JP2014136331A - 光造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タンクの交換作業が容易である光造形装置を提供する。
【解決手段】光造形装置は、筐体内に設置された液槽５内の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。液槽５には、走行可能な車輪３０が設けられ、液槽５を筐体の枠体２０に位置決めする位置決め部材４０を備える。
【選択図】図３

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製品が造形される。

光造形装置の液槽は、光造形装置の枠体（フレーム）に固定されている。このため、光造形装置は、光硬化性樹脂を交換する際には、液槽の下部に台車を挿入して、台車が液槽を持ち上げることで液槽を枠体から取り外して、台車を光造形装置から引き出すことで、液槽ごと交換する。

特開２０１１−５１３３２号公報

ところで、光造形装置の液槽を交換するために台車を挿入して、液槽を持ち上げることが面倒である。なお、上記課題は、光硬化性樹脂を硬化性材料として使用する光造形装置に限らず、液槽に代えてタンクに収容された金属粉末等を硬化性材料として使用する光造形装置においても同様に存在する。このため、タンクの交換作業が容易である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、タンクの交換作業が容易である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タンク内の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、前記タンクには、走行可能な車輪が設けられ、前記タンクを前記筐体の枠体に位置決めする位置決め部材を備えることをその要旨としている。

同構成によれば、タンクに車輪を設けたので、タンクをそのまま光造形装置から取り出すことができ、タンクの交換作業が容易である。そして、タンクは位置決め部材によって筐体の枠体に位置決めされるので、車輪によって動いて位置が変わることを抑制できる。

上記光造形装置について、前記位置決め部材は、前記タンクを前記枠体に設置した状態で前記タンクの出し入れ方向に沿った側面に沿って延出する誘導部材であることが好ましい。

同構成によれば、タンクを枠体に設置した状態でタンクの出し入れ方向に沿った側面に沿って延出する誘導部材を位置決め部材として備えた。このため、タンクを出し入れする際にタンクの側面を誘導して位置決めを行うことができる。

上記光造形装置について、前記位置決め部材は、前記タンクと前記枠体とを固定する固定部材であることが好ましい。
同構成によれば、タンクと枠体とを固定する固定部材を位置決め部材として備えた。このため、タンクは枠体に固定部材によって固定されることで、動いて位置が変わることを抑制できる。

上記光造形装置について、前記位置決め部材は、前記タンクに設けられ、前記枠体の下方に挿入される挿入部材であることが好ましい。
同構成によれば、枠体の下方に挿入される挿入部材を位置決め部材としてタンクに備えた。このため、タンクが鉛直上向きに変位しようとすると、挿入部材が枠体の下部に当接して、タンクの鉛直上向きの変位を抑制できる。ここで、タンクの鉛直上向きの変位は、タンクの出し入れ時や地震時における動きである。

上記光造形装置について、前記位置決め部材は、前記タンクと前記枠体とを係止する係止部材であることが好ましい。
同構成によれば、タンクと枠体とを係止する係止部材を位置決め部材として備えた。このため、タンクを光造形装置の筐体に入れると、タンクが枠体と係止部材によって係止することで、動いて位置が変わることを抑制できる。

本発明によれば、液槽の交換作業が容易である。

光造形装置の枠体及び液槽を示す正面図。 光造形装置の枠体及び液槽を示す側面図。 光造形装置の位置決め部材を示す枠体と液槽との拡大側面図。 光造形装置の位置決め部材を示す枠体と液槽との拡大平面図。 光造形装置の位置決め部材を示す枠体と液槽との拡大正面図。 光造形装置の位置決め部材を示す枠体と液槽との拡大平面図。 光造形装置の昇降装置とテーブルとの接続構造を示す拡大正面図。 光造形装置の昇降装置とテーブルとの接続構造を示す拡大側面図。

以下、図１〜図８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。なお、液槽５がタンクに相当する。

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１６が設置されている。フロントドア１６は、フロントドア１６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１８と操作部１９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１７が設置されている。サイドドア１７は、サイドドア１７の左側を軸として開閉できる。フロントドア１６及びサイドドア１７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。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２０が設けられている。枠体２０には、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２０は、直方体状の枠が二段積まれた構造である。そして、枠体２０の左側面部分は、下側が開口するコ字状に形成されている。カバー１４は、板部材であって、枠体２０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、筐体１０の左側面１２から出し入れされる。筐体１０の左側面下部のカバー１４ａは、液槽５を出し入れする際に、枠体２０から取り外される。液槽５は、筐体１０内に挿入されると、枠体２０に固定される。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２０の上部に設置されている。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２０に設置されている。

