JPH0755538B2 - コンピユ−タ援用製造方法及び装置 - Google Patents
コンピユ−タ援用製造方法及び装置Info
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- JPH0755538B2 JPH0755538B2 JP8136487A JP8136487A JPH0755538B2 JP H0755538 B2 JPH0755538 B2 JP H0755538B2 JP 8136487 A JP8136487 A JP 8136487A JP 8136487 A JP8136487 A JP 8136487A JP H0755538 B2 JPH0755538 B2 JP H0755538B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing
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- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 従来、コンピュータ援用設計（CAD）装置が提案されて
来た。コンピュータの助けによって、オペレータは２次
元または３次元の物体を設計し及びその設計をスクリー
ンまたは紙の上に表示することができる。コンピュータ
は、先在する設計パラメータまたはコンピュータソフト
ウェアに従ってオペレータにより要求される総合的な設
計で手助けする。その様なコンピュータ援用設計装置の
一つは、メリーランド州バルチモアのベクター・オート
メーションによりカドマックスIIとして製造されてい
る。
来た。コンピュータの助けによって、オペレータは２次
元または３次元の物体を設計し及びその設計をスクリー
ンまたは紙の上に表示することができる。コンピュータ
は、先在する設計パラメータまたはコンピュータソフト
ウェアに従ってオペレータにより要求される総合的な設
計で手助けする。その様なコンピュータ援用設計装置の
一つは、メリーランド州バルチモアのベクター・オート
メーションによりカドマックスIIとして製造されてい
る。
ロボット工学における様に、コンピュータにより機械操
作または製造工程を制御することも提案されて来た。ロ
ボットまたは遠隔グリッパジョーは、特定の操作または
仕事を遂行するため予めプログラミングされたコンピュ
ータによって操作される。例えば、コンピュータ援用フ
ライス盤を用いた簡単な物品を製造するための金属部品
のフライス削りが、広く適用されている。その様なコン
ピュータ援用フライス盤の１つに、シンシナチ・ミリク
ロン・カンパニーが製造しているものがある。コンピュ
ータ援用の機械操作の他の例として、コンピュータ制御
スプレーガンアームによる物体のスプレー塗装があり、
スプレーガンアームは、組立ラインにおいて、反復的且
つ均一に物体を塗装するために予め決められたパターン
でスプレーガンを動かしている。例えば、テキサス州、
リチャードソンのサームウッド・コーポレーションは、
ペイントマスターという名前のコンピュータ化された塗
装のための産業用ロボットを製造している。
作または製造工程を制御することも提案されて来た。ロ
ボットまたは遠隔グリッパジョーは、特定の操作または
仕事を遂行するため予めプログラミングされたコンピュ
ータによって操作される。例えば、コンピュータ援用フ
ライス盤を用いた簡単な物品を製造するための金属部品
のフライス削りが、広く適用されている。その様なコン
ピュータ援用フライス盤の１つに、シンシナチ・ミリク
ロン・カンパニーが製造しているものがある。コンピュ
ータ援用の機械操作の他の例として、コンピュータ制御
スプレーガンアームによる物体のスプレー塗装があり、
スプレーガンアームは、組立ラインにおいて、反復的且
つ均一に物体を塗装するために予め決められたパターン
でスプレーガンを動かしている。例えば、テキサス州、
リチャードソンのサームウッド・コーポレーションは、
ペイントマスターという名前のコンピュータ化された塗
装のための産業用ロボットを製造している。
写真やグリッドチャート（grid chart）から設計を３次
元複製することは、これまで、米国特許3988520及び米
国特許1382978で開示されたように大きな材料から３次
元の物体を自動的に彫刻または削り出すために写真彫刻
の分野で提案されている。
元複製することは、これまで、米国特許3988520及び米
国特許1382978で開示されたように大きな材料から３次
元の物体を自動的に彫刻または削り出すために写真彫刻
の分野で提案されている。
本発明の１態様によれば、次の方法が提供される： 物品を２次元で設計し、次いで該物品を３次元で複製す
るための方法であって、 座標系における物品の３次元設計を示す３次元座標のデ
ータファイルをコンピュータマシンに生成するステッ
プ、 制御環境を与えるステップ、 座標系における出発点として役立つ種を制御環境のなか
に与えるステップ、 集団粒子の供給源を与えるステップ、 粒子を供給源から座標系における物品の３次元座標へ指
向させるステップ、 粒子を座標に配置するステップ、及び 粒子を座標において互いに結合して起原種のまわりに３
次元の物品をつくり上げるステップ、からなることを特
徴とするコンピュータ援用製造方法。
るための方法であって、 座標系における物品の３次元設計を示す３次元座標のデ
ータファイルをコンピュータマシンに生成するステッ
プ、 制御環境を与えるステップ、 座標系における出発点として役立つ種を制御環境のなか
に与えるステップ、 集団粒子の供給源を与えるステップ、 粒子を供給源から座標系における物品の３次元座標へ指
