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KR-20260062043-A - POWDER REMOVAL DEVICE

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Abstract

일 태양에 관한 분말 제거 장치는, 적층 조형물로부터 분말을 제거한다. 이 분말 제거 장치는, 처리실을 가지는 회전 드럼과, 상기 처리실에 배치되고 상기 적층 조형물을 고정하는 홀더를 구비하고, 상기 회전 드럼은 제1 축선 둘레로 회전 가능하고, 상기 홀더는 상기 회전 드럼과 함께 상기 제1 축선 둘레로 회전하도록 상기 회전 드럼에 장착되어 있다.

Inventors

  • 가지타 고우지
  • 이노우에 다카유키
  • 기타호라 가즈히코
  • 도코로 미스즈

Assignees

  • 신토고교 가부시키가이샤

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20251017
Priority Date
20241028

Claims (11)

  1. 적층 조형물로부터 분말을 제거하기 위한 분말 제거 장치로서, 처리실을 가지는 회전 드럼과, 상기 처리실에 배치되고, 상기 적층 조형물을 고정하는 홀더를 구비하고, 상기 회전 드럼은, 제1 축선 둘레로 회전 가능하고, 상기 홀더는 상기 회전 드럼과 함께 상기 제1 축선 둘레로 회전하도록 상기 회전 드럼에 장착되어 있는, 분말 제거 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 홀더에 고정된 상기 적층 조형물에 진동을 주는 진동기를 더 구비하는, 분말 제거 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 홀더는 상기 제1 축선과 교차하는 제2 축선 둘레로 회전 가능한, 분말 제거 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 드럼이 후부 개구를 가지고, 상기 분말 제거 장치는 상기 후부 개구를 덮는 비회전의 배면판을 구비하고, 상기 배면판은, 상기 처리실에 불활성 가스를 공급하기 위한 가스공을 가지는, 분말 제거 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 배면판은 집진기에 접속된 집진공을 가지는, 분말 제거 장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 배면판은 배기관에 접속된 배기공을 가지고, 상기 분말 제거 장치는 상기 처리실 내의 압력이 기준값을 넘었을 때에, 상기 배기관을 통해서 상기 처리실 내의 기체를 외부로 방출하기 위한 방산 밸브를 더 구비하는, 분말 제거 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 드럼은 상기 처리실로부터 상기 분말을 배출하기 위한 배출구를 가지고, 상기 분말 제거 장치는 상기 배출구를 개폐하기 위한 배출 밸브를 더 구비ㅎ하는, 분말 제거 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 홀더는 제1 부재와, 상기 적층 조형물을 지지하는 제2 부재와, 상기 제1 부재와 제2 부재와의 사이에 배치된 탄성체를 포함하는, 분말 제거 장치.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 진동기와는 별개의 진동기를 더 구비하고, 상기 진동기 및 상기 별개의 진동기는, 서로 다른 방향으로의 진동을 상기 적층 조형물에 주는, 분말 제거 장치.
  10. 청구항 4에 있어서, 상기 처리실의 내부를 촬상하기 위한 카메라를 더 구비하고, 상기 배면판은 투광성을 가지는 창부를 가지고, 상기 카메라는 상기 창부를 통해서 상기 처리실의 내부를 촬상하도록 상기 처리실의 외부에 배치되어 있는, 분말 제거 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 처리실에 마련되고, 상기 창부를 향하여 가스를 분사하는 노즐을 더 구비하는, 분말 제거 장치.

