KR102272626B1 - 3d 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 스풀 교체 없이 펠릿을 이용하여 필라멘트를 연속적으로 공급할 수 있도록 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명은 펠렛을 이용하여 필라멘트를 압출하는 방식이므로, 별도의 스풀 교체 없이 펠릿을 이용하여 필라멘트를 연속적으로 공급할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이동부재의 본체 내부에 위치되는 롤러의 위치를 적절하게 배치하여, 필라멘트가 신속하게 이동부재를 통과하도록 하거나 또는 필라멘트가 천천히 이동부재를 통과하도록 하여, 이동부재에서 배출되는 필라멘트의 배출속도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치{Supply Apparatus of Filament for 3D Printer}
본 발명은 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 스풀 교체 없이 펠릿을 이용하여 필라멘트를 연속적으로 공급할 수 있도록 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치에 관한 것이다.
3D 프린터는 메탈 또는 플라스틱 소재를 이용하여 3차원 물체를 형성하는 장치로, 특수재료를 적층하는 방식으로 3차원 물체를 인쇄하듯 만들어 내는 기술이다. 3D프린터는 3D모델링 도면만으로 어려운 형상의 제품을 한 번에 제작할 수 있어, 현재 의료, 과학, 항공, 패션 등 여러 각 분야에 널리 활용되고 있다.
3D 프린터는 조형을 하는 방식과 사용하는 재료에 따라 "열용해 방식" FDM(Fused Deposition Modeling), '분말방식" SLS(Selective Laser Sintering), "광조형 방식" SLA (Stereolithography) 등으로 나누어 분류되고 있다. 이중 필라멘트를 사용하는 FDM 방식은 가는 실 같은 필라멘트 형태의 열가소성 물질을 노즐 안에서 녹여 얇은 필름 형태로 출력하여 한층(레이어), 한층 적층해 나가면서 3D 프린팅하는 방법이다. 이때, 녹여진 열가소성 물질은 밀어내는 익스트루더 속도와 힘에 따라서 적층의 두께를 변화시킬 수 있어, 조형물의 디테일을 필요에 따라 결정할 수 있다. 이러한 FDM 방식은 일반 ABS수지나 기타 합성수지를 직접 녹여 제작하는 방식이므로, 강도와 내구성이 뛰어나며 재료의 원가가 다른 방식에 비하여 저렴하다.
도 1은 종래 3D 프린터의 필라멘트 공급 구조를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 스풀(1)에 와이어 형태의 필라멘트(10)가 권취되어 있으며, 익스트루더와 노즐이 구비된 출력부(2)로 필라멘트(10)가 이송 및 공급되고 있다. 이러한 종래기술은 프린터가 구동되는 중 스풀(1)을 교체하는 과정 등으로 인하여 필라멘트(10)의 공급에 차질이 생기거나, 필라멘트(10)의 상태가 좋지 않은 경우, 최종 결과물의 품질이 좋지 않게 되는 문제점이 있다.
국내공개특허공보 제10-2017-0108729호 국내공개특허공보 제10-2019-0100480호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 펠렛을 이용하여 필라멘트를 압출하도록 하여 별도의 스풀 교체 없이 펠릿을 이용하여 필라멘트를 연속적으로 공급할 수 있도록 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수 개의 펠렛이 수용되는 호퍼; 상기 호퍼로부터 전달받은 펠렛을 가열하고 가열된 펠렛을 필라멘트로 압출하는 압출부; 상기 압출부에서 압출되는 필라멘트를 건조시키는 건조부; 및 상기 건조부에서 건조된 필라멘트를 익스트루더로 이동시키는 이동부재를 포함하고, 상기 이동부재는, 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되며 내부에 빈 공간부가 형성되는 본체와, 상기 공간부에 배치되되 상하 방향으로 이동 가능한 복수 개의 롤러를 포함하고, 상기 건조부에서 건조된 필라멘트는 상기 유입구를 지나 상기 공간부로 삽입된 후 상기 배출구를 지나 익스트루더로 안내되고, 상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 복수 개의 상기 롤러 사이를 지나가면서 상기 배출구로 배출되는 필라멘트의 배출 속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 본체는, 상기 공간부의 일측에 상기 유입구가 구비되고, 상기 공간부의 타측에 상기 배출구가 