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特開2024-6321一軸偏心ねじポンプ、３Ｄプリンタ、一軸偏心ねじポンプの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024006321
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】一軸偏心ねじポンプ、３Ｄプリンタ、一軸偏心ねじポンプの製造方法
(51)【国際特許分類】
F04C 2/107 20060101AFI20240110BHJP
【ＦＩ】
F04C2/107
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022107102
(22)【出願日】2022-07-01
(71)【出願人】
【識別番号】304036754
【氏名又は名称】国立大学法人山形大学
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100170634
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 航介
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 大介
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 洋輔
(72)【発明者】
【氏名】川上 勝
(72)【発明者】
【氏名】古川 英光
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 洋輔
【テーマコード（参考）】
3H041
【Ｆターム（参考）】
3H041BB06
3H041CC15
3H041DD05
3H041DD31
3H041DD33
(57)【要約】
【課題】製造コストを抑えることができる一軸偏心ねじポンプを提供する。
【解決手段】一軸偏心ねじポンプ１は、雌ねじ形状の貫通孔を有するステータ６０と、貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、雄ねじ部に接続されたシャフト部を有するロータ８０と、を備え、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心と平行になり、かつ、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心に対して偏心するように、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体に形成されている、
【選択図】図３
【解決手段】一軸偏心ねじポンプ１は、雌ねじ形状の貫通孔を有するステータ６０と、貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、雄ねじ部に接続されたシャフト部を有するロータ８０と、を備え、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心と平行になり、かつ、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心に対して偏心するように、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体に形成されている、
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
雌ねじ形状の貫通孔を有する雌ねじ部材と、
前記貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、前記雄ねじ部に接続されたシャフト部を有する雄ねじ部材と、を備え、
前記雄ねじ部の軸心が前記シャフト部の軸心と平行になり、かつ、前記雄ねじ部の軸心が前記シャフト部の軸心に対して偏心するように、前記雄ねじ部及び前記シャフト部が樹脂により一体に形成されている、
一軸偏心ねじポンプ。
前記貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、前記雄ねじ部に接続されたシャフト部を有する雄ねじ部材と、を備え、
前記雄ねじ部の軸心が前記シャフト部の軸心と平行になり、かつ、前記雄ねじ部の軸心が前記シャフト部の軸心に対して偏心するように、前記雄ねじ部及び前記シャフト部が樹脂により一体に形成されている、
一軸偏心ねじポンプ。
【請求項2】
さらに、前記雌ねじ部材の少なくとも一部を収容可能な収容空間を有する第１のアダプタを備え、
前記雌ねじ部材は前記貫通孔が伸びる方向に垂直な断面が多角形状であり、前記収容空間の前記貫通孔の延びる方向に垂直な断面が、前記雌ねじ部材の断面に対応する多角形状である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
前記雌ねじ部材は前記貫通孔が伸びる方向に垂直な断面が多角形状であり、前記収容空間の前記貫通孔の延びる方向に垂直な断面が、前記雌ねじ部材の断面に対応する多角形状である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項3】
前記第１のアダプタの収容空間は下流側の部分が下流側に向かって断面積が小さくなるように形成されており、
前記収容空間の前記雌ねじ部材の下流側に配置され、上流側の面が平坦に形成されたサポータをさらに有する、
請求項２に記載の一軸偏心ねじポンプ。
前記収容空間の前記雌ねじ部材の下流側に配置され、上流側の面が平坦に形成されたサポータをさらに有する、
請求項２に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項4】
前記雌ねじ部材及び前記サポータの少なくとも一方は樹脂製であり、
前記雌ねじ部材の下流側の面は平坦に形成され、前記サポータの上流側の面と直接当接している、
請求項３に記載の一軸偏心ねじポンプ。
前記雌ねじ部材の下流側の面は平坦に形成され、前記サポータの上流側の面と直接当接している、
請求項３に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項5】
前記第１のアダプタの上流側に配置された第２のアダプタをさらに有し、
前記第１のアダプタ及び前記第２のアダプタにより前記雄ねじ部材及び前記サポータが押圧された状態で挟み込まれている、
請求項４に記載の一軸偏心ねじポンプ。
前記第１のアダプタ及び前記第２のアダプタにより前記雄ねじ部材及び前記サポータが押圧された状態で挟み込まれている、
請求項４に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項6】
前記雄ねじ部材を形成する樹脂のヤング率の範囲は、８１６ｋＰａ以下である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項7】
前記雄ねじ部材を形成する樹脂はゲル状である、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項8】
前記雄ねじ部材を回転駆動させるモータと、
前記モータの回転数を制御する制御装置と、をさらに有し、
前記制御装置は、前記雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じて前記モータの回転を制御する、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
前記モータの回転数を制御する制御装置と、をさらに有し、
前記制御装置は、前記雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じて前記モータの回転を制御する、
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項9】
前記制御装置は、前記雌ねじ部材を構成する材料のヤング率が低いほど、所定の流体を吐出させる際の前記モータの総回転数を多くするように構成されている、
請求項８に記載の一軸偏心ねじポンプ。
請求項８に記載の一軸偏心ねじポンプ。
【請求項10】
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプと、
前記一軸偏心ねじポンプを移動させる移動装置と、
前記一軸偏心ねじポンプ及び前記移動装置に電気的に接続された制御装置と、を備え、
前記一軸偏心ねじポンプは前記雄ねじ部材を回転駆動させるモータを有し、
前記制御装置は、前記移動装置を制御して前記一軸偏心ねじポンプを移動させることができるとともに、前記一軸偏心ねじポンプの前記モータを制御して積層材料の吐出を制御することができる、３Ｄプリンタ。
前記一軸偏心ねじポンプを移動させる移動装置と、
前記一軸偏心ねじポンプ及び前記移動装置に電気的に接続された制御装置と、を備え、
前記一軸偏心ねじポンプは前記雄ねじ部材を回転駆動させるモータを有し、
前記制御装置は、前記移動装置を制御して前記一軸偏心ねじポンプを移動させることができるとともに、前記一軸偏心ねじポンプの前記モータを制御して積層材料の吐出を制御することができる、３Ｄプリンタ。
【請求項11】
請求項１に記載の一軸偏心ねじポンプの製造方法であって、
３Ｄプリンタにより前記雄ねじ部と前記シャフト部が一体になるように、前記雄ねじ部材を形成するステップと、
