材料喷出装置、三维造型装置、射出成型装置的制作方法

1.本发明涉及材料喷出装置及具备该材料喷出装置的三维造型装置以及射出成型装置。


背景技术：

2.作为这种三维造型装置的一例，可以举出专利文献1所记载的三维造型装置。在专利文献1中记载的三维造型装置具备贮存材料的材料贮存部和将由所述材料贮存部供给的材料熔融作为造型材料的熔融部。并且，公开了通过在所述材料贮存部的外部侧面设置的光学式传感器检测在材料贮存部贮存的材料的剩余状态。
3.专利文献1：日本特开2021-35736号公报
4.在如上述文献的材料贮存部的情况下，从该材料贮存部的出口一处朝向熔融部供给材料。因此，存在在材料贮存部贮存的材料的表面成为与所述出口中心对应的部分凹陷的研钵状的表面的情况。在这种情况下，在从材料贮存部的外部侧面检测余量的结构中，存在不能准确测定所述材料的余量的情况。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，有关本发明的材料喷出装置的特征在于，具备：材料贮存部，在内部贮存材料，并在下部具有出口部；喷出部，将由所述出口部供给的所述材料以将所述材料的至少一部分塑化的状态向外部喷出；以及余量检测部，从所述材料贮存部的上方检测在所述材料贮存部贮存的所述材料的余量。
6.并且，有关本发明的三维造型装置的特征在于，具备：材料喷出装置，喷出造型用的材料；载物台，供从所述材料喷出装置喷出的所述材料进行层叠，所述材料喷出装置是具备所述余量检测部的材料喷出装置。
7.并且，有关本发明的射出成型装置的特征在于，具备：材料喷出装置，喷出射出成型用的材料；固定部，将接受从所述材料喷出装置喷出的所述材料的成形模具固定，所述材料喷出装置是具备所述余量检测部的材料喷出装置。
附图说明
8.图1是有关实施方式一的三维造型装置的简易结构图。
9.图2是有关实施方式一的三维造型装置的简易结构图。
10.图3是有关实施方式一的材料贮存部的放大立体图。
11.图4是有关实施方式一的余量检测部和材料贮存部的放大剖面图。
12.图5是有关实施方式一的余量检测部和材料贮存部的放大剖面图。
13.图6是有关实施方式一的一方的材料贮存部的局部放大立体图。
14.图7是有关实施方式一的另一方的材料贮存部的局部放大立体图。
15.图8是有关实施方式二的射出成型装置的简易结构图。
16.符号说明
[0017]1…
三维造型装置；2
…
管；3
…
材料喷出装置；3a
…
第一材料喷出装置；3b
…
第二材料喷出装置；4
…
塑化部；5
…
载物台；6
…
喷出口；7
…
余量检测部；8
…
臂；9
…
材料；10
…
第一限制部；11
…
出口部；12
…
第二限制部；13
…
材料贮存部；14
…
保持板；15
…
喷出部；16
…
透明板；18
…
第一接触部；19
…
射出波；20
…
第二接触部；21
…
反射波；22
…
握持部；23
…
中央；24
…
保持板；25
…
上表面；26
…
握持部；27
…
孔；28
…
插拔用按钮；29
…
第一方向；30
…
插拔用按钮；31
…
第一移动部；32
…
被结合部；33
…
第二移动部；34
…
被结合部；35
…
第三移动部；37
…
控制部；50
…
成形模具；70
…
控制部；80
…
固定部；100
…
射出成型装置；130
…
材料喷出装置。
具体实施方式
[0018]
下面，首先简易地对本发明进行说明。
[0019]
为了解决上述问题，有关本发明的第一方式的材料喷出装置的特征在于，具备：材料贮存部，在内部贮存材料，并在下部具有出口部；喷出部，将由所述出口部供给的所述材料以将所述材料的至少一部分塑化的状态向外部喷出；以及余量检测部，从所述材料贮存部的上方检测在所述材料贮存部贮存的所述材料的余量。
[0020]
根据本方式，所述余量检测部不是从所述材料贮存部的侧面方向，而是从上方检测在所述材料贮存部贮存的所述材料的余量。由此，即使是在所述材料贮存部贮存的材料成为所述凹陷的研钵状的表面的情况下，也不容易受到该研钵状的影响，由此容易准确测定所述材料的余量。
