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(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】P2024003901
(43)【公開日】2024-01-16
(54)【発明の名称】３次元積層造形装置
(51)【国際特許分類】
B29C 64/245 20170101AFI20240109BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240109BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20240109BHJP
【ＦＩ】
B29C64/245
B33Y30/00
B29C64/153
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022103252
(22)【出願日】2022-06-28
(71)【出願人】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】稲永 尊也
【テーマコード（参考）】
4F213
【Ｆターム（参考）】
4F213AC04
4F213AR12
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL12
4F213WL73
4F213WL87
4F213WL92
(57)【要約】
【課題】確実にベースプレートの高さ調整を行うことができる３次元積層造形装置を提供する。
【解決手段】３次元積層造形装置１は、造形ボックス３と、可動ステージと、複数の支柱２０と、ベースプレート５と、を備えている。支柱２０は、ベースプレート５の下面部に当接し、筒孔３１ａが形成された柱部材２１と、可動台１２に着脱可能に載置され、筒孔３１ａに挿入される調整部２６を有する基部２２と、を備えている。そして、筒孔３１ａの内壁面には、高さ調整用溝部が形成され、調整部２６の外周面には、高さ調整用溝部に摺動可能に係合する高さ調整用凸部が形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】３次元積層造形装置１は、造形ボックス３と、可動ステージと、複数の支柱２０と、ベースプレート５と、を備えている。支柱２０は、ベースプレート５の下面部に当接し、筒孔３１ａが形成された柱部材２１と、可動台１２に着脱可能に載置され、筒孔３１ａに挿入される調整部２６を有する基部２２と、を備えている。そして、筒孔３１ａの内壁面には、高さ調整用溝部が形成され、調整部２６の外周面には、高さ調整用溝部に摺動可能に係合する高さ調整用凸部が形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒孔を有する造形ボックスと、
可動台を有し、前記造形ボックスの前記筒孔に沿って上下方向に移動する可動ステージと、
前記可動台の上下方向の上面部に着脱可能に装着される複数の支柱と、
複数の前記支柱に支持され、造形物を形成するための粉末材料が積層されるベースプレートと、を備え、
前記支柱は、
前記ベースプレートの上下方向の下面部に当接し、上下方向の下方が開口する筒孔が形成された柱部材と、
前記可動台に着脱可能に載置され、前記柱部材の前記筒孔に挿入される調整部を有する基部と、を備え、
前記筒孔の内壁面には、高さ調整用溝部が形成され、
前記調整部の外周面には、前記高さ調整用溝部に摺動可能に係合する高さ調整用凸部が形成されている
３次元積層造形装置。
可動台を有し、前記造形ボックスの前記筒孔に沿って上下方向に移動する可動ステージと、
前記可動台の上下方向の上面部に着脱可能に装着される複数の支柱と、
複数の前記支柱に支持され、造形物を形成するための粉末材料が積層されるベースプレートと、を備え、
前記支柱は、
前記ベースプレートの上下方向の下面部に当接し、上下方向の下方が開口する筒孔が形成された柱部材と、
前記可動台に着脱可能に載置され、前記柱部材の前記筒孔に挿入される調整部を有する基部と、を備え、
前記筒孔の内壁面には、高さ調整用溝部が形成され、
前記調整部の外周面には、前記高さ調整用溝部に摺動可能に係合する高さ調整用凸部が形成されている
３次元積層造形装置。
【請求項2】
前記高さ調整用溝部は、雌ねじであり、
前記高さ調整用凸部は、前記雌ねじと螺合する雄ねじである
