(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１出口を通して第１材料を押し出すように構成された第１ノズルと、
第２出口を通して前記第１材料を押し出すように構成された第２ノズルと、
前記第１出口と前記第２出口の間にある第３出口を通して、前記第１材料とは異なる第２材料を押し出すように構成された第３ノズルと、
前記第１ノズルに対する前記第１材料の流れを調整するように構成された第１バルブと、
前記第２ノズルに対する前記第１材料の流れを調整するように構成された第２バルブと、
前記第３ノズルに対する前記第２材料の流れを調整するように構成された第３バルブと、
前記第１バルブ、前記第２バルブ及び前記第３バルブと連携する複数のサーボモーターと
を備え、
第１の期間中、前記第１ノズル及び前記第２ノズルによる前記第１材料の押出しが行われるが、前記第３ノズルによる前記第２材料の押出しは行われないように、次の第２の期間中、前記第１ノズル、前記第２ノズル及び前記第３ノズルのいずれによっても押出しが行われないように、そして、次の第３の期間中、前記第１ノズル及び前記第２ノズルによる前記第１材料の押出しと、前記第３ノズルによる前記第２材料の押出しとの両方が行われるように、前記複数のサーボモーターは、前記第１バルブ、前記第２バルブ及び前記第３バルブを制御するように作動可能となっており、
前記第１材料と前記第２材料がノズルからの押出しの後、固体に硬化される材料を含む、マルチノズルアセンブリシステム。
【請求項２】
前記出口のそれぞれが略長方形の横断面を有する、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項３】
前記出口の少なくとも一つの高さを、前記の他の出口の少なくとも一つの高さに対して制御可能に変化させるように構成されたノズル位置コントローラをさらに含む、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項４】
前記第１ノズル及び前記第２ノズルからそれぞれ押し出される材料を成形するように構成された第１こて及び第２こてをさらに含む、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項５】
前記第１出口及び前記第２出口の幅が前記第３出口の幅よりも狭い、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項６】
マルチノズルアセンブリの方向を制御するように構成された方向制御メカニズムをさらに含む、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項７】
前記方向制御メカニズムが前記マルチノズルアセンブリの方向を３次元空間で制御するように構成されている、請求項６に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項８】
前記ノズルのそれぞれに材料を送るように構成された材料フィードシステムをさらに含む、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項９】
前記材料フィードシステムが、前記第１ノズル及び前記第２ノズルに送る材料と前記第３ノズルに送る材料を分離するように構成されている、請求項８に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項１０】
前記材料フィードシステムが、それぞれのノズルへの材料の流れを選択的に遮断できるように制御可能に構成されたバルブシステムを含む、請求項８に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項１１】
前記ノズルの少なくとも一つから押し出される材料が一方向に流出するのを制御可能に遮断するように構成された制御可能ゲートをさらに含む、請求項１に記載のマルチノズルアセンブリシステム。
【請求項１２】
２つの離れた縁部の第１層を同時に押し出すこと、
そして前記縁部の第１層を押し出した後、２つの離れた縁部の次の層を、前記離れた縁部の１つの第１層の上にそれぞれ、前記２つの離れた縁部の第１層の間に入れる充填材の第１層と共に、直接的又は間接的に同時に押し出すこと
を含む、建設方法。
【請求項１３】
