JP6535115B2 - ステレオリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

例示的な実施の形態は、３Ｄプリンティング装置、特にステレオリソグラフィ装置に関する。

既存のステレオリソグラフィ装置（ＳＬＡ）は、一般に、給水タンクと、給水タンクに伴う形成液を備える。給水タンクは形成液を収容する。一般的な種類のプリンティングプラットフォームは、給水タンク内にプリンティングプラットフォームを形成し、形成液の中にプリンティングプラットフォームを沈め、液面とプリンティングプラットフォームとを面一に位置決めする。プリンティングプラットフォーム上の形成液は、光の照射によってプリンティングプラットフォーム上で固化し、製品の一部となる。次に、プリンティングプラットフォームは、給水タンクから離れる方向に移動し、製品の固化した一部が形成液に沈められる。その後、製品の固化した一部上の形成液は、製品の別の一部として固化され、最初の部分上に積み重ねられる。これらのステップは、製品全体が積み重ねによって完成するまで繰り返される。

一般に、プリンティングプラットフォームは、ネジ棒によって駆動されて上方及び下方へ移動され得る。プリンティングプラットフォームは、直立するネジ棒と係合されたナットを備える。ネジ棒は、回転することで、ネジ棒の軸方向に沿って移動するようにナットおよびプリンティングプラットフォームを駆動し得る。しかしながら、ネジ棒が回転してネジ棒の軸方向に沿って移動するようにプリンティングプラットフォームを駆動する場合、プリンティングプラットフォームは、必然的に水平に揺動する。この結果、プリンティングプラットフォーム上で固化した製品の外観は、ジグザグ形状を有する場合があり、このために３Ｄプリンティングの歩留まりが低下する。

３Ｄプリンティングを実行するためにプリンティングプラットフォームが垂直方向に沿って移動する場合、プリンティングプラットフォームは必然的に水平に揺動し、この結果、３Ｄプリンティングの歩留まりが低下する。従って、例示的な実施の形態は、プリンティングプラットフォームが水平に揺動することを防止できるステレオリソグラフィ装置に関する。

本開示の実施の形態は、基部と、昇降トラックと、ネジ棒と、スライディングブラケットと、ナットと、少なくとも１つの摩擦低減部材と、を備えるステレオリソグラフィ装置を提供する。昇降トラックは、基部上に配置される。ネジ棒は、基部上に配置され、ネジ棒の軸方向は、昇降トラックと平行である。スライディングブラケットは、昇降トラック上にスライド可能に配置される。ナットは、ネジ棒上に配置されてネジ棒に駆動され、ネジ棒に沿って移動する。スライディングブラケットは、ナットがネジ棒の軸方向と垂直な方向に移動可能にナットをクランプし、ナットによって駆動されて昇降トラックに沿ってスライドする。摩擦低減部材は、ナットとスライディングブラケットとの間の摩擦を低減するように、ナットとスライディングブラケットとの間に配置され、スライディングブラケットに対してネジ棒の軸方向と垂直な方向に移動可能である。

本開示のステレオリソグラフィ装置においては、ナットがスライディングブラケットにクランプされ、ナットがネジ棒によって駆動されてネジ棒の軸方向に沿って移動する際に、ナットはスライディングブラケットを駆動して昇降トラックに沿って移動可能である。プリンティングプラットフォームは、従って昇降トラックに沿って垂直に移動するように駆動される。また、摩擦低減部材は、スライディングブラケットとナットとの間に配置され、ナットとスライディングブラケットとの間の摩擦を低減する。従って、ナットがネジ棒によって駆動されて垂直に移動し、望ましくない水平な揺動を生じさせたとしても、ナットは、スライディングブラケットを、水平に揺動するように駆動されない。そのため、プリンティングプラットフォームも、水平に揺動するように駆動されない。これにより、本開示のステレオリソグラフィ装置は、プリンティングプラットフォームが垂直に移動する際にプリンティングプラットフォームの安定性を維持し、３Ｄプリンティングの品質を高めることができる。

添付の図面は本開示についての理解をさらに容易とするためのものであり、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は本開示の例示的な実施の形態を示し、詳細な説明とともに、本開示の原理を説明する。

本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置の概要図である。

本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置のいくつかの構成要素の概要図である。

本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置の一部の拡大正面概要図である。

本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置のいくつかの構成要素の概要図である。

本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置の部分拡大概要図である。

本開示の別の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置のいくつかの構成要素の概要図である。

本開示の例示的な実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。同一または類似の部分については、適宜、以下の説明及び図面において同一の参照番号を付す。

