KR20210118499A - 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드 - Google Patents

복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드 Download PDF

Info

Publication number
KR20210118499A
KR20210118499A KR1020200034767A KR20200034767A KR20210118499A KR 20210118499 A KR20210118499 A KR 20210118499A KR 1020200034767 A KR1020200034767 A KR 1020200034767A KR 20200034767 A KR20200034767 A KR 20200034767A KR 20210118499 A KR20210118499 A KR 20210118499A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
coupled
laser head
type laser
metal
Prior art date
Application number
KR1020200034767A
Other languages
English (en)
Inventor
이동목
민태현
예강현
Original Assignee
주식회사 맥스로텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 맥스로텍 filed Critical 주식회사 맥스로텍
Priority to KR1020200034767A priority Critical patent/KR20210118499A/ko
Publication of KR20210118499A publication Critical patent/KR20210118499A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

금속 3D프린터에 결합되는 멀티형 레이저헤드에 있어서, 금속 3D프린터의 구동축에 결합되는 제2 연결부재(200); 상기 제2 연결부재(200)의 일측에 결합되며, 서로 상이한 규격을 가진 노즐이 구비된 복수 개의 제2 노즐어셈블리(270);를 포함하며, 상기 복수 개의 제2 노즐어셈블리(270)는 상하방향으로 서로 상이한 높이로 승강하여 노즐교체가 가능한 것을 특징으로 하는 멀티형 레이저헤드

