JP6422790B2 - 3D printer - Google Patents
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Description
本発明は、所定の材料を積層して所望形状の積層物を成形し得る3次元プリンタに関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional printer that can laminate a predetermined material to form a laminate having a desired shape.
3次元プリンタは、通常、溶融樹脂を吐出させ得るノズルと、ノズルから吐出した溶融樹脂を順次受けて上方に積層させ得るテーブルとを有し、ノズル及びテーブルを互いに直交する方向であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に対して相対的に移動させることにより、テーブル上に所望形状の積層物を成形し得るよう構成されていた。しかるに、上方に向かって幅広となる部位(アンダーカット部)を有する積層物を成形する場合、その積層過程において、ノズルから吐出した溶融樹脂が重力にて下方に垂れ下がってしまう虞があることから、製品としては不要なサポート構造(支持構造)が必要となってしまう。 The three-dimensional printer usually has a nozzle that can discharge a molten resin and a table that can sequentially receive the molten resin discharged from the nozzle and stack it on the top, and the nozzle and the table are orthogonal to each other in the X-axis direction. The laminate having a desired shape can be formed on the table by moving relative to the Y-axis direction and the Z-axis direction. However, when molding a laminate having a portion that is wider toward the top (undercut part), the molten resin discharged from the nozzle may hang down due to gravity in the lamination process. As a product, an unnecessary support structure (support structure) is required.
かかる不具合を回避すべく、テーブルをB軸回りに(テーブルの載置面に対して略平行な方向)揺動させてテーブル上の積層物を任意角度に傾斜させ、且つ、テーブルを回転させてテーブル上の積層物をC軸回りに(テーブルの載置面に対して略直交する方向)回転させてテーブル上の積層物を回転させてノズルから溶融樹脂を吐出させることにより、アンダーカット部を有する積層物を精度よく成形し得るものが提案されている。なお、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。 In order to avoid such problems, the table is swung around the B axis (in a direction substantially parallel to the table mounting surface), the laminate on the table is inclined at an arbitrary angle, and the table is rotated. By rotating the laminate on the table around the C axis (in a direction substantially perpendicular to the table mounting surface) and rotating the laminate on the table to discharge the molten resin from the nozzle, the undercut portion is The thing which can shape | mold the laminated body which has it precisely is proposed. In addition, since this prior art is not related to the literature known invention, there is no prior art document information to be described.
しかしながら、上記従来技術においては、アンダーカット部を精度よく成形することができるものの、テーブルをB軸回りに略90°揺動させた横向きの状態で当該テーブルをC軸回りに回転させ、そのテーブル上の積層物に対して任意成形又は加工する場合、テーブル上の積層物が安定せず、精度のよい積層物を得ることが困難になってしまうという不具合があった。 However, in the above prior art, although the undercut portion can be formed with high accuracy, the table is rotated about the C axis in a sideways state in which the table is swung about 90 ° about the B axis. When arbitrarily molding or processing the upper laminate, the laminate on the table is not stable, and it is difficult to obtain an accurate laminate.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、テーブルを横向き状態として任意成形又は加工する場合であっても、テーブル上の積層物を安定させることができ、精度のよい積層物を得ることができる3次元プリンタを提供することにある。 The present invention was made in view of such circumstances, and even when the table is arbitrarily shaped or processed in a horizontal state, the laminate on the table can be stabilized, and an accurate laminate can be obtained. It is to provide a three-dimensional printer that can be obtained.
