JP7532894B2 - Method for constructing laminated structure and laminated structure - Google Patents
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Description
本発明は、積層構造物の構築方法および積層構造物に関する。 The present invention relates to a method for constructing a laminated structure and to a laminated structure.
近年では、セメント系材料を吐出する３Ｄプリンタ装置により積層構造物を構築する技術が実用化されつつある。こうしたセメント系材料を用いた積層構造物の引張強度を向上させるべく、例えば特許文献１には、各層間や各層に埋入した複数の補強部材で積層構造物を補強する技術が提案されている。 In recent years, technology for constructing layered structures using 3D printers that eject cement-based materials is becoming more common. In order to improve the tensile strength of such layered structures that use cement-based materials, for example, Patent Document 1 proposes a technology for reinforcing the layered structure with multiple reinforcing members embedded between or within each layer.
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、層の形成とその層に対する補強部材の射出とを同時期に行っている。このため、層の形成制御と補強部材の射出制御との間で同期をとる必要があり、積層構造物の補強を容易に行うことができなかった。 However, the technology described in Patent Document 1 simultaneously forms a layer and injects a reinforcing material into that layer. This requires synchronization between the control of the layer formation and the control of the injection of the reinforcing material, making it difficult to reinforce a laminated structure.
上記課題を解決する積層構造物の構築方法は、第１層と前記第１層の表面を覆う第２層とを有する積層構造物の構築方法であって、前記第１層を形成する第１層形成工程と、前記第１層の表面から複数の係止材を打ち込む打ち込み工程と、前記第１層の表面に重なるように、前記複数の係止材に線状の補強材を架設する架設工程と、前記複数の係止材および前記補強材を覆うように前記第２層を形成する第２層形成工程と、を備える。 The method for constructing a laminated structure that solves the above problem is a method for constructing a laminated structure having a first layer and a second layer covering the surface of the first layer, and includes a first layer forming step for forming the first layer, a driving step for driving a plurality of fastening materials into the surface of the first layer, an installation step for installing linear reinforcing materials on the plurality of fastening materials so as to overlap the surface of the first layer, and a second layer forming step for forming the second layer so as to cover the plurality of fastening materials and the reinforcing materials.
上記課題を解決する積層構造物は、第１層と、前記第１層の表面を覆う第２層と、前記第１層および前記第２層の双方によって覆い隠される複数の係止材と、前記第２層によって覆い隠され、前記複数の係止材に架設される線状の補強材と、を備える。 The laminated structure that solves the above problem comprises a first layer, a second layer covering the surface of the first layer, a number of fastening members that are covered by both the first layer and the second layer, and a linear reinforcing member that is covered by the second layer and is installed across the number of fastening members.
上記構成の積層構造物の構築方法は、前記架設工程では、必要強度に応じた本数の補強材を架設してもよい。
上記構成の積層構造物の構築方法は、前記架設工程では、前記補強材の一端部を係止材に連結したのち、前記補強材を一筆書きの経路で架設して、前記補強材の他端部を係止材に連結してもよい。
In the method for constructing a laminated structure having the above-mentioned configuration, in the erecting step, a number of reinforcing members may be erected according to a required strength.
In the method for constructing a laminated structure having the above-mentioned configuration, in the installation step, one end of the reinforcing material may be connected to a fastening material, and then the reinforcing material may be installed in a single stroke path and the other end of the reinforcing material may be connected to the fastening material.
上記構成の積層構造物の構築方法は、前記第１層が側面を含み、前記第２層形成工程では、複数の層を積層して前記第１層の側面を覆う側面被覆部を形成してもよい。
上記構成の積層構造物の構築方法は、前記第１層が上面を含み、前記第２層形成工程では、前記第１層の上面を覆う上面被覆部を形成してもよい。
In the method for constructing a laminated structure having the above-described configuration, the first layer may include a side surface, and in the second layer forming step, a side surface covering portion that covers the side surface of the first layer may be formed by laminating a plurality of layers.
In the method for constructing a laminated structure having the above configuration, the first layer may include an upper surface, and in the second layer forming step, an upper surface covering portion that covers the upper surface of the first layer may be formed.
本発明によれば、積層構造物の補強を容易に行うことができる。 The present invention makes it easy to reinforce laminated structures.