[0021]
有关本发明的第二方式的材料喷出装置的特征在于，在第一方式中，所述余量检测部是配置在所述材料贮存部的上方，且根据朝向对象的射出波和来自所述对象的反射波测量到所述对象的距离的测距传感器。作为这样的测距传感器，可以举出光学式传感器、超声波传感器、电波传感器。
[0022]
根据本方式，所述余量检测部是所述光学式传感器等以非接触方式测量距离的传感器，所以能够容易设计及制造。
[0023]
有关本发明的第三方式的材料喷出装置的特征在于，在第二方式中，所述测距传感器朝向所述出口部的中央射出所述射出波。
[0024]
根据本方式，所述测距传感器朝向所述出口部的中央射出所述射出波。由此，所述测距传感器测量所述研钵状的表面的最低部分的距离，所以能够防止从所述材料贮存部不出所述材料的状态。
[0025]
有关本发明的第四方式的材料喷出装置的特征在于，在第二方式或者第三方式中，所述材料贮存部包括具有形成所述射出波的通路的孔的部件，在所述材料贮存部安装在预定位置的状态下，所述射出波在所述孔中通过。
[0026]
根据本方式，在所述材料贮存部被安装在预定位置的状态下，所述射出波在所述孔中通过。换言之，在所述材料贮存部未被安装在预定位置的状态下，所述射出波不能在所述孔中通过。由此，能够容易确认所述材料贮存部是否被准确安装在预定位置。
[0027]
有关本发明的第五方式的三维造型装置的特征在于，具备：材料喷出装置，从喷出部喷出造型用的材料；载物台，供由所述材料喷出装置喷出的所述材料进行层叠，所述材料
喷出装置是具备所述余量检测部的材料喷出装置。
[0028]
根据本方式，所述材料喷出装置具备所述余量检测部，所以作为三维造型装置，能够获得所述材料喷出装置的所述各方式的效果。
[0029]
有关本发明的第六方式的三维造型装置的特征在于，在第五方式中，具备：第一移动部，使所述材料贮存部及所述喷出部沿与所述载物台垂直的第一方向移动；第二移动部，使所述材料贮存部单独沿所述第一方向移动；第三移动部，使所述喷出部单独沿所述第一方向移动；控制部，控制所述第一移动部、第二移动部以及第三移动部的移动动作，所述控制部在造型时进行如下控制：所述第三移动部使所述喷出部移动，使所述喷出部具有的喷嘴的喷出口相比造型时以外的时候接近所述载物台。即，构成为使所述喷出口位于造型时的位置。
[0030]
根据本方式，其特征在于，关于所述控制部，在造型时，所述第三移动部使所述喷出部移动，使所述喷出部具有的喷嘴的喷出口相比造型时以外的时候接近所述载物台。即，构成为使所述喷出口位于造型时的位置。由此，能够获得所述材料喷出装置的所述各方式的效果。
[0031]
有关本发明的第七方式的三维造型装置的特征在于，在第六方式中，具有被固定于所述第一移动部的第一限制部和被固定于所述材料贮存部的第二限制部，在所述控制部通过所述第二移动部使所述材料贮存部朝向所述载物台移动的情况下，在所述第一限制部和所述第二限制部接触的位置，所述材料贮存部的移动被限制。
[0032]
根据本方式，在通过所述第二移动部使所述材料贮存部向朝向所述载物台的方向移动的情况下，所述第一限制部和第二限制部接触，由此所述材料贮存部的规定距离以上的移动被限制。由此，在所述喷出部对所述材料的喷出动作时，所述喷出部处于独立于所述材料贮存部之外的位置、即相分离的位置。因此，能够减少所述喷出部的喷出位置错位的隐患。
[0033]
有关本发明的第八方式的三维造型装置的特征在于，在第六方式或者第七方式中，具有被固定于所述材料贮存部的第一接触部和被固定于所述喷出部的第二接触部，在所述控制部通过所述第三移动部使所述喷出部向远离所述载物台的方向移动的情况下，所述第二接触部和第一接触部接触，并与所述第二移动部协作将所述材料贮存部顶起。
[0034]