請求項1記載の発明は、所定の材料を吐出させ得る吐出手段と、該吐出手段から吐出した材料を受け得る載置面を有し、当該載置面上に材料を積層させ得るテーブルと、前記吐出手段及びテーブルを互いに直交する方向であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に対して相対的に移動可能な移動手段と、前記載置面に対して略平行な方向のB軸を中心に前記テーブルを揺動させて当該テーブル上の積層物を任意角度に傾斜させ得るB軸揺動手段と、前記載置面に対して略直交する方向のC軸を中心に前記テーブルを回転させて当該テーブル上の積層物を回転させ得るC軸回転手段と、前記移動手段、B軸揺動手段及びC軸回転手段を任意選択的に作動させることにより、前記吐出手段から吐出した材料を積層して前記テーブル上に所望形状の積層物を成形し得る制御手段とを具備し、前記B軸揺動手段により前記テーブルを略90°揺動させた横向き状態で前記C軸回転手段により当該テーブルを回転させ、当該テーブル上の積層物に対して任意成形又は加工が可能とされた3次元プリンタであって、前記B軸揺動手段により前記テーブルが前記横向き状態とされたとき、前記積層物の先端部を回転自在に支持して当該テーブルとの間で当該積層物を挟持し得る挟持手段を具備したことを特徴とする。 The invention described in claim 1 has a discharge unit capable of discharging a predetermined material, a table having a mounting surface capable of receiving the material discharged from the discharge unit, and a table on which the material can be stacked on the mounting surface. A moving means capable of moving the discharge means and the table relative to each other in an X-axis direction, a Y-axis direction and a Z-axis direction which are orthogonal to each other; and a B-axis in a direction substantially parallel to the placement surface B-axis swinging means that swings the table around the table to tilt the laminate on the table at an arbitrary angle, and the table about the C-axis in a direction substantially perpendicular to the mounting surface. A material discharged from the discharge means by optionally operating a C-axis rotation means that can rotate and rotate the laminate on the table, and the moving means, the B-axis swinging means, and the C-axis rotation means. And stack the desired shape on the table A control unit capable of forming an object, and the table is rotated by the C-axis rotating unit in a sideways state in which the table is swung approximately 90 ° by the B-axis swinging unit, and a laminate on the table A three-dimensional printer that can be arbitrarily formed or processed with respect to the front end of the laminate so that it can rotate freely when the table is turned to the horizontal position by the B-axis swinging means. It is characterized by comprising clamping means capable of clamping the laminate with the table.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の3次元プリンタにおいて、前記挟持手段は、前記横向き状態とされた前記テーブルの載置面に対して近接又は離間可能とされ、前記積層物の先端部に当接可能な当接部を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional printer according to the first aspect, the clamping means can be moved closer to or away from the mounting surface of the table in the lateral state, and the front end of the stacked body It has the contact part which can contact | abut to a part, It is characterized by the above-mentioned.
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載の3次元プリンタにおいて、前記テーブル上の積層物を切削可能な刃具を具備し、前記横向き状態とされて前記挟持手段で挟持された前記テーブル上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional printer according to the first or second aspect, the cutting tool includes a cutting tool capable of cutting the laminate on the table, and is clamped by the clamping means in the lateral state. A cutting means capable of cutting an arbitrary portion of the laminate on the table with the cutting tool is provided.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れか1つに記載の3次元プリンタにおいて、前記テーブル上の積層物を加熱溶融可能な加熱手段を具備し、前記横向き状態とされて前記挟持手段で挟持された前記テーブル上の積層物の任意部位を当該加熱手段にて加熱溶融可能とされたことを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明によれば、B軸揺動手段によりテーブルが横向き状態とされたとき、積層物の先端部を回転自在に支持して当該テーブルとの間で当該積層物を挟持し得る挟持手段を具備したので、テーブルを横向き状態として任意成形又は加工する場合であっても、テーブル上の積層物を安定させることができ、精度のよい積層物を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the table is turned sideways by the B-axis swinging means, the tip of the laminate can be rotatably supported so that the laminate can be sandwiched between the table. Since the means is provided, the laminate on the table can be stabilized and a highly accurate laminate can be obtained even when the table is arbitrarily shaped or processed in a horizontal state.
