KR102072753B1

KR102072753B1 - 3d프린터 토출시스템

Info

Publication number: KR102072753B1
Application number: KR1020180072780A
Authority: KR
Inventors: 진천덕
Original assignee: 주식회사 휴로
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-02-03
Also published as: KR20200010630A

Abstract

본 발명은 3D프린터에서 입체 조형물을 형성하기 위한 카트리지의 원료를 토출하는 시스템에 관한 것으로, 메인프레임과, 상기 메인프레임의 상부에 구비되어 장착된 카트리지의 원료를 토출 시키는 토출수단과, 상기 원료의 경화를 통해 조형물이 형성되는 위치를 갖는 테이블과, 상기 토출수단 및 테이블이 가이드에 의해 이동 가능하도록 구성된 3D프린터에 있어서, 상기 가이드의 어느 한 부분에 설치되고, 상기 카트리지의 상단을 가압하는 압출튜브를 갖는 토출수단; 상기 메인프레임의 내부 어느 한 부분에 구비되어 상기 압출튜브를 가압할 수 있도록 압력을 발생시키는 가압수단; 및 상기 토출수단의 상단과 상기 가압수단의 상단에 상호 이음 연결되며, 상기 가압수단의 작동 시 상기 압출튜브를 밀어 상기 카트리지의 원료를 토출 시키고, 상기 토출수단의 내부에 구비된 스프링에 의해 탄성 복원되며, 내부에 와이어가 관통되는 가압튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템을 제공함으로써, 카트리지의 교체 삽입이 용이하고, 카트리지 내부에 원료의 잔여분양을 최소화하며, 입체 조형물을 제작할 때, 원료가 섞이거나, 원료 잔여분의 응고로 카트리지의 토출부가 막히지 않고, 유지관리가 용이하며, 카트리지의 원료로 식재료가 사용되더라도 원료의 잔여분을 남기지 않고 바로 바로 소모하므로 식품위생관리상의 문제가 발생하지 않고, 균일한 제품의 입체 조형물을 제작할 수 있는 3D프린터 토출시스템에 관한 것이다.

Description

3D프린터 토출시스템{DISCHARGING SYSTEM OF 3D PRINTER}

본 발명은 3D프린터에서 입체 조형물을 형성하기 위한 카트리지의 원료를 토출하는 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카트리지의 교체가 용이하도록 삽입하고, 가압수단 및 가압튜브를 통해 카트리지가 장착된 토출수단을 가압하여 카트리지의 원료를 토출시키는 3D프린터 토출시스템에 관한 것이다.

3D프린터는 특정 소프트웨어에 의해서 작성된 3차원 설계도에 기초해서 연속적인 계층의 물질을 분사해서 3차원 물체를 제조하는 장치로, 개발 초기에는 주로 시제품의 제작에 사용되었으나, 최근에는 선박, 자동차, 건축, 의료, 식품 등 다양한 산업에서 널리 이용되고 있으며, 또한 소비자가 자기만의 스타일과 디자인으로 물건을 맞춤 생산하기 위한 용도로도 이용이 확대되고 있다.

해외경제연구소에서는 3D프린터 기술이 발달하며 보편화 될수록 가장 큰 수혜를 보는 산업은 식품산업으로 전망하고 있다. 식품산업은 다양한 식자재를 분말이나 (반)액상 형태로의 가공이 용이하여 식품용 3D프린터의 식재료 공급이 편리하다.

또한, 분말 및 (반)액상으로 가공된 식재료는 보관 및 물류비용이 현저히 감소되고, 식품의 특성인 소비회전이 빠르다는 장점과 식품위생 관리에 편리한 장점이 있어, 타 산업에 비해 3D프린터 시장을 키우기 유리한 제조업으로 전망되는 것이다.

이때 사용되는 식품제작용 3D프린터는 모터의 구동부, 회로 등을 포함한 기구부, 3D모델링에서 G-code를 생성하는 G-code 생성부, G-code를 해석하여 X-Y-Z 축과 사출을 담당하는 각 모터에 명령을 전달하는 구동 명령부, 명령에 따라 식재료를 압출하는 식재료 압출장치와 식재료를 보관하는 식재료 카트리지, 압출되는 식재료의 굵기를 결정하는 노즐부, 출력물을 안착시킬 수 있도록 하는 베드와 선택 사항인 베드히팅부 등으로 구성된다.

