(57)【要約】【課題】適切な時期に保守部品の交換を行うことができる金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタの提供を図る。【解決手段】溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法であって、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品８０，９０，２００，３００を、前記金属溶融３Ｄプリンタが経過する時間により劣化する経時劣化タイプ(８０，９０)、前記金属溶融３Ｄプリンタが稼働している時間により劣化する稼働時間劣化タイプ(２００)、または、前記金属溶融３Ｄプリンタが造形している時間により劣化する造形時間劣化タイプ(３００)に分類し、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、分類された前記経時劣化タイプ、前記稼働時間劣化タイプまたは前記造形時間劣化タイプの設定時間に基づいて管理する。【選択図】図１０
2019198874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法であって、
前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、前記金属溶融３Ｄプリンタが経過する時間により劣化する経時劣化タイプ、前記金属溶融３Ｄプリンタが稼働している時間により劣化する稼働時間劣化タイプ、または、前記金属溶融３Ｄプリンタが造形している時間により劣化する造形時間劣化タイプに分類し、
前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、分類された前記経時劣化タイプ、前記稼働時間劣化タイプまたは前記造形時間劣化タイプの設定時間に基づいて管理する、
ことを特徴とする金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項２】
前記金属溶融３Ｄプリンタは、溶接トーチの溶材として供給される溶接ワイヤを溶融するアーク溶接を適用し、
前記経時劣化タイプに分類される保守部品は、前記アーク溶接に使用されるシールドガスを供給するガスホース、および、前記アーク溶接を行うために溶接機電源からの電力を供給する電力ケーブルを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項３】
前記稼働時間劣化タイプに分類される保守部品は、前記金属溶融３Ｄプリンタを制御する制御盤の冷却ファンを含み、
前記造形時間劣化タイプに分類される保守部品は、前記造形物を造形するための造形水槽からの排水をろ過する排水フィルタを含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項４】
前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を管理するのは、当該保守部品に対応した初期値を設定し、設定された前記初期値に基づいてカウンターのカウント結果に基づいて行う、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項５】
前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を管理するのは、当該保守部品の交換日および交換予告日に基づいて管理する、
ことを特徴とする請求項４に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項６】
前記経時劣化タイプまたは前記稼働時間劣化タイプに分類される保守部品の交換は、専任の保守員により行われ、
前記経時劣化タイプまたは前記稼働時間劣化タイプに分類される前記保守部品の初期値の再設定は、前記保守員により行われる、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項７】
前記造形時間劣化タイプに分類される保守部品の交換は、前記金属溶融３Ｄプリンタを運用する運用者により行われ、
前記造形時間劣化タイプに分類される前記保守部品の初期値の再設定は、前記運用者により行われる、
ことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項８】
さらに、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を追加するとき、追加する当該保守部品を前記経時劣化タイプ、前記稼働時間劣化タイプまたは前記造形時間劣化タイプに分類し、分類された前記経時劣化タイプ、前記稼働時間劣化タイプまたは前記造形時間劣化タイプの設定時間に基づいて管理する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項９】
さらに、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、交換日を過ぎると問題が発生する虞がある重要部品、または、交換日が過ぎても運用者の責任で前記金属溶融３Ｄプリンタを使用できる通常部品に分類し、
前記重要部品に対しては、当該重要部品の交換日を超過したら前記金属溶融３Ｄプリンタを停止して動作できないようにし、
