JP6046027B2 - 3D modeling equipment - Google Patents
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Description
本発明は、粉体から三次元造形物を得るための三次元造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus for obtaining a three-dimensional structure from powder.
三次元造形装置は、図8に示すように、粉体Pをテーブル上に供給して粉体層を得た後、該粉体層に対してレーザ光を照射することで焼結層1とする操作を繰り返すことで、三次元造形物を得るものとして広汎に知られている。なお、三次元造形装置にはブレード2が設けられ、粉体供給部から供給された粉体Pは、該ブレード2によって均された後、レーザ光の照射によって焼結される。
As shown in FIG. 8, the three-dimensional modeling apparatus supplies the powder P on the table to obtain a powder layer, and then irradiates the powder layer with laser light to thereby form the sintered
場合によっては、スパッタが起こること等に起因して焼結層1に異常隆起部3が形成されることがある。この焼結層1上に粉体Pを供給した後、該粉体Pをブレード2で均そうとすると、該ブレード2が異常隆起部3を通過する際、ブレード2の全体が異常隆起部3に乗り上げてしまう。該ブレード2が可撓性をほとんど示さないものであるからである。
In some cases, abnormally raised portions 3 may be formed in the sintered
このため、異常隆起部3の近傍の粉体Pを均すことは困難である。結局、異常隆起部3の上方に盛り上がり部4が形成されてしまうので、三次元造形物の寸法精度が低下する一因となる。 For this reason, it is difficult to level the powder P in the vicinity of the abnormally raised portion 3. Eventually, the swelled portion 4 is formed above the abnormally raised portion 3, which is a cause of a decrease in the dimensional accuracy of the three-dimensional structure.
この種の不具合を回避するべく、特許文献1には、前側ワイパーと、下端が自由端となるブラシからなる後側ワイパーとで均し手段を構成することが提案されている。この場合、ブラシが突部(異常隆起部)を通過する際、該突部に当接する毛のみが圧縮し、又は撓みないし反り、それ以外の毛は特に変化しないことから、粉体が均されるようにも考えられる。
In order to avoid this type of problem,
毛の可撓性が著しく大きいブラシを用いた場合、該毛が進行方向後方に容易に撓むようになる。このため、粉末を所定の厚みまで低減して均すことが困難となる。これを回避するべく毛の剛性が大きなブラシを採用すると、粉体層に毛の通過痕が形成されるという不都合が惹起される。 When a brush having extremely large bristle flexibility is used, the bristle is easily bent backward in the traveling direction. For this reason, it becomes difficult to reduce and level the powder to a predetermined thickness. In order to avoid this, if a brush having a large bristle rigidity is employed, there is a disadvantage that a hair passage mark is formed in the powder layer.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ブラシの毛が過度に撓むことを抑制し得、このために粉体を精度よく均すことが可能な三次元造形装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can provide a three-dimensional modeling apparatus capable of suppressing excessive bending of the brush hair and, for this purpose, leveling the powder accurately. The purpose is to do.
前記の目的を達成するために、本発明は、三次元造形物を得るための粉体を供給する粉体供給部と、前記粉体供給部から供給された前記粉体を均すための均し手段とを備える三次元造形装置であって、
前記均し手段はブラシからなり、且つ前記ブラシの進行方向後方に該ブラシの撓んだ毛を堰止する堰止部材が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a powder supply unit for supplying powder for obtaining a three-dimensional structure, and a leveling unit for leveling the powder supplied from the powder supply unit. A three-dimensional modeling apparatus comprising:
The leveling means is made of a brush, and a damming member for damming the bent hair of the brush is provided behind the brush in the traveling direction.
先ず、ブラシの毛が可撓性を示すので、焼結層等に異常隆起部が形成されているときには、異常隆起部の上方を通過する部位の毛のみが圧縮される(又は若干撓みないし反る)。従って、ブラシ全体が異常隆起部に乗り上げることはない。このため、異常隆起部の上方に盛り上がり部が形成されることが回避される。 First, since the hair of the brush shows flexibility, when the abnormally raised portion is formed on the sintered layer or the like, only the hair at the portion passing above the abnormally raised portion is compressed (or slightly bent or deformed). ) Therefore, the entire brush does not ride on the abnormally raised portion. For this reason, it is avoided that a rising part is formed above the abnormally raised part.
