【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像または形状データから立体実物を作製するための３次元型形状作製装置および３次元型形状作製方法に関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来、立体形状を有した製品を製作する場合は、物体の図面等により、木型、金型の設計を行ない、加工データにより切削加工等により製作して立体形状の型を作り出す方法が広く用いられていが、仕上がりまでにかなりの日数と種々の機材を要しており、これが製作コストを押し上げる要因となっている。
【０００３】
最近の造形システムを利用し立体実形状モデルを作成し金型等に転用することが考えられる。立体実形状モデルを形成する造形技術としては、光りを当てると硬化する物質を使用する光硬化造形方式、繊維樹脂を溶融させノズルから押し出しながら積層させる溶融物質の積層方式、紙を供給し、モデル断面形状にカットした後に紙を積層する紙の積層方式等が知られている。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
立体実形状製品を製作するための金型、木型等の型の製作には、多くの時間と型製作費が掛かり、複雑な立体曲面を持つ製品については、精度を出すためのフェアリング加工が多くなり、莫大な費用と期間が掛かっている。また、金型や木型の設計や加工データ作成には特殊技術が必要であり、人手による入力部分も多く、インプットミスによる誤作も発生している。更に、金型作成のために中間に用いる多種・多様な機材（ＭＣ、ＮＣフライス、放電加工機等）が必要でありエネルギーや環境保安等へも悪影響を及ぼしている。
【０００５】
最近の造形技術では、例えばシートを積層して立体物を造形する技術では、積層されたシートを立体の断面形状に合わせて切断する操作を繰り返し、塗布された接着剤を熱硬化させて直方体形状を作成し、切断された輪郭の外部の不要シート部分を人手で除去することで立体実形状モデルを造形している。
【０００６】
このような造形技術では基本的には３次元ＣＡＤ等により供給され、入力された３次元形状を１個作製する装置である。また不要領域を除去するための余分なクロスハッチ切断に時間を要しているだけでなく、シートを切断し積層テーブルに積層する場合において昇降装置に移載し、積層シートがずれない様にシート同士を接着する処理に非常な時間が掛かっている。
【０００７】
接着水溶液ノズル噴射方式は、でんぷん粉末体に水を噴射し、堆積した表面から凸部分を除去し、最終的に不必要な付着粉末を手作業で吹き飛ばして立体実形状モデルを造形している。従来の造形システムでは、３次元のデータ作成装置と造形装置が一体化したものがなく、各装置のコストも高く、特に造形装置は非常に高価である。更に、大半の方式においては高価な材料費や消耗品を必要とし、造形のために長時間が必要である。
【０００８】
このように最近の造形法（光造形、粉末造形、紙積層等）を金型に転用する試みがあるが、上記の様な多く問題のみならず基本的な問題として金型として具備すべき物性値（機械的強度１２０ＭＰａ以上，１５０℃以上の耐熱性等）を満足できない等の課題がある。
【０００９】
そこで本発明においては、立体実形状製品を簡単に量産出来る様にするために、安く短時間で精度よく作製できるシートを用いた３次元型形状作製装置および３次元型形状作製方法を提供しようとするものである。またシートは強度のある金属等を使用することにより、積層して出来た３次元型形状は通常の金型としての物性値を有する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明になる３次元型形状作製装置および３次元型形状作製方法は、立体の中空の断面形状を持つシートを積層して立体の型形状を作成する方法であり、請求項１に記載のように断面形状に切断加工された中空の原板を積層する場合に於いて、原板を押さえ込んで固定して型抜きブロック等にて原板から一定サイズに刳り抜いたシートを積層する事により、従来のレーザ切断等による切断、切り抜き等に比べて極めて短時間に３次元型形状の作製を行うことが出来る。
【００１１】
また、シートを積層する場合においてシートがズレない様にする為に、原板を押さえ込んで固定して型抜きブロック等にて原板から一定サイズのシートを刳り抜き、そのサイズに合わせたカセットにシートを挿入・積層する。従来は積層テーブル等に積層する場合において昇降装置等に設置されたテーブルに移載して積層シートがずれない様にする為に加圧、加熱等によりシート同士を接着する処理方法等をとっており、これらの方法に比べ極めて短時間に３次元型形状の作製を行うことが出来る。
【００１２】
