KR20180009832A - 필라멘트 감기 장치, 이를 이용한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템 - Google Patents

필라멘트 감기 장치, 이를 이용한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

필라멘트 감기 장치, 이를 이용한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템이 개시된다.
일 실시 예에 있어서, 상기 필라멘트 감기 장치는 릴, 가이드 드럼 및 지지부를 포함한다. 상기 릴은 회전을 통하여 외부에서 제공되는 필라멘트를 감을 수 있다. 상기 가이드 드럼은 상기 필라멘트가 상기 릴에 감기기 전에 경유한다. 상기 지지부는 상기 가이드 드럼의 일단 및 타단을 지지한다. 상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼을 통하여 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감긴다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿을 가열하여 필라멘트로 가압 성형하는 압출기, 상기 압출기에서 배출되는 필라멘트를 냉각시키는 냉각기, 상기 냉각기를 거쳐 냉각된 필라멘트가 감기도록 릴 모터에 의해 회전하는 릴(reel) 및 상기 냉각기와 상기 릴(reel) 사이에 배치되고 상기 릴(reel)의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 필라멘트를 안내하는 가이드 드럼을 포함한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템은 적어도 하나의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 각각을 제어하는 통합 제어부를 포함한다. 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 압출기, 분쇄기, 두께측정부, 냉각기, 캡스턴(capstan), 릴(reel), 가이드 드럼 및 제어부를 포함한다. 상기 통합 제어부는 사용자로부터 제공받거나 기존에 설정되어있는 입력정보를 각각의 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부에 제공한다. 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부는 상기 통합 제어부로부터 제공받은 상기 입력정보를 통하여 상기 제어대상을 제어하며, 상기 제어대상으로부터 제공받은 출력정보를 상기 통합 제어부에 제공해준다. 상기 통합 제어부는 각각의 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부로부터 제공받은 상기 출력정보를 상기 사용자에게 제공해 줄 수 있다.

Description

필라멘트 감기 장치, 이를 이용한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템{filament winding device, 3D printer filament recycling apparatus using thereof and control system for 3D printer filament recycling apparatus}
본 발명은 필라멘트 감기 장치, 이를 이용한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 릴의 길이 방향을 따라 필라멘트를 고르게 감을 수 있는 필라멘트 감기 장치와 이를 이용하여 3차원 프린터의 출력물을 재활용하여 필라멘트로 제조할 수 있는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치를 제어할 수 있는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템에 관한 것이다.
3차원 프린터는 3차원 입체 형상을 가지는 물체를 출력하는 프린터를 의미한다. 3차원 프린터는 크게 절삭형과 적층형의 두 가지 방식으로 구분될 수 있다. 절삭형은 덩어리 형상의 재료를 깎거나 갈아내서 원하는 3차원 형상을 얻는 방식이며, 적층형은 얇은 층을 적층하여 원하는 3차원 형상을 얻는 방식이다.
절삭형 방식의 3차원 프린터는 복잡한 형상을 구현하는데 있어서 한계가 있기 때문에, 이러한 경우에는 적층형 방식의 3차원 프린터가 사용될 수 있다.
적층형 방식으로는 FDM(fused deposition modeling) 방식, DLP(digital light processing) 방식, SLA(stereo lithography apparatus) 방식, SLS(selective laser sintering) 방식 등이 있다. FDM 방식은 플라스틱 등의 소재를 한 층씩 적층하여 3차원 형상을 얻는 방식이다. DLP 방식은 프로젝터에서 제공되는 자외선(UV light)을 이용하여 광경화성 수지를 조금씩 굳혀가며 3차원 형상을 얻는 방식이다. SLA 방식은 레이저프린팅 방식이며, 레이저를 이용하여 자외선에 경화되는 자외선 레진을 통하여 3차원 형상을 얻는 방식이다. SLA 방식은 DLP 방식과 함께 액체 기반 광조형 방식으로 구분될 수 있다. SLS 방식은 분말 소결 방식으로 불리기도 하며, 레이저를 이용하여 분말을 녹여 이를 소결하는 방식으로 3차원 형상을 얻는 방식이다.
적층형 방식의 3차원 프린터 중에서 현재 가장 많이 판매되어 사용되고 있는 FDM 방식의 3차원 프린터에서는, 열가소성 수지로 된 필라멘트가 릴(reel)에 감긴 상태로 공급되면, 필라멘트를 융해시켜 분사하는 히터노즐이 자동으로 위치 제어됨으로써 3차원 형상의 출력물을 얻게 된다.
하지만, FDM 방식의 3차원 프린터에 사용되는 필라멘트는 그 자체로도 단가가 높을 뿐만 아니라, 3차원 프린터의 출력 실패율도 일반적으로 약 30% 이상으로 높기 때문에, FDM 방식의 3차원 프린터에 의해 출력되는 3차원 물체의 원가를 증가시키는 원인이 되고 있다. 또한, FDM 방식의 3차원 프린터의 출력물은 그 재료인 필라멘트와 마찬가지로 열가소성 수지, 즉 플라스틱으로 이루어져 있기 때문에, 실패한 출력물을 그대로 폐기할 경우에는 심각한 환경오염을 초래할 수 있는바, 이에 대한 대책이 강구될 필요가 있다.
3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치와 관련된 종래의 기술로는 한국공개특허 KR 10-2015-0096078 “3D 프린터용 필라멘트 재생 장치” 등이 있다. 종래 기술은 3D 프린터를 통해 제작된 제품 또는 기 제작된 열가소성 제품 중 불필요한 제품을 수거하여 융해하고, 압출된 후 냉각되어 일정한 두께를 가지는 필라멘트로 재생시킨다는 점에서 본 발명과 공통점이 있다. 하지만 종래기술은 압출된 후 냉각되어 나온 필라멘트를 수거하는 과정에서 필라멘트의 엉킴 현상 등이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치에 관한 기술은 상기한 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 가이드 드럼을 통하여 릴의 길이 방향을 따라 고르게 필라멘트를 감을 수 있는 기술을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치를 이용하여 3차원 프린터의 출력물을 재활용하여 필라멘트를 제조할 수 있는 기술을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템은 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치를 제어하여 릴에 필라멘트가 감기는 시간, 릴에 감기는 필라멘트의 두께 또는 길이 등을 제어할 수 있는 기술을 제공한다.
일 실시 예에 있어서, 필라멘트 감기 장치가 개시(disclosure)된다. 상기 필라멘트 감기 장치는 릴, 가이드 드럼 및 지지부를 포함한다. 상기 릴은 회전을 통하여 외부에서 제공되는 필라멘트를 감을 수 있다. 상기 가이드 드럼은 상기 필라멘트가 상기 릴에 감기기 전에 경유한다. 상기 지지부는 상기 가이드 드럼의 일단 및 타단을 지지한다.
상기 가이드 드럼은 제1 나선형 홈 및 제2 나선형 홈을 포함한다. 상기 제1 나선형 홈은 상기 가이드 드럼의 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 일단에서 상기 타단으로의 방향을 기준방향으로 할 때, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된다. 상기 제2 나선형 홈은 상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 기준방향을 기준으로 상기 제1 나선형 홈과 반대방향으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된다. 상기 제1 나선형 홈의 양단은 각각 상기 제2 나선형 홈의 양단과 연결된다. 이를 통하여 상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼의 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈에 의해 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감길 수 있다.
일례로, 상기 필라멘트의 외주면은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉할 수 있다. 상기 가이드 드럼은 상기 기준방향을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 상기 지지부에 배치되어 상기 릴의 회전에 의하여 상기 필라멘트가 상기 릴에 감기는 과정에서 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 상기 필라멘트의 상기 외주면과의 마찰력에 의하여 회전할 수 있다. 상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼의 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈에 의해 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감길 수 있다.
다른 예로, 필라멘트 감기 장치는 가이드 드럼 모터, 이동체 및 가이드부를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 드럼 모터는 상기 가이드 드럼을 회전시킬 수 있다. 상기 이동체는 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 적어도 일부를 감싸며, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 기준방향을 따라 이동할 수 있다. 상기 가이드부는 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 이동체의 외면 중 적어도 일부-이하 접촉부라 함-와 접하여 제1접촉면을 형성하며, 상기 제1접촉면을 통하여 상기 이동체가 상기 기준방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 가이드 라인이 형성될 수 있다.
상기 이동체는 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감싸는 몸체, 상기 몸체로부터 돌출되도록 고정 배치되거나 고정 형성되는 제1돌출부 및 상기 몸체에 고정 배치되며 일측이 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 대향하는 제2돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1돌출부에는 상기 필라멘트가 통과하는 채널이 형성될 수 있다. 상기 가이드 라인은 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 상기 가이드부에 형성될 수 있다. 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 제2접촉면을 형성할 수 있다. 상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 회전하는 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 상기 제2접촉면을 통하여 외력을 전달받을 수 있다.
이 경우, 상기 제2돌출부는 상기 몸체에 고정 배치됨으로써 상기 외력이 상기 제2돌출부에 전달되더라도 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1나선형 홈 또는 상기 제2나선형 홈으로부터 이탈되지 않을 수 있다. 상기 제2돌출부에 전달되는 상기 외력은 상기 몸체에 전달될 수 있다. 상기 몸체에 전달되는 상기 외력은 상기 기준방향으로 작용하는 제1외력 및 상기 기준방향에 수직한 방향으로 작용하는 제2외력을 포함할 수 있다. 상기 접촉부와 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체에 상기 제2외력이 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 나선형 홈의 상기 양단 및 상기 제2 나선형 홈의 상기 양단이 각각 연결됨으로 인하여, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동 할 수 있다. 상기 제2돌출부가 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동 함에 따라 상기 이동체도 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 할 수 있다. 이를 통하여 상기 채널을 통과하는 상기 필라멘트는 상기 이동체의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감길 수 있다.
한편, 상기 가이드부는 양 끝단이 각각 상기 지지부에 의하여 지지되며, 일면이 상기 가이드 드럼의 상기 외주면과 대향하고, 상기 일면에 상기 가이드 라인으로서 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 형성된 홈 또는 돌기를 가지는 판 또는 봉의 형상을 가질 수 있다. 상기 제1돌출부의 일측은 상기 가이드 라인에 대향할 수 있다. 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인에 의하여 안내되어 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 가이드 라인과 접함으로써 상기 접촉부의 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합되므로, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인과 접하여 상기 제1접촉면을 형성할 수 있다. 상기 제1돌출부의 상기 일측과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체를 통하여 상기 제2외력이 상기 제1돌출부에 인가되더라도 상기 제1돌출부는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
또 한편, 상기 가이드부는 양 끝단이 각각 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 서로 이격되게 배치되는 제1가이드와 제2가이드를 포함할 수 있다. 상기 이동체의 상기 몸체는 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 공간에 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 상기 공간은 상기 가이드 라인의 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1가이드의 외면 또는 상기 제2가이드의 외면 중에서 상기 몸체의 외면과 대향하는 부분은 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 몸체의 상기 외면과 접함으로써 상기 제1접촉면을 형성할 수 있다. 상기 몸체는 상기 제1접촉면을 통하여 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 상기 공간을 따라 슬라이딩 이동 가능하므로, 상기 몸체의 상기 외면과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 제2외력이 상기 몸체에 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
상기 필라멘트 감기 장치는 상기 가이드 드럼과 상기 이동체의 상기 몸체 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼과 이격된 상태로 상기 가이드 드럼을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 상기 스페이서에는 상기 기준방향으로 상기 제2돌출부가 이동할 수 있는 개방부가 형성될 수 있다. 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈은 상기 개방부를 통하여 외부로 노출될 수 있다. 상기 이동체의 상기 몸체는 상기 몸체의 내면이 상기 스페이서의 외주면과 소정의 간격으로 이격된 상태로 상기 스페이서의 상기 외주면의 적어도 일부를 감쌈으로써 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 개방부를 통하여 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 상기 접촉면을 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 이동체는 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동할 수 있다. 이 경우, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼에 가해지는 회전력이 임계치 이상이 되더라도 상기 이동체의 상기 몸체는 상기 스페이서가 서로 접촉함으로써 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 이탈하지 않을 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치가 개시된다. 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 압출기, 냉각기, 릴 및 가이드 드럼을 포함한다. 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 선택적으로 지지부를 더 포함할 수 있다. 또한, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 선택적으로 두께측정부, 캡스턴 및 제어부를 더 포함할 수 있다. 또한, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 선택적으로 분쇄기를 더 포함할 수 있다.
