JPH08318575A - Three-dimensional article shaping apparatus - Google Patents
Three-dimensional article shaping apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は立体物造形装置に係
り、その目的は金型（プレス型、プラスチック型、鋳造
型、ロストワックス型等）をはじめ産業用機械、家電製
品などにおいて使用される立体成型モデル及び部品を紙
や木材、金属、発泡スチロール、プラスチックス、セラ
ミックスなどの素材を任意に自在に用いて、何らの成形
型を用いることなく、自動的に且つ無人で簡便且つ精度
良く、しかも効率良く製造することのできる立体物造形
装置を提供することにある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional object molding apparatus, the purpose of which is to be used not only in dies (press dies, plastic dies, casting dies, lost wax dies, etc.) but also in industrial machines, home appliances and the like. The three-dimensional molding model and parts can be made of any material such as paper, wood, metal, Styrofoam, plastics, ceramics, etc., and automatically and unmanned easily and accurately without using any mold, and It is to provide a three-dimensional object modeling apparatus that can be efficiently manufactured.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金型モデル等の３次元形状の物体を、木
材、発泡スチロール、金属などの素材を用いて少量生産
する場合は、これら材料を所定形状に切削し、加工し、
組立てるという工程が手作業により行われていた。2. Description of the Related Art When a small amount of three-dimensional objects such as mold models are produced using materials such as wood, styrofoam, and metal, these materials are cut into a predetermined shape and processed,
The process of assembling was done manually.
【０００３】ところが、前記手作業による加工は熟練が
必要とされ、しかも複数の工具も必要となり、かなりの
手間がかかるため、無人生産することはできないという
問題が存在した。また、金属素材を所定の金型により成
型加工する場合も、部品の形状に応じて複数の工程に対
応する複数の金型を用意しなければならず、少量生産の
場合には汎用的かつコストパフォーマンスに優れた製造
方法ではないという問題が存在した。However, the above-mentioned manual work requires skill and requires a plurality of tools, which takes a lot of time and labor, so that there is a problem that unmanned production cannot be performed. Also, when molding a metal material with a predetermined mold, it is necessary to prepare multiple molds corresponding to multiple processes according to the shape of the parts, and in the case of small-volume production, it is versatile and cost effective. There was a problem that it was not a manufacturing method with excellent performance.
【０００４】このような実情に鑑み、３次元立体物を容
易且つ安価に製造する方法としてシート積層造型方法
（特開平６−２７８２１４）が提案されている。このシ
ート積層造型方法は、紙シートを積層して３次元物体を
造型する装置で、第１の紙シートを有効領域と不要領域
とに切断して準備し、この第１の紙シートの上方に下面
に粉末状接着剤を付着させた第２の紙シートを供給し、
第１と第２の紙シートの有効領域の論理積をとった領域
を接着し、第２の紙シートを有効領域と不要領域とに切
断する工程を繰り返すことで立体物を得る技術である。In view of such circumstances, a sheet lamination molding method (Japanese Patent Laid-Open No. 6-278214) has been proposed as a method for easily and inexpensively producing a three-dimensional three-dimensional object. This sheet lamination molding method is an apparatus for laminating paper sheets to mold a three-dimensional object, and prepares by cutting the first paper sheet into an effective area and an unnecessary area, and then preparing the sheet above the first paper sheet. Supply a second paper sheet with powdered adhesive on the bottom side,
This is a technique for obtaining a three-dimensional object by repeating a process of adhering a logical product area of the effective areas of the first and second paper sheets and cutting the second paper sheet into an effective area and an unnecessary area.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記したシート積層造
形方法は複数の工具や熟練を必要とはせず、無人で簡便
に成形型を用いることなく立体物を造形することのでき
る優れた方法ではあるが、用いるシート材が同一厚みに
限定されるため、目的とする造型物が高さ方向に垂直な
直線プロファイル部分と複雑な曲線プロファイル部分を
有するものの場合、複雑な曲線プロファイル部分を精度
良く造型するためにはそれに応じた薄いシートを用いる
必要があり、そのため本来一枚のシート材で代用するこ
とができる直線部分についても曲線部分と同一厚みのシ
ートを何枚も積み重ねることになるため、それに要する
搬送、切断、積み重ねの時間が無駄になり、工程が長く
なるという問題点が存在した。また、シート材料につい
ても同一材料に限定されるため、目的とする造型物のあ
る部分だけ強度のある高価な材料を使用する、或いは、
ある部分だけ導電性の材料を使用する、或いは難燃性の
材料を使用するというような同一造形物の内に異種の材
料を混在させるということができず、これを行う為には
工程途中で供給するシート材を交換する等の作業が必要
であるという課題が存在した。そこでこの発明では、複
数の素材、例えば紙や木材、セラミックス、発泡スチロ
ール、プラスチック、金属、炭素繊維強化プラスチック
スなど任意の素材を任意の厚みで自在に組み合わせて、
目的とする３次元立体物を、成形型を用いることなく、
無人で簡便且つ精度良く、短時間で効率良く製造するこ
とのできる３次元立体物造形装置の提供を目的とする。The sheet lamination molding method described above does not require a plurality of tools or skills, and is an excellent method for molding a three-dimensional object unattended and easily without using a molding die. However, since the sheet material used is limited to the same thickness, if the target molded object has a linear profile part that is perpendicular to the height direction and a complicated curved profile part, the complicated curved profile part can be molded accurately. In order to do so, it is necessary to use a thin sheet corresponding to that, so even for the straight part that can originally be substituted by a single sheet material, many sheets with the same thickness as the curved part will be stacked. There was a problem that the time required for transportation, cutting, and stacking was wasted, and the process was lengthened. In addition, since the sheet material is also limited to the same material, use an expensive material that has strength only in a portion where the target molded article is present, or
