JP2018089923A - Molding apparatus, shaping control program and molding method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding apparatus capable of improving efficiency of molding processing in an FDM method.SOLUTION: The molding apparatus includes: a heating unit for heating a molding material 700; an extrusion unit having an extrusion port 100 for extruding the heated molding material 700 to a molding stage 600; a movement unit for moving the molding material 700 with respect to the heating unit and the extrusion unit; a movement state detection unit 200 for detecting a movement state of the molding material 700; and a control unit for controlling the movement direction of the molding material 700 at the moving unit and the heating to the molding material 700 at the heating unit according to the movement state detected by the movement state detection unit 200.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、造形装置、造形制御プログラム及び造形方法に関する。   The present invention relates to a modeling apparatus, a modeling control program, and a modeling method.

近年、試作品などの造形に利用される造形装置が知られている。当該造形装置には、様々な方式のものがある。例えば、熱で溶かした樹脂をノズルから造形ステージに押し出して積み上げ、造形ステージ上に堆積させた樹脂によって物体の形を造り出す造形方法が知られている。この造形方法は、「材料押出堆積法」、または、熱溶解積層法(FDM:Fused Deposition Modeling)と呼ばれる。FDMにより得られる造形物は、耐久性が高く、耐熱性を得やすい、という特徴がある。   In recent years, modeling apparatuses used for modeling prototypes and the like are known. There are various types of modeling apparatuses. For example, a modeling method is known in which a resin melted by heat is pushed out from a nozzle onto a modeling stage and stacked, and an object shape is created by the resin deposited on the modeling stage. This modeling method is called a “material extrusion deposition method” or a FDM (Fused Deposition Modeling) method. A shaped article obtained by FDM has characteristics that durability is high and heat resistance is easily obtained.

FDMを利用した造形装置において、造形材であるフィラメントを、ガイドチューブを介して押出ヘッドに連続的に供給するように構成した装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   In a modeling apparatus using FDM, an apparatus configured to continuously supply a filament as a modeling material to an extrusion head via a guide tube is known (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に開示されている技術のように、フィラメントを加熱して、押出口であるノズルから造形ステージに連続的に押し出す構成は、チューブ等を用いて移動経路を構成する必要がある。このような構成において、複数のフィラメントを用いて造形する場合、フィラメントの種類を変更するにはチューブにフィラメントを挿通し直して、フィラメントを造形開始可能地点にまで移動し直さなければならない。フィラメントの径は細く、チューブの内径も細いので、フィラメントをチューブに挿通させる作業は煩雑である。   As in the technique disclosed in Patent Document 1, a configuration in which a filament is heated and continuously extruded from a nozzle serving as an extrusion port to a modeling stage needs to form a moving path using a tube or the like. In such a configuration, when modeling using a plurality of filaments, in order to change the type of filament, the filament must be reinserted into the tube, and the filament must be moved back to a modeling start point. Since the filament has a small diameter and the tube has a small inner diameter, the operation of inserting the filament into the tube is complicated.

また、フィラメントは、ノズルから押し出す手前において加熱して溶解する必要がある。その最適な加熱温度は、フィラメントの素材によって異なる。したがって、フィラメントの素材を確認した上で、手作業で、最適な加熱温度を適宜設定しなければならない。また、加熱温度を最適な温度に設定したとしても、実際に、加熱されて溶解したフィラメントをノズルから押し出してみないと、設定温度が妥当かどうか判断できない。そこで、利用者はフィラメントの素材に合わせて加熱温度を設定した上で、一旦、造形動作を試行しなければ、加熱温度の適否を確認することはできない。この場合、加熱温度の設定と造形動作の試行を繰り返しながら行う必要がある。   Further, the filament needs to be heated and melted before being extruded from the nozzle. The optimum heating temperature varies depending on the filament material. Therefore, after confirming the filament material, the optimum heating temperature must be set appropriately by hand. Even if the heating temperature is set to an optimum temperature, it is impossible to determine whether the set temperature is appropriate unless the heated and melted filament is actually pushed out from the nozzle. Therefore, the user cannot confirm the suitability of the heating temperature unless the modeling operation is once tried after setting the heating temperature in accordance with the filament material. In this case, it is necessary to repeat the setting of the heating temperature and the trial of the modeling operation.

加熱温度が不適な場合、フィラメントのノズルからの押出度合いが適切な状態にならず、チューブ内においてフィラメントが弛んだり、突っ張ったりし、好適な押出状態を維持することが困難になる。   If the heating temperature is inappropriate, the degree of extrusion of the filament from the nozzle is not appropriate, and the filament is loosened or stretched in the tube, making it difficult to maintain a suitable extrusion state.

したがって、特許文献1に開示されている技術のような従来技術を用いた造形装置では、人手によって、加熱温度の調整とフィラメントの押出状態との関係を試行錯誤しながら最適な造形環境を整えなければならず、造形を効率的に行うには課題があった。   Therefore, in a modeling apparatus using a conventional technique such as the technique disclosed in Patent Document 1, an optimal modeling environment must be prepared manually by trial and error of the relationship between the adjustment of the heating temperature and the extrusion state of the filament. In other words, there was a problem in efficiently performing modeling.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、造形処理の効率化を図ることを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to improve the efficiency of the modeling process.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、造形装置に関するものであって、造形材を加熱する加熱部と、加熱された前記造形材を造形ステージに押し出す押出口を備える押出部と、前記造形材を前記加熱部および前記押出部に対し移動させる移動部と、前記造形材の移動状態を検知する移動状態検知部と、前記移動状態検知部において検知された前記移動状態に応じて、前記移動部における前記造形材の移動方向と前記加熱部における前記造形材への加熱を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, one aspect of the present invention relates to a modeling apparatus, a heating unit that heats a modeling material, and an extrusion unit that includes an extrusion port that extrudes the heated modeling material to a modeling stage; According to the movement state detected in the movement state detection part which moves the modeling material with respect to the heating part and the extrusion part, the movement state detection part which detects the movement state of the modeling material, and the movement state detection part And a control unit that controls the moving direction of the modeling material in the moving unit and the heating of the modeling material in the heating unit.

本発明によれば、造形処理の効率化を図ることができる。   According to the present invention, the efficiency of the modeling process can be improved.

本発明に係る造形装置の実施形態における全体構成の例を示す全体図である。It is a general view which shows the example of the whole structure in embodiment of the modeling apparatus which concerns on this invention. 本実施形態に係るヘッド部分の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the head part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るセンサの配置例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of arrangement | positioning of the sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るモーターの配置例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of arrangement | positioning of the motor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the control system which concerns on this embodiment. 本発明に係る造形制御プログラムの機能構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the function structure of the modeling control program which concerns on this invention. 本発明に係る造形装置及び造形プログラムの動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of operation | movement of the modeling apparatus and modeling program which concern on this invention. 本実施形態に係る動作を詳細に説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement which concerns on this embodiment in detail. 本実施形態に係る動作を詳細に説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement which concerns on this embodiment in detail. 本実施形態に係る動作を詳細に説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement which concerns on this embodiment in detail.

以下、本発明に係る造形装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るFDM(FDM:Fused Deposition Modeling)装置1の全体構成を示す図である。図1に示すように、FDM装置1は、ヘッド100と、センサ200と、モーター300と、チューブ400と、フィラメントリール500と、造形ステージ600と、を備えている。   Hereinafter, an embodiment of a modeling apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an FDM (FDM: Fused Deposition Modeling) apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the FDM apparatus 1 includes a head 100, a sensor 200, a motor 300, a tube 400, a filament reel 500, and a modeling stage 600.