請求項2の発明によれば、挟持手段は、横向き状態とされたテーブルの載置面に対して近接又は離間可能とされ、積層物の先端部に当接可能な当接部を有するので、テーブルを横向き状態とする際に積層物と挟持手段とが干渉してしまうのを防止することができるとともに、より円滑にテーブル上の積層物を挟持させることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、テーブル上の積層物を切削可能な刃具を具備し、横向き状態とされて挟持手段で挟持されたテーブル上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したので、吐出手段により積層された積層物に対して任意部位を切削加工することができ、材料の積層のみでは成形困難な形状を得ることができるとともに、切削加工装置による切削加工の際に刃具から積層物に負荷が付与されても、挟持手段によって当該積層物を確実に挟持して固定させることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、テーブル上の積層物を加熱溶融可能な加熱手段を具備し、横向き状態とされて挟持手段で挟持されたテーブル上の積層物の任意部位を当該加熱手段にて加熱溶融可能とされたので、積層過程で冷却した部位に対して材料を積層させることが可能となる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る3次元プリンタは、所定の樹脂材料を積層して所望形状の積層物(ワーク)を成形し得るもので、図1〜6に示すように、吐出手段2と、テーブル3と、移動手段としてのX軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6と、B軸揺動手段7と、C軸回転手段8と、制御手段9と、挟持手段10と、刃具11及び主軸Sを有した切削加工手段と、加熱手段12と、ホルダ13とを主に有して構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
The three-dimensional printer according to the present embodiment can form a laminate (work) having a desired shape by laminating a predetermined resin material. As shown in FIGS. X-axis moving means 4, Y-axis moving means 5 and Z-axis moving means 6, B-axis swinging means 7, C-axis rotating means 8, control means 9, and clamping means 10 as moving means. And a cutting means having a
本実施形態に係る3次元プリンタ1は、図1に示すように、その内部に収容空間が形成される筐体Kを有しており、当該筐体Kの収容空間に上記の構成要素が収容される(図2、3参照)とともに、正面側には閉塞又は開放可能な開閉扉Tが形成されており、当該開閉扉Tを開放させることによって、内部の構成要素の設定や得られた積層物(ワーク)の取り出し等を行わせ得るようになっている。 As shown in FIG. 1, the three-dimensional printer 1 according to the present embodiment has a housing K in which a housing space is formed, and the above-described components are housed in the housing space of the housing K. (See FIGS. 2 and 3), an opening / closing door T that can be closed or opened is formed on the front side, and by opening the opening / closing door T, setting of the internal components and the obtained lamination are performed. An object (work) can be taken out.
吐出手段2は、筐体K内の収容空間における上部に取り付けられたもので、溶融した所定の樹脂材料をテーブル3の載置面3aに向かって吐出させ得るよう構成されている。具体的には、吐出手段2は、図2、4に示すように、溶融材料を吐出させるノズル部2aと、線状(紐状)に成形された固形の樹脂材料を溶融するための溶融部2bと、線状に成形された固形の樹脂材料をノズル部2a及び溶融部2bに向かって順次送り込む圧送部2cと、冷却フィン2dとを有している。
The discharge means 2 is attached to the upper part of the accommodation space in the housing K, and is configured to discharge a predetermined molten resin material toward the
すなわち、線条に成形された固形の樹脂材料は、圧送部2cにて順次溶融部2bに圧送されて溶融状態とされ、ノズル部2aによってテーブル3の載置面3aに向かって吐出されるのである。なお、本実施形態においては、線状に成形された固形の樹脂材料は、ガイドローラR(図2参照)によって案内されつつ3次元プリンタ1における筐体Kの外部から順次供給されるようになっている。また、吐出手段2は、シリンダ2eによって図2〜4中上下方向に移動可能とされている。
That is, the solid resin material formed into the filament is sequentially pumped to the melted
テーブル3は、図5、6に示すように、吐出手段2のノズル部2aから吐出した樹脂材料を受け得る載置面3aを有し、当該載置面3a上に冷却固化した樹脂材料を積層させ得るもので、後で詳述するように、B軸揺動手段7によりB軸αを中心として揺動可能とされるとともに、C軸回転手段8によりC軸βを中心として回転可能とされている。また、テーブル3には、ヒータhが取り付けられており、テーブル3上に予め取り付けられた基台(吐出手段2から吐出される樹脂材料と同一種類の樹脂材料から成る板材)をヒータhからの熱で溶融し得るようになっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the table 3 has a
