(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料を積層し、積層した粉体材料に結合剤を塗布して固化させることによって三次元造形物を作る三次元造形装置において、前記三次元造形物を作る造形タンクであって、
前記粉体材料が積層される造形テーブルと、前記造形テーブルを内部で昇降させるための筒体とを備え、
前記筒体は、矩形状の枠体と、前記枠体の四隅に突設された４本の支柱と、前記支柱間に設けられた４枚の外壁とを備えて形成され、
前記４枚の外壁は、前記支柱に対向する面の端部に設けられた回転軸によって前記支柱の自由端部に取り付けられていて、前記回転軸を中心にして外側に開くことが可能であることを特徴とする三次元造形装置の造形タンク。
【請求項２】
前記造形テーブルの四隅には前記支柱を避けるための凹部が設けられており、前記造形テーブルの周縁部には、前記外壁及び前記支柱との接触面から前記粉体材料が漏れないようにするためのパッキングが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の三次元造形装置の造形タンク。
【請求項３】
粉体材料を積層し、積層した粉体材料に結合剤を塗布して固化させることによって三次元造形物を作る三次元造形装置において、前記三次元造形物を作る造形タンクであって、
前記粉体材料が積層される造形テーブルと、前記造形テーブルを内部で昇降させるための筒体とを備え、
前記筒体は、前記造形テーブルの昇降空間を形成するために平面視矩形状に連結された４枚の外壁を備え、
前記筒体の裾部は、外側に向かって広げられており、下端部の開口部の内法寸法が上端部の開口部の内法寸法よりも拡大されていることを特徴とする三次元造形装置の造形タンク。
【請求項４】
粉体材料を積層し、積層した粉体材料に結合剤を塗布して固化させることによって三次元造形物を作る三次元造形装置において、前記三次元造形物を作る造形タンクであって、
前記粉体材料が積層される造形テーブルと、前記造形テーブルを内部で昇降させるための筒体とを備え、
前記筒体は、矩形状の枠体と、前記枠体の四辺に取り付けられた４枚の外壁とを備えて形成され、
前記４枚の外壁の上端部には、両側に回転軸が設けられた凸部が設けられており、
前記枠体の四辺の外縁部には前記凸部を受け入れる凹部が設けられていると共に、前記凹部の対向面には前記回転軸が挿入される軸穴が設けられており、
前記４枚の外壁は、前記回転軸が前記軸穴に挿入されて前記枠体に取り付けられた後、前記回転軸を中心にして外側に開くことが可能であることを特徴とする三次元造形装置の造形タンク。
【請求項５】
前記枠体は前記造形タンクの上部に位置しており、前記４枚の外壁は前記枠体に取り付けられた状態で、その内面が前記枠体の内周面と同一面になることを特徴とする請求項４に記載の三次元造形装置の造形タンク。
【請求項６】
前記枠体は前記造形タンクの下部に位置しており、前記造形テーブルは前記造形タンク内で最も下がった位置において、前記枠体の上端面の上に載置されることを特徴とする請求項４に記載の三次元造形装置の造形タンク。
【請求項７】
前記造形テーブルの周縁部には、前記外壁との接触面から前記粉体材料が漏れないようにするためパッキングが取り付けられていることを特徴とする請求項３から６の何れか１項に記載の三次元造形装置の造形タンク。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の三次元造形装置の造形タンクから取り出された造形テーブルの上に積層された粉体材料を除去する粉体除去装置であって、
粉体材料の吸引装置にホースで接続されたノズルを把持するハンドと、
前記ハンドを移動させる多関節アームと、
前記造形テーブル上に造形された三次元造形物の前記造形テーブル上の位置データを数値データとして入手して、前記アームを前記三次元造形物に接触又は衝突させることなく移動させる制御装置とを備えることと特徴とする粉体除去装置。
【請求項９】
前記ハンドが保持するノズルは前記三次元造形物の形状に合わせて複数種類が用意されていることを特徴とする請求項８に記載の粉体除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体材料と粉体材料の結合剤を使用して三次元造形物を造形する三次元造形装置における造形タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元の設計データを入力することにより、印刷するように立体物（三次元造形物）を造形する三次元造形装置（３Ｄプリンタ）が実用化されている。低価格帯（１００万円以下）の普及機では、製作台の上に溶かした樹脂をノズルから吐出して薄い層を形成し、この薄い層を重ねることによって立体物を造形しており、薄い層の１層当たりの高さは０．２ｍｍ程度である。普及機は玩具等を作るのに適している。【０００３】
一方、高い精度が必要な立体物を造形するためには、数百万円程度する中価格帯の中級機が必要である。中級機の中には、樹脂の粒を噴射して層を積み重ねて造形するものがあり、溶かした樹脂を重ねて造形する普及機に比べて表面の仕上がりが滑らかである。また、中級機の中には数種類の素材を組み合わせて造形物を作るものもあり、色の付いた立体物や、外側部分を透明にして内部構造を見通せるような立体物を造形することができる。このような中級機は部品の機能検証を目的とした試作品の製作や、プレゼンテーション用の模型の製作に適している。【０００４】
更に、数千万円から１億円を超す高価格帯の高級機は製造業向けであり、最終製品に近い造形品を作ることができる。このため、高級機は製品の最終確認やマーケティング、市場調査等で活用するのに適している。また、この高級機に属する三次元造形装置の中には、鋳造品の量産に使用する砂型を作成できるものがある。砂型製造用の三次元造形装置では、薄く撒いた砂の上にバインダと呼ばれる結合剤を塗布して固め、積層して造形物を作成し、焼成している。粉体から三次元物品を製造する装置については特許文献１に開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４８２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、これまでの粉体造形システムでは、造形タンクの中に三次元造形物が形成されると、造形タンクを三次元造形装置から取り出し、別の場所で未固化の粉体を払い落として三次元造形物を取り出す後処理が必要であった。即ち、従来のシステムでは、造形タンクの中に三次元造形物を造形した後に、別の場所でクリーニングステーション、デパウダーステーション等の粉体除去装置を使用して余分な砂を除去する後処理を行っており、造形品を自動的に造形タンクから取り出す装置が望まれている。【０００７】
また、造形に１０時間程度かかる造形物は、後処理についても同じ程度の時間がかかるので、造形処理、後処理に対する人件費（コスト）がかかっていた。更に、砂型の造形物は大型のものが多く、三次元造形装置から後処理の場所まで運搬するのが大変で、危険も伴うという課題があった。これに加えて、余分な砂の除去は粉塵を取り扱う作業であり、無人化が望まれている。この課題は、粉体である砂が金属や熱可塑性樹脂の粉体に変更になっても同様である。【０００８】
