JP6797044B2

JP6797044B2 - ３ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置

Info

Publication number: JP6797044B2
Application number: JP2017025182A
Authority: JP
Inventors: 寿之戸田
Original assignee: Seiki Corp
Current assignee: Seiki Corp
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: JP2018130863A

Description

本発明は、食品サンプル、各種薬品サンプル、手作りパーソナル玩具、或いは各種イベント用グッズを始め、三次元で形成される３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置に関する。

一般に、３Ｄプリンタは数多くの先行技術が知られているが、高粘度の流体原料を用いたものは知られていない。

そして、原材料を移送成形するものとしてスクリュー機構を用いたものがいくつか知られている（例えば、特許文献１、特許文献２及び３参照）。

更に、インターネット上で、３Ｄプリンタではないが、一般的な竪型射出成形機、そして、ノズルから直接造形するわけではなく、金型の中に溶けた材料を注入するタイプの射出成形機が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２０１０−０３７５９９号公報特開２０１６−２１５５８１号公報特開２０１７−００１３８１号公報

プラスチック射出成形［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２９年１月３０日検索］ＵＲＬｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｃｉｔｉｅｓ．ｊｐ／ｔｕｋｕｂａ７７７／ａｎｉｍｅ３．ｈｔｍｌ

上記先行文献に示される技術の内、特許文献１は粉末材料の移送であり、特許文献２はペレット原料の移送であり、しかも特許文献３は単に未加流状態の固形流体材料の移送であり、更に、非特許文献１は動画であって、ホッパーが設けられているが、単に縦方向のスクリュー機構が示されているだけである。

要するに、原料である固形のペレットの供給手段についての一般的な技術であって、格別問題とすべき構成は示されていない。

しかも、非特許文献１の開示技術のホッパー内のペレット材は、自重によってホッパー下方に自動に落下し、ホッパー内材料が高粘度のゲル材料の場合は、ホッパー壁面に材料が付着し、ホッパー内壁に付着した材料は、その儘残存し、スクリュー操作が円滑に行えないという問題は避けられない。

更に、ホッパーにスクリューを配置して作動させたとしても、粘性で液状の流動性のある原料については、同様に材料の塊に穴があくだけで大部分の材料は連続して供給できず、スクリュー操作を円滑に行えないという問題は避けられない。

本発明は、叙上の点に着目して成されたもので、ホッパー部の粘性材料供給を、円滑かつ確実に連続操作を可能とする３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置を提供することを目的とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）断面円弧状底面を備えた高粘度材料の原料を収容できるホッパー部、前記ホッパー部の下端中央に原料移送管部及び原料吐出口を連設すると共に、前記ホッパー部と原料移送管部及び原料吐出口の中心軸上に回転軸機構を配設し、この回転軸機構の上部に前記ホッパー部の断面円弧状底面に沿って近接可動するへら板を固着した原料撹拌導下機構を設け、かつ前記回転軸機構の下部に原料吐出口を開口した原料移送管部に挿通されるスクリューを設けて成ることを特徴とする３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置。

（２）前記回転軸機構には、回転駆動モータを基端に備え、上部には主回転軸を備え、下部には副回転軸を設け、主回転軸にはホッパー部の断面円弧状底面と非接触のへら板を固定させ、副回転軸には、スクリューを付設して成ることを特徴とする前記（１）記載の３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置。

（３）原料撹拌導下機構は、回転軸機構の上部の主回転軸の上下に設けた上支杆及び下支杆で左右一対の傾斜面を有し、屈曲した帯状へら板を固着し、この一対のへら板は円弧状で、平面Ｓ字状に形成して成ることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置。

本発明によれば、米、粉、寒天及び水で得られる米粉に小豆やその他の豆を原料とする各種菓子、原料の粘着性溶融材料や、液状シリコーン等の高粘度樹脂として用い、主として食品サンプル、各種イベント用グッズを粘着性原料の状態でホッパー部内に収容し、撹拌混在させ、原料撹拌導下機構でスムーズに原料排出管部より原料を吐出させて好みの三次元の立体形状の成形物が得られる。

ホッパー部内に於いて、中心に材料移送用のスクリューを設置、傾斜角を持たせた掻き寄せ羽根に相当するへら板をホッパー部内壁面に沿うように設置し、回転軸機構によってスクリューと連結すると共に、掻き寄せ羽根は中心のスクリューと共に回転運動をするので、原料材料は掻き寄せ羽根のへら板の傾斜面とホッパー部内面の勾配により、ホッパー部の回転軸からみて中心側に、しかも側面から見て下側に移動することになり、ホッパー下部中心に設置されたスクリューに材料が常に供給されることになるため、ホッパー部内の材料を中心部のスクリューに継続して材料供給することが可能となる。

本発明に係る３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置の一実施例を示す要部の平面面図図１のＩＩ−ＩＩ線断面図全体の斜視図図３の側面図本発明に係る回転軸機構の平面図図５の側面図

