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JP6474290B2 - 3D modeling equipment - Google Patents
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Description

本発明は、粉末材料を結合させて立体造形物を成形する三次元造形装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by combining powder materials.

従来から、石膏や澱粉などの粉末材料を貯留する材料貯留槽および粉末材料を結合させて立体造形物を成形する造形槽を備えた三次元造形装置がある。例えば、下記特許文献1には、材料貯留槽に貯留されている粉末材料を回転駆動する伸展ローラによって造形槽に供給して造形槽内で立体造形物を成形する三次元造形装置が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a three-dimensional modeling apparatus including a material storage tank that stores a powder material such as gypsum and starch, and a modeling tank that forms a three-dimensional model by combining the powder material. For example, the following Patent Document 1 discloses a three-dimensional modeling apparatus that supplies a powder material stored in a material storage tank to a modeling tank by an extension roller that rotationally drives the molding material to form a three-dimensional object in the modeling tank. Yes.

特開2003−231183号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-231183

しかしながら、上記特許文献1に記載された三次元造形装置においては、伸展体(伸展ローラ)が粉末材料を造形槽側に押し出して敷き均す際に粉末材料が流動せず単に押されて平行移動すると伸展体が通過した材料貯留槽側では粉末材料の表層が固められていくとともに造形槽側では粉末材料の表面が伸展体の前方で塊のまま単に押されている粉末材料の所謂ダマによって表面が荒れる。このため、従来の三次元造形装置においては、粉末材料の円滑かつ十分な供給ができないとともに、立体造形物における各層間の接合強度や表面粗さが粗くなるという問題があった。   However, in the three-dimensional modeling apparatus described in Patent Document 1, when the extender (extension roller) pushes the powder material toward the modeling tank and spreads it, the powder material does not flow and is simply pushed and translated. Then, the surface layer of the powder material is hardened on the material storage tank side through which the extension body has passed, and the surface of the powder material is simply pushed in the lump in front of the extension body on the modeling tank side by the so-called lumps of the powder material. Is rough. For this reason, in the conventional three-dimensional modeling apparatus, there is a problem that the powder material cannot be supplied smoothly and sufficiently, and the bonding strength and surface roughness between the layers in the three-dimensional model become rough.

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、造形槽内に凹凸なく平らに粉末材料を敷くことによって強度および表面精度をそれぞれ向上させた立体造形物を成形することができる三次元造形装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to address the above-described problems, and the object thereof is to form a three-dimensional structure with improved strength and surface accuracy by laying a powder material flat in a modeling tank without unevenness. The object is to provide a three-dimensional modeling apparatus.

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、粉末材料を結合させて立体造形物を成形する三次元造形装置において、上方が開口するとともに底部を構成する供給ステージが昇降する容器内に粉末材料を貯留する材料貯留槽と、材料貯留槽に隣接配置されて上方が開口するとともに底部を構成する造形ステージが昇降する容器内に材料貯留槽から粉末材料を受け入れるとともに立体造形物を収容する造形槽と、材料貯留槽上から造形槽上に移動して材料貯留槽に貯留された粉末材料の表層部分を造形槽側に押し出して同造形槽内における粉末材料の上面に敷いて平らに均す伸展体と、伸展体に対して造形槽側に配置されて材料貯留槽に貯留された粉末材料の表層部分に挿し込まれて同表層部分を解す解し部を有した材料解し体とを備えたことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that, in a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by combining powder materials, the powder material is contained in a container in which an upper part opens and a supply stage that constitutes a bottom part moves up and down. And a modeling tank that receives a powder material from the material storage tank and accommodates a three-dimensional object in a container that is disposed adjacent to the material storage tank and opens upward and the modeling stage that constitutes the bottom portion is moved up and down. And the surface of the powder material stored in the material storage tank from the material storage tank to the modeling tank is pushed out to the modeling tank side and spread on the upper surface of the powder material in the modeling tank. And a material unraveling body having a unrolling portion that is arranged on the modeling tank side with respect to the extension body and is inserted into the surface layer portion of the powder material stored in the material storage tank to unravel the surface layer portion. That That.

このように構成した本発明の特徴によれば、三次元造形装置は、伸展体によって押し出される伸展体の移動方向前方側の粉末材料が材料解し体によって予め解されるため、材料貯留槽内においては固められた粉末材料が解されるとともに、造形槽内においては解された粉末材料が伸展体で押されて伸展体の前方で全体が連続的に流動(湧水のように湧き上がってくるような状態)しながら敷かれていく。これにより、本発明に係る三次元造形装置においては、粉末材料を円滑かつ十分な供給量で造形槽内に凹凸なく平らに粉末材料を敷くことができ、強度および表面精度をそれぞれ向上させた立体造形物を成形することができる。   According to the feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is configured so that the powder material on the front side in the moving direction of the extension body pushed out by the extension body is preliminarily solved by the material unraveling body. In the modeling tank, the hardened powder material is unraveled, and in the modeling tank, the unraveled powder material is pushed by the extension body, and the whole flows continuously in front of the extension body (swells like a spring water) It is laid while being). As a result, in the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, the powder material can be laid flat in the modeling tank without unevenness with a smooth and sufficient supply amount, and the three-dimensional modeling with improved strength and surface accuracy. A model can be formed.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、材料解し体は、回転自在な棒体で構成された回転ロッドを有し、解し部は、回転ロッドの外周面上にて径方向外側に突出して形成されていることにある。   According to another aspect of the present invention, in the three-dimensional modeling apparatus, the material unraveling body includes a rotating rod formed of a rotatable rod body, and the unraveling portion is on the outer circumferential surface of the rotating rod. And projecting outward in the radial direction.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、材料解し体が回転自在な棒体で構成された回転ロッドの外周面上に解し部が径方向外側に突出して形成されているため、回転ロッドが回転することにより伸展体の前方の粉末材料を連続的または断続的に解すことができる。この場合、材料解し体は、材料解し体が伸展体とともに造形槽側に変位する際に粉末材料の表層に引っ掛かることによって引き摺り回転する場合と、後述する電動機によって強制的に回転駆動される場合とがある。   According to the other feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is configured such that the unraveling portion is on the outer side in the radial direction on the outer peripheral surface of the rotating rod composed of a rod body whose material unraveling body is rotatable. Since it is formed to project, the powder material in front of the extension body can be unwound continuously or intermittently by the rotation of the rotating rod. In this case, the material unraveling body is dragged and rotated by being caught on the surface layer of the powder material when the material unraveling body is displaced together with the extension body to the modeling tank side, and is forcibly rotated by an electric motor described later. There are cases.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、回転ロッドは、電動機によって強制的に回転駆動されることにある。   Another feature of the present invention is that, in the three-dimensional modeling apparatus, the rotating rod is forcibly rotated by an electric motor.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、回転ロッドが電動機によって強制的に回転駆動されるため、粉末材料が固まっている場合であってもより確実かつ精度良く解すことができる。   According to the other feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is more reliable and accurate even when the powder material is solidified because the rotating rod is forcibly rotated by the electric motor. Can be well understood.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、伸展体は、電動機によって回転ロッドとともに回転駆動する丸棒体で構成されていることにある。   Another feature of the present invention is that, in the three-dimensional modeling apparatus, the extension body is formed of a round bar that is driven to rotate together with the rotary rod by an electric motor.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、伸展体が電動機によって回転ロッドとともに回転駆動する丸棒体で構成されているため、回転駆動する伸展体によって材料貯留槽内の粉末材料の表層部分を平らに成形しながら造形槽に導くことができるとともに造形槽内にて粉末材料を平らに敷くことできる。また、三次元造形装置は、伸展体と材料解し体とを回転駆動させる電動機を共通化して構成を簡単化することができる。   According to another feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is configured by a round bar body that is rotationally driven together with a rotating rod by an electric motor. The surface layer portion of the powder material in the tank can be guided to the modeling tank while being formed flat, and the powder material can be laid flat in the modeling tank. In addition, the three-dimensional modeling apparatus can simplify the configuration by sharing the electric motor that rotationally drives the extension body and the material unraveling body.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、伸展体は、造形槽側に対して下方から上方側に回転駆動し、材料解し体は、伸展体側に対して下方から上方側に回転駆動することにある。   Another feature of the present invention is that in the three-dimensional modeling apparatus, the extension body is rotationally driven from below to the upper side with respect to the modeling tank side, and the material unraveling body is upward from the lower side with respect to the extension body side. It is to drive to the side.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、伸展体が造形槽側に対して下方から上方側に回転駆動するとともに、材料解し体が伸展体側に対して下方から上方側に回転駆動するため、伸展体の前方で粉末材料全体が連続的に流動して精度良く粉体材料を移動させて敷くことができる。   According to another feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is configured such that the extension body is rotationally driven from below to the upper side with respect to the modeling tank side, and the material unraveling body is relative to the extension body side. Since it is rotationally driven from the lower side to the upper side, the entire powder material flows continuously in front of the extension body, and the powder material can be moved and spread with high accuracy.

また、本発明の他の特徴は、三次元造形装置において、解し部は、回転ロッドの外周面における周方向に沿って複数設けられていることにある。   Another feature of the present invention is that in the three-dimensional modeling apparatus, a plurality of unraveling portions are provided along the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotating rod.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、解し部が回転ロッドの外周面における周方向に沿って複数設けられているため、早期かつきめ細かに粉末材料を解すことができる。   According to another feature of the present invention configured as described above, in the three-dimensional modeling apparatus, since a plurality of unraveling portions are provided along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the rotating rod, the powder material can be quickly and finely selected. Can be solved.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、材料解し体は、解し部の下端部が伸展体の下端部以上の高さに形成されていることにある。   Another feature of the present invention is that, in the three-dimensional modeling apparatus, the material unraveling body is formed such that the lower end portion of the unraveling portion is higher than the lower end portion of the extension body.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、材料解し体における解し部の下端部が伸展体の下端部以上の高さに形成されているため、伸展体の下端部より下方の粉末材料を解すことがなく精度良く粉末材料を敷くことができるとともに、材料解し体が材料貯留槽や造形槽の各上端部に接触することによる各部、具体的には、材料貯留槽、造形槽、材料解し体、伸展体、平らに成形した粉末材料および立体造形物をそれぞれ損傷することを防止することができる。   According to the other feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is configured so that the lower end portion of the unraveling portion in the material unraveling body is formed at a height higher than the lower end portion of the extending body. It is possible to spread the powder material accurately without unraveling the powder material below the lower end of the body, and each part by the material unraveling body contacting each upper end of the material storage tank or modeling tank, specifically Can prevent damage to the material storage tank, the modeling tank, the material unraveling body, the extension body, the flatly formed powder material, and the three-dimensional structure.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、材料解し体は、解し部が弾性変形可能な弾性体で構成されていることにある。この場合、解し部を構成する弾性体としては、樹脂材やゴム材を板状、球状や半球状、またはブラシ状に形成して構成することができる。   Another feature of the present invention is that, in the three-dimensional modeling apparatus, the material unraveling body is composed of an elastic body whose unraveling portion is elastically deformable. In this case, the elastic body constituting the unraveling portion can be formed by forming a resin material or a rubber material into a plate shape, a spherical shape, a hemispherical shape, or a brush shape.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、材料解し体における解し部が弾性変形可能な弾性体で構成されているため、解し部の弾性力によって粉末材料を掻き上げることで効果的に解すことができるとともに、解し部が材料貯留槽や造形槽に接触した場合における上記各部の損傷を防止することができる。   According to another feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus is configured by an elastic body in which the unraveling portion in the material unraveling body is elastically deformable, and therefore, by the elastic force of the unraveling portion. It is possible to effectively solve by scraping up the powder material, and it is possible to prevent damage to the respective parts when the unraveling part comes into contact with the material storage tank or the modeling tank.

