JP2015181791A - Manufacturing system and manufacturing method - Google Patents

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JP2015181791A JP2014062135A JP2014062135A JP2015181791A JP 2015181791 A JP2015181791 A JP 2015181791A JP 2014062135 A JP2014062135 A JP 2014062135A JP 2014062135 A JP2014062135 A JP 2014062135A JP 2015181791 A JP2015181791 A JP 2015181791A
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卓治 林
Takuji Hayashi
卓治 林
祥人 井戸
Yoshito Ido
祥人 井戸
巧 横張
Takumi Yokohari
巧 横張
裕司 出井
Yuji Idei
裕司 出井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing system and the like capable of simply manufacturing appliances.SOLUTION: A manufacturing system 1 is used to manufacture a face guard 20 for being worn on a wearer's face 10. The manufacturing system 1 comprises: a three-dimensional shape data acquisition device 3 for acquiring three-dimensional shape data 11 on a surface of the wearer's face 10; an information processing unit 5 for correcting the three-dimensional shape data 11; a 3D printer 7 for manufacturing a gypsum mold 12 for manufacturing the face guard 20 on the basis of the three-dimensional shape data 11; a molding device 9 for molding a seat 14 by using the gypsum mold 12; and the like.

Description

本発明は、装具の製作システムおよび製作方法に関する。   The present invention relates to an orthosis manufacturing system and a manufacturing method.

鼻骨や頬骨等を骨折等した状態で競技を行う必要がある場合、フェイスガードと呼ばれる装具を装着し顔を保護することがある。骨折等した場合でなくとも、種目によっては装具により顔等を保護して競技を行う(特許文献1〜4参照)。   When it is necessary to play a game with a broken nasal bone or cheekbone, a face guard may be worn to protect the face. Even if it is not a fracture or the like, depending on the event, the face and the like are protected with a brace (see Patent Documents 1 to 4).

装着者の顔等の形状に応じたフェイスガード等の装具を製作するには、通常、石膏等を用いて装着者の顔等の型をとり、この型を用いて顔等の3次元形状を示す型を製作し、当該型を用いて樹脂等を成形する。   In order to manufacture a device such as a face guard according to the shape of the wearer's face, etc., usually, the shape of the face of the wearer is taken using plaster and the like, and a three-dimensional shape such as the face is used using this die. The mold shown is manufactured, and resin or the like is molded using the mold.

一方、装具一般の製作方法としては、特許文献5のような3Dプリンタを用いることも考えられる。例えば特許文献6には、歯科用補綴物の製作方法として、歯列模型を作成したうえでこの3次元形状を読み取って3Dプリンタで歯科用補綴物を製作することが記載されている。   On the other hand, using a 3D printer as disclosed in Patent Document 5 is also conceivable as a general manufacturing method of the brace. For example, Patent Document 6 describes, as a method for producing a dental prosthesis, creating a dental model, reading this three-dimensional shape, and producing a dental prosthesis using a 3D printer.

特開2009−178191号公報JP 2009-178191 A 特開2007−181647号公報JP 2007-181647 A 実開平6−64685号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-64685 特開2004−65898号公報JP 2004-65898 A 特許第4403384号Patent No. 4403384 特開2012−24396号公報JP 2012-24396 A

フェイスガード等の装具の製作時に顔の型を取る際には、装着者の鼻孔等に詰物をして顔に分離材を塗布したり、呼吸経路を確保したうえで石膏等を塗布する必要がある。また装着者にとっても、型取りの際に痛み等に耐えながらじっとしている必要がある。また装具の作成時には型を修整する作業も必要であり、複雑な作業となっていた。   When taking out a face mold when manufacturing equipment such as face guards, it is necessary to fill the wearer's nostrils and apply a separating material to the face, or to apply a plaster after securing a respiratory route. is there. In addition, it is necessary for the wearer to stay still while tolerating pain and the like at the time of mold making. In addition, when creating the brace, it was necessary to modify the mold, which was complicated.

特許文献6の方法も、歯科用補綴物を装着する対象物である歯の3次元形状を読み取るのではなく、まず歯列模型を製作してその3次元形状を読み取るので、上記と同じく歯科用補綴物の製作に手間がかかり、また歯列模型を作成するために患者から歯型を取る必要があった。   The method of Patent Document 6 also does not read the three-dimensional shape of a tooth that is an object to which a dental prosthesis is to be attached, but first produces a dentition model and reads the three-dimensional shape. The production of the prosthesis takes time, and it was necessary to take a dental mold from the patient in order to create a dental model.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、簡易に装具が製作できる製作システム等を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a production system or the like that can easily produce a brace.

