(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を射出するレーザー射出部と、
前記レーザー光で溶融させる溶融材料を前記レーザー光の光路に供給する材料供給部と、
前記溶融材料により造形物が造形されるワークを保持可能なワーク保持部と、を備え、
前記ワーク保持部は、第１の板と、前記第１の板よりも前記レーザー射出部側に設けられた第２の板と、前記第１の板と前記第２の板とに挟み込まれた複数のフィンと、を有し、
前記第１の板の熱伝導率は、前記第２の板および前記フィンの低熱伝導率以下であることを特徴とする付加製造加工機。
【請求項２】
前記第１の板および前記第２の板の少なくとも一方には、貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の付加製造加工機。
【請求項３】
前記ワーク保持部の前記レーザー射出部とは反対側に接続された断熱機構と、
前記ワーク保持部との間に前記断熱機構を挟んで前記断熱機構に接続されたパレットと、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の付加製造加工機。
【請求項４】
前記断熱機構は、前記ワーク保持部に向けて前記パレットを貫通して軸部の先端が前記第１の板にねじ込まれたボルトと、前記第１の板と前記パレットの間に挟み込まれるスペーサと、を有し、
前記ボルトおよび前記スペーサは、前記第２の板および前記フィンよりも低熱伝導率の材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の付加製造加工機。
【請求項５】
前記断熱機構は、前記第２の板および前記フィンよりも低熱伝導率の材料で形成されるとともに、前記第１の板と前記パレットとの間に挟み込まれた断熱材と、前記断熱材と前記第１の板とを締結するボルトと、前記断熱材と前記パレットとを締結するボルトと、を有することを特徴とする請求項３に記載の付加製造加工機。
【請求項６】
前記パレットを回転させる可動テーブルをさらに備えることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の付加製造加工機。
【請求項７】
前記パレットが固定されたチャックと、
前記チャックの周囲を取り囲む領域および前記レーザー射出部を取り囲む領域の少なくとも一方に配置されて空気を排出する空気排出ダクトと、をさらに備えることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１つに記載の付加製造加工機。
【請求項８】
前記空気排出ダクトが排出する空気と同量の空気を前記レーザー射出部と前記ワーク保持部との間に吹き出す空気取入ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の付加製造加工機。
【請求項９】
前記空気取入ダクトからの空気の取入れ量、または前記空気排出ダクトからの空気の排出量をＶ［Ｌ／ｍｉｎ］とし、前記レーザー光の入熱量をＱ［Ｗ］とした場合に、Ｖ≧０．５１２×Ｑとなることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の付加製造加工機。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の付加製造加工機における冷却方法であって、
前記造形物が造形された後、前記ワーク保持部を回転させることを特徴とする冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、付加製造加工機および冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー加工機では、被加工物にレーザー光を照射することで、被加工物に穴を開ける加工および被加工物を切断する加工が行われる。レーザー加工機では、被加工物の周囲に設けられた部品が、レーザー光の直接照射、または被加工物からの反射による間接照射を受けて加熱されることで、温度上昇によって部品が損傷する問題が発生する場合がある。【０００３】
