WO2017111225A1

WO2017111225A1 - 3차원 프린터용 분말공급장치

Info

Publication number: WO2017111225A1
Application number: PCT/KR2016/006448
Authority: WO
Inventors: 다카다도오루; 주승환
Original assignee: (주)센트롤
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-06-29
Also published as: KR101649756B1; US20170182713A1

Abstract

본 발명은 3차원 프린터용 분말공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분말을 밀어 평탄화시키는 블레이드의 수평조절 및 작업테이블과 블레이드의 간격조절을 신속하고 간편하게 수행할 수 있는 3차원 프린터용 분말공급장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치는 작업테이블의 상측에 수평방향 이동가능하게 설치되며, 하단부에 분말이 배출되는 토출부가 형성되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 토출부 양측에 설치되어 상기 토출부에서 배출되는 분말을 상기 작업테이블로 안내하는 통로를 형성하는 제1, 2 이동 플레이트; 상기 제1, 2 이동 플레이트에 각각 고정설치되어 상기 메인 바디가 수평방향 이동할 때 상기 작업테이블에 공급되는 분말을 밀어 평탄화하는 제1, 2 블레이드; 상기 메인 바디의 일단부 및 타단부에 고정설치되는 제1, 2 메커니즘 바디; 그리고, 상기 제1, 2 이동 플레이트의 좌우 양단부에 각각 결합됨과 동시에 상기 제1, 2 메커니즘 바디에 각각 수직이동 가능하게 설치되는 제1, 2 조정유닛을 포함하여 이루어진다.

Description

3차원 프린터용 분말공급장치

본 발명은 3차원 프린터용 분말공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분말을 밀어 평탄화시키는 블레이드의 수평조절 및 작업테이블과 블레이드의 간격조절을 신속하고 간편하게 수행할 수 있는 3차원 프린터용 분말공급장치에 관한 것이다.

근래 3차원(3 dimension; 3D) 데이터를 이용하여 목표하는 물건을 성형할 수 있는 3차원 프린터에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 복잡한 구조의 제품을 기획한 디자인대로 손쉽게 성형하여 제작할 수 있어 앞으로 3차원 프린터 시장은 매우 커질 것으로 기대된다.

이 중 분말을 사용하는 적층형 3차원 프린터는 분말을 30~150um 정도 얇게 펴고, 그 분말을 본딩용 수지로 본딩을 하거나 레이저를 사용하여 소결 또는 용융을 시켜 결합하고 다시 분말을 30~150um 정도 얇게 펴는 작업을 반복한다.

이때 분말을 고르게 얇게 펴주는 장치를 '스퀴저' 또는 '블레이드'라고 하는데, 이 블레이드를 사용하여 분말을 고르게 펴주는 기술은 분말을 사용하는 3차원 프린터의 핵심 기술이다. 따라서 적층형 3차원 프린터에서는 다수개의 액추에이터와 모터 등을 이용하여 블레이드의 수평을 유지시키고, 또한 분말이 원하는 두께로 적층될 수 있도록 블레이드와 작업테이블 사이의 간격을 정확하게 유지시키는 작업을 수행하고 있다.

상기의 종래 3차원 프린터는 고가의 액추에이터와, 모터 및 이를 제어하기 위한 프로그램을 필요로 하므로 제작비용이 높을 뿐만 아니라 제어 프로그램이 복잡하여 작업효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 작업테이블의 상측에 수평방향 이동가능하게 설치되며, 하단부에 분말이 배출되는 토출부가 형성되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 토출부 양측에 설치되어 상기 토출부에서 배출되는 분말을 상기 작업테이블로 안내하는 통로를 형성하는 제1, 2 이동 플레이트; 상기 제1, 2 이동 플레이트에 각각 고정설치되어 상기 메인 바디가 수평방향 이동할 때 상기 작업테이블에 공급되는 분말을 밀어 평탄화하는 제1, 2 블레이드; 상기 메인 바디의 일단부 및 타단부에 고정설치되는 제1, 2 메커니즘 바디; 그리고, 상기 제1, 2 이동 플레이트의 좌우 양단부에 각각 결합됨과 동시에 상기 제1, 2 메커니즘 바디에 각각 수직이동 가능하게 설치되는 제1, 2 조정유닛을 포함하여 이루어지는 3차원 프린터용 분말공급장치를 제공한다.