前記通常部品に対しては、当該通常部品の交換日を超過したらメッセージ表示のみ行い、前記金属溶融３Ｄプリンタの動作を前記運用者に任せる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法。
【請求項１０】
溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理プログラムであって、コンピュータに、
前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、前記金属溶融３Ｄプリンタが経過する時間により劣化する経時劣化タイプ、前記金属溶融３Ｄプリンタが稼働している時間により劣化する稼働時間劣化タイプ、または、前記金属溶融３Ｄプリンタが造形している時間により劣化する造形時間劣化タイプに分類し、
前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、分類された前記経時劣化タイプ、前記稼働時間劣化タイプまたは前記造形時間劣化タイプの設定時間に基づいて管理する、処理を実行させる、
ことを特徴とする金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理プログラム。
【請求項１１】
溶接トーチの溶材として供給される溶接ワイヤを溶融するアーク溶接を適用し、前記溶接ワイヤを溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融３Ｄプリンタであって、
請求項１０に記載の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理プログラムを実行する前記コンピュータと、
前記保守部品管理プログラムを実行した前記コンピュータにより得られた、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品の管理に関する情報を表示するディスプレイと、を有する、
ことを特徴とする金属溶融３Ｄプリンタ。
【請求項１２】
前記経時劣化タイプに分類される保守部品は、前記アーク溶接に使用されるシールドガスを供給するガスホース、および、前記アーク溶接を行うために溶接機電源からの電力を供給する電力ケーブルを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の金属溶融３Ｄプリンタ。
【請求項１３】
前記稼働時間劣化タイプに分類される保守部品は、前記金属溶融３Ｄプリンタを制御する制御盤の冷却ファンを含み、
前記造形時間劣化タイプに分類される保守部品は、前記造形物を造形するための造形水槽からの排水をろ過する排水フィルタを含む、
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の金属溶融３Ｄプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、コンピュータで作った三次元データを設計図とし、その断面形状を積層することで三次元の造形物を造形する三次元積層造形装置(３Ｄプリンタ)が注目されている。ここで、３Ｄプリンタとしては、光造形法や粉末造形法、或いは、ＦＤＭ法(Fused Deposition Modeling：熱溶解積層法)等を利用した様々なものが提案され、また、実用化されている。
【０００３】
例えば、樹脂を使用する３Ｄプリンタでは、造形テーブル(ワークテーブル)の上に液状の樹脂を塗布し、紫外線を照射して硬化させた層を、何層にも渡って積み重ねることで三次元造形物を造形する光造形方式や、熱で溶融した樹脂を少量ずつ積み重ねる熱溶融積層方式が採用されている。また、樹脂を使用する３Ｄプリンタには、粉末の樹脂を一層ずつ撒き、その上に接着剤を吹き付けて固めることによって三次元造形物を造形する粉末固着方式を採用したものもある。
【０００４】
さらに、３Ｄプリンタの中には、金属製の三次元造形物を造形する金属溶融三次元積層造形装置(金属溶融３Ｄプリンタ)も実用化されている。この金属溶融３Ｄプリンタとしては、例えば、ワークテーブルの上に金属粉末を数十ミクロンの厚さで敷き詰めた後に、レーザー光を照射して焼結することによって一層分を形成し、これを繰り返すことによって金属造形物の造形を行っている。
【０００５】
しかしながら、金属粉末は、樹脂等と比べてかなり高価であるため、レーザー光を使用する金属溶融３Ｄプリンタにより造形した金属製の三次元造形物は高価になり、さらに、この方式の３Ｄプリンタ自体も高価なものとなる。そのため、金属溶融３Ｄプリンタは、例えば、樹脂等を使用する３Ｄプリンタと比較して、普及の妨げになっている。
【０００６】
また、近年、それほどの精度が要求されない金属製の三次元造形物を造形する金属溶融３Ｄプリンタとして、アーク溶接を適用した金属溶融積層方式のものが実用化されている。この金属溶融３Ｄプリンタは、金属製のワイヤ状の溶材(溶接ワイヤ)の先端でアーク放電を発生させて溶接ワイヤを溶融し、これをワークテーブルの上に積層することで金属製の三次元造形物を造形するものである。また、この金属溶融３Ｄプリンタにより造形された三次元造形物に対して、例えば、ＣＮＣ(Computerized Numerical Control)工作機械を使用して高精度の加工を行い、最終的な高精度の造形物(製品)を得るものも実用化されている。
【０００７】