特許文献１には、穴を開ける加工および切断する加工がなされる被加工物が載置されるテーブルにおいて、断熱層の上部に熱伝導率の高い遮熱層を敷設し、断熱層の下部に部品を設けたレーザー加工機が開示されている。特許文献１に開示されたレーザー加工機では、レーザー光の照射によって発生する熱を、遮熱層で吸収して放熱することで、断熱層への熱の伝導を抑えて、その下部に設けられた部品への熱の伝導も抑えて、部品の損傷を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−１０３５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被加工物に穴を開ける加工および被加工物を切断する加工を行うレーザー加工機では、被加工物の一部をレーザー光によって溶融して除去することで、穴を開ける加工および切断する加工が行われる。レーザー光によって溶融された部分は高温になるものの、廃材となって被加工物から分離されるため、被加工物から伝導される熱が原因で部品が損傷することは起きにくい。【０００６】
一方、付加製造加工機と呼ばれる、レーザー光を用いた加工機がある。付加製造加工機では、レーザー光が照射されて溶融した材料が凝固してテーブル上に残って造形物となる。すなわち、付加製造加工機では、レーザー光によって溶融された高温の材料が除去されずにテーブル上に残るため、レーザー光の直接照射および間接照射に加えて、高温の造形物から伝導される熱によって部品が加熱される。そのため、付加製造加工機では、部品への熱の伝導を抑制するために、さらなる熱対策が必要となる。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、造形物から部品への熱の伝導を抑制することができる付加製造加工機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザー光を射出するレーザー射出部と、レーザー光で溶融させる溶融材料をレーザー光の光路に供給する材料供給部と、溶融材料により造形物が造形されるワークを保持可能なワーク保持部と、を備える。ワーク保持部は、第１の板と、第１の板よりもレーザー射出部側に設けられた第２の板と、第１の板と第２の板とに挟み込まれた複数のフィンと、を有し、第１の板の熱伝導率は、第２の板およびフィンの低熱伝導率以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる付加製造加工機は、造形物から部品への熱の伝導を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる付加製造加工機の斜視図
【図２】図１に示すＡ部分を拡大した図
【図３】図２に示すＢ部分を拡大した図
【図４】実施の形態１におけるワーク保持部の斜視図
【図５】実施の形態１におけるワーク保持部の変形例を示す図
【図６】実施の形態１における支持部の変形例を示す図であって、支持部を分解した斜視図
【図７】実施の形態１の変形例にかかる支持部部分の平面図
【図８】図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図
【図９】実施の形態１における支持部の他の変形例を示す図であって、支持部を分解した斜視図
【図１０】実施の形態１の他の変形例にかかる支持部部分の平面図
【図１１】図１０に示すＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図
【図１２】図１０に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図
【図１３】実施の形態１にかかる付加製造加工機における造形物の冷却方法を説明するための図
【図１４】実施の形態１における支持部のさらに他の変形例を示す図
【図１５】実施の形態１にかかる付加製造加工機の支持部部分の斜視図であって、空気取入ダクトを設けた例を示す図
【図１６】図１５に示すＦ部分を拡大した図
【図１７】実施の形態１にかかる付加製造加工機の支持部部分の平面図であって、空気取入ダクトを設けた例を示す図
【図１８】図１７に示すXVIII−XVIII線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる付加製造加工機および冷却方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる付加製造加工機の斜視図である。図２は、図１に示すＡ部分を拡大した図である。図３は、図２に示すＢ部分を拡大した図である。なお、以下では、鉛直方向に沿ったＺ軸、Ｚ軸に直交するＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸に直交するＹ軸を定義して説明する。
【００１３】