そこで、本発明は、これまである粉体を利用した三次元造形装置の造形タンクの構造を見直し、造形終了後に、三次元造形装置から造形タンクを取り出すことなく、造形タンクの造形テーブル上に造形された三次元造形物を粉体から取り出して得ることができる造形タンクを提供することを目的とする。また、造形タンクの造形テーブル上に造形された三次元造形物の周囲にある粉体を除去する数値制御を用いた後処理装置を提供することも目的とする。更に、造形タンクの造形テーブルから除去した粉体材料を造形タンクの下部で集めて再利用できるようにする造形テーブルを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態によれば、粉体材料を積層し、積層した粉体材料に結合剤を塗布して固化させることによって三次元造形物を作る三次元造形装置において、三次元造形物を作る造形タンクであって、粉体材料が積層される造形テーブルと、造形テーブルを内部で昇降させるための筒体とを備え、筒体は、矩形状の枠体と、枠体の四隅に突設された４本の支柱と、支柱間に設けられた４枚の外壁とを備えて形成され、４枚の外壁は、支柱に対向する面の端部に設けられた回転軸によって支柱の自由端部に取り付けられていて、回転軸を中心にして外側に開くことが可能である三次元造形装置の造形タンクが提供される。【００１０】
本発明の第２の形態によれば、粉体材料を積層し、積層した粉体材料に結合剤を塗布して固化させることによって三次元造形物を作る三次元造形装置において、三次元造形物を作る造形タンクであって、粉体材料が積層される造形テーブルと、造形テーブルを内部で昇降させるための筒体とを備え、筒体は、造形テーブルの昇降空間を形成するために平面視矩形状に連結された４枚の外壁を備える三次元造形装置の造形タンクが提供される。【００１１】
本発明の第３の形態によれば、粉体材料を積層し、積層した粉体材料に結合剤を塗布して固化させることによって三次元造形物を作る三次元造形装置において、三次元造形物を作る造形タンクであって、粉体材料が積層される造形テーブルと、造形テーブルを内部で昇降させるための筒体とを備え、筒体は、矩形状の枠体と、枠体の四辺に取り付けられた４枚の外壁とを備えて形成され、枠体の四辺の外縁部には前記外壁の厚さと同等の深さを備えた凹部が設けられていると共に、凹部の対向面には軸穴が設けられており、４枚の外壁の上端部には凹部に挿入可能な凸部が設けられていて、凸部の両側には軸穴に挿入される回転軸が取り付けられており、４枚の外壁は、回転軸が軸穴に挿入されて枠体に取り付けられた後、回転軸を中心にして外側に開くことが可能である三次元造形装置の造形タンクが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の造形タンクによれば、造形終了後に、三次元造形装置から造形タンクを取り出すことなく、造形タンクの造形テーブル上に積層された粉体材料を除去して、三次元造形装置内で造形された三次元造形物を得ることができるという効果がある。また、造形タンクの造形テーブルから除去した粉体材料を造形タンクの下部で集めて粉体材料の供給部に戻すことにより、粉体材料を再利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は三次元造形装置を構成する部材を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した三次元造形装置で形成される三次元造形物の鋳型によって鋳造された三次元造形物の例を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示した三次元造形物を鋳造するために造形タンク内に形成された造形物の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示した造形タンク内に格納された造形テーブルの上にリコータユニットにより第１層目の砂層が形成される工程を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の工程によって造形テーブルの上に作られた砂層に、プリントヘッドユニットによりバインダが吐出される工程を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示した第１層目の砂層の上に、リコータユニットによ第２層目の砂層が形成される工程を示す斜視図、（ｄ）はリコータユニットによる砂層の形成とプリントヘッドユニットによるバインダの吐出が複数層に渡って行われた後に、砂層の上にプリントヘッドユニットによりバインダを吐出する工程を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）に示した状態を造形タンクと造形テーブルを昇降させる昇降装置と共に示す断面図、（ｂ）は図２（ｂ）に示した状態を造形タンクと造形テーブルを昇降させる昇降装置と共に示す断面図、（ｃ）は図２（ｃ）に示した状態を造形タンクと造形テーブルを昇降させる昇降装置と共に示す断面図、（ｄ）は（ｃ）の工程によって形成された２層目の砂層の上にプリントヘッドユニットによりバインダを吐出する工程を示す断面図、（ｅ）は造形タンク内の造形テーブルの上に砂層が複数層に渡って形成された状態を示す断面図、（ｆ）は造形タンク内の造形テーブルの上に砂層が最後の層まで形成され、砂層の中にバインダによって中空造形物が形成された状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）は図３（ｆ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図、（ｅ）は（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図、（ｆ）は（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図、（ｇ）は（ａ）のＧ−Ｇ線における断面図である。
【図５】（ａ）は図１（ｃ）に示した三次元造形物が内部に形成された造形タンクを移送ユニットにより三次元造形装置から取り出す状態を示す斜視図、（ｂ）は三次元造形装置の外部で造形タンク内から（ａ）に示した三次元造形物を取り出す工程を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の実施例の造形タンクの構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した造形タンクの平面図、（ｃ）は（ａ）に示した造形タンクに格納される造形テーブルの形状と、造形タンクの四方の壁が解放された状態を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は図６（ａ）に示した造形タンク内に三次元造形物が造形された状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示した造形タンクの四方の壁が解放された状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）に示した状態で未固化の粉体が除去されて造形テーブルの上に三次元造形物が残った状態を示す断面図である。
