JP2022104729A - Working system and head unit - Google Patents

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浩也 田中
Hiroya Tanaka
昌彦 橋本
Masahiko Hashimoto
海人 坪山
Kaito Tsuboyama
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Keio University
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Keio University
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Abstract

To control the head with higher precision in a work system having a structure with a suspended head that performs work on an object.SOLUTION: The three-dimensional object modeling system 1 is equipped with a head section 60, wires 40A-40D, winches 30A-30D, auxiliary wires 64A-64D, posture control section 113 and modeling control section 115. The head section 60 performs work on the object. The wires 40A-40D suspend the head section 60. Winches 30A-30D wind one end of each of wires 40A-40D. Auxiliary wires 64A-64D are connected to head section 60 at one end and to wires 40A-40D at the other end at a different portion than wires 40A-40D. The molding control unit 115 moves the head section 60 by controlling the length of the wires 40A-40D that are unwound from the winches 30A-30D.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、作業システム及びヘッドユニットに関する。 The present invention relates to a working system and a head unit.

従来、建造物の造形等を目的とした大型３Ｄプリンタに関する技術が開発されつつある。
例えば、非特許文献１には、８台のウィンチを用いて３Ｄプリンタヘッドの移動を制御しながら、造形材料を積層させて、大型の建造物を造形する技術が開示されている。 Conventionally, techniques related to large-scale 3D printers for the purpose of modeling buildings and the like are being developed.
For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for forming a large building by laminating modeling materials while controlling the movement of a 3D printer head using eight winches.

“天然材料を利用した低コストの建設用3Dプリント技術”、［online］、3DP id.arts、［令和2年9月30日検索］、インターネット＜URL：https://idarts.co.jp/3dp/architecture-catalonia-3d-printing/＞"Low-cost 3D printing technology for construction using natural materials", [online], 3DP id.arts, [Search on September 30, 2nd year of Reiwa], Internet <URL: https://idarts.co.jp / 3dp / architecture-catalonia-3d-printing />

非特許文献１に記載された技術を含め、従来の大型３Ｄプリンタにおいては、例えば、ワイヤで３Ｄプリンタヘッドを懸下する構造が用いられることがある。この場合、吐出した材料にノズルが引きずられる作用によって、積層時に３Ｄプリンタヘッドが傾く等、３Ｄプリンタヘッドの姿勢が適切に維持されない可能性がある。一方で、３Ｄプリンタヘッドに多数のワイヤを連結して姿勢を制御すると、ワイヤと積層された立体物とが干渉する可能性が高くなることから、姿勢制御のために、単純にワイヤの数を増加させることは困難である。
また、３Ｄプリンタヘッドを懸下する構造においては、３Ｄプリンタヘッドの位置によって各ワイヤの長さが変動するため、各ワイヤの重量が変動することとなる。また、立体物の造形が進捗することにより、３Ｄプリンタヘッドに蓄積される材料の重量が変化する。この結果、３Ｄプリンタヘッドの制御上の位置（想定される位置座標）と実際の位置とに誤差が生じる可能性がある。
３Ｄプリンタヘッドの姿勢や位置の精度が低下した場合、立体物を正確に造形することが困難となる。
このように、３Ｄプリンタヘッドを懸下する構造を有する３Ｄプリンタにおいては、３Ｄプリンタヘッドを高精度に制御することが困難であった。
なお、このような状況は、３Ｄプリンタに限らず、対象物に対する作業を行うヘッドが懸下され、ヘッドの位置あるいは姿勢を制御する必要がある種々のシステムに共通するものである。 In the conventional large-scale 3D printer including the technique described in Non-Patent Document 1, for example, a structure in which the 3D printer head is suspended by a wire may be used. In this case, the posture of the 3D printer head may not be properly maintained, for example, the 3D printer head may be tilted during stacking due to the action of the nozzle being dragged by the discharged material. On the other hand, if a large number of wires are connected to the 3D printer head to control the attitude, there is a high possibility that the wires and the stacked three-dimensional object will interfere with each other. It is difficult to increase.
Further, in the structure in which the 3D printer head is suspended, the length of each wire varies depending on the position of the 3D printer head, so that the weight of each wire varies. Further, as the modeling of the three-dimensional object progresses, the weight of the material accumulated in the 3D printer head changes. As a result, there is a possibility that an error may occur between the controlled position (assumed position coordinates) of the 3D printer head and the actual position.
If the accuracy of the posture and position of the 3D printer head is lowered, it becomes difficult to accurately model the three-dimensional object.
As described above, in a 3D printer having a structure in which the 3D printer head is suspended, it is difficult to control the 3D printer head with high accuracy.
It should be noted that such a situation is common not only to 3D printers but also to various systems in which a head that performs work on an object is suspended and it is necessary to control the position or posture of the head.

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、対象物に対する作業を行うヘッドが懸下された構造を有する作業システムにおいて、ヘッドをより高精度に制御することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and an object of the present invention is to control the head with higher accuracy in a work system having a structure in which the head for performing work on an object is suspended. do.

上記目的を達成するため、本発明の一態様の作業システムは、
対象物に対する作業を行うためのヘッド部と、
前記ヘッド部を懸下する複数の第１索条部材と、
前記第１索条部材それぞれの一端を巻き取る複数の位置制御用巻取装置と、
前記第１索条部材と異なる部分において一端が前記ヘッド部と連結され、他端が前記第１索条部材と連結された複数の第２索条部材と、
前記位置制御用巻取装置から繰り出す前記第１索条部材の長さを制御することにより、前記ヘッド部を移動させる制御部と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the working system of one aspect of the present invention is
The head part for working on the object and
A plurality of first cord members suspending the head portion, and
A plurality of position control winding devices for winding one end of each of the first cord members, and
A plurality of second cord members having one end connected to the head portion and the other end connected to the first cord member at a portion different from the first cord member.
A control unit that moves the head unit by controlling the length of the first cord member that is unwound from the position control winding device.
It is characterized by having.

本発明によれば、対象物に対する作業を行うヘッドが懸下された構造を有する作業システムにおいて、ヘッドをより高精度に制御することができる。 According to the present invention, in a work system having a structure in which a head for performing work on an object is suspended, the head can be controlled with higher accuracy.

本発明の一実施形態に係る立体物造形システム１のシステム構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the system structure of the three-dimensional object modeling system 1 which concerns on one Embodiment of this invention. 立体物造形システム１における各装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of each apparatus in three-dimensional object modeling system 1. 剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを備えるヘッド部６０の構成例を示す模式図（正面図）である。It is a schematic diagram (front view) which shows the structural example of the head part 60 which includes the rigidity strengthening part 61A to 61D. 剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを備えるヘッド部６０の構成例を示す模式図（斜視図）である。It is a schematic diagram (perspective view) which shows the structural example of the head part 60 which includes the rigidity strengthening part 61A to 61D. 剛性強化部６１Ａ～６１Ｄの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the rigidity strengthening part 61A to 61D. ヘッド部６０の具体的構造例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the specific structural example of a head part 60. 立体物造形システム１の制御系統を構成する情報処理装置８００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 composition of the information processing apparatus 800 which constitutes the control system of a three-dimensional object modeling system 1. 制御用ＰＣ１０の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the control PC 10. ヘッド部６０の姿勢制御方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the attitude control method of a head part 60. ヘッド部６０の位置に対応するワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さの算出方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the calculation method of the length of the wire 40A to 40D corresponding to the position of the head part 60. 立体物造形システム１が実行する較正処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the calibration process executed by the three-dimensional object modeling system 1. 立体物造形システム１が実行する立体物造形処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 3D object modeling process which a 3D object modeling system 1 executes. 立体物造形システム１が実行する姿勢制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the attitude control processing which a three-dimensional object modeling system 1 executes.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［システム構成］
本実施形態に係る立体物造形システム１は、本発明を適用した作業システムの一形態として実現されるものであり、建造物等の大型の立体物を造形可能な３Ｄプリンタとして構成される。立体物造形システム１においては、立体物の造形材料を吐出するヘッドを複数のワイヤ（ここでは４本とする）によって３次元的に移動させながら、造形材料を積層造形することにより、立体物を造形する。立体物の造形材料を吐出するヘッドは、ウィンチによってワイヤを巻き取ったり、繰り出したりしながら、３次元的に位置を制御される。また、立体物造形システム１においては、ヘッドの姿勢を所定の状態に制御するために、補助ワイヤ及び剛性強化部材が備えられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[System configuration]
The three-dimensional object modeling system 1 according to the present embodiment is realized as one form of a work system to which the present invention is applied, and is configured as a 3D printer capable of modeling a large three-dimensional object such as a building. In the three-dimensional object modeling system 1, the three-dimensional object is formed by laminating the modeling material while moving the head for discharging the modeling material of the three-dimensional object three-dimensionally by a plurality of wires (here, four wires). Model. The position of the head that discharges the modeling material of the three-dimensional object is controlled three-dimensionally while the wire is wound up and unwound by the winch. Further, in the three-dimensional object modeling system 1, an auxiliary wire and a rigidity strengthening member are provided in order to control the posture of the head to a predetermined state.

図１は、本発明の一実施形態に係る立体物造形システム１のシステム構成を示す模式図である。
また、図２は、立体物造形システム１における各装置の構成例を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、立体物造形システム１は、制御用ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１０と、コントローラユニット２０と、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄと、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄと、滑車５０Ａ～５０Ｄと、ヘッド部６０（ヘッドユニット）と、撮像部７０と、造形材料供給装置８０と、を備えている。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a system configuration of a three-dimensional object modeling system 1 according to an embodiment of the present invention.
Further, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of each device in the three-dimensional object modeling system 1.
As shown in FIGS. 1 and 2, the three-dimensional object modeling system 1 includes a control PC (Personal Computer) 10, a controller unit 20, winches 30A to 30D, wires 40A to 40D, and pulleys 50A to 50D. It includes a head unit 60 (head unit), an image pickup unit 70, and a modeling material supply device 80.

制御用ＰＣ１０は、造形される立体物の３次元データを記憶し、立体物の造形工程におけるヘッド部６０の目標位置を示す情報（例えば、立体物が造形される空間の３次元座標のデータ）をコントローラユニット２０に出力する。本実施形態において、制御用ＰＣ１０は、所定時間（例えば、１００［ｍｓ］）毎のヘッド部６０の目標位置を示す情報をコントローラユニット２０に出力する。 The control PC 10 stores three-dimensional data of the three-dimensional object to be modeled, and information indicating the target position of the head portion 60 in the process of modeling the three-dimensional object (for example, data of three-dimensional coordinates of the space in which the three-dimensional object is modeled). Is output to the controller unit 20. In the present embodiment, the control PC 10 outputs information indicating the target position of the head unit 60 every predetermined time (for example, 100 [ms]) to the controller unit 20.

コントローラユニット２０は、立体物造形システム１全体の動作を管理し、ヘッド部６０の位置を操作するための操作スティックへの入力または制御用ＰＣ１０から送信されたヘッド部６０の目標位置を示す情報に基づいて、各ウィンチ３０Ａ～３０Ｄに対する動作の指示信号を出力する。また、コントローラユニット２０は、立体物造形システム１の動作に関する各種情報をディスプレイに表示させる。 The controller unit 20 manages the operation of the entire three-dimensional object modeling system 1 and uses information indicating the target position of the head unit 60 as input to the operation stick for operating the position of the head unit 60 or transmitted from the control PC 10. Based on this, an operation instruction signal for each winch 30A to 30D is output. Further, the controller unit 20 displays various information regarding the operation of the three-dimensional object modeling system 1 on the display.