図１では、外側を覆う覆いを省略して付加製造加工機５０を図示している。付加製造加工機５０は、可動テーブル１、支持部４０、テーブル駆動部４１、レーザー射出部１０、射出部駆動部４２、ワイヤ供給部４３を備える。付加製造加工機５０は、材料供給部であるワイヤ供給部４３から供給されたワイヤ４４を溶融させ、溶融されたワイヤ４４を用いて所望の形状の造形物に形成する装置である。
【００１４】
可動テーブル１は、テーブル駆動部４１によって駆動され、姿勢を変化させることができる。例えば、可動テーブル１は、テーブル駆動部４１に設けられた図示を省略した電動機によって、Ｘ軸に平行な回転軸を中心に回転させられて、姿勢を変化させることができる。
【００１５】
可動テーブル１には、支持部４０が取り付けられる。支持部４０は、可動テーブル１からレーザー射出部１０に向けて重ねて配置された、チャック２、金属パレット３、断熱機構４、ワーク保持部５を有する。
【００１６】
チャック２は、可動テーブル１の天面に固定されている。金属パレット３は、チャック２に着脱可能に取り付けられている。断熱機構４は、金属パレット３に接続されている。ワーク保持部５は、断熱機構４に接続されている。
【００１７】
断熱機構４は、ワーク保持部５から金属パレット３への熱の伝導を抑えるために、ワーク保持部５と金属パレット３との間の熱抵抗を高める構成が採用されている。熱抵抗は、伝熱経路の長さを、伝熱経路の断面積と熱伝導率で除した値である。そこで、ワーク保持部５と金属パレット３との間の熱抵抗を高めるために、例えばジルコニア、レンガ、セメント系断熱材、ケイ酸カルシウム系断熱材等の低熱伝導率材料を用いて断熱機構４が形成される。また、例えば多孔質構造またはハニカム構造など伝熱面積を小さくする構造で断熱機構４が形成される。また、例えば伝熱経路長さである金属パレット３とワーク保持部５との距離を長くする構造で断熱機構４が形成される。
【００１８】
図４は、実施の形態１におけるワーク保持部の斜視図である。ワーク保持部５は、可動テーブル１からレーザー射出部１０に向けて、第１の板６、複数のフィン７、第２の板８の順に並べて構成される。ワーク保持部５は、第１の板６と第２の板８とで複数のフィン７を挟んだ構造となっている。
【００１９】
第１の板６は、円形状の板である。第１の板６には、穴６ａが形成されている。ワーク保持部５は、第１の板６に形成された穴６ａを利用して、断熱機構４と接続される。例えば、第１の板６に形成された穴６ａには、ボルトの軸部がねじ込まれる。
【００２０】
複数のフィン７は、第１の板６の外周に沿って並べて配置されており、Ｚ軸に沿って見た場合に、それぞれのフィン７の板面が放射状となる。また、複数のフィン７は、Ｚ軸に沿って見た場合に、第１の板６の中心から一定の領域を避けて配置されている。なお、複数のフィン７の配置はこれに限られず、フィン７の板面同士の間に空気が通過可能な隙間が形成されていればよい。例えば、フィン７の板面同士が平行となるように並べて配置されていてもよい。複数のフィン７は、高熱伝導率材料を用いて形成されている。複数のフィン７に用いられる高熱伝導率材料には、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属材料が例示される。
【００２１】
第２の板８は、第１の板６と同様に円形状の板である。第２の板８は、高熱伝導率材料を用いて形成されている。第２の板８に用いられる高熱伝導率材料には、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属材料が例示される。なお、第１の板６を形成する材料の熱伝導率は、第２の板８およびフィン７を形成する材料の熱伝導率以下であり、第１の板６の熱抵抗は第２の板８の熱抵抗以上となっている。第２の板８のうちレーザー射出部１０を向く面は、後述するワークを保持する保持面である。第２の板８の保持面は、ワークとの密着性を確保するために平面で形成されている。
【００２２】
第２の板８には、ワーク９が載置される。ワーク９は、図示を省略したボルトまたはクランプ機構によって第２の板８の保持面に固定される。レーザー射出部１０からはワーク９に向けてレーザー光が射出される。ワイヤ供給部４３は、後述する造形物４５の材料となるワイヤ４４を送り出す。ワイヤ供給部４３は、レーザー光の光路上にワイヤ４４の先端を送り込む。
【００２３】
ワイヤ４４の先端部分には、レーザー射出部１０から射出されたレーザーが照射される。レーザーが照射されることでワイヤ４４の先端が溶融し、ワーク９上で凝固する。ワーク９上の所望の位置で溶融したワイヤ４４を凝固させることが繰り返されることで、溶融されたワイヤ４４を材料にして所望の形状に造形された造形物４５がワーク９上に形成される。
【００２４】
