KR102613136B1 - 점토를 주 재료로 하는 3d 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템 - Google Patents

점토를 주 재료로 하는 3d 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 색상의 점토를 이용하여 제품을 성형하는 3D 프린터기에서 각각의 디스펜서을 간편하게 교체 및 고정되도록 하는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템에 관한 것으로,
나선(112)이 형성되며, 하단에는 주사기(140)에 충진된 점토를 밀어내는 밀판(111)이 고정된 익스트루더 샤프트(110)와, 상기 익스트루더 샤프트에 축 삽입 결합 된 익스트루더 피동 기어(120)와, 상측에는 익스트루더 샤프트(110)가 결합 되며, 하측에는 주사기를 지지해주는 지지홈(131)이 형성되고, 상측에는 주사기의 플랜지(141)가 끼움 고정되는 고정홈(133)이 형성되며, 측면에는 자력에 의해 밀착고정되는 접착판(132)이 형성된 홀더(130)를 포함하여 다수 개로 구성되는 디스펜서(100) 및 상기 접착판(132)이 인입되는 다각형 형상의 인입 박스(210)와, 상기 인입 박스(210)의 상단에 고정되며, 피동 기어(120)와 이 물림 되어 피동기어를 연동시키는 구동기어(221)가 축 삽입 고정된 익스트루더 모터(220)와, 상기 인입 박스의 내부에 설치 고정되며, 제어부(300)의 동작 제어에 따라 전원이 인가와 동시에 작동을 하여 접착판(132)을 자력에 의해 부착 고정 시키는 전자석(230)을 포함하여 구성되는 디스펜서 헤드(200)와, 상기 디스펜서(100)와, 디스펜서 헤드(200) 및 3D 프린터(400)의 동작을 기입력된 프로그램에 따라 동작제어를 하는 제어부(300)를 더 포함하여 구성된다.

