JP7165333B2

JP7165333B2 - 造形装置、粉末除去装置および粉末除去方法

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Publication number: JP7165333B2
Application number: JP2020508877A
Authority: JP
Inventors: 英昭宮野; 裕機人杉浦
Original assignee: CMET Inc; Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Current assignee: CMET Inc; Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: WO2019187109A1; JPWO2019187109A1

Description

本発明は、造形装置において造形物を形成しなかった粉末材料を除去する技術に関する。

上記技術分野において、特許文献１には、粉末材料を結合させて３次元造形物を積層造形した後に、３次元造形物の周囲から未結合の粉末材料を除去する技術が開示されている。

特開２００２－２０５３３９号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術は、送風と吸引とにより、自動的に３次元造形物の周囲から未結合の粉末材料を除去する技術である。このような技術を実現するには大がかりな構成の追加や複雑な制御が必要となり、一般的に、３次元造形物の周囲から造形物を形成しなかった粉末材料を除去する作業の一部は人力に頼っている。すなわち、積層造形された３次元造形物を取りだす際に造形タンク内の造形物を形成しなかった粉末材料を除去する必要があり、造形タンクの周囲に設けられた貯蔵部に造形物を形成しなかった粉末材料を落として、造形タンク外に排出することで除去する。

その場合に、粉末除去の作業者が、各貯蔵部の近傍に移動して造形物を形成しなかった粉末材料をそれぞれ排出して除去する必要がある。しかし、作業者は、各貯蔵部のそばに居ながら排出元となる貯蔵部を切り替えることが出来ず、作業効率が悪くなる。また、造形物を形成しなかった粉末材料を吸引して除去する場合、造形物を形成しなかった粉末材料が無い貯蔵部を吸引すると空気を吸い込んで他の貯蔵部からの吸引力が落ちる。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る粉末除去装置は、
粉末材料を使用する造形装置において、造形タンクに供給されたが造形物の形成に使用されなかった未結合粉末材料を除去する粉末除去装置であって、
前記造形タンクから供給された前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第１貯蔵部および第２貯蔵部と、
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能なバルブ部と、
前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替スイッチ部と、
前記切替スイッチ部によって切り替えられた前記未結合粉末材料の前記排出元が前記第１貯蔵部であるか前記第２貯蔵部であるかを、識別可能に表示するインジケータと、
を備える。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る粉末除去装置は、
粉末材料を使用する造形装置において、造形タンクに供給されたが造形物の形成に使用されなかった未結合粉末材料を除去する粉末除去装置であって、
前記造形タンクから供給された前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第１貯蔵部および第２貯蔵部と、
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能なバルブ部と、
前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替スイッチ部と、
を備え、
前記切替スイッチ部は、
前記第１貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第１手動切替バルブと、
前記第２貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第２手動切替バルブと、
を含み、
前記バルブ部は圧空制御型ボールバルブであり、前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの前記出力ポートが前記圧空制御型ボールバルブのパイロット入力ポートに接続され、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブのいずれからも、前記圧空制御型ボールバルブを介して、前記第１貯蔵部から前記未結合粉末材料を排出する状態と前記第２貯蔵部から前記未結合粉末材料を排出する状態とが切り替わる。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る粉末除去装置は、
粉末材料を使用する造形装置において、造形タンクに供給されたが造形物の形成に使用されなかった未結合粉末材料を除去する粉末除去装置であって、
前記造形タンクから供給された前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第１貯蔵部および第２貯蔵部と、
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能なバルブ部と、
前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替スイッチ部と、
を備え、
前記切替スイッチ部は、
前記第１貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第１手動切替バルブと、
前記第２貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第２手動切替バルブと、
を含み、
前記バルブ部は、
前記第１貯蔵部からの前記未結合粉末材料の排出を制御するための第１圧空制御型ボールバルブと、
前記第２貯蔵部からの前記未結合粉末材料の排出を制御するための第２圧空制御型ボールバルブと、
を含み、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの出力ポートが、前記第１圧空制御型ボールバルブおよび前記第２圧空制御型ボールバルブのパイロット入力ポートに接続され、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブのいずれからも、前記第１貯蔵部から前記第１圧空制御型ボールバルブを介して前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態とが切り替わり、かつ、前記第２貯蔵部から前記第２圧空制御型ボールバルブを介して前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態とが切り替わる。

