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WO2016151783A1 - 粉末供給装置、粉末供給装置の制御方法、粉末供給装置の制御プログラムおよび３次元造形装置 - Google Patents

粉末供給装置、粉末供給装置の制御方法、粉末供給装置の制御プログラムおよび３次元造形装置 Download PDF

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WO2016151783A1
WO2016151783A1 PCT/JP2015/059005 JP2015059005W WO2016151783A1 WO 2016151783 A1 WO2016151783 A1 WO 2016151783A1 JP 2015059005 W JP2015059005 W JP 2015059005W WO 2016151783 A1 WO2016151783 A1 WO 2016151783A1
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WO
WIPO (PCT)
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powder
hopper
replenishing
unit
supply apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/059005
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宮野　英昭
好一 大場
陽介 加藤
幸吉 鈴木
勇哉 大長
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Original Assignee
Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US15/119,469 priority Critical patent/US10786870B2/en
Priority to JP2016510855A priority patent/JP6050550B1/ja
Priority to EP15886336.5A priority patent/EP3159145B1/en
Priority to PCT/JP2015/059005 priority patent/WO2016151783A1/ja
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a powder supply apparatus, a control method for the powder supply apparatus, a control program for the powder supply apparatus, and a three-dimensional modeling apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a technique for supplying a powder material by a cylindrical member having a screw member.
  • Patent Document 1 cannot supply a certain amount of powder quickly.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • a powder supply apparatus comprises: A hopper for storing powder; Powder spraying means for spraying the powder on the modeling surface; A powder replenishing means which is provided between the hopper and the powder spreading means and replenishes the powder spreading means with a certain amount of powder; Rotating means for rotating the powder replenishing means; It is characterized by having.
  • a method for controlling a powder supply apparatus includes: A method for controlling a powder supply apparatus comprising a hopper, a powder replenishing means, a powder supply means, and a rotation means, Storing powder in the hopper and supplying it to the powder replenishing means; Rotating the powder replenishing means with the rotating means, supplying the powder supplied from the hopper to the powder spraying means, and replenishing; Sprinkling the powder replenished from the powder replenishing means on a modeling surface; It is characterized by including.
  • a control program for a powder supply apparatus comprises: A control program for a powder supply device comprising a hopper, a powder replenishing means, a powder supply means and a turning means, Storing powder in the hopper and supplying it to the powder replenishing means; Rotating the powder replenishing means with the rotating means, supplying the powder supplied from the hopper to the powder spraying means, and replenishing; Sprinkling the powder replenished from the powder replenishing means on a modeling surface; Is executed by a computer.
  • a certain amount of powder can be rapidly supplied from the hopper to the recoater.
  • the powder supply apparatus 100 is an apparatus that supplies powder such as metal or resin, which is a modeling material of a three-dimensional modeled object modeled by additive manufacturing, onto a modeling surface.
  • the powder supply apparatus 100 includes a hopper 101, a powder spreading unit 102, a powder replenishing unit 103, and a rotating unit 104.
  • the hopper 101 stores a powder 120 that is a modeling material of a three-dimensional modeled object.
  • the powder spreading unit 102 spreads powder on the modeling surface 110.
  • the powder replenishing unit 103 is provided between the hopper 101 and the powder spreading unit 102 and replenishes the powder spreading unit 102 with a certain amount of powder.
  • the rotation unit 104 rotates the powder replenishment unit 103.
  • a certain amount of powder can be rapidly supplied from the hopper to the recoater.
  • FIG. 2 is a schematic side view for explaining the configuration of the powder supply apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the powder supply apparatus 200 includes a hopper 201, a powder dispersion unit 202, a powder replenishment unit 203, a rotation unit 204, and an intermediate hopper 205.
  • the hopper 201 stores a powder 220 such as a metal or a resin that is a modeling material of a three-dimensional model.
  • the hopper 201 then supplies the powder 220 to the intermediate hopper 205.
  • the intermediate hopper 205 supplies the powder 220 supplied from the hopper 201 to the powder replenishing unit 203.
  • the powder replenishment part 203 is a cylindrical member provided with a groove having a rectangular cross section as shown in the side.
  • the powder replenishing unit 203 is rotated by the rotating unit 204 and is rotated when the powder spraying unit 202 is in a predetermined position, thereby quickly supplying a certain amount of powder 220 to the powder spraying unit 202.
