JP2023087219A - 材料送出装置、三次元造形装置及び射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャーの原点位置を正確に設定することができる材料送出装置を提供する。
【解決手段】材料送出装置１４は樹脂ペレット１７を可塑化して可塑化材料１８を生成する可塑化部１５と、ノズル開口１６ａを有し、可塑化材料１８をノズル開口１６ａから外部に送出するノズル１６と、ノズル開口１６ａに連通し、可塑化材料１８が流れる流路３１と、流路３１に接続された第１シリンダー３６内に可塑化材料１８を吸引するプランジャー３７、及びプランジャー３７を駆動するプランジャーモーター４１を有する吸引部３３と、第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出する検出部４０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、材料送出装置、三次元造形装置及び射出成形装置に関するものである。

熱溶解積層方式の三次元造形装置、及び、射出成形装置には樹脂材料を可塑化した可塑化材料を送出する材料送出装置が用いられる。樹脂材料は樹脂ペレットともいう。樹脂ペレットを可塑化した樹脂材料を可塑化材料または造形材料という。

樹脂材料は熱可塑性樹脂のみのものに限らない。熱可塑性樹脂は可塑化して流動性がでれば良い。熱可塑性樹脂に、金属、セラミック、繊維等、色々と混合したものも樹脂材料に含まれる。樹脂ペレットは熱可塑性樹脂のみのペレットに加え、熱可塑性樹脂に金属、セラミック、繊維等、色々と混合したペレットが含まれる。

特許文献１に開示されている材料送出装置ではフラットスクリューとバレルとが対向配置する。フラットスクリューは略円板状であり、回転軸と直交する面にインボリュート曲線に基づいて形成されている螺旋溝を備える。フラットスクリューはモーターにより回転させられる。バレルは樹脂ペレットを溶融するヒーターと溶融した樹脂材料が通過する流路とを備える。樹脂ペレットは螺旋溝にて溶融し加圧される。溶融して加圧された可塑化材料はバレルの流路に圧入される。可塑化材料はバレルの流路を通ってノズル開口から外部に送出される。

特許文献１の材料送出装置のバレルはシリンダーを備える。シリンダーにはプランジャーが挿入される。プランジャーはプランジャー駆動部により移動させられる。シリンダーの一端は可塑化材料が通過する流路に接続される。シリンダー及びプランジャーは可塑化材料を吸引する吸引機構を構成する。可塑化材料の送出を停止する際に、プランジャー駆動部がプランジャーを引いて可塑化材料を吸引する。プランジャーはノズル開口から可塑化材料が糸を引くように垂れる尾引きを抑制する。

特開２０２１－６２５６６号公報

特許文献１のような吸引機構において、従来は、バレルの流路における可塑化材料の圧力によりプランジャーが押されて最も突出する位置をプランジャーが最も引かれている位置としていた。この位置を参照してプランジャーの原点が設定されていた。または、操作者が指でプランジャーをシリンダーに押しこんだ場合に、プランジャーがシリンダーに最も押されている位置を参照してプランジャーの原点を設定していた。

しかしながら、可塑化材料の圧力を使用する方法においても、操作者が指でプランジャーを押す方法においてもプランジャーの位置のばらつきが大きかった。このため、プランジャーの原点位置を正確に設定することができないという課題があった。

材料送出装置は、材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、ノズル開口を有し、前記可塑化材料を前記ノズル開口から外部に送出するノズルと、前記ノズル開口に連通し、前記可塑化材料が流れる流路と、前記流路に接続されたシリンダー内に前記可塑化材料を吸引するプランジャー、及び前記プランジャーを駆動するモーターを有する吸引部と、前記シリンダー内の前記プランジャーの位置を検出する検出部と、を備える。

三次元造形装置は、上記に記載の材料送出装置と、前記材料送出装置の前記ノズルから吐出された前記可塑化材料を受けるステージと、を備える。

射出成形装置は、上記に記載の材料送出装置と、成形型を脱着可能に支持する支持部と、を有し、前記材料送出装置の前記ノズルから前記可塑化材料を前記成形型に向けて射出する。

第１実施形態にかかわる三次元造形装置の構成を示す概略図。 材料送出装置の構成を示す模式側断面図。 フラットスクリューを示す概略斜視図。 スコッチヨーク機構を説明するための模式平面図。 スコッチヨーク機構を説明するための模式平面図。 スコッチヨーク機構を説明するための模式平面図。 スコッチヨーク機構を説明するための模式平面図。 スコッチヨーク機構を説明するための模式平面図。 三次元造形装置の電気ブロック図。 スコッチヨーク機構を説明するための模式平面図。 プランジャーモーターの出力軸にかかる保持トルクを説明するための図。 エンコーダーの角度とプランジャーモーターの保持トルクとの関係を説明するための図。 第２実施形態にかかわる材料送出装置の構成を示す模式側断面図。 第３実施形態にかかわる射出成形装置の構成を示す模式側断面図。

第１実施形態
本実施形態では、材料送出装置を備える三次元造形装置の特徴的な例について、図に従って説明する。図１には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向及びＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。重力方向はＺ負方向である。

図１に示すように、三次元造形装置１は基台２を備える。基台２上にはステージ３が設置される。ステージ３ではＹステージ４、Ｘステージ５、受板６がこの順にＺ正方向に重ねて設置される。

Ｙステージ４はＹ軸モーター４ａ、ボールねじ、Ｙ軸スケール等を備える。Ｙステージ４は受板６をＹ方向に往復移動させる。Ｘステージ５はＸ軸モーター５ａ、ボールねじ、Ｘ軸スケール等を備える。Ｘステージ５は受板６をＸ方向に往復移動させる。

三次元造形装置１は制御部７を備える。制御部７はＹステージ４及びＸステージ５の移動を制御する。制御部７はＹ軸スケールが出力する情報により受板６のＹ方向の位置を認識する。制御部７はＸ軸スケールが出力する情報により受板６のＸ方向の位置を認識する。制御部７は受板６を移動させる目標の位置と現在位置との差が無くなるようにＹステージ４及びＸステージ５を移動させる。制御部７は受板６を移動させる目標の位置を順次変更することにより、受板６が移動する軌跡を制御する。

基台２上にはＸ負方向側に昇降ステージ８が設置される。昇降ステージ８は固定テーブル８ａを備え、固定テーブル８ａは基台２上に立脚される。固定テーブル８ａのＸ正方向側の面にはレール８ｂが設置される。レール８ｂのＸ正方向側には移動テーブル８ｃが設置される。移動テーブル８ｃはレール８ｂに沿ってＺ方向に移動する。

固定テーブル８ａのＺ正方向側にはＺ軸モーター８ｄが設置される。固定テーブル８ａは内部にボールねじ及びＺ軸スケールを備える。Ｙステージ４及びＸステージ５と同様に制御部７は移動テーブル８ｃの移動を制御する。

移動テーブル８ｃのＸ正方向側にはユニット支持部９が設置される。ユニット支持部９のＸ正方向側には造形ユニット１１が設置され、ユニット支持部９は造形ユニット１１を支持する。造形ユニット１１では材料供給部１２、接続管１３及び材料送出装置１４がＺ負方向に向かってこの順に設置される。このように、三次元造形装置１は材料送出装置１４を備える。材料送出装置１４は可塑化部１５及びノズル１６を備える。

