JP3402694B2 - 立体樹脂モデル作成装置 - Google Patents

立体樹脂モデル作成装置

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JP3402694B2 JP26436393A JP26436393A JP3402694B2 JP 3402694 B2 JP3402694 B2 JP 3402694B2 JP 26436393 A JP26436393 A JP 26436393A JP 26436393 A JP26436393 A JP 26436393A JP 3402694 B2 JP3402694 B2 JP 3402694B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、紫外線硬化樹脂を積層
加工法により加工して立体樹脂モデルを作成する立体樹
脂モデル作成装置に関する。 【0002】 【従来の技術】立体樹脂モデル作成システムは、立体形
状の等高線データを基に、紫外線硬化樹脂に対して選択
的なレーザ照射を行い、各高さ毎の薄板形状を順次作成
して積み重ねる方法(積層加工法)により、目的とする
3次元形状を完成する。この様な立体樹脂モデル作成シ
ステムは、従来の手作業による試作品の作成や、金型の
試作を不要とする上、短時間で3次元のプロトタイプモ
デルを提供できるものとして注目されている。 【0003】3次元造形には除去加工法と付着加工法が
ある。除去加工法は、3次元物体を外側から加工して行
くため、立体形状の内部構造までは加工できない。これ
に対し、付着加工法は立体形状の内部構造まで加工でき
る。積層加工法は、付着加工法に属する。使用する紫外
線硬化樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリ
レート、エポキシ、ポリエステルアクリレート等であ
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】従来の立体樹脂モデル
作成システムで作成された立体樹脂モデルの色は、使用
した紫外線硬化樹脂が有する一様な素材色であるため、
凹凸を伴う完成品の立体形状を視覚的に把握しにくい問
題がある。本発明の目的は、完成品の立体形状を視覚的
に把握し易いように着色する立体樹脂モデル作成装置を
提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の立体樹脂モデル
作成装置は、3次元データに基づき積算造形によって
降テーブル上に立体樹脂モデルを作成する手段と、複数
色のインクを選択的に噴射できるカラーインク噴射手段
と、前記昇降テーブル上に作成された立体樹脂モデルを
前記昇降テーブル上に載置させたまま前記3次元データ
に基づいて前記カラーインク噴射手段を前記立体樹脂モ
デルの立体形状に沿って相対的に移動させる手段と、
の手段で前記カラーインク噴射手段を前記立体樹脂モデ
ルの立体形状に沿って移動させながら前記3次元データ
と対をなす色データに基づいて前記カラーインク噴射手
段から対応する色のカラーインクを噴射させて前記立体
樹脂モデルの表面に着色する手段とを備えることを特徴
とする。 【0006】 【作用】カラーインク噴射手段によって立体樹脂モデル
の表面に部分的に他の部分と異なる着色をすると、立体
樹脂モデルの立体形状を色の違いから明瞭に認識するこ
とができ、完成品の立体イメージをモデル段階で的確に
把握することができる。 【0007】 【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の基本構成を示す概略構成図で
ある。本発明の装置構成は、立体樹脂モデル作成部1
0、着色部20および3次元データ処理部30に大別さ
れる。立体樹脂モデル作成部10には、レーザ照射装置
11と、液状の紫外線硬化樹脂12を収容した容器13
と、レーザ照射装置11からのレーザビーム14が照射
されて硬化した立体樹脂モデル15を回転させるターン
テーブル16およびその駆動源となるモータ17と、立
体樹脂モデル15を昇降させる昇降テーブル18および
その駆動源となるエレベータ19とが含まれる。 【0008】着色部20は、例えばインクジェットプロ
ッタであり、複数色のインクを選択的に噴射できるカラ
ーインク噴射ノズル21と、立体樹脂モデル15を作成
した3次元データに基づいて噴射ノズル21を立体樹脂