また、図２に示すように、コントローラユニット２０は、操作用制御ユニット２１と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示ユニット２２と、操作部２３と、通信ユニット２４と、電力供給部２５と、を備えている。
操作用制御ユニット２１は、操作部２３の操作スティックへの入力または制御用ＰＣ１０から送信されたヘッド部６０の目標位置を示す情報に基づいて、各ウィンチ３０Ａ～３０Ｄに対する動作の指示信号を出力する。また、操作用制御ユニット２１は、立体物造形システム１の動作に関する各種情報をＬＣＤ表示ユニット２２に表示させる。さらに、操作用制御ユニット２１は、コントローラユニット２０と他の装置（制御用ＰＣ１０、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄあるいはヘッド部６０等）との間で、通信ユニット２４を介して各種情報の送受信を行う。 Further, as shown in FIG. 2, the controller unit 20 includes an operation control unit 21, an LCD (Liquid Crystal Display) display unit 22, an operation unit 23, a communication unit 24, and a power supply unit 25. ing.
The operation control unit 21 outputs an operation instruction signal for each winch 30A to 30D based on the input to the operation stick of the operation unit 23 or the information indicating the target position of the head unit 60 transmitted from the control PC 10. .. Further, the operation control unit 21 causes the LCD display unit 22 to display various information regarding the operation of the three-dimensional object modeling system 1. Further, the operation control unit 21 transmits and receives various information between the controller unit 20 and other devices (control PC 10, winches 30A to 30D, head unit 60, etc.) via the communication unit 24.

ＬＣＤ表示ユニット２２は、操作用制御ユニット２１の指示に従って、立体物造形システム１の動作に関する各種情報を表示する。
操作部２３は、ヘッド部６０の位置を操作するための操作スティックあるいは立体物造形システム１の動作に関する各種ボタン（例えば、手動操作モードと自動操作モードとを切り替えるためのボタン等）を備え、操作スティックあるいは各種ボタンに対する入力内容を操作用制御ユニット２１に出力する。 The LCD display unit 22 displays various information regarding the operation of the three-dimensional object modeling system 1 according to the instructions of the operation control unit 21.
The operation unit 23 includes an operation stick for operating the position of the head unit 60 or various buttons related to the operation of the three-dimensional object modeling system 1 (for example, a button for switching between a manual operation mode and an automatic operation mode) and operates. The input contents for the stick or various buttons are output to the operation control unit 21.

通信ユニット２４は、コントローラユニット２０と他の装置との間で有線または無線による通信を行う。
電力供給部２５は、外部電源（ＡＣ１００［Ｖ］電源等）から供給される電力の電圧変換あるいは交直流変換等を行い、コントローラユニット２０に適合する電力を供給する。
ウィンチ３０Ａ～３０Ｄは、コントローラユニット２０の指示に従って、ヘッド部６０に連結されたワイヤ４０Ａ～４０Ｄをそれぞれ巻き取ったり、繰り出したりする。
また、図２に示すように、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄは、ウィンチ制御ユニット３１Ａ～３１Ｄと、電磁開閉器３２Ａ～３２Ｄと、サーボドライバ３３Ａ～３３Ｄと、サーボモータ３４Ａ～３４Ｄと、巻取用ドラム３５Ａ～３５Ｄと、電力供給部３６Ａ～３６Ｄと、を備えている。 The communication unit 24 performs wired or wireless communication between the controller unit 20 and other devices.
The power supply unit 25 performs voltage conversion, AC / DC conversion, or the like of the power supplied from an external power supply (AC100 [V] power supply or the like), and supplies power suitable for the controller unit 20.
The winches 30A to 30D wind up and unwind the wires 40A to 40D connected to the head portion 60, respectively, according to the instructions of the controller unit 20.
Further, as shown in FIG. 2, the winch 30A to 30D includes winch control units 31A to 31D, electromagnetic switches 32A to 32D, servo drivers 33A to 33D, servomotors 34A to 34D, and a take-up drum 35A. -35D and power supply units 36A-36D are provided.

ウィンチ制御ユニット３１Ａ～３１Ｄは、コントローラユニット２０の指示に従って、各ウィンチ３０Ａ～３０Ｄが巻き取るべきワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さ、または、各ウィンチ３０Ａ～３０Ｄが繰り出すべきワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さを算出する。具体的には、ウィンチ制御ユニット３１Ａ～３１Ｄは、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄのヘッド部６０における仮想連結点の目標位置と、各滑車５０Ａ～５０Ｄの位置とから、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄの必要な長さ（各滑車５０Ａ～５０Ｄと仮想連結点との距離）を算出し、算出した長さのワイヤ４０Ａ～４０Ｄが繰り出された状態となるように、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄの巻き取りまたは繰り出しを制御する。なお、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄの必要な長さを算出するための計算方法については後述する。 The winch control units 31A to 31D determine the length of the wire 40A to 40D to be wound by each winch 30A to 30D or the length of the wire 40A to 40D to be unwound by each winch 30A to 30D according to the instruction of the controller unit 20. calculate. Specifically, the winch control units 31A to 31D have the required length of the wires 40A to 40D from the target position of the virtual connection point in the head portion 60 of the wires 40A to 40D and the positions of the pulleys 50A to 50D. The distance between each pulley 50A to 50D and the virtual connection point) is calculated, and the winding or unwinding of the wires 40A to 40D is controlled so that the wires 40A to 40D having the calculated length are unwound. The calculation method for calculating the required length of the wires 40A to 40D will be described later.

電磁開閉器３２Ａ～３２Ｄは、ウィンチ制御ユニット３１Ａ～３１Ｄの指示に従って、電磁スイッチをオンまたはオフの状態に切り替える。例えば、電磁開閉器３２Ａ～３２Ｄは、ウィンチ制御ユニット３１Ａ～３１Ｄから異常の検出を報知する信号が入力された場合に、電磁スイッチをオフの状態とし、サーボドライバ３３Ａ～３３Ｄ及びサーボモータ３４Ａ～３４Ｄの動作を停止させる。 The electromagnetic switches 32A to 32D switch the electromagnetic switch on or off according to the instructions of the winch control units 31A to 31D. For example, the electromagnetic switches 32A to 32D turn off the electromagnetic switch when a signal for notifying the detection of an abnormality is input from the winch control units 31A to 31D, and the servo drivers 33A to 33D and the servomotors 34A to 34D. Stop the operation of.

サーボドライバ３３Ａ～３３Ｄは、ウィンチ制御ユニット３１Ａ～３１Ｄの指示に従って、サーボモータ３４Ａ～３４Ｄを駆動するための電流を供給する。
サーボモータ３４Ａ～３４Ｄは、サーボドライバ３３Ａ～３３Ｄによって供給された電流に応じたトルクで出力軸を回転させる。
巻取用ドラム３５Ａ～３５Ｄは、サーボモータ３４Ａ～３４Ｄの出力軸と連動して回転し、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄを巻き取ったり、繰り出したりする。
電力供給部３６Ａ～３６Ｄは、外部電源（３相交流２００［Ｖ］電源等）から供給される電力の電圧変換あるいは交直流変換等を行い、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄに適合する電力を供給する。 The servo drivers 33A to 33D supply a current for driving the servomotors 34A to 34D according to the instructions of the winch control units 31A to 31D.
The servo motors 34A to 34D rotate the output shaft with a torque corresponding to the current supplied by the servo drivers 33A to 33D.
The take-up drums 35A to 35D rotate in conjunction with the output shafts of the servomotors 34A to 34D, and take up and unwind the wires 40A to 40D.
The power supply units 36A to 36D perform voltage conversion or AC / DC conversion of the power supplied from an external power source (three-phase AC 200 [V] power source or the like), and supply power suitable for the winches 30A to 30D.

ワイヤ４０Ａ～４０Ｄは、一端をヘッド部６０上部における異なる４箇所にそれぞれ連結され、他端をウィンチ３０Ａ～３０Ｄにそれぞれ巻き取られている。また、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄから繰り出されたワイヤ４０Ａ～４０Ｄは、滑車５０Ａ～５０Ｄにそれぞれ掛け回された状態で、ヘッド部６０に連結されている。即ち、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄは、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄによって一端を巻き取られ、滑車５０Ａ～５０Ｄを介して、他端においてヘッド部６０を懸下している。
滑車５０Ａ～５０Ｄは、支柱あるいは固定された構造物等に設置され、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄが掛け回されている。本実施形態において、滑車５０Ａ～５０Ｄは、上面視正方形の頂点の位置に設置された支柱において、同一の高さに設置されているものとする。 One end of each of the wires 40A to 40D is connected to four different locations on the upper portion of the head portion 60, and the other end is wound around the winches 30A to 30D, respectively. Further, the wires 40A to 40D unwound from the winches 30A to 30D are connected to the head portion 60 in a state of being hung around the pulleys 50A to 50D, respectively. That is, one end of the wires 40A to 40D is wound up by the winches 30A to 30D, and the head portion 60 is suspended at the other end via the pulleys 50A to 50D.
Pulleys 50A to 50D are installed on columns or fixed structures, and wires 40A to 40D are hung around them. In the present embodiment, the pulleys 50A to 50D are assumed to be installed at the same height in the columns installed at the positions of the vertices of the squares viewed from above.

ヘッド部６０は、コントローラユニット２０の指示に従って、造形材料を吐出することにより、立体物を積層造形する。また、ヘッド部６０は、上端の中央に設置されている造形材料の供給口の周囲４箇所（具体的には、後述する４つの剛性強化部６１Ａ～６１Ｄの上端部分）にワイヤ４０Ａ～４０Ｄの一端が連結されており、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄがウィンチ４０Ａ～４０Ｄによって巻き取られたり、繰り出されたりすることにより、特定の位置に移動される。 The head portion 60 forms a three-dimensional object in a laminated manner by discharging a modeling material in accordance with the instructions of the controller unit 20. Further, the head portion 60 has wires 40A to 40D at four locations around the supply port of the modeling material installed in the center of the upper end (specifically, the upper end portions of the four rigidity strengthening portions 61A to 61D described later). One ends are connected, and the wires 40A to 40D are moved to a specific position by being wound up or unwound by the winches 40A to 40D.

また、図２に示すように、ヘッド部６０は、ヘッド制御ユニット６０Ａと、通信ユニット６０Ｂと、張力センサ６６Ａ～６６Ｄと、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄと、圧送用ポンプ６０３と、姿勢角検出ユニット６０Ｃと、を備えている。
これらのうち、張力センサ６６Ａ～６６Ｄ及び張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄは、後述する剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを構成する要素として設置されているため、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄの構成と併せて説明する。また、圧送用ポンプ６０３については、ヘッド部６０の具体的構造と併せて説明する。 Further, as shown in FIG. 2, the head unit 60 includes a head control unit 60A, a communication unit 60B, tension sensors 66A to 66D, tension adjusting motors 67A to 67D, a pressure feeding pump 603, and an attitude angle detection. It is equipped with a unit 60C.
Of these, the tension sensors 66A to 66D and the tension adjusting motors 67A to 67D are installed as elements constituting the rigidity strengthening portions 61A to 61D, which will be described later, and thus will be described together with the configurations of the rigidity strengthening portions 61A to 61D. do. Further, the pump for pumping 603 will be described together with a specific structure of the head portion 60.

ヘッド制御ユニット６０Ａは、ヘッド部６０における各種制御を実行する。例えば、ヘッド制御ユニット６０Ａは、姿勢角検出ユニット６０Ｃによって検出されたヘッド部６０の鉛直方向に対する傾きに基づいて、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄを制御することにより、ヘッド部６０の姿勢を制御する。また、ヘッド制御ユニット６０Ａは、コントローラユニット２０から送信される造形材料の吐出を指示する信号に基づいて、圧送用ポンプ６０３を駆動することにより、造形材料の吐出を制御する。
通信ユニット６０Ｂは、ヘッド部６０と他の装置との間で有線または無線による通信を行う。 The head control unit 60A executes various controls in the head unit 60. For example, the head control unit 60A controls the posture of the head unit 60 by controlling the tension adjusting motors 67A to 67D based on the inclination of the head unit 60 with respect to the vertical direction detected by the attitude angle detection unit 60C. .. Further, the head control unit 60A controls the ejection of the modeling material by driving the pump for pumping 603 based on the signal instructing the ejection of the modeling material transmitted from the controller unit 20.
The communication unit 60B performs wired or wireless communication between the head unit 60 and other devices.