압출기는 열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿을 가열하여 필라멘트로 가압 성형한다. 냉각기는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트를 냉각시킨다. 릴은 상기 냉각기를 거쳐 냉각된 상기 필라멘트가 감기도록 릴 모터에 의해 회전한다. 가이드 드럼은 상기 냉각기와 상기 릴 사이에 배치되고, 상기 릴의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 상기 필라멘트를 안내한다.
상기 냉각기는 제1용기, 제2용기, 제1유체관, 제2유체관 및 펌프를 포함할 수 있다. 상기 제1용기는 제1개구부를 가지며, 내부에 유체가 수용될 수 있다. 상기 제2용기는 상기 제1용기의 상기 내부에 배치되며, 제2개구부를 가지며, 내부에 상기 유체가 수용될 수 있는 공간을 가질 수 있다. 상기 제1유체관은 일단이 상기 제1용기의 상기 내부와 연결될 수 있다. 상기 제2유체관은 일단이 상기 제2용기의 상기 내부와 연결될 수 있다. 펌프는 상기 제1유체관의 타단 및 상기 제2유체관의 타단과 연결되며, 상기 제1유체관 및 상기 제2유체관을 통하여 상기 제1용기에 수용되는 상기 유체를 상기 제2용기로 공급해 줄 수 있다. 이 경우, 상기 제2용기의 상기 내부는 상기 펌프로부터 공급되는 상기 유체로 채워질 수 있다. 상기 제2용기의 상기 내부에 수용되는 상기 유체는 상기 제2용기의 상기 제2개구부를 통하여 범람하여 상기 제1용기의 상기 내부로 배출될 수 있다. 상기 제2용기에는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트가 통과할 수 있는 관통홀이 형성될 수 있다. 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트는 상기 관통홀을 통하여 상기 제2용기를 통과하는 과정에서 상기 제2용기에 채워진 상기 유체와 접촉하여 냉각될 수 있다.
상기 지지부는 상기 가이드 드럼의 일단 및 타단을 지지할 수 있다. 이 경우, 상기 가이드 드럼은 제1 나선형 홈 및 제2 나선형 홈을 포함할 수 있다. 상기 제1 나선형 홈은 상기 가이드 드럼의 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 일단에서 상기 타단으로의 방향을 기준방향으로 할 때, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제2 나선형 홈은 상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 기준방향을 기준으로 상기 제1 나선형 홈과 반대방향으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제1 나선형 홈의 양단은 각각 상기 제2 나선형 홈의 양단과 연결될 수 있다.
일례로, 상기 필라멘트의 외주면은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉할 수 있다. 상기 가이드 드럼은 상기 기준방향을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 상기 지지부에 배치되어 상기 릴의 회전에 의하여 상기 필라멘트가 상기 릴에 감기는 과정에서 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 상기 필라멘트의 상기 외주면과의 마찰력에 의하여 회전할 수 있다. 상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼의 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈에 의해 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감길 수 있다.
다른 예로, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 가이드 드럼 모터, 이동체 및 가이드부를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 드럼 모터는 상기 가이드 드럼을 회전시킬 수 있다. 상기 이동체는 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 적어도 일부를 감싸며, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 기준방향을 따라 이동할 수 있다. 상기 가이드부는 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 이동체의 외면 중 적어도 일부-이하 접촉부라 함-와 접하여 제1접촉면을 형성하며, 상기 제1접촉면을 통하여 상기 이동체가 상기 기준방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 가이드 라인이 형성될 수 있다.
상기 가이드 드럼은 제1 나선형 홈 및 제2 나선형 홈을 포함할 수 있다. 상기 제1 나선형 홈은 상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 상기 제2 나선형 홈은 상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 기준방향을 기준으로 상기 제1 나선형 홈과 반대방향으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 나선형 홈의 양단은 각각 상기 제2 나선형 홈의 양단과 연결된다.
상기 이동체는 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감싸는 몸체, 상기 몸체로부터 돌출되도록 고정 배치되거나 고정 형성되는 제1돌출부 및 상기 몸체에 고정 배치되며 일측이 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 대향하는 제2돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1돌출부에는 상기 필라멘트가 통과하는 채널이 형성될 수 있다. 상기 가이드 라인은 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 상기 가이드부에 형성될 수 있다. 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 제2접촉면을 형성할 수 있다. 상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 회전하는 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 상기 제2접촉면을 통하여 외력을 전달받을 수 있다.
이 경우, 상기 제2돌출부는 상기 몸체에 고정 배치됨으로써 상기 외력이 상기 제2돌출부에 전달되더라도 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1나선형 홈 또는 상기 제2나선형 홈으로부터 이탈되지 않을 수 있다. 상기 제2돌출부에 전달되는 상기 외력은 상기 몸체에 전달될 수 있다. 상기 몸체에 전달되는 상기 외력은 상기 기준방향으로 작용하는 제1외력 및 상기 기준방향에 수직한 방향으로 작용하는 제2외력을 포함할 수 있다. 상기 접촉부와 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체에 상기 제2외력이 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 나선형 홈의 상기 양단 및 상기 제2 나선형 홈의 상기 양단이 각각 연결됨으로 인하여, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동 할 수 있다. 상기 제2돌출부가 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동 함에 따라 상기 이동체도 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 할 수 있다. 이를 통하여 상기 채널을 통과하는 상기 필라멘트는 상기 이동체의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감길 수 있다.
한편, 상기 가이드부는 양 끝단이 각각 상기 지지부에 의하여 지지되며, 일면이 상기 가이드 드럼의 상기 외주면과 대향하고, 상기 일면에 상기 가이드 라인으로서 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 형성된 홈 또는 돌기를 가지는 판 또는 봉의 형상을 가질 수 있다. 상기 제1돌출부의 일측은 상기 가이드 라인에 대향할 수 있다. 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인에 의하여 안내되어 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 가이드 라인과 접함으로써 상기 접촉부의 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합되므로, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제1돌출부의 상기 일측은 가이드 라인과 접하여 상기 제1접촉면을 형성할 수 있다. 상기 제1돌출부의 상기 일측과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체를 통하여 상기 제2외력이 상기 제1돌출부에 인가되더라도 상기 제1돌출부는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
또 한편, 상기 가이드부는 양 끝단이 각각 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 서로 이격되게 배치되는 제1가이드와 제2가이드를 포함할 수 있다. 상기 이동체의 상기 몸체는 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 공간에 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 상기 공간은 상기 가이드 라인의 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1가이드의 외면 또는 상기 제2가이드의 외면 중에서 상기 몸체의 외면과 대향하는 부분은 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 몸체의 상기 외면과 접함으로써 상기 제1접촉면을 형성할 수 있다. 상기 몸체는 상기 제1접촉면을 통하여 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 상기 공간을 따라 슬라이딩 이동 가능하므로, 상기 몸체의 상기 외면과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 제2외력이 상기 몸체에 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 상기 가이드 드럼과 상기 이동체의 상기 몸체 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼과 이격된 상태로 상기 가이드 드럼을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 상기 스페이서에는 상기 기준방향으로 상기 제2돌출부가 이동할 수 있는 개방부가 형성될 수 있다. 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈은 상기 개방부를 통하여 외부로 노출될 수 있다. 상기 이동체의 상기 몸체는 상기 몸체의 내면이 상기 스페이서의 외주면과 소정의 간격으로 이격된 상태로 상기 스페이서의 상기 외주면의 적어도 일부를 감쌈으로써 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 개방부를 통하여 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 상기 접촉면을 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 이동체는 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동할 수 있다. 이 경우, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼에 가해지는 회전력이 임계치 이상이 되더라도 상기 이동체의 상기 몸체는 상기 스페이서가 서로 접촉함으로써 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 이탈하지 않을 수 있다.
상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈은 동일한 피치(pitch)를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈이 동일한 피치를 가짐으로써 상기 가이드 드럼은 상기 가이드 드럼의 상기 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈을 통하여 상기 필라멘트를 같은 속도로 교번적으로 안내하여 상기 릴에 감기는 상기 필라멘트의 양을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 두께측정부는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트의 두께를 측정할 수 있다. 상기 캡스턴은 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트에 인장력을 제공하도록 캡스턴 모터에 의해 회전할 수 있다. 상기 제어부는 상기 두께측정부에 의해 측정된 상기 필라멘트의 상기 두께가 기 설정값과 일치하도록, 상기 캡스턴 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.
일례로, 상기 두께측정부는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트의 상기 외주면에 빛을 조사하는 광원, 상기 광원에서 조사되는 상기 빛에 의해 생성되는 필라멘트 그림자를 감지하는 센서부 및 상기 센서부에 의해 감지된 상기 필라멘트 그림자를 분석하여 상기 필라멘트의 상기 두께를 산출하는 두께산출부를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 압출기는 압출기 모터에 의해 회전하는 스크루를 포함하는 연속식 압출기로 이루어질 수 있다.
상기 분쇄기는 상기 압출기의 투입구와 결합하고, 3차원 프린터의 출력물을 분쇄하여 상기 압출기의 상기 투입구에 상기 플라스틱 펠릿을 공급할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템이 개시된다. 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템은 적어도 하나의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 및 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 각각을 제어하는 통합 제어부를 포함한다.
상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는 압출기, 분쇄기, 두께측정부, 냉각기, 캡스턴, 릴, 가이드 드럼 및 제어부를 포함한다. 상기 압출기는 열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿을 가열하여 필라멘트로 가압 성형한다. 상기 분쇄기는 상기 압출기의 투입구와 결합하고, 3차원 프린터의 출력물을 분쇄하여 상기 압출기의 상기 투입구에 상기 플라스틱 펠릿을 공급한다. 상기 두께측정부는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트의 두께를 측정한다. 상기 냉각기는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트를 냉각시킨다. 상기 캡스턴(capstan)은 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트에 인장력을 제공하도록 캡스턴 모터에 의해 회전한다. 상기 릴(reel)은 상기 냉각기를 거쳐 냉각된 상기 필라멘트가 감기도록 릴 모터에 의해 회전한다. 상기 가이드 드럼은 상기 냉각기와 상기 릴 사이에 배치되며, 상기 릴의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 상기 필라멘트를 안내한다. 상기 제어부는 상기 압출기, 상기 냉각기, 상기 릴, 상기 가이드 드럼, 상기 두께측정부, 상기 캡스턴 또는 상기 분쇄기 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나-이하 제어대상이라 함-를 제어한다.