【図８】（ａ）は図６（ａ）から（ｃ）に示した第１の実施例の造形タンクを上下逆にして使用し、造形タンク内に三次元造形物が造形された状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示した造形タンクの四方の壁が解放された状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）に示した状態で未固化の粉体が除去されて造形テーブルの上に三次元造形物が残った状態を示す断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第２の実施例の造形タンクの中に三次元造形物が造形された状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した状態から三次元造形物を含む未固化の粉体が昇降装置によって造形タンクから上方に引き出された状態を示す斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示した状態で未固化の粉体が除去されて造形テーブルの上に三次元造形物が残った状態を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は図９（ａ）に示した状態から三次元造形物を含む未固化の粉体が昇降装置によって造形タンクから下方に引き出された状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した状態で未固化の粉体が除去されて造形テーブルの上に三次元造形物が残った状態を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は本発明の第３の実施例の造形タンクの構造を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した造形タンクが組み立てられて造形テーブルが最上位まで上昇した状態を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は図１１（ｂ）に示した造形タンク内に三次元造形物を含む未固化の粉体が積層された状態で、四方の壁が上側に開いた状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示した状態で未固化の粉体が除去されて造形テーブルの上に三次元造形物が残った状態を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第４の実施例の造形タンクの構造を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した造形タンクが組み立てられて造形テーブルが最上位まで上昇した状態を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は図１３（ｂ）に示した造形タンク内に三次元造形物を含む未固化の粉体が積層された状態で、四方の壁が下側に開いた状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示した状態で未固化の粉体である砂が除去されて造形テーブルの上に三次元造形物が残った状態を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は造形タンク内に造形された三次元造形物を取り出す際に、未固化の粉体である砂を５軸ＮＣ装置を用いて吸引して除去する工程を説明する説明図、（ｂ）は（ａ）に示した５軸ＮＣ装置の先端部分に取り付ける部品の種類を示す斜視図である。
【図１６】（ａ）は本発明の造形タンクを採用した砂型造形装置を用いて造形物を製造するシステムの一実施例を示すシステム図、（ｂ）は（ａ）のＢ１Ｆにおいて行われる未固化の粉体である砂の除去工程及び回収工程の一実施例を示す説明図である。
【図１７】（ａ）は本発明の造形タンクを採用した砂型造形装置において、造形テーブルの上に三次元造形物を含む未固化の粉体である砂が積層されて造形タンクから取り出された状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示した状態から未固化の粉体である砂が崩されて造形テーブルの下方に設置された回収箱に回収された状態を示す断面図、（ｃ）は回収箱が砂で満たされた時に、回収箱が砂の再利用工程に移送される状態を説明する説明図である。
【図１８】図１６（ｂ）と図１７（ｃ）に示した工程で回収された砂が複数種類ある混合砂である場合の砂の分別方法を示すものであり、（ａ）は混合砂の搬送パイプの途中に垂直な網を設けて分別する第１の実施例を示す図、（ｂ）は混合砂の搬送パイプの途中で混合砂を落下させて網を通し、網を通過できない砂を横方向に取り出す第２の実施例を示す図、（ｃ）は混合砂の搬送パイプの途中で混合砂を落下させ、風の力で軽い砂を分別する第３の実施例を示す図、（ｄ）は混合砂の搬送パイプの途中に網とスクリューコンベアを設け、小粒の砂は網で分離し、大粒の砂はスクリューコンベアで搬送して分別する第４の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例では、粉体材料として砂を用いた三次元造形装置における造形タンクを説明するが、砂は一例であり、本発明の三次元造形装置の造形タンクは砂以外の他の粉体材料に対しても適用が可能である。
【００１５】
図１（ａ）は本発明の三次元造形装置１０の外観とその内部に設けられる部材を取り出して示すものであり、三次元造形装置１０は３Ｄプリンタとも呼ばれる。三次元造形装置１０には、プリントヘッドユニット１、リコータユニット２、造形タンク３、昇降装置４、砂供給ホッパユニット５、クリーニングユニット６、造形タンク移送ユニット７及び薬品ユニット８等が内蔵されている。
【００１６】
プリントヘッドユニット１は、プリントヘッドＸ軸ＡＸとプリントヘッドＹ軸ＡＹにより矢印で示す前後左右に移動することができる。また、プリントヘッドユニット１は、ビットマップやＮＣのパスデータ等の３次元データが２次元の層の集まりに変換されたデータを元に、砂を結合させる結合剤であるバインダを造形テーブルの上に吐出する。結合剤は以後バインダと記載する。プリントヘッドユニット１の近傍にはリコータユニット２が設けられている。リコータユニット２は、リコータ内ホッパと振動ブレード（共に図示せず）を備えている。リコータ内ホッパは、砂供給ホッパユニット５から供給される砂を貯蔵する。また、振動ブレードは、リコータユニット２がリコータ軸ＡＹ１によって矢印で示す装置正面から見て前後方向に移動している時に動作し、移動中にリコータユニット２から砂を造形テーブルの上に密に且つ水平に同じ厚さで撒く。
