JP2018089956A - Three-dimensional shaping apparatus and cleaning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元造形装置及びクリーニング装置に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a cleaning apparatus.
従来、溶融又は軟化させた状態の樹脂等の材料を材料排出部材の排出部から排出して所定の処理空間内で三次元造形物を造形するとともに、その排出部に付着した異物をクリーニング手段によりクリーニングする三次元造形装置が知られている。 Conventionally, a material such as a resin in a molten or softened state is discharged from the discharge portion of the material discharge member to form a three-dimensional structure in a predetermined processing space, and the foreign matter attached to the discharge portion is cleaned by a cleaning unit. A three-dimensional modeling apparatus for cleaning is known.
例えば、特許文献1には、ヒータによって加熱された製作チャンバー内(処理空間内)で、押出ヘッド(材料排出部材)の押出端部(排出部)から、流動可能な構築材料や支持材料等の材料を押出すことにより、三次元造形物を造形する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、押出端部に残留する材料を除去するために定期的に押出ヘッドの押出端部を洗浄する洗浄アセンブリ(クリーニング手段)を備えている。この洗浄アセンブリは、コンタクトヘッドを押出ヘッドの押出端部に接触させて押出端部に残留する材料を拭き取ることにより押出ヘッドの押出端部を洗浄(クリーニング)する。
For example,
ところが、コンタクトヘッド等のクリーニング部材を材料排出部材の押出端部に接触させてクリーニングする接触式のクリーニング手段を用いて押出端部をクリーニングする場合、接触によって押出端部が摩耗したり損傷したりして適切な排出動作ができなくなり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下するといった課題がある。 However, when the extrusion end is cleaned by using a contact-type cleaning means for cleaning the contact member or the like by bringing the cleaning member into contact with the extrusion end of the material discharge member, the extrusion end is worn or damaged by contact. Thus, there is a problem that the proper discharging operation cannot be performed, or the cleaning performance is deteriorated due to wear or damage of the cleaning member due to contact.
上述した課題を解決するために、本発明は、所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いる材料を溶融又は軟化させた状態で排出部から排出する材料排出部材と、前記排出部をクリーニングするクリーニング手段とを備えた三次元造形装置において、前記クリーニング手段は、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去するものであることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a material discharge member that discharges from a discharge unit in a state where a material used when a three-dimensional structure is formed in a predetermined processing space is melted or softened, and the discharge In the three-dimensional modeling apparatus provided with a cleaning means for cleaning the part, the cleaning means removes foreign matter adhering to the discharge part by injecting gas.
本発明によれば、押出端部やクリーニング部材が接触によって摩耗したり損傷したりして生じる不具合を解消することができるという優れた効果が奏される。 According to the present invention, there is an excellent effect that it is possible to eliminate a problem that occurs when the extrusion end portion or the cleaning member is worn or damaged by contact.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[全体説明]
図1は、本実施形態における三次元造形装置1の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の三次元造形装置1は、主に、材料供給部100、三次元造形部200、駆動部300、制御部400から構成される。三次元造形装置1においては、制御部400の制御の下、駆動部300により各部を駆動し、材料供給部100から供給される材料を用いて三次元造形部200で三次元造形物を造形する。
[Overall description]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a three-
The three-
[材料供給部]
材料供給部100は、少なくとも、材料排出部材としての造形ヘッド110と、造形ヘッド110に造形材料であるフィラメントを供給するフィラメント供給部120とを備えている。フィラメントは、細長いワイヤー形状の固体であり、巻き回された状態で三次元造形装置1にセットされており、フィラメント供給部120により造形ヘッド110上のノズル111へ供給される。フィラメント供給部120により供給されたフィラメントは、造形ヘッド110で加熱溶融され、固体状態のフィラメントが後方より挿入されることにより溶融状態のフィラメントがノズル111から押し出される。
[Material supply section]
The
なお、造形ヘッド110上のノズル111から押し出される材料には、三次元造形物を構成する造形材料ではなく、三次元造形物を構成しないサポート材も含まれる。このサポート材は、通常、三次元造形物を構成する造形材料(フィラメント)とは異なる材料で形成され、最終的にはフィラメントで形成された三次元造形物から除去される。このサポート材も、造形ヘッド110で加熱溶融され、固体状態のサポート材のフィラメントが後方より挿入されることにより溶融状態のサポート材がノズル111から押し出される。
The material pushed out from the
[三次元造形部]
三次元造形部200は、少なくとも、載置部210、チャンバー220、加熱部230から構成される。三次元造形部200におけるチャンバー220の内部は、三次元造形物を造形するための処理空間となっている。材料供給部100における造形ヘッド110から押し出される溶融状態のフィラメントは、加熱部230によって加熱されたチャンバー220の内部で、載置部210のステージ上に供給され、層状に順次積層される。
[Three-dimensional modeling department]
The three-
[駆動部]
駆動部300は、少なくとも、X軸駆動機構310、Y軸駆動機構320、Z軸駆動機構330から構成される。駆動部300は、これらの駆動機構310,320,330により、材料供給部100の造形ヘッド110と、三次元造形部200における載置部210のステージとを相対的に移動させる。これにより、材料供給部100の造形ヘッド110から押し出されるフィラメントをステージ上の目標位置へ供給する。
[Drive part]
The
[その他の機能部]
本実施形態の三次元造形装置1は、材料供給部100、三次元造形部200、駆動部300、制御部400から構成されているが、他の機能部も適宜追加される。
[Other functional parts]
The three-
[三次元造形装置の詳細]
次に、本実施形態における三次元造形装置1の詳細について説明する。
図2は、本実施形態における三次元造形装置1の詳細を模式的に示す説明図である。
図3は、本実施形態における三次元造形装置1の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図である。
図4は、本実施形態における三次元造形装置1の前方部分を切断して除外した状態の斜視図である。
[Details of 3D modeling equipment]
Next, details of the three-
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing details of the three-
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a chamber provided inside the three-
FIG. 4 is a perspective view of a state in which the front portion of the three-
三次元造形装置1は、本体フレーム2の内部に三次元造形用チャンバー(以下「チャンバー」という。)220を備えている。チャンバー220の内部には、載置部210のステージ211が設けられている。本実施形態では、このステージ211上に造形プレート212を保持させ、その造形プレート212上に三次元造形物を造形する。
The three-
チャンバー220内の処理空間を囲っている壁部は、その大部分又はその全部が断熱機能を有する断熱壁で構成されている。具体的には、チャンバー220の天井壁部は、後述するように、複数のスライド断熱部材221,222によって構成された断熱壁である。また、チャンバー220の側壁部223、すなわち、装置左右方向(図3及び図4中の左右方向=X軸方向)の両壁部は、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー220の底壁部224も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー220の後壁部及び前壁部225も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。
Most or all of the wall portion surrounding the processing space in the
本実施形態において、チャンバー220の前壁部225には、図3に示すように、開閉扉226が設けられている。この開閉扉226は、前壁部225と同様に断熱壁を構成するものであり、十分な断熱機能を発揮する構成となっている。また、チャンバー220の前壁部225には、図3に示すように、窓227が設けられている。この窓227は、空気層を挟み込んだ2重ガラス構造であり、前壁部225と同様に断熱壁を構成するものである。
In the present embodiment, an opening /
チャンバー220の内部におけるステージ211の上方には、材料供給部100の造形ヘッド110が設けられている。造形ヘッド110は、その下方にフィラメントを押し出すノズル111を有する。本実施形態では、造形ヘッド110上に4つのノズル111が設けられているが、ノズル111の数は任意である。また、造形ヘッド110には、各ノズル111に供給されるフィラメントを加熱するヘッド加熱部112が設けられている。また、造形ヘッド110には、ヘッド加熱部112に対してノズル111の反対側、すなわち、ヘッド加熱部112に対してフィラメントの移送方向上流側を冷却するヘッド冷却部113が設けられている。
A
フィラメントは、ノズル111ごとに異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。本実施形態においては、フィラメント供給部120により供給されるフィラメントをヘッド加熱部112で加熱して溶融あるいは軟化させ、溶融状態のフィラメントを所定のノズル111から押し出すことにより、ステージ211上に保持された造形プレート212上に層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。なお、造形ヘッド110上のノズル111には、造形材料のフィラメントではなく、三次元造形物を構成しないサポート材が供給される場合がある。
The filament may be different for each
造形ヘッド110は、装置左右方向(図3及び図4中の左右方向=X軸方向)に延びるX軸駆動機構310に対し、連結部材311を介して、そのX軸駆動機構310の長手方向(X軸方向)に沿って移動可能に保持されている。造形ヘッド110は、X軸駆動機構310の駆動力により、装置左右方向(X軸方向)へ移動することができる。造形ヘッド110は、ヘッド加熱部112によって加熱されて高温になるため、その熱がX軸駆動機構310に伝わりにくいように、連結部材311を低伝熱性のものとするのが好ましい。
The
X軸駆動機構310の両端は、それぞれ、装置前後方向(図3及び図4中の前後方向=Y軸方向)に延びるY軸駆動機構320に対し、そのY軸駆動機構320の長手方向(Y軸方向)に沿ってスライド移動可能に保持されている。X軸駆動機構310がY軸駆動機構320の駆動力によってY軸方向に沿って移動することにより、造形ヘッド110はY軸方向に沿って移動することができる。
Both ends of the
本実施形態において、チャンバー220の底壁部224は、本体フレーム2に固定された、装置上下方向(図3及び図4中の上下方向=Z軸方向)に延びるZ軸駆動機構330に対し、そのZ軸駆動機構330の長手方向(Z軸方向)に沿って移動可能に保持されている。チャンバー220の底壁部224は、Z軸駆動機構330の駆動力により、装置上下方向(Z軸方向)へ移動することができる。この底壁部224上には、ステージ211が固定されているので、Z軸駆動機構330の駆動力によりステージ211及びこれに保持される造形プレート212をZ軸方向へ移動させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、チャンバー220の内部(処理空間)に、チャンバー220内を加熱する加熱部230のチャンバー用ヒータ231が設けられている。本実施形態においては、熱溶解積層法(FDM)で三次元造形物を造形するため、チャンバー220内の温度を目標温度に維持した状態で、造形処理を行うことが望ましい。そのため、本実施形態では、造形処理を開始する前に、予めチャンバー220内の温度を目標温度まで昇温させる予熱処理を行う。チャンバー用ヒータ231は、この予熱処理中には、チャンバー220内を目標温度まで昇温させるためにチャンバー220内を加熱するとともに、造形処理中には、チャンバー220内の温度を目標温度に維持するためにチャンバー220内を加熱する。
In the present embodiment, the