上記目的を達成するため、本発明に係る造形装置は、
上記粉末除去装置を含み、粉末材料を使用する。

上記目的を達成するため、本発明に係る粉末除去方法は、
上記の粉末除去装置における粉末除去方法であって、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの切り替え状態の組み合わせに従って前記圧空制御型ボールバルブを制御して、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替ステップと、
前記切替ステップにおいて切り替えられた前記圧空制御型ボールバルブの開状態と閉状態とに対応して、前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とのいずれかから前記粉末材料を排出する排出ステップと、
を含む。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る粉末除去方法は、
上記の粉末除去装置における粉末除去方法であって、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの切り替え状態の組み合わせに従って前記第１圧空制御型ボールバルブおよび前記第２圧空制御型ボールバルブを制御して、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替ステップと、
前記切替ステップにおいて切り替えられた前記第１圧空制御型ボールバルブの開状態と閉状態および前記第２圧空制御型ボールバルブの開状態と閉状態に対応して、前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とのいずれかから前記粉末材料を排出する排出ステップと、
を含む。

本発明によれば、造形物を形成しなかった粉末材料を各貯蔵部から除去する作業を、簡単な構成で効率的に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る粉末除去装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る粉末除去装置の構成と粉末除去処理の概要とを示す図である。本発明の第２実施形態に係る粉末除去装置に使用されるバルブの対応表を示す図である。本発明の第２実施形態に係る４ポート手動切替バルブの構成例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る圧空制御型ボールバルブの構成例を示す図である。本発明の第３実施形態に係る粉末除去装置の構成を示す図である。本発明の第３実施形態に係る粉末除去装置に使用されるバルブの対応表を示す図である。本発明の第４実施形態に係る粉末除去装置の構成を示す図である。本発明の第４実施形態に係る圧空制御型ボールバルブの構成例を示す図である。本発明の第５実施形態に係る粉末除去装置の構成を示す図である。本発明の第５実施形態に係る粉末除去装置に使用されるエアインジケータの対応表を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本明細書において「造形タンク」とは、造形物が形成される容器を実質的に意味しており、例えば、造形テーブルおよび造形テーブルを包囲するように設けられるタンク壁を含む容器をさす。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての粉末除去装置１００について、図１を用いて説明する。粉末除去装置１００は、粉末材料を使用する造形装置において粉末材料を除去する装置である。

図１に示すように、粉末除去装置１００は、貯蔵部１０１および貯蔵部１０２と、切替スイッチ１０３と、を含む。貯蔵部１０１および貯蔵部１０２は、造形タンク１１０の周囲にあって、造形物を形成しなかった粉末材料を一時的に貯蔵する。切替スイッチ１０３は、開状態と閉状態とを有するバルブ１３１を含み、バルブ１３１の状態を切り替えることにより、一時的に貯蔵された粉末材料の排出元を貯蔵部１０１と貯蔵部１０２との間で切り替える。

本実施形態によれば、簡単な操作で粉末材料を除去する貯蔵部を切り替えられるので、造形物を形成しなかった粉末材料を貯蔵部から除去する作業を、簡単な構成で効率的に行うことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る粉末除去装置について説明する。本実施形態に係る粉末除去装置は、２個所の貯蔵部から簡単な操作で効率的な粉末材料の除去を行う。

《粉末除去装置の構成と粉末除去処理の概要》
図２は、本実施形態に係る粉末除去装置２００の構成と粉末除去処理の概要とを示す図である。

図２において、粉末除去装置２００の状態２１０は、造形装置において３次元造形物２１１の積層造形処理が完了した状態を示している。３次元造形物２１１は周囲を造形物を形成しなかった材料２１２および２１３により囲まれている。３次元造形物２１１を積層造形する造形タンク２３１の両側には、造形物を形成しなかった材料２１２および２１３を落として集めるための貯蔵部２２２、２２３が備えられている。そして、貯蔵部２２２、２２３に集められた粉末材料は、圧空制御型ボールバルブ２０３と２０４とでバルブの開閉を制御されて、吸引装置２０８の吸引力により片方ずつ吸引される。なお、紙面前後にも３次元造形物２１１の間や内部にも造形物を形成しなかった材料があるが、図２では簡略化されている。

