JP2018130836A - Three-dimensional molding apparatus and purge device - Google Patents

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JP2018130836A
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武藤 敏之
Toshiyuki Muto
敏之 武藤
阿萬 康知
Yasutomo Aman
康知 阿萬
篤 高井
Atsushi Takai
篤 高井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional molding apparatus capable of suppressing wasteful purging of a molding material without being restricted by a shape of a three-dimensional mold article to be molded.SOLUTION: A three-dimensional molding apparatus 1 molds a mold article 90 by ejecting a fluidized molding material from a nozzle 111 of a molding head 110 and includes a purge device 50 that collects the molding material ejected from the molding head 110. The purge device 50 includes: an adherent surface 51 formed on an outer circumferential surface, etc., of a purge roller 52a to which the molding material adheres and transferring means composed of a stepping motor 53, etc., that transfers the adherent surface 51. And the transferring means composed of the stepping motor 53, etc., transfers the adherent surface 51 in a state in which the molding material ejected from the nozzle 111 adheres to the adherent surface 51 while the molding material is ejected from the nozzle 111.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、三次元造形装置及びパージ装置に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a purge apparatus.

従来から、溶融させる等して流動化させた造形材料を造形ヘッドのノズルから吐出して三次元造形物を造形するとともに、造形ヘッドの内部から、造形材料をパージして回収する三次元造形装置が知られている。   Conventionally, a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by discharging a modeling material that has been melted and fluidized from a nozzle of a modeling head, and purges and collects the modeling material from the inside of the modeling head It has been known.

例えば、特許文献1には、三次元造形物とは別に、造形材料を造形ヘッドのノズルから三次元造形物を載置するステージ等の載置部上に所定の順路に従って吐出してパージタワーの層を形成することが記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses that, apart from a three-dimensional structure, a modeling material is discharged from a nozzle of a modeling head onto a placement unit such as a stage on which a three-dimensional structure is placed according to a predetermined route. The formation of a layer is described.

しかし、パージタワーを形成する従来の構成では、パージする吐出量がパージタワーの層を形成する順路(ノズルを移動させる順路)の初期の設定によって決定される。ノズルを移動させる順路は、造形する三次元造形物の形状によって制限されるため、造形する三次元造形物の形状によっては、パージする造形材料や造形ヘッドに応じた適切な吐出量を吐出できる順路に設定できない場合がある。この場合、無駄に多くの造形材料を吐出するような順路に設定せざるを得ない。   However, in the conventional configuration in which the purge tower is formed, the discharge amount to be purged is determined by the initial setting of the route for forming the purge tower layer (the route for moving the nozzle). Since the route for moving the nozzle is limited by the shape of the three-dimensional structure to be modeled, depending on the shape of the three-dimensional model to be modeled, it is possible to discharge an appropriate discharge amount according to the modeling material to be purged and the modeling head. May not be set. In this case, it is unavoidable to set the route so that a lot of modeling material is discharged unnecessarily.

上述した課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、流動化させた造形材料を造形ヘッドのノズルから吐出して三次元造形物を造形する三次元造形装置において、前記造形ヘッドから吐出された前記造形材料を回収するパージ装置を備え、前記パージ装置は、前記造形材料が付着する被着面と、該被着面を移動する被着面移動手段とを有し、前記ノズルから前記造形材料を吐出しながら、前記ノズルから吐出された前記造形材料が前記被着面に付着した状態で前記被着面移動手段により前記被着面を移動することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the invention described in claim 1 is directed to a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional structure by discharging a fluidized modeling material from a nozzle of a modeling head. A purge device for collecting the discharged modeling material, the purge device having an adhesion surface to which the modeling material adheres and an adhesion surface moving means for moving the adhesion surface; The deposition surface is moved by the deposition surface moving means in a state where the modeling material discharged from the nozzle adheres to the deposition surface while discharging the modeling material.

本発明によれば、造形する三次元造形物の形状に制限されることなく、造形材料を無駄にパージするのを抑制できる三次元造形装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the three-dimensional modeling apparatus which can suppress purging a modeling material wastefully without being restrict | limited to the shape of the three-dimensional modeling thing to model can be provided.

一実施形態における三次元造形装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the three-dimensional modeling apparatus in one Embodiment. 一実施形態における三次元造形装置の構成を模式的に示す説明図。Explanatory drawing which shows typically the structure of the three-dimensional modeling apparatus in one Embodiment. 一実施形態における三次元造形装置の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図。The perspective view which shows the external appearance of the chamber provided in the inside of the three-dimensional modeling apparatus in one Embodiment. 一実施形態における三次元造形装置の前方部分を切断して除外した状態の斜視図。The perspective view of the state which cut | disconnected and excluded the front part of the three-dimensional modeling apparatus in one Embodiment. 一実施形態の三次元造形装置の制御ブロック図。The control block diagram of the three-dimensional modeling apparatus of one Embodiment. 一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。The flowchart which shows the flow of the preheat processing and modeling process in one embodiment. 一実施形態における造形ヘッドの先端部分を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the front-end | tip part of the modeling head in one Embodiment. 1つのノズルに対応する造形ヘッドの部分断面説明図。FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory view of a modeling head corresponding to one nozzle. ノズル清掃部の概要説明図。Outline | summary explanatory drawing of a nozzle cleaning part. ヘッド先端部クリーニング装置の具体例の説明図。Explanatory drawing of the specific example of a head front-end | tip part cleaning apparatus. パージ装置の動作の概略説明図。Schematic explanatory drawing of operation | movement of a purge apparatus. パージ装置の被着面をパージ用ローラの外周面に形成した場合の、被着面を加熱する加熱手段、及び被着面クリーニング機構の説明図。Explanatory drawing of the heating means which heats a to-be-adhered surface, and the to-be-attached surface cleaning mechanism at the time of forming the to-be-attached surface of a purge apparatus in the outer peripheral surface of a purge roller. パージ装置を用いて行うパージ処理のフロー図。The flowchart of the purge process performed using a purge apparatus. ノズルへの吐出された造形材料の付着の説明図。Explanatory drawing of adhesion of the discharged modeling material to a nozzle. パージ装置の変形例の説明図。Explanatory drawing of the modification of a purge apparatus.

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、ノズル清掃部240を有する。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から供給される造形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-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
The three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment mainly includes a material supply unit 100, a three-dimensional modeling unit 200, a driving unit 300, a control unit 400, and a nozzle cleaning unit 240. In the three-dimensional modeling apparatus 1, each unit is driven by the driving unit 300 under the control of the control unit 400, and a three-dimensional modeling object 200 is modeled using the modeling material supplied from the material supply unit 100. To do.

[材料供給部]
材料供給部100は、少なくとも、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へ供給される。
[Material supply section]
The material supply unit 100 includes at least a filament supply unit 120 that supplies a filament that is a modeling material to the modeling head 110. The filament is an elongated wire-shaped solid, is set in the three-dimensional modeling apparatus 1 in a wound state, and is supplied to the modeling head 110 by the filament supply unit 120.

[三次元造形部]
三次元造形部200は、少なくとも、造形ヘッド110、載置部210、チャンバー220、及び加熱部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。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造形材料が造形ヘッド110先端のノズル111から押し出されるようにして吐出(吐き出)される。
[Three-dimensional modeling department]
The three-dimensional modeling unit 200 includes at least a modeling head 110, a mounting unit 210, a chamber 220, and a heating unit 230. The interior of the chamber 220 in the three-dimensional structure 200 is a processing space for modeling a three-dimensional structure. The filament supplied by the filament supply unit 120 is heated and melted by the modeling head 110, and a solid-state filament is inserted from the rear so that the molten modeling material is pushed out from the nozzle 111 at the tip of the modeling head 110. It is discharged (discharged).

なお、造形ヘッド110上のノズル111から吐出される造形材料には、三次元造形物を構成する造形材料(モデル材)だけではなく、最終的に造形したい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、造形したい三次元造形物を構成する造形材料とは異なる造形材料で形成され、最終的には造形材料(モデル材)で形成された、造形したい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造形材料がノズル111から押し出されるようにして吐出される。造形ヘッド110から吐出される溶融状態の造形材料は、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。   The modeling material discharged from the nozzle 111 on the modeling head 110 includes not only a modeling material (model material) constituting the three-dimensional modeled object, but also a support material that does not configure the three-dimensional modeled object to be finally modeled. included. This support material is usually formed from a modeling material different from the modeling material that constitutes the three-dimensional model to be modeled, and finally removed from the three-dimensional model to be modeled, which is formed from a modeling material (model material). Is done. This support material is also heated and melted by the modeling head 110, and a solid modeling material filament is inserted from behind, so that the molten modeling material is ejected from the nozzle 111. The molten modeling material discharged from the modeling head 110 is supplied on the stage of the mounting unit 210 inside the chamber 220 heated by the heating unit 230 and sequentially stacked in layers.

[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、三次元造形部200における造形ヘッド110と、載置部210のステージ211とを相対的に移動させる。これにより、造形ヘッド110から吐出される溶融状態の造形材料をステージ211上の目標位置へ供給する。
[Drive part]
The drive unit 300 includes at least an X-axis drive mechanism 310, a Y-axis drive mechanism 320, and a Z-axis drive mechanism 330. The driving unit 300 relatively moves the modeling head 110 in the three-dimensional modeling unit 200 and the stage 211 of the mounting unit 210 by using these driving mechanisms 310, 320, and 330. Thereby, the molten modeling material discharged from the modeling head 110 is supplied to the target position on the stage 211.

[ノズル清掃部]
ノズル清掃部240は、制御部400の吐出制御手段500及び回転制御手段502の命令に応じて造形ヘッド110のノズル111を清掃する。吐出制御手段500は、造形ヘッド110からの造形材料の吐出動作を制御し、回転制御手段は、ノズル清掃部240の動作を制御する。
[Nozzle cleaning section]
The nozzle cleaning unit 240 cleans the nozzle 111 of the modeling head 110 in accordance with commands from the discharge control unit 500 and the rotation control unit 502 of the control unit 400. The discharge control unit 500 controls the discharge operation of the modeling material from the modeling head 110, and the rotation control unit controls the operation of the nozzle cleaning unit 240.

[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-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment includes the material supply unit 100, the three-dimensional modeling unit 200, the driving unit 300, and the control unit 400, but other functional units are also added as appropriate.

[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-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing details of the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of a chamber provided inside the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a state in which the front portion of the three-dimensional modeling apparatus 1 in the present embodiment is cut and excluded.

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-dimensional modeling apparatus 1 includes a three-dimensional modeling chamber (hereinafter referred to as “chamber”) 220 inside the main body frame 2. Inside the chamber 220, a stage 211 of the placement unit 210 is provided. In the present embodiment, the modeling plate 212 is held on the stage 211 and a three-dimensional modeled object is modeled on the modeling plate 212.

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 chamber 220 is formed of a heat insulating wall having a heat insulating function. Specifically, the ceiling wall portion of the chamber 220 is a heat insulating wall constituted by a plurality of slide heat insulating members 221 and 222, as will be described later. Further, the side wall portion 223 of the chamber 220, that is, both wall portions in the apparatus left-right direction (left-right direction in FIG. 3 and FIG. 4 = X-axis direction) is provided with a heat insulating material containing glass wool or the like between the inner and outer plates. It is a heat insulating wall with a sandwiched structure. The bottom wall 224 of the chamber 220 is also a heat insulating wall having a structure in which a heat insulating material containing glass wool or the like is sandwiched between an inner plate and an outer plate. The rear wall portion and the front wall portion 225 of the chamber 220 are also heat insulating walls having a structure in which a heat insulating material containing glass wool or the like is sandwiched between an inner plate and an outer plate.

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 / closing door 226 is provided on the front wall 225 of the chamber 220 as shown in FIG. The open / close door 226 constitutes a heat insulating wall in the same manner as the front wall portion 225, and is configured to exhibit a sufficient heat insulating function. Further, a window 227 is provided in the front wall 225 of the chamber 220 as shown in FIG. This window 227 has a double glass structure with an air layer interposed therebetween, and constitutes a heat insulating wall in the same manner as the front wall portion 225.

チャンバー220の内部におけるステージ211の上方には、三次元造形部200の造形ヘッド110が設けられている。造形ヘッド110は、その下方に造形材料を押し出すようにして吐出するノズル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に対して造形材料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 modeling head 110 of the three-dimensional modeling unit 200 is provided above the stage 211 inside the chamber 220. The modeling head 110 includes a nozzle 111 that discharges the modeling material so as to extrude the modeling material. In the present embodiment, four nozzles 111 are provided on the modeling head 110, but the number of nozzles 111 is arbitrary. The modeling head 110 is provided with a head heating unit 112 that heats the filament supplied to each nozzle 111. In addition, the modeling head 110 is provided with a head cooling unit 113 that cools the opposite side of the nozzle 111 with respect to the head heating unit 112, that is, the upstream side in the transfer direction of the modeling material with respect to the head heating unit 112.

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、溶融状態の造形材料を所定のノズル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。   The filament may be different for each nozzle 111 or may be the same. In the present embodiment, the filament supplied from the filament supply unit 120 is heated and melted or softened by the head heating unit 112, and the molten modeling material is pushed out from the predetermined nozzle 111 to be held on the stage 211. A three-dimensional structure is formed by sequentially laminating layered structure structures on the formed plate 212.

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 modeling head 110 is connected to the X-axis drive mechanism 310 extending in the left-right direction of the apparatus (left-right direction in FIG. 3 and FIG. 4 = X-axis direction) via the connecting member 311 in the longitudinal direction of the X-axis drive mechanism 310 ( (Movable along the X axis direction). The modeling head 110 can move in the left-right direction of the apparatus (X-axis direction) by the driving force of the X-axis driving mechanism 310. Since the modeling head 110 is heated by the head heating unit 112 and becomes high temperature, it is preferable that the connecting member 311 has a low heat conductivity so that the heat is not easily transmitted to the X-axis drive mechanism 310.

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 X-axis drive mechanism 310 are in the longitudinal direction (Y of the Y-axis drive mechanism 320 with respect to the Y-axis drive mechanism 320 extending in the front-rear direction of the apparatus (the front-rear direction in FIGS. 3 and 4 = Y-axis direction). It is held so as to be slidable along the axial direction. As the X-axis drive mechanism 310 moves along the Y-axis direction by the driving force of the Y-axis drive mechanism 320, the modeling head 110 can move along the Y-axis direction.