向させるステップ、 粒子を座標に配置するステップ、及び 粒子を座標において互いに結合して起原種のまわりに３
次元の物品をつくり上げるステップ、からなることを特
徴とするコンピュータ援用製造方法。
本発明の他の態様によれば、次の装置が提供される： 物品を設計するコンピュータマシンでつくられたデータ
ファイルからの有体３次元物品を複製するための手段で
あって、該手段が、 ３次元座標系及び室間における物品の設計に対応する３
次元座標情報を有するデータファイル、 制御環境、 ３次元座標系の原点として役立つ有体の種、 制御環境における種を座標系の原点に配置する手段、 集団粒子の供給源、 集団粒子を供給源から制御環境内の座標系の座標へ指向
させる指向性手段、 指向性手段をデータファイルの座標情報に対応して制御
する制御手段、及び、 集団粒子を座標において結合して種のまわりに３次元の
物品を物理的に構成する手段、 から成ることを特徴とするコンピュータ援用製造装置。
ファイルからの有体３次元物品を複製するための手段で
あって、該手段が、 ３次元座標系及び室間における物品の設計に対応する３
次元座標情報を有するデータファイル、 制御環境、 ３次元座標系の原点として役立つ有体の種、 制御環境における種を座標系の原点に配置する手段、 集団粒子の供給源、 集団粒子を供給源から制御環境内の座標系の座標へ指向
させる指向性手段、 指向性手段をデータファイルの座標情報に対応して制御
する制御手段、及び、 集団粒子を座標において結合して種のまわりに３次元の
物品を物理的に構成する手段、 から成ることを特徴とするコンピュータ援用製造装置。
その様な方法及び装置は、コンピュータの助けによりコ
ンピュータのデータファイルから設計された有体の３次
元の物品を自動的に複製することができる。
ンピュータのデータファイルから設計された有体の３次
元の物品を自動的に複製することができる。
３次元の物品は設計についてのコンピュータのデータフ
ァイルに対応して唯一の種から粒状物を増やすことによ
って製造することができる。
ァイルに対応して唯一の種から粒状物を増やすことによ
って製造することができる。
粒子指向ビームは、予め決められた座標系およびコンピ
ュータマシンで生成された設計に対応するデータファイ
ルまたは座標情報に従って粒状物の位置を指示し且つ固
定する。
ュータマシンで生成された設計に対応するデータファイ
ルまたは座標情報に従って粒状物の位置を指示し且つ固
定する。
この様に、物品は、コンピュータ援用設計のこれらの３
次元座標を示す座標情報のデータファイルを生成するコ
ンピュータマシンで設計される。データファイル座標
は、サーボ機構を制御するプログラミングされたコント
ローラへ送られ入力される。かくしてサーボ機構は、可
動射出ヘッドを制御し、可動射出ヘッドは、推進力また
は吸収力により、３次元座標系における３次元物体の座
標へ粒子を指向させる。粒子を吸引しそこを基点に物体
を構成する有体の種は、制御環境中の座標系の原点に配
置される。ビームは、粒子の放出または粒状体を含む滴
の放出でもよく、或いは、既にその環境にある粒状体を
種または他の座標へ引き付けるエネルギービームでもよ
い。設計を示す座標情報に従ってコンピュータの制御下
に工作ヘッドを動かすことにより、有体の３次元物品ま
たは物体は、種の原点からつくり上げられる設計に従っ
て自動的に構成製作することができる。
次元座標を示す座標情報のデータファイルを生成するコ
ンピュータマシンで設計される。データファイル座標
は、サーボ機構を制御するプログラミングされたコント
ローラへ送られ入力される。かくしてサーボ機構は、可
動射出ヘッドを制御し、可動射出ヘッドは、推進力また
は吸収力により、３次元座標系における３次元物体の座
標へ粒子を指向させる。粒子を吸引しそこを基点に物体
を構成する有体の種は、制御環境中の座標系の原点に配
置される。ビームは、粒子の放出または粒状体を含む滴
の放出でもよく、或いは、既にその環境にある粒状体を
種または他の座標へ引き付けるエネルギービームでもよ
い。設計を示す座標情報に従ってコンピュータの制御下
に工作ヘッドを動かすことにより、有体の３次元物品ま
たは物体は、種の原点からつくり上げられる設計に従っ
て自動的に構成製作することができる。
本発明は添付図面において、例示的に概略的に図示され
ている。
ている。
図面特に先ず第１図を参照すると、カップの形の物品10
が図示されており、それは、ドラフトマンや設計者から
の指図で物品10を設計するコンピュータマシン14を含む
コンピュータ装置で設計されたものである。コンピュー
タマシン14は、コンピュータ援用設計で用いられる様な
機械でよい。
が図示されており、それは、ドラフトマンや設計者から
の指図で物品10を設計するコンピュータマシン14を含む
コンピュータ装置で設計されたものである。コンピュー
タマシン14は、コンピュータ援用設計で用いられる様な
機械でよい。
代表的なコンピュータ援用設計（CAD）装置において
は、設計者は、データタブレットやキーボードでコンピ
ュータマシンに語りかけるため普通の会話を用いる。設
計者は、自分の設計または図面の種々の要素をつくり出
し、測定し、回転し、修正し及び／又は、分類する様に
機械に指図する。コンピュータマシンは、指図を解釈
し、命じられた仕事を成し遂げ、結果を端末CRT上に表
示し、及び、つくり出され表示された設計に対応するデ
ータファイルをコンパイルすることによって応答する。
作図及び設計の仕事が終わると、つくられた設計に対応
する座標情報の収められたデータファイルはハードデイ