여기서, 상기 제1, 2 조정유닛은, 상기 제1, 2 메커니즘 바디에 각각 회전 가능하게 설치되는 제1, 2 조정너트; 상기 제1, 2 조정너트에 각각 나사 결합되어 상기 제1, 2 조정너트의 회전에 의해 수직이동하는 제1, 2 조정볼트; 그리고, 상기 제1, 2 조정볼트의 하단부에 각각 설치되어 상기 제1, 2 이동 플레이트의 일단부 및 타단부에 각각 결합하는 제1, 2 조정블록을 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 제1, 2 메커니즘 바디의 일측에는 절개홈이 각각 형성되고, 상기 제1, 2 조정너트는 외부로 일부가 노출되도록 상기 제1, 2 절개홈에 각각 설치된다.

또한, 상기 제1, 2 조정블록은 상기 제1, 2 이동 플레이트에 탈착가능하게 결합된다.

또한, 상기 제1, 2 이동 플레이트의 측면에는 상기 제1, 2 블레이드를 상기 제1, 2 이동 플레이트에 고정시키는 제1, 2 체결판이 각각 나사결합된다.

본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치는 조정유닛을 이용해 블레이드를 수직방향 이동시킴으로써 블레이드의 수평조절 및 블레이드와 작업테이블 사이의 간격이 조절되도록 한다.

따라서, 고가의 모터 및 액추에이터를 필요로 하지 않으므로 제작비용을 저감시킬 수 있으며, 또한 복잡한 제어 프로그램을 필요로 하지 않으므로 작업효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 내부구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 동작상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 전체적인 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치의 내부구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말공급장치는 메인 바디(100)와, 제1, 2 이동 플레이트(200,300)와, 제1, 2 블레이드(400,500)와, 제1, 2 메커니즘 바디(600,700)와, 제1, 2 조정유닛(800,900)을 포함하여 이루어진다.

상기 메인 바디(100)는 작업테이블(10)의 상측에 수평방향 이동가능하게 설치되어 3차원 조형물 제작을 위한 금속, 합성수지, 모래 등과 같은 분말(P)(도 4 참조)을 작업테이블(10)에 공급한다.

이를 위해 작업테이블(10)의 일측에는 메인 바디(100)에 결합되는 리니어 모터(M)가 설치된다. 메인 바디(100)는 도시된 바와 같이 리니어 모터(M)에 캔틸레버(cantilever) 형태로 결합되어 리니어 모터(M)가 수평방향 이동할 때 작업테이블(10) 상측에서 수평방향 이동한다.

또한, 메인 바디(100)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 분말(P)이 채워지고, 하단부에는 분말(P)이 배출되는 토출부(110)가 형성된다. 토출부(110)는 메인 바디(100)가 이동할 때 개방되어 분말(P)이 이하 설명할 제1, 2 이동 플레이트(200,300) 사이를 통과하여 작업테이블(10)에 공급되도록 한다.

여기서, 작업테이블(10)에 공급되는 분말(P)은 블레이드에 의해 일정두께를 가지도록 평탄화된 후 본딩용 수지나 레이저에 의해 소결 또는 용융되어 결합되며, 이러한 분말공급과 분말평탄화 및 소결 또는 융융에 의한 분말결합 과정은 3차원 조형물 제작공정이 진행되는 동안 반복수행된다. 따라서 메인 바디(100)는 3차원 조형물 제작공정이 진행되는 동안 리니어 모터(M)에 의해 작업테이블(10) 상측에서 수평방향 왕복이동한다.

상기 제1, 2 이동 플레이트(200,300)는 상기 메인 바디(100)의 토출부(110) 양측에 일정간격을 두고 설치되어 분말(P)을 작업테이블(10)로 안내하는 통로를 형성한다.

따라서, 토출부(110)에서 배출되는 분말(P)은 도 4와 같이 제1, 2 이동 플레이트(200,300) 사이를 통과하여 작업테이블(10)로 공급되므로 분말(P)이 공급될 때 발생하는 분진 등의 발생이 억제된다.