射出部駆動部４２は、レーザー射出部１０とワイヤ供給部４３とを移動させる。レーザー射出部１０とワイヤ供給部４３とは、射出部駆動部４２によってＸ軸に沿った方向と、Ｙ軸に沿った方向と、Ｚ軸に沿った方向とに移動可能とされる。付加製造加工機５０では、レーザー射出部１０とワイヤ供給部４３とを移動させながら、ワイヤ４４の溶融と凝固とが繰り返されることで、造形物４５が形成される。
【００２５】
以上説明した付加製造加工機５０では、レーザー光から熱エネルギーを受けて溶融した高温の材料が造形物４５となってワーク９上に残存する。ワーク９上の造形物４５から継続して熱エネルギーを受け取るワーク９の温度は、千℃以上の高温にまで達する場合がある。
【００２６】
ワーク９に蓄積された熱は、ワーク９と接触しているワーク保持部５の第２の板８に伝導される。第２の板８およびそれに接する複数のフィン７は、高熱伝導率の材料で形成されているので、第２の板８に伝導された熱は、複数のフィン７に効率的に伝導される。複数のフィン７に達した熱は、対流熱伝達と輻射によってフィン７の表面から周囲環境へと放熱される。
【００２７】
また、高熱抵抗の断熱機構４によって、断熱機構４に接する金属パレット３、チャック２、および可動テーブル１には熱が伝導しにくくなっている。その結果、可動テーブル１に用いられている部品等が熱によって損傷することを抑えることができる。例えば、可動テーブル１に用いられるベアリング等のグリースを利用する部品は、高温になるとグリースの粘度が低下してグリースが溶け出ることで、焼き付き等の損傷の原因となるが、本実施の形態１にかかる付加製造加工機５０では、第２の板８および複数のフィン７によって放熱効率の向上が図られるとともに、第１の板６および断熱機構４によって、可動テーブル１等への熱の伝導が抑制されているため、付加製造加工機５０に用いられている部品の温度上昇を抑えることができる。これにより、付加製造加工機５０に用いられている部品の損傷の抑制を図ることができる。なお、第１の板６の熱伝導率を、複数のフィン７の熱伝導率よりも低くすれば、第１の板６と断熱機構４とによってより一層の高熱抵抗化を図ることができ、より一層部品の損傷の抑制を図ることができる。
【００２８】
図５は、実施の形態１におけるワーク保持部の変形例を示す図である。図５に示すワーク保持部５では、第２の板８に複数の穴２２が形成されている。複数の穴２２は、フィン７が設けられる面に向けて貫通する貫通穴である。図５に示す例では、穴２２は、Ｚ軸に沿って見た場合に、第２の板８の中心と同じ中心となる二重の円形状に沿って並べて形成されている。また、内側に形成された穴２２は、フィン７が設けられていない領域に向けて貫通する。外側に形成された穴２２は、フィン７同士の間に向けて貫通する。
【００２９】
第１の板６と第２の板８との間でフィン７の表面から熱を受け取った空気は、温度上昇により密度が低くなるため浮力が生じ、上方へと移動する。第２の板８に設けられた穴２２は、上方へと移動する空気の排出口となるため、第１の板６と第２の板８との間での空気の流動が活発化し、フィン７の表面付近を流れる空気の速度が速くなる。これにより、フィン７から空気への放熱効率が向上する。
【００３０】
また、第１の板６にも複数の穴を形成すれば、その穴が第１の板６と第２の板８との間への空気の流入口となる。これにより、第１の板６と第２の板８との間での空気の流動がさらに活発化する。また、第１の板６に設けられた穴から流入する空気は、フィン７から熱を受け取っていない温度の低い空気であり、第１の板６と第２の板８との間の空気の温度を低下させることができる。したがって、フィン７から空気への放熱効率がより一層向上する。
【００３１】
フィン７から空気への放熱効率が向上することで、可動テーブル１に伝導する熱も少なくなるため、付加製造加工機５０に用いられている部品の損傷のより一層の抑制を図ることができる。
【００３２】
図６は、実施の形態１における支持部の変形例を示す図であって、支持部を分解した斜視図である。図７は、実施の形態１の変形例にかかる支持部部分の平面図である。図８は、図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。この変形例では断熱機構４が、ボルト１１とスペーサ１２とを有する。ボルト１１とスペーサ１２とはともに低熱伝導率の材料で形成されている。低熱伝導率の材料は、例えばジルコニアが例示される。
【００３３】
金属パレット３には、チャック２側からボルト１１が差し込まれる穴３ａが形成されている。穴３ａの内側には、ボルト１１が断熱機構４側に抜け落ちるのを防ぐために、ボルト１１の頭部が引っ掛かる段差が形成されている。
