KR102411399B1

KR102411399B1 - 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치

Info

Publication number: KR102411399B1
Application number: KR1020210022378A
Authority: KR
Inventors: 서석현; 김원회; 이선주
Original assignee: 주식회사 인스텍
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-06-22
Anticipated expiration: 2041-02-19
Also published as: WO2022177308A1; US20240123507A1; EP4282561A4; CN116940429A; EP4282561A1; JP2024508397A

Abstract

본 명세서에서 개시하는 기술은 레이저 성형에 필요한 양의 파우더가 일정하게 공급되도록 파우더 공급을 관리하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치에 관한 것으로, 본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 파우더를 배출하는 호퍼와 상기 호퍼에서 배출된 파우더의 일부를 레이저 성형 장치로 유도하고, 나머지 파우더를 다른 곳으로 배출되도록 유도하는 메인 샘플링부 및 상기 메인 샘플링부에서 분리된 나머지 파우더의 양을 산출하는 배출 모니터링부를 포함한다.

Description

레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치{POWDER SUPPLY MANAGEMENT UNIT FOR LASER FORMING DEVICE}

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 성형에 필요한 양의 파우더가 일정하게 공급되도록 파우더 공급을 관리하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 개시되는 기술은 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치에 관한 것으로, 대표적으로 레이저 직접 금속 조형기술(laser-aided direct metal manufacturing)을 들 수 있다. 레이저 직접 금속 조형 기술은 기능성 소재(금속, 합금 또는 세라믹 등)를 사용하여 컴퓨터에 저장된 3차원 디지털 형상정보(digital data of 3D subjects)에 따라 정밀하게 레이저로 직접 용착시키는 레이저 클래딩(laser cladding) 기술을 이용하여 3차원 형태의 제품 또는 제품 생산에 필요한 툴(tools)을 매우 빠른 시간 내에 제작할 수 있다. 3차원 형상정보는 3차원 CAD 데이터, 의료용 CT(Computer Tomography; 컴퓨터 단층 촬영) 및 MRI(Magnetic Resonance Imaging; 자기 공명 영상법) 데이터, 3차원 스캐너(3D Object Digitizing System)로 측정된 디지털데이터 등을 말한다. 툴은 다이(Die)나 몰드(Molds) 등의 제품 생산에 필요한 양산 금형을 말한다. 이러한 기술은 CNC(Computerized Numerical Control; 컴퓨터 수치제어) 및 기타 가공 기계를 이용한 절삭과 주조 등의 기존 가공 방식과는 비교할 수 없는 빠른 시간 내에 금속 시작품, 양산 금형, 복잡한 형상의 최종 제품 및 각종 툴을 제작할 수 있고, 역공학(Reverse Engineering)을 이용한 금형의 회복(Restoration), 리모델링(Remodeling) 및 수정(Repairing)에도 적용 가능하다. CAD 데이터로부터 그 물리적 형상을 구현하는 기본 개념은 일반 프린터와 유사하다. 프린터가 컴퓨터에 저장되어 있는 문서 데이터 파일을 이용하여 2차원 종이 평면 위의 정확한 위치에 잉크를 입혀 문서를 제작하듯이, 직접 금속 조형기술은 3차원 CAD 데이터를 이용하여 3차원 공간의 정확한 위치에 기능성 소재를 요구하는 양만큼 형성시킴으로써 3차원의 물리적 형상을 구현한다. 이러한 기술은 3D 프린터로 개발되고 있고, 최근 플라스틱, 세라믹, 종이, 금속 등 소재의 특징에 따라 각기 다른 방향으로 상용화되고 있다. 레이저 직접 금속 조형기술에서 2차원의 평면은 레이저 클래딩(laser cladding)기술을 이용하여 물리적으로 구현한다.

