JP7563192B2 - Blasting Equipment - Google Patents
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Description
本開示は、ブラスト加工装置に関する。 This disclosure relates to a blast processing device.
特許文献1は、付加製造技術により造形された立体物に対して粉体を含む気流を吹き付ける装置を開示する。この装置は、立体物の造形に使用する粉体を、吹き付ける粉体として使用する。
ところで、航空機分野又は医療分野においては、付加製造技術によって部品が製造される場合がある。これらの分野においては、部品の汚染を回避することが要求される。特許文献1に記載の装置によれば、立体物が金属粉末で造形される場合には金属粉体を立体物に吹き付けることになる。しかしながら、金属粉末は粉塵爆発性が極めて高い物性を有する。さらに、自動車分野、航空宇宙分野、医療分野などの先端技術製品においては、異物管理の要求は高まっており、異物による部品の汚染を低減する処理が求められている。このため、本開示は、金属粉末を原料とする積層造形物をブラスト加工する際に、積層造形物の表面が異種材料で汚染されることを低減しつつ操業の安全性を向上できる技術を提供する。
In the aircraft or medical fields, parts may be manufactured by additive manufacturing technology. In these fields, it is necessary to avoid contamination of parts. According to the device described in
本開示の一側面に係るブラスト装置は、処理室、タンク、不活性ガスのガス源及びノズルを備える。処理室は、金属粉末を原料とする積層造形物を収容する。タンクは、金属粉末に含まれる金属元素を少なくとも1つ有する噴射材を貯留する。ノズルは、処理室に配置され、タンクに貯留された噴射材と、ガス源から供給される不活性ガスとを用いて処理室内の積層造形物をブラスト加工する。 A blasting device according to one aspect of the present disclosure includes a processing chamber, a tank, an inert gas source, and a nozzle. The processing chamber contains an additive manufacturing object made of metal powder as a raw material. The tank stores a propellant having at least one metal element contained in the metal powder. The nozzle is disposed in the processing chamber and blasts the additive manufacturing object in the processing chamber using the propellant stored in the tank and the inert gas supplied from the gas source.
このブラスト加工装置では、積層造形物の原料である金属粉末に含まれる金属元素を少なくとも1つ有する噴射材を用いて積層造形物がブラスト加工される。このため、積層造形物の表面が異種材料で汚染されることを低減しつつ積層造形物の表面をブラスト加工できる。そして、噴射材は、不活性ガスにより積層造形物に吹き付けられる。このため、粉塵爆発が発生することを抑制できる。よって、このブラスト加工装置は、積層造形物の表面が異種材料で汚染されることを低減しつつ操業の安全性を向上できる。 In this blasting device, the layered object is blasted using abrasives that contain at least one metal element contained in the metal powder that is the raw material of the layered object. This makes it possible to blast the surface of the layered object while reducing contamination of the surface of the layered object with different materials. The abrasives are then sprayed onto the layered object using an inert gas. This makes it possible to prevent dust explosions. This blasting device therefore improves operational safety while reducing contamination of the surface of the layered object with different materials.
一実施形態においては、ブラスト加工装置は、センサ及びガス供給部を備えてもよい。センサは、処理室の酸素濃度を検出する。ガス供給部は、センサの検出結果に基づいて不活性ガスを処理室へ供給する。この場合、ブラスト加工装置は、処理室内の酸素濃度をセンサ検出結果に基づいて調整できるので、操業の安全性をより向上できる。 In one embodiment, the blast processing device may include a sensor and a gas supply unit. The sensor detects the oxygen concentration in the treatment chamber. The gas supply unit supplies an inert gas to the treatment chamber based on the detection result of the sensor. In this case, the blast processing device can adjust the oxygen concentration in the treatment chamber based on the sensor detection result, thereby further improving the safety of operations.
一実施形態においては、ガス供給部は、センサの検出結果に基づいて、処理室の酸素濃度が10%以下の雰囲気となるように不活性ガスを処理室へ供給してもよい。酸素濃度を10%以下となるように処理室の雰囲気を調整することで、操業の安全性をより向上できる。 In one embodiment, the gas supply unit may supply an inert gas to the processing chamber based on the detection result of the sensor so that the oxygen concentration in the processing chamber is 10% or less. By adjusting the atmosphere in the processing chamber so that the oxygen concentration is 10% or less, the safety of the operation can be further improved.