식품제작용 3D프린터의 제품성형 방식은 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 형태를 만들어가는 적층식(FDM)으로, 이를 위한 식재료 압출장치는 크게 가열압출방식과 비가열 압출방식으로 구분되어 진다.

이때, 가열압출방식은 초콜릿과 설탕 등으로 대변되는 열가소성 식재료를 가열하여 용융된 식재료를 압출하는 방식으로 노즐부분에 식재료에 열을 전달할 수 있도록 하는 노즐히팅부를 포함하거나, 식재료 카트리지를 가열할 수 있도록 하는 카트리지 히팅부를 포함하고 있다.

또한, 비가열 압출방식은 선 가공 처리된 (반)액상의 식재료에 적합하며, 일반적으로 주사기를 응용하여 개발한 실린더형 카트리지에 (반)액상의 식재료를 충진하고, 피스톤을 밀어 노즐을 통해 식재료를 압출함으로써 2차원 평면형태를 만들고 이를 순차적으로 적층하여 식품을 3차원으로 성형하는 것이다.

그리고 일반적인 3D프린터의 프린팅 방식은 크게 FDM방식(Fused Deposition Modeling)과 DLP방식(Digital Light Processing), SLA방식(Stereo Lithography Apparatus)으로 구분되어 지고 있다.

또한, 사용 재료는 세라믹, 플라스틱, 금속, 수지 등 다양한 종류가 사용되어 지고 있으며, 3D프린팅 소재 산업의 발달과 함께 식재료 등을 포함하여 더욱 다양해지고 있는 추세이다.

그러나, 종래의 3D프린터는 매회 사용 후 카트리지에 재료의 잔여분이 남아있음으로, 뒤에 제작하는 입체 조형물을 이루는 재료가 섞이거나, 3D프린터를 멈춘 동안 재료가 굳어 카트리지의 토출부를 막는 문제점이 발생했다.

또한, 대용량의 보관용기로부터 재료를 카트리지에 옮겨 담아야 하는 과정이 있으며, 특히, 그 재료가 식재료인 경우엔 공기 중에 노출되어 식품위생관리상의 문제점이 있었으며, 출력 후 카트리지 내의 잔여물을 처리하는 등의 관리 과정이 필요하여 사용간에 불편함이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌1은 일단이 개방된 중공관 형태로 형성되고, 내부에 3D 프린팅 소재를 수용하며, 타단 방향으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 협폭부, 및 상기 협폭부로부터 상기 타단까지 납작하게 연장된 실링부를 구비하는 튜브본체, 상기 튜브본체의 일단에 배치되고, 상기 3D 프린팅 소재가 통과하는 배출홀이 관통된 숄더, 및 상기 숄더의 외면으로부터, 상기 배출홀을 중심으로 외측으로 돌출되어, 상기 3D 프린팅 소재를 배출하는 토출구를 포함하는 3D 프린터의 튜브형 카트리지; 상기 3D 프린터의 튜브형 카트리지의 튜브본체의 말단이 삽입되고, 상기 튜브본체의 말단을 권취하는 권취드럼; 상기 권취드럼보다 하향에, 상기 3D 프린터의 튜브형 카트리지의 튜브본체의 실링부를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되어, 상기 튜브본체의 말단이 권취될 때에, 회전하면서 상기 튜브본체의 협폭부를 가압하여 상기 튜브본체 내의 3D 프린팅 소재를 배출시키는 한 쌍의 롤러; 및 상기 롤러보다 하향에 배치되고, 일면에 상기 3D 프린팅 소재가 출력되어 3차원 입체물품이 형성되는 베드;를 포함하고, 상기 튜브본체의 일단이 삽입되고, 상기 3D 프린터의 튜브형 카트리지의 토출구와 연통되도록 노즐이 형성된 튜브홀더;를 더 포함하며, 상기 튜브홀더는, 상기 튜브본체의 일단이 삽입되도록 상부가 개방된 내부공간을 구비하고, 다수 개로 서로 교체 가능하며, 각각의 상기 노즐은 서로 다른 사이즈를 구비하고, 상기 튜브본체가 권취될 때에 소정의 거리만큼 상승하며, 상기 권취드럼 및 상기 한 쌍의 롤러는, 상기 튜브홀더가 상승한 거리에 대응되는 거리만큼 하강할 수 있고, 상기 롤러에 연결되어, 상기 베드와 상기 롤러 사이의 높이를 측정하는 베드-롤러 간 거리센서; 및 상기 튜브홀더에 연결되어, 상기 베드와 상기 튜브홀더 사이의 높이를 측정하는 베드-튜브홀더 간 거리센서;를 더 포함하는 3D 프린터의 출력장치를 제공했다.