図１～図８を参照して、積層構造物の構築方法および積層構造物の一実施形態について説明する。
図１に示すように、積層構造物１０は、第１層１１と第２層１２とを有する。第１層１１および第２層１２は、後述する３Ｄプリンタ装置１８によって形成される。本実施形態の第１層１１は、複数の層で構成されているが、１つの層で構成されていてもよい。第２層１２は、側面被覆部１３と上面被覆部１４とで構成されている。側面被覆部１３は、第１層１１の外側面を覆う部分であり、上面被覆部１４は、第１層１１の上面と側面被覆部１３の上面とを覆う部分である。本実施形態の側面被覆部１３および上面被覆部１４は、複数の層で構成されているが、１つの層で構成されていてもよい。さらに、積層構造物１０は、上面部を補強する第１補強部１５と外側面部を補強する第２補強部１６とを内蔵している。
1 to 8, one embodiment of a method for constructing a laminate structure and a laminate structure will be described.
As shown in FIG. 1, the laminated structure 10 has a first layer 11 and a second layer 12. The first layer 11 and the second layer 12 are formed by a 3D printer device 18 described later. The first layer 11 in this embodiment is composed of a plurality of layers, but may be composed of a single layer. The second layer 12 is composed of a side covering portion 13 and an upper surface covering portion 14. The side covering portion 13 is a portion that covers the outer surface of the first layer 11, and the upper surface covering portion 14 is a portion that covers the upper surface of the first layer 11 and the upper surface of the side covering portion 13. The side covering portion 13 and the upper surface covering portion 14 in this embodiment are composed of a plurality of layers, but may be composed of a single layer. Furthermore, the laminated structure 10 incorporates a first reinforcing portion 15 that reinforces the upper surface portion and a second reinforcing portion 16 that reinforces the outer surface portion.
図２～図８を参照して、上述した積層構造物１０の構築方法について説明する。
まず、図２を参照して、３Ｄプリンタ装置１８の概略構成について説明する。
図２に示すように、３Ｄプリンタ装置１８は、ノズル１９、ロボットアーム２０、および、制御装置２１を備えている。
A method for constructing the above-mentioned laminated structure 10 will now be described with reference to FIGS.
First, the schematic configuration of the 3D printer device 18 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the 3D printer device 18 includes a nozzle 19, a robot arm 20, and a control device 21.
ノズル１９は、第１層１１および第２層１２を形成するモルタルを吐出する。モルタルは、例えば繊維を混合したセメント系材料である。ノズル１９は、下端縮径部の先端に吐出口を有している。ノズル１９には、吐出口と反対側の端部に、ホース２２の端部が接続されている。モルタルは、ホース２２に接続されている圧送ポンプ（図示せず）から、ホース２２を介してノズル１９に供給され、ノズル１９の吐出口から下方に吐出される。 The nozzle 19 ejects mortar that forms the first layer 11 and the second layer 12. The mortar is, for example, a cement-based material mixed with fibers. The nozzle 19 has an ejection port at the tip of the reduced diameter portion at the lower end. The end of the nozzle 19 opposite the ejection port is connected to the end of the hose 22. The mortar is supplied to the nozzle 19 through the hose 22 from a pressure pump (not shown) connected to the hose 22, and is ejected downward from the ejection port of the nozzle 19.
ノズル１９には、取付部２３を介して、ロボットアーム２０が取り付けられている。ノズル１９は、このロボットアーム２０の動きに従って水平方向や上下方向に移動するとともにモルタルの吐出方向が設定される。ロボットアーム２０は、制御装置２１からの指示によって制御される。 A robot arm 20 is attached to the nozzle 19 via an attachment part 23. The nozzle 19 moves horizontally and vertically in accordance with the movement of the robot arm 20, and the direction in which the mortar is discharged is set. The robot arm 20 is controlled by instructions from a control device 21.
制御装置２１は、図示しない入力部及び出力部を備えている。入力部は、キーボードやポインティングデバイス等を備え、形成する層Ｌ１に関する情報を制御装置２１に供給する。出力部は、ディスプレイ等を備え、入力された情報や形成する層Ｌ１の経路等を表示する。 The control device 21 has an input section and an output section, not shown. The input section has a keyboard, a pointing device, etc., and supplies information about the layer L1 to be formed to the control device 21. The output section has a display, etc., and displays the input information and the path of the layer L1 to be formed, etc.
