特許 7597545 粉末供給装置および粉末供給装置を用いるＡＭ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】粉末供給装置および粉末供給装置を用いるＡＭ装置

(51)【国際特許分類】

   B65G 65/40 20060101AFI20241203BHJP

   B29C 64/268 20170101ALI20241203BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241203BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241203BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20241203BHJP

   B23K 26/144 20140101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

B65G65/40 B

B29C64/268

B33Y10/00

B33Y30/00

B22F3/105

B23K26/144

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020169369

(22)【出願日】2020-10-06

(65)【公開番号】P2022061386

(43)【公開日】2022-04-18

【審査請求日】2023-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 弘行

(72)【発明者】

【氏名】浅井 潤樹

【審査官】森林 宏和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２１１２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８４３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０９７１５７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｇ ６５／４０

Ｂ２９Ｃ ６４／２６８

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ３０／００

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２３Ｋ ２６／１４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末供給装置であって、前記粉末供給装置は、
粉末を保持するための容器と、
前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、
前記供給通路を開閉するためのバルブ構造と、を有し、
前記バルブ構造は、前記供給通路を閉鎖する第１位置と前記供給通路を開放する第２位置との間で移動可能なバルブ本体と、前記バルブ本体が着座するための弁座とを有し、
前記バルブ本体は、第１シール部および第２シール部を有し、
前記弁座は、前記第１シール部が着座する第１シート部と、前記第２シール部が着座する第２シート部と、を有し、
前記バルブ構造は、前記第１シール部が前記第１シート部に着座し、且つ、前記第２シール部が前記第２シート部に着座したときに、密閉される空間を画定し、
前記バルブ構造は、前記密閉される空間から気体を排出するための排気通路と、前記密閉される空間の圧力を監視するための圧力監視通路と、を有する、
粉末供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載の粉末供給装置であって、
前記供給通路は、粉末を前記容器へ供給するための管を挿入可能に構成されている、
粉末供給装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の粉末供給装置であって、
前記第１シート部は第１Ｏリングを備え、前記第２シート部は第２Ｏリングを備える、粉末供給装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の粉末供給装置であって、
前記バルブ本体は、前記供給通路を閉鎖する第１位置と前記供給通路を開放する第２位置との間で回転移動可能にピンにより支持されている、
粉末供給装置。

【請求項5】

請求項４に記載の粉末供給装置であって、
前記バルブ本体を前記第１位置に向けて付勢する弾性部材を有する、
粉末供給装置。

【請求項6】

粉末供給装置であって、前記粉末供給装置は、
粉末を保持するための容器と、
前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、
前記供給通路の第１位置を開閉するための第１バルブと、
前記供給通路の第２位置を開閉するための第２バルブと、
前記供給通路の前記第１位置と前記第２位置との間の空間から気体を排出するための排気通路と、
前記供給通路の前記第１位置と前記第２位置との間の空間の圧力を測定するための圧力測定通路と、を有する、
粉末供給装置。

【請求項7】

粉末供給装置から粉末材料を供給するための方法であって、
前記粉末供給装置は、
粉末を保持するための容器と、
前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、
前記供給通路を開閉するためのバルブと、を有し、
前記方法は、
前記バルブを開放するステップと、
前記供給通路を通じて粉末材料を前記容器へ充填するステップと、
前記バルブを閉鎖するステップと、
前記バルブが閉鎖されているかどうかを確認するステップと、
前記バルブが閉鎖されていることが確認された後に、前記バルブが閉鎖されている状態で前記粉末供給装置から粉末材料を供給するステップと、を有する、
方法。

