JP6615186B2 - 少なくとも１つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステム - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムに関し、及び、そのようなフローキャビネットシステムの３次元印刷プロセスによって作られたグリーン部品をクリーニングするための使用に関する。

３次元印刷又は３Ｄ印刷と呼ばれるアディティブな製造技術によって作られた対象物は、部品とも呼ばれる。これらの部品は、典型的には、粉末ここでは特に金属粉末の連続層を粉末床に広げ、各粉末層に結合剤を放出することによって製造される。結合剤は、各層内の領域を互いに、かつ、その真下の層内の領域に結合する。すべての必要な層が広がって結合されると、１つ又は複数の３次元部品が製造される。これらの部品を「グリーン」部品と称する。それらはまだ結合剤を含んでいる。これらの部品は、例えば、制御された加熱により脱結合剤され、及び、例えば焼結又は他のタイプの硬化によって後処理される前に、余剰の非結合粉末を除去するようにクリーニングされなければならない。

グリーン部品は比較的脆弱である。さらに、現在、数十μｍの寸法精度を有している。寸法精度の議論については、”Ａｎ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｐａｒｔｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ”（「３次元印刷によって製造される部品の寸法精度の調査」）ｂｙ Ｍ．Ｎ． Ｉｓｌａｍ ｅｔ ａｌ． ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１３ Ｖｏｌ．Ｉ，ＷＣＥ２０１３，Ｊｕｌｙ３−５，２０１３，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｕ．Ｋ．を参照されたい。寸法精度は向上することが予想される。グリーン部品の表面粗さは、数〜数十μｍの範囲である。これは主に、粒径及び金属粉末の物理的性質及びプリンタの解像度によって決定される。表面粗さを低下させ、結果として後処理された部品の表面品質を向上させる努力がなされている。グリーン部品からの結合粉末の偶発的な除去が、部品の寸法精度及び表面品質に大きな影響を与えることは明らかである。これは避けるべきである。本発明は、この必要性に対処し、そのような未処理部分を非破壊的にクリーニングするためのシステムを提供する。

しかしながら、このようなシステムを設計する場合、粉末、特に金属粉末が健康及び安全上の危険をもたらすので、クリーニングシステムを使用するオペレータの健康及び安全も考慮されるべきである。主な危険性は、プロセス内での爆発と人的健康被害の２つに分けられる。両方のタイプの危険について、”Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”（「紛体工学の基礎」）ｂｙ Ｒｉｃｈａｒｄ Ｇ．Ｈｏｌｄｉｃｈ，Ｍｉｄｌａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｓｈｅｐｓｈｅｄ，Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒｓｈｉｒｅ，Ｕ．，２００２の第１５章を参照されたい。要約は以下の通りである。３Ｄ印刷に使用されるような非常に細かい金属粉末は浮遊する。これらの多く、例えばマグネシウム及びアルミニウムは、特定の条件、その中で、臨界粉塵濃度、特定の温度及び十分なエネルギーの点火源が満たされると、爆発性を呈することが判明している。本発明は、これらの条件を満たすことを避けようとするものである。１０μｍ以下の平均粒径を有する粉末は体内に吸収されることができ、皮膚、目及び肺に潜在的に危険な化学的又は生化学的反応を引き起こす可能性がある。本発明は、クリーニングプロセスで除去された金属粉末へのオペレータの暴露を減少させようとするものである。

したがって、本発明は、三次元印刷プロセスによって製造されたグリーン部品のような対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムを提案する。フローキャビネットは一般に知られている。しかしながら、本発明者らは、既知のシステムのいずれも上記の特定のニーズに対処していないことを見出した。

例えば、微生物学及び生物医学研究所（ＢＭＢＬ）第５版（２００９年１２月）は、付録Ａにおいて、人的な、環境的な及び製品の保護を提供するように設計された様々な種類の生物学的安全キャビネットを開示している。水平の層流キャビネット及び垂直の層流キャビネットが、付録Ａに開示されている。しかし、これらのキャビネットは製品を十分に保護することができるが、オペレータを不十分にしか保護しない。

米国特許第３，５９９，３７５号及び米国特許第４，３００，３１８号は、キャビネットと手持ち銃を含むキャビネットシステムの例を示している。銃を用いて、オペレータは研磨材料をキャビネット内の研磨対象物に向けることができる。磨耗が仮に「クリーニング」とみなされる場合、磨耗はクリーニングされるべき材料の一部を除去するので、破壊的なクリーニングとみなされるべきである。例えば、米国特許第４，３００，３１８号のキャビネットシステムは、対象物から除去された粉末、粉塵、破片、研磨材及び粒子を比較的多量に生成し、これらの量をキャビネットから取り除くために、キャビネットシステムが真空モータを使用し、さらに、真空モータに接続されたラック及びホッパーを要する。

したがって、本発明の目的は、対象物、特に付加的な製造方法で製造された対象物を、効率的かつオペレータ保護的な方法で、クリーニングするのに最適化されたフローキャビネットシステムを提供することである。