前述した課題を解決するための第1の発明は、対象物に装着する装具の製作システムであって、前記対象物の表面を計測した3次元形状データに基づいて、前記装具を製作するための型の製作、もしくは前記装具の素材の成形を行う3Dプリンタを具備することを特徴とする製作システムである。   1st invention for solving the subject mentioned above is a production system of an appliance to be attached to an object, for producing the appliance based on three-dimensional shape data obtained by measuring the surface of the object. A production system comprising a 3D printer for producing a mold or forming a material for the appliance.

本発明では、装具を装着する対象物の表面そのものを直接計測した3次元形状データを用いて、装具を製作するための型もしくは装具を3Dプリンタにより製作する。これにより3次元形状データから直接型もしくは装具を製作できるので前記したような型取りが不要となり、装具の製作工程が簡易なものとなる。   In the present invention, using a 3D shape data obtained by directly measuring the surface of an object on which a device is to be mounted, a mold or a device for manufacturing the device is manufactured by a 3D printer. As a result, the mold or the appliance can be directly manufactured from the three-dimensional shape data, so that the above-described mold making is not required, and the manufacturing process of the appliance is simplified.

前記型を用いて前記装具の素材を成形する成形装置を更に具備することが望ましい。
これにより、3Dプリンタで製作した型を用いて装具を製作できる。
It is preferable that the apparatus further includes a molding device that molds the material of the appliance using the mold.
Thereby, an orthosis can be manufactured using the type | mold manufactured with 3D printer.

前記3次元形状データの修整を行うための情報処理装置を更に具備することが望ましい。
これにより、従来は型を直接修整することで行っていた作業をデータ上で行うことができ、装具の製作がより効率化できる。
It is desirable to further include an information processing device for modifying the three-dimensional shape data.
This makes it possible to perform operations on the data, which have been conventionally performed by directly modifying the mold, and make the production of the brace more efficient.

前記情報処理装置は、例えば、前記3次元形状データの一部を前記対象物の外側に突出させるか、もしくは前記対象物の内側に窪ませるかして前記3次元形状データを修整する。また、前記3次元形状データを前記対象物の外側に所定幅拡げることにより、前記3次元形状データを修整することもできる。
3次元形状データの修整については、例えば3次元形状データの一部を突出させるか、もしくは窪ませるかにより、装具に対象物と直接接触しない箇所を設けたり、装具のホールド性を高めるたりすることが可能になる。さらに、3次元形状データを所定幅拡げることで、装具の素材の厚みを考慮した3次元形状データを作成できる。
For example, the information processing apparatus modifies the three-dimensional shape data by causing a part of the three-dimensional shape data to protrude outside the object or to be recessed inside the object. Further, the three-dimensional shape data can be modified by expanding the three-dimensional shape data to a predetermined width outside the object.
Regarding the modification of 3D shape data, for example, by providing a part of the 3D shape data that does not come into direct contact with the object or by increasing the holdability of the device, depending on whether a part of the 3D shape data is projected or recessed. Is possible. Furthermore, by expanding the three-dimensional shape data by a predetermined width, it is possible to create three-dimensional shape data in consideration of the thickness of the brace material.

前記対象物の表面を計測する3次元形状データ取得装置を更に具備することが望ましい。
本発明では、対象物の表面の3次元形状を計測可能な3次元形状データ取得装置を用いることで、計測時の不快感を無くすことが可能である。
It is desirable to further include a three-dimensional shape data acquisition device that measures the surface of the object.
In the present invention, it is possible to eliminate discomfort during measurement by using a three-dimensional shape data acquisition device capable of measuring the three-dimensional shape of the surface of an object.

前記3Dプリンタは、石膏粉を接着材により固めることで前記型を製作することが望ましい。
これにより、素材の成形に好適な強度を有する型を低コストで製作できる。
In the 3D printer, it is preferable to manufacture the mold by hardening gypsum powder with an adhesive.
Thereby, a mold having a strength suitable for forming a material can be manufactured at a low cost.

また、前記装具が、顔に装着するフェイスガードであることが望ましい。
フェイスガードの製作は、前記したように複雑な作業となり型取りの際に不快感を与えることも多いので、本発明を適用するのに特に好適である。
Moreover, it is desirable that the appliance is a face guard to be attached to the face.
The production of the face guard is particularly suitable for applying the present invention because it is a complicated operation as described above and often causes discomfort during molding.

第2の発明は、対象物に装着する装具の製作方法であって、3Dプリンタが、前記対象物の表面を計測した3次元形状データに基づいて、前記装具を製作するための型の製作、もしくは前記装具の素材の成形を行うことを特徴とする製作方法である。   A second invention is a method of manufacturing a device to be attached to an object, wherein a 3D printer manufactures a mold for manufacturing the device based on three-dimensional shape data obtained by measuring the surface of the object. Or it is the manufacturing method characterized by shape | molding the raw material of the said brace.

