまで(S8:NO)、粉体供給ローラ21を回転させる(S7)。蓄積した立体造形粉体の量は、粉体供給ローラ21の回転数から算出することができる。本実施形態の立体造形装置1は、造形液を吐出する期間以外の期間に立体造形粉体を蓄積する。従って、粉体供給ローラ21の振動が造形液の吐出に悪影響を与えることは無い。さらに、立体造形装置は、立体造形粉体の平坦化が行われている期間以外の期間に立体造形粉体を蓄積する。従って、粉体供給ローラ21の振動は、平坦化にも悪影響を与えない。
Next, the CPU 50 drives the powder supply motor 44 (see FIG. 5) to rotate the powder supply roller 21 (see FIGS. 3 and 4), and accumulates the solid modeling powder on the shutter 23 (S7). . The
粉体量Fの蓄積が完了すると(S8:YES)、CPU51は、ステージ11に対する粉体供給機構17の位置を、平坦化方向の反対方向へ移動させる(S10)。第一実施形態では、CPU51は、前後動モータ41(図5参照)を駆動して造形台6を後方へ移動させる。その結果、造形台6の切替部15(図3参照)がシャッター23を後方へ押し込み、シャッター23が開放される。シャッター23の開放が完了するまで(S11:NO)、S10の動作が継続される。シャッター23の開放が完了すると(S11:YES)、シャッター23上に蓄積されていた粉体量Fの立体造形粉体が、供給部14に供給される。
When the accumulation of the powder amount F is completed (S8: YES), the
次いで、CPU51は、平坦化ローラ28を回転させながら、ステージ11に対する平坦化ローラ28の位置を平坦化方向へ移動させる(S13)。第一実施形態では、CPU51は、造形台6を前方へ移動させる。その結果、シャッター23が押しばね26(図3参照)の付勢力で閉鎖され、且つ、平坦化ローラ28による立体造形粉体の平坦化が行われる。平坦化が完了するまで(S14:NO)、S13の動作が継続される。平坦化が完了すると(S14:YES)、Z番目の層の立体造形データに応じてヘッド32、ヘッド移動モータ45(図5参照)、および前後動モータ41(図5参照)が駆動され、立体造形データに応じた位置に造形液が吐出される(S16)。その結果、所定の位置の立体造形粉体が固化し、立体造形物の層が形成される。
Next, the
次いで、全ての層の造形が完了したか否かが判断される(S17)。完了していなければ(S17:NO)、層の順を示すZの値に「1」が加算されて(S18)、処理はS3へ戻り、1つ上の層を造形する処理が行われる(S3〜S16)。全ての層の造形が完了すると(S17:YES)、未硬化粉体を回収する処理が行われて(S19)、処理は終了する。 Next, it is determined whether or not the formation of all layers has been completed (S17). If not completed (S17: NO), "1" is added to the value of Z indicating the order of the layers (S18), the process returns to S3, and the process of modeling the layer one level above is performed ( S3 to S16). When modeling of all layers is completed (S17: YES), a process of collecting uncured powder is performed (S19), and the process ends.
以上説明したように、第一実施形態の立体造形装置1は、平坦化を実行するために設けられた前後動モータ41の動力を利用してシャッター23を駆動し、供給部14への立体造形粉体の供給と、供給の遮断とを切り替えることができる。シャッター23を駆動するための駆動部を、前後動モータ41と別に設ける必要が無い。従って、立体造形装置1は、立体造形粉体の供給と供給の遮断とを、簡易な構成で容易に切り替えることができる。
As described above, the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the first embodiment drives the
立体造形装置1は、シャッター23が開放されるまでの間に粉体供給ローラ21を回転させて、シャッター23の上部に立体造形粉体を蓄積させる。その結果、シャッター23が開放されると同時に、供給部14に立体造形粉体が供給される。従って、立体造形装置1は、シャッター23が開放された後に粉体供給ローラ21の回転を開始させる場合に比べて、造形に要する時間を短縮することができる。
The three-dimensional modeling apparatus 1 rotates the
立体造形装置1は、形成する粉体層の厚みTに応じて、シャッター23上に蓄積させる立体造形粉体の粉体量Fを制御する。従って、余分な立体造形粉体が供給部14に供給されることを抑制することができる。立体造形粉体の量が不足する可能性も低下させることができる。
The three-dimensional modeling apparatus 1 controls the powder amount F of the three-dimensional modeling powder to be accumulated on the
立体造形装置1は、ヘッド32から造形液を吐出させる期間以外の期間に粉体供給ローラ21を回転させて、シャッター23上に立体造形粉体を蓄積させる。従って、立体造形装置1は、造形液の吐出精度が粉体供給ローラ21の振動によって悪化することを防ぎつつ、効率よく立体造形物を造形することができる。
The three-dimensional modeling apparatus 1 rotates the
立体造形装置1は、平坦化ローラ28によって平坦化が実行されている期間以外の期間に、シャッター23上に立体造形粉体を蓄積させる。従って、立体造形装置1は、平坦化の精度が粉体供給ローラ21の振動によって悪化することを防ぎつつ、効率よく粉体層を形成することができる。
The three-dimensional modeling apparatus 1 accumulates the three-dimensional modeling powder on the