一実施形態においては、ブラスト加工装置は、積層造形物の造形に使用された未溶融の金属粉末を分級し、タンクへ供給する第1分級部を備えてもよい。この場合、ブラスト加工装置は、積層造形物の造形に使用された金属粉末を再利用する場合に、ブラスト加工の精度が低下することを抑制できる。また、造形物と同種材料の噴射材を用意する必要が無いため、コストが抑えられる。 In one embodiment, the blast processing device may include a first classification unit that classifies the unmelted metal powder used in forming the additive manufacturing object and supplies it to the tank. In this case, the blast processing device can suppress a decrease in the accuracy of the blast processing when reusing the metal powder used in forming the additive manufacturing object. In addition, since there is no need to prepare abrasives of the same material as the molded object, costs can be reduced.
一実施形態においては、ブラスト加工装置は、処理室においてブラスト加工に使用された噴射材を分級し、タンクへ供給する第2分級部を備えてもよい。この場合、ブラスト加工装置は、積層造形物のブラスト加工に使用された噴射材を再利用する場合に、ブラスト加工の精度が低下することを抑制できる。 In one embodiment, the blast processing device may include a second classification section that classifies the abrasives used in the blast processing in the processing chamber and supplies the abrasives to the tank. In this case, the blast processing device can prevent a decrease in the accuracy of the blast processing when reusing the abrasives used in the blast processing of the layered object.
一実施形態においては、処理室から回収した不活性ガスをノズルに循環させるガス循環系統を備えてもよい。この場合、ブラスト加工装置は、不活性ガスを効率良く再利用できる。 In one embodiment, a gas circulation system may be provided to circulate the inert gas recovered from the processing chamber to the nozzle. In this case, the blast processing device can efficiently reuse the inert gas.
本開示によれば、金属粉末を原料とする積層造形物をブラスト加工する際に、積層造形物の表面が異種材料で汚染されることを低減しつつ操業の安全性を向上できる。 According to the present disclosure, when blasting an additive manufacturing object made from metal powder as a raw material, it is possible to improve operational safety while reducing contamination of the surface of the additive manufacturing object with different materials.
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附す。 Various embodiments will be described in detail below with reference to the drawings. The same or equivalent parts in each drawing are given the same reference numerals.
[ブラスト加工装置の対象物の概要]
図1は、一実施形態に係るブラスト加工装置の概要図である。図1に示されるブラスト加工装置1は、積層造形物Lをブラスト加工する装置である。積層造形物Lは、付加製造技術により製造された物体であり、複数の層が積み上げられて構成される。付加製造技術は一例としてパウダーベット方式である。パウダーベット方式は、金属粉末を層状に敷き詰め、レーザなどを照射して溶融固着させることで造形する手法である。なお、積層造形物Lを製造する付加製造技術は、パウダーベット方式に限定されず、バインダージェット方式や熱溶解積層方式であってもよい。積層造形物Lの製造に用いられる金属は、一例として、マルエージング鋼、ステンレス、アルミニウム、チタン、ニッケル/コバルト合金などである。
[Overview of the object to be blasted]
FIG. 1 is a schematic diagram of a blast processing device according to an embodiment. The
[ブラスト加工装置の概要]