Description

분말 제거 장치{POWDER REMOVAL DEVICE} 본 개시는 분말 제거 장치에 관한 것이다. 적층 조형 장치는, 금속 분말의 층에 선택적으로 레이저를 조사하여 금속 분말을 용융 고체화하는 프로세스를 반복하여 금속제의 적층 조형물을 성형한다. 레이저를 조사한 영역 외의 금속 분말은 적층 조형물 중에 잔류하기 때문에, 적층 조형 후에는 그 분말을 적층 조형물로부터 제거하는 것이 필요하게 된다. 적층 조형법으로 제조된 적층 조형물로부터 미결합의 분말을 제거하기 위한 기술로서 특허문헌 1에 기재된 장치가 알려져 있다. 이 장치는, 시찰창 및 장갑 플랩을 가지는 챔버와, 챔버 내에서 적층 조형물을 지지하는 회전 테이블과, 회전 테이블을 축지지하는 수평 회전 장치를 구비하고 있다. 회전 테이블은, 수평축선 및 수직축선 둘레로 2축으로 회전하면서 적층 조형물에 진동을 가한다. 이것에 의해, 복잡한 내부 구조를 가지는 적층 조형물의 내부로부터 분말이 유출되어 적층 조형물이 클리닝된다. 도 1은 분말 제거 장치를 포함하는 조형 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2의 (A), (B), (C)는 조형물의 형상의 예를 나타내는 도면이다. 도 3은 일 실시 형태에 관한 분말 제거 장치의 사시도이다. 도 4는 분말 제거 장치의 종단면도이다. 도 5는 도 4의 A－A선을 따른 단면도이다. 도 6은 예시적인 배면판의 단면도이다. 도 7은 예시적인 회전 드럼의 측면도이다. 도 8은 하우징을 생략하여 나타내는 분말 제거 장치의 정면도이다. 도 9는 분말 제거 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 도 10은 하우징을 생략하여 나타내는 분말 제거 장치의 정면도이다. 도 11은 하우징을 생략하여 나타내는 분말 제거 장치의 정면도이다. 이하, 도면을 참조하여 본 개시의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 반복하지 않는다. 도면의 치수 비율은, 설명의 치수 비율과 반드시 일치하고 있지 않다.「상」, 「하」, 「좌」, 「우」의 말은, 도시하는 상태에 근거하는 것이고, 편의적인 것이다. [조형 시스템의 개요] 도 1은 일 실시 형태에 관한 분말 제거 장치를 포함하는 조형 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 조형 시스템(100)은, 적층 조형물인 조형물(M1)을 조형하고, 조형 후의 조형물(M1)에 부착된 분말(M2)을 제거하기 위한 시스템이다. 조형물(M1)은 원료인 분말(M2)을 소결 또는 용융 및 응고시켜 2차원 형상의 층을 형성하는 것을 반복하여 얻어지는 3차원 형상의 조형물이다. 분말(M2)은, 예를 들면 금속을 포함한다. 금속은, 일예로서, 스테인레스, 알루미늄 합금 또는 티탄 등을 포함한다. 조형 시스템(100)은 분말 제거 장치(1) 및 부가 제조 장치(2)를 구비하고 있다. 부가 제조 장치(2) 예를 들면 3차원의 CAD 데이터에 기초하여 조형물(M1)을 형성한다. 3차원의 CAD 데이터는 한층마다의 단면 형상의 데이터를 포함한다. 일예로서, 부가 제조 장치(2)는 스테인레스 등의 금속제의 플레이트(P) 상에 금속을 포함하는 분말 상태의 원료(금속 분말의 일례)의 막을 블레이드 등으로 성막하는 것과, 막에 레이저 등을 조사하여 2차원 형상의 층을 형성하는 것을 반복하여, 3차원 형상의 조형물(M1)을 형성한다. 