KR101966954B1 - Apparatus for supplying powder for manufacturing three dimensional shapes - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 관한 것으로서, 가공 헤드와, 속도 측정부와, 제어부를 포함한다. 가공 헤드는 용융풀에 공급되는 분말을 용융시키기 위한 레이저빔이 조사되는 레이저 조사부와, 레이저 조사부의 외측에 설치되고 용융풀에 공급되는 분말을 분사하는 분말 분사부를 구비한다. 속도 측정부는 가공 경로를 따라 가공 헤드의 이동속도를 측정한다. 제어부는 속도 측정부로부터 가공 헤드의 이동속도를 전달받아, 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우 가공 헤드 또는 분말 분사부를 상승시켜 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킨다.The present invention relates to a powder feeder for producing a three-dimensional shape, and includes a machining head, a velocity measuring section, and a control section. The processing head has a laser irradiation part irradiated with a laser beam for melting a powder supplied to the molten pool, and a powder jet part provided outside the laser irradiation part and for spraying powder supplied to the molten pool. The speed measuring section measures the moving speed of the machining head along the machining path. The control unit receives the moving speed of the machining head from the speed measuring unit, and when the moving speed of the machining head decreases, the machining head or the powder jetting unit is raised to reduce the amount of powder supplied to the molten pool.

Description

3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치{Apparatus for supplying powder for manufacturing three dimensional shapes}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a powder feeder for three-

본 발명은 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 관한 것으로서, 용융풀에 분말을 공급하면서 레이저빔을 조사하고 분말을 용착하여 분말층을 형성하는 작업을 반복하면서 3차원 형상을 제조하는데 이용되는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a powder supply device for producing a three-dimensional shape, and more particularly, to a powder supply device for producing a three-dimensional shape by repeating an operation of supplying a powder to a molten pool while irradiating a laser beam, To a powder feeder for the production of dimensional shapes.

일반적으로 3차원 프린터는 제조하고자 하는 제품의 CAD 데이터를 컴퓨터 상에서 한 방향으로 슬라이싱하고, 슬라이싱된 2차원 단면 형상을 순차적으로 프린팅하여 적층함으로써 3차원 형상을 제조하는 장치를 의미한다.Generally, a three-dimensional printer means a device for producing a three-dimensional shape by slicing CAD data of a product to be manufactured in one direction on a computer and sequentially printing and stacking sliced two-dimensional cross-sectional shapes.

3차원 프린터는 신제품을 시장에 출시하기 전에 시제품을 제작함으로써 실제 제품에 어떤 문제점이 있는지 검출 및 수정하기 위하여 주로 이용되었으나, 최근에는 3차원 프린팅 공정 및 소재 물성이 발전되어 3차원 프린터에 의해 제조된 제품의 내구성과 치수 정밀도가 향상되면서 그 이용분야가 점차 늘고 있는 실정이다.3D printers have been mainly used for detecting and correcting problems in actual products by producing prototypes before putting new products on the market. Recently, however, three-dimensional printers and materials have been developed, As the durability and dimensional accuracy of products are improved, the field of application is increasing.

3차원 프린터는 재료를 노즐 또는 오리피스를 통해서 선택적으로 압출하여 적층하는 방법, 잉크젯 헤드를 이용하여 재료 잉크를 떨어뜨려서 적층하는 방법, 자외선광 또는 레이저빔을 액체 수지 또는 도포된 분말 형태의 소재에 조사하여 경화 또는 용착하여 적층하는 방법, 잉크젯 헤드를 이용하여 액체 상태의 접착제를 분말 소재 위에 선택적으로 뿌려서 적층하는 방법, 레이저빔 또는 전자빔을 기저부 표면에 집속하여 만든 용융풀에 분말을 공급하여 분말층을 적층하는 방법 등으로 구분된다.A three-dimensional printer is a method in which a material is selectively extruded through a nozzle or an orifice to be laminated, a method in which a material ink is dropped by using an inkjet head, a method in which ultraviolet light or a laser beam is irradiated onto a liquid resin or a powder- A method in which a liquid adhesive is selectively sprayed onto a powder material by using an ink jet head and laminated; a method in which a powder is supplied to a molten pool formed by focusing a laser beam or an electron beam on a base surface, And the like.

도 1은 레이저빔(L)을 조사하여 공급되는 분말(P)을 용착하여 분말층(1)을 형성하는 방법에 있어서, 가공 헤드를 이용하여 분말층을 형성하는 종래의 방법을 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional method of forming a powder layer by using a machining head in a method of forming a powder layer 1 by welding a powder P to be supplied by irradiating a laser beam L .

도 1을 참조하면, 가공 헤드(10)는 레이저 조사부(11)와 분말 분사부(12)로 구성되는데, 레이저 조사부(11)는 기저부(2) 상에 형성된 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)을 용융시키기 위한 레이저빔(L)이 조사되고, 분말 분사부(12)는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)을 분사한다.1, the processing head 10 is composed of a laser irradiation unit 11 and a powder spraying unit 12. The laser irradiation unit 11 is a laser irradiation unit which is made up of a powder supplied to a molten pool 3 formed on a base 2 The laser beam L for melting the powder P is irradiated and the powder spraying unit 12 emits the powder P supplied to the molten pool 3. [

가공 헤드(10)를 일 방향으로 이동시키면서, 분말(P)을 기저부(2) 상에 형성된 용융풀(3)에 분사하고, 레이저빔(L)을 가공 헤드(10)에서 조사하여 분말층(1)을 용융해 고화시키는 동작을 반복함으로써, 분말층(1)을 다층으로 적층해 3차원 형상을 형성한다.The powder P is sprayed onto the molten pool 3 formed on the base 2 while the machining head 10 is moved in one direction and the laser beam L is irradiated from the machining head 10 to form the powder layer 1 is molten and solidified, the powder layer 1 is laminated in multiple layers to form a three-dimensional shape.

그러나, 종래에는 가공 경로를 따라 가공 헤드(10)가 이동하는 과정에서 가공 헤드(10)의 이동속도와 관계없이 용융풀(3)에 동일한 양의 분말(P)를 공급하는 방식을 채용하면서 분말층(1)의 높이가 부분적으로 달라지면서 분말층(1)의 표면이 평탄하지 않은 문제점이 있었다.However, in the conventional method, the same amount of powder P is supplied to the molten pool 3 regardless of the moving speed of the machining head 10 in the process of moving the machining head 10 along the machining path, The height of the layer 1 is partially changed and the surface of the powder layer 1 is not flat.

