JP2017518179A - 少なくとも1つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステム - Google Patents

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Abstract

少なくとも1つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムであって、当該システムは、−は容積を包囲する壁を有するキャビネット(1)と、−圧縮ガスを供給する配管及び前記圧縮ガスを用いて前記少なくとも1つの対象物から粉末を除去するための前記容積内の複数の手持ちクリーニングツールをと、−前記容積からの粉末含有ガスを、前記左側壁及び前記右側壁のうちの一方と前記後部壁との近傍に位置するガス出口を介して取り出すための配管を含む取り出しユニット(63)と、を備える。前記キャビネットは、実質的に水平でありオペレータに対して直角である全体流を規定するように、前記左側壁及び前記右側壁のうちの他方と前記後部壁との近傍において後部壁内にあるガス入口をさらに備える。【選択図】図2

Description

本発明は、少なくとも1つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムに関し、及び、そのようなフローキャビネットシステムの3次元印刷プロセスによって作られたグリーン部品をクリーニングするための使用に関する。
3次元印刷又は3D印刷と呼ばれるアディティブな製造技術によって作られた対象物は、部品とも呼ばれる。これらの部品は、典型的には、粉末ここでは特に金属粉末の連続層を粉末床に広げ、各粉末層に結合剤を放出することによって製造される。結合剤は、各層内の領域を互いに、かつ、その真下の層内の領域に結合する。すべての必要な層が広がって結合されると、1つ又は複数の3次元部品が製造される。これらの部品を「グリーン」部品と称する。それらはまだ結合剤を含んでいる。これらの部品は、例えば、制御された加熱により脱結合剤され、及び、例えば焼結又は他のタイプの硬化によって後処理される前に、余剰の非結合粉末を除去するようにクリーニングされなければならない。
グリーン部品は比較的脆弱である。さらに、現在、数十μmの寸法精度を有している。寸法精度の議論については、”An Investigation of Dimensional Accuracy of Parts Produced by Three−Dimensional Printing”(「3次元印刷によって製造される部品の寸法精度の調査」)by M.N. Islam et al. in Proceedings of the World Congress on Engineering 2013 Vol.I,WCE2013,July3−5,2013,London,U.K.を参照されたい。寸法精度は向上することが予想される。グリーン部品の表面粗さは、数〜数十μmの範囲である。これは主に、粒径及び金属粉末の物理的性質及びプリンタの解像度によって決定される。表面粗さを低下させ、結果として後処理された部品の表面品質を向上させる努力がなされている。グリーン部品からの結合粉末の偶発的な除去が、部品の寸法精度及び表面品質に大きな影響を与えることは明らかである。これは避けるべきである。本発明は、この必要性に対処し、そのような未処理部分を非破壊的にクリーニングするためのシステムを提供する。
しかしながら、このようなシステムを設計する場合、粉末、特に金属粉末が健康及び安全上の危険をもたらすので、クリーニングシステムを使用するオペレータの健康及び安全も考慮されるべきである。主な危険性は、プロセス内での爆発と人的健康被害の2つに分けられる。両方のタイプの危険について、”Fundamentals of Particle Technology”(「紛体工学の基礎」)by Richard G.Holdich,Midland Information Technology and Publishing,Shepshed,Leicestershire,U.,2002の第15章を参照されたい。要約は以下の通りである。3D印刷に使用されるような非常に細かい金属粉末は浮遊する。これらの多く、例えばマグネシウム及びアルミニウムは、特定の条件、その中で、臨界粉塵濃度、特定の温度及び十分なエネルギーの点火源が満たされると、爆発性を呈することが判明している。本発明は、これらの条件を満たすことを避けようとするものである。10μm以下の平均粒径を有する粉末は体内に吸収されることができ、皮膚、目及び肺に潜在的に危険な化学的又は生化学的反応を引き起こす可能性がある。本発明は、クリーニングプロセスで除去された金属粉末へのオペレータの暴露を減少させようとするものである。
したがって、本発明は、三次元印刷プロセスによって製造されたグリーン部品のような対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムを提案する。フローキャビネットは一般に知られている。しかしながら、本発明者らは、既知のシステムのいずれも上記の特定のニーズに対処していないことを見出した。
