WO2016135974A1 - 粉末リコータ - Google Patents

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宮野　英昭
好一 大場
陽介 加藤
幸吉 鈴木
勇哉 大長
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Definitions

  • the present invention relates to a powder recoater.
  • Patent Document 1 discloses a technique of dispersing powder by vibrating a recoater.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which a positive pressure is applied to the recoater when spraying powder, and a negative pressure is applied to the recoater when spraying of powder is stopped.
  • powder can be sprayed only in one direction, for example, the forward direction of the powder recoater, and powder cannot be sprayed in both directions, that is, the forward direction and the backward direction of the powder recoater.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • the powder recoater comprises: A hopper for storing powder; A columnar powder supply means having a powder supply path having a side surface close to or in contact with the bottom surface of the hopper, Rotating means for rotating the powder supply means; With The central axis of the supply path is displaced in the radial direction of the powder supply means with respect to the central axis of the powder supply means.
  • powder can be sprayed in both directions, that is, in the forward and backward directions of the powder recoater.
  • a powder recoater 100 as a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the powder recoater 100 is a device that disperses the powder 111 on the modeling surface while moving left and right on the modeling surface.
  • the powder recoater 100 includes a hopper 101, a powder supply unit 102, and a rotation unit 103.
  • the hopper 101 stores the powder 111.
  • the powder supply unit 102 has a side surface close to or in contact with the bottom surface of the hopper 101.
  • the powder supply part 102 has the supply path 121 of the powder 111, and has a cylindrical shape.
  • the central axis of the supply path 121 is displaced in the radial direction with respect to the central axis of the powder supply unit 102.
  • the rotation unit 103 rotates the powder supply unit 102.
  • the powder 111 can be dispersed in both directions, that is, the forward direction and the backward direction of the powder recoater.
  • FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the powder recoater 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the powder supply unit 202 of the powder recoater 200 according to the present embodiment.
  • the powder recoater 200 is a device that disperses the powder 211 on the modeling surface while moving left and right on the modeling surface.
  • the powder recoater 200 includes a hopper 201, a powder supply unit 202, a swinging unit 204, and a leveling unit 205. Furthermore, the powder recoater 200 includes a rotating unit such as a servo motor (not shown).
  • the hopper 201 stores the powder 211 to be spread on the modeling surface.
  • a predetermined amount of the powder 211 is appropriately supplied from a tank for storing the powder 211 (not shown) and the like before refilling.
  • the powder 211 is fed from the top inlet of the hopper 201 and supplied to the powder supply unit 202 from the outlet provided on the bottom surface.
  • the powder supply unit 202 is provided in the vicinity of the bottom surface of the hopper 201 or is provided so as to contact the bottom surface.
  • the powder supply unit 202 is a cylindrical member, and a supply path 221 through which the powder 211 passes is provided on the side surface.
  • the supply path 221 is provided such that the central axis of the supply path 221 is displaced in the radial direction of the powder supply unit 202 with respect to the central axis of the cylindrical powder supply unit 202.
  • the central axis of the supply path 221 is eccentric with respect to the central axis of the powder supply unit 202.
  • the supply path 221 is formed by providing a plurality of holes in a slit shape, but may be formed by a single hole (single slit). Further, a plurality of members provided with a single hole may be connected.
  • the supply path 221 may have any shape as long as the powder 211 can pass therethrough, and may have various shapes such as a circle, an ellipse, a polygon, and a slit.
  • a rotation mechanism such as a servo motor (not shown) is attached to the powder supply unit 202 and rotates in accordance with the operation of the servo motor.
