JP2017144580A - Mold device - Google Patents

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浩太郎 西江
Kotaro Nishie
浩太郎 西江
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable molding a molded article on an outer peripheral surface of a shaft.SOLUTION: A mold device has a rotary driving mechanism 51, a holding part 52 rotary driven by the rotary driving mechanism 51 and for holding a rotary shaft 90 to be same shaft as the rotary driving mechanism 51, a nozzle 30 arranged in outer side in a diameter direction of the rotary shaft 90 and discharging a curable material in an inside of the diameter direction of the rotary shaft 90 toward the outer peripheral shaft 90 and a direct acting derive mechanism 20 for driving the nozzle 30 to the holding part 52 so that the nozzle 30 moves in the shaft direction of the rotary shaft 90 relatively to the rotary shaft 90.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、硬化性材料を回転軸の径方向内方へ吐出することによって回転軸の外周面に造型物を成型する造型装置に関する。   The present invention relates to a molding apparatus that molds a molding on the outer peripheral surface of a rotating shaft by discharging a curable material inward in the radial direction of the rotating shaft.

特許文献1には、造型テーブルの上方に配されたノズルが造型テーブルに対してX方向、Y方向、Z方向に相対移動及び回転するように、造型テーブルの位置制御をXY軸制御装置、Z軸制御装置及びθ軸制御装置によって行いつつ、ノズルから下方に向けて溶融素材を吐出する技術が開示されている。特許文献1では、ノズルや造型テーブルがX方向(X軸)、Y方向(Y軸)、Z方向(Z軸)及びθ軸に対してどのような向きになっているか明らかにされていないものの、ノズルから吐出された溶融素材が造型テーブル上に積層されるので、造形物が造型テーブルの垂直方向に成長するように成型される。   In Patent Document 1, the position of the molding table is controlled by an XY axis control device, Z so that the nozzle disposed above the molding table moves and rotates relative to the molding table in the X, Y, and Z directions. A technique is disclosed in which a molten material is discharged downward from a nozzle while being performed by an axis controller and a θ-axis controller. In Patent Document 1, it is not clarified how the nozzle and the molding table are oriented with respect to the X direction (X axis), the Y direction (Y axis), the Z direction (Z axis), and the θ axis. Since the molten material discharged from the nozzle is laminated on the molding table, the molded article is molded so as to grow in the vertical direction of the molding table.

特開2002−127251号公報JP 2002-127251 A

特許文献1に記載の技術を利用して、軸の外周面に造形物を成型するには、軸を倒伏した状態で造型テーブル上に設置する必要がある。そうした場合、軸の外周面全体に溶融素材を積層することができない。一方、軸を立てた状態で造型テーブル上に設置すると、ノズルから吐出された溶融素材が軸の外周面に沿って下方に落下するので、溶融素材が軸の外周面に付着せず、軸の外周面に造形物を成型することができない。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、軸の外周面に造形物を成型できるようにすることである。
In order to mold a molded article on the outer peripheral surface of the shaft using the technique described in Patent Document 1, it is necessary to place the molded product on a molding table with the shaft lying down. In such a case, the molten material cannot be laminated on the entire outer peripheral surface of the shaft. On the other hand, when the shaft is set up on the molding table, the molten material discharged from the nozzle falls downward along the outer peripheral surface of the shaft, so that the molten material does not adhere to the outer peripheral surface of the shaft, and A molded object cannot be molded on the outer peripheral surface.
Then, this invention is made | formed in view of the said situation, and the subject which this invention tends to solve is enabling it to shape | mold a molded article on the outer peripheral surface of a shaft.

上記目的を達成するための主たる発明は、回転駆動機構と、前記回転駆動機構によって回転駆動され、前記回転駆動機構の軸と同軸となるように回転軸を保持する保持部と、前記回転軸の径方向外方に配され、硬化性材料を前記回転軸の外周面に向けて前記回転軸の径方向内方に吐出するノズルと、前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に前記回転軸の軸方向に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する直動駆動機構と、を備える造型装置である。   A main invention for achieving the above object includes a rotation drive mechanism, a holding unit that is rotated by the rotation drive mechanism and holds the rotation shaft so as to be coaxial with the axis of the rotation drive mechanism, and the rotation shaft A nozzle that is arranged radially outward and discharges the curable material radially inward of the rotary shaft toward the outer peripheral surface of the rotary shaft; and the nozzle is relatively relative to the rotary shaft And a linear motion drive mechanism that drives the nozzle or the holding portion so as to move in the axial direction.

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。   Other characteristics of the present invention will be made clear by the description and drawings described later.

本発明によれば、回転軸の外周面に造形物を成型することができる。   According to the present invention, a model can be molded on the outer peripheral surface of the rotating shaft.

図1は、造型装置の正面図である。FIG. 1 is a front view of the molding apparatus. 図2は、造型装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the molding apparatus.

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。   At least the following matters will be apparent from the description and drawings described below.

