JP2014136330A - 光造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性の低下を抑制した光造形装置を提供する。
【解決手段】光造形装置は、筐体１０内に設置された硬化性材料に選択的に光線を照射して硬化性材料を硬化させることによって三次元形状物を造形する。光造形装置は、筐体１０に設けられた部材を支持する枠体３０と、筐体１０内に貫通したフロントドア開口部１５を閉蓋するフロントドア２１と、を備える。光造形装置は、枠体３０の上枠３１に光線を照射する光学系装置が載置される。上枠３１のうちフロントドア２１と対向する部分は、水平面において筐体１０の内側へ凹んだ第１凹み部３４となっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、硬化性材料に選択的に光線を照射して三次元形状物を造形する光造形装置に関する。

硬化性材料に光線を照射してその一部を硬化させ、三次元形状物を造形する光造形装置が実用化されている。この光造形装置は、ＣＡＤシステムで設計した機械部品等を容易に実体化して、設計の確認と直接的な評価とを行うことができる（例えば、特許文献１参照）。

光造形装置は、硬化性材料として液状の光硬化性樹脂で満たされた液槽中に昇降可能な昇降テーブルを備えている。液槽の上部が開口しており、上部から光線が照射される。三次元形状物を造形する際に、まず、光造形装置は、昇降テーブルを液状の光硬化性樹脂の液面から最下層の厚さ分だけ下降した高さに位置させる。光造形装置は、この状態でスキャナによって光線を必要な範囲内に走査して、最下層を光硬化させる。次に、光造形装置は、昇降テーブルを最下層から二番目の層の厚さ分だけ下降させ、同様にして二番目の層を光硬化させる。以降、光造形装置は、同様にして、下から順に一層ずつ光硬化させることによって三次元形状物が造形される。

ここで、特許文献１に記載の光造形装置の筐体には枠体（フレーム）が設けられ、この枠体の上に光学系装置が設置されている。光造形装置は、枠体の上方から光線が照射される。

特開２０１１−７８９号公報

ところで、光造形装置は、小型化が求められているため、筐体の高さを低くすることが考えられる。ところが、筐体の高さを低くすると、枠体のうち光学系装置が設置される上枠が一般的な人の背の高さより低くなる。このため、光造形装置は、筐体内の昇降テーブルに対して作業する際に、枠体の上枠が邪魔となり、作業性が悪くなるおそれがある。なお、小型化に限らず、背丈の高い作業者によっては枠体の上枠が邪魔となるおそれがある。そこで、作業性の低下を抑制した光造形装置が求められている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業性の低下を抑制した光造形装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する光造形装置は、筐体内に設置された硬化性材料に選択的に光線を照射して前記硬化性材料を硬化させることによって三次元形状物を造形する光造形装置であって、前記筐体に設けられた部材を支持する枠体と、前記筐体内に貫通した開口部を閉蓋する扉と、を備え、前記枠体の上枠に前記光線を照射する光学系装置が載置され、前記上枠のうち前記扉と対向する部分は、水平面において前記筐体の内側へ凹んだ凹み部となっていることをその要旨としている。

同構成によれば、扉と対向する上枠部分を水平面において内側へ凹ませた凹み部とした。このため、光造形装置の筐体を小さくしたとしても、筐体内に対して作業する際に、枠体の上枠が作業者の動作範囲から遠ざかることで邪魔とならず、作業性を維持することができる。

上記光造形装置について、複数の前記扉が設けられ、各扉に対向する部分の前記上枠は、水平面において内側へ凹んだ凹み部となっていることが好ましい。
同構成によれば、複数の扉に対向する上枠部分が水平面において内側へ凹ませた凹み部とした。このため、光造形装置の筐体を小さくしたとしても、どの扉から筐体内に対して作業する際にも、作業性を維持することができる。