  • the powder replenishing unit 203 completes the replenishment of the powder 220 to the powder spreading unit 202, the powder replenishing unit 203 is rotated again by the rotating unit 204 to return to the original position.
  • the rotating unit 204 is, for example, a servo motor or a stepping motor, but is not limited thereto.
  • the powder spreading unit 202 includes a recoater 221 and an intermediate storage unit 222. Replenishment of the powder 220 to the recoater 221 is not performed directly from the powder replenishment unit 203 but is performed via an intermediate storage unit 222 provided integrally with the recoater 221.
  • the powder spraying unit 202 sprays the powder 220 supplemented from the powder supplementing unit 203 while scanning the modeling surface 210, and stacks the powder 220 that is a modeling material of the modeled object 230.
  • the powder spreading unit 202 moves on the modeling surface 210 and spreads the powder 220, the powder spreading unit 202 and the powder supplementing unit 203 are separated from each other, and the powder spreading unit 202 moves. Therefore, the recoater 221 cannot receive the replenishment of the powder 220 from the powder replenishing unit 203 while the powder spreading unit 202 is scanning the modeling surface 210. Therefore, by providing the intermediate storage unit 222 integrally with the recoater 221, the recoater 221 spreads the powder 220 on the modeling surface 210 while receiving the supply of the powder 220 from the intermediate storage unit 222.
  • 3A to 3C are schematic front views for explaining the configuration of the powder supply apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the powder replenishing unit 203 and the intermediate hopper 205 have a horizontally long shape in the left-right direction.
  • the total length of the powder replenishing portion 203 is about 1 to 2 m, and the whole may be constituted by one member, or a plurality of members, for example, a plurality of members of about several tens of centimeters may be connected.
  • the strength of the powder replenishing unit 203 can be increased, and maintenance can be easily performed.
  • the hopper 201 is disposed almost at the center of the intermediate hopper 205.
  • the hopper 201 can supply the powder 220 only in a narrow range. Therefore, when the powder spreading unit 202 and the powder replenishing unit 203 are horizontally long members, the powder 220 cannot be supplied uniformly. Further, if it is attempted to supply the powder 220 to the horizontally long powder supply unit 203 using only the hopper 201, the hopper 201 itself must be enlarged, resulting in an increase in the size of the entire apparatus.
  • the intermediate hopper 205 is configured to include a powder transfer mechanism such as a screw conveyor 251.
  • the powder 220 supplied from the hopper 201 is transferred to the intermediate hopper 205 while being stirred by the screw conveyor 251 toward the left and right ends of the intermediate hopper 205.
  • the number of hoppers 201 installed is not limited to one, and may be plural. By installing a plurality of hoppers 201, the powder 220 can be supplied by the remaining hoppers even while the powder 220 is being replenished to one hopper, so that the model 230 can be formed without stopping the apparatus. Can continue.
  • the arrangement position of the hopper 201 is not limited to the center position of the intermediate hopper 205, and may be the left and right end positions of the intermediate hopper 205 as shown in FIGS. 3B and 3C.
  • the size of the hopper 201 is increased in order to spray a large amount of powder 220 or perform layered modeling for a long time.
  • a heavy object must be disposed on the upper part of the powder supply apparatus 200.
  • a hose or the like may be connected to the intermediate hopper 205 instead of the hopper 201, and the powder 220 may be supplied to the intermediate hopper 205 through the hose by pressure feeding or the like. Accordingly, even when a large amount of powder 220 is required, when long-time modeling is required, or when it is desired to reduce the size of the entire apparatus, it is possible to cope.
  • the screw conveyor 251 provided in the intermediate hopper 205 may be axially or non-axial, and may be provided with a screw feeder as a powder transfer mechanism. It is not limited. Further, the intermediate hopper 205 may be inclined without using the screw conveyor 251 or the like, or the intermediate hopper 205 may be provided with a taper or the like. Further, the screw conveyor 251 and the like may be combined with an inclination. By providing such a powder transfer mechanism, the segregation of the powder 220 spread on the modeling surface 210 can be reduced.
  • FIGS. 4A and 4B are perspective views of the powder replenishing unit 203 provided in the powder supply apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the powder replenishment unit 203 has a cylindrical shape, but the shape of the powder replenishment unit 203 is not limited to this, and may be a quadrangular prism shape or a polygonal column shape.
  • one groove 231 is provided on the side surface of the powder replenishing unit 203.
  • the groove 231 is provided in a direction along the central axis of the powder replenishing unit 203 having a cylindrical shape.