【００１７】
造形タンク３は後述する造形テーブルを格納するものであり、造形テーブルの上に造形したモデル（本発明では三次元造形物）が完成する。造形タンク３の中にモデルが完成すると、造形タンク３は造形タンク移送ユニット７の駆動ローラによって自動で三次元造形装置１０の外に送り出される。造形タンク３を三次元造形装置１０の中に挿入する時も造形タンク移送ユニット７の駆動ローラによって自動で造形タンク３が三次元造形装置１０の中に挿入される。
【００１８】
昇降装置４は造形タンク３に格納された造形テーブルを矢印で示すＺ軸方向に移動させるものであり、汎用のものが使用できるので、ここではその構成についての説明は省略する。また、クリーニングユニット６は、プリントヘッドユニット１に付着した余分なバインダや砂等を取り除くものであり、薬品ユニット８は、造形プロセスに使用する薬品（バインダ、クリーナ）を貯蔵するものである。バインダはプリントヘッドユニット１に供給され、クリーナはクリーニングユニット６に供給される。また、薬品ユニット８には廃液タンクがあり、クリーニングユニット６で発生した廃液がこのタンクに回収される。
【００１９】
リコータユニットやプリントヘッドユニットの各軸に沿った移動は、ボールねじを使用する、タイミングベルトを使用する、或いは空気圧を使用したエアスライドシリンダを使用する等の公知の手段によって行うことができる。同様に昇降装置による造形テーブルの昇降には、ボールねじを使用した機構、チェーンと歯車を使用した機構、空気圧を使用したエアスライドシリンダ、或いは油圧機構等の公知の機構を使用することができる。
【００２０】
図１（ａ）に示した三次元造形装置１０では、図１（ｂ）に示すような鋳造品９０を作るための、図１（ｃ）に示すような砂型を三次元造形物２０として造形することが可能である。図１（ｃ）に示す三次元造形物２０には、鋳造品９０を鋳込むための内部空間２１と内部空間２１に鋳鉄を流入させるための連絡部である湯口２２が設けられている。
【００２１】
ここで、図１（ａ）に示した造形タンク３の中に、プリントヘッドユニット１とリコータユニット２を使用して三次元造形物を作る工程の一実施例について、図２から図４を用いて説明する。なお、この実施例では、造形タンク３の中に作る粉体材料が封入された三次元造形物として、図１（ｂ）に示した鋳造品９０と同形状の鋳造品を作る鋳型を、最小限の三次元造形物として作る場合について説明する。
【００２２】
図２（ａ）、図３（a）は、図１（ａ）に示した造形タンク３内に格納された造形テーブル３０の上に、リコータユニット２により砂Ｓを水平に撒いて第１層目の砂層Ｓ１を形成する工程を示すものである。図３（a）に示すように、この実施例では、造形開始時点において、造形テーブル３０の上面３０Ｓは造形タンク３の上端面３Ｔと同じ高さの面になっているものとする。リコータユニット２の中には図１（ａ）に示した砂供給ホッパユニット５から供給される砂Ｓが入っており、リコータユニット２はリコータ軸ＡＹ１に沿って移動して、この砂Ｓを造形テーブル３０の上面３０Ｓに撒いて第１層目の砂層Ｓ１を形成する。
【００２３】
図４（ｂ）が造形テーブル３０の上に形成された第１層目の砂層Ｓ１を示している。第１層目の砂層Ｓ１の厚さを含め、第１層目の砂層Ｓ１の上に以後積層される砂層の厚さは常に一定である。図２（ｂ）、図３（ｂ）は、図４（ａ）に示した第１層目の砂層Ｓ１に、プリントヘッドユニット１によりバインダが吐出される工程を示すものである。造形テーブル３０の下には昇降装置４が設置されているが、リコータユニット２の動作が終了した直後にプリントヘッドユニット１が動作する時には、昇降装置４は動作しない。プリントヘッドユニット１から第１層目の砂層Ｓ１へのバインダの吐出が終了した状態が図４（ｃ）に示される。第１層目の砂層Ｓ１の上へのバインダの吐出が終了すると、第１層目の砂層Ｓ１のバインダ塗布部分Ｂ１が固化する。
【００２４】
第１層目の砂層Ｓ１の上へのバインダの吐出が終了すると、昇降装置４により、造形テーブル３０が第１層目の砂層Ｓ１の厚さ分だけ下降する。この結果、第１層目の砂層Ｓ１の上面が造形タンク３の上端面３Ｔと同じ面になる。この状態で、図２（ｃ）、図３（ｃ）に示すように、バインダが吐出された第１層目の砂層Ｓ１の上に、リコータユニット２により砂Ｓが供給されて第２層目の砂層Ｓ２を形成する工程が行われる。リコータユニット２による第２層目の砂層Ｓ２の形成により、第１層目の砂層Ｓ１に塗布されたバインダ塗布部分Ｂ１は砂Ｓで完全に隠れる。
【００２５】
次いで、図３（ｄ）に示すように、第２層目の砂層Ｓ２に、プリントヘッドユニット１によりバインダが吐出され、第２層目の砂層Ｓ２のバインダ塗布部分Ｂ２が固化し、第１層目の砂層Ｓ１のバインダ塗布部分Ｂ１と繋がる。このようなリコータユニット２による砂層の塗布と、プリントヘッドユニット１によるバインダの吐出は、昇降装置４によって造形テーブル３０を砂層の厚さ分だけ降下させながら繰り返し行われる。プリントヘッドユニット１により砂層上に形成されるバインダの吐出部分の形状は、作る造形物の形状によって異なる。本実施例のように、図１（ｂ）に示した中空容器９０と同形状のものを中空造形物として作る場合、砂層の上のバインダ塗布部分の形状は図４（ｃ）〜図４（ｇ）のように変化する。
【００２６】
図２（ｄ）に示す状態が、造形タンク３の中に中空造形物が半分程度作られた状態を示している。そして、図４（ｅ）に示す状態の、ｎ（ｎは自然数）層目の砂層Ｓｎを形成する工程が図３（ｅ）に示され、砂層Ｓｎの上にバインダを吐出してバインダ塗布部分Ｂｎを形成する工程が図２（ｄ）に示される。この時、造形テーブル３０は昇降装置４によって造形タンク３の深さの半分程度の位置まで降下している。
【００２７】
造形テーブル３０の上に砂の最終層Ｓｚが形成され、砂の最終層Ｓｚの上にバインダ塗布部分Ｂｚが形成された状態が図３（ｆ）及び図４（ｇ）に示される。この状態では、造形テーブル３０の下面３０Ｂは、昇降装置４によって造形タンク３の下端面３Ｂの位置まで降下している。また、図３（ｆ）のＡ−Ａ線における断面が図４（ａ）に示される。そして、図４（ａ）に示す断面から図４（ｂ）〜図４（ｇ）に示されるバインダ塗布部分の形状は、それぞれ図４（ａ）におけるＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線及びＧ−Ｇ線における形状であることが分る。なお、造形テーブル３０の上に形成される三次元造形物の高さが、造形タンク３の深さよりも低い場合には、三次元造形装置の造形終了時に、造形テーブル３０が造形タンク３の下端部まで達しないこともある。
【００２８】
以上説明した工程が終了すると、造形タンク３の内部には、図３（ｆ）に示すような三次元造形物２０が形成されている。三次元造形物２０の上端面には、内部と外部との連絡部である湯口２２が形成されている。この状態から昇降装置４を動作させて造形テーブル３０とその上の砂層を含む三次元造形物２０とを内蔵する造形タンク３を、図５（ａ）に示すように造形タンク移送ユニット７の上に置き、ローラ７０の上を転がして三次元造形装置から抜き出す。そして、図５（ｂ）に示すように、三次元造形装置の外部で造形テーブル３０とその上に積層された砂層と三次元造形物２０とを残して造形タンク３を引き上げ、砂層を除去すると図１（ｃ）に示すような三次元造形物２０が出来上がる。
