JP6860158B2 - 3D printer - Google Patents
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Description
本発明は、所定の材料を積層して所望形状の積層物を成形し得る3次元プリンタに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional printer capable of laminating predetermined materials to form a laminate having a desired shape.
3次元プリンタは、通常、溶融樹脂を吐出させ得るノズルと、ノズルから吐出した溶融樹脂を順次受けて上方に積層させ得るテーブルとを有し、ノズル及びテーブルを互いに直交する方向であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に対して相対的に移動させることにより、テーブル上に所望形状の積層物を成形し得るよう構成されていた。さらに、テーブルをB軸回りに(テーブルの載置面に対して略平行な軸を中心として)揺動させてテーブル上の積層物を任意角度に傾斜させ、且つ、テーブルを回転させてテーブル上の積層物をC軸回りに(テーブルの載置面に対して略直交する軸を中心として)回転させてテーブル上の積層物を回転させてノズルから溶融樹脂を吐出させることにより、アンダーカット部を有する積層物を精度よく成形し得るものが提案されている。 A three-dimensional printer usually has a nozzle capable of discharging molten resin and a table capable of sequentially receiving the molten resin discharged from the nozzle and stacking them upward, and the nozzle and the table are orthogonal to each other in the X-axis direction. , By moving relative to the Y-axis direction and the Z-axis direction, a laminate having a desired shape can be formed on the table. Further, the table is swung around the B axis (centered on an axis substantially parallel to the mounting surface of the table) to incline the laminate on the table at an arbitrary angle, and the table is rotated to be on the table. The undercut portion is formed by rotating the laminate around the C axis (centering on an axis substantially orthogonal to the mounting surface of the table) to rotate the laminate on the table and discharging the molten resin from the nozzle. It has been proposed that the laminate having the above can be molded with high accuracy.
しかるに、本出願人は、ノズルから溶融樹脂材料を吐出して積層物を成形する過程で、当該成形を一旦中断し、再びノズルから溶融樹脂材料を吐出して続きの積層を行う際、中断によって冷却固化した積層部を加熱して溶融させ、更なる積層を可能とする加熱手段を具備した3次元プリンタを提案している(例えば特許文献1参照)。かかる従来の3次元プリンタは、ノズル近傍にブローヒータが配設されており、成形を中断して積層物が冷却固化した後、ノズルから再び溶融樹脂材料を吐出して積層を再開させる際、更に積層させるべき部位に対してブローヒータから熱風を噴射することで溶融させ得るよう構成されていた。 However, in the process of ejecting the molten resin material from the nozzle to form the laminate, the applicant suspends the molding once, and then ejects the molten resin material from the nozzle again to perform the subsequent lamination, due to the interruption. We have proposed a three-dimensional printer provided with a heating means that heats and melts a laminated portion that has been cooled and solidified to enable further lamination (see, for example, Patent Document 1). In such a conventional three-dimensional printer, a blow heater is arranged in the vicinity of the nozzle, and after the molding is interrupted and the laminate is cooled and solidified, the molten resin material is discharged again from the nozzle to restart the lamination. It was configured so that it could be melted by injecting hot air from the blow heater to the part to be made to melt.
しかしながら、上記従来技術においては、ブローヒータにてテーブル上の積層物に対して熱風を噴射して加熱することにより、冷却固化した積層物に対してノズルからの溶融樹脂材料を更に積層する構成であるため、積層を再開させる部位に対して十分且つ均等に加熱するのが困難となっており、更なる積層を精度よく行わせることができないという不具合があった。 However, in the above-mentioned prior art, the molten resin material from the nozzle is further laminated on the cooled and solidified laminate by injecting hot air onto the laminate on the table with a blow heater to heat the laminate. Therefore, it is difficult to sufficiently and evenly heat the portion where the lamination is restarted, and there is a problem that further lamination cannot be performed with high accuracy.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる3次元プリンタを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and after interrupting the discharge and laminating of a predetermined material, the laminate is sufficiently and evenly heated so that further laminating can be performed with high accuracy. The purpose is to provide a three-dimensional printer capable of