本実施形態では、ステージ３がＸ方向及びＹ方向に移動し、造形ユニット１１がＺ方向に移動する構成である。ステージ３は移動せず、造形ユニット１１がＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動する構成であってもよい。ステージ３がＺ方向に移動し、造形ユニット１１がＸ方向及びＹ方向に移動する構成であってもよい。ステージ３がＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動する構成であってもよい。

材料供給部１２は内部に空洞を有する容器である。材料供給部１２の内部には材料としての樹脂ペレット１７が収容される。樹脂ペレット１７はペレット状の形態である。樹脂ペレット１７の大きさは特に限定されないが、本実施形態では、例えば、５ｍｍから２０ｍｍの範囲内である。尚、樹脂ペレット１７には樹脂に金属やセラミックや炭素繊維等を含んだ材料や樹脂だけで構成される材料が含まれる。

接続管１３は材料供給部１２の底と接続する。樹脂ペレット１７は自重により材料供給部１２内から接続管１３内に移動する。接続管１３は可塑化部１５と接続する。樹脂ペレット１７は接続管１３から可塑化部１５に供給される。

可塑化部１５は樹脂ペレット１７を可塑化する。「可塑化」とは、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。可塑化部１５は樹脂ペレット１７を可塑化して可塑化材料１８を生成する。

ノズル１６は可塑化部１５から供給された可塑化材料１８を受板６に吐出する。ステージ３の受板６はノズル１６から吐出された可塑化材料１８を受ける。ノズル１６が可塑化材料１８を吐出する間に制御部７が受板６をＸ方向及びＹ方向に移動させる。これにより、三次元造形装置１は受板６上に所定のパターンの層を形成する。この層が１段目の層である。

次に、昇降ステージ８が造形ユニット１１をＺ正方向に所定の距離だけ移動する。三次元造形装置１は１段目の層に重ねて２段目の層を形成する。さらに、３段目以降の層を重ねて形成することにより三次元造形装置１は立体的な造形物１９を形成する。ノズル１６から送出される可塑化材料１８により造形物１９が造形される。

図２に示すように、可塑化部１５はスクリューケース２１を備える。スクリューケース２１は内部が空洞になっている。スクリューケース２１のＺ正方向側にはスクリューモーター２２が設置される。スクリューモーター２２の回転角度、回転スピード、回転を開始するタイミング及び回転を停止するタイミングは制御部７が制御する。

スクリューモーター２２の回転軸２２ａには減速装置２３が接続される。回転軸２２ａが高速回転するとき、減速装置２３の外周側が減速された低速で回転する。減速装置２３は低速回転する外周側が出力軸２３ａとなる。減速装置２３の外周側には第１ベアリング２４が設置される。第１ベアリング２４はスクリューケース２１と減速装置２３との間に配置される。第１ベアリング２４は減速装置２３を回転可能に支持する。

減速装置２３の出力軸２３ａにスクリュー支持部２５が設置される。スクリュー支持部２５にフラットスクリュー２６が設置される。フラットスクリュー２６はスクリューモーター２２によって回転する。フラットスクリュー２６は出力軸２３ａと同期して回転する。フラットスクリュー２６はスクリューモーター２２の回転軸２２ａを中心に回転する。フラットスクリュー２６の回転中心であるスクリュー回転中心２６ｄはスクリューモーター２２の回転中心であるモーター回転中心２２ｂと同軸である。

図２及び図３に示すように、フラットスクリュー２６は螺旋状の溝２６ｂが形成された溝形成面２６ａを有する。フラットスクリュー２６は、回転軸２２ａの軸方向の大きさが、回転軸２２ａの軸方向と直交する方向の大きさよりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、溝２６ｂは、２つ設けられているが、溝２６ｂの数は、特に限定されない。図示はしないが、溝２６ｂは、３つ以上設けられていてもよいし、１つだけ設けられていてもよい。

スクリューケース２１は減速装置２３、スクリュー支持部２５及びフラットスクリュー２６を収容する。図１及び図２に示すように、スクリューケース２１は接続管１３と接続する供給路２１ａを備える。供給路２１ａは接続管１３からフラットスクリュー２６まで続く。供給路２１ａのフラットスクリュー２６側の開口が通過口２１ｂである。スクリューケース２１にはフラットスクリュー２６に向かって樹脂ペレット１７が通過する通過口２１ｂが備えられる。

フラットスクリュー２６のＺ負方向側にはバレル２７が設置される。フラットスクリュー２６はバレル２７に対して回転する。

図２に示すように、バレル２７は溝形成面２６ａに対向する対向面２７ａを有する。バレル２７の内部には溝２６ｂと対向する場所にヒーター２８が設置される。ヒーター２８は、セラミック管内に電熱線が配置されたセラミックヒーターである。

ヒーター２８はフラットスクリュー２６とバレル２７との間に供給された樹脂ペレット１７を加熱する。詳しくは、ヒーター２８は溝形成面２６ａと対向面２７ａとの間に供給された樹脂ペレット１７を加熱する。加熱された樹脂ペレット１７は可塑化して可塑化材料１８になる。バレル２７には樹脂ペレット１７が可塑化した可塑化材料１８が流入する連通孔２９が設けられる。

ノズル１６はノズル開口１６ａを有する。ノズル１６は可塑化材料１８をノズル開口１６ａから外部に送出する。バレル２７及びノズル１６は可塑化材料１８が流れる流路３１を備える。流路３１はノズル開口１６ａに連通する。連通孔２９を含めてノズル開口１６ａまでの間が流路３１となっている。流路３１はモーター回転中心２２ｂに沿って配置される。

バレル２７には連通孔２９からノズル開口１６ａに向かって流量調整部３２、吸引部３３及び圧力検出部３４がこの順に並んで配置される。流量調整部３２、吸引部３３及び圧力検出部３４は流路３１と接続する。

流量調整部３２はＸ方向に長い棒状の形状を有する。流量調整部３２は径方向に貫通穴３２ａを備える。流量調整部３２は流路３１と直交する。貫通穴３２ａは流路３１に配置される。流量調整部３２のＸ負方向側にはバルブモーター３５が配置される。流量調整部３２はバルブモーター３５の回転軸と接続される。バルブモーター３５が流量調整部３２を回転する。貫通穴３２ａの軸方向がモーター回転中心２２ｂと平行になるとき、可塑化材料１８は貫通穴３２ａを通り易くなる。貫通穴３２ａの軸方向がモーター回転中心２２ｂと直交するとき、可塑化材料１８は貫通穴３２ａを通り抜けられない。バルブモーター３５がモーター回転中心２２ｂに対する貫通穴３２ａの軸方向の角度を変えることにより流路３１を流れる可塑化材料１８の流量が調整可能になっている。流量は単位時間当たりにどれだけの量が移動したかを表す。

