JPH0788967A - Three-dimensional resin model producing device - Google Patents
Three-dimensional resin model producing deviceInfo
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- JPH0788967A JPH0788967A JP5264363A JP26436393A JPH0788967A JP H0788967 A JPH0788967 A JP H0788967A JP 5264363 A JP5264363 A JP 5264363A JP 26436393 A JP26436393 A JP 26436393A JP H0788967 A JPH0788967 A JP H0788967A
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional resin model producing apparatus for producing a three-dimensional resin model by processing an ultraviolet curable resin by a laminating method.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art A three-dimensional resin model creating system is a method of selectively irradiating an ultraviolet curable resin with laser based on contour data of a three-dimensional shape to sequentially create and stack thin plate shapes for each height ( The desired three-dimensional shape is completed by the lamination processing method). Such a three-dimensional resin model creation system has attracted attention as a system that can provide a three-dimensional prototype model in a short period of time in addition to the conventional manual creation of prototypes and trial production of molds.
【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。Three-dimensional modeling includes a removal processing method and an adhesion processing method. In the removal processing method, since the three-dimensional object is processed from the outside, the three-dimensional internal structure cannot be processed. On the other hand, the attachment processing method can process up to a three-dimensional internal structure. The lamination processing method belongs to the adhesion processing method. The UV curable resin used is urethane acrylate, epoxy acrylate, epoxy, polyester acrylate, or the like.
【０００４】[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。Since the color of the three-dimensional resin model created by the conventional three-dimensional resin model creating system is the uniform material color of the ultraviolet curing resin used,
There is a problem that it is difficult to visually grasp the three-dimensional shape of the finished product with unevenness. An object of the present invention is to provide a three-dimensional resin model creation device that colors a three-dimensional shape of a finished product so that it can be easily visually recognized.
【０００５】[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紫外線硬化樹脂を積
層加工して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、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。A three-dimensional resin model producing apparatus of the present invention comprises means for producing a three-dimensional resin model by laminating ultraviolet curable resins based on three-dimensional data, and selectively ejecting ink of a plurality of colors. Color ink ejection means capable of
From the color ink ejecting means based on the color data paired with the three-dimensional data, means for relatively moving the color ink ejecting means along the three-dimensional shape of the three-dimensional resin model based on the three-dimensional data. Means for ejecting color ink of a corresponding color to color the surface of the three-dimensional resin model.
【０００６】[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。[Function] When the surface of the three-dimensional resin model is partially colored differently from the other parts by the color ink ejecting means, the three-dimensional shape of the three-dimensional resin model can be clearly recognized from the color difference, and the three-dimensional image of the finished product is obtained. Can be accurately grasped at the model stage.
【０００７】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the basic configuration of the present invention. The apparatus configuration of the present invention is based on the three-dimensional resin model creation unit 1
0, the coloring section 20 and the three-dimensional data processing section 30. The three-dimensional resin model creation unit 10 includes a laser irradiation device 11 and a container 13 containing a liquid ultraviolet curable resin 12.
A turntable 16 for rotating a three-dimensional resin model 15 which is cured by being irradiated with a laser beam 14 from a laser irradiation device 11 and a motor 17 as a drive source for the turntable 16, and an elevating table 18 for elevating the three-dimensional resin model 15 and its driving. A source elevator 19 is included.
【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。The coloring section 20 is, for example, an ink jet plotter, and a color ink jet nozzle 21 capable of selectively jetting ink of a plurality of colors, and a three-dimensional resin model 15 is formed on the basis of three-dimensional data for creating the three-dimensional resin model 15. A means for relatively moving along the three-dimensional shape of the model 15 and a color ink of a corresponding color is ejected from the ejection nozzle 21 on the basis of the color data paired with the three-dimensional data to cause the surface of the three-dimensional resin model 15 to be ejected. And means for coloring. In this case, by keeping the distance between the injection nozzle 21 and the resin model 15 constant, it is possible to maintain the uniformity of the coating color and improve the coating quality.