請求項1記載の発明は、所定の材料を吐出させ得る吐出手段と、該吐出手段から吐出した材料を受け得る受け部材が取り付けられるとともに、当該受け部材の載置面上に材料を積層させ得るテーブルと、前記吐出手段及びテーブルを互いに直交する方向であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に対して相対的に移動可能な移動手段と、前記載置面に対して略平行な方向のB軸を中心に前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を任意角度に傾斜させ得るB軸揺動手段と、前記載置面に対して略直交する方向のC軸を中心に前記テーブルを回転させて前記受け部材上の積層物を回転させ得るC軸回転手段と、前記移動手段、B軸揺動手段及びC軸回転手段を任意選択的に作動させることにより、前記吐出手段から吐出した材料を積層して前記受け部材上に所望形状の積層物を成形し得る制御手段と、前記受け部材上の積層物を加熱し、冷却固化した積層物に対し前記吐出手段からの所定の材料を更に積層可能とする加熱手段とを具備した3次元プリンタであって、前記加熱手段は、前記受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段に収容された積層物を加熱可能なヒータとを有して構成され、前記加熱手段の収容手段が開口する方向に前記テーブルが配設されるとともに、前記B軸揺動手段で前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を前記収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を前記収容手段の開口から挿入させて収容可能とされ、且つ、前記収容手段内に前記積層物を収容させた状態において、前記C軸回転手段で前記テーブルを回転させることにより、前記受け部材上の積層物を回転しつつ前記ヒータにて加熱可能とされたことを特徴とする。
In the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の3次元プリンタにおいて、前記収容手段の開口を前記テーブル又は受け部材で覆うことにより当該収容手段内を略密閉状態としつつ前記ヒータにて前記積層物を加熱可能とされたことを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の3次元プリンタにおいて、前記加熱手段は、前記収容手段内に外気を導入して前記ヒータで加熱された空気を当該収容手段内で流通させ得るファンを具備したことを特徴とする。
The invention according to
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れか1つに記載の3次元プリンタにおいて、前記B軸を中心とした揺動及び前記C軸を中心とした回転を可能とさせつつ前記テーブルを保持する保持手段を具備するとともに、前記受け部材上の積層物の重量で当該保持手段が撓む方向と前記B軸揺動手段で前記テーブルを揺動させる方向とを合致させたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the three-dimensional printer according to any one of
請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れか1つに記載の3次元プリンタにおいて、前記受け部材上の積層物を切削加工可能な刃具を具備し、前記受け部材上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したことを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明によれば、加熱手段は、受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段で収容された積層物を加熱可能なヒータとを有するので、所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。
また、加熱手段の収容手段が開口する方向にテーブルが配設されるとともに、B軸揺動手段でテーブルを揺動させて受け部材上の積層物を収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を収容手段の開口から挿入させて収容可能とされたので、B軸揺動手段を利用して収容手段の開口に受け部材上の積層物を対峙させることができ、円滑に積層物を収容手段内に収容させることができる。
さらに、収容手段内に積層物を収容させた状態において、C軸回転手段でテーブルを回転させることにより、受け部材上の積層物を回転しつつヒータにて加熱可能とされたので、C軸回転手段を利用して収容手段内の積層物を回転させることができ、積層物全体に亘ってより均等に加熱させることができる。
According to the invention of
Further, the table is arranged in the direction in which the accommodating means of the heating means opens, and the table is swung by the B-axis swinging means so that the laminate on the receiving member faces the opening of the accommodating means. Since the laminate can be inserted through the opening of the accommodating means and can be accommodated, the laminate on the receiving member can be confronted with the opening of the accommodating means by using the B-axis swinging means, and the laminate can be smoothly accommodated. Can be accommodated in the accommodating means.
Further, in a state where the laminate is accommodated in the accommodating means, by rotating the table by the C-axis rotating means, the laminate on the receiving member can be heated by the heater while rotating, so that the C-axis rotation can be performed. The means can be used to rotate the laminate in the accommodating means and allow the laminate to be heated more evenly over the entire laminate.
請求項2の発明によれば、収容手段の開口をテーブル又は受け部材で覆うことにより当該収容手段内を略密閉状態としつつヒータにて積層物を加熱可能とされたので、加熱効率をより向上させることができ、積層物を短時間で十分且つ均等に加熱させることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、加熱手段は、収容手段内に外気を導入してヒータで加熱された空気を当該収容手段内で流通させ得るファンを具備したので、積層物全体に亘ってより一層均等に加熱させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the heating means includes a fan capable of introducing outside air into the accommodating means and allowing the air heated by the heater to circulate in the accommodating means. It can be heated more evenly.
請求項4の発明によれば、B軸を中心とした揺動及びC軸を中心とした回転を可能とさせつつテーブルを保持する保持手段を具備するとともに、受け部材上の積層物の重量で当該保持手段が撓む方向とB軸揺動手段でテーブルを揺動させる方向とを合致させたので、積層物の重量による保持手段の撓み量をB軸揺動手段による揺動にて補正することができ、より高精度に積層物を成形することができる。 According to the invention of claim 4 , the holding means for holding the table while enabling swinging around the B axis and rotation around the C axis is provided, and the weight of the laminate on the receiving member is used. Since the direction in which the holding means bends and the direction in which the table is shaken by the B-axis swinging means are matched, the amount of bending of the holding means due to the weight of the laminate is corrected by the swinging by the B-axis swinging means. It is possible to form a laminate with higher accuracy.