例えば、微生物学及び生物医学研究所(BMBL)第5版(2009年12月)は、付録Aにおいて、人的な、環境的な及び製品の保護を提供するように設計された様々な種類の生物学的安全キャビネットを開示している。水平の層流キャビネット及び垂直の層流キャビネットが、付録Aに開示されている。しかし、これらのキャビネットは製品を十分に保護することができるが、オペレータを不十分にしか保護しない。
米国特許第3,599,375号及び米国特許第4,300,318号は、キャビネットと手持ち銃を含むキャビネットシステムの例を示している。銃を用いて、オペレータは研磨材料をキャビネット内の研磨対象物に向けることができる。磨耗が仮に「クリーニング」とみなされる場合、磨耗はクリーニングされるべき材料の一部を除去するので、破壊的なクリーニングとみなされるべきである。例えば、米国特許第4,300,318号のキャビネットシステムは、対象物から除去された粉末、粉塵、破片、研磨材及び粒子を比較的多量に生成し、これらの量をキャビネットから取り除くために、キャビネットシステムが真空モータを使用し、さらに、真空モータに接続されたラック及びホッパーを要する。
したがって、本発明の目的は、対象物、特に付加的な製造方法で製造された対象物を、効率的かつオペレータ保護的な方法で、クリーニングするのに最適化されたフローキャビネットシステムを提供することである。
この目的は、請求項1に記載のフローキャビネットシステムによって達成される。
フローキャビネットシステムではキャビネットの壁は、クリーニングされるべき1つ又は複数の対象物を受け入れる容積を包囲する。
圧縮ガスは、前記1つ又は複数の対象物から粉末を除去するように、前記容積に供給される。取り出しユニットは、前記容積から粉末含有ガスを取り出す。取出量が供給量を超えることを可能にするように、キャビネットはガス入口を含む。前記容積のガス出口の位置は、後部壁のガス入り口の位置に関して、キャビネットの側壁の一方から他方へ向けられた、前記容積内における流れを供給する。このように、オペレータに向けられる流れの成分を伴わずに、又は、最小限の成分しか伴わずに、ガスが一方の側においてキャビネットの容積に入り、対象物を通過して流れ、対象物から除去されるべき粉末を吸い上げて搬送し、粉末含有ガスはキャビネットの容積を他方の側から離れる。従って、ガス出口は、左右の側壁の一方と後部壁との近くにあり、ガス入り口は、左右側壁の他方と後部壁との近くにある。ここで、「近く」とは、壁の中央よりも壁の端により近いこととして理解されるべきである。このように、キャビネットの容積内におけるキャビネットの側壁間の粉末除去流は、主に水平である。さらに、取り出しユニットは、単位時間当たりの粉末含有ガスの最小量を取り出すように構成され調整されており、この最小量は、単位時間あたりに供給される圧縮ガスの最大量よりも大きい。そのような取出容量とガス出口及びガス入口の位置とにより、粉末含有ガス流が、供給される圧縮ガスを用いて対象物をクリーニングするオペレータに向けられることが防止される。また、側壁間の流れの方向は、クリーニング工程を最適化し、単位時間当たりのキャビネットから除去される粉末容量を増加させる。キャビネットが製品保護を提供できるように、ガス入口は、容積に流入するガスを濾過するためのフィルタを備えることができる。
取り出しユニットは、有利には、単位時間当たりの供給圧縮ガスの最大量の少なくとも20倍の、単位時間当たりの粉末含有ガスの最小量を取り出すように構成され調整されている。これらの量の差は、グローブポートと容積の他の全てのインタフェースとにおいて吸引力を発生するために、取出量が十分に高いことを保証すると見出された。
取り出しユニットは、さらに、少なくとも1つの消音器を有し、消音器はキャビネットの内側に位置する内部消音器であるか及び/又はキャビネットの外側に位置する外部消音器である。消音器は、取り出しユニットにより発生するノイズを低減し、キャビネットシステムはオペレータフレンドリーな作業環境を提供する。必要な配管の総量を低減するように、外部消音器は、好ましくは、キャビネットの下部壁に隣接して位置する。
ガス出口が外部消音器の入口と一致し、かつ、外部消音器の出口が管コネクタの形態である場合、消音器へ直接接続され得る体積から離れるように粉末含有ガスを導くように外部管類は容積に接続される。
粉末含有ガスの除去は、内部消音器と外部消音器との間を切り替えることによって、特定のクリーニング作業用に最適化され得る。切り替えに必要な労力を最小にするように、キャビネットの壁は、キャビネットの内側と外側との配管の接続をそれぞれ可能にする4つの管コネクタを含む。従って、管コネクタは、容積内部での管接続を変更することによって、オペレータに、キャビネット内部から、外部消音器から内部消音器へ切り替える機会を提供する。従って、オペレータにはその作業位置を変える必要がない。
本発明の別の有利な特徴によれば、グローブポートの各々は、ガス非透過性の方法でグローブポートに接続されたグローブを有し、各グローブはガス透過性材料で作られる。 好ましくは、ガス透過性材料はGore−Tex(ゴアテックス)(登録商標)である。ゴアテックスは、ファブリック膜であり、W.L.Gore and Associatesの登録商標である。グローブの材料は、オペレータの皮膚は保護されるように、クリーニングされるべき対象物から来る粉末に対して非透過性であるが、ガスに対しては透過性である。単位時間当たりの粉末含有ガスの取出量が単位時間当たりに供給される圧縮ガスの最大量よりも大きいこととの関係で、量の差異がグローブからできるだけの粉末材料を吸い取ろうとするため、グローブに対する自動クリーニング効果を作り出し、さらに、オペレータの粉末への暴露を低減する。