本実施形態におけるX軸駆動機構310及びY軸駆動機構320の駆動対象は造形ヘッド110であり、その造形ヘッド110の一部(ノズル111を含む造形ヘッド110の先端部分)がチャンバー220内に配置されている。本実施形態では、造形ヘッド110をX軸方向へ移動させてもチャンバー220の内部が外部から遮蔽される構成となっている。具体的には、チャンバー220の天井壁部においては、図3及び図4に示すように、Y軸方向に長尺な複数のX軸スライド断熱部材221がX軸方向へ並べて配設された構成となっており、隣接するX軸スライド断熱部材221間は互いにX軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、X軸駆動機構310により造形ヘッド110をX軸方向へ移動させても、これに応じて複数のX軸スライド断熱部材221がそれぞれX軸方向へスライド移動し、チャンバー220内の処理空間上部は常にX軸スライド断熱部材221によって覆われる。
The driving target of the
同様に、チャンバーの天井壁部においては、図3及び図4に示すように、複数のY軸スライド断熱部材222がY軸方向へ並べて配設された構成となっている。隣接するY軸スライド断熱部材222間は互いにY軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、Y軸駆動機構320によりX軸駆動機構310上の造形ヘッド110をY軸方向へ移動させても、これに応じて複数のY軸スライド断熱部材222がそれぞれY軸方向へスライド移動し、チャンバー220内の処理空間上部は常にY軸スライド断熱部材222によって覆われる。
Similarly, in the ceiling wall portion of the chamber, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of Y-axis slide
また、本実施形態におけるZ軸駆動機構330の駆動対象は、チャンバー220の底壁部224あるいはステージ211(もしくは造形プレート212)である。本実施形態では、底壁部224あるいはステージ211をZ軸方向へ移動させてもチャンバー220の内部が外部から遮蔽される構成となっている。
In addition, the driving target of the Z-
そのほか、本実施形態においては、チャンバー220の外部であって三次元造形装置1の内部の空間を冷却させるための装置内冷却装置3、造形ヘッド110のノズル111をクリーニングするためのノズル清掃部240、造形ヘッド110のヘッド冷却部113を冷却するためのヘッド冷却装置130なども設けられている。
In addition, in the present embodiment, the in-
図5は、本実施形態の三次元造形装置1の制御ブロック図である。
本実施形態においては、造形ヘッド110のX軸方向位置を検知するX軸ポジション検知機構315が設けられている。X軸ポジション検知機構315の検知結果は、制御部400に送られる。制御部400は、その検知結果に基づいてX軸駆動機構310を制御して、造形ヘッド110を目標のX軸方向位置へ移動させる。
FIG. 5 is a control block diagram of the three-
In the present embodiment, an X-axis position detection mechanism 315 that detects the position of the
また、本実施形態においては、X軸駆動機構310のY軸方向位置(造形ヘッド110のY軸方向位置)を検知するY軸ポジション検知機構325が設けられている。Y軸ポジション検知機構325の検知結果は、制御部400に送られる。制御部400は、その検知結果に基づいてY軸駆動機構320を制御することにより、X軸駆動機構310上の造形ヘッド110を目標のY軸方向位置へ移動させる。
In the present embodiment, a Y-axis position detection mechanism 325 that detects the Y-axis direction position of the X-axis drive mechanism 310 (the Y-axis direction position of the modeling head 110) is provided. The detection result of the Y-axis position detection mechanism 325 is sent to the
また、本実施形態においては、ステージ211上に保持される造形プレート212のZ軸方向位置を検知するZ軸ポジション検知機構335が設けられている。Z軸ポジション検知機構335の検知結果は、制御部400に送られる。制御部400は、その検知結果に基づいてZ軸駆動機構330を制御して、ステージ211上の造形プレート212を目標のZ軸方向位置へ移動させる。
In the present embodiment, a Z-axis
制御部400は、このようにして造形ヘッド110及びステージ211の移動制御を行うことにより、チャンバー220内における造形ヘッド110とステージ211上の造形プレート212との相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に位置させることができる。
The
図6は、本実施形態における予熱処理及び造形処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態において、制御部400は、ユーザーの指示操作等により造形をスタートすると、まず、チャンバー用ヒータ231、ヘッド加熱部112及びステージ加熱部232への通電をONにして、これらを稼働させる(S1)。また、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、Z軸駆動機構330の駆動力によりステージ211を所定の待機位置(例えば最下点)から上昇させる(S2)。そして、ステージ211が上述した予熱用位置に到達したら(S3のYes)、Z軸駆動機構330の駆動を停止する(S4)。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of pre-heat treatment and modeling processing in the present embodiment.
In the present embodiment, when the modeling is started by a user instruction operation or the like, the
処理空間の温度が目標温度に達したら(S5のYes)、続いて、制御部400は、造形処理に移行する。本実施形態の三次元造形装置1により造形する三次元造形物の三次元形状データは、本三次元造形装置1に対して有線あるいは無線でデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される。制御部400は、入力された三次元形状データに基づき、上下方向に分解された多数の層状構造物のデータ(造形用のスライスデータ)を生成する。各層状構造物に対応するスライスデータは、本三次元造形装置1の造形ヘッド110から押し出されるフィラメントによって形成される各層状構造物に対応しており、その層状構造物の厚みは、三次元造形装置1の能力に応じて適宜設定される。
When the temperature of the processing space reaches the target temperature (Yes in S5), the
造形処理では、まず、制御部400は、最下層(第一層)のスライスデータに従って、ステージ211上に保持されている造形プレート212の表面に最下層の層状構造物を作成する(S6)。具体的には、制御部400は、最下層(第一層)のスライスデータに基づき、X軸駆動機構310及びY軸駆動機構320を制御して、造形ヘッド110のノズル111の先端を目標位置(X−Y平面上の目標位置)に順次移動させながら、ノズル111よりフィラメントの押し出しを行う。これにより、ステージ211上の造形プレート212の表面には、最下層(第一層)のスライスデータに従った層状構造物が形成される。なお、三次元造形物を構成しないサポート材も一緒に作成する場合があるが、ここでの説明は省略する。
In the modeling process, first, the
次に、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、層状構造物の一層分に相当する距離だけステージ211を下降させ、そのステージ211上の造形プレート212を、次の層(第二層)の層状構造物を作成するための位置まで下降させ、位置決めする(S8)。その後、制御部400は、第二層のスライスデータに基づき、X軸駆動機構310及びY軸駆動機構320を制御して、造形ヘッド110のノズル111の先端を目標位置に順次移動させながら、ノズル111よりフィラメントの押し出しを行う。これにより、ステージ211の造形プレート212上に形成されている最下層の層状構造物上に、第二層のスライスデータに従った層状構造物が形成される(S6)。
Next, the
このようにして、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、ステージ211を順次下降させながら、下層から順に各層状構造物を積層させて造形する処理を繰り返す。そして、最上層の層状構造物の作成が終了したら(S7のYes)、入力された三次元形状データに従った三次元造形物が造形プレート212上に造形される。
In this way, the
このようにして造形処理が終了したら、制御部400は、Z軸駆動機構330を制御して、ステージ211を所定の取出用位置(本実施形態では最下点)まで下降させる(S9)。この取出用位置は、チャンバー220の前壁部225に設けられている開閉扉226を開けて、ステージ211上の三次元造形物をチャンバー220の外部へ取り出しやすい位置に設定される。
When the modeling process is completed in this way, the
造形処理終了直後は、まだ、チャンバー220内の処理空間が高温であるため、開閉扉226を開けて処理空間内の三次元造形物をユーザーがすぐに取り出すことはできない。したがって、ユーザーは、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下してから、開閉扉226を開けて処理空間内の三次元造形物を造形プレート212に固着した状態のまま取り出すことになる。制御部400は、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下するまで開閉扉226をロック状態にする冷却期間を設け、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下した後に、開閉扉226のロック状態を解除することが好ましい。
Immediately after the modeling process is finished, the processing space in the
[ノズル清掃部の詳細]
次に、チャンバー220内に設けられるノズル清掃部240の構成及び動作について詳しく説明する。
本実施形態の三次元造形装置では、造形処理の開始前や、使用するノズル111を切り換える際(押し出させるフィラメントを切り換える際)などに、造形ヘッド110のノズル111のクリーニング(清掃)を実施する。特に、本実施形態のように熱溶解積層法(FDM)で造形する場合、ノズル111からのフィラメントの垂れやノズル111に付着する残留フィラメントなどの異物が存在しやすいため、適切な押し出し動作を妨げないように当該異物を除去する必要がある。
[Details of nozzle cleaning section]
Next, the configuration and operation of the
In the three-dimensional modeling apparatus of the present embodiment, cleaning (cleaning) of the
このような異物を除去するクリーニング方法としては、従来、ブレードやブラシ等のクリーニング部材をノズル111に接触させて除去する接触式のクリーニング方法が用いられていた。しかしながら、接触式のクリーニング方法では、ノズル111が摩耗したり損傷したりして適切な押し出し動作ができなくなったり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下したりするといった問題がある。
As a cleaning method for removing such foreign matter, a contact-type cleaning method has been used in which a cleaning member such as a blade or a brush is brought into contact with the
そこで、本実施形態においては、造形ヘッド110のノズル111に空気(気体)を吹き付け、その気体の勢いでノズル111に付着するフィラメントの垂れや残留フィラメント等の異物を除去する非接触式のクリーニング方法を採用する。このような非接触式のクリーニング方法によれば、ノズル111にクリーニング部材を接触させて異物を除去する必要がないので、上述した接触式のクリーニング方法のような問題を生じさせずに、ノズル111をクリーニングすることができる。
Therefore, in the present embodiment, air (gas) is blown to the
図7は、本実施形態におけるノズル清掃部240の概略構成を模式的に示す斜視図である。
図8は、本実施形態におけるノズル清掃部240の概略構成を模式的に示す平面図である。
図9は、本実施形態におけるノズル清掃部240の概略構成を模式的に示す正面図である。
本実施形態のノズル清掃部240は、圧縮空気を発生させる圧縮空気発生手段としての圧縮ポンプ241と、圧縮ポンプ241で発生させた圧縮空気を移送する移送路242と、移送路242を介して移送された圧縮空気を噴射する空気噴射ノズル243と、空気噴射ノズル243から噴射された圧縮空気によって除去された異物を受け取って回収する異物回収器244とから構成されている。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the
FIG. 8 is a plan view schematically showing a schematic configuration of the
FIG. 9 is a front view schematically showing a schematic configuration of the
The
圧縮ポンプ241は、チャンバー220の外部に配置されている。異物回収器244は、チャンバー220内の所定位置に固定配置されている。移送路242の一端側は、チャンバー外部の圧縮ポンプ241に接続され、他端側はチャンバー内の異物回収器244に取り付けられた空気噴射ノズル243に接続されている。空気噴射ノズル243の先端(噴射口)は、異物回収器244の内部に配置されている。
The
図10は、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態において、ノズル清掃部240によるノズルクリーニング処理は、三次元造形装置1の造形処理の準備が完了したタイミング(予熱処理が完了したタイミング)、システムからのクリーニング要求があったタイミングなどに実施される。本実施形態のノズルクリーニング処理では、制御部400は、X軸駆動機構310及びY軸駆動機構320を駆動して、造形ヘッド110を、基準位置(例えば、図7や図8に図示されている位置)に移動させる(S1〜S3)。その後、制御部400は、Y軸駆動機構320を駆動して、基準位置から、図7や図8に図示された矢印で示すように、チャンバー220内に配置されている異物回収器244と対向するクリーニング位置へと移動させる(S4〜S6)。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the nozzle cleaning process in the present embodiment.