本開示の上述した、及び、他の技術的な内容、特徴および効果について、図面を参照して各実施の形態において以下に詳細に説明する。方向を示す語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等は、図面における方向を指し示すのみの目的で以下の実施の形態において用いられる。従って、方向を示す語は、本開示を限定する目的ではなく、説明の目的で用いられる。また、以下の各実施の形態において、同一または同様の構成要素は、同一または同様の参照番号で示す。

図１は、本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置の概要図である。図１を参照すると、本開示のこの実施形態では、ステレオリソグラフィ装置１００は、基部１１０と、昇降トラック１２０と、ネジ棒１３０と、スライディングブラケット１４０と、ナット１５０と、少なくとも１つの摩擦低減部１６０(図１では図示せず、図３を参照)と、を備える。昇降トラック１２０は、図１に示すような直立位置において基部１１０に配置され、昇降トラック１２０の軸方向は、例えば、基部１１０の上面に垂直である。スライディングブラケット１４０は、昇降トラック１２０上にスライド可能に配置され、基部１１０に向かうあるいは離間する方向に、昇降トラック１２０に沿ってスライド可能である。本開示のこの実施の形態では、ステレオリソグラフィ装置１００は、さらに、プリンティングプラットフォーム１７０を備える。プリンティングプラットフォーム１７０は、図１で示すように、スライディングブラケット１４０上に配置され、従って昇降トラック１２０に沿って基部１１０に向かうあるいは離間する方向にスライディングブラケット１４０とともにスライド可能である。本開示のこの実施の形態では、ステレオリソグラフィ装置１００は、さらに、光源と、基部１１０上に配置された形成液タンク１９０とを備える。プリンティングプラットフォーム１７０は、形成液タンク１９０上に配置される。光源およびプリンティングプラットフォーム１７０は、形成液タンク１９０の２つの反対側の面上にそれぞれ配置される。

このような配置において、プリンティングプラットフォーム１７０は、移動可能であり、形成液に沈み込むように駆動され得る。また、光源は、選択的に光を射出してプリンティングプラットフォーム１７０上の形成液を固化し、積層を形成するように基部１１０に対して制御部によって駆動される。プリンティングプラットフォーム１７０は、層毎に、昇降トラック１２０に沿って形成液タンク１９０から離間する。上記のステップを繰り返すことで、３Ｄオブジェクトが、層毎の積層により、プリンティングプラットフォーム１７０上で形成され得る。

図２は、本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置のいくつかの構成要素の概要図である。図３は、本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置の一部の拡大正面概要図である。図４は、本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置のいくつかの構成要素についての概要図である。図１における、プリンティングプラットフォーム１７０、形成液タンク１９０等のいくつかの構成要素は、図２では省略され、ネジ棒１３０、スライディングブラケット１４０、及びナット１５０の構成についてより詳細に図示する。加えて、図４ではロッキングプレート１４４も省略され、ロッキングプレート１４４の真下の摩擦低減部材１６０についてより詳細に図示する。図２から図４を参照すると、本開示のこの実施の形態では、ネジ棒１３０は、基部１１０上に配置される。ネジ棒１３０は図２に示すように昇降トラック１２０に配置されてよく、ネジ棒１３０の軸方向は昇降トラック１２０と平行である。さらに、ステレオリソグラフィ装置１００は、モータ１３２を備えてよく、このモータは、図２に示すように、ネジ棒１３０に接続され、ネジ棒１３０の軸方向に沿って回転するようにネジ棒１３０を駆動する。ナット１５０は、ネジ棒１３０上にセットされる。より具体的には、ナット１５０は、図４に示すように、ネジ孔１５２を備えてよく、ネジ棒１３０はネジ孔１５２を貫通し、ネジ孔１５２と係合する。その結果、ネジ棒１３０が回転すると、ナット１５０は、ネジ棒１３０の軸方向に沿って上方及び下方へ移動するようにネジ棒１３０によって駆動され得る。

本開示のこの実施の形態では、スライディングブラケット１４０は、ナット１５０をクランプし、昇降トラック１２０に沿ってスライドするようにナット１５０によって駆動され得る。摩擦低減部材１６０は、ナット１５０とスライディングブラケット１４０との間に配置され、ナット１５０はスライディングブラケット１４０に対して移動可能である。より具体的には、スライディングブラケット１４０は、図３に示すように、底板１４２とロッキングプレート１４４とを備え、底板１４２は、基部１１０に対して平行であり、ロッキングプレート１４４は、底板１４２に対して平行で、スクリュー１４６によってスライディングブラケット１４０にロックされる。これにより、ナット１５０は、底板１４２とロッキングプレート１４４との間に配置される。摩擦低減部材１６０は、ロッキングプレート１４４とナット１５０との間、及び底板１４２とナット１５０との間でそれぞれ配置される。本開示のこの実施の形態では、摩擦低減部材１６０は、図４に示すように、複数のボール(例えば、ボールタイプベアリング)であってよい。しかしながら、本開示はこれに限定されない。ナット１５０とスライディングブラケット１４０との間の摩擦を低減可能に構成された任意の部材あるいは手段を、本開示に適用してよい。