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
前記高さ調整用凸部は、前記雌ねじと螺合する雄ねじである
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
【請求項3】
前記可動台の上面部には、支持凹部が形成され、
前記基部は、前記支持凹部に嵌まり込む載置部を有し、
前記調整部は、前記載置部から上下方向の上方に向けて突出する
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
前記基部は、前記支持凹部に嵌まり込む載置部を有し、
前記調整部は、前記載置部から上下方向の上方に向けて突出する
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
【請求項4】
前記載置部と前記調整部との間には、前記調整部の外径よりも小さい外径からなるくびれ部が形成されている
請求項３に記載の３次元積層造形装置。
請求項３に記載の３次元積層造形装置。
【請求項5】
前記可動台は、
前記支持凹部が形成された可動プレートと、
前記可動プレートの上面部に固定され、前記柱部材が貫通する貫通孔が形成されたインナーベースと、を有する
請求項３に記載の３次元積層造形装置。
前記支持凹部が形成された可動プレートと、
前記可動プレートの上面部に固定され、前記柱部材が貫通する貫通孔が形成されたインナーベースと、を有する
請求項３に記載の３次元積層造形装置。
【請求項6】
前記載置部は、前記可動プレートと前記インナーベースにより挟持される
請求項５に記載の３次元積層造形装置。
請求項５に記載の３次元積層造形装置。
【請求項7】
前記支持凹部の側面部の一部には、平面部が形成され、
前記載置部には、前記平面部と重なり合う切り欠き部が形成されている
請求項３に記載の３次元積層造形装置。
前記載置部には、前記平面部と重なり合う切り欠き部が形成されている
請求項３に記載の３次元積層造形装置。
【請求項8】
前記支柱は、前記柱部材に設けられた操作部を有し、
前記柱部材は、前記操作部を操作した際に、前記調整部を中心に回転する
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
前記柱部材は、前記操作部を操作した際に、前記調整部を中心に回転する
請求項１に記載の３次元積層造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステージ上に粉末材料を薄く敷いた層を一層ずつ重ねて造形する３次元積層造形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、粉末材料を薄く敷いた層を一層ずつ重ねて造形する３次元積層造形技術が脚光を浴びており、粉末材料の材料や造形手法の違いにより多くの種類の３次元積層造形技術が開発されている。
【0003】
従来の３次元積層造形装置の造形方法としては、例えばステージの上面に設置されたベースプレート上に粉末材料を一層毎に敷き詰める。次に、ベースプレート上に敷き詰められた粉末材料に対し、造形物の一断面に相当する二次元構造部だけを電子ビームやレーザからなる加熱機構で溶融する。そして、そのような粉末材料の層を一層ずつ高さ方向（Ｚ方向）に積み重ねることにより造形物を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【0004】
また、特許文献１には、粉末材料が敷き詰められるベースプレートの平行度を調整するために、ベースプレートの高さを調整する高さ調整部材を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１５５８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、粉末材料を造形ボックスに敷き詰めた際に、高さ調整部材にまで粉末材料が侵入する。その結果、高さ調整部材の内部に粉末材料が入り込み、高さ調整部材が機能しなくなり、ベースプレートの高さ調整が行えなくなる、という問題を有していた。
【0007】
