(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元オブジェクト印刷システムを通って移動するモバイルカートであって、前記モバイルカートは、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記印刷システムの吐出ヘッドに対して前記プラットフォームを配置するために、前記印刷システムの少なくとも１つのレールの下面と係合するように構成された少なくとも１つのベアリングと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの上面と係合して、前記少なくとも１つのベアリングを前記少なくとも１つのレールの下面に対して付勢する付勢力を付与するように構成された少なくとも１つの他のベアリングと、
を含み、
前記少なくとも１つの他のベアリングは、前記プラットフォームと前記少なくとも１つのベアリングとの間の距離を維持するために、前記少なくとも１つのレールの上面上の汚染物質上を通ることに応じて変形するように構成される、モバイルカート。
【請求項２】
前記プラットフォームは、
前記付勢力に応じて、前記プラットフォームに対する前記少なくとも１つの他のベアリングの移動を、前記少なくとも１つのベアリングと前記少なくとも１つの他のベアリングとの間の方向に制約する少なくとも１つのガイドと、
前記少なくとも１つのベアリングに前記付勢力を付与する付勢部材と、
を含む、請求項１に記載のモバイルカート。
【請求項３】
前記付勢部材は、
前記少なくとも１つの他のベアリングと前記プラットフォームとの間で動作可能に接続されたばねをさらに備え、前記ばねは、前記少なくとも１つのガイドによって制約された前記少なくとも１つの他のベアリングの移動方向に対向して作用するように構成され、配置される、請求項２に記載のモバイルカート。
【請求項４】
前記付勢部材は予荷重が加えられる、請求項２に記載のモバイルカート。
【請求項５】
前記少なくとも１つのベアリングはさらに、
互いに直角に前記少なくとも１つのレールの下面と係合するように構成された一対のベアリングを備える、請求項１に記載のモバイルカート。
【請求項６】
上面および下面を含む少なくとも１つのレールと、
３次元オブジェクトを形成するための材料を吐出するように構成された吐出ヘッドと、
前記少なくとも１つのレールに沿って移動するように構成されたモバイルカートと、を備え、前記モバイルカートは、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの前記下面と係合して、前記吐出ヘッドに対して前記プラットフォームを配置するように構成された少なくとも１つのベアリングと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの前記上面と係合して、前記少なくとも１つのレールの前記下面に対して前記少なくとも１つのベアリングを付勢する付勢力を付与するように構成された少なくとも１つの他のベアリングと、を含み、
前記少なくとも１つのレールの前記上面は、前記少なくとも１つの他のベアリングがチャネル内で転動し、前記吐出ヘッドによって吐出された材料を捕捉し、また前記吐出ヘッドによって吐出される材料から、前記少なくとも１つのレールの前記下面を遮断することを可能にするように、前記少なくとも１つの他のベアリングを受けるように構成されたチャネルを有する、３次元オブジェクト印刷システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのレールは、一対の平行なレールを含む、請求項６に記載の印刷システム。
【請求項８】
前記プラットフォームは、
前記付勢力に応じる、前記プラットフォームに対する前記少なくとも１つの他のベアリングの移動を、前記少なくとも１つのベアリングと前記少なくとも１つの他のベアリングとの間の方向に制約する少なくとも１つのガイドと、
前記少なくとも１つのベアリングに付勢力を付与する付勢部材と、
を含む、請求項６に記載の印刷システム。
【請求項９】
前記付勢部材は、
１つの端において前記少なくとも１つの他のベアリングに他方の端において前記プラットフォームに動作可能に接続されたばねをさらに備え、前記ばねは、前記少なくとも１つのガイドによって制約された前記少なくとも１つの他のベアリングの移動方向に対向して作用するように構成され、配置される、請求項８に記載の印刷システム。