回転駆動機構と、前記回転駆動機構によって回転駆動され、前記回転駆動機構の軸と同軸となるように回転軸を保持する保持部と、前記回転軸の径方向外方に配され、硬化性材料を前記回転軸の外周面に向けて前記回転軸の径方向内方へ吐出するノズルと、前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に前記回転軸の軸方向に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する直動駆動機構と、を備える造型装置が明らかとなる。
これにより、ノズルが回転軸の径方向内方へ硬化性材料を吐出するので、ノズルから吐出された硬化性材料が回転軸の外周面又はその外周面に堆積済みの層に付着する。また、直動駆動機構によりノズルが回転軸に対して相対的に回転軸の軸方向に移動され、回転駆動機構により回転軸が回転されるので、硬化性材料を回転軸の外周面全体に積層することができる。よって、回転軸の外周面に造形物を成型することができる。
A rotative drive mechanism, a holding unit that is rotationally driven by the rotary drive mechanism and that holds the rotary shaft so as to be coaxial with the axis of the rotary drive mechanism, and a curable material disposed radially outward of the rotary shaft A nozzle that discharges radially inward of the rotary shaft toward the outer peripheral surface of the rotary shaft, and the nozzle or the nozzle so that the nozzle moves in the axial direction of the rotary shaft relative to the rotary shaft A molding apparatus provided with a linear motion drive mechanism for driving the holding portion becomes clear.
Thereby, since the nozzle discharges the curable material inward in the radial direction of the rotating shaft, the curable material discharged from the nozzle adheres to the outer peripheral surface of the rotating shaft or a layer deposited on the outer peripheral surface. Further, since the nozzle is moved in the axial direction of the rotation axis relative to the rotation axis by the linear drive mechanism and the rotation axis is rotated by the rotation drive mechanism, the curable material is laminated on the entire outer peripheral surface of the rotation axis. can do. Therefore, a molded article can be molded on the outer peripheral surface of the rotating shaft.

前記回転駆動機構が前記保持部を間欠的に回転駆動し、前記保持部の一時停止中に前記直動駆動機構が前記ノズル又は前記保持部を前記回転軸の軸方向に駆動することが望ましい。
また、前記ノズルの吐出方向が鉛直下方であり、前記回転軸の軸方向が水平方向であることが望ましい。
これにより、保持部及び回転軸の一時停止中にノズルが回転軸に対して相対的に回転軸の軸方向に移動する際に、ノズルが硬化性樹脂を吐出して、ノズルの先端から吐出される硬化性材料が回転軸の外周面の母線をなぞるよう堆積される。回転軸の一時停止中に硬化性材料が堆積されるので、回転軸の外周面又はその外周面に堆積済みの層に付着した硬化性樹脂が安定する。
It is desirable that the rotation drive mechanism intermittently drives the holding unit to rotate, and the linear drive mechanism drives the nozzle or the holding unit in the axial direction of the rotation shaft while the holding unit is temporarily stopped.
Further, it is desirable that the discharge direction of the nozzle is vertically downward, and the axial direction of the rotating shaft is a horizontal direction.
As a result, when the nozzle moves in the axial direction of the rotating shaft relative to the rotating shaft while the holding unit and the rotating shaft are temporarily stopped, the nozzle discharges the curable resin and is discharged from the tip of the nozzle. The curable material is deposited so as to follow the generatrix of the outer peripheral surface of the rotating shaft. Since the curable material is deposited during the temporary stop of the rotating shaft, the outer peripheral surface of the rotating shaft or the curable resin attached to the deposited layer on the outer peripheral surface is stabilized.

前記造型装置が、前記回転軸の軸方向及び前記ノズルの吐出方向に対して直交する方向に前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する第二直動駆動機構を更に備えることが望ましい。
これにより、誤差により回転軸が回転駆動機構の軸に対して偏角していても、直動駆動機構による移動と第二直動駆動機構による移動との組み合わせによってノズルを回転軸の軸心や外周面の母線に沿って移動することができる。
The molding apparatus drives the nozzle or the holding portion so that the nozzle moves relative to the rotation axis in a direction orthogonal to the axial direction of the rotation shaft and the discharge direction of the nozzle. It is desirable to further include a two-linear drive mechanism.
As a result, even if the rotation axis is deviated from the axis of the rotation drive mechanism due to an error, the nozzle can be moved by the combination of the movement by the linear drive mechanism and the movement by the second linear drive mechanism. It can move along the generatrix of the outer peripheral surface.

前記造型装置が、前記ノズルの吐出方向に対して平行な方向に前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する第三直動駆動機構を更に備えることが望ましい。
これにより、硬化性材料が回転軸の外周面に積層されることによって回転軸の外周面の層の厚みが増加しても、層表面とノズルとの間隔を適切な距離に制御することができる。
The molding apparatus further includes a third linear motion drive mechanism for driving the nozzle or the holding portion so that the nozzle moves relative to the rotation axis in a direction parallel to the discharge direction of the nozzle. It is desirable to provide.
Thereby, even if the thickness of the layer of the outer peripheral surface of a rotating shaft increases by laminating | stacking a curable material on the outer peripheral surface of a rotating shaft, the space | interval of a layer surface and a nozzle can be controlled to an appropriate distance. .

前記造型装置が、前記回転軸が金属材料からなり、前記回転軸の外周面が凹凸に形成され、前記ノズルが前記硬化性材料として熱可塑性樹脂を吐出することが望ましい。
これにより、ノズルから吐出された熱可塑性樹脂が回転軸の外周面に定着しやすくなる。よって、熱可塑性樹脂からなる造型物と金属材料からなる回転軸とを一体化することができる。
In the molding apparatus, it is preferable that the rotating shaft is made of a metal material, an outer peripheral surface of the rotating shaft is formed to be uneven, and the nozzle discharges a thermoplastic resin as the curable material.
Thereby, the thermoplastic resin discharged from the nozzle is easily fixed on the outer peripheral surface of the rotating shaft. Therefore, the molded product made of the thermoplastic resin and the rotating shaft made of the metal material can be integrated.