容積内の静電気放電は、容積内の浮遊粉末及び空気の臨界的混合物に点火する虞がある。点火を防ぐために、容積内のすべての配管は静電気防止性である。さらに、キャビネットシステムの全ての導電性構成要素が同じ電位にあり、キャビネットシステムが接地されている場合、静電気放電を引き起こす可能性のある電位差の形成を防止することができる。
手持ちクリーニングツールは、圧縮ガスを使用するように構成され調整されている。圧縮ガスの使用は、圧縮ガスがブラスティング材料を含まないことを理解されたい。手持ちクリーニングツールは、例えば、圧縮空気を使用することができる。圧縮ガスからのブラスト材料の不在は、クリーニングされるべき対象物へのいかなる損傷も防止する。容積内の複数のクリーニングツールの各々はバルブ端子に接続されており、バルブ端子は、そこに接続されたクリーニングツールの1つをオペレータが容積内部から選択することを可能にする。バルブ端子は、好ましくは、キャビネットの上部壁の近くに配置される。これは、作業領域の外側にあり、側壁間の流れを妨げたり、下部壁によって支持される対象物に衝突したりすることのない配管に寄与する。
可能な過剰配管の長さは、本発明では好ましくは上部壁の近傍又は上部壁上に設けられる複数のフックによって一時的に保持することができる。これはまた、配管を作業領域から取り除くこと寄与する。
取り出しユニットはサイクロン分離器を含むことができる。サイクロン分離技術は、粉末粒子によって詰まらないようにしながら、金属粉末と気体との分離を達成するのに特に効果的であることが証明されている。サイクロン分離器の動作寿命は、他の多くの分離技術よりはるかに優れている。
グリーン部品から除去された粉末を再利用することが望ましい場合があるため、取り出しユニットは、サイクロン分離器によってガスから分離された粉末粒子を回収するための取り外し可能な容器をさらに含むことができる。容器はオペレータが空にすることができる。粉末含有ガスの流れに対する取り出しユニットの要素の配置を考慮すると、取り外し可能な容器は、消音器の下流にあるサイクロン分離器の下流にある。サイクロン分離器では、粉末含有ガスの流れは、容器内に集められる主に粉末の流れと、主にガスの流れとに分離される。後者の流れから残留粉末成分を除去するために、取り出しユニットは、有利には、雰囲気に放出されるガスを濾過するためのフィルタを備えることができる。
本発明のフローキャビネットシステムは、いくつかのタイプの操作に使用することができるが、三次元印刷プロセスによって作製されたグリーン部品、特に、三次元印刷プロセスによって作製された金属グリーン部品である対象物のクリーニングに使用されることは、本発明の特有の独立した態様である。この使用は、本発明のフローキャビネットシステムの設計上の特徴が特に有利な場合である。
本発明をより詳細に説明するために、その代表的な実施形態を、添付の図面を参照して以下に説明する。
図1は、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステムのキャビネットの左側の等角図を示す図である。 図2は、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステムの右側の等角図を示し、及び、取り出しユニットのサイクロン分離器及び容器を示す図である。 図3は、フローキャビネットシステムのキャビネット上の等角平面図を示す図である。 グローブを備えた図3のキャビネットを示す図である。 図5は、フローキャビネットシステムの別の構成を示す図である。
本発明の好ましい実施形態の以下の説明において、同一又は対応する部分は、同一又は対応する参照符号を有する。
図1及び図2は、ベース3によって支持されたフローキャビネット1を示しており、ベースはポスト8及びベースサポート9を備えている。より好ましくは、キャビネットベース3は、水平に延在するベースサポート9にボルトで留められた、垂直に延在するポスト8を有する。ポスト8及び/又はベースは、好ましくは、例えば、電極又はワイヤ(図示せず)によってアースに接続され接地される。フローキャビネット1は、フローキャビネット1の容積を規定するキャビネットハウジング5を備える。
キャビネットハウジング5は、水平に延在する下部壁15と、垂直に延在する左側壁17と、キャビネットハウジング5の内部容積にアクセスするための密閉連結ドア21を有する垂直に延在する右側壁19と、垂直に延在する後部壁23と、水平に延びる上部壁25と、前部壁27とを備えている。ドア21は、キャビネットハウジング5の残りの部分に導電性の形態で取り付けられている。波状スプリングワッシャが追加されたボルトによる取り付け、又は、連結をブリッジングする接地ワイヤ、又は、当業者に知られている他の手段が想定される。キャビネットハウジング5の水平方向の外寸は、成人男性の平均肩幅よりも約10〜50%大きいことが好ましい。ベースサポート9の水平寸法は、キャビネットハウジング5の水平寸法に対応するか又はそれよりも大きい。