그러나, 상기 특허문헌1은 3D 프린팅 소재가 외부와 차단되어 수용되는 튜브형 카트리지를 사용하며, 상기 카트리지의 토출구를 개폐하는 캡을 포함하지만, 한쌍의 롤러로 카트리지를 가압하여 카트리지 내부에 수용된 3D 프린팅 소재를 배출하기 때문에 깔끔하게 모든 소재를 배출시키기 못하여, 그로 인해 카트리지의 내부면에 3D 프린팅 소재가 남아 낭비되는 소재의 양이 많아지며, 출력 후 카트리지의 토출구를 캡으로 막는다고 할지라도 이미 공기에 노출된 소재의 변형을 효과적으로 막는다고 보기 어렵고, 그러한 소재를 재사용하여 입체 조형물을 제작하게 되면 균일한 제품이 나오지 못하는 문제점이 발생한다.

또한, 캡으로 막는다고 할지라도 카트리지 내에 남아있는 소재는 시간이 경과됨에 따라 응고가 진행되기 때문에 카트리지의 토출구가 막히는 현상에 효과적으로 대응한다고 보기 어렵다.

KR 10-1862944 B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 토출수단에 장착되는 카트리지를 교체 삽입이 용이하도록 카트리지가 장착되는 부분에 중앙홀을 형성하고 개폐 가능하도록 힌지 결합하며, 압출튜브에 의해 카트리지의 상단을 가압하여 카트리지의 원료를 토출시킴으로써, 카트리지 내부면까지 효과적으로 압박하여 카트리지의 내부에 잔여분의 양을 최소화하고, 카트리지의 원료를 모두 소모하였을 때, 즉각적으로 간단히 카트리지를 교체하여 줌으로써, 입체 조형물을 제작할 때, 원료가 섞이거나, 원료 잔여분의 응고로 카트리지의 토출부가 막히지 않으며, 출력 후 카트리지를 관리하는 과정을 생략할 수 있어 유지관리가 용이한 3D프린터 토출시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 카트리지의 원료가 식재료라 할지라도 잔여분을 남기지 않고 바로 바로 소모하므로 식품위생관리상의 문제가 발생하지 않으며, 가압수단 및 가압튜브에 의해 압출튜브가 일정한 힘으로 가압됨으로써, 원료가 섞이지 않고, 균일한 제품의 입체 조형물을 제작할 수 있는 3D프린터 토출시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 메인프레임과, 상기 메인프레임의 상부에 구비되어 장착된 카트리지의 원료를 토출 시키는 토출수단과, 상기 원료의 경화를 통해 조형물이 형성되는 위치를 갖는 테이블과, 상기 토출수단 및 테이블이 가이드에 의해 이동 가능하도록 구성된 3D프린터에 있어서, 상기 가이드의 어느 한 부분에 설치되고, 상기 카트리지의 상단을 가압하는 압출튜브를 갖는 토출수단; 상기 메인프레임의 내부 어느 한 부분에 구비되어 상기 압출튜브를 가압할 수 있도록 압력을 발생시키는 가압수단; 및 상기 토출수단의 상단과 상기 가압수단의 상단에 상호 이음 연결되며, 상기 가압수단의 작동 시 상기 압출튜브를 밀어 상기 카트리지의 원료를 토출 시키고, 상기 토출수단의 내부에 구비된 스프링에 의해 탄성 복원되며, 내부에 와이어가 관통되는 가압튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템을 제공한다.

