JP2018176734A - 適合可能なパッドを備えた真空管対象物クランプアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】印刷される各部品に特別なホルダが必要なく、３次元（３Ｄ）対象物である小さな対象物から大きな対象物をしっかりと所定の位置に保持する３Ｄ印刷システムのための万能対象物ホルダを提供する。
【解決手段】その上に印刷するための３次元対象物１１５を保持する万能対象物ホルダ１００は、格納式の吸引管１２０の端部に取り付けられた吸盤１３０のアレイを使用する。アレイは対象物に押し込まれ、対象物は印刷ヘッド１４０を表す基準表面１０８に押し付けられ、管を介して対象物をつかむ吸盤に真空を作用させる。吸盤１３０の吸盤壁は中空であり、真空が作用されたときにカップが堅くなるようにする微粒子で満たされている。
【選択図】図４

Description

本開示は、一般に、３次元（３Ｄ）対象物に印刷するためのシステムに関し、より詳細には、非生産環境において一般的な対象物を保持するように適合された装置に関する。

商業用物品印刷は、通常、物品の製造中に行われる。例えば、ボール表皮には、ボールが完成して膨張される前にパターンまたはロゴが印刷されている。その結果、潜在的な製品顧客が複数のプロチームまたは大学チームを支援する地域において、製品をカスタマイズする配布サイトなどの非製造施設は、様々なチームのロゴを載せる製品の在庫を維持する必要がある。在庫を維持するために、異なるロゴごとに正しい数の製品を注文することは問題になり得る。

非生産店でこれらの問題に対処する１つの方法は、印刷されていないバージョンの製品を保管し、配布サイトでパターンやロゴを印刷することである。画像コンテンツを３Ｄ対象物に付けるために、２次元（２Ｄ）媒体印刷技術のような既知の印刷技術を適応させることは困難であろう。印刷される表面は、比較的平坦な２次元表面として印刷ヘッドに提示されなければならないので、物品の部分を印刷ヘッドに平行な平面として提示するために、対象物を慎重に操作しなければならない。

これを達成する１つのＤｉｒｅｃｔ−ｔｏ−Ｏｂｊｅｃｔ印刷システムは、同時係属中であり本願の受取人に譲渡された、Ｗａｙｎｅ Ａ．Ｂｕｃｈａｒら（代理人番号２０１５０７４７ＵＳ０１）による「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＩＮＴＩＮＧ ＯＮ ＴＨＲＥＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ （３Ｄ） ＯＢＪＥＣＴＳ」という名称の２０１６年５月２５日に出願された米国特許出願第１５／１６３，８８０号に開示されている。この印刷システムは、各印刷ヘッドがマーキング材料を射出するように構成された、２次元アレイに配列された複数の印刷ヘッドと、２次元アレイの印刷ヘッドによって形成された平面に平行に配置された支持部材と、支持部材に作動可能に取り付けられた部材と、アクチュエータが支持部材に沿って移動可能に取り付けられた部材を移動させることを可能にするために、移動可能に取り付けられた部材に作動可能に接続されたアクチュエータと、移動可能に取り付けられた部材が支持部材に沿って移動すると、対象物ホルダが印刷ヘッドのアレイを通過することを可能にするために、移動可能に取り付けられた部材に取り付けるように構成された対象物ホルダと、複数の印刷ヘッドおよびアクチュエータに作動可能に接続された制御装置とを含み、制御装置は、アクチュエータを操作して、印刷ヘッドのアレイを通過して対象物ホルダを移動させ、対象物ホルダが印刷ヘッドのアレイを通過する際に、複数の印刷ヘッドを操作して対象物ホルダによって保持された対象物上にマーキング材料を射出させるように構成される。

この手法の問題点は、印刷される各部品に特別なホルダが必要であることである。現在、プリンタには一組の標準的な対象物ホルダが付属しており、追加のホルダは他の対象物や「標準」対象物の形状のバリエーションにも注文する必要があります。さらに、その上に印刷するための対象物を持ち上げる際に現在使用されている吸盤は、対象物をしっかりと所定の位置に保持しない。柔らかい吸盤材が撓んで動くようになる。吸盤装置は、所定の位置に固定されているか、または適合するシートアセンブリに固定されている。