Description

점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템{Dispenser clamping system for 3D printers with clay as the main material}
본 발명은 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템에 관한 것으로 더욱 상세히는 다양한 색상의 점토를 이용하여 제품을 성형하는 3D 프린터기에서 각각의 디스펜서을 간편하게 교체 및 고정되도록 하는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터라 함은 물체에 대한 3D데이터를 이용하여 그 물건을 그대로 성형할 수 있도록 하는 것으로 대량생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 일부 산업용에 시작하여 의료용, 가정용, 교육용 등 점차 그 응용범위가 확대되어가고 있는 추세에 있다.
이러한 3D 프린터의 성형물 성형방식은 첨가법과 절삭법이 주로 사용되고 있으며, 첨가법은 대상물체(성형물)를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층 하면서 용융 부착하여 형성하는 방식이고, 절삭법은 고체재료를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 방식이나 본원발명에서 주로 다루고자 하는 방식은 첨가법에 대한 부분이라 할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면 첨가법은 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급 릴과 이동 롤을 통해 공급하고 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 X, Y, Z 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이동기구에 장착된 캐리어에서 용융시켜서 방출함으로써 2차원 평면 성형물을 만들고, 이를 순차적으로 적층 함으로써 쌓아올려 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 성형방법에 관한 것이다.
상기와 같이 첨가법이 적용된 3D 프린터에 관한 선행기술로는 특허등록 제10-1451794호(발명의 명칭 : 복합 3D 프린터 및 그 제어방법)를 들 수 있다.
상기 특허등록 제10-1451794호는 구조가 간단하면서도 256단계 이상의 풀 칼라 색상을 가진 성형품을 성형할 수 있고, 물성이 서로 다른 소재를 3D 프린터 내에서 혼합할 수 있으며, 정밀도 및 성형 속도 면에서도 획기적일 뿐만 아니라, 물성이 서로 다른 소재를 복합적으로 혼합하여 제품을 성형하여도 이음매가 매끄럽고, 물성이 다른 소재의 완전한 혼합으로 인해 제품이 파손되지 않거나 일체성이 약화 되지 않는다는 장점이 있다.
그리고 본원 출원인이 특허권자로 등재된 특허등록 제10-2322967호(발명의 명칭 : 3D 프린터의 필라멘트 다색 공급장치)에서는 다수의 필라멘트를 하나의 필라멘트 고정유닛에 고정 시켜 하나씩 선택적으로 출력되도록 한 기술이 개시되어 있다.
상기와 같은 선행발명은 3D 프린팅 소재가 필라멘트에 한정되는 것으로 본원 발명의 점토와는 차별화되는 것이며, 다수의 색상을 선택적으로 출력할 수 있다는 장점이 있으나 특허등록 제10-2322967호는 하나의 노즐로만 용융 필라멘트가 출력되기 때문에 색상이 혼용될 수 있다는 단점이 있다.
1. 특허등록 제10-1451794호(발명의 명칭 : 복합 3D 프린터 및 그 제어방법) 2. 특허등록 제10-2322967호(발명의 명칭 : 3D 프린터의 필라멘트 다색 공급장치)
본원 발명에서는 상기와 같은 문제점의 인식과 필요성에 부합하기 위해 착안한 것으로 점토를 주 재료로 성형하는 3D프린터에서 서로 다른 소재와 색상을 혼합하여 출력할 수 있도록 구비된 다수의 디스펜서를 간편하고 정확하게 교체 및 고정이 되도록 함으로써 장치의 멈춤 시간을 최소화함과 동시에 교체 시간 경과에 따른 성형물의 변형을 미연에 방지할 수 있는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템(S)은 나선(112)이 형성되며, 하단에는 주사기(140)에 충진된 점토를 밀어내는 밀판(111)이 고정된 익스트루더 샤프트(110)와, 상기 익스트루더 샤프트에 축 삽입 결합 된 익스트루더 피동 기어(120)와, 상측에는 익스트루더 샤프트(110)가 결합 되며, 하측에는 주사기를 지지해주는 지지홈(131)이 형성되고, 상측에는 주사기의 플랜지(141)가 끼움 고정되는 고정홈(133)이 형성되며, 측면에는 자력에 의해 밀착고정되는 접착판(132)이 형성된 홀더(130)를 포함하여 다수 개로 구성되는 디스펜서(100) 및 상기 접착판(132)이 인입되는 다각형 형상의 인입 박스(210)와, 상기 인입 박스(210)의 상단에 고정되며, 피동 기어(120)와 이 물림 되어 피동기어를 연동시키는 구동기어(221)가 축 삽입 고정된 익스트루더 모터(220)와, 상기 인입 박스의 내부에 설치 고정되며, 제어부(300)의 동작 제어에 따라 전원이 인가와 동시에 작동을 하여 접착판(132)을 자력에 의해 부착 고정 시키는 전자석(230)을 포함하여 구성되는 디스펜서 헤드(200)와, 상기 디스펜서(100)와, 디스펜서 헤드(200) 및 3D 프린터(400)의 동작을 기입력된 프로그램에 따라 동작제어를 하는 제어부(300)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디스펜서 헤드(200)의 측면에는 디스펜서 헤드(200)를 일정 구간 승강시키는 랙 기어(240)와 피니언 기어(251)가 설치 고정되며, 상기 피니언 기어는 구동모터(250)와 축 이음 연결 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디스펜서 헤드(200)와 구동모터(250)는 X 축 구동모터(410)와 Y축 구동모터(420)에 의해 이동하는 이동 헤드(430)의 일측에 설치 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본원 발명의 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템은 점토를 주 재료로 성형하는 3D프린터에서 서로 다른 소재와 색상을 혼합하여 출력할 수 있도록 구비된 다수의 디스펜서을 간편하고 정확하게 교체 및 고정되기 때문에 장치의 멈춤 시간을 최소화할 수 있음은 물론, 교체 시간의 단축에 따른 성형물의 변형을 방지하면서 고품질의 성형제품을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예의 점토용 3D프린터 장치를 개괄적으로 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예의 요부 중 디스펜스를 도시한 사시도
도 3은 도 2의 정면도
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예의 요부 중 디스펜스 헤드를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예의 요부 중 디스펜스를 도시한 정면도
도 6은 본 발명의 디스펜스가 디스펜스 헤드에 결속된 상태를 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시 예의 점토용 주사기를 도시한 사시도
이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시 예에 따라 본 발명에서 제공하는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템(S)에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명에서 제공하는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템(S)은 도 1 내지 4에서 도시된 바와 같이 크게 점토가 충진된 주사기(140)를 고정 시켜주는 다수 개의 디스펜서(100)와 그 디스펜서(100)가 결속 고정되는 디스펜서 헤드(200) 및 각각의 동작을 제어하는 제어부(300)로 구성된다.
이때 상기 디스펜서(100)는 도 2 내지 3에서 도시된 바와 같이 나선(112)이 형성되며, 하단에는 주사기(140)에 충진된 점토를 밀어내는 밀판(111)이 고정된 익스트루더 샤프트(110)가 구성된다.
상기 익스트루더 샤프트에는 익스트루더 피동 기어(120)가 축 삽입 결합되며, 하술되는 구동기어(221)와 이 물림이 되면서 연동을 하고 이때 밀판이 점토를 토출구(142)로 밀어내면서 성형이 이루어진다.
상측으로 익스트루더 샤프트(110)가 결합 되는 홀더(130)는 하측으로 주사기를 지지해주는 지지홈(131)이 형성되고, 상측에는 주사기의 플랜지(141)가 끼움 고정되는 고정홈(133)이 형성되며, 측면에는 자력에 의해 밀착고정되는 접착판(132)이 형성된다.
상기 디스펜서(100)가 결속 고정되는 디스펜서 헤드(200)는 도 4 내지 5에서 도시된 바와 같이 상기 접착판(132)이 인입되는 다각형 형상의 인입 박스(210)가 구비된다.
상기 인입 박스(210)의 상단에는 피동 기어(120)와 이 물림 되어 피동기어를 연동시키는 구동기어(221)가 축 삽입 고정된 익스트루더 모터(220)가 설치 고정되며, 인입 박스의 내부에는 제어부(300)의 동작 제어에 따라 전원 인가와 동시에 작동을 하여 접착판(132)을 자력으로 부착 고정 시키는 전자석(230)이 하나 이상 설치 고정된다.
상기 디스펜서(100)와, 디스펜서 헤드(200) 및 3D 프린터(400)의 동작을 기입력된 프로그램에 따라 동작제어를 하는 제어부(300)가 구성되는바, 3D 프린터(400)에 기입력된 프로그램에 따라 선택된 어느 한 색상의 디스펜스(100)를 클램핑하여 성형을 하고, 또 다른 색상의 디스펜스(100)를 사용하여야 하는 경우에는 입력된 프로그램의 제어에 따라 사용했던 디스펜스(100)는 디스펜스 거치대(150)에 거치 시키고, 프로그램에서 요구하는 디스펜스를 클램핑하여 연속적인 성형작업이 되도록 하는 것이다.
이때 디스펜스(100)를 디스펜스 거치대(150)에 거치시키거나 클램핑 하는 작동은 디스펜서 헤드(200)의 측면에 고정되는 랙 기어(240)와, 구동모터(250)와 축 이음 연결된 피니언 기어(251)가 이 물림 되어 디스펜서 헤드(200)를 일정 구간 승강시키면서 가능하게 되는 것으로, 장치의 멈춤시간 없이 입력된 프로그램에 따라 연속적으로 진행하게 되는 것이다.
이에 따라 성형시간을 단축 시킬 수 있으며, 성형과정에서 발생 될 수 있는 변형을 미연에 방지할 수 있으며, 이는 비단 점토에 한정되지 않고 세라믹, 초콜릿 등의 재료를 이용한 3D 프린터에도 활용할 수 있다.
그리고 상기 디스펜서 헤드(200)와 구동모터(250)는 X 축 구동모터(410)와 Y축 구동모터(420)에 의해 이동하는 이동헤드(430)의 일측에 설치 고정되어 디스펜스의 클램핑과 더불어 성형(프린터)까지 일사천리로 진행되는 것이다.
본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성 요소의 부가, 변경 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
S: 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템
100: 디스펜서 110: 샤프트
111: 밀판 112: 나선
120: 피동 기어 130: 홀더
131: 지지홈 132: 접착판
133: 고정홈 140: 주사기
141: 플랜지 142: 토출구
150: 디스펜스 거치대
200: 디스펜서 헤드 210: 인입 박스
220: 익스트루더 모터 221: 구동 기어
230: 전자석 240: 랙 기어
250: 구동 모터 251: 피니언 기어
300: 제어부 400: 3D 프린터
410: X 축 구동모터 420: Y축 구동모터
430: 이동 헤드 440: 센서