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 bottom wall portion 224 of the chamber 220 is fixed to the main body frame 2 with respect to the Z-axis drive mechanism 330 that extends in the apparatus vertical direction (vertical direction in FIGS. 3 and 4 = Z-axis direction). The Z-axis drive mechanism 330 is held so as to be movable along the longitudinal direction (Z-axis direction). The bottom wall portion 224 of the chamber 220 can be moved in the vertical direction of the apparatus (Z-axis direction) by the driving force of the Z-axis driving mechanism 330. Since the stage 211 is fixed on the bottom wall portion 224, the stage 211 and the modeling plate 212 held by the stage 211 can be moved in the Z-axis direction by the driving force of the Z-axis driving mechanism 330.

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、材料押出堆積法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。
更に、加熱部230は、ステージ211(造形プレート212)を、所定の温度に加熱及び維持するステージ加熱部232を有する。ステージ加熱部232は、ステージ211上で造形される造形物を加熱して所定の温度に維持する。
In the present embodiment, the chamber heater 231 of the heating unit 230 that heats the inside of the chamber 220 is provided in the chamber 220 (processing space). In this embodiment, in order to model a three-dimensional structure by the material extrusion deposition method, it is desirable to perform the modeling process in a state where the temperature in the chamber 220 is maintained at the target temperature. Therefore, in the present embodiment, pre-heat treatment is performed to raise the temperature in the chamber 220 to the target temperature in advance before starting the modeling process. The chamber heater 231 heats the chamber 220 to raise the temperature inside the chamber 220 to the target temperature during the pre-heat treatment, and maintains the temperature in the chamber 220 at the target temperature during the modeling process. Therefore, the inside of the chamber 220 is heated.
Furthermore, the heating unit 230 includes a stage heating unit 232 that heats and maintains the stage 211 (modeling plate 212) at a predetermined temperature. The stage heating unit 232 heats a modeled object modeled on the stage 211 and maintains it at a predetermined temperature.

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軸方向及びY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 X-axis drive mechanism 310 and the Y-axis drive mechanism 320 in this embodiment is the modeling head 110, and a part of the modeling head 110 (the tip portion of the modeling head 110 including the nozzle 111) is disposed in the chamber 220. Has been. In the present embodiment, the interior of the chamber 220 is shielded from the outside even when the modeling head 110 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction. Specifically, in the ceiling wall portion of the chamber 220, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of X-axis slide heat insulating members 221 elongated in the Y-axis direction are arranged side by side in the X-axis direction. The adjacent X-axis slide heat insulating members 221 are configured to be slidable relative to each other in the X-axis direction. Thereby, even if the modeling head 110 is moved in the X-axis direction by the X-axis drive mechanism 310, the plurality of X-axis slide heat insulating members 221 are slid in the X-axis direction accordingly, and the processing space in the chamber 220 is The upper part is always covered with the X-axis slide heat insulating member 221.

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 heat insulating members 222 are arranged side by side in the Y-axis direction. The adjacent Y-axis slide heat insulating members 222 are configured to be slidable relative to each other in the Y-axis direction. Thereby, even if the modeling head 110 on the X-axis drive mechanism 310 is moved in the Y-axis direction by the Y-axis drive mechanism 320, the plurality of Y-axis slide heat insulating members 222 slide in the Y-axis direction accordingly. The upper part of the processing space in the chamber 220 is always covered with the Y-axis slide heat insulating member 222.

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-axis driving mechanism 330 in the present embodiment is the bottom wall portion 224 of the chamber 220 or the stage 211 (or the modeling plate 212). In the present embodiment, the inside of the chamber 220 is shielded from the outside even if the bottom wall 224 or the stage 211 is moved in the Z-axis direction.

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の本体フレーム2内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 internal cooling device 3 for cooling the space inside the main body frame 2 of the three-dimensional modeling apparatus 1 outside the chamber 220, and the nozzle for cleaning the nozzle 111 of the modeling head 110 A cleaning unit 240 and a head cooling device 130 for cooling the head cooling unit 113 of the modeling head 110 are also provided.

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-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment.
In the present embodiment, an X-axis position detection mechanism 315 that detects the position of the modeling head 110 in the X-axis direction is provided. The detection result of the X-axis position detection mechanism 315 is sent to the control unit 400. The control unit 400 controls the X-axis drive mechanism 310 based on the detection result to move the modeling head 110 to the target position in the X-axis direction.

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 control unit 400. The control unit 400 moves the modeling head 110 on the X-axis drive mechanism 310 to a target Y-axis direction position by controlling the Y-axis drive mechanism 320 based on the detection result.

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 position detection mechanism 335 that detects the position in the Z-axis direction of the modeling plate 212 held on the stage 211 is provided. The detection result of the Z-axis position detection mechanism 335 is sent to the control unit 400. The control unit 400 controls the Z-axis drive mechanism 330 based on the detection result to move the modeling plate 212 on the stage 211 to a target Z-axis direction position.

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 control unit 400 controls the movement of the modeling head 110 and the stage 211 in this manner, so that the relative three-dimensional position between the modeling head 110 and the modeling plate 212 on the stage 211 in the chamber 220 is determined as a target. It can be located in a three-dimensional position.

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 control unit 400 first turns on the energization to the chamber heater 231, the head heating unit 112, and the stage heating unit 232 to operate them ( S1). Further, the control unit 400 controls the Z-axis drive mechanism 330 to raise the stage 211 from a predetermined standby position (for example, the lowest point) by the driving force of the Z-axis drive mechanism 330 (S2). When the stage 211 reaches the preheating position described above (Yes in S3), the driving of the Z-axis drive mechanism 330 is stopped (S4).

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から押し出される造形材料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 control unit 400 subsequently proceeds to modeling processing. The three-dimensional shape data of the three-dimensional structure to be modeled by the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment is obtained from an external device such as a personal computer connected to the three-dimensional modeling apparatus 1 so that data communication can be performed by wire or wirelessly. Entered. The control unit 400 generates data (slice data for modeling) of a large number of layered structures decomposed in the vertical direction based on the input three-dimensional shape data. The slice data corresponding to each layered structure corresponds to each layered structure formed by the modeling material extruded from the modeling head 110 of the three-dimensional modeling apparatus 1, and the thickness of the layered structure is three-dimensional. It is appropriately set according to the capability of the modeling apparatus 1.

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より造形材料の押し出し(吐き出し)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。   In the modeling process, first, the control unit 400 creates a lowermost layered structure on the surface of the modeling plate 212 held on the stage 211 in accordance with the slice data of the lowermost layer (first layer) (S6). Specifically, the control unit 400 controls the X-axis drive mechanism 310 and the Y-axis drive mechanism 320 based on the slice data of the lowermost layer (first layer), and sets the tip of the nozzle 111 of the modeling head 110 to the target position. The molding material is extruded (discharged) from the nozzle 111 while sequentially moving to (target position on the XY plane). Thereby, a layered structure according to the slice data of the lowermost layer (first layer) is formed on the surface of the modeling plate 212 on the stage 211.

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より造形材料の押し出しを行う。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 control unit 400 controls the Z-axis drive mechanism 330 to lower the stage 211 by a distance corresponding to one layer of the layered structure, and the modeling plate 212 on the stage 211 is moved to the next layer (first layer). The position is lowered to a position for creating a (two-layer) layered structure and positioned (S8). Thereafter, the control unit 400 controls the X-axis drive mechanism 310 and the Y-axis drive mechanism 320 based on the slice data of the second layer, and sequentially moves the tip of the nozzle 111 of the modeling head 110 to the target position, The molding material is extruded from 111. Thereby, the layered structure according to the slice data of the second layer is formed on the lowermost layered structure formed on the modeling plate 212 of the stage 211 (S6).

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 control unit 400 controls the Z-axis drive mechanism 330 to repeat the process of stacking and modeling each layered structure in order from the lower layer while sequentially lowering the stage 211. When the creation of the uppermost layered structure is completed (Yes in S7), a three-dimensional structure according to the input three-dimensional shape data is formed on the modeling plate 212.

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 control unit 400 controls the Z-axis drive mechanism 330 to lower the stage 211 to a predetermined extraction position (the lowest point in the present embodiment) (S9). This take-out position is set at a position where the open / close door 226 provided on the front wall portion 225 of the chamber 220 is opened so that the three-dimensional structure on the stage 211 can be easily taken out of the chamber 220.

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 chamber 220 is still hot, so the user cannot immediately open the open / close door 226 and take out the three-dimensional modeled object in the processing space. Therefore, after the temperature in the processing space is lowered to a temperature at which the user can take out, the user opens the door 226 and takes out the three-dimensional structure in the processing space while being fixed to the modeling plate 212. The control unit 400 provides a cooling period in which the door 226 is locked until the temperature in the processing space decreases to a temperature at which the processing space can be taken out. It is preferable to release the locked state.

ここで、三次元造形物を構成する造形材料の例としては、材料押出堆積法で使用されるほとんどの樹脂を対象とし、ABS樹脂、ポリカーボネート(PC)、PC−ABS、ポリアミド(PA)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリ乳酸(PLA)等が挙げられる。
また、ヘッド加熱部112による造形材料の加熱温度条件としては、樹脂が軟化し流動化する温度以上であればよく、高温にしすぎて、流動性が高くなりすぎても吐出量の制御が難しくなる。また樹脂が分解したり、炭化させたりするのは良くない。加熱方式にもよるが、ABS樹脂では、温度230−240[℃]、ポリ乳酸(PLA)では、温度190−210[℃]の範囲が吐出に適した温度として例示できる。
Here, as an example of the modeling material constituting the three-dimensional modeled object, most resins used in the material extrusion deposition method are targeted, and ABS resin, polycarbonate (PC), PC-ABS, polyamide (PA), poly Examples include ether imide (PEI) and polylactic acid (PLA).
Further, the heating temperature condition of the modeling material by the head heating unit 112 may be higher than the temperature at which the resin softens and fluidizes, and it becomes difficult to control the discharge amount even if the temperature is too high and the fluidity becomes too high. . Also, it is not good that the resin is decomposed or carbonized. Although it depends on the heating method, a temperature range of 230-240 [° C.] for ABS resin and a temperature range of 190-210 [° C.] for polylactic acid (PLA) can be exemplified as suitable temperatures for ejection.

また、造形ヘッド110をXY軸に沿って移動させるX軸駆動機構310とY軸駆動機構320、及びチャンバー220の底壁部224をZ軸に沿って上下に移動させるZ軸駆動機構330の可動範囲は、次のようにして設計される。
XY軸の可動範囲は、必要な水平方向の造形範囲から、Z軸の可動範囲は、高さ方向の造形範囲を考慮して、適宜設計される。
また、加熱部230のチャンバー用ヒータ231の加熱によるチャンバー220内の具体的な目標温度としては、ABS樹脂では、70−90℃程度である。これは樹脂のガラス転移点に近い温度で、軟化点よりは低い温度に相当する。チャンバーがあることで造形後、造形物の温度を室温までゆっくり降温させることができるので、形状を維持しながら、造形中に発生した残留応力を開放しつつ凝固させることができる。
Further, the X-axis drive mechanism 310 and the Y-axis drive mechanism 320 that move the modeling head 110 along the XY axes, and the Z-axis drive mechanism 330 that moves the bottom wall portion 224 of the chamber 220 up and down along the Z-axis are movable. The range is designed as follows.
The movable range of the XY axes is appropriately designed from the required horizontal modeling range, and the movable range of the Z axes is appropriately designed in consideration of the modeling range in the height direction.
In addition, a specific target temperature in the chamber 220 due to the heating of the chamber heater 231 of the heating unit 230 is about 70 to 90 ° C. for ABS resin. This is a temperature close to the glass transition point of the resin and corresponds to a temperature lower than the softening point. Since there is a chamber, the temperature of the model can be lowered slowly to room temperature after modeling, so that the residual stress generated during modeling can be solidified while maintaining the shape.

また、本実施形態の三次元造形装置1では、上述したように、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。
具体的には、チャンバー220の側壁部223の壁面には、図4に示すようにZ軸駆動機構330と底壁部224あるいはステージ211との連結部を貫通させるスライド孔331がZ軸方向に延びるように形成されている。このスライド孔331は、断熱材料からなる可撓性のシール部材332によってシールされている。Z軸駆動機構330により底壁部224あるいはステージ211の駆動対象をZ軸方向へ移動させるとき、Z軸駆動機構330と駆動対象との連結部は、可撓性のシール部材332を弾性変形させながらスライド孔331に沿ってZ軸方向へ移動する。よって、チャンバー220の側壁部223の壁面に形成されたスライド孔331は、常にシール部材332によって覆われる。
In the 3D modeling apparatus 1 of the present embodiment, as described above, the inside of the chamber 220 is shielded from the outside even if the bottom wall portion 224 or the stage 211 is moved in the Z-axis direction.
Specifically, as shown in FIG. 4, a slide hole 331 that penetrates the connecting portion between the Z-axis drive mechanism 330 and the bottom wall portion 224 or the stage 211 is formed on the wall surface of the side wall portion 223 of the chamber 220 in the Z-axis direction. It is formed to extend. The slide hole 331 is sealed by a flexible seal member 332 made of a heat insulating material. When the drive target of the bottom wall 224 or the stage 211 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis drive mechanism 330, the connecting portion between the Z-axis drive mechanism 330 and the drive target elastically deforms the flexible seal member 332. However, it moves along the slide hole 331 in the Z-axis direction. Therefore, the slide hole 331 formed in the wall surface of the side wall portion 223 of the chamber 220 is always covered with the seal member 332.

