JP6745016B2

JP6745016B2 - 粉末自動回収の粉末敷設機

Info

Publication number: JP6745016B2
Application number: JP2019504973A
Authority: JP
Inventors: 懐恩高; 馨寶陳; 瑞雄厳
Original assignee: Tongtai Machine and Tool Co Ltd
Current assignee: Tongtai Machine and Tool Co Ltd
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: EP3542993A1; EP3542993A4; WO2018090188A1; EP3542993B1; JP2019523158A; US10688723B2; US20190255775A1

Description

本発明は、粉末回収装置に関し、特に３Ｄ（三次元）プリンタに用いられる粉末自動回収の粉末敷設機に関する。

３Ｄ造形（３Ｄプリントともいう）の主要技術内容は、原料を３Ｄプリンタに投入するとともにデータを３Ｄプリンタに入力し、粉末敷設装置によって、製品をレイヤ毎にプリントし、最終物を形成する。３Ｄ造形は、選択的レーザ焼結（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＬａｓｅｒＳｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＬａｓｅｒＭｅｌｔｉｎｇ，ＳＬＭ）、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤｉｒｅｃｔｍｅｔａｌＬａｓｅｒＳｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＤＭＬＳ）及び電子ビーム溶融（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍＭｅｌｔｉｎｇ，ＥＢＭ）等の技術を含む。ＳＬＳは、低融点ポリマー粉末材料を低パワーレーザで焼結し、ＳＬＭは、金属粉末を高エネルギレーザで直接に溶融し、ＤＭＬＳは、二元金属をレーザで焼結し、ＥＢＭは、金属粉末を電子ビームで溶融する。

３Ｄプリンタにおいて、従来の粉末敷設装置の粉末回収は、一般的に手動によるものである。つまり、粉末敷設平台において粉末敷設作業を終えた後、余剰の粉末を手動により掃除及び回収しなければならないため、手間がかかり、製品の加工効率に影響を及ぼすおそれがある。

そこで、従来技術の問題点を解決するために、改良された粉末自動回収の粉末敷設機を提供する必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、回収槽及び移動手段の設計を利用して余剰の粉末を自動的に回収することができる粉末自動回収の粉末敷設機を提供することを主な目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の態様によれば、３Ｄプリンタにおいて粉末を敷設及び回収するものであって、レーザ発射機を成形物にレーザ加工させる作業穴と、前記粉末を回収する回収穴と、を有する平台と、前記平台に設けられる移動子と、前記移動子に結合され前記平台に前記粉末を敷設する粉末敷設器と、を有する粉末敷設手段と、前記平台の下方に設けられるものであって、座体と、前記作業穴に対応するように前記座体に設けられ前記成形物を収容する作業槽と、前記回収穴に対応するように前記座体に設けられる少なくとも１つの回収槽と、を有する粉末収集手段と、ベースと、前記ベースに設けられ、前記粉末収集手段と前記平台との結合又は離間を切り替えるように前記座体を鉛直移動させる昇降機構と、を有する移動手段と、を含む、粉末自動回収の粉末敷設機が提供される。
また、本発明の態様において、前記粉末敷設機は、前記粉末を収容する粉末槽と、前記粉末槽の下方に設けられ、前記成形物に対し前記粉末を敷設し前記粉末を回収するように前記作業穴と前記回収穴との間に往復移動する可撓性スクレーパと、を有する。
また、本発明の態様において、前記平台は、前記作業槽と係合するように前記作業穴の下方に形成される作業凸リングと、前記回収槽と係合するように前記回収穴の下方に形成される回収凸リングと、を有する。
また、本発明の態様において、前記座体は、前記作業槽が移動可能に設けられる固定ベースと、前記固定ベースの外側に設けられるものであって、前記回収槽が設けられる少なくとも１つの台座と、を有する。
また、本発明の態様において、前記昇降機構は、前記ベースに挿通される昇降ロッドと、前記ベースに設けられるばねと、前記昇降ロッドと係合するように前記ばねと前記座体との間に設けられるばね座と、を有する。
また、本発明の態様において、前記粉末収集手段は、前記成形物が形成され、前記作業穴と前記作業槽とにおいて移動するように前記昇降ロッドに押し出される底板を有する。
また、本発明の態様において、前記粉末収集手段は、前記底板を規制するように前記作業槽の底部に設けられる規制板を有する。
また、本発明の態様において、前記移動手段は、前記粉末収集手段を水平移動させるように前記底板に設けられるスライダ機構を有する。
また、本発明の態様において、前記スライダ機構は、前記粉末収集手段の座体が前記粉末敷設手段の平台に接近する作業位置と前記粉末敷設手段の平台から離間する粉末供給位置との間に移動可能に結合されるレールを有する。
また、本発明の態様において、前記粉末敷設手段は、前記平台に設けられるカバーと、前記レーザ発射機の下方に位置するように前記カバーに形成される加工穴と、を有する。