吸引部３３はシリンダーとしての第１シリンダー３６、プランジャー３７、連結ロッド３８、スコッチヨーク機構３９及びモーター及び検出部としてのプランジャーモーター４１を備える。プランジャーモーター４１は検出部４０に含まれる。第１シリンダー３６はバレル２７に形成される穴である。第１シリンダー３６の一端は流路３１に接続される。プランジャー３７は第１シリンダー３６内に収納され、第１シリンダー３６に沿って摺動する。プランジャー３７が流路３１から離れる方向に移動するとき、プランジャー３７は第１シリンダー３６内に可塑化材料１８を吸引する。プランジャー３７が流路３１に接近する方向に移動するとき、吸引部３３は第１シリンダー３６内の可塑化材料１８を流路３１に放出する。

スコッチヨーク機構３９は筐体４２を備える。筐体４２はスクリューケース２１にネジ固定される。プランジャー３７のＸ正方向側には筐体４２に第１軸受４３及び第２軸受４４が設置される。第１軸受４３及び第２軸受４４を貫通して往復移動ロッド４５が設置される。連結ロッド３８はプランジャー３７と往復移動ロッド４５とを連結する。第１軸受４３及び第２軸受４４は固体潤滑剤を備える。往復移動ロッド４５は第１軸受４３及び第２軸受４４に対して低摩擦でＸ正方向及びＸ負方向に摺動する。往復移動ロッド４５は角柱状であり、回転しない構造になっている。

プランジャー３７と連結ロッド３８とはネジ４６によりネジ固定される。往復移動ロッド４５と連結ロッド３８とはネジ４６によりネジ固定される。ネジ４６を操作することにより連結ロッド３８は着脱可能になっている。プランジャー３７及び往復移動ロッド４５から連結ロッド３８が外される。この後に、第１シリンダー３６からプランジャー３７を抜き取ることができる。従って、プランジャー３７は交換可能になっている。

往復移動ロッド４５にはヨーク４７がネジ固定される。ヨーク４７はＺ正方向側の面に溝４７ａを備える。プランジャーモーター４１は筐体４２のＺ正方向側に設置される。プランジャーモーター４１の出力軸４１ａにはエンコーダー４１ｂが設置される。エンコーダー４１ｂにより出力軸４１ａの回転角度が検出される。出力軸４１ａにはクランクピン４８が固定される。クランクピン４８と筐体４２との間に第２ベアリング４９が配置される。クランクピン４８は第２ベアリング４９により回転可能に保持される。クランクピン４８のクランク軸４８ａがヨーク４７の溝４７ａに挿入される。

プランジャーモーター４１がクランクピン４８を回転する。Ｙ方向から見てクランク軸４８ａがＸ方向に往復移動する。クランク軸４８ａにおされてヨーク４７がＸ方向に往復移動する。ヨーク４７に固定される往復移動ロッド４５、連結ロッド３８及びプランジャー３７がＸ方向に往復移動する。このように、プランジャーモーター４１はプランジャー３７を駆動する。

プランジャーモーター４１はスクリューケース２１を向く面にＩＤマーク４１ｃ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を備える。スクリューケース２１にはＩＤマーク４１ｃと対向する場所に撮像装置５１が配置される。撮像装置５１はＩＤマーク４１ｃを撮影する。

圧力検出部３４は第２シリンダー５２、中継ロッド５３及び圧力検出部としての圧力センサー５４を備える。第２シリンダー５２はバレル２７に形成される穴である。第２シリンダー５２の一端は流路３１に接続される。中継ロッド５３は第２シリンダー５２内に収納され、第２シリンダー５２に沿って摺動する。

圧力センサー５４は第２シリンダー５２のＸ負方向側の端と接続する。流路３１を流れる可塑化材料１８は中継ロッド５３と接触する。流路３１の圧力は中継ロッド５３を介して圧力センサー５４を押圧する。圧力センサー５４は流路３１内を流れる可塑化材料１８の圧力を検出する。流路３１を流れる可塑化材料１８は高温であり、約４００度に至ることがある。中継ロッド５３は断熱性を有するのが好ましい。例えば、中継ロッド５３を中空にして真空にしても良い。

次に、スコッチヨーク機構３９の動きを説明する。図４に示すように、プランジャーモーター４１の出力軸４１ａの回転中心４１ｄとクランク軸４８ａの中心４８ｂとは離れている。クランク軸４８ａの中心４８ｂが回転中心４１ｄのＸ負方向に位置するとき、往復移動ロッド４５は動作範囲内のＸ負方向側に位置する。

プランジャーモーター４１の出力軸４１ａが時計回りに９０度回転する。回転中心４１ｄに対してクランクピン４８が時計回りに９０度回転する。図５に示すように、クランク軸４８ａの中心４８ｂが回転中心４１ｄのＹ正方向に位置する。往復移動ロッド４５は動作範囲内の中央に位置する。

さらに、プランジャーモーター４１の出力軸４１ａが時計回りに９０度回転する。回転中心４１ｄに対してクランクピン４８が時計回りに９０度回転する。図６に示すように、クランク軸４８ａの中心４８ｂが回転中心４１ｄのＸ正方向に位置する。往復移動ロッド４５は動作範囲内のＸ正方向側に位置する。

さらに、プランジャーモーター４１の出力軸４１ａが時計回りに９０度回転する。回転中心４１ｄに対してクランクピン４８が時計回りに９０度回転する。図７に示すように、クランク軸４８ａの中心４８ｂが回転中心４１ｄのＹ負方向に位置する。往復移動ロッド４５は動作範囲内の中央に位置する。

さらに、プランジャーモーター４１の出力軸４１ａが時計回りに９０度回転する。回転中心４１ｄに対してクランクピン４８が時計回りに９０度回転する。図８に示すように、クランク軸４８ａの中心４８ｂが回転中心４１ｄのＸ負方向に位置する。往復移動ロッド４５は動作範囲内のＸ負方向側に位置する。プランジャーモーター４１の出力軸４１ａが１回転することにより、ヨーク４７及び往復移動ロッド４５が１往復する。

吸引部３３は、スコッチヨーク機構３９を介して、プランジャーモーター４１の出力軸４１ａとプランジャー３７とが接続されている。この構成によれば、吸引部３３はスコッチヨーク機構３９を備える。スコッチヨーク機構３９はラックアンドピニオン機構に比べてプランジャー３７を強く押すことができる。スコッチヨーク機構３９はラックアンドピニオン機構に比べてプランジャー３７を強く引くことができる。従って、流路３１から可塑化材料１８を第１シリンダー３６に引き込んで、流路３１に可塑化材料１８を押し出すことができる。

造形時にノズル開口１６ａから吐出する可塑化材料１８の流量が一定のときには、プランジャー３７は作動しない。ノズル開口１６ａから吐出する可塑化材料１８の流量を増やすとき、フラットスクリュー２６側から供給される可塑化材料１８は流量の増加に遅れがある。プランジャー３７が第１シリンダー３６内の可塑化材料１８を押し出して流量の増加遅れをカバーする。ノズル開口１６ａから吐出する可塑化材料１８の流量を減らすとき、フラットスクリュー２６側から供給される可塑化材料１８の流量の減少に遅れがある。プランジャー３７が流路３１から第１シリンダー３６内に可塑化材料１８を引き込んで流量の減少遅れをカバーする。

図９に示すように、制御部７は各種の演算処理を行うＣＰＵ５５（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、各種情報を記憶するメモリー５６を備える。モーター駆動装置５７、圧力センサー５４、ヒーター２８、ＩＤ判読装置５８、報知部としての報知装置５９、入力装置６１及び報知部としての出力装置６２は入出力インターフェイス６３及びデータバス６４を介してＣＰＵ５５に接続される。