本発明により、簡易に装具が製作できる製作システム等を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a production system or the like that can easily produce a brace.

製作システム1を示す図Diagram showing production system 1 製作方法の手順を示すフローチャートFlow chart showing the procedure of the production method 3次元形状データ11の修整について示す図The figure shown about modification of three-dimensional shape data 11 石膏型12aの製作について示す図The figure which shows production of the plaster mold 12a 製作システム1aを示す図Diagram showing production system 1a 製作方法の手順を示すフローチャートFlow chart showing the procedure of the production method 3次元形状データ11の修整について示す図The figure shown about modification of three-dimensional shape data 11

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
(1.製作システム1)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る製作システム1を示す図である。この製作システム1は装具としてフェイスガード20を製作するものであり、3次元形状データ取得装置3、情報処理装置5、3Dプリンタ7、成形装置9等を有する。
[First Embodiment]
(1. Production system 1)
FIG. 1 is a diagram showing a production system 1 according to the first embodiment of the present invention. The production system 1 produces a face guard 20 as an appliance, and includes a three-dimensional shape data acquisition device 3, an information processing device 5, a 3D printer 7, a molding device 9, and the like.

3次元形状データ取得装置3は、フェイスガード20を装着する対象物として、装着者の顔10の表面の3次元形状データを取得するものであり、例えば3Dスキャナが用いられる。   The three-dimensional shape data acquisition device 3 acquires three-dimensional shape data of the surface of the wearer's face 10 as an object on which the face guard 20 is to be worn. For example, a 3D scanner is used.

3Dスキャナは3次元形状データを取得できれば特に限定されない。その例として、複数のカメラで対象物を撮影しその画像から対象物の3次元形状を測定するステレオ法によるものや、所定方向からレーザーを対象物に照射し、これを撮影した画像に基づいて対象物の3次元形状を測定するアクティブステレオ法によるものがある。その他、所定方向からレーザーを対象物に照射し、対象物を反射したレーザーが受光されるまでの時間等から対象物の3次元形状を測定する光レーダ法によるものなどもある。これらは非接触式で3次元形状を測定するものであるが、プローブ等を対象物に沿って移動させ3次元形状を測定する接触式のものも使用可能である。   The 3D scanner is not particularly limited as long as it can acquire 3D shape data. For example, a stereo method in which an object is photographed with a plurality of cameras and the three-dimensional shape of the object is measured from the images, or a laser is irradiated on the object from a predetermined direction, and the image is taken. There is an active stereo method for measuring the three-dimensional shape of an object. In addition, there is an optical radar method that measures the three-dimensional shape of an object from the time until the object is irradiated with a laser from a predetermined direction and the laser reflected by the object is received. These are non-contact methods for measuring a three-dimensional shape, but a contact type device for measuring a three-dimensional shape by moving a probe or the like along an object can also be used.

情報処理装置5は、制御部、記憶部、入力部、通信部等を有する一般的なコンピュータであり、3次元形状データ取得装置3で取得した3次元形状データを修整し、石膏型12を製作するための3次元形状データとするものである。この3次元形状データは、ポリゴンデータ等の所定のデータ形式に変換され、上下複数層に輪切りしたスライスデータが作成される。   The information processing device 5 is a general computer having a control unit, a storage unit, an input unit, a communication unit, etc., and modifies the three-dimensional shape data acquired by the three-dimensional shape data acquisition device 3 to produce a plaster mold 12. 3D shape data for this purpose. This three-dimensional shape data is converted into a predetermined data format such as polygon data, and slice data cut into a plurality of upper and lower layers is created.

3Dプリンタ7は、3次元形状データに基づいた石膏型12の製作を行うものである。3Dプリンタ7は、例えば、石膏粉を敷き均し、上記のスライスデータに基づきノズルヘッドから接着材を石膏粉に吹き付け固化させる工程を、下層のスライスデータから上層のスライスデータへと順に繰り返す。これにより固化した石膏粉が積層され、3次元形状データに基づいて石膏型12が製作される。なお、石膏型12には、後述するシート14の成形時に必要な孔(不図示)も設けられる。   The 3D printer 7 manufactures the plaster mold 12 based on the three-dimensional shape data. For example, the 3D printer 7 spreads gypsum powder and repeats the process of spraying and solidifying the adhesive material on the gypsum powder from the nozzle head based on the above slice data in order from the lower slice data to the upper slice data. Thus, the solidified gypsum powder is laminated, and the gypsum mold 12 is manufactured based on the three-dimensional shape data. The gypsum mold 12 is also provided with holes (not shown) necessary for forming the sheet 14 described later.