そして、チャンバー220は、上述したように断熱材料によって構成されており、あるいは、断熱材が設けられた部材によって構成されており、チャンバー220内の熱が外部へ逃げることが抑制された構成となっている。特に、本実施形態においては、X軸駆動機構310、Y軸駆動機構320、及びZ軸駆動機構330が、チャンバー220の外部に配置されている。よって、X軸駆動機構310、Y軸駆動機構320、及びZ軸駆動機構330は、チャンバー220内の高温に曝されず、安定した駆動制御が実現される。   And the chamber 220 is comprised by the heat insulating material as mentioned above, or is comprised by the member provided with the heat insulating material, and becomes the structure by which the heat | fever in the chamber 220 was suppressed from escaping outside. ing. In particular, in this embodiment, the X-axis drive mechanism 310, the Y-axis drive mechanism 320, and the Z-axis drive mechanism 330 are arranged outside the chamber 220. Therefore, the X-axis drive mechanism 310, the Y-axis drive mechanism 320, and the Z-axis drive mechanism 330 are not exposed to the high temperature in the chamber 220, and stable drive control is realized.

[造形ヘッドの詳細]
次に、造形ヘッド110の構成及び動作について詳しく説明する。
図7は、本実施形態における造形ヘッド110の先端部分を模式的に示す斜視図である。
図8は、1つのノズル111に対応する造形ヘッド110の部分断面説明図である。
ここで、本実施形態の造形ヘッド110は、図7に示すように、4つのノズル111が2×2(X軸方向に2個×Y軸方向に2個)で配置されている(上述した図2では、説明の便宜上、4つのノズル111を横並びで示している。)。4つのノズル111は、それぞれ個別のヘッド加熱部112に接続されており、制御部400は各ヘッド加熱部112を個別に制御することができる。これにより、ノズル111ごとに造形材料あるいはサポート材のフィラメント40をヘッド加熱部112で個別に加熱することができる。
また、以下の説明では、特に明記して区別する必要がない限り、造形材料のフィラメント40を用いた場合について説明する。
[Details of modeling head]
Next, the configuration and operation of the modeling head 110 will be described in detail.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a tip portion of the modeling head 110 in the present embodiment.
FIG. 8 is a partial cross-sectional explanatory diagram of the modeling head 110 corresponding to one nozzle 111.
Here, in the modeling head 110 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, four nozzles 111 are arranged in 2 × 2 (2 in the X-axis direction × 2 in the Y-axis direction) (described above). In FIG. 2, for convenience of explanation, four nozzles 111 are shown side by side. The four nozzles 111 are respectively connected to individual head heating units 112, and the control unit 400 can individually control each head heating unit 112. Thereby, the filament 40 of a modeling material or a support material can be individually heated by the head heating unit 112 for each nozzle 111.
Moreover, in the following description, the case where the filament 40 of a modeling material is used will be described unless there is a specific need to distinguish between them.

各ノズル111が接続された4つのヘッド加熱部112は、図7に示すように、それぞれX軸方向及びY軸方向に間隔をあけてヘッド冷却部113に対してジョイント14を介して接続される。4つのヘッド加熱部112は、ジョイント14を介してヘッド冷却部113に接続されるので、ヘッド冷却部113と離された位置に固定されている。更に、各ヘッド加熱部112の間に断熱材料を挟むように設けてもよい。このように断熱材を挟むように設けることで、加熱処理中のヘッド加熱部112の熱が他のヘッド加熱部112に伝搬して、他のノズル111のフィラメント40が加熱されるのを抑制できる。
ジョイント14は、円筒形状の金属、セラミック等で構成され、内径はフィラメント40の径より少し大きい。ジョイント14の内径は、フィラメント40が屈曲しない状態でヘッド加熱部112へガイドをするためには狭いほうがよいが、ジョイント14の内径が狭すぎるとフラメントを送る際の抵抗が大きくになる。このため、例えばフィラメント径を1.75[mm]とすると、ジョイント14の内径は、フィラメント径より少し大きい、例えば2.0〜2.5[mm]程度の内径に設定することが好ましい。ジョイント14の肉厚は、後述する温度勾配形成のためには、適度に薄い方がよいが、一方でジョイント14の強度を保つため、所定以上の厚みを必要とする。
As shown in FIG. 7, the four head heating units 112 to which the nozzles 111 are connected are connected to the head cooling unit 113 via the joints 14 at intervals in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. . Since the four head heating units 112 are connected to the head cooling unit 113 via the joint 14, the four head heating units 112 are fixed at positions separated from the head cooling unit 113. Furthermore, you may provide so that a heat insulating material may be pinched | interposed between each head heating part 112. FIG. By providing the heat insulating material in this way, it is possible to suppress the heat of the head heating unit 112 during the heat treatment from propagating to the other head heating unit 112 and heating the filaments 40 of the other nozzles 111. .
The joint 14 is made of a cylindrical metal, ceramic, or the like, and has an inner diameter that is slightly larger than the diameter of the filament 40. The inner diameter of the joint 14 is preferably narrow in order to guide the head heating unit 112 in a state where the filament 40 is not bent, but if the inner diameter of the joint 14 is too small, the resistance when sending the fragment increases. For this reason, for example, when the filament diameter is 1.75 [mm], the inner diameter of the joint 14 is preferably set to an inner diameter slightly larger than the filament diameter, for example, about 2.0 to 2.5 [mm]. The thickness of the joint 14 is suitably thin in order to form a temperature gradient which will be described later. On the other hand, in order to maintain the strength of the joint 14, a thickness greater than a predetermined thickness is required.

また、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40の移送方向上流側には、ヘッド冷却部113が設けられている。ヘッド冷却部113は、アルミニウムなどの伝熱性の高い吸熱材料からなる、図7に示すようにヘッド冷却部113は単一のブロック形状であり、4つのヘッド加熱部112のフィラメント移送方向の上流側を共通に冷却する。但し、4つのヘッド加熱部112ごとに個別のヘッド冷却部113を設ける構成としてもよい。
また、図8に示すように、造形ヘッド110それぞれを独立して上下移動させるヘッド独立可動機構20を備え、1つの造形ヘッド110が造形中に他の造形ヘッド110が造形物に干渉しないように上方へ退避可能にすることもできる。このように構成する場合、造形に利用していない造形ヘッド110が造形物の最上面に接触しなければよいので退避距離は、数[mm]で十分である。
A head cooling unit 113 is provided on the opposite side of the nozzle 111 from the head heating unit 112, that is, on the upstream side in the transfer direction of the filament 40 with respect to the head heating unit 112. The head cooling section 113 is made of an endothermic material having high heat transfer properties such as aluminum. As shown in FIG. 7, the head cooling section 113 has a single block shape, and is upstream of the four head heating sections 112 in the filament transfer direction. Cooling in common. However, a configuration may be adopted in which individual head cooling units 113 are provided for each of the four head heating units 112.
Moreover, as shown in FIG. 8, the head independent movable mechanism 20 which moves each modeling head 110 independently up and down is provided, so that the other modeling head 110 may not interfere with a modeling object while one modeling head 110 models. It can also be retractable upward. In the case of such a configuration, it is sufficient that the modeling head 110 that is not used for modeling does not come into contact with the uppermost surface of the modeled object.

ヘッド冷却部113の上方、すなわちヘッド冷却部113に対してフィラメント40の移送方向上流側には、フィラメント40を造形ヘッド110内に導入するための導入部136がノズル111ごとに設けられている。ここで、図8に示すように、ジョイント14はヘッド冷却部113を貫通して配置され、ジョイント14の上端部に、フィラメント40を導入するための導入部136がノズル111ごとに設けられる。
ヘッド冷却部113、ジョイント14、及びヘッド加熱部112には、導入部136から導入されたフィラメント40をノズル111まで移送するための移送路となる貫通孔12aが形成されている。ヘッド加熱部112は、貫通孔12a内の固体状態のフィラメント40を加熱して溶融状態にし、溶融状態の造形材料がノズル111へ移送される。
An introduction portion 136 for introducing the filament 40 into the modeling head 110 is provided for each nozzle 111 above the head cooling portion 113, that is, upstream of the head cooling portion 113 in the transfer direction of the filament 40. Here, as shown in FIG. 8, the joint 14 is disposed so as to penetrate the head cooling portion 113, and an introduction portion 136 for introducing the filament 40 is provided for each nozzle 111 at the upper end portion of the joint 14.
The head cooling unit 113, the joint 14, and the head heating unit 112 are formed with through holes 12 a serving as a transfer path for transferring the filament 40 introduced from the introduction unit 136 to the nozzle 111. The head heating unit 112 heats the filament 40 in the solid state in the through hole 12 a to a molten state, and the molten modeling material is transferred to the nozzle 111.

フィラメント40が導入されるジョイント14にはヘッド冷却部113とヘッド加熱部112とによって上下方向(フィラメント移送方向)に温度勾配が形成される。この温度勾配により、ジョイント14の内部に造形材料の半溶融部を形成することによって溶融樹脂が上流へ逆流することを防ぐとともに、ノズル111の先端からフィラメント40が溶融した造形材料を吐出するのに必要な圧力を維持する。
溶融した樹脂は、更に上流から移送されてくる造形材料であるフィラメント40に押し込まれてノズル111の内部を通過し、ノズル111から押し出されるようにして吐出される。ノズル111から溶融した造形材料がステージ211の造形プレート212上に吐出されることによって、ステージ211の造形プレート212上に三次元造形物である造形物90が形成される。ここで、ヘッド冷却部113とヘッド加熱部112の距離や、ジョイント14の内径などの構造パラメータは造形材料の樹脂特性等を考慮し、適正な温度勾配を形成できるように適宜設計される。
In the joint 14 into which the filament 40 is introduced, a temperature gradient is formed in the vertical direction (filament transfer direction) by the head cooling unit 113 and the head heating unit 112. This temperature gradient prevents the molten resin from flowing back upstream by forming a semi-molten portion of the modeling material inside the joint 14 and discharges the modeling material in which the filament 40 is melted from the tip of the nozzle 111. Maintain the required pressure.
The molten resin is further pushed into the filament 40 which is a modeling material transferred from the upstream, passes through the inside of the nozzle 111, and is discharged so as to be pushed out from the nozzle 111. A modeling material 90 that is a three-dimensional modeling object is formed on the modeling plate 212 of the stage 211 by discharging the modeling material melted from the nozzle 111 onto the modeling plate 212 of the stage 211. Here, the structural parameters such as the distance between the head cooling unit 113 and the head heating unit 112 and the inner diameter of the joint 14 are appropriately designed in consideration of the resin characteristics of the modeling material and the like so that an appropriate temperature gradient can be formed.

図8に示すように、ヘッド加熱部112の加熱ブロック112aには加熱ヒータ112bが内蔵されている。加熱ブロック112aは、アルミニウム、SUS等の金属ブロックで形成され、加熱ヒータ112bには熱電対等の温度センサ112cが接続される。温度センサ112cは、加熱ブロック112aに配置される。ジョイント14の貫通孔12aに近いところに温度センサ112cを配置すると、溶融した造形材料の温度に近い温度を測定することができる。制御部400では、温度センサ112cの測定値を入力値とし、加熱ヒータ112bに対して加熱温度のフィードバック制御が行われる。   As shown in FIG. 8, the heater 112 b is built in the heating block 112 a of the head heating unit 112. The heating block 112a is formed of a metal block such as aluminum or SUS, and a temperature sensor 112c such as a thermocouple is connected to the heater 112b. The temperature sensor 112c is disposed in the heating block 112a. If the temperature sensor 112c is disposed near the through hole 12a of the joint 14, a temperature close to the temperature of the molten modeling material can be measured. In the control unit 400, the measured value of the temperature sensor 112c is used as an input value, and feedback control of the heating temperature is performed on the heater 112b.

本実施形態においては、図8に示すように、ヘッド冷却部113は、その内部に冷媒通路15が形成された冷却ブロックであり、冷媒通路15には、冷媒流し手段としてのヘッド冷却装置130から送り出される冷媒としての冷却水がヘッド冷却部113に供給される。
ここで、本実施形態では、ヘッド冷却部113として水冷ブロックを採用した例を記載しているが、本実施形態の冷却方式としては、造形材料の種類や加熱手段などのバランスによって、空冷FAN方式や他の形態の水冷方式等を適宜、選択することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the head cooling unit 113 is a cooling block in which a refrigerant passage 15 is formed, and the refrigerant passage 15 includes a head cooling device 130 serving as a refrigerant flow means. Cooling water as a refrigerant to be sent out is supplied to the head cooling unit 113.
Here, in this embodiment, the example which employ | adopted the water cooling block as the head cooling part 113 is described, However, As a cooling system of this embodiment, depending on the balance of the kind of modeling material, a heating means, etc., an air cooling FAN system And other forms of water cooling can be selected as appropriate.

上述したように、造形材料はワイヤー状の固体であるフィラメント40という形態で造形ヘッド110に供給される。そして、導入部136の上流には、導入部136にフィラメント40を送り込むフィラメント供給部120として機能するフィラメント送り機構21が設けられ、その送り込むときの送り方向は図8図中、下方へ向かう方向である。
フィラメント送り機構21は、モデル材またはサポート材の溶融前の造形材料であるフィラメント40を両側から挟み込む2つのローラを有しており、一方のローラを駆動ローラ22とする構成で、フィラメント40を造形ヘッド110に送り込む。ここで、他方のローラを従動ローラ23として圧を掛ける構成にしてあり、駆動ローラ22の表面の摩擦係数と従動ローラ23とのニップ圧から搬送力を設定している。それ以外にも、駆動ローラ22側を歯付ローラにして、フィラメント40を噛みこむようにして送ってもよい。いずれにしても、時間あたりの造形量(体積)に合わせて、フィラメント40の送り量を設定でき、正しく送ることが重要である。吐出量の制御は、制御部400に設けられた吐出制御手段500が、フィラメント送り機構21の駆動ローラ22の回転量を制御することで行っている。
As described above, the modeling material is supplied to the modeling head 110 in the form of the filament 40 that is a wire-like solid. An upstream side of the introduction unit 136 is provided with a filament feeding mechanism 21 that functions as a filament supply unit 120 for feeding the filament 40 to the introduction unit 136. The feeding direction at the time of feeding is a downward direction in FIG. is there.
The filament feed mechanism 21 has two rollers for sandwiching the filament 40, which is a modeling material before melting of the model material or the support material, from both sides. One of the rollers is the driving roller 22, and the filament 40 is modeled. Feed into the head 110. Here, the other roller is configured to apply pressure as the driven roller 23, and the conveying force is set from the friction coefficient of the surface of the driving roller 22 and the nip pressure between the driven roller 23. In addition to this, the driving roller 22 side may be a toothed roller, and the filament 40 may be bitten and sent. In any case, the feeding amount of the filament 40 can be set in accordance with the modeling amount (volume) per time, and it is important to send it correctly. The discharge amount is controlled by the discharge control means 500 provided in the control unit 400 by controlling the rotation amount of the drive roller 22 of the filament feed mechanism 21.