そして、本発明においては、ブラシの進行方向後方に堰止部材が配置されている。該ブラシの毛が進行方向後方側に撓むときには、堰止部材によって毛が堰止され、それ以上に撓むことが防止される。 And in this invention, the dam member is arrange | positioned in the advancing direction of a brush. When the bristles of the brush are bent backward in the direction of travel, the bristles are blocked by the blocking member and are prevented from bending further.
以上のような理由から、異常隆起部の上方の粉体を、それ以外の部位の粉体と略同等の高さ位置とすること、換言すれば、異常隆起部の近傍の粉体を均すことが容易となる。しかも、ブラシとして剛性が大きなものを採用する必要がないので、粉体層に毛の通過痕が形成されることを回避することができるという利点もある。 For the reasons described above, the powder above the abnormally raised portion should be at a height position substantially equal to that of the powder in other parts, in other words, the powder near the abnormally raised portion should be leveled. It becomes easy. In addition, since it is not necessary to employ a brush having high rigidity, there is an advantage that it is possible to avoid formation of hair passage marks in the powder layer.
ブラシの進行方向前方には、粉体を掻くスクレイパを配置することが好ましい。この場合、ブラシの毛の中腹部は、堰止部材とスクレイパに挟持される。
It is preferable to arrange a scraper that scrapes the powder in front of the brush in the traveling direction. In this case, the middle part of the brush hair is sandwiched between the blocking member and the scraper.
この構成では、粉体は、ブラシに接触する前にスクレイパに接触し、これにより押し出される(掻かれる)。その結果として粉体層の厚みがある程度低減されるので、ブラシの毛の中に粉体が進入することが回避される。加えて、挟持に伴って毛同士の空間が圧潰され、毛同士が集合して密となる。このことによっても、毛の中に粉体が進入することが困難となる。 In this configuration, the powder contacts the scraper before it contacts the brush and is pushed (scratched) thereby. As a result, the thickness of the powder layer is reduced to some extent, so that the powder can be prevented from entering the hair of the brush. In addition, the space between the hairs is crushed along with the pinching, and the hairs gather and become dense. This also makes it difficult for the powder to enter the hair.
必然的に、ブラシの毛の中に進入した粉体がブラシの進行方向後方に排出されることが回避される。従って、粉体層を所定の厚みに低減することが容易となる。 Inevitably, the powder that has entered the brush bristles is prevented from being discharged backward in the direction of travel of the brush. Therefore, it becomes easy to reduce the powder layer to a predetermined thickness.
堰止部材とスクレイパとの間に、スペーサを挿入するようにしてもよい。このスペーサとして寸法が相違するものを用いることにより、例えば、堰止部材とスクレイパとの離間距離を適宜変更することができる。従って、前記離間距離を、ブラシの厚みに応じたものに設定することができる。 A spacer may be inserted between the blocking member and the scraper. By using the spacers having different dimensions, for example, the separation distance between the blocking member and the scraper can be appropriately changed. Accordingly, the separation distance can be set according to the thickness of the brush.
また、堰止部材とスクレイパとの間からのブラシの突出量を変更することも可能となる。以上のように、この構成を採用することにより、汎用性が一層向上する。 It is also possible to change the protruding amount of the brush from between the blocking member and the scraper. As described above, by adopting this configuration, versatility is further improved.
堰止部材とスクレイパは、連結部材を介して連結するようにすればよい。この場合、堰止部材又はスクレイパのいずれか一方に形成されて前記連結部材が通される挿入孔を、長穴とすることが好ましい。 What is necessary is just to make it connect a dam member and a scraper via a connection member. In this case, it is preferable that the insertion hole formed in one of the blocking member or the scraper and through which the connecting member is passed is a long hole.
この場合、堰止部材とスクレイパの相対的な位置を、長穴の範囲内で変更することが可能である。従って、例えば、スクレイパによる粉体の押出量、堰止部材によるブラシの堰止の度合い等を任意に設定し得る。すなわち、汎用性が一層向上する。 In this case, the relative positions of the blocking member and the scraper can be changed within the range of the long hole. Accordingly, for example, the amount of powder extruded by the scraper, the degree of brush damming by the damming member, and the like can be arbitrarily set. That is, versatility is further improved.
堰止部材又はスクレイパには、ブラシの進行方向に対して平行な壁部を形成することが好ましい。この場合、ブラシの毛が堰止部材、スクレイパ及び壁部によって囲繞される。このため、進行方向に対して直交する方向(側方)に対して毛が開くことを回避することができる。 It is preferable to form a wall part parallel to the advancing direction of a brush in a dam member or a scraper. In this case, the bristles of the brush are surrounded by the blocking member, the scraper, and the wall portion. For this reason, it can avoid that a hair opens with respect to the direction (side) orthogonal to the advancing direction.
