WO2023223536A1

WO2023223536A1 - 流体物吐出装置及びその流体物吐出装置を備えた三次元造形装置

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Publication number: WO2023223536A1
Application number: PCT/JP2022/020931
Authority: WO
Inventors: 辰巳菱川; 裕規伊藤; 亮水谷; 洋太佐藤; 土井原美桜田口
Original assignee: スターテクノ株式会社; 鹿島建設株式会社
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2023-11-23
Also published as: JPWO2023223536A1; JP7458041B1

Abstract

［課題］　大型の三次元造形物を製造し、供給機構が吐出機構から遠方にある場合においても、吐出機構に流体物を適切に供給することができ、延いては、流体物を吐出機構から適切に吐出することができる流体物吐出装置及びその流体物吐出装置を備えた三次元造形装置を提供する。［解決手段］　モルタルＭを供給するポンプ５と、一端をポンプ５に接続された長尺の輸送管６１と、その長尺の輸送管６１の他端に接続され、ポンプ５から供給されたモルタルＭを開口部１３ｂから外部へ吐出する流体吐出ヘッド１０と、を備えた流体物吐出装置において、輸送管６１の一端近傍に配置され、モルタルＭの圧力を検出する第１圧力センサー５７と、輸送管６１の他端近傍に配置され、モルタルＭの圧力を検出する第２圧力センサー６３と、を備えている。

Description

流体物吐出装置及びその流体物吐出装置を備えた三次元造形装置

本発明は、ノズルから流体物を突出する流体物吐出装置、及びその流体物吐出装置から吐出された流体物を積層して、三次元造形物を製造する三次元造形装置に関する。

従来から、流体物を突出しながら積層して、三次元造形物を製造する三次元造形装置が知られている。

例えば、特許文献１には、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構４００と、を備え、移動機構４００を駆動することによって、造形ユニット２００に設けられたノズル孔６９とステージ３００の造形面３１０との相対的な位置を変化させながら、造形ユニット２００のノズル孔６９からステージ３００の造形面３１０に向かって造形材料を吐出させ、かつ積層させて造形面３１０上に三次元造形物を製造する三次元造形装置１００が記載されていると認められる（図１等参照）。

特開２０２１－２４１４７号公報

特許文献１に記載の三次元造形装置１００は、ペレットや粉末等の状態の材料が収容され、ホッパーによって構成された材料供給部２０と、その材料供給部２０から供給された材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にしてノズル孔６９から吐出する可塑化部３０と、材料供給部２０と可塑化部３０とを接続する供給管２２と、を備える（「００１２」段落及び「００１３」段落、図１等参照）。

また、特許文献１に記載の三次元造形装置１００は、材料供給部２０が上部に配置され、材料供給部２０の内部に収容された材料は、上部の材料供給部２０から供給管２２を通って、下方の可塑化部３０に自動的に流れるように構成されている（図１等参照）。

また、特許文献１の記載の三次元造形装置１００は、三次元造形装置１００を構成する材料供給部２０と、可塑化部３０とは、相互に近い距離に配置され、供給管２２もそれらの配置に伴って短いものと認められる（図１等参照）。

一方、最近では、大型の三次元造形物を製造する場合も多く、その場合には、材料供給部の容量も大きくする必要がある。また、大型の三次元造形物を製造する場合には、特許文献１に記載の三次元造形装置１００のように、材料供給部を三次元造形装置の上部ではなく、地面等の低位置に配置する方が安全である。

　そして、材料供給部を三次元造形装置の上部ではなく、地面等の低位置に配置する場合には、材料供給部から可塑化部までの距離も長くなり、供給管の長さも長くなるとともに、材料を材料供給部から可塑化部まで送出する動力も必要となる。

また、材料供給部(以下、「供給機構」と記す)から可塑化部（以下、「吐出機構」と記す）までの距離が長くなったことに伴い、新たに発生する問題、例えば、吐出機構において、連続して安定した材料（以下、「流体物」と記す）の吐出を達成するための問題についても対応することが望まれる。

本発明は、従来技術が有する上述した問題に対応してなされたものであり、大型の三次元造形物を製造し、供給機構が吐出機構から遠方にある場合においても、吐出機構に流体物を適切に供給することができ、延いては、流体物を吐出機構から適切に吐出することができる流体物吐出装置及びその流体物吐出装置を備えた三次元造形装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の第１の態様は、流体物を供給する供給機構と、一端を前記供給機構に接続された長尺の管状体と、その長尺の管状体の他端に接続され、前記供給機構から供給された前記流体物を開口部から外部へ吐出する吐出機構と、を備えた流体物吐出装置において、前記一端近傍に配置され、前記流体物の圧力を検出する第１の検出部と、前記他端近傍に配置され、前記流体物の圧力を検出する第２の検出部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様の流体物吐出装置において、前記供給機構からの前記流体物の供給量は、前記吐出機構によって前記開口部から前記外部へ吐出される前記流体物の吐出量と、前記第１の検出部が第１の時間間隔で検出した検出値と、前記第２の検出部が前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で検出した検出値と、に基づいて決定されることを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１の態様の流体物吐出装置において、前記供給機構からの前記流体物の供給量は、前記吐出機構によって前記開口部から前記外部へ吐出される前記流体物の吐出量と、第１の時間に前記第１の検出部で検出された検出値と、前記第１の時間から所定時間経過後の第２の時間に前記第２の検出部で検出された検出値と、に基づいて決定されることを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第１の態様の流体物吐出装置と、前記吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、を備え、前記吐出機構から前記流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって、吐出する前記流体物の高さを調整可能であり、前記吐出機構からの前記流体物の吐出量は、前記流体物の高さに応じて調整可能であることを特徴とする。

また、本発明の第５の態様は、第２の態様の流体物吐出装置と、前記吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、を備え、前記吐出機構から前記流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって、吐出する前記流体物の高さを調整可能であり、前記吐出機構からの前記流体物の吐出量は、前記流体物の高さに応じて調整可能であることを特徴とする。

また、本発明の第６の態様は、第３の態様の流体物吐出装置と、前記吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、を備え、前記吐出機構から前記流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって、吐出する前記流体物の高さを調整可能であり、前記吐出機構からの前記流体物の吐出量は、前記流体物の高さに応じて調整可能であることを特徴とする。

また、本発明の第７の態様は、第４の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、その先端を吐出する前記流体物の高さよりも短い高さに設定して、前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第８の態様は、第５の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、その先端を吐出する前記流体物の高さよりも短い高さに設定して、前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第９の態様は、第６の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、その先端を吐出する前記流体物の高さよりも短い高さに設定して、前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１０の態様は、第４の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１１の態様は、第５の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１２の態様は、第６の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１３の態様は、第７の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１４の態様は、第８の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１５の態様は、第９の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする。

また、本発明の第１６の態様は、第７の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、前記ノズルの前記開口部から外部に前記流体物を吐出するものであり、前記第１の中空部及び／または前記第２の中空部を横切る流体物規制部を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第１７の態様は、第８の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、前記ノズルの前記開口部から外部に前記流体物を吐出するものであり、前記第１の中空部及び／または前記第２の中空部を横切る流体物規制部を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第１８の態様は、第９の態様の三次元造形装置において、前記吐出機構は、前記流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、前記ノズルの前記開口部から外部に前記流体物を吐出するものであり、前記第１の中空部及び／または前記第２の中空部を横切る流体物規制部を備えたことを特徴とする。

また、本発明の第１９の態様は、第１６の態様の三次元造形装置において、前記第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有していることを特徴とする。

また、本発明の第２０の態様は、第１７の態様の三次元造形装置において、前記第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有していることを特徴とする。

また、本発明の第２１の態様は、第１８の態様の三次元造形装置において、前記第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有していることを特徴とする。

さらに、本発明の第２２の態様は、第１９の態様乃至第２１の態様の何れかの三次元造形装置において、前記第２の中空部は、途中に前記第１の膨隆部とは異なる第２の膨隆部を有し、前記第２の中空部の縦断面形状は、前記第２の膨隆部を含んで流線形状を呈していることを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、流体物を供給する供給機構と、一端を前記供給機構に接続された長尺の管状体と、その長尺の管状体の他端に接続され、前記供給機構から供給された前記流体物を開口部から外部へ吐出する吐出機構と、を備えた流体物吐出装置において、管状体の一端近傍に配置され、流体物の圧力を検出する第１の検出部と、管状体の他端近傍に配置され、流体物の圧力を検出する第２の検出部と、を備えているので、供給機構が吐出機構から遠方にある場合においても、吐出機構に流体物を適切に供給することができ、延いては、流体物を吐出機構から適切に吐出することができる。

また、本発明の第２の態様によれば、第１の態様の流体物吐出装置において、供給機構からの流体物の供給量は、吐出機構によって開口部から外部へ吐出される流体物の吐出量と、第１の検出部が第１の時間間隔で検出した検出値と、第２の検出部が第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で検出した検出値と、に基づいて決定されるので、供給機構が吐出機構から遠方にある場合においても、吐出機構に流体物をさらに適切に供給することができ、延いては、流体物を吐出機構からさらに適切に吐出することができる。

また、本発明の第３の態様によれば、第１の態様の流体物吐出装置において、供給機構からの流体物の供給量は、吐出機構によって開口部から外部へ吐出される流体物の吐出量と、第１の時間に第１の検出部で検出された検出値と、第１の時間から所定時間経過後の第２の時間に第２の検出部で検出された検出値と、に基づいて決定されるので、供給機構が吐出機構から遠方にある場合においても、吐出機構に流体物をさらに適切に供給することができ、延いては、流体物を吐出機構からさらに適切に吐出することができる。

また、本発明の第４の態様によれば、第１の態様の流体物吐出装置と、吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、を備え、吐出機構から流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって、吐出する流体物の高さを調整可能であり、吐出機構からの流体物の吐出量は、流体物の高さに応じて調整可能であるので、第１の態様の流体物吐出装置の効果に加え、流体物のムラを防止した三次元造形物を製造することができる。

また、本発明の第５の態様によれば、第２の態様の流体物吐出装置と、吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、を備え、吐出機構から流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって、吐出する流体物の高さを調整可能であり、吐出機構からの流体物の吐出量は、流体物の高さに応じて調整可能であるので、第２の態様の流体物吐出装置の効果に加え、流体物のムラを防止した三次元造形物を製造することができる。

また、本発明の第６の態様によれば、第３の態様の流体物吐出装置と、吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、を備え、吐出機構から流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって、吐出する流体物の高さを調整可能であり、吐出機構からの流体物の吐出量は、流体物の高さに応じて調整可能であるので、第３の態様の流体物吐出装置の効果に加え、流体物のムラを防止した三次元造形物を製造することができる。