【請求項１０】
前記付勢部材は予荷重が加えられる、請求項８に記載の印刷システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのベアリングはさらに、
互いに直角に前記少なくとも１つのレールの下面と係合するように構成された一対のベアリングを備える、請求項６に記載の印刷システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのレールのそれぞれは、
前記モバイルカートがテーパを通過し前記少なくとも１つのレールの上を移動する際に前記付勢力を徐々に付与するように前記モバイルカートの前記少なくとも１つの他のベアリングと段階的に係合するように構成された前記テーパを有する第１の端部を含む、請求項６に記載の印刷システム。
【請求項１３】
上面および下面を含む少なくとも１つのレールと、
３次元オブジェクトを形成するための材料を吐出するように構成された吐出ヘッドと、
前記少なくとも１つのレールに沿って移動するように構成されたモバイルカートと、
を備え、前記モバイルカートは、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの前記下面と係合して、前記吐出ヘッドに対して前記プラットフォームを配置するように構成された少なくとも１つのベアリングと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの前記上面と係合して、前記少なくとも１つのレールの前記下面に対して前記少なくとも１つのベアリングを付勢する付勢力を付与するように構成された少なくとも１つの他のベアリングと、
前記少なくとも１つのレールの長さに沿って延在する、前記少なくとも１つのレールの各々に取り付けられた少なくとも１つの部材であって、前記吐出ヘッドによって吐出される材料から前記少なくとも１つのレールの前記下面を少なくとも部分的に遮断するように構成された、少なくとも１つの部材と、
前記少なくとも１つのレールのそれぞれを支持するように構成された各追加の部材と、を含み、
前記少なくとも１つの部材は、前記少なくとも１つのレールの前記下面の第１の側面を、前記吐出ヘッドによって吐出される材料から遮断するように構成され、前記各追加の部材は、前記第１の側面とは反対側の前記少なくとも１つのレールの第２の側面を、前記吐出ヘッドによって吐出される材料から遮断するように構成される、３次元オブジェクト印刷システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの部材の各部材は、前記少なくとも１つのレールのうち対応するレールを支持するようにさらに構成される、請求項１３に記載の印刷システム。
【請求項１５】
上面および下面を含む少なくとも１つのレールと、
３次元オブジェクトを形成するための材料を吐出するように構成された吐出ヘッドと、
前記少なくとも１つのレールに沿って移動するように構成されたモバイルカートと、
を備え、前記モバイルカートは、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの前記下面と係合して、前記吐出ヘッドに対して前記プラットフォームを配置するように構成された少なくとも１つのベアリングと、
前記プラットフォームに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのレールの前記上面と係合して、前記少なくとも１つのレールの前記下面に対して前記少なくとも１つのベアリングを付勢する付勢力を付与するように構成された少なくとも１つの他のベアリングと、を含み、