以上において、ブラシの毛はアモルファス金属からなることが好ましい。このような毛は、通過痕が残留しない程度の可撓性を示すとともに、摩耗や破断が生じ難い。従って、長期間にわたってブラシを交換することなく粉体を均すことができるようになる。 In the above, it is preferable that the brush hair is made of an amorphous metal. Such bristles are flexible enough to leave no passage marks, and are less likely to wear or break. Accordingly, the powder can be leveled without changing the brush over a long period of time.
本発明によれば、三次元造形装置を構成する粉体供給部から供給された粉体を均す均し手段としてブラシを採用するようにしているので、焼結層等に異常隆起部が形成されているときには、該異常隆起部の上方を通過する部位の毛のみが圧縮される(又は若干撓みないし反る)。このため、ブラシ全体が異常隆起部に乗り上げることが回避される。 According to the present invention, since the brush is adopted as a leveling means for leveling the powder supplied from the powder supply unit constituting the three-dimensional modeling apparatus, an abnormally raised portion is formed in the sintered layer or the like. When being done, only the hair of the part passing over the abnormal ridge is compressed (or slightly bent or warped). For this reason, it is avoided that the entire brush rides on the abnormally raised portion.
加えて、本発明においては、ブラシの進行方向後方に堰止部材を配置するようにしている。該ブラシの毛が進行方向後方側に撓むときには、堰止部材によって毛が堰止されるので、毛がそれ以上に撓むことが防止される。 In addition, in the present invention, a dam member is arranged behind the brush in the traveling direction. When the bristles of the brush are bent backward in the traveling direction, the bristles are blocked by the blocking member, so that the bristles are prevented from bending further.
以上のような理由から、異常隆起部が存在するような場合であっても、該異常隆起部の近傍の粉体を容易に均すことができるようになる。従って、寸法精度に優れた三次元造形物が得られる。 For the reasons as described above, even in the case where an abnormally raised portion exists, the powder in the vicinity of the abnormally raised portion can be easily leveled. Therefore, a three-dimensional structure excellent in dimensional accuracy can be obtained.
以下、本発明に係る三次元造形装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described and described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係る三次元造形装置10の概略構成を示す正面概略縦断面図である。この三次元造形装置10は、三次元造形物の造形を実際に行う装置本体12と、該装置本体12を駆動制御する制御部14とを有する。
FIG. 1 is a front schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a three-
また、装置本体12の外部には、三次元造形物の加工に使用されるレーザ光発振機16、N2ガス供給機18及びヒューム吸引機20等が接続されている。一方、制御部14には、三次元造形物の設計がなされるコンピュータ22が接続されている。
Further, a
装置本体12の内部は造形ベッド24によって下部室26と上部室28に区分されており、この中の下部室26には台車30が変位可能に収容されている。この台車30は、造形ベッド24に形成された図示しない排出路から排出される粉体Pを回収するためのものである。
The inside of the apparatus
造形ベッド24は、略平板状に形成され、装置本体12内に水平となるように固定されている。該造形ベッド24の上部室28に臨む側の端面、すなわち、上端面の所定位置には嵌合用凹部32が陥没形成され、該嵌合用凹部32には、テーブル34が嵌合される。テーブル34の上端面は、造形ベッド24の上端面と略面一である。
The
テーブル34には、粉体供給部36から粉体Pが供給される。すなわち、該テーブル34は、三次元造形物を形成する際の台座として用いられる。
Powder P is supplied to the table 34 from the
粉体供給部36は、上記したような粉体Pを収容するホッパ38と、該ホッパ38の下部に設けられて前記制御部14の制御作用下に変位するシャッタ40とを有する。この中のホッパ38は、側面断面視で略台形形状をなし、底壁の一部が切り欠かれることで供給口42が形成されている。前記シャッタ40が変位することに伴い、この供給口42が開放又は閉塞される。なお、シャッタ40の停止位置は適宜設定可能であり、従って、供給口42の開度は、全閉〜全開の間の任意に設定することができる。
The
ホッパ38の内部には、粉体Pを撹拌するための撹拌翼を設けるようにしてもよい。これにより、粉体Pが凝集することや、このことに起因して大粒の凝集体としてテーブル34上に供給されること等が回避される。
A stirring blade for stirring the powder P may be provided inside the
三次元造形用の粉体Pとしては、例えば、金属(純金属又は合金)の粉末、樹脂等の有機物の粉末、セラミックス、ガラス等の無機物の粉末を用いればよい。金属の好適な具体例としては、ニッケル、リン−銅合金、鉄、銅、青銅等が挙げられる。また、粉体Pの粒径は、材質又は三次元造形品の使用目的等に応じて適宜設定されるが、好適には、平均粒径5〜40μm程度である。 As the powder P for three-dimensional modeling, for example, a metal (pure metal or alloy) powder, an organic powder such as a resin, or an inorganic powder such as ceramics or glass may be used. Specific examples of suitable metals include nickel, phosphorus-copper alloy, iron, copper, bronze and the like. Moreover, although the particle size of the powder P is suitably set according to the material or the purpose of use of the three-dimensional modeled article, the average particle size is preferably about 5 to 40 μm.