姿勢角検出ユニット６０Ｃは、ヘッド部６０に設置された慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等によって構成され、ヘッド部６０の鉛直方向に対する傾きを検出する。姿勢角としては、例えば、オイラー角を用いることや、ピッチ角、ロール角及びヨー角の組み合わせを用いること等が可能である。姿勢角検出ユニット６０Ｃによって検出されたヘッド部６０の鉛直方向に対する傾きを示すデータは、無線通信によって制御用ＰＣ１０に送信される。
また、ヘッド部６０は、姿勢を所定の状態に制御するための剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを備えている。 The attitude angle detection unit 60C is configured by an inertial measurement unit (IMU) or the like installed in the head unit 60, and detects the inclination of the head unit 60 with respect to the vertical direction. As the posture angle, for example, Euler angles can be used, or a combination of pitch angles, roll angles, and yaw angles can be used. The data indicating the inclination of the head unit 60 with respect to the vertical direction detected by the attitude angle detection unit 60C is transmitted to the control PC 10 by wireless communication.
Further, the head portion 60 includes rigidity strengthening portions 61A to 61D for controlling the posture to a predetermined state.

図３及び図４は、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを備えるヘッド部６０の構成例を示す模式図であり、図３はヘッド部６０の正面図、図４はヘッド部６０の斜視図を示している。また、図５は、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄの構成例を示す模式図である。なお、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄの構成は同様であるため、図５においては、代表として、剛性強化部６１Ａの構成例を示している。 3 and 4 are schematic views showing a configuration example of the head portion 60 including the rigidity strengthening portions 61A to 61D, FIG. 3 shows a front view of the head portion 60, and FIG. 4 shows a perspective view of the head portion 60. There is. Further, FIG. 5 is a schematic view showing a configuration example of the rigidity strengthening portions 61A to 61D. Since the configurations of the rigidity strengthening portions 61A to 61D are the same, FIG. 5 shows a configuration example of the rigidity strengthening portions 61A as a representative.

図３～図５に示すように、ヘッド部６０は、姿勢を所定の状態に制御するための剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを備えており、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄは、ヘッド部６０をワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって吊り下げる際の鉛直方向に対する傾き及び水平方向への回転を抑制する機能を有している。具体的には、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄは、ロッド６２Ａ～６２Ｄと、ヒンジ６３Ａ～６３Ｄと、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄと、フレーム部材６５Ａ～６５Ｄと、張力センサ６６Ａ～６６Ｄと、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄと、を備えている。
これらのうち、ロッド６２Ａ、ヒンジ６３Ａ、フレーム部材６５Ａ、張力調整用モータ６７Ａは同一の鉛直面内に位置するように配置されている。同様に、ロッド６２Ｂ～６２Ｄ、ヒンジ６３Ｂ～６３Ｄ、フレーム部材６５Ｂ～６５Ｄ及び張力調整用モータ６７Ｂ～６７Ｄもそれぞれ同一の鉛直面内に位置するよう配置されている。 As shown in FIGS. 3 to 5, the head portion 60 includes rigidity strengthening portions 61A to 61D for controlling the posture to a predetermined state, and the rigidity strengthening portions 61A to 61D connect the head portion 60 to the wire 40A. It has a function of suppressing tilting in the vertical direction and rotation in the horizontal direction when suspended by about 40D. Specifically, the rigidity strengthening portions 61A to 61D include rods 62A to 62D, hinges 63A to 63D, auxiliary wires 64A to 64D, frame members 65A to 65D, tension sensors 66A to 66D, and tension adjusting motors. It is equipped with 67A to 67D.
Of these, the rod 62A, the hinge 63A, the frame member 65A, and the tension adjusting motor 67A are arranged so as to be located in the same vertical plane. Similarly, the rods 62B to 62D, the hinges 63B to 63D, the frame members 65B to 65D, and the tension adjusting motors 67B to 67D are also arranged so as to be located in the same vertical plane.

ロッド６２Ａ～６２Ｄは、金属等の剛体によって構成され、ヒンジ６３Ａ～６３Ｄによって一端がヘッド部６０に連結されている。また、ロッド６２Ａ～６２Ｄの他端には、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄが連結されている。
ヒンジ６３Ａ～６３Ｄは、ヘッド部６０に対してロッド６２Ａ～６２Ｄの一端を鉛直方向に回転可能に連結する。本実施形態において、ヒンジ６３Ａ～６３Ｄは、後述するフレーム部材６５Ａ～６５Ｄの上部（後述する上辺部Ｈのヘッド部６０中心側の位置）に設置されている。 The rods 62A to 62D are made of a rigid body such as metal, and one end thereof is connected to the head portion 60 by hinges 63A to 63D. Further, wires 40A to 40D are connected to the other ends of the rods 62A to 62D.
The hinges 63A to 63D rotatably connect one end of the rods 62A to 62D to the head portion 60 in the vertical direction. In the present embodiment, the hinges 63A to 63D are installed on the upper part of the frame members 65A to 65D described later (position of the upper side portion H described later on the center side of the head portion 60).

補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄは、ロッド６２Ａ～６２Ｄの他端（ワイヤ４０Ａ～４０Ｄが連結されている端部）に一端が連結され、他端を張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄに巻き取られている。
フレーム部材６５Ａ～６５Ｄは、ヘッド部６０の枠体を構成する部材である。本実施形態において、フレーム部材６５Ａ～６５Ｄそれぞれは、上面視において９０度の間隔で半径方向に延びる上辺部Ｈと、上辺部の先端から屈曲して下方に延びる垂下部Ｖとを有するＬ字型の部材として構成されている。また、フレーム部材６５Ａ～６５Ｄは、ヘッド部６０に対して、水平方向に所定範囲（例えば、約±３０度）で回転可能に連結されている。この場合、例えば、水平方向に揺動可能な連結部材（ヒンジまたはガイドレール等）によってフレーム部材６５Ａ～６５Ｄをヘッド部６０に連結し、水平方向±３０度の位置にストッパーを設置した構成等とすることができる。このような構成により、ヘッド部６０が移動可能領域内を移動し、ヘッド部６０から見たヒンジ６３Ａ～６３Ｄの方向が変化した場合に、ヘッド部６０の位置に応じて、各フレーム部材Ａ～６５Ｄが水平方向に回転した位置に収束し、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄによってヘッド部６０が懸下される姿勢が規定される。 One end of the auxiliary wires 64A to 64D is connected to the other end of the rods 62A to 62D (the end to which the wires 40A to 40D are connected), and the other end is wound around the tension adjusting motors 67A to 67D.
The frame members 65A to 65D are members constituting the frame body of the head portion 60. In the present embodiment, each of the frame members 65A to 65D has an L-shape having an upper side portion H extending in the radial direction at intervals of 90 degrees in a top view and a hanging portion V bent downward from the tip of the upper side portion. It is configured as a member of. Further, the frame members 65A to 65D are rotatably connected to the head portion 60 in a predetermined range (for example, about ± 30 degrees) in the horizontal direction. In this case, for example, the frame members 65A to 65D are connected to the head portion 60 by a connecting member (hinge, guide rail, etc.) that can swing in the horizontal direction, and a stopper is installed at a position of ± 30 degrees in the horizontal direction. can do. With such a configuration, when the head portion 60 moves in the movable region and the directions of the hinges 63A to 63D as seen from the head portion 60 change, the frame members A to each frame member A to the position according to the position of the head portion 60. The posture in which the head portion 60 is suspended by the wires 40A to 40D is defined as the 65D converges to the position rotated in the horizontal direction.

張力センサ６６Ａ～６６Ｄは、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄのロッド６２Ａ～６２Ｄとの連結点における張力を検出する。
張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄは、フレーム部材６５Ａ～６５Ｄの垂下部における下端部分に設置され、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの他端を巻き取ることにより、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力を調整する。
即ち、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄによって補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを適切な長さとし、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄに所定の張力が与えられると、ロッド６２Ａ～６２Ｄ、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄ及びフレーム部材６５Ａ～６５Ｄが同一の鉛直面内に維持される作用が高くなり、これにより、ヘッド部６０の鉛直方向の姿勢を安定させることができる。 The tension sensors 66A to 66D detect the tension at the connection point of the auxiliary wires 64A to 64D with the rods 62A to 62D.
The tension adjusting motors 67A to 67D are installed at the lower end portion of the hanging portion of the frame members 65A to 65D, and adjust the tension of the auxiliary wires 64A to 64D by winding the other end of the auxiliary wires 64A to 64D.
That is, when the auxiliary wires 64A to 64D are set to appropriate lengths by the tension adjusting motors 67A to 67D and a predetermined tension is applied to the auxiliary wires 64A to 64D, the rods 62A to 62D, the auxiliary wires 64A to 64D, and the frame member 65A to The action of keeping the 65D in the same vertical plane is enhanced, so that the vertical posture of the head portion 60 can be stabilized.

また、ロッド６２Ａ～６２Ｄはフレーム部材６５Ａ～６５Ｄに対してヒンジ６３Ａ～６３Ｄによって鉛直方向に回転可能に連結され、ロッド６２Ａ～６２Ｄ、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄ及びフレーム部材６５Ａ～６５Ｄがヘッド部６０に対して一体に、所定範囲で水平方向に回転する構成とされている。これにより、ロッド６２Ａ～６２Ｄの先端がワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって引っ張られた場合に、ロッド６２Ａ～６２Ｄ、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄ及びフレーム部材６５Ａ～６５Ｄのヘッド部６０に対する水平方向の位置を柔軟に規定できると共に、ヘッド部６０の水平方向の姿勢を安定させることができる。
このような構造とすることにより、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄ及び補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄが積層中の立体物に干渉することを抑制しつつ、ヘッド部６０の姿勢を安定させることが可能となる。 Further, the rods 62A to 62D are rotatably connected to the frame members 65A to 65D by hinges 63A to 63D, and the rods 62A to 62D, the auxiliary wires 64A to 64D and the frame members 65A to 65D are connected to the head portion 60. On the other hand, it is configured to rotate in the horizontal direction within a predetermined range. As a result, when the tips of the rods 62A to 62D are pulled by the wires 40A to 40D, the positions of the rods 62A to 62D, the auxiliary wires 64A to 64D, and the frame members 65A to 65D in the horizontal direction with respect to the head portion 60 are flexibly defined. At the same time, the horizontal posture of the head portion 60 can be stabilized.
With such a structure, it is possible to stabilize the posture of the head portion 60 while suppressing the wires 40A to 40D and the auxiliary wires 64A to 64D from interfering with the three-dimensional object being laminated.

図１及び図２に戻り、撮像部７０は、立体物造形システム１が立体物を造形する空間を撮像し、撮像画像のデータを制御用ＰＣ１０に送信する。撮像部７０によって撮像された撮像画像のデータは、造形されている立体物の状態の判定やヘッド部６０の高さの検出等に用いることができる。また、撮像部７０によって撮像された撮像画像のデータをヘッド部６０の位置及び姿勢の検出に用いることとしてもよい。
造形材料供給装置８０は、造形材料を供給する圧送ポンプ及び材料供給用のホースを備え、制御用ＰＣ１０の制御または手動により、ヘッド部６０に造形材料を供給する。 Returning to FIGS. 1 and 2, the image pickup unit 70 takes an image of the space in which the three-dimensional object modeling system 1 forms a three-dimensional object, and transmits the captured image data to the control PC 10. The data of the captured image captured by the imaging unit 70 can be used for determining the state of the three-dimensional object being modeled, detecting the height of the head unit 60, and the like. Further, the data of the captured image captured by the imaging unit 70 may be used for detecting the position and posture of the head unit 60.
The modeling material supply device 80 includes a pressure pump for supplying the modeling material and a hose for supplying the material, and supplies the modeling material to the head portion 60 by control or manual operation of the control PC 10.

