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JP5033114B2 - 3D modeling machine - Google Patents

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JP5033114B2
JP5033114B2 JP2008317880A JP2008317880A JP5033114B2 JP 5033114 B2 JP5033114 B2 JP 5033114B2 JP 2008317880 A JP2008317880 A JP 2008317880A JP 2008317880 A JP2008317880 A JP 2008317880A JP 5033114 B2 JP5033114 B2 JP 5033114B2
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英司 青木
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Nagano Japan Radio Co Ltd
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Description

本発明は、造形テーブルに対して射出ヘッドから造形用材料を射出して三次元造形物を造形する際に用いて好適な三次元造形機に関する。   The present invention relates to a three-dimensional modeling machine suitable for use in molding a three-dimensional structure by injecting a modeling material from an injection head onto a modeling table.

従来、造形テーブルに造形用材料をインクジェット方式等により射出する射出ヘッドとこの射出ヘッドを造形テーブルに対してXY方向及びZ方向に相対移動させる移動機構を具備することにより、三次元造形物を造形する三次元造形機としては、特許文献1で開示される三次元造形装置が知られている。   Conventionally, a three-dimensional structure is formed by providing an injection head for injecting a modeling material on a modeling table by an inkjet method or the like and a moving mechanism for moving the injection head relative to the modeling table in the XY direction and the Z direction. As a three-dimensional modeling machine to perform, a three-dimensional modeling apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.

同文献1で開示される三次元造形装置は、造形対象物を平行な複数の面で切断した各断面に対応する層体を所定の材料を吐出することによって形成し、層体を順次積層していくことで造形対象物の三次元造形物を生成する三次元造形装置であって、三次元造形物を形成するための造形用樹脂を吐出する造形用ノズルと、三次元造形物に着色を施すための複数色の着色剤を吐出する着色用ノズルとを設けたものであり、ノズルヘッド(射出ヘッド)をX軸およびY軸によって規定される平面内で移動させるXY方向駆動部を備えるとともに、ステージ(造形テーブル)を昇降させるZ方向駆動部を備えている。
特開2000−280356号公報
The three-dimensional modeling apparatus disclosed in the same document 1 forms a layer corresponding to each cross section obtained by cutting a modeling object by a plurality of parallel surfaces by discharging a predetermined material, and sequentially stacks the layers. A three-dimensional modeling apparatus that generates a three-dimensional modeling object of a modeling object by following the modeling nozzle for discharging a modeling resin for forming the three-dimensional modeling object, and coloring the three-dimensional modeling object And a coloring nozzle that discharges a plurality of colorants for application, and includes an XY direction driving unit that moves the nozzle head (injection head) within a plane defined by the X axis and the Y axis. The Z direction drive part which raises / lowers a stage (modeling table) is provided.
JP 2000-280356 A

ところで、上述した三次元造形装置をはじめ、従来の三次元造形機は次のような解決すべき課題が存在した。   By the way, the conventional 3D modeling machine including the above-described 3D modeling apparatus has the following problems to be solved.

第一に、射出ヘッドをY方向(射出ヘッドのライン方向に対して直角方向)へ移動させる際の移動ストロークが長くなるため、造形機全体が大型化しやすい。即ち、図7(b)に示すように、射出ヘッド3rを、造形材を射出する造形材用ヘッド3mrと三次元造形物以外の空間を埋めるサポート材を射出するサポート材用ヘッド3srにより構成するとともに、キャリッジMcrに、射出ヘッド3r,クリーニングローラ63r及び紫外線ランプ64rを一緒に搭載し、このキャリッジMcrをY方向へ移動させる場合、キャリッジMcrは、造形テーブル2rの一端より手前から移動を開始するとともに、造形テーブル2rの他端よりも過ぎた位置で移動を終了する必要があるため、造形機のY方向全長は、少なくとも、造形テーブル2rの寸法に対してキャリッジMcrの寸法の2倍の長さを加えた長さになる。   First, since the movement stroke when moving the injection head in the Y direction (perpendicular to the line direction of the injection head) becomes long, the entire modeling machine tends to be large. That is, as shown in FIG. 7B, the injection head 3r is configured by a modeling material head 3mr that injects a modeling material and a support material head 3sr that injects a supporting material that fills a space other than the three-dimensional structure. At the same time, when the ejection head 3r, the cleaning roller 63r, and the ultraviolet lamp 64r are mounted together on the carriage Mcr, and the carriage Mcr is moved in the Y direction, the carriage Mcr starts moving from one end of the modeling table 2r. At the same time, since it is necessary to end the movement at a position past the other end of the modeling table 2r, the total Y-direction length of the modeling machine is at least twice the dimension of the carriage Mcr with respect to the dimension of the modeling table 2r. It becomes the length which added the length.

第二に、造形スピードを速くする場合、Y方向におけるキャリッジMcrの移動速度を速くする必要があるが、この場合、キャリッジMcrを移動させる駆動機構(モータ)の大型化を招くのみならず、無用な振動や騒音も増加する。したがって、ガイド機構を含む駆動系の機械的強度や耐久性を高める必要があるとともに、造形機全体の耐振対策や防音対策が必要になるなど、造形機全体における部品や材料等に係わるコストアップを招く。しかも、将来的に造形スピードを速くするにも限界がある。   Secondly, when the modeling speed is increased, it is necessary to increase the movement speed of the carriage Mcr in the Y direction. In this case, the drive mechanism (motor) that moves the carriage Mcr is not only increased, but also unnecessary. Increased vibration and noise. Therefore, it is necessary to increase the mechanical strength and durability of the drive system including the guide mechanism, as well as to increase the costs related to parts and materials in the entire modeling machine, such as the need for anti-vibration measures and soundproofing measures for the entire modeling machine. Invite. Moreover, there is a limit to increasing the modeling speed in the future.

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した三次元造形機の提供を目的とするものである。   The object of the present invention is to provide a three-dimensional modeling machine that solves the problems in the background art.

本発明は、上述した課題を解決するため、造形用材料Rを造形テーブル2に射出する射出ヘッド3を搭載するキャリッジMcと、造形テーブル2に対してキャリッジMcをY方向に相対移動させるY方向移動機構Myと、造形テーブル2に対してキャリッジMcをZ方向に相対移動させるZ方向移動機構Mzとを備えてなる三次元造形機1を構成するに際して、Y方向移動機構Myを、キャリッジMcをY方向に移動させるY方向正側移動部Mynと、造形テーブル2をY方向であって、かつキャリッジMcの移動方向に対して反対方向に移動させるY方向逆側移動部Myrにより構成することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention includes a carriage Mc on which an injection head 3 for injecting the modeling material R onto the modeling table 2 is mounted, and a Y direction in which the carriage Mc is relatively moved with respect to the modeling table 2 in the Y direction. When configuring the three-dimensional modeling machine 1 including the moving mechanism My and the Z-direction moving mechanism Mz that moves the carriage Mc relative to the modeling table 2 in the Z direction, the Y-direction moving mechanism My and the carriage Mc are configured. A Y-direction positive side moving unit Myn that moves in the Y direction and a Y-direction reverse side moving unit Myr that moves the modeling table 2 in the Y direction and in the opposite direction to the moving direction of the carriage Mc. Features.