請求項5の発明によれば、受け部材上の積層物を切削加工可能な刃具を具備し、受け部材上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したので、受け部材上に積層された積層物に対して任意部位を切削加工することができ、材料の積層のみでは成形困難な形状を得ることができるとともに、切削加工時に所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る3次元プリンタは、所定の樹脂材料を積層して所望形状の積層物(ワーク)を成形し得るもので、図1〜5に示すように、吐出手段2と、テーブル3と、移動手段としてのX軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6と、B軸揺動手段7と、C軸回転手段8と、制御手段9と、加熱手段10と、刃具11及び主軸Sを有した切削加工手段とを主に有して構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
The three-dimensional printer according to the present embodiment can form a laminate (work) having a desired shape by laminating predetermined resin materials, and as shown in FIGS. 1 to 5, the ejection means 2 and the table 3 , X-axis moving means 4, Y-axis moving means 5, Z-axis moving means 6, B-axis swinging means 7, C-axis rotating means 8, control means 9, and heating means 10 as moving means. It is mainly composed of a
本実施形態に係る3次元プリンタ1は、図1に示すように、その内部に収容可能な空間が形成される筐体Kを有しており、当該筐体Kの収容空間に上記の構成要素が収容される(図2〜5参照)とともに、正面側には閉塞又は開放可能な開閉扉Tが形成されており、当該開閉扉Tを開放させることによって、内部の構成要素の設定や得られた積層物(ワーク)の取り出し等を行わせ得るようになっている。
As shown in FIG. 1, the three-
吐出手段2は、筐体K内の収容空間における上部に取り付けられたもので、溶融した所定の樹脂材料をテーブル3の載置面3aに向かって吐出させ得るよう構成されている。具体的には、吐出手段2は、図6、7に示すように、溶融材料を吐出させるノズル部2aと、線状(紐状)に成形された固形の樹脂材料を溶融するための溶融部2bと、線状に成形された固形の樹脂材料をノズル部2a及び溶融部2bに向かって順次送り込む圧送部2cとを有している。
The discharge means 2 is attached to the upper part of the accommodation space in the housing K, and is configured to be able to discharge the molten predetermined resin material toward the mounting
すなわち、線状に成形された固形の樹脂材料は、圧送部2cにて順次溶融部2bに圧送されて溶融状態とされ、ノズル部2aによってテーブル3の載置面3aに向かって吐出されるのである。本実施形態に係る吐出手段2は、線状に成形された固形の樹脂材料が巻かれた追従リールEを有しており、吐出手段2の移動に伴って追従リールEを追従させるとともに、当該追従リールEに巻かれた固形の樹脂材料が必要量だけノズル部2aに供給されるよう構成されている。なお、本実施形態においては、追従リールEに加え、線状に成形された他の径の固形の樹脂材料を巻くための複数のリールRが筐体Kの上部に配設されている。
That is, the linearly formed solid resin material is sequentially pumped to the
テーブル3は、図8〜10に示すように、吐出手段2のノズル部2aから吐出した材料を受け得る受け部材14が取り付けられるとともに、当該受け部材14の載置面14a上に材料を積層させ得るよう構成されている。また、テーブル3は、保持手段12にて保持されるとともに、当該保持手段12には、B軸αを中心としてテーブル3を揺動可能とするB軸揺動手段7と、C軸βを中心としてテーブル3を回転可能とするC軸回転手段8とが配設されている。
As shown in FIGS. 8 to 10, the table 3 is attached with a receiving
すなわち、図10に示すように、モータM2及び減速機G2にてB軸揺動手段7が構成されており、モータM2を駆動させることにより、B軸αを中心としてテーブル3が保持手段12に対して揺動するとともに、モータM1及び減速機G1にてC軸回転手段8が構成されており、モータM1を駆動させることにより、C軸βを中心としてテーブル3が保持手段12に対して回転するよう構成されている。 That is, as shown in FIG. 10, the B-axis swinging means 7 is configured by the motor M2 and the speed reducer G2, and by driving the motor M2, the table 3 becomes the holding means 12 centering on the B-axis α. The C-axis rotating means 8 is configured by the motor M1 and the speed reducer G1 while swinging with respect to the motor M1. By driving the motor M1, the table 3 rotates with respect to the holding means 12 around the C-axis β. It is configured to do.
