KR102567640B1 - 색상 가변형 플라스틱 사출성형기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사출성형기의 배럴로 공급되는 색상별 수지 필라멘트의 색 조합을 이용하여 다양한 색상의 사출품을 제조할 수 있는 색상 가변형 플라스틱 사출성형기에 관한 것이다. 본 발명은 서로 다른 색상의 수지 필라멘트를 공급하는 적어도 두 개의 피더(feeders)와, 적어도 두 개 색상의 상기 수지 필라멘트가 용융 및 혼합되는 팔렛트 배럴(palette barrel) 및 목표 색상에 따라 상기 피더 중 적어도 하나의 공급 속도를 제어하는 컨트롤러(controller)를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 다양한 색상의 플라스틱 사출품을 제조할 수 있는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사출성형기의 배럴로 공급되는 색상별 수지 필라멘트의 색 조합을 이용하여 다양한 색상의 사출품을 제조할 수 있는 색상 가변형 플라스틱 사출성형기에 관한 것이다.
일반적으로 사출성형기는 플라스틱을 사출 성형하는 기계장치로 합성수지 원료를 용융하는 실린더, 성형하고자 하는 물품과 동일한 형상으로 이루어진 캐비티를 갖는 금형 및 실린더에서 용융된 수지를 금형의 캐비티 속으로 주입하는 노즐을 포함한다.
금형은 일반적으로 상부금형과 하부금형으로 이루어지며, 상부금형과 하부금형 사이에는 플라스틱 성형을 위한 내부 공간인 캐비티가 형성된다. 이러한 캐비티 속에 주입된 수지가 고체화된 후에 상부금형 및 하부금형을 서로 분리하여 사출 성형된 제품을 취출한다.
이와 같은 사출성형 장치는 캐비티 내에 용융된 수지를 집어넣고, 주입된 수지가 고체화된 후 상부금형과 하부 금형의 분리를 반복함에 따라 단시간 내에 많은 수량의 성형품을 생산할 수 있다.
아울러 이러한 사출성형기를 통해 산업전반에 걸쳐서 다양한 종류의 성형품을 생산하고 있다.
그러나 종래의 사출형성기는 한 가지 색상의 원료만 공급되어 제조 목적에 따라 필요한 다양한 색상의 성형품을 제조하는데 어려움이 있었다.
대한민국공개특허 제10-2010-0003127호는 링블로워를 이용하여 링블로워 작동시 발생하는 부압을 이용하여 호퍼내로 원료를 이송시키는 한편 호퍼하부에 연결된 이송스크류에 공급하는 플라스틱사출성형기에서, 링블로워 작동시 호퍼하부에서도 부압이 발생하여 이송스크류에 원료가 정량공급 되지 못하는 것을 막아주기 위한 플라스틱 사출성형기용 호퍼에 관한 기술이 개시된다.
그러나 선행기술 역시 다양한 색상의 성형품을 제조하는데 어려움이 있고, 만약 호퍼에 저장되는 원료의 색상을 변경한다 하더라도 변경된 하나의 색상의 성형품만 제조할 수 있을 뿐 다른 색상을 제조하려면 호퍼에 저장된 원료를 다른 색상을 가지는 원료로 통째로 바꿔야 하는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사출성형기의 배럴로 공급되는 색상별 수지 필라멘트의 색 조합을 이용하여 다양한 색상의 성형품을 제조할 수 색상 가변형 플라스틱 사출성형기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기는 서로 다른 색상의 수지 필라멘트를 공급하는 적어도 두 개의 피더(feeders)와, 적어도 두 개 색상의 상기 수지 필라멘트가 용융 및 혼합되는 팔렛트 배럴(palette barrel) 및 목표 색상에 따라 상기 피더 중 적어도 하나의 공급 속도를 제어하는 컨트롤러(controller)를 포함할 수 있다.
상기 피더는, 서로 다른 색상의 수지 필라멘트가 권취된 적어도 두 개의 릴(reels)과, 상기 수지 필라멘트의 일단에 마찰 회전력을 인가하는 모터 어셈블리(motor assembly) 및 마찰 회전력이 인가된 상기 수지 필라멘트를 상기 팔렛트 배럴로 유도하는 적어도 두 개의 가이드 파이프(inlet pipes)를 포함할 수 있다.