３Ｄプリンタにより前記雌ねじ部材を形成するステップと、
前記雌ねじ部材の長孔内に前記雄ねじ部材を配置するステップと、
を含む、一軸偏心ねじポンプの製造方法。
３Ｄプリンタにより前記雄ねじ部と前記シャフト部が一体になるように、前記雄ねじ部材を形成するステップと、
３Ｄプリンタにより前記雌ねじ部材を形成するステップと、
前記雌ねじ部材の長孔内に前記雄ねじ部材を配置するステップと、
を含む、一軸偏心ねじポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一軸偏心ねじポンプ、３Ｄプリンタ、及び、一軸偏心ねじポンプの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一軸偏心ねじポンプは、雄ねじ状の金属製のロータと、雌ねじ状の孔を有する金属製のステータとを有し、ロータが自転するとともにステータに対して公転することによりロータとステータとの間の隙間が軸方向に移動し、隙間に収容された流体が搬送される。ロータはシャフトを介してモータに接続されており、モータの回転駆動がシャフトを介してロータに伝達される。また、ロータの偏心回転（自転及び公転）を可能にするようにロータとシャフトとの間には、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が設けられている（例えば、特許文献１の段落００５０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－２０３４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような一軸偏心ねじポンプはロータの偏心回転を可能にするための動力伝達部が必要になるため、構成する部材の数が多く、製造コストが大きくなるとともに、組立に手間がかかる。
【0005】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、製造コストを抑えることができる一軸偏心ねじポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
発明者は、鋭意検討の結果、従来の金属製の一軸偏心ねじポンプと全く異なる製造方法及び構成を採用することにより、廉価で生産可能な一軸偏心ねじポンプを製造するに至った。
すなわち、本発明は、従来のように金属製の強固な構成を採用するのではなく、柔軟な材料からなる構成を採用することにより、例えば、３Ｄプリンタなどによる製造を可能にし、低価格での製造を可能にした。そして、発明者は、このような柔軟な材料により雄ねじ部材とシャフトとを一体に形成することにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を省略することが可能であることを発見した。
すなわち、本発明は、従来のように金属製の強固な構成を採用するのではなく、柔軟な材料からなる構成を採用することにより、例えば、３Ｄプリンタなどによる製造を可能にし、低価格での製造を可能にした。そして、発明者は、このような柔軟な材料により雄ねじ部材とシャフトとを一体に形成することにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を省略することが可能であることを発見した。
【0007】
従来の金属製の一軸偏心ねじポンプは金属製であるため、長期間の使用に耐えうるのに対して、本発明の一軸偏心ねじポンプの雄ねじ部材は樹脂製であるため、耐用年数が短い。しかしながら、本発明は、３Ｄプリンタにより各部品を廉価で容易に製造できるため、新たな部品の製造交換が容易になり、結果的にランニングコストを抑えることができる。
このように本発明は、廉価で容易に部品交換ができるものを製造するという、従来の高価であるものの耐用年数の高いポンプを製造するのとは逆の技術思想に基づくものである。
このように本発明は、廉価で容易に部品交換ができるものを製造するという、従来の高価であるものの耐用年数の高いポンプを製造するのとは逆の技術思想に基づくものである。
【0008】
本発明の一態様によれば、雌ねじ形状の貫通孔を有する雌ねじ部材と、貫通孔内に配置され、雄ねじ形状の雄ねじ部、及び、雄ねじ部に接続されたシャフト部を有する雄ねじ部材と、を備え、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心と平行になり、かつ、雄ねじ部の軸心がシャフト部の軸心に対して偏心するように、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体に形成されている、一軸偏心ねじポンプが提供される。
上記態様によれば、シャフト部に対して雄ねじ部が平行であるため、組立状態において雄ねじ部がその軸線が雌ねじ部材の貫通孔の延びる方向に延びるように配置される。この状態で雄ねじ部に回転駆動が伝達されると、雄ねじ部の移動が雌ねじ部材により規制される。この際、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体形成されているため、シャフト部が湾曲して雌ねじ部材に対して実質的に自転及び公転する。これにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を設けることなく、雄ねじ部と雌ねじ部材の間の隙間に流れ込んだ流体をスムーズに搬送することができる。また、上記の態様によれば、雄ねじ部材が樹脂製であるため、廉価で雄ねじ部材を製造することができ、また、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が不要になるため、部材数を削減することができる。これにより、廉価で一軸偏心ねじポンプを提供することができる。
上記態様によれば、シャフト部に対して雄ねじ部が平行であるため、組立状態において雄ねじ部がその軸線が雌ねじ部材の貫通孔の延びる方向に延びるように配置される。この状態で雄ねじ部に回転駆動が伝達されると、雄ねじ部の移動が雌ねじ部材により規制される。この際、雄ねじ部及びシャフト部が樹脂により一体形成されているため、シャフト部が湾曲して雌ねじ部材に対して実質的に自転及び公転する。これにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を設けることなく、雄ねじ部と雌ねじ部材の間の隙間に流れ込んだ流体をスムーズに搬送することができる。また、上記の態様によれば、雄ねじ部材が樹脂製であるため、廉価で雄ねじ部材を製造することができ、また、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が不要になるため、部材数を削減することができる。これにより、廉価で一軸偏心ねじポンプを提供することができる。
【0009】
また、本発明の一態様によれば、さらに、雌ねじ部材の少なくとも一部を収容可能な収容空間を有する第１のアダプタを備え、雌ねじ部材は貫通孔が伸びる方向に垂直な断面が多角形状であり、収容空間の貫通孔の延びる方向に垂直な断面が、雌ねじ部材の断面に対応する多角形状である。
雄ねじ部材を雌ねじ部材に対して回転させると、雌ねじ部材に回転力が伝達される。これに対して、上記態様によれば、第１のアダプタの収容空間内に雌ねじ部材を収容するのみで、ねじなどで固定することなく、雌ねじ部材の回転を規制することができる。このため、部材点数を減らすことができるとともに、例えば、雌ねじ部材を流体の種類や流量に応じて交換する場合に、容易に交換作業を行うことができる。
雄ねじ部材を雌ねじ部材に対して回転させると、雌ねじ部材に回転力が伝達される。これに対して、上記態様によれば、第１のアダプタの収容空間内に雌ねじ部材を収容するのみで、ねじなどで固定することなく、雌ねじ部材の回転を規制することができる。このため、部材点数を減らすことができるとともに、例えば、雌ねじ部材を流体の種類や流量に応じて交換する場合に、容易に交換作業を行うことができる。
【0010】
また、本発明の一態様によれば、第１のアダプタの収容空間は下流側の部分が下流側に向かって断面積が小さくなるように形成されており、収容空間の雌ねじ部材の下流側に配置され、上流側の面が平坦に形成されたサポータをさらに有する。
３Ｄプリンタで物品を製造する場合には、層を積層することにより物品を製造するため、オーバーハングとなる構造を有する物品を製造することができない。このため、雌ねじ部材を収容するアダプタの収容空間の底面を平坦に形成することができず、下流側に向かって断面積が小さくなるように形成せざるを得ない。この場合には、収容空間の雌ねじ部材の下流側に流体だまりが形成されるおそれがあるが、本態様によればサポータを有するため、このような流体だまりが形成されるのを防止できる。
３Ｄプリンタで物品を製造する場合には、層を積層することにより物品を製造するため、オーバーハングとなる構造を有する物品を製造することができない。このため、雌ねじ部材を収容するアダプタの収容空間の底面を平坦に形成することができず、下流側に向かって断面積が小さくなるように形成せざるを得ない。この場合には、収容空間の雌ねじ部材の下流側に流体だまりが形成されるおそれがあるが、本態様によればサポータを有するため、このような流体だまりが形成されるのを防止できる。
【0011】
また、本発明の一態様によれば、雌ねじ部材及びサポータの少なくとも一方は樹脂製であり、雌ねじ部材の下流側の面は平坦に形成され、サポータの上流側の面と直接当接している。