図７及び図８に示されるように、昇降テーブル８は、昇降装置８ａに接続されている。昇降テーブル８は、テーブル支持部材６１に載置されている。テーブル支持部材６１には、昇降装置８ａと接続する一対の腕６２が設けられている。一対の腕６２の基端部には、直方体状の連結部６３がそれぞれ設けられている。連結部６３には、ボルト６６を締結する螺子孔６３ａが形成されている。昇降装置８ａには、一対の連結部６３とそれぞれ接続する一対の直方体状の連結部６５を有するテーブル連結部材６４が設けられている。連結部６５には、貫通孔６５ａが形成されている。昇降テーブル８を昇降装置８ａに接続する際には、テーブル支持部材６１の連結部６３の当接面６３ｂをテーブル連結部材６４の連結部６５の当接面６５ｂに当接させる。そして、ボルト６６をテーブル連結部材６４の上面側からテーブル連結部材６４の連結部６５の貫通孔６５ａに挿通して、テーブル支持部材６１の連結部６３の螺子孔６３ａに螺着する。よって、テーブル支持部材６１の連結部６３の当接面６３ｂとテーブル連結部材６４の連結部６５の当接面６５ｂとによって、昇降装置８ａに昇降テーブル８を水平に接続することができる。

液槽５には、走行可能な車輪３０が設けられている。車輪３０は、筐体１０の左側面１２に近い側（後側）に２個、筐体１０の内部側（前側）に２個の計４個設けられている。後側の車輪３０の間には、車輪３０の上下方向の位置を変更できるジャッキ３３が液槽５に設けられている。液槽５の側面下部には、後側の車輪３０を固定する後側車輪取付部３１が設けられている。また、液槽５の前側下部には、前側の車輪３０を固定する前側車輪取付部３２が設けられている。このため、液槽５は、台車を使用せずに、液槽５自体を作業者が押したり引いたりすることで枠体２０に対して出し入れできる。液槽５には、枠体２０に対して位置決めする位置決め部材４０が設けられている。

図３に示されるように、位置決め部材４０は、枠体２０を構成する下部の下枠２１に設けられる誘導部材４１である。誘導部材４１は、液槽５の出し入れ方向に沿った側面に沿って延出する第１板材４２と、第１板材４２の液槽５と接触する側の端部に設けられる第２板材４３とを備える。第１板材４２は、水平方向に延出する。第２板材４３は、鉛直方向に延出する。第１板材４２と第２板材４３とは、Ｌ字状の取付部材４４によって取り付けられている。液槽５の後側車輪取付部３１の誘導部材４１と対向する部分には、板状の接触部材４５が設けられている。よって、液槽５を枠体２０に対して出し入れする際は、誘導部材４１によって液槽５が誘導されて位置決めされる。

また、図３及び図４に示されるように、位置決め部材４０は、液槽５と枠体２０とを固定する固定部材４６である。固定部材４６は、ボルト４７とナット４８とによって固定する。誘導部材４１の第１板材４２には、ボルト４７の螺子部を挿通する貫通孔４２ａが形成されている。液槽５の後側車輪取付部３１には、ボルト取付部材４９が設けられている。ボルト取付部材４９には、ボルト４７を挿通する貫通孔４９ａが形成されている。誘導部材４１の貫通孔４２ａと液槽５の貫通孔４９ａとの位置を一致させ、ボルト４７を挿通してナット４８によって締結することで枠体２０と液槽５とを固定する。よって、液槽５を枠体２０に挿入した後、固定部材４６によって液槽５が枠体２０に固定されて位置決めされる。

また、図５及び図６に示されるように、位置決め部材４０は、液槽５に設けられ、下枠２１の下方に挿入される挿入部材５０である。挿入部材５０は、液槽５に設けられた凸部である。枠体２０には、抑え部材５１の上方に延出して挿入部材５０の跳ね上げを抑制する。よって、液槽５を枠体２０に挿入した後、挿入部材５０によって液槽５が枠体２０に対する上向きの動きを抑制されて位置決めされる。