粉末除去装置２００の状態２２０および２３０は、粉末除去の作業者が貯蔵部２２２側の作業者２０６のみである場合を例に示す。しかし、貯蔵部２２２側の作業者２０６と、貯蔵部２２３側の作業者２０７との２人であってもよい。

粉末除去装置２００の状態２２０は、３次元造形物２１１の周囲にある造形物を形成しなかった粉末材料２１２および２１３が落とされて、貯蔵部２２２、２２３に集められた状態を示している。そして、状態２２０では、それぞれの貯蔵部２２２、２２３に手元（近傍）に配置された４ポート手動切替バルブ２０１および２０２によりコンプレッサ２０５の圧空が制御されて、圧空制御型ボールバルブ２０３および２０４のパイロット入力ポートに入力される。そのため、圧空制御型ボールバルブ２０３が開の状態、圧空制御型ボールバルブ２０４が閉の状態になっている。この結果、貯蔵部２２２内の粉末材料２１２が吸引される。一方、貯蔵部２２３内の粉末材料は圧空制御型ボールバルブ２０４により吸引を止められている。

粉末除去装置２００の状態２３０は、貯蔵部２２２側の作業者２０６が４ポート手動切替バルブ２０１を切り替えることにより、圧空制御型ボールバルブ２０３および２０４のパイロット入力ポートの入力が変化する。そのため、圧空制御型ボールバルブ２０３が閉の状態、圧空制御型ボールバルブ２０４が開の状態になっている。この結果、貯蔵部２２３内の粉末材料２１３が吸引される。なお、状態２２０と状態２３０とは、逆であってもよい。

粉末除去装置２００の状態２４０および２５０は、粉末除去の作業者が貯蔵部２２３側の作業者２０７のみである場合を例に示す。しかし、貯蔵部２２２側の作業者２０６と、貯蔵部２２３側の作業者２０７との２人であってもよい。

粉末除去装置２００の状態２４０では、状態２２０と同様に、それぞれの貯蔵部２２２、２２３に手元（近傍）に配置された４ポート手動切替バルブ２０１および２０２によりコンプレッサ２０５の圧空が制御されて、圧空制御型ボールバルブ２０３および２０４のパイロット入力ポートに入力される。そのため、圧空制御型ボールバルブ２０３が開の状態、圧空制御型ボールバルブ２０４が閉の状態になっている。この結果、貯蔵部２２２内の粉末材料２１２が吸引される。一方、貯蔵部２２３内の粉末材料は圧空制御型ボールバルブ２０４により吸引を止められている。

粉末除去装置２００の状態２５０は、貯蔵部２２３側の作業者２０７が４ポート手動切替バルブ２０１を切り替えることにより、圧空制御型ボールバルブ２０３および２０４のパイロット入力ポートの入力が変化する。そのため、圧空制御型ボールバルブ２０３が閉の状態、圧空制御型ボールバルブ２０４が開の状態になっている。この結果、貯蔵部２２３内の粉末材料２１３が吸引される。なお、状態２４０と状態２５０とは、逆であってもよい。

（バルブの対応表）
図３は、本実施形態に係る粉末除去装置２００に使用されるバルブ２０１～２０４の対応表３００を示す図である。

図３の対応表３００は、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の切替状態と、圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の開状態（Ｏ：オープン）／閉状態（Ｃ：クローズ）との関係を示している。図３において、実線は圧空の流れを示し、破線は大気開放の流れを示している。そして、表３０１は４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の状態を示し、表３０２は、表３０１の状態に対応付けた圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の開閉状態を示している。