===実施形態===
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
=== Embodiment ===
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below are given various technically preferable limitations for carrying out the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

<造形装置について>
図1は造型装置1の正面図であり、図2は造型装置1の側面図である。
図1及び図2に示すように、造型装置1は、機枠10と、ノズル30と、回転駆動機構51と、チャック(保持部)52と、X軸方向の直動駆動機構20と、Y軸方向の直動駆動機構40と、Z軸方向の直動駆動機構(昇降部35)とを備える。ここで、X軸、Y軸及びZ軸は互いに直交する。
<About modeling equipment>
FIG. 1 is a front view of the molding apparatus 1, and FIG. 2 is a side view of the molding apparatus 1.
As shown in FIGS. 1 and 2, the molding apparatus 1 includes a machine frame 10, a nozzle 30, a rotation drive mechanism 51, a chuck (holding portion) 52, a linear motion drive mechanism 20 in the X-axis direction, and a Y A linear motion drive mechanism 40 in the axial direction and a linear motion drive mechanism (lifting part 35) in the Z-axis direction are provided. Here, the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other.

<機枠について>
機枠10は板状のベース部11、サイド部12,13及びリア部14を有する。サイド部12,13がベース部11の左右両側部にそれぞれ立設され、リア部14がベース部11の後部に立設され、リア部14によってサイド部12,13の後部が連結されている。
<About the machine frame>
The machine frame 10 has a plate-like base portion 11, side portions 12 and 13, and a rear portion 14. The side portions 12 and 13 are erected on the left and right sides of the base portion 11, the rear portion 14 is erected on the rear portion of the base portion 11, and the rear portions of the side portions 12 and 13 are connected to each other.

<X軸方向の直動駆動機構について>
X軸方向の直動駆動機構20は、リニアガイド部材21,22、キャリッジ25、X軸方向直動伝動機構及びモーター26を有する。
リニアガイド部材21,22の左右両端部がサイド部12,13に支持され、リニアガイド部材21,22が左右に延在するようにサイド部12,13間に架設されている。リニアガイド部材21,22の延びる方向がX軸方向である。
<About the X-axis direction linear drive mechanism>
The X-axis direction linear motion drive mechanism 20 includes linear guide members 21 and 22, a carriage 25, an X-axis direction linear motion transmission mechanism and a motor 26.
The left and right ends of the linear guide members 21 and 22 are supported by the side portions 12 and 13, and the linear guide members 21 and 22 are installed between the side portions 12 and 13 so as to extend to the left and right. The direction in which the linear guide members 21 and 22 extend is the X-axis direction.

リニアガイド部材21,22には、キャリッジ25が摺動自在に取り付けられている。キャリッジ25はリニアガイド部材21,22に沿ってX軸方向に移動可能に設けられている。モーター26の動力がX軸方向直動伝動機構によってキャリッジ25に伝動し、モーター26によってキャリッジ25がX軸方向に移動される。X軸方向直動伝動機構は例えばベルト伝動機構、チェーン伝動機構、ボールねじ伝動機構又はピニオンラック機構である。   A carriage 25 is slidably attached to the linear guide members 21 and 22. The carriage 25 is provided so as to be movable along the linear guide members 21 and 22 in the X-axis direction. The power of the motor 26 is transmitted to the carriage 25 by the X-axis direction linear transmission mechanism, and the carriage 25 is moved in the X-axis direction by the motor 26. The X-axis direction linear transmission mechanism is, for example, a belt transmission mechanism, a chain transmission mechanism, a ball screw transmission mechanism, or a pinion rack mechanism.

<Z軸方向の直動駆動機構及びノズルについて>
キャリッジ25には、ノズル30及び昇降部35が搭載されている。ノズル30は、その先端が鉛直下方に向けられた状態で昇降部35を介してキャリッジ25に取り付けられている。昇降部35はノズル30をZ軸方向に駆動するものである。
<Z-axis direction linear drive mechanism and nozzle>
A nozzle 30 and an elevating part 35 are mounted on the carriage 25. The nozzle 30 is attached to the carriage 25 via the elevating part 35 with the tip thereof directed vertically downward. The elevating unit 35 drives the nozzle 30 in the Z-axis direction.

<熱可塑性樹脂の供給系について>
キャリッジ25には、ノズル30及び昇降部35の他に、タンク31、ヒータ33及び供給部34も搭載されている。
ノズル30は配管を介してタンク31に連結されている。タンク31には熱可塑性樹脂が貯留されている。タンク31及びノズル30にはヒータ33が設けられており、タンク31内及びノズル30内の熱可塑性樹脂がヒータ33によって加熱されて溶融される。ヒータ33によって溶融した樹脂が供給部34によってタンク31からノズル30の先端に送られて、供給部34の圧力によりノズル30が溶融樹脂をその先端から鉛直下方へ吐出する。ノズル30の吐出方向はZ軸方向に対して平行であり、X軸方向及びY軸方向に対して直交する。
<About thermoplastic resin supply system>
In addition to the nozzle 30 and the lifting / lowering unit 35, a tank 31, a heater 33, and a supply unit 34 are also mounted on the carriage 25.
The nozzle 30 is connected to a tank 31 through a pipe. The tank 31 stores a thermoplastic resin. The tank 31 and the nozzle 30 are provided with a heater 33, and the thermoplastic resin in the tank 31 and the nozzle 30 is heated and melted by the heater 33. Resin melted by the heater 33 is sent from the tank 31 to the tip of the nozzle 30 by the supply unit 34, and the nozzle 30 discharges the molten resin vertically downward from the tip by the pressure of the supply unit 34. The discharge direction of the nozzle 30 is parallel to the Z-axis direction and is orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction.