前記少なくとも１つの他のベアリングは、前記プラットフォームと前記少なくとも１つのベアリングとの間の距離を維持するために、前記少なくとも１つのレールの前記上面上の汚染物質上を通ることに応じて変形するようにさらに構成される、３次元オブジェクト印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、３次元オブジェクトプリンタに関し、より詳細には、３次元オブジェクトプリンタ用のモバイルカートに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル付加オブジェクト製造としても知られているデジタル３次元オブジェクトの製造は、デジタルモデルから実質的に任意の形状の３次元立体オブジェクトを作成するプロセスである。３次元オブジェクト印刷は、１つ以上の吐出ヘッドが基板上に材料の連続層を異なる形状で吐出する、追加のプロセスである。文書プリンタ内のプリントヘッドと同様の吐出ヘッドは、通常、異なる材料のソースに連結されている連続する吐出装置を含む。単一の吐出ヘッド内の吐出装置は、異なる材料のソースに連結することができるか、あるいは各吐出ヘッドを異なる材料のソースに連結して、吐出ヘッド内の吐出装置がすべて、同一の材料の液滴を吐出できるようにすることが可能である。作成されているオブジェクトの一部となる材料は、ビルド材料と呼ばれ、一方、オブジェクト形成のための構造的支持を提供するために使用されるが、後にオブジェクトから除去される材料は、支持材料として知られている。３次元オブジェクト印刷は、切断や穿孔などのサブトラクティブ方式によるワークからの材料の除去に主に依存する従来のオブジェクト形成技術とは区別される。
【０００３】
従来技術の３次元オブジェクト印刷システム１０が、図８に示されている。本図では、カートと呼ばれるプラットフォーム１４が、トラックレール２２上でのスライドによって、図８に示す印刷ステーション２６のような、印刷ステーション間の処理方向Ｐにおけるカートの移動を可能にする、面１８（図７）を含む。あるいは、カートは、トラックに沿って転動するように構成された車輪、または他の種類の許容可能な移動機構を含むことができる。本図に示すように、印刷ステーション２６は、４個の吐出ヘッド３０を含むが、さらに少数またはさらに多い吐出ヘッドが印刷ステーションにおいて使用可能である。カート１４がひとたび印刷ステーション２６に到達すると、カート１４は、印刷ステーションを通って精密レール３８へ移行し、精密レール３８に沿って移動する。精密レール３８は、吐出ヘッド３０の下でのカート１４の正確な配置および操作を確実にするために、厳しい公差の範囲内で製造される円筒状レール部である。リニア電気モータが、ハウジング４２内に設けられて、カート１４の下面に接続されているハウジング４６内の磁石と相互に作用する。これらのモータは、磁石と相互作用して、印刷ステーション間のトラックレール２２に沿って、また印刷ステーション内の精密レール３８に沿ってカートを推進させる電磁界を発生させる。カート１４が印刷ステーション２６の下にあると、カートの動きに同期して、材料の吐出が発生する。電気モータ（図示せず）は、吐出ヘッドが装着されているガントリに動作可能に接続されて、吐出ヘッドをＸ−Ｙ平面内で移動させる。Ｘ−Ｙ平面は、材料の層がオブジェクト内に形成されているときに、カート１４の上面に平行かつトラックまたはレール上のカートの動きと直交する。材料の層がオブジェクトを形成するために蓄積するにつれて、追加のモータ（図示せず）は、カート１４に対して垂直に印刷ステーション２６を移動させる。あるいは、オブジェクトの形成のためにカート１４の上面を垂直および水平に移動させる機構を設けることができる。印刷ステーションにより行われる印刷が終了すると、さらなる部品の形成、層の硬化、または他の処理のために、カート１４は、別の印刷ステーションに移動する。
【０００４】
システム１０の端面図が、図７に示されている。本図は、電動モータハウジング４２から、およびその上に延在するレール２２の上に載置する面１８をより詳細に示す。これらのモータがハウジング４６内の磁石と相互作用する電磁場を生成すると、カート１４の面１８は、トラックレール２２に沿ってスライドする。印刷ステーションでは、カート１４のベアリング３４は、カート１４上における構築台の正確な位置決めを容易にするように配列されている精密レール３８に接触する。具体的には、ベアリング３４は、一方のレール３８上に互いに直角に配置されて、カート１４の４つの自由度を除去し、他のベアリング３４は、他方のレール３８上に載置されて、さらに１つの自由度を除去する。重力、およびハウジング４６内の電気モータと磁石との間の磁気吸引力は、レール３８と接触しているベアリング３４を保持する。
【０００５】