この場合、発明の好適な態様により、Y方向移動機構Myは、Y方向正側移動部MynによるキャリッジMcの移動速度とY方向逆側移動部Myrによる造形テーブル2の移動速度を同一速度に設定することができる。したがって、Y方向移動機構Myは、一対のベルトプーリ11,12間に架け渡した無端のタイミングベルト13を有するベルト循環移動部14とベルトプーリ11,12の一方を回転駆動する回転駆動部15とを備え、一対のベルトプーリ11,12間における一方側に位置するベルト部分13nにキャリッジMc側を結合してY方向正側移動部Mynを構成するとともに、一対のベルトプーリ11,12間における他方側に位置するベルト部分13rに造形テーブル2側を結合してY方向逆側移動部Myrを構成することができる。また、Y方向移動機構Myには、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置を検出する位置センサ16を設けるとともに、この位置センサ16の検出結果に基づいて、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置及び/又は相対速度をフィードバック制御する造形機制御部20を備えることができる。一方、射出ヘッド3は、三次元造形物Aを造形する造形材Raを射出する造形材用ヘッド3aと、三次元造形物A以外の空間を埋めるサポート材Rsを射出するサポート材用ヘッド3sを備えて構成できるとともに、造形材用ヘッド3a及び/又はサポート材用ヘッド3sには、X方向の全長に対応するドット数のノズルを有するラインヘッド3mを用いることができる。   In this case, according to a preferred aspect of the invention, the Y-direction moving mechanism My sets the moving speed of the carriage Mc by the Y-direction positive side moving part Myn and the moving speed of the modeling table 2 by the Y-direction reverse side moving part Myr to the same speed. can do. Therefore, the Y-direction moving mechanism My includes a belt circulation moving unit 14 having an endless timing belt 13 spanned between the pair of belt pulleys 11 and 12, and a rotation driving unit 15 that rotationally drives one of the belt pulleys 11 and 12. The carriage Mc side is coupled to the belt portion 13n located on one side between the pair of belt pulleys 11 and 12 to form the Y-direction positive side moving part Myn, and the other between the pair of belt pulleys 11 and 12 The Y-direction reverse side moving part Myr can be configured by coupling the modeling table 2 side to the belt portion 13r located on the side. Further, the Y-direction moving mechanism My is provided with a position sensor 16 for detecting the relative position in the Y direction between the carriage Mc and the modeling table 2, and based on the detection result of the position sensor 16, the carriage Mc and the modeling table 2 Y The modeling machine control part 20 which feedback-controls a direction relative position and / or a relative speed can be provided. On the other hand, the injection head 3 includes a modeling material head 3a for injecting a modeling material Ra for modeling the three-dimensional modeling object A, and a supporting material head 3s for injecting a support material Rs for filling a space other than the three-dimensional modeling object A. A line head 3m having nozzles of the number of dots corresponding to the entire length in the X direction can be used as the modeling material head 3a and / or the support material head 3s.

このような構成を有する本発明に係る三次元造形機1によれば、次のような顕著な効果を奏する。   According to the three-dimensional modeling machine 1 according to the present invention having such a configuration, the following remarkable effects can be obtained.

(1) キャリッジMcをY方向に移動させるY方向正側移動部Mynと、造形テーブル2をY方向であって、かつキャリッジMcの移動方向に対して反対方向に移動させるY方向逆側移動部Myrとにより、Y方向移動機構Myを構成したため、三次元造形機1のY方向全長は、造形テーブル2の寸法にキャリッジMcの寸法を加えた長さで足りる。したがって、従来の三次元造形機に対して、キャリッジMcのY方向寸法分だけサイズダウンが可能となり、三次元造形機1全体の小型コンパクト化を図れる。この結果、机等の上に載置できる卓上型の三次元造形機1も容易に実現できる。   (1) A Y-direction positive side moving unit Myn that moves the carriage Mc in the Y direction, and a Y-direction reverse side moving unit that moves the modeling table 2 in the Y direction and in the opposite direction to the moving direction of the carriage Mc. Since the Y-direction moving mechanism My is configured by Myr, the total length in the Y direction of the three-dimensional modeling machine 1 is sufficient by adding the dimension of the carriage Mc to the dimension of the modeling table 2. Therefore, the size can be reduced by the dimension in the Y direction of the carriage Mc with respect to the conventional 3D modeling machine, and the entire 3D modeling machine 1 can be made compact and compact. As a result, the desktop three-dimensional modeling machine 1 that can be placed on a desk or the like can be easily realized.

(2) キャリッジ又は造形テーブルの一方のみを単独で移動させる従来の三次元造形機に比べて、キャリッジMc及び造形テーブル2のそれぞれの移動速度を1/2まで低下させることができる。したがって、ガイド機構を含む駆動系における部品の小型化や耐久グレードを下げることができるとともに、造形機全体の耐振対策や防音対策も縮小することができるため、部品点数が増加したとしてもコストアップを招く不具合を回避できる。しかも、将来的な造形スピードの高速化にも容易かつ柔軟に対応できる。   (2) The moving speed of each of the carriage Mc and the modeling table 2 can be reduced to ½ compared to a conventional three-dimensional modeling machine that moves only one of the carriage or the modeling table alone. Therefore, it is possible to reduce the size and durability of the parts in the drive system including the guide mechanism, and to reduce the vibration and soundproofing measures of the entire modeling machine, so that even if the number of parts increases, the cost increases. The inconvenience can be avoided. Moreover, it can easily and flexibly cope with future increases in modeling speed.

(3) 好適な態様により、Y方向正側移動部MynによるキャリッジMcの移動速度とY方向逆側移動部Myrによる造形テーブル2の移動速度を同一速度に設定すれば、本発明に係る三次元造形機1のメリットを享受する観点から最も大きなパフォーマンスを得ることができる。したがって、キャリッジMcと造形テーブル2の移動速度は必ずしも同一である必要はなく、その比率はレイアウト等を考慮して任意に設定可能である。   (3) If the moving speed of the carriage Mc by the Y-direction positive side moving part Myn and the moving speed of the modeling table 2 by the Y-direction reverse side moving part Myr are set to the same speed according to a preferred embodiment, the three-dimensional The greatest performance can be obtained from the viewpoint of enjoying the merits of the modeling machine 1. Therefore, the movement speeds of the carriage Mc and the modeling table 2 do not necessarily have to be the same, and the ratio can be arbitrarily set in consideration of the layout and the like.

(4) 好適な態様により、一対のベルトプーリ11,12間に架け渡した無端のタイミングベルト13を有するベルト循環移動部14とベルトプーリ11,12の一方を回転駆動する回転駆動部15とを備え、一対のベルトプーリ11,12間における一方側に位置するベルト部分13nにキャリッジMc側を結合してY方向正側移動部Mynを構成するとともに、一対のベルトプーリ11,12間における他方側に位置するベルト部分13rに造形テーブル2側を結合してY方向逆側移動部Myrを構成すれば、部品点数の少ない比較的簡易な構造により容易に実施することができる。   (4) According to a preferred embodiment, a belt circulation moving unit 14 having an endless timing belt 13 spanned between a pair of belt pulleys 11 and 12 and a rotation driving unit 15 that rotationally drives one of the belt pulleys 11 and 12 are provided. And the carriage Mc side is coupled to the belt portion 13n located on one side between the pair of belt pulleys 11 and 12 to form the Y-direction positive side moving portion Myn, and the other side between the pair of belt pulleys 11 and 12 If the modeling table 2 side is coupled to the belt portion 13r positioned at the position Y to constitute the Y-direction reverse side moving portion Myr, it can be easily implemented with a relatively simple structure with a small number of parts.

(5) 好適な態様により、Y方向移動機構Myに、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置を検出する位置センサ16を設けるとともに、この位置センサ16の検出結果に基づいて、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置及び/又は相対速度をフィードバック制御する造形機制御部20を備えて構成すれば、キャリッジMc(射出ヘッド3)と造形テーブル2間の相対的なワウフラッタを検出できるため、キャリッジMcと造形テーブル2を同時に移動させる構成であっても高精度の位置制御及び/又は速度制御を行うことができる。   (5) According to a preferred embodiment, the Y-direction moving mechanism My is provided with a position sensor 16 for detecting the relative position of the carriage Mc and the modeling table 2 in the Y direction, and based on the detection result of the position sensor 16, the carriage Mc If a modeling machine control unit 20 that feedback-controls the Y-direction relative position and / or relative speed of the modeling table 2 is provided, the relative wow and flutter between the carriage Mc (injection head 3) and the modeling table 2 can be detected. Even with the configuration in which the carriage Mc and the modeling table 2 are moved simultaneously, highly accurate position control and / or speed control can be performed.