상기 모터 어셈블리는, 구동 샤프트와, 상기 구동 샤프트에 상기 수지 필라멘트에 마찰 회전력을 전달하기 위한 마찰 링이 장착되는 압출 모터 및 상기 압출 모터의 샤프트 방향 일면에 부착되는 베이스(base)와, 상기 베이스의 하단면에서 수평 돌출되며 상기 가이드 파이프를 상향 관통하기 위한 파이프 홀이 형성되는 파이프 지지대(pipe support)와, 상기 베이스의 상단부 일측에 회동 결합되며 상기 수지 필라멘트를 하향 관통하기 위한 필라멘트 홀이 상기 파이프 홀에 상응하는 위치에 형성되는 필라멘트 핸들러(filament handler)와, 상기 베이스에 상기 압출 모터의 구동 샤프트와 나란히 이격 설치되며 상기 수지 필라멘트를 상기 압출 모터의 샤프트를 향하여 가압하는 가이드 풀리(guide pulley)를 포함하는 필라멘트 가이드 어셈블리(filament guide assembly)를 포함할 수 있다.
상기 팔렛트 배럴은, 내부에 가압 스크류가 전진 또는 후진할 수 있도록 나사산이 형성되어 있고, 외부면의 적어도 일부에는 밴드 히터가 권취될 수 있다.
상기 피더는, 붉은색(Red)의 수지 필라멘트를 공급하는 피더-R, 초록색(Green)의 수지 필라멘트를 공급하는 피더-G, 파란색(Blue)의 수지 필라멘트를 공급하는 피더-B를 구비할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 피더-R, 피더-G 및 피더-B의 각 압출 모터 회전수와 출력 색상을 매칭한 컬러 생성 테이블에 기초하여 목표 색상에 대한 제어신호를 생성한다. 목표 색상에 대한 제어신호는 사출성형기 자체에서 생성될 수도 있고, 별도의 외부 장치에서 생성될 수도 있다. 상기 외부 장치와 상기 컨트롤러는 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 수지 필라멘트의 색조합을 이용하기 때문에 적은 종류의 색상의 수지 필라멘트로도 다양한 색상의 사출품을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 피더를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피더의 모터 어셈블리를 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 3은 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 팔렛트 배럴의 내부를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피더의 모터 어셈블리를 확대하여 나타낸 확대도이다.
도 3은 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 팔렛트 배럴의 내부를 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명의 몇 가지 실시예들을 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 다만 이것은 본 발명을 어느 특정한 실시예에 대해 한정하려는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 모든 변형(transformations), 균등물(equivalents) 및 대체물(substitutions)은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 어느 한 구성이 어떤 서브 구성을 "구비(have)" 또는 "포함(comprise)" 한다고 기재한 경우, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른(other) 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
본 명세서에서 "...유닛(Unit)", "...모듈(Module)" 및 "컴포넌트(Component)"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 피더(100)를 나타낸 사시도이다.
도 1에서 보듯, 색상 가변형 플라스틱 사출성형기는 적어도 두 개의 피더(100)(feeders)와, 팔렛트 배럴(210)(palette barrel) 및 컨트롤러(미도시)(controller)를 포함한다.
피더(100)는 수지 필라멘트(F)가 권취되어 있으며, 그 수지 필라멘트(F)를 팔렛트 배럴(210)로 공급한다.
피더(100)는 적어도 두 개 이상으로 구비될 수 있으며, 각각의 피더(100)에 권취된 수지 필라멘트(F)는 서로 다른 색상일 수 있다. 피더(100)의 외부에는 피더(100)를 외부의 충격으로부터 보호하고, 피더(100)를 사출본체(200)에 고정 결합하는 커버(미도시)가 더 구비될 수도 있다.