また、本発明の他の特徴は、前記三次元造形装置において、さらに、材料解し体に対して造形槽側に配置されて材料解し体に導かれる粉末材料の高さを規制する高さ規制体を備えることにある。この場合、高さ規制体は、例えば、金属製や樹脂製の棒体、板状体または刷毛状に形成して粉末材料の上面から所定の隙間を介した上方に配置して構成することができる。   Another feature of the present invention is that the three-dimensional modeling apparatus further includes a height that regulates a height of the powder material that is disposed on the modeling tank side with respect to the material unraveling body and guided to the material unraveling body. The provision of a regulatory body. In this case, the height restricting body may be formed, for example, in the form of a metal or resin rod, plate, or brush, and arranged above the upper surface of the powder material via a predetermined gap. it can.

このように構成した本発明の他の特徴によれば、三次元造形装置は、高さ規制体によって材料解し体に過度な厚さや量の粉末材料が導かれることが防止されて常に所定量以下の厚さの粉末材料が材料解し体に供給されるため、精度良く粉末材料を造形槽に導いて平らに敷くことができる。   According to another feature of the present invention configured as described above, the three-dimensional modeling apparatus can prevent a powder material having an excessive thickness or amount from being guided to the material unraveling body by the height regulating body, and always has a predetermined amount. Since the powder material having the following thickness is supplied to the material unraveling body, the powder material can be accurately guided to the modeling tank and laid flat.

本発明の一実施形態に係る三次元造形装置の主要部の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the principal part of the three-dimensional modeling apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す三次元造形装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the control system which controls the action | operation of the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 図1に示す三次元造形装置における材料解し体の外観構成の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the external appearance structure of the material disassembly body in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 図1に示す三次元造形装置における造形槽を材料貯留槽に隣接配置した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which arrange | positioned the modeling tank in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 1 adjacent to the material storage tank. 図4に示す三次元造形装置において造形槽の造形ステージを下降させるとともに材料貯留槽の供給ステージを上昇させた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which raised the modeling stage of the modeling tank in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 4, and raised the supply stage of the material storage tank. 図5に示す三次元造形装置において材料伸展ユニットを材料貯留槽から造形槽側に移動させた場合における材料貯留槽上での作動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation state on the material storage tank at the time of moving a material extension unit from the material storage tank to the modeling tank side in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 図5に示す三次元造形装置において材料伸展ユニットを材料貯留槽から造形槽側に移動させた場合における材料貯留槽と造形槽との境界部分上での作動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation state on the boundary part of a material storage tank and a modeling tank at the time of moving a material extension unit from the material storage tank to the modeling tank side in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 図5に示す三次元造形装置において材料伸展ユニットを材料貯留槽から造形槽側に移動させた場合における造形槽上での作動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation state on a modeling tank at the time of moving a material extension unit from the material storage tank to the modeling tank side in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG. 図5に示す三次元造形装置において材料伸展ユニットを材料貯留槽から造形槽側に移動させた場合における不要材料受け体上での作動状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation state on the unnecessary material receptacle at the time of moving a material extension unit from the material storage tank to the modeling tank side in the three-dimensional modeling apparatus shown in FIG.

以下、本発明に係る三次元造形装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る三次元造形装置100の主要部の構成を模式的に示す断面図である。また、図2は、図1に示す三次元造形装置100の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この三次元造形装置100は、石膏や澱粉などからなる粉末材料を結合剤によって結合させることにより所望する立体造形物WKを下方から上方に向かって積層して成形する機械装置である。   Hereinafter, an embodiment of a three-dimensional modeling apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of a three-dimensional modeling apparatus 100 according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a control system for controlling the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 shown in FIG. Note that each drawing referred to in the present specification is schematically represented by exaggerating some of the components in order to facilitate understanding of the present invention. For this reason, the dimension, ratio, etc. between each component may differ. The three-dimensional modeling apparatus 100 is a mechanical apparatus that laminates and forms a desired three-dimensional modeled object WK from below to above by bonding powder materials made of gypsum, starch, and the like with a binder.

(三次元造形装置100の構成)
三次元造形装置100は、造形槽110を備えている。造形槽110は、立体造形物WKの材料となる粉末材料PMを後述する材料貯留槽140から受け入れて立体造形物WKを成形するための収容容器であり、金属板を平面視で方形の有底筒状に形成して構成されている。より具体的には、造形槽110は、主として、造形ステージ111および側壁112をそれぞれ備えて構成されている。
(Configuration of 3D modeling apparatus 100)
The three-dimensional modeling apparatus 100 includes a modeling tank 110. The modeling tank 110 is a container for receiving the powder material PM, which is a material of the three-dimensional modeled object WK, from a material storage tank 140 to be described later, and molding the three-dimensional modeled object WK, and has a rectangular bottom in a plan view. It is formed in a cylindrical shape. More specifically, the modeling tank 110 mainly includes a modeling stage 111 and a side wall 112.

造形ステージ111は、造形槽110の底部を構成する板状の部品であり、平面視で方形の金属板で構成されている。この造形ステージ111は、造形ステージ昇降機構113によって側壁112に対して摺動しながらZ軸方向となる図示上下方向に昇降可能に支持されている。側壁112は、造形槽110の側壁を構成する板状の部品であり、造形ステージ111の周囲を囲むように造形ステージ111の4つの辺上に起立した状態でそれぞれ設けられている。これにより、造形槽110は、造形ステージ111の対向する上方が開口する箱状に形成されている。なお、造形槽110の側壁112の上端部の高さは後述する材料貯留槽140の側壁142の上端部と同じ高さの面一に形成されている。   The modeling stage 111 is a plate-like component that constitutes the bottom of the modeling tank 110, and is configured by a rectangular metal plate in plan view. The modeling stage 111 is supported by a modeling stage elevating mechanism 113 so as to be movable up and down in the vertical direction in the figure, which is the Z-axis direction, while sliding with respect to the side wall 112. The side walls 112 are plate-like components that constitute the side walls of the modeling tank 110, and are provided in a state of standing on the four sides of the modeling stage 111 so as to surround the periphery of the modeling stage 111. Thereby, the modeling tank 110 is formed in the box shape which the upper direction which the modeling stage 111 opposes opens. In addition, the height of the upper end part of the side wall 112 of the modeling tank 110 is formed in the same height as the upper end part of the side wall 142 of the material storage tank 140 mentioned later.

造形ステージ昇降機構113は、後述する制御装置170の作動制御によって造形ステージ111を上下方向に昇降させるための機械装置であり、主として、昇降台座113a、支持軸113b、駆動モータ113cおよび駆動ベルト113dをそれぞれ備えて構成されている。昇降台座113aは、造形ステージ111を下方から支持する金属板製の部品であり、造形ステージ111を支持する方形の水平板状部分の各周囲がそれぞれ下方に屈曲したした後、下端部が再び水平方向外側にそれぞれ屈曲してフランジ状に張り出す縦断面が矩形波形状に形成されている。   The modeling stage raising / lowering mechanism 113 is a mechanical device for raising and lowering the modeling stage 111 in the vertical direction by operation control of a control device 170 described later, and mainly includes an elevation base 113a, a support shaft 113b, a drive motor 113c, and a drive belt 113d. Each of them is configured. The elevating pedestal 113a is a part made of a metal plate that supports the modeling stage 111 from the lower side, and after each periphery of a rectangular horizontal plate-like portion that supports the modeling stage 111 is bent downward, the lower end is horizontal again. A longitudinal section that is bent outwardly in the direction and projects into a flange shape is formed in a rectangular wave shape.

支持軸113bは、昇降台座113aにおける下端部の張り出した部分に対してネジ嵌合した状態で貫通して起立する棒体である。この支持軸113bは、昇降台座113aを水平状態に保った状態で上下方向に案内できるように昇降台座113aの周囲に複数配置(本実施形態においては4つ)されている。これらの各支持軸113bは、両端部がそれぞれ後述する支持筐体114に対して回転自在な状態で支持されている。   The support shaft 113b is a bar body that penetrates and rises in a state of being screw-fitted to the protruding portion of the lower end portion of the lift base 113a. A plurality of support shafts 113b are arranged (four in this embodiment) around the elevating pedestal 113a so that the elevating pedestal 113a can be guided in the vertical direction while keeping the elevating pedestal 113a in a horizontal state. Each of these support shafts 113b is supported in a state where both ends thereof are rotatable with respect to a support housing 114 described later.

駆動モータ113cは、造形ステージ111を昇降させる駆動源であり、制御装置170によって作動制御される電動機で構成されている。この駆動モータ113cの駆動軸は、駆動ベルト113dを介して前記支持軸113bに連結されている。駆動ベルト113dは、駆動モータ113cおよび各支持軸113bを互いに連結して駆動モータ113cの駆動力を各支持軸113bに伝達するためのゴム製の無端ベルトである。したがって、造形ステージ昇降機構113は、駆動モータ113cが回転駆動することによって駆動ベルト113dを介して各支持軸113bが回転駆動することによって昇降台座113aが昇降して造形ステージ111が昇降する。   The drive motor 113 c is a drive source that raises and lowers the modeling stage 111, and is configured by an electric motor that is operation-controlled by the control device 170. The drive shaft of the drive motor 113c is connected to the support shaft 113b via a drive belt 113d. The drive belt 113d is a rubber endless belt for connecting the drive motor 113c and each support shaft 113b to each other and transmitting the drive force of the drive motor 113c to each support shaft 113b. Therefore, in the modeling stage elevating mechanism 113, when the driving motor 113c is rotationally driven, each support shaft 113b is rotationally driven via the driving belt 113d, whereby the elevating pedestal 113a is elevated and the modeling stage 111 is elevated.