成形装置9は、フェイスガード20の素材である熱可塑性樹脂を含むシート14を、石膏型12に沿って成形するものである。   The forming device 9 forms a sheet 14 containing a thermoplastic resin that is a material of the face guard 20 along the plaster mold 12.

ここでは、成形装置9の上に石膏型12を載置し、加熱し軟化させた状態のシート14を石膏型12の上に載せる。そして、成形装置9により、石膏型12に設けた上記の孔を介してシート14の吸引を行い、石膏型12に沿ってシート14を密着させつつ上からエアーを吹き付けて冷却し、硬化させる。これによりシート14を石膏型12の形状に沿って成形することが可能である。   Here, the plaster mold 12 is placed on the molding apparatus 9, and the sheet 14 in a heated and softened state is placed on the plaster mold 12. And the sheet | seat 14 is attracted | sucked through said hole provided in the gypsum mold 12 with the shaping | molding apparatus 9, and air is blown from above and it cools and hardens | cures, making the sheet | seat 14 contact | adhere along the gypsum mold 12. FIG. Thereby, the sheet 14 can be formed along the shape of the plaster mold 12.

(2.製作システム1によるフェイスガード20の製作方法)
次に、図2を参照して製作システム1によるフェイスガード20の製作方法について説明する。図2は製作方法の手順を示すフローチャートである。
(2. Manufacturing method of face guard 20 by manufacturing system 1)
Next, a manufacturing method of the face guard 20 by the manufacturing system 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the manufacturing method.

本実施形態では、まず、3次元形状データ取得装置3により、フェイスガード20の装着者の顔10の表面の3次元形状データを取得する(S11)。3次元形状データは情報処理装置5に入力される。図3(a)にS11で取得した3次元形状データ11の例を実線で示す。図3(a)の横軸xは水平方向、縦軸zは鉛直方向であり、図では額から顎にかけての断面を示した。以降の図3(b)、図4(b)、(c)、図7(a)、(b)においても同様である。   In the present embodiment, first, the three-dimensional shape data acquisition device 3 acquires the three-dimensional shape data of the surface of the face 10 of the wearer of the face guard 20 (S11). The three-dimensional shape data is input to the information processing device 5. FIG. 3A shows an example of the three-dimensional shape data 11 acquired in S11 with a solid line. The horizontal axis x in FIG. 3A is the horizontal direction, and the vertical axis z is the vertical direction. In the figure, a cross section from the forehead to the chin is shown. The same applies to FIGS. 3B, 4B, 4C, 7A, and 7B.

情報処理装置5は、作業者の入力等に応じて3次元形状データ11を修整し、石膏型12を製作するための3次元形状データ11を作成する(S12)。   The information processing apparatus 5 modifies the three-dimensional shape data 11 according to the input of the operator and creates the three-dimensional shape data 11 for producing the plaster mold 12 (S12).

この修整は、例えば、フェイスガード20に患部と直接接触しない箇所を設けたり、フェイスガード20のホールド性を高めるために行われる。従来これらの作業は石膏型を直接修整することで行っていたが、本実施形態ではこれに対応する作業がデータ上で行われる。   This modification is performed, for example, in order to provide a portion of the face guard 20 that does not come into direct contact with the affected part, or to improve the holdability of the face guard 20. Conventionally, these operations have been performed by directly modifying the plaster mold, but in the present embodiment, operations corresponding to this are performed on the data.

例えば鼻骨骨折の場合、フェイスガード20が鼻と直接接触せず鼻との間に隙間ができるように、図3(a)の11’に示すように、鼻の位置で3次元形状データ11を外側に向かって部分的に突出させる。逆に、頬骨やこめかみの位置では積極的にフェイスガード20を接触させてホールド性を高めたいので、これらの位置では、3次元形状データ11を内側に向かって部分的に窪ませる。なお、外側とは3次元形状データ11が示す顔10の外側をいい、内側とはその逆をいうものとする。   For example, in the case of a fracture of the nasal bone, the three-dimensional shape data 11 is obtained at the position of the nose as shown by 11 'in FIG. 3A so that the face guard 20 does not directly contact the nose and a gap is formed between the nose. Protrusively partially outward. On the contrary, since the face guard 20 is positively contacted at the position of the cheekbone or the temple and it is desired to improve the holdability, the three-dimensional shape data 11 is partially depressed inward at these positions. Note that the outside means the outside of the face 10 indicated by the three-dimensional shape data 11, and the inside means the opposite.

修整後の3次元形状データ11の例を図3(b)に示す。3次元形状データ11は、前記したように所定のデータ形式に変換され、これによりスライスデータが作成される。   An example of the modified three-dimensional shape data 11 is shown in FIG. As described above, the three-dimensional shape data 11 is converted into a predetermined data format, thereby creating slice data.