前記縁部の第１層と前記充填材の第１層の高さがすべて実質的に同じである、請求項１２に記載の建設方法。
【請求項１４】
前記縁部に使われる材料が前記充填材に使われる材料とは異なる、請求項１２に記載の建設方法。
【請求項１５】
前記縁部用の材料がプラスチックで、前記充填材用の材料がコンクリートである、請求項１４に記載の建設方法。
【請求項１６】
前記縁部の第１層を、前記縁部の次の層と前記充填材の第１層を押し出す前に硬化させる、請求項１２に記載の建設方法。
【請求項１７】
前記縁部の次の層を押し出した後、縁部の次の層を同時に押し出さないで、充填材の最後に押し出された層の上に充填材の次の層を押し出すことをさらに含む、請求項１２に記載の建設方法。
【発明の詳細な説明】
【特許に係る政府の権利】
【０００１】
[0001]本発明は、米国政府交付のＮＳＦ奨励金第９６３４９６２及びＮＳＦ奨励金第９５２２９８２による政府の補助により行われた。政府は本発明に特定の権利を有する。
〔発明の背景〕
【技術分野】
【０００２】
[0003]本出願は、壁と屋根の建設を含む構造の建設に関する。本出願はまた、材料の押出加工に関する。
【関連技術】
【０００３】
[0005]家屋、事務所、船及びその他の構造を建設することは昔からの伝統である。何世紀にもわたる開発の結果にも係わらず、困難や問題があり得る。
【０００４】
[0006]建設は通常は極めて労働集約的である。比較的サイズの小さな構造でさえ、通常は多数の個人の労力を要する。これは非常に費用が高くつく。同時に多数の個人の時間を効率よく使うことはまた難しい。
【０００５】
[0007]建設作業の結果はまた一貫性がないことがある。一つの構造の外観と品質は、同じ設計にしたがって建設された別の構造と一様でないことがある。これは、その構造に係わる人々の技能、努力、管理、テクニックの相違によって起こり得る。
【０００６】
[0008]建設はまた材料の無駄を生じることがある。例えば、木材を使用する場合、一般的な標準量産品の長さはしばしば設計の条件に合うように切断されなければならず、その結果として無駄が生じる。
【０００７】
[0009]手作業による労働を用いる建設はまた、極めて時間がかかり、完成するのに何ヶ月も、時として何年もかかることがある。
【０００８】
[0010]建設はまた危険を伴う。多数の建設作業員が、建設現場で重傷を負うことによって死亡し、その数は米国だけでもおよそ５０万人にも上る。
【発明の概要】
【０００９】
[0011]マルチノズルアセンブリが、第１出口を通って材料を押し出すように構成された第１ノズルと、第２出口を通って材料を押し出すように構成された第２ノズルと、そして第１と第２出口の間に位置する第３出口を通って材料を押し出すように構成された第３ノズルを含む。
【００１０】
[0012]各出口は実質的に長方形の横断面を有し得る。
【００１１】
[0013]このマルチノズルアセンブリは、その出口の少なくとも一つの高さを、他の出口の少なくとも一つの高さに対して制御可能に変化させるように構成されたノズル位置コントローラを含んでもよい。
【００１２】
[0014]このマルチノズルアセンブリは、第１及び／又は第２ノズルからそれぞれ押し出される材料を成形するように構成された第１及び／又は第２こてを含むことがある。
【００１３】
[0015]第１及び第２出口の幅は、第３出口の幅よりも狭いことがある。
【００１４】
[0016]このマルチノズルアセンブリは、その方向を制御するように構成された方向制御メカニズムを含むことがある。方向制御メカニズムは、マルチノズルアセンブリの方向を3次元空間において制御するように構成され得る。ノズルは、ガントリーロボットのような、ＸＹＺモーションコントロールプラットフォーム上に取り付けられることがある。これによって出口に６度の自由度が付与され得る。
【００１５】
[0017]このマルチノズルアセンブリは、各ノズルに材料を送るように構成された材料フィードシステムを含むことがある。この材料フィードシステムは、第１及び第２ホールに送られる材料と第３ノズルに送られる材料を分離するように構成され得る。この材料フィードシステムは、それぞれのノズルへの材料の流れを選択的に遮断できるように制御可能な方法で構成されたバルブシステムを含むことがある。
【００１６】