オペレータに面する前部壁27は、4つの壁コンポーネント、すなわち、垂直に延在する中央壁コンポーネント29、垂直方向に延在する右側壁コンポーネント31、垂直方向に延在する左側壁コンポーネント33及び観察窓壁コンポーネント35を含む。観察窓壁コンポーネント35は、観察窓を含む。観察窓壁コンポーネント35は、中央壁コンポーネント29と、側壁コンポーネント31,33と、側壁17,19と、上部壁25との間に延在している。中央壁コンポーネント29は、側壁コンポーネント31,33の間及び下部壁15と観察窓壁コンポーネント35との間に延在している。中央壁コンポーネント29の最大垂直高さHIは、上部壁25が位置する後部壁23の垂直高さH2より小さい。したがって、観察窓壁コンポーネント35は、上部壁25から中央壁コンポーネント29に向かって傾斜している。これは、キャビネットハウジング5内部を、観察窓を介して見るために、最適な視界をオペレータにもたらす。さらに、側壁コンポーネント31,33は、オペレータの手及び腕のための開口を形成し、グローブの取り付け又は接続のためのフランジ又は同等の手段を有するポート37、39を備る。フローキャビネット1はさらに、側壁コンポーネント31,33のポート37,39の前方に接続され、好ましくは調整可能に接続されたアームレスト11,13を含む。観察窓を除いて、キャビネットハウジング5は、好ましくは導電性材料、より好ましくは金属、さらに好ましくはステンレス鋼からなる。
図2は、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステム100を示す。キャビネットシステム100は、図1に示すフローキャビネット1と、取り出しユニット63とを備える。取り出しユニット63は、外付けであり、すなわち、フローキャビネット1及びそのベース3から分離したハウジングを有する。単位時間当たりの粉末含有ガスのフローキャビネット1の容積からの取り出しが、50Nm/hour〜250Nm/hour、好ましくは100Nm/hour〜200Nm/hourに構成され調整されている。本明細書において、「Nm/hour」は、ISO5011の温度及び圧力の標準条件に従って、標準化された時間当たりの立方メートルで表される流量を指す。
取り出しユニット63は、サイクロン分離器75と、サイクロン分離器75によりガスから分離された粉体を回収するための取り外し可能な容器77と、サイクロン分離器から排出されたガスを大気に濾過するフィルタ装置79とを備えている。取り出しユニット63は、Nederman Fb216に基づくものであってもよいが、サイクロン分離器及びフィルタ装置79の互いの上部への積み重ねを入れ替えるように変更してもよい。配管コネクタ(図示せず)を備えた入口を有する。キャビネットシステム100は環境保護を提供するように、フィルタ装置79は濾過されたガスを排出するためにフィルタ排出ホース81を使用する。取り出しユニット63は、4つの車輪85,87,89を備えた移動ユニット83上に配置される。サイクロン分離器75は、Nederman silo system 50、Nederman部品番号43424001(2014年)に基づくものであってもよい。
フローキャビネット1は、上部壁25に第1の配管コネクタ51と、左側壁17に第2の配管コネクタ53と(いずれも図1から読み取れる)、下部壁15に第3及び第4の配管コネクタ67,69と(図2)、を備え、第3及び第4の配管コネクタ67,69は互いに隣り合って配置されている。配管コネクタ51,53,67,69は、キャビネット容積の内側と外側との接続を、それらの間の邪魔されない流体連通を維持しつつ可能にするために、壁を通って延在している。本発明の一実施形態では、配管コネクタ51,53,67,69の各々を、キャビネットの容積のガス出口に接続するために、以下に説明するように使用することができる。
下部壁15は、貫通孔65(図2)と、当該貫通孔が消音器の入口との流体接続を可能にするように下部壁の外側と気密に接続されている外部消音器71とを備える。消音器はNederman CWN−S_105_40であってもよい。容積のガス出口としての貫通孔65は、外部消音器71の入口76と実質的に同一の広がりを有する。本発明によれば、キャビネットの壁のうちの1つにあるガス出口は、前部壁には位置しない。
好ましい実施形態では、外部消音器71の出口は、取り出しユニット63を接続することができる配管コネクタ74の形態である。より好ましくは、外部消音器71の配管コネクタ74は、入口76の反対側に位置する。
キャビネットシステム100において、サイクロン分離器75は、配管61によってフローキャビネット1の第1の配管コネクタ51に接続されている。容積部の内側には、配管(図示せず)の一片が、一端で配管コネクタ51に接続されている。その他端は、内側の配管コネクタのいずれかに接続されることができる。
図3及び図4は、同一構成のキャビネット101,201を示している。しかしながら、図3に示すフローキャビネット101は、図4に示すキャビネット201とは、キャビネット201にグローブポート37,39に取り付けられたグローブ103,105が設けられている点で異なる。