なお、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２において、２入力ポートはＰとＲとで示し、２出力ポートはＡとＢとで示す。４ポート手動切替バルブ２０１、２０２においては、手動により、入力ポートＰを出力ポートＡに接続し、入力ポートＲを出力ポートＢに接続する状態と、入力ポートＰを出力ポートＢに接続し、入力ポートＲを出力ポートＡに接続する状態と、が切り替えられる。本実施形態においては、４ポート手動切替バルブ２０１の出力ポートＡは４ポート手動切替バルブ２０２の入力ポートＰに接続され、４ポート手動切替バルブ２０１の出力ポートＢは４ポート手動切替バルブ２０２の入力ポートＲに接続されている。

また、圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４においては、４ポート手動切替バルブ２０２の２出力ポートＡ、Ｂが、圧空制御型ボールバルブ２０３の開閉状態と、圧空制御型ボールバルブ２０４の開閉状態が相反するように、圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の２パイロット入力ポートＯとＣとにそれぞれ接続される。本実施形態においては、４ポート手動切替バルブ２０２の出力ポートＡが圧空制御型ボールバルブ２０３のパイロット入力ポートＣと圧空制御型ボールバルブ２０４のパイロット入力ポートＯとに接続される。また、４ポート手動切替バルブ２０２の出力ポートＢが圧空制御型ボールバルブ２０３のパイロット入力ポートＯと圧空制御型ボールバルブ２０４のパイロット入力ポートＣとに接続されている。

状態３１０は、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２が共に入力ポートＰと出力ポートＡとが接続された状態であり、圧空制御型ボールバルブ２０３が閉状態（Ｃ）であり圧空制御型ボールバルブ２０４が開状態（Ｏ）であることを示している。また、状態３２０は、４ポート手動切替バルブ２０１では入力ポートＰと出力ポートＡとが接続され、４ポート手動切替バルブ２０２では入力ポートＰと出力ポートＢとが接続された状態である。その結果、圧空制御型ボールバルブ２０３が開状態（Ｏ）であり圧空制御型ボールバルブ２０４が閉状態（Ｃ）であることを示している。また、状態３３０は、４ポート手動切替バルブ２０１では入力ポートＰと出力ポートＢとが接続され、４ポート手動切替バルブ２０２では入力ポートＰと出力ポートＡとが接続された状態である。その結果、圧空制御型ボールバルブ２０３が開状態（Ｏ）であり圧空制御型ボールバルブ２０４が閉状態（Ｃ）であることを示している。そして、状態３４０は、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２が共に入力ポートＰと出力ポートＢとが接続された状態であり、圧空制御型ボールバルブ２０３が閉状態（Ｃ）であり圧空制御型ボールバルブ２０４が開状態（Ｏ）であることを示している。

（手動切替バルブ）
図４Ａは、本実施形態に係る４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の構成例を示す図である。なお、図４Ａの構成はその一例であって、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の構成は図４Ａに限定されない。例えば、入力ポートＲ１とＲ２とを有する５ポート手動切替バルブを４ポートとして使用することもできる。また、４ポート手動切替バルブ２０１と２０２とは同じ構成であっても異なる構成であってもよい。

図４Ａの切替状態４１１は、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の入力ポートＰと出力ポートＡとが接続され、入力ポートＲと出力ポートＢとが接続された状態である。図４Ａの切替状態４１２は、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の入力ポートＰと出力ポートＢとが接続され、入力ポートＲと出力ポートＡとが接続された状態である。

（ボールバルブ）
図４Ｂは、本実施形態に係る圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の構成例を示す図である。なお、図４Ｂの構成はその一例であって、圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の構成は図４Ｂに限定されない。例えば、パイロットのエアー入力が両側に設定されて、圧空により左右に移動する２つのピストンがある構成であってもよい。また、圧空制御型ボールバルブ２０３と２０４とは同じ構成であっても異なる構成であってもよい。

図４Ｂの切替状態４２１は、圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の入力ポートＯに圧空（エアー）が入力され、入力ポートＣが大気開放された状態であり、ボールバルブは開状態である。図４Ｂの切替状態４２２は、圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の入力ポートＣに圧空（エアー）が入力され、入力ポートＯが大気開放された状態であり、ボールバルブは閉状態である。