制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。制御装置２１は、記憶部に格納された層形成プログラムに基づいて層形成処理を実行する。層形成処理において、制御装置２１は、モルタルの経路を管理する処理やその経路に応じてノズル１９を移動させるロボットアーム２０の動きを制御する処理、ノズル１９から吐出するモルタルを圧送するポンプを制御する処理を実行する。 The control device 21 includes a CPU, RAM, ROM, etc. The control device 21 executes a layer formation process based on a layer formation program stored in the memory unit. In the layer formation process, the control device 21 executes a process of managing the path of the mortar, a process of controlling the movement of the robot arm 20 that moves the nozzle 19 according to the path, and a process of controlling a pump that pressure-feeds the mortar discharged from the nozzle 19.
図３に示すように、積層構造物１０を構築する際には、第１層１１を形成する第１層形成工程（ステップＳ１０）を行ったあと、その第１層１１が半硬化した状態で、第１補強部１５を形成する第１補強部形成工程（ステップＳ１１）と第２補強部１６を形成する第２補強部形成工程（ステップＳ１２）とを行う。 As shown in FIG. 3, when constructing the laminated structure 10, after a first layer forming step (step S10) of forming the first layer 11, a first reinforcing portion forming step (step S11) of forming the first reinforcing portion 15 and a second reinforcing portion forming step (step S12) of forming the second reinforcing portion 16 are performed while the first layer 11 is in a semi-cured state.
第１補強部形成工程は、第１打ち込み工程（ステップＳ１１－１）と第１架設工程（ステップＳ１１－２）とで構成される。第２補強部形成工程は、第２打ち込み工程（ステップＳ１２－１）と第２架設工程（ステップＳ１２－２）とで構成される。 The first reinforcing part formation process consists of a first driving step (step S11-1) and a first installation step (step S11-2). The second reinforcing part formation process consists of a second driving step (step S12-1) and a second installation step (step S12-2).
各補強部１５，１６が形成されると、第２層１２を形成する第２層形成工程（ステップＳ１３）を行う。第２層形成工程は、側面被覆部１３を形成する側面被覆工程（ステップＳ１３－１）と上面被覆部１４を形成する上面被覆工程（ステップＳ１３－２）とで構成される。 After each reinforcing portion 15, 16 is formed, a second layer formation process (step S13) is performed to form the second layer 12. The second layer formation process is composed of a side covering process (step S13-1) to form the side covering portion 13 and an upper surface covering process (step S13-2) to form the upper surface covering portion 14.
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第１形成工程（ステップＳ１０）では、３Ｄプリンタ装置１８により第１層１１を形成する。本実施形態の第１層１１は、表面として、水平方向に延びる上面１１ａと鉛直方向に延びる４つの外側面１１ｂとを有している。また、第１層１１は、面接触する２つの四角筒体２５によって構成されている。各四角筒体２５は、複数の層で構成されている。なお、本実施形態では、層の境界を二点鎖線で示している。 As shown in FIG. 4(a) and FIG. 4(b), in the first formation process (step S10), a first layer 11 is formed by a 3D printer device 18. In this embodiment, the first layer 11 has a horizontally extending upper surface 11a and four vertically extending outer surfaces 11b as its surfaces. The first layer 11 is also composed of two rectangular cylinders 25 that are in surface contact with each other. Each rectangular cylinder 25 is composed of multiple layers. In this embodiment, the boundaries between the layers are indicated by two-dot chain lines.
第１打ち込み工程（ステップＳ１１－１）では、第１層１１の上面１１ａに対して上方から係止材として複数のピン２６を打ち込む。ピン２６は、金属製、樹脂製、木製のいずれであってもよい。各ピン２６は、上面１１ａからの突出量が上面被覆部１４の厚さよりも小さくなる位置まで打ち込まれる。各ピン２６は、他のピン２６の少なくとも１つと、第１層１１の上面１１ａの法線方向から見たときに第１層１１に重なる直線によって結ばれる位置に打ち込まれる。 In the first driving step (step S11-1), multiple pins 26 are driven from above into the top surface 11a of the first layer 11 as locking members. The pins 26 may be made of metal, resin, or wood. Each pin 26 is driven into a position where the amount of protrusion from the top surface 11a is smaller than the thickness of the top surface covering portion 14. Each pin 26 is driven into a position where it is connected to at least one other pin 26 by a straight line that overlaps the first layer 11 when viewed from the normal direction of the top surface 11a of the first layer 11.