ここで、本発明が適用されるアーク溶接を適用した金属溶融積層方式の金属溶融３Ｄプリンタ(金属溶融三次元積層造形装置)について説明する。図１は、アーク溶接を適用した金属溶融３Ｄプリンタの一例の全体構成を模式的に示す斜視図である。図１に示されるように、金属溶融３Ｄプリンタ５０の本体５１の上面５２には、制御ユニット１および造形を行う造形処理部４５の造形水槽６が設けられている。なお、本体５１の横方向をＸ軸方向、奥行方向をＹ軸方向、高さ方向をＺ軸方向とする。
【０００８】
造形水槽６の周囲には、溶接トーチ５をＸ軸方向に移動させるＸ軸アクチュエータ２、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸アクチュエータ４、および、Ｚ軸方向に移動させるＺ軸アクチュエータ３が設けられている。造形を行う溶接トーチ５は、Ｙ軸アクチュエータ４に取り付けられている。
【０００９】
金属溶融３Ｄプリンタ５０の本体５１の隣りには、溶接トーチ５に溶接ワイヤを供給するワイヤ供給装置７、溶接トーチ５にシールドガスを供給するシールドガスボンベ８、および、溶接トーチ５に電力を供給する溶接機電源９が設けられている。また、本体５１の内部には、造形時に造形水槽６内に冷却媒体(例えば、水)を供給する冷却媒体貯蔵タンク１０が設けられている。
【００１０】
図２は、図１に示す金属溶融３Ｄプリンタの造形処理部を模式的に示す斜視図であり、図２(a)は、金属溶融３Ｄプリンタ５０の造形処理部４５の構造を説明するためのものであり、図２(b)は、図２(a)に示す造形処理部４５におけるワークテーブル１２のＡ軸(Ｘ軸)を駆動するＡ軸駆動モータの位置を示すものである。
【００１１】
図２(a)に示されるように、溶接トーチ５の先端部は、造形水槽６の中に配置され、溶接トーチ５の先端部に対向する位置には、造形物が形成されるワークテーブル１２が設けられている。ワークテーブル１２は、Ａ軸１３によって造形水槽６の内部で垂直方向に回転できるようになっている。
【００１２】
図２(b)に示されるように、Ａ軸１３は、例えば、造形水槽６の両側で回転支持され、造形水槽６の外部に設けられたＡ軸駆動モータ１３Ｍにより回転駆動される。なお、Ａ軸１３を回転させると、ワークテーブル１２をＡ軸１３の回りに回転させてワークテーブル１２の傾きを制御することができる。すなわち、Ａ軸１３により、ワークテーブル１２の上面(水平面)を垂直にすることができる。
【００１３】
図３は、図１に示す金属溶融３Ｄプリンタを説明するための図であり、図３(a)は、図１に示す金属溶融３Ｄプリンタの動作を説明するためのものである。また、図３(b)は、図３(a)に示す造形水槽６の内部に設けられるワークテーブル１２およびベースプレート１５を示し、図３(c)は、図３(a)におけるワークテーブル１２およびベースプレート１５を拡大して示す図である。
【００１４】
図３(a)に示されるように、溶接トーチ５には、ワイヤ供給装置７から溶接ワイヤ２７が供給され、シールドガスボンベ８からガスホース８０を介してシールドガスが供給され、さらに、溶接機電源９から電力ケーブル９０を介して電力が供給されている。これにより、溶接トーチ５は、溶接ワイヤ２７の先端からのアーク放電により溶接ワイヤ２７を溶融することができるようになっている。
【００１５】
図３(a)および図３(b)に示されるように、造形水槽６の内部に設けられたワークテーブル１２の上には、ベースプレート１５が造形物を造形するための基台として設けられている。図３(c)に示されるように、ベースプレート１５は、スペーサ１６によってワークテーブル１２から離間された状態で、ワークテーブル１２に対して着脱可能として固定されている。図３(c)において、ベースプレート１５は、スペーサ１６を挿通させた固定具２６により、ワークテーブル１２に対して着脱可能として固定されているが、スペーサ１６は固定具で固定しなくてもよい。
【００１６】
ここで、ベースプレート１５は、溶接材料と溶接可能な板材である。また、ワークテーブル１２とベースプレート１５を離間させる理由は、ワークテーブル１２とベースプレート１５の間に冷却媒体ＣＷ(水)を通すためである。そして、溶接トーチ５は、ベースプレート１５の上に溶融した溶接ワイヤを積層して造形物を造形する。すなわち、溶接トーチ５がベースプレート１５の上に溶融した溶接ワイヤ２７を積層して造形物を造形する際、積層中の造形物が冷却媒体ＣＷで冷却されることになる。
【００１７】
冷却媒体ＣＷは、冷却媒体貯蔵タンク１０に貯蔵され、冷却ユニット３２によって冷却される。冷却媒体貯蔵タンク１０の内部の冷却媒体ＣＷは、ポンプ３０で汲み上げられ、流量制御弁３１で流量を調節して造形水槽６に供給される。また、造形水槽６の中で造形物を冷却して温度が高くなった冷却媒体ＣＷには、造形中の塵埃等が含まれるが、そのような塵埃等は排水フィルタ３００によりろ過され、その後、ポンプ３０’で吸い出され、流量制御弁３１’で流量を調節して冷却媒体貯蔵タンク１０に戻される。
【００１８】
なお、図３(c)に示されるように、溶接トーチ５によってベースプレート１５の上に造形物を造形する前において、造形水槽６内の液面ＷＬの高さは、ポンプ３０，３０’および流量制御弁３１，３１’により、ベースプレート１５の下面より高く、上面より低い位置に調整されている。そして、溶接トーチ５(溶接ワイヤ２７の先端)からベースプレート１５に対してアーク放電を行い、溶接ワイヤ２７を溶融および凝固させることでベースプレート１５の上に溶融した溶接ワイヤ２７を積層して造形物を造形する。ここで、積層させた部分は溶接ビードと呼ばれる。また、ベースプレート１５の上に溶融金属が積層される毎に、冷却媒体ＣＷがポンプ３０を介して造形水槽６の内部に供給され、積層された金属を冷却する。
