(57)【要約】  本発明に係る粉末敷設機の粉末供給装置１００は、固定座２、粉末貯蔵ユニット３、粉末供給ユニット４及び駆動ユニット５を含み、粉末供給ユニット４は、少なくとも撹拌棒４１及び粉末敷設ローラ４２を有する。撹拌棒及び粉末敷設ローラの設計を利用して粉末を撹拌及び押圧し、粉末敷設時に粉末を結晶させることなくきめ細かくかつ均一にすることができる粉末敷設機の粉末供給装置が提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定座と、
前記固定座に設けられ粉末を貯蔵する筒体と、前記筒体の下縁に形成され前記粉末を排出する排出口と、を有する粉末貯蔵ユニットと、
前記排出口の下方に位置するように前記固定座に枢接される少なくとも一つの撹拌棒と、前記撹拌棒の下方に位置するように前記固定座に枢接される粉末敷設ローラと、を有する粉末供給ユニットと、
連動機構と、前記連動機構を駆動することにより前記撹拌棒及び前記粉末敷設ローラを回転させるモータと、を有する駆動ユニットと、
を含む、
ことを特徴とする粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項２】
前記粉末供給ユニットは、前記粉末敷設ローラの下方に位置するように前記固定座に設けられるスクレーパを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項３】
前記撹拌棒は、スクリューロッドと、前記スクリューロッドの外周面に凸設されるねじ山部とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項４】
前記粉末敷設ローラは、ロッドと、前記ロッドの外周面に間隔を空けて凹設される複数の収容溝と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項５】
前記筒体の断面幅が前記排出口に向かうに従って縮小する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項６】
前記連動機構は、前記固定座に設けられる前記粉末敷設ローラを回転させるラチェットを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項７】
前記連動機構は、前記粉末敷設ローラの回転数が前記撹拌棒の回転数よりも小さくなるように前記撹拌棒及び前記粉末敷設ローラを回転させる減速機構を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項８】
前記粉末供給ユニットは、前記撹拌棒を２本有し、
２本の前記撹拌棒の間には間隙が形成され、
前記粉末敷設ローラは、前記間隙の下方に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項９】
前記連動機構は、それぞれ前記撹拌棒、前記粉末敷設ローラ及び前記モータに取り付けられる複数のプーリと、前記プーリに掛け回されるベルトと、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【請求項１０】
前記モータは、ステッピングモータ又はサーボモータである、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末敷設機の粉末供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末提供装置に関し、特に３Ｄ（三次元）プリンタに用いられる粉末敷設機の粉末供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、粉末焼結積層造形法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＳＬＳ）、選択的レーザ溶融（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ，ＳＬＭ）、直接金属レーザ焼結（Ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅｔａｌ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ，ＤＭＬＳ）及び電子ビーム溶融（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｍｅｌｔｉｎｇ，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、二元系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。
【０００３】
従来の粉末敷設装置は、一般的に粉末敷設ローラ又はスクレーパを用いているため、粉末の搬送や敷設の機能を実現できるものの、粉末が粉末敷設ローラ又はスクレーパによってルーズに敷設されやすくなる。すなわち、粉末粒子と粉末粒子との間隙が大きくなり、かつ、粉末散布が均一ではない。これにより、ルーズな粉末によって製造された３Ｄ造形製品の締固め性が悪く、３Ｄ造形製品の機械性能に影響するおそれがある。