In the present embodiment, the nozzle cleaning process by the
造形ヘッド110がクリーニング位置に移動したとき、造形ヘッド110のノズル111は、図11に示すように、異物回収器244の内部に配置されている空気噴射ノズル243に対向する位置に位置する。そして、造形ヘッド110がクリーニング位置に移動したら、次に、制御部400は、フィラメント供給部120等を制御して、造形ヘッド110のノズル111から所定量L1のフィラメント4を押し出す押出動作を実施する(S7)。これにより、所定量L1の溶融又は軟化した状態のフィラメント4がノズル111から押し出される。このとき、ノズル111に付着していた異物(過去に一度溶融したフィラメントが冷えて固着したもの等)は、押し出されてくるフィラメント4によって除去される。押し出されたフィラメント4は、図11に示すように、自身の粘性と重力とのバランスによって、ノズル111に垂れ下がった状態になる。
When the
押出動作が終了したら、制御部400は、次に、圧縮ポンプ241を駆動させ(S8〜S10)、圧縮空気を移送路242に送出する。送出された圧縮空気は、移送路242を経由して、異物回収器244内の空気噴射ノズル243から噴射され、ノズル111に向かう。より詳しくは、ノズル111から垂れ下がった状態のフィラメント4の根元部分に向かう。このようにして噴射された圧縮空気が当たることにより、その圧縮空気の勢いあるいは衝撃によって、ノズル111から垂れ下がった状態のフィラメント4の根元部分が切断される。切断されたフィラメント(ノズル111に付着していた異物が付着しているフィラメント)は、異物回収器244の内部に落下して回収される。
When the extrusion operation is completed, the
空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気は、所定の稼働時間tの間、連続的に噴射させてもよいし、間欠的に噴射させてもよい。ただし、間欠的に噴射する方がクリーニング効果(異物除去効果)が高いので、本実施形態では、所定の稼働時間tの間、圧縮空気を間欠的に噴射する。
The compressed air ejected from the
また、空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気は、できるだけ高温、少なくとも、フィラメント4が巻き回された状態でセットされている三次元造形装置1の箇所の温度、すなわち、チャンバー220の外部であって三次元造形装置1の内部の空間(機内)の温度(室温程度)よりも高い温度に加熱しておくのが好ましい。高温で溶融あるいは軟化するフィラメント4を除去する際に有効だからである。
In addition, the compressed air injected from the
空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気を加熱する方法には特に制限はなく、圧縮ポンプ241、移送路242、空気噴射ノズル243に専用の加熱手段(気体加熱手段)を設けてもよいし、本三次元造形装置1に設けられている他の加熱手段を利用するようにしてもよい。本実施形態では、ノズルクリーニング処理時にチャンバー用ヒータ231によりチャンバー220内が加熱されている。このため、そのチャンバー220内の熱を利用して、チャンバー220内に配置される移送路242の部分及び空気噴射ノズル243を加熱し、その内部の圧縮空気を加熱して高温の空気を空気噴射ノズル243から噴射することができる。
The method for heating the compressed air injected from the
また、噴射された圧縮空気がノズル111の外壁にも当たることで、その圧縮空気の勢いあるいは衝撃によって、ノズル111の外壁に付着している異物を吹き飛ばして除去することも可能である。特に、ノズル111の外壁に付着している異物が残留フィラメントの場合、その残留フィラメントはヘッド加熱部112の熱で溶融又は軟化した状態になっているため、圧縮空気の勢いあるいは衝撃によって除去することが可能である。
Further, since the jetted compressed air hits the outer wall of the
また、本実施形態における異物回収器244は、図12に示すように、チャンバー220の内部に固定配置されている回収器保持部245に着脱自在に構成されている。回収器保持部245は、上面と下面(底面)の無い筒状の構造物で、開口部245aが形成されている側面が、チャンバー220内の移送路242や空気噴射ノズル243が配置されているチャンバー内壁に対向するように固定支持されている。一方、異物回収器244は、上面の無い箱状の構造物で、一側面に形成されている開口部244aが、回収器保持部245の開口部245aに対向するように、回収器保持部245の下方から回収器保持部245の内部に挿入される。回収器保持部245には、異物回収器244が挿入されたときに異物回収器244が落下しないように保持するストッパが設けてあり、これにより異物回収器244は回収器保持部245に保持される。チャンバー220内の移送路242や空気噴射ノズル243は、回収器保持部245の開口部245a及び異物回収器244の開口部244aを通じて、異物回収器244の内部に位置できる。
Further, as shown in FIG. 12, the foreign
〔変形例1〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
本変形例1における移送路242は、チャンバー220の外部に配置されて圧縮ポンプ241に接続される移送路本体管242Aと、その移送路本体管242Aに着脱自在に装着される噴射管242Bとから構成されている。噴射管242Bの先端に設けられる開口が空気噴射ノズル243となる。
[Modification 1]
Next, a modified example of the
The
図13は、本変形例1における移送路本体管242Aの一部を模式的に示す正面図である。
本変形例1における移送路本体管242Aには、噴射管242Bを装着可能な噴射管装着口242aが複数(図示の例では3つ)設けられている。これにより、噴射管242Bの装着位置を変更して圧縮空気の噴射位置を変えたり、噴射管242Bの数を増やしたりするなど、ノズル清掃部240の構成の自由度を高めることができる。
FIG. 13 is a front view schematically showing a part of the transfer path
A plurality of (three in the illustrated example) injection
例えば、移送路本体管242Aに形成された3つの噴射管装着口242aのうち中央に位置する噴射管装着口242aに直線状の噴射管242Bを装着し、他の噴射管装着口242aを封止することで、図11に示したように、上述の実施形態におけるノズル清掃部240の構成とすることができる。この構成によれば、噴射管242Bの先端の空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気を、ノズル111から垂れ下がるフィラメント4に対して水平方向から当てることができる。この場合、圧縮空気が当たったフィラメント4に対して強い剪断力を加えることができ、この剪断力によってフィラメント4を切断することができる。
For example, a
また、移送路本体管242Aに形成された3つの噴射管装着口242aのうち上部に位置する噴射管装着口242aに、屈曲した噴射管242Bを装着し、他の噴射管装着口242aを封止すれば、図14に示すような構成とすることができる。この構成によれば、噴射管242Bの先端の空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気を、ノズル111から垂れ下がるフィラメント4に対し、斜め上方から当てることができる。この場合、圧縮空気が当たったフィラメント4に対し、ノズル111から離れる方向(下方)へ向かう外力も加えることができる。その結果、ノズル111からフィラメント4に対し、引きちぎる力と剪断力の両方を加えることができ、これらの剪断力によってフィラメント4を切断することができる。
In addition, a
また、移送路本体管242Aに形成された3つの噴射管装着口242aのうち下部に位置する噴射管装着口242aに、屈曲した噴射管242Bを装着し、他の噴射管装着口242aを封止すれば、図15に示すような構成とすることができる。この構成によれば、噴射管242Bの先端の空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気を、ノズル111から垂れ下がるフィラメント4に対し、斜め下方から当てることができる。この場合、圧縮空気が当たったフィラメント4に対し、ノズル111へ戻す方向(上方)へ向かう外力も加えることができる。この構成は、ノズル111に対してより近い垂れ下がったフィラメント4の根元の部分を切断するのに有効である。
In addition, a
また、移送路本体管242Aに形成された3つの噴射管装着口242aのうちの2以上の噴射管装着口242aに、それぞれ噴射管242Bを装着してもよい。これにより、例えば、移送路本体管242Aに形成された3つの噴射管装着口242aのうち中央と下部に位置する2つの噴射管装着口242aに、それぞれ噴射管242Bを装着し、他の噴射管装着口242aを封止すれば、図16に示すような構成とすることができる。この構成によれば、ノズル111から垂れ下がるフィラメント4に対し、水平方向と斜め下方という複数の方向から圧縮空気を当てることができ、より良好にフィラメント4を切断することが可能である。特に、図16の例では、2つの噴射管242Bの空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気が、ノズル111から垂れ下がるフィラメント4上の同一箇所に当たるように設定されている。これにより、より強力な切断能力を発揮することができ、より良好にフィラメント4を切断することが可能である。
Further, the
また、例えば、移送路本体管242Aに形成された3つの噴射管装着口242aのうち中央と下部に位置する2つの噴射管装着口242aに、それぞれ噴射管242Bを装着し、他の噴射管装着口242aを封止すれば、図17に示すような構成とすることもできる。この構成によれば、2つのノズル111から垂れ下がるフィラメント4に圧縮空気を同時に当てることができるので、2つのノズル111を同時にクリーニングすることができる。なお、同様にして、3つ以上のノズル111を同時にクリーニングするように構成することもできる。
In addition, for example, among the three injection
〔変形例2〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
本変形例2においては、空気噴射ノズル243の開口面積が、移送路242上の最大断面積よりも小さくなるように構成されている。これにより、より勢いのある圧縮空気(流速の高い空気流)を空気噴射ノズル243から噴射することができ、クリーニング性能を高めることができる。
[Modification 2]
Next, another modified example of the
In the second modification, the opening area of the
図18は、本変形例2におけるノズル清掃部240の一例を示す模式図である。
図18に示す例は、移送路242が、チャンバー220の外部に配置されて圧縮ポンプ241に接続される移送路本体管242Aと、その移送路本体管242Aに接続された噴射管242Bとから構成されている。移送路本体管242Aの断面積は、移送路本体管242Aの全域に渡って略同じであり、噴射管242Bの断面積は、噴射管242Bの全域に渡って略同じである。ただし、噴射管242Bの断面積は、移送路本体管242Aの断面積よりも小さい。これによれば、簡易な構成で、クリーニング性能を高めることができる。
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of the
In the example shown in FIG. 18, the
図19は、本変形例2におけるノズル清掃部240の他の例を示す模式図である。
図19に示す例も、移送路242が、チャンバー220の外部に配置されて圧縮ポンプ241に接続される移送路本体管242Aと、その移送路本体管242Aに接続された噴射管242Bとから構成されている。本例では、移送路本体管242Aの断面積は、移送路本体管242Aの全域に渡って略同じであるが、噴射管242Bの断面積は、噴射管242Bの先端に向かって徐々に小さくなっている。これによれば、圧縮空気の圧力損失を小さく抑え、より勢いのある圧縮空気(流速の高い空気流)を空気噴射ノズル243から噴射することができ、クリーニング性能をより高めることができる。
FIG. 19 is a schematic diagram illustrating another example of the
In the example shown in FIG. 19 as well, the
〔変形例3〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
図20は、本変形例3におけるノズル清掃部240の一例を示す模式図である。この模式図は、造形ヘッド110上に設けられる2つのノズル111を下方から見たものである。
図20に示す例では、移送路242が、チャンバー220の外部に配置されて圧縮ポンプ241に接続される移送路本体管242Aと、その移送路本体管242Aに接続された噴射管242Bとから構成されている。噴射管242Bは、図20に示すように、2つに分岐しており、それぞれの先端部が空気噴射ノズル243となっている。この噴射管242Bの2つの空気噴射ノズル243は、造形ヘッド110に設けられる2つのノズル111に対してそれぞれ対向する位置に配置される。これにより、2つのノズル111から垂れ下がるフィラメント4に圧縮空気を同時に当てることができるので、2つのノズル111を同時にクリーニングすることができる。なお、同様にして、3つ以上のノズル111を同時にクリーニングするように構成することもできる。
[Modification 3]
Next, still another modified example (hereinafter, this modified example is referred to as “modified example 3”) of the
FIG. 20 is a schematic diagram illustrating an example of the
In the example illustrated in FIG. 20, the
図21は、本変形例3におけるノズル清掃部240の他の例を示す模式図である。この模式図は、造形ヘッド110上に設けられる2つのノズル111を下方から見たものである。