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、確実にベースプレートの高さ調整を行うことができる３次元積層造形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の３次元積層造形装置は、筒孔を有する造形ボックスと、可動ステージと、複数の支柱と、ベースプレートと、を備えている。可動ステージは、可動台を有し、造形ボックスの筒孔に沿って上下方向に移動する。複数の支柱は、可動台の上下方向の上面部に着脱可能に装着される。ベースプレートは、複数の支柱に支持され、造形物を形成するための粉末材料が積層される。
支柱は、ベースプレートの上下方向の下面部に当接し、上下方向の下方が開口する筒孔が形成された柱部材と、可動台に着脱可能に載置され、柱部材の筒孔に挿入される調整部を有する基部と、を備えている。
そして、筒孔の内壁面には、高さ調整用溝部が形成され、調整部の外周面には、高さ調整用溝部に摺動可能に係合する高さ調整用凸部が形成されている。
支柱は、ベースプレートの上下方向の下面部に当接し、上下方向の下方が開口する筒孔が形成された柱部材と、可動台に着脱可能に載置され、柱部材の筒孔に挿入される調整部を有する基部と、を備えている。
そして、筒孔の内壁面には、高さ調整用溝部が形成され、調整部の外周面には、高さ調整用溝部に摺動可能に係合する高さ調整用凸部が形成されている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の３次元積層造形装置によれば、ベースプレートの高さ調整を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置を模式的に示す概略断面図である。
【図2】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置のベースプレート及び、ベースプレート、インナーベース、可動プレート、支柱を示す概略断面図である。
【図3】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置における粉末材料が供給された状態を示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置のベースプレート及び、ベースプレート、インナーベース、可動プレート、支柱を分解して示す側面図である。
【図5】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置の支柱を示す分解斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置の支柱の基部を示す斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置の支柱の基部を示す側面図である。
【図8】本発明の実施の形態例にかかる３次元積層造形装置における支柱を取り外す状態を示す説明図である。
【図9】従来の支柱の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
【0012】
１．実施の形態例
１－１．３次元積層造形装置の構成
まず、本発明の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる３次元積層造形装置の第１の実施の形態例について図１を参照して説明する。
図１は、本例の３次元積層造形装置を模式的に示す概略断面図である。
１－１．３次元積層造形装置の構成
まず、本発明の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる３次元積層造形装置の第１の実施の形態例について図１を参照して説明する。
図１は、本例の３次元積層造形装置を模式的に示す概略断面図である。
【0013】
図１に示す３次元積層造形装置１は、例えば、チタン、アルミニウム、鉄等の金属粉末からなる粉末材料に電子ビームを照射して粉末材料を溶融させ、この粉末材料が凝固した層を積み重ねて立体物を造形する装置である。
【0014】
図１に示すように、３次元積層造形装置１は、中空の処理室２と、筒状の造形ボックス３と、可動ステージ４と、ベースプレート５と、均し部材６と、電子銃８とを備えている。また、３次元積層造形装置１は、ベースプレート５を支持する支柱２０を備えている。
【0015】
処理室２には、図示しない真空ポンプが接続されている。処理室２内の空気が真空ポンプにより排気されることで、処理室２内は、真空に維持されている。この処理室２内には、造形ボックス３と、可動ステージ４と、均し部材６と、ベースプレート５及び支柱２０が配置されている。処理室２の上部には、電子銃８が設けられている。
【0016】