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

１は、断面円弧状底面１ａを備えた高粘度材料の原料を収納するホッパー部、２は、前記ホッパー部１の下端中央に連設される原料移送管部、３は、該原料移送管部２の下端に開口した原料吐出口、４は、前記ホッパー部１、原料移送管部２及び原料吐出口３の中心軸上に沿って配設されるモータなどの回転駆動部Ｍで動く回転軸機構であって、上部は断面角形の主回転軸４ａと、この主回転軸４ａの下部に連設される副回転軸４ｂとより成り、この副回転軸４ｂの外周にはスクリュー５を形成して、前記原料移送管部２に挿通される。６は、前記ホッパー部１の断面円弧状底面１ａより僅かに離れた非接触状態で近接すると共に、原料を撹拌し、かつ下方に導下させる２枚のへら板で、原料撹拌導下機構Ａを構成している。

詳細には、回転軸機構４の主回転軸４ａの対抗位置に向う横方向の一対の上支杆７，７の両先端に、断面円弧状底面１ａに倣った傾斜と原料を下方に移動させる傾斜面αを備えた帯状の屈曲片に見做し得る、図１矢符で示す回転方向に向かって、平面Ｃ形状の一対のへら板６の上端を固着し、このへら板６を、主回転軸４ａの下部上方で横方向に向かう前記上支杆７，７と９０度位相をもって設けた下支杆８，８に固着させて、全体として一対のへら板６，６が平面Ｓ字状に形成するのが好ましい。しかし乍ら何等特定されるものではない。

なお、上述した構成について、ホッパー部１と連通する原料移送管部２及び原料吐出口３の固定構成Ｘに対し、へら板６及びスクリュー５を備えた回転軸機構４の、回転駆動部Ｍを含めた回転構成Ｙと別構成となって、組み合わされて構成されている。

更に、上記上支杆７，７及び下支杆８，８は、いずれも主回転軸４ａを貫通した一本の部材で構成されている。

叙上の構成の下に作用について説明する。まず、ホッパー部１内に好みの高粘度流体を原料として投入する。駆動モータなど回転駆動部Ｍを作動させて回転軸機構４を回転させる。適度の回転数の下に投入された粘性原料は、回転軸機構４に固着されたへら板６の回転により、断面円弧状底面１ａと僅かに離開した帯状の屈曲片に相当するへら板６の働きで、しかも傾斜面αを以って図１の下向きの矢符に示すように粘性原料を混練し、かつ下方中心に向けて混練するので、混練状態の粘性原料は、円滑に下方中央に向って移送され、スクリュー５が挿通される原料移送管部２を通って下方に移行し、原料吐出口３を経て、外部に吐出され、三次元形成盤（図示せず）上に好みの立体成形品を得ることができる。

即ち、図示しない三次元形成盤は、原料吐出口３の下方にあって、左右方向の水平運動及び上下方向の縦運動によって可動することは勿論である。

なお、上述の構成において、基本的にはへら板６はホッパー部１の底面１ａとは離開しているが、実際上、接触することは避けられない。

更に、原料吐出に際し、原料吐出口３よりの原料だれを防止するため、回転軸機構４の回転方向を反転させて原料の不用意な流出を防止することもできる。

以上の作用に際し、用いる原料は高粘度の食品又は薬剤更にはプラスチックなど、常温で適度の粘調性を有するものに適用できるもので、例えば、食品では米粉、各種豆類など、水や香料を配合して得られる粘調性流体が適用できると共に、化学物質として液状シリコーンのＡ液、Ｂ液などに用いることもできる。

その他の菓子類のせんべい、ねりきり、クッキー、生菓子などの食品サンプルに提供できる。

１ホッパー部
１ａ断面円弧状底面
２原料移送管部
３原料吐出口
４回転軸機構
４ａ主回転軸
４ｂ副回転軸
５スクリュー
６へら板
７上支杆
８下支杆
Ａ原料撹拌導下機構
α 傾斜面
Ｍ回転駆動部
Ｘ固定構成
Ｙ回転構成

Claims

断面円弧状底面を備えた高粘度材料の原料を収容できるホッパー部、前記ホッパー部の下端中央に原料移送管部及び原料吐出口を連設すると共に、前記ホッパー部と原料移送管部及び原料吐出口の中心軸上に回転軸機構を配設し、この回転軸機構の上部に前記ホッパー部の断面円弧状底面に沿って近接可動するへら板を固着した原料撹拌導下機構を設け、かつ前記回転軸機構の下部に原料吐出口を開口した原料移送管部に挿通されるスクリューを設けて成ることを特徴とする３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置。
前記回転軸機構には、回転駆動モータを基端に備え、上部には主回転軸を備え、下部には副回転軸を設け、主回転軸にはホッパー部の断面円弧状底面と非接触のへら板を固定させ、副回転軸には、スクリューを付設して成ることを特徴とする請求項１記載の３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置。
原料撹拌導下機構は、回転軸機構の上部の主回転軸の上下に設けた上支杆及び下支杆で左右一対の傾斜面を有し、屈曲した帯状へら板を固着し、この一対のへら板は円弧状で、平面Ｓ字状に形成して成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３Ｄプリンタ用高粘度材料の混練移送吐出装置。