図21に示す例でも、噴射管242Bが2つに分岐しているが、その分岐角度が、図20に示した例(分岐角度が約90度)よりも小さい45°程度となっている。これにより、分岐部分における圧縮空気の圧力損失を小さく抑えることができ、より勢いのある圧縮空気(流速の高い空気流)を空気噴射ノズル243から噴射することができ、クリーニング性能をより高めることができる。
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating another example of the
Also in the example shown in FIG. 21, the
なお、図20や図21に示す例において、分岐した噴射管242Bのそれぞれに弁を設け、清掃するノズル111側だけを開く構成としてもよい。これにより、移送路本体管242Aの中の圧縮空気の圧力を上昇させることなく、複数のノズル111の清掃を可能とすることができる。
In the example shown in FIGS. 20 and 21, a valve may be provided in each of the
〔変形例4〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例4」という。)について説明する。
本変形例4においては、空気噴射ノズル243を造形ヘッド110上に配置したものである。空気噴射ノズル243を造形ヘッド110上に配置することで、ノズル111と空気噴射ノズル243とが造形ヘッド110という共通の支持部材によって支持される結果、ノズル111と空気噴射ノズル243との位置関係が予め決まる。よって、空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気を目標の位置へ適切に当てるための位置制御が不要となり、空気噴射ノズル243から噴射される圧縮空気を目標の位置へ適切に当てることが容易である。
[Modification 4]
Next, still another modified example (hereinafter, this modified example is referred to as “modified example 4”) of the
In the fourth modification, the
図22は、本変形例4におけるノズル清掃部240の概略構成を模式的に示す斜視図である。
図23は、本変形例4における造形ヘッド110上に設けられる移送路242の一部及び空気噴射ノズル243を示す模式図である。
本変形例4における移送路242は、チャンバー220の外部の圧縮ポンプ241からチャンバー220の側壁部223に沿ってチャンバー220の上壁部(X軸スライド断熱部材221及びY軸スライド断熱部材222)まで延び、更に造形ヘッド110の上部から造形ヘッド110の下部まで延びている。造形ヘッド110の下部に配置される移送路242の先端すなわち空気噴射ノズル243は、図23に示すように、造形ヘッド110の下部に配置されるノズル111に対して対向するように配置される。これにより、空気噴射ノズル243からの圧縮空気をノズル111から垂れ下がるフィラメント4に当てることができる。
FIG. 22 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the
FIG. 23 is a schematic diagram showing a part of the
In the fourth modification, the
本変形例4においては、X軸方向やY軸方向に移動する造形ヘッド110上に空気噴射ノズル243が配置されているため、この空気噴射ノズル243と圧縮ポンプ241とを接続する移送路242は、造形ヘッド110の移動に応じて変形できるような構成であることが求められる。本変形例4では、チャンバー220の上壁部に配置される移送路242の部分が湾曲可能に構成され、かつ、自由に移動できる構成となっているおり、この移送路242の部分が造形ヘッド110の移動に応じて湾曲したり移動したりする。
In the fourth modification, since the
また、本変形例4の場合も、ノズルクリーニング処理時には、チャンバー220内に配置されている異物回収器244と対向するクリーニング位置へと造形ヘッド110を移動させ、造形ヘッド110上の空気噴射ノズル243から噴射した圧縮空気によって落下したフィラメントを異物回収器244で回収する。このとき、異物回収器244側に空気噴射ノズル243が配置された構成では、空気噴射ノズル243に対する造形ヘッド110のノズル111の位置決めに相応の精度が必要となり、造形ヘッド110の移動制御が複雑化する等の不具合が生じ得る。これに対し、造形ヘッド110上に空気噴射ノズル243を設けた本変形例4によれば、このような不具合は生じない。
Also in the case of the fourth modification, during the nozzle cleaning process, the
なお、造形ヘッド110上に空気噴射ノズル243を設けた本変形例4によれば、特に弊害がなければ、異物回収器244に対向する位置に限らず、造形ヘッド110がどの位置にある時でもノズルクリーニング処理を行うことが可能である。
According to the fourth modification in which the
〔変形例5〕
次に、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の一変形例(以下、本変形例を「変形例5」という。)について説明する。
図24は、本変形例5におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
本変形例5においては、ノズルクリーニング処理時に、造形ヘッド110のノズル111から所定量L1のフィラメント4を押し出す押出動作を実施した後に、所定量L2のフィラメント4を造形ヘッド110のノズル111へ引き戻す引戻動作を実行する(S11)。
[Modification 5]
Next, a modified example of the nozzle cleaning process in the present embodiment (hereinafter referred to as “modified example 5”) will be described.
FIG. 24 is a flowchart showing the flow of the nozzle cleaning process in the fifth modification.
In the fifth modified example, during the nozzle cleaning process, after performing an extruding operation for extruding the predetermined amount L1 of the
本変形例5によれば、フィラメント4の押出動作の実施後にフィラメント4の引戻動作を実施することで、圧縮空気が当てられるフィラメント4の部分(ノズル111の近傍部分)を切断しやすくすることができる。すなわち、ノズル111から押し出されているフィラメント部分は重力による下方への外力を受けている状態であり、この状態でフィラメント4の引戻動作を実施すると、ノズル111から押し出されているフィラメント部分の根本(上部)は引戻動作による上方への外力を受ける。その結果、ノズル111から押し出されているフィラメント部分には引戻動作を実施する前よりも大きな張力を生じさせることができる。
According to the fifth modification, the
ここで、ノズル111から押し出されているフィラメント部分のうち、最も軟化している部分は、造形ヘッド110のヘッド加熱部112に近い上端部分すなわちノズル111の近傍部分である。したがって、上述した張力によってノズル111近傍のフィラメント部分が伸びて細くなり、そのフィラメント部分の強度が落ちる。その結果、この強度の落ちたノズル111近傍のフィラメント部分に圧縮空気を当てることで、圧縮空気によりフィラメント4を切断しやすくなる。
Here, among the filament portions pushed out from the
圧縮空気によりフィラメント4を切断しやすくする方法は、本変形例5のようにフィラメント4の引戻動作を実施してノズル111近傍のフィラメント部分を細くする方法に限られない。例えば、クリーニング処理時に振動手段により造形ヘッド110に揺れや振動を加えるという方法も挙げられる。その振動手段としては、例えば、造形ヘッド110を移動させるX軸駆動機構310及びY軸駆動機構320等の移動手段を利用することができる。造形ヘッド110に揺れや振動を加える方法によれば、造形ヘッド110に加えた揺れや振動が伝わって、ノズル111から押し出されているフィラメント部分がノズル111を基点にして揺れたり振動したりする結果、ノズル111近傍のフィラメント部分が伸びて細くなり、そのフィラメント部分の強度が落ちる。この場合も、この強度の落ちたノズル111近傍のフィラメント部分に圧縮空気を当てることで、圧縮空気によりフィラメント4を切断しやすくなる。
The method of easily cutting the
〔変形例6〕
次に、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の一変形例(以下、本変形例を「変形例6」という。)について説明する。
変形例6では、ノズルクリーニング処理時に、通常の造形処理時よりも造形ヘッド110が高温になるように加熱した状態で、ノズル111からフィラメント4を押し出し、フィラメント4を押し出したノズル111に向けて圧縮空気を噴射する。
[Modification 6]
Next, a modified example of the nozzle cleaning process in the present embodiment (hereinafter referred to as “modified example 6”) will be described.
In the modified example 6, during the nozzle cleaning process, the
図25は、本変形例6におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。図26は、造形材料であるフィラメントの粘度温度特性の一例を示すグラフである。一般に溶融状態の造形材料の粘度(流動性)は温度依存性があり、温度上昇に伴い、粘度が低下し、流動性は高くなる。 FIG. 25 is a flowchart showing the flow of the nozzle cleaning process in the sixth modification. FIG. 26 is a graph illustrating an example of a viscosity temperature characteristic of a filament that is a modeling material. In general, the viscosity (fluidity) of a molten modeling material is temperature-dependent, and as the temperature rises, the viscosity decreases and the fluidity increases.
本変形例6においては、ノズルクリーニング処理時に、造形ヘッド110のノズル111から所定量L1のフィラメント4を押し出す押出動作を実施する前に、ヘッド加熱部112の目標温度を通常の造形処理時よりも高温に変更する(S12)。ヘッド加熱部112は温度センサを備えており、ヘッド加熱部112の温度が通常の造形処理時よりも高温の目標温度に達したら、(S13のYes)、ノズル111から所定量L1のフィラメント4を押し出す押出動作を実施する(S7)。その後、圧縮空気を所定時間噴射した後(S8〜S10)、ヘッド加熱部112の目標温度を通常の造形処理時の温度に変更する(S14)。
In the sixth modification, the target temperature of the
変形例6では、クリーニング処理時のヘッド加熱部112の温度を、通常の造形処理時の温度よりも高い温度に設定し加熱する。ノズル111から押し出された溶融状態のフィラメント4はその粘性により、押し出されたものがそのままノズル先端にぶら下がった状態となるが、本変形例のクリーニング処理時のフィラメント4は、造形処理時よりも流動性が高い(粘度が低い)状態にある。このため、クリーニング処理時のヘッド加熱部112の温度が造形処理時と同じ構成に比べて、圧縮空気の噴射によってノズル111に付着した異物を取り除き易くなる。
溶融状態の造形材料の温度依存性は材料によって異なるため、ノズル111から押し出す材料に応じて上昇させる温度を設定する。
In the modified example 6, the temperature of the
Since the temperature dependence of the modeling material in the molten state varies depending on the material, the temperature to be raised is set according to the material extruded from the
押出動作が終了すると、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ241を動作させ、圧縮空気を移送路242に送り出す。送り出された圧縮空気は移送路242を経由し、異物回収器244内に配置された空気噴射ノズル243の噴射口から噴出する。噴射口からノズル111の先端部(垂れ下がった状態の樹脂の根元部分)に向かって噴射された圧縮空気が空気流となって、ノズル111の残留樹脂(造形に必要の無いノズルから出力される余分な樹脂)を取り除く。空気噴射ノズル243及びチャンバー220内の移送路242は伝熱材で構成されており、チャンバー220内の温度に応じて昇温した空気が噴射口から噴射される。
When the extrusion operation is finished, the
〔変形例7〕
次に、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の一変形例(以下、本変形例を「変形例7」という。)について説明する。
変形例7では、ノズルクリーニング処理のフィラメント4の押出動作時に、ノズル111が異物回収器244と対向する範囲で、造形ヘッド110を微小距離往復移動させる。
[Modification 7]
Next, a modified example of the nozzle cleaning process in the present embodiment (hereinafter referred to as “modified example 7”) will be described.