ヘッド100は、造形材であるフィラメント700を加熱して溶かし、造形ステージ600に向けて押し出す。ヘッド100は、溶かされたフィラメント700が押し出される押出口を備える。即ち、ヘッド100は押出部を構成する。ヘッド100は、水平の二方向に当該ヘッド100を移動させるための水平駆動機構を備える。この水平駆動機構は、後述する制御部によって、その動作が制御される。ヘッド100から押し出されたフィラメント700は、造形部を構成する造形ステージ600に堆積する。造形ステージ600に堆積したフィラメント700が固まることで造形物が形成される。   The head 100 heats and melts the filament 700 that is a modeling material, and pushes it toward the modeling stage 600. The head 100 includes an extrusion port through which the melted filament 700 is extruded. That is, the head 100 constitutes an extrusion unit. The head 100 includes a horizontal drive mechanism for moving the head 100 in two horizontal directions. The operation of the horizontal drive mechanism is controlled by a control unit described later. The filament 700 pushed out from the head 100 is deposited on the modeling stage 600 constituting the modeling unit. A shaped object is formed when the filament 700 deposited on the modeling stage 600 is solidified.

センサ200は、フィラメント700の移動状態を検知する移動状態検知部を構成する。ここで「移動状態」とは、フィラメント700の移動経路を構成するチューブ400の内部空間におけるフィラメント700の位置や、フィラメント700に加わっている外力の大きさなどによるフィラメント700の屈曲状態を含む。例えば、センサ200は、チューブ400の内部空間において、フィラメント700に「弛み」や「突っ張り」が生じていることを検知する。   The sensor 200 constitutes a movement state detection unit that detects the movement state of the filament 700. Here, the “moving state” includes a bending state of the filament 700 due to the position of the filament 700 in the internal space of the tube 400 constituting the moving path of the filament 700, the magnitude of the external force applied to the filament 700, and the like. For example, the sensor 200 detects that “sagging” or “stretching” has occurred in the filament 700 in the internal space of the tube 400.

モーター300は、チューブ400の内部を挿通するフィラメント700をヘッド100の方向に移動させるための移動部である。モーター300とフィラメント700との関係については、後述する。   The motor 300 is a moving unit for moving the filament 700 inserted through the tube 400 in the direction of the head 100. The relationship between the motor 300 and the filament 700 will be described later.

チューブ400は、フィラメントリール500とヘッド100とを繋ぐ移動経路を構成する。チューブ400は、フィラメント700を内部空間に挿通させることができる管状部材であって、可撓性を備える部材からなる。   The tube 400 constitutes a movement path that connects the filament reel 500 and the head 100. The tube 400 is a tubular member through which the filament 700 can be inserted into the internal space, and is made of a flexible member.

フィラメントリール500は、フィラメント700を連続的にヘッド100へと移動できる状態を形成できるように、フィラメント700を保持している造形部材供給部を構成する。フィラメントリール500は、フィラメント700を連続的に供給できるように巻き付けた部材であって、FDM装置1の壁面に保持されている。   The filament reel 500 constitutes a modeling member supply unit that holds the filament 700 so that the filament 700 can be continuously moved to the head 100. The filament reel 500 is a member wound so that the filament 700 can be continuously supplied, and is held on the wall surface of the FDM apparatus 1.

造形ステージ600は、ヘッド100において加熱されて溶けたフィラメント700を堆積する。造形ステージ600は、ヘッド100におけるフィラメント700の押し出し口との距離を変化できるように、鉛直方向に駆動する鉛直駆動機構を備えている。造形ステージ600は、後述する制御部により動作が制御される。ヘッド100の水平駆動機構と造形ステージ600の鉛直駆動機構を連携して駆動させることにより、造形ステージ600上において、フィラメント700を3次元的に堆積させて造形させることができる。   The modeling stage 600 deposits the filament 700 heated and melted in the head 100. The modeling stage 600 includes a vertical drive mechanism that drives in the vertical direction so that the distance from the extrusion opening of the filament 700 in the head 100 can be changed. The operation of the modeling stage 600 is controlled by a control unit described later. By driving the horizontal drive mechanism of the head 100 and the vertical drive mechanism of the modeling stage 600 in cooperation, the filament 700 can be three-dimensionally deposited and modeled on the modeling stage 600.

FDM装置1は、ヘッド100におけるフィラメント700の押し出し状態が正常であるか否かの判定を、チューブ400の内部におけるフィラメント700の移動状態に基づいて行う。そのため、フィラメント700の移動経路の途中にセンサ200を備えている。また、FDM装置1は、センサ200の検知に応じてヘッド100におけるフィラメント700の加熱と、チューブ400の内部におけるフィラメント700の移動状態と、を自動的に最適な状態へと調整する制御部110(図5参照)を備えている。   The FDM apparatus 1 determines whether or not the extruded state of the filament 700 in the head 100 is normal based on the moving state of the filament 700 inside the tube 400. Therefore, the sensor 200 is provided in the middle of the movement path of the filament 700. Further, the FDM apparatus 1 automatically adjusts the heating of the filament 700 in the head 100 and the moving state of the filament 700 in the tube 400 to an optimal state in accordance with the detection of the sensor 200. (See FIG. 5).

[ヘッド100の構成]
次に、本実施形態に係るヘッド100の構成について、図2を用いて説明する。ヘッド100は、フィラメント700の押出口であるノズル101と、フィラメント700を溶解させる加熱部を構成するヒーター102と、冷却器103と、移動路の一部を形成し、チューブ400とヘッド100との接合部であるジョイント104と、を備える。
[Configuration of Head 100]
Next, the configuration of the head 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The head 100 forms a part of a moving path by forming a nozzle 101 that is an extrusion port of the filament 700, a heater 102 that constitutes a heating unit that melts the filament 700, a cooler 103, and a tube 400 and the head 100. And a joint 104 which is a joint portion.

ノズル101とヒーター102との間隔は10mm程度であって、ヒーター102において加熱されて溶解したフィラメント700がノズル101から押し出されて、造形ステージに堆積される(図1参照)。   The distance between the nozzle 101 and the heater 102 is about 10 mm, and the filament 700 heated and melted in the heater 102 is pushed out of the nozzle 101 and deposited on the modeling stage (see FIG. 1).

ヒーター102は、フィラメント700が挿通されるジョイント104の外壁からジョイント104を加熱し、その伝熱によってジョイント104の内部のフィラメント700を熱する電気ヒーターである。ヒーター102からの加熱によってフィラメント700は柔らかくなり、造形しやすい状態になる。   The heater 102 is an electric heater that heats the joint 104 from the outer wall of the joint 104 through which the filament 700 is inserted, and heats the filament 700 inside the joint 104 by the heat transfer. Heating from the heater 102 softens the filament 700 and makes it easier to model.

冷却器103は、ヒーター102によって加熱されて柔らかくなったフィラメント700をノズル101の方向に押し出すときに、加熱されていない部分の「硬さ」を維持するためにフィラメント700を冷却する冷却機構である。冷却器103によって、フィラメント700を冷却しなければ、ジョイント104内部のフィラメントが全体的に柔らかくなり、ノズル101からの押出力が加わりにくくなる。   The cooler 103 is a cooling mechanism that cools the filament 700 in order to maintain the “hardness” of the unheated portion when the filament 700 heated by the heater 102 and softened is pushed in the direction of the nozzle 101. . If the filament 700 is not cooled by the cooler 103, the filament inside the joint 104 becomes soft as a whole, and the pushing force from the nozzle 101 becomes difficult to be applied.