【００２９】
このように、造形タンク３から造形テーブル３０とその上に積層された砂層と三次元造形物２０とを取り出す作業は、三次元造形装置の外部で行われていた。このため、三次元造形物を取り出すためのクリーニングステーション、デパウダーリングステーション等の粉体材料の除去装置を別に設置する必要があり、装置が大がかりになっていた。そこで、三次元造形物の取り出しを三次元造形装置の内部で行える、又は造形タンクは三次元造形装置の内部に残し、三次元造形物が形成された造形テーブルだけを三次元造形装置から取り出せる装置が望まれている。更に、造形タンクから取り出した粉体材料を再利用するための後処理を自動的に行える装置も望まれている。
【００３０】
図６（ａ）は本発明の第１の実施例の造形タンク３１の構造を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示した造形タンク３１の平面図である。造形タンク３１は、平面視矩形状の筒体Ｃと筒体Ｃ内を昇降する造形テーブル３０とを備える。また、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示した造形タンク３１の４つの外壁３７を開き、造形テーブル３０を下に引き出した状態を示している。第１の実施例の造形タンク３１の筒体Ｃには、四隅に支柱３９があり、支柱３９の下端部が枠体３８によって接続されている。各支柱３９の間には外壁３７があり、各外壁３７はその上端部の両側において各支柱３９の上端部に回転軸によって軸支されている。
【００３１】
このため、４か所の外壁３７は、図６（ｃ）に示すように支柱３９の上端部を回転中心として外側に開くことができる。外壁３７は手動で開くようにしても良いし、回転軸をモータで駆動して電動で開くようにしても良い。モータは支柱３９に内蔵させたり、支柱３９の外部に設けて回転軸を駆動させれば良い。また、造形中は砂にかかる重力によって外壁３７が開く向きに圧力が生じるが、この圧力は、モータに外壁３７を閉じる方向の回転力を発生させて相殺したり、外壁３７を留め金で止めることによって抑えることが可能である。なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示した造形タンク３１は、付帯的な設備を除く基本構造を示すものであり、前述の留め金等の図示は省略してある。
【００３２】
一方、造形タンク３１の中に格納される造形テーブル３０は、造形タンク３１の中を昇降し、造形テーブル３０の上に積層される砂層の中に三次元造形物が作られるものである。このため、造形テーブル３０の外周部には、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、外壁３７との隙間から粉体材料である砂が漏れないようにするためのシール部材であるパッキング３０Ｐが取り付けられている。パッキング３０Ｐには一般にゴム部材を使用することができるが、スプリングを使用することも可能である。造形テーブル３０の四隅には、支柱３９を受け入れるための凹部３０Ｒが設けられている。
【００３３】
図７（ａ）は、図６（ａ）に示した造形タンク３１内にある造形テーブル３０の上に砂Ｓが積層され、砂Ｓの中に三次元造形物４０が造形された状態を示すものである。造形テーブル３０の下には、図示は省略するが、造形テーブル３０を昇降させるための昇降装置がある。この図には各外壁３７の上端部の両側に設けられた回転軸３６が示されている。第１の実施例の造形タンク３１では、図７（ｂ）に示すように、造形タンク３１内の砂Ｓの中に三次元造形物４０が造形された状態で、４枚に外壁３７を回転軸３６を中心にして上側に回転させて開くことができる。
【００３４】
図７（ｂ）に示す状態では、造形テーブル３０の上に積層された固化していない砂Ｓを造形タンク３１の外側から除去することが可能である。従って、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出さなくても、三次元造形装置の内部で造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去し、図７（ｃ）に示すように、造形テーブル３０の上に、三次元造形物４０を残すことができる。造形テーブル３０の上から砂Ｓを除去する方法、及び造形タンク３１の下方に設けられて砂Ｓをリサイクルする装置については後述する。
【００３５】
図６（ａ）〜（ｃ）に示した構造を備えた第１の実施例の造形タンク３１は、付帯的な設備を考えなければ、上下逆にした構造のものが使用可能である。但し、実際の造形タンク３１には、ここに示した構成以外の付帯的な設備が付くため、実際には図６及び図７に示した向きでの使用しかできない場合もある。図８（ａ）は、第１の実施例の造形タンク３１を上下逆にした構造のものが使用できる場合を示しており、造形タンク３１内の砂Ｓの中に三次元造形物４０を造形した状態を示すものである。この図にも造形テーブル３０を昇降させるための昇降装置や付帯設備の図示は省略してある。第１の実施例の造形タンク３１では、図８（ｂ）に示すように、造形タンク３１内の砂Ｓの中に三次元造形物４０が造形された状態で、４枚に外壁３７を回転軸３６を中心にして下側に回転させて開くことができる。
【００３６】
図８（ｂ）に示す状態では、造形テーブル３０の上に積層された固化していない砂Ｓを造形タンク３１の外側から除去することが可能である。従って、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出さなくても、三次元造形装置の内部で造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去し、図８（ｃ）に示すように、造形テーブル３０の上に、三次元造形物４０を残すことができる。造形テーブル３０の上から砂Ｓを除去する方法、及び造形タンク３１の下方に設けられて砂Ｓをリサイクルする装置については後述する。
【００３７】
図９（ａ）は本発明の第２の実施例の造形タンク３２の中に三次元造形物が造形された状態を示す斜視図である。造形タンク３２には筒体Ｃと造形テーブル３０があり、図９（ａ）に示す状態では、造形テーブル３０は造形タンク３２の底部に位置している。第２の実施例の造形タンク３２の筒体Ｃには四隅に支柱はなく、４面の外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄは繋がっている。また、造形テーブル３０の周囲には、外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄとの隙間から粉体材料である砂が漏れないようにするためのパッキング３０Ｐが取り付けられている。第２の実施例の造形タンク３２には四隅に支柱がないので、パッキング３０Ｐを含む造形テーブル３０の形状は、巨視的に見て平面視長方形であるが、パッキング３０Ｐの形状によっては、平面視角丸長方形の形状とすることが可能である。