(6) 好適な態様により、造形材用ヘッド3a及び/又はサポート材用ヘッド3sに、X方向の全長に対応するドット数のノズルを有するラインヘッド3mを用いれば、造形テーブル2に対して射出ヘッド3をX方向へ相対移動させる機械的なX方向移動機構が不要になるため、構成の簡易化,部品点数の削減,小型化及び軽量化等の機械的な構造が不要になる様々なメリットを享受できる。   (6) According to a preferred embodiment, if the line head 3m having nozzles corresponding to the total length in the X direction is used for the modeling material head 3a and / or the support material head 3s, the injection is performed on the modeling table 2. Since the mechanical X-direction moving mechanism that moves the head 3 in the X direction is not required, various mechanical advantages such as simplification of configuration, reduction in the number of parts, miniaturization, and weight reduction are unnecessary. Can be enjoyed.

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。   Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.

まず、本実施形態に係る三次元造形機1の構成について、図1〜図5を参照して具体的に説明する。   First, the configuration of the three-dimensional modeling machine 1 according to the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS.

図1〜図4は、本実施形態に係る三次元造形機1の要部構成を示す。最初に、機械系の構成について説明する。80は造形機ベッドであり、この造形機ベッド80の上面に、造形テーブル2,射出ヘッド3を備えるキャリッジMc,Y方向移動機構My及びZ方向移動機構Mzをそれぞれ配設する。   1-4 shows the principal part structure of the three-dimensional modeling machine 1 which concerns on this embodiment. First, the configuration of the mechanical system will be described. Reference numeral 80 denotes a modeling machine bed. On the upper surface of the modeling machine bed 80, a carriage Mc including a modeling table 2 and an injection head 3, a Y direction moving mechanism My, and a Z direction moving mechanism Mz are arranged.

キャリッジMcは、起立した一対のサイドプレート31p,31qと、このサイドプレート31p,31q間に水平に架設したヘッドユニット支持フレーム32により構成するとともに、必要に応じてサイドプレート31p,31q間等に配する補強フレーム33f,33r(図4)を付設する。この場合、ヘッドユニット支持フレーム32及び補強フレーム33f,33rは、造形テーブル2上に造形される造形物の邪魔にならないように、各サイドプレート31p…の上端辺付近に配する。   The carriage Mc is constituted by a pair of upstanding side plates 31p, 31q and a head unit support frame 32 installed horizontally between the side plates 31p, 31q, and is arranged between the side plates 31p, 31q as necessary. Reinforcing frames 33f and 33r (FIG. 4) are attached. In this case, the head unit support frame 32 and the reinforcing frames 33f and 33r are arranged in the vicinity of the upper end side of each side plate 31p... So as not to obstruct the modeled object modeled on the model table 2.

Y方向移動機構Myは、Y方向正側移動部MynとY方向逆側移動部Myrにより構成し、キャリッジMcは、一方のY方向正側移動部MynによりY方向へ移動自在に支持される。Y方向正側移動部Mynは、造形機ベッド80の上面における両側の端部付近に、Y方向に沿って平行に配した一対のアウタリニアガイド34p,34qを備える。一方のアウタリニアガイド34pは、造形機ベッド80の上面に固定したガイドレール34prとこのガイドレール34prにスライド自在に装填する一対のスライダ34ps,34psを備えるとともに、他方のアウタリニアガイド34qは、造形機ベッド80の上面に固定したガイドレール34qrとこのガイドレール34qrにスライド自在に装填する一対のスライダ34qs,34qsを備える。一方、各サイドプレート31p,31qの下端辺には外側へ直角に折曲したスライダ取付部31pc,31qcをそれぞれ一体に設け、一方のスライダ取付部31pcの下面に離間した一対のスライダ34ps,34psを取付けるとともに、他方のスライダ取付部31qcの下面に離間した一対のスライダ34qs,34qsを取付ける。   The Y-direction moving mechanism My is composed of a Y-direction positive side moving part Myn and a Y-direction reverse side moving part Myr, and the carriage Mc is supported by one Y-direction positive side moving part Myn so as to be movable in the Y direction. The Y-direction positive side moving unit Myn includes a pair of outer linear guides 34p and 34q arranged in parallel along the Y direction in the vicinity of both end portions on the upper surface of the modeling machine bed 80. One outer linear guide 34p includes a guide rail 34pr fixed to the upper surface of the modeling machine bed 80 and a pair of sliders 34ps and 34ps slidably loaded on the guide rail 34pr, and the other outer linear guide 34q is a modeling tool. A guide rail 34qr fixed to the upper surface of the machine bed 80 and a pair of sliders 34qs and 34qs slidably loaded on the guide rail 34qr are provided. On the other hand, slider attachment portions 31pc and 31qc bent at right angles to the outside are integrally provided at the lower ends of the side plates 31p and 31q, respectively, and a pair of sliders 34ps and 34ps spaced apart from the lower surface of one slider attachment portion 31pc are provided. At the same time, a pair of sliders 34qs and 34qs spaced apart from each other are attached to the lower surface of the other slider mounting portion 31qc.

また、一方のアウタリニアガイド34pの内側(他方のアウタリニアガイド34q側)に位置する造形機ベッド80の上面には、Y方向正側移動部MynとY方向逆側移動部Myrに共用するベルト循環移動部14を配設する。ベルト循環移動部14は、Y方向に直角(Z方向)の回転軸を有する一対のベルトプーリ11,12間に架け渡した無端のタイミングベルト13を備え、このタイミングベルト13は、アウタリニアガイド34pの近傍に、当該アウタリニアガイド34pに対して平行に配するとともに、一対のベルトプーリ11,12はガイドレール34prの両端付近にそれぞれ配する。駆動側となる一方のベルトプーリ11の回転軸は造形機ベッド80の上面から下方の内部(下面側)に至らせ、Y方向回転駆動部15に接続する。Y方向回転駆動部15は、造形機ベッド80の内部に配したY方向サーボモータ36と、このY方向サーボモータ36の回転軸の回転をベルトプーリ11の回転軸に伝達可能に構成した回転伝達機構37を備える。そして、キャリッジMcの一方のサイドプレート31pの内面を、結合部材38,38を介して一対のベルトプーリ11,12間における一方側に位置するベルト部分13nに結合する。これにより、Y方向サーボモータ36の回転によりタイミングベルト13が循環移動し、キャリッジMcがガイドレール34pr…沿ってY方向に移動するY方向正側移動部Mynが構成される。   Further, on the upper surface of the modeling machine bed 80 located inside one outer linear guide 34p (on the other outer linear guide 34q side), a belt shared by the Y-direction positive side moving part Myn and the Y-direction reverse side moving part Myr. A circulation moving unit 14 is provided. The belt circulation moving unit 14 includes an endless timing belt 13 that is bridged between a pair of belt pulleys 11 and 12 having a rotation axis perpendicular to the Y direction (Z direction). The timing belt 13 includes an outer linear guide 34p. Is arranged in parallel to the outer linear guide 34p, and the pair of belt pulleys 11 and 12 are arranged near both ends of the guide rail 34pr. The rotational axis of one belt pulley 11 on the drive side is led from the upper surface of the modeling machine bed 80 to the lower inside (lower surface side) and connected to the Y-direction rotation drive unit 15. The Y-direction rotation drive unit 15 is configured to transmit the rotation of the Y-direction servomotor 36 disposed inside the modeling machine bed 80 and the rotation shaft of the Y-direction servomotor 36 to the rotation shaft of the belt pulley 11. A mechanism 37 is provided. Then, the inner surface of one side plate 31p of the carriage Mc is coupled to a belt portion 13n located on one side between the pair of belt pulleys 11 and 12 via coupling members 38 and 38. As a result, the Y-direction servomotor 36 rotates to circulate the timing belt 13, and the Y-direction positive side moving section Myn in which the carriage Mc moves in the Y-direction along the guide rails 34pr is configured.