請求項２では、原板から一定サイズに刳り抜きカセットに挿入する場合において、型抜きブロック等で原板から切り離されたシートが落下して位置ズレを生じる。従来のやり方では、落下による位置ズレを防ぐために原板を前回までの積層シートに押し重ねて接着した後に断面形状の切断を行い、原板から一定サイズのシートに切り取り積層する方法を取っており、切断時の前回までの積層シートへの影響及び接着時間等を考慮する必要がある。本方式では、原板の上面に設置したバキュウム等で原板を保持して刳り抜きを行うので落下することが無く、落下時の位置ズレ等を防止でき短時間で精度良くシートが積層出来き、前回まで積層された積層シートへの悪影響がない。
【００１３】
請求項３では、積層したシートの強度をアップ等を行う為にシート同士を固着する場合は、カセット等の開放された部分から接着剤等を塗布することが出来る構造となっている。積層の途中及び積層後に接着剤等が塗布でき、これにより精度ある強度を有する積層シートの３次元型が作製出来る。
【００１４】
請求項４では、原板から一定サイズに刳り抜き、カセット等に押し込む場合において、シートの積層回数に従い積層高さが変化する。カセット等は積層シートの積層量に応じて上下や伸縮することにより、抜き取ったシートをカセットに押し込む量を一定にすることが出来るので押し付け圧力を同一にできる。積層シートを積層毎に一定の圧力で押し付けることで積層シートの平面度を保持出来る。
【００１５】
請求項５では、原板に対してデータ処理手段から供給された２次元情報に基づいた断面形状に従いレーザ切断機等により切断する場合において、従来のようなＸ、Ｙテーブルを持つ切断方式だと切断機の稼動範囲が広く必要となり、装置が大きくなり付属設備も大規模となる。したがって狭い切断範囲の切断機を固定しておき、切断範囲を広げるために送り装置にて原板を定ピッチに送り出して、各定ピッチ毎に切断機により当該断面形状の一部を切断する。この様にして各定ピッチ毎に一部の切断の繰り返しにより求める断面形状の切断を完成させる。
この様な切断方法により、切断スペースが少なくて済み、コンパクトな装置にする事が出来る。
【００１６】
請求項６に記載の３次元型形状作製装置は、映像装置や３次元ＣＡＤから供給された３次元形状を、２次元形状情報に変換して供給するデータ処理手段から３次元型形状を作製するまでの全体の装置構成に関している。積層シートを作製するためにロールの送りを利用する方法である。ロール送出装置から送り出された原板に対して、データ処理手段から供給された２次元情報に基づいて断面形状を切断する。切断手段としてはレーザ光線、熱線、エアー、水流、金属またはセラミックカッター等を使用することが考えられる。断面形状を原板から切断する手段で切断した部分は、本発明では不要部分になり原板から除去する必要がある。除去方法にはバキューム、吹き飛ばし、押し出し、プレートによる掬い取り、粘着等各種方法が考えられる。断面形状を除去した原板は型抜きブロック等にて原板を一定サイズのシートに刳り抜き、刳り抜いたシートが積層時にズレない様にカセット等に挿入し積層する。抜き取ったシートを積層時にズレない様にカセット等押し込む場合において、カセット等は積層シートの積層量に応じて上下移動や伸縮する構造である。カセット等は切り取られたシートが水平方向にズレない様にシートを固定する手段であり、カセット等に積層されたシートにより３次元の型形状を作製出来る。原板として利用する材質としては金属シート、樹脂シート、布シート、紙シート等が考えられる。
【００１７】
請求項７に記載の３次元型形状作製装置は、請求項６に記載の３次元型形状作成装置に汎用性を持たせたものである。原板の搬送手段としては、ローラ、バキューム、ベルト等の各種手段が考えられる。原板積層テーブル、送出装置から送り出された原板に対して、データ処理手段から供給された２次元情報に基づいて断面形状が切断され、切断された部分は不要部分となり原板から除去される。断面形状を除去した原板は型抜きブロック等にて一定サイズのシートに刳り抜かれ、抜き取れたシートは積層時にズレない様にカセット等に挿入され積層される。抜き取ったシートを積層時にズレない様にカセット等に押し込む場合において、カセット等は積層シートの積層量に応じて上下や伸縮する構造である。カセット等に積層されたシートにより３次元の型形状を作製出来る。原板として利用する材料としては紙、プラスチックシート、金属シート、セラミックシート等が考えられる。
【００１８】
請求項８では、断面形状部分を原板よりエアー等で剥ぎ取った後で、圧接ローラ等により原板に押し当て、原板の熱変形、板厚のバラツキ等を修正して所定の板厚、平面形状にする機構である。加工後の原板は変化しており、一枚の誤差はわずかでも積層されると大きな誤差となる。これらの問題を解決するために圧接ローラ等により所定の板厚になるように原板に押し当て、所定の板厚・形状に修正する。所定の板厚はローラのギャプにより調整できるので、積層後の誤差が問題とならない。
【００１９】
請求項９では、シートを積層する場合にシートがズレないこと及び積層シートが型として強度を保持するために原板に接着剤等が塗布される。原板を型抜きブロック等にて一定サイズに抜き取る前に、原版に対して接着剤等を塗布される装置が設置されており、原板に接着剤等が塗布される。
