JP7089028B2 - 複数台ステレオリソグラフィグループ - Google Patents

Description

本発明は、複数台ステレオリソグラフィグループに関する。

現在、ラピッドプロトタイピング、具体的には、ステレオリソグラフィ技術は、ますます一般的になっている。

汎用のステレオリソグラフィ工程は、通常、光重合に基づいており、光重合により、本体が感光性液状樹脂（感光性樹脂と称される）から作成される、樹脂の表面を走査するレーザ光（一般的に、紫外線）に露出されて固化する。

係る樹脂は、光開始剤及び液状モノマーと配合され、それらは、また、製品に要求された機械的特性及び化学的特性を与えることが可能である結合剤及び他の物質を含有し得る。

光重合は、大きいサイズの架橋分子のモノマーを結合することを可能にする工程である。

ほとんどのラピッドプロトタイピングシステムに関して、感光性樹脂の処理によって本体を作成するステップは完全に自動化され、多くの場合、作業者は、工程を多くの時間行うことができるため機械を一晩中起動したままにし、いったん動作が開始すると作業者が介入することができない。

他方では、後続の工程の最終ステップは、たいてい、手動であり、したがって、細心の注意を払う必要があり、不適切な操作によって試作品を損傷する危険性が高いため、そのステップは精緻に実行される。

第１の最終ステップは、洗う工程または洗浄工程から成り、その工程によって、作られている本体に残された樹脂はなくされる。

係る洗う工程は、しばらくの間、作られている本体を洗浄液の槽内に導入し、動作を最適化するために、時々、係る液をかき混ぜることを提供する。

第２の最終ステップは、作られている本体の機械的特性を増加させるように、例えば、加熱によって、さらに、例えば、紫外線による加熱または熱的加熱によって、洗った本体が後硬化ステップとして既知の硬化ステップを受けることから成る。本体と後硬化手段（すなわち、紫外線エミッタまたは加熱素子）との間の相対的回転は、概して、硬化が可能な限り均一になるように重要であると見なされる。

係るステップ、すなわち、作成ステップ、洗うステップ、及び後硬化ステップは、それぞれ、適切な装置によって実行され、１人以上の作業者は、一方の装置から他の装置まで本体を移動させる中間ステップを担当する。

係る中間ステップは、上記に述べたように、装置によって作られているものを破壊しないように、十分に注意して、作業者によって管理され、係る注意は、ステレオリソグラフィによって作られた本体を作る全てのステップを完了するために頻ぱんに要求される速さに反して時間がかかり、仕上がった本体をエンドユーザに提供する。

米国特許出願公開第２０１２／０１９５９９４号明細書は、複数の異なる硬化性材料を使用して３次元物体を作るための装置に関する。

係る装置は、硬化性材料をそれぞれ含有する少なくとも２つの形成台と、少なくとも１つの洗い台と、一方の台から別の台までモデリングプレートを移動させるための移動台とを備える。

米国特許出願公開第２０１２／０１９５９９４号明細書

本発明の課題は、引用した欠点及び先行技術の制限を回避することが可能である複数台ステレオリソグラフィグループを考案することである。

具体的には、本発明の目的は、ステレオリソグラフィによって本体を作るための工程の２つの連続ステップの間に作業者の介入を制限することが可能であるステレオリソグラフィグループを考案することである。

本発明の別の目的は、より現在既知である装置よりも高い生産率が可能であるステレオリソグラフィグループを考案することである。

本発明のさらなる目的は、既知の装置以上の効率、生産性、及び製造品質のステレオリソグラフィグループを考案することである。

課題及び前述の目的は、請求項１に記載の複数台ステレオリソグラフィグループによって達成される。

請求項１に記載のステレオリソグラフィグループのさらなる特性は、従属請求項に説明される。

課題及び前述の目的は、以下に言及される利点と一緒に、添付図の台を参照して、暗示的であるが限定的ではない目的のために与えられた結論の実施形態の説明によって下文に強調される。

本発明による、ステレオリソグラフィグループの斜視図を表す。 本発明による、ステレオリソグラフィグループの別の斜視図を表す。 第１の動作構成における、本発明による、ステレオリソグラフィグループのさらなる斜視図を表す。 第２の動作構成における、本発明による、ステレオリソグラフィグループの前述の図３の斜視図を表す。 第１の使用位置及び第２の動作構成における、本発明による、ステレオリソグラフィグループの側面図を表す。 第１の使用位置及び第１の動作構成における、本発明による、ステレオリソグラフィグループの上方からの平面図を表す。 図６の第１の位置における、ステレオリソグラフィグループの側面図を表す。 第２の使用位置における、本発明による、ステレオリソグラフィグループの上方からの平面図を表す。 図８の第２の位置における、ステレオリソグラフィグループの側面図を表す。 第３の使用位置における、本発明による、ステレオリソグラフィグループの上方からの平面図を表す。 図１０の第２の位置における、ステレオリソグラフィグループの側面図を表す。