他方、ベルト循環移動部14と他方のアウタリニアガイド34q間における造形機ベッド80の上面には、Y方向逆側移動部Myr及びこのY方向逆側移動部MyrによりY方向へ移動自在に支持される造形テーブル2を配する。Y方向逆側移動部Myrは、造形機ベッド80の上面におけるベルト循環移動部14と他方のアウタリニアガイド34q間であって、Y方向に沿って平行に配した一対のインナリニアガイド41p,41qを備える。一方のインナリニアガイド41pは、ベルト循環移動部14の近傍に配することにより造形機ベッド80の上面に固定したガイドレール41prとこのガイドレール41prにスライド自在に装填する一対のスライダ41ps,41psを備えるとともに、他方のインナリニアガイド41qは、他方のアウタリニアガイド34qの近傍に配することにより造形機ベッド80の上面に固定したガイドレール41qrとこのガイドレール41qrにスライド自在に装填する一対のスライダ41qs,41qsを備える。一方、造形テーブル2は、上面を平坦面に形成した正方形盤により形成し、下面の一側に、離間した一対のスライダ41ps,41psを取付けるとともに、下面の他側に、離間した一対のスライダ41qs,41qsを取付ける。そして、造形テーブル2の下面を結合部材43,43を介して一対のベルトプーリ11,12間における他方側に位置するベルト部分13rに結合する。これにより、Y方向サーボモータ36の回転によりタイミングベルト13が循環移動し、造形テーブル2がガイドレール41pr…沿ってY方向に移動するY方向逆側移動部Myrが構成される。   On the other hand, on the upper surface of the modeling machine bed 80 between the belt circulation moving part 14 and the other outer linear guide 34q, the Y direction reverse side moving part Myr and the Y direction reverse side moving part Myr are supported movably in the Y direction. The modeling table 2 is arranged. The Y direction reverse side moving part Myr is a pair of inner linear guides 41p, 41q arranged in parallel along the Y direction between the belt circulation moving part 14 and the other outer linear guide 34q on the upper surface of the modeling machine bed 80. Is provided. One inner linear guide 41p includes a guide rail 41pr fixed on the upper surface of the modeling machine bed 80 by being arranged in the vicinity of the belt circulation moving portion 14, and a pair of sliders 41ps and 41ps slidably loaded on the guide rail 41pr. The other inner linear guide 41q is provided in the vicinity of the other outer linear guide 34q so as to be fixed to the upper surface of the modeling machine bed 80 and a pair of sliders slidably loaded on the guide rail 41qr. 41qs and 41qs are provided. On the other hand, the modeling table 2 is formed of a square board having an upper surface formed on a flat surface, and a pair of spaced sliders 41ps and 41ps are attached to one side of the lower surface, and a pair of spaced sliders 41qs are disposed on the other side of the lower surface. , 41qs. And the lower surface of the modeling table 2 is couple | bonded with the belt part 13r located in the other side between a pair of belt pulleys 11 and 12 via the coupling members 43 and 43. FIG. Thereby, the timing belt 13 is circulated and moved by the rotation of the Y-direction servomotor 36, and the Y-direction reverse side moving section Myr is configured in which the modeling table 2 moves in the Y-direction along the guide rails 41pr.

このように、一対のベルトプーリ11,12間に架け渡した無端のタイミングベルト13を有するベルト循環移動部14とベルトプーリ11,12の一方を回転駆動する回転駆動部15とを備え、一対のベルトプーリ11,12間における一方側に位置するベルト部分13nに射出ヘッド3側となるキャリッジMcを結合してY方向正側移動部Mynを構成するとともに、一対のベルトプーリ11,12間における他方側に位置するベルト部分13rに造形テーブル2を結合してY方向逆側移動部Myrを構成すれば、部品点数の少ない比較的簡易な構造により容易に実施することができる。しかも、これにより、Y方向正側移動部MynによるキャリッジMcの移動速度とY方向逆側移動部Myrによる造形テーブル2の移動速度を同一速度に設定できるため、本発明に係る三次元造形機1のメリットを享受する観点から最も大きなパフォーマンスを得ることができる。したがって、キャリッジMcと造形テーブル2の移動速度は必ずしも同一である必要はなく、その比率はレイアウト等を考慮して任意に設定可能である。   As described above, the belt circulation moving unit 14 having the endless timing belt 13 spanned between the pair of belt pulleys 11 and 12 and the rotation driving unit 15 that rotationally drives one of the belt pulleys 11 and 12 are provided. A carriage Mc on the ejection head 3 side is coupled to a belt portion 13n located on one side between the belt pulleys 11 and 12 to form the Y-direction positive side moving portion Myn, and the other between the pair of belt pulleys 11 and 12 If the modeling table 2 is coupled to the belt portion 13r located on the side to form the Y-direction reverse side moving portion Myr, it can be easily implemented with a relatively simple structure with a small number of parts. In addition, since the moving speed of the carriage Mc by the Y-direction positive side moving unit Myn and the moving speed of the modeling table 2 by the Y-direction reverse side moving unit Myr can be set to the same speed, the three-dimensional modeling machine 1 according to the present invention. The greatest performance can be obtained from the viewpoint of enjoying the benefits of. Therefore, the movement speeds of the carriage Mc and the modeling table 2 do not necessarily have to be the same, and the ratio can be arbitrarily set in consideration of the layout and the like.

さらに、Z方向移動機構Mzはヘッドユニット支持フレーム32により支持される。Z方向移動機構Mzは、ボールねじ機構51を備え、このボールねじ機構51のナット部51nはヘッドユニット支持フレーム32の中間位置に固定する。また、ナット部51nの両側にはヘッドユニット支持フレーム32から直角に突出する一対のガイド部材52p,52qを固定し、各ガイド部材52p,52qの対向面に形成した一対のガイド凹部によりスライドプレート53をZ方向(上下方向)へスライド自在に支持する。一方、スライドプレート53の上端には取付部材54を介してZ方向サーボモータ55を取付けるとともに、Z方向サーボモータ55の回転軸にはボールねじ機構51のスクリュ部51sの上端を結合する。このスクリュ部51sの軸方向がZ方向となる。そして、射出ヘッド3を搭載するヘッドユニット61をスライドプレート53の下端に取付ける。   Further, the Z-direction moving mechanism Mz is supported by the head unit support frame 32. The Z-direction moving mechanism Mz includes a ball screw mechanism 51, and a nut portion 51 n of the ball screw mechanism 51 is fixed at an intermediate position of the head unit support frame 32. Further, a pair of guide members 52p and 52q projecting at right angles from the head unit support frame 32 is fixed to both sides of the nut portion 51n, and the slide plate 53 is formed by a pair of guide recesses formed on the opposing surfaces of the guide members 52p and 52q. Is slidably supported in the Z direction (vertical direction). On the other hand, a Z-direction servomotor 55 is attached to the upper end of the slide plate 53 via an attachment member 54, and the upper end of the screw portion 51 s of the ball screw mechanism 51 is coupled to the rotation shaft of the Z-direction servomotor 55. The axial direction of the screw part 51s is the Z direction. Then, the head unit 61 on which the injection head 3 is mounted is attached to the lower end of the slide plate 53.