カートが吐出ヘッド３０の下に存在しないとき、材料の不規則な液滴が吐出ヘッドから落下して、精密レール３８およびハウジング４２の上に望ましくない残屑および汚染を発生させる可能性がある。汚染物質は、紫外線の存在下で硬化する可能性があるが、紫外線は、印刷システム１０の硬化プロセス中、または熱可塑性材料の場合は冷却による硬化プロセス中に使用することができる。このため、汚染材料の層の連続的な堆積を生じることがある。微粒子および他の浮遊物等の他の材料も、印刷システム１０のレール３８または他の部分に蓄積して、印刷動作を妨げる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
許容可能な品質を備える３次元オブジェクトを作成するために、吐出ヘッド３０の下でのカート１４の動作は、正確である必要がある。ベアリング３４が精密レール３８に接触するところに吐出ヘッドからの材料が集まる場合、カート１４の線速度が乱されて、印刷物の品質が影響を受ける。さらに、ハウジング４２の上部に材料液滴が集まることで、モータからの放熱に影響を与え、モータの性能および信頼性に影響を及ぼす。したがって、精密レール、モータハウジング、およびモバイルカート上の汚染のリスクを低減する３次元オブジェクト印刷システムの改良は、有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
汚染を減少させ、正確で効率的な印刷を容易にするために、３次元オブジェクト印刷システムは、少なくとも１つのレールと、少なくとも１つのレールの反対側に配置される吐出ヘッドと、少なくとも１つのレールに沿って移動するように構成されるモバイルカートとを含む。少なくとも１つのレールは、上面と下面とを有しており、吐出ヘッドは、少なくとも１つのレールの反対側に配置され、３次元オブジェクトを形成するための媒体を吐出するように構成されている。
【０００８】
モバイルカートは、プラットフォームと、該プラットフォームに動作可能に接続されている複数のベアリングとを含む。少なくとも１つのベアリングは、少なくとも１つのレールの下面と係合して、吐出ヘッドに対してプラットフォームを配置するように構成されている。少なくとも１つの他のベアリングは、少なくとも１つのレールの上面と係合して、少なくとも１つのベアリングを少なくとも１つのレールの下面に対して付勢する付勢力を付与するように構成される。
【０００９】
本開示の上記態様およびその他の特徴は、添付図面と関連させて以下で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示による３次元オブジェクト印刷システムを通って移動するモバイルカートの例示的な実施形態の端面図である。
【図２】図２は、本開示による３次元オブジェクト印刷システムを通って移動するモバイルカートの別の例示的な実施形態の端面図である。
【図３】図３は、本開示による３次元オブジェクト印刷システムを通って移動するモバイルカートのさらなる例示的な実施形態の側面図である。
【図４】図４は、本開示による３次元オブジェクト印刷システムを通って移動するモバイルカートのさらに別の例示的な実施形態の端面図である。
【図５】図５は、本開示による３次元オブジェクト印刷システムのレールの端部の斜視図である。
【図６】図６は、３次元オブジェクト印刷システムを通って、図５のレール上に移動するモバイルカートの例示的な実施形態の側面図である。
【図７】図７は、３次元オブジェクト印刷システムを通って移動する従来のモバイルカートの端面図である。
【図８】図８は、モバイルカートを使用する従来の３次元オブジェクト印刷システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の一般的な理解のために、図面が参照される。図面を通して、同様の要素を示すために、同様の参照数字を用いた。
【００１２】
図１は、３次元オブジェクト印刷システムにおいて処理ステーションから処理ステーションへと移動するモバイルカート１００の例示的な実施形態を示している。モバイルカート１００は、プラットフォーム１０２と、第１の複数のベアリング１０４と、第２の複数のベアリング１０６と、一対のガイド１０８と、付勢部材１１０とを含む。ベアリング１０４は、プラットフォーム１０２に動作可能に接続され、印刷システムの一対の平行なレール１１４および１１６の下面１１２と係合し、下面１１２に沿って移動するように構成される。ベアリング１０６は、プラットフォーム１０２に動作可能に接続され、平行なレール１１４、１１６の上面１１８と係合し、上面１１８に沿って移動するように構成される。ベアリング１０４および１０６は、トラック１１４、１１６に沿って転動する車輪として構成されているが、摺動面、ならびに平面的、流体的、および磁気的ベアリングなどの他の種類の移動機構も考慮されている。