<Y軸方向の直動駆動機構について>
Y軸方向の直動駆動機構40はリニアガイド部材41、移動体42、Y軸方向直動伝動機構及びモーター46を有する。
リニアガイド部材41は、前後に延在するようにベース部11上に設けられている。上から又は下から見て、リニアガイド部材41がリニアガイド部材21,22に直交する。リニアガイド部材41が延びる方向がY軸方向である。
<Regarding the Y-axis direction linear drive mechanism>
The Y-axis direction linear drive mechanism 40 includes a linear guide member 41, a moving body 42, a Y-axis direction linear motion transmission mechanism, and a motor 46.
The linear guide member 41 is provided on the base portion 11 so as to extend in the front-rear direction. The linear guide member 41 is orthogonal to the linear guide members 21 and 22 when viewed from above or from below. The direction in which the linear guide member 41 extends is the Y-axis direction.

リニアガイド部材41には、移動体42が摺動自在に取り付けられている。移動体42はリニアガイド部材41に沿ってY軸方向に移動可能に設けられている。モーター46の動力がY軸方向直動伝動機構によって移動体42に伝動し、モーター46によって移動体42がY軸方向に移動される。Y軸方向直動伝動機構は例えばベルト伝動機構、チェーン伝動機構、ボールねじ伝動機構又はピニオンラック機構である。   A movable body 42 is slidably attached to the linear guide member 41. The moving body 42 is provided so as to be movable along the linear guide member 41 in the Y-axis direction. The power of the motor 46 is transmitted to the moving body 42 by the Y-axis direction linear transmission mechanism, and the moving body 42 is moved in the Y-axis direction by the motor 46. The Y-axis direction linear transmission mechanism is, for example, a belt transmission mechanism, a chain transmission mechanism, a ball screw transmission mechanism, or a pinion rack mechanism.

<回転駆動機構、チャック及び回転軸について>
移動体42には回転駆動機構(例えばモーター)51が取り付けられて、回転駆動機構51の動力出力軸がリニアガイド部材21,22に対して平行に設けられている。この回転駆動機構51の動力出力軸には、回転軸90を保持するチャック52が取り付けられている。回転軸90はチャック52に対して着脱可能である。回転軸90がチャック52に固定された状態では、回転軸90と回転駆動機構51の動力出力軸が同軸状に配置される。但し、チャック52に対する回転軸90の取付誤差が生じずに、回転軸90と回転駆動機構51の動力出力軸が完全に同軸状に配置されることもあるが、チャック52に対する回転軸90の取付誤差が生じて、回転軸90が回転駆動機構51の動力出力軸に対して僅かに偏角することもある。
<Rotation drive mechanism, chuck and rotating shaft>
A rotation drive mechanism (for example, a motor) 51 is attached to the moving body 42, and a power output shaft of the rotation drive mechanism 51 is provided in parallel to the linear guide members 21 and 22. A chuck 52 that holds the rotary shaft 90 is attached to the power output shaft of the rotary drive mechanism 51. The rotating shaft 90 can be attached to and detached from the chuck 52. In a state where the rotating shaft 90 is fixed to the chuck 52, the rotating shaft 90 and the power output shaft of the rotation drive mechanism 51 are arranged coaxially. However, the rotation shaft 90 and the power output shaft of the rotation drive mechanism 51 may be arranged completely coaxially without causing an error in the attachment of the rotation shaft 90 to the chuck 52, but the rotation shaft 90 is attached to the chuck 52. An error may occur, and the rotation shaft 90 may be slightly deviated from the power output shaft of the rotation drive mechanism 51.

回転軸90は例えば樹脂材料、セラミック材料、ガラス材料又は金属材料からなる。回転軸90がセラミック材料、ガラス材料又は金属材料である場合、回転軸90の外周面にはシボ加工、ローレット加工等による凹凸が形成されている。   The rotating shaft 90 is made of, for example, a resin material, a ceramic material, a glass material, or a metal material. When the rotating shaft 90 is a ceramic material, a glass material, or a metal material, the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 is formed with irregularities due to graining, knurling, or the like.

<制御部について>
モーター26,46、回転駆動機構51、ヒータ33、供給部34及び昇降部35は制御部によって制御される。
<About the control unit>
The motors 26 and 46, the rotation drive mechanism 51, the heater 33, the supply unit 34, and the elevating unit 35 are controlled by the control unit.

<造形装置の動作について>
続いて、造型装置1の動作及び造型装置1の使用方法について説明する。
回転軸90の端部をチャック52に装着し、回転軸90をX軸方向に延在させる。また、ヒータ33によりタンク31及びノズル30内の熱可塑性樹脂を加熱して、熱可塑性樹脂を溶融する。
<Operation of modeling equipment>
Then, the operation | movement of the molding apparatus 1 and the usage method of the molding apparatus 1 are demonstrated.
The end of the rotating shaft 90 is attached to the chuck 52, and the rotating shaft 90 extends in the X-axis direction. Further, the thermoplastic resin in the tank 31 and the nozzle 30 is heated by the heater 33 to melt the thermoplastic resin.