예를 들어 가공 경로가 직선부와 코너부로 조합되어 구성되어 있다면, 직선부에서는 가공 헤드(10)의 이동속도가 상대적으로 빠르고, 코너부에서는 가공 헤드(10)의 이동속도가 상대적으로 느리게 된다. 이와 같이 가공 헤드(10)의 이동속도가 빠른 위치(S1)와 느린 위치(S2)에 분말(P)을 동일하게 공급하게 되면, 가공 헤드(10)의 이동속도가 느린 위치(S2)에 적층되는 분말(P)의 양이 많아지면서 해당 위치에서의 분말층(1)의 높이가 상대적으로 높아진다.For example, if the machining path is formed by combining the straight line portion and the corner portion, the moving speed of the machining head 10 is relatively fast at the linear portion and the moving speed of the machining head 10 at the corner portion is relatively slow. When the powder P is equally supplied to the position S1 and the position S2 at which the moving speed of the machining head 10 is high and the machining head 10 moves at a high speed, The amount of the powder P increases and the height of the powder layer 1 at the corresponding position becomes relatively high.

3차원 형상을 형성하기 위해서는 분말층(1)을 다층으로 적층하게 되는데, 분말층(1)의 높이 편차가 동일한 위치에서 계속해서 반복적으로 쌓이게 되면, 최종적으로 제조되는 제품의 치수에 불량이 발생하게 된다.In order to form a three-dimensional shape, the powder layers 1 are laminated in multiple layers. When the height variations of the powder layers 1 are repeatedly accumulated at the same position, defects in the final product do.

또한, 이미 적층된 분말층(1) 일부의 높이가 상대적으로 높게 형성된 경우에도 동일한 양의 분말(P)을 계속해서 공급하게 되면, 최종적으로 제조되는 제품에서도 해당되는 부분의 높이가 상대적으로 높게 나타나면서 제품의 치수에 불량이 발생하게 된다.In addition, even when a part of the powder layer 1 already laminated is formed to have a relatively high height, if the same amount of the powder P is continuously supplied, the height of the part to be finally produced is relatively high The size of the product will be defective.

한국공개특허공보 제2016-0041871호(2016.04.18 공개, 발명의 명칭 : 레이저를 이용한 소재의 건조 소결장치 및 방법)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0041871 (published on Apr. 18, 201, entitled " Drying and sintering apparatus for material using laser)

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분말을 분사하는 가공 헤드의 이동속도 또는 분말층의 높이를 전달받아 용융풀에 공급되는 분말의 양을 제어함으로써, 분말층의 표면을 평탄하게 형성할 수 있고, 최종적으로 제조되는 제품의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling the movement speed of a processing head or a height of a powder layer by controlling the amount of powder supplied to a molten pool, It is an object of the present invention to provide a powder supply device for forming a three-dimensional shape capable of flatly forming a surface of a powder layer and improving dimensional accuracy of a product to be finally produced.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치는, 용융풀에 공급되는 분말을 용융시키기 위한 레이저빔이 조사되는 레이저 조사부와, 상기 레이저 조사부의 외측에 설치되고 상기 용융풀에 공급되는 분말을 분사하는 분말 분사부를 구비하는 가공 헤드; 가공 경로를 따라 상기 가공 헤드의 이동속도를 측정하는 속도 측정부; 및 상기 속도 측정부로부터 상기 가공 헤드의 이동속도를 전달받아, 상기 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우 상기 가공 헤드 또는 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a powder supply device for manufacturing a three-dimensional shape, comprising: a laser irradiation part irradiated with a laser beam for melting a powder supplied to a molten pool; A processing head having a powder spraying portion for spraying powder to be supplied to the molten pool; A speed measuring unit for measuring a moving speed of the machining head along a machining path; And a control unit that receives the moving speed of the machining head from the speed measuring unit and raises the machining head or the powder spray unit when the moving speed of the machining head decreases, thereby reducing the amount of powder supplied to the molten pool. And a control unit.

본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서, 상기 레이저빔은 상기 가공 헤드의 중앙부를 통해 상기 분말에 조사되어 상기 용융풀을 형성하고, 상기 분말은 상기 레이저빔의 둘레에서 상기 용융풀을 향해 경사지게 분사되며, 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킬 경우, 상기 분말이 수렴되는 분말 수렴점이 상기 용융풀의 표면보다 높게 배치될 수 있다.In the powder feeder for producing a three-dimensional shape according to the present invention, the laser beam is irradiated to the powder through a central portion of the processing head to form the molten pool, and the powder is melted When the amount of the powder to be supplied to the molten pool is reduced, the powder convergence point at which the powder is converged may be disposed higher than the surface of the molten pool.

본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서, 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 상하 방향으로 상대이동 가능하게 설치되고, 상기 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우, 상기 제어부는 상기 레이저 조사부에 대하여 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킬 수 있다.In the powder supply device for producing a three-dimensional shape according to the present invention, the laser irradiation part and the powder jet part are provided so as to be relatively movable in the vertical direction, and when the moving speed of the machining head decreases, The amount of the powder to be supplied to the molten pool can be reduced by raising the powder jetting part with respect to the irradiation part.

본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서, 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 일체로 형성되고, 상기 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우, 상기 제어부는 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부를 함께 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킬 수 있다.In the powder supply device for producing a three-dimensional shape according to the present invention, the laser irradiation part and the powder jet part are integrally formed, and when the moving speed of the machining head decreases, the control part controls the laser irradiation part and the powder jetting part So that the amount of the powder supplied to the molten pool can be reduced.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치는, 용융풀에 공급되는 분말을 용융시키기 위한 레이저빔이 조사되는 레이저 조사부와, 상기 레이저 조사부의 외측에 설치되고 상기 용융풀에 공급되는 분말을 분사하는 분말 분사부를 구비하는 가공 헤드; 가공 경로를 따라 기저부의 높이 또는 상기 분말이 용착되어 형성된 분말층의 높이를 측정하는 높이 측정부; 및 상기 높이 측정부로부터 상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이를 전달받아, 상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이가 증가할 경우 상기 가공 헤드 또는 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a powder supply device for manufacturing a three-dimensional shape, comprising: a laser irradiation part irradiated with a laser beam for melting a powder supplied to a molten pool; A processing head having a powder spraying portion for spraying powder to be supplied to the molten pool; A height measuring unit for measuring the height of the base portion along the processing path or the height of the powder layer formed by welding the powder; And the height of the base portion or the height of the powder layer is received from the height measuring portion, and when the height of the base portion or the height of the powder layer is increased, the processing head or the powder spray portion is raised to be supplied to the molten pool And a controller for reducing the amount of the powder.