ここで、B軸αとは、図13で示す状態(受け部材14の載置面14aが上方を向いた状態である通常の加工状態)において、載置面14aに対して略平行な方向(Y軸方向)であるとともに、C軸βとは、載置面14aに対して略直交する方向(Z軸方向)である。B軸αをY軸方向に代えてX軸方向としてもよい。なお、3次元プリンタ1が設置された空間において、互いに直交する方向をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向と称するものとする。
Here, the B-axis α is a direction substantially parallel to the mounting
一方、保持手段12は、図8、9に示すように、左右一対の突出部12a、12bを有しており、それら突出部12a、12bの間にテーブル3が回転自在に取り付けられている。すなわち、テーブル3は、保持手段12に対して突出部12a、12bにて両持ちで支持されているのである。また、保持手段12は、図2〜4に示すように、Z軸用移動手段6に対して片持ちで支持されており、受け部材14上の積層物の重量で保持手段12が撓む方向(図8中矢印γで示す方向)とB軸揺動手段7でテーブル3を揺動させる方向(B軸αを中心とした揺動方向)とが合致するようになっている。
On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 9, the holding means 12 has a pair of left and right protruding
受け部材14は、図11に示すように、テーブル3に対してボルト等の締結手段によって固定され、吐出手段2(ノズル部2a)から吐出した材料を載置面14aにて受けて積層させ得るもので、B軸揺動手段7によってテーブル3と共に揺動し、C軸回転手段8によってテーブル3と共に回転し得るよう構成されている。また、受け部材14には、ヒータhが取り付けられており、載置面14a上に予め取り付けられた固着材料(吐出手段2から吐出される樹脂材料と同一種類の樹脂材料から成る固形材料)をヒータhからの熱で溶融し得るようになっている。
As shown in FIG. 11, the receiving
しかして、吐出手段2から吐出された材料は、固着材料上で積層されて任意形状の積層物が形成されるようになっている。かかる固着材料として、図12(a)に示すように、載置面14a上にボルトa等で固定された板状の固着材料D1、同図(b)に示すように、載置面14a上にチャックb等で固定された丸棒状(円筒状)の固着材料D2、又は同図(c)に示すように、載置面14a上にバイアスc等で固定されたブロック状(角材状)の固着材料D3であってもよい。
Therefore, the material discharged from the discharge means 2 is laminated on the fixed material to form a laminate having an arbitrary shape. As such a fixing material, as shown in FIG. 12A, a plate-shaped fixing material D1 fixed on the mounting
移動手段は、吐出手段2及びテーブル3をX軸方向に対して相対的に移動可能なもので、本実施形態においては、X軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6とで構成されている。このうち、X軸用移動手段4及びY軸用移動手段5は、筐体Kの上部に位置するフレームF2に取り付けられており、吐出手段2及び後述する刃具11をX方向及びY方向に移動可能とするとともに、Z軸用移動手段6は、筐体Kの側部に位置するフレームF1に取り付けられており、保持手段12をZ方向に移動可能とするものである。
The moving means is such that the discharging
具体的には、X軸用移動手段4は、図2、4に示すように、モータm1等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジN1と、ボールネジN1の回転によってレールL1に沿って摺動するスライド部材T1とを有して構成されている。また、Y軸用移動手段5は、同図に示すように、モータm2等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジN2と、ボールネジN2の回転によってレールL2に沿って摺動するスライド部材T2とを有して構成されている。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 4, the X-axis moving means 4 has a ball screw N1 that rotates by driving an actuator such as a motor m1 and a slide that slides along the rail L1 by the rotation of the ball screw N1. It is configured to have a member T1. Further, as shown in the figure, the Y-axis moving means 5 has a ball screw N2 that is rotated by driving an actuator such as a motor m2, and a slide member T2 that slides along the rail L2 by the rotation of the ball screw N2. It is composed of.