【請求項8】

造形物を製造するためのＡＭ装置であって、前記ＡＭ装置は、
ＤＥＤノズルを有し、前記ＤＥＤノズルは、
前記ＤＥＤノズルの先端に設けられたレーザー光を出射するためのレーザー口、および前記レーザー口に連通する、前記ＤＥＤノズル内をレーザー光が通過するためのレーザー通路と、
前記ＤＥＤノズルの先端に設けられた粉末材料を出射するための粉体口、および前記粉体口に連通する、前記ＤＥＤノズル内を粉末材料が通過するための粉体通路と、を有し、
前記ＡＭ装置は、前記ＤＥＤノズルに粉末材料を供給するための、請求項１から６のいずれか一項に記載の粉末供給装置を有する、
ＡＭ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、粉末供給装置および粉末供給装置を用いるＡＭ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元物体を表現したコンピュータ上の三次元データから、三次元物体を直接的に造形する技術が知られている。たとえば、Additive Manufacturing（ＡＭ）（付加製造）法が知られている。一例として、デポジション方式のＡＭ法としてダイレクトエナジーデポジション（ＤＥＤ）がある。ＤＥＤは、粉末状の金属材料を局所的に供給しながら適当な熱源を用いて基材と共に溶融、凝固させることで造形を行う技術である。

【0003】

ＤＥＤにより三次元物体を造形する場合、ＤＥＤノズルを用いて、造形位置に粉末材料を供給しながらレーザーを照射して粉末材料を溶融、凝固させて造形する。そのため、ＤＥＤにより三次元物体を造形する場合、ＤＥＤノズルに粉末材料を供給し続ける必要がある。一般に、ＤＥＤノズルへの粉末材料の供給は、粉末供給装置を用いてキャリアガスとともに粉末材料をＤＥＤノズルへ供給する。粉末供給装置は、粉末材料を保持し、所定の供給量でＤＥＤノズルなどの供給先へ粉末材料を供給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２１９０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＤＥＤにより大きな三次元物体を造形する場合、粉末供給装置に予め保持されている粉末材料だけでは造形を完成できないことがあるので、造形している途中で粉末供給装置に粉末材料を補充する必要がある。粉末供給装置への粉末材料の補充は、部品の取り外しなどを必要とすることから手動で行われることが多い。そのため、粉末供給装置への粉末材料の補充を行うためには、ＤＥＤでの造形を一時的に中断することになり、造形に要する時間が増加することになる。そのため、粉末供給装置へ粉末材料の供給を手動ではなく、自動で行うことができることが望ましい。また、粉末供給装置への粉末材料の供給を自動で行うことで、人間が粉末材料を吸い込むリスクを軽減することができる。さらに、粉末供給装置によりＤＥＤノズルなどの供給先に粉末材料をキャリアガスとともに供給する際、粉末供給装置において粉末材料を保持している容器が加圧されることがある。そのため、粉末材料を保持している容器を適切にシールしないと、粉末材料が容器から飛散する恐れがある。そこで、粉末材料を保持している容器を適切にシールすることが望ましい。本願は、これらの問題の少なくとも一部を解決ないし緩和するできる構造を提供することを１つの目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態によれば、粉末供給装置が提供され、前記粉末供給装置は、粉末を保持するための容器と、前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、前記供給通路を開閉するためのバルブ構造と、を有し、前記バルブ構造は、前記供給通路を閉鎖する第１位置と前記供給通路を開放する第２位置との間で移動可能なバルブ本体と、前記バルブ本体が着座するための弁座とを有し、前記バルブ本体は、第１シール部および第２シール部を有し、前記弁座は、前記第１シール部が着座する第１シート部と、前記第２シール部が着座する第２シート部と、を有し、前記バルブ構造は、前記第１シール部が前記第１シート部に着座し、且つ、前記第２シール部が前記第２シート部に着座したときに、密閉される空間を画
定し、前記バルブ構造は、前記密閉される空間から気体を排出するための排気通路と、前記密閉される空間の圧力を監視するための圧力監視通路と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態による、造形物を製造するためのＡＭ装置を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態による、ＤＥＤノズルの断面を概略的に示す図である。