引用符付きの図を参照すると、本発明に従った複数台ステレオリソグラフィグループは、全体的に、符号１０で示される。

係る複数台ステレオリソグラフィグループ１０は、
モデリングプレート１２に対面する固定基部１３に対するモデリングプレート１２のための支持及び移動手段１１を備え、
当該固定基部１３は、支持及び移動手段１１によって移動するモデリングプレート１２によって到達されることが可能である各々のエリア内に位置付けられる、下文に良く説明される少なくとも２つの作業台１６及び１７を備える。

本発明に従ったステレオリソグラフィグループ１０の特殊機能は、固定基部１３が３つの作業台１６、１７、及び１８、すなわち、
物体を形成するための第１の台１６、
形成された物体を洗うための第２の台１７、
形成された物体を安定させるための第３の台１８を備えるという事実がある。係る動作は、用語「後硬化」によって当分野で既知である。

本発明に従ってステレオリソグラフィグループ１０は、当然ながら、２つ以上の第１の台と、２つ以上の第２の台と、２つ以上の第３の台と、係る第１の台、第２の台、及び第３の台に関する異なる種類の他の台とを有することが可能であることを考慮するべきである。

本発明の非限定例としてだけ本明細書に説明される実施形態では、支持及び移動手段１１は、
モデリングプレート１２を支持するためのタワー１９であって、係る支持タワー１９は、図２及び図５に示される固定基部１３の基準面Ｐに対して横断する主要延在方向Ｚにおいて、固定基部１３から延在する、タワー１９と、
基準面Ｐに垂直な回転軸を中心に固定基部１３に対してタワー１９を回転させるための手段２０と、
固定基部１３から離れて及び固定基部１３に向かってモデリングプレート１２を移動させるための手段２１と、を備える。

固定基部１３から離れて及び固定基部１３に向かってモデリングプレート１２を移動させるための手段２１は、タワー１９の主要延在方向Ｚにおいてプレート１２を並進させるためのアクチュエータ手段を備える。

例として、方向Ｚにおける係る並進アクチュエータ手段は、前述のタワー１９によって支えられる電気モータ１４によって作動され、支持アーム２７を並進するように適応する渦巻き及びウォームスクリューデバイスから成る。

係る支持アーム２７は、タワー１９の主要延在方向Ｚに対して横断方向において、タワー１９から一端が飛び出して延在する。

具体的には、支持アーム２７は、タワー１９の主要延在方向Ｚに垂直に延在する。

本発明の本実施形態では、タワー１９の主要延在方向Ｚが軸Ｚ１に平行であるとき、タワー１９の回転は基準面Ｐに垂直な軸Ｚ１を中心に行われる。

本明細書に説明される例では、固定基部１３は、図１に簡潔にするために図式化された円筒形状を有し、当然ながら、簡潔にするために図示しない他の変形実施形態では、係る固定基部１３は、必要性及び技術的要件に応じて、異なる形状（例えば、平行６面体）を有する。

係る固定基部１３は、上側プレート２３、例えば、ディスク形プレートを有し、上側プレート２３上に、対応する第１の１６台、第２の１７の台、及び第３の１８台に対応するアクセス開口部２４、２５、及び２６が画定される。

支持及び移動手段１１は、また、基準面Ｐに平行な軸Ｘを中心にタワー１９を回転させるための手段２８を備える。

基準面Ｐに平行な軸Ｘを中心にタワー１９を回転させるための係る手段２８は、タワー１９を回転させるように構成され、具体的には、物体を形成するために、第１の台１６の動作させるために、図２及び図３に従って、基準面Ｐに垂直な軸Ｚ１に対して角度Ａだけ回転する主要延在方向Ｚに下向きに回転する、第１の構成と、延在方向Ｚが垂直な回転軸Ｚ１に平行でありゼロ角度Ａで上向きに回転する、第２の構成との間で回転させる。