이때, 상기 토출수단은 상기 카트리지가 장착되는 공간을 갖도록 상판, 하판 및 측판이 일체 형성된 브라켓; 상기 하판에 구비되어 상기 카트리지의 원료를 상기 테이블에 토출시키는 노즐; 상기 브라켓의 상부에 구비되어 상기 카트리지를 수직 가압하는 압출튜브; 및 상기 상판에 형성되어 상기 압출튜브의 승강을 가이드 하는 가이드부시를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부시에는 상기 압출튜브 내부에 구비된 스프링이 고정 결합될 수 있도록 수평바가 더 포함되며, 상기 압출튜브에는 상기 수평바를 통과할 수 있도록 양측에 슬립타입의 가이드홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 상판은 이중으로 겹쳐지도록 상층과 하층으로 구성되며, 상기 상층은 상기 카트리지의 삽입을 용이하게 하기 위하여 상기 측판과 힌지 결합되고, 상기 하층에는 상기 카트리지를 삽입하기 위한 중앙홀이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상판과 하판 사이에는 상기 카트리지가 내부에 삽입되고, 카트리지의 원료의 토출이 원활히 이루어지도록 상기 카트리지를 가열하는 가열장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 가압수단은 상기 메인프레임의 내부 어느 한 부분에 결합되고 상부고정판 및 하부고정판을 갖는 지지프레임; 상기 하부고정판의 하부에 결합되어 회전동력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 연결되고, 상기 하부고정판에 형성된 관통공을 관통하며, 상부가 상기 상부고정판에 지지되어 수직을 이루고, 표면에 나사산이 형성되는 스크류바; 상기 스크류바에 관통 구비되어 상기 스크류바의 회전작동에 따라 길이방향으로 승강하여, 상기 가압튜브를 밀어 올리는 슬라이더; 및 상기 상부고정판과 하부고정판의 사이에 구비되고, 상기 스크류바를 기준으로 양측에 대칭되도록 한쌍을 이루며, 상기 슬라이더를 관통하여 상기 슬라이더의 승하강을 유도하는 리니어샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 와이어는 상기 가압튜브의 이동을 유도하기 위해서, 상기 토출수단과 상기 가압수단을 이음 연결하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 브라켓의 양측면에는 상기 카트리지 내의 원료가 원활히 토출될 수 있도록 상기 가열장치를 보조하는 히팅튜브; 상기 카트리지에서 토출된 원료가 입체조형물을 형성하고 형태가 바로 잡히도록 원료를 냉각시키는 쿨링튜브; 및 상기 히팅튜브와 쿨링튜브를 고정하기 위한 복수의 튜브브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 카트리지의 교체 삽입이 용이하고, 카트리지 내부에 원료의 잔여분양을 최소화하며, 입체 조형물을 제작할 때, 원료가 섞이거나, 원료 잔여분의 응고로 카트리지의 토출부가 막히지 않고, 유지관리가 용이한 효과가 있다.

또한, 카트리지의 원료로 식재료가 사용되더라도 원료의 잔여분을 남기지 않고 바로 바로 소모하므로 식품위생관리상의 문제가 발생하지 않으며, 균일한 제품의 입체 조형물을 제작할 수 있다는 또 다른 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 3D프린터 토출시스템을 나타내는 구성도.
도2는 본 발명에 따른 3D프린터 토출시스템의 토출수단을 나타내는 구성도 및 동작예시도.
도3은 본 발명에 따른 3D프린터 토출시스템의 가열장치의 설치를 나타내는 구성도.
도4는 본 발명에 따른 3D프린터 토출시스템의 가압수단을 나타내는 구성도.
도5는 본 발명에 따른 3D프린터 토출시스템의 튜브브라켓의 설치를 나타내는 구성도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 메인프레임(100)과, 상기 메인프레임(100)의 상부에 구비되어 장착된 카트리지(C)의 원료를 토출 시키는 토출수단(200)과, 상기 원료의 경화를 통해 조형물이 형성되는 위치를 갖는 테이블(110)과, 상기 토출수단(200) 및 테이블(110)이 가이드(120)에 의해 이동 가능하도록 구성된 3D프린터에 있어서, 카트리지(C)의 교체가 용이하도록 삽입하고, 가압수단(300) 및 가압튜브(400)를 통해 카트리지(C)가 장착된 토출수단(200)을 가압하여 카트리지(C)의 원료를 토출 시키는 3D프린터 토출시스템에 관한 것이다.