Description

복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드{Multi Laser Head with Multiple Different Nozzles}
본 발명은 금속 3D프린터에 결합되는 멀티형 레이저헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐 및 해당 광학계의 교체시간을 단축하여 생산효율을 높이는 한편, 수직방향의 슬라이딩 운동만으로 비교적 협소한 작업반경 내에서도 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능하도록 한 슬라이딩형과 함께, 구동축의 단순회전만으로 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능한 회전형을 제공하는 멀티형 레이저헤드에 관한 것이다.
금속 소재는 다양한 형상으로 성형이 용이하고, 우수한 전자기적 특성 및 고강도 등의 이점을 가짐에 따라 산업적 기초 소재의 60% 이상을 차지하고 있다.
이러한 금속의 전통적 성형방법은 재료에 외력을 가하여 여러 형태로 만드는 소성가공이 대표적인데, 단조, 압연, 프레스, 압출, 판금 등이 이에 해당한다.
한편, 최근에는 금속을 성형하는 새로운 방법이 개발되었는데 바로 3D 프린팅(3D Printing) 기술이다.
3D 프린팅은 프린터로 물체를 출력하는 기술을 말하는데, 3차원 모델링 파일을 출력 소스로 하여 3차원의 제품을 출력하는 것이다. 이러한 프린팅 기계를 3D 프린터라 한다.
3D 프린터의 개발 초기에는 주로 플라스틱을 비롯한 경화성 소재를 이용해 3차원의 제품을 출력하였으나, 근래에는 금속을 이용하여 3차원의 제품을 출력하는 것도 가능케 되었다.
금속 3D프린터에서 사용되는 방식 중 하나인 DED(Directed Energy Deposition)방식은 레이저헤드로 고출력 레이저를 집광해 모재에 용융풀을 형성하고 금속 분말이나 와이어를 공급해 적층하는 방식을 취하고 있다.
고출력 레이저 빔을 금속 표면에 조사하면, 순간적으로 용융지가 생성되는 동시에 금속분말이 공급되어 용접과 유사한 방법으로 기존 제품에 덧붙여 쌓아 올릴 수 있다.
금속 3D프린터에서는 빔 직경의 크기에 따라 정밀용 노즐과 대면적용 노즐로 구분되어 사용된다.
한편, 빔 직경이 다른 경우뿐만 아니라 서로 상이한 금속재료로 프린팅을 할 경우에도 복수의 노즐이 구분되어 사용된다.
이와 같이 복수의 노즐을 사용해야 할 경우, 통상적으로 작업자가 직접 장착된 노즐 및 해당 광학계의 체결장치를 풀어 장탈한 후 새로운 노즐을 장착한다. 즉 전적으로 인력에 의존하고 있다. 이로 인해 노즐 및 해당 광학계의 교체에 많은 시간이 소요되어 생산효율을 떨어트리는 원인이 되고 있다.
따라서, 노즐 및 해당 광학계의 교체를 자동화하여 교체에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 새로운 금속 3D프린터용 멀티형 레이저헤드의 개발이 절실히 요청된다.
등록특허공보 제10-1764058호
본 발명에 따른 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드는 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 금속 3D 프린터의 노즐 및 해당 광학계의 교체에 소요되는 시간을 단축하여 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 슬라이딩모터로 복수 개의 노즐어셈블리를 상하방향으로 승강시켜 비교적 협소한 작업공간 내에서 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 구동축의 단순회전만으로 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능하도록 함으로써 교체작업을 자동화하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 금속 3D프린터의 구동축에 결합되는 제2 연결부재; 상기 제2 연결부재의 일측에 결합되며, 서로 상이한 규격을 가진 노즐이 구비된 복수 개의 제2 노즐어셈블리;를 포함하며, 상기 복수 개의 제2 노즐어셈블리는 상하방향으로 서로 상이한 높이로 승강하여 노즐교체가 가능한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 연결부재와 제2 노즐어셈블리의 결합부를 감싸서 분진이 외부로 비산되거나 이물질이 유입되는 것을 방지하는 제2 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 제2 연결부재는, 금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 회전력을 전달하는 제2 회전축; T자 형상으로 형성되되 일측에 상기 제2 회전축이 결합되는 베이스판; 상기 베이스판의 일측에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리의 상하방향 승강을 위한 동력을 전달하는 슬라이딩모터; 상기 베이스판의 타측에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리의 상하방향 승강을 가이드하는 LM가이드 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 제2 노즐어셈블리는, 상부에서 조사된 레이저가 일직선으로 하부로 레이저를 조사할 수 있도록 구성된 제2 노즐몸체; 상기 제2 노즐몸체의 하단부에 결합되어 레이저가 조사되는 제2 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제2 