ここで、B軸αとは、図7(a)の状態(テーブル3の載置面3aが上方を向いた状態である通常の加工状態)において、載置面3aに対して略平行な方向(Y軸方向)であるとともに、C軸βとは、載置面3aに対して略直交する方向(Z軸と平行な方向)である。B軸αをY軸方向に代えてX軸方向としてもよい。なお、3次元プリンタ1が設置された空間において、互いに直交する方向をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向と称するものとする。
Here, the B axis α is a direction substantially parallel to the
また、本実施形態に係るテーブル3は、C軸回転手段8に回転可能に取り付けられている。かかるC軸回転手段8は、図5に示すように、テーブル3が取り付けられるとともにモータM1により回転可能な回転板8aと、該回転板8aを回転させるモータM1と、これら回転板8a及びモータM1等を保持した本体部8bとを有しており、モータM1を駆動させることによって回転板8aを回転させ、C軸βを中心としてテーブル3を回転させ得るよう構成されている。
Further, the table 3 according to the present embodiment is rotatably attached to the C-axis rotating means 8. As shown in FIG. 5, the C-axis rotating means 8 includes a
さらに、本実施形態に係るテーブル3は、C軸回転手段8(回転板8a、本体部8b及びモータM1)と共にB軸揺動手段7に揺動可能に取り付けられている。かかるB軸揺動手段7は、テーブル3及びC軸回転手段8を保持する保持部Hと、該保持部Hに対してテーブル3及びB軸揺動手段7をB軸αを中心として揺動可能なモータM2とを有しており、モータM2を駆動させることによって、B軸αを中心としてテーブル3及び本体部8bを保持部Hに対して揺動させ得るよう構成されている。
Further, the table 3 according to the present embodiment is attached to the B-axis swinging means 7 together with the C-axis rotating means 8 (the
移動手段の一つとしてのX軸用移動手段4は、吐出手段2及びテーブル3をX軸方向に対して相対的に移動可能なもので、本実施形態においては、図3に示すように、モータ等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジN1と、ボールネジN1の回転によってレールL1に沿って摺動するスライド部材T1とを有して構成されている。また、移動手段の一つとしてのY軸用移動手段5は、吐出手段2及びテーブル3をY軸方向に対して相対的に移動可能なもので、本実施形態においては、図2に示すように、モータ等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジN2と、ボールネジN2の回転によってレールL2に沿って摺動するスライド部材T2とを有して構成されている。 The X-axis moving means 4 as one of the moving means is capable of moving the ejection means 2 and the table 3 relative to the X-axis direction. In this embodiment, as shown in FIG. The ball screw N1 is rotated by driving an actuator such as a motor, and the slide member T1 is slid along the rail L1 by the rotation of the ball screw N1. Further, the Y-axis moving means 5 as one of the moving means is capable of moving the ejection means 2 and the table 3 relative to the Y-axis direction. In this embodiment, as shown in FIG. The ball screw N2 is rotated by driving of an actuator such as a motor, and the slide member T2 is slid along the rail L2 by the rotation of the ball screw N2.
レールL1は、筐体Kの天井部においてX軸方向に延設されており、ボールネジN1の回転によってスライド部材T1をレールL1に沿ってX軸方向に移動可能とされるとともに、レールL2は、スライド部材T1においてY軸方向に延設されており、ボールネジN2の回転によってスライド部材T2をレールL2に沿ってY軸方向に移動可能とされている。また、スライド部材T2には、吐出手段2が取り付けられた取付部材B1が固定されており、ボールネジN1を回転駆動させることにより、吐出手段2をX軸方向に移動させるとともに、ボールネジN2を回転駆動させることにより、吐出手段2をY軸方向に移動させ得るようになっている。 The rail L1 extends in the X-axis direction at the ceiling portion of the housing K, and the slide member T1 can be moved in the X-axis direction along the rail L1 by the rotation of the ball screw N1. The slide member T1 extends in the Y-axis direction, and the slide member T2 can be moved in the Y-axis direction along the rail L2 by the rotation of the ball screw N2. An attachment member B1 to which the discharge means 2 is attached is fixed to the slide member T2. By rotating the ball screw N1, the discharge means 2 is moved in the X-axis direction and the ball screw N2 is rotated. By doing so, the discharge means 2 can be moved in the Y-axis direction.