예컨대, 실시예1의 사출성형기는 세 개의 피더(100)가 구비될 수 있으며, 삼원색 즉, 붉은색(Red)의 수지 필라멘트(F)를 공급하는 피더(100)-R, 초록색(Green)의 수지 필라멘트(F)를 공급하는 피더(100)-G, 파란색(Blue)의 수지 필라멘트(F)를 공급하는 피더(100)-B가 구비될 수 있다. 피더의 개수는 두 개 일 수도 있고 네 개 이상일 수도 있다.
실시예1의 사출성형기는 삼원색의 수지 필라멘트(F)를 혼합 및 용융하여 여러 가지 색깔을 만들어낼 수 있다.
피더(100)의 수지 필라멘트(F)는 피가열 체로서 PE, PP, PU, PS 등과 같은 합성수지 원료일 수 있다.
복수의 피더(100) 각각은 릴(110)(reels), 모터 어셈블리(120)(motor assembly) 및 가이드 파이프(130)(inlet pipes)를 포함한다. 복수의 피더(100) 각각은 감겨있는 수지 필라멘트(F)의 색상만 다를 뿐 동일한 구성을 가지므로 어느 하나의 피더(100)를 대표로 설명한다.
릴(110)은 적어도 두 개 이상 구비될 수 있지만 실시예1에서는 삼원색의 수지 필라멘트(F)를 공급하기 위해 세 개의 피더(100)가 구비되기 때문에 릴(110)도 세 개 구비된 것을 예로 들어 설명한다.
릴(110)에는 특정 색상의 수지 필라멘트(F)가 권취된다. 예컨대, 수지 필라멘트(F)는 3D 프린터용 수지 필라멘트(F)일 수 있다. 참고로, 다른 릴에는 다른 색상의 수지 필라멘트(F)가 권취된다.
모터 어셈블리(120)는 릴(110)에서 풀어진 수지 필라멘트(F)의 일단(또는, 일면)에 마찰 회전력을 인가하여 릴(110)에 감긴 수지 필라멘트(F)가 풀리게 한다.
모터 어셈블리(120)에 대해서는 도 2를 통해 자세하게 설명하기로 한다.
가이드 파이프(130)(inlet pipes)는 모터 어셈블리(120)와 배럴(210)의 파이프 인렛(211) 사이에 배치되고, 그 사이를 통과하는 수지 필라멘트(F)의 외부에 형성된다.
예컨대, 가이드 파이프(130)의 내부에는 마찰 회전력이 인가된 수지 필라멘트(F)가 통과하고, 가이드 파이프(130)는 수지 필라멘트(F)를 팔렛트 배럴(210)로 유도한다. 가이드 파이프(130)는 일단이 파이프 홀(PH)에 인입되고 타단이 배럴(210)의 파이프 인렛(211)에 인입된다.
팔렛트 배럴(210)은 복수의 피더(100)로부터 공급받은 서로 다른 색상의 수지 필라멘트(F)를 용융 및 혼합한다.
예컨대, 팔렛트 배럴(210)의 외부면의 적어도 일부에는 밴드 히터(220)(Band Heater)가 권취된다.
밴드 히터(220)는 전기 에너지를 열에너지로 변환시켜 팔렛트 배럴(210)의 온도를 구간 별로 가열함으로써 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 원료가 용융되기 위한 열 환경을 제공한다.
밴드 히터(220)에 의해 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 용융된 원료(즉, 용융된 수지 필라멘트)는 용융되어 고온 상태의 젤, 겔 또는 액체 상태로 된다. 그리고 용융된 원료는 팔렛트 배럴(210)의 내부에 구비된 가압 스크류(230)에 의해 혼합되면서 색조합에 의해 다양한 색상을 만들어 낸다.
컨트롤러(controller)(미도시)는 삼원색의 색 조합에 의한 목표 색상에 따라 복수의 피더(100) 중 적어도 하나의 피더(100)에서 팔렛트 배럴(210)로 공급되는 수지 필라멘트(F)의 공급 속도를 제어한다. 예컨대, 실시예1에서처럼 피더(100)가 릴(110)을 이용하여 수지 필라멘트(F)를 팔렛트 배럴(210)로 공급하는 경우, 이하에서 설명할 모터 어셈블리(120)로 수지 필라멘트(F)의 일단에 마찰 회전력을 가변하여 인가함으로써 수지 필라멘트(F)의 공급 속도를 제어할 수 있다.