［ヘッド部６０の具体的構造例］
図６は、ヘッド部６０の具体的構造例を示す模式図である。
なお、図６においては、ヘッド部６０における造形材料の吐出に関連する構造を主として示している。
図６に示すように、ヘッド部６０は、材料投入部６０１と、一次蓄積部６０２と、圧送用ポンプ６０３と、２次蓄積部６０４と、材料吐出口６０５と、を備えている。
材料投入部６０１は、下方に造形材料の排出口を有すると共に、上方が開口した形状を有するバケット部材（運搬容器）として構成され、ヘッド部６０に造形材料が投入される供給口となる。なお、図６においては、材料投入部６０１の開口部に、造形材料の投入を補助するためのアタッチメント６０１Ａが設置された例を示している。 [Specific structural example of the head portion 60]
FIG. 6 is a schematic view showing a specific structural example of the head portion 60.
Note that FIG. 6 mainly shows the structure related to the discharge of the modeling material in the head portion 60.
As shown in FIG. 6, the head unit 60 includes a material input unit 601, a primary storage unit 602, a pump for pumping 603, a secondary storage unit 604, and a material discharge port 605.
The material input section 601 is configured as a bucket member (transport container) having a shape for discharging the modeling material at the lower side and an opening at the upper side, and serves as a supply port for charging the modeling material into the head portion 60. Note that FIG. 6 shows an example in which the attachment 601A for assisting the charging of the modeling material is installed in the opening of the material charging unit 601.

一次蓄積部６０２は、材料投入部６０１から供給された造形材料を蓄積する。
圧送用ポンプ６０３は、一次蓄積部６０２に蓄積されている造形材料を２次蓄積部６０４に圧送する。
２次蓄積部６０４は、圧送用ポンプ６０３によって圧送された造形材料を蓄積する。
材料吐出口６０５は、２次蓄積部６０４の下面に形成された開口部によって構成され、２次蓄積部６０４に蓄積された造形材料を自由落下により吐出する。 The primary storage unit 602 stores the modeling material supplied from the material input unit 601.
The pump for pumping 603 pumps the modeling material stored in the primary storage unit 602 to the secondary storage unit 604.
The secondary storage unit 604 stores the modeling material pumped by the pump for pumping 603.
The material discharge port 605 is composed of an opening formed on the lower surface of the secondary storage unit 604, and discharges the modeling material stored in the secondary storage unit 604 by free fall.

［制御系統のハードウェア構成］
次に、立体物造形システム１の制御系統におけるハードウェア構成について説明する。
図７は、立体物造形システム１の制御系統を構成する情報処理装置８００のハードウェア構成を示すブロック図である。
情報処理装置８００は、制御用ＰＣ１０及びコントローラユニット２０等を構成するものであり、情報処理装置８００の構成は、具体的な装置形態に応じて、適宜変更可能である。例えば、情報処理装置８００がスマートフォンによって構成される場合には、画像を撮影する撮像部あるいは各種センサを有するセンサ部等を備えるものとなり、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって構成される場合には特定の機能に対応するボタンを有する操作盤等を備えるものとなる。 [Hardware configuration of control system]
Next, the hardware configuration in the control system of the three-dimensional object modeling system 1 will be described.
FIG. 7 is a block diagram showing a hardware configuration of the information processing apparatus 800 constituting the control system of the three-dimensional object modeling system 1.
The information processing device 800 constitutes a control PC 10, a controller unit 20, and the like, and the configuration of the information processing device 800 can be appropriately changed according to a specific device form. For example, when the information processing apparatus 800 is configured by a smartphone, it is provided with an image pickup unit for capturing an image, a sensor unit having various sensors, and the like, and when it is configured by a PLC (Programmable Logic Controller), it is specific. It will be equipped with an operation panel or the like having buttons corresponding to the functions.

図７に示すように、情報処理装置８００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８１３と、バス８１４と、入力部８１５と、出力部８１６と、記憶部８１７と、通信部８１８と、ドライブ８１９と、を備えている。 As shown in FIG. 7, the information processing unit 800 includes a CPU (Central Processing Unit) 811, a ROM (Read Only Memory) 812, a RAM (Random Access Memory) 813, a bus 814, an input unit 815, and an output. It includes a unit 816, a storage unit 817, a communication unit 818, and a drive 819.

ＣＰＵ８１１は、ＲＯＭ８１２に記録されているプログラム、または、記憶部８１７からＲＡＭ８１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＡＭ８１３には、ＣＰＵ８１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。 The CPU 811 executes various processes according to the program recorded in the ROM 812 or the program loaded from the storage unit 817 into the RAM 813.
The RAM 813 also appropriately stores data and the like necessary for the CPU 811 to execute various processes.

ＣＰＵ８１１、ＲＯＭ８１２及びＲＡＭ８１３は、バス８１４を介して相互に接続されている。バス８１４には、入力部８１５、出力部８１６、記憶部８１７、通信部８１８及びドライブ８１９が接続されている。 The CPU 811 and the ROM 812 and the RAM 813 are connected to each other via the bus 814. An input unit 815, an output unit 816, a storage unit 817, a communication unit 818, and a drive 819 are connected to the bus 814.

入力部８１５は、各種ボタン等で構成され、指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部８１６は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、映像や音声を出力する。
なお、情報処理装置８００がスマートフォンやタブレット端末として構成される場合には、入力部８１５と出力部８１６のディスプレイとを重ねて配置し、タッチパネルを構成することとしてもよい。
記憶部８１７は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、立体物造形システム１で用いられる各種データを記憶する。
通信部８１８は、ネットワークを介して他の装置との間で行う通信を制御する。 The input unit 815 is composed of various buttons and the like, and inputs various information according to an instruction operation.
The output unit 816 is composed of a display, a speaker, or the like, and outputs video and audio.
When the information processing device 800 is configured as a smartphone or a tablet terminal, the input unit 815 and the display of the output unit 816 may be arranged so as to overlap each other to form a touch panel.
The storage unit 817 is composed of a hard disk, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), or the like, and stores various data used in the three-dimensional object modeling system 1.
The communication unit 818 controls communication with other devices via the network.

ドライブ８１９には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア８３１が適宜装着される。ドライブ８１９によってリムーバブルメディア８３１から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部８１７にインストールされる。 A removable media 831 made of a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is appropriately mounted on the drive 819. The program read from the removable media 831 by the drive 819 is installed in the storage unit 817 as needed.

［機能的構成］
次に、立体物造形システム１の機能的構成について説明する。
［制御用ＰＣ１０の機能的構成］
図８は、制御用ＰＣ１０の機能的構成を示すブロック図である。
図８に示すように、制御用ＰＣ１０は、ＣＰＵ８１１の機能として、センサ情報取得部１１１と、較正処理部１１２と、姿勢制御部１１３と、造形データ取得部１１４と、造形制御部１１５と、を備えている。 [Functional configuration]
Next, the functional configuration of the three-dimensional object modeling system 1 will be described.
[Functional configuration of control PC 10]
FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of the control PC 10.
As shown in FIG. 8, the control PC 10 has a sensor information acquisition unit 111, a calibration processing unit 112, an attitude control unit 113, a modeling data acquisition unit 114, and a modeling control unit 115 as functions of the CPU 811. I have.

センサ情報取得部１１１は、立体物造形システム１に備えられた各種センサの検出値を取得する。例えば、センサ情報取得部１１１は、無線通信により、張力センサ６６Ａ～６６Ｄから出力される検出値（補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力の値）を取得する。
較正処理部１１２は、ヘッド部６０の水平方向の位置（平面位置）及び鉛直方向の位置（高さ位置）における指令値（目標位置）と実際の位置との誤差を検出し、誤差を解消するための補正値（例えば、後述するＸＹ平面補正係数及びＺ方向補正係数）を取得する。また、較正処理部１１２は、取得した補正値を記憶部８１７に記憶する。 The sensor information acquisition unit 111 acquires the detection values of various sensors provided in the three-dimensional object modeling system 1. For example, the sensor information acquisition unit 111 acquires the detection values (tension values of the auxiliary wires 64A to 64D) output from the tension sensors 66A to 66D by wireless communication.
The calibration processing unit 112 detects an error between the command value (target position) and the actual position in the horizontal position (planar position) and the vertical position (height position) of the head unit 60, and eliminates the error. (For example, the XY plane correction coefficient and the Z direction correction coefficient, which will be described later) are acquired. Further, the calibration processing unit 112 stores the acquired correction value in the storage unit 817.

姿勢制御部１１３は、立体物の造形時に、姿勢角検出ユニット６０Ｃ及び張力センサ６６Ａ～６６Ｄの検出値に基づいて、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄを動作させることにより、ヘッド部６０の鉛直方向の姿勢を制御する。具体的には、姿勢制御部１１３は、立体物の造形時に、ヘッド部６０が鉛直軸に沿って直立した姿勢を維持するように、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄを駆動して補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力を制御する。
本実施形態においては、ヘッド部６０の上部に連結されたロッド６２Ａ～６２Ｄに対し、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの一端を連結し、フレーム部材６５Ｂ～６５Ｄの下端部に設置された張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄによって補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの一端を巻き取ることで、ヘッド部６０の姿勢制御が行われる。 The attitude control unit 113 operates the tension adjusting motors 67A to 67D based on the detection values of the attitude angle detection unit 60C and the tension sensors 66A to 66D when modeling a three-dimensional object, whereby the attitude control unit 113 operates in the vertical direction of the head unit 60. Control posture. Specifically, the attitude control unit 113 drives the tension adjusting motors 67A to 67D so that the head unit 60 maintains an upright posture along the vertical axis when modeling a three-dimensional object, and the auxiliary wires 64A to Controls the tension of 64D.
In the present embodiment, one end of the auxiliary wires 64A to 64D is connected to the rods 62A to 62D connected to the upper portion of the head portion 60, and the tension adjusting motor 67A installed at the lower end portion of the frame members 65B to 65D. The attitude of the head portion 60 is controlled by winding one end of the auxiliary wires 64A to 64D by the ~ 67D.

なお、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの巻き取り速度は、実験値（あるいはシミュレーション結果）として予め取得される各種係数（張力係数、角度係数（「姿勢角ゲイン」とも称する。）、角速度係数（「角速度ゲイン」とも称する。））に基づいて決定される。具体的には、予め取得された各種係数（張力係数、角度係数（姿勢角ゲイン）、角速度係数（角速度ゲイン）を、逐次取得される各種入力パラメータ（各種センサの検出値）に乗算し、これらの乗算結果を合計することにより、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄそれぞれの制御値が算出され、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄが駆動される。この場合、角度係数及び角速度係数は、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの巻き取りを行う制御周期、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄが補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを巻き取る際の巻き取り径、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの長さ変化量に対するヘッド部６０の角度変化量を要素とするパラメータとなっている。 The winding speeds of the auxiliary wires 64A to 64D are various coefficients (tensile coefficient, angular coefficient (also referred to as "attitude angle gain"), and angular velocity coefficient ("angular velocity gain") acquired in advance as experimental values (or simulation results). Also referred to as))). Specifically, various coefficients (tension coefficient, angle coefficient (attitude angle gain), angular velocity coefficient (angular velocity gain) acquired in advance are multiplied by various input parameters (detected values of various sensors) acquired sequentially, and these are used. By summing up the multiplication results, the control values of the tension adjusting motors 67A to 67D are calculated, and the auxiliary wires 64A to 64D are driven. In this case, the angle coefficient and the angular velocity coefficient of the auxiliary wires 64A to 64D are calculated. Factors include the control cycle for winding, the winding diameter when the tension adjusting motors 67A to 67D wind up the auxiliary wires 64A to 64D, and the amount of angular change of the head portion 60 with respect to the amount of change in the length of the auxiliary wires 64A to 64D. It is a parameter to be used.