モデル15の立体形状に沿って相対的に移動させる手段
と、前記3次元データと対をなす色データに基づいて噴
射ノズル21から対応する色のカラーインクを噴射させ
て立体樹脂モデル15の表面に着色する手段とを備え
る。この場合、噴射ノズル21と樹脂モデル15との距
離を常に一定に保つことで、塗色の均一性を維持し、塗
装品質を向上させることができる。 【0009】3次元データ処理部30は、立体樹脂モデ
ル15の3次元CADデータおよび着色用の色データを
作成し、3次元データから抽出した等高線データをレー
ザ照射装置11に入力する一方、3次元データおよび色
データを着色部20に入力するホストコンピュータであ
る。 【0010】図2は、図1に示す装置の概略動作を示す
図である。図2(a)に示すように、レーザ14を液相
の紫外線硬化樹脂12の表面に照射すると、表面の薄い
樹脂層が硬化し、モデル15の一部を形成する。昇降テ
ーブル18を順次引き下げながら、必要に応じてターン
テーブル16を回転させ、レーザ14を等高線データに
従い照射し続けると、モデル15が次第に積層形成さ
れ、やがて図2(b)の様に全体が完成する。 【0011】従来は、この段階で完成モデルとしていた
が、本発明ではこの完成モデル15に対し着色する。図
2(c)はこの様子を示している。着色部20のノズル
21を完成モデル15に接近させ、このノズル21をモ
デル15を形成した3次元データに従い移動させなが
ら、色データに従いノズル21からR,G,B3原色の
カラーインクを噴射する。この時、モデル15を載せた
ターンテーブル16を回転させ、また昇降テーブル18
を昇降させることで、ノズル21の3次元データに対応
する相対移動を補完する。 【0012】図3は、本発明の一実施例を示す斜視図で
ある。着色部20は3原色のインクを噴射できるインク
ジェットプロッタである。このプロッタ20の上段部は
機構部で、インク噴射用のノズルヘッド21は、水平方
向Hに移動可能なスライドアームの先端に回転可能に取
り付けられている。このスライドアーム22の側面には
ラック24が形成してあり、これに噛み合ったピニオン
ギア25をスライドアーム用モータ26で回転させるこ
とで、スライドアーム22は水平方向Hに移動する。ノ
ズルヘッド21は、スライドアーム22の屈曲した先端
に軸止され、ノズル回転用モータ23で垂直面内でθV
方向に回転させられる。プロッタ20の下段部はインク
ジェットコントローラ部27であり、色データに従う噴
射制御信号がノズルケーブル28を通してノズルヘッド
21に伝達される。このコントローラ部27はまた3次
元データに従いモータ23,26を制御する。 【0013】立体樹脂モデル15は、水平面内でθH
向に回転するターンテーブル16上に載置され、ターン
テーブル用モータ17で回転させられる。ターンテーブ
ル16とモータ17は、エレベータ19と一体となった
昇降テーブル18により、昇降させられる。エレベータ
19の側面にはラック31が形成され、これと噛み合っ
たピニオン32がチェーン33を介してエレベータ用モ
ータ34で回転させられると、昇降する。昇降テーブル
18は、3本のガイドレール35に案内されて、垂直方
向Vに昇降する。36はガイドレール35に対応するキ
ーである。 【0014】エレベータ19は一対あり、一方のエレベ
ータのピニオン32の中心を通る伝達軸38が他方のエ
レベータのピニオンの中心部に連結される。外側ケース
40は、着色専用のものであるが、図1に示した容器1
3を兼用するようにしても良い。着色専用の場合は、タ
ーンテーブル16の中心部にはモデル15を載置するた
めの、中心位置決めライン37が描画されている。 【0015】図4は、図3の装置構成で使用される各種
アクチュエータの駆動システムを抽出したブロック図で
ある。プロッタ20の3次元制御用コントローラ部(イ
ンクジェットコントローラ部)27は、ホストCPU3
0からの3次元データを受けると、ノズルヘッド21を
モデル15に対し相対的に移動させるために、モータ3
4,17,26,23を適宜制御する。この場合、エレ
ベータ用モータ34はV方向ドライバ41で駆動し、タ
ーンテーブル用モータ17はθH 回転ドライバ42で駆
動し、スライドアーム用モータ26はH方向ドライバ4
3で駆動し、ノズル回転用モータ23はθV 回転ドライ
バ44で駆動する。 【0016】図5は、図3の構成の中で、ノズルヘッド