종래의 대한민국특허공보 제10-2017-0097420호(2017.08.28. 공개, "3차원 금속 프린터를 이용한 비정질 금속 제조 장치 및 이에 제조되는 비정질 금속")에는 시편에 레이저 빔을 조사하여 용융 풀을 생성하는 레이저 조사부; 상기 생성된 용융 풀에 금속 분말을 공급하는 분말 공급부와 상기 금속 분말이 용융된 금속 용융액의 두께 및 3차원 CAD 데이터에 대응하여 상기 레이저 조사부의 이동을 제어하는 제어부 및 상기 금속 용융액을 비정질 금속으로 급냉시키는 냉각부를 포함한다. 상기 3차원 금속 프린터를 이용한 비정질 금속 제조 장치는, 상기 금속 용융액의 이미지를 촬영하는 촬영부 및 상기 촬영된 이미지를 분석하여 상기 금속 용융액의 두께를 측정하는 이미지 분석부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 3차원 CAD 데이터로부터 공구 경로(Tool Path)를 산출하고, 상기 금속 용융액의 두께가 기 설정된 두께에 도달하는 경우, 상기 산출된 공구 경로를 따라 상기 레이저 조사부를 이동시킬 수 있다. 상기 냉각부는, 불활성 기체를 이용하여 상기 기 설정된 두께로 상기 공구 경로를 따라 용융된 금속 융융액을 상기 비정질 금속으로 급냉시킬 수 있다. 상기 금속 분말은 Ni, Ce, La, Gd, Mg, Y, Sm, Zr, Fe, Ti, Co, Al, Cu, Mo, Sn, Nb 및 Si 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 3차원 금속 프린터를 이용한 비정질 금속 제조 장치는, 상기 레이저 빔을 발진시키는 레이저 발진부 및 상기 발진된 레이저 빔을 집광시키는 레이저 집광부를 더 포함할 수 있다. 상기 레이저 조사부는 상기 집광된 레이저 빔을 상기 시편에 조사할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 레이저 조사부가 상기 레이저 빔을 조사하는 과정에서 상기 레이저 빔의 초점 거리를 유지하도록 상기 레이저 조사부의 이동을 제어할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 레이저 조사부의 이동 속도에 대응하여 상기 분말 공급부로부터 공급되는 상기 금속 분말의 분사 속도를 제어할 수 있다. 본 발명에 따른 비정질 금속은, 상기 3차원 금속 프린터를 이용한 비정질 금속 제조 장치로 제조될 수 있는 기술이 개시되어 있다.

상기 종래 기술의 분말(파우더)는 레이저 조사부와 함께 제어되어야 하는데, 대표적으로 종래의 대한민국공개특허공보 제10-2016-0124710호(2016.10.28.자 공개, '진동 피더용 트로프 장치')에는 대공급 및 소공급용 진동 피더와 상기 대공급 및 소공급용 진동 피더 앞에 설치된 대공급용 진동 피더에 의해 공급받은 원료를 전방으로 이동시켜서 계량부에 투입하기 위한 진동 피더용 트로프 장치에 있어서, 하면이 상기 대공급 및 소공급용 진동 피더의 상면에 안착되는 제1 바닥부와 하단이 상기 제1 바닥부의 좌측단과 결합하여 세워지는 제1 좌측면벽과 하단이 상기 제1 바닥부의 우측단과 결합하여 세워지는 제1 우측면벽과 하단이 상기 제1 바닥부의 후단과 결합하여 세워지는 제1 후면벽을 포함하여 구성되고 상기 제1 바닥부와 상기 제1 좌측면벽과 상기 제1 우측면벽과 상기 제1 후면벽으로 둘러싸인 내부 공간을 가지며 전면 및 상면이 개구된 공급부와, 상기 제1 바닥부의 전단부와 결합하여 앞쪽 방향으로 뻗는 대공급 및 소공급용 트로프로서 상기 대공급 및 소공급용 트로프는 후단부가 상기 공급부의 전단부와 결합하고 전방으로 가면서 좌측 가장자리 및 우측 가장자리가 좌우 중심에 점점 가까워짐으로써 좌우 폭이 좁아지는 폭수축부와 후단부가 상기 폭수축부의 전단부와 결합하여 전방으로 뻗되 좌우 폭이 일정하게 유지되는 소공급 이송부로 구성되는 대공급 및 소공급용 트로프 및 상기 대공급 및 소공급용 트로프의 아래에 위치하는 대공급용 트로프로서 하면이 상기 대공급용 진동 피더의 상면에 안착되는 제2 바닥부와 하단이 상기 제2 바닥부의 좌측단과 결합하여 세워지는 제2 좌측면벽과 하단이 상기 제2 바닥부의 우측단과 결합하여 세워지는 제2 우측면벽과 하단이 상기 제2 바닥부의 후단과 결합하여 세워지는 제2 후면벽을 포함하여 구성되고 상기 제2 바닥부와 상기 제2 좌측면벽과 상기 제2 우측면벽과 상기 제2 후면벽으로 둘러싸인 내부 공간을 가지며 전면 및 상면이 개구되어 상기 폭수축부의 좌측 가장자리 및 우측 가장자리로부터 흘러 내려오는 원료를 공급받아 제2 바닥부의 전면 가장자리를 통해 원료를 계량부로 배출시키는 대공급용 트로프를 포함하여 구성되며, 상기 소공급 이송부의 앞쪽 끝단이 상기 제2 바닥부의 앞쪽 끝단보다 앞에 위치하도록 구성된 기술이 개시되어 있다.