【００１３】
図１に示す実施形態では、第１の複数のベアリング１０４には、レール１１４の下面１１２と係合するように配置されるベアリング１０４のペア１２０が配置され、ペア１２０内のベアリングは、互いに対して角度をなしている。角度は、たとえば、約２０度から約１６０度の範囲内にあり、特に約５０度から約９０度、または約７０度とすることができる。第２の複数のベアリング１０６には、レール１１４、１１６の内の１つの上面１１８とそれぞれ係合する一対のベアリング１０６がそれぞれ配置されている。他の実施形態では、モバイルカート１００は、他の個数でグループ化されたベアリング１０４、１０６を含み、このようなベアリング１０４、１０６は、他の個数のレールと係合し、該レールに沿って移動させるように構成および配置することができる。
【００１４】
第１の複数のベアリング１０４は、プラットフォーム１０２に対して固定された位置を有するように、プラットフォーム１０２に動作可能に接続される。吐出ヘッド１２２が、レール１１４および１１６の反対側に配置されており、プラットフォーム１０２の上面に３次元オブジェクトを形成する材料を吐出するように構成される。レール１１４および１１６は、吐出ヘッド１２２に対して正確に配置され、ベアリング１０４は、レール１１４、１１６の下面１１２と係合されると、吐出ヘッド１２２に対してプラットフォーム１０２を正確に位置決めする。そのような正確な位置によって、３次元オブジェクトを形成するために、吐出ヘッド１２２は、プラットフォーム１０２上に材料を正確かつ効率的に吐出することができる。
【００１５】
ベアリング１０４が下面１１２と確実に係合するために、ベアリング１０６はさらに、ベアリング１０４を下面１１２に対して付勢する付勢力を付与するように構成されている。本実施例では、付勢部材１１０によって、付勢力が少なくとも部分的に提供される。本実施形態では、付勢部材１１０は、１つの端１２４において各ベアリング１０６に、他方の端１２６においてプラットフォーム１０２に、それぞれ動作可能に接続されるばねである。示されているように、ベアリング１０６は、プラットフォーム１０２に対して相対的に移動可能になるように、プラットフォーム１０２に動作可能に接続されている。ガイド１０８は、付勢力に応じてのプラットフォームに対するベアリング１０６の移動を、ベアリング１０４とベアリング１０６との間の方向に制約する。本実施形態では、ガイド１０８は、リニアスライドである。
【００１６】
本実施形態のばね付勢部材１１０は、ガイド１０８の長手方向軸線に平行な方向に向けられて、付勢力をベアリング１０４、１０６の間の方向に付与することができる。言い換えると、ベアリング１０４、１０６がレール１１４、１１６上で捕捉されたモバイルカートを保持するように、ガイド１０８が付勢力により、レール１１４、１１６に対して、またベアリング１０６に向かってベアリング１０４を付勢することを可能にする。本実施形態では、各ベアリング１０６にガイド１０８および付勢部材１１０をそれぞれ含むが、他の実施形態では、他の個数のガイド１０８および付勢部材１１０を含む。一実施形態では、複数の付勢部材１１０は、各ベアリング１０６とプラットフォーム１０２との間に動作可能に接続されている。
【００１７】
上記で説明したように、汚染物質１２８のような吐出ヘッド１２２から吐出された材料および他の浮遊物が、トラック１１４、１１６上に蓄積する可能性がある。ベアリング１０６は、プラットフォーム１０２に対して移動可能であるため、ベアリング１０６が汚染物質１２８上に移動すると、ベアリング１０６はガイド１０８に沿って移動し、トラック１１４およびベアリング１０４から離れる。図１に示すように、右側の他のベアリング１０６がトラック１１６から離間するよりも、汚染物質１２８上を通過する左側のベアリング１０６はトラック１１４から離間している。付勢力は、ベアリング１０４の方向に作用し、したがって汚染物質１２８に応じて、ベアリング１０６の運動の方向に抗して、レール１１４、１１６の下面１１２に対するベアリング１０４の係合を維持する。言い換えれば、第２のベアリング１０６は、汚染物質を有しているレール１１４および１１６の一部の上を通過するモバイルカート１００に応じて移動するが、ベアリング１０６によって付与される付勢力は、プラットフォーム１０２が吐出ヘッド１２２に対して適切に位置決めされた状態を確実に維持する。したがって、この構成は、レール１１４、１１６の汚染に対してロバストであるモバイルカート１００を提供する。