グローブ103,105は、ガス非透過性の方法で取り付けられるか、又は接続される。図示の実施形態では、取り付け又は接続は、グローブ及びポート37,39上のフランジの周りに締め付けられたホースクランプによって行われている。当然、他の手段も可能であり、当業者には明らかであろう。グローブ103,105は、粉末粒子に対しては非透過性であり、ガスに対しては透過性である材料からなる。そのような材料の1つは、ゴアテックス材料であってもよい。ゴアテックス材料の細孔サイズは、キャビネットシステムの通常の動作において、取り出された粉末含有ガスと供給ガスとの間の単位時間当たりの体積の差が、粉末粒子がグローブに付着することを防止するのに十分なように適切に決定される。
有利には、これはセルフクリーニング効果をもたらし、オペレータの安全に寄与する。
さらに、図3及び図4は、図1及び図2に示されていないフローキャビネット1の詳細を示す。図3及び図4から分かるように、ガス入口107を含む後部壁23にはフィルタ109が設けられている。
また、キャビネット101、102の上部壁25の内部には、容積内の複数の手持ちクリーニングツール(図示せず)に圧縮ガスを供給するためのクリーニングツール配管(図示せず)を支持するための4つのフック111,113,115,117を備えている。各クリーニングツールは、バルブ端子121,123に接続され、オペレータがそれに接続されたクリーニングツールの1つを選択することを可能にする。バルブ端子は、好ましくは上部壁25の近くに配置される。バルブ端子123は、加圧ガス源(図示せず)とキャビネットハウジングの外側125に接続することができる。図示のように、バルブ端子は、上部壁25又は後部壁若しくは側壁の上部に取り付けることができる。上部壁25の「近傍」とは、下部壁よりも上部壁に近いと解されるべきである。符号121,123に示す複数のバルブ端子の代替として、単一のバルブマニホールド124を設けることもできる(図5参照)。
フローキャビネット101、201には、側壁17の外側に制御ユニット127が設けられている。制御ユニット127は、加圧ガス源(図示せず)から手持ちクリーニングツールへの供給圧力を制御するように操作されることができる。
好ましくは、対象物をクリーニングするためのクリーニングツールの送出圧縮ガス圧力は、2〜4バー・ゲージで変化させることができ、圧力は好ましくは約3バー・ゲージである。「バー・ゲージ(bar gauge)」は、周囲圧力への圧力差である表示値を表す。圧縮ガスの体積流量は、2.0〜5.5Nm/hourの範囲内、好ましくは5Nm/hour未満の範囲内である。側壁17にはまた、フローキャビネット101,201内部で上部壁25に取り付けられたライトユニット(図示せず)に、ケーブル131を介して接続されたスイッチが設けられている。
図5はまた、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステム300を示す。キャビネット301は、消音器371がキャビネット301の容積内部に位置している点でフローキャビネット1、101、201と異なる。ここで、必須ではないが好ましいのは、キャビネット301に外部消音器71(図5には図示せず)も設けられていることである。内部消音器371には、入口375が設けられている。
ガス出口に対するガス入口107の位置は、キャビネット内の流れ方向を決定する。本発明によるキャビネットでは、流れの主方向は側壁17,19の間にあるべきであり、すなわち流れは主として右側壁19に向けられるか、又は、流れは主として左側壁17に向けられるべきである。換言すると、流れの主方向は、オペレータに向かう流れ成分が最小になるように、水平で、側壁17,19の間にあるべきである。キャビネット1、101、201、301内で、ガス入口107は、後部壁23において、左側壁17よりも右側壁19の近くに設けられている。ガス出口51,53,67,69,76は、キャビネット1、101、201、301内の流れの主方向が左側壁17に向かうように、右側壁19よりも左側壁17の近くに位置している。フローキャビネット1、101、201、301の作業領域は、ガス入口とガス出口との間に位置する。図示のキャビネット1、101、201、301内では作業領域301は、下部壁15の中央部分を含む上方の空間によって提供され、中央部分はクリーニングされるべき1つ又は複数の対象物を支持する。キャビネット1、101、201、301の後部壁23は、後部壁23を左側壁17に向かう左部分と、右側壁19に向かう右部分とに分割する、仮想的に垂直に延びる中心線を有する。既に述べたように、キャビネット1、101、201、301ではガス入口107は、後部壁23の右側部分に位置し、ガス出口51,53,67,69,76は、後部壁23の左側部分、すなわち、後部壁23の仮想中心線の反対側に位置する。キャビネット1、101、201、301内で、キャビネットの壁におけるガス出口の位置を変えることができる。