It is not possible to mix different materials in the same model such as using a conductive material only for a certain part or using a flame-retardant material. There was a problem that it was necessary to replace the sheet material to be supplied. Therefore, in the present invention, a plurality of materials, for example, paper or wood, ceramics, Styrofoam, plastic, metal, carbon fiber reinforced plastics, etc., freely combined in any thickness,
3D object of interest, without using a mold
It is an object of the present invention to provide a three-dimensional solid object molding apparatus that can be manufactured unattended, simply, accurately, and efficiently in a short time.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するためになされたものであって、請求項１の３次元
立体物造形装置では３次元図形情報を記憶処理し、該図
形情報から等高線データを読み出し、そのプロファイル
（輪郭データ）を素材シートより最も歩留りよく切り出
す板取りソフトを内蔵するコンピュータと、該コンピュ
ータの指示によりシート材料を切断に最適な方向に回転
させる治具と、前記コンピュータの指示により材質及び
／又は厚さの異なる複数枚のシート材を収容部から一枚
ずつ搬送させる搬送装置と、搬送されてきたシート材を
前記コンピュータの等高線データに基づいて５軸制御に
よりＸ、Ｙ、Ｚ軸及び斜め方向の任意形状に切断する切
断装置と、切断後のシートを所定の架台上に搬送させる
搬送装置と、前記等高線データに基づいて該架台上に搬
送されてきたシート材表面に順次固着処理を施す固着装
置と、固着後のシートの外周部分を切り離す切断装置
と、シート材の切りかすを収容部の所定の位置に搬送さ
せる搬送装置とを備えてなり、前記固着装置はシート材
を固着させるための異なる複数の固着手段を備えてな
り、これらのうちの任意の手段がコンピュータの指示に
より選択的に作動され、架台上のシート材表面に固着処
理を施してなることとした。The present invention has been made to solve the above problems, and the three-dimensional object modeling apparatus according to claim 1 stores and processes three-dimensional figure information from the figure information. A computer having a built-in cutting software that reads out contour data and cuts out the profile (contour data) from the material sheet with the highest yield, a jig for rotating the sheet material in an optimum direction for cutting according to instructions from the computer, and the computer. In accordance with the instructions, a conveying device that conveys a plurality of sheet materials having different materials and / or thicknesses from the accommodating portion one by one, and the conveyed sheet materials X by five-axis control based on the contour data of the computer, A cutting device that cuts into an arbitrary shape in the Y and Z axes and an oblique direction; a conveying device that conveys the cut sheet onto a predetermined rack; A fixing device that sequentially performs a fixing process on the surface of the sheet material that has been conveyed onto the pedestal based on the high line data, a cutting device that separates the outer peripheral portion of the sheet after the fixing, and a cutting scrap of the sheet material in a predetermined portion of the accommodating portion. And a plurality of different fixing means for fixing the sheet material, and any of these means is selectively activated by a computer instruction. Therefore, the surface of the sheet material on the frame is fixed.
【０００７】この発明の請求項２の装置では、前記請求
項１の装置において金属シート切断時に生じるバリを除
去するための研磨装置を備える。According to a second aspect of the present invention, the apparatus according to the first aspect further includes a polishing device for removing burrs generated when the metal sheet is cut.
【０００８】[0008]
【作用】コンピュータに所定の３次元立体物のＣＡＤデ
ータを入力し、該コンピュータにて前記立体物の水平軸
におけるスライス断面（等高線データ）を読み出す。こ
の読み出されたデータの指示に基づいて、所定の材質、
厚さからなるシート材料の選択及び、切断に最適な方向
へのシート材料の回転が実施され、搬送装置により搬送
される。次に、前記コンピュータの指示に基づいて切断
装置が作動して、この切断装置が搬送されてきたシート
材料を、指示された等高線データに基づいて切断する。
切断の終了したシート材料は搬送装置により架台上まで
搬送される。次に、コンピュータの指示に基づいて複数
の異なる手段のうちの少なくとも一の固着手段が作動さ
れ、架台上のシート材料表面の所定部分に固着処理が施
される。固着処理終了後、シート材料の切り残した外周
部分の再切断が前記同様コンピュータの指示に基づいて
実施される。切断後のシート材料の抜きかすは、収容部
の所定の位置に自動的に搬送され、必要に応じて適宜再
利用することが可能となる。その後、新たなシート材料
が選択、搬送され、前記同様切断処理がなされた後、架
台上に搬送され、前記固着処理が施されたシート材料上
に積層され、前記同様固着処理がなされた後、前記同様
外周切り残し部分の再切断処理がなされる。このような
搬送、切断、固着、再切断が繰り返し行われて、任意の
シート材料から目的とする３次元立体物が造形される。
従って、紙、木材、セラミックス、発泡スチロール、プ
ラスチック、金属、炭素繊維強化プラスチックスなどか
ら任意に選択された一の素材、或いは複数の素材から形
成される複合シート材料を用いて、成形型を用いること
なく、無人で簡便且つ効率良く目的とする３次元立体物
が製造される。また、目的とする造型物が高さ方向に垂
直な直線プロファイル部分と複雑な曲線プロファイル部
分を有するものの場合、複雑な曲線部分には薄いシート
材を積層させ、直線部分には一枚の厚いシートを用いる
ことにより、搬送、切断、積み重ねの工程数が減り、製
造時間が短縮される。The CAD data of a predetermined three-dimensional object is input to the computer, and the slice section (contour data) on the horizontal axis of the object is read by the computer. Based on the instruction of this read data, the specified material,
The selection of the sheet material consisting of the thickness and the rotation of the sheet material in the optimum direction for cutting are carried out, and the sheet material is conveyed by the conveying device. Next, the cutting device operates based on the instruction of the computer, and the sheet material conveyed by the cutting device is cut based on the instructed contour line data.