この目的は、請求項１に記載のフローキャビネットシステムによって達成される。

フローキャビネットシステムではキャビネットの壁は、クリーニングされるべき１つ又は複数の対象物を受け入れる容積を包囲する。

圧縮ガスは、前記１つ又は複数の対象物から粉末を除去するように、前記容積に供給される。取り出しユニットは、前記容積から粉末含有ガスを取り出す。取出量が供給量を超えることを可能にするように、キャビネットはガス入口を含む。前記容積のガス出口の位置は、後部壁のガス入り口の位置に関して、キャビネットの側壁の一方から他方へ向けられた、前記容積内における流れを供給する。このように、オペレータに向けられる流れの成分を伴わずに、又は、最小限の成分しか伴わずに、ガスが一方の側においてキャビネットの容積に入り、対象物を通過して流れ、対象物から除去されるべき粉末を吸い上げて搬送し、粉末含有ガスはキャビネットの容積を他方の側から離れる。従って、ガス出口は、左右の側壁の一方と後部壁との近くにあり、ガス入り口は、左右側壁の他方と後部壁との近くにある。ここで、「近く」とは、壁の中央よりも壁の端により近いこととして理解されるべきである。このように、キャビネットの容積内におけるキャビネットの側壁間の粉末除去流は、主に水平である。さらに、取り出しユニットは、単位時間当たりの粉末含有ガスの最小量を取り出すように構成され調整されており、この最小量は、単位時間あたりに供給される圧縮ガスの最大量よりも大きい。そのような取出容量とガス出口及びガス入口の位置とにより、粉末含有ガス流が、供給される圧縮ガスを用いて対象物をクリーニングするオペレータに向けられることが防止される。また、側壁間の流れの方向は、クリーニング工程を最適化し、単位時間当たりのキャビネットから除去される粉末容量を増加させる。キャビネットが製品保護を提供できるように、ガス入口は、容積に流入するガスを濾過するためのフィルタを備えることができる。

取り出しユニットは、有利には、単位時間当たりの供給圧縮ガスの最大量の少なくとも２０倍の、単位時間当たりの粉末含有ガスの最小量を取り出すように構成され調整されている。これらの量の差は、グローブポートと容積の他の全てのインタフェースとにおいて吸引力を発生するために、取出量が十分に高いことを保証すると見出された。

取り出しユニットは、さらに、少なくとも１つの消音器を有し、消音器はキャビネットの内側に位置する内部消音器であるか及び／又はキャビネットの外側に位置する外部消音器である。消音器は、取り出しユニットにより発生するノイズを低減し、キャビネットシステムはオペレータフレンドリーな作業環境を提供する。必要な配管の総量を低減するように、外部消音器は、好ましくは、キャビネットの下部壁に隣接して位置する。

ガス出口が外部消音器の入口と一致し、かつ、外部消音器の出口が管コネクタの形態である場合、消音器へ直接接続され得る体積から離れるように粉末含有ガスを導くように外部管類は容積に接続される。

粉末含有ガスの除去は、内部消音器と外部消音器との間を切り替えることによって、特定のクリーニング作業用に最適化され得る。切り替えに必要な労力を最小にするように、キャビネットの壁は、キャビネットの内側と外側との配管の接続をそれぞれ可能にする４つの管コネクタを含む。従って、管コネクタは、容積内部での管接続を変更することによって、オペレータに、キャビネット内部から、外部消音器から内部消音器へ切り替える機会を提供する。従って、オペレータにはその作業位置を変える必要がない。

本発明の別の有利な特徴によれば、グローブポートの各々は、ガス非透過性の方法でグローブポートに接続されたグローブを有し、各グローブはガス透過性材料で作られる。 好ましくは、ガス透過性材料はＧｏｒｅ−Ｔｅｘ（ゴアテックス）（登録商標）である。ゴアテックスは、ファブリック膜であり、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓの登録商標である。グローブの材料は、オペレータの皮膚は保護されるように、クリーニングされるべき対象物から来る粉末に対して非透過性であるが、ガスに対しては透過性である。単位時間当たりの粉末含有ガスの取出量が単位時間当たりに供給される圧縮ガスの最大量よりも大きいこととの関係で、量の差異がグローブからできるだけの粉末材料を吸い取ろうとするため、グローブに対する自動クリーニング効果を作り出し、さらに、オペレータの粉末への暴露を低減する。

容積内の静電気放電は、容積内の浮遊粉末及び空気の臨界的混合物に点火する虞がある。点火を防ぐために、容積内のすべての配管は静電気防止性である。さらに、キャビネットシステムの全ての導電性構成要素が同じ電位にあり、キャビネットシステムが接地されている場合、静電気放電を引き起こす可能性のある電位差の形成を防止することができる。