立体造形装置1の前後動モータ41は、造形台6を水平方向(前後方向)に移動させる。切替部15は、ステージ11を備えた造形台6に設けられており、前後動モータ41がステージ11を前後動させることで、切替部15がシャッター23を駆動する。従って、立体造形装置1は、前後動モータ41によってステージ11(つまり、造形台6)を移動させるだけで、シャッター23の駆動と平坦化とを共に効率よく実行することができる。
The
立体造形装置1では、ヘッド32は、ステージ11に対する平坦化ローラ28の平坦化工程における相対的な移動方向において、平坦化ローラ28よりも後方に位置する。この場合、平坦化ローラ28によって立体造形粉体の平坦化が完了した後に、立体造形粉体の上方にヘッド32が位置する。従って、立体造形装置1は、平坦化が完了していない立体造形粉体が飛散してヘッド32に付着することを防止することができる。
In the three-dimensional modeling apparatus 1, the
第一実施形態において、粉体供給ローラ21が本発明の「粉体供給手段」に相当する。平坦化ローラ28が本発明の「平坦化手段」に相当する。前後動モータ41が「平坦化駆動手段」に相当する。図6のS4〜S8で粉体供給モータ44を制御するCPU50が「供給制御手段」として機能する。図6のS16でヘッド32の動作を制御するCPU50が「吐出制御手段」として機能する。ヘッド32が「吐出手段」として機能する。
In the first embodiment, the
図7を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る立体造形装置1は、造形台106を固定させた状態で、ヘッド132、平坦化ローラ128、および切替部115を水平方向に移動させる点が、第一実施形態に係る立体造形装置1と異なるのみである。従って、第二実施形態の説明では、第一実施形態と同一の構成については同一の番号を付し、説明を省略または簡略化する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The three-dimensional modeling apparatus 1 according to the second embodiment is a three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment in that the
図7に示すように、第二実施形態に係る立体造形装置1では、造形台106は土台に固定されている。立体造形粉体が供給される供給部114は、造形台106の後端に形成されており、粉体供給機構17の下方に位置する。また、第二実施形態に係る立体造形装置1は、前後方向に移動可能な移動ユニット101を備える。移動ユニット101は、前後動モータ41(図5参照)によって移動する。移動ユニット101は、前方から順に、切替部115、平坦化ローラ128、およびヘッド132を備える。切替部115は、移動ユニット101の左右両端部から上方に延びており、シャッター23の左右両端部の前方に接触することができる。平坦化ローラ128は、回転軸が左右方向となるように、移動ユニット101の略中央に回転可能に設けられている。ヘッド132は、平坦化ローラ128の後方に配置されている。平坦化工程において、造形台106に対する移動ユニット101の移動方向は、前方(図7の左方)である。従って、ヘッド132は、平坦化方向において、平坦化ローラ128の後方に位置する。
As shown in FIG. 7, in the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the second embodiment, the modeling table 106 is fixed to a base. The
移動ユニット101が前後動モータ41によって後方へ移動すると、2つの切替部115がシャッター23の左右両端部を後方へ押し込む。その結果、シャッター23が開放され、シャッター23上に蓄積されていた立体造形粉体が供給部114に供給される(図7の上の状態)。シャッター23の開放が完了すると、立体造形装置1は移動ユニット101を前方に移動させる。その結果、シャッター23が閉鎖され、且つ、供給部114に供給された立体造形粉体が、造形台106のステージ(図示せず)に移動されて平坦化される。次いで、平坦化された立体造形粉体上をヘッド132が通過する過程で、造形液が吐出され、立体造形物の層が形成される。
When the moving
以上説明したように、第二実施形態に係る立体造形装置1は、平坦化ローラ128を備えた移動ユニット101を、前後動モータ41によって移動させることで、立体造形粉体の平坦化を行う。シャッター23を駆動する切替部115は、平坦化ローラ128を備えた移動ユニット101に設けられている。従って、立体造形装置1は、前後動モータ41によって移動ユニット101を移動させるだけで、シャッター23の駆動と平坦化とを共に効率よく実行することができる。移動ユニット101は、造形台106に比べて容易に軽量化できるため、僅かな動力を用いて高速でシャッター23を駆動することも可能である。
As described above, the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the second embodiment flattens the three-dimensional modeling powder by moving the moving
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは勿論である。例えば、シャッター23の形状は変更することができる。以下、図8および図9を参照して、シャッター23の変形例について説明する。
Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, the shape of the
図8を参照して、第一変形例に係るシャッター123について説明する。第一変形例に係るシャッター123は、両端部に爪部127を備える。切替部15(図2および図3参照)が爪部127に接触することで、シャッター123が駆動する。シャッター123の後端には、シャッター123を前方に付勢するための押しばね126が設けられる。第一変形例に係るシャッター123は、正面側縁部に段差が設けられた形状に形成されている。詳細には、右端側の領域r1の正面側縁部は最も後方に位置し、左端側の領域r3の正面側縁部は最も前方に位置する。左右方向中心側の領域r2の正面側縁部は、領域r1の正面側縁部と、領域r3の両面側縁部との間に位置する。
With reference to FIG. 8, a