【図3】一実施形態による、粉末材料源としての粉末供給装置を概略的に示す図である。

【図4】一実施形態による、粉末容器の上端に取り付けられるカバーの構造を概略的に示す断面図である。

【図5】図４に示されるカバーを下方から見た図である。

【図6】図４に示されるカバーの供給通路が開放された状態を示す図である。

【図7】一実施形態による、粉末容器の上端に取り付けられるカバーの構造を概略的に示す断面図である。

【図8】一実施形態による、粉末容器の上端に取り付けられるカバーの構造を概略的に示す断面図である。

【図9】一実施形態による、粉末容器の供給通路付近の構造を概略的に示す断面図である。

【図10】一実施形態による、粉末供給装置から粉末材料を供給するための方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本発明に係る粉末供給装置、および粉末供給装置を使用するＡＭ装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0009】

図１は、一実施形態による、造形物を製造するためのＡＭ装置を概略的に示す図である。図１に示されるように、ＡＭ装置１００は、ベースプレート１０２を備える。ベースプレート１０２上に造形物Ｍが造形されることになる。ベースプレート１０２は、造形物Ｍを支持することができる任意の材料から形成されるプレートとすることができる。一実施形態において、ベースプレート１０２は、ＸＹステージ１０４の上に配置される。ＸＹステージ１０４は、水平面内で直交する二方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動可能なステージ１０４である。なお、ＸＹステージ１０４は、高さ方向（ｚ方向）に移動可能なリフト機構に連結されていてもよい。また、一実施形態においては、ＸＹステージ１０４はなくてもよい。

【0010】

一実施形態において、図１に示されるように、ＡＭ装置１００は、ＤＥＤヘッド２００を備える。ＤＥＤヘッド２００は、レーザー源２０２、粉末材料源３００、およびガス源２０６に接続されている。ＤＥＤヘッド２００は、ＤＥＤノズル２５０を有する。ＤＥＤノズル２５０は、レーザー源２０２、粉末材料源３００、およびガス源２０６からのレーザー、粉末材料、およびガスを噴射するように構成される。

【0011】

ＤＥＤヘッド２００は任意のものとすることができ、たとえば公知のＤＥＤヘッドを使用することができる。ＤＥＤヘッド２００は、移動機構２２０に連結されており、移動可能に構成される。移動機構２２０は、任意のものとすることができ、たとえば、レールなどの特定の軸に沿ってＤＥＤヘッド２００を移動可能なものとしてもよく、あるいは、任意の位置および向きにＤＥＤヘッド２００を移動させることができるロボットから構成さ
れてもよい。一実施形態として、移動機構２２０は、直交する３軸に沿ってＤＥＤヘッド２００を移動可能に構成することができる。

【0012】

一実施形態によるＡＭ装置１００は、図１に示されるように制御装置１７０を有する。制御装置１７０は、ＡＭ装置１００の各種の動作機構、たとえば上述のＤＥＤヘッド２００、各種の動作機構２２０などの動作を制御するように構成される。制御装置１７０は、一般的なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。

【0013】

図２は一実施形態によるＤＥＤノズル２５０の断面を概略的に示す図である。図示の実施形態によるＤＥＤノズル２５０は、全体として切頭円錐形状のＤＥＤノズル本体２５９である。図示の実施形態によるＤＥＤノズル２５０は、ＤＥＤノズル本体２５９の中心にレーザー２５１が通過する第１通路２５２を備える。第１通路２５２を通ったレーザーは、ＤＥＤノズル本体２５９のレーザー口２５２ａから放出される。また、ＤＥＤノズル本体２５９は、第１通路２５２の外側に、粉末材料および粉末材料を輸送するためのキャリアガスが通過する第２通路２５４を備える。第２通路２５４を通った粉末材料は粉体口２５４ａから放出される。さらに、ＤＥＤノズル本体２５９は、第２通路２５４の外側に、シールドガスが通過する第３通路２５６を備える。第３通路２５６を通ったシールドガスは、ガス口２５６ａから放出される。