また、本発明の第７の態様によれば、第４の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、その先端を吐出する流体物の高さよりも短い高さに設定して、流体物を吐出可能であるので、第４の態様の流体物吐出装置の効果に加え、流体物を塗布する面に押し付けるようにてして吐出することにより、三次元造形物を多層に製造する場合に、各層間の密着度合いを増大させることができ、延いては、製造する三次元造形物の剛性を増大させることができる。

また、本発明の第８の態様によれば、第５の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、その先端を吐出する流体物の高さよりも短い高さに設定して、流体物を吐出可能であるので、第５の態様の流体物吐出装置の効果に加え、流体物を塗布する面に押し付けるようにてして吐出することにより、三次元造形物を多層に製造する場合に、各層間の密着度合いを増大させることができ、延いては、製造する三次元造形物の剛性を増大させることができる。

また、本発明の第９の態様によれば、第６の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、その先端を吐出する流体物の高さよりも短い高さに設定して、流体物を吐出可能であるので、第６の態様の流体物吐出装置の効果に加え、流体物を塗布する面に押し付けるようにてして吐出することにより、三次元造形物を多層に製造する場合に、各層間の密着度合いを増大させることができ、延いては、製造する三次元造形物の剛性を増大させることができる。

また、本発明の第１０の態様によれば、第４の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって流体物を吐出可能であるので、第４の態様の三次元造形装置の効果に加え、特に、流体物の高さを減少させる場合に流体物を塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本発明の第１１の態様によれば、第５の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって流体物を吐出可能であるので、第５の態様の三次元造形装置の効果に加え、特に、流体物の高さを減少させる場合に流体物を塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本発明の第１２の態様によれば、第６の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって流体物を吐出可能であるので、第６の態様の三次元造形装置の効果に加え、特に、流体物の高さを減少させる場合に流体物を塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本発明の第１３の態様によれば、第７の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって流体物を吐出可能であるので、第７の態様の三次元造形装置の効果に加え、特に、流体物の高さを減少させる場合に流体物を塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本発明の第１４の態様によれば、第８の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって流体物を吐出可能であるので、第８の態様の三次元造形装置の効果に加え、特に、流体物の高さを減少させる場合に流体物を塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本発明の第１５の態様によれば、第９の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって流体物を吐出可能であるので、第９の態様の三次元造形装置の効果に加え、特に、流体物の高さを減少させる場合に流体物を塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本発明の第１６の態様によれば、第７の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、ノズルの開口部から外部に流体物を吐出するものであり、第１の中空部及び／または第２の中空部を横切る流体物規制部を備えているので、第７の態様の三次元造形装置の効果に加え、装置の停止時に流体物がノズルから漏れ出すことを防止し、延いては、三次元造形物を正確に製造することができる。

また、本発明の第１７の態様によれば、第８の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、ノズルの開口部から外部に流体物を吐出するものであり、第１の中空部及び／または第２の中空部を横切る流体物規制部を備えているので、第８の態様の三次元造形装置の効果に加え、装置の停止時に流体物がノズルから漏れ出すことを防止し、延いては、三次元造形物を正確に製造することができる。

また、本発明の第１８の態様によれば、第９の態様の三次元造形装置において、吐出機構は、流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、ノズルの開口部から外部に流体物を吐出するものであり、第１の中空部及び／または第２の中空部を横切る流体物規制部を備えているので、第９の態様の三次元造形装置の効果に加え、装置の停止時に流体物がノズルから漏れ出すことを防止し、延いては、三次元造形物を正確に製造することができる。

また、本発明の第１９の態様によれば、第１６の態様の三次元造形装置において、第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有しているので、第１６の態様の三次元造形装置の効果に加え、ノズルからの流動体の吐出をスムーズに行うことができる。

また、本発明の第２０の態様によれば、第１７の態様の三次元造形装置において、第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有しているので、第１７の態様の三次元造形装置の効果に加え、ノズルからの流動体の吐出をスムーズに行うことができる。

また、本発明の第２１の態様によれば、第１８の態様の三次元造形装置において、第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有しているので、第１８の態様の三次元造形装置の効果に加え、ノズルからの流動体の吐出をスムーズに行うことができる。

さらに、本発明の第２２の態様によれば、第１９の態様乃至第２１の態様の何れかの三次元造形装置において、第２の中空部は、途中に第１の膨隆部とは異なる第２の膨隆部を有し、第２の中空部の縦断面形状は、第２の膨隆部を含んで流線形状を呈しているので、第１９の態様乃至第２１の態様の何れかの三次元造形装置の効果に加え、ノズルからの流体物の吐出をさらにスムーズに行うことができる。

本発明の第１実施形態の三次元造形装置の全体斜視図である。第１実施形態の三次元造形装置の全体平面図である。第１実施形態の三次元造形装置の全体正面図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成するロボットスライド機構７によって、多関節ロボット３が図２の状態から＋Ｙ方向に移動した状態を示した図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成するポンプの正面図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成するポンプの一部を切り欠いた正面図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成する流体吐出ヘッドの右側面図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成する流体吐出ヘッドの一部を切り欠いた右側面図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成するノズルの斜視図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成するノズルの平面図である。図１０において、Ｘ－Ｘ部を切り欠いた斜視図である。第１実施形態の三次元造形装置を構成するノズルの縦断面図である。第２実施形態のノズルの図１１と同様の斜視図である。第２実施形態のノズルの縦断面図である。第３実施形態のノズルの図１１と同様の斜視図である。第４実施形態のノズルの図１１と同様の斜視図である。第１実施形態の三次元造形装置のブロック図である。第１実施形態の三次元造形装置のメインコントローラのブロック図である。第１実施形態の三次元造形装置における三次元造形プログラムのフローチャートである。第１実施形態の三次元造形装置におけるＮ層塗布プログラムのフローチャートである。第１実施形態の三次元造形装置の塗布開示時における塗布状態を示した説明図である。第１実施形態の三次元造形装置の通常時における塗布状態を示した説明図である。第１実施形態の三次元造形装置におけるノズル角度と塗布幅との関係を説明する第１説明図である。第１実施形態の三次元造形装置におけるノズル角度と塗布幅との関係を説明する第２説明図である。第１実施形態の三次元造形装置におけるノズル角度と塗布幅との関係を説明する第３説明図である。第１実施形態の三次元造形装置におけるノズル角度と塗布幅との関係を説明する第４説明図である。第１実施形態の三次元造形装置の塗布形態を説明する第１説明図である。第１実施形態の三次元造形装置の塗布形態を説明する第２説明図である。第１実施形態の三次元造形装置の薄膜塗布時における塗布状態を示した第１説明図である。第１実施形態の三次元造形装置の薄膜塗布時における塗布状態を示した第２説明図である。第１実施形態の三次元造形装置における第１圧力センサーの検出タイミングと、第２圧力センサーの検出タイミングとを説明した説明図である。第１実施形態の三次元造形装置における第１吐出制御プログラムのフローチャートである。第１実施形態の三次元造形装置における第２吐出制御プログラムのフローチャートである。第１実施形態の三次元造形装置における指示値算出プログラムのフローチャートである。第１実施形態の三次元造形装置におけるメンテナンス処理プログラムのフローチャートである。第１実施形態の三次元造形装置のメンテナンス時の分解前の状態を示した正面図である。第１実施形態の三次元造形装置のメンテナンス時の分解前の状態を示した底面図である。第１実施形態の三次元造形装置のメンテナンス時の分解後の状態を示した説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

なお、本実施形態の三次元造形装置は、三次元造形物の例として、屋外に設置するオブジェＰを製造するものとして説明するが、本発明の三次元造形装置は、オブジェに限定されるものではなく、立体化された三次元造形物であれば何れの物であっても製造可能である。

（実施形態）
先ず、本実施形態の三次元造形装置の構成について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の三次元造形装置の全体斜視図であり、図２は、その三次元造形装置の全体平面図であり、図３は、その三次元造形装置の全体正面図である。

図１乃至図３に示すように、本実施形態の三次元造形装置１は、屋外に設置する、第１層Ｐ１、第２層Ｐ２、第３層Ｐ３、第４層Ｐ４・・・第Ｎ層ＰＮ（図示せず）のＮ層（Ｎは自然数）からなる立体のオブジェＰを製造するものであり、多関節ロボット３と、その多関節ロボット３を＋Ｙ方向及び－Ｙ方向に移動させるためのロボットスライド機構７と、モルタルＭ（本発明の「流体物」に相当）を後述する流体吐出ヘッド１０に供給するためのポンプ５（本発明の「供給機構」に相当）と、多関節ロボット３の先端に接続され、モルタルＭを外部へ吐出するための流体吐出ヘッド１０（本発明の「吐出機構」に相当）と、その流体吐出ヘッド１０を多関節ロボット３の先端に接続するための支持部２１と、から構成されている。

なお、ポンプ５、流体吐出ヘッド１０及び後述する長尺の輸送管６１（本発明の「管状体」に相当）が本発明の「流体物吐出装置」を構成する。

また、図１乃至図３には、本実施形態の三次元造形装置１には含まれないものの、セメント、砂及び水を混錬してモルタルＭを製造するためのミキサー９が記載されている。

また、本実施形態に使用するモルタルＭは、流体吐出ヘッド１０から吐出前は流動性を有し、流体吐出ヘッド１０から吐出後は硬化する材料からなり、例えば、セメント、砂及び水から構成されている。

多関節ロボット３は、制御盤２０内に配置されたロボットコントローラ４（図１７参照）からの指令によって動作する一般の７軸の多関節ロボットであり、位置及び角度を自在に変更して、先端に接続された流体吐出ヘッド１０を＋Ｘ方向及び－Ｘ方向、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向、並びにそれらの方向を組み合わせた三次元のあらゆる方向に移動させるものである。

多関節ロボット３は、第１の基台３１と、その第１の基台３１に対して旋回する第２の基台３３と、その第２の基台３３に対して前後に回動する下腕部（下アーム部）３５と、その下腕部３５に対して上下に回動する中下腕部（中下アーム部）３７と、その中下腕部３７に対して上下に回動する中上腕部（中上アーム部）３９と、その中上腕部３９に対して上下に回動する上腕部（上アーム部）４１と、その上腕部４１に対して同軸に回転する回転部４３と、を備える。

多関節ロボット３は、ケーブル７７によって制御盤２０内のロボットコントローラ４（図１７参照）に電気的に接続されており、ロボットコントローラ４は、同じく制御盤２０内に配置されたメインコントーラ２（図１７参照）に電気的に接続されている。