スクまたは他の永久記憶のためのコンピュータ記憶媒体
に記憶される。
は、設計者は、データタブレットやキーボードでコンピ
ュータマシンに語りかけるため普通の会話を用いる。設
計者は、自分の設計または図面の種々の要素をつくり出
し、測定し、回転し、修正し及び／又は、分類する様に
機械に指図する。コンピュータマシンは、指図を解釈
し、命じられた仕事を成し遂げ、結果を端末CRT上に表
示し、及び、つくり出され表示された設計に対応するデ
ータファイルをコンパイルすることによって応答する。
作図及び設計の仕事が終わると、つくられた設計に対応
する座標情報の収められたデータファイルはハードデイ
スクまたは他の永久記憶のためのコンピュータ記憶媒体
に記憶される。
本発明の方法及び装置において、一般的にコード化され
た２進数情報の形であるデータファイルは、コンピュー
タ装置12の一部であるマシンコントローラ16へ移され
る。適当なコンピュータソフトウェアが、このコード化
された２進数の情報をマシンコントローラ16へ入力する
ためのマシンコントロール言語に変えるのに使用され
る。マシンコントローラ16は、１対のサーボ機構20及び
22を制御するため、現在の技術がロボットその他の機械
装置を制御するのに使用するのと殆ど同じ方法で、信号
を送る。コンピュータを利用する機械の制御は、一般に
コンピュータ援用製造（CAM）と呼ばれ、マシンコント
ローラ16として大体組み入れられる多くの機械が入手可
能である。
た２進数情報の形であるデータファイルは、コンピュー
タ装置12の一部であるマシンコントローラ16へ移され
る。適当なコンピュータソフトウェアが、このコード化
された２進数の情報をマシンコントローラ16へ入力する
ためのマシンコントロール言語に変えるのに使用され
る。マシンコントローラ16は、１対のサーボ機構20及び
22を制御するため、現在の技術がロボットその他の機械
装置を制御するのに使用するのと殆ど同じ方法で、信号
を送る。コンピュータを利用する機械の制御は、一般に
コンピュータ援用製造（CAM）と呼ばれ、マシンコント
ローラ16として大体組み入れられる多くの機械が入手可
能である。
物品を設計するコンピュータマシン14と、マシン14によ
ってつくられた３次元座標のデータファイルに応答して
サーボ機構を制御するマシンコントローラ16とは、任意
の適当な普通の入手可能なCAD及びCAM機でよい。他方、
コンピュータ装置12は、当業者に白明である様に、コン
ピュータ設計マシンとコンピュータマシンコットローラ
との両機能を組み入れた集積コンピュータマシンを含む
ことができる。
ってつくられた３次元座標のデータファイルに応答して
サーボ機構を制御するマシンコントローラ16とは、任意
の適当な普通の入手可能なCAD及びCAM機でよい。他方、
コンピュータ装置12は、当業者に白明である様に、コン
ピュータ設計マシンとコンピュータマシンコットローラ
との両機能を組み入れた集積コンピュータマシンを含む
ことができる。
サーボ機構20は、適当な機械的リンク機構により、小さ
な集団粒子または粒状体の滴を放出するための射出ノズ
ルを有する任意の適当な射出ヘッドである工作ヘッド24
を制御する。
な集団粒子または粒状体の滴を放出するための射出ノズ
ルを有する任意の適当な射出ヘッドである工作ヘッド24
を制御する。
矢張り適当な射出ヘッドである第２の工作ヘッド26は、
サーボ機構22によって制御される。工作ヘッド24及び26
を動かすために任意の普通のサーボモータと動作伝達機
構とを用いることができる。例えば、マシンコントロー
ラ16からの電気信号によって制御されるサーボ機構20、
22で電気サーボモータを使用することができる。そうす
ると、電気サーボモータは、工作用射出ヘッド24及び26
の位置を制御する。
サーボ機構22によって制御される。工作ヘッド24及び26
を動かすために任意の普通のサーボモータと動作伝達機
構とを用いることができる。例えば、マシンコントロー
ラ16からの電気信号によって制御されるサーボ機構20、
22で電気サーボモータを使用することができる。そうす
ると、電気サーボモータは、工作用射出ヘッド24及び26
の位置を制御する。
図示されている様に、３次元の物品を複製するための空
間的装置が、極面30を有する極座標系の形で概略図示さ
れており、その中で、工作ヘッド26の射出ヘッドが座標
系の原点０のまわりで円形通路を動き、その原点０に有
体の種32が配置される。種32は、以下に詳細に説明する
様に物品10の物理的製作がそのまわりで開始する点にあ
る。ヘッド26は、極面中を放射状及び上下に垂直に動
く。
間的装置が、極面30を有する極座標系の形で概略図示さ
れており、その中で、工作ヘッド26の射出ヘッドが座標
系の原点０のまわりで円形通路を動き、その原点０に有
体の種32が配置される。種32は、以下に詳細に説明する
様に物品10の物理的製作がそのまわりで開始する点にあ
る。ヘッド26は、極面中を放射状及び上下に垂直に動
く。
極面30の上方に隔たって、極面30に平行にＸ−Ｙ座標面
36があり、その中で工作ヘッド24の射出ヘッドがＸ及び
Ｙ座標に従って動く。ヘッド24は、物品10のコンピュー
タ設計に応答してつくられるデータファイルの３次元座
標に従って、サーボ機構20によって動かされる。本発明
の方法及び装置が教示された後ならコンピュータ技術の
当業者に白明である様に、物品10は、物品36が複製され
る座標系と同じ座標系で設計されることが理解されるべ
きである。
36があり、その中で工作ヘッド24の射出ヘッドがＸ及び
Ｙ座標に従って動く。ヘッド24は、物品10のコンピュー
タ設計に応答してつくられるデータファイルの３次元座