【0014】

第２通路２５４は、ＤＥＤノズル２５０から排出される粉末材料がレーザー２５１の集光点２５１ａと実質的に同一の位置に収束するように構成される。なお、図２において粉末材料およびキャリアガスの流れは破線で示されている。キャリアガスは、たとえばアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスとすることができる。キャリアガスとして、空気より重いアルゴンガスを使用することがより望ましい。なお、キャリアガスに不活性ガスを用いることで、粉末材料が溶融して形成される溶融池を不活性ガスで覆うことで酸化を防止することができる。ただし、粉体口２５４ａから放出されるキャリアガスの流れにより、その外側の空気が巻き込まれることがある。そこで、図２に示されるＤＥＤノズル２５０は、粉末材料およびキャリアガスが排出される第２通路２５４の外側に配置された第３通路２５６からシールドガスを低速で供給することで、周囲の空気が巻き込まれることを防止することができる。キャリアガスにより周囲の空気（特に酸素）が巻き込まれることを防止することで、造形時に金属酸化膜が生成されることを抑制でき、また、濡れ性の良い溶融池を形成することができる。図２において、シールドガスの流れは矢印で示されている。

【0015】

上述のようにＤＥＤノズル２５０を用いて造形を行う場合、粉末材料をＤＥＤノズル２５０に供給する必要がある。図１に示されるように、ＤＥＤノズル２５０には、粉末材料源３００に接続されている。図３は、一実施形態による、粉末材料源３００としての粉末供給装置３００を概略的に示す図である。

【0016】

図３に示されるように、粉末供給装置３００は、粉末材料３０１を保持するための粉末容器３０２を備える。粉末容器３０２の上端は、カバー３５０が取り付けられている。カバー３５０は、粉末容器３０２から取り外し可能に構成してもよい。カバー３５０を粉末容器３０２から取り外し可能に構成する場合、カバー３５０を取り外して粉末材料を、粉末容器３０２に補充するようにしてもよい。また、後述するように、一実施形態において、カバー３５０が粉末容器３０２に取り付けられた状態のままで、粉末材料を補充できるように構成してもよい。一実施形態において、粉末容器３０２内には攪拌装置３１０が配置されており、粉末容器３０２内の粉末材料を攪拌できるように構成されている。

【0017】

粉末容器３０２の下端は、計量装置３０４に接続されている。計量装置３０４は、さらにガス源３０６に接続されている。ガス源３０６は、たとえばアルゴンガスなどのキャリ
アガスを計量装置３０４に供給することができる。ガス源３０６は、図１に示されるガス源２０６と同一のガス源を用いてもよい。粉末容器３０２から計量装置３０４に供給された粉末材料は計量されて、キャリアガスとともにＤＥＤノズル２５０へ送られる。

【0018】

図４は、一実施形態による、粉末容器３０２の上端に取り付けられるカバー３５０の構造を示す断面図である。図５は、図４に示されるカバー３５０を下方から見た図である。図示の実施形態によるカバー３５０は、粉末容器３０２の上端に図示しないボルトなどで固定される。カバー３５０は、カバー本体３５２を備える。一実施形態において、粉末容器３０２は概ね円筒形状の容器であり、カバー本体３５２は、全体として円板形状である。カバー本体３５２の中心には供給口３５４が形成されており、供給口３５４からカバー本体３５２を貫通するように供給通路３５６が画定されている。

【0019】

一実施形態において、図４に示されるように、カバー３５０は、供給通路３５６を開閉するためのバルブ構造３５７が設けられている。バルブ構造３５７は、バルブ本体３５８を備える。バルブ本体３５８は、ピン３６０により回転移動が可能に支持されている。カバー本体３５２の下面には、第１Ｏリング３６２が取り付けられている。また、カバー本体３５２の下面において、第１Ｏリング３６２の外側に第２Ｏリング３６４が取り付けられている。なお、図５においては、バルブ３５７が省略して示されている。

【0020】

バルブ本体３５８は、上面が第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４に接触する第１位置と、上面が第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４から離間する第２位置との間で、ピン３６０を中心に回転移動が可能に構成されている。バルブ本体３５８が第１位置にあるときは、供給通路３５６がバルブ本体３５８により閉鎖される。また、バルブ本体３５８が第２位置にあるときは、供給通路３５６は開放されており、供給口３５４および供給通路３５６を通じて、粉末容器３０２に粉末材料を充填することができる。図４に示される実施形態において、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４は、バルブ本体３５８が着座する弁座を構成している。第１位置においてバルブ本体３５８の第１Ｏリングに接触する部分が第１シール部を構成し、第２Ｏリング３６４に接触する部分が第２シール部分を構成する。また、第１Ｏリング３６２は第１シート部を構成し、第２Ｏリング３６４は第２シート部を構成する。図４に示される実施形態において、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４は、カバー本体３５２の下面に設けられているが、一実施形態として、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４をバルブ本体３５８の上面に設けるようにしてもよい。