【００３８】
造形タンク３２の内部に砂Ｓが積層され、砂Ｓの中の砂層の中に三次元造形物が作られると、第２の実施例の造形タンク３２では、外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄが造形テーブル３０に対して引き下げられ、図９（ｂ）に示す状態になる。図９（ｂ）に示す状態では、造形テーブル３０の上に積層された固化していない砂Ｓを外側から除去することが可能である。従って、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出さなくても、三次元造形装置の内部で造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去し、図９（ｃ）に示すように、造形テーブル３０の上に、三次元造形物４０を残すことができる。また逆に、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出す場合であっても、三次元造形装置の内部から造形テーブル３０の上の砂Ｓを徐々に取り出すことが可能である。この場合は、三次元造形物４０が破損したり、砂Ｓの流れにより配置が変わるといった不具合を防ぐことができる。造形テーブル３０の上から砂Ｓを除去する方法、及び造形タンク３２の下方に設けられて砂Ｓをリサイクルする装置については後述する。
【００３９】
一方、第２の実施例の造形タンク３２では、造形タンク３２の内部に砂Ｓが積層され、砂Ｓの中の砂層の中に三次元造形物が作られた後に、図１０（ａ）に示すように、造形テーブル３０を外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄに対して引き下げることができる。第２の実施例の造形タンク３２を外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄに対して引き下げて取り出す場合は、外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄに対して造形テーブル３０が分離される。
【００４０】
このため、造形テーブル３０を外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄの下方から挿入するために、外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄの裾部３２Ｓが、パッキング３０Ｐの収縮範囲内で広がっていても良い。例えば、図１０(ａ)に示すように、筒体Ｃの裾部３２Ｓを、二点鎖線で示すように外側に向かって広げ、下端部の開口部の内法寸法が上端部の開口部の内法寸法よりも拡大しても良い。この構成によれば、筒体Ｃの下方から造形テーブル３０を挿入する場合の挿入が容易になる。
【００４１】
図１０（ａ）に示す状態では、造形テーブル３０の上に積層された固化していない砂Ｓを外側から除去することが可能である。従って、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出さなくても、三次元造形装置の内部で造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去し、図１０（ｂ）に示すように、造形テーブル３０の上に、三次元造形物４０を残すことができる。また、三次元造形物４０が載置された造形テーブル３０を三次元造形装置から取り出し、代わりに三次元造形物４０が形成されていない新たな造形テーブル３０を外壁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ及び３２Ｄ内に下から挿入することができる。造形テーブル３０の上から砂Ｓを除去する方法、及び造形タンク３２の下方に設けられて砂Ｓをリサイクルする装置については後述する。
【００４２】
図１１（ａ）は本発明の第３の実施例の造形タンク３３の構造を示す分解斜視図である。造形タンク３３は筒体Ｃと造形テーブル３０を備えている。第３の実施例の造形タンク３３における筒体Ｃは、４枚の外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄ、外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄを取り付ける矩形状の枠体６８及び造形テーブル３０を備えており、支柱は設けられていない。４枚の外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの厚さは、矩形状の枠体６８の枠の幅と同じに形成されている。
【００４３】
各外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの上端部には肉厚の薄い凸部６５があり、凸部６５の外面は外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの外面と同じ面になっていて、凸部６５の両側には回転軸６６が突設されている。枠体６８の各辺には各外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの上端部に突設された凸部６５を受け入れる凹部６４が設けられている。凹部６４の凸部６５に対向する面には、凸部６５の両側に設けられている回転軸６６を受け入れる軸穴６３が設けられている。
【００４４】
外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄが凸部６５にある回転軸６６を介して枠体６８に取り付けられると、外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの端部同士が接続されて造形タンク３３の外壁となって内部に造形空間が形成される。この時、端部同士が接続された外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの内面は、枠体６８の内周面に一致している。外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの端部同士が接続され、造形テーブル３０が最も上の位置まで上昇した状態が図１１（ｂ）に示される。この状態で、枠体６８に取り付けられた外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄは、回転軸６６を中心にして回転して枠体６８に対して外側に開くことができる。
【００４５】
造形テーブル３０の周囲には、粉体材料である砂が漏れないようにするためのパッキング３０Ｐが取り付けられている。前述の実施例と同様に、造形テーブル３０は、外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの端部同士が接続された造形タンク３３の造形空間内を、パッキング３０Ｐが内周面に密着しながら、図示しない昇降装置によって昇降することができる。そして、造形テーブル３０は、造形タンク３３内の最も高い位置まで上昇した時に枠体６８の内周面の中に入り、図１１（ｂ）に示すように、造形テーブル３０の上面が枠体６８の上面に一致するようになっている。
