(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィーダの材料供給部を介して前端部及び後端部を有する材料タンクに材料を充填することが可能な３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置であって、
前記材料供給部に接続される固定端と前記固定端に対向する第１開口端とを有する固定スリーブと、
前記固定スリーブ内に可動自在に密接挿入され、前記固定端に対応する第２開口端と前記第１開口端に対応する遮蔽端とを有する可動スリーブと、
前記材料供給部に接続される接続端と前記接続端に対向する材料排出端とを有し、前記可動スリーブ内に挿入される材料排出管と、を備え、
前記材料タンクは、
前記材料排出管の外側に可動自在に嵌合し、
前記材料排出管に嵌合された状態で、前記材料タンクの後端部によって前記遮蔽端が遮蔽されるとともに前記材料排出端に可動自在に対向し、
前記フィーダによる前記材料の充填によって前記接続端側から前記材料排出端側へ移動すると、前記材料タンクの後端部が前記材料排出端から離間するとともに前記遮蔽端を押圧して、前記可動スリーブを前記材料タンクの移動に伴って前記固定スリーブに対して移動させ、
端蓋をさらに備え、
前記端蓋は、開孔を有し、前記固定スリーブの前記第１開口端をカバーすることが可能であり、かつ開孔を開設し、
前記可動スリーブは、前記開孔に挿入された状態で前記固定スリーブ内に密接に当接し、
前記可動スリーブには、周方向に沿って干渉段が形成され、
前記干渉段は、互いに間隔をあけて取り囲むように形成される複数の弾性アームを有し、
各前記弾性アームの一端は、前記可動スリーブに一体成型によって接続され、
各前記弾性アームは、前記一端に対向する他端に、当接体を有し、
前記可動スリーブの各前記弾性アームの前記当接体は、前記固定スリーブに弾性的に当接し、
前記可動スリーブの各前記弾性アームの前記当接体は、前記端蓋により受け止められることを特徴とする３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項２】
前記材料排出管の前記材料排出端は、前記材料タンクの後端部に近づくことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項３】
前記可動スリーブは、外壁を有し、
前記固定スリーブは、内壁を有し、
前記可動スリーブの外壁は、前記固定スリーブの前記内壁に密接して接続されることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項４】
前記可動スリーブは、外壁を有し、
前記固定スリーブは、内壁を有し、
前記可動スリーブの前記外壁には、少なくとも１つのガスケットが環設され、
前記ガスケットは、前記固定スリーブの前記内壁に接触するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項５】
前記可動スリーブには、複数の溝が形成され、
各前記溝は、前記遮蔽端と前記第２開口端との間における所定箇所から前記第２開口端に亘って開設され、
各前記溝の間には、それぞれ、各前記弾性アームが形成されることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項６】
前記固定スリーブの前記固定端には、貫通穴が形成され、
前記固定スリーブには、前記貫通穴が形成される位置に対応して、前記フィーダへ向けて突出する螺接部が突設され、
前記固定スリーブの前記螺接部は、前記材料供給部に着脱自在に螺接され、螺接した状態で、前記材料排出管の前記接続端を位置決めして、前記材料供給部と連通させることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項７】
前記固定端には、前記貫通穴が設けられる位置の周囲において、前記貫通穴の中心へ向けて所定距離延伸する抵抗突辺がさらに設けられ、
前記接続端には、強制突辺が突設され、
前記強制突辺は、前記抵抗突辺と前記材料供給部との間に位置して強制的に位置決めされることを特徴とする請求項６に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【請求項８】
前記可動スリーブの前記遮蔽端は、前記材料タンクの後端部に押圧されることによって前記固定スリーブに対して伸長されることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料タンクに材料を充填する材料充填装置に関し、特に、３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ印刷（３Ｄ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）においては、高速に成形する技術として、積層造形法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＡＭ）や層造形法が採用されている。３Ｄ印刷は、主に、金属粉末、プラスチックまたは樹脂等の接合可能な材料が用いられ、デジタル化されたモデルファイルを基礎として、当該モデルファイルのパラメータに従って、上記接合可能な材料を順次積層して物体を構築し、これにより、任意の形状の三次元実体モデルを製造する。