21をモデル15に対し相対的に移動させるための可動
部分を抽出した要部構成図である。スライドアーム22
を水平方向Hに移動させるモータ26は、モデル15に
対するヘッド21の水平方向の位置関係を調整する。ヘ
ッド21を垂直面内でθV 方向に回転させるモータ23
は、モデル15に対するヘッド21の垂直面内での角度
を調整する。ターンテーブル16を水平面内でθH に回
転させるモータ17は、モデル15に対するヘッド21
の水平面内での角度を調整する。昇降テーブル18を垂
直方向Vに移動させるモータ34は、モデル15に対す
るヘッド21の垂直方向Vの位置関係を調整する。以上
の可動部分により、ヘッド21はモデル15を形成した
3次元データに従い、モデル15の任意の座標位置を3
次元空間内で指向できる。 【0017】ノズルヘッド21はモデル15の表面のみ
に着色するだけでなく、図6に示すように、中空状のモ
デル15の内部にノズルヘッド21を挿入して、モデル
15の内壁面に着色することも可能である。 【0018】図5に要部を示す機構は、図7に示すよう
に、ロボットハンド(マニュピレータ)としても利用で
きる。同図に示す例は、本体50の先端に取り付けられ
た可動アーム51の先端でノズルヘッド52を支持し、
塗装対象60に対しノズルヘッド52から塗料を噴射し
て着色する塗装用ロボットである。 【0019】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、カラ
ーインク噴射手段によって立体樹脂モデルの表面に部分
的に他の部分と異なる着色をするので、完成品の立体形
状を視覚的に把握し易い立体樹脂モデル作成装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の基本構成を示す概略構成図である。 【図2】 図1に示す装置の概略動作を示す図である。 【図3】 本発明の一実施例を示す斜視図である。 【図4】 図3の装置構成で使用される各種アクチュエ
ータの駆動システムを抽出したブロック図である。 【図5】 図3の構成中の可動部分を抽出した要部構成
図である。 【図6】 モデル内部の着色態様を示す説明図である。 【図7】 図3の主要構成をロボットハンドへ応用した
例を示す構成図である。 【符号の説明】 10…立体樹脂モデル作成部、11…レーザ照射装置、
12…液状の紫外線硬化樹脂、13…容器、14…レー
ザビーム、15…立体樹脂モデル、16…ターンテーブ
ル、17…ターンテーブルモータ、18…昇降テーブ
ル、19…エレベータ、20…着色部(インクジェット
プロッタ)、21…ノズルヘッド、22…スライドアー
ム、23…ノズル回転用モータ、24…ラック、25…
ピニオン、26…スライドアーム用モータ、27…イン
クジェットコントロール部(3次元制御用コントローラ
部)、28…ノズルケーブル、30…データ処理部(ホ
ストCPU)、31…ラック、32…ピニオン、33…
チェーン、34…エレベータ用モータ、35…ガイドレ
ール、36…キー、40…外側ケース、41…V方向ド
ライバ、42…θH 回転ドライバ、43…H方向ドライ
バ44…θV 回転ドライバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 67/00 B05B 12/00 B41M 1/40

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 3次元データに基づき積算造形によって
    昇降テーブル上に立体樹脂モデルを作成する手段と、 複数色のインクを選択的に噴射できるカラーインク噴射
    手段と、前記昇降テーブル上に作成された立体樹脂モデルを前記
    昇降テーブル上に載置させたまま 前記3次元データに基
    づいて前記カラーインク噴射手段を前記立体樹脂モデル
    の立体形状に沿って相対的に移動させる手段と、この手段で前記カラーインク噴射手段を前記立体樹脂モ
    デルの立体形状に沿って移動させながら 前記3次元デー
    タと対をなす色データに基づいて前記カラーインク噴射
    手段から対応する色のカラーインクを噴射させて前記立
    体樹脂モデルの表面に着色する手段とを備えることを特
    徴とする立体樹脂モデル作成装置。
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