標に従って、サーボ機構20によって動かされる。本発明
の方法及び装置が教示された後ならコンピュータ技術の
当業者に白明である様に、物品10は、物品36が複製され
る座標系と同じ座標系で設計されることが理解されるべ
きである。
種32は、制御環境40内の位置38に任意の適当な構造の手
段によって固定される。制御環境40の性質は、有体の物
品34をつくるのに用いられる粒状体の型によって決ま
る。例えば、集団粒子はセラミック材料でよく、そし
て、制御環境は、所望の温度に加熱される雰囲気を含む
であろう。集団粒子は、３次元物品の座標に指向され、
そして、データファイル18に記憶される。セラミック粒
子は、衝突し先ず第１に種32に接着し、次いで物品34の
座標で互いに衝突する。続く粒子は、互いに接着して、
データファイル18に含まれる３次元座標及びマシンコン
トローラ16のプログラムに従って物品をつくり上げる。
物品を複製するプログラムは、現行のノウハウに従って
開発された及び当業者に白明な任意の適当なソフトウェ
アでよい。
段によって固定される。制御環境40の性質は、有体の物
品34をつくるのに用いられる粒状体の型によって決ま
る。例えば、集団粒子はセラミック材料でよく、そし
て、制御環境は、所望の温度に加熱される雰囲気を含む
であろう。集団粒子は、３次元物品の座標に指向され、
そして、データファイル18に記憶される。セラミック粒
子は、衝突し先ず第１に種32に接着し、次いで物品34の
座標で互いに衝突する。続く粒子は、互いに接着して、
データファイル18に含まれる３次元座標及びマシンコン
トローラ16のプログラムに従って物品をつくり上げる。
物品を複製するプログラムは、現行のノウハウに従って
開発された及び当業者に白明な任意の適当なソフトウェ
アでよい。
次に第2A図乃至第2C図を参照すると、コンピュータマシ
ンの助けにより３次元で設計された３次元の物品34の製
造が、製造の異なった階段で図示されている。第2A図に
図示されている様に、第１の粒子42は、種32へ指向さ
れ、そして種32に衝突し、接着する。第１の粒子は、種
32の上部へ直接衝突する様に、Ｘ−Ｙヘッド24から来
る。第２の及び後続の粒子は、カップの壁36ｂの底部36
ａをつくるためマシンコントローラ16により与えられる
制御に従って、ヘッド24及び26から任意の数の組み合わ
せで放出される。例えば、第２の粒子44、は工作ヘッド
から直接粒子42へ射出され、そして、任意の物理的接着
または接合手段によってそれと結合する。第2B図は、底
部36ａが部分的に形成された後、そして側壁36ｂが製作
中の物品34を示している。第2C図は、カップ壁36ｂが殆
ど完成した状態の製作中の物品36の最終段階を示してい
る。
ンの助けにより３次元で設計された３次元の物品34の製
造が、製造の異なった階段で図示されている。第2A図に
図示されている様に、第１の粒子42は、種32へ指向さ
れ、そして種32に衝突し、接着する。第１の粒子は、種
32の上部へ直接衝突する様に、Ｘ−Ｙヘッド24から来
る。第２の及び後続の粒子は、カップの壁36ｂの底部36
ａをつくるためマシンコントローラ16により与えられる
制御に従って、ヘッド24及び26から任意の数の組み合わ
せで放出される。例えば、第２の粒子44、は工作ヘッド
から直接粒子42へ射出され、そして、任意の物理的接着
または接合手段によってそれと結合する。第2B図は、底
部36ａが部分的に形成された後、そして側壁36ｂが製作
中の物品34を示している。第2C図は、カップ壁36ｂが殆
ど完成した状態の製作中の物品36の最終段階を示してい
る。
他の材料を用いて有体の物品を製作することができるこ
とが理解されるべきである。例えば、現在の静電塗装技
術における様に現在のイオン化雰囲気で、例えばプラス
チック材料を使用することも可能である。粒子を互いに
接着させるために追加の接着剤を使用することもでき、
または、それらは、その化学的性質によって融合する。
水分を含むスラリー材料を使用することができ、そし
て、制御環境は、粒子が互いに及び種に衝突して凍結す
る様に、零下の温度に冷却された密閉環境を含むことが
できる。
とが理解されるべきである。例えば、現在の静電塗装技
術における様に現在のイオン化雰囲気で、例えばプラス
チック材料を使用することも可能である。粒子を互いに
接着させるために追加の接着剤を使用することもでき、
または、それらは、その化学的性質によって融合する。
水分を含むスラリー材料を使用することができ、そし
て、制御環境は、粒子が互いに及び種に衝突して凍結す
る様に、零下の温度に冷却された密閉環境を含むことが
できる。
ヘッド24、26は、互いに衝突し接着するための粒子の形
のエネルギービームを座標へ射出し、或いは、そのビー
ムは、互いに衝突し接着するため粒子を座標へ引けつけ
る。例えば、２個以上の工作ヘッドを使用することがで
き、それらは、交点で互いに、交叉する指向性エネルギ
ービームを放出する。ビームは、交点が製作中の３次元
物体の座標点に位置する様に、サーボ機構20、22及びマ
シンコントローラに従って制御される。エネルギービー
ムは、電磁ビームでよく、そして、密閉環境は、電磁ビ
ームの交点に引きつけられる磁化粒子を含有することが
できる。他の装置においては、工作ヘッドは、レーザー
ビームを放出するレーザーガンでもよく、レーザービー
ムは、互いに交点で交叉し、そして、粒子が座標が融合
する様に制御環境の密閉雰囲気の中で粒子を溶融するの
に充分な熱を発生する。
のエネルギービームを座標へ射出し、或いは、そのビー
ムは、互いに衝突し接着するため粒子を座標へ引けつけ