【００１９】
図４は、ベースプレート上に造形物が造形される様子を説明するための図であり、図３(c)に示すベースプレート１５の上に、溶接トーチ５および溶接ワイヤ２７によって造形物１８が造形されていく様子を示すものである。なお、造形物１８の造形中において、冷却媒体ＣＷの液面ＷＬは、造形物１８の溶接面ＷＳに対して、一定の距離Ｈだけ低くなるように流量制御弁３１，３１’によって制御される。
【００２０】
図５は、造形物の造形が終了した状態を説明するための図であり、前述した図３(a)に対応するものである。すなわち、図５に示されるように、金属溶融３Ｄプリンタ５０の造形水槽６における造形が終了すると、ベースプレート１５の上には、造形が終了した造形物１８ができあがっている。すなわち、ベースプレート１５の上に造形物１８ができあがり、造形物１８の温度が下がると、冷却媒体ＣＷは、ポンプ３０’により排水フィルタ３００および流量制御弁３１’を介して冷却媒体貯蔵タンク１０に戻される。
【００２１】
図６は、金属溶融３Ｄプリンタにより造形された造形物から最終的な製品(造形物)を得る様子を説明するための図であり、図５のようにして得られた造形物１８から、例えば、切削加工機(ＣＮＣ工作機械)を使用して二次加工を行い、最終的な製品を得る様子を説明するためのものである。
【００２２】
ここで、図６(a)は、図５に示す金属溶融３Ｄプリンタ５０の造形水槽内６のワークテーブル１２から造形物１８およびベースプレート１５を取り出した状態を示す斜視図、図６(b)は、図６(a)の側面図、そして、図６(c)は、図６(a)に示すベースプレート１５を切削加工機に取り付けて切削工具で切削加工する様子を示す側面図である。さらに、図６(d)は、図６(a)に示す造形物１８およびベースプレート１５の切削加工後の状態を示す斜視図、図６(e)は、図６(d)の側面図、そして、図６(f)は、ベースプレート１５から切り取られた最終的な(完成品の)造形物１８Ｐを示す斜視図である。
【００２３】
図６(a)および図６(b)に示されるように、金属溶融３Ｄプリンタ５０により造形された造形物１８は、造形水槽６からベースプレート１５と共に取り出される。この取り出されたベースプレート１５は、例えば、切削加工機(図示しない)に取り付けられ、図６(c)に示されるように、切削加工機の切削工具１９により造形物１８の表面が切削加工される。
【００２４】
図６(d)および図６(e)に示されるように、ベースプレート１５の上の造形物１８の切削加工が終了した後、例えば、切削加工が終了した造形物１８(１８Ｐ)をベースプレート１５の上からワイヤカット等で切り取り、図６(f)に示されるような最終的な造形物１８Ｐが得られることになる。
【００２５】
ところで、従来、金属溶融３Ｄプリンタとしては、様々な提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２０１７−１４４４４６号公報
【特許文献２】特開２０１７−１４４４４７号公報
【特許文献３】特開２０１１−０８３７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述したように、アーク溶接を適用した金属溶融積層方式の金属溶融３Ｄプリンタが研究・開発され、さらに、実用化されている。ところで、例えば、事務所等で使用されるプリンタにおいて、インクカートリッジやインクリボン等の交換時期は、実際のインク残量や用紙搬送距離の数値をプリンタ装置内部の不揮発性メモリに記憶すること等により、管理していた。
【００２８】
しかしながら、金属溶融３Ｄプリンタでは、様々な部品(保守部品)の交換を適切な時期に行うことができず、実際に故障が生じてから交換を行うために装置の停止時間が生じ、或いは、適切な時期に保守部品の交換を行うことが困難なため、まだ使える部品を交換するといった無駄が生じていた。
【００２９】
本発明の目的は、適切な時期に保守部品の交換を行うことができる金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明に係る一実施形態によれば、溶材を溶融して積層することで造形物を造形する金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法であって、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、前記金属溶融３Ｄプリンタが経過する時間により劣化する経時劣化タイプ、前記金属溶融３Ｄプリンタが稼働している時間により劣化する稼働時間劣化タイプ、または、前記金属溶融３Ｄプリンタが造形している時間により劣化する造形時間劣化タイプに分類し、前記金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、分類された前記経時劣化タイプ、前記稼働時間劣化タイプまたは前記造形時間劣化タイプの設定時間に基づいて管理する金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法が提供される。
【発明の効果】
【００３１】