モーター駆動装置５７はＹ軸モーター４ａ、Ｘ軸モーター５ａ、Ｚ軸モーター８ｄ、スクリューモーター２２、バルブモーター３５及びプランジャーモーター４１を駆動する。モーター駆動装置５７はＣＰＵ５５から指示信号を入力して、指示信号が示す条件でＹ軸モーター４ａ、Ｘ軸モーター５ａ、Ｚ軸モーター８ｄ、スクリューモーター２２、バルブモーター３５及びプランジャーモーター４１を駆動する。

他にも、モーター駆動装置５７はエンコーダー４１ｂが検出するプランジャーモーター４１の出力軸４１ａの回転角度を角度情報に変換してＣＰＵ５５に送信する。

プランジャーモーター４１は直流モーターである。プランジャーモーター４１のコイルに流れる電流と出力軸４１ａのトルクとは比例する。モーター駆動装置５７はプランジャーモーター４１のコイルに流れる電流から出力軸４１ａのトルクを算出する。モーター駆動装置５７は出力軸４１ａのトルクをトルク情報に変換してＣＰＵ５５に送信する。

圧力センサー５４は流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力を検出する。圧力センサー５４は検出した圧力を圧力情報に変換してＣＰＵ５５に送信する。

ヒーター２８は温度を制御する制御回路を備える。ヒーター２８はＣＰＵ５５から指示信号を入力し、指示信号が示す温度を維持する。

ＩＤ判読装置５８は撮像装置５１と電気的に接続される。撮像装置５１はＩＤマーク４１ｃを撮影し、ＩＤマーク４１ｃの画像データをＩＤ判読装置５８に送信する。ＩＤ判読装置５８は画像データを画像処理してＩＤ情報を抽出して、ＣＰＵ５５に送信する。

報知装置５９はスピーカー及びライトを備える。報知装置５９はＣＰＵ５５からアラート信号を入力し、スピーカー及びライトを駆動する。報知装置５９はスピーカーからアラートの内容を音声にして発声する。報知装置５９はライトを点滅させて、操作者に注意を喚起する。

入力装置６１はキーボードやジョイスティック等である。操作者は入力装置６１を操作して各種の指示を入力する。

出力装置６２は表示装置や外部出力装置等である。操作者は表示装置を見て各種の情報を確認する。出力装置６２は外部装置と通信する外部インターフェイスを備える。表示装置はＣＰＵ５５からアラート信号を入力し、アラートの内容を文字及び図形にして表示する。

メモリー５６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリーにより構成されている。メモリー５６は三次元造形装置１の動作の手順が記述されたプログラム６５を記憶する。

他にも、メモリー５６はトルクデータ６６を記憶する。トルクデータ６６はプランジャーモーター４１の出力軸４１ａのトルクのデータである。モーター駆動装置５７が算出する出力軸４１ａのトルクの値がトルクデータ６６に含まれる。

他にも、メモリー５６はプランジャーデータ６７を記憶する。プランジャーデータ６７はプランジャー３７の長さ等の属性やＩＤマーク４１ｃに示される管理番号等の情報を含む。プランジャーデータ６７には交換日の情報が含まれる。プランジャーデータ６７には操作者が入力装置６１を用いて入力するデータが含まれる。

他にも、メモリー５６は材料データ６８を記憶する。材料データ６８には使用される樹脂ペレット１７の種類の表が含まれる。材料データ６８には材料供給部１２に投入されている樹脂ペレット１７の種類が何であるかの情報が含まれる。

他にも、メモリー５６はヒーターデータ６９を記憶する。ヒーターデータ６９にはヒーター２８が維持する温度の情報を含む。温度の情報は樹脂ペレット１７の種類毎に設定される。

他にも、メモリー５６は流量データ７１を記憶する。流量データ７１は流路３１を流れる可塑化材料１８の流量の目標値を含む。流量データ７１には樹脂ペレット１７の種類、フラットスクリュー２６の回転数、ヒーター２８の温度と流路３１を流れる可塑化材料１８の流量との関係を示す情報が含まれる。

他にも、メモリー５６は造形データ７２を記憶する。造形データ７２は造形物１９を造形するためにステージ３及び昇降ステージ８を移動させる手順を示すデータである。

他にも、メモリー５６は判定データ７３を記憶する。判定データ７３には流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力を判定する第１判定値及び第２判定値が含まれる。判定データ７３には異常状態であるか否かを判定する判定値が含まれる。他にも、メモリー５６は、ＣＰＵ５５が動作するためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。

ＣＰＵ５５は、メモリー５６内に記憶されたプログラム６５に従って、三次元造形装置１を駆動させる。そして、プログラム６５が動作するＣＰＵ５５は具体的な機能実現部として圧力制御部７４を有する。圧力制御部７４は圧力センサー５４に指示信号を出力して、流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力を検出させる。圧力制御部７４は圧力センサー５４から流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力値を入力する。圧力制御部７４はメモリー５６の判定データ７３に含まれる第１判定値及び第２判定値を入力する。第１判定値は流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力目標値の下限値である。第２判定値は流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力目標値の上限値である。

圧力制御部７４はモーター駆動装置５７にスクリューモーター２２の回転数を調整させる。スクリューモーター２２の回転数と流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力値とは正の相関がある。流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力値が第１判定値より小さいとき、モーター駆動装置５７はスクリューモーター２２の回転数を上げる。流路３１を流れる可塑化材料１８の圧力値が第２判定値より大きいとき、モーター駆動装置５７はスクリューモーター２２の回転数を下げる。

圧力制御部７４は圧力センサー５４による可塑化材料１８の圧力値の検出と、モーター駆動装置５７によるスクリューモーター２２の回転数の調整とを繰り返す。圧力検出部３４の圧力センサー５４の検出値が第１判定値以上第２判定値以下となるように圧力制御部７４はスクリューモーター２２の回転数を調整する。

他にも、ＣＰＵ５５は検出部としての原点設定部７５を有する。原点設定部７５は検出部４０に含まれる。原点設定部７５はプランジャーモーター４１を利用してプランジャー３７の位置とプランジャーモーター４１のエンコーダー４１ｂとの関係を推定する。エンコーダー４１ｂは出力軸４１ａの回転角度を検出するスケールである。次に、原点設定部７５はプランジャー３７の原点位置とエンコーダー４１ｂの角度との対応を設定する。

詳しくは、プランジャー３７が最もＸ正方向に移動するときの、エンコーダー４１ｂの角度を測定する。次に、プランジャー３７が最もＸ正方向に到達するときのプランジャー３７の位置からプランジャー３７が原点に移動するときの、エンコーダー４１ｂの角度を算出する。尚、プランジャー３７が最もＸ正方向に移動するときの位置と原点との距離は予め設定されている。この手順により、プランジャー３７の原点位置とエンコーダー４１ｂの角度とを対応づけることができる。