レールL1は、筐体KのフレームF2においてX軸方向に延設されており、ボールネジN1の回転によってスライド部材T1をレールL1に沿ってX軸方向に移動可能とされるとともに、レールL2は、スライド部材T1においてY軸方向に延設されており、ボールネジN2の回転によってスライド部材T2をレールL2に沿ってY軸方向に移動可能とされている。また、スライド部材T2には、吐出手段2及び刃具11が取り付けられた取付部材B1が固定されており、ボールネジN1を回転駆動させることにより、吐出手段2及び刃具11をX軸方向に移動させるとともに、ボールネジN2を回転駆動させることにより、吐出手段2及び刃具11をY軸方向に移動させ得るようになっている。
The rail L1 extends in the X-axis direction in the frame F2 of the housing K, and the slide member T1 can be moved in the X-axis direction along the rail L1 by the rotation of the ball screw N1. The slide member T1 extends in the Y-axis direction, and the slide member T2 can be moved in the Y-axis direction along the rail L2 by the rotation of the ball screw N2. Further, a mounting member B1 to which the discharging
さらに、Z軸用移動手段6は、図2、3に示すように、モータm3等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジN3によって取付部材B2を上下に移動させ得るよう構成されており、当該取付部材B2に保持手段12が固定されている。これにより、モータm3を駆動させることにより、保持手段12がテーブル3及び受け部材14と共に上下方向(Z方向)に移動し得るよう構成されている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the Z-axis moving means 6 is configured so that the mounting member B2 can be moved up and down by a ball screw N3 that is rotated by driving an actuator such as a motor m3. The holding means 12 is fixed to B2. As a result, by driving the motor m3, the holding means 12 can move in the vertical direction (Z direction) together with the table 3 and the receiving
制御手段9は、図1に示すように、筐体Kの隣接位置に設置された制御盤収容部U内における例えば所定のプログラムを内蔵したマイコン等から成るもので、移動手段(X軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6)、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を任意選択的に作動させることにより、吐出手段2のノズル部2aから吐出した樹脂材料を受け部材14上に積層して所望形状の積層物を成形し得るものである。すなわち、制御手段9による指示によって、移動手段(X軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6)、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を任意選択的に作動させ、吐出手段2及びテーブル3を相対的に移動させることにより、受け部材14上に所望形状の積層物を成形させることができるのである。
As shown in FIG. 1, the control means 9 is composed of, for example, a microcomputer having a predetermined program built in the control panel accommodating portion U installed at a position adjacent to the housing K, and is a moving means (movement for the X-axis). The means 4, the Y-axis moving means 5 and the Z-axis moving means 6), the B-axis swinging means 7 and the C-axis rotating means 8 are arbitrarily operated to discharge from the
特に、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を任意選択的に作動させることにより、積層物を所定角度だけ傾斜させて回転させつつ樹脂材料を積層させることができるので、上方に向かって幅広となる部位(アンダーカット部)を有する積層物を成形する場合であっても、当該アンダーカット部の成形時、溶融樹脂が重力にて下方に垂れ下がってしまうのを防止でき、製品として不要なサポート構造(支持構造)の成形を不要とすることができる。 In particular, by arbitrarily operating the B-axis swinging means 7 and the C-axis rotating means 8, the resin material can be laminated while the laminate is tilted and rotated by a predetermined angle, so that the resin material can be laminated upward. Even when molding a laminate having a wide portion (undercut portion), it is possible to prevent the molten resin from hanging downward due to gravity when molding the undercut portion, which is unnecessary as a product. Molding of the support structure (support structure) can be eliminated.
さらに、本実施形態に係る取付部材B1には、図6、7に示すように、吐出手段2と共に切削加工手段を構成する主軸(スピンドル)Sが取り付けられている。かかる主軸Sには、受け部材14上の積層物を切削可能な刃具(バイト)11が取り付け可能とされており、当該主軸Sを駆動させることにより刃具11が回転して所定の切削加工が行われるようになっている。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a spindle S that constitutes a cutting means is attached to the attachment member B1 according to the present embodiment together with the discharge means 2. A cutting tool (bite) 11 capable of cutting the laminate on the receiving