図９は、ヘッド部６０の姿勢制御方法を示す模式図である。
なお、図９中、実線はヘッド部６０が鉛直方向において傾いていない状態（目標姿勢）を示し、破線はヘッド部６０が鉛直方向において傾いている状態を示している。
図９において、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄのワイヤ長Ｒｌ（ロッド６２Ａ～６２Ｄとの連結点から張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄまでの長さ）は、姿勢角検出ユニット６０Ｃによって取得された姿勢角Ａａ及び姿勢角Ａａの変化率である角速度Ａｖを使用して、式（１）によって算出される。
ΔＲｌ＝Ａａ×Ｇａ＋Ａｖ×Ｇｖ （１）
ただし、（１）式において、Ａａは姿勢角、Ｇａは姿勢角ゲイン（姿勢角に対する補正係数）、Ａｖは角速度、Ｇｖは角速度ゲイン（角速度に対する補正係数）を示している。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a posture control method of the head portion 60.
In FIG. 9, the solid line indicates a state in which the head portion 60 is not tilted in the vertical direction (target posture), and the broken line indicates a state in which the head portion 60 is tilted in the vertical direction.
In FIG. 9, the wire lengths Rl (the length from the connection point with the rods 62A to 62D to the tension adjusting motors 67A to 67D) of the auxiliary wires 64A to 64D are the posture angles Aa and the posture angle Aa acquired by the posture angle detection unit 60C. It is calculated by the equation (1) using the angular velocity Av, which is the rate of change of the attitude angle Aa.
ΔRl = Aa × Ga + Av × Gv (1)
However, in the equation (1), Aa indicates the attitude angle, Ga indicates the attitude angle gain (correction coefficient for the attitude angle), Av indicates the angular velocity, and Gv indicates the angular velocity gain (correction coefficient for the angular velocity).

また、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄが緩んでいる場合、張力センサ６６Ａ～６６Ｄによって、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力を検出し、緩んでいる補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄが巻き取ることで、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄに一定以上の張力が働くように制御する。そのため、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力が一定以下の場合は、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄのワイヤ長ＲＩは、式（２）によって算出される。
ΔＲｌ＝（Ｒｔｍｉｎ－Ｒｔ）×Ｇｔ （２）
ただし、Ｒｔは補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力値、Ｒｔｍｉｎは補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄが姿勢制御に寄与するための最小ワイヤ張力値、Ｇｔはワイヤ張力ゲイン（張力に対する補正係数）である。 When the auxiliary wires 64A to 64D are loose, the tension sensors 66A to 66D detect the tension of the auxiliary wires 64A to 64D, and the tension adjusting motors 67A to 67D wind up the loose auxiliary wires 64A to 64D. As a result, the auxiliary wires 64A to 64D are controlled so that a certain tension or more is applied. Therefore, when the tension of the auxiliary wires 64A to 64D is equal to or less than a certain level, the wire length RI of the auxiliary wires 64A to 64D is calculated by the equation (2).
ΔRl = (Rt min −Rt) × Gt (2)
However, Rt is the tension value of the auxiliary wires 64A to 64D, Rt min is the minimum wire tension value for the auxiliary wires 64A to 64D to contribute to the attitude control, and Gt is the wire tension gain (correction coefficient for tension).

図８に戻り、造形データ取得部１１４は、立体物造形システム１において造形する立体物の３次元データを取得する。立体物の３次元データとしては、各種ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データや、ＳＴＬ形式あるいはＳＴＥＰ形式等の中間形式のデータを用いることができる。また、造形データ取得部１１４は、取得した立体物の３次元データを記憶部８１７に記憶する。 Returning to FIG. 8, the modeling data acquisition unit 114 acquires three-dimensional data of the three-dimensional object to be modeled in the three-dimensional object modeling system 1. As the three-dimensional data of the three-dimensional object, various CAD (Computer-Aided Design) data and intermediate format data such as STL format or STEP format can be used. Further, the modeling data acquisition unit 114 stores the acquired three-dimensional data of the three-dimensional object in the storage unit 817.

造形制御部１１５は、造形データ取得部１１４によって取得された立体物の３次元データに基づいて、コントローラユニット２０に指示を行うことにより、ヘッド部６０によって立体物を積層造形する。具体的には、造形制御部１１５は、造形対象となる立体物の３次元データに基づいて、積層造形される各層を造形するために、コントローラユニット２０に対し、ヘッド部６０を水平方向及び高さ方向の特定の位置（目標位置）に移動させるための指示信号、及び、特定の位置において造形材料を吐出させるための指示信号を出力する。 The modeling control unit 115 gives an instruction to the controller unit 20 based on the three-dimensional data of the three-dimensional object acquired by the modeling data acquisition unit 114, so that the three-dimensional object is laminated and modeled by the head unit 60. Specifically, the modeling control unit 115 raises the head unit 60 in the horizontal direction and height with respect to the controller unit 20 in order to model each layer to be laminated and modeled based on the three-dimensional data of the three-dimensional object to be modeled. An instruction signal for moving to a specific position (target position) in the horizontal direction and an instruction signal for discharging the modeling material at the specific position are output.

図１０は、ヘッド部６０の位置に対応するワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さの算出方法を示す模式図である。
図１０に示すように、ヘッド部６０の移動可能な領域を表すＸＹＺ空間を設定し、ＸＹＺ空間内の点の座標を（ｘ，ｙ，ｚ）と表す。
このとき、ヘッド部６０の位置ＰをＰ（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）、滑車５０Ａ～５０Ｄの位置Ｗ１～Ｗ４を
Ｗ１（Ｗ１ｘ，Ｗ１ｙ，Ｗ１ｚ）
Ｗ２（Ｗ２ｘ，Ｗ２ｙ，Ｗ２ｚ）
Ｗ３（Ｗ３ｘ，Ｗ３ｙ，Ｗ３ｚ）
Ｗ４（Ｗ４ｘ，Ｗ４ｙ，Ｗ４ｚ）
とすると、ヘッド部６０の位置Ｐの座標及びワイヤ４０Ａ～４０Ｄの滑車５０Ａ～５０Ｄの位置の座標は、設定された基準点からの斜距離、水平角、高度角から算出することができる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a method of calculating the length of the wires 40A to 40D corresponding to the position of the head portion 60.
As shown in FIG. 10, an XYZ space representing a movable area of the head unit 60 is set, and the coordinates of points in the XYZ space are represented as (x, y, z).
At this time, the position P of the head portion 60 is P (Px, Py, Pz), and the positions W1 to W4 of the pulleys 50A to 50D are W1 (W1x, W1y, W1z).
W2 (W2x, W2y, W2z)
W3 (W3x, W3y, W3z)
W4 (W4x, W4y, W4z)
Then, the coordinates of the position P of the head portion 60 and the coordinates of the positions of the pulleys 50A to 50D of the wires 40A to 40D can be calculated from the oblique distance, the horizontal angle, and the altitude angle from the set reference point.

具体的には、ヘッド部６０の位置Ｐと滑車５０Ａ～５０Ｄの位置Ｗ１～Ｗ４の間のワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、以下の式（３）によって算出される。

Figure 2022104729000002
また、ヘッド部６０が移動する際のワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さを算出する場合、まず、ヘッド部６０が移動する経路が算出される。 Specifically, the lengths D1, D2, D3, D4 of the wires 40A to 40D between the positions P of the head portion 60 and the positions W1 to W4 of the pulleys 50A to 50D are calculated by the following equation (3). ..
Figure 2022104729000002
 Further, when calculating the lengths of the wires 40A to 40D when the head portion 60 moves, first, the route through which the head portion 60 moves is calculated.

ヘッド部６０が移動する経路は、加速度、減速度、最大速度に基づいて、移動開始からの時刻ｔにおけるヘッド部６０の位置Ｐｔを、制御サイクル毎の間隔Ｔでサンプリングした集合となる。
即ち、ヘッド部６０の移動開始位置をＰ０、移動終了位置ＰＥとすると、ヘッド部６０が移動する経路は、以下の集合として表すことができる。

Figure 2022104729000003
The path through which the head unit 60 moves is a set obtained by sampling the position Pt of the head unit 60 at the time t from the start of movement at the interval T for each control cycle based on the acceleration, deceleration, and maximum speed.
That is, assuming that the movement start position of the head unit 60 is P 0 and the movement end position PE , the path through which the head unit 60 moves can be represented as the following set.
Figure 2022104729000003

そして、この集合Ｐｔにおける時刻ｔの位置のワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、以下の式（４）によって算出される。

Figure 2022104729000004
造形制御部１１５は、これら（３）式または（４）式に従って、ヘッド部６０の位置を算出し、ヘッド部６０を水平方向及び高さ方向の特定の位置（目標位置）に移動させるための指示信号を出力する。なお、造形制御部１１５が出力した指令値に対して、ヘッド部６０が移動された後の実際の位置は、撮像部７０によって撮像された撮像画像から検出することができる。また、ヘッド部６０の高さについては、高さを検出するための距離センサ等によって別途取得することとしてもよい。 Then, the lengths D1, D2, D3, D4 of the wires 40A to 40D at the position at the time t in this set Pt are calculated by the following equation (4).
Figure 2022104729000004
 The modeling control unit 115 calculates the position of the head unit 60 according to the equation (3) or (4), and moves the head unit 60 to a specific position (target position) in the horizontal direction and the height direction. Outputs an instruction signal. The actual position after the head unit 60 is moved with respect to the command value output by the modeling control unit 115 can be detected from the image captured by the image pickup unit 70. Further, the height of the head portion 60 may be separately acquired by a distance sensor or the like for detecting the height.

［動作］
次に、立体物造形システム１の動作を説明する。
［較正処理］
図１１は、立体物造形システム１が実行する較正処理の流れを示すフローチャートである。
較正処理は、制御用ＰＣ１０の入力部８１５を介して較正処理の実行を指示する操作が行われることに対応して開始される。 [motion]
Next, the operation of the three-dimensional object modeling system 1 will be described.
[Calibration process]
FIG. 11 is a flowchart showing the flow of the calibration process executed by the three-dimensional object modeling system 1.
The calibration process is started in response to an operation instructing execution of the calibration process via the input unit 815 of the control PC 10.

ステップＳ１において、較正処理部１１２は、ヘッド部６０の原点位置を登録する。具体的には、ヘッド部６０を移動可能な領域の中央付近に位置させた後、この位置を原点に設定する操作を受け付けることにより、較正処理部１１２が原点位置を登録する。
ステップＳ２において、操作用制御ユニット２１は、キャリブレーションを行うための測定位置にヘッド部６０を移動させる。測定位置としては、例えば、ヘッド部６０の移動可能領域における頂点（四隅）等を設定することができる。 In step S1, the calibration processing unit 112 registers the origin position of the head unit 60. Specifically, after the head unit 60 is positioned near the center of the movable region, the calibration processing unit 112 registers the origin position by accepting an operation of setting this position as the origin.
In step S2, the operation control unit 21 moves the head unit 60 to the measurement position for performing calibration. As the measurement position, for example, the vertices (four corners) in the movable region of the head portion 60 can be set.

ステップＳ３において、較正処理部１１２は、ステップＳ２２において移動させたヘッド部６０の水平方向の移動に関する指令値（ＸＹ指令値）を取得する。即ち、較正処理部１１２は、実空間における測定位置までの水平方向の移動に対し、制御上、測定位置までの移動において行われた水平方向の移動に関する指令値を取得する。
ステップＳ４において、較正処理部１１２は、ステップＳ２２において移動させたヘッド部６０の高さ方向の移動に関する指令値（Ｚ指令値）を取得する。即ち、較正処理部１１２は、実空間における測定位置までの鉛直方向の移動に対し、制御上、測定位置までの移動において行われた鉛直方向の移動に関する指令値を取得する。 In step S3, the calibration processing unit 112 acquires a command value (XY command value) regarding the horizontal movement of the head unit 60 moved in step S22. That is, the calibration processing unit 112 acquires a command value regarding the horizontal movement performed in the movement to the measurement position in control with respect to the horizontal movement to the measurement position in the real space.
In step S4, the calibration processing unit 112 acquires a command value (Z command value) relating to the movement of the head unit 60 moved in step S22 in the height direction. That is, the calibration processing unit 112 acquires a command value related to the vertical movement performed in the movement to the measurement position in control of the vertical movement to the measurement position in the real space.