또한 종래의 대한민국공개특허공보 제10-2016-0124710호(2016.10.28.자 공개, '진동 피더용 트로프 장치')와 같이 3D프린터 등의 성형장치에 사용되는 진동 피더는 대상물 공급장치를 통해서 공급받은 공급 대상물(파우더 등)을 진동으로 외부로 이동시켜서 공급 대상물이 고르게 펼쳐지도록 하여, 이동 대상물의 이동 속도에 따라서 외부로 배출되는 양이 일정하도록 하는 기술이 개시되어 있다.

종래의 레이저 성형 장치는 파우더를 보관하고 있는 피더에서 레이저 성형 장치로 공급되는 과정에서의 다양한 이유로 정량의 파우더가 레이저 성형 장치로 균일하게 공급되지 못하여 성형물의 불량이 발생하는 문제점이 있으며, 이로 인하여 성형물의 불량 유/무를 별도공정으로 판별하고 있는 실정이다.

이에 본 명세서에서 개시하는 기술은 호퍼에서부터 레이저 성형 장치로 공급되는 파우더의 흐름을 관리하여 성형물의 불량 유/무를 사전에 판별할 수 있는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

일 실시 예에서, 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치가 개시(disclosure)된다

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 파우더를 배출하는 호퍼(100)와 상기 호퍼(100)에서 배출된 파우더의 일부를 레이저 성형 장치(1)로 유도하고, 나머지 파우더를 다른 곳으로 배출되도록 유도하는 메인 샘플링부(200) 및 상기 메인 샘플링부(200)에서 분리된 나머지 파우더의 양을 산출하는 배출 모니터링부(300)를 포함한다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 상기 메인 샘플링부(200)에서 모니터링부(300)로 배출되는 파우더의 일부를 상기 모니터링부(300)로 배출되도록 유도하되, 나머지 파우더를 레이저 성형 장치(1)로 유도하는 서브 샘플링부(400)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 호퍼(100) 내부의 파우더 보관 상태를 촬영하는 보관 모니터링부(500)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치의 상기 메인 샘플링부(200)는 상기 호퍼(100)와 연결되어 상기 호퍼(100)에서 배출되는 파우더를 분할하는 메인 슬리터부(210)와 상기 메인 슬리터부(210)의 한쪽에 연결되어 상기 분할된 파우더를 상기 레이저 성형 장치(1)로 유도하는 메인 제1 유도관(220) 및 상기 메인 슬리터부(210)의 다른 한쪽에 연결되어 상기 분할된 나머지 파우더를 상기 배출 모니터링부(300)로 유도하는 메인 제2 유도관(230)을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치의 메인 슬리터부(210)는 한 쌍으로 마련되되, 서로 분리하여 제1 통로공간(10)을 마련하는 슬리터(211)를 포함하고, 상기 슬리터(211)의 측면으로 또 다른 슬리터(211)가 위치하여 제2 통로공간(20)을 마련하되, 상기 제1 통로공간(10)과 상기 제2 통로공간(20)의 한쪽은 서로 연결되고, 다른 한쪽은 서로 다른 방향으로 분리되도록 마련되며,상기 슬리터(211)의 측면을 덮어 파우더가 상기 제1 통로공간(10)과 상기 제2 통로공간(20)으로 이동될 수 있도록 마련된 슬리터 가이드(212)를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치의 한 쌍의 슬리터(211)가 서로 분리하여 마련되는 상기 제1 통로공간(10) 및 제2 통로공간(20)은 세로 방향의 세로공간(2) 및 상기 세로공간(2)과 연결되되, 가로방향으로 기울어진 가로공간(3)을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치의 상기 서브 샘플링부(400)는 상기 메인 샘플링부(200)와 연결되어 상기 배출 모니터링부(300)로 유도된 파우더를 분할하는 서브 슬리터부(410)와 상기 서브 슬리터부(410)의 한쪽에 연결되어 상기 분할된 파우더를 상기 레이저 성형 장치(1)로 유도하는 서브 제1 유도관(420) 및 상기 서브 슬리터부(410)의 다른 한쪽에 연결되어 상기 분할된 나머지 파우더를 상기 배출 모니터링부(300)로 유도하는 서브 제2 유도관(430)을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 메인 슬리터부(200)를 통해서 호퍼(100)에서 성형 장치(1)로 공급되는 파우더의 일부를 샘플링하여 배출 모니터링부(300)를 통해서 정량 유/무를 판별할 수 있는 바, 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 작업자로 하여금 호퍼(100)에서부터 레이저 성형 장치(1)로 공급되는 파우더의 흐름을 관리하여 성형물의 불량 유/무를 판별할 수 있는 효과가 있다.

전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.

