JP7138527B2 - Downward discharge nozzle used for layering construction materials - Google Patents

Downward discharge nozzle used for layering construction materials Download PDF

Info

Publication number
JP7138527B2
JP7138527B2 JP2018183262A JP2018183262A JP7138527B2 JP 7138527 B2 JP7138527 B2 JP 7138527B2 JP 2018183262 A JP2018183262 A JP 2018183262A JP 2018183262 A JP2018183262 A JP 2018183262A JP 7138527 B2 JP7138527 B2 JP 7138527B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
downward
construction materials
construction
discharge nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018183262A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020049863A (en
Inventor
友基 宮澤
秀幸 梶田
和樹 宮野
順一 茂木
剛士 絹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maeda Corp
Original Assignee
Maeda Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maeda Corp filed Critical Maeda Corp
Priority to JP2018183262A priority Critical patent/JP7138527B2/en
Publication of JP2020049863A publication Critical patent/JP2020049863A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7138527B2 publication Critical patent/JP7138527B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルに関するものであり、詳しくは、3Dプリンタで建設構造物を作成する際に建設材料を吐出するためのノズルに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a downward ejection nozzle used for layering construction materials, and more particularly to a nozzle for ejecting construction materials when creating a construction structure with a 3D printer.

近年、3Dプリンタが実用化されており、建設、医療、デザイン等、種々の分野における造形技術として、広汎な利用が期待されている。代表的な3Dプリンタは、流動性を有する材料(例えば、モルタルや樹脂等)をノズルから吐出させ、設計データに基づいて材料の吐出量や吐出位置を制御することにより、所望形状の造形物を作成するようになっている。従来、3Dプリンタに関する種々の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, 3D printers have been put to practical use, and are expected to be widely used as modeling technology in various fields such as construction, medicine, and design. A typical 3D printer ejects a fluid material (for example, mortar, resin, etc.) from a nozzle, and controls the ejection amount and ejection position of the material based on design data to form a desired shape. It is designed to create Conventionally, various technologies related to 3D printers have been disclosed (see Patent Document 1, for example).

特許文献1に記載された技術は、ノズル形状に特徴を有する3Dプリンタ技術を用いた建設構造物の構築装置に関するものである。この技術において、材料の送出経路の先端側に取り付けたノズルは、吐出する材料の断面が材料の吐出口において所望の形状となるように、材料の送出側から吐出側へ向かって内空形状を徐々に変化させた状態で形成されている。 The technology described in Patent Literature 1 relates to a construction device for construction structures using 3D printer technology characterized by a nozzle shape. In this technique, the nozzle attached to the tip side of the delivery path of the material has an internal hollow shape from the delivery side of the material toward the delivery side so that the cross section of the material to be delivered has a desired shape at the ejection port of the material. It is formed in a state of gradual change.

特開2018-86747号公報JP 2018-86747 A

上述したように、種々の分野で3Dプリンタが実用化されており、所望形状の造形物を作成するために、ノズルの形状や構造に種々の工夫がなされている。例えば、特許文献1に記載された技術では、構築する建設構造物の形状に応じて複数のノズルを作製し、作業の進行状況に応じてノズルを取り替えることにより、様々な形状の建設構造物を容易に構築することができるという利点があるが、自由な断面形状の造形物を作成するために、更なる工夫の余地があった。 As described above, 3D printers have been put into practical use in various fields, and various modifications have been made to the shape and structure of nozzles in order to create a modeled object with a desired shape. For example, in the technique described in Patent Document 1, a plurality of nozzles are produced according to the shape of the construction structure to be constructed, and the nozzles are replaced according to the progress of the work, thereby constructing construction structures of various shapes. Although it has the advantage that it can be constructed easily, there is still room for further improvement in order to create a molded object with a free cross-sectional shape.

一定方向にしか材料を吐出することができないノズルの場合には、ノズルの回転機構が必要となり、構築装置の構造が複雑になるという問題がある。この点、吐出口の断面形状が円形で下向きに材料を吐出するノズルの場合には、材料の圧損が少ない上に、ノズルの回転機構がない場合であっても、曲面や角部を自由に造形することが可能であるが、吐出材料の断面形状が楕円に近いものとなり、各層間において材料が線でしか接触しないことがある。 In the case of a nozzle that can discharge material only in a fixed direction, a rotating mechanism for the nozzle is required, which complicates the structure of the construction apparatus. In this respect, in the case of a nozzle that has a circular cross-sectional shape of the discharge port and discharges the material downward, the pressure loss of the material is small, and even if there is no nozzle rotation mechanism, curved surfaces and corners can be freely formed. Although it is possible to form a shape, the cross-sectional shape of the ejected material is close to an ellipse, and the material may only contact with a line between each layer.