[ノズル清掃部の詳細]
次に、本実施形態のチャンバー220内に設けられるノズル清掃部240について、図を用いて詳しく説明する。
図9は、ノズル清掃部240の概要説明図であり、図9図中、右側が造形ヘッド110の内部の残留物の清掃を行うパージ装置50を示し、図9中、左側がパージ後の造形ヘッド110の先端部のクリーニングを行うヘッド先端部クリーニング装置60を示している。ここで、図9では、パージ装置50について、パージ装置50の本体フレーム2への取り付け部や駆動手段(被着面51の移動手段、被着面移動手段)を含めて示している。図10は、ヘッド先端部クリーニング装置60の具体例の説明図であり、図10(a)が、ノズルクリーナ61に板状クリーナ61aとブラシヘッド61bを併用した例、図10(b)が、ノズルクリーナ61に2つの回転ブラシ61cを用いた例である。
[Details of nozzle cleaning section]
Next, the nozzle cleaning part 240 provided in the chamber 220 of this embodiment is demonstrated in detail using figures.
FIG. 9 is a schematic explanatory diagram of the nozzle cleaning unit 240. In FIG. 9, the right side shows the purge device 50 for cleaning the residue inside the modeling head 110, and the left side in FIG. 9 is the modeling after purging. A head tip cleaning device 60 for cleaning the tip of the head 110 is shown. Here, in FIG. 9, the purge device 50 is shown including an attachment portion of the purge device 50 to the main body frame 2 and driving means (moving means of the adherend surface 51, adherent surface moving means). FIG. 10 is an explanatory diagram of a specific example of the head tip cleaning device 60. FIG. 10A shows an example in which the plate cleaner 61a and the brush head 61b are used in combination with the nozzle cleaner 61, and FIG. This is an example in which two rotating brushes 61 c are used for the nozzle cleaner 61.

図11は、パージ装置50の動作の概略説明図であり、図11(a)が側面説明図、図11(b)が正面説明図である。図12は、パージ装置50の被着面51をパージ用ローラ52aの外周面に形成した場合の、被着面51を加熱する被着面加熱手段58、及び被着面クリーニング機構70の説明図である。
そして、図11、図12図中、被着面51上に太線で記載したものがパージされてパージ装置50の被着面51に付着した(接着されられた)造形材料であり、図11(b)図中、破線で示した太線がパージ用ローラ52aの裏側に付着した造形材料を示している。また、図12図中、パージ用ローラ52aとブラシ71が対向する領域の下方に記載した太線が、ブラシ71の回転によりパージ用ローラ52a上から剥離された(除去)された造形材料を示している。
FIG. 11 is a schematic explanatory view of the operation of the purge device 50, FIG. 11 (a) is a side explanatory view, and FIG. 11 (b) is a front explanatory view. FIG. 12 is an explanatory diagram of the adherend surface heating means 58 for heating the adherend surface 51 and the adherend surface cleaning mechanism 70 when the adherend surface 51 of the purge device 50 is formed on the outer peripheral surface of the purge roller 52a. It is.
In FIGS. 11 and 12, the modeling material that has been purged and adhered (adhered) to the adherence surface 51 of the purge device 50 is shown in FIG. b) The thick line shown with the broken line in the figure has shown the modeling material adhering to the back side of the purge roller 52a. Further, in FIG. 12, the thick line described below the area where the purge roller 52a and the brush 71 face each other indicates the modeling material which is peeled (removed) from the purge roller 52a by the rotation of the brush 71. Yes.

本実施形態の三次元造形装置1では、造形処理の開始前や、使用するノズル111を切り換えるとき(押し出させるフィラメントを切り換えるとき)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材料押出堆積法で造形する場合、ノズル111からフィラメント40が垂れたり、ノズル111に残留フィラメント等の異物が付着したりし易い。これらのため、造形時においてノズル111からフィラメント40を押し出す動作(吐出動作)を妨げないように、造形前に当該異物をノズル111から除去しておく必要がある。   In the three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment, cleaning (cleaning) of the nozzle 111 of the modeling head 110 is performed before the modeling process is started or when the nozzle 111 to be used is switched (when the filament to be extruded is switched). . In particular, when modeling by the material extrusion deposition method as in the present embodiment, the filament 40 is likely to hang down from the nozzle 111 or foreign matters such as residual filaments are likely to adhere to the nozzle 111. For these reasons, it is necessary to remove the foreign matter from the nozzle 111 before modeling so as not to hinder the operation (discharge operation) of pushing out the filament 40 from the nozzle 111 during modeling.

図1に示したノズル清掃部240は、図9に示すようにパージ装置50とヘッド先端部クリーニング装置60を有する。パージ装置50は、造形ヘッド110の内部の残留物の清掃を行い、ヘッド先端部クリーニング装置60は造形ヘッド110の先端に設けたノズル111表面やノズル111周囲の清掃を行う。   The nozzle cleaning unit 240 shown in FIG. 1 has a purge device 50 and a head tip cleaning device 60 as shown in FIG. The purge device 50 cleans the residue inside the modeling head 110, and the head tip cleaning device 60 cleans the surface of the nozzle 111 provided around the modeling head 110 and the periphery of the nozzle 111.

[パージの必要性]
ここで、三次元造形装置1において、造形ヘッド110の内部の残留物の清掃、つまり造形材料のパージの必要性について、更に詳しく説明しておく。
造形材料(フィラメント40)は、予備乾燥等を行っても、多少の水分を含有している。また、造形中に吐出のON/OFFを繰り返すと、造形ヘッド110内の溶融された造形材料に空気を巻き込むことがある。通常はノズル111から空気が造形材料と一緒に少しずつ吐出されたりするが、造形条件によっては、空気が蓄積されて一気にノズル111から吐出される可能性がある。造形中に空気がノズル111から一気に吐出されると、例えば、表面が粗い性状の造形や、ところどころ空隙を有した造形となり、造形品質に影響する。
Necessity of purging
Here, in the three-dimensional modeling apparatus 1, the necessity of cleaning the residue inside the modeling head 110, that is, the necessity of purging the modeling material will be described in more detail.
The modeling material (filament 40) contains some moisture even if pre-drying or the like is performed. Further, when ON / OFF of discharge is repeated during modeling, air may be involved in the melted modeling material in the modeling head 110. Normally, air is gradually discharged from the nozzle 111 together with the modeling material, but depending on the modeling conditions, air may be accumulated and discharged from the nozzle 111 at a stroke. When air is discharged at once from the nozzle 111 during modeling, for example, modeling with a rough surface or modeling with a gap in some places is produced, which affects the modeling quality.

また、長時間、造形材料を加熱し続けることで、ノズル111内の造形材料の物性が変化することが起こりうる。例えば、複数の造形ヘッド110を有しており、複数の造形ヘッド110を使い分けて造形する場合には、長い時間、造形ヘッド110内で溶融された造形材料が吐出されずに加熱されたままの状態で保持される場合がある。熱により性質が変化した樹脂で造形することにより造形品質が劣化する可能性がある。
このようなときは、ノズル111内の造形材料をパージ装置50を用いて一度捨て、新しい造形材料をノズル111内に入れることで、ノズル111内の造形材料の特性値の変化をリセットすることができると考えられる。
Moreover, the physical property of the modeling material in the nozzle 111 may change by continuing to heat the modeling material for a long time. For example, when having a plurality of modeling heads 110 and modeling using a plurality of modeling heads 110, the modeling material melted in the modeling head 110 remains heated without being discharged for a long time. May be held in a state. The modeling quality may be deteriorated by modeling with a resin whose properties have been changed by heat.
In such a case, the modeling material in the nozzle 111 is discarded once using the purge device 50, and a new modeling material is put in the nozzle 111, thereby resetting the change in the characteristic value of the modeling material in the nozzle 111. It is considered possible.

[パージ装置の構成]
本実施形態のパージ装置50には、造形ヘッド110内から吐き出された造形材料が付着する被着面51を備えている。被着面51は、図9、図11に示すようにローラ形状の回転体であり、被着体となるパージ用ローラ52aの外周面に形成されている。パージ用ローラ52aのローラ径は特に規定はないが、大きすぎるとスペース上邪魔になるので、例えば20〜100[mm]程度である。造形ヘッド110から溶融された造形材料を被着面51に付着させて吐出しつつ、被着面51を回転することで、新たな被着面51にノズル111から吐出(パージ)された造形材料を付着させる。ここで、被着面51を板状の面としてもよいが、ノズル111から吐出される造形材料の吐出量を確保するために、被着面51の大きさが大きくなる問題が発生する。被着面51をパージ用ローラ52aの外周面とすることで、板状であるよりも小さな空間で多くの量の造形材料を吐出することができる。更に、後述するように、被着面51の移動手段の構成も簡素化できる。
[Configuration of purge device]
The purge device 50 according to the present embodiment includes an adherend surface 51 to which the modeling material discharged from the modeling head 110 adheres. The adherend surface 51 is a roller-shaped rotating body as shown in FIGS. 9 and 11, and is formed on the outer peripheral surface of the purge roller 52a serving as the adherend. The diameter of the purge roller 52a is not specifically defined, but if it is too large, it will hinder space, and is about 20 to 100 [mm], for example. The modeling material discharged (purged) from the nozzle 111 to the new deposition surface 51 by rotating the deposition surface 51 while discharging the molding material melted from the modeling head 110 to the deposition surface 51. To attach. Here, although the adherend surface 51 may be a plate-like surface, there arises a problem that the size of the adherend surface 51 becomes large in order to secure the discharge amount of the modeling material discharged from the nozzle 111. By setting the adherend surface 51 as the outer peripheral surface of the purge roller 52a, a large amount of modeling material can be discharged in a smaller space than in the plate shape. Furthermore, as will be described later, the configuration of the moving means of the adherend surface 51 can be simplified.

また、パージ装置50は、上述したように、造形材料が付着するパージ用ローラ52aの外周面上等に形成される被着面51と、被着面51の移動手段とを有している。そして、ノズル111から造形材料を吐出しながら、ノズル111から吐出された造形材料が被着面51に付着した状態で被着面51の移動手段により被着面51を移動する。
このように構成することで、造形材料を回収する際に、例えばパージタワーのような造形物を(造形したい造形物とは別に)形成する必要はない。被着面を必要な量だけ移動させれば、造形材料を必要な量だけノズル111から吐出させることが可能となる。
よってパージのために造形するパージタワー等の造形物90の形状に制限されることなく、造形材料を無駄にパージするのを抑制できるパージ装置50及び三次元造形装置1を提供できる。
さらに、吐出した造形材料を被着面に確実に付着させることで、吐出する造形材料を連続的にノズル111から引き出せ、吐出される造形材料が、その自重(重力)により分断されてノズル111の周辺に再付着することを抑制でき、確実なパージ動作が行える。
Further, as described above, the purge device 50 includes the adherend surface 51 formed on the outer peripheral surface of the purge roller 52a to which the modeling material adheres, and the moving means of the adherend surface 51. Then, while the modeling material is discharged from the nozzle 111, the deposition surface 51 is moved by the moving means of the deposition surface 51 while the modeling material discharged from the nozzle 111 is attached to the deposition surface 51.
By comprising in this way, when collect | recovering modeling material, it is not necessary to form a modeling object like a purge tower (apart from the modeling object to model), for example. If the adherend surface is moved by a necessary amount, the modeling material can be ejected from the nozzle 111 by a necessary amount.
Therefore, the purge apparatus 50 and the three-dimensional modeling apparatus 1 can be provided that can prevent the modeling material from being purged wastefully without being limited to the shape of the modeling object 90 such as a purge tower that is modeled for purging.
Furthermore, by reliably attaching the ejected modeling material to the adherend surface, the ejected modeling material can be continuously drawn out from the nozzle 111, and the ejected modeling material is divided by its own weight (gravity). Reattachment to the periphery can be suppressed, and a reliable purge operation can be performed.

被着面51を構成する材質としては、耐熱性のある高分子材料が好ましい。例えば特許文献2の画像除去装置の剥離部材として例示される材料を用いることができる。例えば、有機高分子材料としてポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファィド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどは、被着面51を形成する材料として好ましい。これらの材料は造形材料との組合せで選択でき、高温時に造形材料と適度な接着性を有するとともに、低温時には界面から剥離しやすいという特性を持たせることができる。また、これらには耐久性を向上させる目的でカーボン、炭酸カルシウム、酸化チタン等の無機充填材を含有させることができる。   As a material constituting the adherend surface 51, a heat-resistant polymer material is preferable. For example, the material illustrated as a peeling member of the image removal apparatus of patent document 2 can be used. For example, polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyarylate, polyimide, polyetheretherketone, and the like as organic polymer materials are preferable as the material for forming the adherend surface 51. These materials can be selected in combination with a modeling material, and can have a property of having an appropriate adhesive property with the modeling material at a high temperature and easily peeling from the interface at a low temperature. Moreover, these can contain inorganic fillers, such as carbon, a calcium carbonate, and a titanium oxide, in order to improve durability.

例えば、ポリイミド(PI)は、耐熱性、耐磨耗性に優れているとともに、ABSなどの汎用樹脂から、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などのスーパーエンプラまで、様々な造形材料に対して、広く対応できる。高温時に溶融樹脂を付着させたり、逆に冷却時に剥離させたりする材質として優れている。   For example, polyimide (PI) is excellent in heat resistance and abrasion resistance, and widely used for various modeling materials from general-purpose resins such as ABS to super engineering plastics such as polyetheretherketone (PEEK). Yes. It is excellent as a material for adhering molten resin at high temperatures, and conversely peeling at cooling.