상기 제1, 2 블레이드(400,500)는 제1, 2 이동 플레이트(200,300)에 각각 고정설치되어 메인 바디(100)가 수평방향 이동할 때 상술한 바와 같이 토출부(110) 및 제1, 2 이동 플레이트(200,300)가 형성하는 통로를 거쳐 상기 작업테이블(10)에 공급되는 분말(P)을 밀어 평탄화시킨다.

여기서, 제1, 2 블레이드(400,500)의 고정은 제1, 2 이동 플레이트(200,300)의 측면에 각각 나사결합되는 제1, 2 체결판(120,130)에 의해 이루어지며, 이때 제1, 2 블레이드(400,500)의 하단부는 제1, 2 이동 플레이트(200,300) 외부로 각각 노출된다. 따라서 메인 바디(100)가 수평이동할 때 제1, 2 블레이드(400,500)의 하단부에 의해 분말평탄화 작업이 이루어진다.

상기 제1, 2 메커니즘 바디(600,700)는 메인 바디(100)의 일단부 및 타단부에 고정설치되며, 상기 제1, 2 조정유닛(800,900)는 제1, 2 이동 플레이트(200,300)의 좌우 양단부에 각각 결합됨과 동시에 상기 제1, 2 메커니즘 바디(600,700)에 각각 수직이동 가능하게 설치된다.

따라서, 제1, 2 조정유닛(800,900)을 수직이동시키면, 자연히 제1, 2 이동 플레이트(200,300) 및 제1, 2 이동 플레이트(200,300)에 고정되어 있는 제1, 2 블레이드(400,500)의 수직이동이 이루어지므로 제1, 2 블레이드(400,500)와 작업테이블(10)이 이루는 간격을 조절하는 것이 가능하다.

즉, 제1, 2 조정유닛(800,900)를 수직하강시키면 제1, 2 이동 플레이트(200,300) 역시 작업테이블(10)을 향해 하강하므로 제1, 2 블레이드(400,500)와 작업테이블(10)이 이루는 간격이 축소되고, 반대로 제1, 2 조정유닛(800,900)를 수직상승시키면 제1, 2 이동 플레이트 역시 상승하므로 제1, 2 블레이드(400,500)와 작업테이블(10)이 이루는 간격이 증가된다.

또한, 제1, 2 블레이드(400,500)가 수평을 유지하지 못할 때 제1, 2 조정유닛(800,900)을 이용해 제1, 2 블레이드(400,500)의 수평을 조절하는 것도 가능하다. 구체적으로, 제1, 2 블레이드(400,500)의 일단부가 타단부에 비해 처져 있을 경우 제1 조정유닛(800) 또는 제2 조정유닛(900)을 선택적으로 수직이동시켜 제1, 2 블레이드(400,500)의 수평을 유지시킬 수 있다.

이와 같이 제1, 2 조정유닛(800,900)을 이용한 제1, 2 블레이드(400,500)의 수평조절 및 제1, 2 블레이드(400,500)와 작업테이블(10) 사이의 간격조절이 완료되면, 제1, 2 이동 플레이트(200,300)는 체결볼트(B) 등에 의해 메인 바디(100)에 고정된다.

이러한 제1, 2 조정유닛(800,900)은 제1, 2 조정너트(810,910)와, 제1, 2 조정볼트(820,920)와, 제1, 2 조정블록(830,930)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1, 2 조정너트(810,910)는 제1, 2 메커니즘 바디(600,700)에 각각 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1, 2 조정볼트(820,920)는 제1, 2 조정너트(810,910)에 각각 나사 결합되어 제1, 2 조정너트(810,910)의 회전에 의해 수직이동하도록 구성된다.

또한, 상기 제1, 2 조정블록(830,930)은 제1, 2 조정볼트(820,920)의 하단부에 각각 설치되어 제1, 2 이동 플레이트(200,300)의 일단부 및 타단부에 각각 결합한다.