상기 통합 제어부는 사용자로부터 제공받거나 기존에 설정되어있는 입력정보를 각각의 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부에 제공한다. 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부는 상기 통합 제어부로부터 제공받은 상기 입력정보를 통하여 상기 제어대상을 제어하며, 상기 제어대상으로부터 제공받은 출력정보를 상기 통합 제어부에 제공해준다. 이 경우, 상기 통합 제어부는 각각의 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부로부터 제공받은 상기 출력정보를 상기 사용자에게 제공해 줄 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치는 가이드 드럼을 통하여 필라멘트를 릴의 길이 방향을 따라 고르게 감을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 3D 프린터용 필라멘트 재생 장치는 3차원 프린터의 출력물을 재활용하여 필라멘트를 제조함으로써, 실패한 출력물을 폐기하지 않고 재생하여 사용함으로써 제조 원가를 낮출 수 있고 폐기물 처리에 따른 환경오염을 방지할 수 있다. 특히, 3D 프린터용 필라멘트 재생 장치는 본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치를 이용함으로써, 재생 필라멘트가 가이드 드럼에 의해 릴의 길이 방향을 따라 고르게 감길 수 있어 3차원 프린터에 바로 사용될 수 있는 상태의 완제품으로 제조할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템은 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치를 제어할 수 있는 기술을 제공한다. 이를 통하여 사용자는 릴에 필라멘트가 감기는 시간, 릴에 감기는 필라멘트의 두께 또는 길이 등을 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 제어부를 보여주는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 압출기를 보여주는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 가이드 드럼을 보여주는 도면이다.
도 6는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 제1 나선형 홈에 의해 필라멘트가 안내되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 제2 나선형 홈에 의해 필라멘트가 안내되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 가이드 드럼을 보여주는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 냉각기를 보여주는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소에 "배치"라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소에 "연결"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 연결되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소에 "형성"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 형성되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소에 "결합"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 결합되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치를 보여주는 도면이다. 필라멘트 감기 장치(10)의 가이드 드럼(600)의 일 실시 예에 따른 구조 및 동작을 설명함에 있어서 설명의 편의상 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도면을 참조하면, 필라멘트 감기 장치(10)는 릴(700), 가이드 드럼(600) 및 지지부(630)를 포함한다.
릴(700)은 회전을 통하여 외부에서 제공되는 필라멘트(40)를 감을 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 필라멘트(40)란 용어는 단면적에 비하여 길이가 긴 연속한 소재를 의미하는 용어로 사용된다. 본 명세서에서 개시하는 필라멘트는 천연소재, 합성소재, 광물소재 등으로 제작될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시하는 필라멘트는 천연섬유, 합성섬유, 석면 등과 같은 광물섬유, 유리섬유와 금속섬유 등과 같은 무기섬유 등과 같은 섬유의 형태로 제공될 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 필라멘트로 사용될 수 있는 소재 및 필라멘트의 형태에는 그 제한이 없다. 일례로, 필라멘트로 ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin) 수지, PLA, 나일론, PC(Polycarbonate), PVA(Polyvinyl Alcohol), HIPS(High-Impact Poystyrene), Wood 필라멘트, TPU(Thermoplastic polyurethane) 등의 소재가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의상 필라멘트(40)로서 열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿을 가열하여 얻어지는 필라멘트(40')를 활용하여 설명하기로 한다. 이러한 설명이 본 명세서에서 개시하는 필라멘트(40)를 열가소성 수지로부터 생성되는 필라멘트(40')로 한정 해석되도록 할 의도가 아님을 분명히 밝혀둔다.
가이드 드럼(600)은 필라멘트(40')가 릴(700)에 감기기 전에 경유한다.
지지부(630)는 가이드 드럼(600)의 일단 및 타단을 지지한다.
지지부(630)는 도면에 도시한 바와 같이, 가이드 드럼(600)의 일단 및 타단을 지지할 수 있다.
가이드 드럼(600)은 필라멘트(40')가 릴(700)의 길이 방향을 따라 고르게 감길 수 있도록 필라멘트(40')를 안내할 수 있다. 일례로, 도면에 도시한 바와 같이, 가이드 드럼(600)은 이에 한정되는 아니지만 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 가이드 드럼(600)은 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)을 포함할 수 있다.
제1 나선형 홈(610)은 가이드 드럼(600)의 외주면에 형성되며, 가이드 드럼(600)의 일단에서 타단으로의 방향을 기준방향으로 할 때, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
제2 나선형 홈(620)은 가이드 드럼(600)의 상기 외주면에 형성되며, 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향을 기준으로 제1 나선형 홈(610)과 반대방향으로 가이드 드럼(600)의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 나선형 홈(610)의 양단은 각각 제2 나선형 홈(620)의 양단과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 필라멘트(40')의 상기 외주면은 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과 접촉하고, 가이드 드럼(600)은 상기 기준방향을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 지지부(630)에 배치될 수 있다. 이 경우, 가이드 드럼(600)은 릴(700)의 회전에 의하여 필라멘트(40')가 릴(700)에 감기는 과정에서 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과 필라멘트(40')의 상기 외주면과의 마찰력에 의하여 회전할 수 있다. 이를 통하여 필라멘트(40')는 가이드 드럼(600)의 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)에 의해 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다. 그 결과, 필라멘트(40')는 릴(700)의 상기 길이 방향을 따라 고르게 감길 수 있게 된다.
다르게는, 필라멘트 감기 장치(10)는 가이드 드럼 모터(640) 및 모터 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 가이드 드럼(600)은 가이드 드럼 모터(640)에 의해 회전하며, 상기 모터 제어부는 가이드 드럼 모터(640)의 회전 속도와 릴(700)의 회전 속도를 제어함으로써, 필라멘트(40')는 가이드 드럼(600)의 상기 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)에 의해 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
일례로, 가이드 드럼 모터(640)는 가이드 드럼(600)의 상기 일단 또는 상기 타단 중 선택되는 적어도 어느 하나와 결합하여 가이드 드럼(600)을 회전시킬 수 있다. 다른 예로, 가이드 드럼 모터(640)의 축(미도시)은 가이드 드럼(600)의 상기 일단 또는 상기 타단 중 선택되는 적어도 어느 하나와 체인(미도시) 결합을 하여, 가이드 드럼(600)을 회전시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 필라멘트(40')는 제1 나선형 홈(610)에 의해 안내되어 제1 나선형 홈(610)의 일단(A)에서 제1 나선형 홈(610)의 타단(B)까지 이동함으로써 필라멘트(40')가 릴(700)에 감기는 위치가 릴(700)의 상기 길이 방향 중 일 방향을 따라 이동할 수 있고, 필라멘트(40')가 제1 나선형 홈(610)의 타단(B)에 이르게 되면 그 이후부터는 제2 나선형 홈(620)에 의해 안내되어 제1 나선형 홈(610)의 타단(B)과 연결된 제2 나선형 홈(620)의 타단(B)에서 제2 나선형 홈(620)의 일단(A)까지 이동함으로써 필라멘트(40')가 릴(700)에 감기는 상기 위치가 릴(700)의 상기 길이 방향 중 나머지 일 방향을 따라 이동할 수 있게 된다.
일례로, 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)은 동일한 피치(pitch)를 가질 수 있다. 이를 통하여, 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(610)이 동일한 피치를 가짐으로써 가이드 드럼(600)은 가이드 드럼(600)의 상기 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(610)을 통하여 필라멘트(40')를 같은 속도로 교번적으로 안내하여 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 양을 일정하게 유지할 수 있다. 다시 말하면, 릴(700)의 상기 회전 시, 제1 나선형 홈(610)에 접촉하여 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향으로 이동하는 필라멘트(40')의 상기 외주면의 제1 속도는 제2 나선형 홈(620)에 접촉하여 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향의 반대방향으로 이동하는 필라멘트(40')의 상기 외주면의 제2 속도와 같아질 수 있다. 그 결과, 가이드 드럼(600)의 제1 나선형 홈(610)과 접촉하여 제1 나선형 홈(610)이 안내하는 방향으로 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 양은 제2 나선형 홈(620)과 접촉하여 제2 나선형 홈(620)이 안내하는 방향으로 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 양과 같아질 수 있다.
이하 필라멘트 감기 장치(10)에 적용되는 가이드 드럼(600)의 다른 실시 예를 설명하기로 한다. 필라멘트 감기 장치(10)의 가이드 드럼(600)의 다른 실시 예에 따른 구조 및 동작을 설명함에 있어서 설명의 편의상 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 도 8의 (a)는 가이드 드럼의 사시도이며, (b)는 가이드 드럼의 제1 나선형 홈 또는 제2 나선형 홈과 접촉하는 제2돌출부를 보여주기 위한 도면이다.
다른 실시 예에 있어서, 도 8에 예로서 도시한 바와 같이, 필라멘트 감기 장치(10)는 가이드 드럼 모터(미도시), 이동체(650) 및 가이드부(660, 680a, 680b)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 필라멘트 감기 장치(10)는 선택적으로 스페이서(670)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 드럼 모터는 가이드 드럼(600)을 회전시킬 수 있다. 일례로, 상기 가이드 드럼 모터는 가이드 드럼(600)의 상기 일단 또는 상기 타단 중 선택되는 적어도 어느 하나와 결합하여 가이드 드럼(600)을 회전시킬 수 있다. 다른 예로, 상기 가이드 드럼 모터의 축(미도시)은 가이드 드럼(600)의 상기 일단 또는 상기 타단 중 선택되는 적어도 어느 하나와 체인(미도시) 결합을 하여, 가이드 드럼(600)을 회전시킬 수 있다.
이동체(650)는 가이드 드럼(600)의 외주면의 적어도 일부를 감싸며, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 가이드 드럼(600)이 회전할 경우에 상기 기준방향을 따라 이동할 수 있다.
가이드부(660, 680a, 680b)는 지지부(630)에 의하여 지지되며, 가이드부(660, 680a, 680b)에는 가이드 드럼(600)이 회전할 경우에 이동체(650)의 외면 중 적어도 일부-이하 접촉부(contact portion)라 함-와 접하여 제1접촉면(미도시)을 형성하며, 상기 제1접촉면을 통하여 이동체(650)가 상기 기준방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 가이드 라인(guide line)이 형성될 수 있다.
이동체(650)는 가이드 드럼(600)의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감싸는 몸체(650b), 몸체(650b)로부터 돌출되도록 고정 배치되거나 고정 형성되는 제1돌출부(650c) 및 몸체(650b)에 고정 배치되며 일측이 가이드 드럼(600)의 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과 대향하는 제2돌출부(650d)를 포함할 수 있다. 제1돌출부(650c)에는 필라멘트(40')가 통과하는 채널(650a)이 형성될 수 있다.
상기 가이드 라인은 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 가이드부(660, 680a, 680b)에 형성될 수 있다.
제2돌출부(650d)의 상기 일측은 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과 접촉하여 제2접촉면(미도시)을 형성할 수 있다. 제2돌출부(650d)는 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 가이드 드럼(600)이 회전하는 과정에서 회전하는 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)으로부터 상기 제2접촉면을 통하여 외력을 전달받을 수 있다. 이 경우, 제2돌출부(650d)는 몸체(650d)에 고정 배치됨으로써 상기 외력이 제2돌출부(650d)에 전달되더라도 제2돌출부(650d)의 상기 일측은 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)으로부터 이탈되지 않을 수 있다.
제2돌출부(650d)에 전달되는 상기 외력은 몸체(650b)에 전달되며, 몸체(650b)에 전달되는 상기 외력은 상기 기준방향으로 작용하는 제1외력(미도시) 및 상기 기준방향에 수직한 방향으로 작용하는 제2외력(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 접촉부와 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 몸체(650b)에 상기 제2외력이 인가되더라도 몸체(650b)는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 이동체(650)는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다.
이 경우, 제1 나선형 홈(610)의 상기 양단 및 제2 나선형 홈(620)의 상기 양단이 각각 연결됨으로 인하여, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 가이드 드럼(600)이 회전할 경우에 제2돌출부(650d)는 가이드 드럼(600)을 따라 왕복이동 할 수 있다. 제2돌출부(650d)가 가이드 드럼(600)을 따라 왕복이동 함에 따라 이동체(650)도 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 할 수 있다. 이를 통하여 채널(650a)을 통과하는 필라멘트(40')는 이동체(650)의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
도 8에는 가이드부(660, 680a, 680b)로서 가이드부(660) 및 가이드부(680a, 680b)이 예로서 표현되어 있다. 도면에 도시된 바와 달리, 가이드부(660, 680a, 680b)로서 가이드부(660) 또는 가이드부(680a, 680b)가 단독으로 사용될 수도 있다.