The sheet material that has been cut is conveyed to a pedestal by a conveying device. Next, at least one fixing means of the plurality of different means is operated based on the instruction of the computer, and the predetermined portion of the surface of the sheet material on the frame is fixed. After the fixing process is completed, recutting of the uncut uncut peripheral portion of the sheet material is performed based on the instruction of the computer as described above. The scraps of the sheet material after cutting are automatically conveyed to a predetermined position in the accommodating portion, and can be reused as needed. After that, a new sheet material is selected and transported, and after the cutting treatment is performed in the same manner as described above, the sheet material is transported on a pedestal and laminated on the sheet material subjected to the fixing treatment, and after the fixing treatment is performed in the same manner as described above, Similar to the above, the re-cutting process is performed on the remaining uncut portion. Such conveyance, cutting, fixing, and re-cutting are repeated to form a desired three-dimensional object from any sheet material.
Therefore, use a forming die using one material arbitrarily selected from paper, wood, ceramics, styrofoam, plastic, metal, carbon fiber reinforced plastics, or a composite sheet material formed from a plurality of materials. In addition, a desired three-dimensional solid object is manufactured simply and efficiently without a person. Also, if the target model has a linear profile part that is perpendicular to the height direction and a complicated curved profile part, a thin sheet material is laminated on the complicated curved part, and one thick sheet is used on the linear part. By using, the number of steps of carrying, cutting, and stacking is reduced, and the manufacturing time is shortened.
【０００９】請求項２の装置では、研磨装置が設けてあ
るので金属シート切断時に生じるバリを除去して積層す
ることができる。In the apparatus according to the second aspect, since the polishing apparatus is provided, it is possible to remove the burrs generated when the metal sheets are cut and stack them.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、この発明に係る立体物造形装置の実施
例について詳述する。図１はこの発明の立体物造形装置
の一実施例を示す模式説明図である。図示するようにこ
の立体物造形装置１は、コンピュータ２、シート材３の
収容部４、搬送装置５、切断装置６、固着装置７、架台
８、シート材回転治具（図示せず）とを備えている。コ
ンピュータ２にはＣＡＤにより作成された任意の立体物
のソリッドデータが３次元図形情報として入力されてお
り、コンピュータの演算処理により前記図形情報から、
立体物を水平にスライスした場合の等高線データが読み
出される仕組みとなっている。また、シート材回転治具
は前記コンピュータ２の数値制御により、素材の歩留り
を良くするために切断に最適な方向に素材を回転させる
ことができる。さらに、このコンピュータ２には立体物
を構成するための素材を適宜入力して記憶させる機能が
備えられている。Embodiments of the three-dimensional object molding apparatus according to the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a three-dimensional object molding apparatus of the present invention. As shown in the figure, the three-dimensional object molding apparatus 1 includes a computer 2, a container 4 for the sheet material 3, a conveying device 5, a cutting device 6, a fixing device 7, a pedestal 8, and a sheet material rotating jig (not shown). I have it. Solid data of an arbitrary three-dimensional object created by CAD is input to the computer 2 as three-dimensional graphic information, and by the arithmetic processing of the computer, from the graphic information,
The contour line data is read out when a three-dimensional object is sliced horizontally. Further, the sheet material rotating jig can rotate the material in an optimum direction for cutting in order to improve the material yield by the numerical control of the computer 2. Further, the computer 2 is provided with a function of appropriately inputting and storing materials for constructing a three-dimensional object.
【００１１】収容部４は図示する実施例では７箇所に配
設されている。この収容部４にはそれぞれ材質や板厚の
異なるシート材３・３・・が収容されている。すなわ
ち、この発明では異なる材質、板厚を持つシート材を立
体物の造形単位材料として使用し、このような種々のシ
ート材を順次積層させることにより立体物を作製する。
ここで使用されるシート材３・３・・としては種々の材
質のものが特に限定されることなく好適に使用できる。
具体的には紙、木材、セラミックス、プラスチックス、
金属、炭素繊維強化炭素繊維複合材などから成形された
単独シート材料、或いは前記素材のうちの二以上の素材
から成形された複合シート材料がいずれのものでも使用
可能である。より詳述すると、セラミックス製シート材
料としてはアルミナ、シリカ、チタニア、マグネシア等
のセラミックス材料の単独成形シート又は複合成形シー
トが好適な実施例として例示でき、金属製シートとして
は特定の金属から成形されるシート材料以外に、異種金
属からなる複合金属シートも好適に使用できる。さら
に、例えば紙製シートを使用する場合、シート材片面に
接着剤を予め塗布しておいたものを使用することもでき
る。また、このようなシート材３・３・・の板厚につい
ても限定されることなく、異なる板厚のものを使用する
ことができる。従って、目的とする造型物が高さ方向に
垂直な直線プロファイルと複雑な曲線プロファイルを有
する物の場合、複雑な曲線の部分は薄いシートを積層さ
せて造型し、直線の部分は一枚の厚いシートを用いて造
型すればよい。The accommodating portions 4 are arranged at seven places in the illustrated embodiment. Sheet members 3, 3 ... Having different materials and different plate thicknesses are housed in the housing portion 4. That is, in the present invention, sheet materials having different materials and different plate thicknesses are used as the molding unit material for the three-dimensional object, and such various sheet materials are sequentially laminated to manufacture the three-dimensional object.