しかしながら、側壁17、19間の所望の流れのためには、ガス出口が壁に配置され、その壁又は壁の部分が、2つの仮想平面間に規定される仮想区画の一部でなければならない。これらの仮想平面は、仮想左区画及び仮想右区画を規定する。第1の仮想平面は、後部壁の仮想垂直方向に延びる中心線と、前部壁27の仮想垂直方向に延びる中心線との間に延在する。第2の仮想平面は、前部壁27の側壁17,19の前部壁27との角の間に延在する。ガス入口が(図示のように)後部壁23の右部分に位置する場合、少なくとも1つのガス出口は、キャビネットの壁、又は、仮想左部分の一部を形成する壁部分に配置される。逆に、ガス入口が後部壁23の左部分(図示せず)に位置する場合、少なくとも1つのガス出口は、キャビネットの壁、又は、仮想右部分の一部を形成する壁部分に配置される。図示のフローキャビネット1、101、201、301では、ガス出口は、キャビネットの任意の壁に位置することができるが、前部壁には配置することができず、また、ガス出口は前部壁27に近い下部壁の部分に位置することができない。
キャビネットシステム100、300及びキャビネット1、101、201、301は、作業者が次のように使用することができる。1つ又は複数の対象物が三次元印刷によって製造された後、これらの対象物を粉末床から取り出し、余分な粉末を除去しなければならない。このクリーニングプロセスは、グリーン部品が比較的低い強度を有し、本質的に脆弱であるため、繊細な作業である。グリーン部品の損傷は避けるべきである。クリーニングは、キャビネットシステム100、300を使用することによって行われる。
オペレータは、1つ又は複数の対象物をキャビネットの容積内の下部壁15上に配置するためにドアハンドル20によってフローキャビネット1、101、201、301のドア21を開く。下部壁は、対象物を支持することができ、必要であれば粉塵のような対象物から除去された対象物を収集することができる。キャビネットの下部壁15は、この容積の閉じた下境界を画定する。換言すると、対象物から取り除かれるべき物質は、下部壁の下のキャビネットの内部空間へ下部壁を通り抜けない。このようにして、キャビネットは比較的コンパクトな容積を有する。取り出しユニットとキャビネットのコンパクトな容積によって、例えばホッパーのような付加的な工具を用いることなく効率的にキャビネットから粉末含有ガスを除去することが可能である。
手持ちクリーニングツールによるクリーニングプロセスを開始する前に、取り出しユニット63を作動させることが好ましい。使用時には、取り出しユニット63は、キャビネットハウジング5の容積からガス及び粉末含有ガスを吸引する。取り出しユニット63は、単位時間あたりに供給される圧縮ガスの最大量よりも20倍大きい単位時間当たりの最小量の粉末含有ガスを取り出すように構成及び調整されている。
消音器71,371は、使用時に取り出しユニット63によって生成される騒音を低減し、キャビネットシステム100は、より操作性に優れた作業環境を提供する。
一実施形態では、キャビネットシステムは、内部消音器371なしで動作させることができる。この場合、外部消音器71の配管コネクタ74とサイクロン分離器75の配管コネクタとを配管61を介して接続することによって、取り出しユニット63を外部消音器71に直接接続することができる。キャビネットの容積のガス出口は、外部消音器71の入口76と一致する。
別の実施形態では、キャビネットシステムは、外部消音器71なしで作動することができる。この場合、サイクロン分離器75の配管コネクタをキャビネットの配管コネクタ51、53、67又は69のいずれかと配管61を介して接続することにより、取り出しユニット63を内部消音器371と接続することができ、これらのコネクタの内側部分は、(図5に示されているように)配管の一片によって内部消音器371に接続されている。
さらに別の実施形態では、キャビネットシステムは、内部消音器371と外部消音器71の両方が存在する状態で、それらの1つを選択し、かつ、「オンザフライ」で、すなわち操作中に容積の内部から変更できることにより、操作されうる。この場合、取り出しユニット63は、内部消音器371又は外部消音器71のいずれかに、その容積内の配管片によって接続されうる。例えば、サイクロン分離器75は、配管61を介して、配管コネクタのいずれか、例えばフローキャビネット1の第1の配管コネクタ51に接続されうる。キャビネットの内では、配管片が、第1の配管コネクタ51に接続される。キャビネットの内ではさらに、残りのコネクタ53,67又は69の1つが、図5によれば例えば配管コネクタ53が、他の配管片によって、内部消音器371に接続される。これで、他の2つの配管コネクタ空いたまま、例では配管コネクタ67及び69が残る。これらの1つ、例えば配管コネクタ67がキャビネットの外側で配管コネクタ53の外側へ接続される場合、内部消音器371への流体接続が確立される。2つのうちの他方、例えば配管コネクタ69が、キャビネットの外側において、配管コネクタ74で、外部消音器71へ接続される場合、そこでも流体接続が確立される。操作者は、コネクタ51の内部に接続された配管片を取り、配管コネクタ67(内部消音器の使用)又は配管コネクタ69(外部消音器の使用)のいずれかへ接続することによって、内部消音器又は外部消音器のいずれかの使用の間を簡単に切り替えることができる。必要であれば、選択されていない配管コネクタ67,69をキャップリング部材でキャップすることができる。