일례로, 가이드부(660, 680a, 680b)로서 가이드부(660)가 사용될 수 있다. 가이드부(660)는 양 끝단이 각각 지지부(630)에 의하여 지지되며, 일면이 가이드 드럼(600)의 상기 외주면과 대향하고, 상기 일면에 상기 가이드 라인으로서 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 형성된 홈 또는 돌기를 가지는 판 또는 봉의 형상을 가질 수 있다. 도면에는 상기 가이드 라인으로서 홈 형상의 가이드 라인(660a)이 형성된 가이드부(660)가 예로서 표현되어 있다. 다르게는, 도면에 도시된 바와 달리, 가이드부(660)에는 상기 가이드 라인으로서 돌기 형상의 가이드 라인이 형성될 수도 있다. 이하 설명의 편의상 홈 형상의 가이드 라인이 형성된 가이드부(660)를 활용하여 설명하기로 한다. 이러한 설명이 가이드부(660)에 형성되는 가이드 라인을 홈 형상으로 한정할 의도가 아님을 분명히 밝혀둔다.
도면에 도시한 바와 같이, 제1돌출부(650c)의 일측은 상기 가이드 라인에 대향하며, 제1돌출부(650c)의 상기 일측은 상기 가이드 라인에 의하여 안내되어 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합될 수 있다. 이 경우, 제1돌출부(650c)의 상기 일측은 가이드 드럼(600)이 회전할 경우에 상기 가이드 라인과 접함으로써 상기 접촉부의 기능을 수행할 수 있다. 제1돌출부(650c)의 상기 일측은 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합되므로, 가이드 드럼(600)이 회전할 경우에 제1돌출부(650c)의 상기 일측은 상기 가이드 라인과 접하여 상기 제1접촉면을 형성할 수 있다. 제1돌출부(650c)의 상기 일측과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 몸체(650b)를 통하여 상기 제2외력이 제1돌출부(650c)에 인가되더라도 상기 제1돌출부는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 이동체(650)는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다. 이를 통하여 앞서 상술한 바와 같이, 이동체(650)는 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 할 수 있으며, 채널(650a)을 통과하는 필라멘트(40')는 이동체(650)의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
다른 예로, 가이드부(660, 680a, 680b)로서 가이드부(680a, 680b)가 사용될 수 있다. 가이드부(680a, 680b)는 양 끝단이 각각 지지부(630)에 의하여 지지되며, 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 서로 이격되게 배치되는 제1가이드(680a)와 제2가이드(680b)를 포함할 수 있다. 도면에는 양 끝단이 지지부(630)에 의하여 지지되는 봉 형상의 제1가이드(680a)와 제2가이드(680b)가 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 후술하는 기능을 수행할 수 있는 한 제1가이드(680a)와 제2가이드(680b)의 형상에는 제한이 없다.
이동체(650)의 몸체(650b)는 제1가이드(680a)와 제2가이드(680b) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1가이드(680a)와 제2가이드(680b) 사이의 상기 공간은 상기 가이드 라인의 기능을 수행할 수 있다. 제1가이드(680a)의 외면 또는 제2가이드(680b)의 외면 중에서 몸체(650b)의 외면과 대향하는 부분은 가이드 드럼(600)이 회전할 경우에 몸체(650b)의 상기 외면과 접함으로써 상기 제1접촉면을 형성할 수 있다. 몸체(650b)는 상기 제1접촉면을 통하여 제1가이드(680a)와 제2가이드(680b) 사이의 상기 공간을 따라 슬라이딩 이동 가능하다. 몸체(650b)의 상기 외면과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 제2외력이 몸체(650b)에 인가되더라도 몸체(650b)는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 이동체(650)는 상기 기준방향으로 이동할 수 있다. 이를 통하여 앞서 상술한 바와 같이, 이동체(650)는 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 할 수 있으며, 채널(650a)을 통과하는 필라멘트(40')는 이동체(650)의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
한편, 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)은 동일한 피치(pitch)를 가질 수 있다. 이를 통하여, 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)이 동일한 피치를 가짐으로써 가이드 드럼(600)은 가이드 드럼(600)의 상기 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)을 통하여 필라멘트(40')를 같은 속도로 교번적으로 안내하여 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 양을 일정하게 유지할 수 있다. 다시 말하면, 가이드 드럼(600)의 상기 회전 시, 제1 나선형 홈(610)에 접촉하여 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향으로 이동하는 이동체(650)의 제2돌출부(650d)의 제1 속도는 제2 나선형 홈(620)에 접촉하여 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향의 상기 반대방향으로 이동하는 이동체(650)의 제2돌출부(650d)의 제2 속도와 같아질 수 있다. 이때, 이동체(650)의 제2돌출부(650d)가 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)을 따라 이동하는 과정에서, 이동체(650)의 제2돌출부(650d)는 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과의 상기 접촉면으로부터 상기 외력을 전달받으며, 제2돌출부(650d)에 전달되는 상기 외력은 몸체(650b)를 통하여 제1돌출부(650c)에 전달될 수 있다. 그 결과, 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향으로 이동하는 이동체(650)의 제2돌출부(650d)의 제1 속도는 이동체(650)의 제1돌출부(650c)가 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향과 대응하는 방향(이하 가이드 라인(660a)의 기준방향이라 함)으로 가이드 라인(660a)을 따라 이동하는 제3 속도와 대응되며, 가이드 드럼(600)의 상기 기준방향의 상기 반대방향으로 이동하는 이동체(650)의 제2돌출부(650d)의 제2 속도는 이동체(650)의 제1돌출부(650c)가 가이드 라인(660a)의 상기 기준방향과 반대방향으로 가이드 라인(660a)을 따라 이동하는 제4 속도와 대응된다. 따라서, 가이드 라인(660a)의 상기 기준방향으로 가이드 라인(660a)을 따라 이동하는 이동체(650)의 제1돌출부(650c)가 안내하는 방향으로 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 양은 가이드 라인(660a)의 상기 기준방향과 상기 반대방향으로 가이드 라인(660a)을 따라 이동하는 이동체(650)의 제1돌출부(650c)가 안내하는 방향으로 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 양과 같아질 수 있다.
또 한편, 필라멘트 감기 장치(10)는 상기 가이드 드럼 모터 및 릴 모터(710)를 제어할 수 있는 모터 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 모터 제어부는 상기 가이드 드럼 모터의 회전 속도와 릴 모터(710)의 회전 속도를 제어함으로써, 필라멘트(40')는 가이드 드럼(600)의 상기 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)을 통하여 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
스페이서(670)는 가이드 드럼(600)과 이동체(650)의 몸체(650b) 사이에 배치될 수 있다. 스페이서(670)는 지지부(630)에 의하여 지지되며, 가이드 드럼(600)과 이격된 상태로 가이드 드럼(600)을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 스페이서(670)에는 상기 기준방향으로 제2돌출부(650d)가 이동할 수 있는 개방부(670a)가 형성될 수 있다. 이때 가이드 드럼(600)의 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)은 개방부(670a)를 통하여 외부로 노출될 수 있다. 이 경우, 이동체(650)의 몸체(650b)는 몸체(650b)의 내면이 스페이서(670)의 외주면과 소정의 간격으로 이격된 상태로 스페이서(670)의 상기 외주면의 적어도 일부를 감쌈으로써 가이드 드럼(600)의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 또한, 제2돌출부(650d)의 상기 일측은 개방부(670a)를 통하여 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과 접촉하여 상기 접촉면을 형성할 수 있다. 그 결과, 이동체(650)는 가이드 드럼(600)이 회전하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 할 수 있다.
한편, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 가이드 드럼(600)에 가해지는 회전력은 임계치를 넘어설 수 있다. 상기 임계치 이상의 회전력은 이동체(650)의 몸체(650b), 예를 들면 제1돌출부(650c)의 상기 일측을 가이드 라인(660a)으로부터 이탈하게 하는 회전력 또는 제2돌출부(650d)의 상기 일측을 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)으로부터 이탈하게 하는 회전력을 기준으로 정해질 수 있다. 이 경우, 이동체(650)의 몸체(650b)의 상기 내면과 스페이서(670)의 상기 외주면 사이의 상기 소정의 간격을 조절하면, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 가이드 드럼(600)에 가해지는 회전력이 임계치 이상이 되더라도 이동체(650)의 몸체(650b)는 스페이서(670)와 서로 접촉할 수 있다. 이를 통하여 제1돌출부(650c)의 상기 일측은 가이드 라인(660a)으로부터 이탈하지 않으며, 제2돌출부(650d)의 상기 일측은 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)으로부터 이탈하지 않을 수 있다.
이하 도 2 내지 도 9를 참조하여 필라멘트 감기 장치(10)를 이용한 3차원 필라멘트 재생 장치를 설명하기로 한다. 도 2는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치를 보여주는 도면이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 제어부를 보여주는 도면이다. 도 4는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 압출기를 보여주는 도면이다. 도 5는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 가이드 드럼을 보여주는 도면이다. 도 6는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 제1 나선형 홈에 의해 필라멘트가 안내되는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 제2 나선형 홈에 의해 필라멘트가 안내되는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 다른 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 가이드 드럼을 보여주는 도면이다. 도 8의 (a)는 가이드 드럼의 사시도이며, (b)는 가이드 드럼의 제1 나선형 홈 또는 제2 나선형 홈과 접촉하는 제2돌출부를 보여주기 위한 도면이다. 도 9는 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 냉각기를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하면, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 압출기(200), 냉각기(400), 가이드 드럼(600) 및 릴(700)을 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 선택적으로(optionally) 지지부(630)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 선택적으로 두께측정부(300), 캡스턴(500) 및 제어부(800)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 선택적으로 분쇄기(100)를 더 포함할 수 있다.
3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 3차원 프린터를 통하여 얻어진 출력물(20) 또는 합성수지소재로 제작된 후 폐기되는 물품을 필라멘트(40')로 재생시킬 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 수지를 소재로 하여 3차원 프린터를 통하여 얻어진 출력물(20) 또는 열가소성 수지를 소재로 제작된 물품 중 폐기하는 출력물 또는 물품을 필라멘트(40')로 재생시킬 수 있다. 상기 열가소성 수지는 예로서 옥수수전분 등 식물성 원료를 추출하여 만든 PLA(Poly Lactic Acid) 수지, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수지, 목분, 구리, 탄성을 지닌 고무 소재, 나일론, PVA 소재, wood 필라멘트, 야광성분 첨가 혼합물 등일 수 있다. 이하 설명의 편의상 3차원 프린터를 통하여 얻어진 출력물(20)을 활용하여 필라멘트 재생 장치를 설명하기로 한다.
분쇄기(100)는 3차원 프린터의 출력물(20)을 분쇄하여 플라스틱 펠릿(30)을 제조할 수 있다. 3차원 프린터의 출력물(20)은 열가소성 수지로 이루어질 수 있고, 3차원 프린터의 출력물(20)로부터 제조되는 플라스틱 펠릿(30) 및 필라멘트(40')도 3차원 프린터의 출력물(20)과 마찬가지로 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
분쇄기(100)에는 제1 투입구(110) 및 제1 배출구(120)가 구비될 수 있다. 분쇄기(100)는 압출기(200)의 투입구와 결합하고, 2차원 프린터의 출력물을 분쇄하여 압출기(200)의 상기 투입구에 상기 플라스틱 펠릿을 공급할 수 있다.