ジョイント104は、金属製の管状部材であって、チューブ400によって移動されてきたフィラメント700をノズル101から押し出すための移動経路を形成する。また、ジョイント104は、前述した冷却器103を外壁に備えていて、フィラメント700を一定の硬さに保てるように維持する。また、ジョイント104は、冷却器103よりもノズル101側の外壁にヒーター102を備える。なお、ノズル101は、ジョイント104の先端部分に備わる。   The joint 104 is a metallic tubular member, and forms a movement path for extruding the filament 700 moved by the tube 400 from the nozzle 101. In addition, the joint 104 includes the cooler 103 described above on the outer wall, and maintains the filament 700 so as to maintain a certain hardness. Further, the joint 104 includes a heater 102 on the outer wall closer to the nozzle 101 than the cooler 103. The nozzle 101 is provided at the tip of the joint 104.

[センサ200の構成]
次に、本実施形態に係るセンサ200について図3を用いて説明する。センサ200は、第一センサ210と、第二センサ220と、を含む。例えば、第一センサ210が弛みセンサであって、第二センサ220が突っ張りセンサである。
[Configuration of Sensor 200]
Next, the sensor 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The sensor 200 includes a first sensor 210 and a second sensor 220. For example, the first sensor 210 is a slack sensor and the second sensor 220 is a tension sensor.

まず、フィラメント700の移動状態について説明する。移動経路であるチューブ400の内部空間におけるフィラメント700の位置は、当該内部空間の中央付近であることを理想とし、この状態であれば、ノズル101からのフィラメント700の押出状況も安定する。しかし実際には、ヒーター102におけるフィラメント700への加熱温度、およびモーター300によるフィラメント700の移動速度に応じて、チューブ400の内部空間におけるフィラメント700の位置は変位する。例えば、ヒーター102の温度が低いとノズル101からの押出速度が移動速度よりも遅くなる。この場合、チューブ400の内部空間においてフィラメント700は弛むことになる。一方、ヒーター102の温度が高く押出速度が移動速度よりも速くなり始めると、チューブ400の内部空間においてフィラメント700は突っ張ることになる。また、ヒーター102の温度が低いときに、フィラメント700を逆行させると、ノズル101においてフィラメント700が引っかかる。即ち、フィラメント700が突っ張り状態になる。   First, the moving state of the filament 700 will be described. Ideally, the position of the filament 700 in the internal space of the tube 400 that is the movement path is near the center of the internal space. In this state, the extrusion state of the filament 700 from the nozzle 101 is also stable. However, in actuality, the position of the filament 700 in the internal space of the tube 400 is displaced according to the heating temperature of the filament 700 by the heater 102 and the moving speed of the filament 700 by the motor 300. For example, when the temperature of the heater 102 is low, the extrusion speed from the nozzle 101 becomes slower than the movement speed. In this case, the filament 700 is loosened in the internal space of the tube 400. On the other hand, when the temperature of the heater 102 is high and the extrusion speed starts to be higher than the moving speed, the filament 700 is stretched in the internal space of the tube 400. Further, when the filament 700 is reversed when the temperature of the heater 102 is low, the filament 700 is caught in the nozzle 101. That is, the filament 700 is in a stretched state.

このような、弛みや突っ張りは、ヒーター102におけるフィラメント700の温度が最適ではなく、フィラメント700への加熱が最適な設定になっていないときに発生する。加熱の設定が不適であるとフィラメントの温度が不適になり、フィラメント700が硬すぎたり柔らかすぎたりし、ヘッド100と造形ステージ600に対する駆動制御のタイミングとフィラメント700の造形ステージ600への堆積タイミングが不一致になる。即ち、フィラメント700に弛みや突っ張りが生じた状態では、ノズル101から造形ステージ600に向けてフィラメント700を上手く押し出すことができず、所定の造形動作が行われない状態になる。   Such slack or tension occurs when the temperature of the filament 700 in the heater 102 is not optimal and the heating of the filament 700 is not optimally set. If the heating setting is inappropriate, the filament temperature becomes inappropriate, the filament 700 is too hard or too soft, the drive control timing for the head 100 and the modeling stage 600, and the deposition timing of the filament 700 on the modeling stage 600. Disagreement. That is, when the filament 700 is slack or stretched, the filament 700 cannot be pushed out from the nozzle 101 toward the modeling stage 600, and a predetermined modeling operation is not performed.

フィラメント700に弛みや突っ張りが生ずると、チューブ400の内部空間におけるフィラメント700の位置が中央付近から内壁面に片寄った状態になり、フィラメント700がチューブ400の内壁に押し付けられた状態になる。また、弛みと突っ張りによってフィラメント700の変位する方向は異なる。そこで、本実施形態に係るセンサ200は、弛みセンサとして機能する第一センサ210と、突っ張りセンサとして機能する第二センサ220と、を備える。   When the filament 700 is slack or stretched, the position of the filament 700 in the inner space of the tube 400 is shifted from the vicinity of the center to the inner wall surface, and the filament 700 is pressed against the inner wall of the tube 400. Further, the direction in which the filament 700 is displaced differs depending on the slack and tension. Therefore, the sensor 200 according to this embodiment includes a first sensor 210 that functions as a slack sensor and a second sensor 220 that functions as a tension sensor.

第一センサ210と第二センサ220は、例えば、フォトインタラプタであって、チューブ400の外周において、チューブ400の直径の対向位置に発光部と受光部が配置される。フォトインタラプタは、発光部から発せられた光を受光部が受光できるか否かを検知することで、発光部と受光部の間に物体であるフィラメント700が存在するか否かを検知することができる。例えば、発光部からの光がフィラメント700によって遮られる状態を正常と検知できるように、チューブ400に取り付ければよい。   The first sensor 210 and the second sensor 220 are, for example, photointerrupters, and a light emitting portion and a light receiving portion are arranged at positions opposite to the diameter of the tube 400 on the outer periphery of the tube 400. The photo interrupter can detect whether or not the filament 700 as an object exists between the light emitting unit and the light receiving unit by detecting whether or not the light receiving unit can receive the light emitted from the light emitting unit. it can. For example, what is necessary is just to attach to the tube 400 so that the state from which the light from a light emission part is interrupted with the filament 700 can be detected as normal.

例えば、第一センサ210において、発光部からの光が受光部において検知されないとき、フィラメント700の移動状態が「弛み」であるように、第一センサ210をチューブ400に配置する。即ち、第一センサ210を弛みセンサとして用いる。一方、第二センサ220において、発光部からの光が受光部において検知されないとき、フィラメント700の移動状態を「突っ張り」であるように、第二センサ220をチューブ400に配置する。即ち、第二センサ220を突っ張りセンサとして用いる。   For example, in the first sensor 210, when the light from the light emitting unit is not detected by the light receiving unit, the first sensor 210 is arranged in the tube 400 so that the moving state of the filament 700 is “slack”. That is, the first sensor 210 is used as a slack sensor. On the other hand, in the second sensor 220, when the light from the light emitting unit is not detected in the light receiving unit, the second sensor 220 is arranged on the tube 400 so that the moving state of the filament 700 is “stretching”. That is, the second sensor 220 is used as a tension sensor.