また、吐出口の断面形状が四角形のノズルは、曲面や角部で構造物がねじれてしまうばかりではなく、各層間において材料が線でしか接触しない場合がある。このように、従来のノズルを用いて造形した場合には、造形物の安定性がないため、複数層に高く積み上げたり、一層の高さを大きくしたりすることができず、また、構造上脆いという問題があった。 Further, in the case of a nozzle having a square cross-sectional shape of the discharge port, not only is the structure twisted at curved surfaces and corners, but there are cases where the material between layers contacts only in a line. In this way, when a conventional nozzle is used for modeling, it is not possible to stack multiple layers high or increase the height of one layer because of the lack of stability of the modeled object. I had a problem with fragility.

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、材料の圧損が少ない下向きノズルを採用するとともに、ノズルの回転機構を備えていなくても曲線の造形が可能な建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-mentioned circumstances, and employs a downward nozzle that causes less pressure loss of the material, and is used for laminating construction materials that can form curves even without a nozzle rotation mechanism. It is an object of the present invention to provide a directional discharge nozzle.

本発明に係る建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルは、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルは、3Dプリンタで建設構造物を構築する際に、建設材料を吐出するためのノズルに関するものである。この建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルは、下方向に材料を吐出するノズル本体の下端部に、吐出口の外周から外方へ向かって延長して設けたコテ部を備えている。 In order to achieve the above objects, the downward discharge nozzle used for layering construction materials according to the present invention has the following features. That is, the downward ejection nozzle used for layering construction materials according to the present invention relates to a nozzle for ejecting construction materials when constructing a construction structure with a 3D printer. The downward discharge type nozzle used for stacking construction materials has a soldering iron part extending outward from the outer periphery of the discharge port at the lower end of a nozzle body for discharging materials downward .

そして、吐出口は、材料を略鉛直下方向に吐出するように形成されている。また、コテ部は、下面が平面状となっているとともに、側面の全周において下方に向かって縮径している。The ejection port is formed so as to eject the material substantially vertically downward. Further, the soldering iron portion has a planar lower surface, and the diameter of the entire side surface is tapered downward.

本発明に係る建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルによれば、ノズル本体の吐出口が下方向へ向いているため、材料の圧損が少なく、ノズル本体の回転機構を有していなくても曲線部や隅角部等からなる屈曲部の造形が可能である。 According to the downward discharge nozzle used for stacking construction materials according to the present invention, since the discharge port of the nozzle body faces downward, the pressure loss of the material is small, and the nozzle body does not have a rotating mechanism. Also, it is possible to form a bent portion composed of a curved portion, a corner portion, and the like.

また、コテ部を有しているため、吐出された材料が盛り上がったり捻れたりした場合であっても、材料の上面をコテ部で均すことができるため、造形物の上面が均一かつ平坦なものとなる。このため、各層間において材料が接触する面積が大きくなり、造形物の安定性を増加させることができる。さらに、吐出した材料を密に積層できるため、構造上の強度を増加させることができ、複数層に高く積み上げたり、一層の高さを大きくしたりすることが可能となる。 In addition, since it has a soldering iron, even if the dispensed material swells or twists, the soldering iron can even out the top surface of the material. become a thing. As a result, the contact area of the materials between the layers increases, and the stability of the model can be increased. Furthermore, since the discharged material can be densely laminated, the structural strength can be increased, and it is possible to stack a plurality of layers high or increase the height of one layer.

本発明の実施形態に係る建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルを斜め上から見た状態の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a downward discharge nozzle used for layering construction materials according to an embodiment of the present invention, as seen obliquely from above. 本発明の実施形態に係る建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズルを斜め下から見た状態の斜視図。1 is a perspective view of a downward discharge nozzle used for layering construction materials according to an embodiment of the present invention, as viewed obliquely from below; FIG. コテ部の他の例を示す斜視図。The perspective view which shows the other example of an iron part.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズル(以下、下方向吐出型ノズルと称する)を説明する。図1~3は本発明の実施形態に係る下方向吐出型ノズルを説明するもので、図1は斜め上から見た状態の斜視図、図2は斜め下から見た状態の斜視図、図3はコテ部の他の例を示す斜視図である。 Hereinafter, a downward discharge nozzle (hereinafter referred to as a downward discharge nozzle) used for layering construction materials according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 illustrate a downward discharge nozzle according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of the nozzle viewed from above, and FIG. 2 is a perspective view of the nozzle viewed from below. 3 is a perspective view showing another example of the iron portion.

