TWI491493B - 熔融沉積快速成型裝置及其成型方法 - Google Patents

Description

熔融沉積快速成型裝置及其成型方法

本發明涉及一種熔融沉積快速成型裝置，特別是關於熔融沉積快速成型裝置形成物體之方法。

熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，FDM)又叫熔絲沉積，是將成型材料加熱融化，通過具有微細噴嘴之噴頭擠噴出來。熱熔材料融化後從噴嘴噴出，沉積在製作面板或者前一層已固化之材料上，溫度低於固化溫度後開始固化，通過材料的層層堆積形成最終成品。

現有的熔融沉積快速成型裝置無法自動監測成型材料是否用完或是卡料，當成型材料不正常工作後，熔融沉積快速成型裝置仍舊會進行空打，既費時又費材料，因此，目前亟需一種成型材料不正常工作後能自動停止，並在不正常情況排除後自動續印之熔融沉積快速成型裝置。

本發明目的在於提供一種具有入料監測模組之熔融沉積快速成型裝置及其監測方法，能夠在成型材料缺料或未被正常輸送時，自動暫停列印，並在成型材料不正常之狀態消除後，自動繼續列印。

為達成上述目的，本發明提供一熔融沉積快速成型裝置，包括：一成型模組，進行快速成型；一入料監測模組，監測一成型材料是否缺料，並發送一成型材料狀態信號；以及一控制模組，接收成型材料狀態信號以控制成型模組繼續工作或暫停工作。

進一步的，在上述熔融沉積快速成型裝置中，進一步包括 用以輸送成型材料之一入料口，輸送成型材料，其中入料監測模組設置於入料口上。

進一步的，在上述熔融沉積快速成型裝置中，更包括：一人機界面模組，接收入料監測模組發出之成型材料狀態信號，並根據成型材料狀態信號顯示一提示資訊。

進一步的，在上述熔融沉積快速成型裝置中，其中，入料監測模組為一機械開關；舉例來說，機械開關包括一接觸彈片、一接觸點和一輸出端，當具有成型材料時，接觸彈片承受成型材料之壓力而與接觸點相接觸，當缺少成型材料時，接觸彈片與接觸點相分離；其中輸出端係根據成型材料具有與否以輸出相對應之成型材料狀態信號。

進一步的，在上述熔融沉積快速成型裝置中，所述入料監測模組為一光感應器；舉例來說，光感應器為一槽型光感應器，當具有成型材料時，槽型光感應器容置成型材料，當缺少成型材料時，槽型光感應器內並無成型材料；其中槽型光感應器係根據成型材料容置與否以輸出相對應之成型材料狀態信號。

進一步的，在上述熔融沉積快速成型裝置中，所述入料監測模組為一動作偵測器；舉例來說，動作偵測器監測成型材料運動與否以輸出相對應之一偵測信號。

此外，本發明另提供一種熔融沉積快速成型方法，包括下列步驟：監測一成型材料，並產生一成型材料狀態信號；以及根據成型材料狀態信號，控制一成型模組繼續工作或暫停工作；其中，當監測具有成型材料時，所產生之成型材料狀態信號為一成型材料充足信號；當監測缺少成型材料時，所產生之成型材料狀態信號為一成型材料不足信號。

與現有技術相比，本發明以入料監測模組監測成型材料是否處於正常之工作狀態，並向控制模組發送成型材料之狀態信號，控制模組根據狀態信號控制成型模組繼續列印或暫停列印；當成型材料在不正常 之工作狀態時，則自動暫停列印，在不正常狀態排除後，則自動繼續列印，從而避免成型模組空轉之情況發生，並減少卡料的時間，因此能有效提升工作效率。

1‧‧‧成型模組

2‧‧‧入料監測模組

20‧‧‧槽型光感應器

201‧‧‧槽

3‧‧‧控制模組

31‧‧‧接觸彈片

32‧‧‧接觸點

33‧‧‧輸出端

4‧‧‧成型材料

5‧‧‧產品

6‧‧‧人機界面模組

9‧‧‧熔融沉積快速成型裝置

OUT‧‧‧輸出端

VCC‧‧‧電源

GND‧‧‧接地端

R、R1、R2‧‧‧電阻

S1、S21、S22、S23‧‧‧步驟

第1圖係繪示本發明於一實施例具有入料監測模組之熔融沉積快速成型裝置之系統示意圖；第2圖係繪示本發明於一實施例具有入料監測模組之熔融沉積快速成型裝置之構造示意圖；第3圖係繪示本發明於一實施例之機械開關之電路示意圖；第4圖係繪示本發明於一實施例之機械開關之接觸彈片上有成型材料之示意圖；第5圖係繪示本發明於一實施例之機械開關之接觸彈片上無成型材料之示意圖；第6圖係繪示本發明於一實施例之光感應器之電路示意圖；第7圖係繪示本發明於一實施例之光感應器之剖面示意圖；第8圖係繪示本發明於一實施例之熔融沉積快速成型裝置之入料監測方法流程圖。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步之說明。