  • a plurality of grooves 232 may be provided in a slit shape.
  • FIG. 5A to 5D are cross-sectional views for explaining the shape of the groove 231 of the powder replenishing portion 203.
  • FIG. As shown in the figure, the cross-sectional shape of the groove 231 may be any shape as long as a certain amount of powder can be stored, such as a rectangle, a triangle, and a semicircle.
  • the volume of the groove 231 can be increased, and the amount of processing and accommodation of the powder 220 can be increased. Furthermore, the cost required for manufacturing the powder replenishing unit 203 can be reduced.
  • the powder 220 is easily dropped. For example, particularly in the case of a wet powder 220 containing moisture, the powder 220 is less likely to adhere to the inner surface of the groove 231.
  • the strength of the powder replenishing unit 203 can be relatively easily maintained. For example, in the case of the above-described rectangle, if the depth of the groove 231 is excessively increased, the powder replenishment unit 203 is easily broken. However, if the shape is a sector or a triangle, the possibility of breakage can be reduced.
  • the volume for accommodating the powder 220 can be maintained by making the cross-sectional shape of the groove 231 semicircular. Furthermore, as in the case where the shape of the groove 231 is a rectangle or a triangle, it is easy to prevent the powder 220 from adhering to the corner of the groove 231 and remaining in the groove 231.
  • the number of grooves 231 provided in the powder replenishing unit 203 is not limited to one, and a plurality of grooves 231 may be provided.
  • the powder 220 can be supplied from another groove 232 to the powder spreading unit 202, and thus it takes a long time to supply the powder 220 to the groove 231. Is effective. It is also possible to supply the powder 220 to the powder spreading unit 202 more quickly.
  • the powder replenishing unit 203 may be rotated or may be rotated in one direction, and can be appropriately set by the user according to the intended use.
  • a certain amount of powder for example, one layer
  • a certain amount of powder can be accurately and quickly measured, and a certain amount of powder can be supplied from the hopper to the recoater at high speed.
  • the powder since it is not necessary to vibrate the hopper, the powder can be handled without worrying about the fluidity of the powder. Furthermore, since a certain amount can be accurately weighed, there is no waste of materials such as powder.
  • FIG. 6 is a schematic front view for explaining the overall configuration of the three-dimensional modeling apparatus according to the present embodiment.
  • the three-dimensional modeling apparatus 600 according to the present embodiment is an apparatus that uses the powder supply apparatus according to the second embodiment. Therefore, since the configuration and operation of the powder supply apparatus in FIG. 6 are the same as those in the second embodiment, the same configuration and operation are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the three-dimensional modeling apparatus 600 includes a powder supply device 200, an injection unit 601, and a supply unit 602.
  • the injection unit 601 injects the binder 611 onto the powder 220 spread on the modeling surface 210 and solidifies the powder 220.
  • an irradiation unit that irradiates the powder 220 on the modeling surface 210 with a laser beam, an electron beam, or the like may be provided instead of the injection unit 601, as appropriate depending on the properties of the powder 220, the type and use of the model 230 You can choose.
  • the supply unit 602 supplies a binder, a purge gas, and the like, but the supply is not limited to these, and a supply necessary for three-dimensional modeling can be appropriately supplied. In FIG. 6, other general-purpose devices and mechanisms included in the three-dimensional modeling apparatus 600 are not shown.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a control procedure of the powder spreading unit 202 provided in the three-dimensional modeling apparatus according to this embodiment.
  • the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether or not a three-dimensional modeled object is being modeled. If the modeling work is not in progress, the three-dimensional modeling apparatus 600 stands by until the modeling work is started.
  • step S703 the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether the intermediate storage unit 222 and the recoater 221 of the powder dispersion unit 202 are empty. If the powder spreading unit 202 or the like is not empty, the three-dimensional modeling apparatus 600 waits until the powder spreading unit 202 or the like is empty. If the powder spreading unit 202 or the like is empty, the three-dimensional modeling apparatus proceeds to the next step.
  • step S705 the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether or not the powder spreading unit 202 is in the supply position. If the powder spreading unit 202 is not in the supply position, the three-dimensional modeling apparatus 600 waits until the powder spreading unit 202 returns to the supply position. If the powder spreading unit 202 has returned to the supply position, the three-dimensional modeling apparatus 600 proceeds to the next step.