노즐몸체의 외측에 구비되어 공급되는 금속분말을 상기 노즐 내부로 유도하는 제2 분말주입구;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 베이스판은, 제1 관통공이 형성되어 상기 슬라이딩모터의 구동축이 삽입되는 평면부; 상기 평면부 후측면에 소정 높이로 돌출되어 형성되되 두께 방향으로 제2 관통공이 형성된 돌출부;를 더 포함하며, 상기 돌출부의 길이방향 양측면에는 상하방향으로 승강하는 랙을 수용하는 랙 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 슬라이딩모터의 회전축에 결합되어 슬라이딩모터의 동력을 전달하는 피니언; 상기 피니언에 치합되어 상하방향으로 승강운동을 하는 랙;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 LM가이드 어셈블리는, 상기 평면부의 후측면에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리의 상하방향 승강운동을 가이드하는 제1 LM레일; 상기 제1 LM레일 상을 주행하며 상기 제2 노즐어셈블리를 지지하는 제1 LM테이블; 상기 돌출부의 양측면에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리의 상하방향 승강운동을 가이드하는 제2 LM레일; 상기 제2 LM레일 상을 주행하며 상기 제2 노즐어셈블리를 지지하는 제2 LM테이블;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 금속 3D프린터의 구동축에 결합되는 제1 연결부재; 상기 연결부재의 일측에 결합되며, 서로 상이한 규격을 가진 노즐이 구비된 복수 개의 제1 노즐어셈블리;를 포함하며, 구동축의 단순회전만으로 노즐 교체가 가능한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제1 연결부재와 제1 노즐어셈블리의 결합부를 감싸서 분진이 외부로 비산되거나 이물질이 유입되는 것을 방지하는 제1 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 제1 연결부재는, 금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 회전력을 전달하는 제1 회전축; 상기 제1 회전축과 결합되는 일측에는 접속공이 형성되어 레이저소스 케이블이 접속되며, 타측에는 복수개의 삽입구가 형성되어 상기 제1 노즐어셈블리가 삽입되는 제1 결합브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 제1 노즐어셈블리는, ㄴ 자 형상으로 형성되되 일단은 상기 결합브라켓의 삽입구에 삽입되고 타단에는 노즐이 결합되며, 내부에 레이저 조사경로가 형성된 제1 노즐몸체; 상기 제1 노즐몸체의 단부에 결합되어 레이저가 조사되는 제1 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제1 노즐몸체의 코너부에 결합되어 조사되는 레이저를 제1 노즐쪽으로 반사시키는 반사경; 상기 제1 노즐몸체의 외측에 구비되어 공급되는 금속분말을 상기 노즐 내부로 유도하는 제1 분말주입구;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 금속 3D 프린터의 노즐 및 해당 광학계의 교체에 소요되는 시간을 단축하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 슬라이딩모터로 복수 개의 노즐어셈블리를 상하방향으로 승강시켜 비교적 협소한 작업 반경 내에서 교체작업이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 구동축의 단순회전만으로 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능하도록 함으로써 교체작업의 자동화가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 멀티형 레이저헤드에 커버를 결합하여 레이저 소스가 공급되는 과정에서 발생하는 분진이 비산되지 않도록 하는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 제2 연결부재에 대한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 LM가이드 어셈블리에 대한 분해도이다.
도 5은 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 제2 노즐어셈블리에 대한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저헤드의 사시도이다.
도 7는 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저헤드의 분해도이다.
도 8은 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저의 조사경로를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 회전형 레이저헤드의 제1 연결부재에 대한 도면이다.
도 10는 본 발명에 따른 회전형 레이저헤드의 제1 노즐어셈블리에 대한 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명은 금속 3D프린터에 결합되는 멀티형 레이저헤드에 관한 것으로, 도면에서는 노즐이 두 개인 경우를 예시적으로 표시하였다. 그러나 이에 국한되지 않고 노즐의 개수는 설계요구사항에 따라 다양한 변형이 가능하다.
본 발명에서는 멀티형 레이저헤드를 두 가지 방식, 즉 슬라이드형과 회전형으로 개발하였다.