<下方向吐出型ノズルの概要>
本発明の実施形態に係る下方向吐出型ノズルは、下方向に材料を吐出するノズル本体10の下端部に、吐出口20の外周から外方へ向かって延長して設けたコテ部30を備えた点に特徴がある。すなわち、ノズル本体10の下端部には、吐出口20の周囲にフランジ状のコテ部30が設けられている。
<Overview of downward ejection type nozzle>
The downward discharge nozzle according to the embodiment of the present invention includes a soldering iron part 30 extending outward from the outer periphery of the discharge port 20 at the lower end of the nozzle body 10 for discharging material downward. It is characterized by That is, a flange-shaped soldering iron portion 30 is provided around the discharge port 20 at the lower end portion of the nozzle body 10 .

<コテ部>
コテ部30は、吐出口20から吐出された材料の上面に押し当たって、材料の上面を均すための部分である。コテ部30はある程度の厚みを持っており、下面は材料の上面を均すために平面状となっている。また、ノズル本体10からの突出長さ(横方向への広がり)は、吐出口20の大きさ(径)、使用する材料等に応じて、適宜設定することができる。
<Soldering iron part>
The iron part 30 is a part for pressing against the upper surface of the material discharged from the discharge port 20 to level the upper surface of the material. The soldering iron part 30 has a certain thickness, and the lower surface thereof is flat in order to level the upper surface of the material. Also, the length of protrusion (extension in the lateral direction) from the nozzle body 10 can be appropriately set according to the size (diameter) of the ejection port 20, the material used, and the like.

<コテ部の形状>
コテ部30の形状はどのようなものであってもよいが、例えば、図1~図3に示すように、円柱状(図1及び図2)、多角柱状(図3(a))、四角柱状(図3(b))、逆円錐台状(図3(c))とすることができる。図3(c)に示す逆円錐台状のコテ部30は、下方に向かって縮径しているため、側面が傾斜面となっている。このように、コテ部30を下方に向かって縮径させることにより、吐出した材料に対してコテ部30の側面が接触したとしても、側面は傾斜しているので材料を円滑に均すことができる。
<Shape of iron part>
The shape of the soldering iron part 30 may be any shape. For example, as shown in FIGS. It can have a columnar shape (FIG. 3(b)) or an inverted truncated cone shape (FIG. 3(c)). Since the diameter of the inverted truncated cone-shaped soldering iron portion 30 shown in FIG. In this way, by decreasing the diameter of the iron part 30 downward, even if the side surface of the iron part 30 comes into contact with the discharged material, the side surface is inclined, so that the material can be leveled smoothly. can.

<吐出口>
本実施形態の吐出口20は、ノズル本体10の下端部で下向きに開口している。また、図2に示す吐出口20の断面形状は円形であるが、使用する材料や建設構造物の態様に応じて、楕円形、四角形、多角形等であってもよい。
<Discharge port>
The ejection port 20 of this embodiment opens downward at the lower end of the nozzle body 10 . Moreover, although the cross-sectional shape of the discharge port 20 shown in FIG. 2 is circular, it may be elliptical, square, polygonal, or the like, depending on the material used and the aspect of the construction structure.

<付帯する機器及び材料>
ノズル本体10は、吐出口20を下向きとした状態で、移動装置により所望の方向(3次元方向)へ移動可能に支持されている。また、ノズル本体10には、圧送パイプを介して材料供給装置(材料貯留部、圧送ポンプ等を含む装置)が接続されている。ノズル本体10から吐出する材料は、建設構造物の態様に応じて適宜選択するが、例えば、セメント系材料や樹枝系材料とすることができる。
<Attached equipment and materials>
The nozzle body 10 is supported so as to be movable in a desired direction (three-dimensional direction) by a moving device with the discharge port 20 facing downward. A material supply device (a device including a material reservoir, a pressure feed pump, etc.) is connected to the nozzle body 10 via a pressure feed pipe. The material discharged from the nozzle body 10 is appropriately selected according to the construction structure, and may be, for example, a cement-based material or a dendrite-based material.

<建設構造物>
本実施形態に係る下方向吐出型ノズルを用いて構築する建設構造物は、どのような形状のものであってもよいが、例えば、壁、中実又は中空の柱、方形・円錐形・円筒状等の建物、これらの複合建設物を構築することができる。
<Construction structure>
The construction structure constructed using the downward discharge nozzle according to this embodiment may be of any shape, for example, a wall, a solid or hollow column, a square/conical/cylindrical shape, etc. Buildings such as buildings, complex constructions of these can be constructed.