支持筐体114は、造形槽110を支持するとともに造形ステージ昇降機構113を覆う部品であり、金属板を箱状に形成して構成されている。この支持筐体114の下面は、材料貯留槽140に対して接近または離隔するY軸方向(図示左右方向)に沿って貫通した状態で凹状に凹んで形成されるとともに、この凹状に凹んだ部分に配置された造形槽移動機構115に連結されて支持されている。なお、Y軸方向は、前記Z軸方向に対して直交している。   The support housing 114 is a component that supports the modeling tank 110 and covers the modeling stage elevating mechanism 113, and is configured by forming a metal plate in a box shape. The lower surface of the support housing 114 is formed in a concave shape in a state of penetrating along the Y-axis direction (the left-right direction in the drawing) approaching or separating from the material storage tank 140, and the concave portion It is connected to and supported by the modeling tank moving mechanism 115 disposed in the. Note that the Y-axis direction is orthogonal to the Z-axis direction.

造形槽移動機構115は、造形槽110を材料貯留槽140に対して接近させて密着または離隔させるY軸方向に往復移動させるための装置であり、主として、Y方向第1案内ガイド115aおよび駆動モータ115bをそれぞれ備えて構成されている。Y方向第1案内ガイド115aは、支持筐体114を支持した状態で材料貯留槽140に接近させて密着または離隔させるY軸方向に案内するためにY軸方向に延びる金属製のレールや送りネジ機構(いずれも図示せず)を備えた部品である。このY方向第1案内ガイド115aは、三次元造形装置100において固定的に設けられた基台120上に固定的に取り付けられている。   The modeling tank moving mechanism 115 is a device for reciprocating the modeling tank 110 in the Y-axis direction so that the modeling tank 110 is brought into close contact with or separated from the material storage tank 140. The Y-direction first guide guide 115a and the drive motor are mainly used. 115b, respectively. The Y-direction first guide guide 115a is a metal rail or feed screw extending in the Y-axis direction for guiding in the Y-axis direction to be brought into close contact with or separated from the material storage tank 140 while supporting the support housing 114. It is a component provided with a mechanism (both not shown). The Y-direction first guide guide 115a is fixedly mounted on a base 120 that is fixedly provided in the three-dimensional modeling apparatus 100.

駆動モータ115bは、造形槽110および支持筐体114を材料貯留槽140に対して接近または離隔させる方向に往復移動させる駆動源であり、制御装置170によって作動制御される電動機で構成されている。この駆動モータ115bは、Y方向第1案内ガイド115a内の送りネジ機構を回転駆動させることによって造形槽110および支持筐体114をそれぞれ往復移動させる。   The drive motor 115 b is a drive source that reciprocates in the direction in which the modeling tank 110 and the support housing 114 are moved toward or away from the material storage tank 140, and is configured by an electric motor that is controlled by the control device 170. The drive motor 115b reciprocates the modeling tank 110 and the support housing 114 by rotating the feed screw mechanism in the Y-direction first guide guide 115a.

造形槽110に対して材料貯留槽140側とは反対側における支持筐体114上には、不要材料受け体116が設けられている。不要材料受け体116は、造形槽110に供給した粉末材料PMのうちの使用仕切れなかった余剰分を回収するための金属製の容器である。この不要材料受け体116は、造形槽110と同様に上方が開口する箱状に形成されて造形槽110に隣接配置されている。また、造形槽110の上方には、造形ヘッド130が設けられている。   An unnecessary material receiver 116 is provided on the support housing 114 on the side opposite to the material storage tank 140 side with respect to the modeling tank 110. The unnecessary material receptacle 116 is a metal container for recovering an excess portion of the powder material PM supplied to the modeling tank 110 that has not been used. The unnecessary material receptacle 116 is formed in a box shape having an opening at the top like the modeling tank 110 and is disposed adjacent to the modeling tank 110. A modeling head 130 is provided above the modeling tank 110.

造形ヘッド130は、造形槽110内の粉末材料PMをユーザが所望する立体形状となるように結合させるための機械装置であり、主として、吐出ヘッド131およびUVランプ132をそれぞれ備えて構成されている。吐出ヘッド131は、造形槽110内の粉末材料PMに対して紫外線硬化樹脂の液滴を噴射する装置であり、インクジェット方式(圧電素子の撓み変形による体積変化で吐出力を得る方式)の液滴吐出ヘッドで構成されている。ここで、紫外線硬化樹脂は、紫外線を照射されることによってラジカル重合反応やカチオン重合反応により硬化する液体のアクリレート系やエポキシ系の樹脂材である。   The modeling head 130 is a mechanical device for combining the powder material PM in the modeling tank 110 so as to have a three-dimensional shape desired by the user, and mainly includes the ejection head 131 and the UV lamp 132, respectively. . The ejection head 131 is a device that ejects ultraviolet curable resin droplets onto the powder material PM in the modeling tank 110, and is an inkjet method (a method in which an ejection force is obtained by a volume change caused by bending deformation of a piezoelectric element). It consists of a discharge head. Here, the ultraviolet curable resin is a liquid acrylate-based or epoxy-based resin material that is cured by a radical polymerization reaction or a cationic polymerization reaction when irradiated with ultraviolet rays.

UVランプ132は、造形槽110内の粉末材料PMに対して吐出された紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線を照射する光源であり、紫外線を発光するLEDによって構成されている。このUVランプ132は、前記Z軸方向および前記Y軸方向にそれぞれ直交するX軸方向上において吐出ヘッド131の両側にそれぞれ設けられている。これらの吐出ヘッド131およびUVランプ132は、制御装置170によってそれぞれ作動が制御される。この造形ヘッド130は、造形ヘッド走査機構133によって支持されている。   The UV lamp 132 is a light source that irradiates ultraviolet rays for curing the ultraviolet curable resin discharged to the powder material PM in the modeling tank 110, and is configured by an LED that emits ultraviolet rays. The UV lamps 132 are provided on both sides of the ejection head 131 on the X-axis direction orthogonal to the Z-axis direction and the Y-axis direction, respectively. The operations of the discharge head 131 and the UV lamp 132 are controlled by the control device 170. The modeling head 130 is supported by the modeling head scanning mechanism 133.

造形ヘッド走査機構133は、造形ヘッド130を前記X軸方向に沿って往復変位させるための機械装置であり、主として、X方向案内ガイド133aおよび駆動モータ133bをそれぞれ備えて構成されている。X方向案内ガイド133aは、造形ヘッド130を支持した状態で図示X軸方向に案内するためにX軸方向に延びる金属製のレールや2つのプーリ間に無端ベルトを架設した無端ベルト送り機構(いずれも図示せず)を備えた部品である。   The modeling head scanning mechanism 133 is a mechanical device for reciprocating the modeling head 130 along the X-axis direction, and mainly includes an X-direction guide guide 133a and a drive motor 133b. The X-direction guide guide 133a is an endless belt feed mechanism in which an endless belt is installed between a metal rail extending in the X-axis direction and two pulleys in order to guide the modeling head 130 in the X-axis direction shown in the figure. (Not shown).

駆動モータ133bは、造形ヘッド130を造形槽110に対してX軸方向に往復移動させる駆動源であり、制御装置170によって作動制御される電動機で構成されている。この駆動モータ133bは、X方向案内ガイド133a内の無端ベルト送り機構を回転駆動させることによって造形ヘッド130をX軸方向に往復移動させる。   The drive motor 133 b is a drive source that reciprocates the modeling head 130 in the X axis direction with respect to the modeling tank 110, and is configured by an electric motor that is controlled by the control device 170. The drive motor 133b reciprocates the modeling head 130 in the X-axis direction by rotationally driving an endless belt feed mechanism in the X-direction guide guide 133a.

材料貯留槽140は、造形槽110に供給する粉末材料PMを貯留するための収容容器であり、金属板を平面視で方形の有底筒状に形成して構成されている。より具体的には、材料貯留槽130は、主として、供給ステージ141および側壁142をそれぞれ備えて構成されている。供給ステージ141は、材料貯留槽140の底部および側壁の一部をそれぞれ構成して図示上下方向に昇降する部品であり、金属板を側面視でL字状に形成して構成されている。この供給ステージ141は、供給ステージ昇降機構143によって側壁142に対して摺動しながら図示上下方向に昇降可能に支持されている。   The material storage tank 140 is a storage container for storing the powder material PM supplied to the modeling tank 110, and is configured by forming a metal plate into a rectangular bottomed cylindrical shape in plan view. More specifically, the material storage tank 130 mainly includes a supply stage 141 and a side wall 142, respectively. The supply stage 141 is a component that forms part of the bottom and side walls of the material storage tank 140 and moves up and down in the illustrated vertical direction, and is configured by forming a metal plate in an L shape in a side view. The supply stage 141 is supported by the supply stage elevating mechanism 143 so as to be movable up and down in the vertical direction in the figure while sliding with respect to the side wall 142.

側壁142は、供給ステージ141における材料貯留槽140の底部を構成する平面視で方形の部分の周囲(3辺)を囲んで起立する金属板製の部品である。これにより、材料貯留槽140は、供給ステージ141における材料貯留槽140の底部を構成する部分に対向する上方が開口する箱状に形成されている。この側壁142は、基台120の上面に起立した状態で設けられている。すなわち、材料貯留槽140は、供給ステージ141が昇降可能な状態で基台120上に固定的に設けられている。   The side wall 142 is a metal plate part that stands and surrounds the periphery (three sides) of a rectangular portion in plan view that constitutes the bottom of the material storage tank 140 in the supply stage 141. Thereby, the material storage tank 140 is formed in the box shape which the upper part facing the part which comprises the bottom part of the material storage tank 140 in the supply stage 141 opens. The side wall 142 is provided in a standing state on the upper surface of the base 120. That is, the material storage tank 140 is fixedly provided on the base 120 in a state where the supply stage 141 can be moved up and down.

供給ステージ昇降機構143は、制御装置170の作動制御によって供給ステージ141を上下方向に昇降させる装置であり、主として、Z方向案内ガイド143aおよび駆動モータ143bをそれぞれ備えて構成されている。Z方向案内ガイド143aは、供給ステージ141を図示Z軸方向に案内するためにZ軸方向に延びる金属製のレールや送りネジ機構(いずれも図示せず)を備えた部品である。このZ方向案内ガイド143aは、基台120上に起立した状態で固定的に設けられている。   The supply stage raising / lowering mechanism 143 is a device that raises and lowers the supply stage 141 in the vertical direction by the operation control of the control device 170, and mainly includes a Z-direction guide guide 143a and a drive motor 143b. The Z-direction guide 143a is a component including a metal rail and a feed screw mechanism (both not shown) extending in the Z-axis direction in order to guide the supply stage 141 in the Z-axis direction shown in the figure. The Z-direction guide 143a is fixedly provided in a standing state on the base 120.