このような構成の態様において、ナット１５０は、スライディングブラケット１４０の底板１４２とロッキングプレート１４４との間に配置される。これにより、ナット１５０は、ネジ棒１３０の軸方向(Ｚ軸)に沿って移動するようにネジ棒１３０によって駆動されると同時に、昇降トラック１２０に沿って移動するようにスライディングブラケット１４０を駆動し得る。しかしながら、ネジ棒１３０がネジ棒１３０の軸方向(Ｚ軸)に沿って移動するようにナット１５０を駆動する場合、水平方向(Ｘ軸およびＹ軸。つまり、基部１１０に平行な方向)に沿ってナット１５０の望ましくない揺動を容易に生じさせる。従って、摩擦低減部材１６０が、ナット１５０とスライディングブラケット１４０との間の摩擦を低減するようにロッキングプレート１４４とナット１５０との間、および底板１４２とナット１５０との間に配置される。そのため、ナット１５０は、スライディングブラケット１４０を水平に揺動するように駆動することなく、スライディングブラケット１４０に対して水平に移動し得る。スライディングブラケット１４０は、従って、水平に揺動するようにプリンティングプラットフォーム１７０を駆動しない。従って、本開示のこの実施の形態中のステレオリソグラフィ装置は、プリンティングプラットフォーム１７０が垂直に移動する際に、プリンティングプラットフォーム１７０の安定性を維持し、これによって３Ｄプリンティングの質を高める。

図５は、本開示の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置の一部の拡大概要図である。図４及び図５を参照すると、本開示のこの実施形態では、ロッキングプレート１４４は、クリアランス孔１４４ａを有する。ネジ棒１３０及びナット１５０の一部は、ロッキングプレート１４４のクリアランス孔１４４ａを通過する。ナット１５０の一部とクリアランス孔１４４ａとの間の距離は維持される。本開示のこの実施の形態では、この距離は、ロッキングプレート１４４とスクリュー１４６との間の許容差、ネジ棒１３０とモータ１３２(図２で示すモータ１３２)との間の許容差、及びモータ１３２とモータ基部との間の許容差の合計以上である。従って、ナット１５０は、ロッキングプレート１４４に対して自由に揺動し得る。

図６は、本開示の別の実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置のいくつかの構成要素についての概要図である。図６ではロッキングプレート１４４を省略し、ロッキングプレート１４４の真下の摩擦低減部材１６０をより詳細に図示する。また、この実施の形態のステレオリソグラフィ装置は、図１から図５のステレオリソグラフィ装置１００と類似する。従って、先の実施の形態における部材及び部分についての参照番号を、この実施の形態においても引き続き使用する。同一あるいは同様の部材については同一の参照番号を付し、同一の技術的な内容についての説明を、この実施の形態では省略する。省略した説明については、先の実施の形態を参照する。図６を参照して、この実施の形態のステレオリソグラフィ装置と図１から図５のステレオリソグラフィ装置１００との異なる点について、以下に説明する。

この実施の形態の摩擦低減部材１６０は、図６に示すように、複数のローラ(例えば、ローラタイプベアリング)であってよく、各ローラの軸方向は、基部１１０の表面と平行である。従って、ローラの形状の摩擦低減部材１６０は、スライディングブラケット１４０とナット１５０との間に配置され、ナット１５０とスライディングブラケット１４０との間の摩擦を低減する。ナット１５０は、スライディングブラケット１４０に対して自由に水平に(つまり、ローラの形状の摩擦低減部材１６０の軸方向に対して垂直な方向)移動し得る。従って、ナット１５０は、ナット１５０がネジ棒１３０によって駆動されて垂直に移動する際に、スライディングブラケット１４０を水平に揺動することなく、これによって望ましくない水平な揺動を防止する。結果として、プリンティングプラットフォーム１７０も、水平に揺動するように駆動されない。そのため、プリンティングプラットフォーム１７０が垂直に移動する際に、本開示のこの実施の形態におけるステレオリソグラフィ装置は、プリンティングプラットフォーム１７０の安定性を維持し、それによって３Ｄプリンティングの質を高める。