본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서, 상기 레이저빔은 상기 가공 헤드의 중앙부를 통해 상기 분말에 조사되어 상기 용융풀을 형성하고, 상기 분말은 상기 레이저빔의 둘레에서 상기 용융풀을 향해 경사지게 분사되며, 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킬 경우, 상기 분말이 수렴되는 분말 수렴점이 상기 용융풀의 표면보다 높게 배치될 수 있다.In the powder feeder for producing a three-dimensional shape according to the present invention, the laser beam is irradiated to the powder through a central portion of the processing head to form the molten pool, and the powder is melted When the amount of the powder to be supplied to the molten pool is reduced, the powder convergence point at which the powder is converged may be disposed higher than the surface of the molten pool.

본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서, 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 상하 방향으로 상대이동 가능하게 설치되고, 상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이가 증가할 경우 상기 제어부는 상기 레이저 조사부에 대하여 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킬 수 있다.In the powder supply device for producing a three-dimensional shape according to the present invention, the laser irradiation part and the powder injection part are provided so as to be relatively movable in the vertical direction, and when the height of the base part or the height of the powder layer increases, The amount of the powder to be supplied to the molten pool can be reduced by raising the powder jetting part with respect to the laser irradiation part.

본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서, 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 일체로 형성되고, 상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이가 증가할 경우 상기 제어부는 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부를 함께 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시킬 수 있다.In the powder supply apparatus for producing a three-dimensional shape according to the present invention, the laser irradiation unit and the powder injection unit are integrally formed, and when the height of the base unit or the height of the powder layer increases, The amount of powder to be supplied to the molten pool can be reduced by simultaneously raising the powder jetting portion.

본 발명의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 따르면, 분말층의 표면을 평탄하게 형성할 수 있고, 최종적으로 제조되는 제품의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.According to the powder supply apparatus for producing the three-dimensional shape of the present invention, the surface of the powder layer can be formed flat, and the dimensional accuracy of the product finally produced can be improved.

또한, 본 발명의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 따르면, 분말층의 높이를 실시간으로 제어할 수 있다.Further, according to the powder supply apparatus for producing the three-dimensional shape of the present invention, the height of the powder layer can be controlled in real time.

도 1은 가공 헤드를 이용하여 분말층을 형성하는 종래의 방법을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 도 2의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 원리를 설명하기 위한 도시한 도면이고,
도 4는 도 2의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 가공 헤드의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 2의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서 가공 헤드의 변형례의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 도 6의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 원리를 설명하기 위한 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a conventional method of forming a powder layer using a machining head,
FIG. 2 is a view schematically showing a powder supply device for producing a three-dimensional shape according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a view for explaining the principle of the powder supply device for producing the three-dimensional shape of FIG. 2,
Fig. 4 is a view for explaining the operation state of the machining head of the powder supply apparatus for producing the three-dimensional shape of Fig. 2,
Fig. 5 is a view for explaining the operation state of the modification of the machining head in the powder supply device for producing the three-dimensional shape of Fig. 2,
6 is a view schematically showing a powder supply device for producing a three-dimensional shape according to another embodiment of the present invention,
Fig. 7 is a view for explaining the principle of the powder supply apparatus for producing the three-dimensional shape of Fig. 6; Fig.

이하, 본 발명에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a powder supply apparatus for producing a three-dimensional shape according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 원리를 설명하기 위한 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 가공 헤드의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치에 있어서 가공 헤드의 변형례의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a schematic view of a powder supply device for manufacturing a three-dimensional shape according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining the principle of a powder supply device for producing a three- Fig. 4 is a view for explaining the operating state of the machining head of the powder supply device for producing the three-dimensional shape of Fig. 2, and Fig. 5 is a view Fig. 8 is a view for explaining the operation state of a modified example of the head. Fig.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치(100)는, 용융풀에 분말을 공급하면서 레이저빔을 조사하고 분말을 용착하여 분말층을 형성하는 작업을 반복하면서 3차원 형상을 제조하는데 이용되는 것으로서, 가공 헤드(110)와, 속도 측정부(120)와, 제어부(130)를 포함한다.2 to 5, a powder feeder 100 for producing a three-dimensional shape according to the present embodiment includes an operation of irradiating a laser beam while supplying powder to a molten pool, and forming a powder layer by melting powder And includes a machining head 110, a velocity measuring unit 120, and a control unit 130. The machining head 110 is a three-dimensional shape.

상기 가공 헤드(110)는 레이저빔(L)을 조사하고, 분말(P)을 분사하는 것으로서, 레이저 조사부(111)와, 분말 분사부(112)를 구비한다.The processing head 110 is provided with a laser irradiation unit 111 and a powder spraying unit 112 for irradiating the laser beam L and spraying the powder P. [

레이저 조사부(111)는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)을 용융시키기 위한 레이저빔(L)이 조사된다. 레이저 조사부(111)는 가공 헤드(110)의 중앙부에 마련되고, 내부에는 레이저 출력부(미도시)에서 출력되어 전송되는 레이저빔(L)을 집광할 수 있는 집광 렌즈(미도시) 등이 설치될 수 있다.The laser irradiation unit 111 is irradiated with a laser beam L for melting the powder P supplied to the molten pool 3. The laser irradiation unit 111 is provided at the center of the processing head 110 and includes a condensing lens (not shown) or the like capable of condensing the laser beam L outputted from the laser output unit (not shown) .