本態様によれば、このように雌ねじ部材及びサポータの少なくとも一方は樹脂製であるため、雌ねじ部材の下流側の面と、サポータの上流側の面とを直接当接させることにより、シール部材を設けることなく、雌ねじ部材及びサポータの間からの流体の漏洩を防止できる。
本態様によれば、このように雌ねじ部材及びサポータの少なくとも一方は樹脂製であるため、雌ねじ部材の下流側の面と、サポータの上流側の面とを直接当接させることにより、シール部材を設けることなく、雌ねじ部材及びサポータの間からの流体の漏洩を防止できる。
【0012】
また、本発明の一態様によれば、第１のアダプタの上流側に配置された第２のアダプタをさらに有し、第１のアダプタ及び第２のアダプタにより雄ねじ部材及びサポータが押圧された状態で挟み込まれている。
本態様によれば、第１のアダプタ及び第２のアダプタにより雄ねじ部材及びサポータが押圧された状態で挟み込まれている。これにより、雄ねじ部材とサポータとが密着するため、より強固に流体の漏洩を防止できる。
本態様によれば、第１のアダプタ及び第２のアダプタにより雄ねじ部材及びサポータが押圧された状態で挟み込まれている。これにより、雄ねじ部材とサポータとが密着するため、より強固に流体の漏洩を防止できる。
【0013】
また、本発明の一態様によれば、雄ねじ部材を形成する樹脂のヤング率は、８１６ｋＰａ以下である。雌ねじ部材を形成する樹脂のヤング率が８１６ｋＰａ以下の場合には、ロータの回転数に対する吐出量がより少ない。このため、本態様によれば、一軸偏心ねじポンプの搬送量をより正確に制御することができる。
【0014】
また、本発明の一態様によれば、雄ねじ部材を形成する樹脂はゲル状である。
本態様によれば、移送流体へ作用するトルクが小さくなり、移送流体の変質を防止できる。
本態様によれば、移送流体へ作用するトルクが小さくなり、移送流体の変質を防止できる。
【0015】
また、本発明の一態様によれば、雄ねじ部材を回転駆動させるモータと、モータの回転数を制御する制御装置と、をさらに有し、制御装置は、雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じてモータの回転を制御する。
発明者らは、上記の構成の一軸偏心ねじポンプでは、雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じて、一回転あたりに吐出される流体の量が変わることを見出した。これに対して、本態様によれば、制御装置により雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じてモータの回転を制御することで、所望の量の流体を搬送することができる。
発明者らは、上記の構成の一軸偏心ねじポンプでは、雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じて、一回転あたりに吐出される流体の量が変わることを見出した。これに対して、本態様によれば、制御装置により雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じてモータの回転を制御することで、所望の量の流体を搬送することができる。
【0016】
また、本発明の一態様によれば、制御装置は、雌ねじ部材を構成する材料のヤング率が低いほど、所定の流体を吐出させる際のモータの総回転数を多くするように構成されている。
発明者らは、雌ねじ部材を構成する材料のヤング率が小さいほど、一回転あたりに吐出される流体の量が少ないことを見出した。これに対して、本態様によれば、制御装置により雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じてモータの回転を制御することで、所望の量の流体を搬送することができる。
発明者らは、雌ねじ部材を構成する材料のヤング率が小さいほど、一回転あたりに吐出される流体の量が少ないことを見出した。これに対して、本態様によれば、制御装置により雌ねじ部材を構成する材料のヤング率に応じてモータの回転を制御することで、所望の量の流体を搬送することができる。
【0017】
また、本発明の一態様によれば、上記の一軸偏心ねじポンプと、一軸偏心ねじポンプを移動させる移動装置と、一軸偏心ねじポンプ及び移動装置に電気的に接続された制御装置と、を備え、一軸偏心ねじポンプは雄ねじ部材を回転駆動させるモータを有し、制御装置は、移動装置を制御して一軸偏心ねじポンプを移動させることができるとともに、一軸偏心ねじポンプのモータを制御して積層材料の吐出を制御することができる、３Ｄプリンタが提供される。
本態様によれば、廉価な３Ｄポンプを提供することができる。
本態様によれば、廉価な３Ｄポンプを提供することができる。
【0018】
また、本発明の一態様によれば、上記の一軸偏心ねじポンプの製造方法であって、３Ｄプリンタにより雄ねじ部とシャフト部が一体になるように、雄ねじ部材を形成するステップと、３Ｄプリンタにより雌ねじ部材を形成するステップと、雌ねじ部材の長孔内に雄ねじ部材を配置するステップと、を含む、一軸偏心ねじポンプの製造方法が提供される。
本態様によれば、３Ｄプリンタを用いて雄ねじ部材及び雌ねじ部材を製造することができ、廉価で簡単に一軸偏心ねじポンプを構成する部品を製造することができる。
本態様によれば、３Ｄプリンタを用いて雄ねじ部材及び雌ねじ部材を製造することができ、廉価で簡単に一軸偏心ねじポンプを構成する部品を製造することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、製造コストを抑えることができる一軸偏心ねじポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを示す正面図である。
【図2】本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを示す鉛直断面図である。
【図3】本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを示す分解正面図である。
【図4A】一軸偏心ねじポンプの上部アダプタを示す斜視図である。
【図4B】一軸偏心ねじポンプの上部アダプタを示す正面図である。
【図4C】一軸偏心ねじポンプの上部アダプタを示す上面図である。
【図5A】一軸偏心ねじポンプのロックナットを示す斜視図である。
【図5B】一軸偏心ねじポンプのロックナットを示す正面図である。
【図5C】一軸偏心ねじポンプのロックナットを示す上面図である。
【図6A】一軸偏心ねじポンプの中間アダプタを示す斜視図である。
【図6B】一軸偏心ねじポンプの中間アダプタを示す左側面図である。
【図6C】一軸偏心ねじポンプの中間アダプタを示す正面図である。
【図6D】一軸偏心ねじポンプの中間アダプタを示す前後方向断面図である。
【図6E】一軸偏心ねじポンプの中間アダプタを示す横方向断面図である。
【図7A】一軸偏心ねじポンプの下部アダプタを示す斜視図である。
【図7B】一軸偏心ねじポンプの下部アダプタを示す正面図である。
【図7C】一軸偏心ねじポンプの下部アダプタを示す上面図である。
【図7D】一軸偏心ねじポンプの下部アダプタを示す横方向断面図である。
【図7E】一軸偏心ねじポンプの下部アダプタを示す下面図である。
【図8A】一軸偏心ねじポンプのステータを示す斜視図である。
【図8B】一軸偏心ねじポンプのステータを示す平面図である。
【図8C】一軸偏心ねじポンプのステータを示す底面図である。
【図8D】一軸偏心ねじポンプのステータを示す正面図である。
【図8E】一軸偏心ねじポンプのステータを示す左側面図である。
【図9A】一軸偏心ねじポンプの下部サポータを示す斜視図である。
【図9B】一軸偏心ねじポンプの下部サポータを示す正面図である。
【図9C】一軸偏心ねじポンプの下部サポータを示す上面図である。
【図9D】一軸偏心ねじポンプの下部サポータを示す下面図である。
【図9E】一軸偏心ねじポンプの下部サポータを示す横方向断面図である。
【図10A】一軸偏心ねじポンプのロータを示す正面図である。
【図10B】一軸偏心ねじポンプのロータを示す背面図である。
【図10C】一軸偏心ねじポンプのロータを示す左側面図である。
【図10D】一軸偏心ねじポンプのロータを示す右側面図である。
【図10E】一軸偏心ねじポンプのロータを示す平面図である。
【図10F】一軸偏心ねじポンプのロータを示す底面図である。
【図11A】一軸偏心ねじポンプのロータを示す正面図である。
【図11B】一軸偏心ねじポンプのロータを示す正面断面図である。
【図12】本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを用いた３Ｄプリンタを示す正面図である。
【図13A】理論吐出量を算出するためのステータの各寸法を示す上面図である。
【図13B】理論吐出量を算出するためのステータの各寸法を示す鉛直断面図である。
【図14】回転速度を一定とした場合の理論吐出量、及び、実験例１～４のロータの総回転数と吐出量の関係を示すグラフである。
【図15】総回転数を一定とした場合の理論吐出量、及び、実験例１～４のロータの回転速度と吐出量の関係を示すグラフである。