また、筐体K内には、図2、3、5等に示すように、オートツールチェンジャ(ATC)のマガジン15が配設されている。かかるマガジン15には、主軸Sに取り付け可能な複数種類の刃具11が収容されており、積層物を切削加工する際は、移動手段を任意選択的に作動させて、取付部材B1の主軸Sをマガジン15の位置まで移動させ、自動的に当該主軸Sに所望の刃具11を取り付けることが可能とされている。
Further, as shown in FIGS. 2, 3, 5, and the like, the
加熱手段10は、吐出手段2のノズル部2aから溶融樹脂材料を吐出して積層物を成形する過程で、例えば刃具11による切削加工のために当該成形を一旦中断し、再びノズルから溶融樹脂材料を吐出して続きの積層を行う際、中断によって冷却固化した積層物を加熱して溶融させ、更なる積層を可能とするものである。ここで、本実施形態に係る加熱手段10は、図13〜17に示すように、受け部材14上の積層物を収容可能な箱形の収容手段10aと、当該収容手段10aに収容された積層物を加熱可能なヒータ10bとを有して構成されている。
In the process of ejecting the molten resin material from the
具体的には、収容手段10aは、開口Aにて内部の収容空間を側方に臨ませた箱形の部材から成り、開口Aから積層物を挿通させて内部の収容空間に収容可能とされるとともに、通電によって発熱することにより内部の収容空間を加熱するためのヒータ10bが取り付けられている。これにより、収容手段10aの内部に受け部材14上の積層物を収容するとともに、その収容された積層物をヒータ10bによる発熱で加熱することができる。
Specifically, the
また、本実施形態に係る加熱手段10は、図13〜17に示すように、駆動機構Pによって移動可能とされている。かかる駆動機構Pは、シリンダS1等のアクチュエータにて移動可能なピニオンP1と、収容手段10aと連結された移動部材H1に取り付けられてピニオンP1の上部で噛み合ったラックP2と、固定部材H2に取り付けられてピニオンP1の下部にて噛み合ったラックP3とを有して構成されている。そして、シリンダS1を駆動させてピニオンP1が回転しつつ移動することにより、収容手段10aが待機位置(図13、16参照)から収容位置(図17参照)まで移動し得るようになっている。
Further, as shown in FIGS. 13 to 17, the heating means 10 according to the present embodiment is movable by the drive mechanism P. The drive mechanism P is attached to a pinion P1 that can be moved by an actuator such as a cylinder S1, a rack P2 that is attached to a moving member H1 connected to the
さらに、本実施形態に係る加熱手段10は、図5、13、16、17等に示すように、筐体Kに設置(本実施形態においてはマガジン15と隣接した位置に設置)されたカバー部材13内に配設されており、駆動機構Pを駆動させることにより、カバー部材13の所定位置に形成された開口部13aを介して、収容手段10aがカバー部材13の内部の待機位置とカバー部材13の外部の収容位置との間を移動し得るようになっている。
Further, as shown in FIGS. 5, 13, 16, 17 and the like, the heating means 10 according to the present embodiment is a cover member installed in the housing K (in the present embodiment, installed at a position adjacent to the magazine 15). The
しかるに、本実施形態においては、図13に示すように、加熱手段10の収容手段10aが開口する方向にテーブル3(及び受け部材14)が配設されるとともに、図16に示すように、B軸揺動手段7でテーブル3を略90度だけ揺動させて受け部材14上の積層物を収容手段10の開口Aと対峙させた状態とし、駆動機構Pを駆動させることにより収容手段10aを待機位置から収容位置まで移動することで、図17に示すように、積層物を収容手段10aの開口Aから挿入させて収容可能とされている。
However, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the table 3 (and the receiving member 14) is arranged in the direction in which the
このように、収容手段10a内に積層物を収容させた状態において、C軸回転手段8でテーブル3を回転させることにより、受け部材14上の積層物を回転しつつヒータ10bにて加熱可能とされている。特に、本実施形態においては、収容手段10aの開口Aをテーブル3(受け部材14でもよい)で覆うことにより当該収容手段10a内を略密閉状態としつつヒータ10bにて積層物を加熱可能とされている。なお、厳密には、テーブル3と収容手段10aの開口Aの周縁との間に僅かなクリアランスが形成されているが、収容手段10aを略密閉状態とすることができれば足りる。
In this way, in the state where the laminate is accommodated in the
またさらに、本実施形態に係る加熱手段10は、収容手段10a内に外気を導入してヒータ10bで加熱された空気を当該収容手段10a内で流通させ得るファン10cを具備している。かかるファン10cは、ヒータ10bが取り付けられた収容手段10aの壁部に取り付けられており、通電によって作動して外気を収容手段10a内に導入することで、ヒータ10bで加熱された収容手段10a内の空気を積層物の周囲で循環させ得るようになっている。
Further, the heating means 10 according to the present embodiment includes a
しかして、加熱手段10による加熱が終了すると、駆動機構Pを駆動させて収容手段10aを加熱位置(図17参照)から待機位置(図16参照)に移動させた後、B軸揺動手段7を作動させてテーブル3を元の通常状態まで揺動し(図13参照)、加熱された積層物上に更に吐出手段2から吐出した溶融樹脂を積層させる。なお、カバー部材13には、開口部13aを塞ぐシャッター13b(図5参照)が取り付けられており、積層物の加熱時以外はシャッター13が閉じた状態とされている。これにより、切削加工時に生じた切り屑等が収容手段10aの開口Aから内部に入り込まないようになっている。
When the heating by the heating means 10 is completed, the drive mechanism P is driven to move the
本実施形態によれば、加熱手段10は、受け部材14上の積層物を収容可能な箱形の収容手段10aと、当該収容手段10aで収容された積層物を加熱可能なヒータ10bとを有するので、例えば刃具11による切削加工によって所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。
According to the present embodiment, the heating means 10 has a box-shaped
また、収容手段10aの開口Aをテーブル3又は受け部材14で覆うことにより当該収容手段10a内を略密閉状態としつつヒータ10bにて積層物を加熱可能とされたので、加熱効率をより向上させることができ、積層物を短時間で十分且つ均等に加熱させることができる。なお、加熱手段10による積層物の加熱時、収容手段10aの開口Aを他の手段にて覆うもの、或いは当該開口Aを覆わずに加熱するものであってもよい。