如第1圖及第2圖所示，本發明提供一種具有入料監測模組之熔融沉積快速成型裝置9，包括：成型模組1，用於進行快速成型，具體 的，成型模組1可包括加熱部件和列印噴頭；入料監測模組2，用於監測成型材料4是否缺料或正常輸出，也就是說，入料監測模組2是監測成型材料4是否處於正常之輸送狀態，並根據成型材料4是否缺料或是否正常輸出，向控制模組3發送一成型材料狀態信號；控制模組3，用於接收成型材料狀態信號以控制成型模組1繼續工作或暫停工作。例如，當控制模組3收到入料監測模組2發送關於成型材料4有料之成型材料狀態信號，則控制成型模組1繼續工作，當控制模組3收到入料監測模組2發送關於成型材料4缺料之成型材料狀態信號，則控制成型模組1暫停工作，並可提醒用戶補充成型材料4，待控制模組3重新收到入料監測模組2發送關於成型材料4有料之成型材料狀態信號時，控制模組3控制成型模組1繼續工作。如第2圖所示，在入料監測模組2監測到成型材料4有料時，成型模組1在z軸方向上提供融化後之成型材料4，並在x和y軸方向移動以生成產品5；在上述之實施例，成型材料4可以是絲狀之熱熔性材料。

在較佳之實施例，熔融沉積快速成型裝置9更包括用以輸送成型材料4之入料口，所述入料監測模組2設置於所述入料口上。具體的，可將熔融沉積快速成型裝置9之入料口作為成型材料4移動路徑上會經過之一個點，並在其上設置一個入料監測模組2；當成型材料4缺料時，明顯的，成型材料4不會經過入料口，入料監測模組2便能夠即時偵測到成型材料4缺料，並由控制模組3暫停成型模組1之成型工作，等待用戶補充成型材料4後，可以繼續完成先前之成型工作。

在較佳之實施例，熔融沉積快速成型裝置9更包括一人機界面模組6，其中，所述入料監測模組2，用於向人機界面模組6發送成型材料狀態信號；所述人機界面模組6，用於根據成型材料狀態信號顯示關於成型材料4之提示資訊。

在較佳之實施例，所述入料監測模組2為一機械開關。如第3圖、第4圖及第5圖所示之機械開關包括有電源VCC、電阻R、接地端GND、 接觸彈片31、接觸點32和輸出端33；由於入料監測模組2是設置於成型材料4會經過之入料口上，當有成型材料4時，接觸彈片31會承受成型材料4之壓力而與接觸點32相接觸，輸出端33便會輸出成型材料4有料之成型材料狀態信號；當沒有成型材料4時，接觸彈片31與接觸點32會互相分離，輸出端33便會輸出成型材料4缺料之成型材料狀態信號。具體的，當有成型材料4時，成型材料4壓著接觸彈片31，當沒有成型材料4時，接觸彈片31彈開，因此控制模組3可以根據機械開關之開閉狀態判斷是否缺料；舉例來說，具有成型材料4時，接觸彈片31與接觸點32接通，此時輸出端33之輸出為一低壓，當沒有成型材料4時，接觸彈片31與接觸點32未接通，此時輸出端33之輸出為一高壓。

在另一較佳之實施例，所述入料監測模組2為一光感應器，當然所述入料監測模組2也可以是監測成型材料4是否存在之其它種類感應器，舉例來說，入料監測模組2為一槽型光感應器20。如第6圖、第7圖所示，第6圖是本發明一實施例之槽型光感應器20之電路示意圖，而第7圖是本發明一實施例之槽型光感應器20之剖面示意圖，其中槽型光感應器20之電路包含有電源VCC，電阻R1、R2，輸出端OUT，接地端GND；當具有成型材料4時，成型材料4會容置於槽型光感應器20之槽201內，此時槽型光感應器20之輸出端OUT會輸出成型材料4有料之成型材料狀態信號；當沒有成型材料4時，槽型光感應器20之槽201內並無容置成型材料4，此時槽型光感應器20之輸出端OUT會輸出成型材料4缺料之成型材料狀態信號。舉例來說，成型材料4之直径為1.75公釐時，槽型光感應器20之槽201之寬度2公釐，電源VCC之輸出電壓為5伏特，當槽201內未容置有成型材料4時，輸出端OUT之電壓為4.5伏特到5伏特之間，當槽201容置有成型材料4時，輸出端OUT之電壓為0~4伏特，因此控制模組3可以根據接收到之電壓判斷是否缺料。

在另一較佳之實施例，所述入料監測模組2為一動作偵測器。所述動作偵測器用於監測成型材料4是否處於運動狀態，舉例來說，當 成型材料4處於運動狀態時，可視為成型材料4被正常輸送，此時動作偵測器會輸出成型材料4正常之成型材料狀態信號；當成型材料4處於靜止狀態時，可視為成型材料4未被正常輸送，此時動作偵測器會輸出成型材料4不正常之成型材料狀態信號；在本實施例，當成型材料4未被正常輸送時，成型模組1便會自動停止成型之工作，並在故障被排除、成型材料4回復到正常之輸送狀態時，成型模組1便會自動繼續成型之工作，避免發生缺料而機具空轉之狀況，達到節省時間又省材料之功效。