As the sheet materials 3, 3 ... Used herein, various materials can be suitably used without any particular limitation.
Specifically, paper, wood, ceramics, plastics,
Either a single sheet material formed of metal, carbon fiber reinforced carbon fiber composite material, or the like, or a composite sheet material formed of two or more of the above materials can be used. More specifically, as the ceramic sheet material, alumina, silica, titania, a single molded sheet or a composite molded sheet of a ceramic material such as magnesia can be exemplified as a preferred example, and the metal sheet is molded from a specific metal. In addition to the sheet material described above, a composite metal sheet made of different kinds of metals can be preferably used. Further, for example, when a paper sheet is used, it is possible to use a sheet material on one side of which an adhesive is applied in advance. Further, the sheet thicknesses of the sheet materials 3, 3, ... Are not limited, and different sheet thicknesses can be used. Therefore, when the target molding has a straight line profile perpendicular to the height direction and a complicated curved profile, the complicated curved portion is formed by laminating thin sheets, and the straight portion is one thick sheet. It may be molded using a sheet.
【００１２】この発明における具体的な実施例を述べる
と、例えば第一収容部４１には紙製シート材料３１が、
第二収容部４２には木製シート材料３２が、第三収容部
４３にはセラミックス製シート材料が、第四収容部４４
にはプラスチックス製シート材料３４が、第五収容部４
５には金属製シート材料３５が、第六収容部４６には炭
素繊維強化炭素繊維複合材製シート材料３６が、第七収
容部４７にはセラミックス含浸金属製シート材料３７が
それぞれ複数枚収容される構成を一例として例示するこ
とができる。或いは第一から第七収容部４１・・４７に
おいてそれぞれ厚みの異なる同一又は異種材料からなる
シート材料を収容させる構成としてもよい。To describe a specific embodiment of the present invention, for example, the paper sheet material 31 is contained in the first accommodating portion 41,
A wooden sheet material 32 is contained in the second container 42, a ceramic sheet material is contained in the third container 43, and a fourth container 44 is contained.
The sheet material 34 made of plastics is placed in the fifth accommodation portion 4
5, a metal sheet material 35 is accommodated in the sixth accommodating portion 46, a carbon fiber reinforced carbon fiber composite sheet material 36 is accommodated in the sixth accommodating portion 46, and a ceramics-impregnated metal sheet material 37 is accommodated in the seventh accommodating portion 47. The configuration can be illustrated as an example. Alternatively, the first to seventh accommodating portions 41, 47 may be configured to accommodate sheet materials made of the same or different materials having different thicknesses.
【００１３】収容部４１・・４７では、シート材料は、
回転可能な治具により保持されており、この治具はコン
ピュータ２からの数値制御信号に基づいてシート材料
を、搬送前に切断に最適な方向、すなわち、素材の歩留
りが最大となる方向へ回転させる。また、収容部４１・
・４７は搬送装置５と連結されている。搬送装置５は搬
送装置制御部５１から送り出される制御信号に基づいて
駆動され、この搬送装置制御部５１はコンピュータ２と
連結されている。すなわち、コンピュータ２を操作する
と、予め入力されている立体物のＣＡＤデータから、そ
の断面における等高線データが演算処理で読み出される
とともに搬送装置制御部５１に対して所定の信号が出力
される。搬送装置制御部５１は上記コンピュータ２から
の信号に基づいて選択された特定の搬送装置５の駆動を
開始させる。搬送装置５が駆動されることにより、その
搬送装置５と連結されている収容部４内の一のシート材
料３が第一のシートとして架台８上に搬送される。In the accommodating portions 41 ... 47, the sheet material is
It is held by a rotatable jig, and this jig rotates the sheet material in the optimum direction for cutting before conveyance, that is, the direction in which the yield of the material is maximized, based on the numerical control signal from the computer 2. Let In addition, the accommodating portion 41
-47 is connected to the carrier device 5. The carrier device 5 is driven based on a control signal sent from the carrier device controller 51, and the carrier device controller 51 is connected to the computer 2. That is, when the computer 2 is operated, from the CAD data of the three-dimensional object that has been input in advance, the contour line data in the section is read out by the arithmetic processing and a predetermined signal is output to the transport device control unit 51. The carrier control unit 51 starts driving the specific carrier 5 selected based on the signal from the computer 2. When the transport device 5 is driven, one sheet material 3 in the container 4 connected to the transport device 5 is transported as a first sheet onto the gantry 8.