また、ロボットスライド機構７は、多関節ロボット３を載置する移動台７３と、移動台７３が移動可能に配置された長尺の移動レール７５と、移動台７３に配置され、多関節ロボット３を移動レール７５に沿って＋Ｙ方向及び－Ｙ方向に移動させるロボットスライドモータ７９と、移動レール７５の前表面を覆う７枚の移動レールカバー７１（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ）と、を備える。

また、ロボットスライド機構７は、ロボットスライドモータ７９のモータ軸に嵌合されたモータギア（ピニオン・図示せず）が移動レール７５の内部に形成されたラック（図示せず）に噛み合っており、多関節ロボット３は、ロボットスライドモータ７９のモータギアが回転することにより、移動レール７５のラック上を＋Ｙ方向及び－Ｙ方向に移動するように構成されている。

図４は、第１実施形態の三次元造形装置を構成するロボットスライド機構７によって、多関節ロボット３が図２の状態から＋Ｙ方向に移動した状態を示した図である。

なお、本実施形態の三次元造形装置１は、多関節ロボット３がカバー７１ａからカバー７１ｇまでの移動レール７５上を直線方向の＋Ｙ方向及び－Ｙ方向に移動するように構成されているが、ロボットスライド機構７は、三次元造形装置の仕様によって種々変更することが可能であり、移動レール４５の長さを変更することは当然として、移動レール７５を本実施形態のように多関節ロボット３が直線方向に移動するように配置することに限らず、多関節ロボット３が曲線方向に移動するように配置することも可能であり、また、多関節ロボット３が直線方向及び曲線方向に移動するように配置することも可能である。

図５は、第１実施形態の三次元造形装置を構成するポンプの正面図であり、図６は、ポンプの一部を切り欠いた正面図である。

図１乃至図６に示すように、ポンプ５は、ポンプ本体５１と、そのポンプ本体５１の上面を格子状の網で覆い、ミキサー９で混錬されたモルタルＭを投入するためのモルタル投入口５９と、そのモルタル投入口５９から投入されたモルタルＭを下流側の長尺の輸送管６１に送出するためのスクリュー管５５と、そのスクリュー管５５を駆動するためのポンプ側ローター駆動モータ５３と、スクリュー管５５と輸送管６１との接続位置に配置され、モルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出するための第１圧力センサー５７（本発明の「第１の検出部」に相当）と、第１ポンプ本体５１に取り付けられた制御盤２０と、その制御盤２０に備えられた操作パネル８と、を備える。

また、スクリュー管５５は、スクリュー管５５の外管を構成する第１ステータ５５ａと、その第１ステータ５５ａの内部に回転可能に配置され、ポンプ側ローター駆動モータ５３の回転によってモルタルＭを輸送管６１側へ送出するために螺旋状の突起が形成された第１ローター５５ｂと、を備える。

図７は、第１実施形態の三次元造形装置を構成する流体吐出ヘッドの右側面図であり、図８は、流体吐出ヘッドの一部を切り欠いた右側面図である。

図１乃至図３、図７及び図８に示すように、流体吐出ヘッド１０は、輸送管６１から輸送されたモルタルＭを流体吐出ヘッド１０へ送出するための供給口２９と、その供給口２９へ送出されたモルタルＭを下流側に送出するための流体吐出ヘッド本体１１（本発明の「中空筐体」に相当）と、その流体吐出ヘッド本体１１を駆動するためのヘッド側ローター駆動モータ２７と、流体吐出ヘッド本体１１の先端に回転可能に接続されたノズル部１３（本発明の「ノズル」に相当）と、そのノズル部１３を回転させるためのノズル回転モータ１７と、流体吐出ヘッド１１と輸送管６１との接続位置に配置され、モルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出するための第２圧力センサー６３（本発明の「第２の検出部」に相当）と、流体吐出ヘッド本体１１及びヘッド側ローター駆動モータ２７を覆う流体吐出ヘッドカバー８０（点線で図示）と、を備える。

また、流体吐出ヘッド本体１１は、第１の中空部１１ｄを有し、流体吐出ヘッド本体１１の外管を構成する第２ステータ１１ａと、その第２ステータ１１ａの内部に回転可能に配置され、ヘッド側ローター駆動モータ２７の回転によってモルタルＭをノズル部１３へ送出し、かつ後述するノズル部１３の開口部１３ｂから吐出させるための第２ローター１１ｂと、を備える。

　また、ノズル部１３は、その外周に後述するノズルギア部１５を備え、ノズル回転モータ１７が回転することによって、ノズル回転モータ１７のモータ軸に挿入されたモータギア部１９が回転し、そのモータギア部１９に噛み合うノズルギア部１５が回転し、結果的にノズル部１３が回転するように構成されている。

なお、ノズル回転モータ１７、モータギア部１９及びノズルギア部１５が本発明の「ノズル回転機構」を構成する。

　また、本実施形態の流体吐出ヘッド本体１１は、全体として回転容積式１軸偏心ねじポンプを構成しており、雌ねじに相当する第２ステータ１１ａと、雄ねじに相当する第２ローター１１ｂとによって形成された密閉空間であるキャビティー１１ｃの前方への移動によって、モルタルＭを前方へ輸送し、かつノズル部１３の開口部１３ｂから吐出するように構成されている。

さらに詳細に説明すると、図８に示すように、雌ねじに相当する第２ステータ１１ａは、外形が円筒形状であって、内面断面が畝状、かつ内面が全体として螺旋状に延びた形状を呈しており、雄ねじに相当する第２ローター１１ｂは、第２ステータ１１ａの内面に接触するように螺旋状に延びた形状を呈しており、第２ローター１１ｂが第２ステータ１１ａに対して回転すると、モルタルＭを含むキャビティー１１ｃを前方へ移動させ、モルタルＭをノズル部１３の開口部１３ｂから吐出させるようになっている。

図９は、第１実施形態の三次元造形装置を構成するノズル部の斜視図であり、図１０は、そのノズル部の平面図であり、図１１は、図１０において、Ｘ－Ｘ部を切り欠いた斜視図であり、図１２は、そのノズル部の縦断面図である。

図９乃至図１２に示すように、ノズル部１３は、ノズル本体部１３ａと、そのノズル本体部１３ａの外周に形成されたノズルギア部１５と、ノズル本体部１３ａの先端に接続されたノズル先端部１３ｅと、ノズル先端部１３ｅの先端に形成された開口部１３ｂと、から構成されている。

なお、本実施形態の開口部１３ｂは、平面視において、長辺がＶ１、短辺がＨ１（Ｖ１＞Ｈ１）の略長方形を呈しており、したがって、開口部１３ｂから吐出されるモルタルＭの断面は、その略長方形を呈することとなる。

　ノズル本体部１３ａは、中空円筒形状であって、その内腔１３ｄ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り円筒形状を呈しており、ノズル先端部１３ｅは、中空略円錐形状であって、その内腔１３ｆ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り形状を呈しているが、ノズル本体部１３ａとノズル先端部１３ｅとの境界部において、ノズル先端部１３ｅの基端の内径Ｄ２は、ノズル本体部１３ａの先端の内径Ｄ１よりも大きくなるように設定されている（内径Ｄ２の部分は、本発明の「第１の膨隆部」に相当する）。

　ノズル先端部１３ｅの基端の内径Ｄ２を、ノズル本体部１３ａの先端の内径Ｄ１よりも大きくすることによって、モルタルＭがノズル本体部１３ａからノズル先端部１３ｅに流れ、開口部１３ｂから吐出する際に、開口部１３ｂでのモルタルＭの圧力を分散させることができ、延いては、モルタルＭをノズル先端部１３ｅの開口部１３ｂから連続してスムーズに吐出させることができる。

また、ノズル部１３は、ノズル先端部１３ｅの内腔１３ｆを、開口部１３ｂの長方形の長辺に沿って平行に横切る断面円形の規制バー１３ｃ（本発明の「流体物規制部」に相当）を備えており、この規制バー１３ｃによれば、モルタルＭが三次元造形装置１の停止時にノズル先端部１３ｅの開口部１３ｂから漏れ出すことを防止することができる。

　次に、本実施形態の三次元造形装置１に使用されるノズル部の変形例について説明する。

図１３は、第２実施形態のノズル部の図１１と同様の斜視図であり、図１４は、第２実施形態のノズル部の縦断面図である。

図１３及び図１４に示すように、ノズル部２３（本発明の「ノズル」に相当）は、ノズル本体部２３ａと、そのノズル本体部２３ａの外周に形成されたノズルギア部２５と、ノズル本体部２３ａの先端に接続されたノズル先端部２３ｅと、ノズル先端部２３ｅの先端に形成された開口部２３ｂと、から構成されている。

なお、本実施形態の開口部２３ｂも、開口部１３ｂと同様に、平面視において、長辺がＶ１、短辺がＨ１（Ｖ１＞Ｈ１）の略長方形を呈しており、したがって、開口部２３ｂから吐出されるモルタルＭの断面は、その略長方形を呈することとなる。

　ノズル本体部２３ａは、中空円筒形状であって、その内腔２３ｄ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り円筒形状（Ｄ５＞Ｄ３）であることに加え、その途中に内径Ｄ６（Ｄ６＞Ｄ５＞Ｄ３）の膨隆部２３ｇ（本発明の「第２の膨隆部」に相当する）を備えており、ノズル先端部２３ｅは、中空略円錐形状であって、その内腔２３ｆ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り形状を呈しているが、ノズル本体部２３ａとノズル先端部２３ｅとの境界部において、ノズル先端部２３ｅの基端の内径Ｄ４は、ノズル本体部２３ａの先端の内径Ｄ３よりも大きくなるように設定されている（内径Ｄ４の部分は、本発明の「第１の膨隆部」に相当する）。

　また、内腔２３ｄの縦断面は、流線形状を呈している。

膨隆部２３ｇを設けることによって、モルタルＭがノズル本体部２３ａからノズル先端部２３ｅに流れ、開口部２３ｂから吐出する際に、開口部２３ｂでのモルタルＭの圧力を膨隆部２３ｇによって分散させることができ、延いては、モルタルＭをノズル先端部２３ｅの開口部２３ｂから連続してスムーズに吐出させることができる。

また、内腔２３ｄの縦断面を流線形状に形成することによって、開口部２３ｂでのモルタルＭの圧力を流線形状によって徐々に分散させることができ、延いては、モルタルＭをノズル先端部２３ｅの開口部２３ｂから連続してさらにスムーズに吐出させることができる。

　また、ノズル先端部２３ｅの基端の内径Ｄ４を、ノズル本体部２３ａの先端の内径Ｄ３よりも大きくすることによって、モルタルＭが開口部２３ｂから吐出する際に、開口部２３ｂでのモルタルＭの圧力をさらに分散させることができ、延いては、モルタルＭをノズル先端部２３ｅの開口部２３ｂから連続してさらにスムーズに吐出させることができる。