根据本方式，在所述控制部通过所述第三移动部使所述喷出部向远离所述载物台的方向移动的情况下，所述第二接触部和第一接触部接触并与所述第二移动部协作将所述材料贮存部顶起。通过这种协作，增加所述材料贮存部的容量将容易进行，或者能够使第二移动部的驱动源小型化。
[0035]
有关本发明的第九方式的射出成型装置的特征在于，具备：材料喷出装置，从喷出部喷出射出成型用的材料；固定部，将接受从所述材料喷出装置喷出的所述材料的成形模具固定，所述材料喷出装置是具备所述余量检测部的材料喷出装置。
[0036]
根据本方式，所述材料喷出装置具备所述余量检测部，所以作为射出成型装置，能够获得所述材料喷出装置的所述各方式的效果。
[0037]
实施方式一
[0038]
下面，关于有关实施方式一的材料喷出装置以及具备该材料喷出装置的三维造型装置，根据图1～图7进行具体说明。
[0039]
在下面的说明中，将相互正交的三个轴如各图所示分别作为x轴、y轴、z轴。z轴方向相当于铅垂方向即重力发挥作用的方向。x轴方向及y轴方向相当于水平方向。在各图中，三个轴(x、y、z)的箭头示出的方向为各方向的+方向，其相反的方向为-方向。
[0040]
如图1所示，有关本实施方式的三维造型装置1具备：材料喷出装置3，从喷出部15喷出造型用的材料9(图4)；以及载物台5，供从材料喷出装置3喷出的材料9进行层叠。材料喷出装置3具备后述的余量检测部7。另外，还具备控制从材料喷出装置3向载物台5喷出的材料9的层叠动作的控制部37。
[0041]
这里，作为在材料喷出装置3具有的塑化部4(图2)塑化的一例，材料9是含填料树脂的流动体。并且，所谓“喷出”是以将所述流动体的材料9从出口以呈绳状连续的状态挤出的情况以及将所述材料以微粒状态释放出来的情况都包含在内的意思来使用的。
[0042]
有关本实施方式的材料喷出装置3具备：材料贮存部13，在内部贮存材料9，在下部具有出口部11；以及喷出部15，将从出口部11出来的材料9以使其至少一部分在塑化部4塑化的状态喷出到外部。并且，具备从材料贮存部13的上方检测在材料贮存部13贮存的材料9的余量的余量检测部7。
[0043]
材料贮存部13的出口部11和喷出部15通过管2相连通。材料贮存部13内的微粒状的材料9在管2内通过并到达喷出部15内。并且，成为在喷出部15内的塑化部4塑化而能够喷出的流动体，从喷出部15的喷出口6被喷出到载物台5上。
[0044]
如图2所示，材料喷出装置3由第一材料喷出装置3a和第二材料喷出装置3b这两者构成。这里，第一材料喷出装置3a喷出最终成为造型物自身的结构材料的材料。第二材料喷出装置3b喷出支承材料。在第一材料喷出装置3a位于后述的造型位置进行喷出动作时，第二材料喷出装置3b位于避开造型位置的位置。在第二材料喷出装置3b位于后述的造型位置进行喷出动作时，第一材料喷出装置3a位于避开造型位置的位置。
[0045]
另外，第二材料喷出装置3b并不限定于用于喷出所述支承材料，也可以用于喷出最终成为造型物自身的结构材料的材料。另外，还可以具备第三材料喷出装置。
[0046]
第一材料喷出装置3a和第二材料喷出装置3b是相同的结构。在下面的说明中，在区分第一材料喷出装置3a和第二材料喷出装置3b这两者的情况下，对各构成部件的数字符号附加字母a和b，在不需要区分的情况下，有时不带a和b进行说明。
[0047]
余量检测部
[0048]
余量检测部7通过臂8配置在材料贮存部7的上方。如图4所示，余量检测部7向位于作为对象的材料贮存部7内的材料9的上表面射出射出波19。并且，接受来自作为所述对象的材料9的反射波21并测量到所述对象的距离。即，在本实施方式中，余量检测部7是利用射出波19和反射波1测量距离的测距传感器17。作为具体的测距传感器17，这里使用射出波19是光束的光学式传感器。作为测距传感器17，除光学式传感器以外，可以举出超声波传感器、电波传感器。
[0049]
另外，余量检测部7不限于测距传感器17，只要能够从材料贮存部7的上方检测材料9的余量即可。