3Dプリンタ7は、上記した修整後の3次元形状データ11に基づき、前記したように石膏型12を製作する(S13)。石膏型12の製作後、シート14の成形時に必要な前記の孔が穿孔される。なお、S12の3次元形状データ11の修整時にこの孔も含めた3次元形状データ11を作成しておき、3Dプリンタ7によって当該孔も含めた石膏型12を作成することも可能である。   The 3D printer 7 produces the gypsum mold 12 as described above based on the three-dimensional shape data 11 after the modification (S13). After the gypsum mold 12 is manufactured, the holes necessary for forming the sheet 14 are drilled. It is also possible to create the three-dimensional shape data 11 including the hole when the three-dimensional shape data 11 of S12 is modified, and to create the plaster mold 12 including the hole by the 3D printer 7.

そして、成形装置9により、前記したように石膏型12に沿ってシート14を成形する(S14)。この後、成形後のシート14のフェイスガード20の部分を切取り、さらに、視界を確保するために目等に当たる部分を除去する。そして、必要な部材、例えばクッション性をもたせるためのスポンジや顔に固定を行うための面ファスナーなどの固定具を取付けるなどして、フェイスガード20が製作される。フェイスガード20には、印刷等により着色を施し柄等を付与することも可能である。   And the sheet | seat 14 is shape | molded by the shaping | molding apparatus 9 along the plaster mold 12 as mentioned above (S14). Thereafter, the portion of the face guard 20 of the molded sheet 14 is cut off, and further, the portion that hits the eyes or the like is removed in order to secure a field of view. Then, the face guard 20 is manufactured by attaching a necessary member, for example, a sponge for providing cushioning properties or a fastener such as a hook-and-loop fastener for fixing the face. The face guard 20 can be colored by printing or the like to be given a pattern or the like.

以上説明したように、本実施形態によれば、装着者の顔10の表面そのものを直接計測した3次元形状データ11を用いて、フェイスガード20を製作するための石膏型12を3Dプリンタ7により製作し、石膏型12を用いて成形装置9によりシート14を成形してフェイスガード20を製作できる。このように3次元形状データ11から直接石膏型12が製作できるので前述したような型取りが不要となり、フェイスガード20の製作工程が簡易なものとなる。   As described above, according to the present embodiment, the 3D printer 7 is used to form the gypsum mold 12 for manufacturing the face guard 20 using the three-dimensional shape data 11 obtained by directly measuring the surface of the wearer's face 10 itself. The face guard 20 can be manufactured by forming the sheet 14 by the forming device 9 using the plaster mold 12. Since the plaster mold 12 can be manufactured directly from the three-dimensional shape data 11 in this way, the above-described molding is not required, and the manufacturing process of the face guard 20 is simplified.

また、情報処理装置5により3次元形状データ11の修整を行うことにより、従来石膏型12を直接修整することで行っていた作業をデータ上で行うことができ、フェイスガード20の製作がより効率化できる。この際、3次元形状データ11の一部を外側に突出させたり内側に窪ませたりすることで、フェイスガード20に患部と直接接触しない箇所を設けたり、フェイスガード20のホールド性を高めたりできる。   In addition, by modifying the three-dimensional shape data 11 by the information processing device 5, the work that has been performed by directly modifying the plaster mold 12 can be performed on the data, and the production of the face guard 20 is more efficient. Can be At this time, by projecting a part of the three-dimensional shape data 11 to the outside or indenting the inside, it is possible to provide the face guard 20 with a portion that does not directly contact the affected part or to improve the holdability of the face guard 20. .

また、本実施形態では3次元形状データ取得装置3として、3Dスキャナ、特に顔10の表面の3次元形状を非接触で計測可能な前記した非接触式の3Dスキャナを用いることで、計測時の不快感を無くすことが可能である。   In this embodiment, the 3D shape data acquisition device 3 is a 3D scanner, particularly the non-contact 3D scanner that can measure the 3D shape of the surface of the face 10 in a non-contact manner. It is possible to eliminate discomfort.

加えて、3Dプリンタ7では、石膏粉を接着材により固めることで、シート14等の成形に好適な強度を有する石膏型12を低コストで製作できる。ただし、石膏型12にかえて金属や樹脂製の型を用いることも可能であり、この場合、3Dプリンタ7は金属や樹脂を成形するものを用いる。   In addition, in the 3D printer 7, the gypsum mold 12 having strength suitable for forming the sheet 14 and the like can be manufactured at low cost by hardening the gypsum powder with an adhesive. However, it is also possible to use a metal or resin mold in place of the plaster mold 12, and in this case, the 3D printer 7 uses a metal or resin molding.