【００２０】
請求項１０では、シートを積層する場合にシートがズレないこと及び積層シートが型として強度を保持するために原板に接着剤等が塗布される。原板を型抜きブロック等にて一定サイズに抜き取り、抜き取られたシートをカセット等に積層させる時に、抜き取られたシートに接着剤等を塗布する装置が設置されており、原板に接着剤等が塗布される。
【００２１】
請求項１１に記載の型形状作製装置は、オス、メスのモールド型を作製する３次元型形状作製装置及び作製方法である。切り取られた断面形状部分を原板よりバキュウム等で剥ぎ取ることなく、原板を型抜き板等にて原板を一定サイズに抜き取り、抜き取られたシートをシートが積層時にズレない様にカセット等に積層させて固着硬化させる。請求項１２に記載のように、原板に複数の切断線を設けたり、原板の一部に接着剤を塗布するのを阻止する手段により、積層シートを外側から内側に向かって分離することが容易になる。積層後の出来上がったモールド型を分離してメス型、オス型の３次元型形状が作製出来る。
【００２２】
請求項１３に記載の型形状作製装置は、キーとなる工程（接着剤塗布、断面形状切断、シート刳り抜き・積層等）を機構分割することにより、同時並行処理し加工時間を低減する。特にレーザ切断機等により切り取り、エアー等で剥ぎ取る工程と原板を型抜きブロック等にて一定サイズに刳り抜く工程を別工程にすることによりレーザ加工を容易にし、全体加工時間を速くすることが出来る。従来の積層方式では一枚づつ積層接合（熱圧着）した後、最上層の一枚のみ切断する方式を取っている。最上のみの切断には、レーザやナイフが使われているが、一般的には金属板を積層したまま最上部のみを切断することは困難であり、この切断方法が有効である。また接着剤等を塗布する装置が設置される場合はこの工程も同時並行処理する機構とすることにより更に加工時間が速くなる。
【００２３】
請求項１４及び請求項１５に於いては、シートを積層することにより出来上がった型形状物の表面粗さを向上させるための３次元型形状作製装置及び３次元型形状作製方法である。原板は５０〜１００μの薄板を使用するが、積層シートでは若干の段差が生じる。薄シートの積層に接着剤が段差の隙間を補間するようになじんで表面を滑らかになるように仕上げる。塗料噴霧等を型形状物の表面に平行等の流れを作り、積層シートの段差によるエアポケット等にて塗料を沈殿さしめることにより、３次元型形状物の表面仕上げを行う。そのほかに金属製の型形状物をプラスやマイナスに電荷さして、その逆の電荷の塗料噴霧等を型表面に流れを作り、３次元型形状物の表面仕上げを行う。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の積層シートによる３次元型形状作製装置及び３次元型形状作製方法はデータ処理手段、接着剤塗布手段、切断手段、剥ぎ取り手段、刳りぬき手段、積層手段により構成され、同一形状の成形品を多数作成することを可能とした、積層シートを使用して３次元型形状の作製を行う装置及び方式である。
【００２５】
本発明の原板に使用する材質としては、金属、樹脂、紙、布、セラミック等が利用できる。
【００２６】
断面形状に切り取る手段としては、レーザ光線、エアー、水流、熱線、金属又はセラミックカッター等が考えられる。
【００２７】
原板に塗布する接着剤等は、熱硬化性、熱可塑性、加圧接着性、光硬化性、化学反応性等各種の接着剤、樹脂の利用が考えられる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例につき図面を参照して詳細に説明する。
図１は請求項６に記載の３次元型形状作製装置の側面図である。ロール送り装置１から原板２を巻き取り装置３へ送りローラ４にて搬送する。送り出された原板２に対して接着剤充填装置５にて接着剤が塗布される。データ処理手段から供給された２次元情報に基づいた断面形状に従い切断機ユニット６で切り、切られた断面形状部分をバキュウムローラ７で剥ぎ取る。このとき圧接ローラ８にて原板を押し付け、原板の熱変形、板厚のバラツキ等を修正して所定の板厚、平面形状にする。断面形状部分が剥ぎ取られた中空の原板２を型抜きブロック９にて一定サイズに抜き取り、抜き取ったシートをシートが積層時にズレない様にカセット１２に押し込む。このとき型抜きブロック９とバキュウムヘッド１０は型抜きブロックガイド１１に沿って降下し、バキュウムヘッド１０で原板を保持しながら型抜きブロック９で原板２を刳り抜く。抜き取り後の原板２は巻き取り装置３に巻き取れる。カセット１２に積層された積層シート１３は固着硬化されて３次元の型形状が作製される。
【００２９】
図２は請求項６に記載の３次元型形状作製装置の切断機ユニット６と送りローラ４の関係をしめす説明図である。送りローラ４から巻き取り装置３に搬送される原板２の上部に切断機ユニット６のレーザヘッドが設置されている。送りローラ４を搬送装置１４の両側に設置したことで原板２の搬送を確実にしている。
【００３０】