本開示では、ナットは、スライディングブラケットにクランプされ、ナットがネジ棒の軸方向に沿って移動するようにネジ棒によって駆動される際に、スライディングブラケットを、昇降トラックに沿って移動するように駆動することができる。プリンティングプラットフォームは、昇降トラックに沿って垂直に移動するように駆動される。また、摩擦低減部材は、ナットとスライディングブラケットとの間の摩擦を低減するように、スライディングブラケットとナットとの間に配置される。そのため、ナットが垂直に移動し、かつ望ましくない水平の揺動を生じるようにネジ棒によって駆動されても、ナットは、水平に揺動するようにプリンティングプラットフォームを駆動しない。従って、本開示のステレオリソグラフィ装置は、プリンティングプラットフォームの安定性を維持し、それによって３Ｄプリンティングの質を高めることが可能である。

本発明の技術的範囲か趣旨からしない限りにおいて、本発明の構成に様々な応用及び変更を行うことが可能である点、当業者にとって明らかである。以上より、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲内の本発明に対する応用及び変更を包含するものである。

１００ ステレオリソグラフィ装置
１１０ 基部
１２０ 昇降トラック
１３０ ネジ棒
１４０ スライディングブラケット
１４２ 底部
１４４ ロッキングプレート
１４４ａ クリアランス孔
１４６ スクリュー
１５０ ナット
１５２ ネジ孔
１６０ 摩擦低減部材
１７０ プリンティングプラットフォーム
１９０ 形成液タンク

Claims (10)

1. 基部と、
   前記基部上に配置された昇降トラックと、
   前記基部上に配置されたネジ棒であって、軸方向が前記昇降トラックと平行であるネジ棒と、
   前記昇降トラック上にスライド可能に配置されたスライディングブラケットと、
   前記ネジ棒に駆動されて当該ネジ棒の前記軸方向に沿って移動するように当該ネジ棒に配置されたナットであって、前記スライディングブラケットが前記ナットに駆動されて前記昇降トラックに沿ってスライドするように、かつ前記ナットが前記ネジ棒の前記軸方向と垂直な方向に移動可能に当該スライディングブラケットにクランプされたナットと、
   前記ナットと前記スライディングブラケットとの間の摩擦を低減するように、前記ナットと前記スライディングブラケットとの間に配置されて当該ナットを当該スライディングブラケットに対して前記ネジ棒の前記軸方向と垂直な方向に移動可能にする少なくとも１つの摩擦低減部材と、
   を備えたことを特徴とするステレオリソグラフィ装置。
2. 前記スライディングブラケット上に配置され、当該スライディングブラケットとともに前記昇降トラックに沿ってスライド可能なプリンティングプラットフォームと、
   前記基部上に配置された形成液タンクであって、前記プリンティングプラットフォームが前記形成液タンク上に配置される形成液タンクと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のステレオリソグラフィ装置。
3. 前記ナットは、さらに、ネジ孔を備え、
   前記ネジ棒は、前記ネジ孔を貫通し、当該ネジ孔と係合する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステレオリソグラフィ装置。
4. 前記スライディングブラケットは、底部とロッキングプレートとをさらに備え、
   前記底部は前記基部に対して平行で、
   前記ロッキングプレートは、前記底部に対して平行で、前記スライディングブラケットにロックされ、
   前記ナットは、前記底部と前記ロッキングプレートとの間に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィ装置。
5. 前記摩擦低減部材は、前記ロッキングプレートと前記ナットとの間に配置される、ことを特徴とする請求項４に記載のステレオリソグラフィ装置。
6. 前記摩擦低減部材は、前記底部と前記ナットとの間に配置される、ことを特徴とする請求項４に記載のステレオリソグラフィ装置。
7. 前記ロッキングプレートは、クリアランス孔を備え、前記ネジ棒と前記ナットの一部とは、前記クリアランス孔を貫通する、ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィ装置。
8. さらに、スクリューとモータとを備え、
   前記ロッキングプレートは、前記スクリューによって前記スライディングブラケットにロックされ、
   前記モータは、前記ネジ棒を駆動して当該ネジ棒の軸方向に回転するように当該ネジ棒に接続され、
   前記ロッキングプレートは、クリアランス孔を備え、
   前記ネジ棒と前記ナットの一部とは、前記クリアランス孔を貫通し、
   前記ナットの一部と、前記クリアランス孔との間の距離は維持され、
   前記距離は、前記ロッキングプレートと前記スクリューとの間の許容差、前記ネジ棒と前記モータとの間の許容差、及び前記モータとモータ基部との間の許容差の合計以上である、
   ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィ装置。
9. 前記摩擦低減部材は、複数のボールを備える、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィ装置。
10. 前記摩擦低減部材は、複数のローラを備え、前記各ローラの軸方向は、前記基部に対して平行である、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィ装置。
    

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