例えば金属製の型を作成する場合、3Dプリンタ7としては、金属粉を敷き均して前記のスライスデータに基づきヘッドからレーザー等を照射し金属粉を焼結させる工程を、下層のスライスデータから上層のスライスデータへと繰り返し、金属を積層させて3次元形状データに基づく型を作成するものを用いればよい。   For example, when creating a metal mold, the 3D printer 7 performs a process of spreading metal powder, irradiating a laser or the like from the head based on the slice data, and sintering the metal powder from the lower slice data. What is necessary is just to use what makes the type | mold based on three-dimensional shape data by laminating | stacking a metal repeatedly to upper slice data.

また、樹脂製の型を製作する場合、3Dプリンタ7としては、前記のスライスデータに基づきノズルヘッドからUV(Ultra Violet)硬化性樹脂を塗布し、これを紫外線で固化させる工程を下層から上層へと繰り返し樹脂を積層させるものや、スライスデータに基づきノズルヘッドから溶融樹脂を塗布する工程を下層から上層へと繰り返し樹脂を積層させるものを用いればよい。   When a resin mold is manufactured, the 3D printer 7 applies a UV (Ultra Violet) curable resin from the nozzle head based on the slice data and solidifies it with ultraviolet rays from the lower layer to the upper layer. What is necessary is just to use what laminates | stacks resin repeatedly, and what laminates | stacks resin repeatedly from the lower layer to the upper layer in the process of apply | coating molten resin from a nozzle head based on slice data.

前記のような石膏型12は、作業者により形状の微調整が可能で個人用のカスタマイズ品としては有効ではあるが、量産用にフェイスガード20等の多数回の複製を行うには若干脆い面もある。このようなケースでは、上記のような金属製の型や樹脂製の型を用いることが有効となる。例えば金属製の型を用いる場合は、形状の補正が不要な単純な形状を大量生産する際に好適である。一方、樹脂製の型を用いる場合は、石膏ほど微調整はできないものの、ある程度の調整は可能であるため、複雑な形状を大量に生産する際に好適である。   The gypsum mold 12 as described above can be finely adjusted by an operator and is effective as a customized product for personal use. However, the gypsum mold 12 is slightly fragile in order to replicate the face guard 20 and the like many times for mass production. There is also. In such a case, it is effective to use a metal mold or a resin mold as described above. For example, when a metal mold is used, it is suitable for mass production of simple shapes that do not require shape correction. On the other hand, when a resin mold is used, fine adjustment is not possible as much as gypsum, but it can be adjusted to some extent, and is suitable for mass production of complicated shapes.

また、本実施形態は、装具として顔に装着するフェイスガード20を製作する例を挙げて説明した。フェイスガード20の製作は、前述したように複雑な作業となり型取りの際に不快感を与えることも多いので、本発明を適用するのに特に好適である。   Moreover, this embodiment gave and demonstrated the example which manufactures the face guard 20 with which a face is mounted | worn as an orthosis. The manufacture of the face guard 20 is particularly suitable for applying the present invention because it is a complicated operation as described above and often causes discomfort during mold making.

しかしながら、装具はフェイスガード20に限らない。例えば腕や脚に装着するプロテクターのようなものでも同様に製作可能であり、お面などパーティーグッズ等の製作にも適用できる。また装具は人間に装着するものにも限らず、人間以外の動物や樹木等の植物へ装着するものでも同様に製作できる。   However, the orthosis is not limited to the face guard 20. For example, a protector attached to an arm or leg can be produced in the same manner, and can be applied to production of party goods such as masks. In addition, the brace is not limited to those worn by humans, but can be produced in the same manner by those worn on animals other than humans and plants such as trees.

また、本実施形態では、顔10の表面の3次元形状を凸形状で表すポジ型の石膏型12を製作したが、顔10の表面の3次元形状を凹形状で表した図4(a)に示すようなネガ型の石膏型12aも製作できる。S14では、この石膏型12aの内面にシート14を密着させ、シート14を成形することが可能である。   In this embodiment, the positive gypsum mold 12 representing the three-dimensional shape of the surface of the face 10 as a convex shape is manufactured, but FIG. 4A shows the three-dimensional shape of the surface of the face 10 as a concave shape. A negative plaster mold 12a as shown in FIG. In S14, the sheet 14 can be formed by bringing the sheet 14 into close contact with the inner surface of the plaster mold 12a.