図３は請求項７に記載の３次元型形状作製装置の側面図である。原板供給テーブル１５に積層された原板２を原板送出ユニット１６で搬送装置１４に送り、搬送される原板２に接着剤充填装置５にて接着剤が塗布される。接着剤を塗布した後にデータ処理手段から供給された２次元情報に基づいた断面形状に従い切断機ユニット６で切り、切られた断面形状部分をバキュウムローラ７で原板２より剥ぎ取る。このとき圧接ローラ８にて原板を押し付け、原板の熱変形、板厚のバラツキ等を修正して所定の板厚、平面形状にする。断面形状部分が剥ぎ取られた中空の原板２を型抜きブロック９にて一定サイズに抜き取り、抜き取ったシートをシートの積層時にズレない様にカセット１２に押し込む。このとき型抜きブロック９とバキュウムヘッド１０は型抜きブロックガイド１１に沿って降下し、バキュウムヘッド１０で原板を保持しながら型抜きブロック９で原板２を刳り抜く。カセット１２に積層された積層シート１３を固着硬化させることで型形状を作製する。
【００３１】
図４は本発明の請求項７に記載してある３次元型形状作製装置の原板搬送の説明図である。原板２は原板供給テーブル１５から矢印方向のカセット１２まで搬送される仕組みであり、原版２から断面形状部分が剥ぎ取られた中空の原板２を型抜きブロック９にて一定サイズに刳り抜く位置には押さえガイド１７を装着している。押さえガイド１７が原板２を押さえ込んで固定し、型抜きブロック９による一定サイズの刳り抜きを容易にする。
【００３２】
図５は請求項７に記載の３次元型形状作製装置の切断ユニット６と送りローラ４の関係をしめす説明図である。シート搬送装置１４の上部に切断機ユニット６のレーザヘッドが設置されている。送りローラ４を搬送装置１４の両側に設置したことで原板２の搬送を確実にしている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば極めて短時間に金型形状を作製することができ、低価格で装置や資材を提供することができる。
【００３４】
従来金型作成のために中間で用いていた多種・多様な機材（ＭＣ、ＮＣフライス、放電加工機等）が不要となり 省エネルギーや環境問題等への波及効果も期待できる。
【００３５】
機器構成上に於いて事務機のような機器パネル、操作が出来る様になり従来の機械加工に比べ作業者に対する安全性の確保が可能となる。
【００３６】
金型設計、ＮＣデータ作成等の人為ミスがなくなり不良の減少化が図れる。
【００３７】
高精度の金型を提供することができる。
【００３８】
金属シートを使用することにより、金型として具備すべき物性値と耐久性を有する３次元の金型が製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項６に記載の３次元型形状作製装置の側面図である。
【図２】請求項６に記載の３次元型形状作製装置の説明図である。
【図３】請求項７に記載の３次元型形状作製装置の側面図である。
【図４】請求項７に記載の３次元型形状作製装置の原板搬送の説明図である。
【図５】請求項７に記載の３次元型形状作製装置の説明図である。
【符号の説明】
１ ロール送り装置
２ 原板
３ 巻き取り装置
４ 送りローラ
５ 接着剤充填装置
６ 切断機ユニット
７ バキュウムローラ
８ 圧接ローラ
９ 型抜きブロック
１０ バキュウムヘッド
１１ 型抜きブロックガイド
１２ カセット
１３ 積層シート
１４ 搬送装置
１５ 原板供給テーブル
１６ 原板送出ユニット
１７ 押さえガイド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional shape manufacturing apparatus and a three-dimensional shape manufacturing method for manufacturing a three-dimensional real object from video or shape data.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when manufacturing a product having a three-dimensional shape, a method of designing a wooden mold and a mold based on a drawing of an object, etc., and manufacturing a three-dimensional shape by manufacturing the cutting data based on processing data is widely used. However, it takes a considerable number of days and various equipment to finish, which is a factor that increases the production cost.