なお、例えば、金属の粉末と樹脂の粉末等、2種以上の異種材の粉末を混合した混合粉末であってもよい。金属の粉末とする場合であっても、1種の金属の粉末のみではなく、複数種の金属の粉末を混合するようにしてもよい。 For example, it may be a mixed powder obtained by mixing two or more kinds of powders of different materials such as metal powder and resin powder. Even when the metal powder is used, not only one metal powder but also a plurality of metal powders may be mixed.
ホッパ38の進行方向後端面には、テーブル34に供給された粉体Pを均すためのブラシ44(均し手段)を含む均し用組立体46が取り付けられる。従って、均し用組立体46は、ホッパ38が矢印X方向に沿って変位することに追従し、一体的に変位する。
A leveling
この均し用組立体46につき、図2及び図3を参照して詳述する。先ず、ブラシ44は、多数の毛48の一端部が、下方が開口した長尺な凹字状クリップ50によって結束されることで構成されている。本実施の形態において、個々の毛48は、アモルファス金属の繊維(アモルファス繊維)からなる。すなわち、ブラシ44は、いわゆるアモルファスブラシである。なお、1本の毛48(アモルファス繊維)の直径は、典型的には20〜30μm程度である。
The leveling
このように構成されるブラシ44は、ホッパ38及び均し用組立体46の進行方向(図1〜図3中の矢印X1方向)に対して略直交する方向(図2中の矢印Y方向)に延在する。
The
この場合、ブラシ44は、該ブラシ44の進行方向前方に配設されるスクレイパ52と、進行方向後方に配設される堰止部材54とで挟持される。さらに、スクレイパ52と堰止部材54の間にスペーサ56が介装されることにより、均し用組立体46が構成される。
In this case, the
図2に示すように、スクレイパ52は、ブラシ44の長手方向に沿って延在する押出壁部58と、該押出壁部58の長手方向端部から堰止部材54側(進行方向後方)に指向するように突出した折り返し部60a、60b(壁部)とを有する。折り返し部60a、60bは、ホッパ38及び均し用組立体46の進行方向に対して略平行に延在する。
As shown in FIG. 2, the
押出壁部58には、進行方向前方側から後方側に向かうように陥没した第1段部62が形成される。このため、第1段部62よりも下方の部位は、第1段部62よりも上方の部位に比してブラシ44の毛48に近接する(図3参照)。
The
また、押出壁部58において、進行方向後方側の端面には、鉛直方向に沿って第1溝64が陥没形成される。第1溝64の始点は押出壁部58の上端であり、終点は第1段部62の若干上方である。
Further, in the extruded
押出壁部58には、さらに、第1段部62よりも上方に、連結部材であるボルト66a、66bを通すための2個の第1挿通孔68a、68bが貫通形成される(図2参照)。前記第1溝64は、第1挿通孔68a、68b同士の略中間に位置する。
Furthermore, two
一方の堰止部材54は、ブラシ44の長手方向に沿って延在する挟持壁部70を有する。この挟持壁部70には、第1段部62に対向する部位が進行方向後方側から前方側に向かうように陥没しており、これにより第2段部72が形成されている。第2段部72よりも下方の部位は、第2段部72よりも上方の部位に比してブラシ44の毛48に近接する(図3参照)。
One blocking
すなわち、ブラシ44の毛48の中腹部は、スクレイパ52の押出壁部58における第1段部62よりも下方の部位と、堰止部材54の挟持壁部70における第2段部72よりも下方の部位とに支持される。以下、当該部位の各々を第1支持部、第2支持部と表記し、各々の参照符号を74、76とする。
That is, the middle part of the
挟持壁部70において、進行方向前方側の端面には、鉛直方向に沿って第2溝78が陥没形成される。第2溝78の始点は挟持壁部70の上端であり、終点は第2段部72の若干上方である。第2溝78は、第1溝64に対向する位置に配される。
In the
第1溝64及び第2溝78には、前記スペーサ56が挿入される。このスペーサ56は、略直方体形状をなし、その下方底面は、ブラシ44の凹字状クリップ50に当接する。この当接により、ブラシ44の高さ位置(Z方向上端部位置)が設定される。
The
スペーサ56の長さ方向(X方向)寸法及び高さ方向(Z方向)寸法は任意に設定することができる。例えば、図4に示すように、長さ方向(X方向)寸法が大きいスペーサ56を用いた場合、押出壁部58と挟持壁部70との離間距離を大きくすることができる。また、図4から、高さ方向(Z方向)寸法が大きいスペーサ56を用いることにより、ブラシ44のZ方向上端部位置が低くなり、その分、第1支持部74及び第2支持部76との間からの毛48の突出量が多くなることが分かる。