제1 투입구(110)는 분쇄기(100)의 일측, 예를 들어 상부에 형성될 수 있고, 제1 배출구(120)는 분쇄기(100)의 타측, 예를 들어 하부에 형성될 수 있다. 3차원 프린터의 출력물(20)은 제1 투입구(110)를 통해 분쇄기(100)의 내부로 투입된 후에 다양한 공지의 분쇄장치(미도시)를 통해 분쇄될 수 있고, 그 결과로 제조되는 플라스틱 펠릿(30)은 제1 배출구(120)를 통해 분쇄기(100)의 외부로 배출될 수 있다.
압출기(200)는 분쇄기(100)에서 공급되는 플라스틱 펠릿(30)을 가열하여 필라멘트(40')로 가압 성형할 수 있다. 일례로, 도 4에 도시된 바와 같이, 압출기(200)는 압출기 모터(250)에 의해 회전하는 스크루(240)를 포함하는 연속식 압출기로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 압출기(200)는 실린더(210), 히터(220), 다이(230), 스크루(240) 및 압출기 모터(250)를 포함할 수 있다.
실린더(210)는 이에 한정되는 것은 아니지만 설명의 편의상 수평으로 설치되는 것으로 본다. 실린더(210)의 일측, 예를 들어 상부에는 플라스틱 펠릿(30)이 실린더(210)의 내부로 투입되는 통로인 제2 투입구(211)가 형성될 수 있고, 실린더(210)의 내부에는 필라멘트(40')가 제조되는 공간이 형성될 수 있다. 제2 투입구(211)는 분쇄기(100)의 제1 배출구(120)에 결합될 수 있다. 그 결과, 출력물(20)의 분쇄와 필라멘트(40')의 재생이 동시에 이루어질 수 있다. 히터(220)는 실린더(210)에 설치될 수 있고, 플라스틱 펠릿(30)을 가열할 수 있다. 다이(230)는 실린더(210)의 일단에 결합될 수 있고, 실린더(210)의 내부에서 제조된 필라멘트(40')가 실린더(210)의 외부로 배출되는 통로인 제2 배출구(231)를 구비할 수 있다. 제2 배출구(231)의 직경에 따라 필라멘트(40')의 두께가 일차적으로 결정될 수 있을 것이다. 스크루(240)는 실린더(210)의 내부에 배치되어 회전함으로써 플라스틱 펠릿(30) 및 필라멘트(40')를 제2 배출구(231) 측으로 가압할 수 있다. 압출기 모터(250)는 스크루(240)를 회전시킬 수 있다.
제2 투입구(211)를 통하여 실린더(210) 내부로 투입되는 플라스틱 펠릿(30)은 스크루(240)에 의하여 이송되며, 이송되는 플라스틱 펠릿(30)은 히터(220)에 의하여 가열되어 용융된다. 가열 용융된 플라스틱 펠릿(30)은 스크루(240)에 의하여 가압되어 제2 배출구(231)를 통하여 배출됨으로써 필라멘트(40')로 성형된다. 도 4의 (a)의 구조의 압출기(200)의 경우에 히터(220)가 제공하는 열은 실린더(210)를 통하여 제2 투입구(211)에 전달될 수 있다. 따라서 제2 투입구(211)에 투입된 플라스틱 펠릿(30)의 적어도 일부는 용융될 수 있다.
한편, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 사용자의 필요에 따라 동작을 멈출 수 있다. 이 경우, 제2 투입구(211)에 투입되어 용융된 플라스틱 펠릿(30)의 상기 적어도 일부는 굳게 된다. 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)를 다시 가동할 경우, 히터(220)를 통하여 제2 투입구(211)에 투입된 후 굳은 상태로 존재하는 플라스틱 펠릿(30)의 상기 적어도 일부를 용융시키기 전에는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)를 통하여 필라멘트 재생을 진행할 수 없다. 히터(220)를 통하여 제2 투입구(211)에 투입된 후 굳은 상태로 존재하는 플라스틱 펠릿(30)의 상기 적어도 일부를 용해시키기에는 많은 시간이 소요되므로 제2 투입구(211)에서의 플라스틱 펠릿(30)의 용융 및 경화는 작업 능률을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
이를 해결하기 위하여 도 4의 (b)에 예로서 도시한 바와 같이, 실린더(210)는 제2 투입구(211)에 인접한 부분에 형성되는 열전달 차단막(212)을 구비할 수 있다. 열전달 차단막(212)은 열전도도가 낮은 소재로 제작될 수 있다. 이 경우, 실린더(210)는 열전달 차단막(212)을 기준으로 2개의 영역으로 분리될 수 있다. 이때, 히터(220)는 제2 배출구(231)와 연결되는 실린더(210) 부분에 설치될 수 있다. 이 경우, 히터(220)는 열전달 차단막(212)에 인접한 영역에서 제2 배출구(231)에 인접한 영역 방향으로 갈수록 온도가 증가하도록 실린더(210)를 가열할 수 있다. 열전달 차단막(212)에 의하여 히터(220)에서 먼 곳에 위치하는 플라스틱 펠릿(30)에 전달되는 열은 효과적으로 차단될 수 있다. 이를 통하여, 도 4의 (a)의 실린더(210)의 구조에서 예견되는 제2 투입구(211)에 투입된 후 굳은 상태로 존재하는 플라스틱 펠릿(30)에 의한 작업 능률의 저하를 피할 수 있다.
두께측정부(300)는 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')의 상기 두께를 측정할 수 있다. 일례로, 도 2에 예로서 도시한 바와 같이, 두께측정부(300)는 필라멘트(40')의 이동 경로를 따라 압출기(200)와 냉각기(400) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로, 도 2에 도시한 바와 달리, 두께측정부(300)는 냉각기(400)와 캡스턴(500) 사이에 배치될 수도 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 필라멘트(40')의 상기 이동 경로를 기준으로 압출기(200)의 후단 및 릴(700) 전단에 배치되어 필라멘트(40')의 두께를 측정할 수 있는 한 두께측정부(300)가 배치되는 위치에는 제한이 없다.
두께측정부(300)는 광원(310), 센서부(320) 및 두께산출부(330)를 포함할 수 있다.
광원(310)은 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')의 외주면에 빛을 조사할 수 있다. 일례로, 광원(310)은 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')의 상기 이동 경로 상의 일측에 배치되어 필라멘트(40')의 외주면에 빛을 조사할 수 있다. 일례로, 광원(310)은 레이저를 포함할 수 있다.
센서부(320)는 광원(310)에서 조사되는 상기 빛에 의해 생성되는 필라멘트 그림자(50)를 감지할 수 있다. 일례로, 센서부(320)는 필라멘트(40')의 상기 이동 경로 상의 타측에 배치되어 광원(310)에서 조사되는 상기 빛에 의해 생성되는 필라멘트 그림자(50)를 감지할 수 있다. 센서부(320)는 필라멘트 그림자(50)의 두께를 감지하는 광 센서 또는 필라멘트 그림자(50)의 이미지를 얻는 카메라 등을 포함할 수 있다.
두께산출부(330)는 센서부(320)에 의해 감지된 필라멘트 그림자(50)를 분석하여 필라멘트(40')의 상기 두께를 산출할 수 있다. 두께산출부(330)는 각종 연산장치, 예를 들어 컴퓨터를 포함할 수 있다.
냉각기(400)는 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')를 냉각시킬 수 있다. 일례로, 냉각기(400)는 필라멘트(40')의 상기 이동 경로를 따라 두께측정부(300)와 캡스턴(500) 사이에 배치될 수 있다. 냉각기(400)는 수랭식 또는 공랭식으로 이루어질 수 있다. 일례로, 냉각기(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 팬(fan)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 팬은 팬 모터(미도시)에 의하여 구동될 수 있다.
다른 예로, 냉각기(400)는 도 2에 도시된 바와 달리, 유체(80)를 담을 수 있는 내부공간 및 상기 내부공간으로부터 유체(80)를 분사할 수 있는 분사노즐(미도시)을 포함할 수 있다. 이 경우, 필라멘트(40')는 상기 분사노즐로부터 분사된 유체(80)와 접촉하여 냉각될 수 있다.
또 다른 예로, 냉각기(400)는 도 9에 예로서 도시한 바와 같이, 제1용기(410), 제2용기(420), 제1유체관(430a), 제2유체관(430b) 및 펌프(430)를 포함할 수 있다.
제1용기(410)는 제1개구부(410a)를 가지며, 내부에 유체(80)가 수용될 수 있다. 제2용기(420)는 제1용기(410)의 상기 내부에 배치되며, 제2개구부(420a)를 가지며, 내부에 유체(80)가 수용될 수 있는 공간을 가질 수 있다. 제1유체관(430a)은 일단이 제1용기(410)의 상기 내부와 연결될 수 있다. 제2유체관(430b)은 일단이 제2용기(420)의 상기 내부와 연결될 수 있다. 펌프(430)는 제1유체관(430a)의 타단 및 제2유체관(430b)의 타단과 연결되며, 제1유체관(430a) 및 제2유체관(430b)을 통하여 제1용기(410)에 수용되는 유체(80)를 제2용기(420)로 공급해 줄 수 있다. 이 경우, 제2용기(420)의 상기 내부는 펌프(430)로부터 공급되는 유체(80)로 채워질 수 있다. 또한, 제2용기(420)의 상기 내부에 수용되는 유체(80)는 제2용기(420)의 제2개구부(420a)를 통하여 범람하여 제1용기(410)의 상기 내부로 배출될 수 있다. 또한, 제2용기(420)에는 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')가 통과할 수 있는 관통홀(420b)이 형성될 수 있다.
유체(80)로는 다양한 액체가 사용될 수 있다. 유체(80)는 예로서 물, 글리콜(glycol)계 냉각수 등이 사용될 수 있다. 유체(80)로 상기 물만을 사용할 경우, 상기 물은 필라멘트(40')의 표면을 오염시키고 약 0℃에서 빙결되면 상기 물의 체적증가에 의해 냉각기(400)를 파손할 우려가 있다. 또한, 압출기(200)로부터 배출되어 나온 필라멘트(40')가 약 100℃ 이상인 경우, 상기 물은 약 100℃에서 비등하면서 점성이 낮아지며 필라멘트(40')로부터 상기 물로의 열전달 성능이 크게 저하될 수 있다. 따라서, 유체로는 빙점이 낮고 비등점이 높으며 빙식성이 우수한 유체를 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 유체로는 상기 글리콜계 냉각수를 사용할 수 있다. 상기 글리콜계 냉각수는 상기 물보다 비등점이 높으며 빙점이 낮은 모노-에틸렌 글리콜(mono-ethylene glycol), 모노-프로필렌 글리콜(mono-propylene glycol), 다이-에틸린 글리콜(Di-ethylene glycol) 등을 상기 물과 적정비율로 혼합하여 제조된다. 이를 통하여, 냉각기(400)는 압출기(200)로부터 배출되는 고온의 필라멘트(40')를 냉각 시 비등방지효과를, 겨울철에는 결빙방지효과를 함께 얻을 수 있다.
다시 말하면, 제2용기(420)의 상기 내부는 펌프(430)로부터 유체(80)를 공급받아 채워질 수 있다. 압출기(200)로부터 배출된 필라멘트(40')는 제2용기(420)의 관통 홀(420b)을 통하여 제2용기(420)를 통과하는 과정에서 제2용기(420)에 채워진 유체(80)와 접촉하여 냉각될 수 있다. 다른 예로, 필라멘트(40')는 제2용기(420)의 내부가 아닌 측면에 인접하여 이동할 수 있다. 이 경우, 필라멘트(40')는 제2용기(420)의 제2 개구부(420a)를 통하여 범람하여 제1용기(410)의 상기 내부로 배출되는 유체(80)와 접촉하여 냉각될 수 있다.