開示の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタによれば、適切な時期に保守部品の交換を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、アーク溶接を適用した金属溶融３Ｄプリンタの一例の全体構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す金属溶融３Ｄプリンタの造形処理部を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す金属溶融３Ｄプリンタを説明するための図である。
【図４】図４は、ベースプレート上に造形物が造形される様子を説明するための図である。
【図５】図５は、造形物の造形が終了した状態を説明するための図である。
【図６】図６は、金属溶融３Ｄプリンタにより造形された造形物から最終的な製品(造形物)を得る様子を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの一実施例の全体構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す金属溶融３Ｄプリンタの造形処理部を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一例における登録交換部品の属性項目を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一例における保守部品登録ファイルを説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一例における劣化タイプ別カウントロジックを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタの実施形態を、添付図面を参照して詳述する。図７は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの一実施例の全体構成を示す斜視図であり、図８は、図７に示す金属溶融３Ｄプリンタの造形処理部を示す斜視図である。ここで、図７に示す金属溶融３Ｄプリンタ６０および図８に示す造形処理部５５は、前述した図１に示す金属溶融３Ｄプリンタ５０および図２に示す造形処理部４５に対応するものであり、実質的に同等の機能を有している。
【００３４】
すなわち、図７に示す金属溶融３Ｄプリンタ６０は、図１〜図５を参照して説明した金属溶融３Ｄプリンタ５０により造形物１８を造形する機能を有し、さらに、図６を参照して説明したように、金属溶融３Ｄプリンタ６０により造形された造形物１８から、例えば、切削加工機(ＣＮＣ工作機械)を使用して二次加工を行うことで、最終的な製品(１８Ｐ)を得ることもできる。なお、図７および図８において、図１〜図５を参照して説明したのと同様の個所(部品)には、同じ参照符号を付している。
【００３５】
図７において、参照符号８０は、アーク溶接を適用した金属溶融３Ｄプリンタ６０において、アーク溶接に使用されるシールドガスを供給するガスホース、９０は、アーク溶接を行うために溶接機電源９からの電力を供給する電力ケーブル、そして、１００は、例えば、本発明に係る保守部品管理プログラムの一実施例を実行するコンピュータ(制御ユニット)１により得られた、金属溶融３Ｄプリンタの保守部品の管理に関する情報、例えば、保守部品の交換日や交換予告日等を表示するディスプレイを示す。
【００３６】
また、図７において、参照符号６１は、トーチケーブルの曲率を大きく保持するスペースの確保および保持部品を実装するためのトーチケーブルサポート部、６２は、金属溶融３Ｄプリンタ６０(装置)の状態を表示する積層信号灯、そして、６３は、非常停止スイッチを示す。さらに、参照符号６４は、電磁ロックを備えた正面扉、６５は、溶接電源のノイズを抑制するノイズフィルタ、そして、６６は、冷却媒体貯蔵タンク１０の水位を示す水位メータを示す。なお、積層信号灯６２は、例えば、アラーム発生時に赤点灯するようになっており、また、正面扉６４は、例えば、装置通電時のアプリ操作により開錠できるようになっている。
【００３７】
図８において、参照符号２０は、金属溶融３Ｄプリンタ６０を制御する制御盤、２００は、制御盤２０を冷却するための冷却ファン、そして、３００は、造形水槽６からの排水(冷却媒体ＣＷ：例えば、水)を冷却媒体貯蔵タンク１０に戻す排水経路に設けられ、その排水の塵埃等をろ過する排水フィルタを示す。また、参照符号２１は、例えば、三相２００Ｖを入力して三相２００Ｖと単相１００Ｖを出力する配電盤、２２は、溶接により発生した金属粉を含む排気を集塵機等に接続して排出する排気ダクトを示す。
【００３８】
なお、図７および図８に示す金属溶融３Ｄプリンタおよび造形処理部は、単なる例であり、様々な変形および変更が可能なのはいうまでもない。また、以下の記載では、交換を行う保守部品として、金属溶融３Ｄプリンタ６０におけるガスホース８０，電力ケーブル９０、冷却ファン２００および排水フィルタ３００を例として説明するが、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタの適用において、保守部品は、これら例示したものに限定されないのはもちろんである。
【００３９】