【００３４】
スペーサ１２は、筒状の形状となっている。金属パレット３の穴３ａを貫通したボルト１１の軸部は、スペーサ１２の内側に差し込まれる。スペーサ１２を貫通したボルト１１の軸部の先端は、ワーク保持部５の第１の板６に形成された穴６ａにねじ込まれている。これにより、金属パレット３とワーク保持部５との間にスペーサ１２が挟み込まれた状態で、金属パレット３にワーク保持部５が固定される。
【００３５】
この変形例にかかる支持部４０では、ワーク保持部５から金属パレット３への熱の伝導経路は、ボルト１１の軸部とスペーサ１２とになる。ボルト１１およびスペーサ１２は、上述したように低熱伝導率材料で形成されているので、ワーク保持部５と金属パレット３との間の熱抵抗が高められる。また、ワーク保持部５から金属パレット３への熱の伝導経路を、ボルト１１の軸部とスペーサ１２とで構成することで、熱の伝導経路の断面積を小さくして、ワーク保持部５と金属パレット３との間の熱抵抗を高めることができる。
【００３６】
したがって、可動テーブル１等への熱の伝導が抑制され、付加製造加工機５０に用いられている部品の温度上昇を抑えることができる。これにより、付加製造加工機５０に用いられている部品の損傷の抑制を図ることができる。
【００３７】
また、断熱機構４の一部であるボルト１１を用いて金属パレット３にワーク保持部５を固定できるので、部品点数の削減を図ることができる。なお、筒状のスペーサ１２を例示しているが、ボルト１１の軸部を貫通させることのできない中実状のスペーサを用いてもよい。中実状のスペーサを用いた場合には、Ｚ軸に沿って見た場合にボルト１１の軸部とはずれた位置にスペーサを配置すればよい。
【００３８】
図９は、実施の形態１における支持部の他の変形例を示す図であって、支持部を分解した斜視図である。図１０は、実施の形態１の他の変形例にかかる支持部部分の平面図である。図１１は、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。図１２は、図１０に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。
【００３９】
他の変形例にかかる支持部４０では、断熱機構４が、断熱材１６とボルト１３とボルト１４とを有する。断熱材１６は、金属パレット３とワーク保持部５との間に挟み込まれる。断熱材１６は、金属パレット３およびワーク保持部５の第１の板６と同様の断面形状を有する円柱形状である。断熱材１６は、低熱伝導率材料で形成されている。低熱伝導率材料は、例えばセラミックまたはレンガである。
【００４０】
断熱材１６には、ボルト１３の軸部を貫通させる穴１６ａと、ボルト１４の軸部を貫通させる穴１６ｂが形成されている。金属パレット３に形成された穴３ａと断熱材１６に形成された穴１６ａとに軸部を貫通させたボルト１３によって、金属パレット３と断熱材１６とが締結される。金属パレット３と断熱材１６とを締結するために、ボルト１３の軸部の先端には、ワッシャ１５とナット１７とが取り付けられる。
【００４１】
ワーク保持部５の第１の板６と第２の板８には、ワッシャ１５およびナット１７をボルト１３の軸部の先端に取り付ける際に、工具を差し込むための穴１９が形成されている。ワーク９が載置される第２の板８に穴１９が形成されることで、ワーク９と第２の板８との接触面積が不足し、第２の板８上でワーク９が不安定となる場合がある。そのため、図１１に示すように、ボルト１３の軸部の先端にワッシャ１５およびナット１７を取り付けた後に、ワーク９が載置される領域に穴が形成されていない第３の板１８を第２の板８上に取り付けてもよい。例えば、ねじ２０を用いて第３の板１８を第２の板８に取り付ける。なお、図５に示した穴２２のように、第２の板８と第３の板１８とを貫通する通気用の穴を第２の板８と第３の板１８とに形成してもよい。
【００４２】
断熱材１６に形成された穴１６ｂを貫通したボルト１４の軸部の先端が、第１の板６に形成された穴６ａにねじ込まれて、断熱材１６とワーク保持部５が締結される。
【００４３】
他の変形例にかかる支持部４０では、金属パレット３と断熱材１６とを締結するボルト１３と、断熱材１６とワーク保持部５とを締結するボルト１４とを別々に設けている。そのため、ボルト１３，１４を介してワーク保持部５から金属パレット３へ直接に熱が伝導することがない。すなわち、ワーク保持部５からボルト１４に伝導された熱は、断熱材１６を介して金属パレット３に伝導され、ワーク保持部５から断熱材１６に伝導された熱の一部は、ボルト１３を介して金属パレット３に伝導されるので、必ず伝熱経路に断熱材１６が介在する。