【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。The three-dimensional data processing unit 30 creates three-dimensional CAD data of the three-dimensional resin model 15 and color data for coloring, inputs the contour line data extracted from the three-dimensional data to the laser irradiation device 11, and the three-dimensional data. The host computer inputs data and color data to the coloring unit 20.
【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。FIG. 2 is a diagram showing a schematic operation of the apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2A, when the surface of the liquid phase ultraviolet curable resin 12 is irradiated with the laser 14, the thin resin layer on the surface is cured to form a part of the model 15. When the turntable 16 is rotated as needed while sequentially lowering the lifting table 18, and the laser 14 is continuously irradiated according to the contour line data, the model 15 is gradually stacked and formed, and eventually the whole is completed as shown in FIG. 2B. To do.
【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。Conventionally, the completed model was made at this stage, but in the present invention, the completed model 15 is colored. FIG. 2C shows this state. The nozzle 21 of the coloring portion 20 is brought close to the completed model 15, and while the nozzle 21 is moved according to the three-dimensional data forming the model 15, the color inks of the R, G, and B primary colors are ejected from the nozzle 21 according to the color data. At this time, the turntable 16 on which the model 15 is placed is rotated, and the lifting table 18
By moving up and down, the relative movement of the nozzle 21 corresponding to the three-dimensional data is complemented.
【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。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention. The coloring section 20 is an inkjet plotter that can eject ink of three primary colors. The upper part of the plotter 20 is a mechanical part, and the nozzle head 21 for ejecting ink is rotatably attached to the tip of a slide arm movable in the horizontal direction H. A rack 24 is formed on the side surface of the slide arm 22, and the slide arm 22 is moved in the horizontal direction H by rotating a pinion gear 25 meshing with the rack 24 with a slide arm motor 26. The nozzle head 21 is axially fixed to the bent tip of the slide arm 22 and is rotated by a nozzle rotation motor 23 in the vertical plane θ V.
Can be rotated in the direction. The lower part of the plotter 20 is an inkjet controller 27, and an ejection control signal according to color data is transmitted to the nozzle head 21 through a nozzle cable 28. The controller unit 27 also controls the motors 23 and 26 according to the three-dimensional data.
【００１３】立体樹脂モデル１５は、水平面内でθH 方
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。The three-dimensional resin model 15 is placed on a turntable 16 which rotates in the θ H direction in a horizontal plane, and is rotated by a turntable motor 17. The turntable 16 and the motor 17 are lifted and lowered by a lift table 18 integrated with an elevator 19. A rack 31 is formed on the side surface of the elevator 19, and when a pinion 32 meshing with the rack 31 is rotated by an elevator motor 34 via a chain 33, the rack 31 moves up and down. The lifting table 18 is guided by the three guide rails 35 and moves up and down in the vertical direction V. Reference numeral 36 is a key corresponding to the guide rail 35.
【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。There are a pair of elevators 19, and a transmission shaft 38 passing through the center of the pinion 32 of one elevator is connected to the center of the pinion of the other elevator. Although the outer case 40 is dedicated to coloring, the container 1 shown in FIG.
It is also possible to use 3 together. In the case of coloring only, a center positioning line 37 for placing the model 15 is drawn at the center of the turntable 16.
【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。FIG. 4 is a block diagram in which drive systems for various actuators used in the apparatus configuration of FIG. 3 are extracted. The three-dimensional control controller unit (inkjet controller unit) 27 of the plotter 20 is the host CPU 3
When the three-dimensional data from 0 is received, the motor 3 is moved to move the nozzle head 21 relative to the model 15.
4, 17, 26 and 23 are controlled appropriately. In this case, the elevator motor 34 is driven by the V direction driver 41, the turntable motor 17 is driven by the θ H rotation driver 42, and the slide arm motor 26 is driven by the H direction driver 4.
The nozzle rotation motor 23 is driven by the θ V rotation driver 44.
【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。FIG. 5 is a main part configuration diagram in which a movable portion for moving the nozzle head 21 relative to the model 15 is extracted from the configuration of FIG. Slide arm 22
The motor 26 that moves the head 21 in the horizontal direction H adjusts the horizontal positional relationship of the head 21 with respect to the model 15. A motor 23 that rotates the head 21 in the θ V direction in a vertical plane.