また、ノズル部２３は、ノズル先端部２３ｅの内腔２３ｆを、開口部２３ｂの長方形の長辺に沿って平行に横切る断面円形の規制バー２３ｃ（本発明の「流体物規制部」に相当）を備えており、この規制バー２３ｃによれば、モルタルＭが三次元造形装置１の停止時にノズル先端部２３ｅの開口部２３ｂから漏れ出すことを防止することができる。

図１５は、第３実施形態のノズル部の図１１と同様の斜視図である。

図１５に示すように、ノズル部８３（本発明の「ノズル」に相当）は、ノズル本体部８３ａと、そのノズル本体部８３ａの外周に形成されたノズルギア部８５と、ノズル本体部８３ａの先端に接続されたノズル先端部８３ｅと、ノズル先端部８３ｅの先端に形成された開口部８３ｂと、から構成されている。

なお、本実施形態の開口部８３ｂも、開口部１３ｂと同様に、平面視において、長辺がＶ１、短辺がＨ１（Ｖ１＞Ｈ１）の略長方形を呈しており、したがって、開口部８３ｂから吐出されるモルタルＭの断面は、その略長方形を呈することとなる。

　ノズル本体部８３ａは、中空円筒形状であって、その内腔８３ｄ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り円筒形状であり、ノズル先端部８３ｅは、中空略円錐形状であって、その内腔８３ｆ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り形状を呈しているが、ノズル本体部８３ａとノズル先端部８３ｅとの境界部において、ノズル先端部８３ｅの基端の内径は、ノズル本体部８３ａの先端の内径よりも大きくなるように設定されている（ノズル先端部８３ｅの基端の内径の部分は、本発明の「第１の膨隆部」に相当する）。

　ノズル先端部８３ｅの基端の内径を、ノズル本体部８３ａの先端の内径よりも大きくすることによって、モルタルＭが開口部８３ｂから吐出する際に、開口部８３ｂでのモルタルＭの圧力を分散させることができ、延いては、モルタルＭをノズル先端部８３ｅの開口部８３ｂから連続してスムーズに吐出させることができる。

また、ノズル部８３は、ノズル先端部８３ｅの内腔８３ｆを、開口部８３ｂの長方形の長辺に沿って平行に横切る断面円形の規制バー８３ｃ（本発明の「流体物規制部」に相当）と、ノズル本体部８３ａの内腔８３ｄを横切る断面円形の規制バー８３ｇ（本発明の「流体物規制部」に相当）と、の２つの規制バーを備えており、これらの規制バー８３ｃ及び８３ｇによれば、モルタルＭが三次元造形装置１の停止時にノズル先端部８３ｅの開口部８３ｂから漏れ出すことをさらに防止することができる。

なお、上述のノズル部１３、ノズル部２３、及び後述するノズル部９３においても、ノズル先端部の内腔を、開口部の長方形の長辺に沿って平行に横切る断面円形の規制バー（本発明の「流体物規制部」に相当）と、ノズル本体部の内腔を横切る断面円形の規制バー（本発明の「流体物規制部」に相当）と、の２つの規制バーを備えるように構成しても良く、場合によっては、３つ以上の規制バーを備えるように構成しても良い。

ノズル部に複数の規制バーを備えることにより、これらの規制バーによってモルタルＭが三次元造形装置１の停止時にノズル先端部の開口部から漏れ出すことをさらに防止することができる。

図１６は、第４実施形態のノズル部の図１１と同様の斜視図である。

図１６に示すように、ノズル部９３（本発明の「ノズル」に相当）は、ノズル本体部９３ａと、そのノズル本体部９３ａの外周に形成されたノズルギア部９５と、ノズル本体部９３ａの先端に接続されたノズル先端部９３ｅと、ノズル先端部９３ｅの先端に形成された開口部９３ｂと、から構成されている。

なお、本実施形態の開口部９３ｂも、開口部１３ｂと同様に、平面視において、長辺がＶ１、短辺がＨ１（Ｖ１＞Ｈ１）の略長方形を呈しており、したがって、開口部９３ｂから吐出されるモルタルＭの断面は、その略長方形を呈することとなる。

　ノズル本体部９３ａは、中空円筒形状であって、その内腔９３ｄ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り円筒形状であり、ノズル先端部９３ｅは、中空略円錐形状であって、その内腔９３ｆ（本発明の「第２の中空部」に相当）は先端に向かって先細り形状を呈しているが、ノズル本体部９３ａとノズル先端部９３ｅとの境界部において、ノズル先端部９３ｅの基端の内径は、ノズル本体部９３ａの先端の内径よりも大きくなるように設定されている（ノズル先端部９３ｅの基端の内径の部分は、本発明の「第１の膨隆部」に相当する）。

　ノズル先端部９３ｅの基端の内径を、ノズル本体部９３ａの先端の内径よりも大きくすることによって、モルタルＭが開口部９３ｂから吐出する際に、開口部９３ｂでのモルタルＭの圧力を分散させることができ、延いては、モルタルＭをノズル先端部９３ｅの開口部９３ｂから連続してスムーズに吐出させることができる。

また、ノズル部９３は、ノズル本体部９３ａの内腔９３ｄを、開口部９３ｂの長方形の短辺に沿って平行に横切る断面円形の規制バー９３ｃ（本発明の「流体物規制部」に相当）を備えており、この規制バー９３ｃによれば、モルタルＭが三次元造形装置１の停止時にノズル先端部９３ｅの開口部９３ｂから漏れ出すことを防止することができる。

なお、開口部の形状が平面視長方形の場合には、開口部の長方形の長辺に沿って平行に規制バーを設ける方が、開口部の長方形の短辺に沿って平行に規制バーを設けるよりも、モルタルＭの開口部から漏れをより効果的に防止することができる。

また、上述の実施形態においては、規制バーをノズル部の内腔を横切るように設けるものとして説明してきたが、ノズル部の内腔を横切るのではなく、第２ローター１１ｂの動作に支障がない位置、例えば、第２ローター１１ｂの下流部において、流出吐出ヘッド本体１１の第２ステータ１１ａに第１の中空部１１ｄを横切るように規制バーを設けても良い。

第２ステータ１１ａに第１の中空部１１ｄを横切るように規制バーを設けた場合においても、三次元造形装置１の停止時にノズルの開口部からモルタルＭが漏れ出すことを防止することができる。

但し、ノズルが回転することを考慮すれば、開口部の形状の関係から、ノズル部の内腔を横切るように規制バーを設けた方が、三次元造形装置１の停止時にモルタルＭがノズルの開口部から漏れ出すことをより効果的に防止することができる。

さらに、ノズル部の内腔及び第２ステータ１１ｂの第１の中空部１１ｄを横切るように規制バーを複数設けた場合においても、三次元造形装置１の停止時にモルタルＭがノズルの開口部から漏れ出すことを防止することができる。

また、上述の実施形態における規制バーは、その断面形状を円形としてきたが、特に、断面形状が円形に限定されるものではなく、モルタルＭが流れる方向に沿って、湾曲形状を呈するものであれば、モルタルＭの吐出時に支障なく、モルタルＭの漏れを防止することができる。

　図１、図７及び図８に示すように、支持部２１は、上述のように、流体吐出ヘッド１０を多関節ロボット３の先端に接続するためのものであり、流体吐出ヘッド１０の長手方向に沿って長尺状に形成されている。

また、支持部２１は、多関節ロボット３の先端の回転部４３に接続され、流体吐出ヘッド１０の基端側を支持し、側面視直角三角形の上支持部２１ａと、流体吐出ヘッド１０の先端側を支持し、上支持部２１ａの下部に隣接して配置された、側面視直角三角形の下支持部２１ｂと、を備える。

　また、支持部２１は、流体吐出ヘッド１０の長手方向に交差する方向（本実施形態では流体吐出ヘッド１０の長手方向に対して直角の方向）に突出した突出部２１ｃを備え、多関節ロボット３は、その突出部２１ｃに接続されている。

多関節ロボット３を突出部２１ｃに接続することにより、流体吐出ヘッド１０の態勢を狭い領域で簡単に変更することができることに加え、三次元造形装置１の動作に支障なく、三次元造形装置１の後述するメンテナンス処理をスムーズ行うことができる。

　次に、制御盤２０について説明する。図１７は、第１実施形態の三次元造形装置のブロック図であり、図１８は、第１実施形態の三次元造形装置のメインコントローラのブロック図である。

図１７において、制御盤２０は、外部からの電源６によって動作するものであり、第１圧力センサー５７及び第２圧力センサー６３に電気的に接続されたメインコントローラ２と、そのメインコントローラ２に電気的に接続され、多関節ロボット３を駆動するためのロボットコントローラ４と、メインコントローラ２に電気的に接続され、ポンプ側ローター駆動モータ５３、ヘッド側ローター駆動モータ２７、ノズル回転モータ１７及びロボットスライドモータ７９を駆動するためのドライバー回路１２と、装置の使用者らの入力を受け付ける操作パネル８と、を備える。

　なお、ロボットコントローラ４は、多関節ロボット３の動作の制御に加えて、流体吐出ヘッド１０がノズル部からモルタルＭを吐出してオブジェＰを製造する際の流体吐出ヘッド１０の移動速度も検出しており、後述する指示値２を算出する際に使用されるヘッド速度をＣＰＵ１４に出力する。

また、図１８において、メインコントローラ２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１４と、そのＣＰＵ１４に入出力可能に接続されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１６と、ＣＰＵ１４に入出力可能に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１８とを備える。

ＲＡＭ１６は、製造する三次元造形物の造形データを記憶した三次元造形データテーブル１６ａと、ポンプ側ローター駆動モータ５３に指示する指示値を記憶したポンプ側ローター指示値テーブル１６ｂと、ヘッド側ローター駆動モータ２７に指示する指示値を記憶したヘッド側ローター指示値テーブル１６ｃと、を備え、ＲＯＭ１８は、本実施形態の三次元造形装置１全体の動作を司る三次元造形プログラム１８ａと、本実施形態の三次元造形装置１の一層ごとの塗布動作を司るＮ層塗布プログラム１８ｂと、本実施形態のポンプの動作の一部を司る第１吐出制御プログラム１８ｃ及び第２吐出制御プログラム１８ｄと、本実施形態のポンプの動作を司る指示値算出プログラム１８ｅと、本実施形態の三次元造形装置１をメンテナンスするためのメンテナンス処理プログラム１８ｆと、を備える。

次に、上述した構成の三次元造形装置１の動作について説明する。図１９は、第１実施形態の三次元造形装置における三次元造形プログラムのフローチャートであり、図２０は、第１実施形態の三次元造形装置におけるＮ層塗布プログラムのフローチャートである。