本実施形態によれば、２つの手動切替バルブの操作を組み合わせてボールバルブを制御して粉末材料を除去する貯蔵部を切り替えられるので、造形物を形成しなかった粉末材料を貯蔵部から除去する作業を、簡単な構成で効率的に行うことができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る粉末除去装置について説明する。本実施形態に係る粉末除去装置は、上記第２実施形態と比べると、３個所の貯蔵部から粉末材料を除去する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。なお、本実施形態においては、３個所目の貯蔵部からの粉末材料の除去制御は、第２実施形態の構成および動作に簡単な構成を付加することで実現した。さらに、３個所の貯蔵部の近傍にそれぞれ３ステート手動切替バルブを配置して、３個所の貯蔵部からの粉末除去を切り替える構成も可能であるが、煩雑であるのでその説明は省略する。

《粉末除去装置の構成》
図５は、本実施形態に係る粉末除去装置５００の構成を示す図である。なお、図５において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。

図５においては、３個所目の貯蔵部５２４と、貯蔵部５２４の近傍に配置された作業者５０６が操作する４ポート手動切替バルブ５０３と、圧空制御型ボールバルブ５０４および５０５と、をさらに備える。４ポート手動切替バルブ５０３の入力ポートＰには、コンプレッサ２０５からの圧空が入力され、入力ポートＰは大気開放である。圧空制御型ボールバルブ５０４は、３個所目の貯蔵部５２４から粉末材料を吸引するバルブに配置され、開閉状態を切り替えて３個所目の貯蔵部５２４からの吸引を制御する。圧空制御型ボールバルブ５０５は、貯蔵部２２２および２２３から粉末材料を吸引するバルブに配置され、開閉状態を切り替えて貯蔵部２２２および２２３からの吸引を制御する。

圧空制御型ボールバルブ５０４と５０５との２パイロット入力ポートＯとＣとは、開閉状態が相反するように、４ポート手動切替バルブ５０３の２出力ポートＡ、Ｂと接続される。すなわち、図５の接続においては、４ポート手動切替バルブ５０３において入力ポートＰの圧空が出力ポートＡに出力されると、圧空制御型ボールバルブ５０４が開状態（Ｏ）となり、圧空制御型ボールバルブ５０５が閉状態（Ｃ）となる。その結果、３個所目の貯蔵部５２４の粉末材料が吸引され除去される。一方、４ポート手動切替バルブ５０３において入力ポートＰの圧空が出力ポートＢに出力されると、圧空制御型ボールバルブ５０４が閉状態（Ｃ）となり、圧空制御型ボールバルブ５０５が開状態（Ｏ）となる。その結果、２つの貯蔵部２２２と２２３とのいずれかの粉末材料が、４ポート手動切替バルブ２０１と２０２との状態の組合せに従って吸引され除去される。

（バルブの対応表）
図６は、本実施形態に係る粉末除去装置５００に使用されるバルブ５０３～５０５の対応表６００を示す図である。

図６の対応表６００は、４ポート手動切替バルブ５０３の切替状態と、圧空制御型ボールバルブ５０４、５０５の開状態（Ｏ：オープン）／閉状態（Ｃ：クローズ）との関係を示している。図６において、実線は圧空の流れを示し、破線は大気開放の流れを示している。そして、表６０１は４ポート手動切替バルブ５０３の状態を示し、表６０２は、表６０１の状態に対応付けた圧空制御型ボールバルブ５０４、５０５の開閉状態を示している。

なお、圧空制御型ボールバルブ５０４、５０５においては、４ポート手動切替バルブ２０２の２出力ポートＡ、Ｂが、圧空制御型ボールバルブ５０４の開閉状態と、圧空制御型ボールバルブ５０５の開閉状態が相反するように、圧空制御型ボールバルブ５０４、５０５の２パイロット入力ポートＯとＣとにそれぞれ接続される。本実施形態においては、４ポート手動切替バルブ５０３の出力ポートＡが圧空制御型ボールバルブ５０５のパイロット入力ポートＣと圧空制御型ボールバルブ５０４のパイロット入力ポートＯとに接続される。また、４ポート手動切替バルブ５０３の出力ポートＢが圧空制御型ボールバルブ５０５のパイロット入力ポートＯと圧空制御型ボールバルブ５０４のパイロット入力ポートＣとに接続されている。