次に、モーター26が作動して、キャリッジ25がリニアガイド部材21,22の一端部にまで移動される。
次に、モーター46が作動して、移動体42、回転駆動機構51、チャック52及び回転軸90がモーター46によりY軸方向に移動されることによって回転軸90の軸心がノズル30の先端の真下に位置し、ノズル30が回転軸90の径方向外方、具体的には上方に位置する。このように回転軸90及びノズル30が位置決めされた状態では、ノズル30の先端からZ軸方向に延長させると、その延長線は回転軸90の外周面に交差するとともに回転軸90の軸心にも交差する。
Next, the motor 26 operates to move the carriage 25 to one end of the linear guide members 21 and 22.
Next, the motor 46 is operated, and the moving body 42, the rotation drive mechanism 51, the chuck 52, and the rotation shaft 90 are moved in the Y-axis direction by the motor 46, so that the axis of the rotation shaft 90 moves to the tip of the nozzle 30. The nozzle 30 is positioned directly below, and the nozzle 30 is positioned radially outward of the rotating shaft 90, specifically, above. In this state where the rotary shaft 90 and the nozzle 30 are positioned, when the Z axis is extended from the tip of the nozzle 30, the extension line intersects the outer peripheral surface of the rotary shaft 90 and the shaft center of the rotary shaft 90. Also cross.

その後、モーター26によりキャリッジ25及びノズル30がX軸方向に往復移動されるとともに、回転駆動機構51によってチャック52及び回転軸90が回転駆動機構51の動力出力軸回りに回転されることによって、回転軸90の外周面がノズル30の先端により走査される。キャリッジ25の移動中には、供給部34によって溶融した熱可塑性樹脂がノズル30へ送られて、ノズル30の先端から回転軸90の外周面に向けて吐出される。熱可塑性樹脂の噴射タイミング(供給部34の作動タイミング)が三次元モデルのデータに基づいて制御部によって制御され、熱可塑性樹脂が回転軸90の外周面に積層されることで、熱可塑性樹脂の積層体たる造形物が回転軸90の周囲に成型される。つまり、造形物は、回転軸90の径方向外方に成長するように成型される。なお、ノズル30から吐出された熱可塑性樹脂は、回転軸90の外周面又は堆積済みの熱可塑性樹脂に付着して、付着後すぐに自然空冷により硬化する。   Thereafter, the carriage 25 and the nozzle 30 are reciprocated in the X-axis direction by the motor 26, and the chuck 52 and the rotary shaft 90 are rotated around the power output shaft of the rotary drive mechanism 51 by the rotary drive mechanism 51. The outer peripheral surface of the shaft 90 is scanned by the tip of the nozzle 30. During the movement of the carriage 25, the thermoplastic resin melted by the supply unit 34 is sent to the nozzle 30 and discharged from the tip of the nozzle 30 toward the outer peripheral surface of the rotating shaft 90. The injection timing of the thermoplastic resin (operation timing of the supply unit 34) is controlled by the control unit based on the data of the three-dimensional model, and the thermoplastic resin is laminated on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90, so that the thermoplastic resin A modeled object that is a laminate is molded around the rotating shaft 90. That is, the modeled object is molded so as to grow outward in the radial direction of the rotating shaft 90. The thermoplastic resin discharged from the nozzle 30 adheres to the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 or the deposited thermoplastic resin, and is cured by natural air cooling immediately after the adhesion.

モーター26によるキャリッジ25の動作タイミングと回転駆動機構51による回転軸90の動作タイミングとの関係について詳細に説明する。回転駆動機構51により回転軸90が同一方向に所定角度ずつ間欠的に回転される。そして、回転軸90の回転が一時的に停止している間にキャリッジ25がモーター26によりリニアガイド部材21,22の一端部から他端部にまで往動し、次に回転軸90の回転が一時的に停止している間にキャリッジ25がモーター26によりリニアガイド部材21,22の他端部から一端部にまで復動する。このような動きが繰り返される。   The relationship between the operation timing of the carriage 25 by the motor 26 and the operation timing of the rotating shaft 90 by the rotation drive mechanism 51 will be described in detail. The rotary shaft 90 is intermittently rotated by a predetermined angle in the same direction by the rotation drive mechanism 51. Then, while the rotation of the rotating shaft 90 is temporarily stopped, the carriage 25 is moved forward from one end of the linear guide members 21 and 22 to the other end by the motor 26, and then the rotating shaft 90 is rotated. While temporarily stopped, the carriage 25 is moved back from the other end of the linear guide members 21 and 22 to one end by the motor 26. Such a movement is repeated.

キャリッジ25の移動中は、ノズル30の先端が回転軸90の上方において回転軸90の外周面の母線91に沿って移動される。従って、ノズル30の先端から吐出される熱可塑性樹脂が回転軸90の外周面の母線91をなぞるように堆積されていく。   During the movement of the carriage 25, the tip of the nozzle 30 is moved along the generatrix 91 on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 above the rotating shaft 90. Accordingly, the thermoplastic resin discharged from the tip of the nozzle 30 is deposited so as to trace the bus bar 91 on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90.