우선 슬라이드형 레이저헤드에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 슬라이드형 레이저헤드를 나타내는 사시도이고, 도 2은 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 분해도이며, 도 3은 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 제2 연결부재(200)에 대한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 LM가이드 어셈블리(260)에 대한 분해도이며, 도 5은 본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드의 제2 노즐어셈블리(270)에 대한 도면이다.
도 1 내지 도 5을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 슬라이드형 레이저헤드는 제2 연결부재(200), 제2 노즐어셈블리(270)를 포함하여 구성된다.
제2 연결부재(200)는 금속 3D프린터의 구동축에 결합된다.
제2 노즐어셈블리(270)는 제2 연결부재(200)의 일측에 결합되며 복수 개가 구비된다. 각 제2 노즐어셈블리(270)에는 서로 상이한 규격의 노즐이 구비된다.
금속 3D 프린터가 설치되는 장소는 종종 협소하여 노즐 교체에 어려움이 있다.
이에, 본 발명에서는 노즐교체가 협소한 공간에서도 노즐교체가 가능하도록 슬라이딩형으로 제작하였다.
슬라이딩형 레이저헤드는 복수 개의 제2 노즐어셈블리(270)가 상하방향으로 서로 상이한 높이로 승강하도록 하여 노즐을 교체한다.
제2 연결부재(200)는 제2 회전축(210), 베이스판(220), 슬라이딩모터(230), LM가이드 어셈블리(260)로 구성된다.
상기 제2 회전축(210)은 금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 회전력을 전달한다.
상기 베이스판(220)은 T자 형상으로 형성되되 일측에 상기 제2 회전축(210)이 결합된다.
상기 슬라이딩모터(230)는 베이스판(220)의 일측에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강을 위한 동력을 전달한다.
상기 LM가이드 어셈블리(260)는 베이스판(220)의 타측에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강을 가이드한다.
상기 제2 노즐어셈블리(270)는 제2 노즐몸체(271)와 제2 노즐(272)로 이루어진다.
상기 제2 노즐몸체(271)는 상부에서 조사된 레이저가 일직선으로 하부로 레이저를 조사할 수 있도록 구성된다.
상기 제2 노즐(272)은 제2 노즐몸체(271)의 하단부에 결합되어 제2 노즐몸체(271)의 내부를 통해 조사되는 레이저를 방출한다.
제2 분말주입구(273)는 상기 제2 노즐몸체(271)의 외측에 구비되어 공급되는 금속분말을 상기 제2 노즐(272)의 내부로 유도한다.
제2 노즐몸체(271)를 통해 조사되는 레이저가 제2 노즐(272) 내부로 공급되는 금속분말과 만나 용융되면서 구조물이 적층된다.
제2 커버(280)는 상기 제2 연결부재(200)와 제2 노즐어셈블리(270)의 결합부를 감싸서 분진이 외부로 비산되거나 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
도 3 및 도 4를 참조하여 LM가이드 어셈블리(260)에 대해 자세히 설명한다.
베이스판(220)에는 평면부(224)와 돌출부(225)가 구비된다.
평면부(224)에는 제1 관통공(221)이 형성되어 슬라이딩모터(230)의 구동축(223)이 삽입된다.
돌출부(225)는 평면부(224) 후측면에 소정 높이로 돌출되어 형성되며, 두께 방향으로 제2 관통공(222)이 형성된다.
제2 관통공(222)에는 후술할 피니언(240)이 배치된다.
돌출부(225)의 길이방향 양측 면에는 상하방향으로 승강하는 랙(250)을 수용하기 위한 랙 홈(226)이 형성된다.
피니언(240)은 슬라이딩모터(230)의 회전축에 결합되어 슬라이딩모터(230)의 동력을 전달한다.
랙(250)은 피니언(240)에 치합되어 상하방향으로 승강운동을 한다.
LM가이드 어셈블리(260)는 베이스판(220)의 타측에 결합되어 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강을 가이드하는 구성이다.
제2 노즐어셈블리(270)에는 랙(250)이 하나씩 결합되어 슬라이딩모터(230)가 구동하는 회전방향에 따라 랙(250)이 승강한다.
LM가이드 어셈블리(260)는 제1 LM레일(261), 제1 LM테이블(262), 제2 LM레일(263), 제2 LM테이블(264)을 포함한다.
제1 LM레일(261)은 평면부(224)의 후측면에 결합되어 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강운동을 가이드한다.
제1 LM테이블(262)은 제1 LM레일(261) 상을 주행하며 제2 노즐어셈블리(270)를 지지한다.
제2 LM레일(263)은 돌출부(225)의 측면에 길이방향으로 결합되어 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강운동을 가이드한다.
제2 LM테이블(264)은 제2 LM레일 상을 주행하며 제2 노즐어셈블리(270)를 지지한다.
LM레일의 상하방향 길이를 조정하여 제2 노즐어셈블리(270)의 승강 스트로크를 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 슬라이드형 레이저헤드는 상하방향 승강운동만으로 노즐 교체가 가능하기 때문에 비교적 협소한 작업공간에서도 노즐교체가 가능한 효과가 있다.
