KR0178703B1 - 광 조형장치 및 그 입체 형상물 조형방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수지 저장수단과, 작업판과, 자외선 방사수단과, 수지 공급수단과, 수지 이송수단과, X축 및 Y축 로봇과, Z축 로봇으로 구성되어 상기 작업판 위로 자외선을 방사하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계 후 상기 작업판 위에서 정해진 형상을 따라 일정량의 광 경화성 액상 수지를 공급하여 1개 층에 해당되는 형상물을 조형하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계 후 상기 작업판을 1개 층의 높이만큼 하강시키는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계 후 상기 제 2, 3 단계를 반복 수행하여 상기 입체 형상물을 완성시키는 제 4 단계와, 상기 제 4 단계 후 상기 자외선의 방사를 중단하는 제 5 단계를 수행하는 광 조형장치 및 그 입체 형상물 조형방법에 관한 것으로서, 수지 저장수단과 작업판이 분리되어 있기 때문에 작업판의 크기를 원하는 대로 쉽게 교체할 수 있어 장치의 적용 범위가 넓어지고, 수지 저장수단의 크기를 작업판과 비슷한 크기로 맞출 필요가 없어 장치의 크기나 무게가 크게 줄어들며, 고가의 레이저나 반사경, 스퀴지 등이 사용되지 않기 때문에 장치의 가격이 낮아지는 효과가 있다.

Description

광 조형장치 및 그 입체 형상물 조형방법
본 발명은 광 조형장치 및 그 입체 형상물 조형방법에 관한 것으로서, 특히 광 경화성 액상 수지가 작업판 위에서 정해진 형상을 따라 일정하게 공급되도록 하고, 상기 광 경화성 액상 수지가 상기 작업판 위로 공급되는 즉시 자외선에 의해 경화되도록 하여 각 층별로 형상물의 조형을 수행하는 광 조형장치 및 그 입체 형상물 조형방법에 관한 것이다.
일반적으로 광 조형장치는 캐드(CAD: Computer Aided Design) 상에서 디자인된 입체 형상의 캐드 데이터를 이용하여 광 경화성 액상 수지를 각 층별로 경화시킴으로써 상기 입체 형상의 실물을 신속하고 정확하게 조형할 수 있는 장치를 말한다.
도 1은 종래 기술에 의한 광 조형장치의 간략화된 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 참조번호 50은 레이저광을 발진시키는 레이저 발진기이고, 51은 상기 레이저 발진기(50)에서 나온 레이저광을 선택적으로 통과 또는 차단시키는 솔레노이드 셔터(solenoid shutter)이며, 52a, 52b, 52c는 상기 솔레노이드 셔터(51)를 통과한 레이저광을 차례로 반사시켜 그 진행 경로를 변경시키는 제 1, 2, 3 반사경이다.
또한, 참조번호 53은 광 경화성 액상 수지를 저장하는 수지 저장조이고, 54는 상기 수지 저장조(53)의 내부에 위치된 작업판이며, 55는 상기 작업판(54)을 Z축(상·하측) 방향으로 이동시키는 Z축 로봇이다.
여기서, 상기 작업판(54)은 Z축 로봇(55)에 의해 하강하여 수지 저장조(53)에 저장된 광 경화성 액상 수지 중 일정량을 상부면에 담아 상승하고, 상기 작업판(54)의 상부면에 담긴 일정량의 광 경화성 액상 수지면은 수지 저장조(53)의 일측에 설치된 가이드(56)를 따라 이동하는 스퀴지(squeegee, 57)에 의해 평탄화된다.
또한, 참조번호 58은 상기 제 3 반사경(52c)에서 반사된 레이저광의 초점을 맞추어 상기 작업판(54) 위로(즉, 작업판(54)의 상부면에 올려져 평탄화된 광 경화성 액상 수지면 위로) 조사하는 초점렌즈이고, 59와 60은 상기 초점렌즈(58)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 레이저광이 정해진 형상을 따라 이동하도록 하는 X축 로봇과 Y축 로봇이다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, Z축 로봇(55)을 작동시켜 작업판(54)의 상부면에 일정량의 광 경화성 액상 수지가 올려지도록 한 후 스퀴지(57)를 작동시켜 작업판(54)의 상부면에 올려진 광 경화성 액상 수지면이 평탄화되도록 한다.
상기에서 광 경화성 액상 수지면의 평탄화 작업이 완료되면 레이저 발진기(50)를 작동시켜 레이저 발진기(50)에서 나온 레이저광이 솔레노이드 셔터(51)를 통과한 후 제 1, 2, 3 반사경(52a, 52b, 52c)과 초점렌즈(58)를 거쳐 작업판(54) 위로 조사되도록 한다.