[0018]このマルチノズルアセンブリは、少なくとも一つのノズルから押し出される材料が一方向に流出するのを制御可能に遮断するように構成された制御可能ゲートを含むことがある。
【００１７】
[0019]建設方法は、二つの離れた縁部の第１層を同時に押し出すことを含むことがある。縁部の第１層を押し出した後、二つの離れた縁部の次の層をそれぞれ、この離れた縁部の第１層の一つの上に、二つの離れた縁部の第１層の間への充填材の第１層と共に、直接的又は間接的に同時に押し出してもよい。
【００１８】
[0020]縁部の第１層と充填材の第１層の高さはすべて実質的に同じであり得る。
【００１９】
[0021]縁部に使われる材料は、充填材に使われる材料とは異なることがある。縁部の材料はプラスチックで、充填材の材料はコンクリートであってもよい。
【００２０】
[0022]縁部の第１層は、縁部の次の層と充填材の第１層を押し出す前に硬化させてもよい。
【００２１】
[0023]建設方法は、縁部の次の層を押し出した後で、縁部の次の層を同時に押し出さないで、充填材の最後に押し出された層の上に充填材の次の層を押し出すことを含むことがある。
【００２２】
[0024]壁は、それぞれが別々に押し出された層の積層セットから成る１組の離れた縁部、並びにこの縁部の間に位置する別々に押し出された層の積層セットから成る充填材を含み得る。
【００２３】
[0025]この縁部は、充填材とは異なる材料で製造されていることがある。縁部がプラスチック製、そして充填材がコンクリート製であってもよい。
【００２４】
[0026]壁は１つ以上の長方形の開口を含むことがある。
【００２５】
[0027]各縁部の層の一つは、充填材の層の一つと同時に押し出されてもよい。同時に押し出され得る各縁部の層は、壁の中では同時に押し出された充填材の層の高さとは異なる高さであってもよい。
【００２６】
[0028]これらはさらに詳しい目的、特色、及び利点と同様に、実施形態と付随の図面の詳細な説明を検討することによって明白となるであろう。
【実施形態の説明】
【００２７】
[0047]図１は、１本のノズルを含むノズルアセンブリの一つの実施形態を示す。図１に示すように、ノズルアセンブリ１０１は、出口１０５（図１では見えない）、こて１０７、及びサーボモーター１０９とこて連結装置１１１と１１３を含むこて位置コントローラを備えるノズル１０３を含む。
【００２８】
[0048]円筒状に示されてはいるが、ノズル１０３の形状は様々であり得る。このノズルは、液状あるいは半液状の材料のための入口１１５を含むことがある。
【００２９】
[0049]出口１０５の横断面は様々であり得る。環状、長方形あるいはその他の形状であってよい。
【００３０】
[0050]図２は、壁の押出加工に使用される図１に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。図２に示すように、ノズルアセンブリ１０１は、水平方向２０５に移動しながら、材料２０３の層を押し出す。こて１０７は、ノズル１０３から押し出されたときに材料２０３の層の外側表面を滑らかにする。ノズル１０３を支える部材の下側表面２０５は、押し出された材料が流出する開口（表示なし）を有する。下側表面２０５はまたこてとして作用し、押し出された材料２０３の層の上側表面を滑らかにする。さらなるこて（表示なし）がまた、押し出された層２０３の内側表面を滑らかにするために含まれることがある。あるいは、第１こてに並行する鋭いブレードが、内側にある余分な材料を切除して、平面を作成することがある。
【００３１】
[0051]図１を再び参照すると、こて１０７の高さは、上記に説明されたようにサーボモーター１０９とこて連結装置１１１及び１１３を含むこて位置コントローラによって調整され得る。こて１０７の高さは、押し出された層２０３の高さに対応するように調整できる。こて１０７の高さを調整可能にすることによって、異なる厚さの層を押し出すことができる。
【００３２】
[0052]こて１０７の平らな表面とその下の表面２０５は平面として表示されているが、その代わりに他の輪郭を使ってもよい。
【００３３】
[0053]セメント又はプラスチックを含むいかなる種類の材料を使い、入口１１５に送ってもよい。材料は液状又は準液状で送ってもよく、添加剤を含んでも添加されてもよく、又は押し出し後に材料を硬化して固体にする特徴を有してもよい。
【００３４】