手持ちクリーニングツールは、圧縮ガスを使用するように構成され調整されている。圧縮ガスの使用は、圧縮ガスがブラスティング材料を含まないことを理解されたい。手持ちクリーニングツールは、例えば、圧縮空気を使用することができる。圧縮ガスからのブラスト材料の不在は、クリーニングされるべき対象物へのいかなる損傷も防止する。容積内の複数のクリーニングツールの各々はバルブ端子に接続されており、バルブ端子は、そこに接続されたクリーニングツールの１つをオペレータが容積内部から選択することを可能にする。バルブ端子は、好ましくは、キャビネットの上部壁の近くに配置される。これは、作業領域の外側にあり、側壁間の流れを妨げたり、下部壁によって支持される対象物に衝突したりすることのない配管に寄与する。

可能な過剰配管の長さは、本発明では好ましくは上部壁の近傍又は上部壁上に設けられる複数のフックによって一時的に保持することができる。これはまた、配管を作業領域から取り除くこと寄与する。

取り出しユニットはサイクロン分離器を含むことができる。サイクロン分離技術は、粉末粒子によって詰まらないようにしながら、金属粉末と気体との分離を達成するのに特に効果的であることが証明されている。サイクロン分離器の動作寿命は、他の多くの分離技術よりはるかに優れている。

グリーン部品から除去された粉末を再利用することが望ましい場合があるため、取り出しユニットは、サイクロン分離器によってガスから分離された粉末粒子を回収するための取り外し可能な容器をさらに含むことができる。容器はオペレータが空にすることができる。粉末含有ガスの流れに対する取り出しユニットの要素の配置を考慮すると、取り外し可能な容器は、消音器の下流にあるサイクロン分離器の下流にある。サイクロン分離器では、粉末含有ガスの流れは、容器内に集められる主に粉末の流れと、主にガスの流れとに分離される。後者の流れから残留粉末成分を除去するために、取り出しユニットは、有利には、雰囲気に放出されるガスを濾過するためのフィルタを備えることができる。

本発明のフローキャビネットシステムは、いくつかのタイプの操作に使用することができるが、三次元印刷プロセスによって作製されたグリーン部品、特に、三次元印刷プロセスによって作製された金属グリーン部品である対象物のクリーニングに使用されることは、本発明の特有の独立した態様である。この使用は、本発明のフローキャビネットシステムの設計上の特徴が特に有利な場合である。

本発明をより詳細に説明するために、その代表的な実施形態を、添付の図面を参照して以下に説明する。

図１は、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステムのキャビネットの左側の等角図を示す図である。 図２は、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステムの右側の等角図を示し、及び、取り出しユニットのサイクロン分離器及び容器を示す図である。 図３は、フローキャビネットシステムのキャビネット上の等角平面図を示す図である。 グローブを備えた図３のキャビネットを示す図である。 図５は、フローキャビネットシステムの別の構成を示す図である。

本発明の好ましい実施形態の以下の説明において、同一又は対応する部分は、同一又は対応する参照符号を有する。

図１及び図２は、ベース３によって支持されたフローキャビネット１を示しており、ベースはポスト８及びベースサポート９を備えている。より好ましくは、キャビネットベース３は、水平に延在するベースサポート９にボルトで留められた、垂直に延在するポスト８を有する。ポスト８及び／又はベースは、好ましくは、例えば、電極又はワイヤ（図示せず）によってアースに接続され接地される。フローキャビネット１は、フローキャビネット１の容積を規定するキャビネットハウジング５を備える。

キャビネットハウジング５は、水平に延在する下部壁１５と、垂直に延在する左側壁１７と、キャビネットハウジング５の内部容積にアクセスするための密閉連結ドア２１を有する垂直に延在する右側壁１９と、垂直に延在する後部壁２３と、水平に延びる上部壁２５と、前部壁２７とを備えている。ドア２１は、キャビネットハウジング５の残りの部分に導電性の形態で取り付けられている。波状スプリングワッシャが追加されたボルトによる取り付け、又は、連結をブリッジングする接地ワイヤ、又は、当業者に知られている他の手段が想定される。キャビネットハウジング５の水平方向の外寸は、成人男性の平均肩幅よりも約１０〜５０％大きいことが好ましい。ベースサポート９の水平寸法は、キャビネットハウジング５の水平寸法に対応するか又はそれよりも大きい。

オペレータに面する前部壁２７は、４つの壁コンポーネント、すなわち、垂直に延在する中央壁コンポーネント２９、垂直方向に延在する右側壁コンポーネント３１、垂直方向に延在する左側壁コンポーネント３３及び観察窓壁コンポーネント３５を含む。観察窓壁コンポーネント３５は、観察窓を含む。観察窓壁コンポーネント３５は、中央壁コンポーネント２９と、側壁コンポーネント３１，３３と、側壁１７，１９と、上部壁２５との間に延在している。中央壁コンポーネント２９は、側壁コンポーネント３１，３３の間及び下部壁１５と観察窓壁コンポーネント３５との間に延在している。中央壁コンポーネント２９の最大垂直高さＨＩは、上部壁２５が位置する後部壁２３の垂直高さＨ２より小さい。したがって、観察窓壁コンポーネント３５は、上部壁２５から中央壁コンポーネント２９に向かって傾斜している。これは、キャビネットハウジング５内部を、観察窓を介して見るために、最適な視界をオペレータにもたらす。さらに、側壁コンポーネント３１，３３は、オペレータの手及び腕のための開口を形成し、グローブの取り付け又は接続のためのフランジ又は同等の手段を有するポート３７、３９を備る。フローキャビネット１はさらに、側壁コンポーネント３１，３３のポート３７，３９の前方に接続され、好ましくは調整可能に接続されたアームレスト１１，１３を含む。観察窓を除いて、キャビネットハウジング５は、好ましくは導電性材料、より好ましくは金属、さらに好ましくはステンレス鋼からなる。

