JP7183677B2 - 可塑化装置および三次元造形装置 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態における可塑化装置10Aを備える三次元造形装置100の構成を示す概略図である。図1には、互いに直交するX,Y,Z方向を示す矢印が示されている。矢印Xが示す方向であるX方向および矢印Yが示す方向であるY方向は、水平面に平行であり、矢印Zが示すZ方向は、鉛直方向に一致する。鉛直方向は、重力方向と言い換えてもよい。X,Y,Z方向を示す矢印は、他の参照図においても、図示の方向が図1と対応するように適宜、図示してある。
図6Aは、第2実施形態の可塑化装置10Bが備える連結部35の構成を示す概略断面図である。図6Bは、図6Aに示す6B-6B切断における連結部35の概略断面図であり、第2実施形態の弾性部材37Bの配列構成を示している。第2実施形態の可塑化装置10Bは、連結部35が、円環状の弾性部材37Aの代わりに、複数の弾性部材37Bを備えている点以外は、第1実施形態の可塑化装置10Aの構成とほぼ同じである。第2実施形態の可塑化装置10Bは、第1実施形態の可塑化装置10Aと同様に、第1実施形態で説明した図1に示す造形装置100に搭載される。
図7は、第3実施形態の可塑化装置10Cが備える連結部35の構成を示す概略断面図である。第3実施形態の可塑化装置10Cは、連結部35が、弾性部材37Aの代わりに、弾性部材37Cを備えている点以外は、第1実施形態の可塑化装置10Aの構成とほぼ同じである。第3実施形態の可塑化装置10Cは、第1実施形態の可塑化装置10Aと同様に、第1実施形態で説明した図1に示す造形装置100に搭載される。
図8Aは、第4実施形態の可塑化装置10Dが備える連結部35Dおよびローター40Dの構成を示す概略断面図である。図8Bは、第4実施形態の連結部35DをZ方向とは反対の方向に見たときの概略平面図である。図8Bには、嵌合凸部70Dに嵌合凹部75Dが嵌合しているときのローター40Dの中心軸CXと、嵌合凹部75Dの第1部位78aと第2部位78bの開口が一点鎖線で図示されている。また、図8Bでは、便宜上、弾性部材37Dにハッチングを付してある。
図9は、第5実施形態の可塑化装置10Eが備える連結部35Eの構成を示す概略断面図である。第5実施形態の可塑化装置10Eは、連結部35Eに連結部側凹部85が設けられている点と、連結部35Eが連結部側凹部85内に一部が収容される弾性部材37Eを備えている点以外は、第1実施形態の可塑化装置10Aの構成とほぼ同じである。第5実施形態の可塑化装置10Eは、第1実施形態の可塑化装置10Aと同様に、第1実施形態で説明した図1に示す造形装置100に搭載される。
図10は、第6実施形態の可塑化装置10Fが備えるローター40Fの構成を示す概略断面図である。第6実施形態の可塑化装置10Fは、ローター40Fにローター側凹部86が設けられている点と、連結部35がローター側凹部86内に一部が収容される弾性部材37Fを備えている点以外は、第1実施形態の可塑化装置10Aの構成とほぼ同じである。第6実施形態の可塑化装置10Fは、第1実施形態の可塑化装置10Aと同様に、第1実施形態で説明した図1に示す造形装置100に搭載される。
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。
上記の各実施形態において、溝形成面48は、ローター40,40D,40Fの中心軸CX周りの周方向にわたって中心軸CXから外周端に向かう方向、つまり、径方向外側に向くように傾斜していてよい。この場合には、対向面52は、ローター40,40D,40Fの中心軸CX周りの周方向にわたって、外周端から中心軸CXに向かう方向、つまり、径方向内側に向くように傾斜する。
上記の各実施形態においては、嵌合凸部70,70Dがローター40,40D,40Fに設けられ、嵌合凹部75,75Dが連結部35,35D,35Eに設けられている。これに対して、嵌合凸部70がローター40,40D,40Fに設けられ、嵌合凸部70,70Dが連結部35,35D,35Eに設けられていてもよい。つまり、ローター40,40D,40Fと連結部35,35D,35Eとのうちの一方に嵌合凸部70,70Dが設けられ、他方に、嵌合凸部70,70Dに対応する嵌合凹部75が設けられていればよい。なお、嵌合凸部70,70Dは略円柱形状でなくてもよく、例えば、多角柱形状を有していてもよい。
上記の各実施形態においては、ローター40,40D,40Fの溝形成面48と対面部50の対向面52との間の距離は、ローター40の外周端から中心軸CXに近づくにつれて小さくなっている。これに対して、溝形成面48と対向面52との間の距離は、ローター40の径方向においてほぼ一定であるとしてもよい。あるいは、溝形成面48と対向面52との間の距離は、ローター40の外周端から中心軸CXに近づくにつれて大きくなってもよい。