【図16】総回転数を１０回転とした場合の、ヤング係数と吐出量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の一軸偏心ねじポンプ及びこの一軸偏心ねじポンプを用いた３Ｄプリンタの一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、一軸偏心ねじポンプが下方に向かって流体を搬送し、下端から吐出する場合について説明するが、本発明の一軸偏心ねじポンプは例えば、水平方向に流体を搬送する場合であっても用いることができる。以下の説明では、一軸偏心ねじポンプが下方に向かって流体を搬送する場合について説明するため、上方が流体搬送方向を基準とした上流側に当たり、下方が流体搬送方向を基準とした下流側に当たる。
【0022】
図１は、本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを示す正面図である。図２は、本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを示す鉛直断面図である。図３は、本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを示す分解正面図である。
【0023】
図１～図３に示すように、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、モータ１０と、上部アダプタ２０と、ロックナット３０と、中間アダプタ４０と、下部アダプタ５０と、ステータ６０と、下部サポータ７０と、ロータ８０と、ノズル９５と、を備える。これら上部アダプタ２０と、ロックナット３０と、中間アダプタ４０と、下部アダプタ５０と、ステータ６０と、下部サポータ７０と、ロータ８０とは樹脂により形成されている。これら部材は、３Ｄプリンタにより製造するのが好ましい。３Ｄプリンタで成形可能な樹脂としては、例えば、ステータ６０にはゲルやシリコーン樹脂などの柔らかい樹脂が好ましい。また、流体に接する部品である中間アダプタ４０と、下部アダプタ５０と、下部サポータ７０と、ロータ８０とは光硬化性樹脂や金属が好ましい。流体と接する部材は、製造精度が流量に影響を及ぼすため、設計通り製造可能であることが望まれる。光硬化性樹脂は、３Ｄプリンタによる成形の際に、設計通り高い設計制度で成形を行うことができる。流体に接しない部品である上部アダプタ２０と、ロックナット３０とは熱可塑性樹脂や、光硬化性樹脂、金属などが好ましい。また、ノズル９５は例えばステンレスなどの金属製の部材である。
また、一軸偏心ねじポンプ１は、モータ１０に電気的に接続された制御装置１４０を備える。なお、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、ステータ６０を交換可能であり、複数の材料からなるステータ６０を準備しておくとよい。
また、一軸偏心ねじポンプ１は、モータ１０に電気的に接続された制御装置１４０を備える。なお、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、ステータ６０を交換可能であり、複数の材料からなるステータ６０を準備しておくとよい。
【0024】
モータ１０は電気モータであり、外部の電源装置から電源が供給されてシャフト１１を回転させる。モータ１０に供給される電力は外部の制御装置により制御可能であり、電力を制御することによりシャフト１１の回転速度を制御することができる。
【0025】
図４Ａ～図４Ｃは、一軸偏心ねじポンプの上部アダプタを示し、図４Ａは斜視図、図４Ｂは正面図、図４Ｃは上面図である。図４Ａ～図４Ｃに示すように、上部アダプタ２０は、モータ１０を支持するための部材である。上部アダプタ２０は、平板矩形状の基部２１と、基部２１の四隅から下方に延びる４本の脚部２２と、後方の脚部２２から側方に延びる平板状の一対の取付部２３と、を備える。基部２１は、中央に円形の開口部２１Ａが形成されている。脚部２２はそれぞれ水平断面が正方形状である。各取付部２３には、一軸偏心ねじポンプ１を他の部材に取り付けるための取付穴２３Ａが形成されている。また、各脚部２２には、脚部２２を上下方向に貫通し、基部２１の上面に開口する取付穴２２Ａが形成されている。
【0026】
図５Ａ～図５Ｄは、一軸偏心ねじポンプのロックナットを示し、図５Ａは斜視図、図５Ｂは正面図、図５Ｃは上面図、図５Ｄは図５ＣにおけるＤ－Ｄ断面図である。ロックナット３０は、上部アダプタ２０と中間アダプタ４０とを接続するための部材である。図５Ａ～図５Ｄに示すように、ロックナット３０は、基部３１と、基部３１から下方に延びる接続部３２とを有する。基部３１は、正方形の板状に形成されている。接続部３２は円筒状であり、接続部３２の中心軸は基部３１の中心と一致している。ロックナット３０の中心には円柱状の貫通孔３３が形成されている。貫通孔３３の上部は、中間部よりも直径が大きな拡径部３４として形成されている。貫通孔３３は円筒状の接続部３２により囲まれた空間３５内に開口している。基部３１の各角部には、上部アダプタ２０の取付穴２２Ａに対応する取付穴３６が形成されている。また、ロックナット３０の貫通孔３３の周囲には４つの上下に貫通する取付穴３７が形成されている。
【0027】
図６Ａ～図６Ｅは、一軸偏心ねじポンプの中間アダプタを示し、図６Ａは斜視図、図６Ｂは左側面図、図６Ｃは正面図、図６Ｄは前後方向断面図、図６Ｅは横方向断面図である。図６Ａ～図６Ｅに示すように、中間アダプタ４０は、上部取付部４１と、下部取付部４２と、上部取付部４１と下部取付部４２との間を延びる中間部４３と、中間部４３の側部に設けられたホッパ部４４とを有する。上部取付部４１及び下部取付部４２は端部側が円盤状に形成されており、中間部４３側は円錐台状に形成されている。中間アダプタ４０には上下方向に延びる貫通孔４５が形成されている。中間部４３はホッパ部４４側が開口しており、貫通孔４５がホッパ部４４の内の投入空間４４Ａに連通している。ホッパ部４４は斜め前方向かって幅が広がるように形成されており、投入空間４４Ａは上部が外部に開口している。貫通孔４５の下部には、水平断面が正方形状のステータ収容空間４８が形成されている。上部取付部４１には貫通孔４５の周囲のロックナット３０の貫通孔３３に対応する位置に４つの上下に貫通する取付穴４６が形成されている。また、下部取付部４２の貫通孔４５の周囲には４つの上下の貫通する取付穴４７が形成されている。
【0028】
図７Ａ～図７Ｅは、一軸偏心ねじポンプの下部アダプタを示し、図７Ａは斜視図、図７Ｂは正面図、図７Ｃは上面図、図７Ｄは横方向断面図、図７Ｅは下面図である。図７Ａ～図７Ｅに示すように、下部アダプタ５０は、取付部５１と、取付部５１から下方に延びる筒状部５２と、筒状部５２の下方に位置する錐体部５３と、錐体部５３から下方に延びる吐出部５４と、錐体部５３から吐出部５４の周囲に下方に向かって立設された包囲部５５と、を有する。取付部５１は円盤状に形成されている。筒状部５２は水平断面が略矩形の筒状に形成されており、取付部５１から下方に延びている。錐体部５３は、四角錐状であり、下方に向かって幅及び奥行が狭まっている。吐出部５４は円筒状であり、錐体部５３の下端から下方に延びている。包囲部５５は錐体部５３の中間部から下方に延びており、内面に螺状が形成されている。下部アダプタ５０には、上下に延びる貫通孔５６が形成されている。貫通孔５６はステータ６０及び下部サポータ７０を収容する収容空間を含む。貫通孔５６の筒状部５２に対応する高さ範囲には水平断面が正方形状で上下方向の延びるステータ収容空間５７が形成されている。また、貫通孔５６の錐体部５３に対応する高さ範囲は断面正方形の四角錐状であり、下方に向かって幅及び奥行が減少するサポータ収容空間５９が形成されている。サポータ収容空間５９は下流側に向かって断面積が小さくなっている。貫通孔５６の吐出部５４に対応する高さ範囲は円柱状である。取付部５１の貫通孔５６の周囲には、上下方向に貫通する取付穴５８が形成されている。
【0029】
図８Ａ～図８Ｇは、一軸偏心ねじポンプのステータを示し、図８Ａは斜視図、図８Ｂは平面図、図８Ｃは底面図、図８Ｄは正面図、図８Ｅは左側面図、図８Ｆは図８ＢのＦ－Ｆ断面図、図８Ｇは図８ＢのＧ－Ｇ断面図である。なお、ステータの背面図は正面図と同一であり、ステータの右側面図は左側面図と同一である。図面に表されている破切れた細線は、模様を表す線ではなく、いずれも立体表面の形状を表す線である。図８Ａ～図８Ｇに示すように、ステータ６０は、全体として略直方体状に形成されており、水平断面が正方形状である。ステータ６０には上下方向に延びる貫通孔６１が形成されている。貫通孔６１は内周面に２条の螺旋状（二重螺旋状）の溝６２及び突条６３が形成された雌ねじ形状となっている。このように、ステータ６０は螺旋状の溝を有する貫通孔６１が形成された雌ねじ部材である。貫通孔６１のステータ６０の上面への開口縁は前後方向に長尺な形状となっている。すなわち、開口縁の前部及び後部は半円弧状であり、これら前部及び後部の間の中間部は平行に前後方向に延びている長孔である。
また、ステータ６０はゲル状の樹脂により製造することも可能である。ステータ６０をゲルで形成することにより、移送流体へ作用するトルクが小さくなり、移送流体の変質を防止できる。
また、ステータ６０はゲル状の樹脂により製造することも可能である。ステータ６０をゲルで形成することにより、移送流体へ作用するトルクが小さくなり、移送流体の変質を防止できる。
【0030】
図９Ａ～図９Ｅは、一軸偏心ねじポンプの下部サポータを示し、図９Ａは斜視図、図９Ｂは正面図、図９Ｃは上面図、図９Ｄは下面図、図９Ｅは横方向断面図である。図９Ａ～図９Ｅに示すように、下部サポータ７０は矩形平板上の矩形部７１と、矩形部７１の下方に延びる四角錐状の切頭錐体部７２とを有する。下部サポータ７０には中心軸に沿うように貫通孔７３が形成されている。貫通孔７３は、上部が円柱状であり、中間部が円錐形状であり、下端部が円柱状に形成されている。貫通孔７３の中間部の円錐形状は、内面が切頭錐体部７２の外面と平行になっている。