本実施形態では、ピン２６は、四角筒体２５が有する４つの上面角部の各々に打ち込まれている。このため、四角筒体２５を上方から見たとき、対角位置のピン２６以外のピン２６同士を結ぶ直線が四角筒体２５に重なっている。また、ピン２６は、第１層１１を構成する複数の層に跨がるように配設されている。 In this embodiment, the pins 26 are driven into each of the four upper corners of the rectangular tube 25. Therefore, when the rectangular tube 25 is viewed from above, the straight lines connecting the pins 26 other than the pins 26 at diagonal positions overlap the rectangular tube 25. The pins 26 are also arranged so as to span the multiple layers that make up the first layer 11.
第１架設工程（ステップＳ１１－２）では、複数のピン２６に上面補強材２７を架設する。上面補強材２７は、第１層１１および第２層１２よりも引張強度に優れた材質からなる柔軟性がある線状材であり、例えば金属や炭素繊維などで構成されている。上面補強材２７は、その断面が円形状であってもよいし、四角形状のものであってもよい。上面補強材２７は、第１層１１の上面１１ａの法線方向において第１層１１に重なる直線によって結ばれるピン２６同士を繋ぐように架設される。上面補強材２７は、ピン２６の位置ずれを防ぐとともに引張力が作用したときの伸びが抑えられる程度の張力が付与されるように架設される。 In the first installation step (step S11-2), the upper surface reinforcement material 27 is installed on the multiple pins 26. The upper surface reinforcement material 27 is a flexible linear material made of a material with a superior tensile strength to the first layer 11 and the second layer 12, and is composed of, for example, metal or carbon fiber. The cross section of the upper surface reinforcement material 27 may be circular or rectangular. The upper surface reinforcement material 27 is installed so as to connect the pins 26 that are connected by a straight line that overlaps the first layer 11 in the normal direction of the upper surface 11a of the first layer 11. The upper surface reinforcement material 27 is installed so as to prevent the pins 26 from shifting position and to provide a tension that is sufficient to suppress elongation when a tensile force is applied.
本実施形態では、各四角筒体２５に打ち込まれた４本のピン２６に１本の上面補強材２７が架設される。具体的には、１つのピン２６に対して上面補強材２７の一端部を連結したのち、他のピン２６に対して外側から係合するように、上面補強材２７を一筆書きの経路で１周巻き回す。そして、上面補強材２７の他端部を、一端部が連結されたピン２６に連結する。上面補強材２７は、ピン２６に係合する部分がピン２６の形状に倣うように屈曲している。こうした上面補強材２７の架設を各四角筒体２５に行うことにより、第１補強部１５が形成される。第１補強部１５の強度は、その必要強度に応じて、ピン２６の配置、上面補強材２７の材質や断面積のほか、上面補強材２７の巻き数、すなわちピン２６間に架設される上面補強材２７の本数により調整される。 In this embodiment, one upper surface reinforcement member 27 is installed on four pins 26 driven into each square tube 25. Specifically, after one end of the upper surface reinforcement member 27 is connected to one pin 26, the upper surface reinforcement member 27 is wound around one turn in a single stroke so as to engage with the other pin 26 from the outside. Then, the other end of the upper surface reinforcement member 27 is connected to the pin 26 to which one end is connected. The upper surface reinforcement member 27 is bent so that the part that engages with the pin 26 follows the shape of the pin 26. By installing such an upper surface reinforcement member 27 on each square tube 25, the first reinforcement section 15 is formed. The strength of the first reinforcement section 15 is adjusted according to the required strength by the arrangement of the pins 26, the material and cross-sectional area of the upper surface reinforcement member 27, as well as the number of turns of the upper surface reinforcement member 27, i.e., the number of upper surface reinforcement members 27 installed between the pins 26.
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第２打ち込み工程（ステップＳ１２－１）では、第１層１１の外側面１１ｂの各々に対して外方から係止材として複数のピン２８を打ち込む。ピン２８は、金属製、樹脂製、木製のいずれであってもよい。ピン２８は、外側面１１ｂからの突出量が側面被覆部１３の幅よりも小さくなる位置まで打ち込まれる。各外側面１１ｂにおいて、ピン２８は、他のピン２８の少なくとも１つと、その外側面１１ｂの法線方向から見たときに第１層１１に重なる直線によって結ばれる位置に打ち込まれる。 As shown in Figures 5(a) and 5(b), in the second driving step (step S12-1), multiple pins 28 are driven from the outside into each of the outer surfaces 11b of the first layer 11 as locking members. The pins 28 may be made of metal, resin, or wood. The pins 28 are driven into a position where the amount of protrusion from the outer surface 11b is smaller than the width of the side covering portion 13. On each outer surface 11b, the pins 28 are driven into a position where they are connected to at least one of the other pins 28 by a straight line that overlaps the first layer 11 when viewed from the normal direction of that outer surface 11b.