図3では、ヘッド100に近い側から順番に並ぶように第二センサ220と第一センサ210を配置している。なお、第一センサ210と第二センサ220の配置は、これに限るものではなく、図3に例示した順番の逆の順番に第一センサ210と第二センサ220を配置してもよい。また、第一センサ210と第二センサ220をそれぞれ複数配置してもよい。なお、センサ200としてフォトインタラプタを用いる他に、フィラメント700とチューブ400の内壁との距離に応じて変化する静電容量を検知する静電容量センサを用いてもよい。   In FIG. 3, the second sensor 220 and the first sensor 210 are arranged in order from the side close to the head 100. In addition, arrangement | positioning of the 1st sensor 210 and the 2nd sensor 220 is not restricted to this, You may arrange | position the 1st sensor 210 and the 2nd sensor 220 in the reverse order of the order illustrated in FIG. A plurality of first sensors 210 and second sensors 220 may be provided. In addition to using a photo interrupter as the sensor 200, a capacitance sensor that detects a capacitance that changes according to the distance between the filament 700 and the inner wall of the tube 400 may be used.

その他、センサ200は特定の形式や方式に限られるものではなく、上述したように、チューブ400の内部空間におけるフィラメント700の移動状態を検知できるものであればよい。   In addition, the sensor 200 is not limited to a specific type or method, and may be any sensor that can detect the moving state of the filament 700 in the inner space of the tube 400 as described above.

[モーター300の構成]
次に、本実施形態に係るモーター300について、図4を用いて説明する。モーター300は、例えば、電動モーターであって、軸部302にギア301が取り付けられて構成されている。軸部302は、電動モーターに電源を接続することで所定の方向に回転する。チューブ400の一部には孔が形成されていて、この孔からギア301がチューブ400の内部空間に進入した状態で保持される。ギア301は、軸部302の回転に基づいて回転する。ギア301は、フィラメント700の外壁に接する回転部材であって、その歯先はフィラメント700の周面に直に接触するようになっている。
[Configuration of Motor 300]
Next, the motor 300 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The motor 300 is, for example, an electric motor, and is configured by attaching a gear 301 to a shaft portion 302. The shaft portion 302 rotates in a predetermined direction by connecting a power source to the electric motor. A hole is formed in a part of the tube 400, and the gear 301 is held in a state of entering the internal space of the tube 400 from this hole. The gear 301 rotates based on the rotation of the shaft portion 302. The gear 301 is a rotating member that is in contact with the outer wall of the filament 700, and its tooth tip directly contacts the peripheral surface of the filament 700.

図4に示すように、モーター300の軸部302が回転してギア301が回転することで、ギア301の歯先がフィラメント700の外壁を押し、これによって、フィラメント700全体が矢印Aの方向に押し出されるように移動する。このモーター300の軸部302の回転方向に応じた方向に、フィラメント700は移動するので、軸部302を逆回転させれば、フィラメント700は矢印Aの逆方向に移動する。即ち、モーター300における回転方向を制御することで、フィラメント700の移動方向を制御することができる。   As shown in FIG. 4, when the shaft portion 302 of the motor 300 rotates and the gear 301 rotates, the tooth tip of the gear 301 pushes the outer wall of the filament 700, whereby the entire filament 700 is moved in the direction of arrow A. Move to be pushed out. Since the filament 700 moves in a direction corresponding to the rotation direction of the shaft portion 302 of the motor 300, the filament 700 moves in the reverse direction of the arrow A when the shaft portion 302 is rotated in the reverse direction. That is, by controlling the rotation direction of the motor 300, the moving direction of the filament 700 can be controlled.

なお、図1に示したように、本実施形態に係るFDM装置1は、モーター300は、フィラメントリール500からフィラメント700を送り出すための第一モーターである送出モーターと、チューブ400の内部を移動するための第二モーターである移動モーターと、を備えている。   As shown in FIG. 1, in the FDM apparatus 1 according to the present embodiment, the motor 300 moves inside the tube 400 and the delivery motor, which is a first motor for sending the filament 700 from the filament reel 500. And a moving motor that is a second motor.

[フィラメント700の説明]
造形材として用いるフィラメント700は、主に樹脂を素材とするものである。例えば、ABS樹脂、PC(ポリカーボネート:polycarbonate)、PC/ABS、PPSU(ポリフェニルスルホン)、PLA(ポリ乳酸)などである。
[Description of Filament 700]
The filament 700 used as a modeling material is mainly made of resin. For example, ABS resin, PC (polycarbonate), PC / ABS, PPSU (polyphenylsulfone), PLA (polylactic acid), and the like.

[制御部110の構成]
次に、本実施形態に係るFDM1の全体の動作を制御する制御部110のハードウェア構成について説明する。図6に示すように、本実施形態に係る制御部110は、CPU(Central Processing Unit)111、ROM(Read Only Memory)112、RAM(Random Access Memory)113、XY駆動I/F(InterFace)114、Z駆動I/F115、センサI/F116、ヒーターI/F117及びモーターI/F118が、バス119を介して接続され構成されている。
[Configuration of Control Unit 110]
Next, a hardware configuration of the control unit 110 that controls the overall operation of the FDM 1 according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 6, the control unit 110 according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 111, a ROM (Read Only Memory) 112, a RAM (Random Access Memory) 113, and an XY drive I / F (InterFace) 114. , Z drive I / F 115, sensor I / F 116, heater I / F 117, and motor I / F 118 are connected via a bus 119.

XY駆動I/F114には、ヘッド100をX方向とY方向の2つの水平方向に駆動させるXY駆動機構が接続されている。Z駆動I/F115には、造形ステージ600を鉛直方向に駆動させるZ駆動機構が接続されている。センサI/F116には、第一センサ210と第二センサ220が接続されている。ヒーターI/F117には、ヒーター102が接続されている。モーターI/F118には、モーター300が接続されている。   The XY drive I / F 114 is connected to an XY drive mechanism that drives the head 100 in two horizontal directions, the X direction and the Y direction. A Z drive mechanism that drives the modeling stage 600 in the vertical direction is connected to the Z drive I / F 115. A first sensor 210 and a second sensor 220 are connected to the sensor I / F 116. A heater 102 is connected to the heater I / F 117. A motor 300 is connected to the motor I / F 118.

CPU111は演算手段であり、FDM1全体の動作を制御する。ROM112は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、後述する造形制御プログラムやファームウェア等が格納されている。RAM113は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、CPU111が情報を処理する際の作業領域として用いられる。   The CPU 111 is a calculation unit and controls the operation of the entire FDM 1. The ROM 112 is a read-only nonvolatile storage medium, and stores a modeling control program, firmware, and the like which will be described later. The RAM 113 is a volatile storage medium capable of reading and writing information at high speed, and is used as a work area when the CPU 111 processes information.

XY駆動I/F114は、CPU111が演算処理の結果に応じて生成した制御信号であってヘッド100に対する水平2方向の駆動を制御するための水平制御信号を、ヘッド100の水平駆動部に出力する。Z駆動I/F115は、CPU111が演算処理の結果に応じて生成した制御信号であって造形ステージ600に対する鉛直方向の駆動を制御するための垂直制御信号を、造形ステージの鉛直駆動部に出力する。   The XY drive I / F 114 outputs, to the horizontal drive unit of the head 100, a horizontal control signal that is a control signal generated by the CPU 111 in accordance with the result of the arithmetic processing and controls the drive of the head 100 in two horizontal directions. . The Z drive I / F 115 is a control signal generated by the CPU 111 according to the result of the arithmetic processing and outputs a vertical control signal for controlling the vertical drive of the modeling stage 600 to the vertical driving unit of the modeling stage. .