電子銃８の下方には、可動ステージ４及びベースプレート５が配置されている。そして、電子銃８は、予め準備された設計上の造形物（３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データにより表された造形物）を所定の間隔でスライスした２次元形状に従い、粉末材料Ｍ１に対して電子ビームＬ１を出射する。電子銃８から出射された電子ビームＬ１により、その２次元形状に対応する領域の粉末材料Ｍ１が溶融する。
【0017】
造形ボックス３は、筒状の形成されている。造形ボックス３の筒孔内には、可動ステージ４が上下方向に沿って移動可能に配置されている。可動ステージ４は、不図示の駆動機構による上下方向に沿って移動可能に支持されている。
【0018】
可動ステージ４における上下方向の上部は、インナーベース１１と、可動プレート１２と、シール部材１３とを有している。インナーベース１１は、可動プレート１２の上下方向の上面部に固定されている。インナーベース１１と可動プレート１２により可動台が構成される。なお、可動台をインナーベース１１と可動プレート１２の２部品により構成した例を説明したが、これに限定されるものではなく、可動台を１つの部品で構成してもよい。また、インナーベース１１の側端部には、シール部材１３が設けられている。シール部材１３は、造形ボックス３の筒孔の内壁面に摺動可能に接触している。
【0019】
また、可動ステージ４におけるインナーベース１１及び可動プレート１２における上下方向の上面部には、複数の支柱２０が設置されている。そして、支柱２０における上下方向の上端部には、ベースプレート５が配置される。このベースプレート５には、粉末材料Ｍ１が積層される。なお、支柱２０やベースプレート５、インナーベース１１、可動プレート１２の詳細な構成については、後述する。
【0020】
ベースプレート５は、支柱２０に支持されて、造形ボックス３の筒孔の開口部に配置される。そして、ベースプレート５及び造形ボックス３の筒孔には、不図示の粉末供給部により粉末材料Ｍ１が配置される。
【0021】
ベースプレート５及び造形ボックス３の上下方向の上部には、均し部材６が配置される。均し部材６は、上下方向と直交する方向である水平方向に移動可能に支持されている。均し部材６が水平方向に移動することで、ベースプレート５の上面部に粉末材料Ｍ１を供給し、粉末材料Ｍ１をベースプレート５の上面部の上に所定の高さで平坦に均す。これにより、ベースプレート５の上面部には、粉末材料Ｍ１からなる粉末層が形成される。
【0022】
１－２．ベースプレート及び支柱周りの構成
次に、ベースプレート５及び支柱２０周りの詳細な構成について図２から図４を参照して説明する。
図２は、ベースプレート５、インナーベース１１、可動プレート１２及び支柱２０を示す断面図である。また、図３は、粉末材料Ｍ１が供給された状態を示す断面図である。そして、図４は、ベースプレート５、インナーベース１１、可動プレート１２及び支柱２０を分解して示す側面図である。
次に、ベースプレート５及び支柱２０周りの詳細な構成について図２から図４を参照して説明する。
図２は、ベースプレート５、インナーベース１１、可動プレート１２及び支柱２０を示す断面図である。また、図３は、粉末材料Ｍ１が供給された状態を示す断面図である。そして、図４は、ベースプレート５、インナーベース１１、可動プレート１２及び支柱２０を分解して示す側面図である。
【0023】
図２から図４に示すように、可動プレート１２には、支持孔１２ａと、固定孔１２ｂと、支持凹部１２ｃが形成されている。支持孔１２ａ及び固定孔１２ｂは、可動プレート１２を上下方向に貫通している。支持孔１２ａにおける上下方向の上部には、支持凹部１２ｃが形成されている。
【0024】
支持凹部１２ｃは、可動プレート１２の上面部から上下方向の下方に向けて凹んだ凹部である。支持凹部１２ｃは、支持孔１２ａの上部において支持孔１２ａと同心円上に形成されている。また、支持凹部１２ｃの側面部の一部には、平面部が形成されている。そして、支持凹部１２ｃには、後述する支柱２０の載置部２７が着脱可能に嵌まり込む。
【0025】
また、可動プレート１２の上面部には、インナーベース１１が固定ボルト５０を介して固定されている。インナーベース１１には、貫通孔１１ａと、ベース側固定孔１１ｂが形成されている。貫通孔１１ａ及びベース側固定孔１１ｂは、インナーベース１１を上下方向に貫通している。インナーベース１１の側端部は、上下方向に対して傾斜している。そして、インナーベース１１の側端部には、テーパーブロック１６が配置される。テーパーブロック１６は、上下方向と直交する水平方向に拡張可能に構成されている。