ヘッドユニット61は、逆トレー形のハウジング部62を備え、このハウジング部62の上面をスライドプレート53の下端に固定するとともに、ハウジング部62の下面に、造形時移動方向の前側から後側へ、射出ヘッド3,クリーニングローラ63及び紫外線(UV)ランプ64を順番に配設する。射出ヘッド3は、造形用材料Rを造形テーブル2に射出する機能を有し、三次元造形物Aを造形する造形材Raを射出する造形材用ヘッド3aと、三次元造形物A以外の空間を埋めるサポート材Rsを射出するサポート材用ヘッド3sを備える。造形材用ヘッド3aとサポート材用ヘッド3sには、それぞれ図5に示すようなラインヘッド3m…を用いる。ラインヘッド3mは、X方向の全長に対応するドット数のノズル(ピエゾアクチュエータ)を備えている。例示のラインヘッド3mは、X方向の全長がA4サイズの短辺に対応しており、4.25インチの幅に2.656個(ドット)のノズルを配した二本のヘッド体を直線上に並べて使用する。造形材用ヘッド3aとサポート材用ヘッド3sに、このようなラインヘッド3mを用いれば、造形テーブル2に対して、造形材用ヘッド3aとサポート材用ヘッド3sをX方向へ相対移動させる機械的なX方向移動機構が不要になるため、構成の簡易化,部品点数の削減,小型化及び軽量化等の機械的な構造が不要になる様々なメリットを享受できる。また、ハウジング部62の上面には駆動モータ65を取付け、この駆動モータ65の回転軸とクリーニングローラ63の回転軸は、図2に示す回転伝達部66により回転伝達可能に接続する。   The head unit 61 includes an inverted tray-shaped housing part 62, and the upper surface of the housing part 62 is fixed to the lower end of the slide plate 53, and on the lower surface of the housing part 62 from the front side to the rear side in the movement direction during modeling, An ejection head 3, a cleaning roller 63, and an ultraviolet (UV) lamp 64 are arranged in order. The injection head 3 has a function of injecting the modeling material R onto the modeling table 2, and the modeling material head 3a for injecting the modeling material Ra for modeling the three-dimensional modeling object A, and a space other than the three-dimensional modeling object A The support material head 3s for injecting the support material Rs that fills the substrate is provided. Line heads 3m as shown in FIG. 5 are used for the modeling material head 3a and the support material head 3s, respectively. The line head 3m includes nozzles (piezo actuators) having the number of dots corresponding to the entire length in the X direction. The example line head 3m has a total length in the X direction corresponding to a short side of A4 size, and has two head bodies arranged in a straight line with 2.656 nozzles arranged in a 4.25 inch width. Use them side by side. If such a line head 3m is used for the modeling material head 3a and the support material head 3s, the modeling material head 3a and the support material head 3s are moved relative to the modeling table 2 in the X direction. Since a simple X-direction moving mechanism is not required, it is possible to enjoy various merits that a mechanical structure such as simplification of the configuration, reduction in the number of parts, reduction in size and weight is unnecessary. Further, a drive motor 65 is attached to the upper surface of the housing portion 62, and the rotation shaft of the drive motor 65 and the rotation shaft of the cleaning roller 63 are connected by a rotation transmission portion 66 shown in FIG.

他方、図4は、パージ機構部91を示す。後述するように、造形時にキャリッジMcがY方向における造形開始位置から造形終了位置まで移動した場合、造形テーブル2もキャリッジMcのホームポジション側へ移動する。このため、造形終了位置では、キャリッジMcの下方に造形テーブル2が存在しないため、造形テーブル2のホームポジションに、造形機ベッド80の上面から下方内部に貫通する開口部81を形成し、この開口部81の下方に、昇降機構92により昇降可能に支持される回収トレイ93を配設する。これにより、造形終了位置において、図4に示すように、ヘッドユニット61を下降させるとともに、回収トレイ93を昇降機構92により開口部81を通して上昇させることにより、射出ヘッド3のパージ処理を行うことができる。   On the other hand, FIG. 4 shows the purge mechanism 91. As will be described later, when the carriage Mc moves from the modeling start position in the Y direction to the modeling end position during modeling, the modeling table 2 also moves to the home position side of the carriage Mc. For this reason, since the modeling table 2 does not exist below the carriage Mc at the modeling end position, an opening 81 that penetrates from the upper surface of the modeling machine bed 80 to the lower inside is formed at the home position of the modeling table 2. A collection tray 93 supported by an elevating mechanism 92 so as to be movable up and down is disposed below the portion 81. Accordingly, as shown in FIG. 4, at the modeling end position, the head unit 61 is lowered, and the collection tray 93 is raised by the lifting mechanism 92 through the opening 81 to perform the purge processing of the injection head 3. it can.

次に、電気系(制御系)の構成について説明する。20は三次元造形機1に搭載する造形機制御部を示す。また、Y方向移動機構Myには、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置を検出する位置センサ16を設ける。位置センサ16は、図1に示すように、造形テーブル2の端辺における側面に取付けた被検出部16sと、この被検出部16sの位置(絶対位置)を検出する検出部16dからなるリニアエンコーダ等を用いることができる。そして、この位置センサ16(検出部16d)を造形機制御部20の入力ポートに接続するとともに、Y方向サーボモータ36を造形機制御部20の出力ポートに接続する。これにより、位置センサ16は、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置を検出できるため、造形機制御部20は、位置センサ16の検出結果に基づいてサーボモータ36を駆動制御し、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置及び/又は相対速度をフィードバック制御することができる。このような位置センサ16を設ければ、キャリッジMcと造形テーブル2間の相対的なワウフラッタの検出が可能になるため、キャリッジMcと造形テーブル2を同時に移動させる構成であっても高精度の位置制御及び/又は速度制御を行うことができる。   Next, the configuration of the electric system (control system) will be described. Reference numeral 20 denotes a modeling machine control unit mounted on the three-dimensional modeling machine 1. Further, the Y-direction moving mechanism My is provided with a position sensor 16 for detecting the relative position in the Y direction between the carriage Mc and the modeling table 2. As shown in FIG. 1, the position sensor 16 is a linear encoder including a detected portion 16 s attached to a side surface of the modeling table 2 and a detecting portion 16 d that detects the position (absolute position) of the detected portion 16 s. Etc. can be used. The position sensor 16 (detection unit 16d) is connected to the input port of the modeling machine control unit 20, and the Y-direction servomotor 36 is connected to the output port of the modeling machine control unit 20. Thereby, since the position sensor 16 can detect the relative position in the Y direction between the carriage Mc and the modeling table 2, the modeling machine control unit 20 drives and controls the servo motor 36 based on the detection result of the position sensor 16, and the carriage Mc. And the Y-direction relative position and / or relative speed of the modeling table 2 can be feedback-controlled. If such a position sensor 16 is provided, the relative wow and flutter between the carriage Mc and the modeling table 2 can be detected. Therefore, even if the carriage Mc and the modeling table 2 are moved simultaneously, a highly accurate position can be obtained. Control and / or speed control can be performed.

さらに、Z方向サーボモータ55には、このZ方向サーボモータ55の回転を検出するロータリエンコーダ57を付設する。そして、このZ方向サーボモータ55を造形機制御部20の出力ポートに接続するとともに、ロータリエンコーダ57を造形機制御部20の入力ポートに接続する。これにより、ロータリエンコーダ57は、ヘッドユニット61(射出ヘッド3)のZ方向位置を検出できるため、造形機制御部20は、ロータリエンコーダ57の検出結果に基づいてサーボモータ55を駆動制御し、ヘッドユニット61のZ方向位置をフィードバック制御することができる。また、ヘッドユニット61に備える造形材用ヘッド3a及びサポート材用ヘッド3sは、造形機制御部20の信号出力ポートに接続するとともに、クリーニングローラ63を回転させる駆動モータ65及び紫外線ランプ64は、それぞれ造形機制御部20の駆動出力ポートに接続する。   Further, the Z-direction servomotor 55 is provided with a rotary encoder 57 that detects the rotation of the Z-direction servomotor 55. The Z-direction servomotor 55 is connected to the output port of the modeling machine control unit 20, and the rotary encoder 57 is connected to the input port of the modeling machine control unit 20. Thereby, since the rotary encoder 57 can detect the position of the head unit 61 (injection head 3) in the Z direction, the modeling machine control unit 20 drives and controls the servo motor 55 based on the detection result of the rotary encoder 57, and the head The position of the unit 61 in the Z direction can be feedback controlled. Further, the modeling material head 3a and the support material head 3s provided in the head unit 61 are connected to the signal output port of the modeling machine control unit 20, and the driving motor 65 and the ultraviolet lamp 64 that rotate the cleaning roller 63 are respectively provided. Connect to the drive output port of the modeling machine control unit 20.