  • step S707 the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether the powder replenishing unit 203 is full. If the powder replenishing unit 203 is not full, the three-dimensional modeling apparatus 600 waits until the powder replenishing unit 203 is full. If the powder replenishing unit 203 is full, the three-dimensional modeling apparatus 600 proceeds to the next step.
  • step S709 the 3D modeling apparatus 600 moves the powder replenishing unit 203 to replenish the powder spraying unit 202 with the powder 220.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the control procedure of the powder replenishing unit 203 provided in the three-dimensional modeling apparatus according to this embodiment.
  • step S801 the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether a three-dimensional modeled object is being modeled. If the modeling work is not in progress, the three-dimensional modeling apparatus 600 stands by until the modeling work is started.
  • step S803 the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether the powder replenishing unit 203 is empty. If the powder replenishing unit 203 is not empty, the three-dimensional modeling apparatus 600 stands by until the powder replenishing unit 203 is empty.
  • step S805 the three-dimensional modeling apparatus 600 supplies the powder 220 to the powder replenishing unit 203 from the intermediate hopper 205 or the like.
  • step S807 the three-dimensional modeling apparatus 600 determines whether the powder spraying unit 202 is full. If the powder spreading unit 202 is full, the three-dimensional modeling apparatus 600 waits until the powder spreading unit 202 is empty. If the powder spreading unit 202 is empty, the three-dimensional modeling apparatus 600 proceeds to the next step.
  • step S809 the three-dimensional modeling apparatus 600 moves the powder replenishing unit 203 to replenish the powder spraying unit 202 with the powder 220.
  • a certain amount of powder for example, one layer can be accurately and quickly measured, and a certain amount of powder can be supplied from the hopper to the recoater at high speed, so that the recoater does not have to wait for the supply of the powder.
  • waste of materials such as powder does not occur, and the shaped objects can be accurately stacked.
  • the powder since the powder is not supplied using vibration or the like, there is no mechanism for limiting the powder supply speed, and the powder can be supplied at a high speed. Furthermore, since there is no extra mechanism, there is no need for machine failure or maintenance, running costs and maintenance costs are reduced, and the operating rate of the 3D modeling apparatus is improved.