図１９において、先ず、三次元造形装置の使用者が装置の電源スイッチを入れた後、操作パネル８上の操作ボタンによってオブジェＰを選択して、スタートボタンを押下すると、三次元造形装置１は、初期状態にセットされ（Ｓ１）、ＲＡＭ１６の三次元造形データテーブル１６ａに記憶されたオブジェＰに対応する三次元造形データを取得する（Ｓ３）。

なお、初期状態において、多関節ロボット３は、移動レール７５の－Ｙ方向側図面上右端にセットされ、流体吐出ヘッド本体１１は、三次元造形物を造形する位置から上方に退避した状態、すなわち、＋Ｚ方向側図面上上端にセットされる（図１乃至図３の状態）。

そして、多関節ロボット３が造形する層を示すパラメータＮに「１」（「１」は、第１層Ｐ１を意味する）をセットし（Ｓ５）、流体吐出ヘッド１０を傾斜させた状態でモルタルＭの塗布を開始し（Ｓ７）、Ｎ層塗布プログラム１８ｂを実行する（Ｓ９）。

図２１は、第１実施形態の三次元造形装置の塗布開示時における塗布状態を示した説明図であり、三次元造形装置１が進行方向Ｆへの塗布開示時に流体吐出ヘッド１０を傾斜させて厚さＺ１＝Ｈ１（ノズル部１３の開口部１３ｂ短辺の長さ）のモルタルＭを塗布する様子を示している。

このように、流体吐出ヘッド１０を傾斜させて、下方に向かってモルタルＭを吐出させれば、モルタルＭを塗布位置にスムーズに塗布することができる。

なお、本実施形態の三次元造形装置１においては、流体吐出ヘッド１０を傾斜させた状態でモルタルＭの塗布を開始するように構成したが、モルタルＭ等の流体物の材質の関係上問題無いのであれば、流体吐出ヘッド１０を傾斜させずに、垂直状態でモルタルＭの塗布を開始するように構成しても良い。

図２０に示すように、Ｎ層プログラムでは、先ず、傾斜させた状態の流体吐出ヘッド１０を垂直に戻し（Ｓ３１）、ロボットスライド機構７によって移動された多関節ロボット３の所定位置において、オブジェＰが多関節ロボット３の可動範囲内で造形可能か否かが判断され（Ｓ３３）、オブジェＰが多関節ロボット３の可動範囲内で造形できないと判断された場合には（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、多関節ロボット３をロボットスライド機構７によって移動させた後（Ｓ３５）、Ｓ３７を実行し、オブジェＰが多関節ロボット３の可動範囲内で造形できると判断された場合には（Ｓ３３：Ｎｏ）、そのままＳ３７を実行する。

Ｓ３７では、ノズル部１３の開口部１３ｂを回転させる必要があるか否かが判断され（Ｓ３７）、ノズル部１３の開口部１３ｂを回転させる必要があると判断された場合には（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、ノズル部１３の開口部１３ｂを回転させてモルタルＭの塗布幅を調整した後、流体吐出ヘッド１０によってモルタルＭの塗布が実行され（Ｓ４１）、ノズル部１３の開口部１３ｂを回転させる必要がないと判断された場合には（Ｓ３７：Ｎｏ）、開口部１３ｂを回転させることなく流体吐出ヘッド１０によってモルタルＭの塗布が実行される（Ｓ４１）。

図２２は、第１実施形態の三次元造形装置の通常時における塗布状態を示した説明図であり、流体吐出ヘッド１０を垂直にした状態で進行方向Ｆに移動させながら、厚さＺ１＝Ｈ１（ノズル部１３の開口部１３ｂ短辺の長さ）のモルタルＭを塗布する様子を示している。

なお、図２２は、第１層Ｐ１ではなく、第６層Ｐ６を塗布する様子を示しているが、流体吐出ヘッド１０を垂直にした状態で塗布する点は、第１層Ｐ１においても同様である。

また、本実施形態の三次元造形装置１においては、第１層Ｐ１、第２層Ｐ２、第３層Ｐ３、第４層Ｐ４・・・第Ｎ層ＰＮ（図示せず）のＮ層（Ｎは自然数）からなる立体のオブジェＰを製造する際の、流体吐出ヘッド１０のノズル部１３から吐出されるモルタルＭの厚みは、図２１及び図２２に示すように、厚さＺ１＝Ｈ１（ノズル部１３の開口部１３ｂ短辺の長さ）であるとして説明したが、それは、説明の都合上、理解し易いようにしたためであって、具体的には、以下のように塗布するのが良い。

すなわち、流体吐出ヘッド１０のノズル部を、塗布しようとする厚さよりも若干短くなるように（Ｚ１≒Ｈ１）、ノズル部から吐出されるモルタルＭを、最下層の設置面（例えば、オブジェＰが製造される地面等の基準面）、または、既に塗布された１段下層のモルタルＭの表面に押し付けるように塗布する。

流体吐出ヘッド１０のノズル部を、塗布しようとする厚さよりも若干短くなるように（Ｚ１≒Ｈ１）、ノズル部から吐出されるモルタルＭを、最下層の設置面（例えば、オブジェＰが製造される地面等の基準面）、または、既に塗布された１段下層のモルタルＭの表面に押し付けるようにてして塗布することにより、三次元造形物を多層に製造する場合に、各層間の密着度合いを増大させることができ、延いては、製造する三次元造形物の剛性を増大させることができる。

なお、流体吐出ヘッド１０のノズル部を、塗布しようとする厚さよりも若干短くなるように、ノズル部から吐出されるモルタルＭを、最下層の設置面（例えば、オブジェＰが製造される地面等の基準面）、または、既に塗布された１段下層のモルタルＭの表面に押し付けるようにてして塗布する点は、後述する図２９及び図３０に示すような、薄膜塗布時においても同様に行うのが良い。

図２９及び図３０に示すような、薄膜塗布時においても、ノズル部から吐出されるモルタルＭを、最下層の設置面（例えば、オブジェＰが製造される地面等の基準面）、または、既に塗布された１段下層のモルタルＭの表面に押し付けるようにてして塗布することにより、三次元造形物を多層に製造する場合に、各層間の密着度合いを増大させることができ、延いては、製造する三次元造形物の剛性を増大させることができる。

ここで、ノズル部１３の回転角とモルタルＭの塗布幅について説明する。

図２３は、第１実施形態の三次元造形装置におけるノズル角度と塗布幅との関係を説明する第１説明図であり、図２４は、ノズル角度と塗布幅との関係を説明する第２説明図であり、図２５は、ノズル角度と塗布幅との関係を説明する第３説明図であり、図２６は、ノズル角度と塗布幅との関係を説明する第４説明図である。

上述の通り、ノズル部１３は、図９及び図１０に示すように、平面視において、長辺がＶ１、短辺がＨ１（Ｖ１＞Ｈ１）の略長方形の開口部１３ｂを備えており、図２３に示すように、開口部１３ｂの対角線Ｄが流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに直交する方向に対して角度θ１（θ１は、開口部１３ｂの長辺が流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに対して直交する角度とする）をなす場合には、流体吐出ヘッド１０によるモルタルＭの塗布幅Ｗは、（Ｈ１^２＋V１^２）の平方根×ｃｏｓθ１＝Ｖ１となる。

また、図２４に示すように、開口部１３ｂの対角線Ｄが流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに直交する方向に対して角度θ２（ｃｏｓθ２＝１とする）をなす場合には、流体吐出ヘッド１０によるモルタルＭの塗布幅Ｗは、（Ｈ１^２＋V１^２）の平方根となり、開口部１３ｂの長辺Ｖ１よりも長くすることができる。

また、図２５に示すように、開口部１３ｂの対角線Ｄが流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに直交する方向に対して角度θ３（ｃｏｓθ２＜１とする）をなす場合には、流体吐出ヘッド１０によるモルタルＭの塗布幅Ｗは、（Ｈ１^２＋V１^２）の平方根×ｃｏｓθ３となり、開口部１３ｂの長辺Ｖ１よりも短くすることができる。

さらに、図２６に示すように、開口部１３ｂの対角線Ｄが流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに直交する方向に対して角度θ４（θ４は、開口部１３ｂの短辺が流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに対して直交する角度とする）をなす場合には、流体吐出ヘッド１０によるモルタルＭの塗布幅Ｗは、（Ｈ１^２＋V１^２）の平方根×ｃｏｓθ４＝Ｈ１となる。

モルタルＭの塗布幅が決定されると、流体吐出ヘッド１０によってモルタルＭの塗布処理が実行される（Ｓ４１）。具体的には、先ず、オブジェＰの第１層Ｐ１の所定箇所（流体吐出ヘッド１０が一筆書きする範囲）が、決定されたモルタルＭの塗布幅で走査されることによって塗布されることとなる。

次に、本実施形態の三次元造形装置１の塗布形態について説明する。

本実施形態の三次元造形装置１が流体吐出ヘッド１０を直線方向に移動させて三次元造形物を製造する場合には、図２３乃至図２６を参照して上述したような方法でモルタルＭを塗布する。

図２７は、第１実施形態の三次元造形装置の塗布形態を説明する第１説明図であり、図２８は、三次元造形装置の塗布形態を説明する第２説明図である。

本実施形態の三次元造形装置１が流体吐出ヘッド１０を曲線方向(例えば、半径Ｒの円周方向)に移動させて三次元造形物を製造する場合には、図２７に示すように、ノズル部１３の進行方向前方が流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに常に沿うようにノズル部１３をノズル回転モータ１７によって回転させながら、多関節ロボット３を動作させてモルタルＭを塗布する。

なお、図２７では、ノズル部１３の進行方向前方が流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに常に沿うように制御して、塗布幅Ｗ＝Ｖ１のモルタルＭを塗布する場合を図示しているが、この形態に限らず、上述の図２３乃至図２６に示されるような塗布幅ＷのモルタルＭを塗布する場合においても、同様に、ノズル部１３の進行方向前方を流体吐出ヘッド１０の進行方向Ｆに常に沿うように制御すれば、それぞれの塗布幅で曲線方向の塗布が可能となる。

　また、複雑な輪郭形状の輪郭部分を塗布する場合には、図２８に示すように、ノズル部１３の頂点部Ａ１部、Ａ２部、Ａ３部、またはＡ４部（以下、「頂点部Ａ」と記す）を使用して、頂点部Ａを輪郭部分の形状に合わせ、ノズル部１３をノズル回転モータ１７によって回転させながら、多関節ロボット３を動作させてモルタルＭを塗布することも可能である。