도 1은 본 명세서에서 개시하는 기술의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 메인 샘플링부의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 개시된 메인 슬리터부의 일례에 따라 분해한 도면이다.
도 4는 도 2에 개시된 메인 슬리터부의 다른 일례에 따라 분해한 도면이다.
도 5는 도 2에 개시된 메인 슬리터부의 또다른 일례에 따라 분해한 도면이다.
도 6은 본 명세서에서 개시하는 기술의 다른 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 명세서에서 개시하는 슬리터부의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 명세서에서 개시하는 다른 일 실시 예를 도시한 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. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되며, 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 "마련"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 마련되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.

일 구성요소가 다른 구성요소에 "제공"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 제공되는 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 아니 된다. 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 기술자에 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 해석 될 수 없다.

본 명세서에 첨부된 도 1은 본 명세서에서 개시하는 기술의 일 실시 예를 도시한 도면이다. 도 2는 본 명세서에서 개시하는 메인 샘플링부의 일례를 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 개시된 메인 슬리터부의 일례에 따라 분해한 도면이다. 도 4는 도 2에 개시된 메인 슬리터부의 다른 일례에 따라 분해한 도면이다. 도 5는 도 2에 개시된 메인 슬리터부의 또다른 일례에 따라 분해한 도면이다. 도 6은 본 명세서에서 개시하는 기술의 다른 일 실시 예를 도시한 도면이다. 도 7은 본 명세서에서 개시하는 슬리터부의 다른 일례를 도시한 도면이다.

첨부된 도면을 참조한 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 크게 파우더를 배출하는 호퍼(100)와 상기 호퍼(100)에서 배출된 파우더의 일부를 레이저 성형 장치(1)로 유도하고, 나머지 파우더를 다른 곳으로 배출되도록 유도하는 메인 샘플링부(200) 및 상기 메인 샘플링부(200)에서 분리된 나머지 파우더의 양을 산출하는 배출 모니터링부(300)를 포함한다.

이하 본 명세서에서 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1에 개시된 일 실시 예를 참조한 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 크게 호퍼(100)와 메인 샘플링부(200) 배출 모니터링부(300)를 포함한다.

호퍼(100)는 파우더를 배출한다. 호퍼(100)는 통상의 호퍼(hopper)와 통상의 피더(feeder)를 포함할 수 있다. 호퍼(100)는 성형 장치(1)에서 요구하는 일정량의 파우더를 배출한다.

메인 샘플링부(200)는 도 2에서처럼 호퍼(100)에서 배출된 파우더의 일부를 레이저 성형 장치(1)로 유도하고, 나머지 파우더를 다른 곳으로 배출되도록 유도한다. 메인 샘플링부(200)는 크게 메인 슬리터부(210)와 메인 제1 유도관(220) 및 메인 제2 유도관(230)을 포함할 수 있다.

메인 슬리터부(210)는 호퍼(100)와 연결되어 호퍼(100)에서 배출되는 파우더를 분할한다. 좀 더 상세히 설명하면, 메인 슬리터부(210)는 크게 슬리터(211)와 슬리터 가이드(212)를 포함할 수 있다.

슬리터(211)는 도 3 내지 도 5에서처럼, 두 개의 판체를 한 쌍으로 마련될 수 있다. 슬리터(211)는 두 개의 판체가 서로 분리하여 제1 통로공간(10)을 마련할 수 있다.

슬리터(211)는 복수개로 마련될 수 있다. 슬리터(211)는 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211)의 측면으로 또 다른 슬리터(211)를 위치하여 제2 통로공간(20)을 마련할 수 있다. 이때, 제1 통로공간(10)과 상기 제2 통로공간(20)의 한쪽은 서로 연결될 수 있다. 다른 한쪽은 서로 다른 방향으로 분리되도록 마련될 수 있다.

일례로 슬리터(211)는 도 3에서처럼 사각형 판체로 마련되되, 상부 중앙에서부터 수직으로 하부를 향하고, 다시 하부 모서리까지 절개한 형태로 마련될 수 있다. 슬리터(211)는 절개된 2개의 판체를 서로 분리하여 세로 방향의 세로공간(2) 및 세로공간(2)과 연결되되, 가로방향으로 기울어진 가로공간(3)을 포함하는 제1 통로공간(10)을 마련할 수 있다. 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211)의 측면으로 또 다른 슬리터(211)를 위치하되, 절개방향이 서로 다르도록 결합한다. 이때 추가 설치된 슬리터(211)에 의해서 제2 통로공간(20)이 형성된다. 복수의 슬리터(211)가 서로 결합되면 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 상부가 서로 연결되는 형상이 되고, 모서리 부분의 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 하부는 서로 다른 방향을 향하게 된다.

한편, 슬리터(211)는 삼각형 또는 오각형 등의 다양한 형태로 마련될 수도 있다.