【0021】

かかる実施形態における粉末供給装置３００は、カバー３５０を取り外すことなく、バルブ構造を通じて、供給口３５４および供給通路３５６から粉末材料を粉末容器３０２に充填することができる。たとえば、粉末材料を充填するための管３９０（図６など参照）などを供給口３５４および供給通路３５６に挿入して、粉末材料を粉末容器３０２へ補充することができる。粉末材料を充填するための管３９０をロボットなどで自動操作および／または遠隔操作することで、粉末供給装置３００への粉末材料の供給を自動で行うことができる。ＡＭ装置による造形においては、安全性の観点から造形中の造形室には人間が立ち入れないようすることがある。そのため、粉末供給装置３００への粉末材料の補充を手動ではなく自動で行うことができれば、造形を中断せずに粉末供給装置３００への粉末材料の補充を行うことができ、効率的である。また、かかる実施形態における粉末供給装置３００によれば、人手を介さずに粉末材料を粉末供給装置３００へ供給することが可能になるので、安全性の点からも望ましい。

【0022】

一実施形態において、バルブ構造３５７は、バルブ本体３５８を第１位置に向けて付勢する弾性部材３６１を備えることができる。一実施形態において、弾性部材３６１は、図４、図６に示されるような、ねじりバネとすることができる。ねじりバネは、ピン３６０
に巻き付けられて配置される。弾性部材３６１により、バルブ本体３５８は、供給通路３５６を開放するための力が与えられないかぎり、供給通路３５６を閉鎖する第１位置に位置決めされることになる。そのため、偶発的にバルブ本体３５８が開放されて、粉末容器３０２内の粉末材料が供給通路３５６から排出されることが防止される。粉末材料を粉末容器３０２に充填するときは、図６に示されるような、円筒状の管３９０を供給口３５４から供給通路３５６内に差し込み、バルブ本体３５８を第２位置まで移動させて供給通路３５６を開放して、管３９０から粉末材料を供給することで、粉末材料を粉末容器３０２内に充填することができる。弾性部材３６１を使用している場合、管３９０がバルブ本体３５８を押し下げることで、バルブ本体３５８を第１位置から第２位置へ回転移動させることができ、管３９０を引き抜くと弾性部材３６１の作用により自動的にバルブ本体３５８は第１位置へ戻って、供給通路３５６を閉鎖することができる。かかる実施形態においては、管３９０を供給通路３５６内に差し込むことで、バルブ３５７を自動的に解放することができ、管３９０を供給通路３５６から取り出すことでバルブ３５７を自動的に閉鎖することができる。

【0023】

図４に示されるように、カバー本体３５２において、第１Ｏリング３６２と第２Ｏリング３６４との間にリング状の溝３６６が形成されている。図４に示されるように、リング状の溝３６６には、カバー本体３５２の側面まで延びる排気通路３６８が形成されている。排気通路３６８は、真空ポンプ３７２に連結される。また、リング状の溝３６６には、さらに、カバー本体３５２の反対側の側面まで延びる圧力監視通路３７０が形成されている。圧力監視通路３７０は、圧力計３７４に連結される。バルブ本体３５８が第１位置に配置されて、供給通路３５６が閉鎖されているときに、排気通路３６８からリング状の溝３６６を真空引きし、圧力監視通路３７０からリング状の溝３６６内の圧力を監視することで、カバー本体３５２と第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４との間のリークを検知することができる。

【0024】

上記の実施形態においては、第１Ｏリング３６２と第２Ｏリング３６４との間に形成されているリング状の溝３６６の圧力を監視することで、バルブ本体３５８により供給通路３５６を確実に閉鎖できているかどうかを監視することができる。バルブ本体３５８により供給通路３５６を確実に閉鎖できている場合に限り、粉末供給装置３００から粉末材料の供給を開始するように制御することで、粉末材料が周囲に飛散することを防止することができる。