[0054]図２の試験で明らかなように、ノズルアセンブリ１０１は、前後方向に水平に動くことができ、それぞれの時に、ほぼ各押し出し層の厚さだけ高さを上昇させ得る。この効果が集約されて、別々に押し出された層の積層セットから成る壁２０７が作成される。
【００３５】
[0055]走査の端部２０９でのノズルアセンブリ１０１の水平方向２０５が９０度変更されて方向１１１になる。これによって、ぴったり直角に曲がった押出加工壁が作成される。当然、他の種類の方向変更を使って、湾曲壁及び９０度以外の角度で接着する壁を含む、他の形状の壁を作成することができる。
【００３６】
[0056]図３は、３本のノズルを含むノズルアセンブリの他の実施形態を示す。図３に示すように、ノズルアセンブル３０１は、外側ノズル３０３、内側ノズル３０５、及び中央ノズル３０７を含む。外側ノズル３０３は出口３０９を含み、内側ノズル３０５は出口３１１を含み、中央ノズル３０７は出口３１３を含み得る。各出口は横断面が長方形であるように説明されているが、円形や楕円形のような他の形状の横断面をかわりに使用してもよい。中央出口３１３の幅は、外側出口３０９又は内側出口３１１の幅と同じであっても、それよりも大きくても小さくてもよい。外側出口３０９の幅は、内側出口３１１の幅と同じでも、異なっていてもよい。
【００３７】
[0057]こて３１５は、外側出口３０９から押し出された材料を平らにするために用いられ、こて３１７は、内側出口３１１から押し出された材料を平らにするために使用され得る。外側こて３１５と内側こて３１１の高さは、それぞれこて位置コントローラ３１９と３１８によって調整することができる。
【００３８】
[[058]図４Ａ〜図４Ｃは、壁の押出加工に使用される図３に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【００３９】
[0059]図４Ａに示すように、ノズルアセンブリ３０１を水平方向に移動し、材料を外側ノズル３０３と内側ノズル３０５を通してのみ押し出すことによって、壁４０３の第１層が押し出される。この走査の間は、中央ノズル３０７からは材料は押し出されないことがある。
【００４０】
[0060]この方法によって、外側縁層４０５と内側縁層４０７が押し出される。この走査の間は中央ノズル３０７からは何の材料も押し出されないので、縁層４０５と４０７の内壁には顕著な力はかからない。
【００４１】
[0061]縁層はそのあとそのまま硬化させられ、固化する。硬化工程を速めるために熱及び化学的方法のような様々な方法を用いることができる。例えば、トーチ、熱風送風装置、又はマイクロウェーブエネルギーを、押し出された材料を処理して硬化を速めるために、ノズルアセンブリ３０１（表示なし）に取り付けてもよい。縁部には、プラスチックのような速硬化性の適切な材料を選択してもよい。
【００４２】
[0062]図４Ｂに示すように、他の縁層を、固化した縁層の上に押し出すことができる。これは第１外側縁部４０５の上に押し出された第２外側縁部４１３及び第１内側縁部４０７の上に押し出された第２内側縁部４１５から構成される。第１充填材層４１１は、第２縁層４１３と４１５が押し出されるのと同時に、中央ノズル３０７から材料を押し出すことによって、第１縁層４０５と４０７の間に押し出すことができる。充填材は、セメントのようなより強固な材料であり得る。充填材の材料は縁部の材料のように迅速に乾燥してもよいし、しなくてもよい。
【００４３】
[0063]縁層が十分速く硬化でき、そしてその長さが十分に長い場合は、ノズルアセンブリ３０１は、前の層の押し出しが完了するやいなや走査始点に戻って、前の層の上に縁部の次の層を押し出すことができる。十分に速く硬化する場合は、方向転換して戻る間にノズルアセンブリが材料の次の層を押し出すように指示することができる。方向転換の間の停止を含む、その他のシーケンスをまた追従してもよい。
【００４４】
[0064]このプロセスは、壁４０３の高さが所要レベルに達するまで反復され得る。図４Ｃは、６層を有する壁４０３を例示する。最後の所要な縁層が押し出された後、次の走査は充填材層のみを押し出し、したがって壁構造が完成される。
【００４５】