本実施形態では、四角筒体２５の上端部および下端部に対して、直線状に並ぶように複数のピン２８が打ち込まれている。具体的には、四角筒体２５の側面部には、上端部および下端部の各々に５本のピン２８が打ち込まれている。四角筒体２５の側面部を外方から見たとき、その側面部に打ち込まれた１０本のピン２８同士を結ぶ全ての直線が四角筒体２５に重なっている。 In this embodiment, multiple pins 28 are driven into the upper and lower ends of the square tube 25 so as to be aligned in a straight line. Specifically, five pins 28 are driven into each of the upper and lower ends of the side of the square tube 25. When the side of the square tube 25 is viewed from the outside, all of the straight lines connecting the ten pins 28 driven into the side overlap the square tube 25.
第２架設工程（ステップＳ１２－２）では、複数のピン２８に側面補強材２９を架設する。側面補強材２９は、上面補強材２７と同様に、第１層１１および第２層１２よりも引張強度に優れた材質からなる柔軟性がある線状材であり、例えば金属や炭素繊維などで構成されている。側面補強材２９は、その断面が円形状であってもよいし、四角形状のものであってもよい。側面補強材２９は、第１層１１の外側面１１ｂの法線方向において第１層１１に重なる直線によって結ばれるピン２８同士を繋ぐように架設される。側面補強材２９は、ピン２８の位置ずれを防ぎつつ、引張力が作用したときの伸びが抑えられる程度の張力が付与されるように架設される。 In the second installation step (step S12-2), side reinforcement members 29 are installed on the pins 28. Like the top surface reinforcement member 27, the side reinforcement member 29 is a flexible linear material made of a material with a higher tensile strength than the first layer 11 and the second layer 12, and is made of, for example, metal or carbon fiber. The cross section of the side reinforcement member 29 may be circular or rectangular. The side reinforcement member 29 is installed so as to connect the pins 28 that are connected by a straight line that overlaps the first layer 11 in the normal direction of the outer surface 11b of the first layer 11. The side reinforcement member 29 is installed so as to apply a tension that is sufficient to prevent the pins 28 from shifting position and to suppress elongation when a tensile force is applied.
本実施形態では、四角筒体２５の側面部に打ち込まれた１０本のピン２８に１本の側面補強材２９が架設される。具体的には、左下端部に位置するピン２８に側面補強材２９の一端部を連結したのち、上端部に位置するピン２８と下端部に位置するピン２８とに対して交互に係合するように、一筆書きの経路で側面補強材２９を架設する。そして、右上端部に位置するピン２８に対して側面補強材２９の他端部を連結する。側面補強材２９は、ピン２８に係合する部分がピン２８の形状に倣うように屈曲している。こうした側面補強材２９の架設を各四角筒体２５に行うことにより、第２補強部１６が形成される。第２補強部１６の強度は、その必要強度に応じて、ピン２８の配置、側面補強材２９の材質や断面積のほか、側面補強材２９の経路、ピン２８間に架設される側面補強材２９の本数などにより調整される。 In this embodiment, one side reinforcement 29 is installed on ten pins 28 driven into the side of the rectangular tube 25. Specifically, after connecting one end of the side reinforcement 29 to the pin 28 located at the lower left end, the side reinforcement 29 is installed in a single stroke so as to alternately engage with the pins 28 located at the upper end and the pins 28 located at the lower end. Then, the other end of the side reinforcement 29 is connected to the pin 28 located at the upper right end. The side reinforcement 29 is bent so that the part that engages with the pin 28 follows the shape of the pin 28. By installing such a side reinforcement 29 on each rectangular tube 25, the second reinforcement section 16 is formed. The strength of the second reinforcement section 16 is adjusted according to the required strength by the arrangement of the pins 28, the material and cross-sectional area of the side reinforcement 29, the path of the side reinforcement 29, the number of side reinforcements 29 installed between the pins 28, etc.
