JPH08318575A - 立体物造形装置 - Google Patents
立体物造形装置Info
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- JPH08318575A JPH08318575A JP7152189A JP15218995A JPH08318575A JP H08318575 A JPH08318575 A JP H08318575A JP 7152189 A JP7152189 A JP 7152189A JP 15218995 A JP15218995 A JP 15218995A JP H08318575 A JPH08318575 A JP H08318575A
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Landscapes
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- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 任意の素材を自在に使用して、無人で簡便且
つ精度良く、しかも低いランニングコストで効率良く立
体物を製造することのできる装置の提供を目的とする。 【構成】 コンピュータ２と、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一枚
ずつ所定の架台上に搬送させ、この架台上にて前記シー
ト材を順次積層させる搬送装置５と、該架台上に搬送さ
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
基づいて一枚ずつ任意形状に切断する切断装置６と、シ
ート材表面に順次固着処理を施す固着装置７とを備えて
いる。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る。
つ精度良く、しかも低いランニングコストで効率良く立
体物を製造することのできる装置の提供を目的とする。 【構成】 コンピュータ２と、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一枚
ずつ所定の架台上に搬送させ、この架台上にて前記シー
ト材を順次積層させる搬送装置５と、該架台上に搬送さ
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
基づいて一枚ずつ任意形状に切断する切断装置６と、シ
ート材表面に順次固着処理を施す固着装置７とを備えて
いる。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る。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
体模式説明図である。
【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。
全体模式説明図である。
【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。
フローチャートである。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (2)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 前記立体物造型装置において、研磨装置
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152189A JPH08318575A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 立体物造形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152189A JPH08318575A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 立体物造形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08318575A true JPH08318575A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=15535014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152189A Pending JPH08318575A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 立体物造形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08318575A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10314891A (ja) * | 1997-05-16 | 1998-12-02 | Kioritz Corp | ダイカスト鋳造用中子 |
| US6146487A (en) * | 1998-07-10 | 2000-11-14 | Republic Of Korea | Rapid prototyping method for minimizing post processing |
| JP2001269990A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Teijin Ltd | クッション材成形金型の製造方法 |
| JP2001301060A (ja) * | 2000-04-21 | 2001-10-30 | Kira Corporation:Kk | シート積層式造形装置 |
| JP2004062025A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Trust System:Kk | 立体投影装置とこの装置に用いるスクリーン、並びに、投影方法 |
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