【０００３】
ここで、上述した接合可能な材料は、使用するのにあたり、まず、材料タンクに充填する必要があり、その後、この材料タンクを３Ｄ印刷機に取り付けて３Ｄ印刷を行うようにしている。この場合、３Ｄ印刷を行う際に、隙間（空間）が形成されないようにするため、材料タンク内に上記材料を空気の隙間が生じることなく密に充填することが要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現状、上記材料を、フィーダを用いて材料タンクに、空気の隙間が生じることなく密に充填するため、使用者は、材料タンクの後端を手で押しつつ、材料の充填に伴って後退させるようにしている。すなわち、従来の材料タンクへの材料の充填方法では、空気の隙間が生じることなく密に材料を充填することができるが、材料タンクを手で持ちつつ後退させる速度を制御しなければならないため、その作業が煩雑である、といった問題があった。
【０００５】
このため、本発明においては、上述した課題を解決する点にある。
【０００６】
本発明の目的は、材料を充填する際に、材料タンクの移動速度を自動的に低減させることができ、材料タンクを手で持ちつつ後退させる速度を制御する、といった煩雑さを解消することが可能な３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明は、フィーダの材料供給部を介して前端部及び後端部を有する材料タンクに材料を充填する３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置を提供する。前記材料充填装置は、前記材料供給部に接続される固定端と前記固定端に対向する第１開口端とを有する固定スリーブと、前記固定スリーブ内に可動自在に密接挿入され、前記固定端に対応する第２開口端と前記第１開口端に対応する遮蔽端とを有する可動スリーブと、前記材料供給部に接続される接続端と前記接続端に対向する材料排出端とを有し、前記可動スリーブ内に挿入される材料排出管と、を備え、前記材料タンクは、前記材料排出管の外側に可動自在に嵌合し、前記材料排出管に嵌合された状態で、前記材料タンクの後端部によって前記遮蔽端が遮蔽されるとともに前記材料排出端に可動自在に対向し、前記フィーダによる前記材料の充填によって前記接続端側から前記材料排出端側へ移動すると、前記材料タンクの後端部が前記材料排出端から離間するとともに前記遮蔽端を押圧して、前記可動スリーブを前記材料タンクの移動に伴って前記固定スリーブに対して移動させ、端蓋をさらに備え、前記端蓋は、開孔を有し、前記固定スリーブの前記第１開口端をカバーすることが可能であり、かつ開孔を開設し、前記可動スリーブは、前記開孔に挿入された状態で前記固定スリーブ内に密接に当接し、前記可動スリーブには、周方向に沿って干渉段が形成され、前記干渉段は、互いに間隔をあけて取り囲むように形成される複数の弾性アームを有し、各前記弾性アームの一端は、前記可動スリーブに一体成型によって接続され、各前記弾性アームは、前記一端に対向する他端に、当接体を有し、前記可動スリーブの各前記弾性アームの前記当接体は、前記固定スリーブに弾性的に当接し、前記可動スリーブの各前記弾性アームの前記当接体は、前記端蓋により受け止められる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、従来技術と比較して、以下の効果を有する。
上記構成では、材料タンクの後端部が可動スリーブの遮蔽端によって遮蔽されるとともに、材料タンクの後端部の移動に伴って可動スリーブが移動される。また、可動スリーブと固定スリーブとは、互いに密接に干渉しあうように構成されているため、可動スリーブが固定スリーブに対して移動すると、抵抗が生じるようになっている。このため、材料タンクが接続端側から材料排出端側へ移動すると、その移動速度を自動的に低減させることができ、また、空気の隙間のない密な材料充填効果を実現することが可能である。これにより、材料タンクを手で持ちつつ後退させる速度を制御する、といった煩雑さを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る材料充填装置の材料タンク及びフィーダの分解斜視図である。
【図２】図１の材料充填装置を組み立てた状態を示す斜視図である。