제2용기(420)의 높이는 제1용기(410)가 설치된 설치면을 기준으로 제1용기(410)의 높이보다 높은 것이 바람직하다. 이를 통하여, 압출기(200)로부터 배출되는 필라멘트(40')는 제1용기(410)에 영향을 받지 아니하고 용이하게 제2용기(420)의 관통홀(420b)을 통과하거나 제2용기(420)의 측면에 인접하여 이동할 수 있다.
한편, 제2용기(420)의 상기 내부에 채워진 유체(80)는 제2용기(420)의 제2 개구부(420a)를 통하여 범람하여 제1용기(410)의 상기 내부로 배출될 수 있다. 펌프(430)는 제1유체관(430a) 및 제2유체관(430b)을 통하여 제2용기(420)의 제2 개구부(420a)를 통하여 범람하여 제1용기(410)에 수용되는 유체(80)를 제2용기(420)로 공급해 줄 수 있다. 이를 통하여 제1용기(410)의 상기 내부의 유체(80)와 제2용기(420)의 상기 내부의 유체(80)는 서로 순환될 수 있다.
도면에는 제1용기(410) 및 제2용기(420)의 외벽을 관통하여 제1용기(410)의 상기 내부 및 제2용기(420)의 상기 내부와 일단이 각각 연결되는 제1유체관(430a) 및 제2유체관(430b)이 예로서 표현되어 있다. 다르게는, 제1유체관(430a) 및 제2유체관(430b)은 제1유체관(430a)의 일단 및 제2유체관(430b)의 일단이 각각 제1용기(410)의 상기 내부 및 제2용기(420)의 상기 내부에 담기는 방식으로 제1용기(410)의 상기 내부 및 제2용기(420)의 상기 내부와 연결될 수도 있다.
냉각기(400)는 제2용기(420)의 제2 개구부(420a)를 개폐할 수 있는 뚜껑(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 뚜껑은 펌프(430)를 통하여 제2용기(420)의 상기 내부로 유체(80)이 공급되는 과정에서 유체(80)이 외부로 튀는 것을 방지할 수 있다. 상기 뚜껑에는 유체이송구(미도시)가 형성되어 펌프(430)에 의하여 유체(80)가 제1용기(410)와 제2용기(420) 사이에서 용이하게 순환하도록 도와주는 기능을 제공할 수 있다.
또한, 냉각기(400)는 유체(80)를 냉각시킬 수 있는 유체 냉각부(440)를 더 포함할 수 있다. 유체 냉각부(440)는 제1용기(410)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 유체 냉각부(440)는 제1용기(410)의 상기 내부에 배치되어 제1용기(410)의 상기 내부에 수용되는 유체(80)를 직접 냉각하거나, 제1용기(410)의 외면에 접하도록 배치되어 열전달을 통하여 제1용기(410)의 상기 내부에 수용되는 유체(80)를 냉각할 수 있다. 일례로, 유체 냉각부(440)는 제1용기(410)의 바닥면과 대향하여 배치될 수 있다. 이 경우, 제1용기(410)는 열전도성이 있는 재질로 구성되며, 유체 냉각부(440)는 열전달을 통하여 제1용기(410)의 상기 내부에 담긴 유체(80) 및 제2용기(420)의 상기 내부에 채워진 유체(80)를 동시에 냉각시킬 수 있다. 이를 통하여, 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')에 의하여 유체(80)의 온도가 적절 수준 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있다.
캡스턴(500)은 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')에 인장력을 제공하도록 캡스턴 모터(510)에 의해 회전할 수 있다. 캡스턴(500)은 필라멘트(40')에 접촉하여 캡스턴 모터(510)에 의해 회전하는 복수의 롤러를 포함할 수 있다. 이 경우, 캡스턴(500)이 필라멘트(40')에 제공하는 상기 인장력은 캡스턴 모터(510)의 회전 속도에 따라 달라질 수 있다. 즉, 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도가 감소하면 캡스턴(500)이 필라멘트(40')에 제공하는 상기 인장력은 감소하고, 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도가 증가하면 캡스턴(500)이 필라멘트(40')에 제공하는 상기 인장력은 증가하게 된다. 그 결과, 캡스턴(500)에 의해 필라멘트(40')에 제공되는 상기 인장력의 크기에 따라 필라멘트(40')의 상기 두께가 이차적으로 결정될 수 있을 것이다.
일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 캡스턴(500)은 필라멘트(40')의 상기 이동 경로를 따라 냉각기(400)와 가이드 드럼(600) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로, 캡스턴(500)은 필라멘트(40')의 상기 이동 경로를 따라 가이드 드럼(600)과 릴(700) 사이에 배치될 수도 있다.
지지부(630)는 가이드 드럼(600)의 일단 및 타단을 지지할 수 있다.
가이드 드럼(600)은 냉각기(400)와 릴(700) 사이에 배치며, 릴(700)의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 필라멘트(40')를 안내한다.
일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드 드럼(600)은 필라멘트(40')의 상기 이동 경로를 따라 캡스턴(500)과 릴(700) 사이에 배치되며, 릴(700)과 평행하게 배치될 수 있다. 다른 예로, 가이드 드럼(600)은 필라멘트(40')의 상기 이동 경로를 따라 냉각기(400)와 캡스턴(500) 사이에 배치될 수도 있다.
가이드 드럼(600)은 냉각기(400)와 릴(700) 사이에 배치되며, 필라멘트(40')가 릴(700)의 길이 방향을 따라 고르게 감길 수 있도록 필라멘트(40')를 안내할 수 있다. 다시 말하면, 일례로, 필라멘트(40')는 필라멘트(40')의 상기 외주면과 가이드 드럼(600)의 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)과 마찰력에 의하여 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다. 다른 예로, 필라멘트(40')는 가이드 드럼(600)의 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 또는 제2 나선형 홈(620)에 의하여 왕복이동 하는 이동체(650)의 채널(650a)에 의하여 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
필라멘트(40')가 가이드 드럼(600)에 의하여 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감기는 구조, 원리 등과 관련하여 앞서 도 1, 도 5, 도 6 및 도 7과 관련하여 상술하였으므로 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다.
릴(700)은 릴 모터(710)에 의해 회전함으로써 압출기(200)에서 배출되어 냉각기(400)를 거쳐 냉각된 필라멘트(40')가 릴(700)에 감기게 할 수 있다. 일례로, 릴(700)은 상기 모터 제어부에 의해 제어 받을 수 있다. 이 경우, 상기 모터 제어부는 가이드 드럼(600)의 상기 회전 수와 릴(700)의 상기 회전 수를 제어함으로써, 필라멘트(40')는 가이드 드럼(600)의 상기 회전에 의하여 회전하는 제1 나선형 홈(610) 및 제2 나선형 홈(620)에 의해 교번적으로 안내되어 릴(700)에 감길 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(800)는 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께가 기 설정값과 일치하도록, 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(800)는 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께가 기 설정값보다 크면 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도를 증가시킴으로써 캡스턴(500)이 필라멘트(40')에 제공하는 인장력을 증가시켜 필라멘트(40')의 상기 두께를 감소시킬 수 있고, 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께가 기 설정값보다 작으면 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도를 감소시킴으로써 캡스턴(500)이 필라멘트(40')에 제공하는 인장력을 감소시켜 필라멘트(40')의 상기 두께를 증가시킬 수 있다. 한편, 캡스턴 모터(510)의 초기 상기 회전 속도는 압출기 모터(250) 및 릴 모터(710)와 연계하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 먼저 필라멘트(40')의 원하는 제조 속도에 따라 압출기 모터(250)의 회전 속도가 결정될 수 있고, 다음으로 필라멘트(40')의 원하는 상기 두께에 따라 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도가 결정될 수 있고, 다음으로 캡스턴 모터(510)의 상기 회전 속도에 따라 연동되어, 예를 들어 거의 비례하게 릴 모터(710)의 회전 속도가 결정될 수 있다.
이하 도 10을 참조하여 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템(17)을 설명하기로 한다. 도 10은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템(17)은 적어도 하나의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15) 및 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 각각을 제어하는 통합 제어부(900)를 포함한다.
3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 압출기(200), 분쇄기(100), 두께측정부(300), 냉각기(400), 캡스턴(500), 릴(700), 가이드 드럼(600) 및 제어부(800)를 포함한다.
압출기(200)는 열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿(30)을 가열하여 필라멘트(40')로 가압 성형한다.
분쇄기(100)는 압출기(200)의 제2 투입구(211)와 결합하고, 3차원 프린터의 출력물(20)을 분쇄하여 압출기(200)의 제2 투입구(211)에 플라스틱 펠릿(30)을 공급한다.
두께측정부(300)는 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')의 두께를 측정한다.
냉각기(400)는 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')를 냉각시킨다.
캡스턴(500)은 압출기(200)에서 배출되는 필라멘트(40')에 인장력을 제공하도록 캡스턴 모터(510)에 의해 회전한다.
릴(700)은 냉각기(400)를 거쳐 냉각된 필라멘트(40')가 감기도록 릴 모터(710)에 의해 회전한다.
가이드 드럼(600)은 냉각기(400)와 릴(700) 사이에 배치되며, 릴(700)의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 필라멘트(40')를 안내한다.
제어부(800)는 압출기(200), 냉각기(400), 릴(700), 가이드 드럼(600), 두께측정부(300), 캡스턴(500) 또는 분쇄기(200) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나-이하 제어대상이라 함-를 제어한다.
이하 설명의 편의상 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템(17)의 구성요소 중에서 앞서 도 1 내지 도 9와 관련하여 상술한 구성요소와 동일한 구성요소에 대한 동일한 설명은 생략하고 서술하기로 한다. 이러한 설명이 이하 설명하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템(17)의 권리범위를 제한할 의도가 아님을 분명히 밝혀둔다.
통합 제어부(900)는 사용자로부터 제공받거나 기존에 설정되어있는 입력정보를 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)에 제공한다.
3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 통합 제어부(900)로부터 제공받은 상기 입력정보를 통하여 상기 제어대상을 제어하며, 상기 제어대상으로부터 제공받은 출력정보를 통합 제어부(900)에 제공해준다.
통합 제어부(900)는 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)로부터 제공받은 상기 출력정보를 상기 사용자에게 제공해 줄 수 있다.
상기 입력정보는 예로서, 릴(700)에 필라멘트(40')를 감기 위한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 작동시간설정정보, 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 길이정보, 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 두께설정정보, 릴(700)에 감기는 과정에서 필라멘트(40')에 가해지는 인장력 정보, 릴(700)의 회전속도설정정보 등일 수 있다.
상기 출력정보는 예로서, 릴(700)에 필라멘트(40')를 감는 작업이 완료되었다는 정보, 릴(700)에 감긴 필라멘트(40')의 길이 정보, 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 두께 정보, 릴(700)에 감기는 과정에서 필라멘트(40')에 가해지는 인장력 정보, 릴(700)의 회전속도 정보, 릴(700)에 필라멘트(40')를 감는 작업이 중단되었다는 정보 등일 수 있다.
상기 출력정보는 디스플레이, 광원 등을 통한 시각적 방법, 경고음 등을 통한 청각적 방법 또는 진동 등을 통한 촉각적인 방법으로 상기 사용자에게 제공될 수 있다.
일례로, 상기 입력정보로서 릴(700)에 필라멘트(40')를 감기 위한 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 상기 작동시간설정정보가 제공될 수 있다. 통합 제어부(900)는 상기 작동시간설정정보로서 상기 제어대상의 작동시간정보를 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)에 제공해줄 수 있다. 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 통합 제어부(900)로부터 제공받은 상기 제어대상의 상기 작동시간정보를 통하여 상기 제어대상의 작동을 제어할 수 있다.