本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一実施例によれば、金属溶融３Ｄプリンタ６０(５０)の保守部品、例えば、アーク溶接に使用されるシールドガスを供給するガスホース８０，アーク溶接を行うために溶接機電源９からの電力を供給する電力ケーブル９０，金属溶融３Ｄプリンタ６０を制御する制御盤２０を冷却する冷却ファン２００、および、造形物１８を造形するための造形水槽６からの排水をろ過する排水フィルタ３００は、それぞれの劣化に基づいて、経時劣化(経年劣化)タイプ、稼働時間劣化(装置稼働劣化)タイプ、または、造形時間劣化タイプに分類される。
【００４０】
ここで、経時劣化タイプは、金属溶融３Ｄプリンタが経過する時間により劣化するものであり、稼働時間劣化タイプは、金属溶融３Ｄプリンタが稼働している時間により劣化するものであり、そして、造形時間劣化タイプは、金属溶融３Ｄプリンタが造形している時間により劣化するものであある。具体的に、例えば、ガスホース８０および電力ケーブル９０は、経時劣化タイプに分類され、冷却ファン２００は、稼働時間劣化タイプに分類され、そして、排水フィルタ３００は、造形時間劣化タイプに分類される。
【００４１】
上述した保守部品(８０，９０，２００，３００)の管理は、その保守部品に対応した初期値を設定し、設定された初期値に基づいてカウンターのカウント結果に基づいて行うことができる。また、保守部品の管理は、その保守部品の交換日および交換予告日に基づいて管理することができる。すなわち、経時劣化、稼働時間劣化および造形時間劣化の劣化タイプごとの経過日数をカウントロジックによって認識し、それぞれの交換部品単位でコンピュータ(制御ユニット)１内のレジストリに経過日数を書き込んでカウントすることにより、それぞれの交換部品単位で交換時期を管理することができる。なお、部品交換後は、例えば、その部品交換を行った保守員または運用者が交換した部品の経過日数を初期化する。
【００４２】
すなわち、経時劣化タイプまたは稼働時間劣化タイプに分類される保守部品(８０，９０，２００)の交換は、例えば、専任の保守員により行うのが好ましく、さらに、その保守部品を交換した後、経時劣化タイプまたは稼働時間劣化タイプに分類される保守部品の初期値の再設定も保守員により行うのが好ましい。これは、例えば、経時劣化タイプまたは稼働時間劣化タイプに分類される保守部品の交換および初期値の再設定は、例えば、安全性等の問題を発生する虞があるため、保守員が行うのが好ましいと考えられるからである。なお、保守員としては、例えば、金属溶融３Ｄプリンタを製造したメーカから派遣されるサービスマン等である。
【００４３】
また、造形時間劣化タイプに分類される保守部品(３００)の交換は、例えば、金属溶融３Ｄプリンタを運用する運用者(ユーザ)により行うのが好ましく、さらに、その保守部品を交換した後、造形時間劣化タイプに分類される保守部品の初期値の再設定も運用者により行うのが好ましい。これは、造形時間劣化タイプに分類される保守部品の交換および初期値の再設定は、例えば、安全性等の問題を発生する虞が小さく、また、その交換も頻繁に行う必要があるため、運用者が行うのが好ましいと考えられるからである。なお、運用者としては、例えば、金属溶融３Ｄプリンタを運用する企業の社員であって、例えば、製造メーカが行う研修を終了した従業員等である。
【００４４】
さらに、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の他の実施例によれば、金属溶融３Ｄプリンタの保守部品を、例えば、交換日を過ぎると問題が発生する虞がある重要部品、または、交換日が過ぎても運用者の責任で金属溶融３Ｄプリンタを使用できる通常部品に分類して、その保守部品の管理を行うことができる。ここで、例えば、重要部品に対しては、その重要部品の交換日を超過したら金属溶融３Ｄプリンタ(装置)を停止して動作できないように制御し、また、通常部品に対しては、その通常部品の交換日を超過したらメッセージ表示のみ行い、金属溶融３Ｄプリンタの動作を運用者に任せるように制御することもできる。
【００４５】
以上において、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法は、例えば、図７に示すコンピュータ(図１に示す制御ユニット)１に実行させる保守部品管理プログラムとして実施することができる。ところで、上述した本実施例の金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法において、管理を行う保守部品を追加する場合、その追加する保守部品を、前述した経時劣化タイプ，稼働時間劣化タイプまたは造形時間劣化タイプに分類し、分類された経時劣化タイプ，稼働時間劣化タイプまたは造形時間劣化タイプの設定時間に基づいて管理するだけでよい。
【００４６】
これは、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理プログラムの実施例において、追加する保守部品を含めた新たなプログラムを作成することなく、単に、追加する保守部品を経時劣化タイプ，稼働時間劣化タイプまたは造形時間劣化タイプに分類し、それらの設定時間に基づいて管理を行うだけでよいことになる。例えば、追加する保守部品を含む新たなプログラムを開発または外注することなく、簡単な変更のみで実現可能である。
【００４７】