さらに、移動手段の一つとしてのZ軸用移動手段6は、吐出手段2及びテーブル3をZ軸方向に対して相対的に移動可能なもので、本実施形態においては、図2、3に示すように、モータM4の駆動で回転するボールネジN3によって下方の位置(図3(a)参照)と上方の位置(同図(b)参照)との間を保持部Hと共にテーブル3を上下に移動させ得るよう構成されている。また、保持部Hは、取付部材B2に取り付けられており、当該取付部材B2をモータM4の駆動によって上下移動させることにより、保持部Hに保持されたテーブル3、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を一体的にZ方向に対して移動し得るようになっている。なお、 保持部Hは、図3に示すように、一端が取付部材B2に取り付けられるとともに、他端が筐体KのフレームF2にスライド自在に支持されており、モータM4を駆動させると、当該フレームF2に沿って上下方向に摺動されるよう構成されている。
Furthermore, the Z-axis moving means 6 as one of the moving means is capable of moving the discharge means 2 and the table 3 relative to the Z-axis direction. As shown, the table 3 is moved up and down together with the holding portion H between a lower position (refer to FIG. 3A) and an upper position (refer to FIG. 3B) by a ball screw N3 that is rotated by driving of the motor M4. It is configured to be movable. The holding portion H is attached to the attachment member B2, and the table 3, the B-axis swinging means 7 and C held by the holding portion H by moving the attachment member B2 up and down by driving the motor M4. The
制御手段9は、例えば所定のプログラムを内蔵したマイコン等から成るもので、移動手段(X軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6)、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を任意選択的に作動させることにより、吐出手段2のノズル部2aから吐出した樹脂材料を積層してテーブル3上に所望形状の積層物を成形し得るものである。すなわち、制御手段9による指示によって、移動手段(X軸用移動手段4、Y軸用移動手段5及びZ軸用移動手段6)、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を任意選択的に作動させ、吐出手段2及びテーブル3を相対的に移動させることにより、テーブル3上に所望形状の積層物を成形させることができるのである。
The control means 9 is composed of, for example, a microcomputer incorporating a predetermined program. The control means 9 is a moving means (
特に、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を任意選択的に作動させることにより、積層物を所定角度だけ傾斜させて回転させつつ樹脂材料を積層させることができるので、上方に向かって幅広となる部位(アンダーカット部)を有する積層物を成形する場合であっても、当該アンダーカット部の成形時、溶融樹脂が重力にて下方に垂れ下がってしまうのを防止でき、製品として不要なサポート構造(支持構造)の成形を不要とすることができる。
In particular, by optionally operating the B-axis swinging means 7 and the C-axis
さらに、本実施形態に係る取付部材B1には、図2、4に示すように、吐出手段2と共に切削加工手段を構成する主軸(スピンドル)Sが取り付けられている。かかる主軸Sには、テーブル3上の積層物を切削可能な刃具(バイト)11が取り付け可能とされており、当該主軸Sを駆動させることにより刃具11が回転して所定の切削加工が行われるようになっている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 4, a main shaft (spindle) S that constitutes a cutting means together with the discharge means 2 is attached to the attachment member B <b> 1 according to the present embodiment. A cutting tool (bite) 11 capable of cutting the laminate on the table 3 can be attached to the main shaft S. When the main shaft S is driven, the cutting
また、筐体KのフレームF1には、図2に示すように、刃具11を保持可能なホルダ13が取り付けられている。しかして、吐出手段2によってテーブル3上に樹脂材料を吐出させて積層物を成形する際は、ホルダ13にて刃具11を保持させておき、切削加工する際は、移動手段を任意選択的に作動させて、取付部材B1の主軸Sをホルダ13の位置まで移動させ、自動的に当該主軸Sに刃具11を取り付けることが可能とされている。
Further, as shown in FIG. 2, a
またさらに、本実施形態の取付部材B1には、テーブル3上の積層物を加熱溶融可能な加熱手段12が取り付けられている。かかる加熱手段12は、図示しないヒータにて加熱した空気をノズル部2aの近傍に向かって噴出可能なもので、ノズル部2aから溶融樹脂材料を吐出して積層物を成形する過程で、当該成形を一旦中断(例えば、切削加工による中断等)し、再びノズル部2aから溶融樹脂材料を吐出して続きの積層を行う際、その続きの積層部を加熱溶融させることができるようになっている。
Furthermore, a heating means 12 capable of heating and melting the laminate on the table 3 is attached to the attachment member B1 of the present embodiment. The heating means 12 is capable of ejecting air heated by a heater (not shown) toward the vicinity of the