【0025】

図７は一実施形態による、粉末容器３０２の上端に取り付けられるカバー３５０の構造を示す断面図である。図７に示される実施形態によるカバー３５０は、供給通路３５６を開閉するバルブ構造３５７以外は図４に示されるカバー３５０と同一とすることができる。図７に示される実施形態によるバルブ構造３５７おいて、バルブ本体３５８は、カバー３５０の平面方向および平面方向に直交する方向に移動可能に構成されている。図７に示される実施形態において、バルブ本体３５８は、上面が第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４に接触する第１位置と、上面が第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４から離間する第２位置との間で移動することが可能に構成されている。バルブ本体３５８が第１位置にあるときは、供給通路３５６がバルブ本体３５８により閉鎖される。また、バルブ本体３５８が第２位置にあるときは、供給通路３５６は開放されており、供給口３５４および供給通路３５６を通じて、粉末容器３０２に粉末材料を充填することができる。図７に示される実施形態においても、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４は、カバー本体３５２の下面に設けられているが、一実施形態として、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４をバルブ本体３５８の上面に設けるようにしてもよい。図７に示される実施形態においても、図４－６で説明した実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0026】

図８は一実施形態による、粉末容器３０２の上端に取り付けられるカバー３５０の構造を示す断面図である。図８に示される実施形態によるカバー３５０は、図７に示されるカバー３５０と類似の構造ではあるが、カバー本体３５２にはリング状の溝３６６、排気通路３６８、および圧力監視通路３７０が設けられていない。図８に示される実施形態において、バルブ本体３５８において、第１Ｏリング３６２（第１シート部）が接触する位置（第１シール部）と、第２Ｏリング３６４（第２シート部）が接触する位置（第２シール部）との間にリング状の溝３９４が形成されている。図８に示されるように、バルブ本体３５８に形成されているリング状の溝３９４には、バルブ本体３５８の側面まで延びる排気通路３９６が形成されている。排気通路３９６は、真空ポンプ３７２に連結される。また、リング状の溝３９４には、さらに、バルブ本体３５８の側面まで延びる圧力監視通路３９８が形成されている。圧力監視通路３９８は、圧力計３７４に連結される。バルブ本体３５８が第１位置に配置されて、供給通路３５６が閉鎖されているときに、排気通路３９６からリング状の溝３９４を真空引きし、圧力監視通路３９８からリング状の溝３９４内の圧力を監視することで、バルブ本体３５８と、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４との間のリークを検知することができる。図８に示される実施形態においても、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４は、カバー本体３５２の下面に設けられているが、一実施形態として、第１Ｏリング３６２および第２Ｏリング３６４をバルブ本体３５８の上面に設けるようにしてもよい。図８に示される実施形態においても、図４－７で説明した実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0027】

図９は、一実施形態による、粉末容器３０２の供給通路３５６付近の構造を概略的に示す断面図である。図９に示される実施形態において、粉末容器３０２の供給通路３５６には、第１位置を開閉するための第１バルブ３３０と第２位置を開閉するための第２バルブ３３２とが備えられている。図９に示される実施形態において、供給通路３５６の第１位置と第２位置との間の空間には、真空引きするための排気ライン３３４が接続されている。排気ライン３３４は、真空ポンプ３７２に連結される。また、供給通路３５６の第１位置と第２位置との間の空間には、さらに、圧力を監視するための圧力監視ライン３３６が接続されている。圧力監視ライン３３６は、圧力計３７４に連結される。第１バルブ３３０および第２バルブ３３２が閉鎖されているときに、両バルブの間の空間を排気ライン３３４から真空引きし、圧力監視ライン３３６から圧力を監視することで、第１バルブ３３０および第２バルブ３３２からのリークを監視することができる。図９に示される実施形態においても、図４－８で説明した実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0028】