The length direction (X direction) dimension and the height direction (Z direction) dimension of the
これとは逆に、長さ方向(X方向)寸法が小さいスペーサ56を用いた場合、図5に示すように、押出壁部58と挟持壁部70との離間距離が小さくなる。図5からは、高さ方向(Z方向)寸法が小さいスペーサ56を用いることにより、ブラシ44のZ方向上端部位置が高くなり、その分、第1支持部74及び第2支持部76との間からの毛48の突出量が小さくなることも諒解される。
On the contrary, when the
以上のように、長さ方向及び高さ方向が様々に相違するスペーサ56を採用することにより、押出壁部58と挟持壁部70との離間距離や、ブラシ44の毛48の突出量を適宜調整することができる。
As described above, by adopting the
挟持壁部70には、さらに、第2段部72よりも上方に、ボルト66a、66bを通すための2個の第2挿通孔80a、80bが貫通形成される(図2参照)。勿論、第2挿通孔80a、80bは、該第2挿通孔80a、80bを通されたボルト66a、66bが第1挿通孔68a、68bを通過し得る位置に配される。なお、第2挿通孔80a、80bは、鉛直方向に沿って長尺な長穴として形成される。
Further, two
第1挿通孔68a、68b及び第2挿通孔80a、80bにはボルト66a、66bが通され、且つ該ボルト66a、66bにナット82a、82bが螺合される。これにより、スクレイパ52と堰止部材54が互いに連結される。第2挿通孔80a、80bが長穴であるため、堰止部材54のスクレイパ52に対する高さ位置は、第2挿通孔80a、80b(長穴)の長手方向の寸法範囲内で変更することが可能である。
スクレイパ52と堰止部材54が連結されると、スクレイパ52に設けられた折り返し部60a、60bが挟持壁部70の側面を覆う。このため、ブラシ44は、図6に示すように、スクレイパ52の押出壁部58、堰止部材54の挟持壁部70、及びスクレイパ52の折り返し部60a、60bによって囲繞される。
When the
三次元造形装置10は、さらに、上記したように構成される均し用組立体46によって均された粉体P(粉体層)を焼結するための加工部83を備える。この加工部83は、粉体供給部36の進行方向後方に設けられ、テーブル34に対し所定距離離間した位置に配置されるレーザ光照射部84と、該レーザ光照射部84の下部に取り付けられるシュラウド86とを有する。
The three-
レーザ光照射部84は、図示しないレンズやミラー等を有する。レーザ光発振機16において出射されたレーザ光は、これらのレンズやミラー等によって屈折ないし焦点合わせがなされ、シュラウド86を通過してテーブル34上の粉体Pに照射される。レーザ光の照射範囲は、テーブル34の面方向の範囲に変動可能である。
The laser
シュラウド86は、天井壁を有する筒状のカバー部材であり、内部空間はレーザ光の光路を確保している。このシュラウド86は、レーザ光やN2ガスが外部に拡散することや、レーザ光に影響を及ぼす外乱を遮断する機能を営む。また、前記ホッパ38は、ブラケット87を介してシュラウド86に取り付けられている。
The
シュラウド86の天井壁は、レーザ光照射部84の下面に対し、レーザ光の照射範囲と干渉しないように取り付けられる。一方、シュラウド86の下部には、テーブル34の面積よりも小さい開口部88が形成されており、この開口部88を構成する口縁の周りには、スカート部90が設けられている。
The ceiling wall of the
スカート部90は、シュラウド86の内面形状に倣った枠状の部材であり、図示しない駆動源によりシュラウド86と相対的に上下に移動可能に設けられる。このスカート部90は、下降によりシュラウド86の下端と粉体Pの層との間に形成された隙間を塞ぐ。これによりレーザ光の照射部分がより確実に覆われる。
The
また、シュラウド86の内部には、雰囲気ガス供給口92と、ヒューム吸引口94が形成されている。雰囲気ガス供給口92は、チューブを介してN2ガス供給機18に接続されており、一方、ヒューム吸引口94は、チューブを介してヒューム吸引機20に接続されている。N2ガス供給機18は、シュラウド86の内部空間にN2ガス(雰囲気ガス)を供給して該内部空間の酸素量を低下させる。また、ヒューム吸引機20は、加工等によりシュラウド86の内部空間に発生した粉塵を吸引する。
An atmosphere
粉体供給部36及び加工部83は、移動機構95の作用下に移動可能である。すなわち、該移動機構95は、一対の固定ガイドレール96a、96b、可動ガイドレール98、ベース100及び支持体102を備える。一対の固定ガイドレール96a、96bは、図1中の紙面に直交する方向に延在し、長手方向に沿って形成された溝104a、104bにより可動ガイドレール98を移動自在に支持している。