　Ｎ層塗布プログラム１８ｂの説明に戻り、流体吐出ヘッド１０によって第１層Ｐ１の所定箇所のモルタルＭの塗布が終了すると、オブジェＰの残り高さが開口部１３ｂの塗布幅Ｈ１よりも小さいか否かが判断され（Ｓ４３）、オブジェＰの残り高さが開口部１３ｂの塗布幅Ｈ１よりも小さいと判断された場合には（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、次層を塗布する場合の流体吐出ヘッド１０の移動高さ（後述する高さ「Ｚ２」または「Ｚ３」）をセットし（Ｓ４５）、三次元造形プログラム１８ａに戻り（Ｓ４７）、オブジェＰの残り高さが開口部１３ｂの塗布幅Ｈ１よりも小さくないと判断された場合には（Ｓ４３：Ｎｏ）、そのまま三次元造形プログラム１８ａに戻る（Ｓ４７）。

図２９は、第１実施形態の三次元造形装置の薄膜塗布時における塗布状態を示した第１説明図であり、流体吐出ヘッド１０を垂直にした状態で進行方向Ｆに移動させながら、厚さＺ２＜Ｈ１（ノズル部１３の開口部１３ｂ短辺の長さ）のモルタルＭを塗布する様子を示している。

また、図３０は、第１実施形態の三次元造形装置の薄膜塗布時における塗布状態を示した第２説明図であり、流体吐出ヘッド１０を傾斜させた状態で進行方向Ｆに移動させながら、厚さＺ３＜Ｈ１（ノズル部１３の開口部１３ｂ短辺の長さ）のモルタルＭを塗布する様子を示している。

なお、図３０に示すように、流体吐出ヘッド１０を傾斜させて塗布する場合には、ノズル１３自体も傾斜するため、Ｚ３の高さは、ノズル１３の進行方向Ｆの反対側の開口部１３ｂの辺の高さ（図３０では、開口部１３ｂの進行方向Ｆの反対側の長辺の高さ）に合わせることを基本とする。

また、図３０に示すように、流体吐出ヘッド１０を傾斜させて塗布する場合には、モルタルＭをノズル１３の開口部１３ｂからスムーズに吐出させることができ、結果的に、オブジェＰの端面の仕上がり具合を向上させることができる。

流体吐出ヘッド１０は、ＲＡＭ１６のヘッド側ローター指示値テーブル１６ｃに格納されたヘッド側ローター指示値に基づいて、ヘッド側ローター駆動モータ２７の回転を制御し、輸送管６１から送入されたモルタルＭをノズル１３に送出し、ノズル１３の開口部１３ｂから外部へ吐出するものである。

本実施形態の三次元造形装置１は、図２９及び図３０に示すように、ノズル部１３等による塗布幅未満の厚みのモルタルＭを塗布する場合には、流体吐出ヘッド１０の高さを調整して塗布するものであるが、それに合わせ、流体吐出ヘッド１０から吐出されるモルタルＭの量も、予めＲＡＭ１６のヘッド側ローター指示値テーブル１６ｃに格納されたヘッド側ローター指示値に基づいて調整されるものである。

また、ポンプ５からのモルタルＭの供給量に対してモルタルＭの塗布量が多い場合には、第２圧力センサー６３の検出値が下降し、ポンプ５からのモルタルＭの供給量に対してモルタルＭの塗布量が少ない場合には、第２圧力センサー６３の検出値が上昇するため、ポンプ５は、第２圧力センサー６３の検出値も加味して、流体吐出ヘッド１０にモルタルＭを適切に供給することとなる。

　三次元造形プログラム１８ａに戻り、次に、第１層の塗布が完了したか否かが判断され（Ｓ１１）、第１層Ｐ１の塗布が完了していないと判断された場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、Ｎ層塗布プログラム１８ｂを第１層Ｐ１の塗布が完了するまで繰り返し、第１層Ｐ１の塗布が完了したと判断された場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、Ｎを１増加させるとともに（Ｓ１３：第１層Ｐ１から第２層Ｐ２にセットされることを意味する）、流体吐出ヘッド１０を１層分上方へ移動させる（Ｓ１５）。

　なお、Ｎ層塗布プログラム１８ｂが第１層Ｐ１の塗布が完了するまで繰り返されることによって、第１層Ｐ１の上記所定箇所が変更されながら、第１層Ｐ１全体の面積がモルタルＭによって塗布されることとなる。

そして、ＲＡＭ１６の三次元造形データテーブル１６ａから取得した全三次元造形データについて塗布が完了したか否かが判断され（Ｓ１７）、全三次元造形データについて塗布が完了していないと判断された場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、第２層Ｐ２～第Ｎ層ＰＮについてＳ９のＮ層塗布プログラム１８ｂを実行し、全三次元造形データについて塗布が完了していると判断された場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、Ｎに「１」（「１」は、第１層Ｐ１を意味する）をセットした後（Ｓ１９）、多関節ロボット３及び流体吐出ヘッド１０を初期位置へ移動させ（Ｓ２１）、オブジェＰの造形処理を完了する（Ｓ２３）。

　次に、第１実施形態の三次元造形装置１を構成するポンプ５の制御について説明する。

　本実施形態の三次元造形装置１は、上述のように、多関節ロボット３がロボットスライド機構７の移動レール７５上を＋Ｙ方向及び－Ｙ方向に移動することから、図１乃至図４に示すように、ポンプ５と、流体吐出ヘッド１０とが長尺の輸送管６１によって接続され、モルタルＭを外部へ吐出する流体吐出ヘッド１０が、モルタルＭを供給するポンプ５から遠方に配置されている。

本実施形態の三次元造形装置１は、このように、流体吐出ヘッド１０が、ポンプ５から遠方に配置されている場合においても、モルタルＭの供給過多及び供給不足が生じないように、また、流体吐出ヘッド１０の吐出動作に支障がないように、ポンプ５を制御している。

図３１は、第１実施形態の三次元造形装置における第１圧力センサーの検出タイミングと、第２圧力センサーの検出タイミングとを説明した説明図であり、図３２は、第１実施形態の三次元造形装置における第１吐出制御プログラムのフローチャートであり、図３３は、第１実施形態の三次元造形装置における第２吐出制御プログラムのフローチャートであり、図３４は、第１実施形態の三次元造形装置における指示値算出プログラムのフローチャートである。

なお、第１吐出制御プログラム１８ｃ及び第２吐出制御プログラム１８ｄは、何れか１つのプログラムが選択的に実行されるものであり、所定時間ｔ０（ｍｓｅｃ）毎に実行される割り込み処理によって実行されるものとして説明する。

また、指示値算出プログラム１８ｅも、所定時間ｔ０（ｍｓｅｃ）毎に実行される割り込み処理によって実行されるものとして説明する。

上述のように、本実施形態の三次元造形装置１は、スクリュー管５５と輸送管６１との接続位置に配置され、モルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出するための第１圧力センサー５７と、流体吐出ヘッド１１と輸送管６１との接続位置に配置され、モルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出するための第２圧力センサー６３と、を備える。

そして、ポンプ５は、ＲＡＭ１６のポンプ側ローター指示値テーブル１６ｂに格納されたポンプ側ローター指示値に基づいて、ポンプ側ローター駆動モータ５３の回転を制御し、スクリュー管５５に送入されたモルタルＭを下流側の輸送管６１に送出する。

なお、ポンプ側ローター指示値テーブル１６ｂに格納されたポンプ側ローター指示値は、後述するように、第１圧力センサー５７のよって検出された検出値及び第２圧力センサー６３によって検出された検出値に基づいて算出された指示値１と、流体吐出ヘッド１０によってノズル部１３の開口部１３ｂから外部へ吐出されるモルタルＭの量に対応する指示値２と、に基づいて決定されるものである。

すなわち、ポンプ５は、流体吐出ヘッド１０によってノズル部１３の開口部１３ｂから外部へ吐出されるモルタルＭの量と同一の量のモルタルＭを輸送管６１に送出するようにポンプ側ローター駆動モータ５３の回転を制御するのではなく、第１圧力センサー５７及び第２圧力センサー６３による検出値を補填してポンプ側ローター駆動モータ５３の回転を制御して、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０に適切に送出することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０から適切に吐出させることができるものである。

先ず、第１吐出制御プログラム１８ｃについて説明すると、第１圧力センサー５７によって、スクリュー管５５と輸送管６１との接続位置におけるモルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出し（Ｓ５１、図３１上「Ｓ１」は検出タイミングを示す）、その検出値に基づいて指示値１を算出する（Ｓ５３）。

一方、ポンプ側ローター駆動モータ５３は、Ｓ５３または後述するＳ５９で算出された指示値１と、第１吐出制御プログラム１８ｃとは別途に実行される後述する指示値算出プログラム１８ｅによって算出された指示値２と、によって算出され、ＲＡＭ１６のポンプ側ローター指示値テーブル１６ｂに格納されたポンプ側ローター指示値に一致するように、その回転を制御する（Ｓ５４）。

そして、前回の第２圧力センサー検出時から時間ｔ１（時間ｔ１は、時間ｔ０よりも長い時間であり、例えば、時間ｔ０のＮ倍（Ｎは２以上の自然数））が経過したか否かが判断され（Ｓ５５）、時間ｔ１が経過していないと判断された場合には（Ｓ５５：Ｎｏ）、割り込み処理を完了し（Ｓ６１）、時間ｔ１が経過していると判断された場合には（Ｓ５５：Ｙｅｓ）、Ｓ５７を実行する。

Ｓ５７では、第２圧力センサー６３によって、流体吐出ヘッド１１と輸送管６１との接続位置におけるモルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出し（Ｓ５７、図３１上「Ｓ２」は検出タイミングを示す）、その検出値に基づいて指示値１を算出した後（Ｓ５９）、割り込み処理を完了する（Ｓ６１）。

なお、図３１は、第１吐出制御プログラム１８ｃの検出タイミングを示すものであり、図３１に示すように、本実施形態の三次元造形装置１において、時間ｔ１は、時間ｔ０の約１０倍に設定されている。

次に、第２吐出制御プログラム１８ｄについて説明すると、第１圧力センサー５７によって、スクリュー管５５と輸送管６１との接続位置におけるモルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出し（Ｓ７１）、前回の第２圧力センサー６３の検出時から時間ｔ１（時間ｔ１は、時間ｔ０のＮ倍（Ｎは２以上の自然数））が経過したか否かが判断され（Ｓ７３）、時間ｔ１が経過していないと判断された場合には（Ｓ７３：Ｎｏ）、時間ｔ１が経過するまで待ち、時間ｔ１が経過していると判断された場合には（Ｓ７３：Ｙｅｓ）、Ｓ７５を実行する。

Ｓ７５では、第２圧力センサー６３によって、流体吐出ヘッド１１と輸送管６１との接続位置におけるモルタルＭの輸送管６１内での圧力を検出し（Ｓ７５）、第１圧力センサー５７による検出値と、時間ｔ１後の第２圧力センサー６３による検出値とに基づいて指示値１を算出する（Ｓ７７）。