구비되고, 상기 공간부의 일측과 타측 사이에 내측벽부가 구비되고, 복수 개의 상기 롤러는, 상기 내측벽부의 상측에 상하 방향으로 이동 가능하도록 배치되는 복수 개의 제 1 롤러와, 상기 내측벽부의 하측에 상기 제 1 롤러와 겹치지 않은 상태로 상하 방향으로 이동 가능하도록 배치되는 복수 개의 제 2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 유입구와 상기 배출구를 지나가는 가상의 가상선이 구비되고, 상기 제 1 롤러가 상기 가상선보다 상부에 위치되고, 상기 제 2 롤러가 상기 가상선보다 하부에 위치되면, 상기 유입구를 통하여 상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러 사이에 위치되는 상기 가상선을 따라 직선 패턴으로 상기 배출구로 안내되고, 상기 제 1 롤러가 상기 가상선보다 상부에 위치되고 상기 제 2 롤러가 상기 가상선보다 하부에 위치된 상태에서, 상기 제 1 롤러가 상기 가상선보다 하부에 위치되고 상기 제 2 롤러가 상기 가상선보다 상부에 위치되면, 상기 유입구를 통하여 상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 상기 제 1 롤러에 걸린 상태로 하부 방향으로 꺾이고 상기 제 2 롤러에 걸린 상태로 상부 방향으로 꺾이면서 지그재그 패턴으로 상기 배출구로 안내되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 제 1 롤러 및 상기 제 2 롤러가 상기 가상선에서 멀어지는 방향으로 이동될수록 상기 배출구로 배출되는 필라멘트의 배출 속도가 느려지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 제 1 롤러의 외주연을 따라 복수 개의 제 1 기어가 돌출 형성되고, 상기 제 2 롤러의 외주연을 따라 복수 개의 제 2 기어가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 제 1 기어 및 상기 제 2 기어의 돌출되는 높낮이가 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 본체는, 상기 공간부의 일측에 상기 유입구가 구비되고, 상기 공간부의 타측에 상기 배출구가 구비되고, 상기 공간부의 일측과 타측 사이에 내측벽부가 구비되고, 복수 개의 상기 롤러는 상기 내측벽부를 따라 상하 이동되고, 상기 내측벽부에는 각각의 롤러가 상하 이동되는 경로를 따라 오목하게 오목레일홈이 형성되고, 상기 롤러와 상기 오목레일홈 사이에는 상기 롤러를 상하 이동시키기 위한 상하이동부가 구비되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 상하이동부는, 상기 오목레일홈의 길이방향을 따라 형성되는 랙과, 일측은 상기 롤러에 결합되고 타측은 상기 랙 방향으로 연장되는 지지부와, 상기 지지부의 타측에 회전 가능하도록 결합되되 상기 랙에 맞물린 상태로 상기 랙을 따라 이동되는 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 배출구를 통하여 배출되는 필라멘트의 배출 속도를 측정하도록 상기 배출구에 장착되는 감지센서와, 상기 롤러를 상하 이동시키도록 상기 상하이동부를 작동시키는 상하구동부와, 상기 압출부가 압출하는 필라멘트의 속도를 조절하도록 상기 압출부의 내부에 구비되는 압출구동부와, 상기 감지센서로부터 전달받은 필라멘트의 배출 속도를 전달받아 상기 상하구동부 또는 상기 압출구동부가 작동되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 제공한다.
본 발명은 펠렛을 이용하여 필라멘트를 압출하는 방식이므로, 별도의 스풀 교체 없이 펠릿을 이용하여 필라멘트를 연속적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동부재의 본체 내부에 위치되는 롤러의 위치를 적절하게 배치하여, 필라멘트가 신속하게 이동부재를 통과하도록 하거나 또는 필라멘트가 천천히 이동부재를 통과하도록 하여, 이동부재에서 배출되는 필라멘트의 배출속도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 롤러는 가상선에서 멀어지는 방향으로 이동될수록 배출구로 배출되는 필라멘트의 배출 속도가 점차 느려지는 효과가 있다.
또한, 상하이동부를 이용하여 안정적으로 제 1, 2 롤러를 상하 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 감지센서가 감지하는 필라멘트의 이동속도를 이용하여 롤러의 위치를 적절하게 이동시키도록 함으로서, 필라멘트가 익스트루더로 안정적으로 공급되도록 하는 효과가 있다.