[0003]
It is conceivable to create a three-dimensional real shape model using a recent modeling system and to convert it to a mold or the like. As a molding technology to form a three-dimensional real shape model, there are a photo-curing molding method that uses a substance that cures when illuminated, a lamination method of a molten material that melts fiber resin and laminates it while extruding it from a nozzle, and supplies a model 2. Description of the Related Art There are known paper lamination methods in which paper is laminated after being cut into a cross-sectional shape.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
It takes a lot of time and cost to manufacture molds such as molds and wooden molds for manufacturing solid three-dimensional products, and fairing processing for products with complicated three-dimensional curved surfaces to achieve high accuracy. Enormous costs and time. In addition, special techniques are required for designing molds and wooden molds and creating processing data, and there are many manual input parts, and erroneous operations due to input errors have occurred. Furthermore, various kinds of various equipments (MC, NC milling machine, electric discharge machine, etc.) used in the middle for making a mold are required, which has an adverse effect on energy and environmental security.
[0005]
In the recent modeling technology, for example, in the technology of forming a three-dimensional object by laminating sheets, the operation of cutting the laminated sheet according to the three-dimensional cross-sectional shape is repeated, and the applied adhesive is thermally cured to form a rectangular parallelepiped shape Is created, and an unnecessary sheet portion outside the cut outline is manually removed to form a three-dimensional real shape model.
[0006]
Such a shaping technique is basically an apparatus for producing one input three-dimensional shape supplied by a three-dimensional CAD or the like. Not only does it take extra time to cut off the unnecessary cross hatch to remove unnecessary areas, but also when the sheets are cut and stacked on a stacking table, they are transferred to an elevating device to prevent the stacked sheets from shifting. It takes a very long time to bond them together.
[0007]
In the bonding aqueous solution nozzle spraying method, water is sprayed on a starch powder body, a convex portion is removed from a deposited surface, and finally unnecessary unnecessary powder is blown off manually to form a three-dimensional real shape model. In the conventional modeling system, there is no one in which the three-dimensional data creation device and the modeling device are integrated, and the cost of each device is high. In particular, the modeling device is very expensive. Furthermore, most systems require expensive material and consumables, and require a long time for modeling.
[0008]
As described above, there has been an attempt to convert a recent molding method (light molding, powder molding, paper lamination, etc.) to a mold, but not only many problems as described above but also basic problems such as physical properties to be provided as a mold. Values (mechanical strength of 120 MPa or more, heat resistance of 150 ° C. or more) cannot be satisfied.
[0009]
Therefore, in the present invention, in order to easily mass-produce a three-dimensional real shape product, it is desirable to provide a three-dimensional shape manufacturing apparatus and a three-dimensional shape manufacturing method using a sheet that can be manufactured inexpensively in a short time and with high accuracy. Is what you do. Also, by using a strong metal or the like for the sheet, the three-dimensional shape formed by laminating has the physical properties of a normal mold.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The three-dimensional shape forming apparatus and the three-dimensional shape forming method according to the present invention are methods for forming a three-dimensional shape by stacking sheets having a three-dimensional hollow cross-sectional shape. When laminating a hollow original plate that has been cut into a cross-sectional shape, a conventional laser is created by pressing down and fixing the original plate and laminating a sheet that has been cut out from the original plate to a certain size with a die-cut block. It is possible to produce a three-dimensional shape in a very short time as compared with cutting or cutting by cutting or the like.
[0011]
In addition, when stacking sheets, in order to prevent the sheets from shifting, hold down the original plate and fix it, cut out a sheet of a certain size from the original plate with a die-cut block, etc., and place the sheet in a cassette according to that size. Insert and stack. Conventionally, when laminating on a laminating table, etc., in order to prevent the laminated sheet from shifting by transferring it to a table installed in a lifting device etc. Therefore, it is possible to produce a three-dimensional shape in an extremely short time as compared with these methods.
[0012]
According to the second aspect, when the original sheet is inserted into the hollowing-out cassette to a predetermined size, the sheet cut off from the original sheet by a die-cut block or the like falls to cause a positional shift. In the conventional method, in order to prevent misalignment due to dropping, the original sheet is pressed and laminated on the previous laminated sheet, then the cross-sectional shape is cut, and the original sheet is cut into a sheet of a certain size and laminated. It is necessary to consider the influence of the time on the laminated sheet up to the previous time and the bonding time. In this method, since the original plate is held and vacuumed by vacuum or the like installed on the upper surface of the original plate, it does not fall, preventing misalignment at the time of dropping and enabling accurate and quick lamination of sheets in a short time. There is no adverse effect on the stacked sheets.