  • the material of the powder supply unit 202 may be any metal such as aluminum, iron, or copper, plastic, or resin.
  • the powder 211 can be dispersed regardless of whether the powder recoater 200 is moving forward or backward. Even in the reverse direction, the powder 211 can be dispersed, so that the modeling time can be shortened.
  • the swinging unit 204 swings the hopper 201 to give vibration to the hopper 201 and promote the supply of the powder 211 to the supply path 221 of the powder supply unit 202.
  • the swing unit 204 includes a swing arm 241 and a rotating arm 242.
  • the swing arm 241 is connected to the hopper 201.
  • the rotating arm 242 is eccentric with respect to the center of rotation, and vibrations due to the rotation of the rotating arm 242 are transmitted to the swinging arm 241, thereby giving vibrations to the hopper 201 and promoting the falling of the powder 211.
  • the leveling unit 205 levels the powder 211 sprayed on the modeling surface. Since the powder 211 sprayed from the powder supply unit 202 falls from the supply path 221 of the powder supply unit 202, the thickness is not uniform (constant) when sprayed on the modeling surface.
  • the surface of the powder 211 is leveled by the soldering portion 205. For example, the powder 211 may be struck or leveled with a roller or the like. After the powder 211 is leveled, the powder 211 is irradiated with a laser or the like and cured to produce a three-dimensional structure.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state of spreading of the powder 211 by the powder recoater 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing a state in which the powder 211 is dispersed in the forward direction
  • FIG. 4B is a diagram showing a state in which the powder 211 is dispersed in the backward direction
  • FIG. It is a figure which shows a mode that spraying of the powder 211 was stopped.
  • the discharge port of the supply path 221 of the powder supply unit 202 is positioned on the right side. Like that.
  • the powder 211 can be spread forward with respect to the traveling direction of the powder recoater 200.
  • the powder supply unit 202 is rotated so that the discharge port of the hopper 201 and the supply path 221 are not directly connected. Good.
  • the powder 211 can be supplied in any case where the powder recoater 200 moves forward or backward. Can be sprayed.
  • the powder 211 can be dispersed not only when the powder recoater 200 is moving in the traveling direction but also when moving in the backward direction, the modeling speed is improved. Moreover, the powder recoater 200 of this embodiment can also be used for a three-dimensional modeling apparatus.
  • FIG. 5 is a side view for explaining the configuration of the powder recoater 500 according to the present embodiment.
  • the powder recoater 500 according to the present embodiment is different from the second embodiment in that it further includes a supply amount adjusting unit 501. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the supply amount adjustment unit 501 is provided below the powder supply unit 202, and is provided between the powder supply unit 202 and the modeling surface. By adjusting the opening degree of the supply amount adjusting unit 501, the supply amount of the powder 211 spread on the modeling surface can be adjusted.
  • the supply amount adjusting unit 501 plays a role like a throttle. If the opening degree is increased, the supply amount of the powder 211 can be increased, and if the opening degree is decreased, the supply amount of the powder 211 can be reduced. it can.
  • the supply amount adjusting unit 501 is provided on both sides of the powder recoater 500 on the forward direction side (forward direction side) and the backward direction side (reverse direction side).
  • the shape of the supply amount adjusting unit 501 may be a shutter-like structure or a plate-like structure, and may be any shape as long as it can close or open the dropping path of the powder 211.
  • the powder guiding unit 502 is a mechanism for guiding the powder 211 such that the powder 211 supplied from the powder supplying unit 202 falls toward the supply amount adjusting unit 501. By providing the powder guiding unit 502, it is possible to prevent the powder 211 supplied from the powder supply unit 202 from flowing sideways.
  • the supply amount adjusting unit 501 since the supply amount adjusting unit 501 is further provided, the amount of powder 211 applied can be adjusted more finely.