【0031】
なお、後述するように、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、ヤング率の異なる材料からなるステータ６０を用いることにより、ロータ一回転あたりの搬送対象となる流体の流量を変更することができる。このため、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、ステータ６０がねじ止めされることなく固定されており、ステータ６０を容易に交換することができる。
【0032】
図１０Ａ～図１０Ｆは、一軸偏心ねじポンプのロータを示し、図１０Ａは正面図、図１０Ｂは平面図、図１０Ｃは左側面図、図１０Ｄは右側面図、図１０Ｅは平面図、図１０Ｆは底面図である。図面に表されている破切れた細線は、模様を表す線ではなく、いずれも立体表面の形状を表す線である。図１０Ａ～図１０Ｆに示すように、ロータ８０は、雄ねじ部８１と雄ねじ部８１から上方に延びるシャフト部８２とを備える。雄ねじ部８１は、外周面に１条の螺旋状の溝８３及び突条８４が形成された雄ねじ形状となっている。シャフト部８２は円柱状である雄ねじ部８１は樹脂製であり、雄ねじ部８１及びシャフト部８２が後述するように３Ｄプリンタにより一体の部材として形成されている。また、雄ねじ部８１の中心軸Ｌ１（螺旋の中心）とシャフト部８２の中心軸Ｌ２とは平行である。なお、雄ねじ部８１の外径は、ステータ６０の貫通孔６１の内径と略等しい。そして、雄ねじ部８１の中心軸Ｌ１（螺旋の中心）は、シャフト部８２の中心軸Ｌ２に対して側方に所定の距離だけ偏心している。
【0033】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、一軸偏心ポンプのノズルを示し、図１１Ａは正面図、図１１Ｂは正面断面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、ノズル９５は、円盤状の基部９７と、基部９７の上方に設けられた円筒部９６と、基部９７の下方に設けられた円錐台部９８と、を有する。円筒部９６は円筒状であり、外面に螺条が形成されている。ノズル９５には円筒部９６内から下端まで貫通する貫通孔９９が形成されている。
【0034】
図２に示すように、組立状態において、上部アダプタ２０の下方にはロックナット３０が接続されている。接続状態において、上部アダプタ２０は、上部アダプタ２０の脚部２２の下端面をロックナット３０の上面に当接するとともに、上部アダプタ２０の取付穴２２Ａと、ロックナット３０の貫通孔３３とが連通している。この状態で、ボルトを上部アダプタ２０の取付穴２２Ａ、及び、ロックナット３０の貫通孔３３に挿通させてボルトにナットを締め付けることにより、上部アダプタ２０の下面をロックナット３０の上面に密着させることができる。なお、上部アダプタ２０及びロックナット３０との接続面の間にはシール部材が介在しておらず、接続面同士が直接当接している。
【0035】
図１及び図２に示すように、組立状態において、ロックナット３０の下方には中間アダプタ４０が接続されている。接続状態において、中間アダプタ４０の上部取付部４１がロックナット３０の接続部３２により囲まれた空間３５内に配置されている。そして、ロックナット３０の取付穴３７と中間アダプタ４０の取付穴４６を連通させた状態で、ロックナット３０の取付穴３７及び中間アダプタ４０の取付穴４６にボルトを挿通させて、ボルトにナットを締め付けることにより、ロックナット３０と中間アダプタ４０とを接続することができる。
【0036】
また、組立状態において、中間アダプタ４０の下方には下部アダプタ５０が接続されている。接続状態において、中間アダプタ４０の下部取付部４２の下面と、下部アダプタ５０の取付部５１の上面とが当接するとともに、中間アダプタ４０の取付穴４７と、下部アダプタ５０の取付穴５８とが連通している。この状態で、ボルトを中間アダプタ４０の取付穴４７、及び、下部アダプタ５０の取付穴５８に挿通させてボルトにナットを締め付けることにより、中間アダプタ４０の下面を下部アダプタ５０の上面に密着させることができる。なお、中間アダプタ４０の下部取付部４２の下面と、下部アダプタ５０の取付部５１の上面との間にはシール部材が設けられていないが、中間アダプタ４０及び下部アダプタ５０が樹脂製であるため、中間アダプタ４０と下部アダプタ５０とを密着させることにより、貫通孔内を流れる流体の漏出を防止できる。
【0037】
また、組立状態において、下部サポータ７０は下部アダプタ５０のサポータ収容空間５９内に配置されている。下部サポータ７０の外面は、下部アダプタ５０のサポータ収容空間５９の内面と隙間なく密着している。また、下部サポータ７０の上面は平坦に形成されており、ステータ６０の下面と直接当接している。
【0038】
ステータ６０は、中間アダプタ４０及び下部アダプタ５０のステータ収容空間４８、５７内に収容されている。中間アダプタ４０及び下部アダプタ５０がボルト及びナットにより固定しているため、ステータ６０の下面は下部サポータ７０の上面に密着している。また、ステータ６０の外面は、ステータ収容空間４８、５７の内面に隙間なく密着している。中間アダプタ４０及び下部アダプタ５０のステータ収容空間４８、５７の内面の水平断面形状が矩形であり、ステータ６０の外面の水平断面形状が同様な矩形であるため、ロータ８０が回転駆動されたとしてもステータ６０が回転することを防止できる。
【0039】
中間アダプタ４０と下部アダプタ５０をボルト及びナットで締め付け固定することにより、内部に収容されたステータ６０及び下部サポータ７０が中間アダプタ４０と下部アダプタ５０により挟み込まれ、上下方向に押圧された状態で固定される。ステータ６０及び下部サポータ７０が樹脂製であるため、ステータ６０の下面と下部サポータ７０上面とが密着し、シール部材を設けることなく内部を流れる流体の漏出を防止できる。
【0040】
下部アダプタ５０の下端にはノズル９５が接続されている。ノズル９５は、下部アダプタ５０の包囲部５５の内面に形成された螺条と、ノズル９５の円筒部９６の外面の螺条とを螺合させることにより接続されている。下部アダプタ５０の吐出部５４はノズル９５の貫通孔９９内に挿入されており、下部アダプタ５０の貫通孔５６とノズル９５の貫通孔９９とが連通している。
【0041】
組立状態において、ロックナット３０の貫通孔３３と、中間アダプタ４０の貫通孔４５と、ステータ６０の貫通孔６１と、下部サポータ７０の貫通孔７３と、下部アダプタ５０の貫通孔５６とが連通している。ロータ８０は、雄ねじ部８１がステータ６０の貫通孔６１内に位置し、シャフト部８２がロックナット３０の貫通孔３３と、中間アダプタ４０の貫通孔４５を挿通するように配置されている。ロータ８０の上端部はロックナット３０の拡径部３４内まで到達している。ロータ８０のシャフト部８２の上端部はカップリング９０によりモータ１０のシャフト１１に接続されている。
【0042】
制御装置１４０は、ＣＰＵを有し、モータ１０への電力供給を制御することができる装置であり、例えば、パーソナルコンピュータに接続された電源装置などを用いることができる。制御装置１４０は、入力装置を備えており、入力装置により一軸偏心ねじポンプ１のステータ６０を構成する材料に関する情報の指定を受け付ける。
【0043】
一軸偏心ねじポンプ１は、以下のようにして製造することができる。
まず、３Ｄプリンタにより上部アダプタ２０と、ロックナット３０と、中間アダプタ４０と、下部アダプタ５０と、ステータ６０と、下部サポータ７０と、ロータ８０とを、それぞれ樹脂により形成する。ロータ８０を形成する際には、雄ねじ部８１とシャフト部８２とを一体に形成する。そして、下部アダプタ５０にノズル９５を取り付ける。
まず、３Ｄプリンタにより上部アダプタ２０と、ロックナット３０と、中間アダプタ４０と、下部アダプタ５０と、ステータ６０と、下部サポータ７０と、ロータ８０とを、それぞれ樹脂により形成する。ロータ８０を形成する際には、雄ねじ部８１とシャフト部８２とを一体に形成する。そして、下部アダプタ５０にノズル９５を取り付ける。
【0044】
次に、ロータ８０の雄ねじ部８１をステータ６０の貫通孔６１内にねじりながら挿入し、雄ねじ部８１をステータの貫通孔６１内に配置する。
次に、下部サポータ７０を下部アダプタ５０のサポータ収容空間５９に配置し、その上方からステータ６０の下部をステータ収容空間５７内に配置する。
次に、下部サポータ７０を下部アダプタ５０のサポータ収容空間５９に配置し、その上方からステータ６０の下部をステータ収容空間５７内に配置する。
【0045】
次に、ステータ６０の上部がステータ収容空間４８内に位置し、シャフト部８２が貫通孔４５内に位置するように中間アダプタ４０を下部アダプタ５０の上方に配置する。そして、ボルト及びナットにより中間アダプタ４０と下部アダプタ５０とを接続する。また、下部アダプタ５０の下端にノズル９５を取り付ける。
次に、中間アダプタ４０の上方にロックナット３０を接続する。そして、ロックナット３０の上方に上部アダプタ２０を配置する。
次に、中間アダプタ４０の上方にロックナット３０を接続する。そして、ロックナット３０の上方に上部アダプタ２０を配置する。
【0046】
そして、モータ１０を上部アダプタ２０の上方に配置し、モータ１０のシャフト１１をロータ８０のシャフト部８２にカップリング９０により接続する。