【0026】
テーパーブロック１６は、インナーベース１１の側端部と、造形ボックス３の筒孔の内壁面との間に配置される。また、テーパーブロック１６と造形ボックス３の筒孔の内壁面との間には、シール部材１３が介在される。
【0027】
また、インナーベース１１のベース側固定孔１１ｂには、固定ボルト５０が挿入される。固定ボルト５０の軸部は、可動プレート１２の固定孔１２ｂと螺合する。これにより、インナーベース１１が固定ボルト５０を介して可動プレート１２に固定される。
【0028】
また、インナーベース１１が可動プレート１２に固定される際に、テーパーブロック１６は、インナーベース１１の側端部から外側に向けて拡張される。そして、テーパーブロック１６は、シール部材１３を造形ボックス３の内壁面に向けて押圧する。これにより、インナーベース１１及び可動プレート１２からなる可動台と造形ボックス３の筒孔の内壁面との隙間を解消することができ、造形ボックス３の筒孔の下方に粉末材料Ｍ１が落ちることを防ぐことができる。
【0029】
可動プレート１２に固定されたインナーベース１１の上下方向の上方には、ベースプレート５が支柱２０を介して配置される。ベースプレート５を支柱２０上に配置した際、ベースプレート５と造形ボックス３の筒孔との間には、隙間が形成される。
【0030】
ベースプレート５は、略平板状に形成されている。ベースプレート５の上面部には、粉末材料Ｍ１が積層される。また、ベースプレート５におけるインナーベース１１と対向する一面、すなわち下面部には、複数のベース側凹部５ａが形成されている。
【0031】
ベース側凹部５ａは、ベースプレート５の下面部における外縁部の近傍に形成されている。ベース側凹部５ａは、ベースプレート５の下面部から上下方向の上方に向けて凹んだ凹部である。複数のベース側凹部５ａは、ベースプレート５の下面部において周方向に沿って等間隔に形成されている。ベース側凹部５ａには、支柱２０の上下方向の上端部が挿入される。
【0032】
１－３．支柱の構成
次に、図５から図７を参照して支柱２０の詳細な構成について説明する。
図５は、支柱２０を示す分解斜視図、図６は、支柱２０の基部２２を示す斜視図、図７は、支柱２０の基部２２を示す側面図である。
次に、図５から図７を参照して支柱２０の詳細な構成について説明する。
図５は、支柱２０を示す分解斜視図、図６は、支柱２０の基部２２を示す斜視図、図７は、支柱２０の基部２２を示す側面図である。
【0033】
図５に示すように、支柱２０は、柱部材２１と、基部２２と、断熱部材２３と、操作部２４とを有している。支柱２０は、可動台を構成するインナーベース１１及び可動プレート１２に着脱可能に装着される。
【0034】
柱部材２１は、柱部３１と、支持凸部３２とを有している。柱部３１は、略円柱状に形成されている。なお、柱部３１は、略円柱状に限定されるものではなく、角柱状に形成してもよい。また、柱部３１は、インナーベース１１に設けた貫通孔１１ａを上下方向に貫通する。そして、柱部３１の上下方向の下端部は、貫通孔１１ａ内に位置している。
【0035】
図４に示すように、柱部３１には、筒孔３１ａが形成されている。筒孔３１ａは、柱部３１の上下方向の上方が閉じられており、柱部３１の上下方向の下方が開口している。筒孔３１ａの内壁面には、高さ調整用溝部の一例を示す雌ねじが形成されている。そして、筒孔３１ａには、後述する基部２２の調整部２６が螺合する。
【0036】
また、柱部３１の外周面には、フランジ部３１ｂが形成されている。フランジ部３１ｂは、柱部３１の外周面における上下方向の中間部に形成されている。フランジ部３１ｂは、インナーベース１１の上面部に載置される。フランジ部３１ｂがインナーベース１１に上面部に載置されることで、貫通孔１１ａへの粉末材料Ｍ１の入り込みを軽減することができる。
【0037】
柱部３１の上下方向の上端部には、支持凸部３２が形成されている。支持凸部３２は、柱部３１の上端部から上下方向の上方に向けて突出する。この支持凸部３２は、断熱部材２３に設けた穴に挿入される。そして、断熱部材２３は、ベースプレート５のベース側凹部５ａに挿入される。断熱部材２３ｇは、ベース側凹部５ａに点接触する。これにより、ベースプレート５と面接触する場合よりも、熱抵抗を高めるこができる。その結果、ベースプレート５の熱が支柱２０を介して可動ステージ４に伝わることを抑制することができる。