図１０は、一実施形態による、粉末供給装置から粉末材料を供給するための方法を示すフローチャートである。図１０に示される実施形態において、粉末供給装置は、上述の実施形態の任意の粉末供給装置３００または、それ以外の任意の粉末供給装置を使用することができる。

【0029】

一実施形態による粉末材料の供給方法において、まず粉末供給装置へ粉末材料を充填するためにバルブを開放する（Ｓ１００）。図４～６に示される実施形態による粉末供給装置３００の場合、管３９０を供給口３５４から供給通路３５６に挿入することで、バルブ本体３５８を回転させることで粉末供給装置３００のバルブを開放することができる。管３９０の挿入は、ロボットなどにより自動操作および／または遠隔操作により行うことが望ましい。図７および図８に示される実施形態による粉末供給装置３００の場合、バルブ本体３５８を下方および横方向に移動させることで、供給通路３５６を開放することができる。図９に示される実施形態による粉末供給装置３００の場合、第１バルブ３３０および第２バルブ３３２の両方を開くことで供給通路３５６を開放することができる。図７～９に示される粉末供給装置３００においても、バルブの開放は電気的、電磁的な作用により人手を介さずに行うことが望ましい。

【0030】

バルブを開放したら、粉末供給装置３００の粉末容器３０２に粉末材料を充填する（Ｓ１０２）。粉末材料の充填は、たとえば管３９０を挿入して管３９０の内部を通じて粉末材料を粉末容器３０２内に供給する。粉末材料を粉末容器３０２に充填するときは、粉末がバルブ本体３５８の上面のシール部やＯリングなどのシート部に付着しないようにすることが望ましい。そのため、管３９０を挿入して粉末材料を供給する場合、管３９０の下端が、バルブ本体３５８よりも下に位置する状態にして、粉末材料を粉末容器３０２に供給することが望ましい。

【0031】

粉末材料を粉末容器３０２内に充填したら、粉末供給装置３００のバルブを閉鎖する（Ｓ１０４）。図４～６に示される実施形態のように、弾性部材３６１を備える場合、管３９０を供給通路３５６から引き抜くと自動的にバルブ本体３５８が供給通路３５６を閉鎖する。図７，８に示される実施形態による粉末供給装置３００の場合、管３９０を供給通路３５６から引き抜いた後、バルブ本体３５８を第１位置まで移動させて、供給通路３５６を閉鎖する。図９に示される実施形態による粉末供給装置３００の場合、第１バルブ３３０および第２バルブ３３２の両方を閉鎖することで供給通路３５６を閉鎖することができる。

【0032】

粉末供給装置３００のバルブを閉鎖したら、バルブが閉鎖されているかどうかを確認する（Ｓ１０６）。図４～８に示される実施形態による粉末供給装置３００においては、排気通路３６８、３９６を介して、リング状の溝３６６、３９４を真空引きし、圧力監視通路３７０、３９８を介して、リング状の溝３６６、３９４内の圧力を測定する。リング状の溝３６６、３９４内の圧力が十分に低ければ、バルブ本体３５８およびＯリング３６２，３６４によるシールが適切にされていると判断される。リング状の溝３６６、３９４内の圧力が所定の値よりも大きい場合。バルブ本体３５８およびＯリング３６２，３６４によるシールが適切にされていないと判断される。シールが適切にされていない場合、バルブ機構の清掃や部品の交換などのメンテナンスを行う必要がある。

【0033】

バルブの閉鎖が確認されたら、粉末供給装置３００から粉末材料を目的の場所へ供給する。たとえば、粉末供給装置３００から粉末材料をＡＭ装置１００のＤＥＤノズル２５０へ供給することができる。

【0034】

上述の実施形態による方法によれば、粉末材料を目的の場所へ供給する前に、バルブが閉鎖されていることを確認しているので、粉末材料の供給中に粉末材料が供給通路３５６などから漏れ出ることを防止することができる。