図２は、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステム１００を示す。キャビネットシステム１００は、図１に示すフローキャビネット１と、取り出しユニット６３とを備える。取り出しユニット６３は、外付けであり、すなわち、フローキャビネット１及びそのベース３から分離したハウジングを有する。単位時間当たりの粉末含有ガスのフローキャビネット１の容積からの取り出しが、５０Ｎｍ^３／ｈｏｕｒ〜２５０Ｎｍ^３／ｈｏｕｒ、好ましくは１００Ｎｍ^３／ｈｏｕｒ〜２００Ｎｍ^３／ｈｏｕｒに構成され調整されている。本明細書において、「Ｎｍ^３／ｈｏｕｒ」は、ＩＳＯ５０１１の温度及び圧力の標準条件に従って、標準化された時間当たりの立方メートルで表される流量を指す。

取り出しユニット６３は、サイクロン分離器７５と、サイクロン分離器７５によりガスから分離された粉体を回収するための取り外し可能な容器７７と、サイクロン分離器から排出されたガスを大気に濾過するフィルタ装置７９とを備えている。取り出しユニット６３は、Ｎｅｄｅｒｍａｎ Ｆｂ２１６に基づくものであってもよいが、サイクロン分離器及びフィルタ装置７９の互いの上部への積み重ねを入れ替えるように変更してもよい。配管コネクタ（図示せず）を備えた入口を有する。キャビネットシステム１００は環境保護を提供するように、フィルタ装置７９は濾過されたガスを排出するためにフィルタ排出ホース８１を使用する。取り出しユニット６３は、４つの車輪８５，８７，８９を備えた移動ユニット８３上に配置される。サイクロン分離器７５は、Ｎｅｄｅｒｍａｎ ｓｉｌｏ ｓｙｓｔｅｍ ５０、Ｎｅｄｅｒｍａｎ部品番号４３４２４００１（２０１４年）に基づくものであってもよい。

フローキャビネット１は、上部壁２５に第１の配管コネクタ５１と、左側壁１７に第２の配管コネクタ５３と（いずれも図１から読み取れる）、下部壁１５に第３及び第４の配管コネクタ６７，６９と（図２）、を備え、第３及び第４の配管コネクタ６７，６９は互いに隣り合って配置されている。配管コネクタ５１，５３，６７，６９は、キャビネット容積の内側と外側との接続を、それらの間の邪魔されない流体連通を維持しつつ可能にするために、壁を通って延在している。本発明の一実施形態では、配管コネクタ５１，５３，６７，６９の各々を、キャビネットの容積のガス出口に接続するために、以下に説明するように使用することができる。

下部壁１５は、貫通孔６５（図２）と、当該貫通孔が消音器の入口との流体接続を可能にするように下部壁の外側と気密に接続されている外部消音器７１とを備える。消音器はＮｅｄｅｒｍａｎ ＣＷＮ−Ｓ＿１０５＿４０であってもよい。容積のガス出口としての貫通孔６５は、外部消音器７１の入口７６と実質的に同一の広がりを有する。本発明によれば、キャビネットの壁のうちの１つにあるガス出口は、前部壁には位置しない。

好ましい実施形態では、外部消音器７１の出口は、取り出しユニット６３を接続することができる配管コネクタ７４の形態である。より好ましくは、外部消音器７１の配管コネクタ７４は、入口７６の反対側に位置する。

キャビネットシステム１００において、サイクロン分離器７５は、配管６１によってフローキャビネット１の第１の配管コネクタ５１に接続されている。容積部の内側には、配管（図示せず）の一片が、一端で配管コネクタ５１に接続されている。その他端は、内側の配管コネクタのいずれかに接続されることができる。

図３及び図４は、同一構成のキャビネット１０１，２０１を示している。しかしながら、図３に示すフローキャビネット１０１は、図４に示すキャビネット２０１とは、キャビネット２０１にグローブポート３７，３９に取り付けられたグローブ１０３，１０５が設けられている点で異なる。