なお、本実施形態に係る三次元造形機1は、図1に示すように、外部のコンピュータ70に接続して使用する。この場合、三次元造形機1に内蔵する造形機制御部20は、有線手段(USBケーブル等)71又は無線手段(無線LAN等)によりコンピュータ70に接続する。このコンピュータ70には、汎用的なパソコン(パーソナルコンピュータ)等の各種コンピューティング装置を利用できる。したがって、コンピュータ70には、三次元造形機1を総合的に制御するためのアプリケーションソフトウェア及び各種データ(データベース)が格納又は登録されている。   The three-dimensional modeling machine 1 according to the present embodiment is used by connecting to an external computer 70 as shown in FIG. In this case, the modeling machine control unit 20 built in the 3D modeling machine 1 is connected to the computer 70 by wired means (USB cable or the like) 71 or wireless means (wireless LAN or the like). As the computer 70, various computing devices such as a general-purpose personal computer (personal computer) can be used. Therefore, the computer 70 stores or registers application software and various data (database) for comprehensively controlling the 3D modeling machine 1.

次に、本実施形態に係る三次元造形機1の動作及び使用方法について、図1〜図7を参照して説明する。   Next, operation | movement and the usage method of the three-dimensional modeling machine 1 which concern on this embodiment are demonstrated with reference to FIGS.

最初に、Y方向移動機構My(Y方向正側移動部Myn及びY方向逆側移動部Myr)とZ方向移動機構Mzの各動作について説明する。Y方向移動機構Myは、Y方向回転駆動部15におけるY方向サーボモータ36の回転動作によりプーリ11が回転し、タイミングベルト13が循環移動する。これにより、プーリ11と12間における一方側に位置するベルト部分13nはY方向一方側(正側)に移動し、このベルト部分13nに結合したキャリッジMcもガイドレール34pr…沿ってY方向一方側(正側)に移動する。また、プーリ11と12間における他方側に位置するベルト部分13rはY方向他方側(逆側)に移動し、このベルト部分13rに結合した造形テーブル2もガイドレール41pr…沿ってY方向他方側(逆側)に移動する。この際、位置センサ16により、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置が検出され、この検出結果(検出値)が造形機制御部20に付与される。他方、造形機制御部20には、コンピュータ70からY方向に対する位置及び/又は速度に係わる指令値が付与されるため、造形機制御部20は位置センサ16からの検出値とコンピュータ70からの指令値に基づいて、キャリッジMcと造形テーブル2のY方向相対位置及び/又は相対速度が指令値に一致するように、Y方向サーボモータ36を駆動制御(フィードバック制御)する。   First, each operation of the Y direction moving mechanism My (the Y direction positive side moving unit Myn and the Y direction reverse side moving unit Myr) and the Z direction moving mechanism Mz will be described. In the Y-direction moving mechanism My, the pulley 11 is rotated by the rotation operation of the Y-direction servo motor 36 in the Y-direction rotation driving unit 15, and the timing belt 13 is circulated and moved. As a result, the belt portion 13n located on one side between the pulleys 11 and 12 moves to one side (positive side) in the Y direction, and the carriage Mc coupled to the belt portion 13n also moves along the guide rail 34pr. Move to (positive side). Further, the belt portion 13r located on the other side between the pulleys 11 and 12 moves to the other side (reverse side) in the Y direction, and the modeling table 2 coupled to the belt portion 13r also moves along the guide rail 41pr. Move to the opposite side. At this time, the position sensor 16 detects the relative position in the Y direction between the carriage Mc and the modeling table 2, and this detection result (detected value) is given to the modeling machine control unit 20. On the other hand, since the command value related to the position and / or speed in the Y direction is given from the computer 70 to the modeling machine control unit 20, the modeling machine control unit 20 detects the detected value from the position sensor 16 and the command from the computer 70. Based on the value, the Y-direction servomotor 36 is driven and controlled (feedback control) so that the Y-direction relative position and / or the relative speed between the carriage Mc and the modeling table 2 match the command value.

一方、Z方向移動機構Mzは、Z方向サーボモータ55の回転動作により、ボールねじ機構51のスクリュ部51sが回転する。このスクリュ部51sに螺合するナット部51nはヘッドユニット支持フレーム32(キャリッジMc)に固定されているため、スクリュ部51sの回転によりサーボモータ55、更には、スライドプレート53がガイドプレート52p,52qのガイド凹部にガイドされて昇降する。即ち、スライドプレート53の下端に支持されたヘッドユニット61がZ方向に移動する。この際、ロータリエンコーダ57により、サーボモータ55の回転(Z方向位置)が検出され、この検出結果(検出値)が造形機制御部20に付与される。他方、造形機制御部20には、コンピュータ70からZ方向に対する位置に係わる指令値が付与されるため、造形機制御部20はロータリエンコーダ57の検出値とコンピュータ70からの指令値に基づいて、ヘッドユニット61のZ方向位置が指令値に一致するように、Z方向サーボモータ55を駆動制御(フィードバック制御)する。   On the other hand, in the Z-direction moving mechanism Mz, the screw portion 51 s of the ball screw mechanism 51 is rotated by the rotation operation of the Z-direction servomotor 55. Since the nut portion 51n screwed to the screw portion 51s is fixed to the head unit support frame 32 (carriage Mc), the servo motor 55 and further the slide plate 53 are guided to the guide plates 52p and 52q by the rotation of the screw portion 51s. Ascends and descends while being guided by the guide recess. That is, the head unit 61 supported on the lower end of the slide plate 53 moves in the Z direction. At this time, the rotary encoder 57 detects the rotation (position in the Z direction) of the servo motor 55, and the detection result (detected value) is given to the modeling machine control unit 20. On the other hand, since the command value related to the position in the Z direction is given to the modeling machine control unit 20 from the computer 70, the modeling machine control unit 20 is based on the detection value of the rotary encoder 57 and the command value from the computer 70. Drive control (feedback control) of the Z-direction servomotor 55 is performed so that the Z-direction position of the head unit 61 matches the command value.

次に、三次元造形機1の造形動作について説明する。コンピュータ70には、造形を行う三次元造形物Aに対する造形用データが設定されるため、この造形用データに基づいて造形処理が行われる。造形原理は、インクジェットプリンタと同じ原理により造形テーブル2上に薄い造形層が順次プリントされることにより積層されていく。即ち、Y方向移動機構Myの動作により、キャリッジMcと造形テーブル2が同一速度でそれぞれ反対方向に移動し、造形材用ヘッド3aからZ方向における第一層目の造形用データに対応した造形材Raを射出するとともに、造形材Raが射出される三次元造形物Aに対応する部分以外の部分にサポート材用ヘッド3sからサポート材Rsを射出する射出動作を、X方向ライン毎に順次行う。この際、ラインヘッド3m…を用いるため、図5に示すように、X方向のライン全長分を同時に射出する。第一層目の厚さは0.1〔mm〕程度となり、造形材Raとサポート材Rsにより第一層目の層面が全て埋められる。   Next, the modeling operation of the three-dimensional modeling machine 1 will be described. Since modeling data for the three-dimensional model A to be modeled is set in the computer 70, modeling processing is performed based on the modeling data. The modeling principle is laminated by sequentially printing a thin modeling layer on the modeling table 2 according to the same principle as an ink jet printer. That is, by the operation of the Y-direction moving mechanism My, the carriage Mc and the modeling table 2 move in the opposite directions at the same speed, and the modeling material corresponding to the modeling data of the first layer in the Z direction from the modeling material head 3a. While injecting Ra, the injection operation of injecting the support material Rs from the support material head 3s to the portions other than the portion corresponding to the three-dimensional structure A from which the modeling material Ra is injected is sequentially performed for each X-direction line. At this time, since the line heads 3m are used, the entire length of the line in the X direction is simultaneously ejected as shown in FIG. The thickness of the first layer is about 0.1 [mm], and the layer surface of the first layer is entirely filled with the modeling material Ra and the support material Rs.