このように、上述した実施例によれば、金属溶融３Ｄプリンタにおいて、装置(金属溶融３Ｄプリンタ)の保守部品の交換時期を、例えば、コンピュータ１で実行する専用の制御アプリケーション(保守部品管理プログラム)で管理することができる。すなわち、保守部品には、経年(経時)で劣化するもの、装置の稼働時間(装置の電源がオンしている時間)で劣化するもの、および、実際に造形物を造形する造形時間で劣化するものがあり、それぞれの劣化タイプごとに経過時間(経過日数)をカウントすることにより、各保守部品の交換時期を適切に管理することができる。また、アプリケーションを大幅に変更することなく、単に、保守部品の登録ファイルを編集するだけで、交換時期を管理したい保守部品を追加(登録)することが可能になる。
【００４８】
次に、図９〜図１１を参照して、上述した本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法(保守部品管理プログラム)の適用を詳述する。図９は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一例における登録交換部品の属性項目を説明するための図である。
【００４９】
図９に示されるように、属性としては、「交換日」，「交換予告日」，「劣化タイプ」、「カウンター初期化」および「重要／通常部品」を考えることができる。「交換日」は、部品(保守部品)を交換する日数であり、例えば、その部品を２年で交換する場合には、コンピュータ１(保守部品管理プログラム)に対して“７３０”で登録する。また、「交換予告日」は、交換日の前に予告を出す日であり、その部品を手配してから納入されて交換可能になるまでの日数(手番手番)を考慮し、例えば、交換日の３０日前に予告したい場合には、“３０”で登録する。
【００５０】
「劣化タイプ」としては、『経時劣化(経年劣化)』，『稼働時間劣化(装置稼働劣化)』および『造形時間劣化』を考えることができる。『経時劣化(タイプ)』には、経時(経年)で劣化する交換部品が分類され、経年で日数をカウントすることにより、その経時劣化を認識することができる。また、『稼働時間劣化(タイプ)』には、例えば、装置(金属溶融３Ｄプリンタ)の電源オンで劣化する交換部品が分類され、例えば、アプリケーションの起動時間で日数をカウントすることにより、その稼働時間劣化を認識することができる。さらに、『造形時間劣化(タイプ)』には、造形すると劣化する交換部品が分類され、例えば、装置の造形時間で日数をカウントすることにより、その造形時間劣化を認識することができる。
【００５１】
「カウンター初期化」としては、『保守員のみ初期化可能(アプリケーションを保守モードで起動する)』と『運用中に初期化可能』を考えることができる。『保守員のみ初期化可能』とは、部品を交換した後のカウンター初期化は保守員が実施することを意味し、『運用中に初期化可能』とは、部品を交換した後のカウンター初期化は運用者が実施することを意味する。なお、保守員としては、例えば、金属溶融３Ｄプリンタを製造したメーカから派遣されるサービスマン等であり、運用者としては、金属溶融３Ｄプリンタを運用する企業の社員であって、例えば、製造メーカが行う研修を終了した従業員等であるのは、前述したとおりである。
【００５２】
「重要／通常部品」としては、『重要部品』および『通常部品』を考えることができる。『重要部品』は、例えば、交換日を超過した時にアラームを発し装置を使用できなくすることができ、例えば、交換日を過ぎると問題(例えば、事故等)が発生する虞れがある部品を登録する。また、『通常部品』は、例えば、交換日を超過した時にメッセージ表示のみ行い、交換はユーザーに任せることができ、例えば、交換日を過ぎてもユーザー責任で装置が使用できる部品を登録する。
【００５３】
図１０は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一例における保守部品登録ファイルを説明するための図である。ここで、図１０(a)は、保守部品登録ファイルの登録例を示し、図１０(b)は、通常運用中(運用者が操作可能)の表示例を示し、図１０(c)は、保守モード(保守員が保守モードでアプリケーションを起動したとき：保守員のみ操作可能)の表示例を示す。
【００５４】
図１０(a)に示されるように、ガスホース８０および電力ケーブル９０は、『経時劣化(タイプ)』に分類され、「交換日」は“７３０日(２年)”、「交換予告日」は“３０日(交換日の３０日前)”、そして、カウンターの初期化は保守員が行うように設定(登録)されている。なお、ガスホース８０および電力ケーブル９０は、上述した『重要部品』として登録されている。
【００５５】
また、冷却ファン２００は、『稼働時間劣化(タイプ)』に分類され、「交換日」は“３６５日(１年)”、「交換予告日」は“２０日”、そして、カウンターの初期化は保守員が行うように登録されている。なお、冷却ファン２００は、上述した『通常部品』として登録されている。さらに、排水フィルタ３００は、『造形時間劣化(タイプ)』に分類され、「交換日」は“２０日”、「交換予告日」は“２日”、そして、カウンターの初期化は運用者が行うように登録されている。なお、排水フィルタ３００も、冷却ファン２００と同様に、『通常部品』として登録されている。
【００５６】
図１０(b)に示されるように、例えば、通常運用中において、運用者は、排水フィルタ３００のカウンターの初期化のみ可能となっており、ガスホース８０(電力ケーブル９０)並びに冷却ファン２００に関しては、初期化できない。すなわち、運用者は、『造形時間劣化』に分類される排水フィルタを交換することができるが、『経時劣化』に分類されるガスホース(電力ケーブル)並びに『稼働時間劣化』に分類される冷却ファンを交換できないようにされているため、排水フィルタのカウンターの初期化のみ可能で、ガスホース(電力ケーブル)および冷却ファンのカウンターの初期化はできないようになっている。