조형된 조형물(M1)은 미소결 또는 미용융의 분말(M2)이 부착된 상태로, 부가 제조 장치(2)로부터 플레이트(P)와 함께 취출된다. 도 2의 (A)~(C)는, 부가 제조 장치(2)에서 제조되는 조형물(M1)의 예를 나타내는 도면이다. 적층 조형에서는, 그 특징 있는 제작 방법을 활용하여 내부에 공간을 가지는 형상을 만드는 것에 의해서 부재의 경량화를 도모하는 것이 많다. 도 2의 (A)에 나타내는 조형물은, 표면에 미세한 구멍이 형성되어 있다. 도 2의 (B)에 나타내는 조형물은, 6방향으로부터 형성된 복수의 구멍을 가진다. 도 2의 (C)에 나타내는 조형물은, 복잡한 내부 구조를 가진다. 도 2의 (A)~(C)에 나타내는 조형물은, 종래의 분말 제거 방법, 예를 들면 기체를 내뿜는 방법으로는 충분히 분말을 제거할 수 없는 경우가 있다. 예를 들면, 도 2의 (A)에 나타내는 조형물은 관통된 구멍 형상은 아니기(막힌 구멍이기) 때문에, 기체를 내뿜는 방법으로는 충분히 분말을 제거하는 것이 어렵다. 분말 제거 장치(1)는 조형물을 임의의 자세로 한 다음에 진동을 줌으로써, 복잡한 형상을 가지는 조형물(M1)로부터 분말(M2)을 제거한다. 조형된 조형물(M1)은 포크리프트 등의 반송 장치를 이용하여, 플레이트(P)와 함께 분말 제거 장치(1) 내로 반송된다. 분말 제거 장치(1)는 부가 제조 장치(2)에서 조형된 조형물(M1)의 표면 또는 내부에 부착된 분말(M2)을 제거한다. 보다 상세하게는, 조형물(M1)은 분말 제거 장치(1) 내에서 후술하는 홀더(30)에 고정되고, 조형물(M1)의 구조에 따른 자세로 된다. 그리고, 조형물(M1)에 진동이 부여되고, 조형물(M1)의 표면 또는 내부에 부착된 분말(M2)이 분리되어 제거된다. 처리실(S)의 내부의 상세에 대해서는 후술한다. 분말(M2)이 제거된 조형물(M1)은 반송 장치에 의해서 분말 제거 장치(1)로부터 반출된다. 분말 제거 장치(1)에 의해서 제거된 분말(M2)은 회수 용기(C)에 회수된다. 회수 용기(C)에는 분말(M2)의 산화를 방지하기 위해서, 불활성 가스가 봉입되어 있어도 괜찮다. 회수 용기(C)에 수용된 분말(M2)은 부가 제조 장치(2)에서 조형물(M1)의 원료로서 재이용되어도 괜찮다. 일 실시 형태에서는, 조형 시스템(100)은 집진기(3)를 더 구비하고 있다. 집진기(3)는 집진관(3a)을 개재하여 분말 제거 장치(1)의 처리실(S)에 접속되어 있다. 집진기(3)는 예를 들면 티끌을 제거하는 필터를 구비하고, 분말 제거 장치(1)의 처리실(S) 내의 기체에 포함되는 티끌을 포집한다. 집진기(3)는 필터를 통과한 기체는 집진기(3)의 외부로 배기된다. 집진기(3)의 동작은 처리실(S) 내의 분진 상황에 따라서 실행되어도 괜찮다. 예를 들면 처리실(S) 내에 분진 센서를 마련하고, 분진 센서의 검출값이 임계값을 넘었을 경우 집진기(3)가 동작하도록 해도 괜찮다. 이것에 의해, 집진기(3)가 과도하게 동작하는 것이 저감된다. 집진기(3)의 가동 중에 처리실(S)의 내부에서는, 조형물(M1)로부터 분리된 분말(M2)이 비산한다. 처리실(S)의 내부의 산소 농도가 높으면 분진 폭발이 발생할 가능성이 있기 때문에, 조형 시스템(100)은 분말 제거 장치(1)의 처리실(S) 내에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부(4)를 더 구비하고 있다. 가스 공급부(4)는 가스관(4a)을 개재하여 분말 제거 장치(1)의 처리실(S)에 접속되어 있다. 