분말 분사부(112)는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)을 분사하며, 레이저 조사부(111)의 외측에 설치된다. 외부에 별도로 설치된 분말 공급장치(미도시)로부터 공급되는 분말(P)은 분말 분사부(112)의 노즐(112a)을 경유하여 용융풀(3)로 분사된다. 용융풀(3)에 공급된 분말(P)에 레이저빔(L)이 조사되고, 조사되는 레이저빔(L)의 열에너지에 의해 분말(P)이 용착되면서 분말층(1)이 형성될 수 있다.The powder injecting section 112 injects the powder P supplied to the molten pool 3 and is installed outside the laser irradiating section 111. [ The powder P supplied from a powder supply device (not shown) provided separately on the outside is injected into the molten pool 3 via the nozzle 112a of the powder injection part 112. [ The powder layer 1 can be formed while the laser beam L is irradiated to the powder P supplied to the molten pool 3 and the powder P is deposited by the thermal energy of the irradiated laser beam L .

분말 분사부의 노즐(112a)은 레이저 조사부(111)의 둘레에 일정 각도 이격되게 배치되는 다수의 분사홀 형태로 형성될 수도 있고, 레이저 조사부(111)의 둘레를 감싸는 일종의 도넛 형태의 분사홀 형태로 형성될 수도 있다.The nozzle 112a of the powder jetting unit may be formed in a plurality of jetting holes arranged at a predetermined angle around the laser irradiating unit 111 or in the form of a donut-shaped jetting hole surrounding the laser irradiating unit 111 .

상기 속도 측정부(120)는 가공 경로를 따라 가공 헤드(110)의 이동속도를 측정한다.The speed measuring unit 120 measures the moving speed of the machining head 110 along the machining path.

본 명세서에서 가공 경로라 함은 최종적으로 제조되는 제품의 형상에 대응되게 형성되는 분말층(1)을 적층하기 위하여, 레이저빔(L)을 조사하고 분말(P)을 분사하면서 가공 헤드(110)를 이동시키는 경로를 의미한다. The processing path in this specification refers to a processing path in which the laser beam L is irradiated and the powder P is sprayed to the processing head 110 in order to stack the powder layer 1 formed to correspond to the shape of the final product, Quot ;.

앞서 설명한 바와 같이, 가공 헤드(110)는 전체 가공 경로 상에서 동일한 이동속도로 이동되지 않는다. 예를 들어 가공 경로가 직선부와 코너부로 조합되어 구성되어 있다면, 일반적으로 직선부에서는 가공 헤드(110)의 이동속도가 상대적으로 빠르고, 코너부에서는 가공 헤드(110)의 이동속도가 상대적으로 느릴 수 있다.As described above, the machining head 110 is not moved at the same moving speed on the entire machining path. For example, if the machining path is formed by combining the straight line portion and the corner portion, the moving speed of the machining head 110 is relatively fast at the linear portion, and the moving speed of the machining head 110 at the corner portion is relatively slow .

가공 헤드(110)가 가공 경로를 따라 이동하는 동안, 속도 측정부(120)는 가공 경로 상에서 가공 헤드(110)의 이동속도를 실시간 측정하고, 측정된 이동속도 데이터를 후술할 제어부(130) 측으로 전달한다.While the machining head 110 moves along the machining path, the velocity measuring unit 120 measures the moving velocity of the machining head 110 on the machining path in real time, and transmits the measured moving velocity data to the control unit 130 .

상기 제어부(130)는 속도 측정부(120)로부터 가공 헤드(110)의 이동속도를 전달받아, 가공 헤드(110)의 이동속도가 감소할 경우 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시킨다.The control unit 130 receives the moving speed of the machining head 110 from the speed measuring unit 120 and controls the flow rate of the powder P supplied to the molten pool 3 when the moving speed of the machining head 110 decreases. Reduce the amount.

가공 헤드(110)의 이동속도가 빠른 위치(S1)와 느린 위치(S2)에 분말(P)을 동일하게 공급하게 되면, 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 많아지면서 해당 위치에서의 분말층(1)의 높이가 상대적으로 높아질 수 있다.If the powder P is equally supplied to the position S1 and the position S2 at which the moving speed of the machining head 110 is fast and the position of the machining head 110 moves at the position S2 where the moving speed of the machining head 110 is low, 3, the height of the powder layer 1 at the corresponding position can be relatively increased.

따라서, 본 발명에서는 가공 헤드(110)의 이동속도가 빠른 위치(S1)에서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양보다 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치에서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시킴으로써, 가공 경로 전체에 걸쳐 분말층(1)의 높이를 평탄하게 구현할 수 있다.Therefore, in the present invention, in the position where the moving speed of the machining head 110 is slower than the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 at the position S1 at which the machining head 110 moves at a high speed, 3, the height of the powder layer 1 can be flatly realized over the entire processing path.

본 발명에서는 가공 헤드(110)의 이동속도가 감소할 경우 가공 헤드(110) 또는 분말 분사부(112)를 상승시킴으로써, 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the moving speed of the machining head 110 decreases, the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 is reduced by raising the machining head 110 or the powder jetting section 112 .

가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시키는 방법으로, 외부에 별도로 설치된 분말 공급장치(미도시)로부터 분말 분사부(112)에 공급되는 분말(P)의 양을 제어하는 방법을 고려할 수도 있다.In order to reduce the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 at the position S2 where the moving speed of the processing head 110 is low, the powder dispensing apparatus (not shown) A method of controlling the amount of the powder P to be supplied to the powder 112 may be considered.

그러나, 이러한 방법을 활용할 경우 가공 헤드(110)의 이동속도를 실시간으로 측정하는 순간과 외부에 설치된 분말 공급장치를 제어하여 분말 분사부(112)로부터 제어된 분말(P)의 양이 분사되는 순간 사이에 지연이 발생하면서, 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에 감소된 분말(P)의 양이 분사되지 못하고, 감소된 분말(P)의 양이 분사되어야 하는 위치를 지나친 후 다른 위치에 감소된 분말(P)의 양이 분사되는 문제점이 있다.However, when such a method is used, the instant at which the moving speed of the processing head 110 is measured in real time, and at the instant when the amount of the powder P controlled from the powder spraying unit 112 is injected The amount of the reduced powder P is not injected at the position S2 where the moving speed of the processing head 110 is slow and the amount of the reduced powder P is excessively increased There is a problem that the amount of the reduced powder (P) is injected at another position.