チャック52に対する回転軸90の取付誤差が生じ、回転軸90が回転駆動機構51の動力出力軸に対して偏角している場合には、以上のようなキャリッジ25の移動に合わせて、移動体42もモーター46によりY軸方向に移動される。具体的には、回転軸90が一時的に停止した際に、X軸を基準としてZ軸回りの回転軸90の偏角が検出器等によって検出され、移動体42の移動速度とキャリッジ25の移動速度との比が検出偏角に応じたものとなるように、モーター26,46の速度が制御部によって制御される。従って、回転軸90がX軸からZ軸回りに偏角しているものとしても、ノズル30の先端が回転軸90の上方において回転軸90の外周面の母線91に沿って移動される。   When there is an attachment error of the rotary shaft 90 with respect to the chuck 52 and the rotary shaft 90 is deviated with respect to the power output shaft of the rotary drive mechanism 51, the moving body moves in accordance with the movement of the carriage 25 as described above. 42 is also moved in the Y-axis direction by the motor 46. Specifically, when the rotating shaft 90 is temporarily stopped, the deviation angle of the rotating shaft 90 around the Z axis with respect to the X axis is detected by a detector or the like, and the moving speed of the moving body 42 and the carriage 25 are The speeds of the motors 26 and 46 are controlled by the control unit so that the ratio to the moving speed is in accordance with the detected deflection angle. Accordingly, even if the rotation shaft 90 is deviated from the X axis around the Z axis, the tip of the nozzle 30 is moved along the generatrix 91 on the outer peripheral surface of the rotation shaft 90 above the rotation shaft 90.

造形物の造型中は、回転軸90の外周面の熱可塑性樹脂層の厚みが増加していく上、熱可塑性樹脂層の厚みが一様ではない。そのような場合でも、以上のようなキャリッジ25の移動中に、昇降部35が三次元モデルのデータに基づいて制御部によって制御されて、ノズル30のZ軸方向の位置が制御されるので、ノズル30の先端から熱可塑性樹脂層の表面(但し、ノズル30の先端から回転軸90の外周面までの間に熱可塑性樹脂が存在しない場合には、回転軸90の外周面)までの距離が一定に保たれる。   During molding of the modeled object, the thickness of the thermoplastic resin layer on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 increases and the thickness of the thermoplastic resin layer is not uniform. Even in such a case, during the movement of the carriage 25 as described above, the elevating unit 35 is controlled by the control unit based on the data of the three-dimensional model, and the position of the nozzle 30 in the Z-axis direction is controlled. The distance from the tip of the nozzle 30 to the surface of the thermoplastic resin layer (however, when there is no thermoplastic resin between the tip of the nozzle 30 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 90) Kept constant.

<効果・利点について>
以上の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
(1) ノズル30が熱可塑性樹脂を回転軸90の外周面に向けて回転軸90の径方法内側へ吐出するので、ノズル30から吐出された硬化性材料が回転軸90の外周面又はその外周面に堆積済みの樹脂層に確実に付着する。また、回転軸90が間欠的に回転され、回転軸90の一時的停止期間中にノズル30がX軸方向に移動されるので、熱硬化性樹脂を回転軸90の外周面全体に積層して、造形物を成型することができる。
<About effects and benefits>
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the nozzle 30 discharges the thermoplastic resin toward the outer peripheral surface of the rotary shaft 90 to the inside of the diameter method of the rotary shaft 90, the curable material discharged from the nozzle 30 is the outer peripheral surface of the rotary shaft 90 or the outer periphery thereof. It adheres securely to the resin layer deposited on the surface. Further, since the rotating shaft 90 is intermittently rotated and the nozzle 30 is moved in the X-axis direction during a temporary stop period of the rotating shaft 90, the thermosetting resin is laminated on the entire outer peripheral surface of the rotating shaft 90. A molded object can be molded.

(2) ノズル30の先端から吐出される熱可塑性樹脂が回転軸90の上方から回転軸90の外周面の母線91をなぞるように堆積されていくので、熱可塑性樹脂が回転軸90の外周面又は堆積済みの樹脂層に付着した後に重力により回転軸90の周方向に流れ落ちない。特に、回転軸90の一時停止中に熱可塑性樹脂がノズル30の先端から吐出されるので、その熱可塑性樹脂が付着後に遠心力又は重力により流動することがない。 (2) Since the thermoplastic resin discharged from the tip of the nozzle 30 is deposited so as to trace the generatrix 91 of the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 from above the rotating shaft 90, the thermoplastic resin is outer peripheral surface of the rotating shaft 90. Or after adhering to the deposited resin layer, it does not flow down in the circumferential direction of the rotating shaft 90 due to gravity. In particular, since the thermoplastic resin is discharged from the tip of the nozzle 30 during the temporary stop of the rotating shaft 90, the thermoplastic resin does not flow due to centrifugal force or gravity after adhering.

(3) 回転軸90の外周面に凹凸が形成されているから、ノズル30の先端から吐出された熱可塑性樹脂が回転軸90の外周面に定着しやすい。よって、熱可塑性樹脂からなる造型物と金属材料からなる回転軸90とを一体化することができる。 (3) Since irregularities are formed on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90, the thermoplastic resin discharged from the tip of the nozzle 30 is easily fixed on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90. Therefore, the molded product made of the thermoplastic resin and the rotating shaft 90 made of the metal material can be integrated.

(4) ノズル30が昇降部35によりZ軸方向に移動されることによって、ノズル30の先端から熱可塑性樹脂の付着箇所までの距離を適切に調整することができる。 (4) By moving the nozzle 30 in the Z-axis direction by the elevating part 35, the distance from the tip of the nozzle 30 to the location where the thermoplastic resin is adhered can be adjusted appropriately.