図1に示されるように、ブラスト加工装置1は、キャビネット本体10を備える。キャビネット本体10は、その内部に処理室Sを画成する。処理室S内にはノズル11および積層造形物Lが収容され、ノズル11は積層造形物Lをブラスト加工する。ノズル11は、タンク12及びガス用のレシーバタンク13(ガス循環系統の一例)に接続される。
[Blast Processing Equipment Overview]
1, the
タンク12は、噴射材を貯留する容器である。タンク12は、積層造形物Lの原料である金属粉末に含まれる金属元素を少なくとも1つ有する噴射材を貯留する。この場合、噴射材の主材料を積層造形物Lの原料である金属粉末の主成分と同一成分とし、他の成分は積層造形物Lの性能や信頼性に影響を与えない材料としてもよい。また、噴射材は、積層造形物Lの原料と同一の金属粉末であってもよい。レシーバタンク13は、不活性ガスを格納する容器である。レシーバタンク13には、不活性ガスのガス源であるガスボンベ24が接続される。不活性ガスは、非酸素ガスであり、一例として、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガスなどである。ノズル11は、レシーバタンク13を介してガスボンベ24から供給される不活性ガスとともに、タンク12に貯留された噴射材を積層造形物Lに噴射する。ノズル11の噴射方式は、吸引式及び直圧式のいずれの方式であってもよい。また、レシーバタンク13には、不活性ガスのガス源として、不活性ガス発生装置25が接続されてもよい。
The
レシーバタンク13は、配管14を介して処理室Sにも接続され、処理室Sに不活性ガスを直接供給できる。不活性ガスが処理室Sに直接供給されることで、ブラスト加工中の雰囲気が効率良く制御される。処理室Sの雰囲気は、処理室S内の酸素濃度を検出する酸素センサ15の検出結果に基づいて調整されてもよい。
The
ブラスト加工装置1は、構成要素の全体を統括する制御部16(ガス供給部の一例)を備え、制御部16によって処理室Sの雰囲気が調整されてもよい。制御部16は、一例として、PLC(Programmable Logic Controller)として構成される。制御部16は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサと、RAM(RandomAccess Memory)及びROM(Read Only Memory)などのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムを含んでもよい。制御部16は、酸素センサ15の検出結果に基づいてレシーバタンク13から処理室Sへの不活性ガスの供給量を制御する。制御部16は、一例として、処理室Sの酸素濃度が10%以下の雰囲気となるように不活性ガスを処理室Sへ供給してもよい。この場合、粉塵爆発の発生頻度を低下させることができる。制御部16は、一例として、処理室Sの酸素濃度が5%以下の雰囲気となるように不活性ガスを処理室Sへ供給してもよい。この場合、粉塵爆発の発生頻度をより低下させることができる。
The
[噴射材の循環系統]
タンク12には、第1分級部17が接続される。第1分級部17は、粉体の粒度を調整する装置であり、一例として分級装置である。第1分級部17には、積層造形物Lの造形時に回収された未溶融の金属粉体が供給される。第1分級部17は、未溶融の金属粉体をふるい分けし、ブラスト加工に適した粒度を有する金属粉体のみをタンク12へ供給する。このように、造形処理に一度使用された金属粉末が再び利用される。
[Injection material circulation system]
A
処理室Sには、積層造形物Lを支持する床部10aが設けられる。床部10aは、噴射材及び不活性ガスが流通可能な網目状の部材で構成される。積層造形物Lに噴射された噴射材は、床部10aを通過して処理室Sの底に落下する。処理室Sの底には、搬送部18が配置される。搬送部18は、落下した噴射材を収集し、第2分級部19へ搬送する。第2分級部19は、粉体の粒度を調整する装置であり、一例として分級装置である。第2分級部19は、ブラスト加工に適した粒度を有する噴射材のみをタンク12へと戻す。このように、ブラスト加工に一度使用された噴射材が再び利用される。
The processing chamber S is provided with a
処理室Sから排気された気体は、セパレータ20に送られる。セパレータ20は、遠心力によってガスと噴射材とに分離する。セパレータ20によって分離された噴射材は、上述した第2分級部19へと供給される。第2分級部19は、ブラスト加工に適した粒度を有する噴射材のみをタンク12へと戻す。このように、ブラスト加工に一度使用された噴射材が再び利用される。なお、セパレータ20によって分離されたガスを排気する場合は、集塵機21を介して外部へ排気される。
The gas exhausted from the processing chamber S is sent to the
[不活性ガスの循環系統]
セパレータ20で分離された不活性ガスは、コンプレッサ22(ガス循環系統の一例)を介してレシーバタンク13に戻される。これにより、ブラスト加工に一度使用された不活性ガスが再び利用される。レシーバタンク13に戻される不活性ガスの濃度は調整されてもよい。この場合、不活性ガスは、酸素フィルタなどを通過させてからレシーバタンク13に戻される。なお、レシーバタンク13は、排気ポンプ23が接続され、タンク内の圧力が調整される。これにより、レシーバタンク13のガスの出し入れが容易となる。
[Inert gas circulation system]
The inert gas separated by the
[実施形態のまとめ]
ブラスト加工装置1では、積層造形物Lの原料である金属粉末に含まれる金属元素を少なくとも1つ有する噴射材を用いて積層造形物Lがブラスト加工される。積層造形物Lの表面が異種材料で汚染されることを低減しつつ積層造形物Lの表面をブラスト加工できる。そして、噴射材は、不活性ガスにより積層造形物Lに吹き付けられる。このため、粉塵爆発が発生することを抑制できる。よって、ブラスト加工装置1は、積層造形物Lの表面が異種材料で汚染されることを低減しつつ操業の安全性を向上できる。