る。例えば、２個以上の工作ヘッドを使用することがで
き、それらは、交点で互いに、交叉する指向性エネルギ
ービームを放出する。ビームは、交点が製作中の３次元
物体の座標点に位置する様に、サーボ機構20、22及びマ
シンコントローラに従って制御される。エネルギービー
ムは、電磁ビームでよく、そして、密閉環境は、電磁ビ
ームの交点に引きつけられる磁化粒子を含有することが
できる。他の装置においては、工作ヘッドは、レーザー
ビームを放出するレーザーガンでもよく、レーザービー
ムは、互いに交点で交叉し、そして、粒子が座標が融合
する様に制御環境の密閉雰囲気の中で粒子を溶融するの
に充分な熱を発生する。
種32は、任意の適当な材料、例えば、スチールの様な金
属、またはセラミックシステムの場合はセラミック材料
でよい。スラリー及びレーザーシステムの場合には、金
属材料が多分最も有利であろう。静電引きつけのイオン
システムの場合には、金属またはプラスチック材料が例
えば好適であり、そして、磁気システムにおいては、金
属材料を使用することができる。
属、またはセラミックシステムの場合はセラミック材料
でよい。スラリー及びレーザーシステムの場合には、金
属材料が多分最も有利であろう。静電引きつけのイオン
システムの場合には、金属またはプラスチック材料が例
えば好適であり、そして、磁気システムにおいては、金
属材料を使用することができる。
上記のすべての化学的及び機械的システムにおいて、粒
子を互いに衝突接着するために座標へ指向させる工作へ
ッドの制御は、コンピュータ及び制御技術の当業者には
全く白明のことであろう。
子を互いに衝突接着するために座標へ指向させる工作へ
ッドの制御は、コンピュータ及び制御技術の当業者には
全く白明のことであろう。
第３図及び第４図は、複数の指向性ビーム50、52及び54
を放出するための複数の指向性手段を有する装置を図示
している。そこには、種32をその中に固定する制御環境
を形成する室56が図示されている。指向性手段は、サー
ボ機構64、66、68によってそれぞれ制御される３個の工
作ヘッド58、60及び62で構成されている。サーボ機構の
サーボモータは、プログラミングされたコントローラ16
によって制御される。工作ヘッド58、60、62は、所望の
座標で示されている所望の座標に交点を有する交叉する
ビームをつくるため、それぞれの面で動かすことがで
き、第３図及び第４図に図示されている座標系はＸ、
Ｙ、Ｚ軸を有する標準デカルト座標系である。この場
合、物品10はコンピュータマシン14によりデカルト座標
系でつくられ、そして、データファイル18は、デカルト
座標系の３次元座標のファイルをつくる。種32は、座標
系の原点にある。
を放出するための複数の指向性手段を有する装置を図示
している。そこには、種32をその中に固定する制御環境
を形成する室56が図示されている。指向性手段は、サー
ボ機構64、66、68によってそれぞれ制御される３個の工
作ヘッド58、60及び62で構成されている。サーボ機構の
サーボモータは、プログラミングされたコントローラ16
によって制御される。工作ヘッド58、60、62は、所望の
座標で示されている所望の座標に交点を有する交叉する
ビームをつくるため、それぞれの面で動かすことがで
き、第３図及び第４図に図示されている座標系はＸ、
Ｙ、Ｚ軸を有する標準デカルト座標系である。この場
合、物品10はコンピュータマシン14によりデカルト座標
系でつくられ、そして、データファイル18は、デカルト
座標系の３次元座標のファイルをつくる。種32は、座標
系の原点にある。
第５図は、３次元物品を製作するための予め決められた
３次元座標に従って粒状体を指向させる装置の別の実施
例を示す。第５図においては、180゜の弧に亘る弧状の
支持具80が設けられる。弧状支持具80は、種32のまわり
を360の動きでもって、軸線82のまわりで回転自在であ
る。工作ヘッド84は、弧状支持具80の弧状軌道86上に摺
動自在に担持されている。工作ヘッド84は、任意の適当
な普通のサーボ制御機構88によって動かすことができ、
このサーボ機構88は、マシンコントローラ16によって制
御される。この場合は、１個の工作ヘッドだけが、種32
から３次元物品を積み上げ製作するのに必要である。支
持具80の回転は、矢張りマシンコントローラ16によって
制御される適当なサーボ90によって制御される。工作ヘ
ッド84は、前述した様に、粒子がそこで互いに衝突接着
する座標の方へ粒子を推進するエネルギービームを放出
する。
３次元座標に従って粒状体を指向させる装置の別の実施
例を示す。第５図においては、180゜の弧に亘る弧状の
支持具80が設けられる。弧状支持具80は、種32のまわり
を360の動きでもって、軸線82のまわりで回転自在であ
る。工作ヘッド84は、弧状支持具80の弧状軌道86上に摺
動自在に担持されている。工作ヘッド84は、任意の適当
な普通のサーボ制御機構88によって動かすことができ、
このサーボ機構88は、マシンコントローラ16によって制
御される。この場合は、１個の工作ヘッドだけが、種32
から３次元物品を積み上げ製作するのに必要である。支
持具80の回転は、矢張りマシンコントローラ16によって
制御される適当なサーボ90によって制御される。工作ヘ
ッド84は、前述した様に、粒子がそこで互いに衝突接着
する座標の方へ粒子を推進するエネルギービームを放出
する。
第６図は、第４図及び第５図の装置及び方法と類似した
更に他の装置で粒状体を射出するためのデカルト座標系
における３個の工作ヘッド92、94、及び96を図示してお
り、そこでは、交叉するエネルギービームが、Ｘ、Ｙ、