Claims (3)

  1. 나선(112)이 형성되며, 하단에는 주사기(140)에 충진된 점토를 밀어내는 밀판(111)이 고정된 익스트루더 샤프트(110)와, 상기 익스트루더 샤프트에 축 삽입 결합 된 익스트루더 피동 기어(120)와, 상측에는 익스트루더 샤프트(110)가 결합 되며, 하측에는 주사기를 지지해주는 지지홈(131)이 형성되고, 상측에는 주사기의 플랜지(141)가 끼움 고정되는 고정홈(133)이 형성되며, 측면에는 자력에 의해 밀착고정되는 접착판(132)이 형성된 홀더(130)를 포함하여 다수 개로 구성되는 디스펜서(100); 및
    상기 접착판(132)이 인입되는 다각형 형상의 인입 박스(210)와, 상기 인입 박스(210)의 상단에 고정되며, 피동 기어(120)와 이 물림 되어 피동기어를 연동시키는 구동기어(221)가 축 삽입 고정된 익스트루더 모터(220)와, 상기 인입 박스의 내부에 설치 고정되며, 제어부(300)의 동작 제어에 따라 전원이 인가와 동시에 작동을 하여 접착판(132)을 자력에 의해 부착 고정 시키는 전자석(230)을 포함하여 구성되는 디스펜서 헤드(200); 와,
    상기 디스펜서(100)와, 디스펜서 헤드(200) 및 3D 프린터(400)의 동작을 기입력된 프로그램에 따라 동작제어를 하는 제어부(300);
    를 포함하는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템에 있어서,
    상기 디스펜서 헤드(200)는 이동헤드(430)를 기준으로 일정 구간 승강될 수 있도록 랙 기어(240)와 피니언 기어(251)가 설치 고정되되, 상기 피니언 기어는 이동헤드(430)의 일측에 설치 고정된 구동모터(250)와 축 이음 연결 고정되어 구동모터(250)의 작동시 피니언 기어(251)가 연동을 하고 동시에 랙 기어(240)와 전자석으로 부착 고정된 디스펜스 헤드(200)가 승강되도록 구성한 것을 특징으로 하는 점토를 주 재료로 하는 3D 프린터용 디스펜서 클램핑 시스템.
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