以上の工程により一軸偏心ねじポンプ１を製造することができる。
以上の工程により一軸偏心ねじポンプ１を製造することができる。
【0047】
本実施形態の一軸偏心ねじポンプによれば、以下のようにして流体を所望の流量ずつ吐出することが可能になる。
搬送の対象となる流体を中間アダプタ４０のホッパ部４４内の投入空間４４Ａ内に投入する。ホッパ部４４内の投入空間４４Ａに投入された流体は、中間アダプタ４０の貫通孔４５内に流れ込む。
搬送の対象となる流体を中間アダプタ４０のホッパ部４４内の投入空間４４Ａ内に投入する。ホッパ部４４内の投入空間４４Ａに投入された流体は、中間アダプタ４０の貫通孔４５内に流れ込む。
【0048】
次に、モータ１０によりシャフト１１を回転させる。モータ１０のシャフト１１が回転すると、この回転駆動はカップリング９０を介してロータ８０のシャフト部８２に伝達される。ロータ８０のシャフト部８２が回転すると雄ねじ部８１が自転する。
【0049】
また、ロータ８０の雄ねじ部８１の中心軸が、シャフト部８２の中心軸に対して偏心しているため、雄ねじ部８１の中心軸はシャフト部８２の中心軸回りに回転するような力が働く。これに対して、ステータ６０の貫通孔６１の上面の開口縁が前後方向に延びる形状であるため、雄ねじ部８１のシャフト部８２の中心軸回りの回転運動が規制され、シャフト部８２が撓みながら雄ねじ部８１の中心軸が前後方向に往復動することになる。これにより、雄ねじ部８１は実質的に自転及び公転する場合と同様の挙動となる。
【0050】
このようにステータ６０に対してロータ８０が前後に移動しながら回転することにより、ステータ６０の貫通孔６１の上面の開口端部には、前方と後方に交互に隙間が生じる。そして、この隙間からステータ６０の貫通孔６１の内面と雄ねじ部８１の外面との間に形成された隙間へ、中間アダプタ４０の貫通孔４５内の流体が流れこむ。さらに、ステータ６０に対してロータ８０が回転すると、このステータ６０の貫通孔６１の内面と雄ねじ部８１の外面との間に形成された隙間は封鎖された状態で、下方に向かって移動する。これにより、流体が下方に向かって搬送される。そして、ステータ６０の貫通孔６１の内面と雄ねじ部８１の外面との間に形成された隙間は下端まで移動すると、貫通孔６１の下面において下部サポータ７０の貫通孔７３内に開口し、流体が貫通孔７３内に押し出される。そして、流体がロータ８０のステータ６０に対する開口により流体が順次搬送されることにより、下部サポータ７０の貫通孔７３内に放出された流体は、下部アダプタ５０の吐出部５４から吐出され、ノズル９５の貫通孔９９の先端から吐出される。
【0051】
ステータ６０の貫通孔６１の水平断面の断面積は高さによらず一定であり、ロータ８０の雄ねじ部８１の水平断面の断面積も高さによらず一定である。これにより、ステータ６０の貫通孔６１の内面と雄ねじ部８１の外面との間に形成される隙間の水平断面の断面積も高さによらず一定である。このため、ロータ８０を一定速度で回転させることにより、流体を一定の流量で搬送することができる。また、ロータ８０の回転速度を調整することにより流体の搬送量を調整することができる。
【0052】
また、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、搬送対象の流体の性質や、搬送速度に応じてステータ６０を簡単に交換することができる。
具体的には、まず、ロータ８０をカップリング９０から取り外すとともに、ロックナット３０を上部アダプタ２０から取り外す。次に、ロックナット３０及び中間アダプタ４０を下部アダプタ５０から取り外す。次に、ステータ６０及びロータ８０を下部アダプタ５０から取り外す。ロータ８０をねじりながらステータ６０から引き抜く。これにより、ステータ６０を取り外すことができる。
具体的には、まず、ロータ８０をカップリング９０から取り外すとともに、ロックナット３０を上部アダプタ２０から取り外す。次に、ロックナット３０及び中間アダプタ４０を下部アダプタ５０から取り外す。次に、ステータ６０及びロータ８０を下部アダプタ５０から取り外す。ロータ８０をねじりながらステータ６０から引き抜く。これにより、ステータ６０を取り外すことができる。
【0053】
そして、新たなステータ６０の貫通孔６１のロータ８０を挿入する。そして、ロータ８０を取り付けた状態のステータ６０の下部を下部アダプタ５０のステータ収容空間５７内に配置する。次に、ロックナット３０が取り付けられた状態の中間アダプタ４０を下部アダプタに取り付け、ボルト及びナットにより工程する。次に、ロックナット３０を上部アダプタ２０にボルト及びナットにより固定する。そして、カップリング９０によりロータ８０をモータ１０のシャフト１１に接続する。
【0054】
以上の工程により、ステータ６０を交換することができる。本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１は、ステータ６０をねじ等で固定することなく、下部アダプタ５０のステータ収容空間５７内にはめ込むのみで固定することができるため、ステータ６０を容易に交換することができる。
【0055】
なお、後述するように発明者は、本実施形態の一軸偏心ねじポンプ１においてステータ６０を構成する材料としてヤング率の異なる材料を用いると、ヤング率に応じてモータ１０の一回転あたりの流量を変更することができることを実験的に発見した。ヤング率が低いほどモータ１０の一回転あたりに吐出される積層材料の量が低下する。このため、本実施形態では、制御装置１４０は、一軸偏心ねじポンプ１を制御する際に、ヤング率に応じてモータ１０の回転数を制御する。すなわち、例えば、所定量の流体を吐出させる際に、制御装置１４０は、選択された材料のヤング率に応じて、ヤング率が低いほど必要な総回転数が大きくなるような係数を乗じて算出された回転数だけモータ１０がシャフト１１を回転させるように駆動する。
【0056】
また、本実施形態では、シャフト部８２及び雄ねじ部８１を有する雄ねじ部材をロータとして回転させ、貫通孔６１が形成された雌ねじ部材をステータとしたが、これに限らず、雌ねじ部材に対して雄ねじ部材を回転させてもよいし、雌ねじ部材及び雄ねじ部材を回転させてもよい。
【0057】
また、本実施形態では、ステータ６０の水平断面、すなわち、貫通孔６１が伸びる方向に垂直な断面が矩形状であり、下部アダプタ５０及び中間アダプタ４０のステータ収容空間５７、４８の水平断面を矩形状としたが、これに限らず、多角形状としてもよく、要するにステータ６０の回転を規制できる形状であればよい。
【0058】
次に、図２～図４に示す一軸偏心ねじポンプを用いた３Ｄプリンタについて説明する。
図１２は、本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを用いた３Ｄプリンタを示す正面図である。同図に示すように、３Ｄプリンタ１００は、基台１１０と、積層材料を吐出するための一軸偏心ねじポンプ１と、一軸偏心ねじポンプ１により吐出された積層材料を硬化させるための硬化装置１２０と、一軸偏心ねじポンプ１及び硬化装置１２０を基台１１０に対して移動させる移動装置１３０と、一軸偏心ねじポンプ１、硬化装置１２０、及び移動装置１３０を制御する制御装置１４０と、を含む。積層材料としては、例えば、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＣ－ＡＢＳ，ＰＬＡ、Ｕｌｔｅｍ、石膏、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、光硬化性樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン（ＰＰ）、ワックスなどである。
図１２は、本発明の一実施形態による一軸偏心ねじポンプを用いた３Ｄプリンタを示す正面図である。同図に示すように、３Ｄプリンタ１００は、基台１１０と、積層材料を吐出するための一軸偏心ねじポンプ１と、一軸偏心ねじポンプ１により吐出された積層材料を硬化させるための硬化装置１２０と、一軸偏心ねじポンプ１及び硬化装置１２０を基台１１０に対して移動させる移動装置１３０と、一軸偏心ねじポンプ１、硬化装置１２０、及び移動装置１３０を制御する制御装置１４０と、を含む。積層材料としては、例えば、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＣ－ＡＢＳ，ＰＬＡ、Ｕｌｔｅｍ、石膏、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、光硬化性樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン（ＰＰ）、ワックスなどである。
【0059】
基台１１０は、平坦な板状の部材であり、基台１１０上に一軸偏心ねじポンプから積層材料が吐出される。
一軸偏心ねじポンプ１は、上述したポンプである。一軸偏心ねじポンプ１は、制御装置１４０に電気的に接続されており、制御装置１４０から供給される電気によりモータ１０が駆動されて積層材料を吐出する。
一軸偏心ねじポンプ１は、上述したポンプである。一軸偏心ねじポンプ１は、制御装置１４０に電気的に接続されており、制御装置１４０から供給される電気によりモータ１０が駆動されて積層材料を吐出する。
【0060】
硬化装置１２０は、一軸偏心ねじポンプ１から吐出された積層材料を硬化させるための装置である。例えば、積層材料として加熱又は冷却することにより硬化する材料を用いる場合には、硬化装置１２０としては冷却ファンや加熱ヒータを用いることができ、積載材料として光硬化性の材料を用いる場合には、硬化装置１２０として紫外線照射装置などの光照射装置を用いることができる。硬化装置１２０は、制御装置１４０に電気的に接続されており、制御装置１４０によりその駆動が制御される。
【0061】
移動装置１３０は、制御装置１４０からの制御信号に応じて高さ方向及び前後左右方向に一軸偏心ねじポンプ１及び硬化装置１２０を移動させる。本実施形態では、移動装置１３０は前後方向に延びる一対の前後レール１３１と、前後レール１３１に沿って移動可能なフレーム部材１３２と、フレーム部材１３２を前後レール１３１に対して前後に移動させる前後駆動装置（図示せず）と、フレーム部材１３２の横方向に延びる横方向レール１３２Ａに沿って移動可能な保持部材１３３と、保持部材１３３を横方向に移動させる横方向駆動装置（図示せず）と、を備える。
【0062】
一対の前後レール１３１は例えば柱体状の金属部材からなり、前後方向に平行に延びている。
フレーム部材１３２は、一対の前後レール１３１にそれぞれ係合する一対のスライド部材１３２Ｂと、一対のスライド部材１３２Ｂの間にかけ渡された基台１３２Ｃと、基台１３２Ｃの両側部に垂直に立設された縦フレーム１３２Ｄと、縦フレーム１３２Ｄの間に横方向に水平にかけ渡された横方向レール１３２Ａと、を備える。
フレーム部材１３２は、一対の前後レール１３１にそれぞれ係合する一対のスライド部材１３２Ｂと、一対のスライド部材１３２Ｂの間にかけ渡された基台１３２Ｃと、基台１３２Ｃの両側部に垂直に立設された縦フレーム１３２Ｄと、縦フレーム１３２Ｄの間に横方向に水平にかけ渡された横方向レール１３２Ａと、を備える。
【0063】
保持部材１３３は板状の部材である。一軸偏心ねじポンプ１は、保持部材１３３に打ち込まれたねじ部材（図示せず）に、上部アダプタ２０の取付穴２３Ａを掛けることにより保持部材１３３に設置されている。一軸偏心ねじポンプ１はその射出方向が下方に向くように設置されている。また、硬化装置１２０は、下方に位置する積層材料を硬化できるように、例えば、加熱ファンや加熱ヒータが熱を下方に送るように設置されている。
【0064】
前後駆動装置及び横方向駆動装置は、制御装置１４０に電気的に接続されている。制御装置１４０が前後駆動装置に供給する電力を制御することにより、フレーム部材１３２が前後方向に移動する。また、制御装置１４０が横方向駆動装置に供給する電力を制御することにより、保持部材１３３が前後方向に移動する。このようにして、制御装置１４０により保持部材１３３を前後左右に移動させて、一軸偏心ねじポンプ１及び硬化装置１２０の位置を前後左右に調整することができる。
【0065】
制御装置１４０は、例えば、パーソナルコンピュータなどであり、一軸偏心ねじポンプ１、硬化装置１２０、及び、移動装置１３０へ電力を供給するとともに駆動を制御することができる。制御装置１４０は、入力装置を備えており、入力装置により一軸偏心ねじポンプ１のステータ６０を構成する材料に関する情報の指定を受け付ける。なお、３Ｄプリンタ１００の制御装置１４０は、図２に示す、一軸偏心ねじポンプ１の制御装置１４０の機能も兼ねている。
【0066】
３Ｄプリンタ１００においても、制御装置１４０は、一軸偏心ねじポンプ１を制御する際に、ヤング率に応じてモータ１０の回転数を制御する。すなわち、例えば、所定量の積層材料を吐出させる際に、制御装置１４０は、選択された材料のヤング率に応じて、ヤング率が低いほど必要な回転数が大きくなるような係数を乗じて算出された回転数だけモータ１０がシャフト１１を回転させるように駆動する。
【0067】
図１２に示す３Ｄプリンタによれば以下のようにして物品を製造することができる。まず、３Ｄプリンタに製造する物体の形状を示す３ＤＣＡＤデータを制御装置１４０に入力する。そして、制御装置１４０は、３ＤＣＡＤデータに基づき、移動装置１３０を駆動して製造すべき物品の水平断面内に当たる位置に一軸偏心ねじポンプ１を移動し、一軸偏心ねじポンプ１により積層材料を吐出させる。そして、制御装置１４０は、移動装置１３０を駆動して硬化装置１２０を移動し、一軸偏心ねじポンプ１を硬化させる。このような工程を繰り返し、製造する物体の断面形状に対応する積層材料による層を形成する。このような層を多数積層することにより所望の形状の３次元的な物品を製造することができる。
【0068】
なお、上記の説明では、一軸偏心ねじポンプを３Ｄプリンタに適用した場合について説明したが、これに限らず、流体を搬送するものであれば、適用の対象は限られない。
【0069】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
上記の通り、本実施形態によれば、シャフト部８２に対して雄ねじ部８１が平行であるため、組立状態において雄ねじ部８１がその軸線がステータ６０の貫通孔６１の延びる方向に延びるように配置される。この状態で雄ねじ部８１に回転駆動が伝達されると、雄ねじ部８１の移動がステータ６０により規制される。この際、雄ねじ部８１及びシャフト部８２が樹脂により一体形成されているため、シャフト部８２が湾曲してステータ６０に対して実質的に自転及び公転する。これにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を設けることなく、雄ねじ部８１とステータ６０の間の隙間に流れ込んだ流体をスムーズに搬送することができる。そして、本実施形態によれば、ステータ６０が樹脂製であるため、廉価でステータ６０を製造することができ、また、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が不要になるため、部材数を削減することができる。これにより、廉価で一軸偏心ねじポンプ１を提供することができる。
上記の通り、本実施形態によれば、シャフト部８２に対して雄ねじ部８１が平行であるため、組立状態において雄ねじ部８１がその軸線がステータ６０の貫通孔６１の延びる方向に延びるように配置される。この状態で雄ねじ部８１に回転駆動が伝達されると、雄ねじ部８１の移動がステータ６０により規制される。この際、雄ねじ部８１及びシャフト部８２が樹脂により一体形成されているため、シャフト部８２が湾曲してステータ６０に対して実質的に自転及び公転する。これにより、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部を設けることなく、雄ねじ部８１とステータ６０の間の隙間に流れ込んだ流体をスムーズに搬送することができる。そして、本実施形態によれば、ステータ６０が樹脂製であるため、廉価でステータ６０を製造することができ、また、フレキシブルジョイント、オルダムジョイント等の動力伝達部が不要になるため、部材数を削減することができる。これにより、廉価で一軸偏心ねじポンプ１を提供することができる。
【0070】
ロータ８０をステータ６０に対して回転させると、ステータ６０に回転力が伝達される。これに対して、本実施形態によれば、下部アダプタ５０の収容空間内にステータ６０を収容するのみで、ねじなどで固定することなく、ステータ６０の回転を規制することができる。このため、例えば、ステータ６０を流体の種類や流量に応じて交換する場合に、容易に交換作業を行うことができる。
【0071】
また、３Ｄプリンタで物品を製造する場合には、層を積層することにより物品を製造するため、オーバーハングとなる構造を有する物品を製造することができない。このため、ステータ６０を収容する下部アダプタ５０の収容空間の底面を平坦に形成することができず、下流側に向かって断面積が小さくなるように形成せざるを得ない。この場合には、収容空間のステータ６０の下流側に流体だまりが形成されるおそれがあるが、本実施形態によれば下部サポータ７０を有するため、このような流体だまりが形成されるのを防止できる。
【0072】
また、本実施形態によれば、ステータ６０及び下部サポータ７０が樹脂製であるため、ステータ６０の下流側の面と、下部サポータ７０の上流側の面とを直接当接させることにより、シール部材を設けることなく、ステータ６０及び下部サポータ７０との間からの流体の漏洩を防止できる。なお、本実施形態では、ステータ６０及び下部サポータ７０の両方が樹脂製である場合について説明したが、ステータ６０及び下部サポータ７０の少なくとも一方が樹脂製であれば、シール部材を設けることなく、流体の漏洩を防止できる。
【0073】
また、本実施形態によれば、下部アダプタ５０及び中間アダプタ４０によりステータ６０及び下部サポータ７０が押圧された状態で挟み込まれている。これにより、ステータ６０と下部サポータ７０とが密着するため、より強固に流体の漏洩を防止できる。
【0074】
また、本実施形態によれば、ステータ６０を形成する樹脂のヤング率は、８１６ｋＰａ以下である。ステータ６０を形成する樹脂のヤング率が８１６ｋＰａ以下の場合には、ロータの回転数に対する吐出量がより少ない。これにより、一軸偏心ねじポンプ１の搬送量をより正確に制御することができる。
【0075】
また、本実施形態によれば、ステータ６０をゲルにより製造することにより、移送流体へ作用するトルクが小さくなり、移送流体の変質を防止できる。
【0076】
また、発明者らは、ステータ６０を構成する材料のヤング率に応じて、一回転あたりに吐出される流体の量が変わることを見出した。これに対して、本実施形態によれば、制御装置１４０によりステータ６０を構成する材料のヤング率に応じてモータ１０の回転を制御することで、所望の量の流体を搬送することができる。