[0050]
如图4所示，作为余量检测部7的测距传感器17构成为朝向出口部11的中央23射出作为射出波19的光束。即，测距传感器19构成为测量所述研钵状的表面的最低部分的距离。
[0051]
并且，材料贮存部13具有在上表面25的部件形成射出波19的通路的孔27。构成为
在材料贮存部13被安装在预定位置的状态下射出波19在孔27中通过。换言之，构成为在材料贮存部13未被正确安装在预定位置的状态下，射出波19不能在孔27中通过。在图3和图4中，符号16表示供反射波21通过的透明板。
[0052]
这样，测距传感器17通过形成孔27，兼备确认材料贮存部13被正确安装在预定位置、未被正确安装的安装状态确认传感器的作用。
[0053]
另外，形成射出波19的通路的孔27也可以不构成在上表面25，还可以被设于材料贮存部内部的部件。
[0054]
图5是作为余量检测部7的测距传感器17是超声波传感器情况的图。与超声波传感器对应地，供射出波19通过的孔27形成为口径比光学式传感器的情况大。反射波20被省略图示，其在孔27中通过，被余量检测部7接受。其他的结构与图4的光学式传感器相同，所以对相同的部分标注相同的符号并省略其说明。
[0055]
第一移动部、第二移动部、第三移动部
[0056]
并且，如图1所示，有关本实施方式的三维造型装置1具备第一移动部31，使材料贮存部13及喷出部15沿与载物台5垂直的第一方向(z轴方向)29移动。另外，还具备使材料贮存部13单独沿第一方向29移动的第二移动部33和使喷出部15单独沿第一方向29移动的第三移动部35。即，材料贮存部13构成为能够通过第二移动部33相对于喷出部15独立地单独沿第一方向29移动，喷出部15构成为能够通过第三移动部35相对于材料贮存部13独立地单独沿第一方向29移动。
[0057]
另外，还具备控制第一移动部31、第二移动部33以及第三移动部35的移动动作的控制部37。关于控制部37，在造型时，第三移动部35使喷出部15移动(-z方向)，使喷出部15具有的喷嘴的喷出口6相比造型时以外的时候接近载物台5。即，构成为在造型时通过第三移动部35使喷出部15的喷出口6位于造型时的位置。
[0058]
第一限制部、第二限制部
[0059]
并且，如图2和图7所示，有关本实施方式的三维造型装置1具有固定于第一移动部31的第一限制部10和固定于材料贮存部13的第二限制部12。在图2中，符号14是保持材料贮存部13的保持板，符号24是保持喷出部15的保持板。
[0060]
并且，构成为在控制部37通过第二移动部33使材料贮存部13朝向载物台5(-z方向)移动的情况下，在第一限制部10和第二限制部12接触的位置，材料贮存部13的移动被限制。
[0061]
第一接触部、第二接触部
[0062]
并且，如图2和图6所示，有关本实施方式的三维造型装置1具有固定于材料贮存部13的第一接触部18和固定于喷出部15的第二接触部20。
[0063]
并且，在控制部37通过第三移动部35使喷出部15向远离载物台5的方向(+z方向)移动的情况下，第二接触部20和第一接触部18接触，并与第二移动部33协作将材料贮存部13顶起。
[0064]
如图6和图7所示，在本实施方式中，材料贮存部13构成为能够以单触方式与管2侧的连接部进行插拔。具体地，在将材料贮存部13卸下的情况下，在用户以左右手握持左右的握持部22、26按下左右一对的插拔用按钮28、30时，与管2侧的连接部的一对被结合部32、34的结合被解除而能够卸下。在安装材料贮存部13的情况下，通过进行与前述相反的步骤即
可进行安装。
[0065]
使材料贮存部向远离载物台的方向移动的情况
[0066]
在从基于第一材料喷出装置3a的造型工序切换为基于第二材料喷出装置3b的造型工序的情况下，控制部37通过第二移动部33使材料贮存部13a向+z方向移动，通过第三移动部35使喷出部15a向+z方向移动。此时，如图2所示，控制部37进行控制使得第二接触部20a和第一接触部18a接触，并与第二移动部33协作将材料贮存部13a顶起。