본 발명의 3D프린터 토출시스템은 도1 내지 도5에 도시된 바와 같이, 토출수단(200), 가압수단(300) 및 가압튜브(400)로 구성될 수 있다.

그리고 상기에 언급된 상기 메인프레임(100)와 테이블(110) 및 가이드(120)는 기존의 3D프린터에 널리 사용 되어지는 구성이므로, 자세한 설명은 생략할 수 있도록 한다.

상기 토출수단(200)은 상기 가이드(120)의 어느 한 부분에 설치되고, 상기 토출수단(200)에 장착되는 상기 카트리지(C)의 상단을 가압하여 원료를 토출 시킴으로써 입체 조형물을 형성할 수 있도록 한다.

이러한 상기 토출수단(200)은 도2에 도시된 바와 같이, 브라켓(210), 노즐(220), 압출튜브(230) 및 가이드부시(240)로 구성될 수 있으며, 상기 가압수단(300) 및 가압튜브(400)의 작동에 의해 상기 카트리지(C)의 상단을 가압하여 카트리지(C)의 원료를 토출시킬 수 있는 것이다.

이때, 상기 브라켓(210)은 상기 카트리지(C)가 장착되는 공간을 갖도록 상판(211)과 하판(212), 그리고 측판(213)이 일체 형성되며, 상기 상판(211)과 하판(212) 사이에 상기 카트리지(C)가 삽입되어 장착될 수 있다.

또한, 상기 상판(211)은 이중으로 겹쳐지도록 상층부(211a)와 하층부(211b)로 구성될 수 있으며, 상기 상층부(211a)는 상기 카트리지(C)의 삽입을 용이하게 하기 위하여 상기 측판(213)과 힌지(211c) 결합될 수 있다.

그리고 상기 하층부(211b)에는 중앙홀(211d)이 더 형성되어 상기 카트리지(C)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.

즉, 이중으로 겹쳐진 상기 상판(211)은 개폐 가능하도록 상기 상층부(211a)가 상기 측판(213)과 힌지(211c) 결합되며, 상기 상층부(211a)가 젖혀짐으로써, 상기 하층부(211b)에 형성된 중앙홀(211d)을 통해 상기 카트리지(C)를 삽입하고, 다시 상기 상층부(211a)를 덮음으로써, 상기 카트리지(C)가 빠지지 않도록 잡아줄 수 있는 것이다.

이때, 상기 상층부(211a)는 상기 측판(213)에 힌지(211c) 결합되는 것으로 한정하는 것이 아니며, 상기 상층부(211a)와 하층부(211b)가 서로 힌지(211c) 결합되고, 상기 하층부(211b)가 상기 측판(213)과 일체 형성됨으로써, 상기 상층부(211a)가 개폐 가능하도록 할 수도 있다.

즉, 상기 하층부(211b)가 길이방향으로 연장 형성되어 상기 가이드(120)와 토출수단(200)의 결합이 용이하게 될 수 있도록 하며, 상기 하층부(211b)의 상면 일측에 상기 상층부(211a)가 힌지(211c) 결합될 수 있는 것이다.

또한, 상기 노즐(220)은 상기 하판(212)에 구비되어 상기 카트리지(C)의 원료를 상기 테이블(110)에 토출시켜 입체 조형물을 형성하는 역할을 수행할 수 있다.

이때, 상기 노즐(220)은 탈착이 가능하여 필요에 따라 원료가 토출되는 토출구(미도시)의 직경이 다른 노즐(220)로 교체할 수도 있으며, 또한, 노즐(220)의 토출구(미도시) 직경 자체가 가변 할 수도 있어 보다 정밀하게 입체 조형물을 형성할 수 있다.

또한, 상기 압출튜브(230)는 상기 브라켓(210)의 상부에 구비되어 상기 브라켓(210)에 장착되는 상기 카트리지(C)의 상단을 수직 가압하여 상기 카트리지(C)의 원료를 토출 시키는 역할을 수행할 수 있다.

이는 종래의 토출장치에 사용되는 튜브형 카트리지의 경우, 가압롤에 의해 압착되어 원료가 토출됨으로써, 상기 튜브형 카트리지의 내부에 원료 잔여분이 많이 남아 원료의 낭비가 심해지는 문제가 발생하므로, 이를 보완하여 상기 카트리지(C)의 상단을 수직으로 가압하여 상기 카트리지(C)의 원료를 효과적으로 토출시켜 원료 잔여분이 남는 것을 최소화 시킴으로써, 재료의 낭비를 막고 경제성을 향상시기 위함이다.

