特許ウォッチ

公開番号2024132280
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023043005
出願日2023-03-17
発明の名称ブロック継手の製造方法
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類B22F 10/38 20210101AFI20240920BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】金属質粉からの付加製造によって内部流路を有するブロック継手を製造するに際し、内部流路の壁面の表面粗さを小さくすることができる製造方法を提供すること。
【解決手段】造形姿勢の複数の候補のうちオーバーハング領域がより少なくなるような造形姿勢を選択して付加製造を行う。好ましくは、オーバーハング領域が、内部流路の壁面の法線の方向と付加製造における重力の方向がなす角度が0度以上、40度以下の領域である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
金属質粉からの付加製造によってブロック継手を製造する方法であって、
内部流路を有するブロック継手の形状を決定するステップと、
決定されたブロック継手の形状について造形姿勢の複数の候補を決定するステップと、
造形姿勢の複数の候補のそれぞれについて内部流路の壁面に占めるオーバーハング領域の範囲を求めるステップと、
求められたオーバーハング領域の範囲がより少なくなるような一の造形姿勢を選択するステップと、
選択した一の造形姿勢についてブロック継手の３Ｄデータを作成するステップと、
作成した３Ｄデータを造形装置に入力するステップと、
造形装置を作動させてブロック継手を造形するステップと
を備えるブロック継手の製造方法。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記オーバーハング領域が、内部流路の壁面の法線の方向と付加製造における重力の方向とがなす角度が０度以上、４０度以下の領域である
請求項１に記載のブロック継手の製造方法。
【請求項３】
前記オーバーハング領域において内部流路の壁面に照射されるエネルギービームの走査方向が、内部流路の中心線と直交する
請求項１に記載のブロック継手の製造方法。
【請求項４】
前記オーバーハング領域における内部流路の壁面に照射されるエネルギービームの単位面積あたりの熱量が、オーバーハング領域以外の領域における内部流路の壁面に照射されるエネルギービームの単位面積あたりの熱量よりも小さい
請求項１に記載のブロック継手の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部流路を有する金属製のブロック継手を製造する方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
金属製のブロックに内部流路及び配管との接続手段を設けたブロック継手と呼ばれる継手が知られている。ブロック継手は、流体が流れる内部流路を有し、内部流路がブロック継手の表面に開口する位置に他の機器と接続するためのねじやシールなどの接続手段が設けられる。ブロック継手は、例えば、油圧機器における作動油の配管や空圧機器における圧縮空気の配管を接続するマニホールドなどにしばしば用いられる。
【０００３】
従来技術に係るブロック継手の内部流路は、基本的に直線状の円筒形状の穴で構成される。これは、内部流路の形成が一般に金属製のブロックにドリル刃などの工具を用いて穴あけ加工を行うことによって行われるためである。ブロック継手の内部で内部流路の流れの向きを変えたり、内部流路の途中で流路を分岐したりする必要がある場合には、ブロックの表面の複数の箇所からドリル刃で穴を切削し、ブロックの内部で複数の穴どうしが接続するようにして穴あけ加工が行われる。
【０００４】
特許文献１には、半導体製造装置に用いられるマスフローコントローラ、フィルタ、開閉弁などの機器を互いに接続するのに用いられるブロック継手の発明が記載されている。特許文献１に記載されているブロック継手のあるものは、内部流路がアルファベットのＶの字のような形状で連続している。またあるものは、内部流路がアルファベットのＬの字のような形状で連続している２つの継手を組み合わせることによって内部流路が全体としてギリシャ文字のΠ（パイ）の字の上下を逆にしたような形状で連続している。これらの２種類のブロック継手は、内部流路の開口部がいずれもブロック継手の上面に位置しているため、ブロック継手の上面に設置された機器を容易に交換することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１１－１１８０５４号公報
国際公開第２０１８／２００１９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のとおり、従来技術に係る金属製のブロック継手が備える内部流路はドリル刃などの工具を用いた直線状の穴あけ加工によって形成される。特許文献１に記載されたＶ字状又は逆Π字状の内部流路において、直線状の穴の端部どうしが接続する接続点では、流体の流れる方向及び流路の断面の面積が不連続に変化する。このような内部流路を流れる流体は接続点を通過する際に大きな抵抗を受けるため、大流量の流体を流すことができなかったり、乱流が発生して流量を正確に計測できなかったりするという課題がある。
【０００７】
そこで、流体抵抗の少ない理想的な曲線状の内部流路を実現するために、ブロック継手を切削加工によらずに金属質粉からの付加製造によって製造することが考えられる。この方法で製造されたブロック継手の内部流路の壁面のうちいわゆるオーバーハング領域に相当する面の表面粗さは、それ以外の面の表面粗さに比べて大きくなる傾向がある。内部流路の壁面は、流体との摩擦抵抗を減らすためにできるだけ平滑な表面に仕上げることが望ましい。しかしながら、内部流路の形状が曲線状である場合には適用可能な研磨の手段が限られているために、そのような内部流路の壁面を平滑に研磨することは容易ではない。
【０００８】
内部流路の天井のように、オーバーハング領域の付加製造を行う場合、サポートと呼ばれる支持構造を用いることによって造形物の変形を軽減又は防止できることが知られている（例えば、特許文献２を参照）。サポートは、例えば、金属質粉の溶融凝固、圧密又は結合材の塗布などの手段によって形成することができる。サポートは一定の強度を有するため、サポートよりも上に位置する層を造形する際にその層が重力によって下方に移動することを妨げる。しかしながら、曲線状の内部流路の内側にこのようなサポートを形成した場合、造形が完了した後にサポートを内部流路から分離、除去することは容易ではない。
【０００９】
本開示は、曲線状の内部流路を有する金属製のブロック継手に特有の上記の課題に鑑みてなされたものであり、金属質粉からの付加製造によって内部流路を有するブロック継手を製造する場合において、サポートを用いることなく内部流路の表面を平滑にすることができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある実施の形態において、本開示は、金属質粉からの付加製造によってブロック継手を製造する方法であって、内部流路を有するブロック継手の形状を決定するステップと、決定されたブロック継手の形状について造形姿勢の複数の候補を決定するステップと、造形姿勢の複数の候補のそれぞれについて内部流路の壁面に占めるオーバーハング領域の範囲を求めるステップと、求められたオーバーハング領域の範囲がより少なくなるような一の造形姿勢を選択するステップと、選択した一の造形姿勢についてブロック継手の３Ｄデータを作成するステップと、作成した３Ｄデータを造形装置に入力するステップと、造形装置を作動させてブロック継手を造形するステップとを備えるブロック継手の製造方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許