따라서, 가공 헤드(110)의 이동속도와 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 실시간으로 연계하기 위하여, 가공 헤드(110)의 이동속도를 측정하고 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에서는 곧바로 가공 헤드(110) 또는 분말 분사부(112)를 상승시킴으로써, 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시키는 것이 바람직하다.Therefore, in order to correlate the moving speed of the machining head 110 with the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 in real time, the moving speed of the machining head 110 is measured, It is preferable to reduce the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 by raising the machining head 110 or the powder jetting section 112 immediately at the low-speed position S2.

도 3을 참고하면, 레이저빔(L)은 가공 헤드(110)의 중앙부를 통해 분말(P)에 조사되어 용융풀(3)을 형성하고, 분말(P)은 레이저빔(L)의 둘레에서 용융풀(3)을 향해 경사지게 분사되면서, 기저부(2) 상에 분말층(1)을 형성하게 된다.3, the laser beam L is irradiated to the powder P through the central portion of the processing head 110 to form the molten pool 3, and the powder P is irradiated on the periphery of the laser beam L The powder layer 1 is formed on the base portion 2 while being inclined toward the molten pool 3.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 가공 헤드(110)의 이동속도가 빠른 위치(S1)에서는 레이저빔의 초점(LF)과, 분말 분사부(112)로부터 분사되는 분말(P)이 수렴되는 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)에 집중된다. 분말(P)은 레이저빔(L)의 둘레에서 하측을 향해 경사지게 분사되므로, 분말(P)이 수렴되는 분말 수렴점(PC)은 분말(P)이 공급되는 양이 상대적으로 높은 지점을 의미한다. 이와 같은 상태에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 많게 된다.3 (a), at the position S1 in which the moving speed of the machining head 110 is high, the focus LF of the laser beam and the powder P injected from the powder jetting section 112 The convergent point PC converging on the molten pool 3 is concentrated. The powder P is obliquely sprayed downward from the periphery of the laser beam L and therefore the powder converging point PC at which the powder P is converged means a point at which the amount of the powder P supplied is relatively high . In such a state, the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 becomes relatively large.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에서는 가공 헤드(110) 또는 분말 분사부(112)가 상승되면서 분말(P)이 수렴되는 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)의 표면보다 높게 배치된다. 분말 분사부(112)에서 분사된 분말(P)이 분말 수렴점(PC)에서 수렴된 후 분말 수렴점(PC)의 하측에서는 분산되므로, 분말 분사부(112)로부터 분사되는 분말(P)의 양은 동일할지라도 실제 용융풀(3)에 들어가는 분말(P)의 양은 상대적으로 적게 된다.3 (b), at the position S2 where the moving speed of the machining head 110 is slow, the powder in which the machining head 110 or the powder jetting section 112 is raised and the powder P is converged The convergence point PC is disposed higher than the surface of the molten pool 3. Since the powder P injected from the powder injecting section 112 is dispersed at the lower side of the powder convergence point PC after converging at the powder convergence point PC and the powder P is injected from the powder injecting section 112, The amount of the powder P actually entering the molten pool 3 is relatively small even though the amounts are the same.

따라서, 분말 수렴점(PC)의 위치 조정을 통해 가공 헤드(110)의 이동속도가 빠른 위치(S1)에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 상대적으로 많게 하고, 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 상대적으로 적게 함으로써, 가공 경로를 따라 형성되는 분말층(1)의 높이를 전체적으로 평탄하게 유지할 수 있다.The amount of the powder P supplied to the molten pool 3 is relatively increased at the position S1 where the moving speed of the machining head 110 is high through adjustment of the position of the powder convergence point PC, The amount of the powder P supplied to the molten pool 3 is relatively reduced at the position S2 where the moving speed of the powder layer 110 is slow so that the height of the powder layer 1 formed along the working path is made flat as a whole .

이후, 가공 헤드(110)의 이동속도가 다시 증가할 경우에는 가공 헤드(110) 또는 분말 분사부(112)를 하강시킴으로써, 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 증가시킬 수 있는 것은 당연하다.Thereafter, when the moving speed of the machining head 110 increases again, the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 can be increased by lowering the machining head 110 or the powder jetting section 112 It is natural to have.

본 실시예의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 가공 헤드는 아래와 같이 구성될 수 있다.The machining head of the powder supply device for producing the three-dimensional shape of the present embodiment can be configured as follows.

도 4를 참조하면, 가공 헤드(110)를 구성하는 레이저 조사부(111)와 분말 분사부(112)는 상하 방향으로 상대이동 가능하게 설치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the laser irradiating unit 111 and the powder spraying unit 112 constituting the machining head 110 can be installed so as to be relatively movable in the vertical direction.

가공 헤드(110)의 이동속도가 빠른 위치(S1)에서는 레이저 조사부(111)와 분말 분사부(112)가 동일한 높이에 배치되고, 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)에 집중되면서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 많게 된다. 가공 헤드(110)의 이동속도가 느린 위치(S2)에서는 레이저 조사부(111)에 대하여 분말 분사부(112)가 상승되고 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)의 표면보다 높게 배치되면서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 적게 된다.The laser irradiation unit 111 and the powder spraying unit 112 are disposed at the same height at the position S1 where the moving speed of the processing head 110 is high and the powder converging point PC is concentrated in the molten pool 3, The amount of the powder P supplied to the pool 3 becomes relatively large. At the position S2 where the moving speed of the machining head 110 is slow, the powder spraying section 112 is elevated with respect to the laser irradiation section 111 and the powder convergence point PC is arranged higher than the surface of the molten pool 3, The amount of the powder P supplied to the pool 3 becomes relatively small.

레이저 조사부(111)에 대하여 분말 분사부(112)를 승강시키는 구성은 레이저 조사부(111)와 분말 분사부(112) 사이에 직선운동유닛을 설치하여 구현할 수 있으며, 이러한 직선운동유닛에 관한 구조는 통상의 기술자에게 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.The structure for raising and lowering the powder spraying section 112 with respect to the laser irradiation section 111 can be realized by installing a linear motion unit between the laser irradiation section 111 and the powder spraying section 112. The structure of such a linear motion unit It is well known to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

한편, 가공 헤드(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다.On the other hand, the machining head 110 may be configured as shown in Fig.

도 5를 참조하면, 가공 헤드(110')를 구성하는 레이저 조사부(111')와 분말 분사부(112')는 일체로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the laser irradiating unit 111 'and the powder jetting unit 112', which constitute the processing head 110 ', may be integrally formed.