In the modified example 7, during the extrusion operation of the
図27は、変形例7における三次元造形装置1の造形ヘッド110とノズル清掃部240とを模式的に示す正面図である。
変形例7では、X軸駆動機構310及びY軸駆動機構320等の移動アクチュエータで、造形ヘッド110をX軸方向、Y軸方向またはXY両方の軸方向に往復移動させる。
図27中の矢印「α」は、造形ヘッド110をX軸方向に往復移動させる例を示している。このときの移動方向の反転(切り替え)を短時間で行う。
FIG. 27 is a front view schematically showing the
In the modified example 7, the
An arrow “α” in FIG. 27 shows an example of reciprocating the
造形ヘッド110を微小距離往復移動させることで、ノズル111から押し出された溶融状態のフィラメント4がノズル111の出口を支点として大きく揺れ、この揺れによって支点部が伸び薄く扁平になり、噴射された圧縮空気によって切断され易くなる。
ノズルクリーニング処理時の造形ヘッド110の移動は往復移動に限らず、ノズル111から押出された溶融状態のフィラメント4を薄く引き伸ばす作用があるものであれば往復移動以外でもよい。
By reciprocating the
The movement of the
〔変形例8〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の一変形例(以下、本変形例を「変形例8」という。)について説明する。
図28は、変形例8のノズル清掃部240における異物回収器244の付近の拡大模式図である。
変形例8のノズル清掃部240は、圧縮空気を噴射する噴射口と、噴射口に気体を移送する移送路242と、移送路242の開閉を行う開閉手段である電磁バルブ250を有する。変形例8では、電磁バルブ250の開閉を制御部400によって制御する。
図28に示すように、変形例8のノズル清掃部240は、圧縮空気を移送する移送路242における異物回収器244の近傍に電磁バルブ250を設けている。
[Modification 8]
Next, a modified example of the
FIG. 28 is an enlarged schematic view of the vicinity of the
The
As shown in FIG. 28, the
図29は、本変形例8におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
変形例8では、電磁バルブ250は通常閉じた状態となっており、ノズルクリーニング処理が開始されると、図29に示すように、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ241を稼動させる(S8)。このとき、電磁バルブ250は閉じており、移送路242も閉じた状態であるため、噴射ノズル243から圧縮空気は噴射されない。
FIG. 29 is a flowchart showing the flow of the nozzle cleaning process in the
In the modified example 8, the
次に、造形ヘッド110を基準位置に移動させて(S1〜S3)、さらに、クリーニング位置へ移動させる(S4〜S6)。次に、フィラメント供給部120が備えるエクストルーダ等のフィラメント送り手段によってフィラメントを所定量L1だけ送り出す(S7)。これにより、溶融したフィラメント4をクリーニング用に押し出す。次に、フィラメント4を所定量L2だけ引き戻しつつ(S11)、電磁バルブ250を制御し移送路242を開放し(S15)、圧縮空気をノズル111の先端に噴射する。電磁バルブ250を所定の稼働時間tだけ開放した後(S9でYes)、閉鎖する(S16)ことで圧縮空気の噴射を停止する。さらに、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ241を停止させて(S10)、ノズルクリーニング処理を終了する。
Next, the
図30は、変形例8におけるフィラメントの「送り」及び「戻し」と、電磁バルブ250の開閉動作との基本タイミングの例を示すタイミングチャートである。
変形例8では、電磁バルブ250を用いて圧縮空気の噴射を制御することで、押し出されたフィラメント4を取り除くことが可能な噴射タイミングを調整できる。電磁バルブ250を用いることで、圧縮空気噴射時間を制御したり、圧縮空気の噴射を断続的に行ったりすることが可能となる。
FIG. 30 is a timing chart showing an example of basic timings of “feed” and “return” of the filament and the opening / closing operation of the
In the
〔変形例9〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の一変形例(以下、本変形例を「変形例9」という。)について説明する。
図31は、変形例9のノズル清掃部240における異物回収器244の付近を模式的に示した拡大正面図であり、図32は、変形例9のノズル清掃部240における異物回収器244の付近を模式的に示した拡大上面図である。
変形例9のノズル清掃部240は、空気噴射ノズル243を複数備え、ノズル111からのフィラメントの排出方向である鉛直下方に直交する方向である水平方向で、ノズル111を挟むように複数の空気噴射ノズル243を配置している。複数の空気噴射ノズル243のそれぞれの噴射口をノズル111の先端に向け、噴射口から噴射される圧縮空気がノズル111の上部からノズル111の先端に向かうように配置している。
[Modification 9]
Next, a modified example of the
FIG. 31 is an enlarged front view schematically showing the vicinity of the
The
図31及び図32に示すように、変形例9では、二つの噴射口がノズル111を図中の左右方向(X軸方向)から挟み込む配置となっている。
噴射口がノズル111の片側(一つ)の場合、ノズル111から垂れ下がったフィラメント4に圧縮空気を噴射しても、垂れ下がったフィラメント4が噴射口の反対側に揺れることで噴射空気の剪断力が逃げてしまう可能性がある。
一方、変形例9のように、ノズル111を挟み込むように二つの噴射口を配置して圧縮空気を噴射することで、材料に対して圧縮空気による剪断力を効率良く利用できる。
As shown in FIGS. 31 and 32, in
When the injection port is on one side (one) of the
On the other hand, as in the modified example 9, by arranging the two injection ports so as to sandwich the
また、変形例9では、図31に示すように、空気噴射ノズル243を水平方向よりも下方に傾けて配置し、噴射口から斜め下方に向かう圧縮空気を噴射して下向きの空気の流れを形成している。これにより、フィラメント4に対して下方への引っ張り力が作用し、フィラメント4を取り除き易くなる。
Further, in the modified example 9, as shown in FIG. 31, the
変形例9では、空気噴射ノズル243は、異物回収器244の上淵または側面を這い回るように設置する。
噴射口を三つ以上にした場合でも同様に、異物回収器244を這い回るよう空気噴射ノズル243を張り巡らせ、空気噴射ノズル243がノズル111の先端を上側から挟み込むよう配置する。
In the
Similarly, even when there are three or more injection ports, the
〔変形例10〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部240の一変形例(以下、本変形例を「変形例10」という。)について説明する。
図33は、変形例10のノズル清掃部240の説明図である。図33(a)はノズル清掃部240における異物回収器244の付近を正面から見た拡大模式図であり、図33(b)は、図33(a)中の「β」で示す領域を図33(a)中の左側から見た噴射管242Bの先端の拡大説明図である。
[Modification 10]
Next, a modified example of the
FIG. 33 is an explanatory diagram of the
図33(a)に示すように、空気噴射ノズル243の高さ方向(Z軸方向)の長さは、噴射口243aが設けられた先端に向かって徐々に小さくなっている。一方、空気噴射ノズル243の幅である横方向(Y軸方向)の長さは略一定となっている。これにより、空気噴射ノズル243の先端の噴射口243aの形状が、図33(b)に示すように、フィラメント4の排出方向(Z軸方向)に直交する方向(Y軸方向)の径が、フィラメント4の排出方向(Z軸方向)の径よりも長い形状となっている。
噴射口243aの形状を図33(b)のようにし、ナイフエッジのような圧縮空気の気流を、押し出されたフィラメント4に吹き付けることで、フィラメント4に作用する剪断力を増大させ、フィラメント4を取り除き易くしている。
As shown in FIG. 33 (a), the length of the
The shape of the
上述した本実施形態の三次元造形装置1は、フィラメント(熱可塑性樹脂糸)を溶融してノズル111から押し出す溶融樹脂押出型の三次元造形装置である。三次元造形装置1は、樹脂押出ヘッドである造形ヘッド110の先端ノズル部であるノズル111のクリーニング装置であるノズル清掃部240を備える。ノズル清掃部240は、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ241と、ノズル111の表面に付着した残留フィラメント等を回収する残留(廃棄)溶融樹脂回収器である異物回収器244とを備える。さらに、ノズル清掃部240は、圧縮空気を流す移送路242と、移送路242によって送られる圧縮空気を噴射する噴射口を有する空気噴射ノズル243とを備える。
The three-
圧縮ポンプ241は、造形を行う処理空間を形成するチャンバー220の外部に設けられている。ノズルクリーニング処理時には、圧縮ポンプ241を動作させて圧縮空気を発生させ、発生させた圧縮空気を空気噴射ノズル243でノズル111に向けて噴射する。
The
ノズルクリーニング処理時には、押出動作によって予め設定した量のフィラメント等の材料を押し出し、溶融した材料をノズル111から押し出した状態で、ノズル111への圧縮空気の噴射を行ってもよい。これにより、押し出された材料の自重によりノズル111に付着した材料の取り除きが容易になる。
チャンバー220内の移送路242を形成する移送路本体管242A及び噴射管242B、空気噴射ノズル243としては、伝熱材から成るものを用いてもよい。これにより、チャンバー220等の周囲からの熱が伝達し、チャンバー220の温度に応じて昇温した空気が空気噴射ノズル243の噴射口から噴射される。このため、適度に昇温した温風を噴射することができ、空気噴射によるノズル111の温度の低下を防止できる。
During the nozzle cleaning process, a predetermined amount of a material such as a filament may be extruded by an extrusion operation, and compressed air may be injected to the
As the transfer path
ノズルが複数種の材料を排出可能なマルチノズルの場合、従来の接触式のクリーニング方法では、一つのクリーニング部材でクリーニングを行うと、クリーニング時にノズルから排出されている材料とは異なる材料が付着して混入が生じるおそれがある。この混入を防止するために、材料に応じてブレードやブラシ等のクリーニング部材を使い分ける必要がある。この使い分けを行うには、材料に応じてクリーニング部材を使い分けるために材料に応じた数のクリーニング部材と、クリーニング部材を切り替えるための切替機構等の駆動機構と、が必要となり、クリーニングアセンブリが大型化する問題が生じる。
また、材料に応じてクリーニング部材を切り替える切替機構等の駆動機構を配置する構成の場合、チャンバー220の内部等の高温下では駆動機構を動作させることが困難となる問題も生じる。
When the nozzle is a multi-nozzle capable of discharging multiple types of materials, with the conventional contact-type cleaning method, when cleaning is performed with a single cleaning member, a material different from the material discharged from the nozzle during cleaning adheres. There is a risk of contamination. In order to prevent this mixture, it is necessary to use different cleaning members such as blades and brushes depending on the material. In order to properly use the cleaning member, the number of cleaning members corresponding to the material is required, and a driving mechanism such as a switching mechanism for switching the cleaning member is required, and the cleaning assembly is enlarged. Problems arise.