【図３】図１の材料充填装置を組み立てた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る材料充填装置において材料を充填した後の状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る材料充填装置の断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係る材料充填装置の断面図である。
【図７】本発明の実施例４に係る材料充填装置の断面図である。
【図８】本発明に係材料充填装置によって材料を充填した後に蓋をした状態を示す材料タンクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照して説明する。なお、図面は、参照や説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
【００１１】
本発明は、材料タンク（容器）に材料を充填するための３Ｄ印刷に用いられる材料充填装置に関するものである。
本発明に係る材料充填装置では、図１に示すように、主に、材料充填装置１００を構成するフィーダＦの材料供給部Ｆ１を介して、印刷用の材料を、材料タンクＴ内に充填するように構成されている。以下、材料供給部Ｆ１が管体型のものを例にとって説明するが、開口型であってもよい。
【００１２】
前記材料タンクＴは、中空状に形成され、互いに対向する前端部Ｔ１及び後端部Ｔ２を有している。材料タンクＴ内には、ピストンＴ３が配置されている（図３を参照）。前端部Ｔ１及び後端部Ｔ２は、何れも開放状に形成されている。なお、ピストンＴ３の位置は、材料タンクＴ内に材料を充填する材料充填空間が最大となるよう、後端部Ｔ２に近いほどよい。実際に本発明を実施する場合（図３を参照）、ピストンＴ３の後端（符号は付せず）は、材料タンクＴの後端部Ｔ２にほぼ揃えて配置されるのがよい。
【００１３】
図１、図２、図３及び図４に示すように、本発明に係る材料充填装置１００は、材料排出管１と、可動スリーブ２と、固定スリーブ３とを備えている。
【００１４】
固定スリーブ３は、中空状に形成され、互いに対向する固定端３１と、第１開口端３２とを有している。固定スリーブ３は、固定端３１を介して材料供給部Ｆ１に接続される。
【００１５】
可動スリーブ２は、中空状に形成され、固定スリーブ３内に可動自在に密接挿入されている。可動スリーブ２は、このように固定スリーブ３に接続されているため、固定スリーブ３に対して相対的に移動すると、抵抗が生じるようになっている。つまり、固定スリーブ３と同軸上に配置される可動スリーブ２は、当該固定スリーブ３に対して伸縮移動すると、互いに干渉しあうことによって抵抗が発生するようになる。
この可動スリーブ２は、固定端３１に対応する第２開口端２１と、第１開口端３２に対応する遮蔽端２２を有し、これら第２開口端２１及び遮蔽端２２は互いに対向配置されている。
【００１６】
材料排出管１は、中空状に形成され、可動スリーブ２内に挿入されている。材料排出管１は、前記材料供給部Ｆ１に接続される接続端１１と、接続端１１に対向する材料排出端１２とを有している。このため、材料排出管１は、接続端１１を介して前記材料供給部Ｆ１に連通した状態で接続され、この状態で、可動スリーブ２と材料排出管１との間に間隔が形成される。
【００１７】
前記材料タンクＴは、その前端部Ｔ１を介して材料排出管１の外側に移動（着脱）自在に嵌合して接続されている。これにより、材料排出管１と同軸上に配置される材料タンクＴは、材料排出管１に対して伸縮移動することができるようになっている。材料タンクＴは、材料タンクＴの後端部Ｔ２が材料排出端１２に対して相対移動することにより（材料タンクＴが材料排出管１と同軸上に配置され、伸縮移動することができるため、材料タンクＴの後端部Ｔ２は、材料排出端１２に可動自在に対向している）、可動スリーブ２の遮蔽端２２は材料タンクＴの後端部Ｔ２によって遮蔽される（覆われる）ようになる。このとき、遮蔽端２２は、材料タンクＴの後端部Ｔ２を遮蔽するため、材料が充填された場合に、ピストンＴ３が後端部Ｔ２から離脱できない（外れない）ようにすることができる。
【００１８】
ここで、材料排出管１の材料排出端１２は、材料タンクＴ内に位置し、材料タンクＴの後端部Ｔ２に近いほどよい。本実施例においては、図３に示すように、材料排出端１２はピストンＴ３に近接または隣接する場合を例にとって説明する。このようにすれば、材料タンクＴの後端部Ｔ２に近い箇所から材料を充填して開始することできるため、有利である。
【００１９】
図３及び図４に示すように、材料タンクＴに材料を充填しようとする場合、まず、可動スリーブ２を固定スリーブ３内から取り出すことからはじまる。そして、蓋Ｔ４（図８を参照）を外した材料タンクＴを、移動自在に材料排出管１に嵌合して接続し、最後に、可動スリーブ２を再び固定スリーブ３内に挿入する。この状態で、ピストンＴ３は、材料タンクＴの後端部Ｔ２内に配置されるようになっている。
【００２０】