【００１８】
ベアリング１０４と、レール１１４および１１６の下面１１２との間の堅固な係合が維持されることは、上述のようにロバストなモバイルカート１００を提供するのに有益である。一実施形態では、付勢部材１１０には、予荷重が加えられる。本明細書で使用する「予荷重」は、モバイルカート１００がレール１１４、１１６上に取り付けられる際、付勢部材１１０は静止状態ではなく、荷重をかけられた状態にあることを意味する。本実施形態では、付勢部材１１０は、ばねである。ばねは、自然な静止位置を有しており、それによって、ばねの伸長または圧縮の結果、付勢力に抗することになる。モバイルカート１００がレール１１４、１１６に取り付けられた際に、ばねが静止状態から圧縮または伸張するようにばね付勢部材１１０を構成することにより、ばねが圧縮あるいは伸張を打ち消すように作用して、予荷重が加えられる。各種付勢部材１１０に予荷重を加えるための他の許容可能な方法も、考慮される。
【００１９】
実施例では、プラットフォーム１０２の重量、ガイド１０８の範囲、付勢部材１１０の無荷重の構成や配置、または他の許容可能な予荷重の方法によって、付勢部材に予荷重を加えることが可能である。付勢部材１１０が予荷重を加えられると、汚染物質がレール１１４、１１６上に存在しない場合でも、第１のベアリング１０４がレール１１４、１１６の下面１１２に対して付勢される。
【００２０】
レール１１４、１１６の下面１１２が吐出ヘッド１２２から離れる方向を向く場合であっても、吐出ヘッド１２２によって吐出される材料は、種類によっては、たとえば、上面１１８の周囲を移動し、レール１１４、１１６の下面１１２に蓄積され得る。図１では、各部材１３０は、レール１１４、１１６に固定され、レール１１４、１１６の長さ方向に沿って延在する。各部材１３０は、吐出ヘッド１２２によって吐出される材料から下面１１２を少なくとも部分的に遮断するように構成されている。実施例では、レール１１４上の汚染物質１３２は、その上の上面１１８の一部を下って進行した後、部材１３０によって、下面１１２に到達するのを阻止された。さらに図１に示すように、他の各部材１３４はまた、各レール１１４、１１６に固定されており、吐出ヘッド１２２によって吐出される汚染物質１３６などの材料から、下面１１２を少なくとも部分的に遮断するように構成されている。本実施形態では、部材１３０は、プラットフォーム１０２に面しているレール１１４、１１６の一部に配置され、部材１３４は、プラットフォーム１０２とは反対側のレール１１４、１１６の一部に固定されている。本実施形態では、部材１３４は、レール１１４および１１６をそれぞれ支持するように構成される支持部材である。このような支持部材は、印刷システムの他の支持構造体に接続することができる（図示せず）。部材１３０および１３４はともに、流路材料が部材を通過するのを防止するレール１１４および１１６の上面１１８と下面１１２との間の分離を画定する。本構成は、下面１１２が汚染物質の存在しない状態を維持し、モバイルカート１００が印刷システムを通って円滑かつ正確に移動することを可能にすることを確実にする。別の実施形態（図示せず）では、部材１３０および／または１３４は、汚染物質を捕捉するのではなく、レール１１４、１１６から材料が離れて移動するのを導くように構成されている。たとえば、部材１３０または１３４は、汚染物質の蓄積が、印刷システムの性能に影響を与える可能性がある表面から離れて移動する汚染物質を導く板として作用することが可能である。
【００２１】
図２は、回転ガイド２０８を有するモバイルカート２００の別の例示的な実施形態の側面図である。ガイド２０８は、ベアリング１０６の動作を制限して、トラック１１４および１１６と平行に延在する軸上のガイド２０８を中心に回転させる。本実施形態では、ガイド２０８は、ベアリング１０６がガイドの周りを回転することを可能にするピン接続を含むが、曲線軌道を含む他の許容可能なタイプの回転ガイドも考慮されている。本実施形態におけるばね部材は、引張／圧縮ばね２１０Ａ、ねじりばね２１０Ｂ、または回転要素に作用する他の種類の許容可能なばねとすることができる。カート２００が汚染物質２２８上を通過すると、ベアリング１０６は、トラック１１４から遠ざかる方向に押圧される。ガイド２０８は、ベアリング１０６の結果として生じる動作を、ガイド２０８の周りの回転となるように導き、ばね２１０Ａは、ベアリング１０４がトラック１１４に対して付勢されるようにする。
