特開 2023-151355 搬送装置、原料吐出装置及び三次元印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151355

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】搬送装置、原料吐出装置及び三次元印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20231005BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20231005BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

B29C64/209

B29C64/118

B33Y30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060932

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】514285623

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＧＡ・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100209624

【弁理士】

【氏名又は名称】制野 友樹

(72)【発明者】

【氏名】日高 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】須賀 ▲徳▼三

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213AC02

4F213AR01

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL15

4F213WL27

4F213WL32

4F213WL74

4F213WL87

4F213WL96

(57)【要約】

【課題】内部の削屑の除去の度にギアと、他のギア又はアイドラーベアリングとの間の挟持力を調整しなくても前回調整したフィラメントの供給量で三次元印刷を行うことができる搬送装置、原料吐出装置及び三次元印刷装置を提供すること。
【解決手段】本発明の搬送装置１は、三次元印刷装置において線状原料を搬送するためのものである。具体的にこの搬送装置１は、原料支持具２２を弾性可動部２１に有し、かつ弾性可動部２１の弾性力を調整可能に構成される調整部２４を有する開閉蓋部２と、ギア３１を有する本体部３と、開閉蓋部２を本体部３に閉状態で固定可能に構成される固定具４とを備え、閉状態で、原料支持具２２の支持部２３とギア３１の歯３２とが対向配置可能に構成される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元印刷装置において線状原料を搬送するための搬送装置であって、
原料支持具を弾性可動部に有し、かつ前記弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される調整部を有する開閉蓋部と、
ギアを有する本体部と、
前記開閉蓋部を前記本体部に閉状態で固定可能に構成される固定具とを備え、
閉状態で、前記原料支持具の支持部と前記ギアの歯とが対向配置可能に構成される
搬送装置。

【請求項2】

前記調整部は、前記弾性可動部の弾性力を手動で調整可能に構成される調整具を有する
請求項１に記載の搬送装置。

【請求項3】

前記固定具は、螺子であり、前記開閉蓋部を前記本体部に閉状態で締結固定可能に構成され、
前記調整具は、前記固定具とは別の螺子であり、締付の程度により前記弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される
請求項２に記載の搬送装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の搬送装置を備える原料吐出装置。

【請求項5】

請求項４に記載の原料吐出装置を備える三次元印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送装置、原料吐出装置及び三次元印刷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、モデリング装置としての３Ｄプリンタには、熱溶解積層方式（ＦＤＭ方式）による装置が広く用いられている。このような装置において、プリンタヘッドは、熱可塑性樹脂フィラメントをリール状に巻き取った素材を、ギアと、他のギア又はアイドラーベアリングとで挟持して搬送しながら、吐出ノズルの前段で加熱溶融させ、ノズルの動きを制御して立体形状のモデルを形成する。

【0003】

ところで、最終製品の製造には、製品の目的に応じて様々な種類、硬さの熱可塑性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂の硬さによって、プリンタヘッドにおけるフィラメントの搬送量を調整するため、２つのギアの間の挟持力を調整することが必要になる。

【0004】

一方で、フィラメントを少なくとも１つのギアについては歯を食い込ませて回転させるため、熱可塑性樹脂の削屑がギア間に溜まって詰まりを起こし、装置が停止したり、供給量が安定しなくなり最終製品の品質が低下したりすることがある。そこで、詰まりが起こった場合に、プリンタヘッドを分解する等して、ギアと、他のギア又はアイドラーベアリングとを引き離し削屑を除去することも必要になる。

【0005】

そこで、例えば非特許文献１には、本体に一方のギアを設け、もう一方のギアを開閉可能な開閉蓋に設け、開閉蓋の閉状態でギアが離間して対向配置されるようにし、螺子により本体と開閉蓋を固定するとともに、その螺子の締付の程度により２つのギアの離間距離を調整することができるプリンタヘッド用のエクストルーダが開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】“Bondtechは軽量高性能な押出機をリリース”，[online]，平成２９年３月２６日，3DP id.arts，[令和４年３月１３日検索]，インターネット＜URL: https://idarts.co.jp/3dp/bondtech-bmg-extruder/＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、非特許文献１のエクストルーダでは、内部の削屑を除去する度に、螺子を緩めるため、２つのギアの間の挟持力が変わってしまい、都度調整が必要であり煩雑である。