[0065]充填材層の押し出しを遅らせるのは、縁層が隣接する充填材層を収容するのに十分なだけ確実に強固になることに役立つ。勿論、各充填材層の押し出しは、常にあるいは厳密に隣接する各縁層を押し出した後の一回目の方向転換時である必要はない。他の実施形態では、充填材層は、隣接縁層の２つ以上後の層であり得る。事実、すべてあるいは少なくともいくつかの縁層が押し出されて固化するまで充填材層を全く押し出さないこともある。この実施形態では、壁充填材の全部あるいは少なくともその大部分が一つの走査で押し出され得る。
【００４６】
[0066]図５は、角度の付いた壁の押出加工に使用される図３に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【００４７】
[0067]押し出される材料は、外管５１７、５１９、５２１、及び５２３を通って送り出される。これらの外管のそれぞれはその中に、外側出口３０９（図３を参照）及び内側出口３１１（図３を参照）に材料を運ぶ一つの管、さらに中央出口３１３（図３を参照）に材料を運ぶもう一つの管から成る一組の内管を収容し得る。このようにして、外側出口３０９と内側出口３１１に送り出される材料の種類は、中央出口３１３に送り出される材料と異なってもよい。
【００４８】
[0068]他の実施形態では、それぞれの外管５１７、５１９、５２１、及び５２３は、３本の内管を含み、これによって、異なる種類の材料が外側出口３０９と内側出口３１１に送りだされることが可能になる。
【００４９】
[0069]さらに図５（並びに一部図３）に示すように、ノズルアセンブリ１０１は、出口３０９、３１１、及び３１３をほぼどの方向にも向けることができる方向制御メカニズムを含むことがある。出口を１度、２度又は３度の自由度に方向付けることが可能な制御メカニズムを含む、どんな種類の制御メカニズムを使ってもよい。図に示すノズルアセンブリ１０１に関して、出口を３次元空間に方向付けることが可能な方向制御メカニズムが選択されている。この方向制御メカニズムは、それぞれ異なる方向軸を制御するサーボモーター５０１、５０３及び５０５を含み得る。勿論、これらのサーボモーターの運動を、必要とする動きに翻訳するために適切な内部構造が含まれることがある。ある実施形態では、ポジショニング情報がサーボコントローラ（表示なし）に送り返され、得られたポジショニングの精度を最大とするために１つ以上のフィードバックループで使用され得る。角方向の有無にかかわらず、可動継手に大幅な漏出なく確実に流れ続けるように、適切な材料チャネリングチェンバーとガスケットがまた含まれることがある（表示なし）。ノズルアセンブリそれ自体がＸＹＺポジショニングシステムによって動き回り、したがってノズルヘッドに６度つの自由度を付与することもできる。
【００５０】
[0070]これまで１本又は３本のノズルのみを有するノズルアセンブリを例示したが、２本、４本、又はそれ以上のような異なる個数のノズルを用途に応じて使用することができる。
【００５１】
[0071]図６は、支柱のない屋根の実施形態を建設するために使用される方向制御メカニズムを備えるノズルアセンブリを示す。図７は、図６に示す支柱のない屋根の完成状態を壁構造の真上から示す。一括して、これらの図は、ノズルアセンブリの位置のフレキシビリティがいかにして、丸天井のような支柱のない屋根の建設を容易にできるかを実証する。ノズルを１本のみ有するノズルアセンブリが例示されているが、図３〜５に示すトリプル（３部分から成る）ノズルアセンブリのように、異なる数のノズルを使用できることが理解されよう。
【００５２】
[0072]図８は、中央ノズル内に強化部材を収容するスロットを含むノズルアセンブリの他の実施形態を示す。図９は、強化部材を備える壁を建設するために使用される図８に示すノズルアセンブリを示す。
【００５３】
[0073]図８に示すように、ノズルアセンブリ８０１は、出口８０５を有する外側ノズル８０３、出口８０９を有する内側ノズル８０７、及び開口８１９によって分離されている出口８１５と８１７を有する２本のノズル８１１と８１３から成る中央ノズルセットを含む。図９は、どのようにして開口８１９によって、操作中に強化部材８２１、８２３又は８２５が確実に衝突しないようにされているかを示す。
【００５４】
[0074]図１０は、ノズルアセンブリの他の実施形態を示す。図１０に示すように、ノズルアセンブリ１００１は、外側ノズル１００３と対応するこて１００５、内側ノズル１００７と対応するこて１００９、並びに中央ノズル１０１１を含み得る。押し出しのために中央ノズル１０１１まで運ぶ材料を受け入れるために入口１０１３が設けられ、押し出しのために外側ノズル１００３と内側ノズル１００７まで運ぶ材料を受け入れるために入口１０１５が設けられ得る。ノズルを回転させるためにベベルギア１０１７を設けてもよい。