또한, 외부의 습도, 빛, 바람, 이물질 등을 차단 또는 통제하도록 보호박스를 구비하므로, 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치로부터 필라멘트를 공급받은 익스트루더는 일괄적인 품질의 출력물을 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 3D 프린터의 필라멘트 공급 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 이동부재에 구비되는 롤러부재의 위치에 따라 필라멘트가 배출되는 속도가 조절되는 과정을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 상하이동부를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 상하이동부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 기어가 상하 이동되는 구조를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 제어수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치가 보호박스에 위치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치(100)는 호퍼(110), 압출부(120), 건조부(130), 이동부재(140) 및 제어수단(170: 도 9 도시)을 포함한다.
호퍼(110)는 필라멘트(P)를 제조하기 위한 복수 개의 펠렛이 수용된다. 펠렛은 ABS, PLA 등 다양한 재질로 구성된다. 압출부(120)는 호퍼(110)로부터 전달받은 펠렛에 열을 가하여 융해시킨 후, 그 내부에 구비된 이송 스크류(미도시)를 이용하여 압출부(120)의 단부에 구비되는 노즐을 통해 실 형상의 3D 프린터용 필라멘트(P)로 배출시킨다. 이때, 이송 스크류의 회전 속도에 따라 압출부(120)로부터 압출되는 필라멘트(P)의 배출 속도가 조절된다. 건조부(130)는 압출부(120)에서 압출되는 필라멘트(P)를 냉각 및 건조시키는 것으로, 예를 들면, 바람 등을 이용하여 필라멘트(P)를 건조시킨다. 이처럼 본 발명은 필라멘트(P)를 개별 스풀로 공급하는 방식이 아니라 펠렛을 이용하여 필라멘트(P)를 제조하는 방식이므로, 별도의 스풀 교체 없이 펠릿을 이용하여 필라멘트(P)를 연속적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.
이동부재(140)는 건조부(130)에서 건조된 필라멘트(P)를 익스트루더(200)로 이동시키는 것으로, 건조부(130)와 익스트루더(200) 사이에 위치되는 본체(142), 본체(142)의 내부에 위치되는 롤러부재(160) 및 롤러부재(160)를 상하 이동시키는 상하이동부(150: 도 6 도시)를 포함한다.
본체(142)는 내부에 빈 공간부(142a)가 형성되는 박스 형상으로 형성되고, 건조부(130)와 마주보는 공간부(142a)의 일측에 유입구(143)가 형성되고, 익스트루더(200)와 마주보는 공간부(142a)의 타측에 배출구(144)가 형성된다. 유입구(143)와 배출구(144)는 상호 마주보도록 위치된다. 그리고 공간부(142a)의 일측과 타측 사이에 내측벽부(145)가 구비된다.
롤러부재(160)는 공간부(142a)에 배치되되 내측벽부(145)를 따라 상하 방향으로 이동 가능한 복수 개의 제 1 롤러(162) 및 제 2 롤러(164)를 포함한다. 복수 개의 제 1 롤러(162)는 내측벽부(145)의 상측에 상하 방향으로 이동 가능하도록 배치된다. 복수 개의 제 2 롤러(164)는 내측벽부(145)의 하측에 제 1 롤러(162)와 겹치지 않은 상태로 상하 방향으로 이동 가능하도록 배치된다. 그리고 건조부(130)에서 건조된 필라멘트(P)는 유입구(143)를 지나 공간부(142a)로 삽입된 후 배출구(144)를 지나 익스트루더(200)로 안내된다. 이때, 공간부(142a)로 삽입된 필라멘트(P)는 제 1 롤러(162)와 제 2 롤러(164) 사이를 지나가면서 배출구(144)로 배출되는 필라멘트(P)의 배출 속도가 조절된다.
즉, 익스트루더(200)로 공급되는 필라멘트(P)를 이용하여 제품을 출력할 때 도면에 따라 필라멘트(P)의 소비가 일정하지 않게 된다. 이에 따라, 제 1, 2 롤러(162, 164)의 위치를 적절하게 배치하여, 필라멘트(P)가 신속하게 이동부재(140)를 통과하도록 하거나 또는 필라멘트(P)가 천천히 이동부재(140)를 통과하도록 하여, 이동부재(140)에서 배출되는 필라멘트(P)의 배출속도를 조절하는 것이다.