따라서 제1 조정너트(810)를 회전시키면 제1 조정볼트(820)가 수직이동하여 제1 조정블록(830) 및 제1, 2 이동 플레이트(200,300)의 일단부가 상승하거나 하강하고, 또한 제2 조정너트(910)를 회전시키면 제2 조정볼트(920)가 수직이동하여 제1, 2 이동 플레이트(200,300)의 타단부가 상승하거나 하강하므로 상술한 바와 같이 각 블레이드와 작업테이블(10)의 간격을 조절하거나 제1, 2 블레이드(400,500)의 수평을 조절하는 것이 가능하다.

여기서, 제1, 2 조정너트(810,910)를 제1, 2 메커니즘 바디(600,700) 외부에서 손쉽게 회전시킬 수 있도록 제1, 2 메커니즘 바디(600,700)의 일측에는 절개홈(610,710)이 각각 형성되고, 제1, 2 조정너트(810,910)는 외부로 일부가 노출되도록 상기 절개홈(610,710)에 설치됨이 바람직하다.

또한, 제1, 2 조정블록(830,930)은 제1, 2 이동 플레이트(200,300)에 탈착가능하게 결합됨이 바람직하다. 이 경우, 필요에 따라 제1, 2 이동 플레이트(200,300)를 제1, 2 조정블록(830,930)에서 분리시켜 제1, 2 이동 플레이트(200,300)나 제1, 2 블레이드(400,500)를 교체하거나 수리하는 작업을 간편하게 수행할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

[부호의 설명]

100: 메인 바디 110: 토출부

120: 제1 체결판 130: 제2 체결판

200: 제1 이동 플레이트 300: 제2 이동 플레이트

400: 제1 블레이드 500: 제2 블레이드

600: 제1 메커니즘 바디 700: 제2 메커니즘 바디

610,710: 절개부 800: 제1 조정유닛

900: 제2 조정유닛 810: 제1 조정너트

910: 제2 조정너트 820: 제1 조정볼트

920: 제2 조정볼트 830: 제1 조정블록

930: 제2 조정블록 B: 체결볼트

P: 분말

Claims

작업테이블의 상측에 수평방향 이동가능하게 설치되며, 하단부에 분말이 배출되는 토출부가 형성되는 메인 바디;

상기 메인 바디의 토출부 양측에 설치되어 상기 토출부에서 배출되는 분말을 상기 작업테이블로 안내하는 통로를 형성하는 제1, 2 이동 플레이트;

상기 제1, 2 이동 플레이트에 각각 고정설치되어 상기 메인 바디가 수평방향 이동할 때 상기 작업테이블에 공급되는 분말을 밀어 평탄화하는 제1, 2 블레이드;

상기 메인 바디의 일단부 및 타단부에 고정설치되는 제1, 2 메커니즘 바디; 그리고,

상기 제1, 2 이동 플레이트의 좌우 양단부에 각각 결합됨과 동시에 상기 제1, 2 메커니즘 바디에 각각 수직이동 가능하게 설치되는 제1, 2 조정유닛을 포함하여 이루어지는 3차원 프린터용 분말공급장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1, 2 조정유닛은,

상기 제1, 2 메커니즘 바디에 각각 회전 가능하게 설치되는 제1, 2 조정너트;

상기 제1, 2 조정너트에 각각 나사 결합되어 상기 제1, 2 조정너트의 회전에 의해 수직이동하는 제1, 2 조정볼트; 그리고,

상기 제1, 2 조정볼트의 하단부에 각각 설치되어 상기 제1, 2 이동 플레이트의 일단부 및 타단부에 각각 결합하는 제1, 2 조정블록을 포함하여 이루어지는 3차원 프린터용 분말공급장치.
제2 항에 있어서,

상기 제1, 2 메커니즘 바디의 일측에는 절개홈이 각각 형성되고,

상기 제1, 2 조정너트는 외부로 일부가 노출되도록 상기 제1, 2 절개홈에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 분말공급장치.
제2 항에 있어서,

상기 제1, 2 조정블록은 상기 제1, 2 이동 플레이트에 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 분말공급장치.
제1 항에 있어서,

상기 제1, 2 이동 플레이트의 측면에는 상기 제1, 2 블레이드를 상기 제1, 2 이동 플레이트에 고정시키는 제1, 2 체결판이 각각 나사결합되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 분말공급장치.