なお、各打ち込み工程（ステップＳ１１－１，Ｓ１２－１）は、作業員が行ってもよいし、ロボットアームの先端からピンを射出可能に構成されたピン射出装置を用いてもよい。また、各架設工程（ステップＳ１１－２，Ｓ１２－２）は、作業員が行ってもよいし、ロボットアームの先端から補強材を送出可能な補強材架設装置を用いてもよい。補強材架設装置を用いる場合には、ピンへの補強材の連結を作業員が行ってもよい。また、ピンの配置や補強材の経路など、各補強部の詳細な構成については、例えば、積層構造物１０について行った応力解析の結果などに基づいて設計される。 Each driving step (steps S11-1, S12-1) may be performed by a worker, or a pin ejection device configured to eject pins from the tip of a robot arm may be used. Each installation step (steps S11-2, S12-2) may be performed by a worker, or a reinforcement installation device capable of delivering reinforcement from the tip of a robot arm may be used. When using a reinforcement installation device, a worker may connect the reinforcement to the pin. The detailed configuration of each reinforcing part, such as the arrangement of the pins and the path of the reinforcement, is designed based on, for example, the results of a stress analysis performed on the laminated structure 10.
図６に示すように、側面被覆工程（ステップＳ１３－１）では、３Ｄプリンタ装置１８を用いて、第２層１２を構成する側面被覆部１３を形成する。側面被覆部１３は、第２補強部１６を覆い隠すように第１層１１の外側面１１ｂを覆う部分である。 As shown in FIG. 6, in the side covering step (step S13-1), a 3D printer 18 is used to form the side covering portion 13 that constitutes the second layer 12. The side covering portion 13 is a portion that covers the outer surface 11b of the first layer 11 so as to cover and conceal the second reinforcing portion 16.
具体的には、側面被覆部１３の形成部分に対して斜め方向からノズル１９を近づける。そして、第１層１１の外側面１１ｂに沿うようにノズル１９を移動させながらモルタルを吐出し、ピン２８の突出量よりも大きな幅を有する層Ｌ２を形成する。そして、この層Ｌ２を第１層１１の上面１１ａと面一となる位置まで積層して側面被覆部１３を形成する。 Specifically, the nozzle 19 is brought obliquely close to the portion where the side covering portion 13 is to be formed. Then, the nozzle 19 is moved along the outer surface 11b of the first layer 11 while discharging mortar, forming a layer L2 having a width greater than the amount of protrusion of the pin 28. This layer L2 is then stacked up to a position where it is flush with the upper surface 11a of the first layer 11, to form the side covering portion 13.
図７に示すように、側面被覆工程（ステップＳ１３－１）では、側面被覆部１３の形成部分に対してノズル１９が上方から近づけてもよい。また、吐出したモルタルの型崩れが抑えられるように、側面被覆部１３を構成する各層Ｌ２の端面を成形する成形部材３０がノズル１９の先端部に取り付けられた状態で行われてもよい。 As shown in FIG. 7, in the side covering step (step S13-1), a nozzle 19 may be brought close from above to the forming portion of the side covering portion 13. Also, to prevent the ejected mortar from losing its shape, the step may be performed with a forming member 30 that forms the end face of each layer L2 that constitutes the side covering portion 13 attached to the tip of the nozzle 19.
図８に示すように、上面被覆工程（ステップＳ１３－２）では、３Ｄプリンタ装置１８を用いて、第２層１２を構成する上面被覆部１４が形成される。上面被覆部１４は、第１層１１の上面１１ａとともに側面被覆部１３の上面を覆って第１補強部１５を覆い隠す部分である。 As shown in FIG. 8, in the top surface covering step (step S13-2), a 3D printer 18 is used to form the top surface covering portion 14 that constitutes the second layer 12. The top surface covering portion 14 is a portion that covers the top surface 11a of the first layer 11 as well as the top surface of the side surface covering portion 13, thereby concealing the first reinforcing portion 15.
具体的には、３Ｄプリンタ装置１８は、ノズル１９を移動させながら第１層１１の上面１１ａと側面被覆部１３の上面とにモルタルを吐出し、それにより形成される層を所定の高さまで積層することにより上面被覆部１４を形成する。 Specifically, the 3D printer device 18 ejects mortar onto the upper surface 11a of the first layer 11 and the upper surface of the side covering portion 13 while moving the nozzle 19, and forms the upper surface covering portion 14 by stacking the layers thus formed to a predetermined height.