  • the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention can also be applied to a case where an information processing program that implements the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server that downloads the program are also included in the scope of the present invention. . In particular, at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.

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Abstract

　ホッパからリコータへ一定量の粉末を迅速に供給すること。粉末供給装置であって、ホッパと、粉末散布手段と、粉末補充手段と、回動手段とを備えることを特徴とする。粉末供給装置のホッパは、粉末を貯蔵する。粉末供給装置の粉末補充手段は、造形面に前記粉末を散布する粉末散布手段と、前記ホッパと前記粉末散布手段との間に設けられ、前記粉末散布手段に一定量の粉末を補充する。粉末供給装置の回動手段は、前記粉末補充手段を回動させる。

Description

粉末供給装置、粉末供給装置の制御方法、粉末供給装置の制御プログラムおよび３次元造形装置
　本発明は、粉末供給装置、粉末供給装置の制御方法、粉末供給装置の制御プログラムおよび３次元造形装置に関する。
　上記技術分野において、特許文献１には、スクリュー部材を備える筒状部材により粉末材料を供給する技術が開示されている。
特開２００９－２７９９２８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、一定量の粉末を迅速に供給することができなかった。
　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る粉末供給装置は、
　粉末を貯蔵するホッパと、
　造形面に前記粉末を散布する粉末散布手段と、
　前記ホッパと前記粉末散布手段との間に設けられ、前記粉末散布手段に一定量の粉末を補充する粉末補充手段と、
　前記粉末補充手段を回動させる回動手段と、
　を有することを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る粉末供給装置の制御方法は、
　ホッパと粉末補充手段と粉末供給手段と回動手段とを備える粉末供給装置の制御方法であって、
　前記ホッパに粉末を貯蔵して前記粉末補充手段に供給するステップと、
　前記粉末補充手段を前記回動手段で回動させて、前記ホッパから供給された前記粉末を前記粉末散布手段へ供給して、補充するステップと、
　前記粉末補充手段から補充された前記粉末を造形面に散布するステップと、
　を含むことを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る粉末供給装置の制御プログラムは、
　ホッパと粉末補充手段と粉末供給手段と回動手段とを備える粉末供給装置の制御プログラムであって、
　前記ホッパに粉末を貯蔵して前記粉末補充手段に供給するステップと、
　前記粉末補充手段を前記回動手段で回動させて、前記ホッパから供給された前記粉末を前記粉末散布手段へ供給して、補充するステップと、
　前記粉末補充手段から補充された前記粉末を造形面に散布するステップと、
　をコンピュータに実行させることを特徴とする。
　本発明によれば、ホッパからリコータへ一定量の粉末を迅速に供給することができる。
本発明の第１実施形態に係る粉末供給装置の構成を示す概略側面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の構成を示す概略側面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の構成を示す概略正面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の構成を示す概略正面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の構成を示す概略正面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の備える粉末補充部の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の備える粉末補充部の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の備える粉末補充部の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の備える粉末補充部の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の備える粉末補充部の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置の備える粉末補充部の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る３次元造形装置の構成を示す概略正面図である。 本発明の第３実施形態に係る３次元造形装置の備える粉末散布部の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る３次元造形装置の備える粉末補充部の制御手順を示すフローチャートである。