(5) 回転軸90の軸心が誤差により偏角していても、ノズル30のX軸方向の移動と回転軸90のY軸方向の移動との合成によって、ノズル30の先端から吐出される熱可塑性樹脂が回転軸90の上方から回転軸90の外周面の母線91を正確になぞるように堆積される。 (5) Even if the axis of the rotating shaft 90 is deviated due to an error, the nozzle 30 is discharged from the tip of the nozzle 30 by combining the movement of the nozzle 30 in the X-axis direction and the movement of the rotating shaft 90 in the Y-axis direction. The thermoplastic resin is deposited so as to accurately trace the bus 91 on the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 from above the rotating shaft 90.

<変形例について>
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。
<About modification>
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and equivalents thereof are also included in the present invention. Changes from the above embodiment will be described below. The changes described below may be applied in combination as much as possible.

(1) 上記実施形態では、回転駆動機構51、チャック52及び回転軸90がリニアガイド部材41、移動体42、Y軸方向直動伝動機構及びモーター46によりY軸方向に移動する構成であった。それに対して、回転駆動機構51が例えばサイド部12に取り付けられ、回転駆動機構51、チャック52及び回転軸90がY軸方向に移動しないものとしてもよい。この場合、リニアガイド部材21,22、キャリッジ25、モーター26及びX軸方向直動伝動機構が、一体的にY軸方向の直動駆動機構によってY軸方向に移動するように駆動される。 (1) In the above embodiment, the rotation drive mechanism 51, the chuck 52, and the rotation shaft 90 are configured to move in the Y axis direction by the linear guide member 41, the moving body 42, the Y axis direction linear motion transmission mechanism, and the motor 46. . On the other hand, the rotation drive mechanism 51 may be attached to, for example, the side portion 12, and the rotation drive mechanism 51, the chuck 52, and the rotation shaft 90 may not move in the Y-axis direction. In this case, the linear guide members 21 and 22, the carriage 25, the motor 26, and the X-axis direction linear transmission mechanism are driven so as to move in the Y-axis direction integrally by the Y-axis direction linear drive mechanism.

(2) 上記実施形態では、ノズル30がリニアガイド部材21,22、キャリッジ25、モーター26及びX方向直動伝動機構によりX軸方向に移動する構成であった。それに対して、キャリッジ25が例えばリニアガイド部材21,22の中央部に固定された固定部であり、ノズル30がX軸方向に移動しないものとしてもよい。この場合、リニアガイド部材41、移動体42、モーター46及びY軸方向直動伝動機構が、一体的に直動駆動機構によってX軸方向に移動するように駆動される。 (2) In the above embodiment, the nozzle 30 is configured to move in the X-axis direction by the linear guide members 21 and 22, the carriage 25, the motor 26, and the X-direction linear motion transmission mechanism. On the other hand, the carriage 25 may be a fixed portion fixed to the center of the linear guide members 21 and 22, for example, and the nozzle 30 may not move in the X-axis direction. In this case, the linear guide member 41, the moving body 42, the motor 46, and the Y-axis direction linear transmission mechanism are driven so as to integrally move in the X-axis direction by the linear drive mechanism.

(3) 上記実施形態では、ノズル30が昇降部35によってZ軸方向に移動する構成であった。それに対して、ノズル30がキャリッジ25に固定され、ノズル30がZ軸方向に移動しないものとしてもよい。この場合、リニアガイド部材41、移動体42、モーター46及びY軸方向直動伝動機構が一体的に昇降部によってZ軸方向に移動するように駆動される。 (3) In the above embodiment, the nozzle 30 is configured to move in the Z-axis direction by the elevating unit 35. On the other hand, the nozzle 30 may be fixed to the carriage 25 and the nozzle 30 may not move in the Z-axis direction. In this case, the linear guide member 41, the moving body 42, the motor 46, and the Y-axis direction linear transmission mechanism are driven so as to move integrally in the Z-axis direction by the elevating unit.

(4) 上記実施形態では、タンク31に貯留された熱溶融性材料が熱可塑性樹脂であったが、低温溶融性金属(例えば、はんだ)であってもよい。 (4) In the above embodiment, the hot-melt material stored in the tank 31 is a thermoplastic resin, but it may be a low-melting metal (for example, solder).

(5) 上記実施形態では、熱可塑性樹脂がヒータ33により溶融した状態で供給部34によりノズル30に供給されたが、固化した状態の熱可塑性樹脂又は低温溶融性金属がノズル30に供給されてもよい。この場合、熱可塑性樹脂製又は低温溶融性金属製の線材が例えばリア部14にリールに巻回されており、リールから引き出された線材がローラーやプーリー等によってノズル30の先端にまで案内され、ノズル30の先端にヒータが設けられている。そして、ローラー又はプーリー等がモーター等によって回転駆動されることによって線材がノズル30に送られ、ノズル30の先端のヒータにより線材の先端部が加熱されて溶融し、溶融した材料がノズル30の先端から吐出される。ここで、これらローラー、プーリー及びモーターの組み合わせが、線材をノズル30に供給する供給部である。 (5) In the above embodiment, the thermoplastic resin is supplied to the nozzle 30 by the supply unit 34 while being melted by the heater 33, but the solidified thermoplastic resin or low-temperature melting metal is supplied to the nozzle 30. Also good. In this case, a wire made of a thermoplastic resin or a low-melting metal is wound around a reel around the rear portion 14, for example, and the wire drawn from the reel is guided to the tip of the nozzle 30 by a roller, a pulley, etc. A heater is provided at the tip of the nozzle 30. Then, the roller or pulley is rotated and driven by a motor or the like, so that the wire is sent to the nozzle 30, the tip of the wire is heated and melted by the heater at the tip of the nozzle 30, and the molten material is It is discharged from. Here, the combination of the roller, the pulley, and the motor is a supply unit that supplies the wire to the nozzle 30.