그 후, X축 로봇(59)과 Y축 로봇(60)을 작동시켜 초점렌즈(58) 즉, 레이저광이 정해진 형상을 따라 이동하도록 하여 1개 층에 해당되는 형상물의 조형 작업을 수행한다.
상기에서 1개 층에 해당되는 형상물의 조형이 완료되면 Z축 로봇(55)을 작동시켜 작업판(54)의 상부면에 형성된 형상물 위에 다음 층의 조형을 위한 일정량의 광 경화성 액상 수지를 올린 후 스퀴지(57)를 작동시켜 상기 광 경화성 액상 수지면이 평탄화 되도록 한다.
그 후, 각 층별로 상기한 작업들을 반복 수행하여 입체 형상물이 완성되면 레이저 발진기(50)의 작동을 정지시킨다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 광 조형장치는 수지 저장조의 크기에 따라 작업판의 크기가 결정되기 때문에 작업판의 크기를 원하는 대로 교체할 수 없어 적용 범위가 한정되고, 아울러 고가의 레이저 발진기를 이용하기 때문에 전체 장치의 가격이 상승되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 수지 저장조와 작업판을 분리시킴으로써 작업판의 크기를 원하는 대로 교체가능하고, 작업판 위에서 광 경화성 액상 수지가 정해진 형상을 따라 일정하게 공급되도록 하고, 상기 작업판 위에 공급되는 광 경화성 액상 수지를 저가로 구현할 수 있는 자외선을 이용하여 공급 즉시 경화시킴으로써 장치의 가격이 낮아지고, 장치의 크기 및 무게가 감소된 광 조형장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 광 조형장치를 이용하여 입체 형상물을 적층 형성시키는 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 광 조형장치의 간략화된 구성을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법을 나타내는 흐름도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광 조형장치의 간략화된 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법을 나타내는 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 수지 저장조 2: 작업판
3: 자외선 램프 4: 노즐
5: 수지 이송관 6: 정량 펌프
7, 8, 9: X, Y, Z축 로봇
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 광 경화장치는 광 경화성 액상 수지를 저장하는 수지 저장수단과, 상기 광 경화성 액상 수지가 공급되어 조형 작업이 수행되는 작업판과, 상기 작업판 위로 공급되는 광 경화성 액상 수지를 경화시키는 자외선을 방사하는 자외선 방사수단과, 상기 작업판 위에서 일정량의 광 경화성 액상 수지를 공급하는 수지 공급수단과, 상기 수지 저장수단에 저장되어 있던 광 경화성 액상 수지를 상기 수지 공급수단까지 이송시키는 수지 이송수단과, 상기 수지 공급수단을 지지하여 정해진 형상을 따라 X축과 Y축 방향으로 이동시키는 X축 및 Y축 로봇과, 상기 작업판을 지지하여 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 로봇으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 광 조형장치는 실시예에 의하면 수지 저장수단에 저장된 광 경화성 액상 수지 중 정해진 양을 퍼내어 상기 수지 이송수단에 공급하는 정량 펌핑수단을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법은 작업판 위에 공급되는 광 경화성 액상 수지를 각 층별로 경화시켜 입체 형상물을 적층 형성시키는 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법에 있어서, 상기 작업판 위로 자외선을 방사하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계 후 상기 작업판 위에서 정해진 형상을 따라 일정량의 광 경화성 액상 수지를 공급하여 1개 층에 해당되는 형상물을 조형하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계 후 상기 작업판을 1개 층의 높이만큼 하강시키는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계 후 상기 제 2, 3 단계를 반복 수행하여 상기 입체 형상물을 완성시키는 제 4 단계와, 상기 제 4 단계 후 상기 자외선의 방사를 중단하는 제 5 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같은 광 조형장치 및 그 입체 형상물 조형방법은 장치의 크기 및 가격을 크게 감소시킨다.
이하, 본 발명에 의한 광 경화장치 및 그 입체 형상물 조형방법의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광 조형장치의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 참조번호 1은 광 경화성 액상 수지를 저장하는 수지 저장수단이고, 2는 상기 광 경화성 액상 수지가 공급되어 조형 작업이 수행되는 작업판이고, 3은 상기 작업판 위로 공급되는 광 경화성 액상 수지를 경화시키는 자외선을 방사하는 자외선 방사수단이고, 4는 상기 작업판(2) 위에서 일정량의 광 경화성 액상 수지를 공급하는 수지 공급수단이고, 5는 수지 저장수단(1)에 저장되어 있던 광 경화성 액상 수지를 상기 수지 공급수단(4)까지 이송시키는 수지 이송수단이며, 6은 상기 수지 저장수단(1)에 저장된 광 경화성 액상 수지 중 정해진 양을 퍼내어 상기 수지 이송수단(4)에 공급하는 정량 펌핑수단이다.