そのため、対象物のクリーニングプロセス中に、又は、異なる環境を必要とする新しいクリーニングプロセスのために、オペレータは、手持ちのクリーニングツールを操作し、クリーニングすべき物品を保持するために典型的に使用されるグローブから手を出すことなく、外部消音器71から内部消音器371へ、又はその逆に切り替えることができる。
手持ちのクリーニングツールの操作は、圧縮ガスをクリーニングされるべき対象物の表面に方向づける。オペレータは、観察窓壁コンポーネント35の観察窓を介してクリーニングプロセスを調査することができる。クリーニングツールに供給される圧縮ガスの圧力は、制御ユニット127によって、調整でき、また、キャビネット内のバルブマニホールドによって、オペレータは、例えばブラシ、ノズル、注射針などの、使用されるべき所望のクリーニングツールを選択することができる。勿論、クリーニングツールは、そのような工具と交換可能に結合することができる端部を有することも可能である。クリーニングプロセスの後、クリーンな対象物は、ドア21によってキャビネットから取り除かれうる。粉塵爆発を防止するために、キャビネット内で使用される全ての配管は静電気又は帯電防止されている。標準化の利益のため及びオペレータベースのエラーを低減するために、すべての配管は同じタイプ及びサイズにすることができ、すべてが静電気防止される。そのような配管の供給源は当業者に知られている。
粉塵爆発の防止は、取り出しユニット63が接地されている場合、及び、フローキャビネット1、101、201、301の金属構成要素が導電性であり、かつ導電性の方法で互いに接続されている場合、さらに支援される。これは、フローキャビネット1、101、201、301を支持するキャビネットベース3の接地された金属への、ネジ又はボルトのような締結具によって達成することができる。下部壁15は、底部表面へのグリーン部品の付着を防止し、静電気の蓄積を防止するために、同様に、導電性材料からなるか、又は、導電性のコーティングを有する。現在最も好ましい実施形態は、ステンレス鋼製からなる全ての壁を有する。
フック111,113,115,117及びクリーニングツール用のコネクタは、キャビネットシステムの使用時に、ホースが作業領域を避け、観察窓壁コンポーネント29の観察窓を介してオペレータの視界を最小限にしかさえぎらないように、上部壁の近くに配置されている。
キャビネットシステムの使用時にホースが作業領域から保護され、観察窓を通る作業者の視界を最小限に抑えるように、上部壁の近くに配置される観察窓の壁コンポーネント29の幅方向に延びる。
図示されているように、フックの数は、変更でき、例示的に、フローキャビネット1、101、201の中に、2組の2つのフック111,113,115,117(図3及び図4)及び10個のフック(図5)を有する実施形態が示されている。
フィルタ装置79のフィルタは、ユーザフレンドリーで比較的効率的な方法で交換することができる。好ましくは、フィルタ装置79の(1つ又は複数の)フィルタは、キャビネットシステムの異なる交換可能なコンポーネントの数が最小になるように、キャビネットシステムのエア入口107で使用されているのと同じフィルタである。
図示されているキャビネットシステム100、300の取り出しユニット63の代わりに、静止取り出しユニット(図示せず)を使用することもできる。さらに、このような固定取り出しユニットをフローキャビネット1又はキャビネットベース3に取り付けることが可能である。例えば、固定取り出しユニットは、下部板15とベースサポート9との間のポスト8(図1)に固定することができる。このような取り出しユニットはやはり、サイクロン分離器、容器及びフィルタを含むことができるが、異なる構成の取り出しユニットを使用することも可能である。
移動ユニット上に取り出しユニットを配置することにより、取り出しユニットの互換性を向上させることができ、例えば第1の取り出しユニットのメンテナンス中に、オペレータが同じキャビネットで作業できるように、キャビネットを第2の取り出しユニットに接続することができる。消音器なしで取り出しユニットを使用することもできる。

Claims (16)

  1. 少なくとも1つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムであって、当該システムは、
    − クリーニングされるべき前記少なくとも1つのオブジェクトを支持するための下部壁、上部壁、左側壁、右側壁、前部壁、及び、後部壁を有し、複数の前記壁は容積を包囲する、キャビネットと、
    − 前記容積内の複数の手持ちクリーニングツール及び配管であって、前記配管は、前記少なくとも1つの対象物から粉末を除去するために前記複数の手持ちクリーニングツールへ圧縮ガスを供給するためのものであり、前記除去は供給される前記圧縮ガスによって行われる、複数の手持ちクリーニングツール及び前記容積内の配管と、
    − 前記容積からの粉末含有ガスを、前記左側壁及び前記右側壁のうちの一方と前記後部壁との近傍に位置するガス出口を介して取り出すための配管を含む取り出しユニットと、を備え、