[Summary of the embodiment]
In the
ブラスト加工装置1によれば、処理室S内の酸素濃度を酸素センサ15の検出結果に基づいて調整できるので、操業の安全性をより向上できる。ブラスト加工装置1によれば、処理室S内の酸素濃度が10%以下となるように調整できるので、操業の安全性をより向上できる。また、処理室S内の酸素濃度を10%以下に制御することで、積層造形物Lの表面酸化を抑制することもできる。
The
ブラスト加工装置1は、積層造形物Lの造形に使用された金属粉末を再利用する場合に、第1分級部17によって未溶融の金属粉体をふるい分けし、ブラスト加工に適した粒度を有する金属粉体のみを再利用する。よって、ブラスト加工の精度が低下することを抑制できる。また、ブラスト加工装置1は、積層造形物Lのブラスト加工に使用された噴射材を再利用する場合に、処理室Sの底に落下した噴射材を収集し、第2分級部19によってブラスト加工に適した粒度を有する噴射材のみを再利用する。よって、ブラスト加工の精度が低下することを抑制できる。また、ブラスト加工装置1は、積層造形物Lのブラスト加工に使用された不活性ガスを再利用できる。
When reusing the metal powder used in forming the layered object L, the
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。 Although various exemplary embodiments have been described above, various omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the above embodiments.
1…ブラスト加工装置、S…処理室、11…ノズル、12…タンク、13…レシーバタンク(ガス循環系統の一例)、16…制御部(ガス供給部の一例)、20…セパレータ、22…コンプレッサ(ガス循環系統の一例)、24…ガスボンベ、25…不活性ガス発生装置。 1...blast processing device, S...processing chamber, 11...nozzle, 12...tank, 13...receiver tank (an example of a gas circulation system), 16...control unit (an example of a gas supply unit), 20...separator, 22...compressor (an example of a gas circulation system), 24...gas cylinder, 25...inert gas generator.
Claims (4)
前記金属粉末に含まれる金属元素を少なくとも1つ有する噴射材を貯留するタンクと、
不活性ガスのガス源と、
前記処理室に配置され、前記タンクに貯留された前記噴射材と、前記ガス源から供給される前記不活性ガスとを用いて前記処理室内の前記積層造形物をブラスト加工するノズルと、
前記積層造形物の造形時に回収された未溶融の前記金属粉末を分級し、前記タンクへ供給する第1分級部と、
前記処理室においてブラスト加工に使用された前記噴射材を分級し、前記タンクへ供給する第2分級部と、
を備えるブラスト加工装置。 a processing chamber for accommodating an additive manufacturing object made of metal powder;
a tank for storing an abrasive material having at least one of the metal elements contained in the metal powder;
a source of inert gas;
a nozzle that is disposed in the processing chamber and blasts the layered object in the processing chamber using the abrasive stored in the tank and the inert gas supplied from the gas source;
A first classifier that classifies the unmelted metal powder collected during the manufacturing of the layered object and supplies the powder to the tank;
A second classifying unit that classifies the abrasives used in the blasting process in the treatment chamber and supplies the abrasives to the tank;
A blast processing device comprising:
前記センサの検出結果に基づいて前記不活性ガスを前記処理室へ供給するガス供給部と、
を備える請求項1に記載のブラスト加工装置。 a sensor for detecting an oxygen concentration in the processing chamber;
a gas supply unit that supplies the inert gas to the processing chamber based on a detection result of the sensor;
The blasting apparatus according to claim 1 .
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