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公開番号2024148418
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023061525
出願日2023-04-05
発明の名称3Dプリンタ用ノズル装置及び3Dプリンタ
出願人前田建設工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類B28B 1/30 20060101AFI20241010BHJP(セメント,粘土,または石材の加工)
要約【課題】セメント系材料を用いる3Dプリンタにおいて、ノズル装置からの排出を一時停止する際に発生する垂れ及びこの垂れに起因して排出再開時に起こるタイムラグをなくし、これによって、製作物の品質低下を抑制する。
【解決手段】ポンプにより圧送されたプリント原料としてのセメント系材料を排出するための3Dプリンタ用ノズル装置であって、セメント系材料が流れるフレキシブルホースと、フレキシブルホースよりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホースが内部に挿入される管状体であって、管状体の周壁にフレキシブルホースが露出可能な開口を有する管状体と、管状体の外側から開口を通してフレキシブルホースの外周面を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置と、を備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ポンプにより圧送されたプリント原料としてのセメント系材料を排出するための３Ｄプリンタ用ノズル装置であって、
前記セメント系材料が流れるフレキシブルホースと、
前記フレキシブルホースよりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホースが内部に挿入される管状体であって、前記管状体の周壁に前記フレキシブルホースが露出可能な開口を有する管状体と、
前記管状体の外側から前記開口を通して前記フレキシブルホースの外周面を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置と、を備える
３Ｄプリンタ用ノズル装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記押圧装置は、
前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧可能なように設けられた押圧部材と、
前記押圧部材が前記外周面を押圧するように弾性力を付勢するバネ部材と、を含む
請求項１に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。
【請求項３】
前記押圧装置は、
前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧可能なように設けられた押圧部材と、
前記押圧部材が前記外周面を押圧し又は押圧を解除するように前記押圧部材を動作させる駆動部と、
前記ポンプが作動している時に前記押圧部材が前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧し、かつ前記ポンプが停止している時に前記押圧部材が前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧するのを解除するように、前記駆動部を制御する制御装置と、を含む
請求項１に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。
【請求項４】
前記管状体の下端部に設けられ、前記管状体の中心軸線に対して直交する方向に沿って延在する均し板を備える、
請求項２又は３に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。
【請求項５】
前記押圧部材は前記均し板の上面に設けられている
請求項４に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。
【請求項６】
前記管状体の周壁に形成された前記開口は、前記管状体の中心軸線を挟んで互いに対向する位置に配置された２つの開口を含み、
前記押圧部材は、
先端部が前記２つの開口の各々に挿入可能に配置された一対のクランパと、
前記均し板の上面に固定された支持部であって、前記一対のクランパが前記フレキシブルホースの前記外周面に対して進退可能なように、前記一対のクランパの基端部が回動可能に取り付けられた支持部と、
を含む
請求項５に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置と、
前記フレキシブルホースの上流側に連結された管路と、
前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記セメント系材料を前記フレキシブルホースに圧送するためのポンプと、
を備える
３Ｄプリンタ。
【請求項８】
前記３Ｄプリンタ用ノズル装置及び前記フレキシブルホースに連結される前記管路の連結部が３次元方向に移動可能に支持する支持装置をさらに備え、
前記３Ｄプリンタ用ノズル装置は、前記支持装置に対して取り外し可能に取り付けられている
請求項７に記載の３Ｄプリンタ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、３Ｄプリンタ用ノズル装置及び該３Ｄプリンタ用ノズル装置を備えた３Ｄプリンタに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンティング技術を応用し、プリント原料としてコンクリートやモルタル等のセメント系材料を用いて、建築物や構造物等の製作物を構築する技術が提案されている。この技術は、ステージの上方に配置されたノズル部から水分を含む粘性のセメント系材料を排出すると共に、ノズル部を３次元方向に動かし、ステージ上にコンピュータでモデリングされた２次元形状の層を形成し、これら複数の層を積み上げて３次元形状の積層物を形成する。
【０００３】
ステージ上にセメント系材料を積層する場合、排出口が下向きに向いているノズル部においては、セメント系材料の排出を一時停止する際に、セメント系材料は重量があるため、ノズル先端からセメント系材料が自重によって垂れてしまい、積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生する場合がある。なお、排出を一時停止せずに一筆書きで積層する場合には、積層物の形状の自由度が制限されてしまう。また、一時停止時にノズル部からセメント系材料の垂れが生じた場合、次に積層を再開する時にセメント系材料がノズル部から排出されるまでにタイムラグが生じてしまう。そのため、セメント系材料の排出を再開した箇所のセメント系材料が欠損し、製作物の品質低下につながるおそれがある。
【０００４】
特許文献１には、３Ｄプリンティング技術を応用し、セメント系材料を用いて建造物や構造物等の製作物を構築する装置が記載されている。この装置は、ノズル装置から粘性のセメント系材料をステージ上に排出するに際し、不連続な排出又は脈動により排出量が変動するのをなくし、これによって、ステージ上の積層物を形成する各層の幅や厚さの乱れをなくすことを課題としている。そして、セメント系材料の定量排出を可能とするために、プリント原料を一時貯留可能なシリンダ部の内部に定常速度で回転可能なスクリュを内蔵したノズル装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７１１７６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、粘性のセメント系材料の定量排出が可能になる手段は記載されているが、粘性のセメント系材料の排出を一時停止する時に垂れが発生し、かつ垂れの発生により積層を再開する時にセメント系材料がノズル部から吐出されるまでにタイムラグが生じるという問題点を解決する手段は記載されていない。
【０００７】
本開示は、上述する事情に鑑みてなされたもので、セメント系材料を用いる３Ｄプリンタにおいて、ノズル装置からの排出を一時停止する際に発生する垂れ及びこの垂れに起因して排出再開時に起こるタイムラグをなくし、これによって、製作物の品質低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置の一態様は、ポンプにより圧送されたプリント原料としてのセメント系材料を排出するための３Ｄプリンタ用ノズル装置であって、前記セメント系材料が流れるフレキシブルホースと、前記フレキシブルホースよりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホースが内部に挿入される管状体であって、前記管状体の周壁に前記フレキシブルホースが露出可能な開口を有する管状体と、前記管状体の外側から前記開口を通して前記フレキシブルホースの外周面を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置と、を備える。
【０００９】
また、本開示に係る３Ｄプリンタの一態様は、上述の３Ｄプリンタ用ノズル装置と、前記フレキシブルホースの上流側に連結された管路と、前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記セメント系材料を前記フレキシブルホースに圧送するためのポンプと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置及び３Ｄプリンタの一態様によれば、ノズル装置の下部排出口からのセメント系材料の排出を一時停止する時、一時停止後のセメント系材料の垂れを抑制できると共に、排出再開時にセメント系材料が実際に排出されるまでのタイムラグを抑制できる。これによって、一時停止後に積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生したり、排出再開時に積層箇所に欠損が発生するのを抑制できる。これによって、製作物の品質低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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