【0008】

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、内部の削屑の除去の度にギアと、他のギア又はアイドラーベアリングとの間の挟持力を調整しなくても前回調整したフィラメントの供給量で三次元印刷を行うことができる搬送装置、原料吐出装置及び三次元印刷装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、三次元印刷装置において線状原料を搬送するための搬送装置であって、原料支持具を弾性可動部に有し、かつ弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される調整部を有する開閉蓋部と、ギアを有する本体部と、開閉蓋部を本体部に閉状態で固定可能に構成される固定具とを備え、閉状態で、原料支持具の支持部とギアの歯とが対向配置可能に構成される搬送装置によれば、内部の削屑の除去の度にギアと、他のギア又はアイドラーベアリングとの挟持力を調整しなくても前回調整したフィラメントの供給量で三次元印刷を行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下を提供する。

【0010】

（１）三次元印刷装置において線状原料を搬送するための搬送装置であって、原料支持具を弾性可動部に有し、かつ前記弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される調整部を有する開閉蓋部と、ギアを有する本体部と、前記開閉蓋部を前記本体部に閉状態で固定可能に構成される固定具とを備え、閉状態で、前記原料支持具の支持部と前記ギアの歯とが対向配置可能に構成される搬送装置。

【0011】

（２）前記調整部は、前記弾性可動部の弾性力を手動で調整可能に構成される調整具を有する（１）に記載の搬送装置。

【0012】

（３）前記固定具は、螺子であり、前記開閉蓋部を前記本体部に閉状態で締結固定可能に構成され、前記調整具は、前記固定具とは別の螺子であり、締付の程度により前記弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される（２）に記載の搬送装置。

【0013】

（４）（１）～（３）のいずれかに記載の搬送装置を備える原料吐出装置。

【0014】

（５）（４）に記載の原料吐出装置を備える三次元印刷装置。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、内部の削屑の除去の度に２つの間のギアの挟持力を調整しなくても前回調整したフィラメントの供給量で三次元印刷を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る搬送装置の閉状態の斜視模式図である。

【図2】本実施形態に係る搬送装置の開状態の斜視模式図である。

【図3】本実施形態に係る搬送装置の開状態の他の視点からの斜視模式図である。

【図4】本実施形態に係る搬送装置の閉状態の上面模式図である。

【図5】本実施形態に係る搬送装置の閉状態のＡ－Ａ断面図である。

【図6】本実施形態に係る搬送装置の閉状態の他の視点からの斜視模式図である。

【図7】本実施形態に係る原料吐出装置の閉状態の斜視模式図である。

【図8】本実施形態に係る原料吐出装置の閉状態の他の視点からの斜視模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこの実施形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更を加えて実施することができる。

【0018】

≪搬送装置≫
本実施形態に係る搬送装置は、三次元印刷装置において線状原料を搬送するための搬送装置である。具体的に、この搬送装置は、原料支持具を弾性可動部に有し、かつ弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される調整部を有する開閉蓋部と、ギアを有する本体部と、開閉蓋部を本体部に閉状態で固定可能に構成される固定具とを備え、閉状態で、原料支持具の支持部とギアの歯とが対向配置可能に構成されるものである。

【0019】

なお、開閉蓋部の「開状態」とは、開閉蓋部の全部又は一部が本体部から離脱して、原料支持具とギアとの対向配置状態が解除されている状態をいう。また、「閉状態」とは、固定具により開閉蓋部が本体部に固定され、原料支持具とギアとの対向配置状態が成立している状態をいう。

【0020】

「三次元印刷装置」とは、３Ｄプリンタをいう。また、「搬送装置」とは、エクストルーダをいう。さらに、「線状原料」とは、フィラメントをいう。なお、フィラメントは、以下に示す図において図示しているが、搬送装置の構成要素ではない。

【0021】

以下、図を用いて本実施形態に係る搬送装置について説明する。図１は、本実施形態に係る搬送装置の閉状態の斜視模式図である。図２は、本実施形態に係る搬送装置の開状態の斜視模式図である。図３は、本実施形態に係る搬送装置の開状態の他の視点からの斜視模式図である。図４は、本実施形態に係る搬送装置の閉状態の上面模式図である。図５は、本実施形態に係る搬送装置の閉状態のＡ－Ａ断面図である。図６は、本実施形態に係る搬送装置の閉状態の他の視点からの斜視模式図である。

【0022】

図１～６に示される搬送装置１は、原料支持具２２を弾性可動部２１に有し、かつ弾性可動部２１の弾性力を調整可能に構成される調整部２４を有する開閉蓋部２と、ギア３１を有する本体部３と、開閉蓋部２を本体部３に閉状態で固定可能に構成される固定具４とを備え、閉状態で、原料支持具２２の支持部２３とギア３１の歯３２とが対向配置可能に構成されるものである。