ここで、本実施形態に係る3次元プリンタ1においては、B軸揺動手段7によりテーブル3を略90°揺動させた横向き状態(図7(b)参照)でC軸回転手段8により当該テーブル3を回転させ、当該テーブル3上の積層物に対して任意成形(吐出手段2の吐出による積層物の成形)又は加工(切削加工手段による積層物の切削加工)が可能とされているとともに、図9に示すように、B軸揺動手段7によりテーブル3が横向き状態とされたとき、積層物Wの先端部を回転自在に支持して当該テーブル3との間で当該積層物Wを挟持し得る挟持手段10を具備している。
Here, in the three-dimensional printer 1 according to this embodiment, the table 3 is swung by about 90 ° by the B-axis swinging means 7 (see FIG. 7B) and the C-axis
かかる挟持手段10は、図7〜9に示すように、横向き状態とされたテーブル3の載置面3aに対して近接又は離間可能とされ、積層物Wの先端部に当接可能な当接部10aを有して構成されている。具体的には、保持部Hには、棒状の案内部材h2が2本配設され、その案内部材h2の先端には、当接部10aを具備したフレーム部h1が固定されている。これら案内部材h2は、長手方向に移動自在とされている。また、保持部Hには、モータM3が取り付けられており、当該モータM3とフレーム部h1との間には、当該モータM3の駆動によりフレーム部h1を移動させ得る駆動軸10bが配設されている。
As shown in FIGS. 7 to 9, the holding means 10 can be brought close to or separated from the mounting
そして、モータM3を正転駆動させると、駆動軸10bを介してフレーム部h1が図8、9中右側に移動し、当接部10aがテーブル3の載置面3aに対して近接するとともに、モータM3を逆転駆動させると、駆動軸10bを介してフレーム部h1が図8、9中左側に移動し、当接部10aがテーブル3の載置面3aに対して離間するようになっている。しかして、テーブル3が横向き状態となったとき、モータM3を正転駆動させることにより、図9に示すように、テーブル3上の積層物Wの先端部に当接部10aが当接するよう構成されている。
When the motor M3 is driven to rotate forward, the frame portion h1 moves to the right side in FIGS. 8 and 9 via the
また、挟持手段10は、図10に示すように、上記の当接部10aの他、ブッシュ10bと、コイルスプリング10cと、軸受10dと、固定部10eと、受け部10fとを有して構成されている。固定部10eは、フレーム部h1に固定されるとともに、軸受10dを介して受け部10fを回転自在に保持している。受け部10fには、ブッシュ10bを介在させて当接部10aが取り付けられており、当該当接部10aが受け部10fに対して図10中左右方向に摺動自在とされている。また、当接部10aと受け部10fとの間には、コイルスプリング10cが介装されており、当接部10aが受け部10fに対して同図中左側に摺動すると、コイルスプリング10cが圧縮されるよう構成されている。
Further, as shown in FIG. 10, the clamping means 10 includes a
さらに、当接部10aの中央部には、凸部10aaが形成されており、当該当接部10aが積層物Wの先端部に当接した際、図9に示すように、その積層物Wの先端部に形成された凹部Waに凸部10aaが挿通し得るようになっている。しかして、モータM3を正転駆動させることにより、テーブル3上の積層物Wの先端部に当接部10aを当接させると凸部10aaが凹部Waに挿通するとともに、当接時の反力でコイルスプリング10cを圧縮させる方向に当接部10aが移動する。そして、当接部10aが受け部10fに対して所定寸法移動すると、フレーム部h1に取り付けられた近接スイッチS1(図9参照)が当接部10aを検知してオンし、モータM3を停止させることとなる。これにより、積層物Wを確実に挟持することができるとともに、C軸回転手段8が作動してテーブル3が回転した際に積層物Wの回転を許容することができる。
Furthermore, a convex portion 10aa is formed at the center of the
なお、フレーム部h1の下部には、被検知部bが保持部Hに向かって突出形成されるとともに、保持部Hには、当該被検知部bを検知し得る近接スイッチS2が取り付けられている。これにより、モータM3の正転駆動時、当接部10aがテーブル3に対して近接し過ぎてしまうのを防止することができる。また、案内部材h2の基端側には、被検知部cが形成されているとともに、保持部Hには、当該被検知部cを検知し得る近接スイッチS3が取り付けられている。これにより、モータM3の逆転駆動時、当接部10aがテーブル3に対して離間し過ぎてしまうのを防止することができる。
In addition, at the lower part of the frame part h1, a detected part b is formed to protrude toward the holding part H, and a proximity switch S2 capable of detecting the detected part b is attached to the holding part H. . Accordingly, it is possible to prevent the
このように、挟持手段10によって、B軸揺動手段7によりテーブル3が横向き状態とされたとき、積層物Wの先端部を回転自在に支持して当該テーブル3との間で当該積層物Wを強固に挟持することができるので、その横向き状態でC軸回転手段8を作動させつつ切削加工装置による切削加工を行う場合、刃具11にて付与される負荷に十分耐えて安定した加工を行わせることができる。また、横向き状態とされて挟持手段10で挟持されたテーブル3上の積層物Wの任意部位を加熱手段12にて加熱溶融することができ、例えば積層物Wの側面にフランジ等を形成することができる。
In this way, when the table 3 is turned to the horizontal state by the B-axis swinging means 7 by the clamping means 10, the front end portion of the laminate W is rotatably supported and the laminate W between the table 3 and the table 3. Can be firmly clamped, so that when the cutting operation is performed by the cutting apparatus while operating the C-axis rotating means 8 in the lateral state, the load applied by the