センサI/F116は、第一センサ210及び第二センサ220からの検知信号を取得してCPU111に通知する。センサI/F116を介して取得される検知信号に基づいて、CPU111は演算処理を実行し、その演算処理の結果に応じて、フィラメント700の移動状態を検知する。   The sensor I / F 116 acquires detection signals from the first sensor 210 and the second sensor 220 and notifies the CPU 111 of them. Based on the detection signal acquired via the sensor I / F 116, the CPU 111 executes a calculation process, and detects the moving state of the filament 700 according to the result of the calculation process.

ヒーターI/F117は、CPU111における演算処理の結果に応じて出力される温度設定信号をヒーター102に対して出力し、また、ヒーター102がフィラメント700に加熱する温度の設定を検知してCPU111に対し、温度計測信号を通知する。即ち、ヒーター102は、CPU111の演算処理によって加熱の温度が制御される。   The heater I / F 117 outputs a temperature setting signal output according to the result of the arithmetic processing in the CPU 111 to the heater 102, and detects the setting of the temperature at which the heater 102 heats the filament 700 to the CPU 111. The temperature measurement signal is notified. That is, the heating temperature of the heater 102 is controlled by the arithmetic processing of the CPU 111.

モーターI/F118は、CPU111が演算処理の結果に応じて生成した制御信号であってフィラメント700をノズル101に向けて移動する動作を制御するための回転駆動信号を、モーター300に出力する。回転駆動信号は、モーター300の回転速度及び回転方向を設定する信号である。即ち、モーター300は、CPU111の演算処理によって回転速度と回転方向が制御される。   The motor I / F 118 outputs, to the motor 300, a rotational drive signal that is a control signal generated by the CPU 111 according to the result of the arithmetic processing and controls the operation of moving the filament 700 toward the nozzle 101. The rotation drive signal is a signal that sets the rotation speed and rotation direction of the motor 300. That is, the rotation speed and the rotation direction of the motor 300 are controlled by the calculation processing of the CPU 111.

以上説明したハードウェア構成において、ROM112に格納された造形制御プログラムに従ってCPU111が演算処理を実行することにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係るFDM1の機能を実現する機能ブロックが構成される。   In the hardware configuration described above, the software control unit is configured by the CPU 111 executing arithmetic processing according to the modeling control program stored in the ROM 112. A functional block that realizes the function of the FDM 1 according to the present embodiment is configured by a combination of the software control unit configured as described above and hardware.

[FDM1の機能構成]
次に、本発明に係る造形制御プログラムにおいて実現される機能構成について説明する。図6は、本実施形態に係る制御プログラム10の構成を示す機能ブロック図である。図6に示す様に、制御プログラム10は、移動制御部11と、移動状態判定部12と、加熱制御部13と、XY駆動制御部14と、Z駆動制御部15と、を含む。
[Functional configuration of FDM1]
Next, a functional configuration realized in the modeling control program according to the present invention will be described. FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the control program 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the control program 10 includes a movement control unit 11, a movement state determination unit 12, a heating control unit 13, an XY drive control unit 14, and a Z drive control unit 15.

移動制御部11は、モーターI/F118を介してモーター300の回転速度と回転方向を制御する。これによって、フィラメント700の押し出し状態が変動する。また、移動制御部11は、フィラメント700の押し出し状態に合わせてヘッド100の水平駆動と造形ステージ600の鉛直駆動が連動するように、それぞれに対する制御信号を生成する。移動制御部11は、移動状態判定部12からの通知と加熱制御部13からの設定温度に基づいて、モーター300の動作を制御する制御信号を生成する。   The movement control unit 11 controls the rotation speed and rotation direction of the motor 300 via the motor I / F 118. As a result, the extruded state of the filament 700 varies. Further, the movement control unit 11 generates a control signal for each of the horizontal driving of the head 100 and the vertical driving of the modeling stage 600 in accordance with the extruded state of the filament 700. The movement control unit 11 generates a control signal for controlling the operation of the motor 300 based on the notification from the movement state determination unit 12 and the set temperature from the heating control unit 13.

移動状態判定部12は、センサI/F116を介して、センサ200から取得した検知信号に基づいて、フィラメント700の移動状態が「弛み」であるか「突っ張り」であるか「正常」であるかを判定する。判定した結果を移動制御部11と加熱制御部13に通知する。   Based on the detection signal acquired from the sensor 200 via the sensor I / F 116, the movement state determination unit 12 determines whether the movement state of the filament 700 is “slack”, “stretch”, or “normal”. Determine. The determined result is notified to the movement control unit 11 and the heating control unit 13.

加熱制御部13は、移動制御部11における移動制御に応じて、ヒーター102の加熱温度の設定を制御する。また、加熱制御部13は、移動制御部11に対して、ヒーター102の温度の設定を通知する。   The heating control unit 13 controls the setting of the heating temperature of the heater 102 according to the movement control in the movement control unit 11. In addition, the heating control unit 13 notifies the movement control unit 11 of the setting of the temperature of the heater 102.

XY駆動制御部14は、移動制御部11により生成された水平制御信号に基づいて、XY駆動I/F114を介してヘッド100の水平駆動部に水平制御信号を出力する。   The XY drive control unit 14 outputs a horizontal control signal to the horizontal drive unit of the head 100 via the XY drive I / F 114 based on the horizontal control signal generated by the movement control unit 11.

Z駆動制御部15は、移動制御部11により生成された鉛直制御信号に基づいて、Z駆動I/F115を介して造形ステージ600の鉛直駆動部に鉛直制御信号を出力する。   The Z drive control unit 15 outputs a vertical control signal to the vertical drive unit of the modeling stage 600 via the Z drive I / F 115 based on the vertical control signal generated by the movement control unit 11.

以上の構成を備える本実施形態に係る制御プログラム10によれば、移動状態判定部12において検知されるフィラメント700の移動状態に応じて、移動制御部11がモーター300の回転速度を調整する。また、フィラメント700の移動状態に応じて、加熱制御部13がヒーター102の加熱温度の設定を調整する。モーター300の回転速度とヒーター102の加熱温度を調整することで、フィラメント700の移動状態を自動的に調整できる。これによって、フィラメント700の材質を変更したとしても、煩雑な設定作業を低減でき、造形処理の効率化を図ることができる。   According to the control program 10 according to the present embodiment having the above configuration, the movement control unit 11 adjusts the rotation speed of the motor 300 according to the movement state of the filament 700 detected by the movement state determination unit 12. Further, the heating control unit 13 adjusts the setting of the heating temperature of the heater 102 according to the moving state of the filament 700. The moving state of the filament 700 can be automatically adjusted by adjusting the rotation speed of the motor 300 and the heating temperature of the heater 102. Thereby, even if the material of the filament 700 is changed, complicated setting work can be reduced, and the efficiency of the modeling process can be improved.