다음으로 회전형 레이저헤드에 대해 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저헤드를 나타내는 사시도이고, 도 7는 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저헤드의 분해도이며, 도 8은 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저의 조사경로를 나타내는 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 회전형 레이저헤드의 제1 연결부재(100)에 대한 도면이며, 도 10는 본 발명에 따른 회전형 레이저헤드의 제1 노즐어셈블리(110)에 대한 도면이다.
도 6 내지 도 10를 참조하여 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 3D프린터에 결합되는 회전형 레이저헤드는 제1 연결부재(100), 제1 노즐어셈블리(110)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 연결부재(100)는 금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 단순회전만으로 노즐 교체가 가능한 구조를 취하고 있다. 이로 인해 노즐교체에 소요되는 시간을 단축켜 생산성을 높일 수 있으며, 또한 자동화가 가능한 장점이 있다.
상기 제1 연결부재(100)는 제1 회전축(101), 제1 결합브라켓(102)으로 이루어진다.
제1 회전축(101)은 금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 회전력을 전달한다.
제1 결합브라켓(102)의 일단은 제1 회전축(101)에 결합된다.
제1 회전축(101)과 결합되는 제1 결합브라켓(102)의 일측에는 접속공(103)이 형성된다.
접속공(103)에는 레이저소스 케이블이 접속된다.
제1 결합브라켓(102)의 타측에는 복수 개의 삽입구(104)가 형성되어 제1 노즐어셈블리(110)가 삽입된다.
제1 노즐어셈블리(110)는 연결부재의 일측에 결합되며, 서로 상이한 규격을 가진 복수 개가 구비된다.
도 8에 도시된 바와 같이 서로 상이한 규격을 가진 두 개의 제1 노즐어셈블리(110)가 ㄴ 자 형상으로 등을 지고 맞대어 제1 연결부재(100)에 결합되어 있다. 하나의 제1 노즐어셈블리를 사용한 후 구동축을 180도 회전시키면 규격이 상이한 나머지 제1 노즐어셈블리(110)를 사용할 수 있게 된다.
여기서, 구동축을 180도 회전시켰다가 다시 역회전시키면 제1 연결부재(100)에 접속된 레이저소스 케이블이 꼬이지 않으며, 단순 회전만으로 노즐을 교체할 수 있다.
제1 노즐어셈블리(110)는 제1 노즐몸체(120)와 제1 노즐(130)로 구성된다.
상기 제1 노즐몸체(120)는 ㄴ자 형상으로 형성된다.
제1 노즐몸체(120)의 일단은 상기 결합브라켓의 삽입구(104)에 삽입되고 타단에는 제1 노즐(130)이 결합된다. 결과적으로 제1 노즐몸체(120)의 내부에는 레이저 조사경로가 형성된다.
제1 노즐몸체(120)의 코너부에는 반사경(121)이 결합되어 제1 노즐몸체(120) 내부로 조사되는 레이저를 제1 노즐(130)쪽으로 반사시킨다.
제1 분말주입구(122)는 제1 노즐몸체(120)의 외측에 구비되어 공급되는 금속분말을 제1 노즐몸체(120) 내부로 유도한다.
제1 노즐몸체(120)를 통해 조사되는 레이저가 제1 노즐몸체(120) 내부로 공급되는 금속분말과 만나 용융되면서 구조물이 적층된다.
금속 프린팅 작업 중에는 금속분말의 공급에 따른 분진이 작업장 내에 불가피하게 발생하게 된다.
이에, 본 발명에서는 이러한 분진을 차단하기 위해 제1 커버(140)를 구비하였다.
제1 커버(140)는 제1 연결부재(100)와 제1 노즐어셈블리(110)의 결합부를 감싸서 분진이 외부로 비산되거나 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
금속분말이 공급되면서 발생하는 분진입자로 인하여 불량률이 크게 증가할 뿐만 아니라, 나아가 작업자의 건강까지 해칠 우려가 있다. 따라서 커버를 씌워 분진입자의 비산을 방지하는 것이다.
본 발명은 금속 3D프린터에 결합되는 멀티형 레이저헤드에 관한 것으로, 노즐 및 해당 광학계의 교체시간을 단축하여 생산효율을 높이는 한편, 수직방향의 슬라이딩 운동만으로 비교적 협소한 작업반경 내에서도 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능하도록 한 슬라이딩형과 함께, 구동축의 단순회전만으로 노즐 및 해당 광학계의 교체가 가능한 회전형을 제공하는 멀티형 레이저헤드에 관한 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100 : 제1 연결부재
101 : 제1 회전축
102 : 제1 결합브라켓
103 : 접속공
104 : 삽입구
110 : 제1 노즐어셈블리
120 : 제1 노즐몸체
121 : 반사경
122 : 제1 분말주입구
130 : 제1 노즐
140 : 제1 커버
200 : 제2 연결부재
210 : 제2 회전축
220 : 베이스판
221 : 제1 관통공
222 : 제2 관통공
223 : 구동축
224 : 평면부
225 : 돌출부
226 : 랙 홈
230 : 슬라이딩모터
240 : 피니언
250 : 랙
260 : LM가이드 어셈블리
261 : 제1 LM레일
262 : 제1 LM테이블
263 : 제2 LM레일
264 : 제2 LM테이블
270 : 제2 노즐어셈블리
271 : 제2 노즐몸체
272 : 제2 노즐
273 : 제2 분말주입구
280 : 제2 커버