다른 일례로 슬리터(211)는 도 4에서처럼 사각형 판체로 마련되되, 상부 중앙에서부터 하부 모서리까지 절개한 형태로 마련될 수 있다. 슬리터(211)는 절개된 2개의 판체를 서로 분리하여 기울어진 1자 모양의 제1 통로공간(10)을 마련할 수 있다. 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211)의 측면으로 또 다른 슬리터(211)를 위치하되, 절개방향이 서로 다르도록 결합한다. 이때 추가 설치된 슬리터(211)에 의해서 제2 통로공간(20)이 형성된다. 복수의 슬리터(211)가 서로 결합되면 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 상부가 서로 연결되는 형상이 되고, 모서리 부분의 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 하부는 서로 다른 방향을 향하게 된다.

다른 일례로 슬리터(211)는 도 5에서처럼 사각형 판체로 마련되되, 상부 중앙에서부터 수직으로 하부를 향하고, 다시 하부 모서리까지 방향을 향하며, 다시 수직으로 하부까지 절개한 형태로 마련될 수 있다. 슬리터(211)는 절개된 2개의 판체를 서로 분리하여 상부의 중앙부분에 위치한 세로 방향의 세로공간(2) 및 세로공간(2)과 연결되어 가로방향으로 기울어진 가로공간(3) 및 가로공간(3)과 연결되어 수직으로 하부를 향하는 수직의 또 다른 세로공간(2) 포함하는 제1 통로공간(10)을 마련할 수 있다. 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211)의 측면으로 또 다른 슬리터(211)를 위치하되, 절개방향이 서로 다르도록 결합한다. 이때 추가 설치된 슬리터(211)에 의해서 제2 통로공간(20)이 형성된다. 복수의 슬리터(211)가 서로 결합되면 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 상부가 서로 연결되는 형상이 되고, 모서리 부분의 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 하부는 서로 다른 방향을 향하게 된다.

상기에서 설명된 슬리터(211)는 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 상부 쪽이 서로 연결된다. 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)의 상부 쪽은 호퍼(100)에서 배출된 파우더가 유입되어 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)으로 자유롭게 유입될 수 있다. 결국 슬리터(211) 상부로 유입된 파우더들은 제1 통로공간(10)과 제2 통로공간(20)에 의해서 서로 분리되어 서로 다른 방향으로 유도되어 분리된다. 슬리터(211)는 복수개로 마련될 수 있고, 제1 통로공간(10) 또는 제2 통로공간(20)의 비율을 간편하게 조절할 수 있다. 예를 들어 제1 통로공간(10)이 8개, 제2 통로공간(20)이 2개가 되도록 총 10개의 슬리터(211)를 결합할 수 있다. 여기서 제1 통로공간(10)을 포함하는 8개의 슬리터(211)가 연속하여 결합하고, 그 측면에 제2 통로공간(20)을 포함하는 2개의 슬리터(211)가 연속하여 결합할 수도 있다.

슬리터 가이드(212)는 슬리터(211)의 측면을 덮어 파우더가 상기 제1 통로공간(10)과 상기 제2 통로공간(20)으로 이동될 수 있도록 마련될 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 슬리터 가이드(212)는 판체로 마련될 수 있다. 슬리터 가드(212)는 복수의 슬리터(211)가 서로 결합된 후, 양 끝단에 위치하는 슬리터(211)의 측면에 결합될 수 있다. 슬리터 가이드(212)는 슬리터(211)의 제1 통로공간(10) 및 제2 통로공간(20)의 측면으로 파우더가 이탈하지 않도록 한다.

상기에서 설명된 메인 슬리터부(210)는 호퍼(100)로부터 유입되는 파우더를 상부로 받아들이고, 유입된 파우더가 제1 통로공간(10) 및 제2 통로공간(20)으로 분리되어 배출되도록 유도한다. 메인 슬리터부(210)는 슬리터(211)의 수량과 제1 통로공간(10) 및 제2 통로공간(20)의 비율에 따라서 파우더의 분리 비율이 결정된다. 예를 들어 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211) 8개와 제2 통로공간(20)을 포함하는 슬리터(211) 2개를 결합한 메인 슬리터부(210)는 제1 통로공간(10)으로는 80%의 파우더가 이동되고, 제2 통로공간(10)으로는 20%의 파우더가 배출되는 것이다.

메인 제1 유도관(220)은 메인 슬리터부(210)의 한쪽에 연결되어 분할된 파우더를 레이저 성형 장치(1)로 이동되도록 유도한다. 제1 유도관(220)은 통상의 관으로 마련될 수 있다. 제1 유도관(220)의 한쪽은 슬리터(211)의 제1 통로 공간(10)이 위치하는 메인 슬리터부(210)의 하부 한쪽에 연결된다. 제1 유도관(220)의 다른 한쪽은 성형 장치(1)와 연결된다. 예를 들어 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211) 8개와 제2 통로공간(20)을 포함하는 슬리터(211) 2개를 결합한 메인 슬리터부(210)에서 제1 통로공간(10)으로 제1 유도관(220)이 결합되는 것이다. 즉, 제1 유도관(220)을 통해서 호퍼(100)에서 배출되는 파우더의 80%가 성형 장치(1)로 이동된다.