그리고 각각의 제 1 롤러(162)의 외주연을 따라 복수 개의 제 1 기어(163)가 돌출 형성되고,각각의 제 2 롤러(164)의 외주연을 따라 복수 개의 제 2 기어(165)가 돌출 형성된다. 그리고 제 1, 2 롤러(162, 164)가 회전됨에 따라 필라멘트(P)가 제 1, 2 롤러(162, 164)에 가이드된 상태로 배출될 때, 제 1, 2 기어(163, 165)가 필라멘트(P)를 용이하게 이동시키는 효과가 있다.
상하이동부(150)는 각각의 제 1, 2 롤러(162, 164)를 상하 이동시키는 것이고, 제어수단(170)은 상하이동부(150)를 제어하는 것으로, 이들은 후술하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 이동부재에 구비되는 롤러부재의 위치에 따라 필라멘트가 배출되는 속도가 조절되는 과정을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본체(142)의 유입구(143)와 배출구(144) 사이에는 이들을 지나가는 가상의 가상선(L)이 구비된다. 그리고 제 1 롤러(162)는 가상선(L)보다 상부에 위치되고, 제 2 롤러(164)는 가상선(L)보다 하부에 위치된다. 이 상태에서 유입구(143)를 통하여 본체(142) 내부로 유입된 필라멘트(P)는 제 1 롤러(162)와 제 2 롤러(164) 사이에 위치되는 가상선(L)을 따라 직선 패턴으로 배출구(144)로 빠르게 안내된다. 즉, 필라멘트(P)는 유입구(143)와 배출구(144) 사이의 최단 거리를 따라 이동되므로, 필라멘트(P)의 배출속도는 상대적으로 빨라지게 된다.
도 4를 참조하면, 제 1 롤러(162)가 가상선(L)보다 상부에 위치되고 제 2 롤러(164)가 가상선(L)보다 하부에 위치된 상태에서, 제 1 롤러(162)가 가상선(L)보다 하부에 위치되도록 이동되고, 제 2 롤러(164)가 가상선(L)보다 상부에 위치되도록 이동된다. 그러면, 유입구(143)를 통하여 공간부(142a)로 삽입된 필라멘트(P)는 제 1 롤러(162)에 걸린 상태로 하부 방향으로 꺾이고 제 2 롤러(164)에 걸린 상태로 상부 방향으로 꺾이면서 지그재그 패턴으로 배출구(144)로 안내된다. 이때, 필라멘트(P)는 지그재그 패턴을 형성하면서 공간부(142a) 내부에 상대적으로 오래 머무르게 되어, 필라멘트(P)의 배출 속도는 도 3보다 느려지게 된다.
도 5를 참조하면, 제 1 롤러(162)는 가상선(L)에서 멀어지도록 도 4보다 하부로 더 내려가고, 제 2 롤러(164)는 가상선(L)에서 멀어지도록 도 4보다 상부로 더 내려간다. 그러면 필라멘트(P)는 지그재그 패턴이 더욱 길어지게 되어, 필라멘트(P)의 배출 속도 또한 더욱 느려지게 된다. 이처럼 제 1 롤러(162) 및 제 2 롤러(164)가 가상선(L)에서 멀어지는 방향으로 이동될수록 배출구(144)로 배출되는 필라멘트(P)의 배출 속도가 점차 느려지는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 상하이동부를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 도 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 상하이동부의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본체(142)의 내측벽부(145)에는 각각의 제 1, 2 롤러(162, 164)가 상하 이동되는 경로를 따라 오목하게 오목레일홈(145a)이 형성된다. 상하이동부(150)는 제 1, 2 롤러(162, 164)와 오목레일홈(145a) 사이에 위치되어 제 1, 2 롤러(162, 164)를 상하 이동시키는 것으로, 랙(152), 지지부(154) 및 피니언(156)을 포함한다. 랙(152)은 랙 기어 형상으로 형성되며 오목레일홈(145a)의 내측 길이방향을 따라 길게 형성된다. 지지부(154)는 일측은 제 1, 2 롤러(162, 164)에 결합되고 타측은 제 1, 2 롤러(162, 164)를 관통하여 랙(152) 방향으로 연장된다. 피니언(156)은 피니언 기어 형상으로 형성되며 지지부(154)의 타측에 회전 가능하도록 결합된다. 이러한 피니언(156)은 랙(152)에 맞물린 상태로 회전되면서 랙(152)을 따라 상하 이동된다. 즉, 상하이동부(150)는 랙(152)과 피니언(156)을 이용하여 제 1, 2 롤러(162, 164)를 상하 이동시키는 것으로, 이는 일 실시예에 불과한 것이며, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하다.