【００５５】
[0075]こて１００９と１００５の高さをそれぞれ調整するために、サーボモーター１０１９と１０２１が使用され得る。外側ノズル１００３への材料の流れを調節するために使用される内部ゲートバルブ（表示なし）を制御するために、サーボモーター１０２５を使用することがある。同様にして、内側ノズル１００７への材料の流れを調節するために使用される内部ゲートバルブ（表示なし）を制御するために、サーボモーター１０２３を使用することがある。中央ノズル１０１１への材料の流れもまた同様又は異なる方法によって調節され得る。
【００５６】
[0076]湾曲した壁を作る場合、縁部用の材料の送出速度が外側と内側の出口で異なることがある。これはサーボモーター１０２３と１０２５を適切に設定することによって達成することができる。バルブはノズルの近くにあってもよいし離れていてもよい。ゲートバルブは、流れを完全に遮断できるばかりでなく、流量を調節できるように構成され得る。
【００５７】
[0077]サーボモーター１０２７は、外側ノズル１００３と内側ノズル１００７に対して中央ノズル１０１１の高さを調整するために使用され得る。外側及び／又は内側ノズルの高さはまた、同様な又は別の方法で調整してもよい。
【００５８】
[0078]図１１は、中央ノズル１０１１が内側ノズル１００７及び外側ノズル１００３よりも低い位置にある、未組み立て状態の図１０に示すノズルアセンブリの特定の構成部品を示す。そのような高さの格差は、各中央充填材層がその周囲の各縁層の一つ後の走査で押し出されるような実施形態において便利である。ノズルの相対的高さが調整できることはまた、時折生じる目詰まりを予防する必要があるような用途では便利なことがある。
【００５９】
[0079]図１２は、図１０に示すノズルアセンブリ１００１のある部分の底面図を示す。この図は、サーボモーター１０２９がどのようにして外側ノズル１００３と内側ノズル１００７に対して中央ノズル１０１１の高さを調整できるかについて詳細に説明する。この詳細図には、ボールねじ１１３２と１１３４（図１１を参照）を回転させ、次にそれぞれ連結したねじ付きスリーブ１１３７と１１３９（図１１を参照）との相互作用によって、対応する中央ノズル１０１１の高さを変化させるベルト１０３１を含む。
【００６０】
[0080]図１３は、制御可能な前部及び後部ゲートを含むノズルの実施形態を示す。図１３に示すように、ノズル１３０１は、制御可能な前部ゲート１３０３と制御可能な後部ゲート１３０５を含む。制御可能ゲート１３０３は、サーボモーター１３０７及び対応する継手１３０９のようなゲートコントローラによって制御され得る。同様に、制御可能ゲート１３０５は、サーボモーター１３１１及び対応する継手１３１５のようなゲート制御メカニズムによって制御され得る。
【００６１】
[0081]図１４は、壁を押出加工するために使用される図１３に示すノズルを用いるノズルアセンブリの一つの実施形態を示す。この実施形態は、ゲートを適切に調整することによって、それぞれの押し出された層の始部と末端を、鋭い垂直表面に形作ることを可能にする。
【００６２】
[0082]図１５は、断熱層を押出加工するために用いられる図１３に表示のノズルを示す。この実施形態では、ポリスチレンフィラメントが電気加熱されたバレル１５０１を通って送られ、溶融プラスチックがノズル１５０３を通って出てくる。圧縮空気を混合して、発泡スチロール１５０５のビーズを作成することができる。１つ以上のこれらの層は断熱材の役目を果たすことになる。他の種類のポリマーやその他の材料をそのかわりに利用してもよい。
【００６３】
[0083]図１６は、断熱層を有する壁を押出加工するために使用される図１３に表示するノズルを用いるノズルアセンブリを示す。図１６に示すように、発泡スチロール層１６０５、１６０７、及び１６０９から成る積層セットを含む壁１６０１がノズルアセンブリ１６０３（部分的にのみ表示）によって押し出される。
【００６４】