Further, by covering the opening A of the
さらに、加熱手段10の収容手段10aが開口する方向にテーブル3が配設されるとともに、B軸揺動手段7でテーブル3を揺動させて受け部材14上の積層物を収容手段10aの開口Aと対峙させた状態とし、その積層物を収容手段10aの開口Aから挿入させて収容可能とされたので、B軸揺動手段7を利用して収容手段10aの開口Aに受け部材14上の積層物を対峙させることができ、円滑に積層物を収容手段10a内に収容させることができる。なお、本実施形態においては、収容手段10aを移動させて積層物を収容させているが、テーブル3又はテーブル3と収容手段10aの両方を移動させて積層物を収容手段10a内に収容させるようにしてもよい。
Further, the table 3 is arranged in the direction in which the
またさらに、収容手段10a内に積層物を収容させた状態において、C軸回転手段8でテーブル3を回転させることにより、受け部材14上の積層物を回転しつつヒータ10bにて加熱可能とされたので、C軸回転手段8を利用して収容手段10a内の積層物を回転させることができ、積層物全体に亘ってより均等に加熱させることができる。加えて、本実施形態に係る加熱手段10は、収容手段10a内に外気を導入してヒータ10bで加熱された空気を当該収容手段10a内で流通させ得るファン10cを具備したので、積層物全体に亘ってより一層均等に加熱させることができる。
Furthermore, in a state where the laminate is accommodated in the
また、B軸αを中心とした揺動及びC軸βを中心とした回転を可能とさせつつテーブル3を保持する保持手段12を具備するとともに、受け部材14上の積層物の重量で当該保持手段12が撓む方向γとB軸揺動手段7でテーブル3を揺動させる方向とを合致させたので、積層物の重量による保持手段12の撓み量をB軸揺動手段7による揺動にて補正することができ、より高精度に積層物を成形することができる。
Further, the holding means 12 for holding the table 3 while enabling swinging around the B-axis α and rotation around the C-axis β is provided, and the holding is performed by the weight of the laminate on the receiving
さらに、受け部材14上の積層物を切削加工可能な刃具11を具備し、受け部材14上の積層物の任意部位を当該刃具11にて切削加工可能な切削加工手段を具備したので、受け部材14上に積層された積層物に対して任意部位を切削加工することができ、材料の積層のみでは成形困難な形状を得ることができるとともに、切削加工時に所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。
Further, since it is provided with a
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば切削加工手段を具備しないもの(専ら吐出手段2による積層が可能なもの)等としてもよく、吐出手段2から吐出される材料は、樹脂材料の他、金属等他の材料であってもよい。また、本実施形態においては、B軸揺動手段7によりテーブル3を90度揺動させて積層物を横向きとした状態で収容手段10a内に収容させているが、テーブル3を通常状態(載置面14aが略水平状態)とし、上方から収容手段10aを移動させて内部に収容させるようにしてもよい。さらに、収容手段10aは、積層物を収容し得る箱形のものであれば他の形状であってもよい。
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and may be, for example, one that does not have cutting means (those that can be laminated exclusively by the discharge means 2), and is discharged from the discharge means 2. The material may be a resin material or another material such as metal. Further, in the present embodiment, the table 3 is swung 90 degrees by the B-axis swinging means 7 to accommodate the laminated stack in the
加熱手段は、受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段に収容された積層物を加熱可能なヒータとを有して構成され、加熱手段の収容手段が開口する方向にテーブルが配設されるとともに、B軸揺動手段でテーブルを揺動させて受け部材上の積層物を収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を収容手段の開口から挿入させて収容可能とされ、且つ、収容手段内に積層物を収容させた状態において、C軸回転手段で前記テーブルを回転させることにより、受け部材上の積層物を回転しつつヒータにて加熱可能とされた3次元プリンタであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。 Heating means, a containing means which can accommodate box-shaped lamination of the members receiving, it is configured by chromatic and heatable heater the laminate accommodated in the accommodating means, receiving means of the heating means is an opening The table is arranged in such a direction, and the table is swung by the B-axis swinging means so that the laminate on the receiving member faces the opening of the accommodating means, and the laminate is placed from the opening of the accommodating means. In a state where the laminate can be inserted and accommodated and the laminate is accommodated in the accommodating means, the table is rotated by the C-axis rotating means, so that the laminate on the receiving member is heated by the heater while rotating. If it is a enabled three-dimensional printer, it can be applied to a printer having a different appearance shape or having other functions added.