Claims (13)

  1. 금속 3D프린터에 결합되는 멀티형 레이저헤드에 있어서,
    금속 3D프린터의 구동축에 결합되는 제2 연결부재(200);
    상기 제2 연결부재(200)의 일측에 결합되며, 서로 상이한 규격을 가진 노즐이 구비된 복수 개의 제2 노즐어셈블리(270);를 포함하며,
    상기 복수 개의 제2 노즐어셈블리(270)는 상하방향으로 서로 상이한 높이로 승강하여 노즐교체가 가능한 것을 특징으로 하는 멀티형 레이저헤드
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부재와 제2 노즐어셈블리(270)의 결합부를 감싸서 분진이 외부로 비산되거나 이물질이 유입되는 것을 방지하는 제2 커버(280);를 더 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 연결부재(200)는,
    금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 회전력을 전달하는 제2 회전축(210);
    T자 형상으로 형성되되 일측에 상기 제2 회전축(210)이 결합되는 베이스판(220);
    상기 베이스판(220)의 일측에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강을 위한 동력을 전달하는 슬라이딩모터(230);
    상기 베이스판(220)의 타측에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강을 가이드하는 LM가이드 어셈블리(260);를 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 노즐어셈블리(270)는,
    상부에서 조사된 레이저가 일직선으로 하부로 레이저를 조사할 수 있도록 구성된 제2 노즐몸체(271);
    상기 제2 노즐몸체(271)의 하단부에 결합되어 레이저가 조사되는 제2 노즐(272);을 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 노즐몸체(271)의 외측에 구비되어 공급되는 금속분말을 상기 노즐 내부로 유도하는 제2 분말주입구(273);를 더 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 베이스판(220)은,
    제1 관통공(221)이 형성되어 상기 슬라이딩모터(230)의 구동축(223)이 삽입되는 평면부(224);
    상기 평면부(224) 후측면에 소정 높이로 돌출되어 형성되되 두께 방향으로 제2 관통공(222)이 형성된 돌출부(225);를 더 포함하며,
    상기 돌출부(225)의 길이방향 양측면에는 상하방향으로 승강하는 랙(250)을 수용하는 랙 홈(226)이 형성된 것을 특징으로 하는, 멀티형 레이저헤드
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 슬라이딩모터(230)의 회전축에 결합되어 슬라이딩모터(230)의 동력을 전달하는 피니언(240);
    상기 피니언(240)에 치합되어 상하방향으로 승강운동을 하는 랙(250);을 더 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 LM가이드 어셈블리(260)는,
    상기 평면부(224)의 후측면에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강운동을 가이드하는 제1 LM레일(261);
    상기 제1 LM레일(261) 상을 주행하며 상기 제2 노즐어셈블리(270)를 지지하는 제1 LM테이블(262);
    상기 돌출부(225)의 양측면에 결합되어 상기 제2 노즐어셈블리(270)의 상하방향 승강운동을 가이드하는 제2 LM레일(263);
    상기 제2 LM레일(263) 상을 주행하며 상기 제2 노즐어셈블리(270)를 지지하는 제2 LM테이블(264);을 더 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  9. 금속 3D프린터에 결합되는 멀티형 레이저헤드에 있어서,
    금속 3D프린터의 구동축에 결합되는 제1 연결부재(100);
    상기 연결부재의 일측에 결합되며, 서로 상이한 규격을 가진 노즐이 구비된 복수 개의 제1 노즐어셈블리(110);를 포함하며,
    구동축의 단순회전만으로 노즐 교체가 가능한 것을 특징으로 하는 멀티형 레이저헤드
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 연결부재(100)와 제1 노즐어셈블리(110)의 결합부를 감싸서 분진이 외부로 비산되거나 이물질이 유입되는 것을 방지하는 제1 커버(140);를 더 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 연결부재(100)는,
    금속 3D프린터의 구동축에 결합되어 회전력을 전달하는 제1 회전축(101);
    상기 제1 회전축(101)과 결합되는 일측에는 접속공(103)이 형성되어 레이저소스 케이블이 접속되며, 타측에는 복수개의 삽입구(104)가 형성되어 상기 제1 노즐어셈블리(110)가 삽입되는 제1 결합브라켓(102);을 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 노즐어셈블리(110)는,
    ㄴ 자 형상으로 형성되되 일단은 상기 결합브라켓의 삽입구(104)에 삽입되고 타단에는 노즐이 결합되며, 내부에 레이저 조사경로가 형성된 제1 노즐몸체(120);
    상기 제1 노즐몸체(120)의 단부에 결합되어 레이저가 조사되는 제1 노즐(130);을 포함하는, 멀티형 레이저헤드
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 노즐몸체(120)의 코너부에 결합되어 조사되는 레이저를 제1 노즐(130)쪽으로 반사시키는 반사경(121);
    상기 제1 노즐몸체(120)의 외측에 구비되어 공급되는 금속분말을 상기 노즐 내부로 유도하는 제1 분말주입구(122);를 더 포함하는, 멀티형 레이저헤드