状態６１０は、４ポート手動切替バルブ５０３の入力ポートＰと出力ポートＡとが接続された状態であり、圧空制御型ボールバルブ５０５が閉状態（Ｃ）であり圧空制御型ボールバルブ５０４が開状態（Ｏ）であることを示している。また、状態６２０は、４ポート手動切替バルブ５０３の入力ポートＰと出力ポートＢとが接続された状態であり、圧空制御型ボールバルブ５０５が開状態（Ｏ）であり圧空制御型ボールバルブ５０４が閉状態（Ｃ）であることを示している。

なお、貯蔵部２２２および２２３からの吸引の制御は、図３の対応表３００と同様である。

本実施形態によれば、３個所の貯蔵部から粉末材料を除去する場合においても、３つの手動切替バルブの操作を組み合わせてボールバルブを制御して粉末材料を除去する貯蔵部を切り替えられるので、造形物を形成しなかった粉末材料を貯蔵部から除去する作業を、簡単な構成で効率的に行うことができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る粉末除去装置について説明する。本実施形態に係る粉末除去装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、１つのボールバルブで複数の貯蔵部からの粉末材料の除去を制御する点で異なる。すなわち、第２実施形態においては、２つの貯蔵部２２２、２２３からの粉末材料の除去の切替を、それぞれのバルブに挿入された２つの圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の制御で行っていたが、本実施形態では、１つの圧空制御型ボールバルブで実現する。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《粉末除去装置の構成》
図７は、本実施形態に係る粉末除去装置７００の構成を示す図である。なお、図７において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。

図７においては、第２実施形態の２つの圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の代わりに、２つの貯蔵部に向かう２つのバルブの結合部に１つの圧空制御型ボールバルブ７０３を設ける。圧空制御型ボールバルブ７０３は、吸入バルブと２つの貯蔵部に向かう２つのバルブとの接続が切り替えられるように、ボール内に曲線状の主バルブが形成されている。

図７において、コンプレッサ２０５からの圧空が、４ポート手動切替バルブ２０１の入力ポートＰから４ポート手動切替バルブ２０２の出力ポートＡに出力されるように４ポート手動切替バルブ２０１と２０２とが設定されているとする。その場合、圧空制御型ボールバルブ７０３の入力ポートＯ2に圧空が入力され、破線矢印で示すように貯蔵部２２３からの粉末材料が吸引され除去される。一方、コンプレッサ２０５からの圧空が、４ポート手動切替バルブ２０１の入力ポートＰから４ポート手動切替バルブ２０２の出力ポートＢに出力されるように４ポート手動切替バルブ２０１と２０２とが設定されているとする。その場合、圧空制御型ボールバルブ７０３の入力ポートＯ1に圧空が入力され、実線矢印で示すように貯蔵部２２２からの粉末材料が吸引され除去される。

（ボールバルブ）
図８は、本実施形態に係る圧空制御型ボールバルブ７０３の構成例を示す図である。なお、図８の構成はその一例であって、圧空制御型ボールバルブ７０３の構成は図８に限定されない。例えば、パイロットのエアー入力が両側に設定されて、圧空により左右に移動する２つのピストンがある構成であってもよい。

図８の切替状態８０１は、圧空制御型ボールバルブ７０３の入力ポートＯ1に圧空（エアー）が入力され、入力ポートＯ2が大気開放された状態であり、太線矢印で示すように、ボールバルブは左方のバルブに開状態であり、右方のバルブに閉状態である。図８の切替状態８０２は、圧空制御型ボールバルブ７０３の入力ポートＯ2に圧空（エアー）が入力され、入力ポートＯ1が大気開放された状態であり、太線矢印で示すように、ボールバルブは左方のバルブに閉状態であり、右方のバルブに開状態である。

本実施形態によれば、手動切替バルブの操作を組み合わせて１つのボールバルブを制御して粉末材料を除去する貯蔵部を切り替えられるので、造形物を形成しなかった粉末材料を貯蔵部から除去する作業を、より簡単な構成で効率的に行うことができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る粉末除去装置について説明する。本実施形態に係る粉末除去装置は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、粉末材料を除去している貯蔵部を認識可能に表示する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《粉末除去装置の構成》
図９は、本実施形態に係る粉末除去装置９００の構成を示す図である。なお、図９において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