被着面51を形成する被着体として例示したパージ用ローラ52aの構造として、アルミ、SUS等の金属製の基材(円筒構造)に、樹脂材質をコーティングして形成することが、強度と薄さ、伝熱特性の実現という点から好ましい。このとき、樹脂のコート層の厚みは特に規定はないが、後述する被着面51を形成する被着体を、巻き取るリボン状の被着体や無端移動可能なベルト状の被着体にする場合はリボンやベルトの曲がり性を損なわなければよく、例えば0.02〜0.1[mm]程度である。また、造形材料によっては、樹脂のコート層を持たず、円筒状の金属材料、アルミ、SUS等を剥き出しにした状態で使用してもよい。   As the structure of the purge roller 52a exemplified as the adherend that forms the adherend surface 51, it is possible to form a metal base material (cylindrical structure) such as aluminum or SUS by coating a resin material. This is preferable from the viewpoint of thinness and heat transfer characteristics. At this time, the thickness of the resin coating layer is not particularly limited, but the adherend forming the adherend surface 51 described later is turned into a ribbon-like adherend to be wound up or an endless movable belt-like adherend. When doing so, the bending property of the ribbon or the belt is not impaired, and is, for example, about 0.02 to 0.1 [mm]. Further, depending on the modeling material, the resin coating layer may not be used, and a cylindrical metal material, aluminum, SUS, or the like may be exposed.

被着面51を形成する被着体として例示したパージ用ローラ52aの駆動手段(被着面51の移動手段)は、例えば、図9に示すようにステッピングモータ53等の駆動源と伝達機構54から構成される。
伝達機構54は、複数のギア、耐熱性ベルトなど適宜選択される。駆動源(モータ)及びモータドライバは、チャンバー220が利用される場合は、チャンバー220のいずれかの側壁部(以下、適宜、チャンバー側壁22cという。)の外部に配置されるのが好ましい。
また、パージ用ローラ52aを回転させるステッピングモータ53等の駆動源の制御は、制御部400に設けられた回転制御手段502により行われる。
The drive means (moving means for the adherend surface 51) of the purge roller 52a exemplified as the adherend forming the adherend surface 51 includes, for example, a drive source such as a stepping motor 53 and a transmission mechanism 54 as shown in FIG. Consists of
The transmission mechanism 54 is appropriately selected from a plurality of gears, a heat resistant belt, and the like. When the chamber 220 is used, the drive source (motor) and the motor driver are preferably disposed outside any one of the side walls of the chamber 220 (hereinafter, referred to as “chamber side wall 22c” as appropriate).
The drive source such as the stepping motor 53 that rotates the purge roller 52 a is controlled by a rotation control unit 502 provided in the control unit 400.

取り付け部の構成について、チャンバー220がある場合は、チャンバー側壁22cの内壁に固定される。パージ用ローラ52aは板状部材55で軸受55aを介して挟むように支持される。板状部材55の片方に、パージ用ローラ52aの軸52bが延在し、従動ギア52cが固定され、上述した伝達機構54に接続される。
また、ノズル清掃部240とチャンバー側壁22cの内壁との間に取り付け部材56が設けられており、取り付け部材56に設けられた、高さ調整手段57のネジ57aを回転することで、手動で取り付け部材56の高さ方向の調整をすることができる。取り付け部材56を高さ調整手段57で上下移動することによって、取り付け部材56に装着された、パージ装置50とヘッド先端部クリーニング装置60を上下移動して、これらの高さ方向の位置を調整することができる。
Regarding the configuration of the attachment portion, when there is a chamber 220, it is fixed to the inner wall of the chamber side wall 22c. The purge roller 52a is supported by the plate-like member 55 so as to be sandwiched between the bearings 55a. A shaft 52b of the purge roller 52a extends on one side of the plate-like member 55, the driven gear 52c is fixed, and is connected to the transmission mechanism 54 described above.
Moreover, the attachment member 56 is provided between the nozzle cleaning part 240 and the inner wall of the chamber side wall 22c, and it attaches manually by rotating the screw 57a of the height adjustment means 57 provided in the attachment member 56. The height direction of the member 56 can be adjusted. By moving the attachment member 56 up and down by the height adjusting means 57, the purge device 50 and the head tip cleaning device 60 mounted on the attachment member 56 are moved up and down to adjust the position in the height direction. be able to.

ここで、三次元造形装置1では、上述したように、造形ヘッド110のノズル111の先端位置と、パージ装置50の被着面51との距離を造形材料の厚みに合わせて調節する高さ調整手段57を有する。
このように構成することで、例えば、造形ピッチと同等な範囲に被着面51に対するノズル111先端の高さを調整する。このように調整することで、吐出する造形材料を常に適正な量で連続的にノズル111から引き出せ、吐出される造形材料が、その自重(重力)により分断されてノズル111の周辺に再付着することを抑制でき、確実なパージ動作が行える。
Here, in the three-dimensional modeling apparatus 1, as described above, the height adjustment that adjusts the distance between the tip position of the nozzle 111 of the modeling head 110 and the adherend surface 51 of the purge apparatus 50 according to the thickness of the modeling material. Means 57 are provided.
By configuring in this way, for example, the height of the tip of the nozzle 111 with respect to the adherend surface 51 is adjusted in a range equivalent to the modeling pitch. By adjusting in this way, the modeling material to be discharged can always be continuously drawn out from the nozzle 111 in an appropriate amount, and the discharged modeling material is divided by its own weight (gravity) and reattached around the nozzle 111. This can be suppressed and a reliable purge operation can be performed.

また、被着面51に対するヘッド先端であるノズル111の高さの条件は、造形ピッチと同等な範囲でよい。造形ピッチとは、造形すべき三次元造形物の一層の高さである、例えば、造形ピッチは0.1〜1.0[mm]程度に調整することができる。造形ピッチと同等な範囲に被着面51に対するノズル111の高さを調整することで、被着面51に適切な力で付着させることができる。その結果として、吐出する造形材料を連続的にノズル111から引き出すことができる。このため、ノズル111から吐出される造形材料が、ノズル111周辺に再付着することを抑制できる。
ここで、例示したパージ用ローラ52a、すなわち被着面51を形成する被着体は交換可能にすることができる。
Further, the height condition of the nozzle 111 that is the tip of the head with respect to the adherend surface 51 may be in a range equivalent to the modeling pitch. The modeling pitch is the height of a three-dimensional model to be modeled, for example, the modeling pitch can be adjusted to about 0.1 to 1.0 [mm]. By adjusting the height of the nozzle 111 with respect to the adherend surface 51 within a range equivalent to the modeling pitch, it can be attached to the adherend surface 51 with an appropriate force. As a result, it is possible to continuously draw out the modeling material to be discharged from the nozzle 111. For this reason, it can suppress that the modeling material discharged from the nozzle 111 reattaches to the nozzle 111 periphery.
Here, the exemplified purge roller 52a, that is, the adherend forming the adherend surface 51 can be replaced.

また、図12に示すように被着面51を所定の温度に加熱する被着面加熱手段58を、被着体であるパージ用ローラ52aの内部に設けることが望ましい。被着面加熱手段58により、ノズル111内の造形材料と、ノズル111から吐出され被着面51に付着した造形材料(以下、適宜、吐出材料という。)との接着力が高まり、確実に造形ヘッド110から溶融された造形材料が被着面51に引き出されてノズル111から吐出される。更に、ノズル111から吐出された造形材料が被着面51に強く接着するため、パージ中に被着面51から被着面51に付着した吐出物が剥がれることや、被着面51から吐出物が浮いてノズル111に再付着する等の問題が起こりにくくなる。   In addition, as shown in FIG. 12, it is desirable to provide an adherend surface heating means 58 for heating the adherend surface 51 to a predetermined temperature inside a purge roller 52a that is an adherend. The adhesion surface heating means 58 increases the adhesion force between the modeling material in the nozzle 111 and the modeling material discharged from the nozzle 111 and attached to the deposition surface 51 (hereinafter referred to as a discharge material as appropriate), thereby reliably forming the modeling material. The modeling material melted from the head 110 is drawn out to the adherend surface 51 and discharged from the nozzle 111. Further, since the modeling material discharged from the nozzle 111 strongly adheres to the adherend surface 51, the discharged matter adhered to the adherent surface 51 may be peeled off from the adherend surface 51 during the purge, or the discharged matter from the adherent surface 51 The problem of floating and reattaching to the nozzle 111 is less likely to occur.

図12の実施例では被着面加熱手段58として被着体であるパージ用ローラ52aの内部にハロゲンランプ58a等の熱源及び断熱部材58b等を備える。あるいは、チャンバー220内のチャンバー用ヒータ231により加熱された空気から伝導された熱を利用して被着面51を加熱してもよい。加熱温度は、被着面51の材質がステージ211表面と同じ材質の場合は、同じ温度でよく、被着面51の表面材質がPIの場合や、造形材料がABSの場合は80〜120[℃]、ポリ乳酸(PLA)では60〜70[℃]が好適である。
上述したように、被着面51のノズル111に対する高さ位置が適正に調整でき、かつ被着面51の表面温度が適正に加熱できることで、被着面51にノズル111から吐出(パージ)した造形材料を確実に付着(接着)させ、ノズル111から造形材料を被着面51に引き出して確実なパージ動作をすることができる。
In the embodiment of FIG. 12, a heat source such as a halogen lamp 58a and a heat insulating member 58b are provided inside the purge roller 52a, which is an adherend, as the adherend surface heating means 58. Alternatively, the deposition surface 51 may be heated using heat conducted from air heated by the chamber heater 231 in the chamber 220. The heating temperature may be the same when the material of the adherend surface 51 is the same as that of the surface of the stage 211. When the surface material of the adherend surface 51 is PI or when the modeling material is ABS, the heating temperature is 80 to 120 [ [° C.] and 60-70 [° C.] are suitable for polylactic acid (PLA).
As described above, the height position of the adherend surface 51 with respect to the nozzle 111 can be appropriately adjusted, and the surface temperature of the adherend surface 51 can be appropriately heated, so that the nozzle 111 is discharged (purged) onto the adherend surface 51. The modeling material can be reliably adhered (adhered), and the modeling material can be pulled out from the nozzle 111 onto the adherend surface 51 to perform a reliable purge operation.

図10(a)及び(b)に示すように、ヘッド先端部クリーニング装置60は、造形ヘッド110先端部であるノズル111表面やノズル111周囲の清掃を行うノズルクリーナ61と、これにより造形ヘッド110先端部から除去され、下方に落下した造形材料を回収する回収箱62を有している。
ノズルクリーナ61は、例えば、図9のヘッド先端部クリーニング装置60の右方に、ゴム板、又は板金で形成された板状クリーナ61aを有し、造形ヘッド110先端であるノズル111に付着した造形材料を板状クリーナ61aに接触させることで除去する。
また、図9に示すノズルクリーナ61は、ヘッド先端部クリーニング装置60の左方に示すように回転体にブラシを付けたブラシヘッド61bを有している。このブラシヘッド61bを回転させながら造形ヘッド110先端部であるノズル111に接触させることで、ノズル111(ヘッド先端)に付着した造形材料を効率よく除去することができる。
図9や図10(a)に示す例では、造形ヘッド110を図9図中、左方へ移動させることで、ノズル111(ヘッド先端)に付着した造形材料に板状クリーナ61a、ブラシヘッド61bの順で接触させてノズル111に付着した造形材料を効率よく除去できる。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the head tip cleaning device 60 includes a nozzle cleaner 61 that cleans the surface of the nozzle 111 that is the tip of the modeling head 110 and the periphery of the nozzle 111, and thereby the modeling head 110. It has a collection box 62 that collects the modeling material that has been removed from the tip and dropped downward.
The nozzle cleaner 61 has, for example, a plate-like cleaner 61a formed of a rubber plate or a sheet metal on the right side of the head tip cleaning device 60 in FIG. The material is removed by contacting the plate cleaner 61a.
Further, the nozzle cleaner 61 shown in FIG. 9 has a brush head 61 b in which a brush is attached to a rotating body as shown on the left side of the head tip cleaning device 60. By bringing the brush head 61b into contact with the nozzle 111 that is the tip of the modeling head 110 while rotating, the modeling material attached to the nozzle 111 (head tip) can be efficiently removed.
In the example shown in FIG. 9 and FIG. 10A, by moving the modeling head 110 leftward in FIG. 9, the plate-like cleaner 61a and the brush head 61b are added to the modeling material attached to the nozzle 111 (head tip). It is possible to efficiently remove the modeling material attached to the nozzle 111 by contacting in this order.

ノズルクリーナ61の他の構成として、例えば、図10(b)に示すように、1対の回転ブラシ61cを有する構成を用いても良い。各回転ブラシ61cを回転させながら、1対の回転ブラシ61cでノズル111を挟み込むように、ヘッド先端部であるノズル111を回転ブラシ61cに接触させることによって、ノズル111に付着した造形材料を効率よく除去することができる。
また、このように1対の回転ブラシ61cを有する構成では、1対の回転ブラシ61cの間にノズル111が移動するように造形ヘッド110を移動させ、クリーニングが完了したら1対の回転ブラシ61cの間から所定の造形位置に造形ヘッド110を移動させる。
As another configuration of the nozzle cleaner 61, for example, a configuration having a pair of rotating brushes 61c as shown in FIG. 10B may be used. While rotating each rotating brush 61c, the nozzle 111 that is the head tip is brought into contact with the rotating brush 61c so that the nozzle 111 is sandwiched between the pair of rotating brushes 61c, thereby efficiently forming the modeling material attached to the nozzle 111. Can be removed.
Further, in the configuration having the pair of rotating brushes 61c as described above, the modeling head 110 is moved so that the nozzle 111 moves between the pair of rotating brushes 61c. The modeling head 110 is moved from a gap to a predetermined modeling position.

[パージ処理のフロー]
次に、パージ処理を行う時のフローについて、図を用いて説明図する。
図13は、パージ装置50を用いて行うパージ処理のフロー図である。
パージ処理を開始後、まず、被着面51が表面に形成された被着体(パージ用ローラ52a)内の加熱ヒータ(ハロゲンランプ58a)を駆動して被着体であるパージ用ローラ52aの被着面51を加熱し(S11)、パージ用ローラ52aの温度が目標温度(所定温度)に昇温できていることを確認する(S12)。
この確認で、パージ用ローラ52aの被着面51が目標温度に昇温できていることが確認できたら(S12のYes)、X軸駆動機構310とY軸駆動機構320を駆動制御して、パージしたい造形ヘッド110をパージ用ローラ52aのパージ位置に位置決めする(S13)。
[Purge process flow]
Next, the flow when performing the purge process will be described with reference to the drawings.
FIG. 13 is a flowchart of the purge process performed using the purge device 50.
After the purge process is started, first, the heater (halogen lamp 58a) in the adherend (purging roller 52a) having the adherend surface 51 formed on the surface is driven to remove the purge roller 52a as the adherend. The adherend surface 51 is heated (S11), and it is confirmed that the temperature of the purge roller 52a has been raised to the target temperature (predetermined temperature) (S12).
If it is confirmed by this confirmation that the adherend surface 51 of the purge roller 52a has been heated to the target temperature (Yes in S12), the X-axis drive mechanism 310 and the Y-axis drive mechanism 320 are driven and controlled. The modeling head 110 to be purged is positioned at the purge position of the purge roller 52a (S13).