一方、ポンプ側ローター駆動モータ５３は、Ｓ７７で算出された指示値１と、第１吐出制御プログラム１８ｃとは別途に実行される後述する指示値算出プログラム１８ｅによって算出された指示値２と、によって算出され、ＲＡＭ１６のポンプ側ローター指示値テーブル１６ｂに格納されたポンプ側ローター指示値に一致するように、その回転を制御して（Ｓ７９）、割り込み処理を完了する（Ｓ８１）。

次に、指示値算出プログラム１８ｅについて説明すると、先ず、ロボットコントローラ４から流体吐出ヘッド１１の塗布速度を取得し（Ｓ８３）、取得した塗布速度及び流体吐出ヘッド１１から吐出されるモルタルの高さ（厚み）に基づいて指示値２を算出する（Ｓ８５）。

なお、指示値２は、流体吐出ヘッド１０から吐出されるモルタルＭの量に対応した値であり、流体吐出ヘッド１０の塗布速度が速い場合、または流体吐出ヘッド１１から吐出されるモルタルの高さ（厚み）が厚い場合には、指示値２の値は増加し、流体吐出ヘッド１０の塗布速度が遅い場合、または流体吐出ヘッド１１から吐出されるモルタルの高さ（厚み）が薄い場合には、指示値２の値は減少する。

そして、第１吐出制御プログラム１８ｃまたは第２吐出制御プログラム１８ｄで算出された指示値１に、Ｓ８５で算出された指示値２を加算して、指示値を算出し、ＲＡＭ１６のポンプ側ローター指示値テーブル１６ｂに格納した後（Ｓ８７）、割り込み処理を完了する（Ｓ８９）。

第１吐出制御プログラム１８ｃ及び指示値算出プログラム１８ｅによれば、ポンプ５からのモルタルＭの供給量は、流体吐出ヘッド１０によって開口部１３ｂから外部へ吐出されるモルタルＭの吐出量と、第１圧力センサー５７が時間ｔ０の間隔で検出した検出値と、第２圧力センサー６３が時間ｔ０よりも長い時間ｔ１（例えば、時間ｔ１＝時間ｔ０のＮ倍の時間）で検出した検出値と、に基づいて決定されるので、流体吐出ヘッド１０へ供給されるモルタルＭの量の変動を少なくすることができ、ポンプ５が、長尺の輸送管６１によって流体吐出ヘッド１０に接続され、流体吐出ヘッド１０から遠方に配置された場合においても、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０に適切に供給することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０から適切に吐出させることができる。

第２吐出制御プログラム１８ｄ及び指示値算出プログラム１８ｅによれば、ポンプ５からのモルタルＭの供給量は、流体吐出ヘッド１０によって開口部１３ｂから外部へ吐出されるモルタルＭの吐出量と、所定の時間に第１圧力センサー５７で検出された検出値と、その所定時間からｔ１時間経過後の第２圧力センサー６３で検出された検出値と、に基づいて決定されるので、輸送管６１の長さによる検出値の遅れを補填して、流体吐出ヘッド１０へ供給されるモルタルＭの量の変動を少なくすることができ、ポンプ５が、長尺の輸送管６１によって流体吐出ヘッド１０に接続され、流体吐出ヘッド１０から遠方に配置された場合においても、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０に適切に供給することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０から適切に吐出させることができる。

一方、流体吐出ヘッド１０は、ＲＡＭ１６のヘッド側ローター指示値テーブル１６ｃに格納されたヘッド側ローター指示値に基づいて、ヘッド側ローター駆動モータ２７の回転を制御し、輸送管６１から送入されたモルタルＭをノズル１３に送出し、ノズル１３の開口部１３ｂから外部へ吐出するものである。

具体的には、本実施形態の三次元造形装置１は、塗布するモルタルＭの幅、厚み、及び塗布速度に応じてヘッド側ローター駆動モータ２７の回転を制御するものであるが、一般に、ポンプ５からのモルタルＭの供給量に対してモルタルＭの塗布量が多い場合には、第２圧力センサー６３の検出値が下降し、ポンプ５からのモルタルＭの供給量に対してモルタルＭの塗布量が少ない場合には、第２圧力センサー６３の検出値が上昇する。

しかしながら、ポンプ５を上述のように制御することにより、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０に適切に供給することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０から適切に吐出させることができる。

次に、第１実施形態の三次元造形装置１のメンテナンス処理について説明する。

本実施形態の三次元造形装置１は、上述のように、流体吐出ヘッド１０の先端からモルタルＭを吐出して、三次元造形物であるオブジェＰを製造するものであるが、流体吐出ヘッド１０を使用後にそのまま放置すると、モルタルＭが流体吐出ヘッド１０の内部で固化してしまい、次回に使用できなくなってしまう可能性がある。

したがって、三次元造形装置１を継続的に使用するためには、流体吐出ヘッド１０を定期的に分解して内部のモルタルＭを除去するとともに、流体吐出ヘッド１０を構成する部品を清掃しておく必要がある。

一方で、本実施形態の三次元造形装置は大型であって、かつ重量も重く、流体吐出ヘッド１０自体も大型であって、かつ重量も重いものであるため、メンテナンス作業には、使用者の安全を考慮する必要がある。

図３５は、第１実施形態の三次元造形装置におけるメンテナンス処理プログラムのフローチャートであり、図３６は、三次元造形装置のメンテナンス時の分解前の状態を示した正面図であり、図３７は、三次元造形装置のメンテナンス時の分解前の状態を示した底面図であり、図３８は、三次元造形装置のメンテナンス時の分解後の状態を示した説明図である。

本実施形態の三次元造形装置１は、上述のように、多関節ロボット３と、その多関節ロボット３の先端に接続され、モルタルＭを外部へ吐出するための流体吐出ヘッド１０と、その流体吐出ヘッド１０を多関節ロボット３の先端に接続するための支持部２１と、を備える。

そして、本実施形態の三次元造形装置１は、上述したように、流体吐出ヘッド１０を、多関節ロボット３によって縦向きにした状態（流体吐出ヘッド１０を垂直方向または傾斜方向に向けた状態）で、下方に向かってモルタルＭを吐出して、三次元造形物であるオブジェＰを製造するものである。

図３５のメンテナンス処理プログラム１８ｆにおいて、先ず、三次元造形装置１の使用者が装置の電源スイッチを入れた後、操作パネル８上の操作ボタンによってメンテナンス処理を選択して、スタートボタンを押下すると、三次元造形装置１は、流体吐出ヘッド１０をメンテナンス位置に退避させ（Ｓ９１）、流体吐出ヘッド１０を動作時の縦向きの状態（流体吐出ヘッド１０を垂直方向または傾斜方向に向けた状態）から水平向きの状態に回転させて（Ｓ９３）、水平向きの状態を保持する（Ｓ９５）。

なお、図３６は、流体吐出ヘッド１０を多関節ロボット３によって水平向きの状態にした正面図であり、図３７は、その状態の底面図である。

図３６及び図３７に示すように、多関節ロボット３は、支持部２１の突出部２１ｃに接続されることによって、流体吐出ヘッド１０を水平向きの状態に保持しており、流体吐出ヘッド１０は、支持部２１の第１支持部２１ｄ、第２支持部２１ｅ、第３支持部２１ｆ、第４支持部２１ｇの４つの支持部によって吊るされた状態である。

　流体吐出ヘッド１０が多関節ロボット３によって水平向きの状態に保持されると（Ｓ９５）、三次元造形装置１の使用者は、所定のボルト、ネジ等の固定具を解除して、流体吐出ヘッド１０を分解する。

なお、本実施形態の三次元造形装置１においては、流体吐出ヘッド本体１１の外管を構成する第２ステータ１１ａと、ノズル部１３とが取り外され、ヘッド側ローター駆動モータ２７、第２ローター１１ｂ、ノズル回転モータ１７及びモータギア部１９は支持部２１に残ったままの状態になっている。

　本実施形態の三次元造形装置においては、流体吐出ヘッド１０の全部品を取り外すことも可能であるが、少なくとも、第２ステータ１１ａと、ノズル部１３とを取り外せば、第２ステータ１１ａ及びノズル部１３を個別に洗浄可能であり、支持部１２に残った第２ローター１１ｂも露出しているため、洗浄することができる。

また、多関節ロボット３は、支持部２１の突出部２１ｃに接続されているので、流体吐出ヘッド１０の態勢を狭い領域で簡単に変更することができ、三次元造形装置１の動作に支障なく、三次元造形装置１のメンテナンスをスムーズに行うことができる。

また、流体吐出ヘッド１０を、少なくとも吐出開始時において、多関節ロボット３によって傾斜させた状態で下方に向かってモルタルＭを吐出すれば、メンテナンス後にモルタルＭをスムーズに移動させ、モルタルＭを塗布位置にスムーズに塗布させることができる。

本実施形態の流体物吐出装置によれば、モルタルＭを供給するポンプ５と、一端をポンプ５に接続された長尺の輸送管６１と、その長尺の輸送管６１の他端に接続され、ポンプ５から供給されたモルタルＭを開口部１３ｂから外部へ吐出する流体吐出ヘッド１０と、を備えた流体物吐出装置において、輸送管６１の一端近傍に配置され、モルタルＭの圧力を検出する第１圧力センサー５７と、輸送管６１の他端近傍に配置され、モルタルＭの圧力を検出する第２圧力センサー６３と、を備えているので、ポンプ５が流体吐出ヘッド１０から遠方にある場合においても、流体吐出ヘッド１０にモルタルＭを適切に供給することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０から適切に吐出することができる。

また、本実施形態の流体物吐出装置によれば、ポンプ５からのモルタルＭの供給量は、流体吐出ヘッド１０によって開口部１３ｂから外部へ吐出されるモルタルＭの吐出量と、第１圧力センサー５７が時間ｔ０の間隔で検出した検出値と、第２圧力センサー６３が時間ｔ０よりも長い時間ｔ１の間隔で検出した検出値と、に基づいて決定されるので、ポンプ５が流体吐出ヘッド１０から遠方にある場合においても、流体吐出ヘッド１０にモルタルＭをさらに適切に供給することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０からさらに適切に吐出することができる。

また、本実施形態の流体物吐出装置によれば、ポンプ５からのモルタルＭの供給量は、流体吐出ヘッド１０によって開口部１３ｂから外部へ吐出されるモルタルＭの吐出量と、第１の時間に第１圧力センサー５７で検出された検出値と、第１の時間から所定時間経過後の第２圧力センサー６３で検出された検出値と、に基づいて決定されるので、ポンプ５が流体吐出ヘッド１０から遠方にある場合においても、流体吐出ヘッド１０にモルタルＭをさらに適切に供給することができ、延いては、モルタルＭを流体吐出ヘッド１０からさらに適切に吐出することができる。