【００１４】架台８上に搬送されてきた第一のシート材
３は、次いで切断装置６により所定形状に切断される。
ここで切断装置６はコンピュータ２と連結されており、
コンピュータ２によって読み出される等高線データに従
って５軸制御によりＸ、Ｙ、Ｚ軸及び斜め方向に移動し
ながらシート材料３を所定形状に切断する。このとき、
外周は完全に切断せず、２、３箇所１ｍｍ程度残してお
く。切断装置６としては適宜任意のものが特に限定され
ることなく使用でき、具体的には超音波カッターや、炭
酸ガスレーザ又は高速回転のエンドミルが好適に用いら
れる。また、図示する実施例では切断装置６は一のレー
ザヘッド６１から構成されているが、この発明において
は特に限定はされず、複数のレーザーヘッドを使用する
こともできる。また、切断を実施する場所についても一
箇所に限定されず、複数の場所で複数のシート材料を複
数の切断装置で同時に切断可能とすることもできる。切
断されたシート材３は、搬送装置５により架台８上に搬
送される。The first sheet material 3 conveyed onto the gantry 8 is then cut into a predetermined shape by the cutting device 6.
Here, the cutting device 6 is connected to the computer 2,
According to the contour line data read by the computer 2, the sheet material 3 is cut into a predetermined shape while being moved in the X, Y, Z axes and the oblique directions by the 5-axis control. At this time,
The outer circumference is not completely cut, and about 1 mm is left in a few places. As the cutting device 6, any arbitrary device can be used without any particular limitation, and specifically, an ultrasonic cutter, a carbon dioxide gas laser, or a high-speed rotating end mill is preferably used. Further, in the illustrated embodiment, the cutting device 6 is composed of one laser head 61, but the present invention is not particularly limited, and a plurality of laser heads can be used. Further, the place where the cutting is performed is not limited to one place, and a plurality of sheet materials can be simultaneously cut by a plurality of cutting devices at a plurality of places. The cut sheet material 3 is conveyed onto the pedestal 8 by the conveying device 5.
【００１５】架台上に第一のシート材３が搬送されてく
ると、次いで固着装置７がコンピュータ２の指示に基づ
いて作動され、切断された第一のシート材料３の表面に
固着処理が施される。この発明において固着装置７に
は、シート材３を固着させるための異なる複数の固着手
段が備えられている。具体的には溶融金属噴霧手段７
１、溶融樹脂噴霧手段７２、接着剤噴霧手段７３、溶接
又はレーザ手段７４がそれぞれ備えられている構成を一
例として例示することができる。溶接手段７４としては
融接、ロウ付け、超音波溶接、プラズマ溶接等適宜好適
な手段がいずれのものでも使用できる。但し、この発明
の固着装置７は上記実施例には限定されず、前記した各
手段を全て備える以外に前記したいずれかの手段を選択
して配設してもよいし、前記以外の固着手段を備えたも
のであってもよく、用いるシート材３の素材の種類に応
じて適宜の手段が用いられる。すなわち、金属製シート
を用いる場合は金属シートを固着させるための手段、例
えばレーザにより金属表面を融着して固着させる手段、
或いは溶融金属を噴霧する手段、金属面同士をロウ付け
する手段が好適に使用される。またプラスチックス製シ
ートを用いる場合は、例えば溶融樹脂又は溶解ワックス
を噴霧する手段、接着剤を噴霧する手段、レーザにより
プラスチックス表面を融着して固着させる手段等が好適
に使用される。さらに紙製シート或いは木製シートを用
いる場合は、任意の接着剤を噴霧する手段が使用され、
セラミックス製シートを用いる場合は、例えばインジェ
クト方式でバインダを噴霧し、粉末を接着させる手段が
好適に使用される。さらに、予め片面に接着剤が塗布さ
れた紙製シート材を積層させる場合は、該接着剤を加熱
軟化させるための加熱手段（ヒートローラー等）を一の
固着手段として配設することもできる。When the first sheet material 3 is conveyed onto the pedestal, the fixing device 7 is then operated based on the instruction of the computer 2, and the surface of the cut first sheet material 3 is fixed. To be done. In the present invention, the fixing device 7 is provided with a plurality of different fixing means for fixing the sheet material 3. Specifically, the molten metal spraying means 7
1, the molten resin spraying means 72, the adhesive spraying means 73, and the welding or laser means 74 can be illustrated as an example. As the welding means 74, any suitable means such as fusion welding, brazing, ultrasonic welding, and plasma welding can be used. However, the fixing device 7 of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and any one of the above-mentioned means may be selected and arranged in addition to the above-mentioned means. May be provided, and an appropriate means is used depending on the type of the material of the sheet material 3 used. That is, when using a metal sheet, means for fixing the metal sheet, for example means for fusing and fixing the metal surface by laser,
Alternatively, a means for spraying molten metal or a means for brazing metal surfaces together is preferably used. When a plastics sheet is used, for example, a means for spraying a molten resin or a molten wax, a means for spraying an adhesive, a means for fusing and fixing a plastics surface with a laser, and the like are preferably used. Furthermore, when a paper sheet or a wooden sheet is used, any means for spraying an adhesive is used,
When a ceramic sheet is used, for example, a method of spraying a binder by an injection method and adhering the powder is preferably used. Further, when a paper sheet material having an adhesive applied to one surface in advance is laminated, a heating means (heat roller or the like) for heating and softening the adhesive may be provided as one fixing means.