グローブ１０３，１０５は、ガス非透過性の方法で取り付けられるか、又は接続される。図示の実施形態では、取り付け又は接続は、グローブ及びポート３７，３９上のフランジの周りに締め付けられたホースクランプによって行われている。当然、他の手段も可能であり、当業者には明らかであろう。グローブ１０３，１０５は、粉末粒子に対しては非透過性であり、ガスに対しては透過性である材料からなる。そのような材料の１つは、ゴアテックス材料であってもよい。ゴアテックス材料の細孔サイズは、キャビネットシステムの通常の動作において、取り出された粉末含有ガスと供給ガスとの間の単位時間当たりの体積の差が、粉末粒子がグローブに付着することを防止するのに十分なように適切に決定される。

有利には、これはセルフクリーニング効果をもたらし、オペレータの安全に寄与する。

さらに、図３及び図４は、図１及び図２に示されていないフローキャビネット１の詳細を示す。図３及び図４から分かるように、ガス入口１０７を含む後部壁２３にはフィルタ１０９が設けられている。

また、キャビネット１０１、１０２の上部壁２５の内部には、容積内の複数の手持ちクリーニングツール（図示せず）に圧縮ガスを供給するためのクリーニングツール配管（図示せず）を支持するための４つのフック１１１，１１３，１１５，１１７を備えている。各クリーニングツールは、バルブ端子１２１，１２３に接続され、オペレータがそれに接続されたクリーニングツールの１つを選択することを可能にする。バルブ端子は、好ましくは上部壁２５の近くに配置される。バルブ端子１２３は、加圧ガス源（図示せず）とキャビネットハウジングの外側１２５に接続することができる。図示のように、バルブ端子は、上部壁２５又は後部壁若しくは側壁の上部に取り付けることができる。上部壁２５の「近傍」とは、下部壁よりも上部壁に近いと解されるべきである。符号１２１，１２３に示す複数のバルブ端子の代替として、単一のバルブマニホールド１２４を設けることもできる（図５参照）。

フローキャビネット１０１、２０１には、側壁１７の外側に制御ユニット１２７が設けられている。制御ユニット１２７は、加圧ガス源（図示せず）から手持ちクリーニングツールへの供給圧力を制御するように操作されることができる。

好ましくは、対象物をクリーニングするためのクリーニングツールの送出圧縮ガス圧力は、２〜４バー・ゲージで変化させることができ、圧力は好ましくは約３バー・ゲージである。「バー・ゲージ（ｂａｒ ｇａｕｇｅ）」は、周囲圧力への圧力差である表示値を表す。圧縮ガスの体積流量は、２．０〜５．５Ｎｍ^３／ｈｏｕｒの範囲内、好ましくは５Ｎｍ^３／ｈｏｕｒ未満の範囲内である。側壁１７にはまた、フローキャビネット１０１，２０１内部で上部壁２５に取り付けられたライトユニット（図示せず）に、ケーブル１３１を介して接続されたスイッチが設けられている。

図５はまた、対象物をクリーニングするためのキャビネットシステム３００を示す。キャビネット３０１は、消音器３７１がキャビネット３０１の容積内部に位置している点でフローキャビネット１、１０１、２０１と異なる。ここで、必須ではないが好ましいのは、キャビネット３０１に外部消音器７１（図５には図示せず）も設けられていることである。内部消音器３７１には、入口３７５が設けられている。

ガス出口に対するガス入口１０７の位置は、キャビネット内の流れ方向を決定する。本発明によるキャビネットでは、流れの主方向は側壁１７，１９の間にあるべきであり、すなわち流れは主として右側壁１９に向けられるか、又は、流れは主として左側壁１７に向けられるべきである。換言すると、流れの主方向は、オペレータに向かう流れ成分が最小になるように、水平で、側壁１７，１９の間にあるべきである。キャビネット１、１０１、２０１、３０１内で、ガス入口１０７は、後部壁２３において、左側壁１７よりも右側壁１９の近くに設けられている。ガス出口５１，５３，６７，６９，７６は、キャビネット１、１０１、２０１、３０１内の流れの主方向が左側壁１７に向かうように、右側壁１９よりも左側壁１７の近くに位置している。フローキャビネット１、１０１、２０１、３０１の作業領域は、ガス入口とガス出口との間に位置する。図示のキャビネット１、１０１、２０１、３０１内では作業領域３０１は、下部壁１５の中央部分を含む上方の空間によって提供され、中央部分はクリーニングされるべき１つ又は複数の対象物を支持する。キャビネット１、１０１、２０１、３０１の後部壁２３は、後部壁２３を左側壁１７に向かう左部分と、右側壁１９に向かう右部分とに分割する、仮想的に垂直に延びる中心線を有する。既に述べたように、キャビネット１、１０１、２０１、３０１ではガス入口１０７は、後部壁２３の右側部分に位置し、ガス出口５１，５３，６７，６９，７６は、後部壁２３の左側部分、すなわち、後部壁２３の仮想中心線の反対側に位置する。キャビネット１、１０１、２０１、３０１内で、キャビネットの壁におけるガス出口の位置を変えることができる。