Ｚ座標に粒状体を配置するために利用されている。サー
ボ98、100及び102は、設計される物品を示す３次元座標
ファイル（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に従って工作ヘッド92、94及び
96をそれぞれ指図する。
更に他の装置で粒状体を射出するためのデカルト座標系
における３個の工作ヘッド92、94、及び96を図示してお
り、そこでは、交叉するエネルギービームが、Ｘ、Ｙ、
Ｚ座標に粒状体を配置するために利用されている。サー
ボ98、100及び102は、設計される物品を示す３次元座標
ファイル（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に従って工作ヘッド92、94及び
96をそれぞれ指図する。
以上、製作されつつある物品の３次元設計に対応する３
次元座標へ粒子を指向させるための異なった機械的装置
を記述したが、粒子の指向性制御のための他の方法も利
用できることが理解されるべきである。例えば、インク
射出印刷の技術においては、所望の点または座標へ静電
的に反射される荷電粒子を使用することによって、滴の
方向及び最終行先を制御することが知られている。これ
らの技術で遂行される如何なる粒子指向の原理も以上に
記述された方法及び目標と両立可能であること及び本発
明の方法装置を教示された後には当業者が容易にこの原
理を応用することができることが、企図されている。米
国特許4400705及び米国特許4408211は、インク射出装置
とインク滴を所望の点へ指向させるための方法及び装置
とを開示している。
次元座標へ粒子を指向させるための異なった機械的装置
を記述したが、粒子の指向性制御のための他の方法も利
用できることが理解されるべきである。例えば、インク
射出印刷の技術においては、所望の点または座標へ静電
的に反射される荷電粒子を使用することによって、滴の
方向及び最終行先を制御することが知られている。これ
らの技術で遂行される如何なる粒子指向の原理も以上に
記述された方法及び目標と両立可能であること及び本発
明の方法装置を教示された後には当業者が容易にこの原
理を応用することができることが、企図されている。米
国特許4400705及び米国特許4408211は、インク射出装置
とインク滴を所望の点へ指向させるための方法及び装置
とを開示している。
使用される電子／機械及び座標系にかかわらず、粒子が
互いに座標点で均一な力で衝突する様に目標の各座標点
からの工作ヘッドの距離が均一に保たれることが望まし
い。
互いに座標点で均一な力で衝突する様に目標の各座標点
からの工作ヘッドの距離が均一に保たれることが望まし
い。
こうすることによって、３次元設計の形状の歪みを防止
また減少する。これは、コンピュータプロクラミングの
当業者には白明である様に、この機能をマシンコントロ
ーラのプログラムにプログラミングすることによってな
すことができる。
また減少する。これは、コンピュータプロクラミングの
当業者には白明である様に、この機能をマシンコントロ
ーラのプログラムにプログラミングすることによってな
すことができる。
第１図は、３次元物品のコンピュータ援用設計及び３次
元の有体形状における物品の自動複製を示す概略図であ
る。 第2A図乃至第2C図は、本発明の方法及び装置に従った極
座標での３次元物体の複製の各段階を示す。 第３図は、本発明の別の実施例を示す斜視図である。 第４図は、本発明に従ってコンピュータマシンの助けに
より設計された３次元物品の自動複製のための第３図の
装置及び方法の平面図である。 第５図は、コンピュータマシンの助けにより設計された
３次元物体を自動複製するための別の座標系と方法及び
装置とを示す斜視図である。 第６図は、本発明に従ってコンピュータマシンで設計さ
れた３次元物体を自動的に複製するための、他の装置及
び方法を示す斜視図である。
元の有体形状における物品の自動複製を示す概略図であ
る。 第2A図乃至第2C図は、本発明の方法及び装置に従った極
座標での３次元物体の複製の各段階を示す。 第３図は、本発明の別の実施例を示す斜視図である。 第４図は、本発明に従ってコンピュータマシンの助けに
より設計された３次元物品の自動複製のための第３図の
装置及び方法の平面図である。 第５図は、コンピュータマシンの助けにより設計された
３次元物体を自動複製するための別の座標系と方法及び
装置とを示す斜視図である。 第６図は、本発明に従ってコンピュータマシンで設計さ
れた３次元物体を自動的に複製するための、他の装置及
び方法を示す斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 17/50 17/60 // Ｂ２９Ｋ 105:24
Claims (22)
- 【請求項１】物品（10）を２次元で設計し、次いで該物
品を３次元で複製するための方法であって、 座標系における物品の３次元設計を示す３次元座標のデ
ータファイル（18）をコンピュータマシン（14）に生成
するステップ、 制御環境（40）を与えるステップ、 座標系における出発点として役立つ種（32）を制御環境
（40）のなかに与えるステップ、 集団粒子の供給源を与えるステップ、 粒子（42、44）を供給源から座標系における物品の３次
元座標へ指向させるステップ、 粒子（42、44）を座標に配置するステップ、及び、 粒子（42、44）を座標において互いに結合して種（32）
のまわりに３次元の物品（34）をつくり上げるステッ
プ、 からなることを特徴とするコンピュータ援用製造方法。 - 【請求項２】粒子を座標に指向させるために、座標系の
