(57)【要約】【課題】吐出する紛体材料の層の厚さが不均一になることを抑制する紛体材料供給装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る紛体材料供給装置１は、紛体材料４０を貯蔵するタンク部１０と、タンク部１０の下端側に設けられ、タンク部１０内の紛体材料４０を排出する排出孔１２と、排出孔１２より下方に設けられた吐出口２４と、排出孔１２と吐出口２４の間に設けられた回転体２０と、吐出口２４に沿って設けられた案内板３０と、を備える。また、排出孔１２から排出された紛体材料４０を、回転体２０が回転することにより吐出口２４へ送り出し、吐出口２４から吐出された紛体材料４０を案内板３０に沿って吐出することによりテーブルに供給する。そして、回転体２０の水平方向の接線と、案内板３０とがなす角度θは、紛体材料供給装置１の移動速度Ｖ１と、回転体の半径ｒと、回転体の回転数ωとに応じて決定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紛体材料を貯蔵するタンク部と、
前記タンク部の下端側に設けられ、前記タンク部内の前記紛体材料を前記タンク部外へ排出する排出孔と、
前記排出孔より下方に設けられた吐出口と、
前記排出孔と前記吐出口の間に設けられ、前記排出孔より排出された前記紛体材料を順次吐出口へ送り出す回転体と、
前記吐出口に沿って設けられた案内板と、を備え、
前記排出孔から排出された前記紛体材料を、前記回転体が回転することにより前記吐出口へ送り出し、
前記吐出口から吐出された前記紛体材料を前記案内板に沿って吐出することによりテーブルに供給する、紛体材料供給装置であって、
前記回転体の水平方向の接線と、前記案内板とがなす角度は、
前記紛体材料供給装置の移動速度と、前記回転体の半径と、前記回転体の回転数とに応じて決定される、紛体材料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紛体材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるラピッドプロトタイピングと呼ばれる手法の内、積層造形法は、三次元造形物の制作を短期間に行うことができるものとして知られている。積層造形法により所望の三次元造形物を製作する場合は、紛体材料を層状に敷き詰め、造形対象となる三次元造形物の形状に合わせて結合させる。そして、その紛体材料の層を順次積層すると共に、バインダを添加して紛体材料を硬化させることにより、三次元造形物を造形する。積層造形法は様々な分野に応用されている。例えば、積層造形法により鋳造型の中子を簡易に製作することができる。
【０００３】
積層造形法における紛体材料を層状に敷き詰める装置として、特許文献１では、粉体材料の粒度に関わらず当該粉体材料をテーブルに均一に供給する装置が提案されている。特許文献１に記載された紛体材料供給装置は、粉体材料を貯蔵するタンク部と、当該タンク部の下端側に設けられ、当該タンク部内の粉体材料をタンク部外に排出する排出孔と、当該排出孔から排出された粉体材料をテーブルに一定量ずつ供給する定量供給機構とを備える。定量供給機構は、粉体材料供給装置の移動方向と直交し且つ前記テーブルの上面と平行な方向に延びる、軸線まわりに回転自在の基体部と、当該基体部の外周面に一定の間隔で形成され、その基体部の外方向けに突出し且つ該基体部の軸線と平行な方向に延びる複数の突出部とを備えた供給用ローラを有している。そして、紛体材料供給装置は、供給用ローラを回転させながら、前記基体部の外周面上における隣接する突出部の間の空間内に前記排出孔から排出された粉体材料を充填すると共に、各空間内に充填された粉体材料をそれぞれの空間ごとに順次落下させることにより、前記粉体材料を前記テーブルに一定量ずつ供給可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７８２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に提案されているような紛体材料供給装置を用いて紛体材料をテーブルに供給する場合、かかる紛体材料供給装置は移動しながら紛体材料を吐出している。そのため、紛体材料はテーブルに対して相対的に所定の速度で落下する。その場合、紛体材料は、テーブルに落下した後に、テーブル状を転がってしまう。その結果、テーブル上の紛体材料の層の厚さが均一にならず、所望の三次元形状を造形することができない虞がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、吐出する紛体材料の層の厚さが不均一になることを抑制する紛体材料供給装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る紛体供給装置は、紛体材料を貯蔵するタンク部と、前記タンク部の下端側に設けられ、前記タンク部内の前記紛体材料を前記タンク部外へ排出する排出孔と、前記排出孔より下方に設けられた吐出口と、前記排出孔と前記吐出口の間に設けられ、前記排出孔より排出された前記紛体材料を順次吐出口へ送り出す回転体と、前記吐出口に沿って設けられた案内板と、を備え、前記排出孔から排出された前記紛体材料を、前記回転体が回転することにより前記吐出口へ送り出し、前記吐出口から吐出された前記紛体材料を前記案内板に沿って吐出することによりテーブルに供給する、紛体材料供給装置であって、前記回転体の水平方向の接線と、前記案内板とがなす角度は、前記紛体材料供給装置の移動速度と、前記回転体の半径と、前記回転体の回転数とに応じて決定されるものである。