Further, in the case of a configuration in which a driving mechanism such as a switching mechanism that switches the cleaning member according to the material is disposed, there is a problem that it is difficult to operate the driving mechanism at a high temperature such as inside the
一方、圧縮空気によってクリーニングする本実施形態に係る構成では、ノズルを非接触でクリーニングできるクリーニング構成であるため、材料に応じてクリーニング部材を使い分けるための切替機構等の駆動機構が不要となる。よって、クリーニングアセンブリの大型化を抑制できる。また、クリーニング部材の切替機構等の駆動機構が不要となることにより、三次元造形装置の大型化を抑制しつつ、ノズルのクリーニング性を維持することが出来る。 On the other hand, the configuration according to the present embodiment in which cleaning is performed with compressed air is a cleaning configuration in which the nozzle can be cleaned in a non-contact manner, and thus a drive mechanism such as a switching mechanism for properly using the cleaning member according to the material is not necessary. Therefore, an increase in the size of the cleaning assembly can be suppressed. In addition, since a driving mechanism such as a cleaning member switching mechanism is not required, it is possible to maintain the nozzle cleaning performance while suppressing an increase in the size of the three-dimensional modeling apparatus.
ブレードやブラシ等のクリーニング部材を用いる構成では、クリーニング部材をノズルに接触させ、擦り付けることで、ノズルの外壁に付着したり、垂れ下がったりしている余分な材料を取り除くことでノズルのクリーニングを行う。このため、クリーニング部材の先端にノズルから取り除いた材料が固着し、クリーニング部材を頻繁に交換しないとクリーニング手段が機能しないという問題が生じ得る。 In a configuration using a cleaning member such as a blade or a brush, the cleaning member is brought into contact with the nozzle and rubbed to remove the extra material that adheres to the outer wall of the nozzle or hangs down, thereby cleaning the nozzle. For this reason, the material removed from the nozzle adheres to the tip of the cleaning member, and the cleaning means may not function unless the cleaning member is frequently replaced.
本実施形態の三次元造形装置1では、ノズル111にクリーニング部材を接触させる構成ではなく、ノズルから取り除いたフィラメント等の残留材料がクリーニング手段を構成する部材に固着することが発生しない。このため、クリーニング手段を構成する部材を頻繁に交換しなくてもクリーニング手段であるノズル清掃部240の機能を維持することが可能となる。
In the three-
ノズルにクリーニング部材を接触させる構成では、クリーニングの際に、ノズルとクリーニング部材とを近付け過ぎると、接触圧が過剰となって部品の摩耗が早まり、さらに近付け過ぎると互いに干渉して摺擦出来なくなる。このため、クリーニングの際に、ノズルとクリーニング部材との位置関係を高精度に調整する制御を行う必要がある。一方、本実施形態に係る構成では、ノズル清掃部240の各部はノズルに対して非接触であるため、クリーニングの際のノズル111とノズル清掃部240との位置関係の調節は、接触させる構成ほどの精度は不要となる。
In the configuration in which the cleaning member is brought into contact with the nozzle, when the nozzle and the cleaning member are brought too close to each other during cleaning, the contact pressure becomes excessive and wear of the parts is accelerated. . For this reason, at the time of cleaning, it is necessary to perform control for adjusting the positional relationship between the nozzle and the cleaning member with high accuracy. On the other hand, in the configuration according to the present embodiment, each part of the
なお、上述した実施形態や上述した各変形例で説明した各種構成や動作は、適宜組み合わせることができる。 The various configurations and operations described in the above-described embodiments and the above-described modifications can be combined as appropriate.
本発明は、上述した熱溶解積層法(FDM)に限定されるものではなく、所定の処理空間内において材料排出部材の排出部から溶融又は軟化させた状態の材料を排出することで三次元造形物を造形するものであれば、他の造形方法で三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。例えば、溶融させた樹脂を圧力によりノズルから液滴状態で吐出し、ステージ上に液滴を積層、固化させるインクジェット式の三次元造形装置にも適用できる。 The present invention is not limited to the above-described hot melt lamination method (FDM), but three-dimensional modeling is performed by discharging the melted or softened material from the discharge portion of the material discharge member in a predetermined processing space. If a thing is modeled, it is applicable also to the three-dimensional modeling apparatus which models a three-dimensional modeled object with another modeling method. For example, the present invention can also be applied to an ink jet three-dimensional modeling apparatus in which molten resin is ejected from a nozzle in a droplet state by pressure, and droplets are stacked and solidified on a stage.
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
チャンバー220の内部空間等の所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント4等の材料を溶融又は軟化させた状態でノズル111等の排出部から排出する造形ヘッド110等の材料排出部材と、前記排出部をクリーニングするノズル清掃部240等のクリーニング手段とを備えた三次元造形装置1において、前記クリーニング手段は、圧縮空気等の気体を噴射することにより前記排出部に付着するフィラメントの垂れや残留フィラメント等の異物を除去するものであることを特徴とする。
本態様によれば、クリーニング手段が噴射した気体を材料排出部材の排出部に付着する異物に当てることで、気体の勢いで異物を排出部から切り離し、除去することができる。よって、排出部にクリーニング部材を接触させて異物を除去する必要がない。したがって、接触によって押出端部が摩耗したり損傷したりして適切な排出動作ができなくなったり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下したりするといった課題を解消することができる。
What was demonstrated above is an example, and there exists an effect peculiar for every following aspect.
(Aspect A)
A
According to this aspect, by applying the gas injected by the cleaning means to the foreign matter adhering to the discharge portion of the material discharge member, the foreign matter can be separated from the discharge portion and removed by the force of the gas. Therefore, it is not necessary to remove the foreign matter by bringing the cleaning member into contact with the discharge portion. Therefore, there is a problem that the extrusion end part is worn or damaged by the contact and the proper discharging operation cannot be performed, or the cleaning member is worn or damaged by the contact and the cleaning performance is deteriorated. Can be resolved.
(態様B)
前記態様Aにおいて、前記材料排出部材を移動させながらステージ211及び造形プレート212等の載置台上に三次元造形物を造形するものであり、前記クリーニング手段により気体を噴射する空気噴射ノズル243等の噴射口は、前記処理空間内に固定配置されていることを特徴とする。
材料排出部材を移動させながら載置台上に三次元造形物を造形する構成においては、処理空間内の任意の位置へ材料排出部材を移動させることが可能なので、クリーニング手段により気体を噴射する噴射口を処理空間内に固定配置させる構成を採用できる。これにより、気体を噴射口まで移送する移送路などの機構を固定配置できるので、簡易なクリーニング手段を実現できる。
(Aspect B)
In the aspect A, a three-dimensional structure is formed on a mounting table such as the
In the configuration in which the three-dimensional structure is formed on the mounting table while moving the material discharge member, the material discharge member can be moved to an arbitrary position in the processing space. Can be adopted that is fixedly arranged in the processing space. Thereby, since a mechanism such as a transfer path for transferring the gas to the injection port can be fixedly arranged, a simple cleaning means can be realized.
(態様C)
前記態様Aにおいて、前記クリーニング手段により気体を噴射する噴射口は、前記材料排出部材上に設けられていることを特徴とする。
これによれば、クリーニング手段の噴射口と材料排出部材上のクリーニング対象である排出部とが、同じ材料排出部材によって支持されるので、噴射口と排出部との位置関係を予め決めることができる。これにより、噴射口から噴射される気体を目標の位置へ適切に当てるための位置制御が不要となり、噴射口から噴射される気体を目標の位置へ適切に当てることが容易となる。
(Aspect C)
The aspect A is characterized in that an injection port for injecting gas by the cleaning means is provided on the material discharge member.
According to this, since the ejection port of the cleaning means and the discharge portion to be cleaned on the material discharge member are supported by the same material discharge member, the positional relationship between the injection port and the discharge portion can be determined in advance. . Thereby, position control for appropriately applying the gas injected from the injection port to the target position becomes unnecessary, and it becomes easy to appropriately apply the gas injected from the injection port to the target position.
(態様D)
前記態様A〜Cのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、気体を間欠的に噴射することを特徴とする。
これによれば、気体を連続的に噴射する場合よりも高いクリーニング効果(異物除去効果)を得ることが可能となる。
(Aspect D)
In any one of the aspects A to C, the cleaning unit ejects gas intermittently.
According to this, it becomes possible to obtain a higher cleaning effect (foreign matter removal effect) than when gas is continuously ejected.
(態様E)
前記態様A〜Dのいずれかの態様において、前記クリーニング手段により噴出させる気体を加熱するチャンバー用ヒータ231やヘッド加熱部112等の気体加熱手段を有することを特徴とする。
これによれば、気体を当てたフィラメント部分を気体の温度によって軟化させて強度を落とすことが可能となり、より高いクリーニング効果(異物除去効果)を得ることが可能となる。
(Aspect E)
In any one of the aspects A to D, gas heating means such as a
According to this, it becomes possible to soften the filament portion to which the gas is applied according to the temperature of the gas to reduce the strength, and it is possible to obtain a higher cleaning effect (foreign matter removing effect).
(態様F)
前記態様Eにおいて、前記処理空間内を加熱するチャンバー用ヒータ231等の処理空間加熱手段を有し、前記クリーニング手段は、移送路242によって移送された気体を空気噴射ノズル243等の噴射口から噴射するものであり、前記気体加熱手段は、前記処理空間加熱手段により加熱された処理空間内の熱により前記移送路の少なくとも一部分を加熱するものであることを特徴とする。
これによれば、専用の気体加熱手段を設けることなく、より高いクリーニング効果(異物除去効果)を得ることが可能となる。
(Aspect F)
In the aspect E, the processing space heating means such as a
According to this, it becomes possible to obtain a higher cleaning effect (foreign matter removing effect) without providing a dedicated gas heating means.
(態様G)
前記態様A〜Fのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、気体を噴射する複数の噴射口を有することを特徴とする。
これによれば、複数の噴射口からそれぞれ噴射した気体により複数の排出部を同時にクリーニングしたり、複数の噴射口からそれぞれ噴射した気体により互いに異なる方向から単一の排出部をクリーニングしたりすることができる。
(Aspect G)
In any one of the aspects A to F, the cleaning unit has a plurality of injection ports for injecting gas.
According to this, a plurality of discharge parts are simultaneously cleaned by gas respectively injected from a plurality of injection ports, or a single discharge part is cleaned from different directions by gas respectively injected from a plurality of injection ports. Can do.
(態様H)
前記態様Gにおいて、前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記排出部の同一地点に向けて気体を噴射することを特徴とする。
これによれば、互いに異なる方向から気体を当てることができ、より高いクリーニング効果(異物除去効果)を得ることが可能となる。
(Aspect H)
In the aspect G, the cleaning unit injects gas from the plurality of injection ports toward the same point of the discharge unit.
According to this, gas can be applied from different directions, and a higher cleaning effect (foreign matter removing effect) can be obtained.
