螺旋座標型 三次元造形機  基本構造

基本的な機構は、旋盤のネジきり加工と機械構造は同じであり、
ただ、主軸の回転角度とバイト切り込み送りを数値制御するだけのものである。

下図は基本機構を示したもので、駆動制御部は省略している。
(基本機構なので、ネジピッチを細かくする方法など細かい機構については触れません)


基本動作は、テーブルを回転させると螺子により回転角に比例してテーブルが上下する。
ヘッドが移動しなければ、螺旋(巻きバネ)をテーブル基準の立体線図を描く。 ネジ切りと同じ動作である。
ここで、テーブルの回転角に応じてヘッドを一次元移動すると、螺旋階段状の曲面を自在に描くことが出来る。
この螺旋階段のピッチを積層厚みとすれば。ピッチを分解能とする三次元形状を表現することが出来る。

(ピッチを無限小とすれば数学上の3次元空間を完全に表すことが出来る)

よって、この機構の長所は、
1 制御軸が2軸  (サーボ、ステッピングモーターが少なくなる)
2 可動軸が少ないので、結果ガタの累積が少なく精度が上がる。
3 軸は回転軸のみの構成が可能(ヘッドをカンチレバー式)で、低コストで剛性を高めることが容易である。
3 直線ガイドを用いないので、大型化、小型化が容易である。
4 構造が簡素なので、堅牢であり耐久性も向上する。

直交座標に対する短所は、指示三次元点に最短距離でアクセス出来ないことであるが
実用上大きな問題にならない。(必要ならネジラッチを用いれば解消可能)

三次元形状測定の場合はセンサーの距離(一次元)を1軸とするので、実質テーブルの回転角を測るだけで
手動による三次元測定器が低コストで作成できる。

最大の特徴は、高精度にて低コストである。

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