図９には、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２に対応付けて配置され、粉末材料が吸引されている貯蔵部２２２、２２３を圧空により認識可能に表示するエアインジケータ９１１、９１２、９２１、９２２がさらに備えられている。エアインジケータ９１１、９１２、９２１、９２２は、圧空が入力された場合と大気開放の場合とで異なる色を表示する器具である。本実施形態では、貯蔵部２２２の粉末材料を吸引していることを示すエアインジケータ９１１、９２１に、大気開放の場合は黒を表示し、圧空が入力された場合に赤を表示する器具を使用した。また、貯蔵部２２３の粉末材料を吸引していることを示すエアインジケータ９１２、９２２に、大気開放の場合は黒を表示し、圧空が入力された場合に青を表示する器具を使用した。

図９において、コンプレッサ２０５からの圧空が、４ポート手動切替バルブ２０１の入力ポートＰから４ポート手動切替バルブ２０２の出力ポートＡに出力されるように４ポート手動切替バルブ２０１と２０２とが設定されているとする。その場合、エアインジケータ９１２と９２２とに圧空が提供され、貯蔵部２２３の粉末材料が吸引されている状態を青色で表示する。一方、コンプレッサ２０５からの圧空が、４ポート手動切替バルブ２０１の入力ポートＰから４ポート手動切替バルブ２０２の出力ポートＢに出力されるように４ポート手動切替バルブ２０１と２０２とが設定されているとする。その場合、エアインジケータ９１１と９２１とに圧空が提供され、貯蔵部２２２の粉末材料が吸引されている状態を赤色で表示する。圧空が提供されていないエアインジケータ９１１、９１２、９２１、９２２は、表示が黒である。

なお、上記エアインジケータ９１１、９１２、９２１、９２２の表示色は本実施形態に限定されない。粉末材料が吸引されている貯蔵部を作業者が容易に認識できるように選択されればよい。

（エアインジケータの対応表）
図１０は、本実施形態に係る粉末除去装置９００に使用されるエアインジケータ９１１、９１２、９２１、９２２の対応表１０００を示す図である。なお、図１０において、図３と同様の表には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

図１０の対応表１０００は、４ポート手動切替バルブ２０１、２０２の状態を示した表３０１と、表３０１の状態に対応付けた圧空制御型ボールバルブ２０３、２０４の開閉状態を示している表３０２とに対応付けて、エアインジケータ９１１、９１２、９２１、９２２の表示色を示している。

本実施形態によれば、粉末材料を除去している貯蔵部を作業者が認識可能となるので、造形物を形成しなかった粉末材料を貯蔵部から除去する作業をより効率的に行うことができる。

［他の実施形態］
なお、上記実施形態においては、切替スイッチとして、圧空により制御される４ポート手動切替バルブや圧空制御型ボールバルブを使用した例を示したが、電気的な切替スイッチや電気的なオンオフバルブなどを使用しても、本発明は構成でき同様の効果を奏する。また、本発明で使用される粉末材料は、砂材料や樹脂材料あるいは金属材料であっても、同様の効果を奏する。また、上記実施形態においては、造形物を形成しなかった粉末材料を吸引によって貯蔵部から排出させたが、粉末材料を押出によって貯蔵部から排出させる構成であってもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。