제2 유도관(230)은 메인 슬리터부(210)의 다른 한쪽에 연결되어 분할된 나머지 파우더를 배출 모니터링부(300)로 이동되도록 유도한다. 제2 유도관(230)은 통상의 관으로 마련될 수 있다. 제2 유도관(230)의 한쪽은 슬리터(211)의 제2 통로 공간(20)이 위치하는 슬리터부(210)의 하부 한쪽에 연결된다. 제2 유도관(230)의 다른 한쪽은 배출 모니터링부(300)와 연결된다. 예를 들어 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211) 8개와 제2 통로공간(20)을 포함하는 슬리터(211) 2개를 결합한 메인 슬리터부(210)에서 제2 통로공간(20)으로 제2 유도관(230)이 결합되는 것이다. 즉, 제2 유도관(230)을 통해서 호퍼(100)에서 배출되는 파우더의 20%가 배출 모니터링부(300)로 이동된다.

상기 메인 샘플링부(200)는 호퍼(100)에서 유입된 파우더의 일부를 성형 장치(1)에 공급되도록 하고, 나머지 파우더를 배출 모니터링부(300)에 공급되도록 한다. 즉, 성형장치(1)에 공급되는 파우더의 일부를 샘플링 할 수 있도록 하는 것이다.

배출 모니터링부(300)는 메인 샘플링부(200)에서 분리된 나머지 파우더의 양을 산출한다. 배출 모니터링부(300)는 통상의 ECT(Electrical capacitance tomography) 센서와 영상분석부를 포함할 수 있다. 배출 모니터링부(300)는 제2 유도관(230)에 마련될 수 있다. 제2 유도관(230)을 실시간 센싱하고, 센싱된 영상을 영상분석부에서 분석하여 파우더의 이동량을 산출할 수 있다. 예를 들어 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211) 8개와 제2 통로공간(20)을 포함하는 슬리터(211) 2개를 결합한 메인 슬리터부(210)에서 제2 통로공간(20)으로 제2 유도관(230)이 결합된 경우, 배출 모니터링부(300)는 호퍼(100)에서 설정된 파우더의 배출량을 기준으로 파우더의 이동량이 20%를 초과 또는 부족한 상태인지를 관리할 수 있다.

한편, 배출 모니터링부(300)는 통상의 중량계 또는 통상의 유속계 등으로 마련될 수도 있다.

상기 일 실시 예를 참조하여 설명한 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 메인 슬리터부(200)를 통해서 호퍼(100)에서 성형 장치(1)로 공급되는 파우더의 일부를 샘플링하여 배출 모니터링부(300)를 통해서 정량 유/무를 판별할 수 있는 바, 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 작업자로 하여금 호퍼(100)에서부터 레이저 성형 장치(1)로 공급되는 파우더의 흐름을 관리하여 성형물의 불량 유/무를 판별할 수 있는 효과가 있다.

도 6 또는 도 7을 참조한 다른 일 실시 예를 참조한 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 메인 샘플링부(200)에서 모니터링부(300)로 배출되는 파우더의 일부를 모니터링부(300)로 배출되도록 유도하되, 나머지 파우더를 레이저 성형 장치(1)로 유도하는 서브 샘플링부(400)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 서브 샘플링부(400)는 크게 서브 슬리터부(410)와 서브 제1 유도관(420) 및 서브 제2 유도관(430)을 포함할 수 있다. 서브 샘플링부(400)는 상기에서 설명된 메인 샘플링부(200)와 동일한 구성으로 마련될 수 있다.

도 7을 참조한 서브 샘플링부(400)는 상기에서 설명된 메인 샘플링부(200)와 동일하게 구성될 수 있다.

서브 슬리터부(410)는 메인 샘플링부(200)와 연결되어 배출 모니터링부(300)로 유도된 파우더를 분할한다. 서브 슬리터부(410)는 상기에서 설명된 메인 슬리터부(210)와 동일한 슬리터(211)의 조합으로 마련될 수 있다.

서브 제1 유도관(420)은 상기에서 설명된 메인 제1 유도관(220)과 동일하게 마련될 수 있다. 서브 제1 유도관(420)은 서브 슬리터부(410)의 한쪽에 연결되어 상기 분할된 파우더를 상기 레이저 성형 장치(1)로 유도한다. 예를 들어 서브 슬리터부(410)가 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211) 8개와 제2 통로공간(20)을 포함하는 슬리터(211) 2개를 결합된 것일 경우, 서브 제1 유도관(420)은 제1 통로 공간(10)이 위치하는 서브 슬리터부(410)의 하부 한쪽에 연결된다.