駆動モータ143bは、供給ステージ141をZ軸方向に昇降させる駆動源であり、制御装置170によって作動制御される電動機で構成されている。この駆動モータ143bは、Z方向案内ガイド143の一方の端部側における基台120上に固定的に設けられており、Z軸方向案内ガイド143a内の送りネジ機構を回転駆動させることによって供給ステージ141を昇降させる。   The drive motor 143 b is a drive source that raises and lowers the supply stage 141 in the Z-axis direction, and is configured by an electric motor that is controlled by the control device 170. The drive motor 143b is fixedly provided on the base 120 on one end side of the Z-direction guide guide 143, and rotates to drive the feed screw mechanism in the Z-axis direction guide guide 143a. 141 is moved up and down.

材料貯留槽140の上方には、材料伸展ユニット150が設けられている。材料伸展ユニット150は、材料貯留槽140上から造形槽110上に移動して材料貯留槽130内の粉末材料PMを造形槽110上に供給して平らに敷き広げるための装置であり、主として、伸展体151、駆動ベルト152、材料解し体153、駆動モータ154、高さ規制体155およびユニット支持体156をそれぞれ備えて構成されている。   A material extension unit 150 is provided above the material storage tank 140. The material extension unit 150 is a device for moving from the material storage tank 140 onto the modeling tank 110 to supply the powder material PM in the material storage tank 130 onto the modeling tank 110 and spreading it flatly. The extension body 151, the drive belt 152, the material unraveling body 153, the drive motor 154, the height regulating body 155, and the unit support body 156 are provided.

伸展体151は、材料貯留槽140内の粉末材料PMの表層を造形槽110上に押し出して造形槽110上に敷き広げる部品であり、X軸方向に沿って延びる金属製のローラで構成されている。この伸展体151は、両端部がユニット支持体156に回転自在に保持された状態でプーリ(図示せず)、2つの歯車(図示せず)、および駆動ベルト152をそれぞれ介して駆動モータ154に連結されている。   The extension body 151 is a part that extrudes the surface layer of the powder material PM in the material storage tank 140 onto the modeling tank 110 and spreads it on the modeling tank 110, and is composed of a metal roller extending along the X-axis direction. Yes. The extension body 151 is connected to the drive motor 154 via a pulley (not shown), two gears (not shown), and a drive belt 152 in a state where both ends are rotatably held by the unit support 156. It is connected.

この場合、プーリは、駆動ベルト152が掛けられて回転駆動する円筒状の部品であり、ユニット支持体156に回転自在に支持されている。また、2つの歯車は、前記プーリの回転方向を逆転させて伸展体151に伝達するための部品であり、一方の歯車が前記プーリと一体的に同方向に回転するとともに他方の歯車が伸展体151に取り付けられた状態で前記一方の歯車と噛合って同一方の歯車と逆は方向に回転する。また、伸展体151は、ローラの下端部が材料貯留槽140の側壁142の上端部よりも若干(例えば、0.1mm〜1.0mm)上方に位置する高さに支持されている。本実施形態においては、伸展体151は、ローラの下端部が材料貯留槽140の側壁142の上端部よりも0.5mmだけ上方に位置する高さに支持されている。   In this case, the pulley is a cylindrical part that is driven to rotate by being driven by the drive belt 152, and is rotatably supported by the unit support 156. The two gears are components for reversing the direction of rotation of the pulley and transmitting it to the extension body 151. One gear rotates integrally with the pulley in the same direction and the other gear extends to the extension body. In the state of being attached to the gear 151, the gear meshes with the one gear and rotates in the opposite direction to the one gear. Further, the extension body 151 is supported at a height at which the lower end portion of the roller is located slightly above the upper end portion of the side wall 142 of the material storage tank 140 (for example, 0.1 mm to 1.0 mm). In the present embodiment, the extension body 151 is supported at a height at which the lower end of the roller is positioned 0.5 mm above the upper end of the side wall 142 of the material storage tank 140.

駆動ベルト152は、駆動モータ154の回転駆動力を伸展体151および材料解し体153に伝達する部品であり、ゴム製の平ベルトからなる無端ベルトで構成されている。なお、駆動ベルト152は、駆動モータ154の回転駆動力を伸展体151および材料解し体153に伝達することができる部品であればよく、断面が円形や台形状のベルトであってもよいし、歯付きベルトであってもよい。   The driving belt 152 is a component that transmits the rotational driving force of the driving motor 154 to the extension body 151 and the material unraveling body 153, and is constituted by an endless belt made of a rubber flat belt. The driving belt 152 may be any component that can transmit the rotational driving force of the driving motor 154 to the extension body 151 and the material unraveling body 153, and may be a belt having a circular or trapezoidal cross section. A toothed belt may also be used.

材料解し体153は、図3に示すように、材料貯留槽140内に貯留されている粉末材料PMの表層部分を前記伸展体151の通過に先立って解すための部品であり、主として、回転ロッド153a、解し部153およびプーリ153cをそれぞれ備えて構成されている。回転ロッド152aは、図3に示すように、解し部153bを支持して回転駆動する部品であり、X軸方向の延びる金属製の丸棒で構成されている。   As shown in FIG. 3, the material unraveling body 153 is a part for unraveling the surface layer portion of the powder material PM stored in the material storage tank 140 prior to the passage of the extension body 151. The rod 153a, the unwinding portion 153, and the pulley 153c are provided. As shown in FIG. 3, the rotating rod 152a is a component that supports and rotates the unwinding portion 153b, and is composed of a metal round bar extending in the X-axis direction.

解し部153bは、材料貯留槽140内に貯留されている粉末材料PMの表層部分に挿し込まれてこの表層部分を解す部分であり、回転ロッド153aの外周面から張り出して形成されている。より具体的には、解し部153bは、回転ロッド153aの長手方向に延びる金属製の板状体が回転ロッド153aの周方向に等間隔に複数枚取り付けられて構成されている。すなわち、材料解し体153は、水車のような形状に形成されている。本実施形態においては、解し部153bは、X軸方向に延びる長方形状(帯状)の板状体が回転ロッド153aの周方向に等間隔に8つ設けられている。この場合、解し部153bのX軸方向の長さは、材料貯留槽140のX軸方向の内寸以下の長さに設定されている。   The unraveling portion 153b is a portion that is inserted into the surface layer portion of the powder material PM stored in the material storage tank 140 to unravel the surface layer portion, and is formed to protrude from the outer peripheral surface of the rotating rod 153a. More specifically, the unraveling portion 153b is configured by attaching a plurality of metal plate-like bodies extending in the longitudinal direction of the rotating rod 153a at equal intervals in the circumferential direction of the rotating rod 153a. That is, the material breaker 153 is formed in a shape like a water wheel. In the present embodiment, the unraveling portion 153b is provided with eight rectangular (band-like) plate-like bodies extending in the X-axis direction at equal intervals in the circumferential direction of the rotating rod 153a. In this case, the length of the unwinding portion 153b in the X-axis direction is set to a length equal to or shorter than the inner dimension of the material storage tank 140 in the X-axis direction.

また、解し部153bの回転ロッド153aからの張り出し量は、解し部153bが粉末材料PM内に挿し込まれた際に、回転ロッド153aの外周面が粉末材料PMの上面に接触する張り出し量または同粉末材料PMの上面に回転ロッド153aの外周面が接触しない張り出し量にそれぞれ設定することができる。この場合、解し部153bは、解し部153bが粉末材料PM内に挿し込まれた際に回転ロッド153aの外周面が粉末材料PMの上面に接触する張り出し量に設定することによって粉末材料PMの飛散を抑えることができる。   Further, the amount of protrusion of the unwinding portion 153b from the rotating rod 153a is such that the outer peripheral surface of the rotating rod 153a contacts the upper surface of the powder material PM when the unwinding portion 153b is inserted into the powder material PM. Or it can set to the overhang | projection amount which the outer peripheral surface of the rotating rod 153a does not contact with the upper surface of the same powder material PM, respectively. In this case, the unraveling part 153b sets the powder material PM by setting the overhang amount so that the outer peripheral surface of the rotating rod 153a contacts the upper surface of the powder material PM when the unraveling part 153b is inserted into the powder material PM. Can be suppressed.

また、解し部153bは、解し部153bが粉末材料PM内に挿し込まれた際に粉末材料PMの上面に接触しない張り出し量に設定することによって粉末材料PMを跳ね上げてより粉末状に解すことができる。本実施形態においては、解し部153bは、解し部153bが粉末材料PM内に挿し込まれた際に回転ロッド153aの外周面が粉末材料PMの上面に接触する張り出し量で、各解し部153bが同じ張り出し量で形成されている。   Further, the unraveling portion 153b is set to a protruding amount that does not contact the upper surface of the powder material PM when the unraveling portion 153b is inserted into the powder material PM, so that the powder material PM jumps up and becomes more powdery. Can be solved. In the present embodiment, the unraveling part 153b is an unraveling amount in which the outer peripheral surface of the rotating rod 153a contacts the upper surface of the powder material PM when the unraveling part 153b is inserted into the powder material PM. The part 153b is formed with the same overhang amount.

プーリ153cは、駆動ベルト152によって伝達される駆動モータ154の回転駆動力を回転ロッド153aに伝達する部品であり、樹脂材を円筒状に形成して構成されている。すなわち、プーリ153cは、駆動ベルト152に対して平面同士が面接触することにより滑りを許容した状態で駆動モータ154の回転駆動力を受けている。   The pulley 153c is a component that transmits the rotational driving force of the driving motor 154 transmitted by the driving belt 152 to the rotating rod 153a, and is configured by forming a resin material in a cylindrical shape. In other words, the pulley 153 c receives the rotational driving force of the driving motor 154 in a state in which slippage is allowed due to plane contact with the driving belt 152.

この材料解し体153は、回転ロッド153aの両端部がユニット支持体156に回転自在に保持された状態でプーリ153cおよびこのプーリ153cに掛けられる駆動ベルト152を介して駆動モータ154に連結されている。この場合、材料解し体153は、解し部153bの下端部が回転ロッド153aの下端部以上、好ましくは回転ロッド153aの下端部よりも若干(例えば、0.1mm〜1.0mm)上方に位置する高さに支持されている。本実施形態においては、材料解し体153は、解し部153bの下端部が回転ロッド153aの下端部よりも0.2mmだけ上方に位置する位置に支持されている。   The material unraveling body 153 is connected to a driving motor 154 via a pulley 153c and a driving belt 152 hung on the pulley 153c in a state where both ends of the rotating rod 153a are rotatably held by the unit support 156. Yes. In this case, in the material unraveling body 153, the lower end portion of the unraveling portion 153b is not less than the lower end portion of the rotating rod 153a, preferably slightly above the lower end portion of the rotating rod 153a (for example, 0.1 mm to 1.0 mm). It is supported at the position where it is located. In the present embodiment, the material unraveling body 153 is supported at a position where the lower end portion of the unraveling portion 153b is positioned 0.2 mm above the lower end portion of the rotating rod 153a.