[0067]
使材料贮存部朝向载物台移动的情况
[0068]
在从基于第一材料喷出装置3a的造型工序切换为基于第二材料喷出装置3b的造型工序的情况下，控制部37通过第二移动部33使材料贮存部13b向-z方向移动，通过第三移动部35使喷出部15b向-z方向移动。此时，在第一限制部10b和第二限制部12b接触的位置，材料贮存部13b向-z方向的移动被限制。
[0069]
由此，喷出部15b成为从材料贮存部13b离开而独立的状态。即，成为材料贮存部13b的荷重不作用于喷出部15b的状态，所以喷出部15b的喷出口6的z轴方向的位置错位的隐患较小。
[0070]
实施方式一的效果的说明
[0071]
(1)根据本实施方式的材料喷出装置3，余量检测部7不是从材料贮存部13的侧面方向，而是从上方检测在材料贮存部13贮存的材料9的余量。由此，即使是在材料贮存部13贮存的材料9成为研钵状的表面的情况下，也不容易受到该研钵状的影响，由此容易准确测定材料9的余量。
[0072]
(2)并且，根据本实施方式，余量检测部7是被配置在材料贮存部13的上方，并且根据朝向对象的射出波19和来自所述对象的反射波21测量到所述对象的距离的测距传感器17。该测距传感器17以非接触方式测量距离，所以能够容易设计及制造。
[0073]
(3)并且，根据本实施方式，测距传感器17朝向出口部11的中央23出射射出波19。因此，测距传感器17测量所述研钵状的表面的最低部分的距离，所以能够提前防止从材料贮存部13不出材料19的状态。
[0074]
(4)并且，根据本实施方式，在材料贮存部13被安装在预定位置的状态下，射出波19在孔27中通过。即，在材料贮存部13未被安装在预定位置的状态下，射出波19不能在孔27中通过。由此，能够容易确认材料贮存部13是否被正确安装在预定位置。
[0075]
(5)根据本实施方式的三维造型装置1，材料喷出装置3具备余量检测部7，所以作为三维造型装置1，能够获得基于材料喷出装置3的所述各效果。
[0076]
(6)并且，本根据实施方式，具备：第一移动部31，使材料贮存部13及喷出部15沿与载物台5垂直的第一方向29移动；第二移动部33，使材料贮存部13单独沿第一方向29移动；以及第三移动部35，使喷出部15单独沿第一方向29移动。并且，关于所述控制部37，在造型时，第三移动部35使喷出部15移动，使喷出部15具有的喷嘴的喷出口6相比造型时以外的时候接近载物台5。即，使喷出口6位于造型时的位置。由此，能够获得基于材料喷出装置3的所述各效果。
[0077]
(7)并且，根据本实施方式，在通过第二移动部33使材料贮存部13向朝向载物台5的方向移动的情况下，第一限制部10和第二限制部12接触，由此材料贮存部13的规定距离以上的移动被限制。由此，在喷出部15进行材料9的喷出动作时，喷出部15位于相对于材料
贮存部13独立的位置、即分离的位置。因此，能够减少喷出部15的喷出位置错位的隐患。
[0078]
(8)并且，根据本实施方式，在控制部37通过第三移动部35使喷出部15向远离载物台5的方向移动的情况下，第二接触部20和第一接触部18接触，并与第二移动部33协作将材料贮存部13顶起。通过该协作，增加材料贮存部13的容量将容易进行，或者能够使第二移动部33的驱动源小型化。
[0079]
实施方式二
[0080]
下面，根据图8对有关实施方式二的射出成型装置进行说明。另外，对与实施方式一相同的部分，标注相同的符号并省略其说明。
[0081]
如图8所示，有关本实施方式的射出成型装置100具备：材料喷出装置130，喷出射出成型用的材料；固定部80，将接受从材料喷出装置130喷出的材料的成形模具50固定；控制部70，控制从材料喷出装置130向成形模具50的材料的喷出及成型动作。材料喷出装置130具备余量检测部7，使用与实施方式一的材料喷出装置1基本相同结构的材料喷出装置。