[0013]
According to the third aspect, when the sheets are fixed to each other in order to increase the strength of the stacked sheets, an adhesive or the like can be applied from an open portion of the cassette or the like. An adhesive or the like can be applied during or after lamination, and a three-dimensional mold of a laminated sheet having accurate strength can be manufactured.
[0014]
According to the fourth aspect, when the sheet is hollowed out to a predetermined size from the original plate and pressed into a cassette or the like, the stacking height changes according to the number of times the sheets are stacked. The cassette or the like can be made to expand and contract or expand and contract according to the stacking amount of the stacked sheets, so that the amount of pressing the extracted sheets into the cassette can be constant, so that the pressing pressure can be the same. The flatness of the laminated sheet can be maintained by pressing the laminated sheet at a constant pressure for each lamination.
[0015]
According to the fifth aspect, when the original sheet is cut by a laser cutting machine or the like according to the cross-sectional shape based on the two-dimensional information supplied from the data processing means, if the cutting method has the conventional X and Y tables, the cutting is performed. A wide operating range of the machine is required, the equipment becomes large, and the attached equipment becomes large. Therefore, a cutting machine having a narrow cutting range is fixed, and the original plate is fed at a constant pitch by a feeder in order to widen the cutting range, and a part of the cross-sectional shape is cut by the cutting machine at each constant pitch. In this way, the cutting of the cross-sectional shape to be obtained is completed by repeating a part of the cutting at each constant pitch.
By such a cutting method, a cutting space can be reduced and a compact apparatus can be obtained.
[0016]
A three-dimensional shape producing apparatus according to a sixth aspect produces a three-dimensional shape from a data processing unit that converts a three-dimensional shape supplied from a video device or a three-dimensional CAD into two-dimensional shape information and supplies the information. Up to the entire device configuration. This is a method in which roll feeding is used to produce a laminated sheet. The cross section of the original sheet sent from the roll sending device is cut based on the two-dimensional information supplied from the data processing means. As a cutting means, it is conceivable to use a laser beam, a heat ray, air, a water stream, a metal or ceramic cutter, or the like. The portion cut by the means for cutting the cross-sectional shape from the original plate becomes an unnecessary portion in the present invention and needs to be removed from the original plate. Various methods such as vacuuming, blowing, extrusion, scooping with a plate, and adhesion can be considered as the removing method. The original sheet from which the cross-sectional shape has been removed is cut out into a sheet of a predetermined size by a die-cut block or the like, and the cut-out sheet is inserted into a cassette or the like so as not to be displaced during stacking. In the case where a cassette or the like is pushed into the extracted sheet so as not to be displaced at the time of lamination, the cassette or the like has a structure that moves up and down or expands and contracts according to the amount of lamination of the laminated sheet. The cassette or the like is a means for fixing the sheet so that the cut sheet does not shift in the horizontal direction, and a three-dimensional mold shape can be produced by the sheets stacked on the cassette or the like. Examples of the material used as the original plate include a metal sheet, a resin sheet, a cloth sheet, a paper sheet, and the like.
[0017]
The three-dimensional shape forming apparatus according to the seventh aspect is obtained by adding versatility to the three-dimensional shape forming apparatus according to the sixth aspect. Various means such as a roller, a vacuum, and a belt can be considered as a means for transporting the original plate. The cross section of the original sheet laminated table and the original sheet sent from the sending device is cut based on the two-dimensional information supplied from the data processing means, and the cut portion becomes an unnecessary part and is removed from the original sheet. The original plate from which the cross-sectional shape has been removed is cut out into a sheet of a predetermined size by a die-cutting block or the like, and the cut-out sheet is inserted into a cassette or the like so as not to be displaced during stacking. When the extracted sheets are pushed into a cassette or the like so as not to be displaced at the time of lamination, the cassette or the like has a structure that expands and contracts in accordance with the amount of lamination of the laminated sheets. A three-dimensional mold shape can be produced from sheets stacked on a cassette or the like. Paper, plastic sheets, metal sheets, ceramic sheets and the like can be considered as the material used as the original plate.
[0018]
In claim 8, after the cross-sectional shape portion is peeled off from the original plate with air or the like, the original shape is pressed against the original plate by a pressing roller or the like to correct the thermal deformation of the original plate, the variation in the plate thickness, and the like, to obtain a predetermined plate thickness and planar shape It is a mechanism to make. The original plate after processing is changed, and even if the error of one sheet is slight, it becomes a large error if the sheets are stacked. In order to solve these problems, the original plate is pressed to a predetermined thickness by a pressing roller or the like, and is corrected to a predetermined thickness and shape. Since the predetermined plate thickness can be adjusted by the gap of the rollers, errors after lamination do not matter.