駆動モータ154は、伸展体151および材料解し体153をそれぞれ回転駆動させる駆動源であり、制御装置170によって作動制御される電動機で構成されている。この駆動モータ154は、ユニット支持体156に取り付けられており、前記した図示しないプーリおよびプーリ153cに駆動ベルト152を介してそれぞれ連結されている。これにより、駆動モータ154は、伸展体151を前記プーリ、前記2つの歯車および駆動ベルト152をそれぞれ介して造形槽110側に対して下方から上方に向かって回転駆動させるとともに、材料解し体153を駆動ベルト152およびプーリ153cをそれぞれ介して伸展体151側に対して下方孔から上方に向かって回転駆動させる。   The drive motor 154 is a drive source that rotates and drives the extension body 151 and the material unraveling body 153, and is configured by an electric motor that is controlled by the control device 170. The drive motor 154 is attached to the unit support 156, and is connected to the pulley (not shown) and the pulley 153c via the drive belt 152, respectively. As a result, the drive motor 154 rotationally drives the extension body 151 from the lower side to the upper side with respect to the modeling tank 110 side through the pulley, the two gears, and the drive belt 152, and the material unraveling body 153. Is driven to rotate upward from the lower hole with respect to the extending body 151 side via the drive belt 152 and the pulley 153c.

高さ規制体155は、材料解し体153に対して材料貯留槽140内に貯留されている粉末材料PMの表層部分の高さを規定するための部品であり、金属製の板状体で構成されている。より具体的には、高さ規制体155は、X軸方向に延びる長方形(帯状)の板状体で構成されており、その両端部がユニット支持体156にそれぞれ固定的に支持されている。この場合、高さ規制体155は、材料解し体153に対して供給が許容できる粉末材料PMの上面位置に板状体の下端部が位置するように設けられている。   The height regulating body 155 is a component for defining the height of the surface layer portion of the powder material PM stored in the material storage tank 140 with respect to the material unraveling body 153, and is a metal plate-like body. It is configured. More specifically, the height restricting body 155 is formed of a rectangular (band-shaped) plate-like body extending in the X-axis direction, and both end portions thereof are fixedly supported by the unit support bodies 156, respectively. In this case, the height regulation body 155 is provided so that the lower end portion of the plate-like body is positioned at the upper surface position of the powder material PM that can be supplied to the material unraveling body 153.

ユニット支持体156は、材料貯留槽140および造形槽110の各上方で伸展体151、材料解し体153および高さ規制体155をそれぞれ支持する部品であり、伸展体151、材料解し体153および高さ規制体155の各両端部側にそれぞれ起立する金属製の板状体で構成されている。このユニット支持体156は、下端部が伸展ユニット移動機構160に支持された状態で、材料貯留槽140および造形槽110の各上方で伸展体151、材料解し体153および高さ規制体155の各両端部を支持している。   The unit support 156 is a part that supports the extension body 151, the material unraveling body 153, and the height regulating body 155 above each of the material storage tank 140 and the modeling tank 110, and the extension body 151 and the material unraveling body 153. And a plate-shaped body made of metal that stands on the both end sides of the height regulating body 155. The unit support 156 has the lower end portion supported by the extension unit moving mechanism 160 and the extension body 151, the material unraveling body 153, and the height regulation body 155 above the material storage tank 140 and the modeling tank 110. Each end is supported.

伸展ユニット移動機構160は、材料伸展ユニット150を材料貯留槽140と造形槽110との間で往復移動させるための装置であり、主として、Y方向第2案内ガイド161および駆動モータ162をそれぞれ備えて構成されている。Y方向第2案内ガイド161は、ユニット支持体156を支持して材料貯留槽140と造形槽110との間のY軸方向に案内するためにY軸方向に延びる金属製のレールや送りネジ機構(いずれも図示せず)を備えた部品である。このY方向第2案内ガイド161は、前記基台120上に固定的に取り付けられている。   The extension unit moving mechanism 160 is a device for reciprocating the material extension unit 150 between the material storage tank 140 and the modeling tank 110, and mainly includes a Y-direction second guide guide 161 and a drive motor 162. It is configured. The Y-direction second guide guide 161 is a metal rail or feed screw mechanism that extends in the Y-axis direction to support the unit support 156 and guide it in the Y-axis direction between the material storage tank 140 and the modeling tank 110. (None of which is shown). The Y direction second guide 161 is fixedly mounted on the base 120.

駆動モータ162は、材料伸展ユニット150を材料貯留槽140と造形槽110との間で往復移動させる駆動源であり、制御装置170によって作動制御される電動機で構成されている。この駆動モータ162は、Y方向第2案内ガイド161内の送りネジ機構を回転駆動させることによって材料伸展ユニット150を往復移動させる。   The drive motor 162 is a drive source that reciprocates the material extension unit 150 between the material storage tank 140 and the modeling tank 110, and is configured by an electric motor that is controlled by the control device 170. The drive motor 162 reciprocates the material extension unit 150 by rotationally driving a feed screw mechanism in the Y direction second guide guide 161.

制御装置170は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、インターフェース171を介して接続される外部コンピュータ装置200からの指示および三次元造形装置100における図示しない筐体に設けられる操作パネル172からの入力操作に従って三次元造形装置100の全体の作動を総合的に制御する。本実施形態においては、制御装置170は、少なくとも、造形ステージ昇降機構113の駆動モータ113c、造形槽移動機構115の駆動モータ115b、造形ヘッド130、造形ヘッド走査機構133の駆動モータ133b、供給ステージ昇降機構143の駆動モータ143b、材料伸展ユニット150の駆動モータ155および伸展ユニット移動機構160の駆動モータ162の作動をそれぞれ制御する。   The control device 170 is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control device 170 is provided in an instruction from the external computer device 200 connected via the interface 171 and a housing (not shown) in the 3D modeling apparatus 100. The entire operation of the 3D modeling apparatus 100 is comprehensively controlled in accordance with an input operation from the operation panel 172. In the present embodiment, the control device 170 includes at least a driving motor 113c for the modeling stage lifting mechanism 113, a driving motor 115b for the modeling tank moving mechanism 115, a modeling head 130, a driving motor 133b for the modeling head scanning mechanism 133, and a supply stage lifting / lowering. The operation of the drive motor 143b of the mechanism 143, the drive motor 155 of the material extension unit 150, and the drive motor 162 of the extension unit moving mechanism 160 is controlled.

外部コンピュータ装置200は、CPU、ROM、RAM、ハードディスクなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、キーボードおよびマウスからなる入力装置201および液晶ディスプレイからなる表示装置202を備えるパーソナルコンピュータ(所謂パソコン)であり、図示しない造形プログラムを実行することにより三次元造形装置100の作動を制御する。この場合、造形プログラムは、ユーザにより予め前記ハードディスクに記憶されている。なお、外部コンピュータ装置200は、三次元造形装置100の作動を制御することができれば、どのような形式のコンピュータ装置であってもよい。   The external computer device 200 is constituted by a microcomputer composed of a CPU, ROM, RAM, hard disk, etc., and is a personal computer (so-called personal computer) including an input device 201 composed of a keyboard and a mouse and a display device 202 composed of a liquid crystal display. The operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 is controlled by executing a modeling program (not shown). In this case, the modeling program is stored in the hard disk in advance by the user. The external computer device 200 may be any type of computer device as long as the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 can be controlled.

(三次元造形装置100の作動)
次に、このように構成した三次元造形装置100の作動について説明する。まず、ユーザは、外部コンピュータ装置200と三次元造形装置100とをインターフェース131を介して接続し、外部コンピュータ装置200および三次元造形装置100の電源をそれぞれONにする。これにより、外部コンピュータ装置200は、図示しない所定の制御プログラムを実行することによりユーザからの指令の入力を待つ待機状態となる。
(Operation of 3D modeling apparatus 100)
Next, the operation of the three-dimensional modeling apparatus 100 configured as described above will be described. First, the user connects the external computer apparatus 200 and the 3D modeling apparatus 100 via the interface 131, and turns on the power of the external computer apparatus 200 and the 3D modeling apparatus 100, respectively. As a result, the external computer device 200 enters a standby state in which it waits for the input of a command from the user by executing a predetermined control program (not shown).

また、三次元造形装置100は、制御装置170内のROMに予め記憶されている図示しない所定の制御プログラムを実行することにより、造形槽110、造形ステージ111、造形ヘッド130、供給ステージ141および材料伸展ユニット150をそれぞれ原点復帰させた後(図1参照)、外部コンピュータ装置200からの指示を待つ待機状態となる。   In addition, the three-dimensional modeling apparatus 100 executes a predetermined control program (not shown) stored in advance in a ROM in the control apparatus 170, thereby forming the modeling tank 110, the modeling stage 111, the modeling head 130, the supply stage 141, and the material. After each of the extension units 150 is returned to the origin (see FIG. 1), it enters a standby state waiting for an instruction from the external computer device 200.

なお、この場合、造形槽110の原点位置とは、材料貯留槽140からY軸方向上における最も離隔した立体造形物WKを造形する位置である。また、造形ステージ111の原点位置とは、Z軸方向上で最も上昇した位置であって造形ステージ111が側壁112の上端部と面一となる位置である。また、造形ヘッド130の原点位置とは、X軸方向における一方の端部側の移動可能限界位置である。また、供給ステージ141の原点位置とは、Z軸方向に最も下降した位置であって材料貯留槽140のZ方向における最奥部である。また、材料伸展ユニット150の原点位置とは、造形槽110からY軸方向上においても最も離隔した三次元造形装置100の前面側の位置である。   In this case, the origin position of the modeling tank 110 is a position for modeling the three-dimensional modeled object WK that is most separated from the material storage tank 140 in the Y-axis direction. In addition, the origin position of the modeling stage 111 is a position that is most elevated in the Z-axis direction, and is a position where the modeling stage 111 is flush with the upper end portion of the side wall 112. The origin position of the modeling head 130 is a movable limit position on one end side in the X-axis direction. The origin position of the supply stage 141 is a position that is the lowest in the Z-axis direction and is the innermost portion of the material storage tank 140 in the Z direction. The origin position of the material extension unit 150 is a position on the front surface side of the three-dimensional modeling apparatus 100 that is farthest from the modeling tank 110 in the Y-axis direction.

次に、ユーザは、三次元造形装置100における材料貯留槽140内に粉末材料PMを充填した後、外部コンピュータ装置200の入力装置201を操作して、外部コンピュータ装置200に図示しない造形プログラムの実行を指示する。この場合、この造形プログラムは、ユーザが所望する三次元形状を立体造形物WKとして成形するために、立体造形物WKを複数の横断面で分割した断面加工データを生成して三次元造形装置100に出力するプログラムである。   Next, after filling the material storage tank 140 in the three-dimensional modeling apparatus 100 with the powder material PM, the user operates the input device 201 of the external computer apparatus 200 to execute a modeling program (not shown) on the external computer apparatus 200. Instruct. In this case, the modeling program generates cross-section processing data obtained by dividing the three-dimensional structure WK into a plurality of cross sections in order to form the three-dimensional shape desired by the user as the three-dimensional structure WK. It is a program that outputs to.