The
可動ガイドレール98は、一対の固定ガイドレール96a、96b間に橋架され、ベース100をX方向(可動ガイドレール98の長手方向)に移動自在に支持している。ベース100は、可動ガイドレール98上において、支持体102をZ方向(上下方向)に変位自在に支持している。
The
支持体102は、その下端部に加工部83(レーザ光照射部84)を支持している。従って、移動機構95は、造形ベッド24の上方において、加工部83を三次元的に(X−Y−Z方向)に移動及び位置決めすることができる。また、粉体供給部36は、加工部83の進行方向前方に取り付けられており、加工部83と一体的に移動可能となっている。
The
本実施の形態に係る三次元造形装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、三次元造形物を得るための動作との関係で説明する。
The three-
均し用組立体46を組み立てるには、スクレイパ52と堰止部材54とでブラシ44を挟み、第2挿通孔80a、80b(長穴)から第1挿通孔68a、68bにボルト66a、66bを通す。これらのボルト66a、66bにナット82a、82bを緩く螺合し、仮止めを行う。さらに、第1溝64と第2溝78にスペーサ56を挿入する。その後、ナット82a、82bを緊締することにより、均し用組立体46が構成される。
To assemble the leveling
ブラシ44の毛48の下方は、第1支持部74及び第2支持部76によって挟まれるとともに、これら第1支持部74及び第2支持部76から若干露呈して突出する。後述するように、この突出した部位によって粉体Pが均される。
The lower part of the
ブラシ44の毛48の上方、及び凹字状クリップ50は、ナット82a、82bの緊締螺合に伴ってスクレイパ52の押出壁部58と堰止部材54の挟持壁部70に堅牢に挟持される。この際、例えば、毛48同士の間の空間等が圧縮されて毛48が集合する(密となる)こと等により、ブラシ44が若干圧潰される。また、凹字状クリップ50が、その可撓性によって圧縮されるように若干撓む。
The upper portion of the
さらに、ブラシ44の側方が折り返し部60a、60bによって覆われる。
Further, the sides of the
スクレイパ52と堰止部材54の離間距離は、スペーサ56の長さ方向寸法によって設定される。また、スクレイパ52に対する堰止部材54の高さ位置は、第2挿通孔80a、80b(長穴)の長手方向の寸法範囲内で変更することが可能である。すなわち、本実施の形態においては、ブラシ44の毛48の下方に対する第1支持部74と第2支持部76による挟持の強弱の度合いや相対的な高さ位置を適宜変更することが可能である。
The distance between the
このようにして組み立てた均し用組立体46を、ホッパ38の進行方向後方に取り付ける。その一方で、作業者は、コンピュータ22に対し、三次元造形物の設計データ及び造形指示を入力する。これを受けた三次元造形装置10は、制御部14の制御作用下に、移動機構95を動作して粉体供給部36及び加工部83を造形開始位置に移動する。これにより、粉体供給部36の供給口42は、例えば、平面視でテーブル34と造形ベッド24の境界部付近に対向するように位置決めされる。
The leveling
勿論、ホッパ38には粉体Pが予め収容されている。シャッタ40は全閉状態とされており、供給口42を閉塞している。このため、この時点で粉体Pが供給されることはない。
Of course, the powder P is accommodated in the
造形開始位置への移動後、制御部14は、シャッタ40を開状態となるように変位させる。これにより、粉体Pがホッパ38の供給口42を介して造形ベッド24上に供給される。なお、粉体Pの供給量は、シャッタ40の開度を適宜調整することにより、テーブル34上で安息角を確保可能な程度の高さとなるように設定される。
After moving to the modeling start position, the
そして、移動機構95の駆動制御下に、粉体供給部36及び加工部83が造形ベッド24の面方向(X方向)に前進し、この前進に伴ってホッパ38からテーブル34に粉体Pが広範囲に供給されて粉体層が形成される。ここで、ホッパ38内に収容された粉体Pは、自重によってホッパ38の下側に案内される。このため、シャッタ40の開度に応じた量で、供給口42から連続的に排出される。
Then, under the drive control of the moving
粉体層には、先ず、スクレイパ52の第1支持部74や押出壁部58が接触する。粉体層は、前進するスクレイパ52に接触することによって押し出されるように掻かれる。これにより、粉体層の厚みが低減する。
First, the