[0082]
根据本实施方式的射出成型装置100，材料喷出装置130具备余量检测部7，所以作为射出成型装置100，能够获得与实施方式一相同的效果。
[0083]
其他实施方式
[0084]
有关本发明的材料喷出装置3以及具备该材料喷出装置3的三维造型装置1或者射出成型装置100，以具有以上叙述的实施方式的结构为基础，然而当然能够不脱离本技术发明的主旨的范围内进行部分结构的变更和省略等。

技术特征：
1.一种材料喷出装置，其特征在于，具备：材料贮存部，在内部贮存材料，并在下部具有出口部；喷出部，将由所述出口部供给的所述材料以将所述材料的至少一部分塑化的状态向外部喷出；以及余量检测部，从所述材料贮存部的上方检测在所述材料贮存部贮存的所述材料的余量。2.根据权利要求1所述的材料喷出装置，其特征在于，所述余量检测部是配置在所述材料贮存部的上方，且根据朝向对象的射出波和来自所述对象的反射波测量到所述对象的距离的测距传感器。3.根据权利要求2所述的材料喷出装置，其特征在于，所述测距传感器朝向所述出口部的中央射出所述射出波。4.根据权利要求2或3所述的材料喷出装置，其特征在于，所述材料贮存部包括具有形成所述射出波的通路的孔的部件，在所述材料贮存部安装在预定位置的状态下，所述射出波在所述孔中通过。5.一种三维造型装置，其特征在于，具备：材料喷出装置，从喷出部喷出造型用的材料；以及载物台，接受从所述喷出部喷出的造型用的材料，所述材料喷出装置是权利要求1至4中任一项所述的材料喷出装置。6.根据权利要求5所述的三维造型装置，其特征在于，具备：第一移动部，使所述材料贮存部及所述喷出部沿与所述载物台垂直的第一方向移动；第二移动部，使所述材料贮存部单独沿所述第一方向移动；第三移动部，使所述喷出部单独沿所述第一方向移动；以及控制部，控制所述第一移动部、第二移动部以及第三移动部的移动动作，所述控制部在造型时进行如下控制：所述第三移动部使所述喷出部移动，使所述喷出部具有的喷嘴的喷出口相比造型时以外的时候接近所述载物台。7.根据权利要求6所述的三维造型装置，其特征在于，具有：第一限制部，固定于所述第一移动部；以及第二限制部，固定于所述材料贮存部，在所述控制部通过所述第二移动部使所述材料贮存部朝向所述载物台移动的情况下，在所述第一限制部和所述第二限制部接触的位置，所述材料贮存部的移动被限制。8.根据权利要求6或7所述的三维造型装置，其特征在于，具有：第一接触部，固定于所述材料贮存部；以及第二接触部，固定于所述喷出部，在所述控制部通过所述第三移动部使所述喷出部向远离所述载物台的方向移动的情况下，所述第二接触部和第一接触部接触，并与所述第二移动部协作将所述材料贮存部顶起。9.一种射出成型装置，其特征在于，具备：材料喷出装置，从喷出部喷出射出成型用的材料；以及固定部，将接受从所述喷出部喷出的射出成型用的材料的成形模具固定，
所述材料喷出装置是权利要求1至4中任一项所述的材料喷出装置。

技术总结
本发明公开了材料喷出装置、三维造型装置、射出成型装置，即使是在材料贮存部13贮存的材料9成为研钵状的表面的情况下，也不容易受到该研钵状的影响，由此容易准确测定材料9的余量。材料喷出装置(3)具备：材料贮存部(13)，在内部贮存材料(9)，并在下部具有出口部(11)；喷出部(15)，将从出口部(11)出来的材料(9)以将其至少一部分塑化的状态喷出到外部。具备从材料贮存部(13)的上方检测在材料贮存部(13)贮存的材料(9)的余量的余量检测部(7)。三维造型装置(1)具备喷出造型用的材料(9)的材料喷出装置(3)和供从材料喷出装置(3)喷出的材料(9)进行层叠的载物台(5)。的材料(9)进行层叠的载物台(5)。的材料(9)进行层叠的载物台(5)。


技术研发人员：合津昌幸
受保护的技术使用者：精工爱普生株式会社
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/8/1