もしくは、プランジャー３７が最もＸ負方向に移動するときの、エンコーダー４１ｂの角度を測定する。次に、プランジャー３７が最もＸ負方向に到達するときのプランジャー３７の位置からプランジャー３７が原点に移動するときの、エンコーダー４１ｂの角度を算出する。尚、プランジャー３７が最もＸ負方向に移動するときの位置と原点との距離は予め設定されている。この手順により、プランジャー３７の原点位置とエンコーダー４１ｂの角度とを対応づけることができる。

他にも、ＣＰＵ５５は検出部としての近似式演算部７６を有する。近似式演算部７６は検出部４０に含まれる。近似式演算部７６はプランジャー３７の位置とエンコーダー４１ｂの角度との関係を示す複数の測定値の近似式演算をする。そして、プランジャー３７が最もＸ正方向に移動するときのエンコーダー４１ｂの角度を算出する。もしくは、プランジャー３７が最もＸ負方向に移動するときのエンコーダー４１ｂの角度を算出する。

他にも、ＣＰＵ５５はヒーター制御部７７を有する。メモリー５６に記憶されるヒーターデータ６９には樹脂ペレット１７が可塑化する温度情報が含まれる。樹脂ペレット１７の種類により可塑化する温度が異なる。ヒーター制御部７７はメモリー５６のヒーターデータ６９から樹脂ペレット１７に対応する可塑化温度の情報を入力する。樹脂ペレット１７が可塑化する温度をヒーター制御部７７はヒーター２８に指示する。指示信号が示す温度をヒーター２８が維持する。

他にも、ＣＰＵ５５はモーター制御部７８を有する。モーター制御部７８はモーター駆動装置５７に指示信号を出力してスクリューモーター２２、バルブモーター３５及びプランジャーモーター４１を制御する。

他にも、ＣＰＵ５５はステージ制御部７９を有する。ステージ制御部７９はモーター駆動装置５７に指示信号を出力してＹ軸モーター４ａ、Ｘ軸モーター５ａ及びＺ軸モーター８ｄを制御する。

他にも、ＣＰＵ５５はプランジャー制御部８０を有する。プランジャー制御部８０はプランジャー３７の移動量を制御する。プランジャー３７の移動量を制御することによりプランジャー制御部８０は流路３１から第１シリンダー３６に取り込む可塑化材料１８の量と第１シリンダー３６から流路３１に供給する可塑化材料１８の量を制御する。

他にも、ＣＰＵ５５は報知制御部８１を有する。報知制御部８１は操作者に異常を知らせるとき、報知装置５９及び出力装置６２にアラートする指示信号を出力する。報知装置５９はアラートする指示信号に従ってアラートを報知する。出力装置６２に含まれる表示装置はアラート内容を表示する。

他にも、ＣＰＵ５５は入出力制御部８２を有する。入出力制御部８２は入力装置６１に入力される情報を受け付ける。入出力制御部８２は受け付けた情報と関係のある機能実現部に情報を伝達する。入出力制御部８２は出力装置６２に情報を出力する。入出力制御部８２は出力装置６２に情報を表示または送信する指示信号を出力する。

他にも、ＣＰＵ５５はプランジャー交換監視部８３を有する。プランジャー交換監視部８３は吸引部３３の少なくとも一部が交換、脱着されたか否かを監視する。メモリー５６のプランジャーデータ６７には電源スイッチがオフになるときのプランジャーモーター４１のＩＤ情報が記憶されている。三次元造形装置１の電源スイッチがオンになるとき、プランジャー交換監視部８３はメモリー５６のプランジャーデータ６７のＩＤ情報を入力する。

プランジャー交換監視部８３はＩＤ判読装置５８に現在設置されているＩＤマーク４１ｃに示されるＩＤ情報の取得を指示する。プランジャー交換監視部８３はＩＤ判読装置５８からＩＤ情報を入力する。プランジャー交換監視部８３はメモリー５６に記憶されているＩＤ情報と現在設置されているＩＤマーク４１ｃに示されるＩＤ情報とを比較する。２つのＩＤ情報が異なるときには吸引部３３が交換されたと判断する。

プランジャー交換監視部８３は入力装置６１に入力される内容を監視する。操作者は取付けられていた吸引部３３の少なくとも一部が交換されたとき、入力装置６１にて交換内容を入力する。このとき、プランジャー交換監視部８３は取付けられていた吸引部３３の少なくとも一部が交換されたと判断する。

吸引部３３が交換された後に、プランジャー交換監視部８３は原点設定部７５にプランジャー３７の位置検出を行う指示信号を出力する。原点設定部７５は指示信号に従って、プランジャー３７の位置検出を行う。

このように、取付けられていた吸引部３３の少なくとも一部が交換された後に、原点設定部７５が第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置検出を行う。この構成によれば、吸引部３３の少なくとも一部を交換することにより、プランジャー３７の原点位置が変わるときにプランジャー３７の原点位置を精度良く設定することができる。

プランジャー交換監視部８３は入力装置６１に入力される内容を監視する。操作者は取付けられていた吸引部３３の少なくとも一部が脱着されたとき、入力装置６１にて脱着内容を入力する。このとき、プランジャー交換監視部８３は取付けられていた吸引部３３の少なくとも一部が脱着されたと判断する。

吸引部３３の少なくとも一部が脱着された後に、原点設定部７５が第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置検出を行う。この構成によれば、吸引部３３の少なくとも一部を取り外すことにより、プランジャー３７の原点位置が変わるときにプランジャー３７の原点位置を精度良く設定することができる。

次に、プランジャー３７の位置検出方法を説明する。図１０に示すように、プランジャーモーター４１の回転中心４１ｄとクランクピン４８のクランク軸４８ａの中心４８ｂとを通る線分がクランク線８４である。クランク線８４と往復移動ロッド４５の中心軸４５ａとが成す角度がクランク角度８５である。プランジャーモーター４１の出力軸４１ａが回転するとき、クランク角度８５は０度から３６０度まで変化する。流路３１内の可塑化材料１８には第１判定値以上第２判定値以下の圧力がフラットスクリュー２６によりかけられている。流路３１を可塑化材料１８が流動するとき、可塑化材料１８に加わる圧力がプランジャー３７を介して往復移動ロッド４５に加わる。

プランジャー３７の位置検出をするとき、流量調整部３２の貫通穴３２ａはモーター回転中心２２ｂと平行にされる。可塑化材料１８は貫通穴３２ａを通り易くなる。ノズル開口１６ａは開放のままである。フラットスクリュー２６の回転数は樹脂ペレット１７の材質に合わせて設定される。フラットスクリュー２６の回転数は特に限定されないが本実施形態では例えば、６ｒｐｍで行う。可塑化材料１８の圧力が小さいときには、フラットスクリュー２６の回転数が増加される。

図１１に示すように、ヨーク４７のクランク押圧力８６がクランク軸４８ａを押圧する。ヨーク４７がクランクピン４８を押す方向は往復移動ロッド４５の軸方向である。ヨーク４７が停止しているとき、クランク押圧力８６とクランクピン４８がヨーク４７を押す力は同じ大きさである。

クランク押圧力８６はクランクピン４８の中心４８ｂから出力軸４１ａの回転中心４１ｄに向かう径方向分力８７と出力軸４１ａの周方向に向かう周方向分力８８とが加算された力である。クランク角度８５を“θ”、クランク押圧力８６を“Ｆ”、周方向分力８８を“Ｆ１”とする。Ｆ１＝Ｆ×ｓｉｎ（θ） となる。