シャッター123を距離d1だけ開放方向に移動させた場合、シャッター123の領域r1に蓄積された立体造形粉体のみが供給部14に供給される。シャッター123を距離d2だけ移動させた場合、領域r2に蓄積された立体造形粉体が供給部に供給される。シャッター123を距離d3移動させると、領域r3(つまり、全ての領域)の立体造形粉体が供給部14に供給される。従って、第一変形例のシャッター123を用いることで、シャッター123を移動させる距離に応じて、供給する立体造形粉体の量、および、立体造形粉体を供給する領域を調整することができる。
When the
図9を参照して、第二変形例に係るシャッター223について説明する。第二変形例に係るシャッター223は、左端部223Aと、中央部223Bと、右端部223Cの3つに分割されている。左端部223A、中央部223B、右端部223Cの各々に、押しばね226A,226B,226Cが設けられている。また、切替部215には、左切替部215Aと、中央切替部215Bと、右切替部215Cが形成されている。シャッター223との間の距離は、左切替部215Aが最も遠く、右切替部215Cが最も近い。
With reference to FIG. 9, a
切替部215を開放方向に移動させていくと、まず、右切替部215Cが右端部223Cに接触し、右端部223C上の立体造形粉体が落下する。次いで、中央切替部215Bが中央部223Bに接触し、中央部223B上の立体造形粉体が落下する。最後に、左端部223Aが左切替部215Aによって開放されて、シャッター223上の全ての立体造形粉体が落下する。従って、第二変形例のシャッター223を用いることで、切替部215を移動させる距離に応じて、供給する立体造形粉体の量、および、立体造形粉体を供給する領域を調整することができる。
When the switching unit 215 is moved in the opening direction, first, the right switching unit 215C comes into contact with the
本発明はその他の変形も可能である。例えば、上記実施形態の立体造形装置1は、シャッター23を開放させるまでの間に、シャッター23上に立体造形粉体を蓄積させる。従って、立体造形物の造形に要する時間を短縮することができる。しかし、シャッター23上に立体造形粉体を蓄積せずに、シャッター23を開放させてから粉体供給ローラ21の駆動を開始してもよい。この場合でも、立体造形装置1は、シャッター23の開閉を効率よく実行することができる。
Other variations of the present invention are possible. For example, the three-dimensional modeling apparatus 1 of the above embodiment accumulates the three-dimensional modeling powder on the
粉体供給機構17の構造は変更できる。例えば、粉体供給ローラの代わりに、ベルト等を用いて粉体を落下させてもよい。平坦化ローラ28の代わりに、棒状の部材、板状の部材等を用いて平坦化を行ってもよい。また、ステージ11上の立体造形粉体を平坦化して粉体層を形成する場合、平坦化ローラ28とステージ11が相対的に移動すればよい。従って、立体造形装置1は、平坦化ローラ28とステージ11を共に移動させて平坦化を行うことも可能である。立体造形装置1は、ヘッド32を固定したままステージ11を水平方向に移動させて造形液を吐出してもよい。
The structure of the
上記実施形態のシャッター23,123,223は、水平方向に平行移動することで、立体造形粉体の供給および供給の遮断を切り替える。しかし、シャッターは、回転軸を中心に回転することで、供給および供給の遮断を切り替えてもよい。
The
1 立体造形装置
6,106 造形台
11 ステージ
14,114 供給部
15,115,215 切替部
17 粉体供給機構
21 粉体供給ローラ
23,123,223 シャッター
28,128 平坦化ローラ
32,132 ヘッド
41 前後動モータ
43 平坦化ローラ回転モータ
44 粉体供給モータ
50 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-dimensional modeling apparatus 6,106 Modeling stand 11 Stage 14,114 Supply part 15,115,215
Claims (8)
前記ステージのステージ面または前記ステージ面の外側に設けられ、前記立体造形粉体が供給される供給部と、
前記供給部に前記立体造形粉体を供給する粉体供給手段と、
前記ステージに対する相対的な位置が、前記ステージ面と平行な方向に変化することで、前記粉体供給手段によって前記供給部に供給された前記立体造形粉体を平坦化し、前記立体造形粉体の層である粉体層を形成する平坦化手段と、
前記平坦化手段および前記ステージの少なくとも一方を移動させることで、前記平坦化手段による前記立体造形粉体の平坦化を実行させる平坦化駆動手段と、
前記粉体供給手段から前記供給部への前記立体造形粉体の供給を遮断するシャッターと、
前記平坦化駆動手段によって移動することで前記シャッターを駆動し、前記粉体供給手段から前記供給部への前記立体造形粉体の供給と供給の遮断とを切り替える切替部と
を備えたことを特徴とする立体造形装置。 A stage on which a three-dimensional modeling powder solidified by mixing with a modeling liquid is placed;
A supply unit provided on the stage surface of the stage or on the outside of the stage surface, and supplied with the three-dimensional modeling powder;
Powder supply means for supplying the three-dimensionally shaped powder to the supply unit;
By changing the relative position with respect to the stage in a direction parallel to the stage surface, the three-dimensional modeling powder supplied to the supply unit by the powder supply means is flattened, and the three-dimensional modeling powder Planarizing means for forming a powder layer that is a layer;