[造形方法における処理の流れ]
次に、本発明に係る造形方法の実施形態について説明する。まず、ヒーター102の温度を所定の設定温度に上昇させる初期設定処理が実行される(S701)。S701の詳細は後述する。次に、S701において設定された温度においてフィラメント700を移動した場合に弛みが生ずるか否かを判定する初期状態判定処理が実行される(S702)。S702の処理の詳細は後述する。次に、S702において、初期状態における弛みが生じていなければ、フィラメント700をノズル101まで移動したときの移動状態を正常状態にするための微調整処理が実行される(S703)。S703の処理の詳細は後述する。
[Flow of processing in modeling method]
Next, an embodiment of a modeling method according to the present invention will be described. First, an initial setting process for increasing the temperature of the heater 102 to a predetermined set temperature is executed (S701). Details of S701 will be described later. Next, an initial state determination process is performed to determine whether or not slack occurs when the filament 700 is moved at the temperature set in S701 (S702). Details of the processing of S702 will be described later. Next, in S702, if the slack in the initial state does not occur, fine adjustment processing is performed to make the moving state when the filament 700 is moved to the nozzle 101 normal (S703). Details of the processing of S703 will be described later.

《初期設定処理》
次に、S701における初期設定処理の詳細について、図8のフローチャートを用いて説明する。フィラメントリール500をFDM1にセットして動作を開始させることにより、加熱制御部13によってヒーター102の加熱処理が開始される(S801)。ヒーター102の設定温度は予め指定してあり、当該設定温度にヒーター102の温度が達するまで、加熱処理を継続させる(SS802/NO)。
<Initial setting processing>
Next, details of the initial setting process in S701 will be described with reference to the flowchart of FIG. When the filament reel 500 is set in the FDM 1 and the operation is started, the heating control of the heater 102 is started by the heating control unit 13 (S801). The set temperature of the heater 102 is designated in advance, and the heating process is continued until the temperature of the heater 102 reaches the set temperature (SS802 / NO).

ヒーター102の温度が設定温度に至れば(S802/YES)、初期設定処理は終了する。   If the temperature of the heater 102 reaches the set temperature (S802 / YES), the initial setting process ends.

《初期状態判定処理》
次に、S702における初期状態判定処理の詳細について、図9のフローチャートを用いて説明する。ヒーター102が設定温度(例えば、150℃)に達している状態において、移動制御部11がモーター300の駆動を制御して、フィラメント700をヒーター102の位置に移動する第一移動処理を実行する(S901)。
<< Initial state judgment process >>
Next, details of the initial state determination processing in S702 will be described using the flowchart of FIG. In a state where the heater 102 has reached a set temperature (for example, 150 ° C.), the movement control unit 11 controls the driving of the motor 300 to execute the first movement process for moving the filament 700 to the position of the heater 102 ( S901).

続いて、センサ200からの検知信号に基づいて、移動状態判定部12が、フィラメント700に弛みが生じているか否かを判定する弛み検知処理を実行する(S902)。S902において、フィラメント700に弛みが検知されなければ(S902/NO)、初期状態判定処理は終了する。   Subsequently, based on the detection signal from the sensor 200, the moving state determination unit 12 executes a slack detection process for determining whether the filament 700 is slack (S902). If no slack is detected in the filament 700 in S902 (S902 / NO), the initial state determination process ends.

S902において、フィラメント700に弛みが検知されれば(S902/YES)、加熱制御部13においてヒーター102の温度を上昇させるヒーター温度上昇処理を実行する(S903)。S903において、ヒーター102の温度設定を例えば5℃程度あげる。   In S902, if slack is detected in the filament 700 (S902 / YES), the heating control unit 13 executes a heater temperature increasing process for increasing the temperature of the heater 102 (S903). In S903, the temperature setting of the heater 102 is increased by about 5 ° C., for example.

S903に続いて、S904において、フィラメント巻き取り処理を実行する(S904)。S904において、移動制御部11はモーター300を第一移動処理(S901)とは逆方向にモーター300を動作させて、フィラメント700をノズル101の位置からヒーター102の位置に移動する。これによって、フィラメント700に対してさらに加熱することができ、弛みを解消することができる。S904に続いて、処理をS902に戻し、センサ200からの検知信号に基づいて、移動状態判定部12において、弛み検知処理が実行される(S902)。   Subsequent to S903, in S904, a filament winding process is executed (S904). In step S <b> 904, the movement control unit 11 moves the filament 700 from the position of the nozzle 101 to the position of the heater 102 by operating the motor 300 in the direction opposite to the first movement process (S <b> 901). As a result, the filament 700 can be further heated, and slack can be eliminated. Subsequent to S904, the process returns to S902, and based on the detection signal from the sensor 200, the movement state determination unit 12 performs a slack detection process (S902).

S902において、フィラメント700の弛みが検知されなくなるまで、ヒーター102の温度を上昇させながらフィラメント700の移動状態を検知する処理を繰り返す。以上のように、初期状態判定処理が実行される。   In S902, the process of detecting the moving state of the filament 700 is repeated while increasing the temperature of the heater 102 until the slack of the filament 700 is not detected. As described above, the initial state determination process is executed.

《微調整処理》
次に、S703における微調整処理の詳細について、図10のフローチャートを用いて説明する。初期設定においてフィラメント700の弛みが解消した状態で、移動制御部11がモーター300の駆動を制御して、フィラメント700をヒーター102からノズル101の位置にまで移動する第二移動処理を実行する(S1001)。
《Fine adjustment processing》
Next, details of the fine adjustment processing in S703 will be described using the flowchart of FIG. In a state where the slack of the filament 700 is eliminated in the initial setting, the movement control unit 11 controls the driving of the motor 300 to execute a second movement process for moving the filament 700 from the heater 102 to the position of the nozzle 101 (S1001). ).

続いて、センサ200からの検知信号に基づいて、移動状態判定部12が、フィラメント700において弛みが生じているか否かを判定する弛み検知処理を実行する(S1002)。S1002において、フィラメント700に弛みが検知されたとき(S1002/YES)、加熱制御部13においてヒーター102の温度を上昇させるヒーター温度上昇処理を実行する(S1007)。S1007において、ヒーター102の温度設定を例えば1℃程度あげ、その後、処理をS1001に戻す。微調整処理(S703)におけるヒーター温度上昇処理(S1007)は、初期設定判定処理におけるヒーター温度上昇処理(S903)よりも、温度設定の上昇度合いを小さくして、ヒーター102の温度設定を細かく制御する。   Subsequently, based on the detection signal from the sensor 200, the moving state determination unit 12 executes a slack detection process for determining whether slack has occurred in the filament 700 (S1002). In S1002, when slack is detected in the filament 700 (S1002 / YES), the heating control unit 13 executes a heater temperature increasing process for increasing the temperature of the heater 102 (S1007). In S1007, the temperature setting of the heater 102 is increased by about 1 ° C., for example, and then the process returns to S1001. In the heater temperature rise process (S1007) in the fine adjustment process (S703), the temperature setting of the heater 102 is finely controlled by making the degree of temperature setting rise smaller than the heater temperature rise process (S903) in the initial setting determination process. .

S1002において、フィラメント700に弛みが検知されなければ(S1002/NO)、移動制御部11がフィラメント巻き取り処理を実行する(S1003)。S1003において、移動制御部11はモーター300を第二移動処理(S1001)とは逆方向にモーター300を動作させて、フィラメント700をノズル101の位置からヒーター102の位置に巻き戻す。   If no slack is detected in the filament 700 in S1002 (S1002 / NO), the movement control unit 11 executes a filament winding process (S1003). In S1003, the movement control unit 11 operates the motor 300 in the direction opposite to the second movement process (S1001) to rewind the filament 700 from the position of the nozzle 101 to the position of the heater 102.