そして、第１層１１、第２層１２、側面被覆部１３、および、上面被覆部１４が硬化することにより、第１補強部１５および第２補強部１６を内蔵する積層構造物１０が形成される。 Then, the first layer 11, the second layer 12, the side covering portion 13, and the top covering portion 14 harden to form the laminated structure 10 incorporating the first reinforcing portion 15 and the second reinforcing portion 16.
（作用）
上述した構築方法においては、第１層１１および第２層１２の形成工程とは別の工程で第１補強部１５および第２補強部１６を形成することができる。また、第１補強部１５および第２補強部１６は、複数のピンと複数のピンに架設された補強材とで構成されていることから、引張荷重に対して積層構造物１０を効果的に補強することができる。
(Action)
In the above-mentioned construction method, the first reinforcing portion 15 and the second reinforcing portion 16 can be formed in a process separate from the process of forming the first layer 11 and the second layer 12. Furthermore, since the first reinforcing portion 15 and the second reinforcing portion 16 are composed of a plurality of pins and reinforcing materials mounted on the plurality of pins, the laminated structure 10 can be effectively reinforced against tensile loads.
本実施形態の効果について説明する。
（１）積層構造物１０の補強を容易に行うことができる。
（２）各補強部１５，１６は、ピンと柔軟性がある線状の補強材とによって構成されている。こうした構成によれば、ピンの配置、補強材の経路、ピン間に架設される補強材の本数などによって、必要強度に応じた補強を行うことができる。
The effects of this embodiment will be described.
(1) The laminated structure 10 can be easily reinforced.
(2) Each of the reinforcing parts 15, 16 is composed of a pin and a flexible linear reinforcing material. With this configuration, it is possible to provide the required level of reinforcement by adjusting the arrangement of the pins, the path of the reinforcing material, the number of reinforcing materials installed between the pins, etc.
（３）補強材は、一筆書きの経路で架設されている。これにより、補強材とピンとの連結箇所が少なくなるため、補強材の架設に要する時間を短縮することができる。
（４）第１補強部１５により、積層構造物１０全体としての引張強度を向上させることができる。
(3) The reinforcement is installed in a single line, which reduces the number of connections between the reinforcement and the pins, thereby shortening the time required to install the reinforcement.
(4) The first reinforcing portion 15 can improve the tensile strength of the entire laminate structure 10 .
（５）第２補強部１６により、積層構造物１０全体としての引張強度を向上させることができる。
（６）側面被覆部１３が複数の層で構成されることにより、側面被覆部１３の形状についての自由度を向上させることができる。
(5) The second reinforcing portion 16 can improve the tensile strength of the entire laminated structure 10 .
(6) Since the side covering portion 13 is composed of a plurality of layers, the degree of freedom in terms of the shape of the side covering portion 13 can be improved.
（７）側面被覆部１３の形成部分に対して斜め上方からノズル１９が近づくことにより、第１層１１に対して側面被覆部１３をより確実に密着させることができる。
（８）成形部材３０を用いて側面被覆部１３を形成することにより、側面被覆部１３を構成する各層の端面を平坦にすることができる。
(7) The nozzle 19 approaches the portion where the side covering portion 13 is formed from diagonally above, so that the side covering portion 13 can be more reliably attached to the first layer 11 .
(8) By forming the side covering portion 13 using the molding member 30, the end faces of the layers constituting the side covering portion 13 can be made flat.
（９）ピン２６，２８が第１層１１と第２層１２とに跨がるように配設されることで、第１層１１と第２層１２との間の接合強度を高めることができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
(9) By arranging the pins 26, 28 so as to straddle the first layer 11 and the second layer 12, the bonding strength between the first layer 11 and the second layer 12 can be increased.
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
・積層構造物１０は、上面部のみが補強される構成であってもよいし、外側面部のみが補強される構成であってもよい。筒状の形状を有する積層構造物１０においては、内側面部が補強される構成であってもよい。 - The laminated structure 10 may be configured so that only the upper surface portion is reinforced, or so that only the outer surface portion is reinforced. In the case of a laminated structure 10 having a cylindrical shape, the inner surface portion may be reinforced.
・一対のピンに架設される補強材は、一対のピンの双方に連結されていてもよい。
・積層構造物１０は、第１層１１と第２層１２とを有するものであればよく、図１に示した形状のものに限られない。例えば、積層構造物１０は、湾曲形状に形成されていてもよいし、段差形状に形成されていてもよい。
The reinforcing member that is installed across the pair of pins may be connected to both of the pair of pins.