서브 제2 유도관(430)은 상기에서 설명된 메인 제2 유도관(230)과 동일하게 마련될 수 있다. 서브 제2 유도관(430)은 서브 슬리터부(410)의 다른 한쪽에 연결되어 상기 분할된 나머지 파우더를 상기 배출 모니터링부(300)로 유도한다. 예를 들어 서브 슬리터부(410)가 제1 통로공간(10)을 포함하는 슬리터(211) 8개와 제2 통로공간(20)을 포함하는 슬리터(211) 2개를 결합된 것일 경우, 서브 제2 유도관(430)은 제2 통로 공간(20)이 위치하는 서브 슬리터부(410)의 하부 한쪽에 연결된다.

상기 서브 샘플링부(400)는 메인 샘플링부(200)에서 샘플로 분리된 파우더를 한번 더 분리하여 배출 모니터링부(300)에서 산출하기 위해서 필요한 파우더의 양을 더 줄일 수 있다.

도 6을 참조한 다른 일 실시 예를 참조한 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치는 호퍼(100) 내부의 파우더 보관 상태를 촬영하는 보관 모니터링부(500)를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 보관 모니터링부(500) 통상의 ECT(Electrical capacitance tomography) 센서와 영상분석부를 포함할 수 있다. 보관 모니터링부(500)는 호퍼(100)에 보관된 파우더가 쌓인 형상을 촬영한다. 호퍼(100) 내부의 파우더가 어느 한쪽으로 쏠린 상태로 보관되었는 지를 판별한다. 보관 모니터링부(500)를 통해서 배출 모니터링부(300)에서 정량이 아님이 확인될 경우, 호퍼(100)에 보관된 파우더 상태를 확인할 수 있도록 하여 작업자로 하여금 불량의 원인 요소를 줄일 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 8을 참조한 다른 일 실시 예를 참조하면 메인 슬리터부(210)는 제1 통로공간(10) 및 제2 통로공간(20)의 비율이 다른 또 다른 메인 슬리터부(210)를 더 결합할 수 있다. 이때, 메인 슬리터부(210)를 이동시키는 이송부(600)를 더 포함할 수 있다. 이송부(600)는 메인 슬리터부(210)를 이동시켜 호퍼(100)와 연결되는 메인 슬리터부(210)를 선택할 수 있도록 한다. 이때 더 결합된 메인 슬리터부(210)의 슬리터(211)들 모두가 제1 통로공간(10)을 포함하도록 할 경우에는 샘플링이 이루어지지 않도록 하거나, 샘플링에 필요한 파우더의 양을 다양하게 조절할 수 있는 등의 다양한 조합이 완성될 수 있을 것이다.

이송부(600)는 통상의 에어 튜브로 마련될 수 있다. 이송부(600)는 슬리터(211) 또는 슬리터 가이드(212)에 결합된다. 이송부(600)는 유체 또는 기체의 유입 유/무에 따라서 팽창과 수축이 이루어진다. 이송부(600)의 팽창과 수축에 따라서 메인 슬리터부(210) 또는 더 결합된 메인 슬리터부(210)가 호퍼(100)와 선택적으로 연결되도록 한다. 나아가 메인 제1 유도관(220)과 메인 제2 유도관(230)의 연결도 선택적으로 구성할 수도 있다. 또한, 서브 슬리터부(410)도 위와 같이 구성하여 샘플링 비율을 용이하게 조절할 수도 있다. 에어 튜브로 구성된 이송부(600)는 미세 입자인 파우더들의 일부가 이송부(600)로 유입될 경우에 오작동이 억제되는 효과가 있다. 즉, 기어 또는 피스톤 등에 의해서 전/후진하는 장치들은 파우더에 의해서 마모 및 오작동 가능성이 높아지는 문제점을 억제하는 것이다.

한편, 이송부(600)는 메인 슬리터부(210)의 양 끝단 슬리터(211) 또는 슬리터 가이드(212)에 접하여 각각 마련될 수 있다. 이때, 이송부(600)는 한쪽이 팽창하면 다른 한쪽이 수축하는 방식으로 동작할 수 있다.

이송부(600)는 상기에서 설명된 서브 슬리터부(410)에서도 동일하게 마련될 수 있다.

한편, 메인 슬리터부(210)는 슬리터(211)를 관통하는 레일을 포함할 수 있다. 레일 끝단에는 슬리터 가이드(212)가 고정될 수 있다. 레일의 다른 쪽에는 슬리터(211)를 가압하는 가압부를 포함할 수 있다. 즉 메인 슬리터부(210)는 작업자의 필요에 따라서 필요한 슬리터(211)를 레일에 끼운 후, 가압부를 작동시면 가압부에 의해서 슬리터(211)가 슬리터 가이드(212) 쪽으로 이동하면 가압되어 견고하게 고정된다. 이때 가압부는 상기 이송부(600)로 구성될 수도 있다.