이처럼 본 발명은 상하이동부(150)를 이용하여 안정적으로 제 1, 2 롤러(162, 164)를 상하 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 기어가 상하 이동되는 구조를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제 1 기어(163) 및 제 2 기어(165)의 돌출되는 높낮이가 조절 가능하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제 1 롤러(162)의 외주연에는 복수 개의 제 1 기어(163)가 삽입되도록 복수 개의 제 1 삽입홈(162a)이 형성되고, 상기 제 1 기어(163)의 측부에는 상기 제 1 기어(163)의 길이방향을 따라 복수 개의 제 1 삽입안내부(163a)가 형성된다. 그리고 상기 제 1 기어(163)의 측부와 마주보는 상기 제 1 삽입홈(162a)의 내주연에는 상기 제 1 기어(163)가 삽입되는 깊이에 따라 상기 제 1 삽입안내부(163a)가 걸림 결합되도록 제 1 걸림안내부(162b)가 형성된다.
그리고 상기 제 2 롤러(164)의 외주연에는 상기 제 2 기어(165)가 삽입되도록 복수 개의 제 2 삽입홈(164a)이 형성되고, 상기 제 2 기어(165)의 측부에는 상기 제 2 기어(165)의 길이방향을 따라 복수 개의 제 2 삽입안내부(165a)가 형성된다. 그리고 상기 제 2 기어(165)의 측부와 마주보는 상기 제 2 삽입홈(164a)의 내주연에는 상기 제 2 기어(165)가 삽입되는 깊이에 따라 상기 제 2 삽입안내부(165a)가 걸림 결합되도록 제 2 걸림안내부(164b)가 형성된다.
이처럼 제 1, 2 기어(163, 165)는 제 1, 2 삽입홈(162a, 164a)에 삽입되는 깊이에 따라 제 1, 2 삽입홈(162a, 164a)의 외부로 돌출되는 길이 즉, 높낮이에 변화가 발생된다. 그리고 제 1, 2 기어(163, 165)의 돌출되는 높낮이에 따라 제 1, 2 롤러(162, 164)의 전체 크기에 변화가 발생되어, 제 1, 2 롤러(162, 164)에 감기는 필라멘트(P)의 배출 속도에 변화를 줄 수 있다.
한편, 제 1, 2 기어(163, 165)의 돌출되는 높낮이 변화를 이로 한정하지 않음은 당연하고, 예를 들면, 서로 다른 크기를 갖는 복수 개의 제 1, 2 기어(163, 165)를 구비하여 구현할 수도 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치의 제어수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제어수단(170)은 제 1 감지센서(172), 제 2 감지센서(174), 상하구동부(176), 압출구동부(178) 및 제어부(179)를 포함한다.
제 1 감지센서(172)는 유입구(143)로 유입되는 필라멘트(P)의 유입 속도를 측정하도록 유입구(143)에 장착된다. 제 2 감지센서(174)는 배출구(144)를 통하여 배출되는 필라멘트(P)의 배출 속도를 측정하도록 배출구(144)에 장착된다. 상하구동부(176)는 제어부(179)로부터 제어신호를 전달받아 제 1, 2 롤러(162, 164)를 상하 이동시키도록 상하이동부(150)의 피니언(156)을 작동시킨다. 압출구동부(178)는 제어부(179)로부터 제어신호를 전달받아 압출부(120)가 압출하는 필라멘트(P)의 속도를 조절하도록 압출부(120)의 내부에 구비되는 이송 스크류를 구동시킨다. 제어부(179)는 제 1, 2 감지센서(172, 174)로부터 전달받은 필라멘트(P)의 배출 속도를 전달받아 상하구동부(176) 또는 압출구동부(178)가 작동되도록 제어한다.
예를 들어 제 1 감지센서(172) 또는 제 2 감지센서(174)로부터 감지되는 필라멘트(P)의 배출속도가 기준치 이상인 경우, 제어부(179)는 익스트루더(200)의 노즐에서 배출되는 필라멘트(P)의 양이 많아진 것으로 판단하고, 상하구동부(176)를 구동시켜서 제 1 롤러(162)와 제 2 롤러(164)가 가성선과 가까워지도록 이동시킨다. 그러면 유입구(143)를 통하여 본체(142) 내부로 유입된 필라멘트(P)는 본체(142) 내부를 빠르게 이동된 후 배출구(144)로 배출되어, 이동부재(140)는 익스트루더(200)로 필라멘트(P)를 원활하게 공급할 수 있다. 만일, 상하이동부(150)를 구동시킴에도 불구하고 제 1 감지센서(172) 또는 제 2 감지센서(174)로부터 감지되는 필라멘트(P)의 배출속도가 기준치 이상인 경우, 압출구동부(178)를 구동시켜서 압출부(120)가 압출시키는 필라멘트(P)의 압출 속도가 더욱 빨라지도록 제어한다.
