JP5845609B2 - 造形装置 - Google Patents
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また、測定対象物を測定する装置や、コンピューターや、立体物の造形のための装置といった複数の装置からなるシステムによって、立体物のコピーを実現する技術が知られている(特許文献7,8参照)。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、構成が簡易な粉末結合法による造形装置を提供する。
噴出部の側に回り込みにくくする構成として、上記ならし部は、上記噴出部を覆って粉末状形成材料をならす際のならし位置と、上記噴出部を露出させて結合材を噴出可能とする露出位置とを移動可能に設けるようにしてもよい。そして、上記制御部は、吐出部から粉末状形成材料を吐出するときにならし位置に上記ならし部を位置させ、上記噴出部が結合材を噴出するときに露出位置に上記ならし部を位置させるように制御する。これにより、粉末状形成材料が噴出部に付着しにくくできる。
造形物が形成される支持部の構成として、テーブルと、このテーブルを囲む筒部と、この筒部の外でならした粉末状形成材料を回収する回収部とを備えるように構成し、回収した粉末状形成材料を再利用するようにしてもよい。
造形データを求める演算には多大な処理能力を必要とする。このため、上記制御部は、自ら演算して上記造形データを求めるか、外部のネットワークを介して外部の複数の演算装置で上記造形データを求めるようにすることができる。
また、ならし部は吐出部と噴出部とを区切るようにすることで、結合材を噴出する噴出部に粉末状形成材料が付着しにくくすることもできる。
1.複合機の構成
図1は、本実施形態にかかる造形装置を適用した3次元複合機10の外観例を斜視図により示している。3次元複合機10は、装置全体を覆う筺体11の前面上部側に扉12を有している。また、筺体11の内部には、処理用空間としてのチャンバー13が形成されている。ユーザは、扉12を開けることで、チャンバー13内にアクセス可能であり、チャンバー13内に測定対象物Mとしての立体物を載置したり、載置した測定対象物Mを取り出したり、チャンバー13内で造形された立体物(造形物R)を取り出したりすることができる。3次元複合機10は、筺体11表面の所定位置に、ユーザに対する表示部としての表示装置11a(液晶パネル等)や、ユーザからの操作を受け付ける操作受付部11bとしてのスイッチやボタンやタッチパネル等を適宜備える。
ヘッド移動機構(移動部)33は、造形ヘッド32を枠内でX,Y方向に移動可能なように支持している。支持部は、テーブル14aと、このテーブル14aを囲む筒部14bと、この筒部14b外の外でならした粉末状形成材料を回収する回収部36aとを備え、回収した粉末状形成材料を再利用できるようになっている。
造形ヘッド32は、粉末状形成材料と結合材と着色剤を供給するものである。図に示す右方には上部からチューブで供給される粉末状形成材料を下方の所定の領域に吐出する吐出部34を備え、図に示す左方には上部からチューブで供給される結合材と着色剤を噴出する噴出部32aを備えている。また、吐出部34と噴出部32aとの間には回転駆動可能に支持されるならし部35を備えている。ならし部35は、上記噴出部32aを覆って覆蓋する凹部状に形成されたキャップ35aと、このキャップ35aを両側で半回転可能に支持するアーム35b,35bを有している。キャップ35aの下面には堤防状の突起35a1が形成されており、噴出部32aを覆蓋する位置がならし位置であり、半回転して噴出部32aを露出させる位置が露出位置である。なお、半回転したときに突起35a1は上方に突出することになるが、造形ヘッド32の側には同突起35a1を収容可能な凹みを形成してあるので、造形ヘッド32は半回転可能である。ならし位置では、キャップ35aが噴出部32aを覆蓋しつつ、突起35a1が下に突き出る状態となるので、吐出部34から吐出される粉末状形成材料をならすことができる。
造形ヘッド32は、結合材タンク32bと、着色剤タンク32cと、粉末状形成材料タンク36bに対してチューブで接続されており、噴出及び吐出する着色剤と結合材と粉末状形成材料が供給されるようになっている。また、造形ヘッド32が吐出部34から上記テーブル14a上に粉末状形成材料を吐出した後、ならし部35の突起35a1で上面をならし、余分な粉末状形成材料は筒部14bの外に掻き出される。掻き出された粉末状形成材料は回収部36aにて回収されて粉末状形成材料タンク36bに供給されるので、回収した粉末状形成材料を再利用できる。なお、ならすときにはならし部35のキャップ35aが噴出部32aを覆蓋しているので、吐出部34から吐き出されて撒き上がった粉末状形成材料が噴出部32aに付着して詰まらせてしまうことがない。なお、本実施例では、キャップ35aが噴出部32aを覆い被さっているが、少なくとも吐出部34と噴出部32aとを区切るような位置であれば粉末状形成材料が噴出部32aに付着して詰まらせてしまうことを防止できる。
上述したように本実施例では制御部40が3次元モデルデータを生成したりスライスデータを生成している。しかし、かかる演算処理の負担は大きいのでネットワーク50を介して外部の演算装置51a〜51cに接続し、これらを利用して3次元モデルデータやスライスデータを求めるようにしても良い。このように構成すれば、制御部40のCPU41やメモリー42として処理能力の低いものでも利用できるようになる。