예컨대, 컨트롤러는 목표 색상이 보라색인 경우 빨간색 수지 필라멘트(F)가 권취된 피더(100)-R과, 파란색 수지 필라멘트(F)가 권취된 피더(100)-B의 동작을 제어하여 빨간색 수지 필라멘트(F)와 파란색 수지 필라멘트(F)를 팔렛트 배럴(210)로 공급시킨다. 그리고 보라색의 감도(진한 정도)에 따라 피더(100)-R과 피더(100)-B 각각의 공급량 즉, 공급 속도를 다르게 조절할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러는 외부 장치로부터 압출 모터(1210)의 회전수를 제어하기 위한 제어신호를 수신하고, 그 제어신호에 기초하여 피더(100) 각각의 압출 모터(1210) 회전수를 제어한다.
예컨대, 외부 장치는 피더(100)-R, 피더(100)-G 및 피더(100)-B의 각 압출 모터(1210) 회전수(미도시)와 출력 색상(목표 색상)을 매칭한 컬러 생성 테이블에 기초하여 목표 색상에 대한 제어신호를 생성하고 유선 또는 무선으로 연결된 컨트롤러로 전송한다.
외부 장치는 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다.
이때, 외부 장치는 네트워크를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 외부 단말로 구현될 수도 있다. 외부 단말은, 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트 패드(smartpad), 타블렛 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 사출성형기에는 사출본체(200)의 일측에 사용자의 조작에 의해 목표 색상에 대한 제어신호를 생성하는 컨트롤 패드(미도시) 및 디스플레이(미도시)가 구비될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 피더(100)의 모터 어셈블리(120)를 확대하여 나타낸 확대도이다.
복수의 피더(100) 각각이 구비된 모터 어셈블리(120)는 다른 피더에 구비된 모터 어셈블리와 동일한 구성을 가지므로 어느 하나의 모터 어셈블리(120)를 대표로 설명한다.
도 2에서 보듯, 모터 어셈블리(120)는 압출 모터(1210) 및 필라멘트 가이드 어셈블리(1230)(filament guide assembly)를 포함한다.
압출 모터(1210)는 몸체가 베이스(1231)의 일면(필라멘트 가이드 어셈블리(1230)의 반대 방향의 면)에 고정된다.
압출 모터(1210)는 구동 샤프트(1221)가 구비되며, 구동 샤프트(1221)에는 릴(110)에서 풀어진 수지 필라멘트의 일면에 접촉하여 수지 필라멘트에 마찰 회전력을 전달하기 위한 마찰 링(1222)이 장착된다. 마찰 링(1222)은 금속 재질로 형성될 수 있다.
가이드 어셈블리(1230)(filament guide assembly)는 구동 샤프트(1221)의 회전에 따라 수지 필라멘트가 팔렛트 배럴(210)로 공급되도록 가이드한다.
가이드 어셈블리(1230)는 베이스(1231)(base)와, 파이프 지지대(1232)(pipe support)와 필라멘트 핸들러(1233)(filament handler)와 가이드 풀리(1234)(guide pulley)를 포함한다.
베이스(1231)는 압출 모터(1210)의 일면에 부착된다. 베이스(1231)의 중심에는 압출 모터(1210)의 구동 샤프트(1221)가 통과하기 위한 홀(도면번호 미부여)이 형성된다.
파이프 지지대(1232)는 베이스(1231)의 하단면에 수평 돌출된다. 파이프 지지대(1232)의 지지대로부터의 돌출 방향은 압출 모터(1210)의 구동 샤프트(1221)와 평행한 방향이다.
파이프 지지대(1232)의 일측에는 가이드 파이프(130)를 상향 관통하기 위한 파이프 홀(PH)이 형성된다. 예컨대, 파이프 홀(PH)의 위치는 상향 관통된 가이드 파이프(130)의 연장선상이 구동 샤프트(1221)의 측면, 구체적으로 구동 샤프트(1221)에 형성된 마찰 링(1222)과 가이드 풀리(1234) 사이에 위치되도록 형성될 수 있다. 예컨대, 가이드 파이프(130)는 일단이 파이프 지지대(1232)의 파이프 홀(PH)에 끼워지고, 타단이 팔렛트 배럴(210)에 형성된 파이프 인렛(211)에 끼워지며, 내부에는 릴(110)에서 풀어진 수지 필라멘트가 통과한다.