【００２２】
図３は、回転ガイド３０８を有するモバイルカート３００の別の例示的な実施形態の側面図である。ガイド３０８は、ベアリング１０６を制限して、トラック１１４を横断する交差処理方向に延在する軸の周りでガイド３０８を中心に回転させる。本実施形態では、ガイド３０８は、ベアリング１０６がガイドの周りを回転することを可能にするピン接続を備えるが、他の許容可能な種類の回転ガイドは、曲線軌道等を含む。本実施形態におけるばね部材は、引張／圧縮ばね３１０Ａ、ねじりばね３１０Ｂ、または回転要素に作用する他の種類のばねとすることができる。カート３００が汚染物質３２８上を通過すると、ベアリング１０６は、トラック１１４から遠ざかる方向に押圧される。ガイド３０８は、ベアリング１０６を導いて、ガイド３０８を中心に回転させ、ばね３１０Ａは、トラック１１４に対してベアリング１０４を付勢する。
【００２３】
図４は、３次元印刷システムを通って移動するモバイルカート４００のさらに別の例示的な実施形態を示す。モバイルカート４００は、プラットフォーム４０２と、第１の複数のベアリング１０４と、第２の複数のベアリング４０６とを備える。ベアリング１０４はプラットフォーム４０２に動作可能に接続され、したがってプラットフォーム４０２に対して固定された位置にあり、レール４１４および４１６の下面１１２に沿って転動するように構成されている。ベアリング４０６はまた、プラットフォーム４０２に動作可能に接続され、したがってプラットフォーム４０２に対して固定の位置にあり、レール４１４および４１６の上面４１８に係合するように構成されている。下面１１２と係合した状態で、ベアリング１０４は、レール４１４、４１６と対向して位置決めされる吐出ヘッド１２２に対して、プラットフォーム４０２を配置する。ベアリング４０６は、レール４１４、４１６の上面４１８上の汚染物質の上を通過するベアリングに応じて変形するように構成される。たとえば、図４に示すように、左ベアリング４０６は、レール４１４に蓄積された汚染物質４１０上を通過する領域に応じて変形する領域４０８を有している。
【００２４】
一実施形態では、ベアリング４０６は、弾性材料から少なくとも部分的に形成されるので、ベアリング４０６は、領域４０８の弾性変形による付勢力を付与することができる。言い換えれば、左ベアリング４０６は、変形されていない形状の復元に向かって作用する。ベアリング４０６は、プラットフォーム４０２に動作可能に接続され、プラットフォーム４０２に対して固定された位置にあるので、この復元力は、レール４１４、４１６の下面１１２に対してベアリング１０４を付勢するように作用する。したがって、ベアリング４０６は、汚染物質上を通過するのに応じて変形するが、プラットフォーム４０２は、吐出ヘッド１２２に対するその位置を維持する。
【００２５】
一実施形態では、ベアリング４０６には、予荷重が加えられる。たとえば、ベアリング４０６は、モバイルカート４００がレールに沿って移動していない場合は変形されない状態となっており、レール４１４、４１６の上面４１８は、少なくとも部分的にベアリング４０６を変形するように構成されている。汚染物質が存在しない場合であっても、本構成は、下面１１２に対してベアリング１０４を付勢する。この相互作用により、モバイルカート４００は、レール４１４、４１６に沿って円滑かつ正確に移動することが可能になる。
【００２６】
上述のように、レール４１４、４１６の上面４１８に到達する吐出ヘッド１２２から吐出された材料が、下面１１２に移動するのを阻止することは、有益である。レール４１４、４１６の上面４１８は、ベアリング４０６を受けて、ベアリング４０６がチャネル内を転動可能なように構成されるチャネル４３０を画成し、また吐出ヘッド１２２によって吐出される材料または他の汚染物質を捕捉して、そのような汚染物質が上面４１８から下面１１２へ移動するのを阻止するように構成される。本実施形態では、汚染物質がチャネルの中央領域に引き込まれるように、チャネル４３０は、上面４１８に半円形の切欠によって画成されるが、チャネルの他の許容可能な形状も考慮される。