Flattening driving means for executing flattening of the three-dimensionally shaped powder by the flattening means by moving at least one of the flattening means and the stage;
A shutter for blocking the supply of the three-dimensional modeling powder from the powder supply means to the supply unit;
A switching unit that drives the shutter by moving by the flattening driving unit and switches between supply of the three-dimensional modeling powder from the powder supply unit to the supply unit and blocking of the supply. 3D modeling device.
前記供給制御手段は、前記シャッターが開放されるまでの間に前記粉体供給手段を動作させて、前記シャッターの上部に前記立体造形粉体を蓄積させることを特徴とする請求項1に記載の立体造形装置。 Supply control means for controlling the operation of the powder supply means,
The said supply control means operates the said powder supply means until the said shutter is open | released, The said three-dimensional molded powder is accumulate | stored in the upper part of the said shutter. Solid modeling device.
前記供給制御手段は、前記吐出制御手段によって前記造形液の吐出が実行されている期間以外の期間に、前記粉体供給手段から前記シャッターの上部に前記立体造形粉体を蓄積させることを特徴とする請求項2または3に記載の立体造形装置。 A discharge control means for controlling the discharge of the modeling liquid to the powder layer formed by the flattening means;
The supply control means accumulates the three-dimensional modeling powder on the upper part of the shutter from the powder supply means in a period other than a period in which the modeling liquid is being discharged by the discharge control means. The three-dimensional modeling apparatus according to claim 2 or 3.
前記切替部は前記ステージに設けられており、前記平坦化駆動手段が前記ステージを移動させることで、前記切替部が前記シャッターを駆動することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の立体造形装置。 The flattening driving means performs the flattening of the three-dimensional modeling powder by the flattening means by moving the stage,
6. The switching unit according to claim 1, wherein the switching unit is provided on the stage, and the switching unit drives the shutter by moving the stage by the flattening driving unit. 3D modeling equipment.
前記切替部は前記平坦化手段に設けられており、前記平坦化駆動手段が前記平坦化手段を移動させることで、前記切替部が前記シャッターを駆動することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の立体造形装置。 The flattening drive means performs the flattening of the three-dimensional modeling powder by the flattening means by moving the flattening means,
The switching unit is provided in the flattening unit, and the switching unit drives the shutter by moving the flattening unit by the flattening driving unit. The three-dimensional modeling apparatus in any one.
前記吐出手段は、前記ステージ面に対する前記平坦化手段の平坦化工程における相対的な移動方向において、前記平坦化手段よりも後方に位置することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の立体造形装置。 A discharge means for discharging the modeling liquid to the powder layer formed by the flattening means;
The said discharge means is located behind the said flattening means in the relative moving direction in the flattening process of the said flattening means with respect to the said stage surface, The any one of Claim 1 to 7 characterized by the above-mentioned. 3D modeling equipment.
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