フィーダＦが、材料排出管１を用いて材料の供給を開始すると、材料排出管１の材料排出端１２は、ピストンＴ３に近接または鄰接しているため、材料タンクＴの後端部Ｔ２に近い、ピストンＴ３に密接した箇所から、材料の充填が行われるようにすることができる。充填した材料が多くなっていくのに伴って、材料タンクＴは、充填された材料の押圧を受けて材料排出管１に沿って接続端１１から材料排出端１２への方向に移動するようになっている。つまり、材料タンクＴは、材料排出管１に対して前記方向（つまり、上述した接続端１１から材料排出端１２への方向）に向かって延長されるように動くようになる。
【００２１】
このように、材料タンクＴが次第（徐々）に延長していくと、後端部Ｔ２は、材料排出管１の材料排出端１２から離れていき、その勢いで可動スリーブ２の遮蔽端２２を押圧する。可動スリーブ２は、材料タンクＴの移動に伴って前記方向（上記を参照し、ここで、重複な記載はしない）へ移動した場合、固定スリーブ３に対して（相対的に）移動する。
【００２２】
このとき、可動スリーブ２と固定スリーブ３との間は互いに密接に干渉しあっているため、可動スリーブ２が固定スリーブ３に対して移動すると、抵抗が生じるようになる。その結果、材料タンクＴの前記方向への移動速度を低減させることが可能であるため、使用者が手で材料タンクＴの後端部Ｔ２を押しながら移動する効果と同様に、空気の隙間のない密な材料の充填を行うことができる。
【００２３】
ここで、可動スリーブ２の長さは、材料タンクＴの長さより長くしてもよい。かかる場合、材料タンクＴが材料で満たされて底まで後退した状態であっても、可動スリーブ２は依然として固定スリーブ３と互いに密接に干渉しあう状態を保持する。
【００２４】
また、材料排出管１が材料供給部Ｆ１に接続される方式、及び、固定スリーブ３が材料供給部Ｆ１に接続される方式は、多く考えられる。以下に、本実施例における上記方式を説明する。
【００２５】
固定スリーブ３の固定端３１には、貫通穴３１１が開設（形成）され、抵抗突辺３１２及び螺接部３１３がさらに設けられている。ここで、抵抗突辺３１２は、貫通穴３１１に対応してその位置の周囲に、径方向に沿って内側へ向けて突設されている。具体的に、固定端３１は、貫通穴３１１が設けられる位置の周囲において、貫通穴３１１の中心へ向けて所定距離延伸してなる。螺接部３１３は、固定端３１において貫通穴３１１が形成される位置に対応してフィーダＦが設けられる方向へ突出している。材料排出管１の接続端１１は、径方向に沿って外側に向けて強制突辺１１１が突設され、材料供給部Ｆ１は、螺接部３１３に対応する被螺接段Ｆ１１を有する。
【００２６】
組み立てる場合、まず、材料排出管１の接続端１１を材料供給部Ｆ１に当接させ、固定スリーブ３の螺接部３１３を着脱可能に材料供給部Ｆ１の被螺接段Ｆ１１に螺接させる。この際、強制突辺１１１は、抵抗突辺３１２と材料供給部Ｆ１との間に配置される。このため、螺接部３１３を被螺接段Ｆ１１に螺接させると、同時に、強制突辺１１１が、強制的に抵抗突辺３１２と材料供給部Ｆ１との間に位置決めされ、材料排出管１及び固定スリーブ３が材料供給部Ｆ１に固定されるとともに材料排出管１と材料供給部Ｆ１とが連通するようになる。
【００２７】
可動スリーブ２と固定スリーブ３とが密接に干渉しあうことにより抵抗を発生させる方式について、以下に示す幾つかの実施例を例にとって説明するが、これに限られない。
【００２８】
図１、図３及び図４に示すように、本発明の実施例１では、可動スリーブ２には、周方向に沿って干渉段２３が設けられている。干渉段２３は、互いに間隔をあけて取り囲むように設けられる複数の弾性アーム２３１を有している。
本実施例において、各弾性アーム２３１の成形方式について、溝２３２を開設（形成）する場合を例にとって説明する。以下、可動スリーブ２の軸方向に沿って複数の溝２３２が形成されている場合を例にとって説明する。
各溝２３２は、１つの箇所（第２開口端２１と遮蔽端２２との間のいずれの位置）から第２開口端２１に亘って開設され、各溝２３２の間には、各弾性アーム２３１が形成されている。この各弾性アーム２３１は、いずれも可動スリーブ２と一体的に成形されている。
【００２９】
各弾性アーム２３１の一端は、可動スリーブ２に接続されている。各弾性アーム２３１は、一端に対向する他端に当接体２３１１を有している。本実施例においては、当接体２３１１が固定スリーブ３の内壁３０１側に向けて突出する場合例にとって説明する。
可動スリーブ２の各弾性アーム２３１は、当接体２３１１が弾性的に固定スリーブ３の内壁３０１に当接するように構成され、これにより、（可動スリーブ２と固定スリーブ３とが）互いに密接して干渉しあい、抵抗を生しさせる。
【００３０】
図５は、本発明の実施例２を示すものである。本実施例２は、実施例１とほぼ同一であり、異なる点は、実施例２がさらに端蓋４を含む点にある。つまり、本実施例２における、可動スリーブ２と固定スリーブ３との間の干渉方式は、実施例１と同様であり、本実施例２において付加した端蓋４が、実施例１において干渉するために設けられた当接体２３１１の移動を制限する働きをする。