上記光造形装置について、前記凹み部の端部には、前記筐体の角に向かって突出する突出部を備え、前記突出部は、前記筐体の外周を覆うカバーを支持することが好ましい。
同構成によれば、筐体の角に向かって突出する突出部を凹み部の端部に備えた。このため、凹み部によって上枠がカバーを支えるための工夫が必要なところ、突出部によってカバーを支持して、カバーを従来と同様取り付けることができる。

上記光造形装置について、前記筐体は、前記凹み部によってできた空間上の天井が開口し、前記扉は、前記天井の開口部分を含めた開口部を閉蓋することが好ましい。
同構成によれば、凹み部によってできた空間上の天井が開口する。このため、扉を開いた際に開口空間を確保することができ、凹み部による作業性の低下抑制に加えて、作業性を高めることができる。

本発明によれば、作業性の低下を抑制できる。

光造形装置の筐体及び枠体を示す正面図。 光造形装置の筐体及び枠体を示す側面図。 光造形装置の筐体及び枠体を示す平面図。 光造形装置の枠体に対する作業者の位置を示す側面図。

以下、図１〜図４を参照して、光造形装置の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示されるように、光造形装置は、硬化性材料として液状の光硬化性樹脂で満たされた液槽５と、光線を出射するレーザ６と、レーザ６から出射された光線を液槽５に照射するスキャナ７とを備えている。レーザ６から出射された光線は、光学系装置９を介してスキャナ７に入射される。光造形装置は、液槽５内において上下方向に昇降可能な昇降テーブル８を備えている。昇降テーブル８は、昇降装置８ａによって上下方向に移動される。光造形装置は、液状の光硬化性樹脂で満たされた液槽５の昇降テーブル８の上面に光線を選択的に照射することで液状の光硬化性樹脂を硬化して三次元形状物を造形する。

光造形装置の筐体１０は、ほぼ直方体であって、正面視において奥行きＴよりも幅Ｗが長い（Ｔ＜Ｗ）。筐体１０の正面１１の左上部分には、開閉可能なフロントドア２１が設置されている。フロントドア２１は、フロントドア２１の左側を軸として開閉できる。筐体１０の正面１１の右上部分には、操作画面２３と操作部２４とが設置されている。筐体１０の左側面１２の上部分には、開閉可能なサイドドア２２が設置されている。サイドドア２２は、サイドドア２２の左側を軸として開閉できる。フロントドア２１及びサイドドア２２は、三次元形状物を造形する前の準備する際や造形した三次元形状物を取り出す際に開く。なお、フロントドア２１及びサイドドア２２が扉に相当する。ここで、昇降装置８ａを筐体１０の中心に配置されている。液槽５は、筐体１０の左側面１２から出し入れする。このため、光造形装置の重量バランスがよくなり、筐体１０の奥行きＴを抑制することができる。

光造形装置には、収容部材を支持する枠体３０が設けられている。枠体３０は、光造形装置の外形をなす複数のカバー１４が取り付けられている。枠体３０は、直方体状の枠が二段積まれた構造である。カバー１４は、板部材であって、枠体３０に螺子固定されている。

筐体１０の正面視左側下部には、液槽５が設けられている。液槽５は、枠体３０に固定されている。筐体１０の正面視左側上部には、光学系装置９が設けられている。光学系装置９は、枠体３０の上部に設置されている。ここで、光学系装置９が設置されている上部の枠体３０を上枠３１という（図中梨地模様で示した部分）。また、筐体１０の正面視右側には、三次元造形物を造形するための図示しない制御装置や駆動装置等が設置されている。制御装置や駆動装置等は、枠体３０に設置されている。

本実施例の光造形装置は、小型化しているため、光学系装置９が載置されている上枠３１が背丈ほどの位置にある。このため、上枠３１が筐体１０の外形の大きさであると、フロントドア２１やサイドドア２２を開いて作業をする際に、作業者の作業性を低下させるおそれがある。