필라멘트 핸들러(1233)(filament handler)는 파이프 지지대(1232)가 돌출된 베이스(1231)의 동일면의 상단부에 배치된다. 그리고 필라멘트 핸들러(1233)는 베이스(1231)의 상단부 일측에 힌지부재(도면부호 미부여)에 의해 회동 가능하게 결합된다. 예컨대, 필라멘트 핸들러(1233)는 단부가 파이프 지지대(1232)를 향하는 반경으로 회동된다.
필라멘트 핸들러(1233)와 파이프 지지대(1232) 각각은 연동 볼트(1235)가 관통되는 홀(도면번호 미부여)이 구비될 수 있다. 필라멘트 핸들러(1233)에 연동 볼트(1235)가 관통되는 홀은 회전축의 반대쪽에 형성된다. 필라멘트 핸들러(1233)는 연동 볼트가 조여지면 단부가 파이프 지지대(1232)를 향해 회전하면서 회동 각도가 가변될 수 있다.
필라멘트 핸들러(1233)에는 파이프 홀(PH)에 상응하는 위치에 수지 필라멘트를 하향 관통하기 위한 필라멘트 홀(FH)이 형성된다. 즉, 필라멘트 핸들러(1233)에 형성된 필라멘트 홀(FH)은 파이프 지지대(1232)에 형성된 파이프 홀(PH)과 직선상에 위치된다.
가이드 풀리(1234)(guide pulley)는 베이스(1231)에서 압출 모터(1210)의 구동 샤프트(1221)와 나란히 이격 설치된다. 예컨대, 가이드 풀리(1234)는 베이스(1231)에서 릴(110)에서 풀어진 수지 필라멘트를 기준으로 구동 샤프트(1221)와 반대하는 방향에 설치된다. 가이드 풀리(1234)는 압출 모터(1210)의 구동 샤프트(1221)와 평행한 방향으로 연장된 축(도면번호 미부여)을 통해 회전한다.
가이드 풀리(1234)는 수지 필라멘트를 압출 모터(1210)의 구동 샤프트(1221)를 향하여 가압한다. 가이드 풀리(1234)의 둘레(수지 필라멘트와 접촉하는 둘레)에는 도르레와 같은 홈이 형성될 수도 있다.
일 예로, 가이드 풀리(1234)와 압출 모터(1210)의 구동 샤프트(1221)에 형성된 마찰 링(1222) 사이에는 릴(110)에서 풀어진 수지 필라멘트가 가이드 풀리(1234)와 마찰 링(1222)에 접촉한 상태로 배치되는데, 구동 샤프트(1221)에 의해 마찰 링(1222)이 일 방향(예를 들면 시계방향)으로 회전하면 그 마찰력에 의해 수지 필라멘트가 하향 이동한다. 이때, 가이드 풀리(1234)는 수지 필라멘트의 하향 이동에 의해 마찰 링(1222)과 반대 방향(예를 들면, 반시계 방향)으로 회전하면서 수지 파이프의 이동(팔렛트 배럴(210)로의 공급)을 가이드한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예의 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 피더(100)의 동작을 설명하면, 먼저, 복수의 릴(110)에서 풀어진 수지 필라멘트는 색상 별로 각각 다른 모터 어셈블리(120)를 통과하여 팔렛트 배럴(210)의 파이프 인렛(211)으로 공급된다. 이때, 수지 필라멘트는 필라멘트 핸들러(1233)의 필라멘트 홀(FH)을 통과하여 구동 샤프트(1221)의 마찰 링(1222)과 가이드 풀리(1234) 사이에서 구동 샤프트(1221)의 마찰 링(1222)을 접촉한 상태로 통과한다. 구동 샤프트(1221)의 마찰 링(1222) 사이를 통과한 수지 필라멘트는 파이프 지지대(1232)의 파이프 홀(PH)을 통과하여 파이프 인렛(211)으로 공급된다.