回転中心４１ｄとクランクピン４８の中心４８ｂとの間の距離が偏心量８９である。プランジャーモーター４１の出力軸４１ａに加わるトルクを“Ｔ”、偏心量８９を“ｒ”とする。Ｔ＝Ｆ１×ｒ となる。従って、Ｔ＝Ｆ×ｒ×ｓｉｎ（θ） となる。

ヨーク４７の動作範囲の中でヨーク４７が最もＸ正方向に到達したときと、ヨーク４７が最もＸ負方向に到達したときとにプランジャーモーター４１の出力軸４１ａに加わるトルクが最も小さくなる。従って、プランジャーモーター４１の出力軸４１ａに加わるトルクが最小となるときのエンコーダー４１ｂの角度を検出することにより、エンコーダー４１ｂの角度とヨーク４７の位置との関係を検出できる。

図１２において、横軸はエンコーダー４１ｂの角度を示す。縦軸はプランジャーモーター４１が出力軸４１ａの回転を停止状態に保持するために必要な保持トルクを示す。下側が上側より保持トルクが小さくなっている。出力軸４１ａを１５度回転させるたびに、保持トルクが検出される。そして、出力軸４１ａの回転角度に対して検出される保持トルクがプロットされる。

近似式演算部７６がプロットしたデータの近似曲線９１を算出する。近似曲線９１は三角関数の曲線である。“Ａ“及び”Ｂ“を係数として近似式演算部７６はプロットしたデータをＴ＝Ａ×ｓｉｎ（θ－Ｂ）の近似式にて近似する。近似曲線９１が示す保持トルクの値が最も小さい場所を原点設定部７５が基準点９２とする。基準点９２はヨーク４７の動作範囲の中でヨーク４７が最もＸ正方向に到達した場所と、ヨーク４７が最もＸ負方向に到達した場所との何れかである。このように、原点設定部７５及びプランジャーモーター４１は第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出する。

この構成によれば、原点設定部７５及びプランジャーモーター４１を含む検出部４０がプランジャー３７の位置を検出することができる。従って、正確にプランジャー３７を動作することができる。そして、プランジャー３７の原点位置を正確に設定することができる。

原点設定部７５は基準点９２が示すエンコーダー４１ｂの角度から所定の角度離れた角度の場所を原点として設定する。尚、基準点９２を原点としても良い。エンコーダー４１ｂの角度とプランジャー３７の位置とは精度良く対応が取れている。図１０において、クランク角度８５を“θ”、偏心量８９を“ｒ”、Ｙ正方向側を“＋”とする。中心軸４５ａの軸方向において出力軸４１ａの回転中心４１ｄに対するクランクピン４８の中心４８ｂの位置はｒ×（－ｃｏｓ（θ））で示される。θが０度または１８０度の付近に比べて、θが９０度付近の方が、θの変化に対してクランクピン４８の移動量が大きく、直線性がある。従って、原点はθが９０度付近に設定される。詳しくは、原点はθが６０度～９０度の間に設定される。出力軸４１ａは原点に対応する角度で待機する。このとき、原点はθが９０度～１２０度に間に設定されるときに比べて、吸引部３３は可塑化材料１８を多量に吸引できる。

原点設定部７５及びプランジャーモーター４１を含む検出部４０は、プランジャー３７に所定範囲の圧力が付加されている条件下で、プランジャー３７が所定の位置を保持する際のプランジャーモーター４１のトルク値に基づいて、第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出するのが好ましい。

この構成によれば、原点設定部７５はプランジャーモーター４１を用いてプランジャー３７の位置を検出する。従って、プランジャー３７の位置を検出するためにセンサーを設置しないので、部品数を減らすことができる。

原点設定部７５は、複数の保持トルクのトルク値に基づいて、第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出するのが好ましい。この構成によれば、プランジャー３７の位置を変えて複数の位置におけるトルク値が検出される。プランジャー３７の位置と保持トルクのトルク値との複数のデータを用いて近似曲線９１の近似式を求めることにより、検出誤差を小さくすることができる為、精度良くプランジャー３７の位置と保持トルクのトルク値との関係を求めることができる。近似曲線９１の近似式を求めることにより基準点及び原点の測定誤差を４％以下にすることができる。

プランジャー３７が所定の位置に停止しているときの保持トルクのトルク値を複数検出しても良い。そして、複数検出したトルク値を用いて近似式演算をしても良い。原点設定部７５は、複数の保持トルクのトルク値に基づいて、第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出するのが好ましい。この構成によれば、検出されるトルク値の個数が多くなるので誤差が低減される。従って、精度良くトルク値を検出することができる。

造形物１９の造形が開始される前に、原点設定部７５及びプランジャーモーター４１を含む検出部４０が第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置検出を行うのが好ましい。この構成によれば、プランジャー３７の位置検出を行った後に造形物１９が造形される。プランジャー３７の原点位置が精度良く検出されている為、材料送出装置１４は精度良くノズル開口１６ａから可塑化材料１８を送出できる。従って、造形物１９が造形されるとき、正確にプランジャー３７を動作できる。

可塑化材料１８の種類、可塑化部１５のヒーター２８の温度条件、可塑化部１５の流量の少なくともいずれかがかわるとき、エンコーダー４１ｂの各角度における保持トルクのトルク値が変わる。従って、近似式演算部７６が算出する近似式の係数がかわる。判定データ７３には近似式の係数を判定する係数判定値が含まれる。原点設定部７５は近似式演算部７６が算出する近似式の係数と係数判定値とを比較して判定する。原点設定部７５は近似式の係数がかわるとき、可塑化材料１８の種類、可塑化部１５のヒーター２８の温度条件、可塑化部１５の流量の少なくともいずれかがかわっていることを検出できる。

原点設定部７５及びプランジャーモーター４１を含む検出部４０は、可塑化材料１８の種類、可塑化部１５のヒーター２８の温度条件、可塑化部１５の流量の少なくともいずれかが、予め設定されていた条件と合致するか否かを検出しても良い。

この構成によれば、近似式演算部７６は精度良くプランジャー３７の位置と保持トルクのトルク値との関係を求める。可塑化材料１８の種類、可塑化部１５のヒーター２８の温度条件、可塑化部１５の流量の少なくともいずれかが予め設定されていた条件と合致しないとき、プランジャー３７の位置と保持トルクのトルク値との関係が所定の範囲外となる。従って、可塑化材料１８の種類、可塑化部１５のヒーター２８の温度条件、可塑化部１５の流量の少なくともいずれかが予め設定されていた条件と合致しないことを検出することができる。そして、所定の範囲外の条件で可塑化材料１８をノズル開口１６ａから送出することを抑制することができる。

基準点９２におけるエンコーダー４１ｂの角度を原点設定部７５が検出することがプランジャー３７の位置検出である。プランジャー３７の位置検出により算出する基準点９２が検出値である。プランジャー３７の位置検出は三次元造形装置１が稼働を開始してから随時行われる。

三次元造形装置１が稼働を開始してから原点設定部７５は基準点９２が示すエンコーダー４１ｂの角度及び原点におけるエンコーダー４１ｂの角度をプランジャーデータ６７の１つとしてメモリー５６に記憶する。従って、メモリー５６には基準点９２及び原点におけるエンコーダー４１ｂの角度の履歴を示すデータが保存される。