또한, 상기 압출튜브(230)의 내부에는 스프링(232)이 길이방향으로 구비되며, 상기 가압수단(300) 및 가압튜브(400)에 의해 수직 가압되어 하강한 상기 압출튜브(230)가 상기 스프링(232)의 탄성력에 의해 다시 승강 할 수 있도록 한다.

그리고 상기 가이드부시(240)는 상기 브라켓(210)의 상판(211)에 형성되어 상기 압출튜브(230)의 승하강을 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다.

이때, 상기 가이드부시(240)에는 상기 압출튜브(230) 내부에 구비된 상기 스프링(232)이 고정 결합될 수 있도록 수평바(241)가 더 포함되며, 상기 수평바(241)가 있음으로써, 상기 가이드부시(240)를 관통하여 승하강하는 상기 압출튜브(230)의 양측에는 슬립타입의 가이드홈(231)이 더 형성되어 상기 수평바(241)에 걸리지 않고 승하강을 할 수 있도록 한다.

또한, 상기 상판(211)과 하판(212) 사이에는 도3에 도시된 바와 같이, 가열장치(500)가 더 구비될 수 있다.

이때, 상기 가열장치(500)는 상기 카트리지(C)의 원료의 토출이 원활히 이루어지도록 상기 카트리지(C)를 가열하는 역할을 수행하며, 그에 따라, 상기 가열장치(500)의 내부에 상기 카트리지(C)가 삽입되어 장착될 수 있다.

또한, 상기 가압수단(300)은 상기 메인프레임(100)의 내부 어느 한 부분에 구비되어 상기 압출튜브(230)를 가압할 수 있도록 압력을 발생시키는 역할을 수행할 수 있는 것으로, 도4에 도시된 바와 같이, 지지프레임(310), 구동모터(320), 스크류바(330), 그리고 슬라이더(340) 및 리니어샤프트(350)로 구성될 수 있다.

이때, 상기 지지프레임(310)은 상기 메인프레임(100)의 내부 어느 한 부분에 결합되고 상부고정판(311) 및 하부고정판(312)이 형성되어 상기 가압수단(300)의 구성요소들이 한 몸을 이룰 수 있도록 각각 결합되거나 지지 또는 구비될 수 있다.

또한, 상기 구동모터(320)는 상기 하부고정판(312)의 하부에 결합되어 회전동력을 발생시킬 수 있도록 한다.

이때, 상기 구동모터(320)는 상기 하부고정판(312)의 방향으로 회전축이 위치하도록 결합되며, 상기 회전축이 상부와 통할 수 있도록 상기 하부고정판(312)에는 관통공(312a)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 스크류바(330)는 상기 관통공(312a)을 관통하여 일단이 상기 구동모터(320)의 회전축에 연결되고, 타단이 상기 상부고정판(311)에 지지되어 수직을 이루도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 스크류바(330)의 표면은 나사산이 형성되어 상기 구동모터(320)의 회전동력을 받아 회전 될 수 있으며, 상기 스크류바(330)와 구동모터(320) 사이에는 축과 축을 연결하기 위하여 사용되는 요소부품인 커플링(370)이 구비되어 상기 구동모터(320)의 회전동력을 상기 스크류바(330)에 효과적으로 전달 하도록 할 수 있다.

또한, 상기 스크류바(330)에 관통 구비되는 상기 슬라이더(340)는 상기 구동모터(320)의 회전동력을 전달받은 상기 스크류바(330)의 회전작동에 따라 길이방향으로 승하강하여, 상기 가압튜브(400)를 밀어 올리는 역할을 수행 할 수 있다.

이때, 상기 슬라이더(340)가 공회전을 하는 것을 방지하고 상기 슬라이더(340)의 승하강을 유도하기 위해서 상기 리니어샤프트(350)가 상기 슬라이더(340)를 관통하여 구비될 수 있다.