그리고 컨트롤러가 외부 장치로부터 목표 색상에 대한 제어신호를 입력 받으면 복수의 피더(100) 중 제어신호가 지시하는 피더(100)를 동작시킨다. 이때, 컨트롤러는 피더(100) 각각의 압출 모터(1210)의 회전수를 제어하여 팔렛트 배럴(210)로 공급되는 색상별 수지 필라멘트의 공급량을 조절한다.
도 3은 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 사출성형기는 피더(100), 팔렛트 배럴(210)이 구비된 사출본체(200)를 포함한다.
사출본체(200)로 원료 즉, 수지 필라멘트를 공급하는 피더(100)는 도 1 및 도 2에서 설명하였으므로 중복된 설명을 생략한다.
사출본체(200)는 팔렛트 배럴(210), 밴드 히터(220), 가압 스크류(230), 상부고정판(250), 이송부고정판(260), 유압 모터(270), 형체 실린더(미도시), 센서모듈(도면번호 미부여) 및 전원공급부(미도시)를 포함한다. 예컨대, 사출본체(200)는 상기에서 나열한 것 외에 이젝터 로드(미도시), 유압 펌프(미도시), 사출램(미도시) 등이 더 구비될 수도 있다. 사출본체(200)에 포함된 구성들은 설계에 따라 달라질 수도 있고 사출 방식에 따라 달라질 수도 있다.
팔렛트 배럴(210)은 복수의 피더(100)로부터 공급받은 서로 다른 색상의 수지 필라멘트를 용융 및 혼합한다. 팔렛트 배럴(210)은 내부에 구비된 가압 스크류(230)가 전진 또는 후진하면서 공급된 다른 색상의 수지 필라멘트들을 용융 및 혼합한다.
팔렛트 배럴(210)의 내부에는 가압 스크류(230)가 전진 또는 후진할 수 있는 나사산이 형성된다.
팔렛트 배럴(210)의 외부면의 적어도 일부에는 밴드 히터(220)(Heater Band)가 권취될 수 있다.
밴드 히터(220)는 전기 에너지를 열에너지로 변환시켜 팔렛트 배럴(210)의 온도를 구간 별로 가열함으로써 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 원료(수지 필라멘트)가 용융되기 위한 열 환경을 제공한다.
밴드 히터(220)에 의해 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 용융된 수지 필라멘트는 용융되어 고온 상태의 젤, 겔 또는 액체 상태로 된다.
팔렛트 배럴(210)의 내부에는 가압 스크류(230)가 구비된다. 가압 스크류(230)는 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 용융된 원료를 혼합시킨다.
가압 스크류(230)는 팔렛트 배럴(210)의 일측(파이프 인렛(211)의 반대쪽)으로 전진하여 혼합된 용융 상태의 필라멘트를 노즐(212)로 이동시킨다.
가압 스크류(230)가 노즐(212) 방향으로 전진하면 노즐(212)에서 압출되는 혼합 용융된 필라멘트는 노즐(212)을 통해 금형(미도시)의 내부로 충전된다.
팔렛트 배럴(210)의 상부에는 원료투입커버(미도시)가 구비될 수 있다. 원료투입커버는 필라멘트 형태의 원료가 유입되는 공간을 보호하는 역할을 한다.
원료투입커버의 내부에는 파이프 인렛(211)이 구비된다(도 4 참조). 파이프 인렛(211)은 복수의 관이 형성된다. 각각의 관마다 복수의 가이드 파이프(130) 각각을 통과하는 수지 필라멘트가 하나씩 통과한다.
상부고정판(250)은 금형(251)이 부착되는 고정판이며, 팔렛트 배럴(210)에서 혼합 용융된 필라멘트가 압출되는 노즐(212)이 스프루 부시(Sprue Bush)(미도시)와 접촉할 수 있도록 중앙에 취부홀이 뚫려 있다. 예컨대, 금형 종류 또는 크기에 따라 적어도 하나의 취부홀이 규칙적으로 배열될 수도 있다.