【００５７】
これに対して、図１０(c)に示されるように、例えば、保守員が保守モードでアプリケーションを起動すると、全ての部品(ガスホース(電力ケーブル)，冷却ファンおよび排水フィルタ)のカウンターの初期化を行うことができるようになっている。
【００５８】
図１１は、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法の一例における劣化タイプ別カウントロジックを説明するための図である。ここで、図１１(a)は、保守部品の管理に必要な情報(装置(金属溶融３Ｄプリンタ)の稼働総時間ＴＴＳと造形総時間ＴＴＺ)を示し、図１１(b)は、劣化タイプ別のロジック(部品ごと：ｘ＝１，２，３，…)を示すものである。
【００５９】
図１１(a)に示されるように、装置稼働総時間ＴＴＳに対して、初回起動時には『０』をレジストリに登録し、造形総時間ＴＴＺに対しても、初回起動時には『０』をレジストリに登録する。ここで、装置稼働総時間ＴＴＳおよび造形総時間ＴＴＺにおいて、カウンターの初期化は不可とされている。また、運用中において、アプリ(アプリケーション：保守部品管理プログラム)起動中におけるレジストリの値の更新に関して、装置稼働総時間ＴＴＳは、一定時間間隔で、((現在日時)−(レジストリ最終更新日時))の値をＴＴＳに足し込んでレジストリ値を更新し、造形総時間ＴＴＺは、造形実行完了後に造形時間をＴＴＺに足し込み、一定時間間隔でレジストリ値を更新する。
【００６０】
次に、図１１(b)に示されるように、経時劣化(ＢＫｘ)に対して、初回起動時(新たな部品の追加登録時も含む)にはアプリ初回起動時の日時をレジストリに登録し、稼働時間劣化(ＢＳｘ)に対して、初回起動時には『０』をレジストリに登録し、造形時間劣化(ＢＺｘ)に対して、初回起動時には『０』をレジストリに登録する。また、部品交換後のカウンターの初期化に関して、経時劣化(ＢＫｘ)では、初期化時の日時をレジストリに登録し、稼働時間劣化(ＢＳｘ)では、初期化時の装置稼働総時間ＴＴＳをレジストリに登録し、造形時間劣化(ＢＺｘ)では、初期化時の造形総時間ＴＴＺをレジストリに登録する。
【００６１】
さらに、運用中におけるチェック方法に関して、経時劣化(ＢＫｘ)，稼働時間劣化(ＢＳｘ)および造形時間劣化(ＢＺｘ)では、それぞれ一定時間間隔で以下のようなチェックを行う。すなわち、ＢＫｘ(経時劣化)では、(現在日時−(ＢＫｘ))＞(交換日)ならば、部品の交換を通知し、(現在日時−(ＢＫｘ))＞(交換日−予告日)ならば、部品の交換予告を通知する。また、ＢＳｘ(稼働時間劣化)では、((ＴＴＳ)−(ＢＫｘ))＞(交換日)ならば、部品の交換を通知し、((ＴＴＳ)−(ＢＫｘ))＞(交換日−予告日)ならば、部品の交換予告を通知する。そして、ＢＺｘ(造形時間劣化)では、((ＴＴＺ)−(ＢＺｘ))＞(交換日)ならば、部品の交換を通知し、((ＴＴＺ)−(ＢＺｘ))＞(交換日−予告日) ならば、部品の交換予告を通知する。
【００６２】
ここで、部品の交換および交換予告の通知は、例えば、図７に示す金属溶融３Ｄプリンタ６０におけるディスプレイ１００に表示する等により行う。また、部品の交換および交換予告の通知としては、所定の音声やアラーム音を発し、或いは、表示ボタンの点灯等の知られている様々な手法を適用することができる。さらに、例えば、前述した重要部品の交換(交換予告)については、他の通常部品とは異なるアラーム等を発生するようにしてもよい。なお、図９〜図１１を参照した説明は、単なる例であり、本発明に係る金属溶融３Ｄプリンタの保守部品管理方法および保守部品管理プログラム、並びに、金属溶融３Ｄプリンタの適用は、上述したものに限定されないのはもちろんである。
【００６３】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６４】
１    制御ユニット
２    Ｘ軸アクチュエータ
３    Ｚ軸アクチュエータ
４    Ｙ軸アクチュエータ
５    溶接トーチ
６    造形水槽
７    ワイヤ供給装置
８    シールドガスボンベ
９    溶接機電源
１０    冷却媒体貯蔵タンク
１２    ワークテーブル
１３    Ａ軸
１５    ベースプレート
１６    スペーサ
１８，１８Ｐ    造形物
１９    切削工具
２０    制御盤
２７    溶接ワイヤ
３０，３０’    ポンプ
３１，３１’    流量制御弁
３２    冷却ユニット
４５，５５    造形処理部
５０，６０    金属溶融３Ｄプリンタ
６１    トーチケーブルサポート部
６２    積層信号灯
６３    非常停止スイッチ
６４    正面扉
６５    ノイズフィルタ
６６    水位メータ
８０    ガスホース
９０    電力ケーブル
１００    ディスプレイ
２００    冷却ファン
３００    排水フィルタ
ＣＷ    冷却媒体(水)
ＷＬ    液面
ＷＳ    溶接面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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