また、本実施形態の三次元造形装置１によれば、流体吐出ヘッド１０と、ポンプ５と、輸送管６１と、流体吐出ヘッド１０を先端に接続した多関節ロボット３と、を備え、流体吐出ヘッド１０からモルタルＭを吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置１において、流体吐出ヘッド１０は、多関節ロボット３によって、吐出するモルタルＭの高さを調整可能であり、流体吐出ヘッド１０からのモルタルＭの吐出量は、モルタルＭの高さに応じて調整可能であるので、モルタルＭのムラを防止した三次元造形物を製造することができる。

また、本実施形態の三次元造形装置１によれば、流体吐出ヘッド１０は、その先端を吐出するモルタＭの高さよりも短い高さに設定して、モルタルＭを吐出可能であるので、モルタルＭを塗布する面に押し付けるようにてして吐出することにより、三次元造形物を多層に製造する場合に、各層間の密着度合いを増大させることができ、延いては、製造する三次元造形物の剛性を増大させることができる。

また、本実施形態の三次元造形装置１によれば、流体吐出ヘッド１０は、多関節ロボット３によって傾斜された状態で下方に向かってモルタルＭを吐出可能であるので、特に、モルタルＭの高さを減少させる場合にモルタルＭを塗布位置にスムーズに塗布することができる。

また、本実施形態の三次元造形装置１によれば、流体吐出ヘッド１０は、モルタルＭが通過する第１の中空部１１ｄを有する流体吐出ヘッド本体１１と、その流体吐出ヘッド本体１１の先端に接続され、開口部１３ｂ、２３ｂ、８３ｂ、９３ｂと、その第１の中空部１１ｄに連通する内腔１３ｄ、１３ｆ、２３ｄ、２３ｆ、８３ｄ、８３ｆ、９３ｄ、９３ｆと、を有するノズル部１３、２３、８３、９３と、を備え、ノズル部１３、２３、８３、９３の開口部１３ｂ、２３ｂ、８３ｂ、９３ｂから外部にモルタルＭを吐出するものであり、第１の中空部１１ｄ及び／または内腔１３ｄ、１３ｆ、２３ｄ、２３ｆ、８３ｄ、８３ｆ、９３ｄ、９３ｆを横切る物規バー１３ｃ、２３ｃ、８３ｃ、８３ｇ、９３ｃを備えているので、装置の停止時にモルタルＭがノズル部１３、２３、８３、９３から漏れ出すことを防止し、延いては、三次元造形物を正確に製造することができる。

また、本実施形態の三次元造形装置１によれば、内腔１３ｄ、１３ｆ、２３ｄ、２３ｆ、８３ｄ、８３ｆ、９３ｄ、９３ｆは、途中に第１の膨隆部を有しているので、ノズル部１３、２３、８３、９３からのモルタルＭの吐出をスムーズに行うことができる。

さらに、本実施形態の三次元造形装置１によれば、内腔２３ｄは、途中に第１の膨隆部とは異なる膨隆部２３ｇを有し、内腔２３ｄの縦断面形状は、膨隆部２３ｇを含んで流線形状を呈しているので、ノズル部２３からのモルタルＭの吐出をさらにスムーズに行うことができる。

以上、本発明の実施形態における三次元造形について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更して実施することが可能である。

例えば、上述の実施形態の三次元造形装置においては、ノズル部の開口部の平面視における形状を略長方形として説明してきたが、ノズルの開口部の平面視における形状は、略長方形に限られるものではなく、略円形、略楕円形、略正方形、略平行四辺形、略菱形であっても良い。

但し、塗布幅をノズル部の回転によって変更させたいのであれば、ノズル部の開口部の平面視における形状を、略楕円形または略矩形状とするのが良い。

また、三次元造形物を、流体物を積層して構成したいのであれば、ノズル部の開口部の平面視における形状を略矩形状とするのが良い。

しかしながら、ノズルの開口部の平面視における形状を略長方形とした方が、塗布幅、積層する場合の安定性の点で有利である。

１・・・三次元造形装置
２・・・メインコントローラ
３・・・多関節ロボット
４・・・ロボットコントローラ
５・・・ポンプ
６・・・電源
７・・・ロボットスライド機構
８・・・操作パネル
９・・・ミキサー
１０・・・流体吐出ヘッド
１１・・・流体吐出ヘッド本体
１１ａ・・・第２ステータ
１１ｂ・・・第２ローター
１１ｃ・・・キャビティー
１１ｄ・・・第１の中空部
１２・・・ドライバー回路
１３、２３、８３、９３・・・ノズル部
１３ａ、２３ａ、８３ａ、９３ａ・・・ノズル本体部
１３ｂ、２３ｂ、８３ｂ、９３ｂ・・・開口部
１３ｃ、２３ｃ、８３ｃ、８３ｇ、９３ｃ・・・規制バー
１３ｄ、２３ｄ、８３ｄ、９３ｄ・・・ノズル本体部内腔
１３ｅ、２３ｅ、８３ｅ、９３ｅ・・・ノズル先端部
１３ｆ、２３ｆ、８３ｆ、９３ｆ・・・ノズル先端部内腔
１５、２５、８５、９５・・・ノズルギア部（ノズル回転機構）
１６・・・ＲＡＭ
１７・・・ノズル回転モータ（ノズル回転機構）
１８・・・ＲＯＭ
１９・・・モータギア部（ノズル回転機構）
２０・・・制御盤
２１・・・支持部
２１ａ・・・上支持部
２１ｂ・・・下支持部
２１ｃ・・・突出部
２１ｄ・・・第１支持部
２１ｅ・・・第２支持部
２１ｆ・・・第３支持部
２１ｇ・・・第４支持部
２７・・・ヘッド側ローター駆動モータ
２９・・・供給口
３１・・・第１の基台（多関節ロボット）
３３・・・第２の基台（多関節ロボット）
３５・・・下腕部（多関節ロボット）
３７・・・中下腕部（多関節ロボット）
３９・・・中上腕部（多関節ロボット）
４１・・・上腕部（多関節ロボット）
４３・・・回転部（多関節ロボット）
５１・・・ポンプ本体
５３・・・ポンプ側ローター駆動モータ
５５・・・スクリュー管
５５ａ・・・第１ステータ
５５ｂ・・・第１ローター
５７・・・第１圧力センサー
５９・・・モルタル投入口
６１・・・輸送管
６３・・・第２圧力センサー
７１・・・移動レールカバー
７３・・・移動台
７５・・・移動レール
７７・・・ケーブル
７９・・・ロボットスライドモータ
８０・・・流体吐出ヘッドカバー
Ｍ・・・モルタル
Ｐ・・・オブジェ

Claims

流体物を供給する供給機構と、
一端を前記供給機構に接続された長尺の管状体と、
その長尺の管状体の他端に接続され、前記供給機構から供給された前記流体物を開口部から外部へ吐出する吐出機構と、
を備えた流体物吐出装置において、
前記一端近傍に配置され、前記流体物の圧力を検出する第１の検出部と、
前記他端近傍に配置され、前記流体物の圧力を検出する第２の検出部と、
を備えたことを特徴とする流体物吐出装置。
前記供給機構からの前記流体物の供給量は、前記吐出機構によって前記開口部から前記外部へ吐出される前記流体物の吐出量と、前記第１の検出部が第１の時間間隔で検出した検出値と、前記第２の検出部が前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で検出した検出値と、に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の流体物吐出装置。
前記供給機構からの前記流体物の供給量は、前記吐出機構によって前記開口部から前記外部へ吐出される前記流体物の吐出量と、第１の時間に前記第１の検出部で検出された検出値と、前記第１の時間から所定時間経過後の第２の時間に前記第２の検出部で検出された検出値と、に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の流体物吐出装置。
請求項１に記載の流体物吐出装置と、
前記吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、
を備え、前記吐出機構から前記流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって、吐出する前記流体物の高さを調整可能であり、
前記吐出機構からの前記流体物の吐出量は、前記流体物の高さに応じて調整可能であることを特徴とする三次元造形装置。
請求項２に記載の流体物吐出装置と、
前記吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、
を備え、前記吐出機構から前記流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって、吐出する前記流体物の高さを調整可能であり、
前記吐出機構からの前記流体物の吐出量は、前記流体物の高さに応じて調整可能であることを特徴とする三次元造形装置。
請求項３に記載の流体物吐出装置と、
前記吐出機構を先端に接続した多関節ロボットと、
を備え、前記吐出機構から前記流体物を吐出して三次元造形物を製造する三次元造形装置において、
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって、吐出する前記流体物の高さを調整可能であり、
前記吐出機構からの前記流体物の吐出量は、前記流体物の高さに応じて調整可能であることを特徴とする三次元造形装置。
前記吐出機構は、その先端を吐出する前記流体物の高さよりも短い高さに設定して、前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項４に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、その先端を吐出する前記流体物の高さよりも短い高さに設定して、前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項５に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、その先端を吐出する前記流体物の高さよりも短い高さに設定して、前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項６に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項４に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項５に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項６に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項７に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項８に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記多関節ロボットによって傾斜された状態で下方に向かって前記流体物を吐出可能であることを特徴とする請求項９に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、前記ノズルの前記開口部から外部に前記流体物を吐出するものであり、
前記第１の中空部及び／または前記第２の中空部を横切る流体物規制部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、前記ノズルの前記開口部から外部に前記流体物を吐出するものであり、
前記第１の中空部及び／または前記第２の中空部を横切る流体物規制部を備えたことを特徴とする請求項８に記載の三次元造形装置。
前記吐出機構は、前記流体物が通過する第１の中空部を有する中空筐体と、その中空筐体の先端に接続され、開口部と、その第１の中空部に連通する第２の中空部と、を有するノズルと、を備え、前記ノズルの前記開口部から外部に前記流体物を吐出するものであり、
前記第１の中空部及び／または前記第２の中空部を横切る流体物規制部を備えたことを特徴とする請求項９に記載の三次元造形装置。
前記第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有していることを特徴とする請求項１６に記載の三次元造形装置。
前記第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有していることを特徴とする請求項１７に記載の三次元造形装置。
前記第２の中空部は、途中に第１の膨隆部を有していることを特徴とする請求項１８に記載の三次元造形装置。
前記第２の中空部は、途中に前記第１の膨隆部とは異なる第２の膨隆部を有し、
前記第２の中空部の縦断面形状は、前記第２の膨隆部を含んで流線形状を呈していることを特徴とする請求項１９乃至請求項２１の何れかに記載の三次元造形装置。