これらの欠点に対処するために、多くの種類の対象物のための万能ホルダが開示されている。万能ホルダは、格納式管の端部に取り付けられた吸盤のアレイを含む。アレイは対象物に押し込まれ、対象物は印刷ヘッドを表す基準表面に押し付けられる。管を介して、対象物をつかむ吸盤に真空を作用させる。吸盤壁は中空であり、真空が作用されたときにカップが堅くなるようにする微粒子で満たされている。これは、吸盤が印刷ヘッドを通過して移動しているときに、吸盤の撓みにより対象物が動くのを防止するのに役立つ。格納式管は、対象物の形状に合致することを確認するために移動した後、エラストマー管の位置ロッカーで所定の位置にロックされる。

３Ｄ対象物上に画像を印刷する印刷システムの前述の態様および他の特徴は、添付図面に関連して以下の説明において説明される。

図１は、対象物捕捉位置にある吸盤アレイを含む例示的な万能３Ｄ対象物ホルダを示す。 図２は、図１の例示的な万能３Ｄ対象物ホルダを示す図であり、吸盤アレイのいくつかがホーム位置にあり、吸盤アレイの他の部分が作動位置にある。 図３は、図１の吸盤アレイに使用される吸盤の断面図である。 図４は、対象物に接触する図１の万能３Ｄ対象物ホルダを示す。 図５は、図４の万能３Ｄ対象物ホルダを示し、吸盤アレイの一部は対象物によって移動されている。 図６は、図１の吸盤アレイの部分図であり、ホーム位置およびロック解除位置にある管位置ロッカーを示す。 図７は、図６の吸盤アレイを示し、管位置ロッカーが作動位置にある。

本実施形態の一般的な理解のために、図面を参照する。図面において、同様の参照番号は同様の要素を示すために全体を通して使用されている。

ここで、本開示を参照すると、図１の汎用つまり万能対象物ホルダ１００は、真空プレナム１０１に接続された真空マニホールドボックス１０２と、保持バネ１１０に抗して装填された高密度の吸引管１２０を有する吸盤アレイとを含む。ロック板１１２は、対象物が一旦捕捉されると、吸引管を安定させるために、マニホールド１０２の前板１０４に対して摺動するように構成される。吸引管１２０は、捕捉する対象物に取り付けられ、真空マニホールドボックス１０２から延び、対象物と係合するために最外端に取り付けられた吸盤１３０を有する。図示した例では、真空マニホールドボックス１０２は、ボトルキャップまたはペンのような小さな対象物から大きな対象物、例えば約２００×２００ｍｍを保持することができる吸盤のアレイ１３０を含む。真空マニホールドボックス１０２は、エラストマー１０７によって覆われたベース部材１０６上に載置されて示される。ロック板１１２上のフィンガー１１４は、エラストマー１０７内の凹部およびベース部材１０６の一部内に延在して示される。この位置でベース部材１０６の一部分のみに延在することにより、ロック板１１２がバネ装填された真空管アレイから持ち上げられ、それによって真空管１２０がマニホールド１０２の前板１０４の内外に自由に摺動することが可能になる。固定基準面１０８のステージング面は、プリンタの印刷ヘッド１４０によって画定された基準面を表すために使用される。

図２は、バネ１１０によってホームまたは延長位置に押し込まれた中空吸引管１２０のいくつかと、対象物との接触によって引き起こされる作動位置にある他のものを示す。各吸引管１２０は、その対象物接触端部に吸盤１３０と、開口部１２２を含み、端キャップ１２１によって閉じられている対向端部とを含む。前板１０４は、真空マニホールドボックス１０２に取り付けられ、真空マニホールドボックス１０２の内外への吸引管１２０の往復運動のための開口部を内部に有する。吸引管１２０が対象物によって押され、真空が作用されると、空気が吸引管の上部の穴から移動し、吸盤１３０が対象物の周囲を密封する。対象物によって押し込まれていない吸引管１２０は、真空流から前板１０４によってブロックされる。