上述のように、本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機は、前記回収槽の設計を利用して、レイヤ毎に粉末敷設作業を終えた後の余剰粉末は、前記可撓性スクレーパにより前記回収穴に収集され、かつ、前記回収槽の切り換えは、前記移動手段の昇降機構及びスライダ機構により行われるため、粉末自動回収の目的が達成される。

本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機の好適実施例の斜視図である。本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機の好適実施例の側面図である。本発明に係る粉末敷設機の粉末供給装置の好適実施例の分解図である。本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機の好適実施例の操作中における断面図である。本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機の好適実施例の操作中における断面図である。本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機の好適実施例の操作中における断面図である。

以下の各実施例の説明は、添付の図面を参考してなされるものであり、本発明を実施するための特定実施例を例示している。また、本発明が言及した方向用語、例えば、上、下、頂、底、前、後、左、右、内、外、側面、周囲、中央、水平、横方向、鉛直、縦方向、最上層又は最下層等は、図面に示される方向に過ぎない。用いられる方向用語は、本発明を説明及び理解するためのものであり、本発明を制限するためのものではない。

図１から図３に示されるのは、本発明に係る粉末自動回収の粉末敷設機の好適実施例である。ここで、３Ｄプリンタにおいて粉末を敷設及び回収する粉末自動回収の粉末敷設機１００は、粉末敷設手段２、粉末収集手段３及び移動手段４を含む。以下、本発明の各構成の細部構造、組み立て関係及び動作原理を詳細に説明する。

図１から図３に示すように、前記粉末敷設手段２は、平台２１、移動子２２、粉末敷設器２３、カバー２４及び加工穴２５を有する。前記平台２１は、作業穴２１１、２つの回収穴２１２、作業凸リング２１３及び２つの回収凸リング２１４を有する。前記作業穴２１１は、レーザ発射機１０１を成形物１０２にレーザ加工させるように前記平台２１の中心に位置する（図２参照）。前記回収穴２１２は、前記粉末を回収するように前記作業穴２１１の両側に位置する。前記作業凸リング２１３は、前記作業穴２１１の下方周縁に形成され、前記回収凸リング２１４は、それぞれ前記２つの回収穴２１２の下方周縁に形成される。前記移動子２２は、前記粉末敷設器２３を移動させるように前記平台２１に設けられる。前記粉末敷設器２３は、前記平台２１に粉末を敷設するように前記移動子２２に結合される。前記粉末敷設器２３は、前記粉末を収容する粉末槽２３１と、前記粉末槽２３１の下方に設けられ、前記成形物１０２に対し前記粉末を敷設し前記粉末を回収するように前記作業穴２１１と前記回収穴２１２との間に往復移動する可撓性スクレーパ２３２と、を有する。前記カバー２４は、前記平台２１に設けられ、前記加工穴２５は、前記レーザ発射機１０１の下方に位置するように前記カバー２４に形成される。

図１から図３に示すように、前記粉末収集手段３は、前記平台２１の下方に設けられものである。図３に示すように、前記粉末収集手段３は、座体３１、作業槽３２、２つの回収槽３３、底板３４及び規制板３５を有する。前記座体３１は、固定ベース３１１及び２つの台座３１２を有し、前記台座３１２は、前記固定ベース３１１の外側に設けられる。前記作業槽３２は、前記作業穴２１１に対応し移動可能に前記座体３１の固定ベース３１１に設けられ、また、前記作業槽３２は、前記成形物１０２を収容し、前記作業凸リング２１３は、前記作業槽３２と係合する。前記回収槽３３は、それぞれ前記２つの回収穴２１２に対応するように前記座体３１の台座３１２に設けられ、前記回収凸リング２１４は、それぞれ前記２つの回収槽３３と係合する。前記成形物１０２は、レイヤ毎に粉末敷設及びレーザにより前記底板３４に形成される。前記規制板３５は、前記底板３４を規制するように前記作業槽３２の底部に設けられる。

次に、図１から図３に示すように、前記移動手段４は、ベース４１、昇降機構４２及びスライダ機構４３を有する。前記昇降機構４２は、前記ベース４１に設けられ、前記粉末収集手段３の作業槽３２及び回収槽３３と前記粉末敷設手段２の前記平台２１との結合又は離間を切り替えるように前記座体３１を鉛直移動させる。昇降機構４２は、前記ベース４１に挿通される昇降ロッド４２１と、前記ベース４１に設けられるばね４２２と、前記昇降ロッド４２１と係合するように前記ばね４２２と前記座体３１との間に設けられるばね座４２３と、を有する。また、前記底板３４は、前記作業穴２１１と前記作業槽３２とにおいて移動するように前記昇降ロッド４２１に押し出される。図１及び図２に示すように、前記スライダ機構４３は、前記粉末収集手段３を水平移動させるように前記底板３４に設けられる。前記スライダ機構４３は、レール４３１を有し、前記粉末収集手段３の座体３１が前記粉末敷設手段２の平台２１に接近する作業位置と前記粉末敷設手段２の平台２１から離間する粉末供給位置との間に移動可能に前記レール４３１に結合される。