座標の方へ集団粒子を推し進めることを含む、特許請求
の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】集団粒子を座標の方へ引き寄せてこれら粒
子を座標に配置することを含む、特許請求の範囲第１項
に記載の方法。 - 【請求項４】制御された互いの相互接着及び低い設計歪
みを目的として粒子が互いに座標において均一な力で衝
突する様に、集団粒子の衝撃力を制御することを含む、
特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項５】集団粒子を座標の方へ指向させるため電磁
力を利用することを含む、特許請求の範囲第１項に記載
の方法。 - 【請求項６】集団粒子を座標の方へ指向させるため磁力
を利用することを含む、特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 - 【請求項７】集団粒子を座標系の座標の方へ指向させる
ため、制御された電荷エネルギビーム（50、52、54）を
与えることを含む、特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 - 【請求項８】３次元座標に対応する交点で１対のエネル
ギービームを交叉させること及び、粒子を座標に配置し
且つ結合させるため、交点における交叉ビームによって
つくり出された力を利用することを含む、特許請求の範
囲第１項に記載の方法。 - 【請求項９】可動工作ヘッド（24、26;58、60、62;92、
94、96）を有するサーボ機構を与えること、サーボ機構
と工作ヘッドの運動及び位置とを制御するためプログラ
ミングされたコントローラ（16）を与えること、 工作ヘッドを座標情報に対応して制御するためデータフ
ァイル（18）から座標情報をプログラミングされたコン
トローラ（16）へ伝達すること、 工作ヘッドから指向性エネルギービーム（50、52、54）
を放出して、座標系における集団粒子（42、44）の運動
を指図すること、及び、 座標情報に対応して工作ヘッドを配置するためにサーボ
機構を制御し、集団粒子を座標系における設計の３次元
座標へ指向させることを含む、特許請求の範囲第１項に
記載の方法。 - 【請求項１０】それぞれがエネルギービームを放出する
少なくとも１個の追加の工作ヘッドを設けること、３次
元座標系における座標にビームを交叉させて、座標に粒
子を配置すること、及び、交叉する座標において交叉ビ
ームによって生成された力により交点の座標に粒子を配
置し且つ結合することを含む、特許請求の範囲第９項に
記載の方法。 - 【請求項１１】集団粒子（42、44）がセラミック材料で
あり、且つ、制御環境（40）が所望の温度に熱せられま
たは冷却された密閉環境であることを特徴とする、特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項１２】集団粒子がプラスチック材料であり且つ
制御環境（40）がイオン化雰囲気であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項１３】集団粒子（42、44）が高い水分含量のス
ラリー材料であり、且つ制御環境（40）が零下の環境で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 - 【請求項１４】粒子が互いに座標において均一の力で衝
突し３次元設計の形状の歪みを減少する様に、粒子がそ
れぞれの座標に指向される時に工作ヘッドと座標との間
の距離を均一に維持することを含む、特許請求の範囲第
１項に記載の方法。 - 【請求項１５】物品（10）を設計するコンピュータマシ
ンでつくられたデータファイル（18）からの有体３次元
物品を複製するための手段であって、該手段が、 ３次元座標系及び室間における物品（10）の設計に対応
する３次元座標情報を有するデータファイル（18）、 制御環境（40）、 ３次元座標系の原点として役立つ有体の種（32）、制御
環境（40）における種（32）を座標系の原点に配置する
手段、 集団粒子の供給源、 集団粒子（42、44）を供給源から制御環境内の座標系の
座標へ指向させる指向性手段、 指向性手段をデータファイル（18）の座標情報に対応し
て制御する制御手段、及び、 集団粒子（42、44）を座標において結合して種（32）の
まわりに３次元の物品（34）を物理的に構成する手段、 から成ることを特徴とするコンピュータ援用製造装置。 - 【請求項１６】指向性手段が、集団粒子の滴を制御環境
（40）内の座標系の座標へ放出及び指向させるための射
出ヘッド（58、60、62）を有することを特徴とする、 特許請求の範囲第15項に記載の装置。 - 【請求項１７】指向性手段が、それぞれ制御されたエネ
ルギービームを放出する１対の工作ヘッドを有し、及び
工作ヘッドが座標に対応する交点で互いにエネルギービ
ームが交叉して集団粒子を座標に配置する様に、座標系
に関して配置されていることを特徴とする、特許請求の
範囲第15項に記載の装置。 - 【請求項１８】指向性手段が、集団粒子を座標に指向さ
せる制御されたエネルギービームを放出する少なくとも
１個の工作ヘッド（24、26;58、60、62;92、94、96）を
有し、サーボ手段（20、22;64、66、68;98、100、102）
が工作ヘッドを動かすために設けられており、及びプロ
グラミングされたコントローラ手段（16）が、データフ
ァイル（18）の座標情報に対応してサーボ手段を制御
し、集団粒子を３次元座標へ指向させるべく工作ヘッド