S1003に続いて、センサ200からの検知信号に基づいて、移動状態判定部12は、フィラメント700に突っ張りが生じているか否かを判定する突っ張り検知処理を実行する(S1004)。S1004において、フィラメント700に突っ張りが検知されたとき(S1004/YES)、加熱制御部13においてヒーター102の温度を上昇させるヒーター温度上昇処理を実行する(S1007)。S1007において、ヒーター102の温度設定を例えば1℃程度あげ、その後、処理をS1001に戻す。このように、フィラメント700の移動状態において突っ張りが生じているときは、ヒーター102の温度を少し上げて、フィラメント700の加熱度合いを増すことで、突っ張りを解消することができる。   Subsequent to S1003, based on the detection signal from the sensor 200, the moving state determination unit 12 executes a tension detection process for determining whether or not the filament 700 is stretched (S1004). In S1004, when a tension is detected in the filament 700 (S1004 / YES), the heating controller 13 executes a heater temperature increasing process for increasing the temperature of the heater 102 (S1007). In S1007, the temperature setting of the heater 102 is increased by about 1 ° C., for example, and then the process returns to S1001. As described above, when a tension is generated in the moving state of the filament 700, the tension can be eliminated by slightly raising the temperature of the heater 102 and increasing the degree of heating of the filament 700.

S1004において、フィラメント700に突っ張りが検知されなければ(S1004/NO)、フィラメント700の移動状態は「正常状態」にある。即ち、ヒーター102の温度は最適状態にある。そこで、移動状態判定部12は、温度設定有効カウントを管理する変数の加算処理を実行し(S1005)、加算された後の温度設定有効カウントが所定の閾値を超えていることを判定する(S1006)。S1006によって、ヒーター102の温度設定が正常で安定していることを複数回検知することで、移動状態が「正常状態」であることを判定する。ここでの閾値は、例えば「100」とする。   If no tension is detected in the filament 700 in S1004 (S1004 / NO), the moving state of the filament 700 is in the “normal state”. That is, the temperature of the heater 102 is in an optimum state. Therefore, the movement state determination unit 12 executes a variable addition process for managing the temperature setting effective count (S1005), and determines that the temperature setting effective count after the addition exceeds a predetermined threshold (S1006). ). By detecting that the temperature setting of the heater 102 is normal and stable by S1006 a plurality of times, it is determined that the moving state is the “normal state”. The threshold value here is, for example, “100”.

S1006において、温度設定有効カウントが閾値である「100」を超えるまでは(S1006/NO)、弛み検知処理(S1002)と突っ張り検知処理(S1004)において、フィラメント700の移動状態が正常であることを繰り返し判定する。温度設定有効カウントが閾値を超えたとき(S1006/YES)、当該処理を終了する。   In S1006, until the temperature setting effective count exceeds the threshold value “100” (S1006 / NO), in the slack detection process (S1002) and the tension detection process (S1004), it is confirmed that the moving state of the filament 700 is normal. Judge repeatedly. When the temperature setting effective count exceeds the threshold value (S1006 / YES), the process ends.

[本実施形態の効果]
以上説明をした本実施形態によれば、造形材であるフィラメント700をセッティングした後、造形処理を開始できる状態にするまでの設定処理を自動的に行うことができる。本実施形態に係る造形方法によれば、フィラメント700のセッティングに際し、二段階に分けた移動処理と、これに伴う温度設定の調整を行うことができる。これによって、従来は、利用者がフィラメント700の材質に合わせて、ヒーター102の温度設定と造形の試行を繰り返していた手間を省くことができる。これによって、FDM装置1を用いた造形処理の効率化を図ることができる。
[Effect of this embodiment]
According to this embodiment described above, after setting the filament 700 that is a modeling material, it is possible to automatically perform the setting process until the modeling process can be started. According to the modeling method according to the present embodiment, when the filament 700 is set, the movement process divided into two stages and the temperature setting associated therewith can be adjusted. Thus, conventionally, it is possible to save the user from repeating the temperature setting of the heater 102 and the trial of modeling according to the material of the filament 700. Thereby, the efficiency of the modeling process using the FDM apparatus 1 can be improved.

本実施形態において、フィラメント700を造形開始可能地点であるヒーター102にまで挿し込んで、正常に移動できる状態にするまでの「フィラメントロード」において、移動動作を2段階に分けて実行する。第一移動段階において、フィラメントロードの前段における弛みを解消し、その後、第二移動段階において、フィラメントロードにおける弛みと突っ張りを解消する。このように、複数の移動段階を設けて、各段階においてヒーター102の設定温度の調整幅を変更することで、より素早くフィラメントロードを実行することができる。   In the present embodiment, the movement operation is performed in two stages in “filament load” until the filament 700 is inserted into the heater 102 which is a modeling start possible point and is in a state where the filament 700 can move normally. In the first movement stage, the slack in the previous stage of the filament load is eliminated, and then in the second movement stage, the slack and tension in the filament load are eliminated. As described above, by providing a plurality of moving stages and changing the adjustment range of the set temperature of the heater 102 in each stage, the filament loading can be executed more quickly.

1 FDM装置
10 制御プログラム
11 移動制御部
12 移動状態判定部
13 加熱制御部
14 XY駆動制御部
15 Z駆動制御部
70 制御手段
100 ヘッド
101 ノズル
102 ヒーター
103 冷却器
104 ジョイント
110 制御部
111 CPU
112 ROM
113 RAM
114 XY駆動I/F
115 Z駆動I/F
116 センサI/F
117 ヒーターI/F
118 モーターI/F
119 バス
200 センサ
210 第一センサ
220 第二センサ
300 モーター
301 ギア
302 軸部
400 チューブ
500 フィラメントリール
600 造形ステージ
700 フィラメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 FDM apparatus 10 Control program 11 Movement control part 12 Movement state determination part 13 Heating control part 14 XY drive control part 15 Z drive control part 70 Control means 100 Head 101 Nozzle 102 Heater 103 Cooler 104 Joint 110 Control part 111 CPU
112 ROM
113 RAM
114 XY drive I / F
115 Z drive I / F
116 Sensor I / F
117 Heater I / F
118 Motor I / F
119 Bus 200 Sensor 210 First sensor 220 Second sensor 300 Motor 301 Gear 302 Shaft part 400 Tube 500 Filament reel 600 Modeling stage 700 Filament

特表2011−511719号公報Special table 2011-511719 gazette

Claims (14)