この指示に応答して、外部コンピュータ装置200は、造形プログラムの実行を開始して断面加工データを生成する。この場合、外部コンピュータ装置200は、ユーザによって入力された三次元形状を表わす3次元形状データに基づいて断面加工データを生成する。そして、外部コンピュータ装置200は、生成した断面加工データを三次元造形装置100の制御装置170に出力する。断面加工データを入力した三次元造形装置100の制御装置170は、造形ステージ昇降機構113、造形槽移動機構115、造形ヘッド130、造形ヘッド走査機構133、供給ステージ昇降機構143、材料伸展ユニット150および伸展ユニット移動機構160の作動をそれぞれ制御して造形槽110内で粉末材料PMを結合させて立体造形物WKを下方から上方に向かって層を積み重ねて成形する。   In response to this instruction, the external computer device 200 starts execution of the modeling program and generates cross-section processing data. In this case, the external computer device 200 generates cross-section processing data based on the three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape input by the user. Then, the external computer device 200 outputs the generated cross-section processing data to the control device 170 of the three-dimensional modeling apparatus 100. The controller 170 of the three-dimensional modeling apparatus 100 that has input the cross-section processing data includes a modeling stage lifting mechanism 113, a modeling tank moving mechanism 115, a modeling head 130, a modeling head scanning mechanism 133, a supply stage lifting mechanism 143, a material extension unit 150, and The operation of the extension unit moving mechanism 160 is controlled to combine the powder material PM in the modeling tank 110 to form the three-dimensional modeled object WK by stacking layers from below to above.

この立体造形物WKの造形過程において、制御装置170は、材料貯留槽140内の粉末材料PMを造形槽110に供給しながら立体造形物WKの造形を行う。具体的には、制御装置170は、次のサブステップ1〜サブステップ4の各処理を実行することによって粉末材料PMの供給処理を実行する。   In the modeling process of the three-dimensional structure WK, the control device 170 forms the three-dimensional structure WK while supplying the powder material PM in the material storage tank 140 to the modeling tank 110. Specifically, the control device 170 executes the supply process of the powder material PM by executing the processes of the following sub-step 1 to sub-step 4.

サブステップ1;まず、制御装置170は、造形槽110の位置決めを行う。具体的には、制御装置170は、図4に示すように、造形槽移動機構115の駆動モータ115bの作動を制御することにより造形槽110を材料貯留槽140側に移動させて材料貯留槽140に密着させる。 Substep 1; First, the controller 170 positions the modeling tank 110. Specifically, as shown in FIG. 4, the control device 170 controls the operation of the drive motor 115 b of the modeling tank moving mechanism 115 to move the modeling tank 110 to the material storage tank 140 side to thereby move the material storage tank 140. Adhere to.

サブステップ2:次に、制御装置170は、造形ステージ111および供給ステージ141のZ軸方向における位置である高さの位置決めを行う。具体的には、制御装置170は、図5に示すように、供給ステージ昇降機構143の駆動モータ143bの作動を制御して供給ステージ141を上昇させるとともに造形ステージ昇降機構113の駆動モータ113cの作動を制御して造形ステージ111を下降させる。 Sub-step 2: Next, the control device 170 performs positioning of the height, which is the position in the Z-axis direction, of the modeling stage 111 and the supply stage 141. Specifically, as shown in FIG. 5, the control device 170 controls the operation of the drive motor 143 b of the supply stage elevating mechanism 143 to raise the supply stage 141 and operate the drive motor 113 c of the modeling stage elevating mechanism 113. And the modeling stage 111 is lowered.

この場合、制御装置170は、供給ステージ141を供給ステージ141上の粉末材料PMの上面が材料貯留槽140の側壁142の上端部に対して僅か(0.5mm〜数mm)に上方に突出する高さ位置に位置決めする。本実施形態においては、制御装置170は、供給ステージ141を供給ステージ141上の粉末材料PMの上面が材料貯留槽140の側壁142の上端部に対して1.0mmだけ上方に突出する高さ位置に位置決めする。これにより、材料伸展ユニット150における伸展ローラ151および材料解し体153の解し部153bの各下端部が押上げられた粉末材料PMの表層部分にそれぞれ挿入される。   In this case, the control device 170 projects the supply stage 141 upward slightly so that the upper surface of the powder material PM on the supply stage 141 is slightly (0.5 mm to several mm) with respect to the upper end portion of the side wall 142 of the material storage tank 140. Position at the height position. In the present embodiment, the control device 170 has a height position at which the upper surface of the powder material PM on the supply stage 141 protrudes upward by 1.0 mm from the upper end portion of the side wall 142 of the material storage tank 140. Position to. As a result, the lower ends of the extending roller 151 and the unwinding portion 153b of the material unwinding body 153 in the material extending unit 150 are inserted into the surface layer portion of the powder material PM that has been pushed up.

また、制御装置170は、造形ステージ111を造形ステージ111上の粉末材料PMの上面が造形槽110の側壁112の上端部に対して僅か(0.05mm〜数mm)に下方に突出する高さ位置に位置決めする。本実施形態においては、制御装置170は、造形ステージ111を造形ステージ111上の粉末材料PMの上面が造形槽110の側壁112の上端部に対して0.1mmだけ下方に突出する高さ位置に位置決めする。   In addition, the control device 170 has a height at which the upper surface of the powder material PM on the modeling stage 111 protrudes downward slightly (0.05 mm to several mm) with respect to the upper end portion of the side wall 112 of the modeling tank 110. Position to position. In the present embodiment, the control device 170 places the modeling stage 111 at a height position where the upper surface of the powder material PM on the modeling stage 111 protrudes downward by 0.1 mm with respect to the upper end portion of the side wall 112 of the modeling tank 110. Position it.

サブステップ3:次に、制御装置170は、材料伸展ユニット150を用いて材料貯留槽140内の粉末材料PMを造形槽110内に供給する。具体的には、制御装置170は、図6に示すように、材料伸展ユニット150における駆動モータ154を作動させて材料解し体153および伸展ローラ151をそれぞれ回転駆動させた後、伸展ユニット移動機構160の駆動モータ162の作動を制御して材料伸展ユニット150を材料貯留槽140から造形槽110に向けて移動させる。この場合、図6における破線矢印に示すように、材料解し体153は伸展体151側に対して下方から上方に向かって回転駆動するとともに、伸展体151は材料解し体153側に対して下方から上方に向かって回転駆動する。すなわち、材料解し体153と伸展体151とは互いに向かい合う側で互いに下方から上方に向かう互いに逆方向に回転駆動する。 Sub-step 3: Next, the control device 170 supplies the powder material PM in the material storage tank 140 into the modeling tank 110 using the material extension unit 150. Specifically, as shown in FIG. 6, the control device 170 operates the drive motor 154 in the material extension unit 150 to rotate the material unraveling body 153 and the extension roller 151, respectively, and then the extension unit moving mechanism. The material extending unit 150 is moved from the material storage tank 140 toward the modeling tank 110 by controlling the operation of the drive motor 162 of 160. In this case, as shown by a broken line arrow in FIG. 6, the material unraveling body 153 is rotationally driven from the lower side to the upper side with respect to the extending body 151 side, and the extending body 151 is moved with respect to the material unraveling body 153 side. It is rotationally driven from below to above. That is, the material unraveling body 153 and the extension body 151 are rotationally driven in opposite directions from the bottom to the top on the sides facing each other.

これにより、材料貯留槽140内の粉末材料PMの表層部分は、高さ規制体155によって所定の高さ以下の高さに調整された後、回転駆動する材料解し体143の解し部153bによって掘り起こされて解される。そして、材料解し体143によって解された粉末材料PMの表層部分は、材料解し体143の回転駆動によって伸展体151側に押し出された後、伸展体151の回転駆動によって上方に押し出されながら造形槽110側に向かって搬送される。この場合、伸展体151に達した粉末材料PMは、材料解し体153によって予め解されているため全体が伸展体151の前方で連続的に湧水のように流動しながら造形槽110側に搬送される。   As a result, the surface layer portion of the powder material PM in the material storage tank 140 is adjusted to a height equal to or lower than a predetermined height by the height regulating body 155, and then the unwinding portion 153b of the material unraveling body 143 that is rotationally driven. Is dug up and solved. Then, the surface layer portion of the powder material PM unraveled by the material unraveling body 143 is pushed upward by the rotational drive of the extension body 151 after being pushed out to the extension body 151 side by the rotational drive of the material unraveling body 143. It is conveyed toward the modeling tank 110 side. In this case, since the powder material PM that has reached the extension body 151 is preliminarily dissolved by the material unraveling body 153, the powder material PM flows to the modeling tank 110 side while continuously flowing like spring water in front of the extension body 151. Be transported.

伸展体151によって造形槽110側に押された粉末材料PMは、図7に示すように、互いに密着する材料貯留槽140の側壁142および造形槽110の側壁112の各上端部上を通って造形槽110内に運ばれる。この場合、材料解し体153の解し部153bおよび伸展体151の各下端部は、貯留槽140の側壁142および造形槽110の側壁112の各上端部よりも上方に位置しているため、各側壁142,112に接触することはない。   As shown in FIG. 7, the powder material PM pushed to the modeling tank 110 side by the extending body 151 passes through the upper side of the side wall 142 of the material storage tank 140 and the side wall 112 of the modeling tank 110 that are in close contact with each other. It is carried into the tank 110. In this case, since the lower end portions of the unraveling portion 153b of the material unraveling body 153 and the extending body 151 are located above the upper end portions of the side wall 142 of the storage tank 140 and the side wall 112 of the modeling tank 110, There is no contact with each side wall 142,112.

また、仮に、材料解し体153の解し部153bおよび伸展体151が何らかの不具合によって各側壁142,112に接触した場合であっても、材料解し体153および伸展体151が駆動ベルト152に対してプーリ153cや図示しない前記プーリが滑ることにより材料解し体153、伸展体151、造形槽110および材料貯留槽140を損傷することが防止される。   Further, even if the unraveling part 153b of the material unraveling body 153 and the extension body 151 come into contact with the side walls 142 and 112 due to some trouble, the material unraveling body 153 and the extension body 151 are attached to the drive belt 152. On the other hand, slipping of the pulley 153c and the pulley (not shown) prevents the material unraveling body 153, the extension body 151, the modeling tank 110, and the material storage tank 140 from being damaged.