【0023】

なお、本実施形態において、原料支持具２２としてギアを用いている。この場合において、支持部２３は歯である。以下において、便宜上、開閉蓋部２が有する原料支持具２２としてのギアを「第１のギア２２」と呼び、本体部３が有するギアを「第２のギア３１」と呼ぶ。

【0024】

搬送装置１において、開閉蓋部２と本体部３とは、閉状態を維持するため、固定具４で固定されている。固定具４は、開閉蓋部２の表面から本体部３まで到達する長さを有する螺子である。そして、この固定具４は、開閉蓋部２を本体部３に閉状態で締結固定可能に構成されるものである。なお、固定具４としては、開閉蓋部２と本体部３とを閉状態で固定し得るものであれば特に限定されない。

【0025】

本体部３は、原料導入口３３及び原料排出口３４を有する。搬送装置１は閉状態で第１のギア（原料支持具）２２の歯（支持部）２３と第２のギア３１の歯３２とが対向配置されており、フィラメントが第１のギア２２と第２のギア３１とで挟持された状態で、原料導入口３３より本体部３にフィラメントＦが連続的に導入され、第１のギア２２と第２のギア３１との回転により搬送され、原料排出口３４から本体部３の外部に押し出される。

【0026】

ここで、第２のギア３１は、回転動力装置５から動力伝達装置（図示せず）を介して回転力が伝達され回転する。このような第２のギア３１の回転により、その歯３２が食い込んだフィラメントＦが搬送される。より具体的に、搬送装置１においては、例えば回転動力装置５としてのモータの回転を、動力伝達装置としての減速ギアによってトルクを増大させてフィラメントを送り出す構造となっていてもよいし、回転動力装置５としてのモータと同軸をギアに直結し、動力伝達装置を排除した構造であってもよい。なお、回転動力装置５としては、モータを例示したが、回転力を発生させることができるものであれば特に限定されない。

【0027】

一方で、搬送装置１において、第１のギア２２は回転動力装置５に直接的及び間接的に接続されておらず、そのため回転動力装置５の動力で回転するものではなく、フィラメントＦを介して伝達される第２のギア３１の回転によって従動回転するものである。なお、第１のギア又はアイドラーベアリング（詳細は後述する）等の支持部は回転動力装置に接続されていてもよい。

【0028】

また、第１のギア２２及び第２のギア３１の形状は、図２及び３に示されるようなホブ型の平歯車状に限定されるものではなく、様々な形状のギアを用いることができる。

【0029】

さらに、原料支持具２２としては、ギア状の歯を有するものに限られず、アイドラーベアリング等、フィラメントＦを支持し、フィラメントＦの搬送を少なくとも補助できるものであれば歯を有しないものを用いてもよい。原料支持具２２としてアイドラーベアリングを用いる場合において、支持部２３は、アイドラーベアリングの外径の溝である。

【0030】

第１のギア２２と第２のギア３１との挟持力は、開閉蓋部２の弾性可動部２１の調整部２４によって制御する。具体的に、調整部２４においては、閉状態で、本体部３側に可動表体２５が配置されており、搬送装置１の外方に向けて、発条体２６、押圧伝達部２７及び非可動表体２８がこの順に設けられている。開閉蓋部２は、非可動表体２８側の外部に調整具２９の一部が露出している。この調整具２９は螺子であり、その頭部が露出している。調整具２９を締め付けると、この調整具２９が内部に押し込まれるのに伴い、押圧伝達部２７及び発条体２６が押し込まれる。発条体２６からの押し込み圧力は、可動表体２５に伝達され、第２のギア３１に対して相対移動する。そして、調整具２９の締付の程度によって、押圧伝達部２７及び発条体２６の押し込みの程度が変わる。なお、押圧伝達部２７は上方に突起が付いている。この突起は押圧によって相対位置が変化するため、その突起の相対位置によって、調整具２９を締め付けの程度を視認可能である。

【0031】

ここで、閉状態で開閉蓋部２の本体部３側に配置される表面（可動表体２５の表面）には、第１のギア２２が設けられている。一方で、閉状態で本体部３の開閉蓋部２側に配置される表面には、第２のギア３１が設けられている。したがって、閉状態で第１のギア２２と第２のギア３１とはそれぞれの歯２３，３１を向けて対向配置されるが、第１のギア２２を表面に有する可動表体２５の押し込み圧力が変化することにより、第１のギア２２と第２のギア３１との間の挟持力が変化する。具体的に、調整具２９を締めることで第１のギア２２と第２のギア３１との間の挟持力が増加する。逆に、調整具２９を緩めることで第１のギア２２と第２のギア３１との間の挟持力が減少する。すなわち、調整具２９は、締付の程度により弾性可動部の弾性力を調整可能に構成されており、これによって第１のギア２２と第２のギア３１と挟持力を調整可能である。