【0038】
さらに、断熱部材２３を介して柱部材２１とベースプレート５が接触することで、ベースプレート５の熱が柱部材２１に伝達されることを抑制することができる。
【0039】
また、柱部材２１における柱部３１の上下方向の上部には、操作部２４が設けられている。操作部２４は、略平板状の部材により形成されている。また、操作部２４は、人の指で操作可能な複数の切り欠きが形成されている。図２及び図３に示すように、支柱２０をベースプレート５とインナーベース１１の間に配置した際、操作部２４の外縁部は、ベースプレート５の下方においてベースプレート５の外縁部の近傍に配置される。
【0040】
なお、操作部２４の形状は、人の指で操作可能な形状であれば、その他各種の形状が適用されるものである。
【0041】
図６から図７に示すように、基部２２は、調整部２６と、載置部２７と、くびれ部２８と、凸部２９とを有している。載置部２７は、略平板状に形成されている。また、載置部２７は、円形の一部に切り欠き部２７ａを有するＤカット形状をなしている。載置部２７には、脱着用ねじ孔２７ｂが形成されている。この載置部２７は、可動プレート１２の支持凹部１２ｃに嵌まり込む。このとき、切り欠き部２７ａは、支持凹部１２ｃに設けた平面部と重なり合う。そのため、載置部２７における水平方向への移動は、支持凹部１２ｃにより規制される。
【0042】
また、載置部２７に切り欠き部２７ａを形成し、支持凹部１２ｃを載置部２７の形状に合わせて側面部の一部に平面部を形成したことで、載置部２７が支持凹部１２ｃ内で回転することが規制される。さらに、図２及び図３に示すように、載置部２７は、支持凹部１２ｃとインナーベース１１との間に介在される。そのため、載置部２７における高さ方向への移動は、インナーベース１１により規制される。
【0043】
なお、載置部２７を、切り欠き部２７ａを有するＤカット形状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。載置部２７を例えば、六角形や矩形状、楕円形状等その他各種の形状に形成してもよい。そして、支持凹部１２ｃの形状は、載置部２７の形状に合わせて適宜設定される。
【0044】
また、図６から図７に示すように、載置部２７の上下方向の下面部には、凸部２９が形成されている。凸部２９は、載置部２７の下面部から上下方向の下方に向けて突出する。凸部２９は、載置部２７を支持凹部１２ｃに載置した際、可動プレート１２の支持孔１２ａに挿入される。
【0045】
また、載置部２７の上下方向の上面部には、くびれ部２８を介して調整部２６が設けられている。くびれ部２８は、載置部２７の半径方向の中心部に形成されている。くびれぶ部２８の外径は、調整部２６の外径よりも小さく設定されている。そして、くびれ部２８の強度は、調整部２６の強度よりも小さく設定されている。
【0046】
調整部２６は、くびれ部２８を介して載置部２７の上面部から上下方向の上方に向けて突出している。また、調整部２６は、その外周面に高さ調整用凸部の一例を示すねじが形成された雄ねじである。調整部２６は、柱部３１の筒孔３１ａに挿入されて、筒孔３１ａの雌ねじと螺合する。
【0047】
２．高さ調整動作
次に、上述した構成を有する３次元積層造形装置１におけるベースプレート５の高さ調整動作について説明する。
図２及び図３に示すように、作業者は、ベースプレート５と造形ボックス３の筒孔との間の隙間から、指を挿入し、操作部２４を操作する。操作部２４を操作することで、柱部材２１は、基部２２を中心に回転する。ここで、基部２２は、載置部２７が可動プレート１２の支持凹部１２ｃに嵌まり込み、可動プレート１２とインナーベース１１で挟持されている。そのため、基部２２の回転動作が規制されるため、操作部２４を操作すると、柱部材２１のみが回転する。
次に、上述した構成を有する３次元積層造形装置１におけるベースプレート５の高さ調整動作について説明する。
図２及び図３に示すように、作業者は、ベースプレート５と造形ボックス３の筒孔との間の隙間から、指を挿入し、操作部２４を操作する。操作部２４を操作することで、柱部材２１は、基部２２を中心に回転する。ここで、基部２２は、載置部２７が可動プレート１２の支持凹部１２ｃに嵌まり込み、可動プレート１２とインナーベース１１で挟持されている。そのため、基部２２の回転動作が規制されるため、操作部２４を操作すると、柱部材２１のみが回転する。