を動かし且つ配置する様に設けられていることを特徴と
する、特許請求の範囲第15項に記載の装置。 - 【請求項１９】工作ヘッドと目標の座標との間に均一な
距離を維持し、それによって低い設計形状の歪みのため
に粒子が互いに座標において均一な力で衝突する様にサ
ーボ手段を制御して工作ヘッドを座標の方へ及び座標か
ら動かすための手段を有することを特徴とする、特許請
求の範囲第18項に記載の装置。 - 【請求項２０】極座標系を有し、且つ、集団粒子を指向
させるための指向性手段が、その極座標系の極面（30）
の指向性ビームを放出する第１の指向性射出ヘッド（2
6）を有し、第２の指向性射出ヘッド（24）が、エネル
ギービームをその極面（30）の方へ指向させるため、そ
の極面（30）から隔たって担持されており、且つサーボ
手段（22、20）が、該第１及び第２の射出ヘッドの動き
を制御するために設けられていることを特徴とする、特
許請求の範囲第15項に記載の装置。 - 【請求項２１】該指向性手段が、弧状の支持具（80）
と、該弧状支持具（80）を360゜の自由度で回転させる
ための手段（90）と、180゜の自由度で可動な弧状支持
具（80）で担持されてエネルギービームを放出する射出
ヘッド（84）とを有することを特徴とする、 特許請求の範囲第15項に記載の装置。 - 【請求項２２】閉ざされた室を有し、指向性手段がその
閉ざされた室に担持されて複数のエネルギービームを放
出し、集団粒子の供給源がその室の中に収容されてお
り、種（32）がその室の中に配置され、且つ指向性ビー
ムを制御するための手段が設けられていて、所望の交点
で座標に対応すべく交叉させて粒子を交点で引きつけ且
つ粒子を座標で結合させることを特徴とする、特許請求
の範囲第15項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8136487A JPH0755538B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | コンピユ−タ援用製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8136487A JPH0755538B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | コンピユ−タ援用製造方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63257067A JPS63257067A (ja) | 1988-10-24 |
| JPH0755538B2 true JPH0755538B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=13744274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8136487A Expired - Fee Related JPH0755538B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | コンピユ−タ援用製造方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755538B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103991218A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | 一种极坐标多打印头熔丝成形装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2738016B2 (ja) * | 1989-05-23 | 1998-04-08 | ブラザー工業株式会社 | 三次元成形装置 |
| JP2738017B2 (ja) * | 1989-05-23 | 1998-04-08 | ブラザー工業株式会社 | 三次元成形装置 |
| US5121329A (en) * | 1989-10-30 | 1992-06-09 | Stratasys, Inc. | Apparatus and method for creating three-dimensional objects |
| JP2001047518A (ja) * | 1999-06-02 | 2001-02-20 | Leben Co Ltd | 立体物の製造方法および立体物製造装置 |
| EP3671381A1 (en) * | 2018-12-20 | 2020-06-24 | Etxe-Tar, S.A. | Methods and systems for operating a machine in a manufacturing process |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP8136487A patent/JPH0755538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103991218A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-20 | 西安交通大学 | 一种极坐标多打印头熔丝成形装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63257067A (ja) | 1988-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |