特開 2024-75929 付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法

(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】P2024075929

(43)【公開日】2024-06-05

(54)【発明の名称】付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法

(51)【国際特許分類】

   E04F 21/08 20060101AFI20240529BHJP

   E04F 21/16 20060101ALI20240529BHJP

   E04F 13/02 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

E04F21/08

E04F21/16 L

E04F21/16 Z

E04F13/02 G

E04F13/02 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022187203

(22)【出願日】2022-11-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】小倉 大季

(72)【発明者】

【氏名】磯田 和彦

(57)【要約】

【課題】意匠性を維持しつつ、作業にかかる手間を低減することができ、作業効率を向上できる。
【解決手段】噴射口１１を備えたノズル本体１０が任意の吹き付け姿勢となるように制御され、噴射口１１から水硬性混合物を定着部材に向けて噴射する付加製造装置１Ａに設けられている。ノズル本体１０には、ノズル本体１０とともに移動しながら噴射した水硬性混合物表面に接触させて任意の表面形状に仕上げる表面仕上げ機能部４０が設けられた構成の付加製造装置用の噴射ノズルを提供する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

噴射口を備えたノズル本体が任意の吹き付け姿勢となるように制御され、前記噴射口から水硬性混合物を定着部材に向けて噴射する付加製造装置用の噴射ノズルであって、
前記ノズル本体には、前記ノズル本体とともに移動しながら噴射した水硬性混合物の表面に接触させて任意の表面形状に仕上げる表面仕上げ機能部が設けられていることを特徴とする付加製造装置用の噴射ノズル。

【請求項2】

前記ノズル本体は、前記表面仕上げ機能部に対するノズル軸の傾斜角度を相対的に変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置用の噴射ノズル。

【請求項3】

前記表面仕上げ機能部は、前記ノズル本体の少なくとも一部に設けられ、ノズル軸回りに回転可能であることを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置用の噴射ノズル。

【請求項4】

前記表面仕上げ機能部は、コテ均し機能を有するコテ均し板を有し、
前記コテ均し板の中央部には、前記噴射口を露出する開口穴が形成され、
前記噴射口は、前記コテ均し板の均し面と面一、あるいは前記均し面より後退した位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置用の噴射ノズル。

【請求項5】

前記表面仕上げ機能部は、コテ、ブラシ、ヘラ、刷毛およびローラーのうち少なくとも一つの仕上げ工具を有することを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置用の噴射ノズル。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の付加製造装置用の噴射ノズルを用いて構造部材を構築する構造部材構築方法であって、
前記噴射口を備えたノズル本体を所定の吹き付け姿勢となるように制御する工程と、
前記噴射口から水硬性混合物を定着部材に向けて噴射する工程と、
前記ノズル本体とともに移動しながら、噴射した前記水硬性混合物が凝結する前に、前記水硬性混合物の表面に前記表面仕上げ機能部を接触させて任意の表面形状に仕上げる工程と、
を有することを特徴とする構造部材構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、コンクリート構造物やコンクリート部材を製造する方法として、付加製造装置でノズルからコンクリートを吐出して製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４５２７１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の付加製造装置として材料吹付け（噴射）方式の３Ｄプリンタがあり、このような３Ｄプリンタによるコンクリート構造物を施工することが検討されているが、製造後の造形物の美観の点で課題があった。つまり、一般的には、吹き付け後のコンクリート等の材料の表面を人力によって左官仕上げ（コテ均し）することが多いが、作業に手間がかかるという問題があった。

【0005】

左官仕上げは、吹き付け直後でセメント系材料が凝結する前に実施した方が綺麗に仕上げることができるが、付加製造装置と同時並行で人力によって作業する場合、付加製造装置と人が干渉することから困難である。また、コテ均しロボット等を付加製造装置と共に用いる場合には、吹き付け作業後に別の吹き付けロボットと別のコテ均しロボットを動作させる必要があることから、吹付け作業と同時に動作させることは難しい。
このように、噴射ノズルを使用した吹き付けと同時、あるいは直後に表面仕上げを精度よくできることが求められており、その点で改善の余地があった。

【0006】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、意匠性を維持しつつ、作業にかかる手間を低減することができ、作業効率を向上できる付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る付加製造装置用の噴射ノズルは、噴射口を備えたノズル本体が任意の吹き付け姿勢となるように制御され、前記噴射口から水硬性混合物を定着部材に向けて噴射する付加製造装置用の噴射ノズルであって、前記ノズル本体には、前記ノズル本体とともに移動しながら噴射した水硬性混合物の表面に接触させて任意の表面形状に仕上げる表面仕上げ機能部が設けられていることを特徴としている。

【0008】

また、本発明に係る構造部材構築方法は、上述した付加製造装置用の噴射ノズルを用いて構造部材を構築する構造部材構築方法であって、前記噴射口を備えたノズル本体を所定の吹き付け姿勢となるように制御する工程と、前記噴射口から水硬性混合物を定着部材に向けて噴射する工程と、前記ノズル本体とともに移動しながら、噴射した前記水硬性混合物が凝結する前に、前記水硬性混合物の表面に前記表面仕上げ機能部を接触させて任意の表面形状に仕上げる工程と、を有することを特徴としている。

【0009】

本発明では、所定の吹き付け姿勢となるように制御される噴射ノズルのノズル本体から水硬性混合物を定着部材に向けて噴射することにより、所望の形状の構造部材を構築できる。このとき、水硬性混合物が凝結する前に、ノズル本体の噴射口近傍に設けられる表面仕上げ機能部によって、吹き付けと同時に、あるいは吹き付け直後に水硬性混合物表面の凹凸を平らに均したり、所望の表面形状に仕上げたりすることができる。
このように本発明では、表面仕上げ機能部によって吹き付けた水硬性混合物表面の意匠性を維持しつつ吹き付け作業が行え、従来のような人力による左官作業が不要となり、このような左官作業にかかる手間を低減することができ、作業効率を向上できる。

【0010】

また、本発明に係る付加製造装置用の噴射ノズルは、前記ノズル本体は、前記表面仕上げ機能部に対するノズル軸の傾斜角度を相対的に変更可能であることが好ましい。

【0011】

この場合、噴射ノズルのノズル本体の傾斜角度を作業状況に合わせて変更した吹き付け姿勢にして吹き付けることができる。そのため、表面仕上げ機能部の姿勢を水硬性混合物表面に合わせて一定に保つことができるので、水硬性混合物表面を吹き付け作業と同時に所望の形状に仕上げることができる。

【0012】

また、本発明に係る付加製造装置用の噴射ノズルは、前記表面仕上げ機能部は、前記ノズル本体の少なくとも一部に設けられ、ノズル軸回りに回転可能であることが好ましい。

【0013】

この場合には、噴射ノズルのノズル本体を表面仕上げ機能部に対して回転させ、傾斜角度を作業状況に合わせて変更した吹き付け姿勢にして吹き付けることができる。そのため、表面仕上げ機能部の姿勢を水硬性混合物表面に合わせて一定に保つことができるので、水硬性混合物表面を吹き付け作業と同時に所望の形状に仕上げることができる。

【0014】

また、本発明に係る付加製造装置用の噴射ノズルは、前記表面仕上げ機能部は、コテ均し機能を有するコテ均し板を有し、前記コテ均し板の中央部には、前記噴射口を露出する開口穴が形成され、前記噴射口は、前記コテ均し板の均し面と面一、あるいは前記均し面より後退した位置に設けられていることが好ましい。

【0015】

このような構成にすることにより、ノズル本体の噴射口から噴射された直後の水硬性混合物表面を、噴射口の周囲のコテ均し板によって平らに均すことができる。このとき、コテ均し板の均し面が噴射口よりも造形物の表面側に位置しているので、コテ均し板による均し作業において噴射口から噴射される水硬性混合物の影響を少なくすることができる。

【0016】

また、本発明に係る付加製造装置用の噴射ノズルは、前記表面仕上げ機能部は、コテ、ブラシ、ヘラ、刷毛およびローラーのうち少なくとも一つの仕上げ工具を有することを特徴としてもよい。

【0017】

この場合には、ノズル本体の噴射口から噴射された直後の水硬性混合物表面を、コテ、ブラシ、ヘラ、刷毛およびローラーのうち少なくとも一つの仕上げ工具によって任意の表面形状に仕上げることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法によれば、意匠性を維持しつつ、作業にかかる手間を低減することができ、作業効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態による付加製造装置用の噴射ノズルによる吹き付け状態を示す斜視図である。

【図2】付加製造装置の構成を示す斜視図である。

【図3】付加製造装置の構成を示す一部破断した側面図である。

【図4】噴射ノズルをコテ均し板に対して傾斜させた状態を示す側面図である。

【図5】付加製造装置を使用した吹き付け状態を示す断面図である。

【図6】第２実施形態による付加製造装置の構成を示す斜視図である。

【図7】第３実施形態による付加製造装置の構成を示す側面図である。

【図8】変形例による表面仕上げ機能部の構成を示す一部破断した側面図である。

【図9】（ａ）、（ｂ）は変形例による表面形状を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態による付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法について、図面に基づいて説明する。

【0021】

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本実施形態の付加製造装置１Ａ用の噴射ノズル１０Ａは、噴射口１１を備えたノズル本体１０が任意の吹き付け姿勢となるように制御され、噴射口１１から水硬性混合物Ｃ（図５参照）を定着部材に向けて噴射する際に使用される。

【0022】

付加製造装置１Ａは、壁や柱等の構造部材Ｋ（造形物）を製造する際に使用され、噴射ノズル１０Ａのノズル本体１０から水硬性混合物Ｃを吹き付けることにより所定の形状に構築するものである。すなわち、付加製造装置１Ａでは、水硬性混合物吹き付け工程と、構造部材Ｋの表面を仕上げる表面仕上げ工程と、を同時に実施できる。

【0023】

図２及び図３に示すように、付加製造装置１Ａは、噴射ノズル１０Ａ、ロボットアーム２０を備えている。噴射ノズル１０Ａは、ノズル本体１０と、表面仕上げ機能部４０と、を備えている。

【0024】

噴射ノズル１０Ａは、ロボットアーム２０の先端部２０ａに支持されている。噴射ノズル１０Ａは、不図示のホースに接続され、ホース内を流動する水硬性混合物Ｃが噴射口１１から噴射される。ホースは、ロボットアーム２０の外側に沿って配設されていてもよいし、ロボットアーム２０内を通過して設けられていてもよい。ホースは、未硬化（未凝結）状態の水硬性混合物Ｃをノズル本体１０へ供給する材料圧送ポンプ（図示省略）に接続されている。水硬性混合物Ｃは、噴射ノズル１０Ａのノズル本体１０から噴射されていてもよいし、押し出されるようにしてもよい。

【0025】

ここで、本実施形態では、噴射される水硬性混合物Ｃは、種々のセメント系材料（例えば、セメントペースト、モルタル、コンクリートなど）、ジオポリマー組成物、およびそれらを短繊維で補強した繊維補強複合材料を含む材料を総称している。短繊維の材質は、化学的に合成された高分子からなる合成繊維、又は無機物からなる繊維が挙げられる。前者としては、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等が挙げられる。後者としては、ガラス繊維、鋼繊維、炭素繊維、岩石繊維（バサルトなど）、セラミック繊維、シリカ繊維等が挙げられる。

【0026】

図２及び図３に示すように、ロボットアーム２０は、例えば６軸ロボットであり、例えば制御部（図示省略）によって例えば予めプログラムされた動作情報に基づいて高精度の動作で制御される。すなわち、ロボットアーム２０は、複数のアーム部２１が、回転自在な接続部を介して連結されている。ロボットアーム２０は、例えば不図示の自走部に搭載されていてもよい。自走部としては、昇降可能（或いは上下移動可能）で、かつ接地面に沿って所定箇所に自走して噴射ノズル１０Ａを備えたロボットアーム２０を移動可能に設けられている。なお、ロボットアーム２０は、遠隔操作によって駆動されるものであってもよい。

【0027】

ノズル本体１０は、ノズル先端部１０ａに噴射口１１を有する。噴射口１１には、ノズル本体１０とともに移動しながら噴射した水硬性混合物表面Ｃａ（図５参照）に接触させて任意の表面形状に仕上げる表面仕上げ機能部４０が設けられている。
図４に示すように、ノズル本体１０は、表面仕上げ機能部４０に対するノズル軸Ｏの傾斜角度θを相対的に変更可能に設けられている。

【0028】

表面仕上げ機能部４０は、ノズル本体１０の噴射口１１に一体的に設けられ、ノズル本体１０の動作に連動させて使用する。表面仕上げ機能部４０は、ノズル軸Ｏ方向から見てノズル先端部１０ａの少なくとも一部に設けられている。

【0029】

なお、表面仕上げ機能部４０は、後述するコテ均し板４１のようなコテ均しの機能に限定されることはなく、ノズル本体１０に対して機能の異なる表面仕上げ機能部に付け替えることも可能である。表面仕上げ機能部を付け替え作業は、人力でもよいし、例えばツールチェンジャー等のロボットによって自動で行うことも可能である。

【0030】

図２に示すように、表面仕上げ機能部４０は、コテ均し機能を有するコテ均し板４１を有する。コテ均し板４１は、平面視して矩形状に形成されている。コテ均し板４１の中央部には、噴射口１１を露出する開口穴４１ａが形成されている。なお、コテ均し板４１の形状は、矩形であることに限定されることはなく、平面視して円形あるいは他の形状を採用できる。コテ均し板４１は、ノズル本体１０から噴射された凝結前の水硬性混合物表面Ｃａを噴射直後に平らに均すために使用される。
ここで、水硬性混合物Ｃにおける凝結前とは、ＪＩＳＡ１１４７：２０１９（コンクリートの凝結時間試験方法）における貫入抵抗試験装置で測定した貫入抵抗値が１０Ｎ／ｍｍ^２以下の状態である。

【0031】

コテ均し板４１の寸法としては、例えば直径２０ｍｍ～３００ｍｍ程度であることが好ましい。構造部材Ｋの造形体が図１に示すように曲面を有する場合には、コテ均し板４１の寸法はなるべく小さな平面形状の方が精度よく均すことができるので好ましい。また、作業スピードが要求される場合には、コテ均し板４１の寸法は大きい平面形状である方が好ましい。また、コテ均し板の中央部に噴射口開口穴を設ける代わりに、例えばノズルの下方のみにコテ均し板を設ける形態としてもよい。

【0032】

コテ均し板４１の材料としては、金属製、プラスチック、ＦＲＰ、セメント系材料、木材等が挙げられる。また、コテ均し板４１の均し面（均し面４１ｃ）には、水硬性混合物Ｃが付着しにくくなる表面処理を施してもよい。

【0033】

また、図３及び図４に示すように、コテ均し板４１の外周縁は、均し面４１ｃ側と反対側に向けて折り曲げられた折曲部４１ｂを有する。折曲部４１ｂが形成されることにより、コテ均し板４１で水硬性混合物表面Ｃａを均す際に移動させても、吹き付けた水硬性混合物表面Ｃａを傷つけることなく平坦化することができる。

【0034】

図５に示すように、噴射口１１は、コテ均し板４１の均し面４１ｃと面一、あるいは均し面４１ｃよりも後方に位置する。

【0035】

図３及び図４に示すように、コテ均し板４１には、ノズル本体１０のノズル先端部１０ａに対して角度調整可能な球面滑り軸受４２がノズル先端部１０ａと同軸に設けられている。球面滑り軸受４２は、内輪４２１と、外輪４２２と、を有する。内輪４２１は、中央穴にノズル先端部１０ａを貫通させて固定している。外輪４２２は、外周部をコテ均し板４１に固定している。球面滑り軸受４２の軸受面４２ａは、側面視で外側に突となる凸曲面（球面）を形成している。内輪４２１と外輪４２２とは、軸受面４２ａの球面に沿って相対的に回動可能である。すなわち、外輪４２２に固定されるコテ均し板４１は、球面滑り軸受４２を中心に任意の傾斜角度θで回動可能に設けられている。

【0036】

次に、上述した付加製造装置用の噴射ノズル１０Ａを用いた構造部材Ｋの製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
図５に示すように、構造部材Ｋの形状に沿う外殻部に鉄筋６１やメッシュ筋６２等の定着部材６０を設置する。これら定着部材６０は、構造部材Ｋに埋設される芯材として機能するものであってもよい。噴射ノズル１０Ａは、例えば遠隔操作による移動や自動走行が可能なロボットアーム２０に装着されている。

【0037】

そして、定着部材に向けてノズル本体１０から未硬化状態の水硬性混合物Ｃを噴射して、下方から上方に積層することによって、定着部材に水硬性混合物Ｃを定着させることで、所定の形状の造形物をなす構造部材Ｋが構築される。なお、水硬性混合物Ｃが噴射される対象面は水平面でも鉛直面でも勾配を持った面でも構わない。

【0038】

具体的には、噴射ノズル１０Ａを略水平方向Ｘ（図１及び図５参照）に予め設定された移動速度で図５の矢印Ｅ方向に移動させて一定の高さの噴射水硬性混合物部を形成し、さらにその直近で形成した噴射水硬性混合物部の上部において噴射ノズル１０Ａを略水平方向Ｘに移動させて次の噴射水硬性混合物部を積層させることにより形成する。そして、コテ均し板４１とともに通過したノズル本体１０の通過後の水硬性混合物Ｃはそのまま硬化させる。このように噴射ノズル１０Ａの動作を繰り返すことにより所望の形状の構造部材Ｋが構築される。

【0039】

ノズル本体１０から水硬性混合物Ｃを噴射すると同時に、ノズル本体１０のノズル先端部１０ａに装着されているコテ均し板４１の均し面４１ｃを凝結前の水硬性混合物Ｃに押し付けながら、造形体表面に沿って移動させることで、水硬性混合物表面Ｃａの凸凹を均し、所定寸法に整形する均し作業を水硬性混合物噴射と同時に行う。

【0040】

次に、上述した付加製造装置用の噴射ノズル１０Ａおよび構造部材構築方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。

【0041】

図１～図５に示すように、本実施形態による付加製造装置用の噴射ノズル１０Ａでは、噴射口１１を備えたノズル本体１０が任意の吹き付け姿勢となるように制御され、噴射口１１から水硬性混合物Ｃを定着部材に向けて噴射する付加製造装置１Ａに設けられている。ノズル本体１０には、ノズル本体１０とともに移動しながら噴射した水硬性混合物表面Ｃａに接触させて任意の表面形状に仕上げる表面仕上げ機能部４０が設けられている。

【0042】

このように、本実施形態では、所定の吹き付け姿勢となるように制御される噴射ノズル１０Ａのノズル本体１０から水硬性混合物Ｃを定着部材に向けて噴射することにより、所望の形状の構造部材Ｋを構築できる。このとき、水硬性混合物Ｃが凝結する前に、ノズル本体１０の噴射口１１に設けられるコテ均し板４１を備えた表面仕上げ機能部４０によって、吹き付けと同時に、あるいは吹き付け直後に水硬性混合物表面Ｃａの凹凸を平らに均したり、所望の表面形状に仕上げたりすることができる。
また、吹き付け直後に、吹付け造形工程、均し工程、吹付け造形工程、均し工程・・・というように、吹付け造形工程と均し工程と繰り返すことにより、造形体の形状を整えながら造形体を形成してもよい。
このように本実施形態では、表面仕上げ機能部４０によって吹き付けた水硬性混合物表面Ｃａの意匠性を維持しつつ吹き付け作業が行え、従来のような人力による左官作業が不要となり、このような左官作業にかかる手間を低減することができ、作業効率を向上できる。

【0043】

また、本実施形態では、ノズル本体１０は、表面仕上げ機能部４０に対するノズル軸Ｏの傾斜角度θを相対的に変更可能である。この場合には、ノズル本体１０の傾斜角度θを作業状況に合わせて変更した吹き付け姿勢にして吹き付けることができる。

【0044】

そのため、表面仕上げ機能部４０の姿勢を水硬性混合物表面Ｃａに合わせて一定に保つことができるので、水硬性混合物表面Ｃａを吹き付け作業と同時に所望の形状に仕上げることができる。

【0045】

また、本実施形態では、表面仕上げ機能部４０は、ノズル本体１０の少なくとも一部に設けられ、ノズル軸Ｏ回りに回転可能である。

【0046】

この場合には、噴射ノズル１０Ａのノズル本体１０を表面仕上げ機能部４０に対して回転させ、傾斜角度θを作業状況に合わせて変更した吹き付け姿勢にして吹き付けることができる。そのため、表面仕上げ機能部４０の姿勢を水硬性混合物表面Ｃａに合わせて一定に保つことができるので、水硬性混合物表面Ｃａを吹き付け作業と同時に所望の形状に仕上げることができる。

【0047】

また、本実施形態では、表面仕上げ機能部４０は、コテ均し機能を有するコテ均し板４１を有している。コテ均し板４１の中央部には、噴射口１１を露出する開口穴４１ａが形成されている。噴射口１１は、コテ均し板４１の均し面４１ｃと面一、あるいは均し面４１ｃより後退した位置に設けられている。

【0048】

この場合には、ノズル本体１０の噴射口１１から噴射された直後の水硬性混合物表面Ｃａを、噴射口１１の周囲のコテ均し板４１によって平らに均すことができる。このとき、コテ均し板４１の均し面４１ｃが噴射口１１よりも造形物の表面側に位置しているので、コテ均し板４１による均し作業において噴射口１１から噴射される水硬性混合物Ｃの影響を少なくすることができる。

【0049】

上述のように本実施形態による付加製造装置用の噴射ノズル１０Ａおよび構造部材構築方法では、意匠性を維持しつつ、作業にかかる手間を低減することができ、作業効率を向上できる。

【0050】

次に、実施形態による付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法の他の実施形態および変形例について説明する。なお、上述した第１実施形態の構成要素と同一機能を有する構成要素には同一符号を付し、これらについては、説明が重複するので詳しい説明は省略する。

【0051】

（第２実施形態）
図６に示すように、第２実施形態による付加製造装置１Ｂの噴射ノズル１０Ｂの表面仕上げ機能部４０Ａは、複数のコテ均し板４５がノズル軸Ｏを中心にして回転可能に設けられた構成のものである。具体的には、ノズル先端部１０ａの外側に嵌合された回転駆動部４４と、回転駆動部４４の回転駆動力によってノズル本体１０のノズル軸Ｏ回りに回転する羽根形状の複数（ここでは３つ）のコテ均し板４５と、コテ均し板４５を覆うカバー体４６と、を備えている。３つのコテ均し板４５は、ノズル軸Ｏ回りの周方向に均等の間隔をあけて配置されている。表面仕上げ機能部４０Ａでは、３つのコテ均し板４５の中心部の噴射口１１から水硬性混合物が噴射される。

【0052】

第２実施形態による表面仕上げ機能部４０Ａでは、３つのコテ均し板４５が噴射口１１を中心として回転するので、噴射口１１から噴射された直後の水硬性混合物を平らに形成することができる。

【0053】

（第３実施形態）
図７に示す第３実施形態による付加製造装置１Ｃの噴射ノズル１０Ｃの表面仕上げ機能部４０Ｂは、ノズル本体１０のノズル先端部１０ａに回転可能に支持されたコテ均し板４７と、コテ均し板４７をノズル本体１０の支持部を中心にして回転させるリングガイド４８と、リングガイド４８を案内する案内ギア４９と、を備えている。

【0054】

コテ均し板４７は、ノズル軸Ｏに直交する方向の回転軸４７１ａを有する回転支持部４７１を介して回転移動する。回転支持部４７１は、例えば蝶番等の部材を採用できる。リングガイド４８は、円弧状のリング形状であり、内周面にラックギア４８ａが形成されている。リングガイド４８の中心は、回転支持部４７１の回転軸４７１ａとなっている。
リングガイド４８の一端がコテ均し板４７の裏面４７ｂに固定されている。案内ギア４９は、回転支持部４７１の回転軸４７１ａの軸方向に平行な方向を中心にして回転可能にノズル本体１０の周面に支持され、かつリングガイド４８内周のラックギア４８ａに噛合している。なお、案内ギア４９は、不図示のモータの駆動によるピニオンギアを採用してもよい。また、表面仕上げ機能部４０Ｂは、上方から見た平面視で、ノズル本体１０の両側にコテ均し板４７とリングガイド４８が設けられる構成であってもよい。

【0055】

リングガイド４８は、手動又は自動により回転軸４７１ａを中心に回転させることで、コテ均し板４７を所望の角度で傾斜させることができる。図７の二点鎖線は、コテ均し板４７を傾斜させた状態を示している。あるいは、コテ均し板４７の均し面４７ｃを被噴射面である構造部材の表面に平行に向けた姿勢で維持し、ノズル本体１０をコテ均し板４７に対して適宜な角度に傾斜させて施工することや作業中に角度変更することもできる。

【0056】

また、噴射ノズル１０を使用した吹き付け作業中において、吹き付けと同時にコテ均し板４７を使用して水硬性混合物を均す作業を行わない場合には、コテ均し板４７を吹き付け面から外した位置にずらして格納した状態に移動させることも可能である。

【0057】

（第１変形例）
次に、図８に示す第１変形例による表面仕上げ機能部４０Ｃについて説明する。表面仕上げ機能部４０Ｃとして、上述した実施形態のようなコテ均し板４１、４５、４７であることに限定されることはなく、図８に示すようなブラシ５１やヘラ５２、あるいは不図示の刷毛、ローラー等の仕上げ工具で水硬性混合物表面を適宜な形状に加工することが可能な機能を有するものを採用することができる。この場合には、吹き付けた水硬性混合物表面に均しの機能とともに、取り付けた仕上げ工具による別の機能を有している。
図８に示す表面仕上げ機能部４０Ｃは、第１実施形態のコテ均し板４１の均し面４１ｃにブラシ５１とヘラ５２が固定されている。
なお、均し面４１ｃには、例えば単数又は複数のブラシ５１のみ、あるいは単数又は複数のヘラ５２のみが設けられていてもよい。これらの工具により、左官職人のように表面を任意の形状に仕上げることが可能となる。

【0058】

（第２変形例）
図９（ａ）、（ｂ）に示す第２変形例は、表面仕上げ機能部４０Ｄのローラー５３Ａ、５３Ｂの表面に凹凸模様が形成され、このローラー５３Ａ、５３Ｂを使用することにより、表面立体仕上げを行うものである。
図９（ａ）に示すローラー５３Ａは、木材の樹皮の表面を表現した凹凸模様Ｋａが形成されている。図９（ｂ）に示すローラー５３Ｂは、石材を積み上げた表面を表現した凹凸模様Ｋｂが形成されている。
このような表面仕上げ機能部４０Ｄを使用した立体仕上げ作業は、吹き付けた水硬性混合物を均した後であってもよい。

【0059】

以上、本発明による付加製造装置用の噴射ノズルおよび構造部材構築方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0060】

例えば、上述した実施形態では、ノズル本体１０から水硬性混合物Ｃを吹き付けているが、吹き付けであることに限定されることはなく、水硬性混合物Ｃの噴射圧を小さくして造形物に対して塗り付けるように吐出させる噴射であってもよい。

【0061】

また、上記第１実施形態では、表面仕上げ機能部４０に対するノズル軸Ｏの傾斜角度θを相対的に変更可能に設けられている。すなわち、本実施形態では、表面仕上げ機能部４０がノズル軸Ｏ方向からみて噴射口１１の周囲の周方向の少なくとも一部に設けられ、ノズル軸Ｏ回りに回転可能な構成となっているが、このような傾斜角度θを設ける構成に限定されることはなく、上記の第２実施形態のようなノズル軸Ｏを中心に回転するような構成であってもよい。また、表面仕上げ機能部４０に対するノズル軸Ｏの傾斜角度θを相対的に変更する構成についても、上記の実施形態に限定されることはなく、他の構成を採用することも可能である。

【0062】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0063】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 付加製造装置
１０Ａ～１０Ｄ 噴射ノズル
１０ ノズル本体
１０ａ ノズル先端部
１１ 噴射口
２０ ロボットアーム
３０ 制御部
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ 表面仕上げ機能部
４１、４５、４７ コテ均し板
４１ｃ、４７ｃ 均し面
Ｃ 水硬性混合物
Ｃａ 水硬性混合物表面
Ｋ 構造部材
Ｏ ノズル軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】