上記の第1実施形態や第2実施形態において、第5実施形態の連結部側凹部85や第6実施形態で説明したローター側凹部86に弾性部材37A,37Bが収容されてもよい。上記の第3実施形態において、弾性部材37Cの代わりに、第2実施形態で説明した複数の弾性部材37Bが、嵌合凹部75の底面の全体にわたって配列されていてもよい。
上記の各実施形態の可塑化装置10A,10B,10C,10Dは、造形装置100に搭載されていなくてもよく、他の可塑化された材料を用いる装置に搭載されていてもよい。可塑化装置10A,10B,10C,10Dは、例えば、射出成形装置に搭載されてもよい。この場合には、対面部50の連通孔56は金型のキャビティに接続される。
上記の各実施形態の造形装置100において用いられる造形材料の具体例について説明する。造形装置100では、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、可塑化装置10Aにおいて生成される造形材料の中心となる材料を意味し、当該造形材料において50重量%以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。
<熱可塑性樹脂材料の例>
ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリアミド樹脂(PA)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、ポリ乳酸樹脂(PLA)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック。
<金属材料の例>
マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)やクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単一の金属、もしくは、これらの金属を1つ以上含む合金。
<前記合金の例>
マルエージング鋼、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン鋼、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。
<溶剤の例>
水、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸iso-プロピル、酢酸n-ブチル、酢酸iso-ブチル等の酢酸エステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル-n-ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、テトラアルキルアンモニウムアセテート類、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤、ピリジン、γ-ピコリン、2,6-ルチジン等のピリジン系溶剤、テトラアルキルアンモニウムアセテート(例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等)、ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。
<バインダーの例>
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はPLA(ポリ乳酸)、PA(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)或いはその他の熱可塑性樹脂。
本開示の技術は、上述の各実施形態や実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態によって実現することができる。例えば、本開示の技術は以下の形態として実現可能である。以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する上記の各実施形態中の技術的特徴は、本開示の技術が達成すべき課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の技術が奏すべき効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中において必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
この形態の可塑化装置によれば、弾性部材の弾性変形によって、駆動モーターの回転軸に対するローターの姿勢変化が許容された状態で、駆動モーターの回転駆動力が連結部によってローターに伝達される。そのため、ローターの回転軸の偏心が改善されるように、ローターが回転している間の姿勢を、溝形成面に対面し、中心に向かって傾斜している対向面のガイドによって補正させることができる。よって、ローターの回転を安定化させることができ、ローターの溝内での材料の安定した可塑化を実現することができる。