係る角度Ａは、限定的ではないが、２０°以上であることが好ましく、具体的には、係る角度Ａは、３５°であることが好ましい。

第１の台１６は、ステレオリソグラフィによって本体を作るための感光性樹脂を含有することを意図する透明底面タンク３０を備え、透明底面タンク３０の下で、電磁放射線を放出するための対応する手段が動作し、当該手段は、簡潔にするために示されず、それ自体が既知の種類と見なされる。

行われるステレオリソグラフィ工程は、「層を重ねる工程」として既知の種類のものである。

変形実施形態では、行われるステレオリソグラフィ工程は、層の分割の代わりに、すなわち、ステップにおける移動の代わりに、軸Ｚに平行な軸に沿ってモデリングプレートの連続移動を提供する「連続ＳＬＡ」として既知の種類であり、各ステップは層を重ねる工程のように層の形成に対応する。

タンク３０は、軸Ｘを中心にタワー１９と一緒に回転するように構成され、これにより、タンク３０は、その動作を最適化するための傾斜構成を取る。

軸Ｘを中心にタワー１９を回転させるための手段２８は、例えば、順にタンク３０に固定されるシャフト３２を回転させるように適応するギヤモータ３１または減速手段がないモータを備える。

タンク３０は、タワー１９を支持するための部分１９ａを有する。

したがって、タワー１９は、係る支持部分１９ａから延在し、支持部分１９ａに対して回転可能である。

支持部分１９ａは、タンク３０に固定して接続される。

タワー１９は、ギヤモータまたはモータ３１によって支持部分１９ａに対して回転するように配置される。

シャフト３２は、２つの対向するブラケット３３及び３４によって支持され、２つの対向するブラケット３３及び３４の対応するブラケットにそれぞれ画定される２つの貫通孔を通過する。

図１に明らかに見ることができるように、係るブラケット３３及び３４は、上側ディスク形プレート２３の下に固定される。

基準面Ｐに垂直な回転軸を中心に固定基部１３に対してタワー１９を回転させるための手段２０は、タンク３０の支持部分１９ａに固定されるギヤモータまたはモータ２０ａを備える。

係るギヤモータまたはモータ２０ａは、支持部分１９ａに対して及び回転軸Ｚ１を中心に、タワー１９の一方向または反対方向における回転を決定するように適応する。

本発明の非限定例として本明細書に説明される実施形態では、第１の台１６、第２の台１７、及び第３の台１８は、基準面Ｐに垂直なタワー１９の回転軸Ｚ１を中心とするタワー１９の回転が、係る第１の台、第２の台、または第３の台の１つの上方に、モデリングプレート１２の別の位置付けを決定するように位置付けられる。

係る第１の台１６、第２の台１７、及び第３の台１８は、実質的に、基準面Ｐ上にある円形軌道上に存在する。

このように、固定長の支持アーム２７を使用することによって、係る第１の台１６、第２の台１７、及び第３の台１８に到達することができる。

本発明は、支持アーム２７が対応する自動延長手段及び短縮手段による可変長のものである変形実施形態を含むことを考慮されたい。

この場合、第１の台１６、第２の台１７、及び第３の台１８は、別の方法で位置付けられ、例えば、直線に沿って整列されることができる。

本発明の実施形態では、第１の台１６から軸Ｚ１を中心に１３５°回転して、第２の台１７に到達することができる。

第２の台１７から軸Ｚ１を中心に９０°回転して、第３の台１８に到達することができる。

第３の台１８から軸Ｚ１を中心に１３５°回転して、第１の台１６に到達することができる。

形成された物体を洗うための第２の台１７は、例えば、洗浄液を含有するためのタンクを備える。

形成された物体を安定させるための第３の台１８は、例えば、プレート１２を含有するための空間を含み、第３の台１８の内側では、プレート１２によって運ばれる形成され及び洗われた物体は、形成された物体の安定化手段（すなわち、後硬化手段）のアクションを受ける。

係る後硬化手段は、紫外光を放出する１つ以上の球状部、もしくは１つ以上の加熱素子、または紫外光を放出する１つ以上の球状部及び１つ以上の加熱素子の両方を備える。

係る第３の後硬化台１８は、形成された物体が「ＵＶ硬化」処理を受けるように構成される。

代替として、第３の台１８は、係る技術の使用がますます一般的になっているため、形成された物体に、「熱硬化」処理（すなわち、物体の加熱による硬化ステップの完了処理）を受けるように構成される。