造形材を加熱する加熱部と、
加熱された前記造形材を造形ステージに押し出す押出口を備える押出部と、
前記造形材を前記加熱部および前記押出部に対し移動させる移動部と、
前記造形材の移動状態を検知する移動状態検知部と、
前記移動状態検知部において検知された前記移動状態に応じて、前記移動部における前記造形材の移動方向と前記加熱部における前記造形材への加熱を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする造形装置。
A heating unit for heating the modeling material;
An extrusion unit comprising an extrusion port for extruding the heated modeling material to a modeling stage;
A moving unit that moves the modeling material relative to the heating unit and the extruding unit;
A moving state detector for detecting the moving state of the modeling material;
In accordance with the movement state detected in the movement state detection unit, a control unit that controls the movement direction of the modeling material in the movement unit and heating of the modeling material in the heating unit,
A modeling apparatus comprising:
前記造形材を前記押出部に移動させる移動経路を形成する部材であって、前記造形材を挿通させて保持する管状部材、
を備えることを特徴とする請求項1記載の造形装置。
A tubular member that forms a movement path for moving the modeling material to the extruding unit, and holds the modeling material inserted;
The modeling apparatus according to claim 1, comprising:
前記移動部は、前記造形材の外壁に接する回転部材を備える電動モーターであって、前記回転部材の回転方向に応じて前記造形材を移動させる、
ことを特徴とする請求項1または2記載の造形装置。
The moving unit is an electric motor including a rotating member that contacts an outer wall of the modeling material, and moves the modeling material according to a rotation direction of the rotating member.
The modeling apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
前記加熱部は、電気ヒーターである、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の造形装置。
The heating unit is an electric heater,
The modeling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記移動状態検知部は、
前記押出部に対する移動の途中における前記造形材の弛みを検知する弛みセンサと、
前記押出部に対する移動の途中における前記造形材の突っ張り検知する突っ張りセンサと、
から構成される請求項1乃至4のいずれか一項に記載の造形装置。
The movement state detection unit
A slack sensor for detecting slackness of the modeling material in the middle of movement with respect to the extruding part;
A tension sensor that detects the tension of the modeling material in the middle of the movement with respect to the extruding part,
The modeling apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4 comprised from these.
前記弛みセンサと、前記突っ張りセンサは、前記押出部に対する移動の途中における前記造形材の位置を検知するフォトインタラプタである、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の造形装置。
The slack sensor and the tension sensor are photointerrupters that detect the position of the modeling material in the middle of movement with respect to the pushing portion.
The modeling apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記移動部における前記造形材の移動を二段階に分けて制御し、
第一移動段階において、前記造形材の先端部分を前記加熱部に移動させ、
第二移動段階において、前記造形材の先端部分を前記押出口に移動させる、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の造形装置。
The control unit controls the movement of the modeling material in the moving unit in two stages,
In the first movement stage, the tip portion of the modeling material is moved to the heating unit,
In the second movement stage, the tip portion of the modeling material is moved to the extrusion port.
The modeling apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記制御部は、前記第一移動段階において前記造形材の前記移動状態が弛み状態であるとき、前記加熱部の温度を高める、
ことを特徴とする請求項7記載の造形装置。
The control unit increases the temperature of the heating unit when the moving state of the modeling material is in a slack state in the first moving stage.
The modeling apparatus according to claim 7.
前記制御部は、前記第一移動段階において前記造形材の前記移動状態が弛み状態であるとき、前記加熱部の温度を高め、かつ、前記造形材の先端を前記押出口から前記加熱部に移動させるように前記移動部を動作させる、
ことを特徴とする請求項7記載の造形装置。
The controller raises the temperature of the heating unit and moves the tip of the modeling material from the extrusion port to the heating unit when the moving state of the modeling material is a slack state in the first movement stage. Operating the moving part to
The modeling apparatus according to claim 7.
前記制御部は、前記第二移動段階において前記造形材の前記移動状態が弛み状態であるとき、前記加熱部の温度を高める、
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の造形装置。
The control unit increases the temperature of the heating unit when the moving state of the modeling material is a slack state in the second moving stage,
The modeling apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein
前記制御部は、前記第二移動段階における前記移動状態が弛み状態でないとき、前記造形材の先端を前記押出口から前記加熱部に移動させるように前記移動部を動作させ、
当該造形材の先端が前記押出口から前記加熱部に移動するときの前記移動状態が突っ張り状態であるとき、前記加熱部の温度を高める、
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の造形装置。
The control unit operates the moving unit to move the tip of the modeling material from the extrusion port to the heating unit when the moving state in the second moving stage is not a slack state,
When the moving state when the tip of the modeling material moves from the extrusion port to the heating unit is a stretched state, the temperature of the heating unit is increased.
The modeling apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein
前記制御部は、前記第二移動段階における前記造形材の前記移動状態が弛み状態でなく、突っ張り状態でもないことを、前記移動状態検知部が複数回検知したとき、前記第二移動段階を終了する、
ことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に記載の造形装置。
The control unit ends the second movement stage when the movement state detection unit detects that the movement state of the modeling material in the second movement stage is neither a slack state nor a tension state a plurality of times. To
The modeling apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein
造形材を加熱する加熱部と、加熱された前記造形材を造形ステージに押し出す押出口を備える押出部と、前記造形材を前記加熱部に対し移動させる移動部と、前記造形材の移動状態を検知する移動状態検知部と、前記移動状態検知部において検知された前記移動状態に応じて、前記移動部における前記造形材の移動方向と前記加熱部における前記造形材への加熱を制御する制御部と、を備える造形装置において、
前記加熱部において前記造形材を加熱するステップと、
加熱された前記造形材を前記造形ステージにむけて押し出すステップと、
前記造形材が前記造形ステージから押し出されるまでの移動中における当該造形材の移動状態を検知する移動状態検知ステップと、
検知された前記移動状態に応じて、前記移動部における前記造形材の移動方向と前記加熱部における前記造形材への加熱を制御する制御ステップと、
を実行させることを特徴とする造形制御プログラム。
A heating unit that heats the modeling material, an extrusion unit that includes an extrusion port for extruding the heated modeling material to the modeling stage, a moving unit that moves the modeling material relative to the heating unit, and a moving state of the modeling material A movement state detection unit to detect, and a control unit that controls the movement direction of the modeling material in the movement unit and heating of the modeling material in the heating unit according to the movement state detected in the movement state detection unit In a modeling apparatus comprising:
Heating the modeling material in the heating unit;
Extruding the heated modeling material toward the modeling stage;
A movement state detection step of detecting a movement state of the modeling material during movement until the modeling material is pushed out of the modeling stage;
In accordance with the detected movement state, a control step for controlling the moving direction of the modeling material in the moving unit and the heating of the modeling material in the heating unit;
A modeling control program characterized in that
造形材を加熱する加熱部と、加熱された前記造形材を造形ステージに押し出す押出口を備える押出部と、前記造形材を前記加熱部および前記押出部に対し移動させる移動部と、前記造形材の移動状態を検知する移動状態検知部と、前記移動状態検知部において検知された前記移動状態に応じて、前記移動部における前記造形材の移動方向と前記加熱部における前記造形材への加熱を制御する制御部と、を備える造形装置を用いた造形方法であって、
造形材を加熱し、
加熱された前記造形材を造形ステージに押し出すように、当該造形材を前記加熱部および前記押出部に対し移動させ、
前記造形材の移動状態を検知し、
検知された前記移動状態に応じて、前記造形材の移動方向と前記加熱部における前記造形材への加熱を制御する、
ことを特徴とする造形方法。
A heating unit that heats the modeling material, an extrusion unit that includes an extrusion port for extruding the heated modeling material to the modeling stage, a moving unit that moves the modeling material relative to the heating unit and the extrusion unit, and the modeling material According to the moving state detection unit that detects the moving state of the moving member and the moving state detected by the moving state detector, the moving direction of the modeling material in the moving unit and the heating of the modeling material in the heating unit A control method for controlling, and a modeling method using a modeling device comprising:
Heating the modeling material,
In order to extrude the heated modeling material to the modeling stage, the modeling material is moved relative to the heating unit and the extrusion unit,
Detecting the moving state of the modeling material,
According to the detected movement state, the heating direction of the modeling material and the heating of the modeling material in the heating unit are controlled.
A modeling method characterized by this.
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