そこで、図３に示されるように、上枠３１のうちフロントドア２１と対向する部分は、水平面において筐体１０の内側へ凹んだ第１凹み部３４となっている。すなわち、第１凹み部３４は、フロントドア２１が設けられた正面の上枠（正面側上枠３２）が矢印で示すように筐体１０の外形を形成する位置から内側へ後退した位置に設けられることで形成されている。また、上枠３１のうちサイドドア２２と対向する部分は、水平面において筐体１０の内側へ凹んだ第２凹み部３５となっている。すなわち、第１凹み部３４は、サイドドア２２が設けられた左側面の上枠（左側面側上枠３３）が矢印で示すように筐体１０の外形を形成する位置から内側へ後退した位置に設けられることで形成されている。第１凹み部３４の左側面側端部３６と第２凹み部３５の正面側端部３７とが交わる部分には、筐体１０の正面１１と左側面１２とに挟まれた角１７に向かって突出する第１突出部４１が設けられている。第１突出部４１によって正面側のカバー１４の上部分が支持されている。また、第２凹み部３５の背面側端部３８には、筐体１０の左側面１２と背面１３との角１８に向かって突出する第２突出部４２が設けられている。第１突出部４１と第２突出部４２とによって左側面側のカバー１４の上部分が支持されている。

筐体１０の正面１１には、上枠３１の第１凹み部３４によってできた空間に合わせて正面１１から内側へ開口するフロントドア開口部１５が設けられている。フロントドア開口部１５は、筐体１０の天井１９も含めて開口している。フロントドア２１は、フロントドア開口部１５の天井部分を覆う被覆部２１ａを備えている。フロントドア２１は、フロントドア開口部１５を閉蓋する。

筐体１０の左側面１２には、上枠３１の第２凹み部３５によってできた空間に合わせて左側面１２から内側へ開口するサイドドア開口部１６が設けられている。サイドドア開口部１６は、筐体１０の天井１９も含めて開口している。サイドドア２２は、サイドドア開口部１６の天井部分を覆う被覆部２２ａを備えている。サイドドア２２は、サイドドア開口部１６を閉蓋する。

次に、図４を参照して、前述のように構成された光造形装置の作用について説明する。
光造形装置は、三次元形状物を造形する前に準備をしたり、三次元形状物を造形した後に三次元形状物を取り出したりする際に、フロントドア２１やサイドドア２２を開いて作業者Ｍが作業する。このとき、作業者Ｍは、手をフロントドア開口部１５から筐体１０内に差し込むとともに、上体もフロントドア開口部１５から筐体１０内に入り込む。すると、作業者Ｍの頭は、上枠３１の第１凹み部３４によってできた空間に位置する。このため、作業者Ｍは、作業時に上枠３１を気にすることなく作業でき、上枠３１によって作業が妨げられないので、作業性の低下を抑制できる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）フロントドア２１と対向する上枠部分を水平面において内側へ凹ませた第１凹み部３４とした。サイドドア２２と対向する上枠部分を水平面において内側へ凹ませた第２凹み部３５とした。このため、光造形装置の筐体１０を小さくしたとしても、筐体１０内に対して作業する際に、枠体３０の上枠３１が作業者Ｍの動作範囲から遠ざかることで邪魔とならず、作業性を維持することができる。

（２）フロントドア２１とサイドドア２２とにそれぞれ対応した第１凹み部３４と第２凹み部とを設けた。このため、光造形装置の筐体１０を小さくしたとしても、フロントドア２１とサイドドア２２のいずれから筐体１０内に対して作業する際にも、作業性を維持することができる。

（３）第１凹み部３４の左側面側端部３６と第２凹み部３５の正面側端部３７とに筐体１０の角１７に向かって突出する第１突出部４１を備えた。第２凹み部３５の背面側端部３８に筐体１０の角１８に向かって突出する第２突出部４２を備えた。このため、第１凹み部３４及び第２凹み部３５によって上枠３１がカバー１４を支えるための工夫が必要なところ、第１突出部４１及び第２突出部４２によってカバー１４を支持して、カバー１４を従来と同様取り付けることができる。