The laminated structure 10 may have any shape as long as it includes the first layer 11 and the second layer 12, and is not limited to the shape shown in Fig. 1. For example, the laminated structure 10 may be formed in a curved shape or a stepped shape.
・補強材は、第１層１１の表面に対して傾斜した状態で架設されてもよい。こうした構成によれば、第１層１１の表面に凹凸がある場合であっても、第１層１１と補強材との干渉を回避するように補強材を架設することができる。 The reinforcing material may be installed at an angle to the surface of the first layer 11. With this configuration, even if the surface of the first layer 11 is uneven, the reinforcing material can be installed in a way that avoids interference between the first layer 11 and the reinforcing material.
Ｌ１，Ｌ２…層、１０…積層構造物、１１…第１層、１１ａ…上面、１１ｂ…外側面、１２…第２層、１３…側面被覆部、１４…上面被覆部、１５…第１補強部、１６…第２補強部、１８…３Ｄプリンタ装置、１９…ノズル、２０…ロボットアーム、２１…制御装置、２２…ホース、２３…取付部、２５…四角筒体、２６…ピン、２７…上面補強材、２８…ピン、２９…側面補強材、３０…成形部材。 L1, L2...layers, 10...laminated structure, 11...first layer, 11a...upper surface, 11b...outer surface, 12...second layer, 13...side covering portion, 14...upper surface covering portion, 15...first reinforcing portion, 16...second reinforcing portion, 18...3D printer device, 19...nozzle, 20...robot arm, 21...control device, 22...hose, 23...mounting portion, 25...rectangular cylinder, 26...pin, 27...upper surface reinforcing material, 28...pin, 29...side surface reinforcing material, 30...molded member.
Claims (6)
前記第１層を形成する第１層形成工程と、
前記第１層の硬化前に前記第１層の表面から複数の係止材を打ち込む打ち込み工程と、
前記第１層の表面に重なるように、前記複数の係止材に線状の補強材を架設する架設工程と、
前記複数の係止材および前記補強材を覆うように前記第２層を形成する第２層形成工程と、を備える
積層構造物の構築方法。 A method for constructing a laminated structure having a first layer and a second layer covering a surface of the first layer, comprising the steps of:
a first layer forming step of forming the first layer;
a driving step of driving a plurality of locking members into a surface of the first layer before the first layer is hardened ;
a step of bridging a linear reinforcing member on the plurality of fastening members so as to overlap a surface of the first layer;
and forming a second layer to cover the plurality of fastening members and the reinforcing member.
請求項１に記載の積層構造物の構築方法。 The method for constructing a laminated structure according to claim 1 , wherein in the erecting step, a number of reinforcing members according to a required strength are erected.
請求項１または２に記載の積層構造物の構築方法。 3. The method for constructing a laminated structure according to claim 1 or 2, wherein in the installation step, one end of the reinforcing material is connected to a fastening material, the reinforcing material is installed in a single stroke, and the other end of the reinforcing material is connected to the fastening material.
前記第２層形成工程では、前記第１層の側面を覆う側面被覆部を形成する
請求項１～３のいずれか一項に記載の積層構造物の構築方法。 the first layer includes a side surface;
The method for constructing a laminated structure according to any one of claims 1 to 3, wherein in the second layer forming step, a side covering portion that covers a side surface of the first layer is formed.
前記第２層形成工程では、前記第１層の上面を覆う上面被覆部を形成する
請求項１～４のいずれか一項に記載の積層構造物の構築方法。 the first layer includes a top surface;
5. The method for constructing a laminated structure according to claim 1, wherein in the second layer forming step, an upper surface covering portion is formed to cover an upper surface of the first layer.
前記第１層の表面を覆う第２層と、
前記第１層の硬化前に前記第１層の表面に打ち込まれ、前記第１層および前記第２層の双方によって覆い隠される複数の係止材と、
前記第２層によって覆い隠され、前記複数の係止材に架設される線状の補強材と、を備える
積層構造物。 A first layer;
A second layer covering a surface of the first layer;
a plurality of fastening members that are driven into a surface of the first layer before the first layer hardens and are covered by both the first layer and the second layer;
a linear reinforcing member that is covered by the second layer and is bridged across the plurality of fastening members.
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