가공 헤드(110')의 이동속도가 빠른 위치(S1)에서는 레이저 조사부(111')와 분말 분사부(112')가 동일한 높이에 배치되고, 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)에 집중되면서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 많게 된다. 가공 헤드(110')의 이동속도가 느린 위치(S2)에서는 레이저 조사부(111')와 분말 분사부(112')가 함께 상승되고 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)의 표면보다 높게 배치되면서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 적게 된다.The laser irradiating unit 111 'and the powder spraying unit 112' are disposed at the same height at a position S1 where the moving speed of the machining head 110 'is high and the powder converging point PC is located at the same position in the molten pool 3 The amount of the powder P supplied to the molten pool 3 becomes relatively large. At the position S2 where the moving speed of the processing head 110 'is slow, the laser irradiating unit 111' and the powder spraying unit 112 'are raised together and the powder convergence point PC is higher than the surface of the molten pool 3 The amount of the powder P supplied to the molten pool 3 while being placed becomes relatively small.

레이저빔(L)의 초점(LF)은 일정 길이의 초점 깊이(depth of focus)를 가진다. 따라서, 위와 같이 분말 분사부(112')와 함께 레이저 조사부(111')가 상승되더라도 그 상승 높이가 초점 깊이의 범위 내에서 이루어지면, 용융풀(3)에 조사되는 레이저빔(L)의 강도(intensity)는 일정하게 유지될 수 있다.The focus LF of the laser beam L has a depth of focus of a certain length. Therefore, even if the laser irradiating unit 111 'is elevated together with the powder spraying unit 112' as described above, if the elevation height is within the range of the focal depth, the intensity of the laser beam L irradiating the molten pool 3 the intensity can be kept constant.

레이저 조사부(111')와 분말 분사부(112')를 함께 승강시키는 구성은 가공 헤드(110')에 직선운동유닛을 설치하여 구현할 수 있으며, 이러한 직선운동유닛에 관한 구조는 통상의 기술자에게 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.The laser irradiating unit 111 'and the powder injecting unit 112' can be elevated and lowered together by installing a linear motion unit on the machining head 110 '. The structure of the linear motion unit is widely known to a person skilled in the art The detailed description is omitted because it is a known matter.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치의 원리를 설명하기 위한 도시한 도면이다.FIG. 6 is a schematic view of a powder supply apparatus for producing a three-dimensional shape according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view for explaining the principle of a powder supply apparatus for producing a three- Fig.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치(200)는, 가공 헤드(210)와, 속도 측정부(220)와, 제어부(230)를 포함한다.Referring to FIGS. 6 and 7, the powder supplying apparatus 200 for producing a three-dimensional shape of the present embodiment includes a machining head 210, a velocity measuring section 220, and a control section 230.

상기 가공 헤드(210)는 레이저빔(L)을 조사하고, 분말(P)을 분사하는 것으로서, 레이저 조사부(211)와, 분말 분사부(212)를 구비한다.The processing head 210 includes a laser irradiating unit 211 and a powder spraying unit 212 for irradiating a laser beam L and spraying the powder P. [

레이저 조사부(211)는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)을 용융시키기 위하여 레이저 출력부(201)에서 출력되어 전송되는 레이저빔(L)이 조사되고, 분말 분사부(212)는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)을 분사하며, 레이저 조사부(211)의 외측에 설치된다.The laser irradiating unit 211 irradiates the laser beam L outputted from the laser output unit 201 to melt the powder P supplied to the molten pool 3 and the powder injecting unit 212 irradiates the laser beam L And is provided outside the laser irradiating unit 211. The laser irradiating unit 211 irradiates the laser beam to the laser beam irradiating unit 211,

본 실시예의 가공 헤드(210)는 도 2에 도시된 실시예의 가공 헤드(110)와 그 기능이 실질적으로 동일하므로, 반복되는 설명은 생략한다.Since the function of the machining head 210 of this embodiment is substantially the same as that of the machining head 110 of the embodiment shown in Fig. 2, repeated description will be omitted.

상기 높이 측정부(220)는 가공 경로를 따라 기저부(2)의 높이 또는 분말이 용착되어 형성된 분말층(1)의 높이를 측정한다.The height measuring unit 220 measures the height of the base layer 2 along the processing path or the height of the powder layer 1 formed by welding the powder.

가공 헤드(210)가 가공 경로를 따라 이동하는 동안 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이가 가공 경로 전체에 걸쳐 평탄하게 형성되지 않을 수 있다. 가공 경로 중 어떤 위치에서는 분말층(1)이 원하는 높이(H1)로 형성되어 있지만, 다른 위치에서는 가공 조건 등의 오류 등으로 인해 분말층의 높이(H2)가 상대적으로 높게 형성될 수 있다.The height of the base portion 2 or the height of the powder layer 1 may not be formed flat throughout the processing path while the processing head 210 moves along the working path. Although the powder layer 1 is formed at a desired height H1 at any position in the processing path, the height H2 of the powder layer may be relatively high due to errors such as machining conditions at other positions.

가공 헤드(210)가 가공 경로를 따라 이동하는 동안, 높이 측정부(220)는 가공 경로 상에서 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이를 실시간 측정하고, 측정된 높이 데이터를 후술할 제어부(230) 측으로 전달한다.While the machining head 210 moves along the machining path, the height measuring unit 220 measures the height of the base 2 or the height of the powder layer 1 on the machining path in real time, and measures the measured height data To the control unit 230 side.

상기 제어부(230)는 높이 측정부(220)로부터 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이를 전달받아, 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이가 증가할 경우 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시킨다.The control unit 230 receives the height of the base 2 or the height of the powder layer 1 from the height measuring unit 220. When the height of the base 2 or the height of the powder layer 1 increases, The amount of the powder P supplied to the pool 3 is reduced.

분말층(1)의 높이가 정상적인 위치(H1)와 높은 위치(H2)에 분말(P)을 동일하게 공급하게 되면, 동일한 두께의 분말층(1)이 계속해서 적층되면서 최종적으로 제조된 제품에서 분말층(1)의 높이가 높은 위치(H2) 부분이 다른 부분과 비교하여 돌출되게 형성될 수 있다.When the powder layer 1 is uniformly supplied with the powder P at the normal position H1 and the high position H2, the powder layer 1 of the same thickness is continuously laminated, The position H2 at which the height of the powder layer 1 is high can be formed so as to protrude compared with other portions.