そして、パージしたい造形ヘッド110をパージ用ローラ52aのパージ位置に位置決め(S13)した後、被着体であるパージ用ローラ52aの回転を開始し(S14)、パージ用ローラ52aの所定の箇所が、造形ヘッド110に対して目標の位置にきたかを確認する(S15)。
この確認で、パージ用ローラ52aが造形ヘッド110に対する目標位置にきたと確認できたら(S15のYes)、フィラメント送り機構21を起動してフィラメント40をノズル111へ送り出し、ノズル111から造形材料である溶融されたフィラメント40を吐出開始する(S16)。
Then, after positioning the modeling head 110 to be purged at the purge position of the purge roller 52a (S13), rotation of the purge roller 52a, which is an adherend, is started (S14), and a predetermined portion of the purge roller 52a is located. Whether the target position is reached with respect to the modeling head 110 is confirmed (S15).
If it is confirmed by this confirmation that the purge roller 52a has reached the target position with respect to the modeling head 110 (Yes in S15), the filament feeding mechanism 21 is activated to send the filament 40 to the nozzle 111, and the nozzle 111 is the modeling material. Discharge of the melted filament 40 is started (S16).

フィラメント40をノズル111へ送り出し、ノズル111からのフィラメント40の吐出を開始した後、所定時間が経過したとき、もしくは所定量のフィラメント40を送り出したとき(S17)、回転体(パージ用ローラ52a)の回転を停止し、ノズル111へのフィラメントの送り出しを停止して、パージ処理を終了する(S18)。その後、造形ヘッド110を造形エリアへ移動させる前に、フィラメント送り機構21をフィラメント40の吐出方向(送り方向)とは逆方向に駆動して、フィラメント40を上方へ引き戻す引き戻し動作を行う(S19)。   When a predetermined time has passed after the filament 40 is sent to the nozzle 111 and discharge of the filament 40 from the nozzle 111 is started, or when a predetermined amount of the filament 40 is sent (S17), the rotating body (purge roller 52a) Is stopped, the filament delivery to the nozzle 111 is stopped, and the purge process is terminated (S18). Thereafter, before moving the modeling head 110 to the modeling area, the filament feeding mechanism 21 is driven in a direction opposite to the discharge direction (feeding direction) of the filament 40 to perform a pulling back operation to pull the filament 40 upward (S19). .

ここで、フィラメント40の送り速度をu1、フィラメント40の断面積をS1、回転体であるパージ用ローラ52aを回転させたときの被着面51の線速をu2、被着面51上に付着(接着)される吐出材料(造形材料)の断面積をS2とする。
すると、おおよその吐出材料の断面積:S2は、次の式1で表すことができる。
S2=S1*u1/u2 ・・・(式1)
また、被着面51上の吐出材料幅をW2とすると、被着面51に対する造形ヘッド110先端(ノズル111先端)の高さがH2のときに、断面形状が四角形であれば、W2≒S2/H2で推定できる。
また、造形ヘッド110内部の容積がV1である時、造形ヘッド110内の造形材料の入替えの効率が非常によい場合は、造形ヘッド110内における造形材料を新しい造形材料に入れ替えるために最低限必要な入替え処理時間:t1は、次の式2で計算される。
t1=V1/(S1*u1) ・・・(式2)
Here, the feeding speed of the filament 40 is u1, the cross-sectional area of the filament 40 is S1, the linear velocity of the adherend surface 51 when the purge roller 52a, which is a rotating body, is rotated, and u2 is attached on the adherend surface 51. Let S2 be the cross-sectional area of the discharge material (modeling material) to be (adhered).
Then, the approximate cross-sectional area S2 of the discharge material can be expressed by the following formula 1.
S2 = S1 * u1 / u2 (Formula 1)
If the width of the discharged material on the adherend surface 51 is W2, and the height of the modeling head 110 tip (nozzle 111 tip) with respect to the adherend surface 51 is H2, if the cross-sectional shape is a square, W2≈S2. / H2.
Further, when the volume inside the modeling head 110 is V1, if the efficiency of replacement of the modeling material in the modeling head 110 is very good, it is at least necessary to replace the modeling material in the modeling head 110 with a new modeling material. Replacement processing time: t1 is calculated by the following equation 2.
t1 = V1 / (S1 * u1) (Formula 2)

ここで、三次元造形装置1では、上述したように、造形ヘッド110に供給されるフィラメント40の送り速度:u1に連動させて、ステッピングモータ53等からなる被着面51の移動手段による被着面51の移動速度である線速:u2を制御する。
このように構成することで、造形ヘッド110に供給されるフィラメント40の供給速度に合わせて、ステッピングモータ53等による被着面51の移動速度を制御することができるので、被着面51上に連続、又は不連続な1本の長い造形物を造形できる。また、供給されるフィラメント40の径に合わせて、パージ後の所定の断面積も設定できる。
したがって、造形材料をパージするときに、吐出した造形材料を造形ヘッド110のノズル111表面等に再度付着させることなく、確実に回収できる。
Here, in the three-dimensional modeling apparatus 1, as described above, the deposition by the moving means of the deposition surface 51 including the stepping motor 53 and the like in conjunction with the feeding speed u1 of the filament 40 supplied to the modeling head 110. The linear velocity u2 that is the moving speed of the surface 51 is controlled.
By configuring in this way, the moving speed of the adherend surface 51 by the stepping motor 53 or the like can be controlled in accordance with the supply speed of the filament 40 supplied to the modeling head 110. One continuous model can be modeled. Further, a predetermined cross-sectional area after purging can be set in accordance with the diameter of the filament 40 to be supplied.
Therefore, when the modeling material is purged, the discharged modeling material can be reliably collected without being attached again to the surface of the nozzle 111 of the modeling head 110 or the like.

次に、パージ処理後のフィラメント40の引き戻し動作について補足しておく。
引き戻し動作とはフィラメント40を上方(フィラメント40の移送方向上流側)に1〜5[mm]程度引き戻す動作のことである。引き戻し動作は、造形ヘッド110内部の内圧を急降下させる方法の一つである。このため、引き込み動作時の送り速度(マイナス方向への送り速度なので引き込み方向になる。)は、通常の送り速度に比べて、おおよそ3〜10倍速くて良く、造形ヘッド110内部の圧を抜く方向なので動作にともなう負荷は、ノズル111にフィラメント40を送り込む負荷よりも比較的小さい。
このように造形ヘッド110内部の内圧を下げることにより、造形ヘッド110(ノズル111)の内部に残った、流動化した造形材料を上方に(造形ヘッド110におけるフィラメント40移送方向の上流側に)引き戻すことができる。
この引き戻し動作を行うことで、造形ヘッド110をパージ装置50から造形エリアに移動するときに、造形ヘッド110内に残留した造形材料が、ノズル111先端から垂れることを最小限にできる。
Next, a supplementary description will be given of the pulling back operation of the filament 40 after the purge process.
The pull back operation refers to an operation of pulling back the filament 40 upward (upstream in the transfer direction of the filament 40) by about 1 to 5 [mm]. The pull back operation is one of the methods for rapidly decreasing the internal pressure inside the modeling head 110. For this reason, the feed speed during the pull-in operation (the feed speed in the minus direction is the pull-in direction) may be approximately 3 to 10 times faster than the normal feed speed, and the pressure inside the modeling head 110 is released. Since the direction is the direction, the load caused by the operation is relatively smaller than the load for feeding the filament 40 into the nozzle 111.
By reducing the internal pressure in the modeling head 110 in this way, the fluidized modeling material remaining inside the modeling head 110 (nozzle 111) is pulled back upward (upstream in the direction of filament 40 transfer in the modeling head 110). be able to.
By performing this pulling back operation, it is possible to minimize the modeling material remaining in the modeling head 110 from dripping from the tip of the nozzle 111 when the modeling head 110 is moved from the purge device 50 to the modeling area.

すなわち、制御部400は、パージ動作(処理)終了時に造形ヘッド110内の内圧を下げる工程を実行する。そして、この内圧を下げる工程は、フィラメント送り機構21によりフィラメント40を引き込む方向へフィラメント40を移送することによって、造形ヘッド110内部の内圧を下げる。   That is, the control unit 400 executes a step of reducing the internal pressure in the modeling head 110 at the end of the purge operation (processing). In the step of lowering the internal pressure, the filament 40 is moved in the direction in which the filament 40 is pulled by the filament feed mechanism 21, thereby lowering the internal pressure in the modeling head 110.

本実施形態の、上述したような構成であれば、造形ヘッド110の容量に応じて、造形ヘッド110内の造形材料を必要な量だけ入替えすることができる。
特に、ノズル111から吐出された造形材料を被着面51に対して確実に付着(接着)させることができるので、被着面51に付着した造形材料が造形ヘッド110(ノズル111)表面などに再度付着することがなく、確実に回収できる。
If it is the structure as mentioned above of this embodiment, according to the capacity | capacitance of the modeling head 110, only the required quantity of modeling materials in the modeling head 110 can be replaced.
In particular, since the modeling material discharged from the nozzle 111 can be reliably attached (adhered) to the adherend surface 51, the modeling material attached to the adherend surface 51 is applied to the surface of the modeling head 110 (nozzle 111) or the like. It can be reliably recovered without being attached again.

[被着面クリーニング機構]
次に、パージ装置50によるパージ処理後に、被着体としてのパージ用ローラ52aの被着面51上に付着した付着物(吐出材料)を除去する除去手段としての被着面クリーニング機構70について、図を用いて説明する。
図9、及び図12に例示するように、本実施形態のパージ装置50では、被着体であるパージ用ローラ52aの被着面(被着体面)51からパージした付着物を除去するための被着面クリーニング機構70を有している。
図9及び図12には、回転するブラシ71をクリーニング部材として用いた例を示しているが、他の構成であってもよい。
[Adhesion surface cleaning mechanism]
Next, with respect to the adherend surface cleaning mechanism 70 as a removing means for removing deposits (discharge material) adhering to the adherend surface 51 of the purge roller 52a as the adherend after the purge processing by the purge device 50, This will be described with reference to the drawings.
As illustrated in FIG. 9 and FIG. 12, in the purge apparatus 50 of this embodiment, the purged deposits are removed from the adherend surface (adherence surface) 51 of the purge roller 52 a that is the adherend. An adherend surface cleaning mechanism 70 is provided.
9 and 12 show an example in which the rotating brush 71 is used as a cleaning member, other configurations may be used.

クリーニング部材として用いるブラシ71は、耐熱性があり、弾性(コシ)のある樹脂又は金属等の材質で形成され、被着面51に接触するとその部分が撓むように設計されている。また、ブラシ71の表面は造形材料に対して離型性を示すものでもよい。ブラシ71の回転方向は、被着面51を有する回転体(パージ用ローラ52a)の回転方向に対して、対向する方向(同一の回転方向)となる。例えば、図12ではパージ用ローラ52aが反時計回りで回転するのに対して、ブラシ71も反時計回りで回転する。ブラシ71の回転速度は被着面51の回転速度よりも高い(1〜3倍程度)方が、良好に被着面51から造形材料を剥離する効果が得られる。ブラシ71を回転することによって連続的に被着面51から造形材料を掻き落とすように剥離する。   The brush 71 used as the cleaning member is made of a material such as resin or metal having heat resistance and elasticity (elasticity), and the portion is designed to bend when it comes into contact with the adherend surface 51. Further, the surface of the brush 71 may exhibit releasability with respect to the modeling material. The rotation direction of the brush 71 is a direction (same rotation direction) as opposed to the rotation direction of the rotating body (purge roller 52a) having the adherend surface 51. For example, in FIG. 12, while the purge roller 52a rotates counterclockwise, the brush 71 also rotates counterclockwise. When the rotation speed of the brush 71 is higher than the rotation speed of the adherend surface 51 (about 1 to 3 times), the effect of exfoliating the modeling material from the adherend surface 51 can be obtained. By rotating the brush 71, the modeling material is continuously peeled off from the adherend surface 51.

ブラシ71等のクリーニング部材と接触する部分の被着面51の温度は、パージ処理で付着させる部分の被着面51の温度よりも大きく下げた温度であって、被着面51に付着した造形材料が、被着面51から剥離しやすい温度とする。
造形ヘッド110が位置決めされる高温部との温度勾配を設ける方法としては、加熱手段がチャンバー220である場合は、クリーニング部材との接触箇所の近傍に冷却手段を設けてもよい。例えば、パージ用ローラ52aの片側に水冷パイプを内蔵してもよい。
被着面加熱手段58が、パージ用ローラ52aに内蔵されたハロゲンランプ58a等の加熱ヒータである場合は、図12に示すように断熱部材58b等の断熱材で加熱ヒータを覆うことによって、加熱ヒータの熱を被着面51に集中させることができる。
The temperature of the adherend surface 51 in the portion that comes into contact with the cleaning member such as the brush 71 is a temperature that is greatly lower than the temperature of the adherend surface 51 in the portion to be attached by the purge process, and the modeling attached to the adherend surface 51. The temperature is set so that the material is easily peeled off from the adherend surface 51.
As a method of providing a temperature gradient with the high temperature part where the modeling head 110 is positioned, when the heating unit is the chamber 220, a cooling unit may be provided in the vicinity of the contact point with the cleaning member. For example, a water cooling pipe may be built in one side of the purge roller 52a.
When the adherend surface heating means 58 is a heater such as a halogen lamp 58a built in the purge roller 52a, heating is performed by covering the heater with a heat insulating material such as a heat insulating member 58b as shown in FIG. Heat of the heater can be concentrated on the adherend surface 51.