この場合、S12の3次元形状データ11の修整時には、図4(b)の11aに示すように、S11で取得した3次元形状データ11の高低を反転する。さらに、シート14の厚み等を考慮して3次元形状データ11aを外側に向かって法線方向に所定幅拡げた3次元形状データ11a’を作成する。   In this case, when the three-dimensional shape data 11 is modified in S12, the height of the three-dimensional shape data 11 acquired in S11 is inverted as indicated by 11a in FIG. 4B. Further, in consideration of the thickness of the sheet 14 and the like, three-dimensional shape data 11a 'is created by expanding the three-dimensional shape data 11a by a predetermined width in the normal direction toward the outside.

そして、前記と同様、鼻骨等の患部に当たる位置では、11a”に示すように3次元形状データ11a’を部分的に外側に突出させ、フェイスガード20が患部に直接触れないようにする。また逆に、頬骨やこめかみの位置など、積極的にフェイスガード20を顔面に接触させたい位置では、3次元形状データを内側に向かって部分的に若干窪ませる。図4(c)に、こうして修整を行った後の3次元形状データ11の例を示す。   Similarly to the above, at the position where it hits the affected part such as the nasal bone, the three-dimensional shape data 11a ′ partially protrudes outward as shown by 11a ″ so that the face guard 20 does not directly touch the affected part. In addition, at a position where the face guard 20 is to be positively brought into contact with the face, such as the position of the cheekbone or the temple, the three-dimensional shape data is partially depressed inwardly, as shown in FIG. The example of the three-dimensional shape data 11 after performing is shown.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment, and description of similar points will be omitted.

図5は、第2の実施形態に係る製作システム1aを示す図である。この製作システム1aは、3Dプリンタ7によって直接フェイスガード20を製作し、成形装置9が省略される点で第1の実施形態と異なる。   FIG. 5 is a diagram showing a production system 1a according to the second embodiment. This manufacturing system 1a is different from the first embodiment in that the face guard 20 is directly manufactured by the 3D printer 7 and the molding apparatus 9 is omitted.

図6は製作システム1aによるフェイスガード20の製作方法の手順を示すフローチャートである。図6のS21は前記のS11と同様の工程であるが、S22では、作業者の入力等に応じて情報処理装置5が3次元形状データ11の修整を行うことにより、フェイスガード20を製作するための3次元形状データ11が作成される。   FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing the face guard 20 by the manufacturing system 1a. 6 is the same process as S11 described above, but in S22, the information processing apparatus 5 modifies the three-dimensional shape data 11 in accordance with the input of the operator, and thereby the face guard 20 is manufactured. For this purpose, three-dimensional shape data 11 is created.

例えば、図7(a)に示すようにシート14の厚み等を考慮して3次元形状データ11を外側に向かって法線方向に所定幅拡げた3次元形状データ11bを作成する。前記と同様、鼻骨等の患部に当たる位置では、11b’に示すように3次元形状データ11bを部分的に外側に突出させ、フェイスガード20が患部に直接触れないようにできる。また逆に、頬骨やこめかみの位置など、積極的にフェイスガード20を顔面に接触させたい位置では、3次元形状データ11bを部分的に内側に若干窪ませる。   For example, as shown in FIG. 7A, the three-dimensional shape data 11b is created by expanding the three-dimensional shape data 11 by a predetermined width in the normal direction toward the outside in consideration of the thickness of the sheet 14 and the like. Similarly to the above, at a position corresponding to the affected part such as the nasal bone, the three-dimensional shape data 11b can be partially protruded outward as indicated by 11b 'so that the face guard 20 does not directly touch the affected part. Conversely, the three-dimensional shape data 11b is slightly recessed inward at a position where the face guard 20 is to be actively brought into contact with the face, such as the position of the cheekbone or the temple.

こうして作成したデータについて、フェイスガード20の製作に必要な部分を切り出し、また目等に当たる部分を空洞とする。このようにして修整した後の3次元形状データ11の例を図7(b)に示す。この3次元形状データ11も、前記したように所定のデータ形式に変換され、これによりスライスデータが作成される。   With respect to the data thus created, a portion necessary for manufacturing the face guard 20 is cut out, and a portion corresponding to an eye or the like is a cavity. FIG. 7B shows an example of the three-dimensional shape data 11 after the correction as described above. The three-dimensional shape data 11 is also converted into a predetermined data format as described above, thereby creating slice data.

3Dプリンタ7は、修整後の3次元形状データ11に基づいて、フェイスガード20の素材を前記したように成形する(S23)。   The 3D printer 7 forms the material of the face guard 20 as described above based on the corrected three-dimensional shape data 11 (S23).

例えばフェイスガード20を樹脂で製作する場合、前記したようなUV硬化性樹脂や溶融樹脂を用いて成形を行う3Dプリンタ7を使用する。UV硬化性樹脂や溶融樹脂の成形後、必要な部材を取付けることでフェイスガード20が製作される。UV硬化性樹脂や溶融樹脂に着色を施しておくことにより、フェイスガード20に所望の柄を付与することも可能である。   For example, when the face guard 20 is made of resin, the 3D printer 7 that performs molding using a UV curable resin or a molten resin as described above is used. After molding the UV curable resin or molten resin, the face guard 20 is manufactured by attaching necessary members. It is also possible to give a desired pattern to the face guard 20 by coloring the UV curable resin or the molten resin.