【００３１】
本実施例２において、端蓋４は、固定スリーブ３の第１開口端３２に対応して設けられ、当該第１開口端３２をカバーする。端蓋４には、開孔４１が開設され、この開孔４１に可動スリーブ２が挿入される。この状態では、可動スリーブ２が、固定スリーブ３と密接に干渉しあうようになる。この際、端蓋４を外さない限り、可動スリーブ２の各当接体２３１１が、端蓋４による限制（図５を参照）を受けて固定スリーブ３から離脱することができないようになっている。
【００３２】
図５に示すように、端蓋４は、固定スリーブ３の外側に螺接されてもよい。かかる場合、端蓋４は、固定スリーブ３に着脱自在なものとなる。
【００３３】
図６は、本発明の実施例３である。本実施例３は、実施例１とほぼ同様であり、相違点は、実施例３の可動スリーブ２と固定スリーブ３との間に異なる密接干渉方式を有している点にある。
【００３４】
本実施例３においては、可動スリーブ２の外壁２０１に、少なくとも１つのガスケット２４が環設されている。以下、複数のガスケット２４が環設されている場合を例にとって説明する。
このようにして、各ガスケット２４の接触によって、固定スリーブ３の内壁３０１との間には、摩擦（抵抗）が生じるようになる。この抵抗によって材料タンクＴが前記方向へ移動する速度を低減させることを保証する。
【００３５】
図７は、本発明の実施例４である。本実施例４は実施例１とほぼ同様であり、相違点は、実施例４の可動スリーブ２と固定スリーブ３との間に異なる密接干渉方式を有している点である。
【００３６】
具体的に、本実施例４においては、可動スリーブ２の外壁２０１が固定スリーブ３の内壁３０１に密接に干渉しあうように構成されている。すなわち、実施例４では、抵抗の発生によって、材料タンクＴが前記方向へ移動する速度を低減させることを保証するようにしている。
【００３７】
図８は、材料を充填した後の状態を示す材料タンクＴの断面図である。
本発明では、材料の充填が終了した後、材料タンクＴを、材料充填装置１００内から取り出し、前端部Ｔ１に蓋Ｔ４を固定するだけで、３Ｄ印刷機（図示せず）に使用される材料タンクＴを組み立てることができるようになっている。
３Ｄ印刷を行う場合、材料タンクＴを３Ｄ印刷機に取り付け、印刷時に、３Ｄ印刷機において、蓋Ｔ４が位置する方向へ向けてピストンＴ３を移動させるように制御して、缶内の材料を蓋Ｔ４の孔体Ｔ４１から押し出すようにする。
【００３８】
以上より、本発明は従来の技術に比べて、以下の効果を有する。
本発明では、可動スリーブ２の遮蔽端２２によって、材料タンクＴの後端部Ｔ２が遮蔽されるとともに、材料タンクＴの後端部Ｔ２の移動に伴って可動スリーブ２が移動されるようになっている。また、可動スリーブ２と固定スリーブ３との間においては互いに密接して干渉しあうように構成されているため、可動スリーブ２が固定スリーブ３に対して移動すると、抵抗が生じ、材料タンクＴが前記方向へ移動する速度を自動的に低減させるようになっている。このため、本発明では、空気の隙間がない密な材料の充填を実現することができ、これにより、従来のような、手で材料タンクを持って速度を制御する煩雑さを解消する。
【００３９】
また、本発明は、以下のような効果を有する。
材料排出管１の材料排出端１２を、材料タンクＴ内に位置させるとともにピストンＴ３に近接または隣接させることによって、材料タンクＴの後端部Ｔ２に近い部分から材料の充填を開始させることが可能なため、材料タンクＴ内の材料充填空間に材料を充満させるように充填することができる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、本発明を限定するものではない。また、本発明の明細書及び図面を基づいて構成を変更して作成したもののいずれもが本発明の特許請求の範囲に含まれることを了承されたい。
【符号の説明】
【００４１】
Ｆ  フィーダ
Ｆ１  材料供給部
Ｆ１１  被螺接段
Ｔ  材料タンク
Ｔ１  前端部
Ｔ２  後端部
Ｔ３  ピストン
Ｔ４  蓋
Ｔ４１  孔体
１００  材料充填装置
１  材料排出管
１１  接続端
１１１  強制突辺
１２  材料排出端
２  可動スリーブ
２０１  外壁
２１  第２開口端
２２  遮蔽端
２３  干渉段
２３１  弾性アーム
２３１１  当接体
２３２  溝
２４  ガスケット
３  固定スリーブ
３０１  内壁
３１  固定端
３１１  貫通穴
３１２  抵抗突辺
３１３  螺接部
３２  第１開口端
４  端蓋
４１  開孔
【図１】
0006609451.tif 000002
【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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