【００４４】
したがって、図６から図８に示した変形例のようにボルト１３，１４を低熱伝導率の材料で形成しない場合であっても、ワーク保持部５と金属パレット３との間の熱抵抗を高めることができる。したがって、可動テーブル１等への熱の伝導が抑制されて、付加製造加工機５０に用いられている部品の温度上昇を抑えることができる。これにより、付加製造加工機５０に用いられている部品の損傷の抑制を図ることができる。
【００４５】
また、金属パレット３と断熱材１６との接触面積および断熱材１６とワーク保持部５との接触面積を図６から図８に示した変形例よりも広くできるので、ワーク保持部５の支持が安定する。これにより、ワーク保持部５のぐらつきが抑えられる。ワーク保持部５のぐらつきが抑えられることで、ワーク保持部５上にワーク９を介して形成される造形物４５の精度の向上が図られる。
【００４６】
図１３は、実施の形態１にかかる付加製造加工機における造形物の冷却方法を説明するための図である。ワーク９上に造形物４５を形成した後に、図１３の矢印Ｘに示すように、可動テーブル１はチャック２が接続された箇所を回転させることで、支持部４０を回転させる。このとき、支持部４０の回転方向は時計回りであってもよいし、反時計回りであってもよい。
【００４７】
支持部４０が回転することで、遠心力によって第１の板６と第２の板８との間で空気の流動が促される。特に第１の板６および第２の板８に穴が形成されている場合には、その穴から第１の板６と第２の板８との間に空気が流入するので、遠心力によって第１の板６と第２の板８との間から空気が円滑に流出する。
【００４８】
このように、支持部４０の回転によって第１の板６と第２の板８との間で空気の流動が促されることで、第２の板８、フィン７を介したワーク９および造形物４５からの熱の放熱を効率よく行うことができる。すなわち、支持部４０を回転させることで、ワーク９および造形物４５の冷却を促進させることができる。
【００４９】
造形が完了した後の造形物４５とワーク９は、ワーク保持部５から取り外して、ばり取り等の追加工を行うために、次工程へ送る必要がある。しかし、造形が完了した直後の造形物４５とワーク９は、非常に高温であるため、ある程度の温度に低下するまで冷却時間を設ける必要がある。
【００５０】
本実施の形態１にかかる付加製造加工機５０では、支持部４０を回転させてワーク９および造形物４５の冷却を促進させることができるので、冷却時間を短縮してワーク９および造形物４５を次工程に送るタイミングの早期化を図ることができる。これにより、造形物４５の生産効率の向上を図ることができる。
【００５１】
図１４は、実施の形態１における支持部のさらに他の変形例を示す図である。さらに他の変形例にかかる支持部４０では、チャック２を取り囲む領域、またはレーザー射出部１０を取り囲む領域の少なくとも一方に配置された空気排出ダクト２１を有する。チャック２を取り囲む領域に空気排出ダクト２１を設けることにより、フィン７から放熱された熱を受け取り高温となった空気を効果的に外部に排出することができ、付加製造加工機５０を取り囲む雰囲気温度を低下させ、可動テーブル１に用いられている高温に弱いベアリング等の可動部品を損傷から保護する効果が向上する。例えば、図１に示したように、レーザー射出部１０の後方に設けられた壁に形成された開口から空気を排出させる場合がある。このように、レーザー射出部１０から離れた開口から空気を排出させる場合に比べて、フィン７から放熱された熱を受け取り高温となった空気が拡散する前に外部に排出することができる。
【００５２】
また、レーザー射出部１０を取り囲む領域に空気排出ダクト２１を設けることにより、レーザー射出部１０に接続された高温に弱い部品を破損から保護する効果を奏する。
【００５３】
なお、図１４においては、空気排出ダクト２１の一部を省略して図示している。実際には、空気排出ダクト２１は、付加製造加工機５０の領域外まで繋がっており、高温の空気を外部に排出できるようになっている。
【００５４】
図１５は、実施の形態１にかかる付加製造加工機の支持部部分の斜視図であって、空気取入ダクトを設けた例を示す図である。図１６は、図１５に示すＦ部分を拡大した図である。図１７は、実施の形態１にかかる付加製造加工機の支持部部分の平面図であって、空気取入ダクトを設けた例を示す図である。図１８は、図１７に示すXVIII−XVIII線に沿った断面図である。なお、図中の矢印は、空気の流れを示している。
【００５５】