請參閱圖8，係繪示本發明之熔融沉積快速成型裝置之入料監測方法流程圖。如圖所示，本發明之熔融沉積快速成型裝置之入料監測方法，係用以監測並控制熔融沉積快速成型裝置，其包括以下步驟：步驟S1：以入料監測模組監測成型材料是否缺料或是否被正常輸送，亦即是否處於正常之輸送狀態，並根據監測結果向控制模組產生成型材料狀態信號；步驟S21：控制模組根據成型材料狀態信號，控制成型模組繼續工作或暫停工作。

在一較佳之實施例，步驟S1更包括下列步驟：步驟S22：入料監測模組向人機界面模組發送成型材料狀態信號；步驟S23：人機界面模組根據成型材料狀態信號，顯示一提示資訊。

在另一較佳之實施例，如第3圖、第4圖及第5圖所示，入料監測模組為一機械開關，此時步驟S1更包括下列步驟：當具有成型材料時，機械開關之接觸彈片承受成型材料之壓力而與接觸點相接觸，機械開關之輸出端便會輸出成型材料有料之成型材料狀態信號至控制模組；當成型材料缺料時，機械開關之接觸彈片與接觸點互相分離，機械開關之輸出端33便會輸出成型材料4缺料之成型材料狀態信號至控制模組。

在另一較佳之實施例，如第6圖、第7圖所示，入料監測模組為一槽型光感應器，此時步驟S1更包括下列步驟：當具有成型材料時，成型材料容置於槽型光感應器之槽內，此時槽型光感應器之輸出端會輸出成型材料有料之成型材料狀態信號至控制模組；當沒有成型材料時，槽型光感應器之槽內並無容置成型材料，此時槽型光感應器之輸出端會輸出成型材料缺料之成型材料狀態信號至控制模組。

在另一較佳之實施例，入料監測模組為一動作偵測器，入料監測模組監測成型材料是否被正常輸送並向控制模組發送一偵測信號，舉例來說，步驟S1更包括下列步驟：入料監測模組監測成型材料是否處於運動狀態，若是，代表成型材料之輸送狀態正常，則動作偵測器會輸出成型材料正常之成型材料狀態信號至控制模組；當成型材料不處於運動狀態時，動作偵測器會輸出成型材料不正常之成型材料狀態信號至控制模組。

綜上所述，本發明透過入料監測模組監測成型材料之輸送狀態是否正常，並向控制模組發送成型材料狀態信號，控制模組根據成型材料狀態信號控制成型模組繼續工作或暫停工作；當成型材料之狀態不正常時，控制模組會收到不正常之成型材料狀態信號，並使成型模組暫停列印，在故障被排除、成型材料回復到正常之輸送狀態時，成型模組便會自動繼續成型之工作，從而避免成型模組空轉之情況發生，並減少卡料時間，因而能有效提升工作效率。

在上述不同之實施例中，每個實施例之重點說明都是與其他實施例不同之處，各個實施方式間相同或相似部份互相參見即可。對於實施例公開之系統而言，由於與實施例公開之方法相對應，因此相關之處參見方法部份說明即可。

本領域之技術人員可以進一步意識到，結合本發明中所述之各元件及步驟，能以硬體、軟體或兩者之結合來實施，為了清楚說明硬體和軟體之可互換性，上述說明中已經按照功能一般性地描述了所需元件 之組成和步驟。本領域之技術人員在不同之需求下，以不同之方法或元件實現本發明之功能，不應認為超出本發明之範圍。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，而本發明之專利保護範圍當視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧成型裝置

2‧‧‧入料監測模組

3‧‧‧控制模組

6‧‧‧人機介面模組

9‧‧‧熔融沉積快速成型裝置

Claims (5)

1. 一種熔融沉積快速成型裝置，包括：一成型模組，進行快速成型；一入料監測模組，監測一成型材料是否處於正常輸送狀態，並發送一成型材料狀態信號；以及一控制模組，接收該成型材料狀態信號以控制該成型模組繼續工作或暫停工作；其中，該入料監測模組為一機械開關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熔融沉積快速成型裝置，更包括：一入料口，輸送該成型材料，其中該入料監測模組設置於該入料口上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之熔融沉積快速成型裝置，更包括：一人機界面模組，接收該入料監測模組發出之該成型材料狀態信號，並根據該成型材料狀態信號顯示一提示資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之熔融沉積快速成型裝置，其中該機械開關更包括：一接觸彈片、一接觸點和一輸出端，當具有該成型材料時，該接觸彈片承受該成型材料之壓力而與該接觸點相接觸，當缺少該成型材料時，該接觸彈片與該接觸點相分離；其中該輸出端係根據該成型材料具有與否以輸出相對應之該成型材料狀態信號。
5. 一種熔融沉積快速成型方法，包括下列步驟：監測一成型材料，並產生一成型材料狀態信號；以及根據該成型材料狀態信號，控制一成型模組繼續工作或暫停工作；其中，該成型材料狀態信號是根據該成型材料是否處於正常輸送狀態而有所不同；其中，該成型材料狀態信號是由一機械開關發出。