【００１６】以上のような固着装置７はコンピュータ２
から出力される等高線データに基づいて適宜駆動され、
必要な部分に固着処理が施される。図示する実施例にお
いては、コンピュータ２からの出力信号がまず固着装置
制御部７ａに送り出され、この固着装置制御部７ａが架
台８上に搬送されてきたシート材３の素材に応じて適宜
の固着手段７１・７２・７３・７４を選択し、駆動信号
を送り出す。この固着装置制御部７ａから送り出される
駆動信号に基づいて選択された少なくとも一の手段が駆
動される。尚、この発明において固着手段として選択、
駆動される手段は一の手段には限定はされず、用途やシ
ート材の素材等に応じて適宜任意の手段が連続して駆動
される構成としてもよい。The fixing device 7 as described above is the computer 2
It is driven appropriately based on the contour data output from
The fixing process is applied to the necessary parts. In the illustrated embodiment, an output signal from the computer 2 is first sent to the fixing device control section 7a, and the fixing device control section 7a is appropriately fixed according to the material of the sheet material 3 conveyed onto the gantry 8. Means 71, 72, 73, 74 are selected and drive signals are sent out. At least one means selected based on the drive signal sent from the fixing device controller 7a is driven. In addition, in this invention, it is selected as a fixing means,
The means to be driven is not limited to one means, and any means may be continuously driven as appropriate according to the application, the material of the sheet material and the like.
【００１７】切断された第一のシート材３表面の必要部
分における固着処理が終了すると、コンピュータ２の指
示に基づいて切断装置６によりシート材３の外周切り残
し部分の再切断が行われる。切断されたシート材の抜き
かす部分は、収容部の所定の位置に搬送され、必要に応
じて適宜再利用可能となる。When the fixing process on the necessary portion of the cut surface of the first sheet material 3 is completed, the cutting device 6 re-cuts the uncut peripheral portion of the sheet material 3 based on an instruction from the computer 2. The cut portion of the cut sheet material is conveyed to a predetermined position in the accommodating portion and can be reused as needed.
【００１８】第一のシート材３の再切断処理が終了する
と、コンピュータ２の指示に従ってさらに第二のシート
材３が切断に最適な方向に回転させられた後、搬送装置
５より搬送され、前記同様コンピュータ２の等高線デー
タに基づいて切断装置６が作動され、シート材３の所要
部分が、外周を２、３箇所１ｍｍ程度残して切断され
る。When the re-cutting processing of the first sheet material 3 is completed, the second sheet material 3 is further rotated in the optimum direction for cutting in accordance with the instruction of the computer 2, and then the second sheet material 3 is conveyed by the conveying device 5 and Similarly, the cutting device 6 is operated based on the contour line data of the computer 2, and the required portion of the sheet material 3 is cut while leaving the outer circumference at a few places at about 1 mm.
【００１９】次いで、搬送装置５により第二のシート材
３が架台上に搬送され、コンピュータ２の等高線データ
に基づいて固着装置７が固着装置制御部７ａの信号に基
づいて作動し、第二のシート材３の所要部分に固着処理
が施される。ここで、第二のシート材３は前記第一のシ
ート材３と同じ素材の同じ厚さのもの、即ち第一のシー
ト材と同じ収容部４に収容されているものを選択しても
よいし、或いは第一のシート材とは異なる素材のもの、
或いは異なる厚みのものを選択してもよく、目的とする
立体物の種類に応じて適宜任意の選択を行うことが可能
となる。また、固着手段としても第一のシート材と同じ
手段を選択してもよいし、或いは異なる固着手段を選択
してもよい。Next, the second sheet material 3 is conveyed onto the gantry by the conveying device 5, and the fixing device 7 is operated based on the contour line data of the computer 2 based on the signal of the fixing device control section 7a, and the second fixing member 7 is operated. A fixing process is performed on a required portion of the sheet material 3. Here, the second sheet material 3 may be made of the same material as the first sheet material 3 and of the same thickness, that is, the second sheet material 3 accommodated in the same accommodating portion 4 as the first sheet material 3. Or a material different from the first sheet material,
Alternatively, those having different thicknesses may be selected, and any arbitrary selection can be made according to the kind of the desired three-dimensional object. Further, as the fixing means, the same means as the first sheet material may be selected, or a different fixing means may be selected.
【００２０】固着処理終了後、前記第一のシートと同様
コンピュータ２の指示に基づいて切断装置６によりシー
ト外周切り残し部分の再切断が行われる。切断後のシー
トの抜きかすは、前記第一のシートと同様、収容部の所
定の位置に搬送され、必要に応じて適宜再利用すること
が可能となる。After the fixing process is completed, the cutting device 6 recuts the uncut portion of the outer periphery of the sheet based on the instruction from the computer 2 as in the case of the first sheet. Like the first sheet, the scraps of the cut sheet are conveyed to a predetermined position in the accommodating portion and can be reused as needed.
【００２１】以上のような搬送、切断、固着、再切断処
理を繰り返し行って、複数枚のシート材３・３・・を積
層することにより目的とする立体物を造形する。ここ
で、順次積層させるシート材３は同じ素材、同じ厚みの
ものを順次積層させる構成としてもよいし、或いは同じ
素材で異なる厚さのものを交互に、或いは間隔をあけて
積層させる構成としてもよい。さらには異なる素材のシ
ート材で、異なる厚みのものを交互に、或いは間隔をあ
けて積層させる構成としてもよく、目的とする立体物の
種類や用途に応じて適宜選択することができる。このよ
うなシート材の選択はコンピュータ２自体に図形情報と
ともに入力して記憶させることが可能である。The desired three-dimensional object is formed by stacking a plurality of sheet materials 3, 3 ... By repeatedly carrying out the above-mentioned transportation, cutting, fixing and re-cutting processing. Here, the sheet materials 3 to be sequentially laminated may be of the same material and of the same thickness, or may be laminated of the same material of different thickness alternately or at intervals. Good. Further, sheet materials made of different materials and having different thicknesses may be laminated alternately or at intervals, and can be appropriately selected according to the type and purpose of the intended three-dimensional object. Such sheet material selection can be input and stored in the computer 2 itself together with the graphic information.