次に、厚みが低減した粉体層に対し、ブラシ44の毛48が接触する。ここで、粉体層の厚みが十分に低減されており、且つ毛48同士が集合して密となっている。このため、毛48の間に粉体Pが進入することや、毛48の間に進入した粉体Pがブラシ44の進行方向後方に排出されること等が回避される。
Next, the
しかも、ブラシ44の毛48は、堰止部材54の挟持壁部70(特に第2支持部76)に支持されている。このような支持がなされていないときには、図7に示すように、毛48が進行方向後方に撓みないし反り、このために粉体層を所定の厚みまで低減することが困難となるが、本実施の形態においては、ブラシ44が挟持壁部70(特に第2支持部76)によって堰止される。このため、毛48が進行方向後方に大きく撓むことないし反ることが回避される。
Moreover, the
以上のような理由から、粉体層(粉体P)を所定の厚みまで低減し且つ均すことが容易となる。 For the reasons described above, it is easy to reduce and level the powder layer (powder P) to a predetermined thickness.
加えて、ブラシ44の毛48がアモルファス繊維からなる場合には、粉体Pに接触する際に摩耗や破断が起こり難い。従って、長期間にわたってブラシ44を交換することなく均し作業を行うことができる。
In addition, when the
その上、アモルファス繊維は剛性が小さいので、粉体層に毛48の通過痕が形成されることが回避される。
In addition, since the amorphous fibers have low rigidity, it is possible to avoid the formation of passage marks of the
均された粉体Pは、次に、加工部83のシュラウド86が移動してくることでシュラウド86内に入り込む。そして、レーザ光発振機16からレーザ光が出射される。なお、シュラウド86の内部空間には、N2ガス供給機18からのN2ガス(雰囲気ガス)が雰囲気ガス供給口92を介して予め供給されており、このため、該内部空間の酸素量が低減されている。
Next, the averaged powder P enters the
レーザ光は、レーザ光照射部84に設けられたレンズやミラー等によって屈折ないし焦点合わせがなされ、シュラウド86を通過してテーブル34上の粉体Pに照射される。レーザ光発振機16から出射されるレーザ光は、設計データに基づいて照射状態が制御されており、レーザ光が照射された箇所の粉体Pのみが焼結する。これにより、粉体層が焼結層に変化する。この間、シュラウド86の内部空間に発生した粉塵は、ヒューム吸引口94を介してヒューム吸引機20により吸引される。
The laser light is refracted or focused by a lens, a mirror, or the like provided in the laser
粉体Pの硬化層を一層形成すると、三次元造形装置10は、移動機構95により粉体供給部36及び加工部83を上昇させる。制御部14は、この上昇に先んじてシャッタ40を全閉とし、これにより粉体Pの供給を停止する。
When one layer of the powder P is formed, the three-
焼結層が一層形成された後、移動機構95により粉体供給部36及び加工部83が上方に一層分上昇するように変位する。その後、上記と同様の作業が繰り返されることにより、焼結層上に粉体Pが供給されて新たな粉体層が形成される。さらに、該粉体Pが均された後、レーザ光で焼結されて新たな焼結層が形成される。三次元造形装置10がこの動作を所定回数繰り返すことにより、最終製品としての三次元造形物が造形されるに至る。
After one layer of the sintered layer is formed, the moving
この過程において、例えば、下方の焼結層に、スパッタ等に起因して異常隆起部が形成されているとき、ブラシ44が異常隆起部を通過する際には、毛48が可撓性を示すために、当該異常隆起部の対応する部位の毛48のみ収縮したり、若干後方に反ったり(ないしは撓んだり)する。このため、粉体層において、異常隆起部の上方と、その他の部位との高さ位置が揃う。すなわち、異常隆起部が形成されている場合であっても、粉体Pを精度よく均すことが可能である。
In this process, for example, when an abnormally raised portion is formed in the lower sintered layer due to sputtering or the like, the
従って、本実施の形態によれば、寸法精度に優れる三次元造形物を得ることが容易となる。 Therefore, according to this Embodiment, it becomes easy to obtain the three-dimensional structure excellent in dimensional accuracy.