しかしながら、側壁１７、１９間の所望の流れのためには、ガス出口が壁に配置され、その壁又は壁の部分が、２つの仮想平面間に規定される仮想区画の一部でなければならない。これらの仮想平面は、仮想左区画及び仮想右区画を規定する。第１の仮想平面は、後部壁の仮想垂直方向に延びる中心線と、前部壁２７の仮想垂直方向に延びる中心線との間に延在する。第２の仮想平面は、前部壁２７の側壁１７，１９の前部壁２７との角の間に延在する。ガス入口が（図示のように）後部壁２３の右部分に位置する場合、少なくとも１つのガス出口は、キャビネットの壁、又は、仮想左部分の一部を形成する壁部分に配置される。逆に、ガス入口が後部壁２３の左部分（図示せず）に位置する場合、少なくとも１つのガス出口は、キャビネットの壁、又は、仮想右部分の一部を形成する壁部分に配置される。図示のフローキャビネット１、１０１、２０１、３０１では、ガス出口は、キャビネットの任意の壁に位置することができるが、前部壁には配置することができず、また、ガス出口は前部壁２７に近い下部壁の部分に位置することができない。

キャビネットシステム１００、３００及びキャビネット１、１０１、２０１、３０１は、作業者が次のように使用することができる。１つ又は複数の対象物が三次元印刷によって製造された後、これらの対象物を粉末床から取り出し、余分な粉末を除去しなければならない。このクリーニングプロセスは、グリーン部品が比較的低い強度を有し、本質的に脆弱であるため、繊細な作業である。グリーン部品の損傷は避けるべきである。クリーニングは、キャビネットシステム１００、３００を使用することによって行われる。

オペレータは、１つ又は複数の対象物をキャビネットの容積内の下部壁１５上に配置するためにドアハンドル２０によってフローキャビネット１、１０１、２０１、３０１のドア２１を開く。下部壁は、対象物を支持することができ、必要であれば粉塵のような対象物から除去された対象物を収集することができる。キャビネットの下部壁１５は、この容積の閉じた下境界を画定する。換言すると、対象物から取り除かれるべき物質は、下部壁の下のキャビネットの内部空間へ下部壁を通り抜けない。このようにして、キャビネットは比較的コンパクトな容積を有する。取り出しユニットとキャビネットのコンパクトな容積によって、例えばホッパーのような付加的な工具を用いることなく効率的にキャビネットから粉末含有ガスを除去することが可能である。

手持ちクリーニングツールによるクリーニングプロセスを開始する前に、取り出しユニット６３を作動させることが好ましい。使用時には、取り出しユニット６３は、キャビネットハウジング５の容積からガス及び粉末含有ガスを吸引する。取り出しユニット６３は、単位時間あたりに供給される圧縮ガスの最大量よりも２０倍大きい単位時間当たりの最小量の粉末含有ガスを取り出すように構成及び調整されている。

消音器７１，３７１は、使用時に取り出しユニット６３によって生成される騒音を低減し、キャビネットシステム１００は、より操作性に優れた作業環境を提供する。

一実施形態では、キャビネットシステムは、内部消音器３７１なしで動作させることができる。この場合、外部消音器７１の配管コネクタ７４とサイクロン分離器７５の配管コネクタとを配管６１を介して接続することによって、取り出しユニット６３を外部消音器７１に直接接続することができる。キャビネットの容積のガス出口は、外部消音器７１の入口７６と一致する。

別の実施形態では、キャビネットシステムは、外部消音器７１なしで作動することができる。この場合、サイクロン分離器７５の配管コネクタをキャビネットの配管コネクタ５１、５３、６７又は６９のいずれかと配管６１を介して接続することにより、取り出しユニット６３を内部消音器３７１と接続することができ、これらのコネクタの内側部分は、（図５に示されているように）配管の一片によって内部消音器３７１に接続されている。

さらに別の実施形態では、キャビネットシステムは、内部消音器３７１と外部消音器７１の両方が存在する状態で、それらの１つを選択し、かつ、「オンザフライ」で、すなわち操作中に容積の内部から変更できることにより、操作されうる。この場合、取り出しユニット６３は、内部消音器３７１又は外部消音器７１のいずれかに、その容積内の配管片によって接続されうる。例えば、サイクロン分離器７５は、配管６１を介して、配管コネクタのいずれか、例えばフローキャビネット１の第１の配管コネクタ５１に接続されうる。キャビネットの内では、配管片が、第１の配管コネクタ５１に接続される。キャビネットの内ではさらに、残りのコネクタ５３，６７又は６９の１つが、図５によれば例えば配管コネクタ５３が、他の配管片によって、内部消音器３７１に接続される。これで、他の２つの配管コネクタ空いたまま、例では配管コネクタ６７及び６９が残る。これらの１つ、例えば配管コネクタ６７がキャビネットの外側で配管コネクタ５３の外側へ接続される場合、内部消音器３７１への流体接続が確立される。２つのうちの他方、例えば配管コネクタ６９が、キャビネットの外側において、配管コネクタ７４で、外部消音器７１へ接続される場合、そこでも流体接続が確立される。操作者は、コネクタ５１の内部に接続された配管片を取り、配管コネクタ６７（内部消音器の使用）又は配管コネクタ６９（外部消音器の使用）のいずれかへ接続することによって、内部消音器又は外部消音器のいずれかの使用の間を簡単に切り替えることができる。必要であれば、選択されていない配管コネクタ６７，６９をキャップリング部材でキャップすることができる。