ステップＳ５において、較正処理部１１２は、キャリブレーションを行うための測定位置として、異なる４点における測定が完了したか否かの判定を行う。
キャリブレーションを行うための測定位置として、異なる４点における測定が完了していない場合、ステップＳ５において、ＮＯと判定されて、処理はステップＳ２に移行する。
一方、キャリブレーションを行うための測定位置として、異なる４点における測定が完了した場合、ステップＳ５において、ＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ６に移行する。 In step S5, the calibration processing unit 112 determines whether or not the measurement at four different points has been completed as the measurement position for performing the calibration.
If the measurement at four different points as the measurement position for performing calibration is not completed, NO is determined in step S5, and the process proceeds to step S2.
On the other hand, when the measurement at four different points as the measurement position for performing calibration is completed, it is determined as YES in step S5, and the process proceeds to step S6.

ステップＳ６において、較正処理部１１２は、水平方向の移動に関する指令値の補正係数（ＸＹ平面補正係数）を算出する。このとき、較正処理部１１２は、キャリブレーションを行うための４点の測定位置における実際の位置と制御上の位置（想定される位置座標）との誤差に基づく関数をＸＹ平面補正係数として算出することができる。ただし、キャリブレーションを行うための４点の測定位置における実際の位置と制御上の位置との誤差に基づいて、原点位置からの方向及び距離に応じたＸＹ平面補正係数を算出し、ＸＹ平面補正係数のマップを作成することとしてもよい。 In step S6, the calibration processing unit 112 calculates a correction coefficient (XY plane correction coefficient) of the command value related to the movement in the horizontal direction. At this time, the calibration processing unit 112 calculates a function based on the error between the actual position at the four measurement positions for calibration and the control position (assumed position coordinates) as the XY plane correction coefficient. be able to. However, the XY plane correction coefficient is calculated according to the direction and distance from the origin position based on the error between the actual position and the control position at the four measurement positions for calibration, and the XY plane correction is performed. You may create a map of the coefficients.

ステップＳ７において、較正処理部１１２は、高さ方向の移動に関する指令値の補正係数（Ｚ方向補正係数）を算出する。このとき、較正処理部１１２は、キャリブレーションを行うための４点の測定位置における実際の位置と制御上の位置との誤差に基づく関数をＺ方向補正係数として算出することができる。ただし、キャリブレーションを行うための４点の測定位置における実際の位置と制御上の位置との誤差に基づいて、原点位置からの方向及び距離に応じたＺ方向補正係数を算出し、Ｚ方向補正係数のマップを作成することとしてもよい。
ステップＳ７の後、較正処理は終了する。 In step S7, the calibration processing unit 112 calculates a correction coefficient (Z-direction correction coefficient) of the command value related to the movement in the height direction. At this time, the calibration processing unit 112 can calculate a function based on the error between the actual position and the control position at the four measurement positions for performing calibration as the Z-direction correction coefficient. However, the Z-direction correction coefficient is calculated according to the direction and distance from the origin position based on the error between the actual position and the control position at the four measurement positions for calibration, and the Z-direction correction is performed. You may also create a map of the coefficients.
After step S7, the calibration process ends.

［立体物造形処理］
図１２は、立体物造形システム１が実行する立体物造形処理の流れを示すフローチャートである。
立体物造形処理は、制御用ＰＣ１０の入力部８１５を介して立体物造形処理の実行を指示する操作が行われることに対応して開始される。 [Three-dimensional object modeling process]
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the three-dimensional object modeling process executed by the three-dimensional object modeling system 1.
The three-dimensional object modeling process is started in response to an operation instructing execution of the three-dimensional object modeling process via the input unit 815 of the control PC 10.

ステップＳ１１において、造形データ取得部１１４は、立体物造形システム１において造形する立体物の３次元データを取得する。
ステップＳ１２において、造形制御部１１５は、造形対象となる立体物の３次元データに基づいて、積層造形される各層を造形するためのヘッド部６０の水平方向及び高さ方向の位置を算出する。
ステップＳ１３において、造形制御部１１５は、ヘッド部６０の姿勢を制御するための姿勢制御処理（後述）を起動する。
ステップＳ１４において、造形制御部１１５は、ヘッド部６０を積層造形の目標位置に移動する。 In step S11, the modeling data acquisition unit 114 acquires three-dimensional data of the three-dimensional object to be modeled in the three-dimensional object modeling system 1.
In step S12, the modeling control unit 115 calculates the positions of the head unit 60 for modeling each layer to be laminated and modeled in the horizontal direction and the height direction based on the three-dimensional data of the three-dimensional object to be modeled.
In step S13, the modeling control unit 115 activates an attitude control process (described later) for controlling the attitude of the head unit 60.
In step S14, the modeling control unit 115 moves the head unit 60 to the target position of the laminated modeling.

ステップＳ１５において、造形制御部１１５は、ヘッド部６０から造形材料を吐出し、立体物の層を造形する。
ステップＳ１６において、造形制御部１１５は、立体物の造形が完了したか否かの判定を行う。
立体物の造形が完了していない場合、ステップＳ１６においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１２に移行する。
一方、立体物の造形が完了した場合、ステップＳ１６においてＹＥＳと判定されて、立体物造形処理は終了する。 In step S15, the modeling control unit 115 discharges the modeling material from the head unit 60 to form a layer of a three-dimensional object.
In step S16, the modeling control unit 115 determines whether or not the modeling of the three-dimensional object is completed.
If the modeling of the three-dimensional object is not completed, NO is determined in step S16, and the process proceeds to step S12.
On the other hand, when the modeling of the three-dimensional object is completed, YES is determined in step S16, and the three-dimensional object modeling process is completed.

［姿勢制御処理］
図１３は、立体物造形システム１が実行する姿勢制御処理の流れを示すフローチャートである。
姿勢制御処理は、立体物造形処理のステップＳ１３において起動されることにより実行される。 [Attitude control processing]
FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the attitude control process executed by the three-dimensional object modeling system 1.
The attitude control process is executed by being activated in step S13 of the three-dimensional object modeling process.

ステップＳ２１において、センサ情報取得部１１１は、姿勢角検出ユニット６０Ｃ及び張力センサ６６Ａ～６６Ｄから出力される検出値（ヘッド部６０の鉛直方向に対する傾き及び補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの張力の値）を取得する。
ステップＳ２２において、姿勢制御部１１３は、姿勢角検出ユニット６０Ｃ及び張力センサ６６Ａ～６６Ｄから出力される検出値に基づいて、予め取得されている各種係数（張力係数、角度係数（姿勢角ゲイン）、角速度係数（角速度ゲイン））を各種入力パラメータ（各種センサの検出値）に乗算する。
ステップＳ２３において、姿勢制御部１１３は、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄそれぞれについて、ステップＳ２２で算出した乗算結果を合計することにより、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄそれぞれを巻き取るための制御値を算出する。 In step S21, the sensor information acquisition unit 111 acquires the detection values (the tilt of the head unit 60 with respect to the vertical direction and the tension values of the auxiliary wires 64A to 64D) output from the attitude angle detection unit 60C and the tension sensors 66A to 66D. do.
In step S22, the attitude control unit 113 has various coefficients (tension coefficient, angle coefficient (attitude angle gain), which are acquired in advance based on the detection values output from the attitude angle detection unit 60C and the tension sensors 66A to 66D. The angular velocity coefficient (angular velocity gain)) is multiplied by various input parameters (detected values of various sensors).
In step S23, the attitude control unit 113 calculates the control value for winding each of the auxiliary wires 64A to 64D by summing the multiplication results calculated in step S22 for each of the auxiliary wires 64A to 64D.

ステップＳ２４において、姿勢制御部１１３は、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄに対し、ステップＳ２３で算出した制御値を出力することにより、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを巻き取る巻き取り速度の変更を指示する。
ステップＳ２４の後、立体物造形処理の終了まで、姿勢制御処理が繰り返される。 In step S24, the attitude control unit 113 instructs the tension adjusting motors 67A to 67D to change the winding speed for winding the auxiliary wires 64A to 64D by outputting the control value calculated in step S23.
After step S24, the attitude control process is repeated until the end of the three-dimensional object modeling process.

以上説明したように、本実施形態における立体物造形システム１は、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって懸下されたヘッド部６０をウィンチ３０Ａ～３０Ｄによって移動させながら、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄによって姿勢を安定させて立体物を積層造形することができる。
したがって、重量の大きい積層材料及びヘッド部６０を適切に移動させることができるため、３Ｄプリンタヘッドを懸下する構造を有する３Ｄプリンタにおいて、３Ｄプリンタヘッドをより高精度に制御することが可能となる。 As described above, in the three-dimensional object modeling system 1 of the present embodiment, the head portion 60 suspended by the wires 40A to 40D is moved by the winches 30A to 30D, and the posture is stabilized by the auxiliary wires 64A to 64D. Three-dimensional objects can be laminated.
Therefore, since the heavy laminated material and the head portion 60 can be appropriately moved, the 3D printer head can be controlled with higher accuracy in a 3D printer having a structure for suspending the 3D printer head. ..

また、ヘッド部６０は、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄを備えるため、ロッド６２Ａ～６２Ｄの先端がワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって引っ張られた場合に、ヘッド部６０が水平方向に揺動することが抑制され、ヘッド部６０の姿勢を安定させることができる。また、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄによって補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを適切な長さとし、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄに所定の張力を与えることができるため、ロッド６２Ａ～６２Ｄ、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄ及びフレーム部材６５Ａ～６５Ｄが同一の鉛直面内に維持される作用が高くなり、これにより、ヘッド部６０の鉛直方向の姿勢を安定させることができる。
また、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄ及び補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄが積層中の立体物に干渉することを抑制しつつ、ヘッド部６０の姿勢を安定させることができる。 Further, since the head portion 60 includes the rigidity strengthening portions 61A to 61D, when the tips of the rods 62A to 62D are pulled by the wires 40A to 40D, the head portion 60 is prevented from swinging in the horizontal direction. The posture of the head portion 60 can be stabilized. Further, since the auxiliary wires 64A to 64D can be set to an appropriate length by the tension adjusting motors 67A to 67D and a predetermined tension can be applied to the auxiliary wires 64A to 64D, the rods 62A to 62D, the auxiliary wires 64A to 64D, and the frame member can be applied. The action of keeping 65A to 65D in the same vertical plane is enhanced, so that the vertical posture of the head portion 60 can be stabilized.
Further, the posture of the head portion 60 can be stabilized while suppressing the wires 40A to 40D and the auxiliary wires 64A to 64D from interfering with the three-dimensional object being laminated.

［変形例１］
上述の実施形態において、ヘッド部６０に造形材料を投入する場合、ヘッド部６０から吐出された造形材料と同量の造形材料を、造形材料供給装置８０から圧送ポンプ及び材料供給用のホースで逐次供給することが可能である。
即ち、制御用ＰＣ１０の造形制御部１１５が立体物を積層造形するための指示信号を出力する際に、造形材料供給装置８０に対し、吐出される造形材料と同量の造形材料をヘッド部６０に供給させる指示信号を出力することができる。
これにより、ヘッド部６０の重量をほぼ一定に保つことができるため、積層造形時におけるヘッド部６０の位置及び姿勢をより安定化させることができる。
なお、ヘッド部６０に造形材料を投入する他の方法としては、例えば、造形前に必要量を供給してヘッド部６０に蓄積しておく方法や、造形中にヘッド部６０の動作を一時停止させて造形材料を追加したりする方法を用いることができる。 [Modification 1]
In the above-described embodiment, when the modeling material is charged into the head portion 60, the same amount of modeling material as the modeling material discharged from the head portion 60 is sequentially fed from the modeling material supply device 80 by a pressure pump and a hose for supplying the material. It is possible to supply.
That is, when the modeling control unit 115 of the control PC 10 outputs an instruction signal for laminating and modeling a three-dimensional object, the head unit 60 supplies the modeling material supply device 80 with the same amount of modeling material as the modeling material discharged. It is possible to output an instruction signal to be supplied to.
As a result, the weight of the head portion 60 can be kept substantially constant, so that the position and posture of the head portion 60 at the time of laminated molding can be further stabilized.
As another method of charging the modeling material into the head portion 60, for example, a method of supplying a required amount before modeling and storing it in the head portion 60, or a method of temporarily stopping the operation of the head portion 60 during modeling. It is possible to use a method of adding a modeling material.