(態様I)
前記態様G又はHにおいて、排出部からの材料の排出方向に直交する方向(X軸方向等)で排出部を挟むように複数の噴射口を配置したことを特徴とする。
これによれば、変形例9で述べたように、複数の噴射口を排出部の先端に向けることで、排出部から排出された材料を周囲に飛び散らすことなく、材料に対して噴射される気体による剪断力を効率良く作用させることができる。これにより、気体による異物除去効果を高めることができる。
また、変形例9のように、気体の噴射方向を、材料の排出方向に直交する方向に対して材料の排出方向に傾けた方向とすることで、排出部から排出された材料に対する排出方向への引っ張り力を増加できる。これにより、排出部に付着する材料を取り除く能力の向上を図ることができ、気体による異物除去効果を高めることができる。
(Aspect I)
In the aspect G or H, a plurality of injection ports are arranged so as to sandwich the discharge part in a direction (X-axis direction or the like) orthogonal to the discharge direction of the material from the discharge part.
According to this, as described in the
Further, as in
(態様J)
前記態様G乃至Iの何れかにおいて、前記材料排出部材は、同一又は異なる材料を溶融又は軟化させた状態でそれぞれ排出する複数の排出部を有し、前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記複数の排出部に向けて気体をそれぞれ噴射することを特徴とする。
これによれば、複数の噴射口からそれぞれ噴射した気体により複数の排出部を同時にクリーニングすることができ、全排出部に対するノズルクリーニング処理時間の短縮化を図ることができる。
(Aspect J)
In any one of the aspects G to I, the material discharge member includes a plurality of discharge portions that discharge each of the same or different materials in a melted or softened state, and the cleaning unit is provided with the plurality of injection ports. Gases are respectively injected toward the plurality of discharge portions.
According to this, a plurality of discharge parts can be cleaned at the same time by gas respectively injected from a plurality of injection ports, and the nozzle cleaning processing time for all the discharge parts can be shortened.
(態様K)
前記態様A〜Jのいずれかの態様において、前記材料排出部材は、溶融又は軟化させた状態の材料を前記排出部から排出する押出動作等の排出動作と、該材料を該排出部内へ引き戻す引戻動作とを実行可能であり、前記クリーニング手段は、前記排出動作に続いて所定量L2の材料を前記排出部内へ引き戻す引戻動作を実施した後に、前記排出部に向けて気体を噴射することを特徴とする。
これによれば、材料の排出動作の実施後に材料の引戻動作を実施することで、材料を切断しやすくすることができる。すなわち、排出部から排出された材料部分は重力による排出部から離れる方向への外力を受けている状態であり、この状態で材料の引戻動作を実施すると、排出部から排出されている材料部分の根本は引戻動作による排出部へ向かう外力を受ける。その結果、排出部から排出された材料部分には引戻動作を実施する前よりも大きな張力を生じさせることができる。これにより、排出部から排出された材料部分のうち強度が最も弱い部分が上述した張力によって伸びて細くなり、その部分の強度が更に落ちる。よって、この強度の落ちた部分に気体が当たることで、気体により材料を切断しやすくなり、クリーニング性能が向上する。
(Aspect K)
In any one of the above aspects A to J, the material discharge member includes a discharge operation such as an extrusion operation for discharging the molten or softened material from the discharge portion, and a pull back for pulling the material back into the discharge portion. The cleaning means performs a pull-back operation for pulling a predetermined amount L2 of material into the discharge portion following the discharge operation, and then injects a gas toward the discharge portion. It is characterized by.
According to this, it is possible to easily cut the material by performing the pulling-back operation of the material after the material discharging operation. That is, the material portion discharged from the discharge portion is in a state of receiving an external force in a direction away from the discharge portion due to gravity, and when the material pulling operation is performed in this state, the material portion discharged from the discharge portion The root of the is subjected to an external force toward the discharge part by the pull back operation. As a result, it is possible to generate a greater tension on the material portion discharged from the discharge portion than before the pull back operation is performed. Thereby, the weakest portion of the material portion discharged from the discharge portion is elongated and thinned by the tension described above, and the strength of the portion further decreases. Therefore, when the gas hits the reduced strength portion, the material is easily cut by the gas, and the cleaning performance is improved.
(態様L)
前記態様A〜Kのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、移送路242によって移送された気体を1又は2以上の噴射口から噴射するものであり、前記1又は2以上の噴射口の開口面積の合計は、圧縮気体が前記移送路を介して該噴射口まで移送される移送経路上の最大断面積よりも小さいことを特徴とする。
これによれば、より勢いのある気体(流速の高い気体)を噴射口から噴射することができ、クリーニング性能を高めることができる。
(Aspect L)
In any one of the above aspects A to K, the cleaning unit sprays the gas transferred by the
According to this, more vigorous gas (gas having a high flow rate) can be injected from the injection port, and the cleaning performance can be improved.
(態様M)
前記態様A〜Lのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、前記排出部に向けて噴射させた気体によって除去された異物を回収する異物回収器244等の回収部材を有することを特徴とする。
これによれば、気体によって除去された異物で処理空間内を汚染するのを防止できる。
(Aspect M)
In any one of the aspects A to L, the cleaning unit includes a collection member such as a foreign
According to this, it is possible to prevent the inside of the processing space from being contaminated with the foreign matter removed by the gas.
(態様N)
前記態様Mにおいて、前記回収部材は、当該三次元造形装置に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする。
これによれば、異物を回収した回収部材を三次元造形装置の外部へ取り出して、回収部材を交換したり、回収した異物を取り除いた回収部材を戻したりするメンテナンス作業が容易になる。
(Aspect N)
In the aspect M, the collection member is configured to be detachable from the three-dimensional modeling apparatus.
According to this, the maintenance work which takes out the collection member which collected the foreign material out of the 3D modeling device, exchanges the collection member, or returns the collection member from which the collected foreign material is removed becomes easy.
(態様O)
前記態様A〜Nのいずれかの態様において、前記クリーニング手段により気体を噴射する際に前記排出部を振動させるX軸駆動機構310及びY軸駆動機構320等の振動手段を有することを特徴とする。
これによれば、排出部に加えられた揺れや振動が伝わって、排出部とこれに付着する異物との接着力を弱めたり、排出部に付着している異物の強度を落としたりして、気体による異物除去効果を高めることができる。
(Aspect O)
In any one of the above aspects A to N, there is provided vibration means such as an
According to this, the vibration or vibration applied to the discharge part is transmitted, weakening the adhesive force between the discharge part and the foreign matter adhering to it, or reducing the strength of the foreign substance attached to the discharge part, The foreign matter removal effect by gas can be heightened.
(態様P)
前記態A〜Oのいずれかの態様において、前記材料排出部材を加熱して前記材料を溶融または軟化させた状態とするヘッド加熱部112等の材料排出部材加熱手段を備え、前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするとき(ノズルクリーニング処理時等)の前記材料排出部材の温度が、前記三次元造形物を造形するとき(造形処理時等)よりも高温になるように加熱した状態で、前記クリーング手段が、気体を噴射することを特徴とする。
これによれば、クリーニングするときの材料排出部材の温度を高くすることで、材料の溶融具合を造形するときよりも高めることができ、気体の噴射によって排出部に付着した異物を取り除き易く出来る。
(Aspect P)
In any one of the modes A to O, the apparatus includes a material discharge member heating unit such as a
According to this, by raising the temperature of the material discharge member at the time of cleaning, it is possible to increase the melting state of the material compared to modeling, and it is possible to easily remove foreign matters attached to the discharge portion by gas injection.
また、変形例6では、ノズルクリーニング処理時に溶融した所定量の材料を排出部から押し出した状態で排出部への気体の噴射を行う構成で、造形処理時より材料排出部材が高温になるように加熱した状態で排出部から材料を排出する。そして、材料を排出した排出部に向けて気体を噴射する。これにより、排出される材料の溶融具合を高めることができ、気体の噴射によって排出部から材料を取り除き易くすることができる。
Moreover, in the
(態様Q)
前記態A〜Pのいずれかの態様において、前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするときに、前記材料排出部材を往復移動させるX軸駆動機構310及びY軸駆動機構320等の排出部往復移動機構を備えることを特徴とする。
これによれば、排出部往復移動機構によって材料排出部材を往復運動させることにより、排出部に付着した異物が振り子のように振れ、その支点に向けて気体を噴射することで、異物の取り除きを容易にする。また、クリーニングのために溶融状態の材料を排出する構成では、溶融状態の材料が排出部の出口を支点として振り子のように振れ、その支点に向けて気体を吹き付けることで、溶融状態の材料の取り除きが容易になる。
さらに、排出部をクリーニングするときの材料排出部材の温度が、三次元造形物を造形するときよりも高温になるように加熱した状態で材料排出部材を往復移動させる構成としてもよい。これによれば、材料の溶融具合を造形するときよりも高めた状態で往復運動させることとなり、排出部から材料を取り除き易くなる。
(Aspect Q)
In any one of the modes A to P, when the discharge unit is cleaned by the cleaning unit, the discharge unit reciprocates such as the
According to this, when the material discharge member is reciprocated by the reciprocating mechanism of the discharge part, the foreign matter attached to the discharge part is shaken like a pendulum, and the foreign matter is removed by jetting the gas toward the fulcrum. make it easier. Further, in the configuration in which the molten material is discharged for cleaning, the molten material swings like a pendulum with the outlet of the discharge portion serving as a fulcrum, and a gas is blown toward the fulcrum, thereby Easy to remove.
Furthermore, it is good also as a structure which reciprocates a material discharge | emission member in the state heated so that the temperature of the material discharge | emission member at the time of cleaning a discharge part may become high temperature rather than the time of modeling a three-dimensional structure. According to this, it will be reciprocated in the state raised rather than the time of modeling the melting condition of material, and it will become easy to remove material from a discharge part.
(態様R)
前記態A〜Qのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、気体を噴射する噴射口と、噴射口に気体を移送する移送路と、移送路の開閉を行う電磁バルブ250等の開閉手段とを有し、開閉手段の開閉を制御する制御部400等の移送路開閉制御手段を備えることを特徴とする。
これによれば、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御することによって、噴射口からの気体の噴射タイミングと噴射期間とを調節することが可能となる。よって、移送路の長さの影響を受けず、フィラメント4を引き戻すタイミング等の所望のタイミングに合致した気体の噴射タイミングおよび噴射期間の微調整をすることができ、効率の良いクリーニングを実現する。
また、排出部をクリーニングするときの材料排出部材の温度が、造形するときよりも高温になるように加熱する構成で、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御し、噴射口からの気体の噴射タイミングや噴射期間を調節する構成としてもよい。これにより、造形するときよりも溶融具合がより高まった状態の材料に対して、気体の噴射タイミングや噴射期間の微調整をすることができ、より効率的なクリーニングを実現する。
また、排出部をクリーニングするときに材料排出部材を往復移動させる構成で、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御し、噴射口からの気体の噴射タイミングや噴射期間を調節する構成としてもよい。材料排出部材を往復移動させつつ、気体の噴射タイミングや噴射期間の微調整をすることで、排出部に付着した材料等の異物を取り除き易くなり、かつ効率的なクリーニングを実現する。
さらに、クリーニングするときに、材料排出部材の温度を、造形するときよりも高温になるように加熱し、材料排出部材を往復移動させる構成で、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御する構成としてもよい。この構成では、造形時よりも材料の溶融具合がより高まった状態で、材料排出部材を往復移動させ、噴射口からの気体の噴射タイミングや噴射期間を微調整することができる。これにより、排出部に付着した材料等の異物を取り除き易くなり、より効率的なクリーニングを実現する。
(Aspect R)
In any of the above aspects A to Q, the cleaning means includes an injection port for injecting gas, a transfer path for transferring gas to the injection port, and an opening / closing means such as an
According to this, by controlling the opening / closing of the opening / closing means by the transfer path opening / closing control means, it is possible to adjust the timing and the injection period of the gas from the injection port. Therefore, it is possible to finely adjust the gas injection timing and the injection period in accordance with the desired timing such as the timing of pulling back the
In addition, the material discharge member is heated so that the temperature of the material discharge member when cleaning the discharge portion is higher than that during modeling, and the opening / closing means is controlled by the transfer path opening / closing control means, and the gas from the injection port is controlled. The injection timing and the injection period may be adjusted. Thereby, it is possible to finely adjust the gas injection timing and the injection period with respect to the material in a state in which the melting state is further increased as compared with the case of modeling, thereby realizing more efficient cleaning.