【００２２】また、シート材３表面に固着処理を施す固
着手段についても、選択するシート材３の種類に応じて
順次コンピュータが最適な指示を送り出す構成とするこ
とができる。従って、積層されるシート材が変更する度
に固着手段が自動的に変更され、順次シート材が積層さ
れる。Further, regarding the fixing means for performing the fixing process on the surface of the sheet material 3, the computer may sequentially send out the optimum instruction according to the type of the sheet material 3 to be selected. Therefore, every time the laminated sheet material is changed, the fixing means is automatically changed, and the sheet materials are sequentially laminated.
【００２３】また、シート材として金属製シートを使用
する場合、研磨装置を設けて切断処理後シート裏面に発
生したバリを研磨により除去することができる。研磨装
置としては、適宜任意のものが特に限定されることなく
使用でき、具体的にはサンドペーパーや砥石が好適に用
いられる。When a metal sheet is used as the sheet material, a polishing device may be provided to remove burrs generated on the back surface of the sheet after the cutting process by polishing. As the polishing device, any device can be used without any particular limitation, and specifically, sandpaper or a grindstone is preferably used.
【００２４】尚、この発明において用いられる架台８と
しては、シート材３が載置される度にモータ（図示せ
ず）によりシート材３の載置分だけ下降され、常に載置
されているシート材３表面が所定の高さに位置されるよ
う構成されているものが望ましく使用される。また、搬
送されるシート材３としても特に限定はされず、前記実
施例では予め所定形状に切断された方形状のシート材を
用いているが、この例以外に例えば図２に示すようにロ
ール状に巻回されているシート材３ａ・３ａ・・を架台
８上に搬送させる構成としてもよい。As the gantry 8 used in the present invention, every time the sheet material 3 is placed, a motor (not shown) lowers the amount by which the sheet material 3 is placed, and the sheet is always placed. It is desirable to use a material configured so that the surface of the material 3 is located at a predetermined height. Further, the sheet material 3 to be conveyed is not particularly limited, and a square sheet material which is cut into a predetermined shape in advance is used in the above-mentioned embodiment, but other than this example, for example, as shown in FIG. The sheet materials 3a, 3a, ..., which are wound in a circular shape, may be conveyed on the gantry 8.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上詳述した如く、この発明は３次元図
形情報を記憶処理し、該図形情報から等高線データを読
み出し、そのプロファイル（輪郭データ）を素材シート
より最も歩留り良く切り出す板取りソフトウェアを内蔵
するコンピュータと、該コンピュータの指示によりシー
ト材を切断に最適な方向に回転させる治具と、前記コン
ピュータの指示により材質及び／又は厚さの異なる複数
枚のシート材を収容部から一枚ずつ搬送させる搬送装置
と、搬送されてきたシート材を前記コンピュータの等高
線データに基づいて５軸制御によりＸ、Ｙ、Ｚ軸及び斜
め方向の任意形状に切断する切断装置と、切断後のシー
ト材を所定の架台上に搬送させる搬送装置と、前記等高
線データに基づいて該架台上に搬送されてきたシート材
表面に順次固着処理を施す固着装置と、固着後のシート
材の外周部分を切り離す切断装置と、シート材の切りか
すを収容部の所定の位置に搬送する搬送装置とを備えて
なり、前記固着装置はシート材を固着させるための異な
る複数の固着手段を備えてなり、これらのうちの任意の
手段がコンピュータの指示により選択的に作動され、架
台上のシート材表面に固着処理を施してなることを特徴
とする立体物造形装置であるから、金型（プレス型、プ
ラスチック型、鋳造型、ロストワックス型等）をはじめ
産業用機械、家電製品などにおいて使用される立体成型
物を紙や木材、金属、発泡スチロール、プラスチック
ス、セラミックスなどの任意の素材を自在に組み合わせ
て、何ら成形型を用いることなく、自動的に且つ無人で
簡便且つ精度良く、しかも短時間で効率良く製造するこ
とのできる優れた装置であるという効果を奏する。ま
た、上記効果に加えて目的とする造型物が高さ方向に垂
直な直線プロファイルと複雑な曲線プロファイルを有す
る場合、複雑な曲線部分は薄いシート材を積層させ直線
部分は一枚の厚いシート材を用いることにより、搬送、
切断、積み重ねの工程数が減り、製造に要する時間が短
縮されるという効果を奏する。As described above in detail, the present invention is a planing software for storing and processing three-dimensional graphic information, reading contour line data from the graphic information, and cutting the profile (contour data) from the material sheet with the highest yield. A built-in computer, a jig for rotating the sheet material in an optimum direction for cutting according to the instruction of the computer, and a plurality of sheet materials having different materials and / or thicknesses according to the instruction of the computer, one by one from the accommodating section A conveying device for conveying the sheet material, a cutting device for cutting the conveyed sheet material into arbitrary shapes in the X, Y, Z axes and diagonal directions by five-axis control based on the contour line data of the computer, and the cut sheet material. A transport device for transporting onto a predetermined pedestal, and a fixing process on the surface of the sheet material transported onto the pedestal on the basis of the contour line data. A fixing device for applying the sheet material, a cutting device for cutting off the outer peripheral portion of the sheet material after the fixing, and a conveying device for conveying the cutting dust of the sheet material to a predetermined position of the accommodating portion, the fixing device including the sheet material. A plurality of different fixing means for fixing are provided, and any of these means is selectively operated by an instruction of a computer, and a fixing process is performed on the surface of the sheet material on the gantry. Since it is a three-dimensional object molding device, three-dimensional molded objects used in molds (press molds, plastic molds, casting molds, lost wax molds, etc.), industrial machinery, home appliances, etc. can be used for paper, wood, metal, Styrofoam, Any materials such as plastics and ceramics can be freely combined, and automatically and unmanned easily and accurately without using any molding dies, and in a short time. An effect that an excellent apparatus can be manufactured with good. In addition to the above effects, when the target molding has a straight line profile perpendicular to the height direction and a complicated curved profile, thin sheet materials are laminated on the complicated curved portion and one thick sheet material is formed on the straight portion. By using,
The number of cutting and stacking steps is reduced, and the time required for manufacturing is shortened.