나아가, 가압부 및 레일을 포함하는 슬리터부(210)에 통상의 진동소자를 더 포함할 수 있다. 진동소자는 레일에 마련될 수 있다. 진동소자는 가압부의 작동이 해제된 상태에서 작동되도록 한다. 진동소자를 포함하는 슬리터부(210)는 가압이 해제된 상태의 슬리터(211)에 진동을 가하여 슬리터(211)들 간에 유격이 발생되도록 한다. 즉, 진동소자에 의해서 발생된 유격을 통해서 슬리터(211) 사이에 끼인 파우더 등을 완전히 제거할 수 있는 효과가 있다.

한편, 진동소자는 슬리터부(210)가 가압된 상태에서 작동할 수도 있다.

한편, 슬리터부(210)는 슬리터(211)와 다른 슬리터(211) 사이에 통로공간이 없는 판체를 더 포함하여 메인 슬리터부(210) 또는 서브 슬리터부(410)를 마련할 수도 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.

1 : 성형 장치
2 : 세로공간
3 : 가로공간
10 : 제1 통로공간
20 : 제2 통로공간
100 : 호퍼
200 : 메인 샘플링부
210 : 메인 슬리터부
211 : 슬리터
212 : 슬리터 가이드
220 : 메인 제1 유도관
230 : 메인 제2 유도관
300 : 배출 모니터링부
400 : 서브 샘플링부
410 : 서브 슬리터부
420 : 서브 제1 유도관
430 :서브 제2 유도관
500 : 보관 모니터링부
600 : 이송부

Claims

파우더를 배출하는 호퍼;
상기 호퍼에서 배출된 파우더의 일부를 레이저 성형 장치로 유도하고, 나머지 파우더를 다른 곳으로 배출되도록 유도하는 메인 샘플링부; 및
상기 메인 샘플링부에서 분리된 나머지 파우더의 양을 산출하는 배출 모니터링부;를 포함하고
상기 메인 샘플링부는
상기 호퍼와 연결되어 상기 호퍼에서 배출되는 파우더를 분할하는 메인 슬리터부;
상기 메인 슬리터부의 한쪽에 연결되어 상기 분할된 파우더를 상기 레이저 성형 장치로 유도하는 메인 제1 유도관; 및
상기 메인 슬리터부의 다른 한쪽에 연결되어 상기 분할된 나머지 파우더를 상기 배출 모니터링부로 유도하는 메인 제2 유도관;을 포함하고,
메인 슬리터부는
한 쌍으로 마련되되, 서로 분리하여 제1 통로공간을 마련하는 슬리터를 포함하고,
상기 슬리터의 측면으로 또 다른 슬리터가 위치하여 제2 통로공간을 마련하되, 상기 제1 통로공간과 상기 제2 통로공간의 한쪽은 서로 연결되고, 다른 한쪽은 서로 다른 방향으로 분리되도록 마련되며,
상기 슬리터는 복수개로 마련되고,
상기 슬리터의 측면을 덮어 파우더가 상기 제1 통로공간과 상기 제2 통로공간으로 이동될 수 있도록 마련된 슬리터 가이드;
를 포함하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 메인 샘플링부에서 배출 모니터링부로 배출되는 파우더의 일부를 상기 배출 모니터링부로 배출되도록 유도하되, 나머지 파우더를 레이저 성형 장치로 유도하는 서브 샘플링부를 더 포함하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치.
제1항에 있어서,
호퍼 내부의 파우더 보관 상태를 촬영하는 보관 모니터링부를 더 포함하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
한 쌍의 슬리터가 서로 분리하여 마련되는 상기 제1 통로공간 및 제2 통로공간은
세로 방향의 세로공간; 및
상기 세로공간과 연결되되, 가로방향으로 기울어진 가로공간;
을 포함하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치.
제2항에 있어서,
상기 서브 샘플링부는
상기 메인 샘플링부와 연결되어 상기 배출 모니터링부로 유도된 파우더를 분할하는 서브 슬리터부;
상기 서브 슬리터부의 한쪽에 연결되어 상기 분할된 파우더를 상기 레이저 성형 장치로 유도하는 서브 제1 유도관; 및
상기 서브 슬리터부의 다른 한쪽에 연결되어 상기 분할된 나머지 파우더를 상기 배출 모니터링부로 유도하는 서브 제2 유도관;
을 포함하는 레이저 성형 장치용 파우더 공급 관리 장치.