10 ノズル本体
20 吐出口
30 コテ部
10 Nozzle body 20 Discharge port 30 Iron part

Claims (1)

3Dプリンタで建設構造物を構築する際に、建設材料を吐出するためのノズルであって、
下方向に材料を吐出するノズル本体の下端部に、吐出口の外周から外方へ向かって延長して設けたコテ部を備え、
前記吐出口は、材料を略鉛直下方向に吐出するように形成されており、
前記コテ部は、下面が平面状となっているとともに、側面の全周において下方に向かって縮径している、
ことを特徴とする建設材料の積層に用いる下方向吐出型ノズル。
A nozzle for ejecting construction material when building a construction structure with a 3D printer,
The lower end of the nozzle body for discharging the material downward is provided with a soldering iron part extending outward from the outer periphery of the discharge port,
The ejection port is formed to eject the material substantially vertically downward,
The soldering iron portion has a planar lower surface and a diameter that decreases downward along the entire circumference of the side surface.
A downward discharge nozzle used for laminating construction materials, characterized in that:
JP2018183262A 2018-09-28 2018-09-28 Downward discharge nozzle used for layering construction materials Active JP7138527B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018183262A JP7138527B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Downward discharge nozzle used for layering construction materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018183262A JP7138527B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Downward discharge nozzle used for layering construction materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020049863A JP2020049863A (en) 2020-04-02
JP7138527B2 true JP7138527B2 (en) 2022-09-16

Family

ID=69995273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018183262A Active JP7138527B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Downward discharge nozzle used for layering construction materials

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7138527B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515908A (en) 2003-01-21 2006-06-08 ユニバーシティ オブ サウザーン カリフォルニア Multi-nozzle assembly for wall extrusion
US20150300036A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 University Of Southern California Automated construction of towers and columns
JP2018069661A (en) 2016-11-02 2018-05-10 株式会社大林組 Structure forming method and structure forming system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4832182Y1 (en) * 1968-12-24 1973-10-02
US5529471A (en) * 1995-02-03 1996-06-25 University Of Southern California Additive fabrication apparatus and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006515908A (en) 2003-01-21 2006-06-08 ユニバーシティ オブ サウザーン カリフォルニア Multi-nozzle assembly for wall extrusion
US20150300036A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 University Of Southern California Automated construction of towers and columns
JP2018069661A (en) 2016-11-02 2018-05-10 株式会社大林組 Structure forming method and structure forming system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020049863A (en) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4041810B2 (en) Method for manufacturing an object by solid freeform assembly and solid freeform assembly apparatus
WO2001097977A1 (en) Liquid droplet ejecting device and liquid droplet ejecting method
US20210346906A1 (en) Microfluidic device for spraying small drops of liquids
DE102009050782B4 (en) Hollow, actuator-driven droplet dispenser
JP6903893B2 (en) Structure formation method and structure formation system
JP7117692B2 (en) Nozzle device for 3D printer, 3D printer device, building construction method using the same, viscous material supply method, and product construction device
JP7138527B2 (en) Downward discharge nozzle used for layering construction materials
CN2789023Y (en) Ink-jet head
JP2007106016A (en) Inkjet head and is manufacturing method
JP7138528B2 (en) Lateral discharge type nozzle used for layering construction materials
KR101648767B1 (en) Construction 3D printer nozzle capable of enhancing layer adhesive strength
KR20180101714A (en) warhead
JP2008520420A (en) Arranged packed structure for heat and / or mass exchange
JP2020049457A (en) Downward direction discharge type nozzle used in lamination of construction material
JP7130978B2 (en) Structure forming method and structure forming system
US8840039B2 (en) Fluid feed system improvements
JP6376731B2 (en) Liquid discharge head and liquid discharge apparatus
CN103747714A (en) Foam generating member for espresso coffee machine
JP2005138267A (en) Blanking die and method for manufacturing the same
JP5119096B2 (en) Mist nozzle for fire fighting
US9492830B2 (en) Method of producing a dispenser, dispenser, and mould therefor
JP7029052B2 (en) Laminated peeling container
JP3517646B2 (en) Humidifier and method for subdividing bubbles in humidifier
US8840040B2 (en) Fluid feed system improvements
JP3122888U (en) Share mode actuator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210817

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220520

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7138527

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150