上記実施形態によれば、B軸揺動手段7によりテーブル3が横向き状態とされたとき、積層物の先端部を回転自在に支持して当該テーブル3との間で当該積層物を挟持し得る挟持手段10を具備したので、テーブル3を横向き状態として任意成形又は加工する場合であっても、テーブル3上の積層物を安定させることができ、精度のよい積層物を得ることができる。特に、本実施形態に係る3次元プリンタ1によれば、B軸揺動手段7及びC軸回転手段8を流用して、横向き状態の任意成形及び加工を可能とすることができる。
According to the above embodiment, when the table 3 is turned sideways by the B-axis swinging means 7, the front end portion of the laminate can be rotatably supported and the laminate can be held between the table 3. Since the holding means 10 is provided, the laminate on the table 3 can be stabilized and a highly accurate laminate can be obtained even in the case where the table 3 is arbitrarily shaped or processed with the table 3 in the horizontal direction. In particular, according to the three-dimensional printer 1 according to the present embodiment, the B-axis oscillating means 7 and the C-axis
また、挟持手段10は、横向き状態とされたテーブル3の載置面3aに対して近接又は離間可能とされ、積層物の先端部に当接可能な当接部10aを有するので、テーブル3を横向き状態とする際に積層物と挟持手段10とが干渉してしまうのを防止することができるとともに、より円滑にテーブル3上の積層物を挟持させることができる。なお、横向き状態とされたテーブル3を通常状態(載置面3aが上方を向いた状態)に戻す際、当接部10aを積層物から離間させて円滑な作業を行わせることができる。
Further, the holding means 10 has a
さらに、テーブル3上の積層物を切削可能な刃具11を具備し、横向き状態とされて挟持手段10で挟持されたテーブル3上の積層物の任意部位を当該刃具11にて切削加工可能な切削加工手段を具備したので、吐出手段2により積層された積層物に対して任意部位を切削加工することができ、材料の積層のみでは成形困難な形状を得ることができるとともに、切削加工装置による切削加工の際に刃具11から積層物に負荷が付与されても、挟持手段10によって当該積層物を確実に挟持して固定させることができる。
Further, the cutting
またさらに、テーブル3上の積層物を加熱溶融可能な加熱手段12を具備し、横向き状態とされて挟持手段10で挟持されたテーブル3上の積層物の任意部位を当該加熱手段12にて加熱溶融可能とされたので、積層過程で冷却した部位に対して材料を積層させることが可能となる。なお、加熱手段12は、テーブル3が横向き状態のときに専ら使用されるものに限らず、テーブル3が通常状態(載置面3aが上方を向いた状態)のときに使用するようにしてもよい。
Furthermore, a heating means 12 capable of heating and melting the laminate on the table 3 is provided, and an arbitrary portion of the laminate on the table 3 that is held in the horizontal state and held by the holding means 10 is heated by the heating means 12. Since the material can be melted, the material can be laminated on the portion cooled in the lamination process. The heating means 12 is not limited to being used exclusively when the table 3 is in the sideways state, but may be used when the table 3 is in the normal state (the mounting
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば切削加工手段を具備しないもの(専ら吐出手段2による積層が可能なもの)、加熱手段12を具備しないもの(テーブル3のヒータhによる加熱のみが可能なもの)等としてもよく、吐出手段2から吐出される材料は、樹脂材料の他、金属等他の材料であってもよい。また、挟持手段10は、B軸揺動手段7によりテーブル3が横向き状態とされたとき、積層物の先端部を回転自在に支持して当該テーブル3との間で当該積層物を挟持し得るものであれば、他の構成のものであってもよい。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to this. For example, the present invention does not include cutting means (those that can be stacked by the discharge means 2 exclusively), and does not include the heating means 12 (table 3). The material discharged from the discharge means 2 may be other materials such as a metal in addition to a resin material. Further, when the table 3 is turned sideways by the B-axis swinging means 7, the clamping means 10 can rotatably support the leading end portion of the laminate and sandwich the laminate with the table 3. Any other configuration may be used.