また、位置決め部材４０は、液槽５と枠体２０の下枠２１とを係止する係止部材５２である。係止部材５２は、液槽５に設けられた凸部５３の固定ピン５６と、下枠２１に設けられた凹部５４とを備える。凸部５３と凹部５４とは、板材によって形成されている。固定ピン５６は、円柱状であって、凸部５３に形成された貫通孔に挿入されている。凹部５４は、支持部材５５に形成されている。液槽５を枠体２０内に挿入した際に、凸部５３の固定ピン５６と凹部５４とが係合する。固定ピン５６が位置決めピンとして作用する。よって、液槽５を枠体２０に挿入した際に、係止部材５２によって液槽５が枠体２０に係合されて位置決めされる。

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）液槽５に車輪３０を設けたので、液槽５をそのまま光造形装置から取り出すことができ、液槽５の交換作業が容易である。そして、液槽５は位置決め部材４０によって筐体１０の枠体２０に位置決めされるので、車輪３０によって動いて位置が変わることを抑制できる。

（２）液槽５を枠体２０に設置した状態で液槽５の出し入れ方向に沿った側面に沿って延出する誘導部材４１を位置決め部材４０として備えた。このため、液槽５を出し入れする際に液槽５の側面を誘導して位置決めを行うことができる。

（３）液槽５と枠体２０とを固定する固定部材４６を位置決め部材４０として備えた。このため、液槽５は枠体２０に固定部材４６によって固定されることで、動いて位置が変わることを抑制できる。

（４）枠体２０の下方に挿入される挿入部材５０を位置決め部材４０として液槽５に備えた。このため、液槽５が鉛直上向きに変位しようとすると、挿入部材５０が枠体２０の下部に当接して、液槽５の鉛直上向きの変位を抑制できる。ここで、液槽５の鉛直上向きの変位は、液槽５の出し入れ時や地震時における動きである。

（５）液槽５と枠体２０とを係止する係止部材５２を位置決め部材４０として備えた。このため、液槽５を光造形装置の筐体１０に入れると、液槽５が枠体２０と係止部材５２によって係止することで、動いて位置が変わることを抑制できる。

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。
・上記構成において、他の部材で液槽５と枠体２０とを位置決めできれば、係止部材５２を省略した構成を採用してもよい。

・上記構成において、液槽５の鉛直上向きの変位を抑制する必要がなければ、挿入部材５０を省略した構成を採用してもよい。
・上記構成において、他の部材で液槽５と枠体２０とを位置決めできれば、固定部材４６を省略した構成を採用してもよい。

・上記構成において、他の部材で液槽５と枠体２０とを位置決めできれば、誘導部材４１を省略した構成を採用してもよい。
・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。この場合、液槽５に代えてタンクを採用する。

５…液槽、６…レーザ、７…スキャナ、８…昇降テーブル、９…光学系装置、１０…筐体、１１…正面、１２…左側面、１４…カバー、１４ａ…カバー（左側面下部）、１６…フロントドア、１７…サイドドア、１８…操作画面、１９…操作部、２０…枠体、２１…下枠、３０…車輪、３１…後側車輪取付部、３２…前側車輪取付部、３３…ジャッキ、４０…位置決め部材、４１…誘導部材、４２…第１板材、４２ａ…貫通孔、４３…第２板材、４４…取付部材、４５…接触部材、４６…固定部材、４７…ボルト、４８…ナット、４９…ボルト取付部材、４９ａ…貫通孔、５０…挿入部材、５１…抑え部材、５２…係止部材、５３…凸部、５４…凹部、５５…支持部材、５６…固定ピン、６１…テーブル支持部材、６２…腕、６３…連結部、６３ａ…螺子孔、６３ｂ…当接面、６４…テーブル連結部材、６５…連結部、６５ａ…貫通孔、６５ｂ…当接面、６６…ボルト、Ｔ…奥行き、Ｗ…幅。

Claims (5)

1. 筐体内に設置されたタンク内の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、
   前記タンクには、走行可能な車輪が設けられ、
   前記タンクを前記筐体の枠体に位置決めする位置決め部材を備える
   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、
   前記位置決め部材は、前記タンクを前記枠体に設置した状態で前記タンクの出し入れ方向に沿った側面に沿って延出する誘導部材である
   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、
   前記位置決め部材は、前記タンクと前記枠体とを固定する固定部材である
   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、
   前記位置決め部材は、前記タンクに設けられ、前記枠体の下方に挿入される挿入部材である
   ことを特徴とする光造形装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光造形装置において、
   前記位置決め部材は、前記タンクと前記枠体とを係止する係止部材である
   ことを特徴とする光造形装置。

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