【0035】

上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
［形態１］形態１によれば、粉末供給装置が提供され、前記粉末供給装置は、粉末を保持するための容器と、前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、前記供給通路を開閉するためのバルブ構造と、を有し、前記バルブ構造は、前記供給通路を閉鎖する第１位置と前記供給通路を開放する第２位置との間で移動可能なバルブ本体と、前記バルブ本体が着座するための弁座とを有し、前記バルブ本体は、第１シール部および第２シール部を有し、前記弁座は、前記第１シール部が着座する第１シート部と、前記第２シール部が着座する第２シート部と、を有し、前記バルブ構造は、前記第１シール部が前記第１シート部に着座し、且つ、前記第２シール部が前記第２シート部に着座したときに、密閉される空間を画定し、前記バルブ構造は、前記密閉される空間から気体を排出するための排気通路と、前記密閉される空間の圧力を監視するための圧力監視通路と、を有する。

【0036】

［形態２］形態２によれば、形態１による粉末供給装置において、前記供給通路は、粉末を前記容器へ供給するための管を挿入可能に構成されている。

【0037】

［形態３］形態３によれば、形態１または２による粉末供給装置において、前記第１シート部は第１Ｏリングを備え、前記第２シート部は第２Ｏリングを備える。

【0038】

［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態による粉末供給装置において、前記バルブ本体は、前記供給通路を閉鎖する第１位置と前記供給通路を開放する第２位置との間で回転移動可能にピンにより支持されている。

【0039】

［形態５］形態５によれば、形態４による粉末供給装置において、前記バルブ本体を前記第１位置に向けて付勢する弾性部材を有する。

【0040】

［形態６］形態６によれば、粉末供給装置が提供され、前記粉末供給装置は、粉末を保持するための容器と、前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、前記供給通路の第１位置を開閉するための第１バルブと、前記供給通路の第２位置を開閉するための第２バルブと、前記供給通路の前記第１位置と前記第２位置との間の空間から気体を排出するための排気通路と、前記供給通路の前記第１位置と前記第２位置との間の空間の圧力を測定するための圧力測定通路と、を有する。

【0041】

［形態７］形態７よれば、粉末供給装置から粉末材料を供給するための方法が提供され、前記粉末供給装置は、粉末を保持するための容器と、前記容器へ粉末を供給するための供給通路と、前記供給通路を開閉するためのバルブと、を有し、前記方法は、前記バルブを開放するステップと、前記供給通路を通じて粉末材料を前記容器へ充填するステップと、前記バルブを閉鎖するステップと、前記バルブが閉鎖されているかどうかを確認するステップと、前記バルブが閉鎖されていることが確認された後に、前記粉末供給装置から粉末材料を供給するステップと、を有する。

【0042】

［形態８］形態８によれば、造形物を製造するためのＡＭ装置が提供され、前記ＡＭ装置は、ＤＥＤノズルを有し、前記ＤＥＤノズルは、前記ＤＥＤノズルの先端に設けられたレーザー光を出射するためのレーザー口、および前記レーザー口に連通する、前記ＤＥＤノズル内をレーザー光が通過するためのレーザー通路と、前記ＤＥＤノズルの先端に設けられた粉末材料を出射するための粉体口、および前記粉体口に連通する、前記ＤＥＤノズル内を粉末材料が通過するための粉体通路と、を有し、前記ＡＭ装置は、前記ＤＥＤノズルに粉末材料を供給するための、形態１から形態６のいずれか１つの形態による粉末供給装置を有する。

【符号の説明】

【0043】

１００…ＡＭ装置
３００…粉末供給装置
３０１…粉末材料
３０２…粉末容器
３０４…計量装置
３０６…ガス源
３１０…攪拌装置
３３０…第１バルブ
３３２…第２バルブ
３３４…排気ライン
３３６…圧力監視ライン
３５０…カバー
３５２…カバー本体
３５４…供給口
３５６…供給通路
３５７…バルブ機構
３５８…バルブ本体
３６０…ピン
３６２…第１Ｏリング
３６４…第２Ｏリング
３６６…リング状の溝
３６８…排気通路
３７０…圧力監視通路
３７２…真空ポンプ
３７４…圧力計
３９０…管
３９４…リング状の溝
３９６…排気通路
３９８…圧力監視通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】