さらに代替として、形成された物体に、第３の台１８は、最大乾燥速度を取得するために、ＵＶ硬化及び熱硬化を組み合わせる処理を受けるように構成される。

モデリングプレート１２は、モデリングプレート１２自体を回転させるための手段３６によって支持アーム２７に拘束される。

支持アーム２７に対するモデリングプレート１２の係る回転手段３６は、モデリングプレート１２に固定して接続され、モータ３９によって回転する、ピン３８を備える。

モデリングプレート１２の回転ピン３８は、タワー１９の主要延在方向Ｚに平行な回転軸Ｚ２を有する。

タワー１９が、主要延在方向Ｚがタワーの回転軸Ｚ１に平行である第２の構成にあるとき、係るピン３８がタワー１９の回転軸Ｚ１に平行なピン３８の回転軸Ｚ２を有する。

モータ３９は支持アーム２７上に搭載される。

モデリングプレート１２の係る回転手段３６は、第２の洗い台１７のタンクの内側に前述のモデリングプレート１２を回転させることを可能にし、タンク自体に関連付けられる洗浄液を移動させるための手段がない場合でさえ、より高効率及び正確な洗浄動作を実行することを可能にする。

モデリングプレート１２の係る回転手段３６は、前述のモデリングプレート１２を第３の台１８の閉じ込め空間の内側に回転させることを可能にし、プレート１２を中心に、紫外光を放出する球状部または加熱素子を移動させるための手段がない場合でさえ、より高効率及び正確な後硬化動作を実行することを可能にする。

本発明に従ったステレオリソグラフィグループ１０は、第１の台１６、第２の台１７、及び第３の台１８のアクセス開口部２４、２５、及び２６の１つだけへのアクセスを可能にし、他のアクセス開口部を塞ぐように構成されるカバー４０を備える。

本発明の実施形態では、係るカバー４０は、モデリングプレート１２の通過を可能にするようにタワー１９及び寸法の低部を囲むように延在する通過窓４１が装備される回転ディスクを備える。

タワー１９が、タワー１９の主要延在方向Ｚが垂直な回転軸Ｚ１に平行である第２の構成にあるとき、カバー４０がタワー１９と一緒に回転する。

図３及び図４に明らかに可視であるように、タワー１９と一緒に回転するために、タワー１９が、主要延在方向Ｚが垂直な回転軸Ｚ１に平行である第２の構成にあるとき、カバー４０は、カバー４０の近くに配置されるタワー１９の区分から半径方向に延在する締結付属品４２を有し、カバー４０自体上に画定される対応する凹型締結孔４４内に挿入されるように適応する締め歯４３を有する。

タワー１９が第１の構成で第１の台１６を動作させるために下向きに傾斜するとき、締結付属品４２は締結孔４４から係脱し、カバー４０が係る状況で回転することが可能ではない。

タワー１９が、主要延在方向Ｚが垂直な回転軸Ｚ１に平行である第２の構成にあるとき、締結付属品４２は締結孔４４と結合され、タワー１９の回転は、カバー４０が固定して回転することをもたらす。

したがって、タワー１９の回転は、カバー４０の同時回転をもたらす。

タワー１９と一緒のカバー４０の回転は、台のアクセス性と、他の台の同時の閉鎖とを決定する。

カバー４０の回転は、上側ディスク形プレート２３から延在し、タワー１９の回転軸に対してカバー４０の正確なセンタリングを確実にするように適応する円形誘導リブ４５によって達成される。

図６及び図７は第１の動作構成にあるステレオリソグラフィグループ１０の第１の使用位置の例が与えられ、すなわち、タワー１９が第１の台１６の動作構成でタンク３０と一緒に傾斜する。

図８及び図９は第２の動作構成にあるステレオリソグラフィグループ１０の第２の使用位置の例が与えられ、タワー１９は、基部１３の基準面Ｐに垂直な軸Ｚと、第２の洗い台１７の内側に嵌合するモデリングプレート１２とを有する。

図１０及び図１１は第２の動作構成にあるステレオリソグラフィグループ１０の第３の使用位置の例が与えられ、タワー１９は、基部１３の基準面Ｐに垂直な軸Ｚと、第３の後硬化台１８の内側に嵌合するモデリングプレート１２とを有する。

実際には、結論が課題及び事前に設定された目的をどのように達成するかが理解されている。

具体的には、結論によって、特定機能をそれぞれ有する３つ以上の動作台の間でモデリングプレートを自動的に移動させるように適応するモデリングプレートのための支持及び移動手段により、ステレオリソグラフィによって本体を作るための工程の２つの連続ステップの間に作業者の介入を制限することが可能であるステレオリソグラフィグループを考案している。