更に、図9に示すように、ブラシ71に付着した造形材料を除去するために、櫛歯部材を設けて回収容器79に落とす。ブラシ71をパージ装置50から着脱可能に取り付ける構造を備えて、ブラシ71を清掃したり、交換したりすることが可能である。
ここで、クリーニング部材の構成としては、回転するブラシ71に限定されるものではなく、例えば、被着面51から造形材料を剥離できる方法であれば、スクレーパ部材や、スクレーパ部材がスパイラル上に配置された回転ローラに設けられた回転刃でもよい。このような構成の場合は、クリーニング部材自体に弾力を持たせることができないので、パージ用ローラ52aとクリーニング部材の間には付勢手段77を設けた方がよい。
このように被着面51をクリーニングするクリーニング手段として被着面クリーニング機構70を備えることで、被着面51を連続して使用できる時間を格段に延ばすことができる。
Further, as shown in FIG. 9, in order to remove the modeling material attached to the brush 71, a comb tooth member is provided and dropped into the collection container 79. A structure in which the brush 71 is detachably attached to the purge device 50 is provided, and the brush 71 can be cleaned or replaced.
Here, the configuration of the cleaning member is not limited to the rotating brush 71. For example, as long as the modeling material can be peeled off from the adherend surface 51, the scraper member or the scraper member is arranged on the spiral. A rotating blade provided on the rotating roller may be used. In such a configuration, since the cleaning member itself cannot be given elasticity, it is preferable to provide a biasing means 77 between the purge roller 52a and the cleaning member.
Thus, by providing the adherend surface cleaning mechanism 70 as a cleaning means for cleaning the adherend surface 51, the time during which the adherend surface 51 can be used continuously can be significantly extended.

ここで、図9を用いて、被着面クリーニング機構70の取り付け構成の概略、及びクリーニング部材として例示した回転するブラシ71の駆動手段について説明しておく。
回転するブラシ71の駆動手段は、例えば、図9に示すようにモータ73等の駆動源とクリーニング伝達機構74から構成される。
クリーニング伝達機構74は、複数のギア、耐熱性ベルトなど適宜選択される。駆動源(モータ)及びモータドライバは、チャンバー220が利用される場合は、チャンバー220のいずれかの側壁部であるチャンバー側壁22cの外部に配置される。
回転するブラシ71は、パージ用ローラ52a用の取り付け部材56がある場合には、取り付け部材56に設けられた支点を中心に揺動する揺動部材75を介して、その軸受75aを挟むように支持される。また、揺動部材75の片方に、回転するブラシ71の軸75bが延在し、従動ギアが固定され、上述したクリーニング伝達機構74に接続される。
Here, with reference to FIG. 9, an outline of an attachment configuration of the adherend surface cleaning mechanism 70 and driving means for the rotating brush 71 exemplified as the cleaning member will be described.
The driving means for the rotating brush 71 includes, for example, a driving source such as a motor 73 and a cleaning transmission mechanism 74 as shown in FIG.
The cleaning transmission mechanism 74 is appropriately selected from a plurality of gears, a heat resistant belt, and the like. When the chamber 220 is used, the driving source (motor) and the motor driver are disposed outside the chamber side wall 22c that is one of the side walls of the chamber 220.
When there is an attachment member 56 for the purge roller 52a, the rotating brush 71 sandwiches the bearing 75a via a swinging member 75 that swings about a fulcrum provided on the mounting member 56. Supported. In addition, a shaft 75b of the rotating brush 71 extends on one side of the swing member 75, the driven gear is fixed, and is connected to the cleaning transmission mechanism 74 described above.

また、揺動部材75の長手方向略中央には、パージ用ローラ52aを支持する板状部材55との間に、パージ用ローラ52aと、クリーニング部材である回転するブラシ71との間に付勢力を付与する付勢手段77が設けられている。
そして、パージ用ローラ52aとブラシ71の下方には、回転するブラシ71により除去した造形材料を回収する回収容器79が設けられており、図9図中、回転するブラシ71から離れた側には飛散する造形材料を回収容器79内に導くガイド板80が設けられている。
In addition, the urging force between the purge roller 52a and the rotating brush 71 serving as a cleaning member is provided between the plate-like member 55 that supports the purge roller 52a at the center in the longitudinal direction of the swing member 75. An urging means 77 is provided for imparting.
A recovery container 79 for recovering the modeling material removed by the rotating brush 71 is provided below the purge roller 52a and the brush 71. In FIG. A guide plate 80 that guides the modeling material to be scattered into the collection container 79 is provided.

[造形ヘッドの横移動]
また、本実施形態のパージ用ローラ52aを用いるパージ装置50では、図11(b)に示すように、造形ヘッド110を、少しずつパージ用ローラ52aの軸方向であるX軸方向又はY軸方向に移動させる。具体的には、パージ用ローラ52a上の被着面51の移動方向と直交する方向に造形ヘッド110を移動させる。
造形ヘッド110のX軸方向又はY軸方向への移動ピッチ(移動量)は、上述した吐出材料幅:W2以上とすれば良い。図1等を用いて説明したX軸駆動機構310又はY軸駆動機構320を利用して造形ヘッド110を移動する。
図11(b)に示すように、造形ヘッド110は、X軸又はY軸の方向へ移動しつつ、ノズル111から造形材料をパージ用ローラ52aに吐出し、パージ用ローラ52aは、ノズル111から造形材料が吐出されている間、回転する。したがって、造形ヘッド110からパージ用ローラ52aの被着面51に吐出され、被着面51に付着した(接着された)造形材料は、被着面51に対してらせん状に連続的に付着する。
[Horizontal movement of modeling head]
Further, in the purge device 50 using the purge roller 52a of the present embodiment, as shown in FIG. 11B, the modeling head 110 is gradually moved in the X-axis direction or the Y-axis direction which is the axial direction of the purge roller 52a. Move to. Specifically, the modeling head 110 is moved in a direction orthogonal to the moving direction of the adherend surface 51 on the purge roller 52a.
The movement pitch (movement amount) of the modeling head 110 in the X-axis direction or the Y-axis direction may be set to the above-described discharge material width: W2 or more. The modeling head 110 is moved using the X-axis drive mechanism 310 or the Y-axis drive mechanism 320 described with reference to FIG.
As shown in FIG. 11B, the modeling head 110 discharges the modeling material from the nozzle 111 to the purge roller 52 a while moving in the X-axis or Y-axis direction, and the purge roller 52 a Rotates while the modeling material is being dispensed. Therefore, the modeling material discharged from the modeling head 110 onto the adherend surface 51 of the purge roller 52 a and attached (adhered) to the adherend surface 51 continuously adheres spirally to the adherend surface 51. .

上述したように構成することで、パージ用ローラ52aの径が小さくても、大量の造形材料を造形ヘッド110から被着面51に吐出することができるので、造形ヘッド110を造形材料が良好に吐出可能な状態に回復することができる。
更に、造形ヘッド110内の造形材料と、造形ヘッド110から外側へ吐出された造形材料と、パージ用ローラ52aの被着面51に付着している(接着されている)造形材料とが連続している(繋がっている)状態で、パージ用ローラ52aを回転する。このため、造形ヘッド110のノズル111から連続的に造形材料を引き出すことができ、ノズル111の内部に詰まった造形材料をノズル111から除去することができる。
すなわち、パージ処理(吐出動作)を行っている間、造形ヘッド110のノズル111内の造形材料とパージ用ローラ52aの被着面51に付着した造形材料とが繋がる(連続している)状態となる。
With the configuration described above, even if the purge roller 52a has a small diameter, a large amount of modeling material can be discharged from the modeling head 110 to the adherend surface 51. It is possible to recover to a dischargeable state.
Furthermore, the modeling material in the modeling head 110, the modeling material discharged to the outside from the modeling head 110, and the modeling material adhering (adhered) to the adherend surface 51 of the purge roller 52a are continuous. The purge roller 52a is rotated in the connected state (connected). For this reason, a modeling material can be continuously pulled out from the nozzle 111 of the modeling head 110, and the modeling material clogged inside the nozzle 111 can be removed from the nozzle 111.
That is, during the purge process (discharge operation), the modeling material in the nozzle 111 of the modeling head 110 and the modeling material attached to the adherend surface 51 of the purge roller 52a are connected (continuous). Become.

造形ヘッド110は、パージ用ローラ52a(被着面51)に造形材料を吐出しながら移動する。そのため、例えばクリーニング部材(ブラシ71)で被着面51から全ての造形材料を剥がすことができず、パージ用ローラ52aの被着面51に一部の造形材料が残された状態であっても、その剥がし残した造形材料が存在する被着面51の位置からノズル111が移動している。このため、被着面51に剥がし残した造形材料が造形ヘッド110のノズル111に再度付着することがない。
加えて、被着面51の高さ方向の位置を一定に保つことができるので、造形ヘッド110(ノズル111)と被着面51とのギャップ(間隔)を一定に制御することができる。
また、クリーニング部材(ブラシ71)によってパージ用ローラ52aから造形材料を掻き落とすことで、付着物の端部から造形材料が剥離できるので、パージ時にノズル111から連続的に造形材料を吐出する必要はない。例えば、ある程度の長さの単位で断続的にパージ用ローラ52aの被着面51にノズル111から造形材料を吐出してもよい。
The modeling head 110 moves while discharging the modeling material onto the purge roller 52a (the adherend surface 51). For this reason, for example, all the modeling material cannot be peeled off from the adherend surface 51 by the cleaning member (brush 71), and a part of the modeling material is left on the adherend surface 51 of the purge roller 52a. The nozzle 111 is moved from the position of the adherend surface 51 where the modeling material left to be peeled is present. For this reason, the modeling material left to peel off on the adherend surface 51 does not adhere to the nozzle 111 of the modeling head 110 again.
In addition, since the position in the height direction of the adherend surface 51 can be kept constant, the gap (interval) between the modeling head 110 (nozzle 111) and the adherend surface 51 can be controlled to be constant.
Further, the modeling material can be peeled off from the end of the deposit by scraping the modeling material from the purge roller 52a with the cleaning member (brush 71), so it is necessary to continuously discharge the modeling material from the nozzle 111 during the purge. Absent. For example, the modeling material may be intermittently discharged from the nozzle 111 onto the adherend surface 51 of the purge roller 52a in units of a certain length.

ここで、上述した本実施形態のパージ装置50を用いずに、造形ヘッド110のノズル111から重力のみに頼って溶融された造形材料を下方にパージした場合に発生し得る不具合の例について、図を用いて説明する。
図14は、造形ヘッド110のノズル111から重力のみに頼って下方に溶融された造形材料を吐出した場合の説明図である。図14(a)は、ノズル111に吐出された造形材料がノズル111にU字状に再度付着した状態を示し、図14(b)は、吐出された造形材料が暴れてノズル111に付着した状態を示している。
図11等に示したパージ用ローラ52aを用いずに、ノズル111から重力のみに頼って溶融された造形材料を下方に吐出した場合、図14(a)及び(b)に示すようにノズル111から吐出された造形材料が暴れてノズル111に再度付着する場合がある。この場合、造形ヘッド110から造形材料を所定量吐出することができない。
Here, an example of a problem that may occur when the modeling material melted by relying only on gravity from the nozzle 111 of the modeling head 110 is purged downward without using the purge device 50 of the present embodiment described above. Will be described.
FIG. 14 is an explanatory view when the modeling material melted downward is discharged from the nozzle 111 of the modeling head 110 only by gravity. FIG. 14A shows a state in which the modeling material discharged to the nozzle 111 is again attached to the nozzle 111 in a U-shape, and FIG. 14B shows that the discharged modeling material has been violently attached to the nozzle 111. Indicates the state.
When the modeling material melted by relying only on gravity is discharged downward from the nozzle 111 without using the purge roller 52a shown in FIG. 11 and the like, the nozzle 111 is shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b). In some cases, the modeling material discharged from the violently adheres to the nozzle 111 again. In this case, a predetermined amount of modeling material cannot be discharged from the modeling head 110.

そこで、本実施形態のパージ装置50では、図11等に示すように、ノズル111の内部から造形材料を吐出して回収するときに、造形ヘッド110のノズル111内部の造形材料と、パージ用ローラ52aの被着面51に付着した造形材料とが繋っている(連続している)状態で、パージ用ローラ52aを回転させる。このように回転させることで、造形ヘッド110のノズル111から吐出された造形材料が暴れることなく、造形ヘッド110のノズル111の内部から造形材料を引き出してノズル111の外部へ吐出することができる。   Therefore, in the purge device 50 of the present embodiment, as shown in FIG. 11 and the like, when the modeling material is discharged from the inside of the nozzle 111 and collected, the modeling material inside the nozzle 111 of the modeling head 110 and the purge roller The purge roller 52a is rotated in a state where the modeling material adhering to the adherend surface 51 of 52a is connected (continuous). By rotating in this way, the modeling material ejected from the nozzle 111 of the modeling head 110 can be drawn out from the inside of the nozzle 111 of the modeling head 110 and discharged to the outside of the nozzle 111 without being disturbed.

[パージ装置の別形態]
次に、被着面51を移動させる回転体を有したパージ装置50(ノズル清掃部240)の変形例について説明する。
図15は、パージ装置50の変形例の説明図であり、図15(a)が、搬送ローラ53aと架張ローラ53bに架張されるパージ用ベルト51a表面上に被着面51を形成したベルト方式の変形例1を示している。また、図15(b)が、送り出しローラ53cに巻かれたパージ用リボン51bを、搬送ローラ53aに架張し、巻き取りローラ53dで巻き取る巻き取り方式(リボン方式)の変形例2を示している。
[Another form of purge device]
Next, a modified example of the purge device 50 (nozzle cleaning unit 240) having a rotating body that moves the adherend surface 51 will be described.
FIG. 15 is an explanatory view of a modified example of the purge device 50. FIG. 15A shows that the adherend surface 51 is formed on the surface of the purge belt 51a stretched between the transport roller 53a and the stretch roller 53b. The modification 1 of a belt system is shown. FIG. 15B shows a second modification of the winding method (ribbon method) in which the purging ribbon 51b wound around the feeding roller 53c is stretched around the conveying roller 53a and wound by the winding roller 53d. ing.