また、射出ヘッド3から射出が行われた後は、回転するクリーニングローラ63により第一層目の層面(上面)が平坦面となるように整える(クリーニングする)とともに、紫外線ランプ64による紫外線を第一層目に照射して第一層目の硬化促進を行う。図6はキャリッジMcと造形テーブル2の位置関係を示し、図6(a)は造形開始位置を、図6(b)はキャリッジMcと造形テーブル2が同一速度で反対方向に移動し、中間付近で交差する位置を、図6(c)は一層分の造形ストロークが終了した造形終了位置をそれぞれ示す。図6(c)から明らかなように、一層分が終了した造形終了位置ではキャリッジMcと造形テーブル2の位置が入れ替わった状態となる。したがって、この位置で前述したパージ機構部91により射出ヘッド3に対するパージ処理を行うことができる。なお、図6(c)に示すように、キャリッジMcが造形テーブル2を通過した後は、位置センサ16によるフィードバック制御はできなくなるが、射出ヘッド3による射出動作は終了しているため、移動速度や位置に対する制御精度はさほど要求されない。このため、フィードバック制御はできなくなった以降は、オープンループ制御によりキャリッジMcと造形テーブル2を造形終了位置まで移動させればよい。   Further, after the ejection from the ejection head 3, the rotating cleaning roller 63 adjusts (cleans) the layer surface (upper surface) of the first layer to be a flat surface, and the ultraviolet light from the ultraviolet lamp 64 is applied to the first surface. The first layer is irradiated to accelerate the curing of the first layer. FIG. 6 shows the positional relationship between the carriage Mc and the modeling table 2. FIG. 6 (a) shows the modeling start position, FIG. 6 (b) shows that the carriage Mc and the modeling table 2 move in the opposite direction at the same speed, and the vicinity of the middle. FIG. 6C shows the position where the modeling stroke for one layer is completed. As is clear from FIG. 6C, the position of the carriage Mc and the modeling table 2 is switched at the modeling end position where one layer is completed. Accordingly, the purge process for the ejection head 3 can be performed by the purge mechanism 91 described above at this position. As shown in FIG. 6C, after the carriage Mc passes the modeling table 2, feedback control by the position sensor 16 cannot be performed, but since the injection operation by the injection head 3 has ended, the movement speed Control accuracy for position and position is not so required. For this reason, after feedback control is no longer possible, the carriage Mc and the modeling table 2 may be moved to the modeling end position by open loop control.

第一層目が終了したならキャリッジMcと造形テーブル2をホームポジションに戻す。そして、造形テーブル2を第二層目に対応する変位量だけZ方向へ下降させるとともに、上述した第一層目と同様の処理手順により第二層目以降、即ち、第二層目から第n層目(最終層)まで順次造形処理を実行する。最終層まで造形処理が終了したなら造形体を薬液に漬けるなどによりサポート材Rsを除去すれば、目的の三次元造形物Aを得ることができる。   When the first layer is completed, the carriage Mc and the modeling table 2 are returned to the home position. Then, the modeling table 2 is lowered in the Z direction by a displacement corresponding to the second layer, and the second and subsequent layers, i.e., the second layer to the nth, by the same processing procedure as the first layer described above. The modeling process is sequentially executed up to the layer (final layer). If the modeling process is completed up to the final layer, the target three-dimensional model A can be obtained by removing the support material Rs by, for example, immersing the modeled body in a chemical solution.

よって、このような本実施形態に係る三次元造形機1によれば、キャリッジMcをY方向に移動させるY方向正側移動部Mynと、造形テーブル2をY方向であって、かつキャリッジMcの移動方向に対して反対方向に移動させるY方向逆側移動部Myrとにより、Y方向移動機構Myを構成したため、三次元造形機1のY方向全長は、造形テーブル2の寸法にキャリッジMcの寸法を加えた長さで足りる。したがって、従来の三次元造形機に対して、キャリッジMcのY方向寸法分だけサイズダウンが可能となり、三次元造形機1全体の小型コンパクト化を図れる。この結果、机等の上に載置できる卓上型の三次元造形機1も容易に実現できる。   Therefore, according to the three-dimensional modeling machine 1 according to this embodiment, the Y-direction positive side moving unit Myn that moves the carriage Mc in the Y direction and the modeling table 2 in the Y direction and the carriage Mc Since the Y-direction moving mechanism My is configured by the Y-direction reverse side moving unit Myr that moves in the opposite direction to the moving direction, the total length in the Y direction of the three-dimensional modeling machine 1 is the dimension of the carriage Mc. The length added is sufficient. Therefore, the size can be reduced by the dimension in the Y direction of the carriage Mc with respect to the conventional 3D modeling machine, and the entire 3D modeling machine 1 can be made compact and compact. As a result, the desktop three-dimensional modeling machine 1 that can be placed on a desk or the like can be easily realized.

図7は、本実施形態に係る三次元造形機1と一般的な(従来の)三次元造形機1rの大きさを対比したものであり、図7(a)は本実施形態に係る三次元造形機1を示し、図7(b)は一般的な三次元造形機1rを示す。図7から明らかなように、本実施形態に係る三次元造形機1は、一般的な三次元造形機1rに対して、Y方向の全長を長さLrだけサイズダウンすることができる。この長さLrは、キャリッジMcのY方向における寸法Lhに相当する。例示の射出ヘッド3は、A4サイズを想定しているため、この条件の場合、クリーニングローラ63及び紫外線ランプ64を含むキャリッジMcのY方向寸法は、造形テーブル2のY方向寸法は同程度の寸法となる。したがって、三次元造形機1のY方向のサイズは、一般的な三次元造形機1rの2/3程度までサイズダウン可能となる。   FIG. 7 compares the size of the three-dimensional modeling machine 1 according to the present embodiment with a general (conventional) three-dimensional modeling machine 1r, and FIG. 7A shows the three-dimensional modeling according to the present embodiment. The modeling machine 1 is shown, FIG.7 (b) shows the general three-dimensional modeling machine 1r. As is apparent from FIG. 7, the three-dimensional modeling machine 1 according to this embodiment can reduce the overall length in the Y direction by a length Lr with respect to a general three-dimensional modeling machine 1r. This length Lr corresponds to the dimension Lh of the carriage Mc in the Y direction. Since the exemplary injection head 3 assumes an A4 size, under this condition, the Y direction dimension of the carriage Mc including the cleaning roller 63 and the ultraviolet lamp 64 is approximately the same as the Y direction dimension of the modeling table 2. It becomes. Therefore, the size in the Y direction of the 3D modeling machine 1 can be reduced to about 2/3 that of a general 3D modeling machine 1r.

また、キャリッジ又は造形テーブルの一方のみを単独で移動させる従来の三次元造形機に比べて、キャリッジMc及び造形テーブル2のそれぞれの移動速度を1/2まで低下させることができる。したがって、ガイド機構を含む駆動系における部品の小型化や耐久グレードを下げることができるとともに、造形機全体の耐振対策や防音対策も縮小することができるため、部品点数が増加したとしてもコストアップを来す不具合を回避でき、しかも、将来的な造形スピードの高速化にも容易かつ柔軟に対応できる。   Further, the moving speed of each of the carriage Mc and the modeling table 2 can be reduced to ½ as compared with a conventional three-dimensional modeling machine that moves only one of the carriage and the modeling table alone. Therefore, it is possible to reduce the size and durability of the parts in the drive system including the guide mechanism, and to reduce the vibration and soundproofing measures of the entire modeling machine, so that even if the number of parts increases, the cost increases. Incoming defects can be avoided, and future modeling speeds can be increased easily and flexibly.