（４）第１凹み部３４及び第２凹み部３５によってできた空間上の天井が開口する。このため、フロントドア２１及びサイドドア２２を開いた際に開口空間を確保することができ、第１凹み部３４及び第２凹み部３５による作業性の低下抑制に加えて、作業性を高めることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態では、第１凹み部３４によってできた空間の天井部分を開口したが、作業性に影響なければ、天井部分を開口しなくてもよい。

・上記実施形態では、第２凹み部３５によってできた空間の天井部分を開口したが、作業性に影響なければ、天井部分を開口しなくてもよい。
・上記実施形態では、第１凹み部３４の左側面側端部３６に筐体１０の角１７に向かって突出する第１突出部４１を備えたが、他の枠体３０によってカバー１４を支持することができれば、第１突出部４１を省略してもよい。

・上記実施形態では、第２凹み部３５の背面側端部３８に筐体１０の角１８に向かって突出する第２突出部４２を備えたが、他の枠体３０によってカバー１４を支持することができれば、第２突出部４２を省略してもよい。

・上記実施形態では、フロントドア２１に対向する部分の上枠（正面側上枠３２）を第１凹み部３４とするとともに、サイドドア２２に対向する部分の上枠（左側面側上枠３３）を第２凹み部３５とした。ところが、第１凹み部３４と第２凹み部３５とのいずれか一方のみを採用してもよい。

・上記実施形態では、小型化して上枠３１が背丈ほどの位置にある光造形装置としたが、小型化していない光造形装置としてもよい。
・上記実施形態では、硬化性材料として光硬化性樹脂を使用する光造形装置に採用したが、硬化性材料として金属粉末等を使用する光造形装置に採用してもよい。

５…液槽、６…レーザ、７…スキャナ、８…昇降テーブル、８ａ…昇降装置、９…光学系装置、１０…筐体、１１…正面、１２…左側面、１３…背面、１４…カバー、１５…フロントドア開口部、１６…サイドドア開口部、１７，１８…角、１９…天井、２１…扉としてのフロントドア、２１ａ…被覆部、２２…扉としてのサイドドア、２２ａ…被覆部、２３…操作画面、２４…操作部、３０…枠体、３１…上枠、３２…正面側上枠、３３…左側面側上枠、３４…第１凹み部、３５…第２凹み部、３６…左側面側端部、３７…正面側端部、３８…背面側端部、４１…第１突出部、４２…第２突出部、Ｍ…作業者、Ｔ…奥行き、Ｗ…幅。

Claims (4)

1. 筐体内に設置された硬化性材料に選択的に光線を照射して前記硬化性材料を硬化させることによって三次元形状物を造形する光造形装置において、
   前記筐体に設けられた部材を支持する枠体と、
   前記筐体内に貫通した開口部を閉蓋する扉と、を備え、
   前記枠体の上枠に前記光線を照射する光学系装置が載置され、
   前記上枠のうち前記扉と対向する部分は、水平面において前記筐体の内側へ凹んだ凹み部となっている
   ことを特徴とする光造形装置。
2. 請求項１に記載の光造形装置において、
   複数の前記扉が設けられ、
   各扉に対向する部分の前記上枠は、水平面において内側へ凹んだ凹み部となっている
   ことを特徴とする光造形装置。
3. 請求項１又は２に記載の光造形装置において、
   前記凹み部の端部には、前記筐体の角に向かって突出する突出部を備え、
   前記突出部は、前記筐体の外周を覆うカバーを支持する
   ことを特徴とする光造形装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光造形装置において、
   前記筐体は、前記凹み部によってできた空間上の天井が開口し、
   前記扉は、前記天井の開口部分を含めた開口部を閉蓋する
   ことを特徴とする光造形装置。

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