가스 공급부(4)는 가스원(5) 및 밸브(6)를 포함한다. 가스원(5)은 불활성 가스를 가스관(4a)에 공급한다. 불활성 가스는 예를 들면 질소 가스 또는 아르곤 가스이다. 가스원(5)으로부터 공급된 불활성 가스는 가스관(4a)을 통해서 분말 제거 장치(1)의 처리실(S)에 도입된다. 밸브(6)는 가스관(4a)에 마련되고, 분말 제거 장치(1)의 처리실(S)에 공급되는 불활성 가스의 유량을 제어한다. 분말 제거 장치(1)의 처리실(S)의 산소 농도가 10% 이하가 되면, 분진 폭발이 일어나기 어려워진다. 이 때문에, 분말 제거 장치(1)의 가동시에 처리실(S)의 산소 농도는, 10% 이하가 되도록 조정된다. 분말 제거 장치(1)의 가동시의 처리실(S)의 산소 농도는 5% 이하로 설정되어도 괜찮다. 또한, 산소 농도를 10% 이하로 하는 것에 의해, 분말(M2)이 처리실(S) 내에서 산화하여 재이용할 수 없게 되는 것도 회피된다. 또한, 처리실(S)을 불활성 가스 분위기로 하는 것에 의해, 회수 용기(C)에 불활성 가스를 봉입하기 위한 별도의 봉입 처리가 생략된다. 집진기(3)의 배기는 배관(3b)를 통해서 분말 제거 장치(1)의 처리실(S)로 되돌려져도 괜찮다. 즉, 집진기(3)는 처리실(S) 내의 기체(공기 또는 불활성 가스)를 순환시킨다. 이것에 의해, 처리실(S)의 산소 농도를 유지하기 위해서 공급되는 불활성 가스의 양을 억제할 수 있다. 또한, 도 1에서는 집진기(3) 및 가스 공급부(4)가 분말 제거 장치(1)와는 별체의 장치로서 도시되어 있지만, 일 실시 형태에서는 분말 제거 장치(1)가 집진기(3) 및 가스 공급부(4) 중 적어도 일방을 포함하고 있어도 괜찮다. 분말 제거 장치(1)는 앞서 설명한 구성요소를 동작시키는 제어부(8)를 구비한다. 제어부(8)는 예를 들면 PLC(Programmable　Logic　Controller)로서 구성된다. 제어부(8)는 CPU(Central　Processing　Unit) 등의 프로세서와, RAM(Random　Access　Memory) 및 ROM(Read　Only　Memory) 등의 메모리와, 터치 패널, 마우스, 키보드, 디스플레이 등의 입출력 장치와, 네트워크 카드 등의 통신 장치를 포함하는 컴퓨터 시스템으로서 구성되어도 괜찮다. 제어부(8)는 메모리에 기억되어 있는 컴퓨터 프로그램에 근거하는 프로세서의 제어하에서 각 하드웨어를 동작시키는 것에 의해, 분말 제거 장치(1)의 동작을 자동화할 수 있다. 예를 들면, 제어부(8)는 분말 제거 장치(1), 집진기(3) 및 밸브(6)에 제어 신호를 송출하여 분말 제거 장치(1), 집진기(3) 및 밸브(6)의 동작을 제어한다. [분말 제거 장치의 상세] 도 3은 일 실시 형태에 관한 분말 제거 장치(1)의 사시도이다. 도 4는 분말 제거 장치(1)의 종단면도이다. 도 5는 도 4의 A－A선을 따른 단면도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 서로 직교하는 3축 방향을 각각 「X방향」, 「Y방향」및 「Z방향」으로 하여 설명한다. X방향 및 Y방향은 서로 수직인 수평 방향이고, Z방향은 연직 방향이다. 이하의 설명에서는, Y방향의 일방측을 「전방」이라고 하고, Y방향의 타방측을 「후방」이라고 하는 경우가 있다. 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 분말 제거 장치(1)는 하우징(10), 회전 드럼(