【0048】
また、柱部材２１が回転することで、調整部２６の雄ねじと、筒孔３１ａの雌ねじとの螺合により、柱部材２１の回転動作が上下方向への移動に変換される。また、上述したように、基部２２における上下方向への移動が規制されている。そのため、柱部材２１は、調整部２６の軸方向に沿って上下方向に移動する。このようにして、柱部材２１に支持されたベースプレート５の高さ調整動作が行われる。
【0049】
ここで、図９を参照して従来の支柱の構成について説明する。
図９に示すように、支柱１２０は、柱部材１２１と、ねじ部１２２と、支持凸部１２３と、操作部１２４とを有している。柱部材１２１は、インナーベース１１１の貫通孔１１１ａを貫通する。そして、柱部材１２１の上下方向の上端部には、ねじ部１２２が形成され、柱部材１２１の上下方向の上端部には、支持凸部１２３が形成されている。
図９に示すように、支柱１２０は、柱部材１２１と、ねじ部１２２と、支持凸部１２３と、操作部１２４とを有している。柱部材１２１は、インナーベース１１１の貫通孔１１１ａを貫通する。そして、柱部材１２１の上下方向の上端部には、ねじ部１２２が形成され、柱部材１２１の上下方向の上端部には、支持凸部１２３が形成されている。
【0050】
支持凸部１２３は、ベースプレート１０５の下面部に設けたベース側凹部１０５ａに挿入される。ねじ部１２２は、可動プレート１１２に設けたねじ孔（雌ねじ）１１２ａと螺合する。また、ねじ孔１１２ａの開口は、上下方向の上方を向いている。なお、可動プレート１１２とインナーベース１１１は、固定ボルト１５０により固定される。
【0051】
この従来の支柱１２０では、操作部１２４を操作することで、柱部材１２１及びねじ部１２２が可動プレート１１２のねじ孔１１２ａを中心に回転する。そして、ねじ部１２２とねじ孔１１２ａの螺合により、支柱１２０が上下方向に沿って移動し、ベースプレート１０５の高さ調整動作が行われる。
【0052】
しかしながら、ねじ部１２２とねじ孔１１２ａとの隙間には、ベースプレート１０５と造形ボックス１０３との隙間から落ちた粉末材料Ｍ１が入り込む。そして、ねじ部１２２とねじ孔１１２ａの隙間に侵入した粉末材料Ｍ１によって、ねじ部１２２とねじ孔１１２ａにかじりが発生する。その結果、支柱１２０を回転させることができなくなり、ベースプレート１０５の高さ調整動作が出来なくなる、という問題を有している。
【0053】
これに対して、本例の３次元積層造形装置１では、柱部３１の上下方向の下端部は、インナーベース１１の貫通孔１１ａ内に配置されている。そのため、柱部３１の下端部の開口から筒孔３１ａ内に粉末材料Ｍ１が入り込み難くなる。さらに、インナーベース１１の貫通孔１１ａの周囲には、柱部３１のフランジ部３１ｂによって覆われる。そのため、フランジ部３１ｂにより貫通孔１１ａ内に粉末材料Ｍ１が入り込むことを抑制することができる。
【0054】
さらに、高さ調整用溝部である雌ねじは、柱部材２１における柱部３１の筒孔３１ａ内に形成されている。また、筒孔３１ａの開口は、上下方向の下方を向いている。そのため、重力により落ちた粉末材料Ｍ１が上に上がってくることがないため、柱部３１の筒孔３１ａと調整部２６との間に粉末材料Ｍ１が侵入することがない。これにより、筒孔３１ａの雌ねじと調整部２６の雄ねじが粉末材料Ｍ１によってかじることを防止でき、確実に支柱２０の高さを変動することができると共に、ベースプレート５の高さを調整することができる。
【0055】
なお、本例では、高さ調整用溝部として雌ねじ、高さ調整用凸部として雄ねじを適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、高さ調整用溝部として柱部３１の筒孔３１ａの内壁面に形成した階段状又は螺旋状の溝部を適用してもよい。そして、高さ調整用凸部として、溝部と摺動可能に係合する凸部を調整部２６の外周面に形成してもよい。
【0056】
また、図９に示す従来の支柱１２０では、粉末材料Ｍ１や支柱１２０の熱膨張によってねじ部１２２とねじ孔１１２ａとの間でかじりが発生し、支柱１２０が回せなくなると、支柱１２０を可動プレート１１２から取り外せなくなる。その場合、従来では、ねじ部１２２を柱部材１２１からねじ切って、柱部材１２１を可動プレート１１２から取り外していた。その際、ねじ部１２２は、可動プレート１１２のねじ孔１１２ａ内に残留する。残留したねじ部１２２を回収するためには、可動プレート１１２を加工する必要があった。その結果、支柱１２０だけでなく可動プレート１１２も損傷するだけでなく、支柱１２０の取り外し作業が大変煩雑なものとなっていた。