이처럼 본 발명은 제 1, 2 감지센서(172, 174)가 감지하는 필라멘트(P)의 이동속도를 이용하여 제 1, 2 롤러(162, 164)의 위치를 적절하게 이동시키도록 함으로서, 필라멘트(P)가 익스트루더(200)로 안정적으로 공급되도록 하는 효과가 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치가 보호박스에 위치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 보호박스(300) 내부에 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치(100) 및 익스트루더(200)가 위치되도록 한다. 보호박스(300)는 케이싱 형상으로 형성되어, 보호박스(300) 내부는 외부의 습도, 빛, 바람, 이물질 등을 차단 또는 통제할 수 있다. 이에 따라 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치(100)로부터 필라멘트(P)를 공급받은 익스트루더(200)는 일괄적인 품질의 출력물을 공급할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치
110: 호퍼 120: 압출부
130: 건조부 140: 이동부재
142: 본체 142a: 공간부
143: 유입구 144: 배출구
145: 내측벽부 145a: 오목레일홈
150: 상하이동부 152: 랙
154: 지지부 156: 피니언
160: 롤러부재 162: 제 1 롤러
162a: 제 1 삽입홈 162b: 제 1 걸림안내부
163: 제 1 기어 163a: 제 1 삽입안내부
164: 제 2 롤러 164a: 제 2 삽입홈
164b: 제 2 걸림안내부 165: 제 2 기어
165a: 제 2 삽입안내부 170: 제어수단
172: 제 1 감지센서 174: 제 2 감지센서
176: 상하구동부 178: 압출구동부
179: 제어부 200: 익스트루더
300: 보호박스

Claims (10)

  1. 복수 개의 펠렛이 수용되는 호퍼;
    상기 호퍼로부터 전달받은 펠렛을 가열하고 가열된 펠렛을 필라멘트로 압출하는 압출부;
    상기 압출부에서 압출되는 필라멘트를 건조시키는 건조부; 및
    상기 건조부에서 건조된 필라멘트를 익스트루더로 이동시키는 이동부재를 포함하고,
    상기 이동부재는, 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되며 내부에 빈 공간부가 형성되는 본체와, 상기 공간부에 배치되되 상하 방향으로 이동 가능한 복수 개의 롤러를 포함하고,
    상기 건조부에서 건조된 필라멘트는 상기 유입구를 지나 상기 공간부로 삽입된 후 상기 배출구를 지나 익스트루더로 안내되고,
    상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 복수 개의 상기 롤러 사이를 지나가면서 상기 배출구로 배출되는 필라멘트의 배출 속도가 조절되고,
    상기 본체는, 상기 공간부의 일측에 상기 유입구가 구비되고, 상기 공간부의 타측에 상기 배출구가 구비되고, 상기 공간부의 일측과 타측 사이에 내측벽부가 구비되고,
    복수 개의 상기 롤러는, 상기 내측벽부의 상측에 상하 방향으로 이동 가능하도록 배치되는 복수 개의 제 1 롤러와, 상기 내측벽부의 하측에 상기 제 1 롤러와 겹치지 않은 상태로 상하 방향으로 이동 가능하도록 배치되는 복수 개의 제 2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입구와 상기 배출구를 지나가는 가상의 가상선이 구비되고,
    상기 제 1 롤러가 상기 가상선보다 상부에 위치되고, 상기 제 2 롤러가 상기 가상선보다 하부에 위치되면, 상기 유입구를 통하여 상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 상기 제 1 롤러와 상기 제 2 롤러 사이에 위치되는 상기 가상선을 따라 직선 패턴으로 상기 배출구로 안내되고,