또한, 상기 리니어샤프트(350)는 상기 상부고정판(311)과 하부고정판(312) 사이에서 승하강 하는 상기 슬라이더(340)에 맞춰 상기 상부고정판(311)과 하부고정판(312) 사이에 구비되며, 상기 스크류바(330)를 기준으로 양측에 대칭되도록 한쌍을 이룰 수 있다.

이는 상기 슬라이더(340)의 승하강을 보다 효과적으로 유도하기 위함이며, 그에 따라 상기 슬라이더(340)의 양측을 관통하여 상단과 하단이 각각 상기 상부고정판(311)과 하부고정판(312)에 고정될 수 있다.

또한, 상기 슬라이더(340)와 상기 리니어샤프트(350) 사이에는 리니어부시(360)가 구비되어 상기 리니어샤프트(350)와 상기 리니어샤프트(350)를 따라 승하강하는 상기 슬라이더(340) 간의 마찰을 최소화하여 상기 리니어샤프트(350)와 슬라이더(340)의 마모를 방지하고 상기 슬라이더(340)의 승하강 이동을 원활하게 할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 상기 토출수단(200)과 가압수단(300)의 사이에는 상기 토출수단(200)의 상단과 상기 가압수단(300)의 상단에 상호 이음 연결될 수 있는 상기 가압튜브(400)가 구비될 수 있다.

이때, 상기 가압튜브(400)는 상기 가압수단(300)의 슬라이더(340)의 승강 작동 시 밀려 올라가 상기 압출튜브(230)의 상단을 수직으로 가압하고, 상기 압출튜브(230)가 상기 가압튜브(400)에 의해 하강하면서 상기 압출튜브(230)의 하부에 구비되는 상기 카트리지(C)를 가압하여 상기 카트리지(C)의 원료가 토출 될 수 있도록 한다.

또한, 상기 토출수단(200)의 압출튜브(230) 내부에 구비된 스프링(232)의 탄성작용에 의해 상기 압출튜브(230)가 다시 승강하게 되면, 그에 따라 상기 가압튜브(400)도 함께 밀려 올라감으로써, 다시 제자리로 탄성 복원될 수 있다.

이때, 상기 가압튜브(400)의 내부에는 길이방향으로 와이어(W)가 관통되며, 상기 와이어(W)는 일측이 상기 토출수단(200)의 압출튜브(230)를 관통하여 상기 수평바(241)에 고정되고, 타측이 상기 가압수단(300)의 하부고정판(312)에 고정됨으로써, 상기 토출수단(200)과 가압수단(300)을 이음 연결할 수 있도록 한다.

이는 상기 토출수단(200)과 가압수단(300)의 사이에 구비되어 상기 가압수단(300)의 작동 시 상기 압출튜브(230)를 밀어 상기 카트리지(C)의 원료를 토출시키는 상기 가압튜브(400)가 이탈하지 않고 정확하게 상기 압출튜브(230)의 상단을 가압할 수 있도록 상기 가압튜브(400)의 왕복 이동을 유도할 수 있기 위함이다.

또한, 상기 브라켓(210)의 양측면에는 도5에 도시된 바와 같이, 튜브브라켓(214)이 더 구비될 수 있다.

이때, 상기 튜브브라켓(214)은 상기 카트리지(C) 내의 원료가 원활히 토출 될 수 있도록 상기 가열장치(500)의 일측에서 상기 가열장치(500)를 보조하기 위해 더 구비될 수 있는 히팅튜브(미도시)와 상기 카트리지(C)에서 토출된 원료가 입체 조형물을 형성하고 형태가 바로 잡히도록 원료를 냉각시켜 응고될 수 있도록 하기 위해 상기 노즐(220)의 일측에 구비될 수 있는 쿨링튜브(미도시)를 고정하는 역할을 수행할 수 있으며, 복수개가 구비되어 상기 히팅튜브(미도시)와 쿨링튜브(미도시)가 원하는 위치에서 이탈되지 않도록 할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 메인프레임
110 : 테이블
120 : 가이드
200 : 토출수단
210 : 브라켓
211 : 상판
211a : 상층부
211b : 하층부
211c : 힌지
211d : 중앙홀
212 : 하판
213 : 측판
214 : 튜브브라켓
220 : 노즐
230 : 압출튜브
231 : 가이드홈
232 : 스프링
240 : 가이드부시
241 : 수평바
300 : 가압수단
310 : 지지프레임
311 : 상부고정판
312 : 하부고정판
312a : 관통공
320 : 구동모터
330 : 스크류바
340 : 슬라이더
350 : 리니어샤프트
360 : 리니어부시
370 : 커플링
400 : 가압튜브
500 : 가열장치
C : 카트리지
W : 와이어