Adjusts the angle of the head 21 in the vertical plane with respect to the model 15. The motor 17 for rotating the turntable 16 to θ H in the horizontal plane is a head 21 for the model 15.
Adjust the angle of the horizontal plane. The motor 34 that moves the lifting table 18 in the vertical direction V adjusts the positional relationship of the head 21 with respect to the model 15 in the vertical direction V. With the above movable parts, the head 21 moves the arbitrary coordinate position of the model 15 to 3 according to the three-dimensional data forming the model 15.
Can be oriented in a dimensional space.
【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。The nozzle head 21 not only colors the surface of the model 15, but also inserts the nozzle head 21 into the hollow model 15 to color the inner wall surface of the model 15, as shown in FIG. It is also possible.
【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。The mechanism shown in FIG. 5 can be used as a robot hand (manipulator) as shown in FIG. In the example shown in the figure, the tip of a movable arm 51 attached to the tip of the main body 50 supports the nozzle head 52,
A coating robot that sprays paint from a nozzle head 52 onto a coating object 60 to color it.
【００１９】[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。As described above, according to the present invention, the surface of the three-dimensional resin model is partially colored by the color ink ejecting means differently from the other portions, so that the three-dimensional shape of the finished product can be visually recognized. It is possible to provide a three-dimensional resin model creation device that is easy to perform.
【図１】 本発明の基本構成を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of the present invention.
【図２】 図１に示す装置の概略動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic operation of the apparatus shown in FIG.
【図３】 本発明の一実施例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【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。4 is a block diagram in which drive systems for various actuators used in the device configuration of FIG. 3 are extracted.
【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。5 is a main part configuration diagram in which a movable part in the configuration of FIG. 3 is extracted.
【図６】 モデル内部の着色態様を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a coloring mode inside the model.
【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。7 is a configuration diagram showing an example in which the main configuration of FIG. 3 is applied to a robot hand.
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。10 ... Three-dimensional resin model creation unit, 11 ... Laser irradiation device,
12 ... Liquid ultraviolet curing resin, 13 ... Container, 14 ... Laser beam, 15 ... Three-dimensional resin model, 16 ... Turntable, 17 ... Turntable motor, 18 ... Lifting table, 19 ... Elevator, 20 ... Coloring part (inkjet plotter) ), 21 ... Nozzle head, 22 ... Slide arm, 23 ... Nozzle rotating motor, 24 ... Rack, 25 ...
Pinion, 26 ... Motor for slide arm, 27 ... Inkjet control unit (controller for three-dimensional control), 28 ... Nozzle cable, 30 ... Data processing unit (host CPU), 31 ... Rack, 32 ... Pinion, 33 ...
Chain, 34 ... Elevator motor, 35 ... Guide rail, 36 ... Key, 40 ... Outer case, 41 ... V direction driver, 42 ... θ H rotation driver, 43 ... H direction driver 44 ... θ V rotation driver.
Claims (1)
積層加工して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、 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。1. A means for forming a three-dimensional resin model by laminating an ultraviolet curable resin on the basis of three-dimensional data, a color ink ejecting means capable of selectively ejecting inks of a plurality of colors, and based on the three-dimensional data. A means for relatively moving the color ink ejecting means along the three-dimensional shape of the three-dimensional resin model; and a color ink of a corresponding color from the color ink ejecting means based on color data paired with the three-dimensional data. A device for producing a three-dimensional resin model, comprising means for injecting and coloring the surface of the three-dimensional resin model.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26436393A JP3402694B2 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Three-dimensional resin model creation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26436393A JP3402694B2 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Three-dimensional resin model creation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788967A true JPH0788967A (en) | 1995-04-04 |
| JP3402694B2 JP3402694B2 (en) | 2003-05-06 |
Family
ID=17402120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26436393A Expired - Fee Related JP3402694B2 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | Three-dimensional resin model creation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3402694B2 (en) |
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