次いで、造形槽110内に導かれた粉末材料PMは、図8に示すように、伸展体151の回転駆動によって一部が上方に押し出されながら他の一部が伸展体151に押圧されて後方に敷かれていく。これにより、伸展体151は、伸展体151の後方側に平らで凹凸のない緻密な表面で粉末材料PMを敷くことができる。なお、この場合、回転駆動する材料解し体153は、解し部153b下端部が伸展体151の下端部より上方に位置しているため、造形槽110内の粉末材料PMや立体造形物WKに接触することはない。そして、図9に示すように、伸展体153が不要材料受け体116上まで移動することによって造形槽111内で敷き切れなかった余剰の粉末材料PMが不要材料受け体116内に導かれる。   Next, as shown in FIG. 8, the powder material PM introduced into the modeling tank 110 is pushed backward by the extension body 151 while being partly pushed upward by the rotational drive of the extension body 151. Will be laid. Thereby, the extending body 151 can spread the powder material PM on the back side of the extending body 151 on a flat and dense surface without unevenness. In this case, since the lower end portion of the unraveling portion 153b is positioned above the lower end portion of the extension body 151, the material unraveling body 153 that is rotationally driven has the powder material PM and the three-dimensional structure WK in the modeling tank 110. Never touch. Then, as shown in FIG. 9, the extended powder 153 moves up to the unnecessary material receiver 116, so that excess powder material PM that cannot be spread in the modeling tank 111 is guided into the unnecessary material receiver 116.

次いで、制御装置170は、伸展ユニット移動機構160の駆動モータ162の作動を制御して材料伸展ユニット150を造形槽110から材料貯留槽140に向けて移動させる。この場合、制御装置170は、材料伸展ユニット150における駆動モータ154の作動を制御して材料解し体153および伸展ローラ151の各回転駆動を停止させてもよいが、これらの各回転駆動を維持した状態で伸展ユニット移動機構160を移動させることにより整地した粉末材料PMの表面の損傷を防止することができる。そして、制御装置170は、材料伸展ユニット150を材料貯留槽140の原点位置に位置決めした後に、材料伸展ユニット150における駆動モータ154の作動を制御して材料解し体153および伸展ローラ151の各回転駆動を停止させる。   Next, the control device 170 controls the operation of the drive motor 162 of the extension unit moving mechanism 160 to move the material extension unit 150 from the modeling tank 110 toward the material storage tank 140. In this case, the control device 170 may control the operation of the drive motor 154 in the material extension unit 150 to stop the rotation driving of the material disassembling body 153 and the extension roller 151, but maintains these rotation drives. By moving the extension unit moving mechanism 160 in this state, damage to the surface of the ground powder material PM can be prevented. Then, after positioning the material extension unit 150 at the origin position of the material storage tank 140, the control device 170 controls the operation of the drive motor 154 in the material extension unit 150 to rotate each of the material unraveling body 153 and the extension roller 151. Stop driving.

サブステップ4;次に、制御装置170は、造形槽110を造形ヘッド130に対して位置決めする。具体的には、制御装置170は、造形槽移動機構115の駆動モータ115bの作動を制御することにより造形槽110を材料貯留槽140から離隔させる側に移動させて造形ヘッド130の下方に位置決めする。 Sub-step 4; Next, the control device 170 positions the modeling tank 110 with respect to the modeling head 130. Specifically, the control device 170 controls the operation of the drive motor 115 b of the modeling tank moving mechanism 115 to move the modeling tank 110 to the side away from the material storage tank 140 and position it below the modeling head 130. .

これにより、制御装置170は、造形槽110への粉末材料PMの供給処理を終了することができる。したがって、制御装置170は、この後、造形槽移動機構115の駆動モータ115bおよび造形ヘッド130の駆動モータ133bの作動を制御することによって造形槽110と造形ヘッド130とをX−Y軸方向に相対変位させながら吐出ヘッド131およびUVランプ132の各作動を制御して表層部の粉末材料PMの一部を結合させる造形処理を実行することにより一層分の立体造形物WKを成形する。そして、制御装置170は、前記した造形槽110への粉末材料PMの供給処理と一層分の造形処理とを繰り返し実行することにより立体造形物WKを下方から上方に向かって一層ずつ成形することができる。   Thereby, the control apparatus 170 can complete | finish the supply process of the powder material PM to the modeling tank 110. FIG. Therefore, after that, the control device 170 controls the operation of the driving motor 115b of the modeling tank moving mechanism 115 and the driving motor 133b of the modeling head 130, thereby causing the modeling tank 110 and the modeling head 130 to move relative to each other in the XY axis direction. By controlling the operations of the ejection head 131 and the UV lamp 132 while displacing them and executing a modeling process for combining a part of the powder material PM in the surface layer portion, a three-dimensional modeled object WK is formed. And the control apparatus 170 can shape | mold the three-dimensional molded item WK one by one toward the upper direction from the downward direction by repeatedly performing the supply process of powder material PM to the above-mentioned modeling tank 110, and the modeling process for one layer. it can.

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、三次元造形装置100は、伸展体151によって押し出される伸展体151の移動方向前方側の粉末材料PMが材料解し体153によって予め解されるため、材料貯留槽140内においては固められた粉末材料PMが解されるとともに、造形槽110内においては解された粉末材料PMが伸展体151で押されて伸展体151の前方で全体が連続的に流動(湧水のように湧き上がってくるような状態)しながら敷かれていく。これにより、本発明に係る三次元造形装置100においては、粉末材料PMを円滑かつ十分な供給量で造形槽110内に凹凸なく平らに粉末材料を敷くことができ、強度および表面精度をそれぞれ向上させた立体造形物WKを成形することができる。   As can be understood from the above operation description, according to the above embodiment, the three-dimensional modeling apparatus 100 preliminarily moves the powder material PM on the front side in the moving direction of the extension body 151 pushed out by the extension body 151 by the material unraveling body 153. Therefore, the solidified powder material PM is unraveled in the material storage tank 140, and the unraveled powder material PM is pushed by the extension body 151 in the modeling tank 110 and in front of the extension body 151. The whole is laid while continuously flowing (a state that springs up like spring water). As a result, in the three-dimensional modeling apparatus 100 according to the present invention, the powder material PM can be smoothly and evenly provided in the modeling tank 110 with a sufficient supply amount without unevenness, and the strength and surface accuracy are improved. It is possible to mold the three-dimensional modeled object WK.

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。   Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、材料解し体153は、回転ロッド153aの外周面に板状の解し部153bを設けて構成した。しかし、材料解し体153は、伸展体151に対して造形槽110側への進行方向前側に設けられて粉末材料PMを解すことができれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、材料解し体153は、解し部153bが、例えば、粉末材料PMに挿し込まれる櫛状やブラシ状に形成することができる。この場合、材料解し体153は、上記実施形態のように回転駆動するようにしてもよいし、解し部153bが所定の挿し込み位置に固定的に位置決めされていてもよい。   For example, in the above embodiment, the material unraveling body 153 is configured by providing the plate-shaped unraveling portion 153b on the outer peripheral surface of the rotating rod 153a. However, the material unraveling body 153 is not necessarily limited to the above-described embodiment as long as the material unraveling body 153 is provided on the front side in the traveling direction toward the modeling tank 110 with respect to the extending body 151 and can dissolve the powder material PM. Accordingly, the material unraveling body 153 can be formed such that the unraveling portion 153b is, for example, a comb shape or a brush shape inserted into the powder material PM. In this case, the material unraveling body 153 may be rotationally driven as in the above embodiment, or the unraveling portion 153b may be fixedly positioned at a predetermined insertion position.

また、上記実施形態においては、材料解し体153は、駆動モータ154によって回転駆動するように構成した。しかし、材料解し体153は、駆動モータ154を用いなくても回転駆動させることができる。例えば、材料解し体153は、回転ロッド153aをユニット支持体156に回転自在な状態で取り付けておく。そして、材料解し体153は、材料伸展ユニット150が造形槽110側に移動することによって解し部153bが粉末材料PM上を転がることによって粉末材料PMを解すことができる。   Further, in the above embodiment, the material unraveling body 153 is configured to be rotationally driven by the drive motor 154. However, the material breaker 153 can be driven to rotate without using the drive motor 154. For example, the material unraveling body 153 has the rotating rod 153a attached to the unit support 156 in a rotatable state. The material unraveling body 153 can unravel the powder material PM when the material extending unit 150 moves toward the modeling tank 110 and the unraveling portion 153b rolls on the powder material PM.

また、上記実施形態においては、材料解し体153は、伸展体151に対して下方から上方に向かって回転駆動するように構成した。しかし、材料解し体153は、造形槽110に対して下方から上方に向かって回転駆動するように構成することもできる。   Moreover, in the said embodiment, the material unraveling body 153 was comprised so that it might be rotationally driven toward the upper direction with respect to the extension body 151 from the downward direction. However, the material unraveling body 153 can also be configured to be rotationally driven from below to above with respect to the modeling tank 110.

また、上記実施形態においては、材料解し体153は、解し部153bを金属板製の剛体で構成した。しかし、材料解し体153は、解し部153bを金属板以外の材料、例えば、樹脂材、ゴム材、セラミック材、木材などで構成することができる。また、材料解し体153は、解し部153bを樹脂材やゴム材などの弾性体で構成することができる。また、材料解し体153は、解し部153bを板状以外の形状、例えば、球状や半球状、またはブラシ状に形成して構成することもできる。また、材料解し体153は、回転ロッド153aの滑らかな外表面を解し部153bとして粉末材料PMに押し付けて用いることができる。また、材料解し体153は、回転ロッド153aの外表面にローレットなどの細かな凹凸を解し部153bとして形成することもできる。また、材料解し体153は、粉末材料PMを解す少なくとも1つの解し部153bを備えていればよい。   Moreover, in the said embodiment, the material unraveling body 153 comprised the unraveling part 153b by the rigid body made from a metal plate. However, in the material unraveling body 153, the unraveling portion 153b can be made of a material other than a metal plate, such as a resin material, a rubber material, a ceramic material, or wood. Further, the material unraveling body 153 can be configured such that the unraveling portion 153b is an elastic body such as a resin material or a rubber material. The material unraveling body 153 can also be configured by forming the unraveling portion 153b into a shape other than a plate shape, for example, a spherical shape, a hemispherical shape, or a brush shape. The material unraveling body 153 can be used by pressing the smooth outer surface of the rotating rod 153a against the powder material PM as the unraveling portion 153b. Further, the material unraveling body 153 can be formed as a portion 153b in which fine irregularities such as knurls are unraveled on the outer surface of the rotating rod 153a. Further, the material unraveling body 153 only needs to include at least one unraveling portion 153b for unraveling the powder material PM.