다르게는, 통합 제어부(900)는 상기 작동시간설정정보로서 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 1회운전시간을 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)에 제공해줄 수 있다. 제어부(800)는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)가 상기 1회운전시간 동안 릴(700)에 필라멘트(40')를 감을 수 있도록 상기 제어대상을 제어할 수 있다.
각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 상기 작동시간정보 또는 상기 1회운전시간에 따라 상기 제어대상을 제어하여 릴(700)에 필라멘트(40')를 감을 수 있다. 상기 작동시간정보 또는 상기 1회운전시간에 따라 릴(700)에 필라멘트(40')를 감는 작업이 완료되면, 제어부(800)는 통합 제어부(900)에 작업이 완료되었다는 정보를 제공해 줄 수 있다.
다른 예로, 상기 입력정보로서 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 길이 정보가 제공될 수 있다. 통합 제어부(900)는 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 상기 길이 정보를 제어부(800)에 제공해 줄 수 있다. 상기 길이 정보를 통하여 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 상기 제어대상을 제어하여 상기 길이 정보에 따라 릴(700)에 필라멘트(40')를 감을 수 있다. 상기 길이 정보에 따라 릴(700)에 필라멘트(40')가 다 감기면, 제어부(800)는 동작 수행의 완료 여부와 릴(700)에 감긴 필라멘트(40')의 길이 정보를 통합 제어부(900)에 제공해준다. 이때, 통합 제어부(900)는 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)로부터 제공받은 릴(700)에 감긴 필라멘트(40')의 길이 정보를 상기 사용자에게 제공해 줄 수 있다.
또 다른 예로, 상기 입력정보로서 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 두께설정정보가 제공될 수 있다. 통합 제어부(900)는 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 두께설정정보를 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)에 제공해줄 수 있다. 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께가 통합 제어부(900)로부터 제공받은 상기 두께설정정보와 일치하도록 상기 제어대상을 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(800)는 캡스턴 모터(510)의 회전 속도를 제어하여 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께가 통합 제어부(900)로부터 제공받은 상기 두께설정정보와 일치하도록 할 수 있다. 이때, 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께를 통합 제어부(900)에 제공해줄 수 있다. 통합 제어부(900)는 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)로부터 제공받은 두께측정부(300)에 의해 측정된 필라멘트(40')의 상기 두께를 상기 사용자에게 제공해줄 수 있다.
또 다른 예로, 상기 입력정보로서 릴(700)에 감기는 과정에서 필라멘트(40')에 가해지는 인장력 정보가 제공될 수 있다. 통합 제어부(900)는 상기 인장력 정보를 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)에 제공해줄 수 있다. 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 릴(700)에 필라멘트(40')를 감는 과정에서 필라멘트(40')에 가해지는 인장력이 상기 인장력 정보에 일치되도록 상기 제어대상을 제어할 수 있다. 이를 통하여 릴(700)에 감기는 필라멘트(40')의 인장력을 제어할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 입력정보로서 릴(700)의 회전속도설정정보가 제공될 수 있다. 통합 제어부(900)는 릴(700)의 상기 회전속도설정정보를 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)에 제공해줄 수 있다. 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)는 릴(700)의 회전속도를 통합 제어부(900)로부터 제공받은 상기 회전속도설정정보와 일치하도록 할 수 있다. 이때, 제어부(800)는 릴(700)이 회전하는 과정에서 필라멘트(40')를 당기는 외력과 필라멘트(40')의 강도를 비교할 수 있다. 제어부(800)는 릴(700)이 회전하는 과정에서 필라멘트(40')를 당기는 상기 외력이 필라멘트(40')의 상기 강도보다 클 때, 경고 메시지를 통합 제어부(900)에 제공해줄 수 있다. 통합 제어부(900)는 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)로부터 제공받은 상기 경고 메시지를 상기 사용자에게 제공해줄 수 있다.
한편, 릴(700)의 상기 회전속도는 제어부(800)에 의하여 직접 제어되거나, 제어부(800)를 통한 앞서 도 1 내지 도 9와 관련하여 상술한 상기 모터 제어부의 제어에 의하여 제어될 수 있다. 다시 말하면, 제어부(800)는 직접 또는 상기 모터 제어부의 제어를 통하여 릴 모터(710)의 회전 속도에 따라 필라멘트(40')가 안정적으로 릴(700)에 감길 수 있도록 가이드 드럼 모터(640)의 회전속도를 제어함으로써 릴(700)의 상기 회전속도를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(800)는 릴(700)이 회전하는 과정에서 필라멘트(40')를 당기는 상기 외력과 필라멘트(40')의 상기 강도를 비교할 수 있다. 릴(700)이 회전하는 과정에서 필라멘트(40')를 당기는 상기 외력이 필라멘트(40')의 상기 강도보다 클 때, 상기 경고 메시지를 통합 제어부(900)에 제공해줄 수 있다. 통합 제어부(900)는 각각의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 제어부(800)로부터 제공받은 상기 경고 메시지를 상기 사용자에게 제공해줄 수 있다. 상기 경고 메시지를 받은 상기 사용자는 릴(700)의 상기 회전속도를 재조정할 수 있으며, 이를 통하여 필라멘트(40')가 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 릴(700)에 감기는 과정에서 끊어지는 것을 방지할 수 있다. 한편, 통합 제어부(900) 또는 제어부(800)는 상기 사용자로부터 릴(700)의 상기 회전속도 재조정에 대한 입력명령이 소정의 시간이 경과하는 동안 수신되지 아니할 경우 상기 제어대상의 동작을 멈추어 필라멘트(40')가 끊어지는 것을 방지할 수 있다. 이때, 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)의 동작이 멈추었다는 정보는 상기 사용자에게 제공될 수 있다.
정리하자면, 본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치(10)는 가이드 드럼(600)을 통하여 필라멘트(40)를 릴(700)의 상기 길이 방향을 따라 고르게 감을 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시하는 3D 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 3차원 프린터의 출력물(20)을 재활용하여 필라멘트(40')를 제조함으로써, 실패한 출력물(20)을 폐기하지 않고 재생하여 사용함으로써 제조 원가를 낮출 수 있고 폐기물 처리에 따른 환경오염을 방지할 수 있다. 특히, 3D 프린터용 필라멘트 재생 장치(15)는 본 명세서에서 개시하는 필라멘트 감기 장치(10)를 이용함으로써, 재생 필라멘트(40')가 가이드 드럼(600)에 의해 릴(700)의 상기 길이 방향을 따라 고르게 감길 수 있어 3차원 프린터에 바로 사용될 수 있는 상태의 완제품으로 제조할 수 있다.
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.
10: 필라멘트 감기 장치
15: 필라멘트 재생 장치
17: 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템
20: 출력물
30: 플라스틱 펠릿
40, 40': 필라멘트
50: 필라멘트 그림자
80: 유체
100: 분쇄기
110: 제1 투입구
120: 제1 배출구
200: 압출기
210: 실린더
211: 제2 투입구
212: 열전달 차단막
220: 히터
230: 다이
231: 제2 배출구
240: 스크루
250: 압출기 모터
300: 두께측정부
310: 광원
320: 센서부
330: 두께산출부
400: 냉각기
410: 제1용기
410a: 제1 개구부
420: 제2용기
420a: 제2 개구부
420b: 관통 홀
430: 펌프
430a: 제1유체관
430b: 제2유체관
440: 유체 냉각부
500: 캡스턴
510, 캡스턴 모터
600: 가이드 드럼
610: 제1 나선형 홈
620: 제2 나선형 홈
630: 지지부
650: 이동체
650a: 채널
650b: 몸체
650c: 제1돌출부
650d: 제2돌출부
650e: 캡
660: 가이드부
660a: 가이드 라인
670: 스페이서
670a: 개방부
680a: 제1가이드
680b: 제2가이드
700: 릴
710: 릴 모터
800: 제어부
900: 통합 제어부

Claims (16)

  1. 회전을 통하여 외부에서 제공되는 필라멘트를 감을 수 있는 릴(reel);
    상기 필라멘트가 상기 릴에 감기기 전에 경유하는 가이드 드럼; 및
    상기 가이드 드럼의 일단 및 타단을 지지하는 지지부를 포함하되,
    상기 가이드 드럼은
    상기 가이드 드럼의 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 일단에서 상기 타단으로의 방향을 기준방향으로 할 때, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된 제1 나선형 홈; 및
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 기준방향을 기준으로 상기 제1 나선형 홈과 반대방향으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된 제2 나선형 홈을 포함하며,
    상기 제1 나선형 홈의 양단은 각각 상기 제2 나선형 홈의 양단과 연결되되,
    상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼의 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈에 의해 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감기는 필라멘트 감기 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필라멘트의 외주면은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하고,
    상기 가이드 드럼은 상기 기준방향을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 상기 지지부에 배치되어 상기 릴의 회전에 의하여 상기 필라멘트가 상기 릴에 감기는 과정에서 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 상기 필라멘트의 상기 외주면과의 마찰력에 의하여 회전하며,
    상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼의 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈에 의해 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감기는 필라멘트 감기 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 드럼을 회전시키는 가이드 드럼 모터;
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 적어도 일부를 감싸며, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 기준방향을 따라 이동할 수 있는 이동체; 및
    상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 이동체의 외면 중 적어도 일부-이하 접촉부라 함-와 접하여 제1접촉면을 형성하며, 상기 제1접촉면을 통하여 상기 이동체가 상기 기준방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 가이드 라인이 형성된 가이드부를 더 포함하며,
    상기 이동체는
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감싸는 몸체;
    상기 몸체로부터 돌출되도록 고정 배치되거나 고정 형성되는 제1돌출부; 및
    상기 몸체에 고정 배치되며, 일측이 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 대향하는 제2돌출부를 포함하며,
    상기 제1돌출부에는 상기 필라멘트가 통과하는 채널이 형성되며,
    상기 가이드 라인은 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 상기 가이드부에 형성되며,
    상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 제2접촉면을 형성하며,
    상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 회전하는 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 상기 제2접촉면을 통하여 외력을 전달받되,
    상기 제2돌출부는 상기 몸체에 고정 배치됨으로써 상기 외력이 상기 제2돌출부에 전달되더라도 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1나선형 홈 또는 상기 제2나선형 홈으로부터 이탈되지 않으며,
    상기 제2돌출부에 전달되는 상기 외력은 상기 몸체에 전달되며,
    상기 몸체에 전달되는 상기 외력은 상기 기준방향으로 작용하는 제1외력 및 상기 기준방향에 수직한 방향으로 작용하는 제2외력을 포함하며,
    상기 접촉부와 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체에 상기 제2외력이 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동하되,
    상기 제1 나선형 홈의 상기 양단 및 상기 제2 나선형 홈의 상기 양단이 각각 연결됨으로 인하여, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동하며,
    상기 제2돌출부가 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동 함에 따라 상기 이동체도 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 하며,
    상기 채널을 통과하는 상기 필라멘트는 상기 이동체의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감기는 필라멘트 감기 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부는 양 끝단이 각각 상기 지지부에 의하여 지지되며, 일면이 상기 가이드 드럼의 상기 외주면과 대향하고, 상기 일면에 상기 가이드 라인으로서 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 형성된 홈 또는 돌기를 가지는 판 또는 봉의 형상을 가지며,
    상기 제1돌출부의 일측은 상기 가이드 라인에 대향하며,
    상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인에 의하여 안내되어 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합되되,
    상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 가이드 라인과 접함으로써 상기 접촉부의 기능을 수행하며,
    상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인을 따라 슬라이딩 이동 가능하게 상기 가이드 라인과 결합되므로, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제1돌출부의 상기 일측은 상기 가이드 라인과 접하여 상기 제1접촉면을 형성하며,
    상기 제1돌출부의 상기 일측과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체를 통하여 상기 제2외력이 상기 제1돌출부에 인가되더라도 상기 제1돌출부는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동하는 필라멘트 감기 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부는 양 끝단이 각각 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 서로 이격되게 배치되는 제1가이드와 제2가이드를 포함하며,
    상기 이동체의 상기 몸체는 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 공간에 배치되되,
    상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 상기 공간은 상기 가이드 라인의 기능을 수행하며,
    상기 제1가이드의 외면 또는 상기 제2가이드의 외면 중에서 상기 몸체의 외면과 대향하는 부분은 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 몸체의 상기 외면과 접함으로써 상기 제1접촉면을 형성하며,
    상기 몸체는 상기 제1접촉면을 통하여 상기 제1가이드와 상기 제2가이드 사이의 상기 공간을 따라 슬라이딩 이동 가능하므로, 상기 몸체의 상기 외면과 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 제2외력이 상기 몸체에 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동하는 필라멘트 감기 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가이드 드럼과 상기 이동체의 상기 몸체 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함하되,
    상기 스페이서는 상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼과 이격된 상태로 상기 가이드 드럼을 감싸는 형상을 가지며,
    상기 스페이서에는 상기 기준방향으로 상기 제2돌출부가 이동할 수 있는 개방부가 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈은 상기 개방부를 통하여 외부로 노출되며,
    상기 이동체의 상기 몸체는 상기 몸체의 내면이 상기 스페이서의 외주면과 소정의 간격으로 이격된 상태로 상기 스페이서의 상기 외주면의 적어도 일부를 감쌈으로써 상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감싸며,
    상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 개방부를 통하여 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 상기 접촉면을 형성함으로써 상기 이동체는 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동하되,
    상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼에 가해지는 회전력이 임계치 이상이 되더라도 상기 이동체의 상기 몸체와 상기 스페이서가 서로 접촉함으로써 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 이탈하지 아니하는 필라멘트 감기 장치.