［変形例２］
上述の実施形態において、本発明を立体物造形システム１として実現する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。即ち、対象物に対する作業を行うヘッド部６０の位置及び姿勢を制御するシステムに本発明を適用することが可能であり、例えば、造形材料に代えて、ヘッド部６０から塗料を吐出（または塗布）するシステムに本発明を適用することにより、塗装を行うための作業システム（塗装システム）を実現すること等が可能である。また、ヘッド部６０が対象物の表面を研磨する等の加工を行うシステムに本発明を適用することにより、加工を行うための作業システム（加工システム）を実現すること等が可能である。 [Modification 2]
In the above-described embodiment, the case where the present invention is realized as the three-dimensional object modeling system 1 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. That is, the present invention can be applied to a system that controls the position and orientation of the head portion 60 that performs work on an object. For example, instead of a modeling material, paint is ejected (or applied) from the head portion 60. By applying the present invention to a system for painting, it is possible to realize a working system (painting system) for painting. Further, by applying the present invention to a system in which the head portion 60 performs processing such as polishing the surface of an object, it is possible to realize a working system (processing system) for processing.

以上のように、本実施形態に係る立体物造形システム１は、ヘッド部６０と、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄと、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄと、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄと、姿勢制御部１１３及び造形制御部１１５と、を備える。
ヘッド部６０は、対象物に対する作業を行う。
ワイヤ４０Ａ～４０Ｄは、ヘッド部６０を懸下する。
ウィンチ３０Ａ～３０Ｄは、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄそれぞれの一端を巻き取る。
補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄは、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄと異なる部分において一端がヘッド部６０と連結され、他端がワイヤ４０Ａ～４０Ｄと連結されている。
造形制御部１１５は、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄから繰り出すワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さを制御することにより、ヘッド部６０を移動させる。
これにより、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって懸下されたヘッド部６０をウィンチ３０Ａ～３０Ｄによって移動させながら、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄによって姿勢を安定させて作業を行うことができる。
したがって、対象物に対する作業を行うヘッドが懸下された構造を有する作業システムにおいて、ヘッドをより高精度に制御することができる。 As described above, the three-dimensional object modeling system 1 according to the present embodiment includes a head unit 60, wires 40A to 40D, winches 30A to 30D, auxiliary wires 64A to 64D, an attitude control unit 113, and a modeling control unit 115. And.
The head portion 60 works on an object.
The wires 40A to 40D suspend the head portion 60.
The winches 30A to 30D wind up one end of each of the wires 40A to 40D.
One end of the auxiliary wires 64A to 64D is connected to the head portion 60 at a portion different from the wires 40A to 40D, and the other end is connected to the wires 40A to 40D.
The modeling control unit 115 moves the head unit 60 by controlling the lengths of the wires 40A to 40D drawn out from the winches 30A to 30D.
As a result, the head portion 60 suspended by the wires 40A to 40D can be moved by the winches 30A to 30D, and the posture can be stabilized by the auxiliary wires 64A to 64D to perform the work.
Therefore, in a work system having a structure in which a head that performs work on an object is suspended, the head can be controlled with higher accuracy.

ヘッド部６０は、立体物を積層造形するための材料を吐出する。
造形制御部１１５は、立体物を積層造形するための位置にヘッド部６０を移動させる制御を実行する。
これにより、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって懸下されたヘッド部６０をウィンチ３０Ａ～３０Ｄによって移動させながら、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄによって姿勢を安定させて立体物を積層造形することができる。
したがって、重量の大きい積層材料及びヘッド部６０を適切に移動させることができるため、３Ｄプリンタヘッドを懸下する構造を有する３Ｄプリンタにおいて、３Ｄプリンタヘッドをより高精度に制御することが可能となる。 The head portion 60 discharges a material for laminating and modeling a three-dimensional object.
The modeling control unit 115 executes control to move the head unit 60 to a position for laminating and modeling a three-dimensional object.
Thereby, while the head portion 60 suspended by the wires 40A to 40D is moved by the winches 30A to 30D, the posture is stabilized by the auxiliary wires 64A to 64D, and the three-dimensional object can be laminated and formed.
Therefore, since the heavy laminated material and the head portion 60 can be appropriately moved, the 3D printer head can be controlled with higher accuracy in a 3D printer having a structure for suspending the 3D printer head. ..

ヘッド部６０は、ロッド６２Ｂ～６２Ｄと、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄと、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄと、を備える。
ロッド６２Ｂ～６２Ｄは、ヘッド部６０に一端が連結され、他端にワイヤ４０Ａ～４０Ｄが連結されている。
張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄは、ヘッド部６０におけるロッド６２Ｂ～６２Ｄの連結点に対して、ヘッド部６０が目標姿勢となる場合の鉛直方向における異なる部分に設置されている。
補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄは、ロッド６２Ｂ～６２Ｄに一端が連結され、他端を張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄに巻き取られている。
姿勢制御部１１３は、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄから繰り出す補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの長さを制御することにより、ヘッド部６０の姿勢を制御する。
これにより、ロッド６２Ａ～６２Ｄの先端がワイヤ４０Ａ～４０Ｄによって引っ張られた場合に、ヘッド部６０が水平方向に揺動することが抑制され、ヘッド部６０の姿勢を安定させることができる。また、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄによって補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを適切な長さとし、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄに所定の張力を与えることができるため、ロッド６２Ａ～６２Ｄ、補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄ及びフレーム部材６５Ａ～６５Ｄが同一の鉛直面内に維持される作用が高くなり、これにより、ヘッド部６０の鉛直方向の姿勢を安定させることができる。 The head portion 60 includes rods 62B to 62D, tension adjusting motors 67A to 67D, and auxiliary wires 64A to 64D.
One end of the rods 62B to 62D is connected to the head portion 60, and the wires 40A to 40D are connected to the other end.
The tension adjusting motors 67A to 67D are installed at different portions in the vertical direction when the head portion 60 is in the target posture with respect to the connection points of the rods 62B to 62D in the head portion 60.
One end of the auxiliary wires 64A to 64D is connected to the rods 62B to 62D, and the other end is wound around the tension adjusting motors 67A to 67D.
The attitude control unit 113 controls the attitude of the head unit 60 by controlling the lengths of the auxiliary wires 64A to 64D drawn out from the tension adjusting motors 67A to 67D.
As a result, when the tips of the rods 62A to 62D are pulled by the wires 40A to 40D, the head portion 60 is suppressed from swinging in the horizontal direction, and the posture of the head portion 60 can be stabilized. Further, since the auxiliary wires 64A to 64D can be set to an appropriate length by the tension adjusting motors 67A to 67D and a predetermined tension can be applied to the auxiliary wires 64A to 64D, the rods 62A to 62D, the auxiliary wires 64A to 64D, and the frame member can be applied. The action of keeping 65A to 65D in the same vertical plane is enhanced, so that the vertical posture of the head portion 60 can be stabilized.

立体物造形システム１は、較正処理部１１２を備える。
較正処理部１１２は、ヘッド部６０の位置の指令値と、指令値に応じて張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄがワイヤ４０Ａ～４０Ｄを繰り出した結果であるヘッド部６０の位置との誤差に対応する補正量を取得する。
造形制御部１１５が出力するヘッド部６０の位置の指令値に対し、補正量を適用した位置にヘッド部６０が移動される。
これにより、ヘッド部６０の位置により、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄの自重が変化し、制御上の位置（想定される位置座標）と実際の位置とに誤差が生じる場合にも、誤差を適切に補正して、ヘッド部６０の位置を高精度に制御することが可能となる。 The three-dimensional object modeling system 1 includes a calibration processing unit 112.
The calibration processing unit 112 corresponds to an error between the command value of the position of the head unit 60 and the position of the head unit 60 which is the result of the tension adjusting motors 67A to 67D feeding out the wires 40A to 40D according to the command value. Get the correction amount.
The head unit 60 is moved to a position to which the correction amount is applied with respect to the command value of the position of the head unit 60 output by the modeling control unit 115.
As a result, even if the weight of the wires 40A to 40D changes depending on the position of the head portion 60 and an error occurs between the controlled position (assumed position coordinates) and the actual position, the error is appropriately corrected. Therefore, the position of the head portion 60 can be controlled with high accuracy.

造形制御部１１５は、ヘッド部６０を移動させる際に、ヘッド部６０の移動経路を設定し、当該移動経路における各位置に対応するワイヤ４０Ａ～４０Ｄの長さが繰り出されるようにウィンチ３０Ａ～３０Ｄを制御する。
これにより、ヘッド部６０をワイヤ４０Ａ～４０Ｄが懸下する状態を適切に維持しながらヘッド部６０を移動させることができる。 When the head unit 60 is moved, the modeling control unit 115 sets the movement path of the head unit 60, and the winches 30A to 30D are extended so that the lengths of the wires 40A to 40D corresponding to each position in the movement path are paid out. To control.
As a result, the head portion 60 can be moved while appropriately maintaining the state in which the wires 40A to 40D are suspended from the head portion 60.

立体物造形システム１は、造形材料供給装置８０を備える。
造形材料供給装置８０は、ヘッド部６０に対し、作業のための材料（造形材料）を供給する。
造形材料供給装置８０は、ヘッド部６０が対象物に対する作業を行っている際に、使用された材料と同量の材料をヘッド部６０に供給する。
これにより、ヘッド部６０の重量をほぼ一定に保つことができるため、作業時におけるヘッド部６０の位置及び姿勢をより安定化させることができる。 The three-dimensional object modeling system 1 includes a modeling material supply device 80.
The modeling material supply device 80 supplies a material (modeling material) for work to the head portion 60.
The modeling material supply device 80 supplies the same amount of material as the material used to the head unit 60 when the head unit 60 is performing work on the object.
As a result, the weight of the head portion 60 can be kept substantially constant, so that the position and posture of the head portion 60 during work can be further stabilized.

なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、ヘッド部６０に連結されたワイヤ４０Ａ～４０Ｄを、滑車５０Ａ～５０Ｄを介して、地面等に設置されたウィンチ３０Ａ～３０Ｄによって巻き取ることにより、ヘッド部６０を吊り上げる構造を例として示したが、これに限られない。例えば、積層造形される立体物よりも高い位置にウィンチ３０Ａ～３０Ｄを設置し、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄを巻き上げることにより、ヘッド部６０をウィンチ３０Ａ～３０Ｄよりも低い位置で動作させる構造とすることも可能である。
これにより、縦穴の底部等、ウィンチ３０Ａ～３０Ｄを設置可能な位置よりも低い位置に立体物を積層造形することが可能となり、建造物を構築することが困難な空間に、容易に多様な構造の建造物を構築することが可能となる。 The present invention can be appropriately modified, improved, and the like within the range in which the effects of the present invention are exhibited, and is not limited to the above-described embodiment.
For example, in the above embodiment, the head portion 60 is lifted by winding the wires 40A to 40D connected to the head portion 60 by the winches 30A to 30D installed on the ground or the like via the pulleys 50A to 50D. The structure is shown as an example, but the structure is not limited to this. For example, the winches 30A to 30D may be installed at a position higher than the three-dimensional object to be laminated, and the wires 40A to 40D may be wound so that the head portion 60 is operated at a position lower than the winches 30A to 30D. It is possible.
This makes it possible to stack and model three-dimensional objects at positions lower than the positions where winches 30A to 30D can be installed, such as the bottom of vertical holes, and easily diverse structures in spaces where it is difficult to construct buildings. It will be possible to build a building of.