【0077】
また、発明者らは、ステータ６０を構成する材料のヤング率が小さいほど、一回転あたりに吐出される流体の量が少ないことを見出した。これに対して、本実施形態によれば、制御装置１４０によりステータ６０を構成する材料のヤング率に応じてモータ１０の回転を制御することで、所望の量の流体を搬送することができる。
【0078】
また、本実施形態によれば、３Ｄプリンタを用いてロータ８０及びステータ６０を製造することができ、廉価で簡単に一軸偏心ねじポンプ１を構成する部品を製造することができる。
【0079】
なお、発明者は、本実施形態の一軸偏心ねじポンプにおいてステータを構成する材料としてヤング率の異なる材料を用いると、ヤング率に応じてモータ一回転あたりの流量を変更することができることを実験的に発見したので、以下説明する。
【0080】
本実験では、ステータ６０を構成する材料として、食品用シリコーン（実験例１）と、Ｅｃｏｆｌｅｘ（登録商標）－３０（実験例２）と、Ｅｃｏｆｌｅｘ（登録商標）－１０（実験例３）と、ＩＣＮゲル（実験例４）を用い、その他の部品については変更せずに一軸偏心ねじポンプ１に各材料からなるステータ６０を設置してモータ１０の回転数を流体の吐出量との関係を調べた。
【0081】
各材料のヤング率は以下の通りである
（実験例１）食品用シリコーン ８１６［ｋＰａ］
（実験例２）Ｅｃｏｆｌｅｘ－３０ １７６［ｋＰａ］
（実験例３）Ｅｃｏｆｌｅｘ－１０ ８４．０［ｋＰａ］
（実験例４）ＩＣＮゲル ４３．８［ｋＰａ］
流体としては、シリコーンオイルを用いた。流体の吐出量は、吐出された流体を集めて重量を測定し、その重量を密度で割って吐出量（ｍｍ3）を算出した。
（実験例１）食品用シリコーン ８１６［ｋＰａ］
（実験例２）Ｅｃｏｆｌｅｘ－３０ １７６［ｋＰａ］
（実験例３）Ｅｃｏｆｌｅｘ－１０ ８４．０［ｋＰａ］
（実験例４）ＩＣＮゲル ４３．８［ｋＰａ］
流体としては、シリコーンオイルを用いた。流体の吐出量は、吐出された流体を集めて重量を測定し、その重量を密度で割って吐出量（ｍｍ3）を算出した。
【0082】
また、一軸偏心ねじポンプ１について、以下の式によりロータ８０の１回転あたりの理論吐出量Ｑth［ｍｍ3／ｒｅｖ］を算出した。
理論吐出量Ｑth［ｍｍ3／ｒｅｖ］＝４×ｅ［ｍｍ］×Ｄ［ｍｍ］×λS［ｍｍ］／Ｎ［ｒｅｖ］
ｅ：ステータ貫通孔の偏心量［ｍｍ］
Ｄ：ステータ貫通孔の内径［ｍｍ］
λS：ステータピッチ［ｍｍ］
Ｎ：ロータの回転数［ｒｅｖ］
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂは、理論吐出量を算出するためのステータの各寸法を示し、図１３Ａは上面図であり、図１３Ｂは鉛直断面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、ステータ６０の上面図において、貫通孔６１の長手方向長さが４ｅ＋Ｄ［ｍｍ］となり、貫通孔６１の短手方向長さがＤ［ｍｍ］となる。
理論吐出量Ｑth［ｍｍ3／ｒｅｖ］＝４×ｅ［ｍｍ］×Ｄ［ｍｍ］×λS［ｍｍ］／Ｎ［ｒｅｖ］
ｅ：ステータ貫通孔の偏心量［ｍｍ］
Ｄ：ステータ貫通孔の内径［ｍｍ］
λS：ステータピッチ［ｍｍ］
Ｎ：ロータの回転数［ｒｅｖ］
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂは、理論吐出量を算出するためのステータの各寸法を示し、図１３Ａは上面図であり、図１３Ｂは鉛直断面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、ステータ６０の上面図において、貫通孔６１の長手方向長さが４ｅ＋Ｄ［ｍｍ］となり、貫通孔６１の短手方向長さがＤ［ｍｍ］となる。
【0083】
まず、発明者は、回転速度を一定として総回転数［ｒｅｖ］と吐出量の関係を実験的に調べた。
図１４は、回転速度を一定とした場合の理論吐出量、及び、実験例１～４のロータの総回転数と吐出量の関係を示すグラフである。図１４に示すように、実施例１～４において、ロータの総回転数と吐出量は理論吐出量と同様にほぼ比例関係になっている。そして、ヤング係数が大きいほど、吐出量が理論吐出量に近くなっており、ヤング係数が小さいほど、吐出量は理論吐出量に比べて小さくなっている。
図１４は、回転速度を一定とした場合の理論吐出量、及び、実験例１～４のロータの総回転数と吐出量の関係を示すグラフである。図１４に示すように、実施例１～４において、ロータの総回転数と吐出量は理論吐出量と同様にほぼ比例関係になっている。そして、ヤング係数が大きいほど、吐出量が理論吐出量に近くなっており、ヤング係数が小さいほど、吐出量は理論吐出量に比べて小さくなっている。
【0084】
次に、発明者は、総回転数を一定（１０回転）として回転速度［ｒｐｍ］と吐出量の関係を実験的に調べた。
図１５は、総回転数を一定とした場合の理論吐出量、及び、実験例１～４のロータの回転速度と吐出量の関係を示すグラフである。図１５に示すように、実施例１～４において、ロータの回転速度によらず吐出量は一定となっている。したがって、回転速度は吐出量に影響を及ぼさないことが確認された。
図１５は、総回転数を一定とした場合の理論吐出量、及び、実験例１～４のロータの回転速度と吐出量の関係を示すグラフである。図１５に示すように、実施例１～４において、ロータの回転速度によらず吐出量は一定となっている。したがって、回転速度は吐出量に影響を及ぼさないことが確認された。
【0085】
図１６は、総回転数を１０回転とした場合の、ヤング係数と吐出量との関係を示すグラフである。図１６に示すように、ステータのヤング係数が小さいほど吐出量が少なくなっている。そして、ヤング率が８１６[ｋＰａ］以下ではヤング率の減少に対する吐出量の減少の割合が大きくなっている。また、ゲル状である実験例４では、ヤング係数に対する吐出量が特に小さくなっている。このように、本実験により、ロータを構成する材料が、少なくともヤング係数が４３．８～８１６［ｋＰａ］の範囲であれば、理論吐出量よりも実際の吐出量が少なくなることが確認された。さらに、ロータを構成する材料のヤング率としては、より好ましくは１７６［ｋＰａ］以下であり、さらに好ましくは、８４．０［ｋＰａ］以下であることが確認された。
【符号の説明】
【0086】
１ ：一軸偏心ねじポンプ
６ ：ナイロン
１０ ：モータ
１１ ：シャフト
１２ ：ナイロン
２０ ：上部アダプタ
２１ ：基部
２１Ａ ：開口部
２２ ：脚部
２２Ａ ：取付穴
２３ ：取付部
２３Ａ ：取付穴
３０ ：ロックナット
３１ ：基部
３２ ：接続部
３３ ：貫通孔
３４ ：拡径部
３５ ：空間
３６ ：取付穴
３７ ：取付穴
４０ ：中間アダプタ
４１ ：上部取付部
４２ ：下部取付部
４３ ：中間部
４４ ：ホッパ部
４４Ａ ：投入空間
４５ ：貫通孔
４６ ：取付穴
４７ ：取付穴
４８ ：ステータ収容空間
５０ ：下部アダプタ
５１ ：取付部
５２ ：筒状部
５３ ：錐体部
５４ ：吐出部
５５ ：包囲部
５６ ：貫通孔
５７ ：ステータ収容空間
５８ ：取付穴
５９ ：サポータ収容空間
６０ ：ステータ
６１ ：貫通孔
６２ ：溝
６３ ：突条
７０ ：下部サポータ
７１ ：矩形部
７２ ：切頭錐体部
７３ ：貫通孔
８０ ：ロータ
８１ ：雄ねじ部
８２ ：シャフト部
８３ ：溝
８４ ：突条
９０ ：カップリング
９５ ：ノズル
９６ ：円筒部
９７ ：基部
９８ ：円錐台部
９９ ：貫通孔
１００ ：３Ｄプリンタ
１１０ ：基台
１２０ ：硬化装置
１３０ ：移動装置
１３１ ：前後レール
１３２ ：フレーム部材
１３２Ａ ：横方向レール
１３２Ｂ ：スライド部材
１３２Ｃ ：基台
１３２Ｄ ：縦フレーム
１３３ ：保持部材
１４０ ：制御装置
６ ：ナイロン
１０ ：モータ
１１ ：シャフト
１２ ：ナイロン
２０ ：上部アダプタ
２１ ：基部
２１Ａ ：開口部
２２ ：脚部
２２Ａ ：取付穴
２３ ：取付部
２３Ａ ：取付穴
３０ ：ロックナット
３１ ：基部
３２ ：接続部
３３ ：貫通孔
３４ ：拡径部
３５ ：空間
３６ ：取付穴
３７ ：取付穴
４０ ：中間アダプタ
４１ ：上部取付部
４２ ：下部取付部
４３ ：中間部
４４ ：ホッパ部
４４Ａ ：投入空間
４５ ：貫通孔
４６ ：取付穴
４７ ：取付穴
４８ ：ステータ収容空間
５０ ：下部アダプタ
５１ ：取付部
５２ ：筒状部
５３ ：錐体部
５４ ：吐出部
５５ ：包囲部
５６ ：貫通孔
５７ ：ステータ収容空間
５８ ：取付穴
５９ ：サポータ収容空間
６０ ：ステータ
６１ ：貫通孔
６２ ：溝
６３ ：突条
７０ ：下部サポータ
７１ ：矩形部
７２ ：切頭錐体部
７３ ：貫通孔
８０ ：ロータ
８１ ：雄ねじ部
８２ ：シャフト部
８３ ：溝
８４ ：突条
９０ ：カップリング
９５ ：ノズル
９６ ：円筒部
９７ ：基部
９８ ：円錐台部
９９ ：貫通孔
１００ ：３Ｄプリンタ
１１０ ：基台
１２０ ：硬化装置
１３０ ：移動装置
１３１ ：前後レール
１３２ ：フレーム部材
１３２Ａ ：横方向レール
１３２Ｂ ：スライド部材
１３２Ｃ ：基台
１３２Ｄ ：縦フレーム
１３３ ：保持部材
１４０ ：制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図8F】
【図8G】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】