    − 前記キャビネットはさらに、前記左側壁及び前記右側壁のうちの他方と前記後部壁との近傍において後部壁内にあるガス入口と、観察窓と、前記左側壁及び前記前部壁の近傍の左グローブポートと、前記右側壁及び前記前部壁の近傍の右グローブポートと、を有し、2つのグローブポートは、前記キャビネット内で前記複数の手持ちクリーニングツールの少なくとも1つをオペレータが手動で操作するために構成され調整されており、
    − 前記取り出しユニットは、単位時間当たりに供給される前記圧縮ガスの最大量よりも、単位時間当たりに取出される粉末含有ガスの最小量大きくなるように構成され調整されている、フローキャビネットシステム。
  2. 前記取り出しユニットは、単位時間当たりに取り出される粉末含有ガスの最小量が、前記単位当たりに供給される前記圧縮ガスの最大量の少なくとも20倍になるように構成され調整されている、請求項1に記載のフローキャビネットシステム。
  3. 前記取り出しユニットが、50Nm/hourから250Nm/hourの間、好ましくは100Nm/hourから200Nm/hourの間の粉末含有ガスを取り出すように構成され調整されており、及び/又は、
    前記複数の手持ちクリーニングツールのそれぞれとの前記圧縮ガスを供給するための配管の組み合わせが、2から4バー・ゲージの範囲内、好ましくは約3バー・ゲージの圧力の前記圧縮ガスを、2.0〜5.5Nm/hourの範囲内、好ましくは5Nm/hour未満の体積流量で供給するように構成され調整されている、請求項1又は2に記載のフローキャビネットシステム。
  4. 前記取り出しユニットは、前記キャビネットの内部に位置する内部消音器及び/又は前記キャビネットの外部に位置する外部消音器を備え、
    前記外部消音器は、好ましくは、前記キャビネットの前記下部壁に隣接して位置し、より好ましくは前記ガス出口が前記外部消音器の入口と一致し、前記外部消音器の出口は配管コネクタの形態である、請求項1乃至3のいずれか1項記載のフローキャビネットシステム。
  5. 前記キャビネットの前記壁が4つの配管コネクタを備え、各配管コネクタが前記キャビネットの内側と外側との配管の接続を可能にする、請求項4に記載のフローキャビネットシステム。
  6. 前記容積内の全ての配管が帯電防止されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のフローキャビネットシステム。
  7. 前記フローキャビネットシステムのすべての導電性の構成部材が同じ電位にあり、前記フローキャビネットシステムが接地されている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステム。
  8. 前記複数のクリーニングツールの各々は、そこに接続された前記クリーニングツールのうちの1つを選択することを可能にするバルブ端子に接続され、前記バルブ端子は、好ましくは前記キャビネットの上部壁近傍に位置する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステム。
  9. 前記キャビネットの前記上部壁の近傍又は上部壁上に複数のフックをさらに備え、前記フックは、前記圧縮ガスの供給のための前記配管及び前記取り出しユニットの配管を一時的に保持するように構成され配置されている、請求項1乃至8いずれか1項記載のフローキャビネットシステム。
  10. 前記取り出しユニットは、前記容積から取り出された前記粉末含有ガスを受け取り、当該ガス中の粉末粒子を分離するように構成されたサイクロン分離器を含む、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステム。
  11. 前記取り出しユニットが、前記ガスから分離された粉末粒子を収集するための取り外し可能な容器を含む、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステム。
  12. 前記取り出しユニットは、雰囲気に放出される前記ガスを濾過するためのフィルタが設けられている、請求項1乃至11のいずれか1項記載のフローキャビネットシステム。
  13. 前記ガス入口は、前記容積に入る前記ガスを濾過するためのフィルタが設けられている、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステム。
  14. 前記取り出しユニットの前記フィルタは、前記ガス入口の前記フィルタと同一である、請求項12又は13に記載のフローキャビネットシステム。
  15. 前記2つのグローブポートの各々は、そこにガス非透過性の方法で接続されたグローブを有し、各グローブは、好ましくは、Gore−Texのようなガス透過性材料で作られている、請求項1乃至14のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステム。
  16. 三次元印刷プロセスにより製造されたグリーン部品である対象物、好ましくは三次元印刷プロセスにより製造された金属グリーン部品である対象物のクリーニングのための請求項1乃至15のいずれか1項に記載のフローキャビネットシステムの使用。
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