B軸揺動手段によりテーブルが横向き状態とされたとき、積層物の先端部を回転自在に支持して当該テーブルとの間で当該積層物を挟持し得る挟持手段を具備した3次元プリンタであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。 A three-dimensional printer provided with a clamping means capable of rotatably supporting the leading end of the laminate and sandwiching the laminate with the table when the table is turned sideways by the B-axis swinging means. For example, the present invention can be applied to ones having different appearance shapes or other functions added.
1 3次元プリンタ
2 吐出手段
3 テーブル
3a 載置面
4 X軸用移動手段
5 Y軸用移動手段
6 Z軸用移動手段
7 B軸挟持手段
8 C軸回転手段
9 制御手段
10 挟持手段
10a 当接部
11 刃具
12 加熱手段
13 ホルダ
α B軸
β C軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
該吐出手段から吐出した材料を受け得る載置面を有し、当該載置面上に材料を積層させ得るテーブルと、
前記吐出手段及びテーブルを互いに直交する方向であるX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に対して相対的に移動可能な移動手段と、
前記載置面に対して略平行な方向のB軸を中心に前記テーブルを揺動させて当該テーブル上の積層物を任意角度に傾斜させ得るB軸揺動手段と、
前記載置面に対して略直交する方向のC軸を中心に前記テーブルを回転させて当該テーブル上の積層物を回転させ得るC軸回転手段と、
前記移動手段、B軸揺動手段及びC軸回転手段を任意選択的に作動させることにより、前記吐出手段から吐出した材料を積層して前記テーブル上に所望形状の積層物を成形し得る制御手段と、
を具備し、前記B軸揺動手段により前記テーブルを略90°揺動させた横向き状態で前記C軸回転手段により当該テーブルを回転させ、当該テーブル上の積層物に対して任意成形又は加工が可能とされた3次元プリンタであって、
前記B軸揺動手段により前記テーブルが前記横向き状態とされたとき、前記積層物の先端部を回転自在に支持して当該テーブルとの間で当該積層物を挟持し得る挟持手段を具備したことを特徴とする3次元プリンタ。 Discharging means capable of discharging a predetermined material;
A table having a mounting surface capable of receiving the material discharged from the discharging means, and a table on which the material can be laminated on the mounting surface;
Moving means capable of moving relative to the X-axis direction, the Y-axis direction and the Z-axis direction, which are directions perpendicular to each other, the discharge means and the table;
B-axis oscillating means that can oscillate the table about the B-axis in a direction substantially parallel to the mounting surface to tilt the laminate on the table at an arbitrary angle;
C-axis rotating means capable of rotating the table around the C-axis in a direction substantially orthogonal to the placement surface to rotate the laminate on the table;
Control means capable of stacking materials discharged from the discharge means to form a laminate having a desired shape on the table by optionally operating the moving means, the B-axis swinging means, and the C-axis rotating means. When,
The table is rotated by the C-axis rotating means in a lateral state in which the table is swung by about 90 ° by the B-axis swinging means, and arbitrary formation or processing is performed on the laminate on the table. A three-dimensional printer enabled,
When the table is placed in the lateral state by the B-axis swinging means, a holding means is provided that can rotatably support the tip of the laminate and sandwich the laminate with the table. A three-dimensional printer characterized by
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