(6) 上記実施形態では、タンク31に貯留された材料が熱可塑性樹脂であったのに対し、紫外線硬化性樹脂がタンク31に貯留され、ノズル33が紫外線硬化性樹脂を吐出するものとしてもよい。この場合、ヒータ33が設けられていない。また、回転軸90の外周面に向けて紫外線を照射する紫外線照射器がキャリッジ25や回転軸90の上方に設置されており、回転軸90の外周面又は堆積済みの樹脂に付着した紫外線硬化性樹脂が紫外線により硬化する。 (6) In the above embodiment, the material stored in the tank 31 is a thermoplastic resin, whereas the ultraviolet curable resin is stored in the tank 31 and the nozzle 33 discharges the ultraviolet curable resin. Good. In this case, the heater 33 is not provided. Further, an ultraviolet irradiator for irradiating ultraviolet rays toward the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 is installed above the carriage 25 and the rotating shaft 90, and the ultraviolet curable material attached to the outer peripheral surface of the rotating shaft 90 or the deposited resin. The resin is cured by ultraviolet rays.

1…造型装置, 20…X軸方向の直動駆動機構, 30…ノズル, 35…昇降部(第三直動駆動機構), 40…Y軸方向の直動駆動機構(第二直動駆動機構), 51…回転駆動機構, 52…チャック(保持部)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Molding apparatus, 20 ... X-axis direction linear drive mechanism, 30 ... Nozzle, 35 ... Elevating part (third linear drive mechanism), 40 ... Y-axis direction linear drive mechanism (second linear drive mechanism) ), 51 ... Rotation drive mechanism, 52 ... Chuck (holding part)

Claims (6)

回転駆動機構と、
前記回転駆動機構によって回転駆動され、前記回転駆動機構の軸と同軸となるように回転軸を保持する保持部と、
前記回転軸の径方向外方に配され、硬化性材料を前記回転軸の外周面に向けて前記回転軸の径方向内方へ吐出するノズルと、
前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に前記回転軸の軸方向に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する直動駆動機構と、を備える造型装置。
A rotation drive mechanism;
A holder that is rotationally driven by the rotary drive mechanism and holds the rotary shaft so as to be coaxial with the axis of the rotary drive mechanism;
A nozzle that is arranged radially outward of the rotating shaft and discharges a curable material radially inward of the rotating shaft toward an outer peripheral surface of the rotating shaft;
And a linear motion drive mechanism that drives the nozzle or the holding portion so that the nozzle moves in the axial direction of the rotation shaft relative to the rotation shaft.
前記回転駆動機構が前記保持部を間欠的に回転駆動し、前記保持部の一時停止中に前記直動駆動機構が前記ノズル又は前記保持部を前記回転軸の軸方向に駆動する請求項1に記載の造型装置。   The rotation driving mechanism intermittently drives the holding unit to rotate, and the linear motion driving mechanism drives the nozzle or the holding unit in the axial direction of the rotating shaft while the holding unit is temporarily stopped. The molding apparatus as described. 前記ノズルの吐出方向が鉛直下方であり、前記回転軸の軸方向が水平方向である請求項1又は2に記載の造型装置。   The molding apparatus according to claim 1 or 2, wherein a discharge direction of the nozzle is vertically downward, and an axial direction of the rotation shaft is a horizontal direction. 前記回転軸の軸方向及び前記ノズルの吐出方向に対して直交する方向に前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する第二直動駆動機構を更に備える請求項1から3の何れか一項に記載の造型装置。   A second linear drive mechanism that drives the nozzle or the holding portion so that the nozzle moves relative to the rotation shaft in a direction orthogonal to the axial direction of the rotation shaft and the discharge direction of the nozzle. The molding apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising: 前記ノズルの吐出方向に対して平行な方向に前記ノズルが前記回転軸に対して相対的に移動するように前記ノズル又は前記保持部を駆動する第三直動駆動機構を更に備える請求項1から4の何れか一項に記載の造型装置。   The apparatus further comprises a third linear drive mechanism that drives the nozzle or the holding portion so that the nozzle moves relative to the rotation axis in a direction parallel to the discharge direction of the nozzle. The molding apparatus according to any one of 4. 前記回転軸が金属製材料からなり、前記回転軸の外周面が凹凸に形成され、前記ノズルが前記硬化性材料として熱可塑性樹脂を吐出する請求項1から5の何れか一項に記載の造型装置。   The molding according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotating shaft is made of a metal material, an outer peripheral surface of the rotating shaft is formed to be uneven, and the nozzle discharges a thermoplastic resin as the curable material. apparatus.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI686288B (en) * 2019-06-03 2020-03-01 龍華科技大學 Three dimensional printer with correction mechanism
WO2021171371A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-02 株式会社ニコン Processing system
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