自然数ｎにたいしてプランジャー３７の位置検出がｎ回行われるとき、メモリー５６にはｎ回目のプランジャー３７の位置検出により算出する基準点９２及び原点におけるエンコーダー４１ｂの角度のデータが記憶される。次に、ｎ＋１回目のプランジャー３７の位置検出が行われるとき、メモリー５６にはｎ＋１回目のプランジャー３７の位置検出により算出する基準点９２及び原点におけるエンコーダー４１ｂの角度のデータが記憶される。

メモリー５６の判定データ７３には基準点差分判定値が保存される。原点設定部７５はｎ回目とｎ＋１回目とで算出する基準点９２の差分を基準点差分判定値と比較する。ｎ回目とｎ＋１回目とで算出する基準点９２の差分の絶対値が基準点差分判定値より大きいとき、原点設定部７５は報知制御部８１と連携して報知装置５９にアラートを報知させる。

このように、原点設定部７５は、プランジャー３７の一部も交換または脱着されていない状態で、ｎ回目のプランジャー３７の位置検出と、ｎ＋１回目のプランジャー３７の位置検出とで、検出値が所定値以上ずれている場合、報知装置５９にアラートを報知させるのが好ましい。

この構成によれば、原点設定部７５及びプランジャーモーター４１は第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出する。プランジャー３７の位置を検出することにより、プランジャー３７の移動範囲が検出される。そして、プランジャー３７の移動範囲がｎ回目の検出と、ｎ＋１回目とで所定値以上ずれている場合には、アラートが報知される。材料送出装置１４が異常状態のとき、検出値が所定値以上ずれる。従って、材料送出装置１４の異常を報知することができる。

図１２に示す保持トルクのデータをプロットするために、エンコーダー４１ｂの角度を変えてプランジャーモーター４１の保持トルクが検出される。原点設定部７５はｎ回目にエンコーダー４１ｂの角度を所定の角度にして保持トルクを検出する。原点設定部７５はｎ＋１回目にエンコーダー４１ｂの角度を所定の角度だけ変更して保持トルクを検出する。

原点設定部７５はｎ回目とｎ＋１回目とで算出する保持トルクの差分を保持トルク差分判定値と比較する。ｎ回目とｎ＋１回目とで算出する保持トルクの差分の絶対値が保持トルク差分判定値より大きいとき、原点設定部７５は報知制御部８１と連携して報知装置５９にアラートを報知させる。

ｎ回目とｎ＋１回目とでエンコーダー４１ｂの角度を変えてプランジャー３７の位置検出が行われる。このとき、原点設定部７５は、プランジャー３７の一部も交換または脱着されていない状態で、ｎ回目のプランジャー３７の位置検出と、ｎ＋１回目のプランジャー３７の位置検出とで、検出値が所定値以上ずれている場合、報知装置５９にアラートを報知させる。

プランジャー３７の移動とプランジャー３７の位置検出とが交互に行われる。ｎ回目のプランジャー３７の位置検出と、ｎ＋１回目のプランジャー３７の位置検出とで、検出値が所定値以上ずれている場合、アラートが報知される。従って、プランジャー３７の移動によって生じる三次元造形装置１の異常を報知することができる。

圧力検出部３４の圧力センサー５４の検出値が第１判定値以上第２判定値以下となる条件で、原点設定部７５及びプランジャーモーター４１が第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置検出を行うのが好ましい。

この構成によれば、流路３１内の可塑化材料１８の圧力が第１判定値以上第２判定値以下の範囲内に調整される。第１判定値及び第２判定値は原点設定部７５及びプランジャーモーター４１がプランジャー３７の位置を検出可能な範囲に設定されている。従って、原点設定部７５及びプランジャーモーター４１はプランジャー３７の位置を精度良く検出することができる。

三次元造形装置１は材料送出装置１４及びステージ３を備える。この構成によれば、三次元造形装置１は材料送出装置１４を備える。材料送出装置１４ではプランジャー３７の原点位置を正確に設定することができる。従って、三次元造形装置１はプランジャー３７の原点位置を正確に設定することができる材料送出装置１４を備える装置とすることができる。

第２実施形態
本実施形態が第１実施形態と異なるところは、プランジャー３７の位置を検出するセンサーが異なる点にある。尚、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図１３に示すように、三次元造形装置１０１の造形ユニット１０２における材料送出装置１０３は吸引部１０４を備える。吸引部１０４では第１軸受４３及び第２軸受４４を貫通して往復移動ロッド１０５が設置される。連結ロッド３８はプランジャー３７と往復移動ロッド１０５とを連結する。往復移動ロッド１０５は角柱状であり、回転しない構造になっている。

往復移動ロッド１０５にはＺ負方向側且つＹ負方向に反射板１０６が配置される。反射板１０６はＸ正方向側の面が反射面になっている。筐体４２のＺ負方向側には検出部としての距離センサー１０７が設置される。距離センサー１０７は距離センサー１０７と反射板１０６との距離を検出する。

距離センサー１０７の種類は特に限定されない。光学式、静電容量式、磁気式等を用いることができる。本実施形態では、例えば、距離センサー１０７は光学式のセンサーである。距離センサー１０７は反射板１０６に光１０８を照射する。距離センサー１０７は反射板１０６にて反射する光１０８を受光して、反射板１０６の位置を検出する。距離センサー１０７は三角測量法を利用して距離センサー１０７と反射板１０６との距離を測定する。

距離センサー１０７は筐体４２に固定される。筐体４２はスクリューケース２１に固定される。スクリューケース２１はバレル２７に固定される。バレル２７には第１シリンダー３６が形成される。距離センサー１０７と第１シリンダー３６との相対位置は既知である。反射板１０６は往復移動ロッド１０５に固定される。そして、反射板１０６はプランジャー３７と連動する。反射板１０６とプランジャー３７との相対位置も既知である。

距離センサー１０７と反射板１０６との距離を測定することにより、距離センサー１０７は第１シリンダー３６内のプランジャー３７の位置を検出する。この構成によれば、距離センサー１０７がプランジャー３７の位置を検出することができる。従って、正確にプランジャー３７を動作することができる。プランジャー３７の原点位置を正確に設定することができる。

第３実施形態
本実施形態は第１実施形態の材料送出装置１４に相当する材料送出装置を備える射出成形装置の例を紹介する。

図１４に示すように、射出成形装置１２０は、材料送出装置１２１と、成形型１２２と、支持部としての型支持部１２３と、型締装置１２４と、制御部１２５とを備える。材料送出装置１２１は第１実施形態の材料送出装置１４に相当する。

材料送出装置１２１は、可塑化部１２６、ノズル１２７、流路１２８、吸引部１２９、検出部１３１を有する。可塑化部１２６、ノズル１２７、流路１２８、吸引部１２９、検出部１３１はそれぞれ第１実施形態の可塑化部１５、ノズル１６、流路３１、吸引部３３、検出部４０に相当する。可塑化部１２６はフラットスクリュー１３２と、バレル１３３とを有する。バレル１３３に形成される流路１２８には、射出シリンダー１３４が接続される。射出シリンダー１３４は第１実施形態の第１シリンダー３６に相当する。材料送出装置１２１は、制御部１２５の制御下で、フラットスクリュー１３２の溝１３５に供給された樹脂ペレット１７を可塑化し、流動性を有するペースト状の可塑化材料１８を生成して流路１２８から吸引部１２９へと導く。