이송부고정판(260)은 상부고정판(250)과 마주보고 있다. 이송부고정판(260)은 이젝터 핀(262)(Ejector Pin)을 작동하기 위해 이젝터 로드(Ejector Rod)(미도시)가 지날 수 있는 홀이 형성된다. 이송부고정판(260)에는 금형(261)이 부착된다.
형체 실린더(미도시)는 사출압에 의해 금형이 열리지 않게 형체력을 발생시키고, 이송부고정판(260)의 개폐 동작을 수행한다.
유압 모터(270)는 유압에 의해 가동되며 팔렛트 배럴(210)의 내부에 구비된 가압 스크류(230)를 회전시켜 노즐(212)에서 배출되는 용융 상태의 필라멘트 양이 계량될 수 있도록 한다.
투출구(201) 사출성형기로부터 완성된 성형물(즉, 사출품)이 투출되는 곳이다.
센서모듈(도면번호 미부여)가 더 구비될 수도 있다.
센서모듈은 팔렛트 배럴(210) 내 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 또한, 센서모듈은 팔렛트 배럴(210) 내 공기의 압력을 측정하는 압력 센서일 수도 있다.
전원공급부는 배터리 또는 AC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 전원공급부는 복수의 피더(100), 팔렛트 배럴(210), 밴드 히터(220), 가압 스크류(230), 상부고정판(250), 이송부고정판(260), 형체 실린더(미도시), 유압 모터(270), 센서모듈(도면번호 미부여) 및 전원공급부(미도시) 등에 필요한 전원이 공급될 수 있다.
도 4는 실시예1에 따른 색상 가변형 플라스틱 사출성형기의 팔렛트 배럴(210)의 내부를 나타낸 단면도이다.
도 4에서 보듯, 팔렛트 배럴(210)에는 피더(100)에서 공급되는 색상별 수지 필라멘트가 공급된다.
예컨대, 용융 원료(즉, 용융 상태의 필라멘트)의 목표 색상에 따라서 피더(100)-R, 피더(100)-G, 피더(100)-B중 적어도 하나 이상의 피더(100)에 권취된 수지 필라멘트가 파이프 인렛(211)을 통해 팔렛트 배럴(210)의 내부로 공급된다.
팔렛트 배럴(210)(Barrel)은 외부면의 적어도 일부에 권취된 밴드 히터(220)(Band Heater)에서 제공된 열원을 이용하여 공급받은 수지 필라멘트들을 용융시킨다.
밴드 히터(220)는 전기 에너지를 열에너지로 변환시켜 팔렛트 배럴(210)의 온도를 구간 별로 가열함으로써 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 원료(수지 필라멘트)가 용융되기 위한 열 환경을 제공한다.
밴드 히터(220)에 의해 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 용융된 원료는 용융되어 고온 상태의 젤, 겔 또는 액체 상태로 된다.
팔렛트 배럴(210)의 내부에는 가압 스크류(230)가 구비된다. 가압 스크류(230)는 팔렛트 배럴(210)의 내부에서 용융된 원료를 혼합시킨다.
가압 스크류(230)는 팔렛트 배럴(210)의 일측(즉, 파이프 인렛(211)의 반대측)으로 전진하여 혼합 용융된 원료를 노즐(212)로 이동시킨다.
가압 스크류(230)가 노즐(212) 방향으로 전진하면 노즐(212)에서 압출되는 혼합 용융된 원료는 노즐(212)에 연결되어 있는 금형(미도시)의 내부로 충전된다.