そのため、対象物のクリーニングプロセス中に、又は、異なる環境を必要とする新しいクリーニングプロセスのために、オペレータは、手持ちのクリーニングツールを操作し、クリーニングすべき物品を保持するために典型的に使用されるグローブから手を出すことなく、外部消音器７１から内部消音器３７１へ、又はその逆に切り替えることができる。

手持ちのクリーニングツールの操作は、圧縮ガスをクリーニングされるべき対象物の表面に方向づける。オペレータは、観察窓壁コンポーネント３５の観察窓を介してクリーニングプロセスを調査することができる。クリーニングツールに供給される圧縮ガスの圧力は、制御ユニット１２７によって、調整でき、また、キャビネット内のバルブマニホールドによって、オペレータは、例えばブラシ、ノズル、注射針などの、使用されるべき所望のクリーニングツールを選択することができる。勿論、クリーニングツールは、そのような工具と交換可能に結合することができる端部を有することも可能である。クリーニングプロセスの後、クリーンな対象物は、ドア２１によってキャビネットから取り除かれうる。粉塵爆発を防止するために、キャビネット内で使用される全ての配管は静電気又は帯電防止されている。標準化の利益のため及びオペレータベースのエラーを低減するために、すべての配管は同じタイプ及びサイズにすることができ、すべてが静電気防止される。そのような配管の供給源は当業者に知られている。

粉塵爆発の防止は、取り出しユニット６３が接地されている場合、及び、フローキャビネット１、１０１、２０１、３０１の金属構成要素が導電性であり、かつ導電性の方法で互いに接続されている場合、さらに支援される。これは、フローキャビネット１、１０１、２０１、３０１を支持するキャビネットベース３の接地された金属への、ネジ又はボルトのような締結具によって達成することができる。下部壁１５は、底部表面へのグリーン部品の付着を防止し、静電気の蓄積を防止するために、同様に、導電性材料からなるか、又は、導電性のコーティングを有する。現在最も好ましい実施形態は、ステンレス鋼製からなる全ての壁を有する。

フック１１１，１１３，１１５，１１７及びクリーニングツール用のコネクタは、キャビネットシステムの使用時に、ホースが作業領域を避け、観察窓壁コンポーネント２９の観察窓を介してオペレータの視界を最小限にしかさえぎらないように、上部壁の近くに配置されている。
キャビネットシステムの使用時にホースが作業領域から保護され、観察窓を通る作業者の視界を最小限に抑えるように、上部壁の近くに配置される観察窓の壁コンポーネント２９の幅方向に延びる。

図示されているように、フックの数は、変更でき、例示的に、フローキャビネット１、１０１、２０１の中に、２組の２つのフック１１１，１１３，１１５，１１７（図３及び図４）及び１０個のフック（図５）を有する実施形態が示されている。

フィルタ装置７９のフィルタは、ユーザフレンドリーで比較的効率的な方法で交換することができる。好ましくは、フィルタ装置７９の（１つ又は複数の）フィルタは、キャビネットシステムの異なる交換可能なコンポーネントの数が最小になるように、キャビネットシステムのエア入口１０７で使用されているのと同じフィルタである。

図示されているキャビネットシステム１００、３００の取り出しユニット６３の代わりに、静止取り出しユニット（図示せず）を使用することもできる。さらに、このような固定取り出しユニットをフローキャビネット１又はキャビネットベース３に取り付けることが可能である。例えば、固定取り出しユニットは、下部板１５とベースサポート９との間のポスト８（図１）に固定することができる。このような取り出しユニットはやはり、サイクロン分離器、容器及びフィルタを含むことができるが、異なる構成の取り出しユニットを使用することも可能である。

移動ユニット上に取り出しユニットを配置することにより、取り出しユニットの互換性を向上させることができ、例えば第１の取り出しユニットのメンテナンス中に、オペレータが同じキャビネットで作業できるように、キャビネットを第２の取り出しユニットに接続することができる。消音器なしで取り出しユニットを使用することもできる。

Claims (16)