1 3次元プリンタ
2 吐出手段
2a ノズル部
3 テーブル
4 X軸用移動手段
5 Y軸用移動手段
6 Z軸用移動手段
7 B軸揺動手段
8 C軸回転手段
9 制御手段
10 加熱手段
10a 収容手段
10b ヒータ
10c ファン
11 刃具
12 保持手段
13 カバー部材
13a 開口部
13b シャッター
14 受け部材
14a 載置面
15 マガジン
α B軸
β C軸
γ 撓み方向
K 筐体
T 開閉扉
U 制御盤収容部
S 主軸(スピンドル)
F1、F2 フレーム
P 駆動機構
R リール
E 追従リール
B1 取付部材
B2 取付部材
h ヒータ
D1〜D3 固着材料
1
F1, F2 Frame P Drive mechanism R Reel E Following reel B1 Mounting member B2 Mounting member h Heater D1 to D3 Fixing material
Claims (5)
該吐出手段から吐出した材料を受け得る受け部材が取り付けられるとともに、当該受け部材の載置面上に材料を積層させ得るテーブルと、
前記吐出手段及びテーブルを互いに直交する方向であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に対して相対的に移動可能な移動手段と、
前記載置面に対して略平行な方向のB軸を中心に前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を任意角度に傾斜させ得るB軸揺動手段と、
前記載置面に対して略直交する方向のC軸を中心に前記テーブルを回転させて前記受け部材上の積層物を回転させ得るC軸回転手段と、
前記移動手段、B軸揺動手段及びC軸回転手段を任意選択的に作動させることにより、前記吐出手段から吐出した材料を積層して前記受け部材上に所望形状の積層物を成形し得る制御手段と、
前記受け部材上の積層物を加熱し、冷却固化した積層物に対し前記吐出手段からの所定の材料を更に積層可能とする加熱手段と、
を具備した3次元プリンタであって、
前記加熱手段は、前記受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段に収容された積層物を加熱可能なヒータとを有して構成され、前記加熱手段の収容手段が開口する方向に前記テーブルが配設されるとともに、前記B軸揺動手段で前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を前記収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を前記収容手段の開口から挿入させて収容可能とされ、且つ、前記収容手段内に前記積層物を収容させた状態において、前記C軸回転手段で前記テーブルを回転させることにより、前記受け部材上の積層物を回転しつつ前記ヒータにて加熱可能とされたことを特徴とする3次元プリンタ。 Discharging means capable of discharging a predetermined material and
A receiving member capable of receiving the material discharged from the discharging means is attached, and a table capable of laminating the material on the mounting surface of the receiving member and a table.
A moving means capable of moving the discharge means and the table relative to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other.
A B-axis swinging means capable of swinging the table around the B-axis in a direction substantially parallel to the above-mentioned mounting surface to incline the laminate on the receiving member at an arbitrary angle.
A C-axis rotating means capable of rotating the table around the C-axis in a direction substantially orthogonal to the above-mentioned mounting surface to rotate the laminate on the receiving member.
By arbitrarily operating the moving means, the B-axis swinging means, and the C-axis rotating means, the materials discharged from the discharging means can be laminated to form a laminate having a desired shape on the receiving member. Means and
A heating means that heats the laminate on the receiving member and enables the predetermined material from the discharge means to be further laminated on the cooled and solidified laminate.
It is a 3D printer equipped with
Said heating means includes a housing means capable of accommodating box-shaped and laminate on said receiving member is constituted by organic and heatable heater the laminate accommodated in the accommodating means, accommodating said heating means The table is arranged in the direction in which the means opens, and the table is swung by the B-axis swinging means so that the laminate on the receiving member faces the opening of the accommodating means. The receiver is received by rotating the table with the C-axis rotating means in a state where the laminate can be inserted and accommodated through the opening of the accommodating means and the laminate is accommodated in the accommodating means. A three-dimensional printer characterized in that the laminate on a member can be heated by the heater while rotating.
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