【0057】
これに対して、本例の支柱２０では、上述したように、筒孔３１ａと調整部２６との間に粉末材料Ｍ１が入り難いため、粉末材料Ｍ１によるかじりは発生し難い。しかしながら、支柱２０がベースプレート５から伝達された熱により、支柱２０が熱膨張した場合、筒孔３１ａと調整部２６との間にかじりが発生するおそれがある。
【0058】
図８は、支柱２０にかじりが発生した際の支柱２０を取り外す状態を示す説明図である。
筒孔３１ａと調整部２６との間にかじりが発生した場合、操作部２４又は柱部材２１を回転させ、柱部材２１を基部２２からねじ切る。ここで、基部２２における調整部２６と載置部２７との間には、外径が他の箇所よりも小さいくびれ部２８が形成されている。そのため、図８に示すように、基部２２は、くびれ部２８からねじ切られる。なお、くびれ部２８を設けたことで、ねじ切るためのトルクを小さくすることができ、ねじ切りやすくなる。
筒孔３１ａと調整部２６との間にかじりが発生した場合、操作部２４又は柱部材２１を回転させ、柱部材２１を基部２２からねじ切る。ここで、基部２２における調整部２６と載置部２７との間には、外径が他の箇所よりも小さいくびれ部２８が形成されている。そのため、図８に示すように、基部２２は、くびれ部２８からねじ切られる。なお、くびれ部２８を設けたことで、ねじ切るためのトルクを小さくすることができ、ねじ切りやすくなる。
【0059】
また、基部２２のくびれ部２８をねじ切ることで、可動プレート１２から支柱２０の柱部材２１や操作部２４を取り外すことができる。また、基部２２の載置部２７は、可動プレート１２の支持凹部１２ｃに載置されているだけである。次に、載置部２７に設けた脱着用ねじ孔２７ｂに脱着用ねじを取り付ける。そして、作業者は、脱着用ねじを摘み上げることで、可動プレート１２に残留する基部２２を容易に取り外すことができる。このように、本例の支柱２０によれば、かじりが発生した場合でも、可動プレート１２が損傷することなく、支柱２０を取り外すことができる。
【0060】
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0061】
上述した実施の形態例では、高さ調整用溝部として雌ねじ、高さ調整用凸部として雄ねじを適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、高さ調整用溝部として柱部３１の筒孔３１ａの内壁面に形成した階段状又は螺旋状の溝部を適用してもよい。そして、高さ調整用凸部として、溝部と摺動可能に係合する凸部を調整部２６の外周面に形成してもよい。
【0062】
なお、高さ調整用溝部及び高さ調整用凸部として雌ねじ及び雄ねじを適用することで、柱部材２１の上下方向の高さを連続して変化させることができ、ベースプレート５の高さ調整を精密に行うことができる。
【0063】
例えば、上述した実施の形態例では、粉末材料としてチタン、アルミニウム、鉄等の金属粉末を適用した例を説明したが、これに限定されるものではなく、粉末材料としては、樹脂等を用いてもよい。また、粉末材料を予熱や溶融させる加熱機構として電子ビームを照射する電子銃を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。加熱機構としては、例えば、レーザを照射するレーザ照射部を適用してもよい。
【0064】
なお、本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。
【符号の説明】
【0065】
１…３次元積層造形装置、 ２…処理室、 ３…造形ボックス、 ４…可動ステージ、 ５…ベースプレート、 ５ａ…ベース側凹部、 ６…均し部材、 ８…電子銃、 １１…インナーベース、 １１ａ…貫通孔、 １１ｂ…ベース側固定孔、 １２…可動プレート、 １２ａ…支持孔、 １２ｂ…固定孔、 １２ｃ…支持凹部、 ２０…支柱、 ２１…柱部材、 ２２…基部、 ２３…断熱部材、 ２４…操作部、 ２６…調整部、 ２７…載置部、 ２７ａ…切り欠き部、 ２７ｂ…脱着用ねじ孔、 ２８…くびれ部、 ２９…凸部、 ３１…柱部、 ３１ａ…筒孔、 ３１ｂ…フランジ部、 ３２…支持凸部、 ５０…固定ボルト、 Ｌ１…電子ビーム、 Ｍ１…粉末材料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】