KR101607634B1 - 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치 - Google Patents

회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)에 관한 것이다, 이와 같은 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)는, 플랫폼상에서 광경화수지통으로부터 공급되는 수지를 제어부의 컨트롤에 의하여 광원을 조사하여 수지를 경화시키는 광조형구조물 조형장치(1)에 있어서, 바(Bar) 형상을 가진 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 기준으로 좌우 대칭되도록 가시광선 대역의 빛 에너지를 발광하는 하나 이상의 엘이디(led) 칩을 탑재하고 180°회전하여 작업영역에 빛에너지를 조사하는 회전 엘이디광원부(10)와; 상기 회전 엘이디광원부(10)의 상측방향으로 소정의 이격되는 위치에 구비되고, 이미지를 조사하는 엘시디(LCD)의 위치를 고정시켜 패턴이미지의 흔들림을 방지하는 엘시디패널 위치고정부(30)와; 상기 엘시디패널 위치고정부(30)의 일측에 안착하여 고정되고, 3차원형상의 슬라이스(Slice) 이미지를 디스플레이하는 엘시디패널부(32)와; 상기 엘시디패널부(32)의 상측에 구비되고, 광경화수지를 저장 및 공급하는 광경화수지 저장공급부(40)와; 상기 광경화수지 저장공급부(40)의 상측에 구비되고, 타공구조로 형성되고, 3차원구조물이 성형되는 베이스 플랫폼부(50)와; Z축방향의 구동을 제어하며, 동력원을 제공하는 모터부(71)와, 상기 모터부(71)의 동력을 직선방향으로 변화시키는 액츄에이터(72)와, 상기 액츄에이터(72)를 고정시키는 위치고정부(73)로 구성되는 지(Z)축 적층부(70)와; 상기 지축 적층부 및 상기 베이스 플랫폼부(50)와 결합하여, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상기 액츄에이터(72)과 연결시키고, 성형작업이 종료하면 광조형구조물의 탈착을 안내하는 베이스 플랫폼 고정부(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치 { Stereolithograpgy equipment using rotating LED bar light source }
본 발명은 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 회전 엘이디바 광원을 이용에 따른 쾌속조형이 이루어져 높은 광 투과능과 균일한 광 분포에 의한 가공성의 향상과 경화 시간의 단축에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 엘이디바(LED bar)의 회전을 통해서 작업영역을 포함하는 영역을 180도 회전하여 작업영역에 광에너지를 균일하게 조사하여 작업시간을 효과적으로 단축할 수 있다. 엘시디 패턴이미지의 크기를 소프트웨어에서 인식하여 회전각을 제어하여 최소한의 패턴이미지만을 전달하므로, 광수지의 최소반응 광에너지 엘이디를 사용한 회전을 통해서 작업영역에 에너지를 전달하는 방식이므로 원천적인 엘이디광원은 수지반응에 필요한 에너지만을 조사할 수 있어서 에너지사용의 효율성을 도모할 수 있다.
또한, 엘이디바의 반복적인 회전에 따른 전원연결선의 꼬임과 단선을 방지할 수 있는 전원공급장치를 채택한 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치에 관한 것이다.
쾌속조형의 하나인 광조형법(SLA: StereoLithography Aperture)은 3차원 CAD 데이터의 변환을 통해 미세 두께의 단면 이미지를 생성한 후, 해당 단면 이미지를 선택적으로 통과하는 광을 액체상태의 광경화성 수지에 조사하여 미세 두께로 경화시키는 과정을 반복하여 한층씩 연속적으로 적층해 나가면서 3차원 CAD 데이터로 구현된 구조물을 제작하는 기술이다. 이와 같은 쾌속조형 기술은 마이크로/나노 산업분야에 적용되어 마이크로 초정밀부품, 정보/통신 기기, 의료기기 등을 제조하는데 사용될 수 있다.
상기와 같은 마이크로 쾌속조형 기술은 광경화성 수지로 가공재료가 한정되는 단점은 있으나, 복잡한 3차원 형상의 마이크로 구조물이나 마이크로 구조물을 형성하기 위한 폴리머 몰드(polymer mold) 등을 용이하게 제작할 수 있어 그 활용도가 증대되고 있는 추세이다.
여기서, 이동하는 광의 주사에 의한 스캐닝(scanning)으로 쾌속조형이 이루어지도록 하는 스캔형 쾌속조형 기술과, 광의 전사에 의한 프로젝션으로 쾌속조형이 이루어지도록 하는 전사형 쾌속조형 기술이 개발되어 현재 이용되고 있다.
스캔형 쾌속조형 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제100892353호 "쾌속조형 방법, 쾌속조형 시스템 및 쾌속조형 프로그램", 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0081591호 "유브이-엘이디를 이용한 쾌속 쾌속조형장치" 등이 안출되어 있는데, 종래의 스캔형 쾌속조형 기술은 광의 스캐닝을 위한 광원 어셈블리가 레이저 광원, 광 패스를 위한 고가(高價)의 갈바노미러, 이동을 위한 3축 스테이지 등으로 이루어지는 경우가 많아 설비구축 비용이 높아지는 문제점이 있었으며, 광이 이루는 빔(beam)의 빔스팟(beam spot)이 미세하지 못해 미세 구조물 제작이 힘든 문제점도 동시에 안고 있었다.