本開示による吸盤の断面が図３に示されており、これは管１２０に取り付けられたカップ１３０を含む。吸盤１３０は、中空に成形された壁を有し、好ましくはシリコーン製であるが、必要に応じて他の同様の材料を使用することができる。吸盤の中空壁は、奇妙な形状への適合性を促進するために粗い砂状材料で満たされている。あるいは、中空壁は、球形の形状であって、異なる形状の対象物への適合性を高めることができる。通気リング１３２が吸盤の入口部分に含まれ、真空が吸盤の中空壁の内部に接近できるようにする。真空が管１２０を介して作用されると、吸盤は対象物に密着し、同時に真空が上昇すると吸盤の壁の粗い砂状の充填材を圧縮して、吸盤を獲得した形状にしっかりと固定する。したがって、対象物に対してよりしっかりした固定クランプ作用を作り出し、吸盤１３０をより堅くする。

図４の万能対象物ホルダ１００は、基準面１０８に対して配置された印刷ヘッド１４０によって印刷される対象物１１５に直接隣接する吸盤１３０と共に示されており、図５では、吸盤アレイは、対象物１１５に押し込まれ、吸引管１２０のいくつかは対象物１１５と接触し、ここでは真空ポート１２２を開く真空マニホールドボックス１０２内に延び、対象物を捕捉するのを容易にする。遮断された吸引管内の真空は、対象物の捕捉を向上させる。真空はまた、吸盤内の砂状材料を圧縮して、新しい形状で堅く固定する。

図６において、エラストマー管位置ロッカー１１２が示され、ベース部材１０６の開口領域内に配置されたくさび形の端部を有するフィンガー１１４を含んでいる。フィンガー１１４は、吸引管が図５の対象物取得位置にありながら、エラストマー管位置ロッカー１１２を吸引管１２０から持ち上げるのに役立ち、管位置ロッカーに干渉されずに、対象物に接触するすべての吸引管を真空マニホールドボックス１０２に押し戻すことができる。図７に示すように、真空マニホールドボックス１０２およびベース部材１０６が印刷ヘッド１４０に向かって持ち上げられると、エラストマー管位置ロッカー１１２は、各管にわずかな干渉を加えてその軸に沿った動きを停止させ、一旦対象物の形状に適合されると各管を軸方向に設定されたまま維持する。真空マニホールドボックス１０２およびベース部材１０６が装填位置に戻されると、２つの底部タブ１１４に加えられる力によって、エラストマー管位置ロッカー１１２が管１２０から離れるように移動し、管の動きが解かれる。

Ｄｉｒｅｃｔ−ｔｏ−Ｏｂｊｅｃｔ印刷に対象物を保持するために使用できる万能対象物ホルダが示され、機械印刷ヘッドによって画定された基準面を表すステージ面を含むことが理解されよう。印刷される対象物は、この基準面に対して設定される。摺動可能な真空管を備えたマニホールドアセンブリは、対象物に向かって移動する。真空管は、真空流へ真空管内の真空ポートを開くマニホールドアセンブリ内に滑り戻ることによって対象物に適合し、これは対象物を所定の位置に固定する。真空管はその端部に、微粒子が充填された中空壁を有する吸盤を含み、これにより、対象物の制御を強化するために真空が作用されたときに吸盤が堅くなる。エラストマーロック部材は、マニホールドアセンブリが印刷領域に移動されるときに、真空管を軸方向の動きから固定するために使用される。

Claims (10)