Claims

粉末材料を使用する造形装置において、造形タンクに供給されたが造形物の形成に使用されなかった未結合粉末材料を除去する粉末除去装置であって、
前記造形タンクから供給された前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第１貯蔵部および第２貯蔵部と、
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能なバルブ部と、
前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替スイッチ部と、
前記切替スイッチ部によって切り替えられた前記未結合粉末材料の前記排出元が前記第１貯蔵部であるか前記第２貯蔵部であるかを、識別可能に表示するインジケータと、
を備える粉末除去装置。
前記切替スイッチ部は、
前記第１貯蔵部に配置された第１切替スイッチと、
前記第２貯蔵部に配置された第２切替スイッチと、
を含み、
前記第１切替スイッチおよび前記第２切替スイッチのいずれからも前記バルブ部の前記開状態と前記閉状態とが制御される請求項１に記載の粉末除去装置。
前記バルブ部は、
前記第１貯蔵部に接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能な第１バルブと、
前記第２貯蔵部に接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能な第２バルブと、
を含む請求項２に記載の粉末除去装置。
前記造形タンクから供給される前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第３貯蔵部をさらに備え、
前記バルブ部は、前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部と前記第３貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間で切り替え可能であり、
前記切替スイッチ部は、前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部と前記第３貯蔵部との間で切り替える請求項１に記載の粉末除去装置。
粉末材料を使用する造形装置において、造形タンクに供給されたが造形物の形成に使用されなかった未結合粉末材料を除去する粉末除去装置であって、
前記造形タンクから供給された前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第１貯蔵部および第２貯蔵部と、
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能なバルブ部と、
前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替スイッチ部と、
を備え、
前記切替スイッチ部は、
前記第１貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第１手動切替バルブと、
前記第２貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第２手動切替バルブと、
を含み、
前記バルブ部は圧空制御型ボールバルブであり、前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの前記出力ポートが前記圧空制御型ボールバルブのパイロット入力ポートに接続され、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブのいずれからも、前記圧空制御型ボールバルブを介して、前記第１貯蔵部から前記未結合粉末材料を排出する状態と前記第２貯蔵部から前記未結合粉末材料を排出する状態とが切り替わる粉末除去装置。
粉末材料を使用する造形装置において、造形タンクに供給されたが造形物の形成に使用されなかった未結合粉末材料を除去する粉末除去装置であって、
前記造形タンクから供給された前記未結合粉末材料を一時的に貯蔵する第１貯蔵部および第２貯蔵部と、
前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とに接続されて、前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態との間でを切り替え可能なバルブ部と、
前記バルブ部を制御することにより、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替スイッチ部と、
を備え、
前記切替スイッチ部は、
前記第１貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第１手動切替バルブと、
前記第２貯蔵部に配置され、圧縮空気の出力ポートを切り替える第２手動切替バルブと、
を含み、
前記バルブ部は、
前記第１貯蔵部からの前記未結合粉末材料の排出を制御するための第１圧空制御型ボールバルブと、
前記第２貯蔵部からの前記未結合粉末材料の排出を制御するための第２圧空制御型ボールバルブと、
を含み、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの出力ポートが、前記第１圧空制御型ボールバルブおよび前記第２圧空制御型ボールバルブのパイロット入力ポートに接続され、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブのいずれからも、前記第１貯蔵部から前記第１圧空制御型ボールバルブを介して前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態とが切り替わり、かつ、前記第２貯蔵部から前記第２圧空制御型ボールバルブを介して前記未結合粉末材料を排出する開状態と前記未結合粉末材料を排出しない閉状態とが切り替わる粉末除去装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の粉末除去装置を含み、粉末材料を使用する造形装置。
請求項５に記載の粉末除去装置における粉末除去方法であって、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの切り替え状態の組み合わせに従って前記圧空制御型ボールバルブを制御して、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替ステップと、
前記切替ステップにおいて切り替えられた前記圧空制御型ボールバルブの開状態と閉状態とに対応して、前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とのいずれかから前記粉末材料を排出する排出ステップと、
を含む粉末除去方法。
請求項６に記載の粉末除去装置における粉末除去方法であって、
前記第１手動切替バルブおよび前記第２手動切替バルブの切り替え状態の組み合わせに従って前記第１圧空制御型ボールバルブおよび前記第２圧空制御型ボールバルブを制御して、前記未結合粉末材料の排出元を前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部との間で切り替える切替ステップと、
前記切替ステップにおいて切り替えられた前記第１圧空制御型ボールバルブの開状態と閉状態および前記第２圧空制御型ボールバルブの開状態と閉状態に対応して、前記第１貯蔵部と前記第２貯蔵部とのいずれかから前記粉末材料を排出する排出ステップと、
を含む粉末除去方法。