【００２６】また、請求項２に記載した装置によれば、
例えば金属シート等切断時にバリが発生するシート材に
ついても、研磨装置により研磨を施してバリを除去する
ことで精度良く積層できるという効果がある。According to the apparatus described in claim 2,
For example, even for a sheet material such as a metal sheet which has burrs when cut, there is an effect that the burrs are removed by polishing with a polishing device so that the sheets can be accurately laminated.
【図１】この発明の立体物造形装置の一実施例を示す全
体模式説明図である。FIG. 1 is an overall schematic explanatory view showing an embodiment of a three-dimensional object molding apparatus of the present invention.
【図２】この発明の立体物造形装置の他の実施例を示す
全体模式説明図である。FIG. 2 is an overall schematic explanatory view showing another embodiment of the three-dimensional object molding apparatus of the present invention.
【図３】この発明の立体物造型装置の工程の流れを示す
フローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a flow of steps of the three-dimensional object molding apparatus of the present invention.
１ 立体物造形装置 ２ コンピュータ ３ シート材 ５ 搬送装置 ６ 切断装置 ７ 固着装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-dimensional object molding device 2 Computer 3 Sheet material 5 Conveying device 6 Cutting device 7 Fixing device
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２２Ｃ 7/00 １１３ Ｂ２２Ｃ 7/02 １０３ 7/02 １０３ 9/06 Ｆ 9/06 Ｇ０６Ｆ 15/60 ６０１Ｄ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location B22C 7/00 113 B22C 7/02 103 7/02 103 9/06 F 9/06 G06F 15/60 601D
Claims (2)
報から等高線データを読み出し、そのプロファイル（輪
郭データ）を素材シートより最も歩留りよく切り出す板
取りソフトウェアを内蔵するコンピュータと、該コンピ
ュータの指示によりシート材を切断に最適な方向に回転
させる治具と、前記コンピュータの指示により材質及び
／又は厚さの異なる複数枚のシート材を収容部から一枚
ずつ搬送させる搬送装置と、搬送されてきたシート材を
前記コンピュータの等高線データに基づいて５軸制御に
よりＸ、Ｙ、Ｚ軸及び斜め方向の任意形状に切断する切
断装置と、切断後のシートを所定の架台上に搬送させる
搬送装置と、前記等高線データに基づいて該架台上に搬
送されてきたシート材表面に順次固着処理を施す固着装
置と、固着後のシート材の外周部分を切り離す切断装置
と、シート材の切りかすを収容部の所定の位置に搬送さ
せる搬送装置とを備えてなり、前記固着装置はシート材
を固着させるための異なる複数の固着手段を備えてな
り、これらのうちの任意の手段がコンピュータの指示に
より選択的に作動され、架台上のシート材表面に固着処
理を施してなることを特徴とする立体物造形装置。1. A computer which stores a three-dimensional graphic information, reads contour line data from the graphic information, and cuts out a profile (contour data) from the material sheet with the highest yield, and a computer having a built-in cutting software, and an instruction of the computer. A jig for rotating the sheet material in an optimal direction for cutting, and a conveying device for conveying a plurality of sheet materials having different materials and / or thicknesses from the accommodating section one by one according to the instructions of the computer. A cutting device for cutting the sheet material into an arbitrary shape in the X, Y, Z axes and an oblique direction by 5-axis control based on the contour data of the computer; and a conveying device for conveying the cut sheet onto a predetermined frame. A fixing device for sequentially performing a fixing process on the surface of the sheet material conveyed onto the pedestal based on the contour data, and a sheet after the fixing. A cutting device for separating the outer peripheral portion of the sheet material, and a conveying device for conveying the cutting dust of the sheet material to a predetermined position of the accommodating portion, wherein the fixing device is a plurality of different fixing means for fixing the sheet material. A three-dimensional object modeling apparatus, characterized in that any of these means is selectively operated according to an instruction of a computer, and a fixing process is performed on a surface of a sheet material on a pedestal.
を設けてなることを特徴とする請求項１記載の立体物造
型装置。2. The three-dimensional object molding apparatus according to claim 1, further comprising a polishing device in the three-dimensional object molding apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152189A JPH08318575A (en) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | Three-dimensional article shaping apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152189A JPH08318575A (en) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | Three-dimensional article shaping apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08318575A true JPH08318575A (en) | 1996-12-03 |
Family
ID=15535014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152189A Pending JPH08318575A (en) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | Three-dimensional article shaping apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
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