以上説明した第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また石膏型12の製作が省略されるので、より迅速にフェイスガード20が製作できる。さらに、第2の実施形態の場合は、3次元形状データ11の修整によりフェイスガード20をハニカム構造に成形する等による軽量化や強度の確保も可能となる利点がある。これは第1の実施形態のように石膏型12等を用いてシート14を成形する場合には困難な作業である。一方、第1の実施形態では、従来と同様石膏型12を用いてシート14を成形するので、作業者の熟練性により作業を正確に行える利点がある。   Also in the second embodiment described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, since the production of the plaster mold 12 is omitted, the face guard 20 can be produced more quickly. Furthermore, in the case of the second embodiment, there is an advantage that the weight can be reduced and the strength can be secured by forming the face guard 20 into a honeycomb structure by modifying the three-dimensional shape data 11. This is a difficult task when the sheet 14 is formed using the plaster mold 12 or the like as in the first embodiment. On the other hand, in the first embodiment, since the sheet 14 is formed using the gypsum mold 12 as in the prior art, there is an advantage that the work can be performed accurately by the skill of the operator.

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

1、1a;製作システム
3;3次元形状データ取得装置
5;情報処理装置
7;3Dプリンタ
9;成形装置
10;顔
11、11’、11a、11a’、11a”、11b、11b’;3次元形状データ
12、12a;石膏型
14;シート
20;フェイスガード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a; Production system 3; Three-dimensional shape data acquisition apparatus 5; Information processing apparatus 7; 3D printer 9; Molding apparatus 10; Faces 11, 11 ′, 11a, 11a ′, 11a ″, 11b, 11b ′; Shape data 12, 12a; plaster mold 14; sheet 20; face guard

Claims (9)

対象物に装着する装具の製作システムであって、
前記対象物の表面を計測した3次元形状データに基づいて、前記装具を製作するための型の製作、もしくは前記装具の素材の成形を行う3Dプリンタを具備することを特徴とする製作システム。
A production system for an orthosis to be attached to an object,
A production system comprising a 3D printer for producing a mold for producing the device or forming a material for the device based on three-dimensional shape data obtained by measuring the surface of the object.
前記型を用いて前記装具の素材を成形する成形装置を更に具備することを特徴とする請求項1記載の製作システム。   The manufacturing system according to claim 1, further comprising a molding device that molds the material of the appliance using the mold. 前記3次元形状データの修整を行うための情報処理装置を更に具備することを特徴とする請求項1または請求項2記載の製作システム。   The manufacturing system according to claim 1, further comprising an information processing device for modifying the three-dimensional shape data. 前記情報処理装置は、前記3次元形状データの一部を前記対象物の外側に突出させるか、もしくは前記対象物の内側に窪ませるかして前記3次元形状データを修整することを特徴とする請求項3記載の製作システム。   The information processing apparatus modifies the three-dimensional shape data by projecting a part of the three-dimensional shape data to the outside of the target object or denting the inside of the target object. The production system according to claim 3. 前記情報処理装置は、前記3次元形状データを前記対象物の外側に所定幅拡げることにより、前記3次元形状データを修整することを特徴とする請求項3または請求項4記載の製作システム。   The manufacturing system according to claim 3, wherein the information processing apparatus modifies the three-dimensional shape data by expanding the three-dimensional shape data by a predetermined width outside the object. 前記対象物の表面を計測する3次元形状データ取得装置を更に具備することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の製作システム。   The production system according to claim 1, further comprising a three-dimensional shape data acquisition device that measures the surface of the object. 前記3Dプリンタは、石膏粉を接着材により固めることで前記型を製作することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の製作システム。   The said 3D printer manufactures the said type | mold by hardening gypsum powder with an adhesive material, The manufacturing system in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記装具が、顔に装着するフェイスガードであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の製作システム。   The production system according to claim 1, wherein the orthosis is a face guard attached to a face. 対象物に装着する装具の製作方法であって、
3Dプリンタが、前記対象物の表面を計測した3次元形状データに基づいて、前記装具を製作するための型の製作、もしくは前記装具の素材の成形を行うことを特徴とする製作方法。
A method for producing a brace to be attached to an object,
A manufacturing method, wherein a 3D printer manufactures a mold for manufacturing the appliance or a material of the appliance based on three-dimensional shape data obtained by measuring the surface of the object.
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