【０００８】
このような構成により、紛体材料供給装置の移動速度と、紛体材料供給装置から吐出される紛体材料の速度との差を相殺することができる。そのため、紛体材料がテーブルに落下した後に転がることを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、吐出する紛体材料の層の厚さが不均一になることを抑制する紛体材料供給装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる紛体材料供給装置１の構成および動作を説明するための図である。
【図２】実施の形態にかかる紛体材料供給装置１において移動速度Ｖ１と吐出速度Ｖ２とが異なる場合の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる紛体材料供給装置１の構成および動作を説明するための図である。実施の形態にかかる紛体材料供給装置１は、紛体材料４０をテーブル５０の上に層状に敷き詰めるための装置である。
【００１２】
以降、図１を参照しながら、紛体材料供給装置１の構成について説明する。紛体材料供給装置１は、タンク部１０、排出孔１２、回転体２０、吐出口２４、および、案内板３０を備える。尚、図１には、方向を参照する目的でｘｙｚ座標が示されており、紙面の左右方向がｘ軸、紙面の鉛直方向がｙ軸、そして、紙面の上下方向がｚ軸となっている。図１のｘｙｚ座標系は図２に示す各ｘｙｚ座標系と同じ方向を示している。つまり図１のｚ軸は、図２のｚ軸と共通した方向を示している。
【００１３】
タンク部１０は、紛体材料４０を貯蔵する。また、タンク部１０は、下端部すなわちｚ方向マイナス側に紛体材料を排出するための排出孔１２を有しており、排出孔１２の下方には回転体２０が備わっている。すなわち、タンク部１０に貯蔵されている紛体材料４０は、排出孔１２からタンク部外へ排出されると、回転体２０に送り込まれる。
【００１４】
回転体２０は、タンク部１０の排出孔１２から排出された紛体材料４０を吐出口２４まで運び、さらに、吐出口２４から紛体材料４０を吐出させる。回転体２０は、円柱状を呈しており、中心軸２２を中心に回転することにより、回転体２０表面に付着している紛体材料４０を運ぶ。回転体２０の中心軸２２は、紛体材料４０を敷き詰めるテーブル５０に対して平行であり、且つ、紛体材料供給装置１の進行方向に対して垂直である。すなわち、図１においては、回転体２０の中心軸２２は、ｙ軸と平行に設置されている。
【００１５】
吐出口２４は、回転体２０が回転することにより運ばれた紛体材料４０を、紛体材料供給装置１の外部へ吐出する。吐出口２４は、回転体２０の下方に設けられており、また、案内板３０に隣接している。吐出口２４から吐出された紛体材料４０は、下方すなわちｚ軸マイナス方向に設置されたテーブル５０に落下する。
【００１６】
案内板３０は、吐出口２４から吐出された紛体材料４０を案内するように設けられている。案内板３０は、紛体材料４０を案内する案内面３１を有している。案内面３１が紛体材料４０を案内することにより、吐出口２４から吐出した紛体材料４０は、案内面３１に沿って吐出する。案内面３１は、回転体２０の表面に接する接線と略一致するように延設されている。また、案内板３０は、回転体２０の水平方向の接線と、案内面３１との角度が所定の角度になるように設けられている。
【００１７】
紛体材料供給装置１は、紛体材料４０をテーブル５０に敷き詰めるための所定の幅を有している。所定の幅とは、図１におけるｙ方向の長さのことである。図１において、紛体材料供給装置１は、吐出口２４から吐出される紛体材料４０のｙ軸方向の幅に、紛体材料供給装置１のｘ軸方向の移動距離を掛けた面積の紛体材料４０を、１層分として敷き詰めることになる。
【００１８】
紛体材料４０は、いわゆる人工砂であって、例えば粒径０．１ミリメートル程度のセラミック製のビーズである。紛体材料４０は、紛体材料供給装置１によりテーブル５０の上に敷き詰められる。紛体材料４０は、テーブル５０の上に敷き詰められた後、図示しない装置により解膠材などのバインダが散布される。バインダが散布されることにより、紛体材料４０は硬化して所望の形状を形成する。
【００１９】