(変形例1)
本変形例1のパージ装置50は、図15(a)に示すように、搬送ローラ53aと架張ローラ53bに架張されるパージ用ベルト51aの表面上に被着面51を形成する。ここで、搬送ローラ53aは、パージ用ベルト51aの裏面から、造形ヘッド110(ノズル111)の位置を規定するためのバックアップローラとして機能する。
本変形例1のパージ装置50の基本的な構成は、パージ用ベルト51aの表面上に被着面51を形成したベルト方式である以外は、図11等のローラ式の構成と同様である。そして、本変形例1のベルト方式の形態でも、上述したローラ式の形態と同様な効果が得られる。
(Modification 1)
As shown in FIG. 15A, the purge device 50 according to the first modification forms the adherend surface 51 on the surface of the purge belt 51a stretched between the transport roller 53a and the stretch roller 53b. Here, the conveyance roller 53a functions as a backup roller for defining the position of the modeling head 110 (nozzle 111) from the back surface of the purge belt 51a.
The basic configuration of the purge device 50 according to the first modification is the same as the roller configuration shown in FIG. 11 and the like except that a belt type in which the adherend surface 51 is formed on the surface of the purge belt 51a. The same effect as that of the roller-type configuration described above can be obtained even in the belt-type configuration of the first modification.

また、図15(a)に示すベルト方式でも、被着面51上に付着した(接着された)造形材料のクリーニング(掻き落とし)手段として、上述したローラ式のパージ装置と同様の被着面クリーニング機構70を用いる。ベルト方式で図15(a)に示すように架張ローラ53bの径を小さくしてエッジ部53eを設けることで、パージ用ベルト51aを屈曲させて被着面51上に付着した造形材料を剥離することができる。
また、パージ用ベルト51aの一部を、造形ヘッド110近傍の高温領域の外側に配置することができるので、パージ(接着)箇所と剥離箇所との間に温度差を設けることができる。
In addition, in the belt system shown in FIG. 15 (a), as the means for cleaning (scraping off) the modeling material adhering (adhered) onto the adherend surface 51, the adherend surface similar to the roller purge device described above. A cleaning mechanism 70 is used. As shown in FIG. 15A, a belt system is used to reduce the diameter of the stretching roller 53b and provide an edge portion 53e, whereby the purge belt 51a is bent and the modeling material attached on the adherend surface 51 is peeled off. can do.
In addition, since a part of the purge belt 51a can be disposed outside the high temperature region in the vicinity of the modeling head 110, a temperature difference can be provided between the purge (adhesion) location and the separation location.

(変形例2)
本変形例2のパージ装置50は、図15(b)に示すように、送り出しローラ53cに巻かれたパージ用リボン51bを搬送ローラ53aに架張し、巻き取りローラ53dで巻き取る。搬送ローラ53aは、パージ用リボン51bの裏面から、造形ヘッド110(ノズル111)の位置を規定するためのバックアップローラとして機能する。
本変形例2のパージ装置50は、上述したローラ式のパージ装置とは異なり、巻き取りローラ53dで巻き取るパージ用リボン51bに造形材料を付着させる(接着させる)ので、被着面51上に付着した造形材料をクリーニングする(掻き落とす)手段を設けていない。
(Modification 2)
As shown in FIG. 15B, the purge device 50 according to the second modified example stretches the purge ribbon 51b wound around the feed roller 53c on the transport roller 53a and winds it with the take-up roller 53d. The transport roller 53a functions as a backup roller for defining the position of the modeling head 110 (nozzle 111) from the back surface of the purge ribbon 51b.
Unlike the roller-type purge device described above, the purge device 50 according to the second modification attaches (adheres) a modeling material to the purge ribbon 51b taken up by the take-up roller 53d. There is no means for cleaning (scraping off) the deposited modeling material.

また、通常、パージ用リボン51bは細く薄いので、造形材料をパージ用リボン51bに付着させたまま巻取ることが可能である。一方、リボンは巻き取る必要があるので、パージ用リボン51bの材質として硬度の低い樹脂を用いることが好ましい。
本変形例2のパージ装置50は、被着面51上に付着した造形材料のクリーニング手段が不要であるので、上述したローラ式のパージ装置よりも構成が簡素である。また、パージ用リボン51bに付着させた(接着させた)造形材料が被着面51から剥離しないので、パージ処理の経時的な変化を被着面51に記録として残すことができる。
Further, since the purge ribbon 51b is usually thin and thin, the modeling material can be wound up while being attached to the purge ribbon 51b. On the other hand, since the ribbon needs to be wound, it is preferable to use a resin having low hardness as the material of the purge ribbon 51b.
The purge device 50 according to the second modification has a simpler configuration than the roller-type purge device described above because it does not require a cleaning means for the modeling material adhered on the adherend surface 51. Further, since the modeling material adhered (adhered) to the purge ribbon 51b does not peel from the adherend surface 51, the change with time of the purge process can be recorded on the adherend surface 51 as a record.

また、本変形例2のパージ装置50は、細いパージ用リボン51bを送り出しローラ53cから送り出して巻き取りローラ53dで巻き取る、パージ用リボン51bを一方向に移動する構成であるが、次のように構成してもよい。
巻き取りローラ53dでの巻き取りが完了した後、巻き取りローラ53d、搬送ローラ53a、及び送り出しローラ53cを逆方向に回転させる。そして、搬送ローラ53aの軸方向の異なった被着面51の位置、又はクリーニング手段で造形材料を掻き落とした被着面51の位置に、造形ヘッド110のノズル111から吐出される造形材料を付着させる(接着させる)。これにより、パージ用リボン51b、1本当たりの使用期間を長くでき、メンテナンスの頻度を低減することが可能となる。
但し、搬送ローラ53aの軸方向の異なった被着面51の位置に、吐出される造形材料を付着させる場合には、図11に示す構成と同様に造形ヘッド110を搬送ローラ53a(図11におけるパージ用ローラ52a)の軸方向に移動させるとともに、所定幅以上のパージ用リボン51bを用いる。
The purge device 50 according to the second modification is configured to move the purge ribbon 51b in one direction by feeding the thin purge ribbon 51b from the feed roller 53c and winding it by the take-up roller 53d. You may comprise.
After the winding by the winding roller 53d is completed, the winding roller 53d, the conveying roller 53a, and the feeding roller 53c are rotated in the reverse direction. Then, the modeling material discharged from the nozzle 111 of the modeling head 110 is attached to the position of the deposition surface 51 in the axial direction of the transport roller 53a or the position of the deposition surface 51 where the modeling material is scraped off by the cleaning means. Let (adhere). As a result, the purge ribbon 51b can be used for a longer period of time, and the frequency of maintenance can be reduced.
However, when depositing the modeling material to be ejected on the position of the adherend surface 51 in the axial direction of the transport roller 53a, the modeling head 110 is transported to the transport roller 53a (in FIG. 11) similarly to the configuration shown in FIG. The purging roller 52a) is moved in the axial direction, and a purging ribbon 51b having a predetermined width or more is used.

1 三次元造形装置
21 フィラメント送り機構
40 フィラメント
50 パージ装置
51 被着面
51a パージ用ベルト
51b パージ用リボン
52a パージ用ローラ
53 ステッピングモータ
53a 搬送ローラ53
53b 架張ローラ
53c 送り出しローラ
53d 巻き取りローラ
53e エッジ部
56 取り付け部材
57 高さ調整手段
57a ネジ
58 被着面加熱手段
58a ハロゲンランプ
58b 断熱部材
60 ヘッド先端部クリーニング装置
70 被着面クリーニング機構
100 材料供給部
110 造形ヘッド
111 ノズル
210 載置部
211 ステージ
212 造形プレート
220 チャンバー
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 SYMBOLS 1 3D modeling apparatus 21 Filament feed mechanism 40 Filament 50 Purge apparatus 51 Adhering surface 51a Purge belt 51b Purge ribbon 52a Purge roller 53 Stepping motor 53a Conveying roller 53
53b Stretching roller 53c Feeding roller 53d Winding roller 53e Edge portion 56 Mounting member 57 Height adjusting means 57a Screw 58 Adhering surface heating means 58a Halogen lamp 58b Heat insulating member 60 Head end portion cleaning device 70 Adhering surface cleaning mechanism 100 Material Supply unit 110 Modeling head 111 Nozzle 210 Placement unit 211 Stage 212 Modeling plate 220 Chamber 310 X-axis drive mechanism 320 Y-axis drive mechanism 330 Z-axis drive mechanism 400 Control unit

米国特許出願公開第2014/0252684号明細書US Patent Application Publication No. 2014/0252684 特許第4685900号公報Japanese Patent No. 4658900

Claims (12)

流動化させた造形材料を造形ヘッドのノズルから吐出して三次元造形物を造形する三次元造形装置において、
前記造形ヘッドから吐出された前記造形材料を回収するパージ装置を備え、
前記パージ装置は、前記造形材料が付着する被着面と、該被着面を移動する被着面移動手段とを有し、
前記ノズルから前記造形材料を吐出しながら、前記ノズルから吐出された前記造形材料が前記被着面に付着した状態で前記被着面移動手段により前記被着面を移動することを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus for modeling the three-dimensional model by discharging the fluidized modeling material from the nozzle of the modeling head,
A purge device for recovering the modeling material discharged from the modeling head;
The purge device has a deposition surface to which the modeling material adheres, and a deposition surface moving means for moving the deposition surface,
The tertiary is characterized in that, while discharging the modeling material from the nozzle, the deposition surface is moved by the deposition surface moving means in a state where the modeling material discharged from the nozzle adheres to the deposition surface. Original modeling device.
請求項1に記載の三次元造形装置において、
前記被着面を前記被着面移動手段により移動するとき、前記被着面に付着した前記造形材料と前記造形ヘッドの内部の前記造形材料とが繋がっ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 when the adherend surface is moved by the adherend surface moving means, the modeling material attached to the adherend surface and the modeling material inside the modeling head are connected to each other. .
請求項1又は2に記載の三次元造形装置において、
前記パージ装置は、回転体を有し、
前記被着面は、前記回転体の表面であり、
前記被着面移動手段は、前記回転体を回転させることで前記被着面を移動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 claim 1 or 2,
The purge device has a rotating body,
The adherend surface is a surface of the rotating body,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the adherend moving means moves the adherend surface by rotating the rotating body.
請求項1又は2に記載の三次元造形装置において、
前記パージ装置は、回転体と、前記回転体によって移動されるベルト又はリボンとを備え、
前記被着面は、前記ベルト又は前記リボンの表面であり、
前記被着面移動手段は、前記回転体を回転させることで前記被着面を移動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 claim 1 or 2,
The purge device includes a rotating body, and a belt or ribbon moved by the rotating body,
The adherend surface is the surface of the belt or the ribbon,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the adherend moving means moves the adherend surface by rotating the rotating body.
請求項1乃至4のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記造形ヘッドに供給される造形材料の供給速度に連動させて、前記被着面移動手段による前記被着面の移動速度を制御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 characterized by controlling a moving speed of the adherend surface by the adherend surface moving means in conjunction with a supply speed of a modeling material supplied to the modeling head.
請求項1乃至5のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記造形ヘッドの前記ノズルの先端位置と、前記パージ装置の前記被着面との距離を前記造形材料の厚みに合わせて調節する調整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 5,
3. A three-dimensional modeling apparatus comprising adjusting means for adjusting a distance between a tip position of the nozzle of the modeling head and the adherend surface of the purge device in accordance with a thickness of the modeling material.
請求項1乃至6のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記パージ装置の前記被着面の温度を所定温度に加熱する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 6,
A three-dimensional modeling apparatus comprising heating means for heating a temperature of the adherend surface of the purge apparatus to a predetermined temperature.
請求項1乃至7のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記パージ装置の前記被着面の材質が、少なくともポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファィド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトンの1つから選ばれる有機高分子材料であ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 7,
An organic polymer material selected from at least one of polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, polyphenylenesulfide, polycarbonate, polyarylate, polyimide, and polyetheretherketone, as the material for the adherend surface of the purge device The three-dimensional modeling apparatus characterized by being.
請求項1乃至8のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記パージ装置の前記被着面に付着した造形材料を除去する除去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 8,
A three-dimensional modeling apparatus comprising a removing unit that removes the modeling material attached to the adherend surface of the purge apparatus.
請求項1乃至9のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記被着面移動手段による前記被着面の移動方向と直交する方向に前記造形ヘッドを移動させる移動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 9,
A three-dimensional modeling apparatus comprising: a moving unit that moves the modeling head in a direction orthogonal to a moving direction of the adherend surface by the adherend surface moving unit.
請求項1乃至10のいずれか一に記載の三次元造形装置において、
前記造形ヘッドに造形材料を送り込んで供給する送り機構と、
前記送り機構による前記造形ヘッドへの造形材料の供給速度と、前記パージ装置による前記被着面の移動速度とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記造形材料を吐出する動作を終了するときに、前記送り機構により前記造形ヘッドに造形材料を送り込んで供給する送り方向とは逆方向に、前記造形ヘッドの内部の前記造形材料を移動させ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 10,
A feeding mechanism that feeds and feeds a modeling material to the modeling head;
A control unit that controls the supply speed of the modeling material to the modeling head by the feed mechanism and the moving speed of the adherend surface by the purge device;
With
When the control unit finishes the operation of discharging the modeling material, the modeling material inside the modeling head is opposite to the feeding direction in which the modeling material is fed and supplied to the modeling head by the feeding mechanism. 3D modeling apparatus characterized by moving
流動化させた造形材料を造形ヘッドのノズルから吐出して三次元造形物を造形する三次元造形装置に用いられ、前記造形ヘッドの内部から吐出された造形材料を回収するパージ装置において、
前記造形材料が付着する被着面と、該被着面を移動する被着面移動手段とを有し、前記造形材料が付着した状態の前記被着面を前記被着面移動手段により移動することで、前記造形材料の回収が行われることを特徴とするパージ装置。
In the purge device for recovering the modeling material discharged from the inside of the modeling head, which is used in the three-dimensional modeling apparatus that discharges the fluidized modeling material from the nozzle of the modeling head to model the three-dimensional modeled object,
An adherend surface to which the modeling material adheres and an adherend surface moving means for moving the adherend surface are moved by the adherend surface moving means. Then, the purge device is characterized in that the modeling material is collected.
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