また、上記実施形態においては、伸展体151は、駆動モータ154によって回転駆動するように構成した。しかし、伸展体151は、粉末材料PMを材料貯留槽140から造形槽110に導いて敷くことができればよく、必ずしも回転駆動する構成でなくてもよい。したがって、伸展体151は、ユニット支持板156に固定的に支持されたローラや板状体で構成することができる。また、伸展体151は、回転駆動させる場合であっても、材料解し体153とは独立した駆動モータで回転駆動させることもできる。   In the above embodiment, the extension body 151 is configured to be rotationally driven by the drive motor 154. However, the extension body 151 is not necessarily required to be configured to be rotationally driven as long as the powder material PM can be guided from the material storage tank 140 to the modeling tank 110. Therefore, the extension body 151 can be constituted by a roller or a plate-like body fixedly supported by the unit support plate 156. Further, even when the extension body 151 is rotationally driven, it can be rotationally driven by a drive motor independent of the material unraveling body 153.

また、上記実施形態においては、材料解し体153が造形層110に向かって移動する前側に高さ規制体155を設けた。これにより、材料伸展ユニット150は、高さ規制体155によって材料解し体153に過度な厚さや量の粉末材料PMが導かれることが防止されて常に所定量以下の厚さの粉末材料PMが材料解し体153に供給されるため、精度良く粉末材料PMを造形槽110に導いて平らに敷くことができる。しかし、材料伸展ユニット150は、材料解し体153に供給される粉末材料PMの厚さや量が問題とならない場合には、高さ規制体155を省略して構成することもできる。   In the above embodiment, the height regulating body 155 is provided on the front side where the material unraveling body 153 moves toward the modeling layer 110. Thus, the material extension unit 150 prevents the powder material PM having an excessive thickness or amount from being guided to the material unraveling body 153 by the height restricting body 155, so that the powder material PM having a thickness always equal to or less than a predetermined amount is prevented. Since it is supplied to the material unraveling body 153, the powder material PM can be accurately guided to the modeling tank 110 and laid flat. However, the material extension unit 150 can be configured by omitting the height regulating body 155 when the thickness and amount of the powder material PM supplied to the material unraveling body 153 are not a problem.

また、上記実施形態においては、三次元造形装置100は、粉末材料PMに紫外線硬化樹脂を付着させた後に紫外線を照射して粉末材料PMを結合させて立体造形物WKを成形するように構成した。しかし、三次元造形装置100は、粉末材料PMを結合させて立体造形物WKを成形するように構成されていればよく、必ずしも紫外線を用いて粉末材料PMを結合させる構成に限定されるものではない。したがって、三次元造形装置100は、光以外で固化する接着剤などからなるバインダ、例えば、熱によって固化するバインダのほか、嫌気性や好気性のバインダを吐出ヘッド131から吐出させて粉末材料PMを結合させることもできる。また、三次元造形装置100は、石膏からなる粉末材料PMを水を含むバインダで硬化させるように構成することもできる。また、三次元造形装置100は、バインダを噴射する吐出ヘッド131に加えて着色インクを噴射する吐出へヘッド131を設けることにより粉末材料PMを着色して立体造形物WKを成形することもできる。   In the above-described embodiment, the three-dimensional modeling apparatus 100 is configured to form the three-dimensional modeled object WK by irradiating ultraviolet rays after attaching the ultraviolet curable resin to the powder material PM and bonding the powder material PM. . However, the three-dimensional modeling apparatus 100 only needs to be configured to combine the powder material PM to form the three-dimensional model WK, and is not necessarily limited to the configuration of combining the powder material PM using ultraviolet rays. Absent. Therefore, the three-dimensional modeling apparatus 100 discharges the powder material PM by discharging an anaerobic or aerobic binder from the discharge head 131 in addition to a binder made of an adhesive that is solidified other than light, for example, a binder that is solidified by heat. It can also be combined. The three-dimensional modeling apparatus 100 can also be configured to cure the powder material PM made of gypsum with a binder containing water. Further, the three-dimensional modeling apparatus 100 can form the three-dimensional modeled object WK by coloring the powder material PM by providing the head 131 to the ejection for ejecting the colored ink in addition to the ejection head 131 for ejecting the binder.

WK…立体造形物、PM…粉末材料、
100…三次元造形装置、
110…造形装置、111…造形ステージ、112…側壁、113…造形ステージ昇降機構、113a…昇降台座、113b…支持軸、113c…駆動モータ、113d…駆動ベルト、114…支持筐体、115…造形槽移動機構、115a…Y方向第1案内ガイド、115b…駆動モータ、116…不要材料受け体、
120…基台、
130…造形ヘッド、131…吐出ヘッド、132…UVランプ、133…造形ヘッド走査機構、133a…X方向案内ガイド、133b…駆動モータ、
140…材料貯留槽、141…供給ステージ、142…側壁、143…供給ステージ昇降機構、143a…Z方向案内ガイド、143b…駆動モータ、
150…材料伸展ユニット、151…伸展体、152…駆動ベルト、153…材料解し体、153a…回転ロッド、153b…解し部、153c…プーリ、154…駆動モータ、155…高さ規制体、156…ユニット支持板、
160…伸展ユニット移動機構、161…Y方向第2案内ガイド、162…駆動モータ、
170…制御装置、171…インターフェース、172…操作パネル、
200…外部コンピュータ装置、201…入力装置、202…表示装置。
WK ... 3D objects, PM ... powder materials,
100 ... 3D modeling equipment,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Modeling apparatus, 111 ... Modeling stage, 112 ... Side wall, 113 ... Modeling stage raising / lowering mechanism, 113a ... Lifting base, 113b ... Support shaft, 113c ... Drive motor, 113d ... Drive belt, 114 ... Support housing, 115 ... Modeling Tank moving mechanism, 115a ... Y direction first guide, 115b ... drive motor, 116 ... unnecessary material receiver,
120 ... the base,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 ... Modeling head, 131 ... Discharge head, 132 ... UV lamp, 133 ... Modeling head scanning mechanism, 133a ... X direction guide guide, 133b ... Drive motor,
140 ... Material storage tank, 141 ... Supply stage, 142 ... Side wall, 143 ... Supply stage lifting mechanism, 143a ... Z direction guide guide, 143b ... Drive motor,
150 ... Material extension unit, 151 ... Extension body, 152 ... Drive belt, 153 ... Material unraveling body, 153a ... Rotating rod, 153b ... Unraveling part, 153c ... Pulley, 154 ... Drive motor, 155 ... Height regulating body, 156 ... Unit support plate,
160 ... extension unit moving mechanism, 161 ... Y direction second guide, 162 ... drive motor,
170 ... Control device, 171 ... Interface, 172 ... Operation panel,
200: external computer device, 201: input device, 202: display device.

Claims (9)

粉末材料を結合させて立体造形物を成形する三次元造形装置において、
上方が開口するとともに底部を構成する供給ステージが昇降する容器内に前記粉末材料を貯留する材料貯留槽と、
前記材料貯留槽に隣接配置されて上方が開口するとともに底部を構成する造形ステージが昇降する容器内に前記材料貯留槽から前記粉末材料を受け入れるとともに前記立体造形物を収容する造形槽と、
前記材料貯留槽上から前記造形槽上に移動して前記材料貯留槽に貯留された前記粉末材料の表層部分を前記造形槽側に押し出して同造形槽内における前記粉末材料の上面に敷いて平らに均す伸展体と、
前記伸展体に対して前記造形槽側に配置されて前記材料貯留槽に貯留された前記粉末材料の表層部分に挿し込まれて同表層部分を解す解し部を有した材料解し体とを備えることを特徴とする三次元造形装置。
In a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional model by combining powder materials,
A material storage tank for storing the powder material in a container in which an upper part is opened and a supply stage constituting the bottom is raised and lowered;
A modeling tank for receiving the powder material from the material storage tank and accommodating the three-dimensional modeled object in a container in which the modeling stage that is arranged adjacent to the material storage tank opens upward and the bottom forming part is raised and lowered,
The surface layer portion of the powder material that has been moved from the material storage tank onto the modeling tank and stored in the material storage tank is pushed out to the modeling tank side and laid on the upper surface of the powder material in the modeling tank. And an extension body
A material unraveling body having a unraveling portion that is arranged on the modeling tank side with respect to the extension body and is inserted into a surface layer portion of the powder material stored in the material storage tank to unravel the surface layer portion. A three-dimensional modeling apparatus comprising:
請求項1に記載した三次元造形装置において、
前記材料解し体は、
回転自在な棒体で構成された回転ロッドを有し、
前記解し部は、
前記回転ロッドの外周面上にて径方向外側に突出して形成されていることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The material unraveling body is
It has a rotating rod composed of a rotatable rod,
The unraveling part is
A three-dimensional modeling apparatus, wherein the three-dimensional modeling apparatus is formed to protrude radially outward on the outer peripheral surface of the rotating rod.
請求項2に記載した三次元造形装置において、
前記回転ロッドは、
電動機によって強制的に回転駆動されることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 2,
The rotating rod is
A three-dimensional modeling apparatus that is forcibly rotated by an electric motor.
請求項3に記載した三次元造形装置において、
前記伸展体は、
前記電動機によって前記回転ロッドとともに回転駆動する丸棒体で構成されていることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
The extension body is
3. A three-dimensional modeling apparatus comprising a round bar that is driven to rotate together with the rotating rod by the electric motor.
請求項4に記載した三次元造形装置において、
前記伸展体は、
前記造形槽側に対して下方から上方側に回転駆動し、
前記材料解し体は、
前記伸展体側に対して下方から上方側に回転駆動することを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus described in claim 4,
The extension body is
Rotation drive from below to the upper side with respect to the modeling tank side,
The material unraveling body is
A three-dimensional modeling apparatus that is rotationally driven from below to above with respect to the extension body side.
請求項2ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載した三次元造形装置において、
前記解し部は、
前記回転ロッドの外周面における周方向に沿って複数設けられていることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The unraveling part is
A three-dimensional modeling apparatus, wherein a plurality of the three-dimensional modeling apparatuses are provided along a circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotating rod.
請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載した三次元造形装置において、
前記材料解し体は、
前記解し部の下端部が前記伸展体の下端部以上の高さに形成されていることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The material unraveling body is
The three-dimensional modeling apparatus, wherein a lower end portion of the unraveling portion is formed at a height equal to or higher than a lower end portion of the extension body.
請求項1ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載した三次元造形装置において、
前記材料解し体は、
前記解し部が弾性変形可能な弾性体で構成されていることを特徴とする三次元造形装置。
In the three-dimensional modeling apparatus described in any one of Claims 1 thru | or 7,
The material unraveling body is
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the unraveling portion is made of an elastic body that can be elastically deformed.
請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載した三次元造形装置において、さらに、
前記材料解し体に対して前記造形槽側に配置されて前記材料解し体に導かれる前記粉末材料の高さを規制する高さ規制体を備えることを特徴とする三次元造形装置。
The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising:
A three-dimensional modeling apparatus comprising: a height regulating body that is disposed on the modeling tank side with respect to the material unraveling body and regulates a height of the powder material guided to the material unraveling body.
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