    상기 제 1 롤러가 상기 가상선보다 상부에 위치되고 상기 제 2 롤러가 상기 가상선보다 하부에 위치된 상태에서, 상기 제 1 롤러가 상기 가상선보다 하부에 위치되고 상기 제 2 롤러가 상기 가상선보다 상부에 위치되면, 상기 유입구를 통하여 상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 상기 제 1 롤러에 걸린 상태로 하부 방향으로 꺾이고 상기 제 2 롤러에 걸린 상태로 상부 방향으로 꺾이면서 지그재그 패턴으로 상기 배출구로 안내되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 롤러 및 상기 제 2 롤러가 상기 가상선에서 멀어지는 방향으로 이동될수록 상기 배출구로 배출되는 필라멘트의 배출 속도가 느려지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 롤러의 외주연을 따라 복수 개의 제 1 기어가 돌출 형성되고,
    상기 제 2 롤러의 외주연을 따라 복수 개의 제 2 기어가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 기어 및 상기 제 2 기어의 돌출되는 높낮이가 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 롤러의 외주연에는 상기 제 1 기어가 삽입되도록 복수 개의 제 1 삽입홈이 형성되고,
    상기 제 1 기어의 측부에는 상기 제 1 기어의 길이방향을 따라 복수 개의 제 1 삽입안내부가 형성되고, 상기 제 1 기어의 측부와 마주보는 상기 제 1 삽입홈의 내주연에는 상기 제 1 기어가 삽입되는 깊이에 따라 상기 제 1 삽입안내부가 걸림 결합되도록 제 1 걸림안내부가 형성되고,
    상기 제 2 롤러의 외주연에는 상기 제 2 기어가 삽입되도록 복수 개의 제 2 삽입홈이 형성되고,
    상기 제 2 기어의 측부에는 상기 제 2 기어의 길이방향을 따라 복수 개의 제 2 삽입안내부가 형성되고, 상기 제 2 기어의 측부와 마주보는 상기 제 2 삽입홈의 내주연에는 상기 제 2 기어가 삽입되는 깊이에 따라 상기 제 2 삽입안내부가 걸림 결합되도록 제 2 걸림안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  8. 복수 개의 펠렛이 수용되는 호퍼;
    상기 호퍼로부터 전달받은 펠렛을 가열하고 가열된 펠렛을 필라멘트로 압출하는 압출부;
    상기 압출부에서 압출되는 필라멘트를 건조시키는 건조부; 및
    상기 건조부에서 건조된 필라멘트를 익스트루더로 이동시키는 이동부재를 포함하고,
    상기 이동부재는, 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되며 내부에 빈 공간부가 형성되는 본체와, 상기 공간부에 배치되되 상하 방향으로 이동 가능한 복수 개의 롤러를 포함하고,
    상기 건조부에서 건조된 필라멘트는 상기 유입구를 지나 상기 공간부로 삽입된 후 상기 배출구를 지나 익스트루더로 안내되고,
    상기 공간부로 삽입된 필라멘트는 복수 개의 상기 롤러 사이를 지나가면서 상기 배출구로 배출되는 필라멘트의 배출 속도가 조절되고,
    상기 본체는, 상기 공간부의 일측에 상기 유입구가 구비되고, 상기 공간부의 타측에 상기 배출구가 구비되고, 상기 공간부의 일측과 타측 사이에 내측벽부가 구비되고,
    복수 개의 상기 롤러는 상기 내측벽부를 따라 상하 이동되고,
    상기 내측벽부에는 각각의 롤러가 상하 이동되는 경로를 따라 오목하게 오목레일홈이 형성되고,
    상기 롤러와 상기 오목레일홈 사이에는 상기 롤러를 상하 이동시키기 위한 상하이동부가 구비되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상하이동부는, 상기 오목레일홈의 길이방향을 따라 형성되는 랙과, 일측은 상기 롤러에 결합되고 타측은 상기 랙 방향으로 연장되는 지지부와, 상기 지지부의 타측에 회전 가능하도록 결합되되 상기 랙에 맞물린 상태로 상기 랙을 따라 이동되는 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 배출구를 통하여 배출되는 필라멘트의 배출 속도를 측정하도록 상기 배출구에 장착되는 감지센서와,
    상기 롤러를 상하 이동시키도록 상기 상하이동부를 작동시키는 상하구동부와,
    상기 압출부가 압출하는 필라멘트의 속도를 조절하도록 상기 압출부의 내부에 구비되는 압출구동부와,
    상기 감지센서로부터 전달받은 필라멘트의 배출 속도를 전달받아 상기 상하구동부 또는 상기 압출구동부가 작동되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 필라멘트 연속 공급 장치.







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