図３から図６に示すように、上述の構造によれば、粉末敷設作業を準備するとき、前記粉末収集手段３の座体３１は、図２の前記粉末供給位置から前記粉末敷設手段２の平台２１に接近する前記作業位置に移動することにより、前記座体３１を前記ベース４１上に位置させる。そのとき、図３に示すように、前記昇降機構４２の昇降ロッド４２１は、座体３１を上方に移動させるように押し出すとともに、前記ばね４２２の弾性復元力は、前記ばね座４２３を押し出すことにより、前記固定ベース３１１を上昇させる。次に、前記作業槽３２及び前記回収槽３３は、それぞれ前記作業凸リング２１３及び前記回収凸リング２１４と係合するように押し出される。そのとき、図４に示すように、前記昇降ロッド４２１は、継続して上昇することにより、前記底板３４を前記作業槽３２において上方に移動するように押し出す。図５に示すように、前記底板３４は、前記作業槽３２を通過して前記平台２１に向かって移動する。図６に示すように、前記底板３４が前記平台２１と面一となるように前記底板３４を前記作業穴２１１に止めさせる。次に、レイヤ毎に粉末敷設及びレーザの作業を行うことにより、成形物１０２を形成することができる。レイヤ毎に粉末敷設作業を終えてから、前記平台２１上の粉末を前記可撓性スクレーパ２３２で前記回収穴２１２に移動させることにより、粉末が回収槽３３収集され、最後、粉末を載置した回収槽３３は、前記移動手段４の昇降機構４２及びスライダ機構４３により回収されてから新たな回収槽３３に切り換えられるため、粉末自動回収の目的が達成される。

上述の設計によれば、前記回収槽３３の設計を利用して、レイヤ毎に粉末敷設作業を終えた後の余剰粉末は、前記可撓性スクレーパ２３２により前記回収穴２１２に収集され、かつ、前記回収槽３３の切り換えは、前記移動手段４の昇降機構４２及びスライダ機構４３により行われるため、粉末自動回収の目的が達成される。

本発明は、上記実施例によって説明されたが、上記実施例は、本発明を実施するための一例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。また、特許請求の範囲に含まれる変更等は、本発明の範囲に属する。

Claims

３Ｄプリンタにおいて粉末を敷設及び回収する粉末自動回収の粉末敷設機であって、
レーザ発射機を成形物にレーザ加工させる作業穴と、前記粉末を回収する回収穴と、を有する平台と、前記平台に設けられる移動子と、前記移動子に結合され前記平台に前記粉末を敷設する粉末敷設器と、を有する粉末敷設手段と、
前記平台の下方に設けられるものであって、座体と、前記作業穴に対応するように前記座体に設けられ前記成形物を収容する作業槽と、前記回収穴に対応するように前記座体に設けられる少なくとも１つの回収槽と、を有する粉末収集手段と、
ベースと、前記ベースに設けられ、前記粉末収集手段と前記平台との結合又は離間を切り替えるように前記座体を鉛直移動させる昇降機構と、を有する移動手段と、を含む、
ことを特徴とする粉末自動回収の粉末敷設機。
前記粉末敷設機は、
前記粉末を収容する粉末槽と、
前記粉末槽の下方に設けられ、前記成形物に対し前記粉末を敷設し前記粉末を回収するように前記作業穴と前記回収穴との間に往復移動する可撓性スクレーパと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記平台は、
前記作業槽と係合するように前記作業穴の下方に形成される作業凸リングと、
前記回収槽と係合するように前記回収穴の下方に形成される回収凸リングと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記座体は、
前記作業槽が移動可能に設けられる固定ベースと、
前記固定ベースの外側に設けられるものであって、前記回収槽が設けられる少なくとも１つの台座と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記昇降機構は、
前記ベースに挿通される昇降ロッドと、
前記ベースに設けられるばねと、
前記昇降ロッドと係合するように前記ばねと前記座体との間に設けられるばね座と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記粉末収集手段は、前記成形物が形成され、前記作業穴と前記作業槽とにおいて移動するように前記昇降ロッドに押し出される底板を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記粉末収集手段は、前記底板を規制するように前記作業槽の底部に設けられる規制板を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記移動手段は、前記粉末収集手段を水平移動させるように前記底板に設けられるスライダ機構を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記スライダ機構は、前記粉末収集手段の座体が前記粉末敷設手段の平台に接近する作業位置と前記粉末敷設手段の平台から離間する粉末供給位置との間に移動可能に結合されるレールを有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。
前記粉末敷設手段は、前記平台に設けられるカバーと、前記レーザ発射機の下方に位置するように前記カバーに形成される加工穴と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末自動回収の粉末敷設機。