【００４６】
図１２（ａ）は、図１１（ｂ）に示した造形タンク３３内に三次元造形物を含む未固化の砂Ｓが積層されて造形テーブル３０が下がった状態で、四方の外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄが外側に開いた状態を示すものである。第３の実施例の造形タンク３３では、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出さなくても、三次元造形装置の内部で造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去し、図１２（ｂ）に示すように、造形テーブル３０の上に、三次元造形物４０を残すことができる。造形テーブル３０の上から砂Ｓを除去する方法、及び造形タンク３３の下方に設けられて砂Ｓをリサイクルする装置については後述する。
【００４７】
図１３（ａ）は、本発明の第４の実施例の造形タンク３３の構造を示す分解斜視図であり、枠体６８は、図１１（ａ）に示した第３の実施例の枠体６８を上下逆にして使用することができる。造形テーブル３０は、造形タンク３３の最も低い位置まで下降した時に、造形テーブル３０の底面を、右側に示す例のように枠体６８の開口部に入り込むように突出させることができる、また、左側に示す例のように枠体６８の開口部に入り込む部分を無くして造形テーブル３０を平坦にしても良い。造形テーブル３０の周囲には、粉体材料である砂が漏れないようにするためのパッキング３０Ｐが取り付けられている。第４の実施例では、筒体Ｃを形成する外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの厚さは、凸部６５の厚さと同じで良い。
【００４８】
外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄが凸部６５にある回転軸６６を介して枠体６８に取り付けられると、外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの端部同士が接続されて造形タンク３３の外壁となって内部に造形空間が形成される。この時、端部同士が接続された外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの内面の内法は、枠体６８の内周面の内法よりも大きい。外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの端部同士が接続され、造形テーブル３０が最も上の位置まで上昇した状態が図１３（ｂ）に示される。この状態で、枠体６８に取り付けられた外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄは、回転軸６６を中心にして回転して枠体６８に対して外側に開くことができる。
【００４９】
前述の実施例と同様に、造形テーブル３０は、外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの端部同士が接続された造形タンク３３の造形空間内を、パッキング３０Ｐが内周面に密着しながら、図示しない昇降装置によって昇降することができる。そして、造形テーブル３０は、造形タンク３３内の最も高い位置まで上昇した時に、その上面が外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄの上端部に一致するようになっている。
【００５０】
図１４（ａ）は、図１２（ｂ）に示した造形タンク３３内に三次元造形物を含む未固化の砂Ｓが積層されて造形テーブル３０が下がった状態で、四方の外壁６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ及び６７Ｄが外側に開いた状態を示すものである。第３の実施例の変形例の造形タンク３３でも、造形テーブル３０を三次元造形装置の外部に取り出さなくても、三次元造形装置の内部で造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去し、図１４（ｂ）に示すように、造形テーブル３０の上に、三次元造形物４０を残すことができる。造形テーブル３０の上から砂Ｓを除去する方法、及び造形タンク３３の下方に設けられて砂Ｓをリサイクルする装置については後述する。
【００５１】
図１５（ａ）は造形タンク内に積層された砂の中に造形された三次元造形物を、砂を除去して取り出す方法の一実施例を説明するものである。この実施例では、未固化の粉体である砂Ｓを数値制御装置（以後ＮＣ装置という）５０を用いて吸引して除去している。ＮＣ装置５０には本体５１と、本体５１から延伸された多関節を備えたアーム５２があり、最先端部のアーム５２にはハンド５３が設けられている。ＮＣ装置５０は、ステレオリソグラフィ（ＳＴＬ）ファイルやビットマップデータを用いてアーム５２を自在に、且つ造形物と接触または衝突することなく移動させ、ハンド５３が把持する物体を三次元空間内の任意の位置に動かすことができる。
【００５２】
図１５（ａ）に示す実施例では、ＮＣ装置５０のハンド５３が、図示しない掃除機のノズル５４を保持しており、ノズル５４を造形テーブル３０の上で自在に動かして砂Ｓを吸引し、吸引した砂Ｓをホース５５を通じて掃除機に送っている。ＮＣ装置５０のハンド５３が保持するノズル５４によって造形テーブル３０の上の砂Ｓを吸引すれば、造形テーブル３０の上に三次元造形物４０が現れる。また、ノズル５４の形状を工夫すれば、図１（ｃ）に示したような三次元造形物（鋳型）２０の内部空間２１にある砂を吸引することができ、人手を介さずに三次元造形物（鋳型）２０の内部空間２１にある砂を除去することが可能である。
【００５３】
図１５（ａ）に示されるＮＣ装置５０は、そのアーム５２に、アーム５２の本体５１への取付部と、ハンド５３の部分を含めて５つの関節があり、５軸ＮＣ装置とも呼ばれる。５軸ＮＣ装置は一例であり、ＮＣ装置の軸の数は限定されない。例えば、砂を荒く除去する大型掃除機又はブロワーでは軸の数が５軸より少ない場合がある。また、ＮＣ装置の台数も１台に限定されるものではなく、複数台のＮＣ装置で砂を除去しても良い。
【００５４】
なお、造形テーブル３０の上の三次元造形物４０から遠い位置にある砂Ｓはノズル５４によって容易に吸い取ることが可能であるが、三次元造形物４０の近くの砂Ｓはノズル５４を接近させ過ぎるとノズル５４で三次元造形物４０を傷つけることがある。また、三次元データを用いてアーム５２を造形物に触れないようにする、またはアーム５２が造形物に触れたとしても、造形物に加わる力は最小限にすることが行われる。しかし、例えば、微細なひだ状の構造を持った造形物や細い棒状の構造を持った造形物は、造形物に加わる力が最小限であっても耐えられない場合がある。