따라서, 본 발명에서는 분말층(1)의 높이가 정상적인 위치(H1)에서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양보다 분말층(1)의 높이가 높은 위치(H2)에서 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시킴으로써, 가공 경로 전체에 걸쳐 분말층(1)의 높이를 평탄하게 구현할 수 있다.Therefore, in the present invention, the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 at the normal position H1 is higher than the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 at the position H2 at which the height of the powder layer 1 is higher than the amount of the powder P supplied to the molten pool 3, The height of the powder layer 1 can be flatly realized over the entire processing path by reducing the amount of the powder P supplied to the processing chamber 3.

본 발명에서는 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이가 증가할 경우 가공 헤드(210) 또는 분말 분사부(212)를 상승시킴으로써, 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the height of the base portion 2 or the height of the powder layer 1 is increased, the working head 210 or the powder spraying portion 212 is raised so that the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 Thereby reducing the amount.

기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이와 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 실시간으로 연계하기 위하여, 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이를 측정하고 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이가 높은 위치(H2)에서는 곧바로 가공 헤드(210) 또는 분말 분사부(212)를 상승시킴으로써, 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 감소시킬 수 있다.In order to link the height of the base 2 or the height of the powder layer 1 and the amount of the powder P supplied to the melt pool 3 in real time, the height of the base part 2 or the height of the powder layer 1 And the processing head 210 or the powder spraying section 212 is immediately raised at the height of the base portion 2 or the position H2 where the height of the powder layer 1 is high, (P) can be reduced.

도 7을 참고하면, 레이저빔(L)은 가공 헤드(210)의 중앙부를 통해 분말(P)에 조사되어 용융풀(3)을 형성하고, 분말(P)은 레이저빔(L)의 둘레에서 용융풀(3)을 향해 경사지게 분사되면서, 기저부(2) 상에 분말층(1)을 형성하게 된다.7, the laser beam L is irradiated on the powder P through the central part of the processing head 210 to form the molten pool 3, and the powder P is irradiated on the periphery of the laser beam L The powder layer 1 is formed on the base portion 2 while being inclined toward the molten pool 3.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 분말층(1)의 높이가 정상적인 위치(H1)에서는 레이저빔의 초점(LF)과, 분말 분사부(112)로부터 분사되는 분말(P)이 수렴되는 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)에 집중된다. 이와 같은 상태에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 많게 된다.7 (a), at the normal position H1 of the height of the powder layer 1, the focus LF of the laser beam and the powder P injected from the powder spraying section 112 converge (PC) is concentrated in the molten pool (3). In such a state, the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 becomes relatively large.

도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 분말층(1)의 높이가 높은 위치(H2)에서는 가공 헤드(210) 또는 분말 분사부(212)가 상승되면서 분말(P)이 수렴되는 분말 수렴점(PC)이 용융풀(3)의 표면보다 높게 배치된다. 이와 같은 상태에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양이 상대적으로 적게 된다.7 (b), at the position H2 where the height of the powder layer 1 is high, as the processing head 210 or the powder spraying section 212 is raised, The point PC is arranged higher than the surface of the molten pool 3. [ In this state, the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 is relatively small.

따라서, 분말 수렴점(PC)의 위치 조정을 통해 분말층(1)의 높이가 정상적인 위치(H1)에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 상대적으로 많게 하고, 분말층(1)의 높이가 높은 위치(H2)에서는 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 상대적으로 적게 함으로써, 가공 경로를 따라 형성되는 분말층(1)의 높이를 전체적으로 평탄하게 유지할 수 있다.The amount of the powder P supplied to the molten pool 3 is relatively increased at the position H1 where the height of the powder layer 1 is normal through adjustment of the position of the powder converging point PC, The height of the powder layer 1 formed along the processing path can be kept flat as a whole by relatively reducing the amount of the powder P supplied to the molten pool 3 at the position H2 where the height of the powder layer 1 is high have.

이후, 기저부(2)의 높이 또는 분말층(1)의 높이가 다시 감소할 경우에는 가공 헤드(210) 또는 분말 분사부(212)를 하강시킴으로써, 용융풀(3)에 공급되는 분말(P)의 양을 증가시킬 수 있는 것은 당연하다.Thereafter, when the height of the base portion 2 or the height of the powder layer 1 decreases again, the powder P supplied to the molten pool 3 is lowered by lowering the processing head 210 or the powder spraying portion 212, It is of course possible to increase the amount.

본 실시예의 가공 헤드(210) 또한 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the machining head 210 of this embodiment can also be configured as shown in Figs. 4 and 5, a detailed description thereof will be omitted.

도 3, 도 4, 도 5 및 도 7에 있어서, 레이저빔의 초점(LF)이 용융풀(3)에 배치되어 포커싱된 레이저빔(L)이 이용되는 것으로 도시되어 있으나, 용융풀(3)에 조사되는 레이저빔(L)은 포커싱된 상태 또는 디포커싱된 상태 등 어느 상태로든 조사 가능하다.3, 4, 5 and 7, it is shown that the focal point LF of the laser beam is arranged in the molten pool 3 and the focused laser beam L is used, The laser beam L can be irradiated in any state, such as a focused state or a defocused state.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치는, 분말을 분사하는 가공 헤드의 이동속도 또는 분말층의 높이를 전달받아 용융풀에 공급되는 분말의 양을 제어함으로써, 분말층의 표면을 평탄하게 형성할 수 있고, 최종적으로 제조되는 제품의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The powder supply device for producing the three-dimensional shape of the present invention constructed as described above controls the moving speed of the processing head for spraying powder or the height of the powder layer to control the amount of powder supplied to the molten pool, It is possible to obtain the effect of improving the dimensional accuracy of the final product to be manufactured.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치는, 분말이 수렴되는 분말 수렴점의 높이 조정만으로 용융풀에 공급되는 분말의 양을 제어할 수 있으므로, 분말층의 높이를 실시간으로 제어할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, the powder supply device for producing the three-dimensional shape of the present invention constituted as described above can control the amount of powder supplied to the molten pool only by adjusting the height of the powder converging point at which the powder is converged, Can be controlled in real time.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but can be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치
110 : 가공 헤드
111 : 레이저 조사부
112 : 분말 분사부
120 : 속도 측정부
130 : 제어부100: Powder feeder for three-dimensional shape manufacturing
110: machining head
111: laser irradiation unit
112: Powder dispenser
120: speed measuring unit
130:

Claims (8)

용융풀에 공급되는 분말을 용융시키기 위한 레이저빔이 조사되는 레이저 조사부와, 상기 레이저 조사부의 외측에 설치되고 상기 용융풀에 공급되는 분말을 분사하는 분말 분사부를 구비하는 가공 헤드;
가공 경로를 따라 상기 가공 헤드의 이동속도를 측정하는 속도 측정부; 및
상기 속도 측정부로부터 상기 가공 헤드의 이동속도를 전달받아, 상기 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우 상기 가공 헤드 또는 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 제어부;를 포함하고,
상기 레이저빔은 상기 가공 헤드의 중앙부를 통해 상기 분말에 조사되어 상기 용융풀을 형성하고, 상기 분말은 상기 레이저빔의 둘레에서 상기 용융풀을 향해 경사지게 분사되며,
상기 용융풀에 공급되는 분말의 양이 적어지도록 할 경우, 상기 제어부는 상기 가공 헤드 또는 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 분말 분사부로부터 분사되는 분말이 수렴되는 분말 수렴점이 상기 용융풀의 표면보다 높게 배치되도록 하여 상기 분말 수렴점이 상기 용융풀에 집중되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치.A laser irradiating part for irradiating a laser beam for melting a powder to be supplied to a molten pool; and a powder jetting part provided outside the laser irradiating part and for spraying powder to be supplied to the molten pool;
A speed measuring unit for measuring a moving speed of the machining head along a machining path; And
And a control unit for receiving the moving speed of the machining head from the speed measuring unit and raising the machining head or the powder spraying unit to reduce the amount of powder supplied to the molten pool when the moving speed of the machining head decreases Including,
Wherein the laser beam is irradiated to the powder through a central portion of the processing head to form the molten pool, the powder is injected obliquely toward the molten pool around the laser beam,
When the amount of powder to be supplied to the molten pool is reduced, the control unit raises the machining head or the powder spraying unit so that the powder converging point at which the powder sprayed from the powder spraying unit converges is arranged higher than the surface of the molten pool So that the powder convergence point is not concentrated in the molten pool. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 상하 방향으로 상대이동 가능하게 설치되고,
상기 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우, 상기 제어부는 상기 레이저 조사부에 대하여 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치.The method according to claim 1,
Wherein the laser irradiation unit and the powder jet unit are installed so as to be relatively movable in the vertical direction,
Wherein when the moving speed of the machining head is decreased, the control unit raises the powder jetting unit relative to the laser irradiating unit to reduce the amount of powder to be supplied to the molten pool, . 제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 일체로 형성되고,
상기 가공 헤드의 이동속도가 감소할 경우, 상기 제어부는 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부를 함께 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치.The method according to claim 1,
The laser irradiation part and the powder jet part are integrally formed,
Wherein when the moving speed of the processing head is reduced, the control unit raises the laser irradiation unit and the powder jet unit together to reduce the amount of powder supplied to the molten pool, . 용융풀에 공급되는 분말을 용융시키기 위한 레이저빔이 조사되는 레이저 조사부와, 상기 레이저 조사부의 외측에 설치되고 상기 용융풀에 공급되는 분말을 분사하는 분말 분사부를 구비하는 가공 헤드;
가공 경로를 따라 기저부의 높이 또는 상기 분말이 용착되어 형성된 분말층의 높이를 측정하는 높이 측정부; 및
상기 높이 측정부로부터 상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이를 전달받아, 상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이가 증가할 경우 상기 가공 헤드 또는 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 제어부;를 포함하고,
상기 레이저빔은 상기 가공 헤드의 중앙부를 통해 상기 분말에 조사되어 상기 용융풀을 형성하고, 상기 분말은 상기 레이저빔의 둘레에서 상기 용융풀을 향해 경사지게 분사되며,
상기 용융풀에 공급되는 분말의 양이 적어지도록 할 경우, 상기 제어부는 상기 가공 헤드 또는 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 분말 분사부로부터 분사되는 분말이 수렴되는 분말 수렴점이 상기 용융풀의 표면보다 높게 배치되도록 하여 상기 분말 수렴점이 상기 용융풀에 집중되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치.A laser irradiating part for irradiating a laser beam for melting a powder to be supplied to a molten pool; and a powder jetting part provided outside the laser irradiating part and for spraying powder to be supplied to the molten pool;
A height measuring unit for measuring the height of the base portion along the processing path or the height of the powder layer formed by welding the powder; And
The height of the base part or the height of the powder layer is increased from the height measurement part and the height of the base part or the height of the powder layer is increased to raise the processing head or the powder spray part, And a control unit for decreasing an amount of the input signal,
Wherein the laser beam is irradiated to the powder through a central portion of the processing head to form the molten pool, the powder is injected obliquely toward the molten pool around the laser beam,
When the amount of powder to be supplied to the molten pool is reduced, the control unit raises the machining head or the powder spraying unit so that the powder converging point at which the powder sprayed from the powder spraying unit converges is arranged higher than the surface of the molten pool So that the powder convergence point is not concentrated in the molten pool. 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 상하 방향으로 상대이동 가능하게 설치되고,
상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이가 증가할 경우 상기 제어부는 상기 레이저 조사부에 대하여 상기 분말 분사부를 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치.6. The method of claim 5,
Wherein the laser irradiation unit and the powder jet unit are installed so as to be relatively movable in the vertical direction,
Wherein when the height of the base portion or the height of the powder layer is increased, the controller raises the powder spray portion with respect to the laser irradiation portion to reduce the amount of powder to be supplied to the molten pool. Powder feeder. 제5항에 있어서,
상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부는 일체로 형성되고,
상기 기저부의 높이 또는 상기 분말층의 높이가 증가할 경우 상기 제어부는 상기 레이저 조사부와 상기 분말 분사부를 함께 상승시켜 상기 용융풀에 공급되는 분말의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제조를 위한 분말공급장치.6. The method of claim 5,
The laser irradiation part and the powder jet part are integrally formed,
Wherein when the height of the base portion or the height of the powder layer increases, the controller raises the laser irradiating portion and the powder jetting portion together to reduce the amount of powder supplied to the molten pool. Powder feeder.
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