【０００４】
そこで、従来の技術の問題点を解決するために、改良された粉末敷設機の粉末供給装置を提供する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、撹拌棒及び粉末敷設ローラの設計を利用して粉末を撹拌及び押圧し、粉末を結晶させることなくきめ細かくすることができる粉末敷設機の粉末供給装置を提供することを主な目的とする。
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、固定座と、前記固定座に設けられ粉末を貯蔵する筒体と、前記筒体の下縁に形成され前記粉末を排出する排出口と、を有する粉末貯蔵ユニットと、前記排出口の下方に位置するように前記固定座に枢接される撹拌棒と、前記撹拌棒の下方に位置するように前記固定座に枢接される粉末敷設ローラと、を有する粉末供給ユニットと、連動機構と、前記連動機構を駆動することにより前記撹拌棒及び前記粉末敷設ローラを回転させるモータと、を有する駆動ユニットと、を含む粉末敷設機の粉末供給装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の一実施例において、前記粉末供給ユニットは、前記粉末敷設ローラの下方に位置するように前記固定座に設けられるスクレーパを有する。
【０００８】
また、本発明の一実施例において、前記撹拌棒は、雄ねじと、前記雄ねじの外周面に形成される雌ねじと、を有する。
【０００９】
また、本発明の一実施例において、前記粉末敷設ローラは、ロッドと、前記ロッドの外周面に間隔を空けて凹設される複数の収容溝と、を有する。
【００１０】
また、本発明の一実施例において、前記筒体の断面幅が前記排出口に向かうに従って縮小する。
【００１１】
また、本発明の一実施例において、前記連動機構は、前記固定座に設けられ前記粉末敷設ローラを回転させるラチェットを有する。
【００１２】
また、本発明の一実施例において、前記連動機構は、前記粉末敷設ローラの回転数が前記撹拌棒の回転数よりも小さくなるように前記撹拌棒及び前記粉末敷設ローラを回転させる減速機構を有する。
【００１３】
また、本発明の一実施例において、前記粉末供給ユニットは、前記撹拌棒を２本有し、２本の前記撹拌棒の間には間隙が形成され、前記粉末敷設ローラは、前記間隙の下方に位置する。
【００１４】
また、本発明の一実施例において、前記連動機構は、それぞれ前記撹拌棒、前記粉末敷設ローラ及び前記モータに取り付けられる複数のプーリと、前記プーリに掛け回されるベルトと、を有する。
【００１５】
また、本発明の一実施例において、前記モータは、ステッピングモータ又はサーボモータである。
【００１６】
上述のように、本発明に係る粉末供給装置は、撹拌棒及び粉末敷設ローラの設計を利用して、先に前記筒体の粉末を撹拌及び押圧し、前記粉末を前記粉末敷設ローラにより堆積してから均一に敷設するため、敷設された粉末をきめ細かくするとともに粉末の結晶を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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作業状態における概略図である。
【図２】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斜視図である。
【図３】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。
【図４】本発明に係る粉末敷設機の粉末供給装置の他の好適実施例の斜視図である。
【図５】本発明に係る粉末敷設機の粉末供給装置の他の好適実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、垂直、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。
【００１９】
図１から図３に示されるのは、本発明に係る粉末敷設機の粉末供給装置の好適実施例である。ここで、粉末供給装置１００は、粉末敷設機の作業ボックス１０１に取り付けられるものであり、固定座２、粉末貯蔵ユニット３、粉末供給ユニット４及び駆動ユニット５を含む。以下、本発明は、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。
【００２０】
図２から図３に示すように、前記固定座２は、中空ケーシングベースであり、前記作業ボックス１０１に取り付けられ、前記作業ボックス１０１において粉末敷設の動作ができるように図１の矢印に示されるように左右方向の移動を提供する。
【００２１】
次に、図２から図３に示すように、前記粉末貯蔵ユニット３は、前記固定座２に設けられ粉末を貯蔵する筒体３１と、前記筒体３１の下縁に形成され前記粉末を排出する排出口３２と、を有する。本実施例では、前記筒体３１は、その断面幅が前記排出口３２に向かうに従って縮小するようにテーパ状をなす。
【００２２】