1. 少なくとも１つの対象物をクリーニングするためのフローキャビネットシステムであって、当該システムは、
   − クリーニングされるべき前記少なくとも１つのオブジェクトを支持するための下部壁、上部壁、左側壁、右側壁、前部壁、及び、後部壁を有し、複数の前記壁は容積を包囲する、キャビネットと、
   − 前記容積内の複数の手持ちクリーニングツール及び配管であって、前記配管は、前記少なくとも１つの対象物から粉末を除去するために前記複数の手持ちクリーニングツールへ圧縮ガスを供給するためのものであり、前記除去は供給される前記圧縮ガスによって行われる、複数の手持ちクリーニングツール及び前記容積内の配管と、
   − 前記容積からの粉末含有ガスを、前記後部壁の近傍に位置するガス出口を介して取り出すための配管を含む取り出しユニットと、を備え、
   − 前記キャビネットはさらに、前記後部壁の近傍において後部壁内にあるガス入口と、観察窓と、前記左側壁及び前記前部壁の近傍の左グローブポートと、前記右側壁及び前記前部壁の近傍の右グローブポートと、を有し、２つのグローブポートは、前記キャビネット内で前記複数の手持ちクリーニングツールの少なくとも１つをオペレータが手動で操作するために構成され調整されており、
   − 前記取り出しユニットは、単位時間当たりに供給される前記圧縮ガスの最大量よりも、単位時間当たりに取出される粉末含有ガスの最小量が大きくなるように構成され調整されており、
   − 前記ガス出口は、前記左側壁及び前記右側壁のうちの一方よりも他方のより近くに配置されており、
   − 前記ガス入口は、前記左側壁及び前記右側壁のうちの前記他方よりも前記一方のより近くに設けられており、
   − 前記ガス入口と前記ガス出口との間のガス流の主方向は、前記右側壁と前記左側壁との間で水平である、フローキャビネットシステム。
2. 前記取り出しユニットは、単位時間当たりに取り出される粉末含有ガスの最小量が、前記単位当たりに供給される前記圧縮ガスの最大量の少なくとも２０倍になるように構成され調整されている、請求項１に記載のフローキャビネットシステム。
3. 前記取り出しユニットが、５０Ｎｍ^３／ｈｏｕｒから２５０Ｎｍ^３／ｈｏｕｒの間、好ましくは１００Ｎｍ^３／ｈｏｕｒから２００Ｎｍ^３／ｈｏｕｒの間の粉末含有ガスを取り出すように構成され調整されており、及び／又は、
   前記複数の手持ちクリーニングツールのそれぞれとの前記圧縮ガスを供給するための配管の組み合わせが、２から４バー・ゲージの範囲内、好ましくは約３バー・ゲージの圧力の前記圧縮ガスを、２．０〜５．５Ｎｍ^３／ｈｏｕｒの範囲内、好ましくは５Ｎｍ^３／ｈｏｕｒ未満の体積流量で供給するように構成され調整されている、請求項１又は２に記載のフローキャビネットシステム。
4. 前記取り出しユニットは、前記キャビネットの内部に位置する内部消音器及び／又は前記キャビネットの外部に位置する外部消音器を備え、
   前記外部消音器は、好ましくは、前記キャビネットの前記下部壁に隣接して位置し、より好ましくは前記ガス出口が前記外部消音器の入口と一致し、前記外部消音器の出口は配管コネクタの形態である、請求項１乃至３のいずれか１項記載のフローキャビネットシステム。
5. 前記キャビネットの前記壁が４つの配管コネクタを備え、各配管コネクタが前記キャビネットの内側と外側との配管の接続を可能にする、請求項４に記載のフローキャビネットシステム。
6. 前記容積内の全ての配管が帯電防止されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフローキャビネットシステム。
7. 前記フローキャビネットシステムのすべての導電性の構成部材が同じ電位にあり、前記フローキャビネットシステムが接地されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステム。
8. 前記複数のクリーニングツールの各々は、そこに接続された前記クリーニングツールのうちの１つを選択することを可能にするバルブ端子に接続され、前記バルブ端子は、好ましくは前記キャビネットの上部壁近傍に位置する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステム。
9. 前記キャビネットの前記上部壁の近傍又は上部壁上に複数のフックをさらに備え、前記フックは、前記圧縮ガスの供給のための前記配管及び前記取り出しユニットの配管を一時的に保持するように構成され配置されている、請求項１乃至８いずれか１項記載のフローキャビネットシステム。
10. 前記取り出しユニットは、前記容積から取り出された前記粉末含有ガスを受け取り、当該ガス中の粉末粒子を分離するように構成されたサイクロン分離器を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステム。
11. 前記取り出しユニットが、前記ガスから分離された粉末粒子を収集するための取り外し可能な容器を含む、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステム。
12. 前記取り出しユニットは、雰囲気に放出される前記ガスを濾過するためのフィルタが設けられている、請求項１乃至１１のいずれか１項記載のフローキャビネットシステム。
13. 前記ガス入口は、前記容積に入る前記ガスを濾過するためのフィルタが設けられている、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステム。
14. 前記取り出しユニットの前記フィルタは、前記ガス入口の前記フィルタと同一である、請求項１２又は１３に記載のフローキャビネットシステム。
15. 前記２つのグローブポートの各々は、そこにガス非透過性の方法で接続されたグローブを有し、各グローブは、好ましくは、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘのようなガス透過性材料で作られている、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステム。
16. 三次元印刷プロセスにより製造されたグリーン部品である対象物、好ましくは三次元印刷プロセスにより製造された金属グリーン部品である対象物のクリーニングのための請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のフローキャビネットシステムの使用。

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