Claims

메인프레임과, 상기 메인프레임의 상부에 구비되어 장착된 카트리지의 원료를 토출 시키는 토출수단과, 상기 원료의 경화를 통해 조형물이 형성되는 위치를 갖는 테이블과, 상기 토출수단 및 테이블이 가이드에 의해 이동 가능하도록 구성된 3D프린터에 있어서,
상기 가이드의 어느 한 부분에 설치되고, 상기 카트리지의 상단을 가압하는 압출튜브를 갖는 토출수단;
상기 메인프레임의 내부 어느 한 부분에 구비되어 상기 압출튜브를 가압할 수 있도록 압력을 발생시키는 가압수단; 및
상기 토출수단의 상단과 상기 가압수단의 상단에 상호 이음 연결되며, 상기 가압수단의 작동 시 상기 압출튜브를 밀어 상기 카트리지의 원료를 토출시키고, 상기 토출수단의 내부에 구비된 스프링에 의해 탄성 복원되며, 내부에 와이어가 관통되는 가압튜브를 포함하고,
상기 토출수단은,
상기 카트리지가 장착되는 공간을 갖도록 상판, 하판 및 측판이 일체 형성된 브라켓;
상기 하판에 구비되어 상기 카트리지의 원료를 상기 테이블에 토출시키는 노즐;
상기 브라켓의 상부에 구비되어 상기 카트리지를 수직 가압하는 압출튜브; 및
상기 상판에 형성되어 상기 압출튜브의 승강을 가이드 하는 가이드부시를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가이드부시에는,
상기 압출튜브 내부에 구비된 스프링이 고정 결합될 수 있도록 수평바가 더 포함되며,
상기 압출튜브에는,
상기 수평바를 통과할 수 있도록 양측에 슬립타입의 가이드홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.
제1항에 있어서,
상기 상판은,
이중으로 겹쳐지도록 상층과 하층으로 구성되며,
상기 상층은 상기 카트리지의 삽입을 용이하게 하기 위하여 상기 측판과 힌지 결합되고,
상기 하층에는 상기 카트리지를 삽입하기 위한 중앙홀이 더 형성된 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.
제1항에 있어서,
상기 상판과 하판 사이에는,
상기 카트리지가 내부에 삽입되고, 카트리지의 원료의 토출이 원활히 이루어지도록 상기 카트리지를 가열하는 가열장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.
제1항에 있어서,
상기 가압수단은,
상기 메인프레임의 내부 어느 한 부분에 결합되고 상부고정판 및 하부고정판을 갖는 지지프레임;
상기 하부고정판의 하부에 결합되어 회전동력을 발생시키는 구동모터;
상기 구동모터의 회전축에 연결되고, 상기 하부고정판에 형성된 관통공을 관통하며, 상부가 상기 상부고정판에 지지되어 수직을 이루고, 표면에 나사산이 형성되는 스크류바;
상기 스크류바에 관통 구비되어 상기 스크류바의 회전작동에 따라 길이방향으로 승강하여, 상기 가압튜브를 밀어 올리는 슬라이더; 및
상기 상부고정판과 하부고정판의 사이에 구비되고, 상기 스크류바를 기준으로 양측에 대칭되도록 한쌍을 이루며, 상기 슬라이더를 관통하여 상기 슬라이더의 승하강을 유도하는 리니어샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.
제1항에 있어서,
상기 와이어는,
상기 가압튜브의 이동을 유도하기 위해서, 상기 토출수단과 상기 가압수단을 이음 연결하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.
제5항에 있어서,
상기 브라켓의 양측면에는,
상기 카트리지 내의 원료가 원활히 토출될 수 있도록 상기 가열장치를 보조하는 히팅튜브;
상기 카트리지에서 토출된 원료가 입체조형물을 형성하고 형태가 바로 잡히도록 원료를 냉각시키는 쿨링튜브; 및
상기 히팅튜브와 쿨링튜브를 고정하기 위한 복수의 튜브브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터 토출시스템.