吸引部１２９は、射出シリンダー１３４、プランジャー１３６、ヨーク１３７、クランクピン１３８、モーター及び検出部としてのプランジャーモーター１３９を備える。プランジャー１３６は第１実施形態のプランジャー３７、連結ロッド３８、往復移動ロッド４５が合体した物に相当する。ヨーク１３７、クランクピン１３８、プランジャーモーター１３９は第１実施形態のヨーク４７、クランクピン４８、プランジャーモーター４１に相当する。

吸引部１２９は、射出シリンダー１３４内の可塑化材料１８をキャビティー１４１に射出する。制御部１２５の制御下で、ノズル１２７から射出される可塑化材料１８の射出量を吸引部１２９が制御する。射出シリンダー１３４は、バレル１３３の流路１２８に接続された略円筒状の部材であり、内部にプランジャー１３６を備える。プランジャー１３６は、射出シリンダー１３４の内部を摺動し、射出シリンダー１３４内の可塑化材料１８を材料送出装置１２１に接続されるノズル１２７に圧送する。プランジャー１３６はプランジャーモーター１３９により駆動される。

成形型１２２は可動金型１４２及び固定金型１４３を備える。成形型１２２は型支持部１２３により交換可能に保持される。可動金型１４２と固定金型１４３とは、互いに対面して設けられ、その間に成形品の形状に応じた空間であるキャビティー１４１が形成される。キャビティー１４１には吸引部１２９によって圧送された可塑化材料１８がノズル１２７を介して射出される。

型締装置１２４は金型駆動部１４４を備える。金型駆動部１４４は可動金型１４２と固定金型１４３との開閉を行う。制御部１２５の制御下で、型締装置１２４は金型駆動部１４４を駆動することにより、可動金型１４２を移動させて可動金型１４２と固定金型１４３とを開閉させる。

射出成形装置１２０は材料送出装置１２１と、成形型１２２を脱着可能に支持する型支持部１２３と、を有する。材料送出装置１２１は第１実施形態の材料送出装置１４に相当する。材料送出装置１２１のノズル１２７から可塑化材料１８が成形型１２２に向けて射出される。

この構成によれば、射出成形装置１２０は第１実施形態に記載の材料送出装置１４に相当する材料送出装置１２１を備える。材料送出装置１２１はプランジャー１３６の原点位置を正確に設定することができる。従って、射出成形装置１２０はプランジャー１３６の原点位置を正確に設定することができる材料送出装置１２１を備える装置とすることができる。その結果、射出成形装置１２０は成形型１２２に精度良く計量された可塑化材料１８を射出することができる。

尚、射出成形装置１２０は第２実施形態に記載の材料送出装置１０３に相当する材料送出装置１２１を備えても良い。この場合にも、射出成形装置１２０はプランジャー１３６の原点位置を正確に設定することができる材料送出装置１２１を備える装置とすることができる。その結果、射出成形装置１２０は成形型１２２に可塑化材料１８を精度良く計量して射出することができる。

３…ステージ、１４，１０３，１２１…材料送出装置、１５，１２６…可塑化部、１６，１２７…ノズル、１６ａ…ノズル開口、１７…材料としての樹脂ペレット、１８…可塑化材料、１９…造形物、２８…ヒーター、３１，１２８…流路、３４…圧力検出部、３６…シリンダーとしての第１シリンダー、３７，１３６…プランジャー、３９…スコッチヨーク機構、４０，１３１…検出部、４１，１３９…モーター及び検出部としてのプランジャーモーター、５４…圧力検出部としての圧力センサー、５９…報知部としての報知装置、６２…報知部としての出力装置、７５…検出部としての原点設定部、７６…検出部としての近似式演算部、１０７…検出部としての距離センサー、１２２…成形型、１２３…支持部としての型支持部、１２９…吸引部。

Claims (12)

1. 材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、
   ノズル開口を有し、前記可塑化材料を前記ノズル開口から外部に送出するノズルと、
   前記ノズル開口に連通し、前記可塑化材料が流れる流路と、
   前記流路に接続されたシリンダー内に前記可塑化材料を吸引するプランジャー、及び前記プランジャーを駆動するモーターを有する吸引部と、
   前記シリンダー内の前記プランジャーの位置を検出する検出部と、を備えることを特徴とする材料送出装置。
2. 請求項１に記載の材料送出装置であって、
   前記吸引部は、スコッチヨーク機構を介して、前記モーターの出力軸と前記プランジャーとが接続されていることを特徴とする材料送出装置。
3. 請求項２に記載の材料送出装置であって、
   前記検出部は、前記プランジャーに所定範囲の圧力が付加されている条件下で、前記プランジャーが所定の位置を保持する際の前記モーターのトルク値に基づいて、前記シリンダー内の前記プランジャーの位置を検出することを特徴とする材料送出装置。
4. 請求項３に記載の材料送出装置であって、
   前記検出部は、複数の前記トルク値に基づいて、前記シリンダー内の前記プランジャーの位置を検出することを特徴とする材料送出装置。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の材料送出装置であって、
   前記ノズルから送出される前記可塑化材料により造形物が造形され、
   前記造形物の造形が開始される前に、前記検出部が前記シリンダー内の前記プランジャーの位置検出を行うことを特徴とする材料送出装置。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の材料送出装置であって、
   取付けられていた前記吸引部の少なくとも一部が交換された後に、前記検出部が前記シリンダー内の前記プランジャーの位置検出を行うことを特徴とする材料送出装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の材料送出装置であって、
   前記吸引部の少なくとも一部が脱着された後に、前記検出部が前記シリンダー内の前記プランジャーの位置検出を行うことを特徴とする材料送出装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の材料送出装置であって、
   前記検出部は、前記可塑化材料の種類、前記可塑化部のヒーターの温度条件、前記可塑化部の流量の少なくともいずれかが、予め設定されていた条件と合致するか否かを検出することを特徴とする材料送出装置。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の材料送出装置であって、
   前記検出部は、前記プランジャーの一部も交換または脱着されていない状態で、ｎ回目の前記プランジャーの位置検出と、ｎ＋１回目の前記プランジャーの位置検出とで、検出値が所定値以上ずれている場合、報知部にアラートを報知させることを特徴とする材料送出装置。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の材料送出装置であって、
    前記流路内の前記可塑化材料の圧力を検出する圧力検出部を有し、前記圧力検出部の検出値が第１判定値以上第２判定値以下となる条件で、前記検出部が前記シリンダー内の前記プランジャーの位置検出を行うことを特徴とする材料送出装置。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の材料送出装置と、
    前記材料送出装置の前記ノズルから吐出された前記可塑化材料を受けるステージと、を備えることを特徴とする三次元造形装置。
12. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の材料送出装置と、
    成形型を脱着可能に支持する支持部と、を有し、
    前記材料送出装置の前記ノズルから前記可塑化材料を前記成形型に向けて射出することを特徴とする射出成形装置。

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