【００２７】
一部の３次元オブジェクト印刷システムでは、図８に関連して上述された印刷システム１０のように、精密レール３８は、モバイルカート１４に対して操作を行う印刷ステーション２６を有する印刷システムの一部を貫通して延在するだけである。印刷システムの他の部分では、モバイルカート１４は、たとえば摺動面１８を介して、レール２２に沿って移動可能である。上述したモバイルカート１００、２００、３００、および４００のようなモバイルカートが精密レールに沿って移動していない場合、第２の複数のベアリングは、無荷重または変形されない状態であってもよい。図８に示す印刷システム１０では、精密レール３８は、平坦な端部を有する。このような構成において、カート１４がレール上を移動する際に精密レール３８と係合する第２の複数のベアリングは、無荷重／非変形状態から荷重／変形状態へ、速やかに遷移する。本構成はまた、第１の複数のベアリングに作用する付勢力の急激な変化を誘導する。付勢力のこのような急激な遷移と変化が、カート、およびカート上に形成されるオブジェクトを乱し、または損傷する可能性がある。さらに、そのような遷移により、一時的にカート１４が不安定となって、さらに長い精密レール３８が必要となり、したがって印刷ステーションに到達する前にカート１４を十分に安定させることができるようになっている。付勢力の遷移と付与を平滑化することが、有益である。
【００２８】
図５は、３次元オブジェクト印刷システム用のレール５００の端部５０２の例示的な実施形態を示し、第１の端部５０２は、テーパ５０４を含む。テーパ５０４は、レール５００の範囲で第１の直径を有し、第１の直径よりも大きく、モバイルカートの第１および第２の複数のベアリングと段階的に係合するように構成されている、第２の直径に遷移する。モバイルカート３００がレール５００の第１の端部５０２に達すると、モバイルカートがテーパ５０４に沿って移動する際に付勢力を徐々に付与するように、テーパ５０４は、モバイルカート３００の第２の複数のベアリング５０６、５０８と段階的に係合していく。
【００２９】
図６は、モバイルカート３００がレール５００の端部５０２でテーパ５０４と段階的に係合する、例示的な実施形態を示す。 図６では、ベアリング５０６はテーパ５０４を越えて移動しており、レール５００に対して完全に付勢され、ベアリング５０８は、テーパ５０４を通過しているので、部分的にのみレール５００に対して付勢される。モバイルカート３００が第１の端部５０２を通過すると、第２の複数のベアリング５０６、５０８は、完全に係合し、付勢力が全面に付与される。付勢力を徐々に付与すると、モバイルカートを、レール５００上に滑らかに遷移させることができる。
【００３０】
カート３００上で精密な印刷操作を行う前に、カート３００は、レール５００の平坦部上になければならず、すなわちカート３００は、レール５００の第１の端部５０２を越えて移動していなければならない。したがって、レール５００のテーパ５０４は、吐出ヘッドのような印刷ステーションを含む印刷システムの領域を越えて延在するので、吐出ヘッドに到達すると、カート３００は完全にレール５００の平坦部上にある。
【００３１】
一実施形態では、レール５００は、第１の端部と反対側の、第２のテーパを有する第２の端部をさらに含み、第２のテーパは、モバイルカートがレール５００から円滑に遷移するのを可能にするために、レール５００の第２の範囲で、第２の直径から第１の直径に遷移する。他の実施形態では、テーパ５０４の反対側のレール５００の端部は、平坦な端部である。
【００３２】
図５に示すように、テーパ５０４は、円錐形の断面形状を有しているが、他の実施形態では、許容可能なテーパ形状には、ランプ、半径、ステップ、面取り等が挙げられる。一実施形態では、レール５００は、テーパ５０４とレール５００の残りの部分との間の遷移を滑らかに補正する半径または面を含む。このような平滑化された遷移は、遷移でのカート３００の振動を低減し、カートが、より短時間でレール５００の平坦部上に、レール５００の短い範囲にわたって安定することを可能にする。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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