【００５５】
そこで、三次元造形物４０の近くの砂Ｓは、ＮＣ装置５０のハンド５３にブラシや筆等の三次元造形物４０を傷つけることが少ない柔らかい道具で三次元造形物４０の表面から造形テーブル３０の上に掃き落とし、その後にノズル５３で吸い取れば良い。ブラシや筆等を使用する場合は、ホース５５で吸引するのではなく、圧縮空気を吹き出すようにすれば良い。このため、ＮＣ装置５０には、ハンド５３に把持させるための図１５（ｂ）に示すように様々な部品（図が正確に部品の形状を示すものではない）５４Ａ〜５４Ｇが用意されている。
【００５６】
このようなＮＣ装置５０は、三次元造形装置の外に置き、造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去することが可能である。造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去する場合は、三次元造形装置の扉を開けてＮＣ装置５０のアーム５２を開口部から三次元造形装置内に挿入して除去することが可能である。また、三次元造形装置から砂Ｓが積層された造形テーブル３０だけを取り出して、三次元造形装置の外でＮＣ装置５０を用いて造形テーブル３０の上の砂Ｓを除去することも可能である。なお、三次元造形装置が大型の場合は、ＮＣ装置５０を三次元造形装置の内部に組み込むことも可能である。
【００５７】
図１６（ａ）は、本発明の造形タンクを採用した砂型造形装置を用いて造形物を製造する造形システム８０の一実施例を示すシステム図を示している。このシステムは３層構造の作業層を備えており、ここでは一番上の作業層を１Ｆ，二番目の作業層をＢ１Ｆ，最も下の作業層をＢ２Ｆと記している。作業層１Ｆには砂型造形装置８１が設置されており、造形テーブル３０の上に砂を用いて三次元造形物が造形される。このシステムでは、砂型造形装置８１内で造形テーブル３０の上に三次元造形物４０が造形されると、造形テーブル３０が砂型造形装置８１から下方に取り出されて１層下の作業層Ｂ１Ｆに移動する。
【００５８】
作業層Ｂ１Ｆにはベルトコンベア８２と５軸ＮＣ装置５０があり、造形テーブル３０がベルトコンベア８２の上を運ばれてゆく途中で、造形テーブル３０の上の砂ＳがＮＣ装置５０によって、図１６（ｂ）に示すようにノズル５４で吸い取られて除去される。砂Ｓが除去された三次元造形物４０は、ベルトコンベア８２でその次の工程に運ばれる。
【００５９】
一方、ＮＣ装置５０によって吸い取られた砂Ｓは、このシステム８０では、１層下の作業層Ｂ２Ｆに落とされ、別のベルトコンベア８３で運ばれた後に、図示を省略した別の掃除機で吸い取られ、最上層の作業層１Ｆまで戻されて砂型造形装置８１に供給されて再利用される。本システム８０は一例であり、砂型造形装置８１と５軸ＮＣ装置５０の組み合わせ及び配置はこの実施例のシステムに限定されるものではない。
【００６０】
図１７（ａ）は本発明の造形タンクを採用した砂型造形装置において、造形テーブル３０の上に三次元造形物を含む未固化の粉体である砂Ｓが積層されて造形タンクから取り出された状態を示すものである。この実施例では、造形テーブル３０の下には砂回収箱８４が用意されており、図１７（ｂ）に示すように、造形テーブル３０の上にある造形終了後にバインダで固められずに余った砂Ｓは、砂回収箱８４に回収される。造形テーブル３０の上から砂回収箱８４に回収される砂Ｓの回収方法は特に限定されるものではない。
【００６１】
図１７（ｃ）に示すように砂回収箱８４が砂Ｓで満たされると、砂回収箱８４が支持部８５から切り離され、ベルトコンベア８６，８７によって別の場所にある砂型造形装置に運ばれて再利用される。砂回収箱８４内に満たされた砂Ｓを別の場所にある砂型造形装置に運ぶ方法はベルトコンベアに限られるものではなく、掃除機のバキュームを利用して砂型造形装置に運んでも良い。
【００６２】
図１８（ａ）から（ｄ）は、図１６（ｂ）と図１７（ｃ）に示した工程で回収された砂の粒径が複数種類ある混合砂である場合の砂の分別方法の一例を示すものである。図１８（ａ）は、混合砂の搬送パイプ７１の途中に垂直な網７２を設けて分別する第１の実施例を示すものである。第１実施例では、網７２により粒径の小さい砂Ｓ１が主搬送パイプ７１Ｍに流れ、粒径の大きい砂Ｓ２が副搬送パイプ７１Ｓに流れるので、混合砂が分離される。
【００６３】
図１８（ｂ）は混合砂の搬送パイプ７１の途中で混合砂を落下させて網７３を通し、網７３を通過できない粒径の大きな砂Ｓ２を横方向に設けられた副搬送パイプ７１Ｓに取り出す第２の実施例を示すものである。また、図１８（ｃ）は混合砂の搬送パイプの途中に拡幅部７４を設けて混合砂を落下させ、風Ｗの力で粒径の小さい軽い砂Ｓ１を分別する第３の実施例を示すものである。更に、図１８（ｄ）は混合砂の搬送パイプ７１の途中に網７５とスクリューコンベア７６を設け、粒径の小さい砂Ｓ１は網７５で分離して主搬送パイプ７１Ｍに流し、粒径の大きい砂Ｓ２はスクリューコンベア７６で搬送して副搬送パイプ７１Ｓに流して分別する第４の実施例を示すものである。粒径の異なる砂の分離方法はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６４】
また、以上説明した実施例では、粒径の異なる砂を例に挙げて説明したが、粒径が同一の砂であっても、造形の後ではバインダの付着によって粉体が数個から数十個結合した粒状体がゴミとして発生する場合がある。先に説明した機構は、このようなゴミを取り除くために使用することもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１    プリントヘッドユニット
２    リコータユニット
３    造形タンク
４    昇降装置
１０    三次元造形装置
２０、４０    三次元造形物
２１    内部空間
２２    湯口
３０    造形テーブル
３６、６６    回転軸
３７、６７    外壁
３８、６８    枠体
５０    ＮＣ装置（粉体除去装置）
５２    アーム
５３    ハンド
５４    ノズル
８０    造形システム
Ｃ    筒体
Ｓ    砂
【図１】
0006448003.tif 000002
【図２】
0006448003.tif 000003
【図３】
0006448003.tif 000004
【図４】
0006448003.tif 000005
【図５】
0006448003.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006448003.tif 000008
【図８】
0006448003.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0006448003.tif 000016
【図１６】
0006448003.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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