【0032】

調整具２９は、固定具４とは別の螺子である。ここで、「固定具４とは別の螺子である」とは、調整具２９と固定具４とが、一つの物体として設けられたものではなく、異なる物体として設けられたものをいう。言い換えると、一つの螺子で調整具２９と固定具４とが両方の機能（すなわち、調整具２９の、第１のギア２２と第２のギア３１との離間距離を調整する機能、固定具４の、開閉蓋部２を本体部３に閉状態で固定する機能）を実現するのではなく、調整具２９の機能を実現する螺子と、固定具４の機能を実現する螺子とが異なるものであるということである。なお、調整具２９と固定具４とが、物体として別のものであれば、同一の規格、製品であることを妨げない。

【0033】

調整具２９としては、弾性可動部２１の弾性力を手動で調整可能に構成されるものであれば、上述した螺子式の機構のものに限られない。

【0034】

また、固定具４が外れた状態で、可動表体２５は把持部２５１を、非可動表体２８は把持部２８１をそれぞれ有する。これら２つの把持部２５１，２８１を摘まんで、本体部３と逆側下方向に倒すように引くことで、開閉蓋部２の開閉軸（図示せず）を回転軸として回転し、開状態にすることができる。なお、開閉蓋部２の開き方については、開状態となるのであれば特に限定されるものではない。

【0035】

なお、図２及び３においては、開状態で、開閉蓋部２は、開閉軸が本体部３の軸穴（図示せず）に篏合して、その一部が本体部３の内部に留まっているが、開閉蓋部２は、本体部３から取り外すことができてもよい。このようにして、搬送装置１を開状態とすることによりフィラメントＦの削屑を除去し、詰まりを防止又は解消することができる。

【0036】

本実施形態に係る搬送装置においては、開閉蓋部に、弾性可動部の弾性力を調整可能に構成される調整部を設けたことにより、原料支持具とギアとの挟持力の制御を行う調整部と、開閉蓋部の本体部への固定を行う固定部とを、同一の機構（螺子）で実現する必要がなくなり、固定部による固定を解除しても（螺子を緩めても）、挟持力は維持されることとなり、内部の削屑の除去の度にギアと、他のギア又はアイドラーベアリングとの挟持力を調整しなくても前回調整したフィラメントの供給量で三次元印刷を行うことができる。

【0037】

≪原料吐出装置≫
本実施形態に係る原料吐出装置は、上述した搬送装置を備える。

【0038】

「原料吐出装置」とは、プリンタヘッドのことをいう。

【0039】

以下、図を用いて、本実施形態に係る原料吐出装置について詳細に説明する。図７は、本実施形態に係る原料吐出装置の閉状態の斜視模式図である。図８は、本実施形態に係る原料吐出装置の閉状態の他の視点からの斜視模式図である。

【0040】

この原料吐出装置１Ａは、上述した搬送装置１の原料排出口３４から続く原料の搬送路（図示せず）を有しており、その搬送路の周囲には加熱部６が備えられており、この搬送路にてフィラメントが加熱されて溶融される。搬送路の終端には原料吐出口６１が設けられており、ここから吐出された原料は室温で冷却されて硬化し、製品の形状を構成する。

【0041】

≪三次元印刷装置≫
本実施形態に係る三次元印刷装置は、上述した原料吐出装置を備える。

【0042】

三次元印刷装置の形式としては、特に限定されないが、熱溶解積層方式（ＦＤＭ方式）による装置であることが好ましい。

【0043】

なお、以上においては、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは何ら意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0044】

１ 搬送装置
２ 開閉蓋部
２１ 弾性可動部
２２ 原料支持具又は第１のギア
２３ 支持部又は歯
２４ 調整部
２５ 可動表体
２５１ 把持部
２６ 発条体
２７ 押圧伝達部
２８ 非可動表体
２８１ 把持部
２９ 調整具
３ 本体部
３１ ギア又は第２のギア
３２ 歯
３３ 原料導入口
３４ 原料排出口
４ 固定具
５ 回転動力装置
６ 加熱部
６１ 原料吐出口
１Ａ 原料吐出装置
Ｆ フィラメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】