  7. 열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿을 가열하여 필라멘트로 가압 성형하는 압출기;
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트를 냉각시키는 냉각기;
    상기 냉각기를 거쳐 냉각된 상기 필라멘트가 감기도록 릴 모터에 의해 회전하는 릴(reel); 및
    상기 냉각기와 상기 릴 사이에 배치되고, 상기 릴의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 상기 필라멘트를 안내하는 가이드 드럼을 포함하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각기는
    제1개구부를 가지며, 내부에 유체가 수용될 수 있는 제1용기;
    상기 제1용기의 상기 내부에 배치되며, 제2개구부를 가지며, 내부에 상기 유체가 수용될 수 있는 공간을 가지는 제2용기;
    일단이 상기 제1용기의 상기 내부와 연결되는 제1유체관;
    일단이 상기 제2용기의 상기 내부와 연결되는 제2유체관; 및
    상기 제1유체관의 타단 및 상기 제2유체관의 타단과 연결되며, 상기 제1유체관 및 상기 제2유체관을 통하여 상기 제1용기에 수용되는 상기 유체를 상기 제2용기로 공급해 줄 수 있는 펌프를 포함하되,
    상기 제2용기의 상기 내부는 상기 펌프로부터 공급되는 상기 유체로 채워지며,
    상기 제2용기의 상기 내부에 수용되는 상기 유체는 상기 제2용기의 상기 제2개구부를 통하여 범람하여 상기 제1용기의 상기 내부로 배출될 수 있으며,
    상기 제2용기에는 상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트가 통과할 수 있는 관통홀이 형성되며,
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트는 상기 관통홀을 통하여 상기 제2용기를 통과하는 과정에서 상기 제2용기에 채워진 상기 유체와 접촉하여 냉각되는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 드럼의 일단 및 타단을 지지하는 지지부를 더 포함하되,
    상기 가이드 드럼은
    상기 가이드 드럼의 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 일단에서 상기 타단으로의 방향을 기준방향으로 할 때, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된 제1 나선형 홈; 및
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 기준방향을 기준으로 상기 제1 나선형 홈과 반대방향으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된 제2 나선형 홈을 포함하며,
    상기 제1 나선형 홈의 양단은 각각 상기 제2 나선형 홈의 양단과 연결되되,
    상기 필라멘트의 외주면은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하고,
    상기 가이드 드럼은 상기 기준방향을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 상기 지지부에 배치되어 상기 릴의 회전에 의하여 상기 필라멘트가 상기 릴에 감기는 과정에서 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 상기 필라멘트의 상기 외주면과의 마찰력에 의하여 회전하며,
    상기 필라멘트는 상기 가이드 드럼의 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈에 의해 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감기는 3차원 필라멘트 재생 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 드럼의 일단 및 타단을 지지하는 지지부;
    상기 가이드 드럼을 회전시키는 가이드 드럼 모터;
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 적어도 일부를 감싸며, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 가이드 드럼의 상기 일단에서 상기 타단으로의 방향을 기준방향으로 할 때, 상기 기준방향을 따라 이동할 수 있는 이동체; 및
    상기 지지부에 의하여 지지되며, 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 이동체의 외면 중 적어도 일부-이하 접촉부라 함-와 접하여 제1접촉면을 형성하며, 상기 제1접촉면을 통하여 상기 이동체가 상기 기준방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 하는 가이드 라인이 형성된 가이드부를 포함하며,
    상기 가이드 드럼은
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 기준방향을 기준으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된 제1 나선형 홈; 및
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면에 형성되며, 상기 가이드 드럼의 상기 기준방향을 기준으로 상기 제1 나선형 홈과 반대방향으로 상기 가이드 드럼의 상기 외주면을 감는 형상을 가지도록 형성된 제2 나선형 홈을 포함하며,
    상기 제1 나선형 홈의 양단은 각각 상기 제2 나선형 홈의 양단과 연결되며,
    상기 이동체는
    상기 가이드 드럼의 상기 외주면의 상기 적어도 일부를 감싸는 몸체;
    상기 몸체로부터 돌출되도록 고정 배치되거나 고정 형성되는 제1돌출부; 및
    상기 몸체에 고정 배치되며, 일측이 상기 가이드 드럼의 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 대향하는 제2돌출부를 포함하며,
    상기 제1돌출부에는 상기 필라멘트가 통과하는 채널이 형성되며,
    상기 가이드 라인은 상기 기준방향과 실질적으로 평행한 방향으로 상기 가이드부에 형성되며,
    상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈과 접촉하여 제2접촉면을 형성하며,
    상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전하는 과정에서 회전하는 상기 제1 나선형 홈 또는 상기 제2 나선형 홈으로부터 상기 제2접촉면을 통하여 외력을 전달받되,
    상기 제2돌출부는 상기 몸체에 고정 배치됨으로써 상기 외력이 상기 제2돌출부에 전달되더라도 상기 제2돌출부의 상기 일측은 상기 제1나선형 홈 또는 상기 제2나선형 홈으로부터 이탈되지 않으며,
    상기 제2돌출부에 전달되는 상기 외력은 상기 몸체에 전달되며,
    상기 몸체에 전달되는 상기 외력은 상기 기준방향으로 작용하는 제1외력 및 상기 기준방향에 수직한 방향으로 작용하는 제2외력을 포함하며,
    상기 접촉부와 상기 가이드 라인과의 슬라이딩 이동 가능한 결합에 의하여 상기 몸체에 상기 제2외력이 인가되더라도 상기 몸체는 상기 기준방향에 수직한 상기 방향으로 이동하지 아니하고, 상기 제1외력에 의하여 상기 기준방향으로 이동함으로써, 상기 이동체는 상기 기준방향으로 이동하되,
    상기 제1 나선형 홈의 상기 양단 및 상기 제2 나선형 홈의 상기 양단이 각각 연결됨으로 인하여, 상기 가이드 드럼 모터에 의하여 상기 가이드 드럼이 회전할 경우에 상기 제2돌출부는 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동하며,
    상기 제2돌출부가 상기 가이드 드럼을 따라 왕복이동 함에 따라 상기 이동체도 상기 기준방향으로 이동하는 과정에서 상기 가이드 라인을 따라 왕복이동 하며,
    상기 채널을 통과하는 상기 필라멘트는 상기 이동체의 상기 왕복이동에 따라 교번적으로 안내되어 상기 릴에 감기는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈은 동일한 피치(pitch)를 가지되,
    상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈이 동일한 피치를 가짐으로써 상기 가이드 드럼은 상기 가이드 드럼의 상기 회전에 의하여 회전하는 상기 제1 나선형 홈 및 상기 제2 나선형 홈을 통하여 상기 필라멘트를 같은 속도로 교번적으로 안내하여 상기 릴에 감기는 상기 필라멘트의 양을 일정하게 유지할 수 있는 3차원 필라멘트 재생 장치.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트의 두께를 측정하는 두께측정부;
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트에 인장력을 제공하도록 캡스턴 모터에 의해 회전하는 캡스턴(capstan); 및
    상기 두께측정부에 의해 측정된 상기 필라멘트의 상기 두께가 기 설정값과 일치하도록, 상기 캡스턴 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 두께측정부는
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트의 상기 외주면에 빛을 조사하는 광원;
    상기 광원에서 조사되는 상기 빛에 의해 생성되는 필라멘트 그림자를 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에 의해 감지된 상기 필라멘트 그림자를 분석하여 상기 필라멘트의 상기 두께를 산출하는 두께산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  14. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출기는 압출기 모터에 의해 회전하는 스크루를 포함하는 연속식 압출기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 압출기의 투입구와 결합하고, 3차원 프린터의 출력물을 분쇄하여 상기 압출기의 상기 투입구에 상기 플라스틱 펠릿을 공급하는 분쇄기를 더 포함하는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치.
  16. 적어도 하나의 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치; 및
    상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 각각을 제어하는 통합 제어부를 포함하되,
    상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치는
    열가소성 수지로 이루어진 플라스틱 펠릿을 가열하여 필라멘트로 가압 성형하는 압출기;
    상기 압출기의 투입구와 결합하고, 3차원 프린터의 출력물을 분쇄하여 상기 압출기의 상기 투입구에 상기 플라스틱 펠릿을 공급하는 분쇄기;
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트의 두께를 측정하는 두께측정부;
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트를 냉각시키는 냉각기;
    상기 압출기에서 배출되는 상기 필라멘트에 인장력을 제공하도록 캡스턴 모터에 의해 회전하는 캡스턴(capstan);
    상기 냉각기를 거쳐 냉각된 상기 필라멘트가 감기도록 릴 모터에 의해 회전하는 릴(reel);
    상기 냉각기와 상기 릴 사이에 배치되며, 상기 릴의 길이 방향을 따라 고르게 감기도록 상기 필라멘트를 안내하는 가이드 드럼; 및
    상기 압출기, 상기 냉각기, 상기 릴, 상기 가이드 드럼, 상기 두께측정부, 상기 캡스턴, 상기 분쇄기 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나-이하 제어대상이라 함-를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 통합 제어부는 사용자로부터 제공받거나 기존에 설정되어있는 입력정보를 각각의 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부에 제공하며,
    상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부는 상기 통합 제어부로부터 제공받은 상기 입력정보를 통하여 상기 제어대상을 제어하며, 상기 제어대상으로부터 제공받은 출력정보를 상기 통합 제어부에 제공해주되,
    상기 통합 제어부는 각각의 상기 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치의 상기 제어부로부터 제공받은 상기 출력정보를 상기 사용자에게 제공해 줄 수 있는 3차원 프린터용 필라멘트 재생 장치 제어 시스템.
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