図１５から図１８に示す例では、吹出口２３ａを第２の板８上に向けた複数の空気取入ダクト２３が設けられている。また、チャック２の周囲を取り囲んで空気を排出する空気排出ダクト２１が設けられている。複数の空気取入ダクト２３から吹き出される空気の量と、空気排出ダクト２１で排出される空気の量はほぼ同量とされている。
【００５６】
付加製造加工機５０は、図示を省略した覆いで覆われている。図１４で示した例では、支持部４０の周囲への空気の取りこみは、覆いの隙間を通して行われていた。この場合には、空気の取りこみ箇所が制御できず、支持部４０の周囲に安定して空気を供給できない場合があった。
【００５７】
一方、図１５から図１８に示す例では、空気取入ダクト２３で空気を供給しているので、支持部４０の周囲への空気の供給が安定する。また、空気取入ダクト２３の吹出口２３ａを高温となるワーク９と造形物４５に向ければ、高温箇所に集中的に空気を供給することができ、高温となるワーク９と造形物４５とを効率的に冷却することができる。
【００５８】
また、空気取入ダクト２３を蛇腹状の構造とすれば、吹出口２３ａの向きの調整も容易である。なお、図１８では、チャック２、金属パレット３、断熱機構４、および第１の板６を貫通して、第１の板６と第２の板８との間の中央領域に空気を吹き出させる空気流路２４を形成した例も示している。空気流路２４から吹き出された空気はフィン７に吹き付けられる。
【００５９】
例えば、空気取入ダクト２３を設けずに空気流路２４を設けてもよいし、空気流路２４を設けずに空気取入ダクト２３を設けてもよい。また、空気取入ダクト２３と空気流路２４の両方を設けてもよい。
【００６０】
次に、空気の取入れ量または排出量と、レーザー射出部１０から射出されたレーザー光による入熱量との関係を説明する。空気の取入れ量または排出量をＶ［Ｌ／ｍｉｎ］とし、レーザー光による入熱量をＱ［Ｗ］とした場合に、Ｖ≧０．５１２×Ｑとする。
【００６１】
空気の温度上昇は、必要空気流量をｑ［Ｌ／ｍｉｎ］、目標温度上昇をΔＴ［Ｋ］、レーザー光による入熱量をＱ［Ｗ］、空気の密度をρ［ｋｇ/ｍ３］、空気の定圧比熱をＣｐ［Ｊ/（ｋｇ・Ｋ）］と置くと、ｑ=６００００×Ｑ／（ΔＴ×ρ×Ｃｐ）［Ｌ/ｍｉｎ］と表される。一般的に、コンデンサ等の電子部品の連続使用可能な温度は１２５℃であることが多い。
【００６２】
ここで、付加製造加工機５０が設置された環境温度を常温である２５℃と置くと、ΔＴ  ＝１００Ｋ以下であれば、一般的な電子部品の連続使用可能温度を満たすことができる。このとき、ρ≒１．１６６［ｋｇ/ｍ３］、Ｃｐ≒１００６［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］であるから、ｑ＞６０００×Ｑ／（１００×１．１６６×１００６）≒０．５１２×Ｑ［Ｌ/ｍｉｎ］であれば、空気温度を１２５℃以下とすることができ、付加製造加工機５０の電子部品を連続使用可能温度以下で使用することが可能となる。
【００６３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  可動テーブル、２  チャック、３  金属パレット、４  断熱機構、５  ワーク保持部、６  第１の板、６ａ  穴、７  フィン、８  第２の板、９  ワーク、１０  レーザー射出部、１１，１３，１４  ボルト、１２  スペーサ、１５  ワッシャ、１６  断熱材、１７  ナット、２１  空気排出ダクト、２２  穴、２３  空気取入ダクト、２３ａ  吹出口、４０  支持部、４１  テーブル駆動部、４２  射出部駆動部、４３  ワイヤ供給部、４４  ワイヤ、４５  造形物、５０  付加製造加工機。
【要約】
本発明は、レーザー光を射出するレーザー射出部（１０）と、レーザー光で溶融させる溶融材料をレーザー光の光路に供給する材料供給部（４３）と、溶融材料により造形物が造形されるワークを保持可能なワーク保持部と、を備える。ワーク保持部は、第１の板と、第１の板よりもレーザー射出部（１０）側に設けられた第２の板と、第１の板と第２の板とに挟み込まれた複数のフィンと、を有し、第１の板の熱伝導率は、第２の板およびフィンの低熱伝導率以下である。【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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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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