　以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としての粉末供給装置１００について、図１を用いて説明する。粉末供給装置１００は、積層造形により造形される３次元造形物の造形材料である金属や樹脂などの粉末を造形面上に供給する装置である。
　図１に示すように、粉末供給装置１００は、ホッパ１０１と、粉末散布部１０２と、粉末補充部１０３と、回動部１０４とを備える。ホッパ１０１は、３次元造形物の造形材料である粉末１２０を貯蔵する。粉末散布部１０２は、造形面１１０に粉末を散布する。粉末補充部１０３は、ホッパ１０１と粉末散布部１０２との間に設けられ、粉末散布部１０２に一定量の粉末を補充する。回動部１０４は、粉末補充部１０３を回動させる。
　本実施形態によれば、ホッパからリコータへ一定量の粉末を迅速に供給することができる。
　［第２実施形態］
　次に本発明の第２実施形態に係る粉末供給装置について、図２～図５Ｄを用いて説明する。図２は、本実施形態に係る粉末供給装置２００の構成を説明するための概略側面図である。粉末供給装置２００は、ホッパ２０１と、粉末散布部２０２と、粉末補充部２０３と、回動部２０４と、中間ホッパ２０５とを備える。
　ホッパ２０１は、３次元造形物の造形材料である金属や樹脂などの粉末２２０を貯蔵する。そして、ホッパ２０１は、中間ホッパ２０５へ粉末２２０を供給する。中間ホッパ２０５は、ホッパ２０１から供給された粉末２２０を粉末補充部２０３へと供給する。
　粉末補充部２０３は、図示したような断面矩形の溝が側面に設けられた円柱状の部材である。粉末補充部２０３は、回動部２０４により回動し、粉末散布部２０２が所定位置にあるときに回動することにより、一定量の粉末２２０を迅速に粉末散布部２０２に供給する。粉末補充部２０３は、粉末散布部２０２への粉末２２０の補充が完了すると、再度回動部２０４により回動されて元の位置に戻る。回動部２０４は、例えば、サーボモータやステッピングモータであるが、これらには限定されない。
　粉末散布部２０２は、リコータ２２１と中間貯蔵部２２２とを備える。リコータ２２１への粉末２２０の補充は、粉末補充部２０３から直接行われるのではなく、リコータ２２１に一体に設けられた中間貯蔵部２２２を介して行われる。粉末散布部２０２は、造形面２１０上を走査しながら、粉末補充部２０３から補充された粉末２２０を散布して、造形物２３０の造形材料となる粉末２２０を積層する。
　粉末散布部２０２が造形面２１０上を移動して粉末２２０を散布する場合、粉末散布部２０２と粉末補充部２０３とは切り離されて、粉末散布部２０２が移動する。したがって、粉末散布部２０２が造形面２１０上を走査している間は、リコータ２２１が、粉末補充部２０３から粉末２２０の補充を受けられない。したがって、リコータ２２１に中間貯蔵部２２２を一体に設けることにより、リコータ２２１は、中間貯蔵部２２２から粉末２２０の供給を受けながら、造形面２１０上に粉末２２０を散布する。
　図３Ａ～図３Ｃは、本実施形態に係る粉末供給装置２００の構成を説明するための概略正面図である。同図に示したように、粉末補充部２０３および中間ホッパ２０５は、左右方向に横長の形状をしている。粉末補充部２０３の全長は約１～２ｍであり、全体を１つの部材で構成してもよいし、複数の部材、例えば、数１０ｃｍ程度の部材を複数個連結して構成してもよい。複数個の部材を連結することにより、例えば、粉末補充部２０３の強度を上げることや、メンテナンスを容易に行うことなどが可能となる。
　ホッパ２０１は、中間ホッパ２０５のほぼ中央に配置されている。ホッパ２０１は、狭い範囲にしか粉末２２０を供給できない。そのため、粉末散布部２０２および粉末補充部２０３が横長の部材の場合には、均一に粉末２２０を供給できない。また、ホッパ２０１のみで、粉末２２０を横長の粉末供給部２０３に供給しようとすると、ホッパ２０１自体を大きくしなければならず、装置全体が大型化してしまう。
　そこで、中間ホッパ２０５は、スクリューコンベア２５１などの粉末移送機構を備えた構成とした。中間ホッパ２０５に対して、ホッパ２０１から供給された粉末２２０は、スクリューコンベア２５１により、中間ホッパ２０５の左右両端方向へ撹拌されながら移送される。
　また、ホッパ２０１の設置数は１つには限定されず、複数でもよい。ホッパ２０１を複数設置することにより、１つのホッパに粉末２２０を補充している間であっても、残りのホッパで粉末２２０の供給ができるので、装置を停止させることなく造形物２３０の造形を継続することができる。なお、ホッパ２０１の配置位置は、中間ホッパ２０５の中央位置には限定されず、図３Ｂおよび図３Ｃに示したように、中間ホッパ２０５の左右両端位置でもよい。
　また、ホッパ２０１を複数設置することにより、粉末２２０を補充する時間を短縮することが可能となる。さらに、中間ホッパ２０５は全長が長いので、複数のホッパ２０１を設置することにより、粉末２２０が中間ホッパ２０５の全体に万遍なく行き渡らないなどの不具合が生じることを防止できる。
　ホッパ２０１の設置数が１つの場合に、大量の粉末２２０を散布したり、積層造形を長時間行うには、ホッパ２０１が大型化する。また、粉末供給装置２００の上部に重量物を配置しなければならず、この場合、装置全体の重量が増大するなどのデメリットが生じる。したがって、図示はしないが、ホッパ２０１の代わりに中間ホッパ２０５にホースなどを接続しておき、粉末２２０を粉末供給元から圧送などによりホースの中を通して中間ホッパ２０５に供給してもよい。これにより、多量の粉末２２０が必要な場合や、長時間の造形が必要な場合、装置全体を小型化したい場合などであっても対応可能となる。