Further, when the discharge unit is cleaned, the material discharge member is reciprocated, and the opening / closing means is controlled by the transfer path opening / closing control means to adjust the timing and period of gas injection from the injection port. Good. By finely adjusting the gas injection timing and the injection period while reciprocating the material discharge member, it becomes easy to remove foreign substances such as material adhering to the discharge portion and realizes efficient cleaning.
Further, when cleaning, the temperature of the material discharge member is heated to be higher than that at the time of modeling, and the material discharge member is reciprocated, and the opening / closing control means is controlled by the transfer path opening / closing control means. It is good also as a structure. In this configuration, the material discharge member can be reciprocated in a state in which the material is melted more than at the time of modeling, and the timing and period of gas injection from the injection port can be finely adjusted. Thereby, it becomes easy to remove foreign substances such as materials adhering to the discharge portion, and more efficient cleaning is realized.
(態様S)
前記態A〜Rのいずれかの態様において、前記クリーニング手段の気体を噴射する噴射口の開口形状は、前記排出部からの前記材料の排出方向(Z軸方向等)に直交する方向(Y軸方向等)の開口径の方が、排出方向の開口径よりも大きい形状であることを特徴とする。
これによれば、材料を剪断する力を増大させ、排出部から材料を取り除き易くすることができる。
(Aspect S)
In any one of the modes A to R, the opening shape of the injection port for injecting the gas of the cleaning unit is a direction (Y-axis) orthogonal to the discharge direction (Z-axis direction or the like) of the material from the discharge unit. The opening diameter in the direction and the like is larger than the opening diameter in the discharge direction.
According to this, the force which shears material can be increased and it can be made easy to remove material from a discharge part.
(態様T)
チャンバー220の内部空間等の所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント4等の材料を溶融又は軟化させた状態でノズル111等の排出部から排出する造形ヘッド110等の材料排出部材における該排出部をクリーニングするノズル清掃部240等のクリーニング装置において、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去することを特徴とする。
本態様によれば、噴射させた気体の勢いで材料排出部材の排出部に付着する異物を除去することができるので、排出部にクリーニング部材を接触させて異物を除去する必要がない。したがって、接触によって押出端部が摩耗したり損傷したりして適切な排出動作ができなくなったり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下したりするといった課題を解消することができる。
(Aspect T)
A
According to this aspect, since the foreign matter adhering to the discharge part of the material discharge member can be removed by the force of the injected gas, it is not necessary to remove the foreign object by bringing the cleaning member into contact with the discharge part. Therefore, there is a problem that the extrusion end part is worn or damaged by the contact and the proper discharging operation cannot be performed, or the cleaning member is worn or damaged by the contact and the cleaning performance is deteriorated. Can be resolved.
1 三次元造形装置
2 本体フレーム
3 装置内冷却装置
4 フィラメント
100 材料供給部
110 造形ヘッド
111 ノズル
112 ヘッド加熱部
113 ヘッド冷却部
120 フィラメント供給部
130 ヘッド冷却装置
200 三次元造形部
210 載置部
211 ステージ
212 造形プレート
220 チャンバー
230 加熱部
231 チャンバー用ヒータ
232 ステージ加熱部
240 ノズル清掃部
241 圧縮ポンプ
242 移送路
242A 移送路本体管
242B 噴射管
242a 噴射管装着口
243 空気噴射ノズル
244 異物回収器
245 回収器保持部
300 駆動部
310 X軸駆動機構
320 Y軸駆動機構
330 Z軸駆動機構
400 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記排出部をクリーニングするクリーニング手段とを備えた三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去するものであることを特徴とする三次元造形装置。 A material discharge member that discharges from the discharge unit in a state where the material used when modeling the three-dimensional structure in a predetermined processing space is melted or softened;
In the three-dimensional modeling apparatus provided with a cleaning means for cleaning the discharge portion,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning means removes foreign matter adhering to the discharge portion by injecting gas.
前記材料排出部材を移動させながら載置台上に前記三次元造形物を造形するものであり、
前記クリーニング手段により気体を噴射する噴射口は、前記処理空間内に固定配置されていることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
While modeling the three-dimensional structure on the mounting table while moving the material discharge member,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein an injection port for injecting gas by the cleaning means is fixedly arranged in the processing space.
前記クリーニング手段により気体を噴射する噴射口は、前記材料排出部材上に設けられていることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein an injection port for injecting gas by the cleaning means is provided on the material discharge member.
前記クリーニング手段は、気体を間欠的に噴射することを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning unit intermittently ejects gas.
前記クリーニング手段により噴出させる気体を加熱する気体加熱手段を有することを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A three-dimensional modeling apparatus comprising gas heating means for heating the gas ejected by the cleaning means.
前記処理空間内を加熱する処理空間加熱手段を有し、
前記クリーニング手段は、移送路によって移送された気体を噴射口から噴射するものであり、
前記気体加熱手段は、前記処理空間加熱手段により加熱された前記処理空間内の熱により前記移送路の少なくとも一部分を加熱するものであることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 5,
A processing space heating means for heating the inside of the processing space;
The cleaning means is for injecting the gas transferred by the transfer path from the injection port,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the gas heating unit heats at least a part of the transfer path by heat in the processing space heated by the processing space heating unit.
前記クリーニング手段は、気体を噴射する複数の噴射口を有することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning means has a plurality of injection ports for injecting gas.
前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記排出部の同一地点に向けて気体を噴射することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 7,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning unit injects gas from the plurality of injection ports toward the same point of the discharge unit.
前記排出部からの前記材料の排出方向に直交する方向で前記排出部を挟むように前記複数の噴射口を配置したことを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 7 or 8,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the plurality of injection ports are arranged so as to sandwich the discharge portion in a direction orthogonal to a discharge direction of the material from the discharge portion.
前記材料排出部材は、同一又は異なる材料を溶融又は軟化させた状態でそれぞれ排出する複数の排出部を有し、
前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記複数の排出部に向けて気体をそれぞれ噴射することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 7 to 9,
The material discharge member has a plurality of discharge portions that discharge each of the same or different materials in a melted or softened state,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning unit injects gas from the plurality of injection ports toward the plurality of discharge units.
前記材料排出部材は、溶融又は軟化させた状態の材料を前記排出部から排出する排出動作と、前記材料を前記排出部内へ引き戻す引戻動作とを実行可能であり、
前記クリーニング手段は、前記排出動作に続いて所定量の材料を前記排出部内へ引き戻す引戻動作を実施した後に、前記排出部に向けて気体を噴射することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The material discharging member is capable of executing a discharging operation for discharging the material in a molten or softened state from the discharging unit and a pulling back operation for pulling the material back into the discharging unit,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning unit performs a pulling back operation for drawing a predetermined amount of material back into the discharging unit following the discharging operation, and then jets gas toward the discharging unit.
前記クリーニング手段は、移送路によって移送された気体を1又は2以上の噴射口から噴射するものであり、
前記1又は2以上の噴射口の開口面積の合計は、気体が前記移送路を介して前記噴射口まで移送される移送経路上の最大断面積よりも小さいことを特徴とする三次元造形装置。 In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The cleaning means is for injecting the gas transferred by the transfer path from one or more injection ports,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the sum of the opening areas of the one or more injection ports is smaller than a maximum cross-sectional area on a transfer path through which gas is transferred to the injection port via the transfer path.
前記クリーニング手段は、前記排出部に向けて噴射させた気体によって除去された異物を回収する回収部材を有することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the cleaning unit includes a recovery member that recovers foreign matter removed by gas injected toward the discharge unit.
前記回収部材は、当該三次元造形装置に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 13,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the collection member is configured to be detachable from the three-dimensional modeling apparatus.
前記クリーニング手段により気体を噴射する際に前記排出部を振動させる振動手段を有することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 14,
A three-dimensional modeling apparatus, comprising: a vibrating unit that vibrates the discharge unit when gas is jetted by the cleaning unit.
前記材料排出部材を加熱して前記材料を溶融または軟化させた状態とする材料排出部材加熱手段を備え、
前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするときの前記材料排出部材の温度が、前記三次元造形物を造形するときよりも高温になるように加熱した状態で、前記クリーニング手段が前記気体を噴射することを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 15,
A material discharge member heating means for heating the material discharge member to melt or soften the material;
The cleaning means injects the gas in a state where the temperature of the material discharge member when the discharge portion is cleaned by the cleaning means is heated to be higher than when the three-dimensional structure is formed. A three-dimensional modeling apparatus characterized by this.
前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするときに、前記材料排出部材を往復移動させる排出部往復移動機構を備えることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 16,
A three-dimensional modeling apparatus, comprising: a discharge unit reciprocating mechanism that reciprocates the material discharge member when the discharge unit is cleaned by the cleaning unit.
前記クリーニング手段は、気体を噴射する噴射口と、前記噴射口に気体を移送する移送路と、前記移送路の開閉を行う開閉手段とを有し、
前記開閉手段の開閉を制御する移送路開閉制御手段を備えることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 17,
The cleaning means has an injection port for injecting gas, a transfer path for transferring gas to the injection port, and an opening / closing means for opening and closing the transfer path,
A three-dimensional modeling apparatus comprising a transfer path opening / closing control means for controlling opening / closing of the opening / closing means.
前記クリーニング手段の気体を噴射する噴射口の開口形状は、前記排出部からの前記材料の排出方向に直交する方向の開口径の方が、前記排出方向の開口径よりも大きい形状であることを特徴とする三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 18,
The opening shape of the injection port for injecting the gas of the cleaning means is such that the opening diameter in the direction orthogonal to the discharging direction of the material from the discharging portion is larger than the opening diameter in the discharging direction. Characteristic 3D modeling equipment.
気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去することを特徴とするクリーニング装置。 In the cleaning device that cleans the discharge part in the material discharge member that discharges from the discharge part in a state where the material used when modeling the three-dimensional structure in a predetermined processing space is melted or softened,
A cleaning apparatus that removes foreign matter adhering to the discharge portion by injecting gas.
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