さらに、本発明によって、ステレオリソグラフィグループ自体が可能である高い自動化により、現在既知である装置に対してより高い生産率が可能であるステレオリソグラフィグループが考案されている。

さらに、本発明によって、既知の装置以上の効率、生産性、及び品質を有するステレオリソグラフィグループが考案されている。

したがって、考え出された結論は、多くの修正及び変形がなされ、修正及び変形の全ては、発明概念によって含まれる。さらに、全ての詳細は、他の技術的な等価要素に置き換えることができる。

実際には、使用される構成要素及び材料は、それらが特定用途と、条件付きの形状及びサイズと適合する場合、当技術分野の要件及び最先端のものに従ったどんなものでもあり得る。

いずれかの請求項に言及される特性及び技術が参照記号に従う場合、係る参照記号は、請求項の理解度を増加させる目的のためだけに適用されると考慮するべきであり、その結果、係る参照記号は、係る参照記号によって、例として識別される各要素の解釈に及ぼす影響を限定しない。

Claims (8)

1. 複数台ステレオリソグラフィグループ（１０）であって、
   モデリングプレート（１２）に対面する固定基部（１３）に対する前記モデリングプレート（１２）のための支持及び移動手段（１１）を備え、
   前記固定基部（１３）は、前記支持及び移動手段（１１）によって移動する前記モデリングプレート（１２）によって到達されることが可能である各々のエリア内に位置付けられる少なくとも２つの作業台（１６，１７）を備え、
   前記固定基部（１３）は、少なくとも３つの作業台（１６，１７，１８）、すなわち、
   物体を形成するための少なくとも１つの第１の台（１６）、
   形成された物体を洗うための少なくとも１つの第２の台（１７）、
   形成された物体を安定させるための少なくとも１つの第３の台（１８）、を備え、
   前記支持及び移動手段（１１）は、
   前記モデリングプレート（１２）を支持するためのタワー（１９）であって、前記タワー（１９）は、前記固定基部（１３）の基準面（Ｐ）に対して横断する主要延在方向（Ｚ）において、前記固定基部（１３）から延在する、タワー（１９）と、
   前記基準面（Ｐ）に垂直な回転軸を中心に前記固定基部（１３）に対して前記タワー（１９）を回転させるための手段（２０）と、
   前記固定基部（１３）から離れて及び前記固定基部（１３）に向かって前記モデリングプレート（１２）を移動させるための手段（２１）と、を備え、
   前記支持及び移動手段（１１）は、前記基準面（Ｐ）に平行な軸（Ｘ）を中心に前記タワー（１９）を回転させるための手段（２８）を備えることを特徴とする、複数台ステレオリソグラフィグループ（１０）。
2. 前記固定基部（１３）から離れて及び前記固定基部（１３）に向かって前記モデリングプレート（１２）を移動させるための前記手段（２１）は、前記タワー（１９）の前記主要延在方向（Ｚ）において前記モデリングプレート（１２）を並進させるためのアクチュエータ手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載のステレオリソグラフィグループ。
3. 前記固定基部（１３）は上側プレート（２３）を有し、前記上側プレート（２３）上に、対応する前記第１の台（１６）、前記第２の台（１７）、及び前記第３の（１８）台に対応するアクセス開口部（２４，２５，２６）が画定され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グループ。
4. 前記第１の台（１６）は、ステレオリソグラフィによって本体を作るための感光性樹脂を含有することを意図する透明底面タンク（３０）を備え、前記透明底面タンク（３０）の下で、電磁放射線の対応する放出手段が動作することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィグループ。
5. タンク（３０）は、前記基準面（Ｐ）に平行な前記軸（Ｘ）を中心に前記タワー（１９）と一緒に回転するように構成され、これにより、前記タンク（３０）は、前記タンク（３０）の動作を最適化するための傾斜構成を取ることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィグループ。
6. 前記第１の台（１６）、前記第２の台（１７）、及び前記第３の台（１８）は、前記基準面（Ｐ）上にある円形軌道上に存在することを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィグループ。
7. 前記モデリングプレート（１２）は、前記モデリングプレート（１２）自体を回転させるための手段（３６）によって支持アーム（２７）に拘束されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィグループ。
8. 前記ステレオリソグラフィグループは、前記第１の台（１６）、前記第２の台（１７）、及び前記第３の台（１８）のアクセス開口部（２４，２５，２６）の１つだけへのアクセスを可能にし、他のアクセス開口部を塞ぐように構成されるカバー（４０）を備えることを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィグループ。

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