　中間ホッパ２０５に設けられたスクリューコンベア２５１は、有軸または無軸であってもよいし、また、粉末移送機構としてスクリューフィーダを設けてもよく、粉末２２０を移送できる機構であればこれらには限定されない。また、スクリューコンベア２５１などを用いずに、中間ホッパ２０５を傾斜させたり、中間ホッパ２０５にテーパーなどを設けたりしてもよい。さらに、スクリューコンベア２５１などと傾斜などとを組み合わせてもよい。このような粉末移送機構を設けることで、造形面２１０に散布する粉末２２０の偏析を少なくすることができる。
　図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係る粉末供給装置２００が備える粉末補充部２０３の斜視図である。これらの図では、粉末補充部２０３は、円柱状の形状をしているが、粉末補充部２０３の形状はこれには限定されず、四角柱状や多角柱状などであってもよい。
　図４Ａに示したように、溝２３１は、粉末補充部２０３の側面に１つ設けられている。また、溝２３１は、円柱状の形状をした粉末補充部２０３の中心軸に沿った方向に設けられている。また、図４Ｂに示したように、溝２３２を、スリット状に複数個設けてもよい。
　図５Ａ～図５Ｄは、粉末補充部２０３の溝２３１の形状の説明をするための断面図である。同図に示したように、溝２３１の断面形状は、矩形、三角形、半円形など粉末を一定量貯めることができる形状であればいずれの形状でもよい。
　図５Ａのように、溝２３１の断面形状を矩形とすることにより、溝２３１の容積を大きく取ることが可能となり、粉末２２０の処理量や収容量を増やすことができる。さらに、粉末補充部２０３の製造に要する費用を低減できる。
　図５Ｂのように、溝２３１の断面形状を三角形とすることにより、粉末２２０が落下し易くなる。例えば、水分などを含んだ湿った粉末２２０の場合などには特に、溝２３１の内面に粉末２２０が付着しにくくなる。また、粉末補充部２０３の強度も比較的維持し易くなる。例えば、上述の矩形の場合、溝２３１の深さを大きくし過ぎると、粉末補充部２０３が折れ易くなるが、扇形や三角形であれば折損の可能性を低減できる。
　さらに、図５Ｃのように、溝２３１の断面形状を半円形とすることにより、粉末２２０を収容するための容積を保つことが可能となる。さらに、溝２３１の形状が矩形や三角形の場合のように、粉末２２０が、溝２３１の角に付着して、溝２３１の中に残ることを防止し易くなる。
　図５Ｄのように、粉末補充部２０３に設ける溝２３１は１つには限定されず、複数個設けてもよい。これにより、溝２３１に粉末２２０を供給している間に、別の溝２３２から粉末２２０を粉末散布部２０２に供給することができるので、溝２３１に粉末２２０を供給する時間が長くかかる場合には効果的である。また、粉末２２０をより迅速に粉末散布部２０２に供給することも可能となる。
　同図に示した例では、溝２３１を４個設けているが、溝２３１の数は、２個でも、３個でもよいし、４個以上でもよい。この場合、粉末補充部２０３は、回動させてもよく、また、一方向に回転させてもよく、使用用途などに合わせてユーザが適宜設定することができる。
　本実施形態によれば、上述のような構成としたので、粉末を一定量、例えば、１層分だけ正確かつ迅速に計量でき、ホッパからリコータへ一定量の粉末を高速で供給できる。また、ホッパを振動させる必要もないので、粉末の流動性を気にすることなく粉末を取り扱うことができる。さらに、一定量を正確に量り取ることができるので、材料、例えば、粉末などの無駄が生じない。
　［第３実施形態］
　次に本発明の第３実施形態に係る３次元造形装置について、図６～図８を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る３次元造形装置の全体構成を説明するための概略正面図である。本実施形態に係る３次元造形装置６００は、上記第２実施形態に係る粉末供給装置を用いた装置である。したがって、図６における粉末供給装置の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　３次元造形装置６００は、粉末供給装置２００と、噴射部６０１と、供給部６０２とを備える。噴射部６０１は、造形面２１０上に散布された粉末２２０にバインダ６１１を噴射して、粉末２２０を固化させる。なお、噴射部６０１の代わりに造形面２１０上の粉末２２０にレーザ光や電子線などを照射する照射部を設けてもよく、粉末２２０の性質や造形物２３０の種類や用途などに応じて適宜選択できる。供給部６０２は、バインダやパージガスなどを供給するが、供給物はこれらには限定されず、３次元造形に必要な供給物を適宜供給することができる。なお、図６においては、３次元造形装置６００が有するその他の汎用的な装置や機構などは図示を省略している。
　図７は、本実施形態に係る３次元造形装置の備える粉末散布部２０２の制御手順を説明するフローチャートである。ステップＳ７０１において、３次元造形装置６００は、３次元造形物の造形作業を行っているか否かを判断する。造形作業中でなければ、３次元造形装置６００は、造形作業が開始されるまで待機する。
　造形作業中であれば、ステップＳ７０３において、３次元造形装置６００は、粉末散布部２０２の中間貯蔵部２２２やリコータ２２１が空になっているか否かを判断する。粉末散布部２０２などが空になっていなければ、３次元造形装置６００は、粉末散布部２０２などが空になるまで待機する。粉末散布部２０２などが空になっていれば、３次元造形装置は、次のステップへ進む。
　ステップＳ７０５において、３次元造形装置６００は、粉末散布部２０２が供給位置にあるか否かを判断する。粉末散布部２０２が供給位置になければ、３次元造形装置６００は、粉末散布部２０２が供給位置に戻るまで待機する。粉末散布部２０２が供給位置に戻っていれば、３次元造形装置６００は、次のステップに進む。