[0019]
According to the ninth aspect, an adhesive or the like is applied to the original plate in order to prevent the sheet from shifting when the sheets are laminated and to maintain the strength of the laminated sheet as a mold. Before the original plate is extracted to a predetermined size by a die-cut block or the like, a device for applying an adhesive or the like to the original plate is installed, and the adhesive or the like is applied to the original plate.
[0020]
In the tenth aspect, an adhesive or the like is applied to the original plate in order to prevent the sheet from shifting when the sheets are laminated and to maintain the strength of the laminated sheet as a mold. When the original sheet is extracted to a certain size with a die-cut block, etc., a device is installed to apply the adhesive etc. to the extracted sheet when stacking the extracted sheets on a cassette etc., and apply the adhesive etc. to the original sheet Is done.
[0021]
An eleventh aspect of the present invention is a three-dimensional shape producing apparatus and method for producing male and female molds. Without removing the cut-out cross-sectional shape part from the original plate with vacuum, etc., the original plate is extracted to a certain size with a die-cut plate or the like, and the extracted sheets are laminated on a cassette or the like so that the sheets do not shift during lamination. To fix and cure. According to a twelfth aspect of the present invention, it is easy to separate the laminated sheet from the outside to the inside by providing a plurality of cutting lines on the original sheet and preventing the adhesive from being applied to a part of the original sheet. become. The completed mold after lamination can be separated to produce a female or male three-dimensional shape.
[0022]
In the mold shape producing apparatus according to the thirteenth aspect, the key steps (adhesive application, cross-sectional shape cutting, sheet hollowing / lamination, etc.) are divided into mechanisms, so that they are simultaneously processed in parallel to reduce the processing time. In particular, laser processing is facilitated by making the process of cutting with a laser cutter or the like and peeling off with air or the like and the process of hollowing out the original plate to a certain size with a die-cutting block etc. easier, thereby shortening the overall processing time. I can do it. In the conventional lamination method, a method is adopted in which after lamination bonding (thermocompression bonding) one by one, only one uppermost layer is cut. A laser or a knife is used for cutting only the uppermost portion. However, it is generally difficult to cut only the uppermost portion while the metal plates are stacked, and this cutting method is effective. When an apparatus for applying an adhesive or the like is installed, the processing time is further shortened by adopting a mechanism for performing this step at the same time.
[0023]
Claims 14 and 15 relate to a three-dimensional shape forming apparatus and a three-dimensional shape forming method for improving the surface roughness of a mold formed by laminating sheets. As the original plate, a thin plate of 50 to 100 μm is used, but a slight step is generated in the laminated sheet. The adhesive is used to interpolate the gap between the steps in the lamination of the thin sheets, and the surface is finished to be smooth. The surface of the three-dimensional shaped object is finished by spraying paint or the like on the surface of the shaped object to make a flow parallel or the like, and causing the paint to settle in an air pocket or the like due to the step of the laminated sheet. In addition, a metal mold is charged positively or negatively, and a paint spray or the like of the opposite charge flows on the mold surface to finish the surface of the three-dimensional mold.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The three-dimensional shape forming apparatus and the three-dimensional shape forming method using the laminated sheet of the present invention are constituted by data processing means, adhesive applying means, cutting means, peeling means, hollowing means, and laminating means, and forming the same shape. This is an apparatus and a method for producing a three-dimensional shape using a laminated sheet, which makes it possible to produce many products.
[0025]
As the material used for the original plate of the present invention, metal, resin, paper, cloth, ceramic and the like can be used.
[0026]
As a means for cutting into a cross-sectional shape, a laser beam, air, a water stream, a heat ray, a metal or ceramic cutter or the like can be considered.
[0027]
As the adhesive or the like applied to the original plate, various adhesives and resins such as thermosetting, thermoplastic, pressure-adhesive, photocurable, and chemically reactive can be used.