1. 前板および開口部を含む真空マニホールドボックスと、
   前記前板に隣接して配置され、前記前板の前記開口部と実質的に一直線に並んだ開口部を有するエラストマー管位置ロッカーと、
   前記真空マニホールドボックスおよびエラストマー管位置ロッカー内の前記開口部内を摺動するように適合された摺動可能に調節可能な管の吸盤アレイであって、前記摺動可能に調節可能な管が一端に取り付けられた変形可能な吸盤を含み、中に粒子状材料を備えた中空壁を有する、吸盤アレイと、
   前記真空マニホールドボックス内にのみ配置され、前記摺動可能に調節可能な管の前記吸盤アレイの各々に対して装填されているバネと
   を含む、３Ｄ印刷システムのための万能対象物ホルダ。
2. ベース部材を含み、前記ベース部材がエラストマーカバーを含む、請求項１に記載の万能対象物ホルダ。
3. 前記摺動可能に調節可能な管の吸盤アレイの各々は、真空ポートを含む、請求項２に記載の万能対象物ホルダ。
4. 前記エラストマー管位置ロッカーは、前記ベース部材およびエラストマーカバーの開口部に延在するフィンガーを含み、前記真空マニホールドボックスが前記ベース部材上に配置されたとき、摺動可能に調節可能な管の前記アレイは、前記エラストマー管位置ロッカーに干渉されずに、前記真空マニホールドボックス内に挿入することができる、請求項３に記載の万能対象物ホルダ。
5. 前記格納式管の第１の端部に取り付けられた適合可能な吸盤のアレイと、
   前記格納式管内に真空流を加えるのに適した真空源と、
   前記真空源に接続された真空マニホールドであって、表面板を含み、ここで前記格納式管がホーム位置にあるとき、前記表面板内にその一部が摺動可能に配置され、一部が前記表面板の外に延在し、ここで前記格納式管が、対象物の中に押し込まれ、それにより作動位置をとるときに、前記真空マニホールド内に延びるように適合されている、真空マニホールドと、
   前記適合可能な吸盤の各々の入口に配置された通気リングであって、前記適合可能な吸盤が、内部に粒子状材料を有する中空壁を含み、前記通気リングが、前記適合可能な吸盤の前記中空壁内の真空流を可能にし、対象物をつかむための前記真空カップへの真空流の適用により、前記中空壁を変形させて剛性にし、それにより前記対象物を保持する、通気リングと
   を備えた、Ｄｉｒｅｃｔ−ｔｏ−Ｏｂｊｅｃｔプリンタにおいて、種々の対象物形状を保持する装置。
6. 前記真空マニホールドの前記前板に隣接して配置され、前記格納式管がそこを通って延びるロック機構を含み、ここで前記ロック機構は、第１の位置にあるとき、前記格納式管が干渉されずに前記真空マニホールドに摺動して出入りすることを可能にし、前記ロック機構が第２の位置にあるときに、前記格納式管の軸方向の動きを防止するために干渉を提供するように適合された、請求項５に記載の装置。
7. 前記ロック機構が、前記真空マニホールドを持ち上げるときに、前記第１の位置から前記第２の位置に移動される、請求項６に記載の装置。
8. 前記ロック機構が、前記第１の位置にあるときに前記格納式管と前記ロック機構との間の干渉を防止するフィンガーを含む、請求項７に記載の装置。
9. 真空プレナムと、
   前記真空プレナムに接続された真空マニホールドチャンバであって、前記真空マニホールドチャンバは、少なくとも前記前板内に延びる格納式管のアレイを有する前板を含む、真空マニホールドチャンバと、
   第２の端部が前記真空プレナムから真空流を受け入れるのに適した、前記格納式管の各々の第１の端部に取り付けられた適合可能な吸盤のアレイであって、前記吸盤が中に粒子状材料を備えた中空壁を有する、適合可能な吸盤のアレイと、
   前記適合可能な吸盤の各々の入口内の通気リングであって、ここで前記通気リングは、前記適合可能な吸盤の前記中空壁内への真空流を容易にし、前記真空カップへの真空流の適用が前記中空壁を対象物の周りで変形させ、堅くになり、それによって対象物を所定の位置に保持する、通気リングと、
   前記真空マニホールドの前記前板に隣接して配置され、前記格納式管がそこを通って延びる変形可能なロック板であって、ここで前記ロック板は、第１の位置にあるとき、前記格納式管が干渉されずに前記真空マニホールドチャンバに摺動して出入りすることを可能にし、前記ロック板が第２の位置にあるときに、前記格納式管の軸方向の動きを防止するために干渉を提供するように適合された、変形可能なロック板と
   を含む、Ｄｉｒｅｃｔ−ｔｏ−Ｏｂｊｅｃｔ対象物印刷中に異なるサイズの対象物を固定するホルダ。
10. 前記ロック板が、前記真空マニホールドチャンバを持ち上げるときに、前記第１の位置から前記第２の位置に移動される、請求項９に記載の装置。
    
    

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