この形態の可塑化装置によれば、弾性部材によってローターの姿勢が不安定になってしまうことが抑制されるため、ローターをより安定して回転させることができる。
この形態の可塑化装置によれば、ローターと連結部との連結を嵌合凸部と嵌合凹部との嵌合によって簡易に実現することができる。また、弾性部材が嵌合凹部内に配置されているため、弾性部材の連結部からの脱落が抑制される。
この形態の可塑化装置によれば、ローターの回転軸の偏心をより一層抑制することができる。
この形態の可塑化装置によれば、連結部の構成を簡素化できる。また、連結部における弾性部材の設置を容易化することができる。
この形態の可塑化装置によれば、弾性部材の位置ずれを抑制することができる。
この形態の可塑化装置によれば、弾性部材の位置ずれを抑制することができる。
この形態の可塑化装置によれば、可塑化し始めたばかりの材料によって、ローターおよび対面部の外周端側の部位が摩耗することが抑制される。
この形態の三次元造形装置によれば、可塑化装置において安定して可塑化がおこなわれるため、吐出部からの造形材料の吐出を安定させることができ、三次元造形物の造形精度を高めることができる。
Claims (8)
- 可塑化装置であって、
回転方向に沿った溝が形成され、中心軸に直交する径方向に対して中心軸周りの周方向にわたって傾斜している溝形成面を有するローターと、
前記周方向にわたって前記溝形成面に対して前記径方向に対面するように傾斜している対向面と、前記対向面と前記溝との間に供給される材料を加熱するヒーターと、前記ヒーターの熱で可塑化された前記材料が流通する連通孔と、を有する対面部と、
回転駆動力を発生する駆動モーターと、
前記ローターに対して前記駆動モーターの回転軸に沿った方向に嵌合し、前記駆動モーターの回転軸と前記ローターとを連結して、前記駆動モーターの回転駆動力を前記ローターに伝達する連結部と、
前記ローターと前記連結部との間に配置された弾性部材と、
を備え、
前記弾性部材の最も外側の部位は、前記ローターの中心に対してよりも、前記ローターの外周端に対して近い位置に配置されている、
可塑化装置。 - 可塑化装置であって、
回転方向に沿った溝が形成され、中心軸に直交する径方向に対して中心軸周りの周方向にわたって傾斜している溝形成面を有するローターと、
前記周方向にわたって前記溝形成面に対して前記径方向に対面するように傾斜している対向面と、前記対向面と前記溝との間に供給される材料を加熱するヒーターと、前記ヒーターの熱で可塑化された前記材料が流通する連通孔と、を有する対面部と、
回転駆動力を発生する駆動モーターと、
前記ローターに対して前記駆動モーターの回転軸に沿った方向に嵌合し、前記駆動モーターの回転軸と前記ローターとを連結して、前記駆動モーターの回転駆動力を前記ローターに伝達する連結部と、
前記ローターと前記連結部との間に配置された弾性部材と、
を備え、
前記弾性部材は、前記ローターの外周に沿って配置されている、可塑化装置。 - 請求項1または請求項2記載の可塑化装置であって、
前記連結部と前記ローターのうちの一方は、前記駆動モーターの回転軸に沿った方向に突起する嵌合凸部を有し、
前記連結部と前記ローターのうちの他方は、前記嵌合凸部が前記駆動モーターの回転軸に沿った方向に挿入される嵌合凹部を有し、
前記弾性部材は、前記嵌合凹部内に配置されている、可塑化装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の可塑化装置であって、
前記弾性部材は、前記ローターの中心軸を囲む円環状の部材である、可塑化装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の可塑化装置であって、
前記連結部は、前記ローターと対向する面に、前記弾性部材を収容して固定する連結部側凹部を有している、可塑化装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の可塑化装置であって、
前記ローターは、前記弾性部材を収容して固定するローター側凹部を有している、可塑化装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の可塑化装置であって、
前記溝形成面と前記対向面との距離は、前記ローターの外周端から中心軸に近づくに従って小さくなる、可塑化装置。 - 三次元造形装置であって、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の可塑化装置と、
前記可塑化装置によって可塑化された造形材料を吐出する吐出部と、
前記吐出部から吐出された前記造形材料が堆積される造形ステージと、
を備える、三次元造形装置。
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