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Abstract

　両方向、すなわち、粉末リコータの前進方向および後退方向に粉末を散布する。本発明に係る粉末リコータは、粉末を貯留するホッパーと、側面が前記ホッパーの底面に近接または当接し、前記粉末の供給路を有する円柱状の粉末供給手段と、を備える。本発明に係る粉末リコータはさらに、前記粉末供給手段を回動させる回動手段と、を備える。本発明に係る粉末リコータは、前記供給路の中心軸が、前記粉末供給手段の中心軸に対して、前記粉末供給手段の径方向に変位している。

Description

粉末リコータ
　本発明は、粉末リコータに関する。
　上記技術分野において、特許文献１には、リコータを振動させて粉末を散布する技術が開示されている。また、特許文献２には、粉末を散布する場合には、リコータに正圧をかけ、粉末の散布を停止する場合には、リコータに負圧をかける技術が開示されている。
国際公開第２００５／０８００１０号 国際公開第２０１０／１４９１３３号
　しかしながら、上記文献に記載の技術では、一方向、例えば、粉末リコータの前進方向でしか粉末を散布できず、両方向、すなわち、粉末リコータの前進方向および後退方向に粉末を散布できなかった。
　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、本発明に係る粉末リコータは、
　粉末を貯留するホッパーと、
　側面が前記ホッパーの底面に近接または当接し、前記粉末の供給路を有する円柱状の粉末供給手段と、
　前記粉末供給手段を回動させる回動手段と、
　を備え、
　前記供給路の中心軸は、前記粉末供給手段の中心軸に対して、前記粉末供給手段の径方向に変位していることを特徴とする。
　本発明によれば、両方向、すなわち、粉末リコータの前進方向および後退方向に粉末を散布できる。
本発明の第１実施形態に係る粉末リコータの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末リコータの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末リコータの粉末供給部の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末リコータによる粉末の散布の様子を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る粉末リコータの構成を示す側面図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としての粉末リコータ１００について、図１を用いて説明する。粉末リコータ１００は、造形面上を左右に移動しながら造形面に粉末１１１を散布する装置である。
　図１に示すように、粉末リコータ１００は、ホッパー１０１と粉末供給部１０２と回動部１０３とを含む。ホッパー１０１は、粉末１１１を貯留する。粉末供給部１０２は、側面がホッパー１０１の底面に近接または当接している。そして、粉末供給部１０２は、粉末１１１の供給路１２１を有し、円柱状の形状をしている。供給路１２１の中心軸は、粉末供給部１０２の中心軸に対して、径方向に変位している。回動部１０３は、粉末供給部１０２を回動させる。
　本実施形態によれば、粉末供給部１０２が回動するので、両方向、すなわち、粉末リコータの前進方向および後退方向に粉末１１１を散布することができる。
　［第２実施形態］
　次に本発明の第２実施形態に係る粉末リコータ２００について、図２～図４を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る粉末リコータ２００の構成を説明するための図である。図３は、本実施形態に係る粉末リコータ２００の粉末供給部２０２の斜視図である。
　粉末リコータ２００は、造形面上を左右に移動しながら造形面に粉末２１１を散布する装置である。粉末リコータ２００は、ホッパー２０１と、粉末供給部２０２と、揺動部２０４と、均し部２０５と、を備える。さらに、粉末リコータ２００は、図示しないサーボモータなどの回動部を備える。
　ホッパー２０１は、造形面に散布する粉末２１１を貯留する。粉末２１１は、散布前に、図示しない粉末２１１貯蔵用のタンクなどから、所定量が適宜供給され、補充される。粉末２１１は、ホッパー２０１の上部の投入口から投入され、底面に設けられた排出口から粉末供給部２０２へ供給される。
　粉末供給部２０２は、ホッパー２０１の底面の近傍に設けられ、または底面に当接するように設けられている。粉末供給部２０２は、円柱状の部材であり、側面には粉末２１１が通過する供給路２２１が設けられている。供給路２２１は、供給路２２１の中心軸が円柱状の粉末供給部２０２の中心軸に対して、粉末供給部２０２の径方向に変位して、ずれるように設けられている。供給路２２１の中心軸は、粉末供給部２０２の中心軸に対して偏心している。
　供給路２２１は複数の孔がスリット状に設けられることにより形成されているが、単一の孔（単一のスリット）で形成してもよい。また、単一の孔を設けた部材を複数連結したものでもよい。
　供給路２２１は、粉末２１１が通過できる形状であればいずれの形状でもよく、円形や楕円形、多角形、スリットなど様々な形状とすることができる。また、粉末供給部２０２には、図示しないサーボモータなどの回動機構が取り付けられており、サーボモータの動作に伴い回動する。粉末供給部２０２の材質としては、アルミニウム、鉄、銅などの金属やプラスチック、樹脂などいずれでもよい。
　粉末供給部２０２の供給路２２１の排出口の向きを変えることで、粉末リコータ２００の進行方向が前進方向、後退方向のいずれであっても、粉末２１１を散布できる。逆方向であっても、粉末２１１を散布できるので、造形時間を短縮できる。