次に、図２から図３に示すように、前記粉末供給ユニット４は、２本の撹拌棒４１、粉末敷設ローラ４２及びスクレーパ４３を有する。ここで、各撹拌棒４１は、前記粉末貯蔵ユニット３の前記排出口３２の下方に位置するように前記固定座２に枢接される。また、２本の撹拌棒４１の間には間隙が形成される。前記粉末敷設ローラ４２は、前記間隙の真下に位置するように前記固定座２に枢接される。前記スクレーパ４３は、前記粉末敷設ローラ４２の下方に位置するように前記固定座２に設けられる。本実施例では、各撹拌棒４１は、スクリューロッド４１１と、前記スクリューロッド４１１の外周面に凸設されるねじ山部４１２と、を有する。粉末敷設ローラ４２は、ロッド４２１と、前記ロッド４２１の外周面に間隔を空けて凹設される複数の収容溝４２２と、を有する。
【００２３】
次に、図２から図３に示すように、前記駆動ユニット５は、連動機構５２と、前記連動機構５２を駆動することにより前記粉末供給ユニット４の前記撹拌棒４１及び前記粉末敷設ローラ４２を回転させるモータ５１と、を有する。本実施例では、前記モータ５１は、ステッピングモータ又はサーボモータである。また、前記連動機構５２は、複数のプーリ５２１及び複数のベルト５２２を有し、前記プーリ５２１は、それぞれ前記粉末供給ユニット４の撹拌棒４１、粉末敷設ローラ４２及び前記モータ５１に取り付けられ、かつ、ベルト５２２は、前記プーリ５２１に掛け回される。また、前記連動機構５２は、前記粉末敷設ローラ４２の回転数が前記撹拌棒４１の回転数よりも小さくなるように前記撹拌棒４１及び前記粉末敷設ローラ４２を回転させる減速機構５２３を有する。ここで、前記撹拌棒４１は、前記粉末の分布が均一となるように前記粉末を撹拌するためのものであり、前記粉末敷設ローラ４２は、前記収容溝４２２で一定の粉末を収容することにより、前記粉末の供給量を制御する。
【００２４】
上述の構造によれば、前記筒体３１に収容された粉末は、前記排出口３２から排出され、前記排出口３２から排出された前記粉末は、先に前記撹拌棒４１を通過し、前記撹拌棒４１のねじ山部４１２は、前記粉末を撹拌及び押圧することにより、前記粉末を結晶させることなく、きめ細かくし、前記粉末を均一に分布させることができる。次に、前記粉末は、前記収容溝４２２に堆積されるように前記粉末敷設ローラ４２に落下し、前記収容溝４２２は、前記ロッド４２１の回転に伴い下方に向くとき、前記粉末の供給量を一定にして下方に敷設することができ、粉末敷設の作業を完成させることができる。ここで、説明したいのは、前記減速機構５２３の設計によって、前記粉末敷設ローラ４２が回転するときの回転数を、前記撹拌棒４１が回転するときの回転数よりも小さくすることができ、前記筒体３１の粉末が落下して凹凸状に堆積することを回避することができ、前記粉末供給装置１００は、粉末敷設を均一にする効果を奏し得る。
【００２５】
上述の設計によれば、本発明に係る粉末供給装置１００は、前記撹拌棒４１及び前記粉末敷設ローラ４２の設計を利用して、前記筒体３１の粉末を先に撹拌及び押圧し、前記粉末を前記粉末敷設ローラ４２により堆積してから均一に敷設するため、敷設された粉末をきめ細かくするとともに粉末の結晶を避けることができる。また、前記撹拌棒４１の回転速度と前記粉末敷設ローラ４２の回転速度とが異なるため、前記粉末を前記撹拌棒４１の撹拌により均一にすることができ、前記粉末敷設ローラ４２は、前記収容溝４２２で一定の粉末を収容することにより、前記粉末の供給量を有効に制御することができ、前記粉末供給装置１００の粉末敷設の効果を向上させることができる。
【００２６】
図４から図５に示されるのは、本発明に係る粉末敷設機の粉末供給装置の他の好適実施例であり、概ね同じ構成及び同じ符号を援用するが、両者は以下の点において相違する。すなわち、前記連動機構５２は、複数のプーリ５２１及び１つのベルト５２２を有し、前記プーリ５２１は、それぞれ前記粉末供給ユニット４の撹拌棒４１、粉末敷設ローラ４２及び前記モータ５１に取り付けられ、かつ、前記粉末敷設ローラ４２を回転させるプーリ５２１は、前記固定座２に設けられるラチェットである。よって、前記モータ５１が回転すると、前記ベルト５２２が前記撹拌棒４１を回転駆動するとともに、前記ベルト５２２が前記粉末敷設ローラ４２を回転駆動する。すなわち、前記粉末敷設ローラ４２の回転数と前記撹拌棒４１の回転数とは、同じである。
【００２７】
上述のように、本発明に係る粉末供給装置１００は、前記撹拌棒４１を利用して前記粉末を撹拌することにより前記粉末を均一にし、前記粉末敷設ローラ４２の収容溝４２２により一定の粉末を収容することにより前記粉末の供給量を有効に制御し、前記筒体３１に収容された粉末を先に前記撹拌棒４１により撹拌及び押圧し、その後、前記粉末敷設ローラ４２により粉末を堆積してから敷設するため、敷設された粉末をきめ細かくするとともに粉末の結晶を避けることができる。また、本発明に係る粉末供給装置１００の設計によれば、前記減速機構の体積を小さくすることができる。よって、他の実施態様を提供することができる。
【００２８】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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