図9は、3次元複合機10によって実行される立体物の複製処理の概略をフローチャートにより示している。なお、フローチャート中の各ステップのうち、ユーザによる行為は鎖線で囲んで示している。
ステップS100では、ユーザにより、チャンバー13内のターンテーブル上に測定対象物Mが載置される。ステップS110では、制御部40は複製処理の開始指示を受け付ける。この場合、ユーザが操作受付部11bを操作して、例えば“コピー”ボタンを押下げ等することで、制御部40は複製処理の開始指示を受け付ける。ステップS120では、制御部40は、測定部20に対して測定実行を指示し、当該指示に応じて測定部20は測定対象物Mを3次元測定して3次元モデルデータを生成する。むろんこのとき、制御部40は、ターンテーブルを回転させる制御も行なう。
造形処理は、各層ごとに粉末層を形成した後、結合材を噴出して壁部を形成し、さらに着色することになる。この各層の処理の詳細を以下に説明する。
まず、ステップS200では、造形ヘッド32を走査開始位置へ移動させる。走査開始位置は、造形ヘッド32をX,Y平面で移動させる際の起点となる位置であり、この位置から主走査動作と副走査動作を繰り返してプラットフォーム14のテーブル14a上面を満遍なく移動できる。なお、この時点では、ならし部35のキャップ35aはならし位置(カバー位置)にあり、噴出部32aを覆蓋している。
図11は、造形処理の要部(ステップS170)の他の手順を示すフローチャートである。
ステップS300では、ステップS200と同様に、造形ヘッドを走査開始位置へ移動する。このときも、ならし部35のキャップ35aはならし位置(カバー位置)にある。次のステップS310では、粉末状形成材料の吐出とならし走査を開始する。先の例では、一旦、粉末状形成材料を吐出し終えた後でならし走査を行ったが、この例では、吐出しながらならし動作を行う。図5に示す造形ヘッド32の場合、右の吐出部34から粉末状形成材料を吐出し、造形ヘッド32を左方から右方へ移動させる。すると、キャップ35aの下方に突き出る突起35a1が吐出されたばかりの粉末状形成材料の表面をならす。テーブル14a上で端から端まで一方向に造形ヘッド32を主走査で移動させたら、副走査するとともに、次の主走査を同様に左の端から右の端まで移動させる。すなわち、常に左から右へ移動させながら、粉末状形成材料の吐出とならしを同時に行う。
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
Claims (8)
- 粉末状形成材料を吐出する吐出部と、
この吐出部が吐出した上記粉末状形成材料をならすならし部と、
ならされた粉末状形成材料に結合材を噴出する噴出部と、
を備えた造形ヘッドと、
吐出された粉末状形成材料を支持する支持部と、
上記造形ヘッドと上記支持部とを相対的に移動させる移動部と、
造形データを用いて上記造形ヘッドにて粉末状形成材料に結合材を噴出させて造形を行わせる制御部と
を備え、
上記ならし部は、上記噴出部を覆って粉末状形成材料をならす際のならし位置と、上記噴出部を露出させて結合材を噴出可能とする露出位置とを移動可能に設けられ、
上記制御部は、吐出部が粉末状形成材料を吐出するときにならし位置に上記ならし部を位置させ、上記噴出部が結合材を噴出するときに露出位置に上記ならし部を位置させるように制御する
ことを特徴とする造形装置。 - 上記ならし部は、上記ならし位置と上記露出位置とを回動可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の造形装置。
- 上記ならし部は、上記ならし位置において上記噴出部を覆うキャップ部と上記粉末状形成材料をならす突起とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の造形装置。
- 上記ならし部は、上記噴出部を囲う形状として形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の造形装置。
- 上記支持部は、回転可能な円形のテーブルと、このテーブルを囲む円筒形の筒部と、この筒部の外でならした粉末状形成材料を回収する回収部とを備え、回収した粉末状形成材料を再利用することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の造形装置。
- 上記テーブルの上に載ったスキャン対象を上記テーブルごと回転させながら立体スキャンするスキャナー部と
を備え、
上記制御部は、このスキャナー部が立体スキャンして得たスキャンデータに基づいて上記造形データを求めることを特徴とする請求項5に記載の造形装置。 - 上記制御部は、自ら演算して上記造形データを求めるか、外部のネットワークを介して外部の複数の演算装置で上記造形データを求めることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の造形装置。
- 上記粉末状形成材料と上記結合材は透明または白であり、上記噴出部は、同結合材に加えて着色剤を噴出可能であり、同着色剤に有色成分を含むことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の造形装置。
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