　揺動部２０４は、ホッパー２０１を揺り動かして、ホッパー２０１に振動を与え、粉末２１１の粉末供給部２０２の供給路２２１への供給を促進させる。揺動部２０４は、揺動アーム２４１と回転アーム２４２とを備える。揺動アーム２４１は、ホッパー２０１に接続されている。回転アーム２４２は、回転中心に対して偏心しており、回転アーム２４２の回転による振動が揺動アーム２４１に伝達され、これによりホッパー２０１に振動が与えられ、粉末２１１の落下が促進される。
　均し部２０５は、造形面に散布された粉末２１１を均す。粉末供給部２０２から散布される粉末２１１は、粉末供給部２０２の供給路２２１から落下してくるので、造形面に散布された状態では、厚みが均一（一定）とはなっていないので、均し部２０５により粉末２１１の表面を均す。例えば、粉末２１１を叩いたり、ローラーなどで均してもよい。粉末２１１を均した後、粉末２１１にレーザなどを照射して、硬化させて３次元造形物を製造する。
　図４は、本実施形態に係る粉末リコータ２００による粉末２１１の散布の様子を示す図である。図４（ａ）は、前進方向に粉末２１１を散布する様子を示す図であり、図４（ｂ）は、後退方向に粉末２１１を散布する様子を示す図であり、図４（ｃ）は、粉末２１１の散布を停止した様子を示す図である。
　図４（ａ）に示したように、粉末リコータ２００が、紙面の右側に向かって進む場合（前進方向、順方向）には、粉末供給部２０２の供給路２２１の排出口が右側に位置するようにする。
　これとは反対に、図４（ｂ）に示したように、粉末供給部２０２が、紙面の左側に向かって進む場合（後退方向、逆方向）には、粉末供給部２０２の供給路２２１の排出口が左側に位置するようにする。
　粉末供給部２０２の供給路２２１の排出口の位置をコントロールすることにより、粉末リコータ２００の進行方向に対して、前方に粉末２１１を散布することが可能となる。
　図４（ｃ）に示したように、粉末２１１の供給を停止する場合には、ホッパー２０１の排出口と供給路２２１とが直通しない位置となるように、粉末供給部２０２を回動すればよい。
　このように、供給路２２１を設ける位置を、粉末供給部２０２の中心軸から径方向に向かってずれた位置に設けることにより、粉末リコータ２００が前進または後退した場合のいずれにおいても、粉末２１１を散布できる。
　本実施形態によれば、粉末リコータ２００が進行方向に移動している場合の他に、後退方向に移動している場合にも粉末２１１を散布できるので、造形速度が向上する。また、本実施形態の粉末リコータ２００は、３次元造形装置に使用することもできる。
　［第３実施形態］
　次に本発明の第３実施形態に係る粉末リコータについて、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る粉末リコータ５００の構成を説明するための側面図である。本実施形態に係る粉末リコータ５００は、上記第２実施形態と比べると、供給量調整部５０１をさらに有する点で異なる。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。
　供給量調整部５０１は、粉末供給部２０２の下方に設けられており、粉末供給部２０２と造形面との間に設けられている。供給量調整部５０１の開度を調整することにより、造形面に散布する粉末２１１の供給量を調整することができる。供給量調整部５０１は、絞りのような役割を果たし、開度を大きくすれば、粉末２１１の供給量を多くすることができ、開度を小さくすれば、粉末２１１の供給量を減らすことができる。
　また、供給量調整部５０１は、粉末リコータ５００の前進方向側（順方向側）および後退方向側（逆方向側）の両側に設けられている。供給量調整部５０１の形状は、シャッターのような構造や板状の構造であってもよく、粉末２１１の落下経路を閉塞または開放できる形状であればいずれの形状でもよい。
　粉末誘導部５０２は、粉末供給部２０２から供給された粉末２１１が供給量調整部５０１へ向かって落下するように、粉末２１１を誘導するための機構である。粉末誘導部５０２を設けたことにより、粉末供給部２０２から供給された粉末２１１が横へ流れ出すのを防止することができる。
　本実施形態によれば、供給量調整部５０１をさらに備えるので、粉末２１１の散布量をより細かく調整することができる。
　［他の実施形態］
　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。

Claims (6)

  1. 　粉末を貯留するホッパーと、
    　側面が前記ホッパーの底面に近接または当接し、前記粉末の供給路を有する円柱状の粉末供給手段と、
    　前記粉末供給手段を回動させる回動手段と、
    　を備え、
    　前記供給路の中心軸は、前記粉末供給手段の中心軸に対して、前記粉末供給手段の径方向に変位していることを特徴とする粉末リコータ。
  2. 　前記粉末供給手段の下方に、前記粉末供給手段から供給される粉末の供給量を調整する供給量調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の粉末リコータ。
  3. 　散布された粉末を均す均し手段をさらに備え、
    　前記均し手段は、前記粉末供給手段の下方に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉末リコータ。
  4. 　前記ホッパーを振動させる振動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉末リコータ。
  5. 　前記回動手段は、サーボモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粉末リコータ。
  6. 　請求項１に記載の粉末リコータを用いた３次元造形装置。
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