[0084]図１７は、嵌合層を有する壁を押出加工するために使用されるスロットを備えるゲートを有するノズルアセンブリの他の実施形態を示す。図１７に示すように、ゲート１７０１は、層１７１１を押し出す間に対応するリブ１７０７と１７０９を作成するようなスロット１７０３と１７０５を含む。これらは、嵌合リブ１７１３、１７１５、及び１７１７のような嵌合するリブを作成し、それによって押し出された壁を強化する。
【００６５】
[0085]図１８Ａと図１８Ｂは、可変幅のノズルを有するノズルアセンブリの他の実施形態を示す。図１８Ａと図１８Ｂに示すように、ノズルアセンブリ１８０１は、外側ノズル１８０３、中央ノズル１８０５、そして内側ノズル１８０７を含む。外側と内側ノズル１８０３と１８０７からそれぞれ押し出される層の幅は、サーボコントロールによって手動又は自動的にこれらのノズルの相対的な距離を調整することによって、変えることができる。図８Ａは、幅が広い縁層用に幅広く隔てられている外側及び内側ノズルを示し、図８Ｂは、幅の狭い縁層用に押し縮められている状態の同じノズルを示す。押し出される材料の流量は、幅広設定中は、十分な層が確実に押し出されるように、低減されることがある。２本の縁部ノズルの間を隔てる距離は、徐々に薄くなる壁のドームのような構造の建設を容易にしたり、あるいは外壁のような他の壁よりも薄い屋内の壁などの特定の壁を作るために、構造の押し出し中に変化させることができる。一つの縁層を他方よりも薄くするために適切な調整を行うこともできる。
【００６６】
[0086]広範な種類の建設用途は、ここに説明したような１つ以上のノズルアセンブリを都合よく利用する。
【００６７】
[0087]例えば、ノズルアセンブリは、押し出しの後、押出層から成る壁のテクスチャ（触感）を創り出すローラーを含むことがある。
【００６８】
[0088]ノズルアセンブリはロボットシステムのアームに取り付けることもできる。コンピュータ又は他の制御下、ノズルアセンブリは、いくつかの部屋を含む、建物全体の壁を押し出すことができる。ノズルアセンブリがその必要走査を行き来する際にサポートかつ位置決めするために、ガントリーシステムを使ってもよい。ノズルアセンブリ上に規定の基準点を含みさらにレーザーガイド付き検出器を取り付けたシステムのように、ノズルアセンブリを正確に位置付けするには、さらにポジショニングシステムを使うこともできる
【００６９】
[0089]構造全体の層を横断する一つの大型ガントリーシステムと一本のノズルアセンブリの替わりに、複数のノズルアセンブリを同時に利用してもよい。それぞれは、そのノズルアセンブリ専用の小型モビールロボットのアームに取り付けられ、制御され得る。ロボットによるこの作業の位置と動作は、中央コマンドステーションによってワイヤレスに誘導することができる。これらの小型ロボットのそれぞれが、そのまた中に押し出し用の必要材料を収容するオンボード・タンクを搭載していてもよい。これらの小型ロボットはまた、必要に応じてそのタンクを補充するために中央充填ステーションに戻ることができる。
【００７０】
[0090]剛性の水平部材を使って、窓、扉口、及び天井の開口を橋架して、建設を容易にすることができる。窓を作るには、例えば、ノズルアセンブリのコントローラは、ノズルアセンブリが窓が開くように設計されている場所を横切るときにノズルアセンブリのすべての出口への材料の流れを遮断することができる。窓の周囲の壁の上部が押し出された後、剛性の水平部材をこれらの壁の上部間に配置することによって窓のヘッダを作ることができる。１つ以上の連続する材料の層を次にヘッダの上部とその周囲の壁の上に押し出すことができる。同様な橋架法を用いて扉口を作ることができる。天井は同様にして、構造の壁上部間において、隣接する構造部材を連続して配置し、その上に構造を強化するために材料を押し出すことによって作成し得る。
【００７１】
[0091]前述のロボットシステムを１つ以上用いて、例えば、窓や扉口の上部間及び壁構造の上部間など、屋根を設けるために必要とされる場所にこれらの構造部材を配置することもできる。
【００７２】
[0092]押し出された壁の強度を強化するために様々なテクニックがまた自動化様式で利用され得る。これらのテクニックは、壁の縁部を横切って又はその中にその全長に沿って一定間隔で留め金具を自動挿入するか、あるいは埋め込むことを含むことがある。これらの強化メカニズムはまた、壁内部への剛性垂直部材の挿入を含むことがあり、特定の実施形態では、これらの垂直部材の間の剛性の水平リンクを含むことがある。さらにまた、これらのすべてが自動化されたロボット制御によって達成し得る。