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。例えば、Z方向移動機構Mzは、射出ヘッド3をZ方向に移動させる場合を示したが、造形テーブル2をZ方向に移動させる場合を排除するものではない。また、Z方向における位置検出は、Z方向サーボモータ55に付設したロータリエンコーダ57を用いた場合を示したが、位置センサ16と同様のリニアエンコーダ等を用いてもよい。さらに、射出ヘッド3(造形材用ヘッド3a,サポート材用ヘッド3s)として、X方向の全長に対応するドット数のノズルを有するラインヘッド3mを用いた場合を示したが、機械的なX方向移動機構を設けることにより、少ないドット数のノズルを有するラインヘッドをX方向へ反復移動させる形態であってもよい。なお、本発明に係る三次元造形機1は、小型コンパクト化を図れるため、特に、卓上型に構成して最適であるが、フロア設置型など各種タイプの三次元造形機にも同様に利用できる。   Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and departs from the gist of the present invention in the detailed configuration, shape, material, quantity, numerical value, and the like. It can be changed, added, or deleted as long as it is not. For example, although the Z direction moving mechanism Mz has shown the case where the injection head 3 is moved in the Z direction, the case where the modeling table 2 is moved in the Z direction is not excluded. Further, although the position detection in the Z direction is shown using the rotary encoder 57 attached to the Z direction servomotor 55, a linear encoder similar to the position sensor 16 or the like may be used. Furthermore, although the case where the line head 3m which has the nozzle of the dot number corresponding to the full length of a X direction was used as the injection | emission head 3 (the modeling material head 3a, the support material head 3s), the mechanical X direction was shown. A configuration may be employed in which a line head having a small number of dots is repeatedly moved in the X direction by providing a moving mechanism. Note that the 3D modeling machine 1 according to the present invention can be downsized and compact, and is particularly optimally configured as a desktop type, but can also be used for various types of 3D modeling machines such as a floor-mounted type. .

本発明の最良の実施形態に係る三次元造形機の要部の制御系を含む模式的平面構成図、FIG. 2 is a schematic plan configuration diagram including a control system of a main part of the three-dimensional modeling machine according to the best embodiment of the present invention; 同三次元造形機のキャリッジの一部断面を含む模式的側面構成図、Schematic side configuration diagram including a partial cross-section of the carriage of the 3D modeling machine, 同三次元造形機の要部を示す斜視構成図、The perspective block diagram which shows the principal part of the same three-dimensional modeling machine, 同三次元造形機のパージ機構部及びキャリッジの一部断面を含む模式的側面構成図、Schematic side view configuration diagram including a purge mechanism part of the three-dimensional modeling machine and a partial cross section of the carriage, 同三次元造形機の作用説明図、Action explanation diagram of the 3D modeling machine, 同三次元造形機におけるキャリッジと造形テーブルの位置関係を示す動作説明図、Operation explanatory diagram showing the positional relationship between the carriage and the modeling table in the 3D modeling machine, 同三次元造形機の効果説明図、Effect explanation diagram of the 3D modeling machine,

符号の説明Explanation of symbols

1:三次元造形機,2:造形テーブル,3:射出ヘッド,3a:造形材用ヘッド,3s:サポート材用ヘッド,3m:ラインヘッド,11:ベルトプーリ,12:ベルトプーリ,13:タイミングベルト,13n:一方側に位置するベルト部分,13r:他方側に位置するベルト部分,14:ベルト循環移動部,15:回転駆動部,16:位置センサ,20:造形機制御部,R:造形用材料,Ra:造形材,Rs:サポート材,A:三次元造形物,Mc:キャリッジ,My:Y方向移動機構,Myn:Y方向正側移動部,Myr:Y方向逆側移動部,Mz:Z方向移動機構   1: 3D modeling machine, 2: modeling table, 3: injection head, 3a: modeling material head, 3s: support material head, 3m: line head, 11: belt pulley, 12: belt pulley, 13: timing belt , 13n: belt part located on one side, 13r: belt part located on the other side, 14: belt circulation moving part, 15: rotational drive part, 16: position sensor, 20: modeling machine control part, R: for modeling Material: Ra: Modeling material, Rs: Support material, A: Three-dimensional modeled object, Mc: Carriage, My: Y direction moving mechanism, Myn: Y direction positive side moving part, Myr: Y direction reverse side moving part, Mz: Z direction moving mechanism

Claims (6)

造形用材料を造形テーブルに射出する射出ヘッドを搭載するキャリッジと、前記造形テーブルに対して前記キャリッジをY方向に相対移動させるY方向移動機構と、前記造形テーブルに対して前記キャリッジをZ方向に相対移動させるZ方向移動機構とを備えてなる三次元造形機であって、前記Y方向移動機構を、前記キャリッジをY方向に移動させるY方向正側移動部と、前記造形テーブルを前記Y方向であって、かつ前記キャリッジの移動方向に対して反対方向に移動させるY方向逆側移動部により構成することを特徴とする三次元造形機。   A carriage that mounts an injection head that injects a modeling material onto a modeling table, a Y-direction moving mechanism that moves the carriage relative to the modeling table in the Y direction, and the carriage in the Z direction with respect to the modeling table A three-dimensional modeling machine comprising a Z-direction moving mechanism for relative movement, wherein the Y-direction moving mechanism includes a Y-direction positive side moving unit that moves the carriage in the Y-direction, and the modeling table in the Y-direction. A three-dimensional modeling machine comprising a Y-direction reverse side moving unit that moves the carriage in the direction opposite to the carriage movement direction. 前記Y方向移動機構は、前記Y方向正側移動部による前記キャリッジの移動速度と前記Y方向逆側移動部による前記造形テーブルの移動速度を同一速度に設定することを特徴とする請求項1記載の三次元造形機。   The Y-direction moving mechanism sets the moving speed of the carriage by the Y-direction positive side moving part and the moving speed of the modeling table by the Y-direction reverse side moving part to the same speed. 3D modeling machine. 前記Y方向移動機構は、一対のベルトプーリ間に架け渡した無端のタイミングベルトを有するベルト循環移動部と前記ベルトプーリの一方を回転駆動する回転駆動部とを備え、前記一対のベルトプーリ間における一方側に位置するベルト部分に前記キャリッジ側を結合して前記Y方向正側移動部を構成するとともに、前記一対のベルトプーリ間における他方側に位置するベルト部分に前記造形テーブル側を結合して前記Y方向逆側移動部を構成することを特徴とする請求項1又は2記載の三次元造形機。   The Y-direction moving mechanism includes a belt circulation moving unit having an endless timing belt spanned between a pair of belt pulleys, and a rotation driving unit that rotationally drives one of the belt pulleys. The carriage side is coupled to a belt portion located on one side to form the Y-direction positive side moving portion, and the modeling table side is coupled to a belt portion located on the other side between the pair of belt pulleys. The three-dimensional modeling machine according to claim 1, wherein the Y-direction reverse side moving unit is configured. 前記Y方向移動機構は、前記キャリッジと前記造形テーブルのY方向相対位置を検出する位置センサを備えるとともに、この位置センサの検出結果に基づいて、前記キャリッジと前記造形テーブルのY方向相対位置及び/又は相対速度をフィードバック制御する造形機制御部を備えることを特徴とする請求項1,2又は3記載の三次元造形機。   The Y-direction moving mechanism includes a position sensor that detects a Y-direction relative position between the carriage and the modeling table, and based on a detection result of the position sensor, a Y-direction relative position between the carriage and the modeling table and / or The three-dimensional modeling machine according to claim 1, further comprising a modeling machine control unit that feedback-controls the relative speed. 前記射出ヘッドは、三次元造形物を造形する造形材を射出する造形材用ヘッドと、三次元造形物以外の空間を埋めるサポート材を射出するサポート材用ヘッドを備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の三次元造形機。   The injection head includes a modeling material head that injects a modeling material for modeling a three-dimensional modeling object, and a support material head that injects a support material that fills a space other than the three-dimensional modeling object. The three-dimensional modeling machine in any one of 1-4. 前記造形材用ヘッド及び/又は前記サポート材用ヘッドには、前記X方向の全長に対応するドット数のノズルを有するラインヘッドを用いることを特徴とする請求項5記載の三次元造形機。   6. The three-dimensional modeling machine according to claim 5, wherein a line head having a number of nozzles corresponding to the total length in the X direction is used for the modeling material head and / or the support material head.
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