　ステップＳ７０７において、３次元造形装置６００は、粉末補充部２０３が満タンか否かを判断する。粉末補充部２０３が満タンでなければ、３次元造形装置６００は、粉末補充部２０３が満タンになるまで待機する。粉末補充部２０３が満タンであれば、３次元造形装置６００は、次のステップに進む。
　ステップＳ７０９において、３次元造形装置６００は、粉末補充部２０３を動かして粉末散布部２０２に粉末２２０を補充する。
　図８は、本実施形態に係る３次元造形装置の備える粉末補充部２０３の制御手順を説明するフローチャートである。ステップＳ８０１において、３次元造形装置６００は、３次元造形物の造形作業を行っているか否かを判断する。造形作業中でなければ、３次元造形装置６００は、造形作業が開始されるまで待機する。
　造形作業中であれば、ステップＳ８０３において、３次元造形装置６００は、粉末補充部２０３が空か否かを判断する。粉末補充部２０３が空でなければ、３次元造形装置６００は、粉末補充部２０３が空になるまで待機する。
　粉末補充部２０３が空であれば、ステップＳ８０５において、３次元造形装置６００は、中間ホッパ２０５などから粉末補充部２０３に粉末２２０を供給する。
　ステップＳ８０７において、３次元造形装置６００は、粉末散布部２０２が満タンか否かを判断する。粉末散布部２０２が満タンであれば、３次元造形装置６００は、粉末散布部２０２が空になるまで待機する。粉末散布部２０２が空であれば、３次元造形装置６００は、次のステップに進む。
　ステップＳ８０９において、３次元造形装置６００は、粉末補充部２０３を動かして粉末散布部２０２に粉末２２０を補充する。
　なお、図７および図８では、粉末散布部２０２と粉末補充部２０３との制御手順を分けて説明をしたが、粉末散布部２０２と粉末補充部２０３とは互いに連動して動作するようにしてもよいし、それぞれ別個に動作するようにしてもよい。
　本実施形態によれば、粉末を一定量、例えば、１層分だけ正確かつ迅速に計量でき、ホッパからリコータへ一定量の粉末を高速で供給できるので、リコータが粉末の供給を待つ必要がなく、粉末などの材料の無駄が生じず、造形物を正確に積層することができる。また、振動などを用いて粉末を供給していないので、粉末供給の速度を制限する機構がなく、粉末を高速で供給できる。さらに、余分な機構がないので、機械の故障やメンテナンスなども必要なく、ランニングコストやメンテナンスコストも低減し、３次元造形装置の稼働率も向上する。
　［他の実施形態］
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (10)

  1. 　粉末を貯蔵するホッパと、
    　造形面に前記粉末を散布する粉末散布手段と、
    　前記ホッパと前記粉末散布手段との間に設けられ、前記粉末散布手段に一定量の粉末を補充する粉末補充手段と、
    　前記粉末補充手段を回動させる回動手段と、
    　を有することを特徴とする粉末供給装置。
  2. 　前記ホッパと前記粉末補充手段との間に、中間ホッパを備え、
    　前記中間ホッパは、前記ホッパから供給された前記粉末を前記中間ホッパの全体に移送する粉末移送機構を有する特徴とする請求項１に記載の粉末供給装置。
  3. 　前記粉末移送機構は、スクリューコンベアまたはスクリューフィーダであることを特徴とする請求項２に記載の粉末供給装置。
  4. 　前記粉末補充手段は、柱状部材であり、側面に、中心軸に沿った方向に、前記粉末を収容するための溝を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粉末供給装置。
  5. 　前記溝の断面形状は、矩形、半円形または三角形であることを特徴とする請求項４に記載の粉末供給装置。
  6. 　前記溝は、スリット状であって、前記中心軸に沿った方向に複数個設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の粉末供給装置。
  7. 　前記回動手段は、サーボモータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の粉末供給装置。
  8. 　ホッパと粉末補充手段と粉末供給手段と回動手段とを備える粉末供給装置の制御方法であって、
    　前記ホッパに粉末を貯蔵して前記粉末補充手段に供給するステップと、
    　前記粉末補充手段を前記回動手段で回動させて、前記ホッパから供給された前記粉末を前記粉末散布手段へ供給して、補充するステップと、
    　前記粉末補充手段から補充された前記粉末を造形面に散布するステップと、
    　を含むことを特徴とする粉末供給装置の制御方法。
  9. 　ホッパと粉末補充手段と粉末供給手段と回動手段とを備える粉末供給装置の制御プログラムであって、
    　前記ホッパに粉末を貯蔵して前記粉末補充手段に供給するステップと、
    　前記粉末補充手段を前記回動手段で回動させて、前記ホッパから供給された前記粉末を前記粉末散布手段へ供給して、補充するステップと、
    　前記粉末補充手段から補充された前記粉末を造形面に散布するステップと、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とする粉末供給装置の制御プログラム。
  10. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の粉末供給装置と、
    　前記粉末にバインダを噴射する噴射手段および前記粉末にレーザ光または電子線を照射する照射手段の少なくとも一方と、
    　を含む３次元造形装置。
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