[0028]
【Example】
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view of a three-dimensional shape forming apparatus according to claim 6. The original plate 2 is conveyed from the roll feeder 1 to the winding device 3 by the feed roller 4. An adhesive is applied to the fed original plate 2 by an adhesive filling device 5. According to the cross-sectional shape based on the two-dimensional information supplied from the data processing means, it is cut by the cutter unit 6, and the cut cross-sectional shape portion is peeled off by the vacuum roller 7. At this time, the original plate is pressed by the pressing roller 8 to correct the thermal deformation of the original plate, the variation of the plate thickness, and the like to obtain a predetermined plate thickness and planar shape. The hollow original plate 2 whose cross-sectional shape is peeled off is extracted to a predetermined size by the die-cutting block 9, and the extracted sheets are pushed into the cassette 12 so that the sheets do not shift during lamination. At this time, the blank block 9 and the vacuum head 10 descend along the blank block guide 11, and the blank 2 is hollowed out by the blank block 9 while holding the blank by the vacuum head 10. The extracted original plate 2 can be wound up by a winding device 3. The laminated sheet 13 laminated on the cassette 12 is fixed and hardened to form a three-dimensional mold.
[0029]
FIG. 2 is an explanatory view showing the relationship between the cutting unit 6 and the feed roller 4 of the three-dimensional shape forming apparatus according to the sixth aspect. The laser head of the cutting unit 6 is installed above the original plate 2 conveyed from the feed roller 4 to the winding device 3. Since the feed rollers 4 are provided on both sides of the transfer device 14, the transfer of the original plate 2 is ensured.
[0030]
FIG. 3 is a side view of the three-dimensional shape producing apparatus according to the seventh aspect. The original plate 2 stacked on the original plate supply table 15 is sent to the transfer device 14 by the original plate sending unit 16, and the adhesive 2 is applied to the transferred original plate 2 by the adhesive filling device 5. After applying the adhesive, the sheet is cut by the cutting machine unit 6 according to the cross-sectional shape based on the two-dimensional information supplied from the data processing means, and the cut cross-sectional shape portion is peeled off from the original plate 2 by the vacuum roller 7. At this time, the original plate is pressed by the pressing roller 8 to correct the thermal deformation of the original plate, the variation of the plate thickness, and the like to obtain a predetermined plate thickness and planar shape. The hollow original plate 2 whose cross section has been peeled off is extracted to a predetermined size by a die-cutting block 9, and the extracted sheets are pushed into a cassette 12 so as not to be displaced when the sheets are stacked. At this time, the blank block 9 and the vacuum head 10 descend along the blank block guide 11, and the blank 2 is hollowed out by the blank block 9 while holding the blank by the vacuum head 10. The laminated sheet 13 laminated on the cassette 12 is fixed and cured to form a mold.
[0031]
FIG. 4 is an explanatory view of the transfer of the original plate of the three-dimensional shape forming apparatus according to claim 7 of the present invention. The original plate 2 is transported from the original plate supply table 15 to the cassette 12 in the direction of the arrow. Is equipped with a holding guide 17. The pressing guide 17 presses down and fixes the original plate 2, and facilitates the removal of a fixed size by the die-cutting block 9.
[0032]
FIG. 5 is an explanatory view showing the relationship between the cutting unit 6 and the feed roller 4 of the three-dimensional shape forming apparatus according to the seventh aspect. A laser head of the cutting unit 6 is installed above the sheet conveying device 14. Since the feed rollers 4 are provided on both sides of the transfer device 14, the transfer of the original plate 2 is ensured.
[0033]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a metal mold | die shape can be produced in a very short time, and an apparatus and a material can be provided at low cost.
[0034]
Various and various equipments (MC, NC milling machine, electric discharge machine, etc.) which were conventionally used in the middle for mold making become unnecessary, and energy saving and ripple effects on environmental problems can be expected.
[0035]
In the equipment configuration, equipment panels such as office machines can be operated and operated, so that safety for workers can be ensured as compared with conventional machining.
[0036]
This eliminates human errors such as mold design and NC data creation and reduces defects.
[0037]
A highly accurate mold can be provided.
[0038]
By using a metal sheet, a three-dimensional mold having physical properties and durability to be provided as a mold can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a three-dimensional shape forming apparatus according to claim 6;
FIG. 2 is an explanatory diagram of a three-dimensional shape forming apparatus according to claim 6;
FIG. 3 is a side view of the three-dimensional shape forming apparatus according to claim 7;
FIG. 4 is an explanatory view of the transfer of an original plate by the three-dimensional shape forming apparatus according to claim 7;
FIG. 5 is an explanatory view of a three-dimensional shape forming apparatus according to claim 7;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 roll feeder 2 original plate 3 winding device 4 feed roller 5 adhesive filling device 6 cutting machine unit 7 vacuum roller 8 press-contact roller 9 die-cut block 10 vacuum head 11 die-cut block guide 12 cassette 13 laminated sheet 14 transport device 15 raw plate Supply table 16 Original plate sending unit 17 Holding guide