次に、図１を参照しながら、紛体材料供給装置１の動作について説明する。紛体材料供給装置１は、ｘ軸プラス方向に向かって移動速度Ｖ１で移動する。また、紛体材料供給装置１は、移動しながら、回転体２０を回転数ωで回転させる。このときの回転体２０の回転方向は、紛体材料供給装置１の進行方向とは逆の方向に紛体材料４０を吐出する方向である。図１においては、案内板３０は、案内面３１と、回転体２０の水平方向の接線とが一致するように設置されている。
【００２０】
紛体材料供給装置１が動作を開始すると、タンク部１０に貯蔵された紛体材料４０は、排出孔１２よりタンク部１０の下方に排出される。排出された紛体材料４０は、回転体２０が回転することにより吐出口２４に運ばれる。そして、吐出口２４に運ばれた紛体材料４０は、吐出口２４よりｘ軸マイナス方向に吐出される。吐出された紛体材料４０は、テーブル５０に落下する。
【００２１】
このとき、吐出口２４から吐出される紛体材料４０の吐出速度Ｖ２は、回転体２０の半径ｒおよび回転数ωにより決定される。すなわち、回転体２０の表面の接線方向の速度である吐出速度Ｖ２は、回転体２０の半径ｒと、回転体２０の回転数ωとを掛けた値となるため、
【数１】
2018083205.tif 000003
である。つまり、紛体材料４０は、紛体材料供給装置１の進行方向であるｘ軸プラス方向とは逆方向の、ｘ軸マイナス方向へ向かって、吐出速度Ｖ２で吐出されている。
【００２２】
紛体材料４０がテーブル５０に落下する際の、テーブル５０との相対速度は、紛体材料供給装置１の移動速度Ｖ１と、紛体材料４０の吐出速度Ｖ２との相対差により決定される。
【００２３】
図１においては、移動速度Ｖ１の大きさと、吐出速度Ｖ２の大きさとが等しい場合を例示している。すなわち、この場合、移動速度Ｖ１と吐出速度Ｖ２の差はゼロであるから、紛体材料４０は、テーブル５０に対して相対速度ゼロの状態で落下している。換言すると、紛体材料４０は、紛体材料供給装置１からテーブル５０に落下した後に転がることがない。そのため、紛体材料４０の層の厚さが不均一になることは抑制される。
【００２４】
次に、図２を参照しながら、移動速度Ｖ１よりも吐出速度Ｖ２が速い場合について説明する。図２は、実施の形態にかかる紛体材料供給装置１において移動速度Ｖ１と吐出速度Ｖ２とが異なる場合の動作を説明するための図である。
【００２５】
図２に示した例では、紛体材料供給装置１の移動速度Ｖ１よりも、紛体材料４０の吐出速度Ｖ２の方が速い。このような場合、ｘ軸マイナス方向に紛体材料４０が吐出されると、移動速度Ｖ１と吐出速度Ｖ２との間に差が生じる。したがって、この場合は、紛体材料４０は、ｘ軸マイナス方向に速度（Ｖ１−Ｖ２）でテーブル５０に落下する。これにより紛体材料４０は、テーブル５０に落下した後に転がる虞がある。
【００２６】
図２においては、回転体２０が回転数ωで回転している。そのため、紛体材料４０は、吐出口２４からｘ軸マイナス方向に吐出速度Ｖ２＝ｒωで吐出される。このとき、回転体２０の水平方向の接線と、案内面３１とがなす角度は、角度θである。これにより、紛体材料４０は、吐出口２４から吐出された後に、案内面３１によって吐出方向を案内される。そして、紛体材料４０は、案内板３０によりｘ軸方向に対して角度θの方向に向かって、吐出速度Ｖ２で吐出されることになる。
【００２７】
ｘ軸方向に対して角度θの方向に向かって吐出速度Ｖ２で吐出された紛体材料４０の、水平方向すなわちｘ方向の速度Ｖ３は、
【数２】
2018083205.tif 000004
である。すなわち、以下に示すように、速度Ｖ３の大きさと移動速度Ｖ１の大きさとが等しくなるように設定すれば、紛体材料４０がテーブル５０に落下した後に転がることを抑制することができる。
【数３】
2018083205.tif 000005
また、上述のように、吐出速度Ｖ２は、Ｖ２＝ｒωである。つまり、紛体材料供給装置１の移動速度が移動速度Ｖ１、半径ｒの回転体２０の回転数が回転数ωである場合の、案内板３０の角度θは、以下の式により決定される。
【数４】
2018083205.tif 000006
尚、角度θは０度以上９０度以下である。
【００２８】
このように、案内板３０を設けたうえで、案内板３０の角度θを、紛体材料供給装置１の移動速度Ｖ１、回転体２０の半径ｒ、回転体２０の回転数に応じて決定する。これにより、紛体材料供給装置１の移動速度Ｖ１と、紛体材料供給装置１から吐出される紛体材料の吐出速度Ｖ２との差を相殺することができる。そのため、紛体材料がテーブルに落下した後に転がることを抑制することができる。したがって、本実施の形態により、吐出する紛体材料４０の層の厚さが不均一になることを抑制する紛体材料供給装置１を提供することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  紛体材料供給装置
１０  タンク部
１２  排出孔
２０  回転体
２４  吐出口
３０  案内板
【図１】
2018083205.tif 000007
【図２】
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