좀 더 구체적으로 설명하면 상기 수지 저장수단(1)은 수지 저장조이고, 자외선 방사수단(3)은 자외선 램프이고, 수지 공급수단(4)은 노즐이고, 수지 이송수단(5)은 수지 이송관이며, 정량 펌핑수단(6)은 정량 펌프이다.
또한, 참조번호 7과 8은 상기 노즐(4)을 지지하여 정해진 형상을 따라 X축과 Y축 방향으로 이동시키는 X축 로봇과 Y축 로봇이고, 9는 상기 작업판(2)을 지지하여 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 로봇이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법을 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 제 1 단계로 자외선 램프(3)를 작동시켜 작업판(2) 위에 자외선이 방사되도록 한 다음 제 2 단계로 정량 펌프(6)를 작동시켜 수지 저장조(1)에 저장되어 있던 광 경화성 액상 수지가 수지 이송관(5)과 노즐(4)을 통해 작업판(2) 위로 흘러나오도록 한다.
상기에서 작업판(2) 위에 위치한 노즐(4)을 통해 일정량의 광 경화성 액상 수지가 흘러나오면 X축 로봇(7)과 Y축 로봇(8)을 작동시켜 상기 노즐(4)을 정해진 형상을 따라 이동시키고, 상기 노즐(4)의 이동에 따라 작업판(2) 위에 공급되는 광 경화성 액상 수지는 공급 즉시 작업판(2) 위로 조사되고 있는 자외선과 반응하여 경화됨으로써 1개 층에 해당되는 형상물이 조형된다.
그 후, 제 3 단계로 광 경화성 액상 수지의 공급을 중단시킨 후 Z축 로봇(9)을 작동시켜 작업판(2)이 1개 층의 높이만큼 하강하도록 한 다음, 제 4 단계로 상기 제 2, 3 단계를 반복 수행하여 입체 형상물을 완성시킨다.
여기서, 완성된 입체 형상물은 각 층별로 형성되는 형상물이 적층되어 형성된 모양을 하고 있다.
그 후, 제 5 단계로 자외선 램프(3)의 작동을 정지시켜 자외선의 방사가 중단되도록 한다.
이와 같이 본 발명은 수지 저장수단과 작업판이 분리되어 있기 때문에 작업판의 크기를 원하는 대로 쉽게 교체할 수 있어 장치의 적용 범위가 넓어지고, 수지 저장수단의 크기를 작업판과 비슷한 크기로 맞출 필요가 없어 장치의 크기나 무게가 크게 줄어들며, 고가의 레이저나 반사경, 스퀴지 등이 사용되지 않기 때문에 장치의 가격이 낮아지는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 광 경화성 액상 수지를 저장하는 수지 저장수단과, 상기 광 경화성 액상 수지가 공급되어 조형 작업이 수행되는 작업판과, 상기 작업판 위로 공급되는 광 경화성 액상 수지를 경화시키는 자외선을 방사하는 자외선 방사수단과, 상기 작업판 위에서 일정량의 광 경화성 액상 수지를 공급하는 수지 공급수단과, 상기 수지 저장수단에 저장되어 있던 광 경화성 액상 수지를 상기 수지 공급수단까지 이송시키는 수지 이송수단과, 상기 수지 공급수단을 지지하여 정해진 형상을 따라 X축과 Y축 방향으로 이동시키는 X축 및 Y축 로봇과, 상기 작업판을 지지하여 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 로봇으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 조형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지 저장수단에 저장된 광 경화성 액상 수지 중 정해진 양을 퍼내어 상기 수지 이송수단에 공급하는 정량 펌핑수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광 조형장치.
  3. 작업판 위에 공급되는 광 경화성 액상 수지를 각 층별로 경화시켜 입체 형상물을 적층 형성시키는 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법에 있어서, 상기 작업판 위로 자외선을 방사하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계 후 상기 작업판 위에서 정해진 형상을 따라 일정량의 광 경화성 액상 수지를 공급하여 1개 층에 해당되는 형상물을 조형하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계 후 상기 작업판을 1개 층의 높이만큼 하강시키는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계 후 상기 제 2, 3 단계를 반복 수행하여 상기 입체 형상물을 완성시키는 제 4 단계와, 상기 제 4 단계 후 상기 자외선의 방사를 중단하는 제 5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 조형장치의 입체 형상물 조형방법.
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