도 3은 도 2에 예시된 원료공급 장치의 원료공급부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
이상에서는 본 발명에 관한 몇 가지 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한 상술한 장치 또는 시스템의 부분적 기능들은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
100: 피더
110: 릴
120: 모터 어셈블리
130: 가이드 파이프
210: 팔렛트 배럴
220: 밴드 히터
1210: 압출 모터
1230: 가이드 어셈블리
110: 릴
120: 모터 어셈블리
130: 가이드 파이프
210: 팔렛트 배럴
220: 밴드 히터
1210: 압출 모터
1230: 가이드 어셈블리
Claims (6)
- 붉은색(Red)의 수지 필라멘트를 공급하는 피더-R, 초록색(Green)의 수지 필라멘트를 공급하는 피더-G, 파란색(Blue)의 수지 필라멘트를 공급하는 피더-B가 수평선상에 나란히 배치되는 피더(feeders);
상기 피더의 하부에서 수평으로 배치되며 상기 피더-R, 피더-G, 피더-B의 각 수지 필라멘트가 인입되어 내부에서 용융 및 혼합되는 팔렛트 배럴(palette barrel), 상기 팔렛트 배럴의 외부면에 권취되는 2개의 밴드 히터(Band Heater), 상기 팔렛트 배럴의 내부에서 전진 또는 후진하면서 상기 공급된 3개 색상의 수지 필라멘트들을 용융 및 혼합하는 가압 스크류, 금형이 부착되는 고정판으로서 상기 팔렛트 배럴에서 용융 혼합된 필라멘트가 압출되는 노즐이 스프루 부시(Sprue Bush)와 접촉할 수 있도록 중앙에 취부홀이 뚫려 있는 상부고정판, 상기 상부고정판과 마주보도록 배치되며 이젝터 핀을 작동하기 위해 이젝터 로드(Ejector Rod)가 지날 수 있는 홀이 형성되는 이송부고정판, 상기 가압 스크류를 회전시켜 노즐(212)에서 배출되는 용융 상태의 필라멘트 양을 조절하는 유압 모터, 사출압에 의해 금형이 열리지 않게 형체력을 발생시키고 상기 이송부고정판의 개폐 동작을 수행하는 형체 실린더, 및 전원공급부를 포함하는 사출 본체; 및
목표 색상에 따라 상기 피더-R, 피더-G, 피더-B 중 적어도 하나의 공급 속도를 제어하는 컨트롤러(controller)를 포함하고,
상기 피더-R, 피더-G, 피더-B 각각은,
수지 필라멘트가 권취된 릴과, 상기 릴에서 풀린 수지 필라멘트의 일면에 마찰 회전력을 인가하는 모터 어셈블리와, 마찰 회전력이 인가된 수지 필라멘트를 상기 수평으로 배치된 팔렛트 배럴의 원주면 일단에 배치된 파이프 인렛으로 유도하는 가이드 파이프를 포함하여 이루어지며,
상기 모터 어셈블리는,
상기 릴에서 풀어진 수지 필라멘트에 마찰 회전력을 전달하기 위한 금속 재질의 마찰 링이 구동 샤프트에 장착되는 압출 모터와, 상기 압출 모터의 샤프트 방향 일면에 부착되는 베이스와, 상기 베이스의 하단면에서 수평 돌출되며 상기 가이드 파이프를 상향 관통하기 위한 파이프 홀이 형성되는 파이프 지지대와, 상기 베이스의 상단부 일측에 회동 결합되며 상기 수지 필라멘트를 하향 관통하기 위한 필라멘트 홀이 상기 파이프 홀에 상응하는 위치에 형성되는 필라멘트 핸들러와, 상기 베이스에 상기 압출 모터의 구동 샤프트와 나란히 이격 설치되며 상기 수지 필라멘트를 상기 압출 모터의 샤프트를 향하여 가압하는 가이드 풀리를 포함하는 필라멘트 가이드 어셈블리를 포함하여 이루어지고,
상기 컨트롤러는,
사용자로부터 목표 색상을 입력 받은 스마트폰 이 상기 피더-R, 피더-G 및 피더-B의 각 압출 모터 회전수와 출력 색상을 매칭한 컬러 생성 테이블에 기초하여 상기 목표 색상에 대한 제어정보를 생성하면, 상기 생성된 제어정보를 상기 스마트폰으로부터 무선으로 수신 받아 상기 각 압출 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는
색상 가변형 플라스틱 사출성형기. - 삭제
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| KR102158571B1 (ko) * | 2019-03-06 | 2020-09-24 | 주식회사신도리코 | 멀티 컬러형 ３차원 프린터 및 이의 구동 방법 |
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