【００７３】
[0093]配管工事もまたこの自動化プロセスの一部として取り付けることができる。配管パイプのセグメントは、自動取り付け及び溶接法を用いて他のセグメントに固定され得る。
【００７４】
[0094]電気配線工事も同様にこの自動化プロセスの一部として取り付けることができる。電気配線は、再びロボット制御によって、壁の中に合わせて接続されたモジュール内に収容できる。
【００７５】
[0095]建設の出来映えに関するフィードバックを提供するために、構造内にセンサーを挿入してもよい。構造が完成した後、これらのセンサーは、熱、湿度、及びたわみのような構造に関する情報を報告するために継続して使用してもよい。
【００７６】
[0096]タイル張り及びペンキ塗りさえ同様にしてロボット制御の下で行うことができる。
【００７７】
[0097]速硬化性の材料の成分をアセンブリのヘッド付近で混合するために、ノズルアセンブリに関連してミキサーを備えてもよい。
【００７８】
[0098]これらの特長のいくつかあるいはすべてを組み合わせて一つのシステムにすることによって、莫大な数の堅固で品質の高い構造が、特注の仕様にしたがって、極めて迅速に、効率よく、正確に、そして僅かな労働力で建設され得る。
【００７９】
[0099]ここにノズルアセンブリ、建設方法、及び壁の特定の実施形態を説明したが、これらの実施形態に暗示される構想は、同様にして他の実施形態にも使用され得る。約言すれば、本出願の保護はもっぱら以下の請求項に限定される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】１本のノズルを含むノズルアセンブリの一つの実施形態を示す。
【図２】壁の押出加工に使用される図１に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【図３】３本のノズルを含むノズルアセンブリの他の実施形態を示す。
【図４Ａ】壁の押出加工に使用される図３に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【図４Ｂ】壁の押出加工に使用される図３に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【図４Ｃ】壁の押出加工に使用される図３に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【図５】角度付きで壁の押出加工に使用される図３に表示のノズルアセンブリの実施形態を示す。
【図６】支柱のない屋根の実施形態を建設するために使用される方向制御メカニズムを備えるノズルアセンブリを示す。
【図７】図６に示す支柱のない屋根の完成状態を壁構造の真上から示す。
【図８】中央ノズル内に強化部材を収容するスロットを含むノズルアセンブリの他の実施形態を示す。
【図９】強化部材を有する壁を建設するために使用される図８に示すノズルアセンブリを示す。
【図１０】ノズルアセンブリの他の実施形態を示す。
【図１１】中央ノズルが内側及び外側ノズルよりも低い位置にある、未組み立て状態にある図１０に示すノズルアセンブリの特定の構成部品を示す。
【図１２】図１０に表示するノズルアセンブリ一部の底面図を示す。
【図１３】調整可能な前部及び後部ゲートを含むノズルの実施形態を示す。
【図１４】壁を押出加工するために使用される図１３に表示するタイプのノズルを用いるノズルアセンブリの一つの実施形態を示す。
【図１５】断熱層を押出加工するために用いられる図１３に表示のノズルを示す。
【図１６】断熱層を有する壁を押出加工するために使用される図１３に表示する種類のノズルを用いるノズルアセンブリの一つの実施形態を示す。
【図１７】嵌合層を有する壁を押出加工するために使用されるゲートにスロットを備えるノズルアセンブリの他の実施形態を示す。
【図１８Ａ】可変幅のノズルを有するノズルアセンブリの他の実施形態を示す。
【図１８Ｂ】可変幅のノズルを有するノズルアセンブリの他の実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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