また、上述の実施形態においては、４本のワイヤ４０Ａ～４０Ｄでヘッド部６０を懸下し、４本の補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄでヘッド部６０の姿勢を制御する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、３本のワイヤでヘッド部６０を懸下し、３本の補助ワイヤでヘッド部６０の姿勢を制御することとしてもよい。また、積層される立体物との干渉が回避される構成であれば、５本以上のワイヤでヘッド部６０を懸下し、５本以上の補助ワイヤでヘッド部６０の姿勢を制御することとしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the head portion 60 is suspended by the four wires 40A to 40D and the posture of the head portion 60 is controlled by the four auxiliary wires 64A to 64D has been described as an example. However, it is not limited to this. For example, the head portion 60 may be suspended by three wires, and the posture of the head portion 60 may be controlled by three auxiliary wires. Further, if the configuration is such that interference with the three-dimensional objects to be stacked is avoided, the head portion 60 is suspended by five or more wires, and the posture of the head portion 60 is controlled by five or more auxiliary wires. May be good.

また、上述の実施形態においては、張力調整用モータ６７Ａ～６７Ｄによって補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄの一端を巻き取る構造を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、弾性力を有する部材で補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄを構成し、ヘッド部６０の下端部とロッド６２Ａ～６２Ｄの先端とを補助ワイヤ６４Ａ～６４Ｄによって連結することで、ヘッド部６０の姿勢変化に対して、弾性力による抗力を付与する構造とすることも可能である。 Further, in the above-described embodiment, the structure in which one end of the auxiliary wires 64A to 64D is wound by the tension adjusting motors 67A to 67D has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the auxiliary wires 64A to 64D are composed of members having elastic force, and the lower end of the head portion 60 and the tip of the rods 62A to 62D are connected by the auxiliary wires 64A to 64D to change the posture of the head portion 60. On the other hand, it is also possible to have a structure in which a drag force due to an elastic force is applied.

また、上述の実施形態においては、ヘッド部６０にロッド６２Ａ～６２Ｄの一端を連結し、ロッド６２Ａ～６２Ｄの他端にワイヤ４０Ａ～４０Ｄを連結するものとしたが、これに限られない。例えば、ヘッド部６０にロッド６２Ａ～６２Ｄの一端を連結すると共に、ロッド６２Ａ～６２Ｄとヘッド部６０との連結点にワイヤ４０Ａ～４０Ｄを連結し、ワイヤ４０Ａ～４０Ｄの一端にロッド６２Ａ～６２Ｄを並行して設置することとしてもよい。これにより、ヘッド部６０にワイヤ４０Ａ～４０Ｄを直接連結する場合においても、剛性強化部６１Ａ～６１Ｄによる鉛直方向に対する傾き及び水平方向への回転を抑制する機能を実現することができる。 Further, in the above-described embodiment, one end of the rods 62A to 62D is connected to the head portion 60, and the wires 40A to 40D are connected to the other end of the rods 62A to 62D, but the present invention is not limited to this. For example, one end of the rods 62A to 62D is connected to the head portion 60, the wires 40A to 40D are connected to the connection point between the rods 62A to 62D and the head portion 60, and the rods 62A to 62D are connected to one end of the wires 40A to 40D. It may be installed in parallel. As a result, even when the wires 40A to 40D are directly connected to the head portion 60, it is possible to realize a function of suppressing the inclination in the vertical direction and the rotation in the horizontal direction by the rigidity strengthening portions 61A to 61D.

また、上記実施形態及び各変形例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
上述の実施形態における処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が立体物造形システム１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。 Further, it is possible to carry out the present invention by appropriately combining the above-described embodiment and each modification.
The processing in the above-described embodiment can be executed by either hardware or software.
That is, it is sufficient that the three-dimensional object modeling system 1 is provided with a function capable of executing the above-mentioned processing, and what kind of functional configuration and hardware configuration are used to realize this function is not limited to the above-mentioned example.
When the above-mentioned processing is executed by software, the programs constituting the software are installed in the computer from a network or a storage medium.

プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ－Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。 The storage medium for storing the program is composed of a removable medium distributed separately from the main body of the device, a storage medium preliminarily incorporated in the main body of the device, or the like. The removable media is composed of, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or the like. The optical disk is composed of, for example, a CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory), a DVD (Digital Versaille Disk), a Blu-ray Disc (registered trademark), or the like. The magneto-optical disk is composed of MD (Mini-Disc) or the like. Further, the storage medium preliminarily incorporated in the main body of the apparatus is composed of, for example, a ROM or a hard disk in which a program is stored.

１ 立体物造形システム、１０ 制御用ＰＣ、２０ コントローラユニット、２１ 操作用制御ユニット、２２ ＬＣＤ表示ユニット、２３ 操作部、２４ 通信ユニット、２５，３６Ａ～３６Ｄ 電力供給部、３０Ａ～３０Ｄ ウィンチ、３１Ａ～３１Ｄ ウィンチ制御ユニット、３２Ａ～３２Ｄ 電磁開閉器、３３Ａ～３３Ｄ サーボドライバ、３４Ａ～３４Ｄ サーボモータ、３５Ａ～３５Ｄ 巻取用ドラム、４０Ａ～４０Ｄ ワイヤ、５０Ａ～５０Ｄ 滑車、６０ ヘッド部（ヘッドユニット）、６０Ａ ヘッド制御ユニット、６０Ｂ 通信ユニット、６０Ｃ 姿勢角検出ユニット、６１Ａ～６１Ｄ 剛性強化部、６２Ａ～６２Ｄ ロッド、６３Ａ～６３Ｄ ヒンジ、６４Ａ～６４Ｄ 補助ワイヤ、６５Ａ～６５Ｄ フレーム部材、６６Ａ～６６Ｄ 張力センサ、６７Ａ～６７Ｄ 張力調整用モータ、６０１ 材料投入部、６０２ 一次蓄積部、６０３ 圧送用ポンプ、６０４ ２次蓄積部、６０５ 材料吐出口、７０ 撮像部、８０ 造形材料供給装置、８１１ ＣＰＵ、８１２ ＲＯＭ、８１３ ＲＡＭ、８１４ 入力部、８１５ 出力部、８１６ 記憶部、８１７ 通信部 1 Three-dimensional object modeling system, 10 control PC, 20 controller unit, 21 operation control unit, 22 LCD display unit, 23 operation unit, 24 communication unit, 25, 36A to 36D power supply unit, 30A to 30D winch, 31A to 31D winch control unit, 32A to 32D electromagnetic switch, 33A to 33D servo driver, 34A to 34D servo motor, 35A to 35D take-up drum, 40A to 40D wire, 50A to 50D slide, 60 head part (head unit), 60A head control unit, 60B communication unit, 60C attitude angle detection unit, 61A to 61D rigidity strengthening part, 62A to 62D rod, 63A to 63D hinge, 64A to 64D auxiliary wire, 65A to 65D frame member, 66A to 66D tension sensor, 67A-67D Tension adjustment motor, 601 material input section, 602 primary storage section, 603 pump for pumping, 604 secondary storage section, 605 material discharge port, 70 image pickup section, 80 modeling material supply device, 811 CPU, 812 ROM, 813 RAM, 814 input unit, 815 output unit, 816 storage unit, 817 communication unit

Claims (7)

対象物に対する作業を行うためのヘッド部と、
前記ヘッド部を懸下する複数の第１索条部材と、
前記第１索条部材それぞれの一端を巻き取る複数の位置制御用巻取装置と、
前記第１索条部材と異なる部分において一端が前記ヘッド部と連結され、他端が前記第１索条部材と連結された複数の第２索条部材と、
前記位置制御用巻取装置から繰り出す前記第１索条部材の長さを制御することにより、前記ヘッド部を移動させる制御部と、
を備えることを特徴とする作業システム。 The head part for working on the object and
A plurality of first cord members suspending the head portion, and
A plurality of position control winding devices for winding one end of each of the first cord members, and
A plurality of second cord members having one end connected to the head portion and the other end connected to the first cord member at a portion different from the first cord member.
A control unit that moves the head unit by controlling the length of the first cord member that is unwound from the position control winding device.
A work system characterized by being equipped with. 前記ヘッド部は、立体物を積層造形するための材料を吐出し、
前記制御部は、立体物を積層造形するための位置に前記ヘッド部を移動させる制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の作業システム。 The head portion discharges a material for laminating and modeling a three-dimensional object.
The work system according to claim 1, wherein the control unit executes control to move the head unit to a position for laminating and modeling a three-dimensional object. 前記ヘッド部は、
前記ヘッド部に一端が連結され、他端に前記第１索条部材が連結された複数のロッドと、
前記ヘッド部における前記ロッドの連結点に対して、前記ヘッド部が目標姿勢となる場合の鉛直方向における異なる部分に設置された複数の姿勢制御用巻取装置と、
を備え、
前記第２索条部材は、前記ロッドに一端が連結され、他端を前記姿勢制御用巻取装置に巻き取られ、
前記制御部は、前記姿勢制御用巻取装置から繰り出す前記第２索条部材の長さを制御することにより、前記ヘッド部の姿勢を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の作業システム。 The head portion is
A plurality of rods having one end connected to the head portion and the first cord member connected to the other end.
A plurality of attitude control winding devices installed at different portions in the vertical direction when the head portion is in the target posture with respect to the connection point of the rod in the head portion.
Equipped with
One end of the second cord member is connected to the rod, and the other end is wound by the attitude control winding device.
The first or second aspect of the present invention, wherein the control unit controls the posture of the head unit by controlling the length of the second cord member unwound from the attitude control winding device. Working system. 前記ヘッド部の位置の指令値と、前記指令値に応じて前記位置制御用巻取装置が前記第１索条部材を繰り出した結果である前記ヘッド部の位置との誤差に対応する補正量を取得する較正処理部を備え、
前記制御部が出力する前記ヘッド部の位置の指令値に対し、前記補正量を適用した位置に前記ヘッド部が移動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の作業システム。 A correction amount corresponding to an error between the command value of the position of the head portion and the position of the head portion which is the result of the winding device for position control paying out the first cord member in response to the command value. Equipped with a calibration processing unit to acquire
The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the head portion is moved to a position to which the correction amount is applied with respect to a command value of the position of the head portion output by the control unit. Working system. 前記制御部は、前記ヘッド部を移動させる際に、前記ヘッド部の移動経路を設定し、当該移動経路における各位置に対応する前記第１索条部材の長さが繰り出されるように前記位置制御用巻取装置を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の作業システム。 When the head portion is moved, the control unit sets a movement path of the head portion, and controls the position so that the length of the first cord member corresponding to each position in the movement path is extended. The work system according to any one of claims 1 to 4, wherein the winding device is controlled. 前記ヘッド部に対し、作業のための材料を供給する材料供給部を備え、
前記材料供給部は、前記ヘッド部が対象物に対する作業を行っている際に、使用された材料と同量の材料を前記ヘッド部に供給することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の作業システム。 The head unit is provided with a material supply unit that supplies materials for work.
One of claims 1 to 5, wherein the material supply unit supplies the same amount of material as the used material to the head unit when the head unit is performing work on an object. The work system according to item 1. 複数の第１索条部材に懸下され、前記第１索条部材の長さが制御されることにより移動されて、対象物に対する作業を行うヘッドユニットであって、
前記第１索条部材と異なる部分において一端が前記ヘッドユニットと連結され、他端が前記第１索条部材と連結された複数の第２索条部材を備えることを特徴とするヘッドユニット。 A head unit suspended from a plurality of first cord members and moved by controlling the length of the first cord member to perform work on an object.
A head unit comprising a plurality of second cord members having one end connected to the head unit and the other end connected to the first cord member at a portion different from the first cord member.
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