また、ブラシ44の毛48の側方が、折り返し部60a、60bに覆われている。このため、毛48が側方に開いていくことを回避することができる。
Further, the sides of the
なお、スクレイパ52やブラシ44によって押し出された粉体Pは、造形ベッド24に形成された図示しない排出路から下部室26に排出され、台車30に回収される。台車30は、粉体供給部36及び加工部83と同期して変位するので、下部室26に排出された粉体Pは万遍なく回収される。
The powder P pushed out by the
焼結層の厚みを変更する場合、ナット82a、82bを弛緩してブラシ44の毛48の突出量を変更すればよい。これにより、均し後の粉体層の厚みが変更される。この場合、スペーサ56を、高さ寸法が大きいものに交換することにより、ブラシ44がスペーサ56に堰止されてZ方向への変位が抑制され、毛48の突出量が安定する。
When changing the thickness of the sintered layer, the nuts 82a and 82b may be loosened to change the protruding amount of the
また、ブラシ44を交換したときには、当該ブラシ44の厚み(進行方向に沿うX方向の寸法)に応じ、スペーサ56を、長さ方向が相違するものに交換するようにしてもよい。
Further, when the
このように、本実施の形態に係る均し用組立体46は、ブラシ44の毛48の突出量や厚みの相違に対応することが可能である。すなわち、十分な汎用性を有する。
As described above, the leveling
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。 The present invention is not particularly limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、この実施の形態では、レーザ光の作用下に粉体Pの焼結層を得るようにしているが、これに代替し、粉体Pに添加したバインダを介して硬化層を得るようにしてもよい。 For example, in this embodiment, a sintered layer of powder P is obtained under the action of laser light. Instead, a hardened layer is obtained through a binder added to powder P. May be.
また、連結部材であるボルト66a、66bを、第1挿通孔68a、68b側から第2挿通孔80a、80b側に通すようにしてもよいことは勿論である。
Needless to say, the
さらに、折り返し部60a、60bは、堰止部材54の挟持壁部70から進行方向前方に向かって延在するように設けられたものであってもよい。
Further, the folded
10…三次元造形装置 12…装置本体
14…制御部 16…レーザ光発振機
24…造形ベッド 34…テーブル
36…粉体供給部 38…ホッパ
40…シャッタ 44…ブラシ
46…均し用組立体 48…毛
50…凹字状クリップ 52…スクレイパ
54…堰止部材 56…スペーサ
58…押出壁部 60a、60b…折り返し部
64…第1溝 66a、66b…ボルト
68a、68b…第1挿通孔 70…挟持壁部
74…第1支持部 76…第2支持部
78…第2溝 80a、80b…第2挿通孔
82a、82b…ナット 83…加工部
84…レーザ光照射部 86…シュラウド
95…移動機構 96a、96b…固定ガイドレール
98…可動ガイドレール 102…支持体
P…粉体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記均し手段はブラシからなり、且つ前記ブラシの進行方向後方に該ブラシの撓んだ毛を堰止する堰止部材が設けられていることを特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus comprising a powder supply unit for supplying powder for obtaining a three-dimensional structure, and a leveling means for leveling the powder supplied from the powder supply unit,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the leveling means comprises a brush, and a blocking member for blocking the bent hair of the brush is provided behind the brush in the traveling direction.
The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the brush hair is made of an amorphous metal.
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