KR1020200034767A 2020-03-23 2020-03-23 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드 KR20210118499A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200034767A KR20210118499A (ko) 2020-03-23 2020-03-23 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200034767A KR20210118499A (ko) 2020-03-23 2020-03-23 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210118499A true KR20210118499A (ko) 2021-10-01

Family

ID=78609828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200034767A KR20210118499A (ko) 2020-03-23 2020-03-23 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210118499A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115416296A (zh) * 2022-09-21 2022-12-02 重庆春凌信息科技有限公司 一种多功能大型喷绘3d打印机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101764058B1 (ko) 2015-07-23 2017-08-14 조경일 금속합금 필라멘트용 3d 프린터

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101764058B1 (ko) 2015-07-23 2017-08-14 조경일 금속합금 필라멘트용 3d 프린터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115416296A (zh) * 2022-09-21 2022-12-02 重庆春凌信息科技有限公司 一种多功能大型喷绘3d打印机
CN115416296B (zh) * 2022-09-21 2023-08-15 重庆春凌信息科技有限公司 一种多功能大型喷绘3d打印机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105414981B (zh) 一种电弧增材和铣削加工装置
CN101979208B (zh) 用于车门角部焊接的闪光对焊机
CN105235224A (zh) 一种桌面级3d打印机
CN104827664A (zh) 一种3d打印机
KR20210118499A (ko) 복수 개의 상이한 노즐이 구비된 멀티형 레이저헤드
CN109570506B (zh) 适用于大型3d打印的激光熔化设备
EP1944094A1 (en) Liquid material application device
CN110303225B (zh) 一种多电弧枪增材制造系统及方法
JP2008525203A (ja) 改良型ツーリングシステム
CN105252776A (zh) 一种桌面级3d打印机
CN108941558B (zh) 等增减材复合成形设备及其加工方法
CN105478804A (zh) 车床桁架机械手及其操作方法
CN113182682A (zh) 一种可以自动旋转送丝方向的平台激光送丝焊接机
CN105729127A (zh) 一种激光制造教学机
CN204278614U (zh) 喷胶贴角机的喷胶成型装置
CN213672405U (zh) 用于板件焊接的对拼间隙控制装置
CN103846603B (zh) 一种新型自动焊接翻转夹具
CN105479043A (zh) 用于马达定子的全自动焊接机
CN108544069A (zh) 一种多工位金属网罩全自动成型焊接机
CN108176967A (zh) 一种马达齿轮压装机构
CN105414770A (zh) 一种激光切割机
KR101888371B1 (ko) 차량의 스티어링 요크 가공용 드릴 머신
CN205324962U (zh) 高校等离子堆焊机
CN109659791B (zh) 一种上尾插内芯机构
CN210755651U (zh) 一种高效攻丝机

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application