그리고, 전사형 쾌속조형 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1006414호 "고속 적층식 쾌속조형 장치", 등록특허공보 등록번호 제10-0930788호 "대, 소형 쾌속조형 장치", 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0080298호 "고속 적층식 쾌속조형 장치" 등이 안출되어 있는데, 종래의 전사형 쾌속조형 기술은 쾌속조형을 위해 설정된 패턴 이미지가 형성된 마스크를 광이 선택적으로 통과하면서 쾌속조형이 이루어지는 것임에 따라, 미세 두께의 단면 이미지에 대응하는 형상을 일회의 광조사로서 획득할 수 있어 가공시간이 단축되는 이점은 있어나, 광경화성 수지로 조사되는 광이 분산되게 분포되고, 이로써 광경화성 수지의 국소 영역으로 전달되는 광의 경화에너지가 전체적으로 낮은 수치를 가짐에 따라, 성형성이 떨어지고, 가공 정밀도가 낮아지는 문제점이 있었다.
특히 광경화성 수지의 가장자리 부위는 광의 경화에너지가 현저하게 떨어져 가공이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 쾌속조형장치는 UV 등이 광원으로 사용됨에 따라, 광원 어셈블리의 구성이 비용이 증대되고, 광원 어셈블리의 구동을 위한 에너지소모가 증대되는 문제점도 동시에 안고 있었다.
또한, 광원에서 발생되는 과도한 열원을 식히는 쿨링시스템이 별도로 요구되고, 한번에 조사할 수 있는 면적이 협소하므로 한 장의 시트를 제작하기 위해서는 레이저 광원을 수 차례 좌우로 반복하여 조사해야 함으로 제작에 있어서 많은 시간이 소요되고, 제작된 광조형물의 구조가 균일하지 않다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 엘이디칩이 구비된 바(Bar) 형태의 엘이디 광원을 180°회전시켜서 작업영역에 광에너지를 균일하게 전달하고, 쾌속조형의 실현함으로써, 쾌속조형 및 광조형물의 정밀도를 동시에 향상시키는 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치를 제공함에 목적이 있다.
특히, 본 발명은 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치에 의한 쾌속조형이 수행됨에 따라, 조형물의 제작시 가공성과 생산성을 향상시킬 수 있고, 엘시디 패턴이미지의 크기를 소프트웨어에서 인식하여 회전각을 제어하여 최소한의 패턴이미지에 대해서만 광에너지를 전달하는 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 광원을 제공하는 엘이디 바에 전원을 공급하는 장치를 전선연결이 없는 와이어리스 방식을 채택함으로써, 반복적인 회전에 따른 전선의 꼬임과 단선 등으로 인한 제품불량의 문제점을 해결할 수 있는 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)는, 플랫폼상에서 광경화수지통으로부터 공급되는 수지를 제어부의 컨트롤에 의하여 광원을 조사하여 수지를 경화시키는 광조형구조물 조형장치(1)에 있어서, 바(Bar) 형상을 가진 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 기준으로 좌우 대칭되도록 가시광선 대역의 빛 에너지를 발광하는 하나 이상의 엘이디(led) 칩을 탑재하고 180°회전하여 작업영역에 빛에너지를 조사하는 회전 엘이디광원부(10)와; 상기 회전 엘이디광원부(10)의 상측방향으로 소정의 이격되는 위치에 구비되고, 이미지를 조사하는 엘시디(LCD)의 위치를 고정시켜 패턴이미지의 흔들림을 방지하는 엘시디패널 위치고정부(30)와; 상기 엘시디패널 위치고정부(30)의 일측에 안착하여 고정되고, 3차원형상의 슬라이스(Slice) 이미지를 디스플레이하는 엘시디패널부(32)와; 상기 엘시디패널부(32)의 상측에 구비되고, 광경화수지를 저장 및 공급하는 광경화수지 저장공급부(40)와; 상기 광경화수지 저장공급부(40)의 상측에 구비되고, 타공구조로 형성되고, 3차원구조물이 성형되는 베이스 플랫폼부(50)와; Z축방향의 구동을 제어하며, 동력원을 제공하는 모터부(71)와, 상기 모터부(71)의 동력을 직선방향으로 변화시키는 액츄에이터(72)와, 상기 액츄에이터(72)를 고정시키는 위치고정부(73)로 구성되는 지(Z)축 적층부(70)와; 상기 지축 적층부 및 상기 베이스 플랫폼부(50)와 결합하여, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상기 액츄에이터(72)과 연결시키고, 성형작업이 종료하면 광조형구조물의 탈착을 안내하는 베이스 플랫폼 고정부(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)는, 상기 베이스 플랫폼 고정부(60)는, 일단부가 상기 액츄에이터(72)와 직교하는 방향으로 결합하는 외팔보 구조를 가지고, 지(Z)축 방향으로의 이송을 가이드하는 지(Z)축 가이드 암(61)과, 상기 지(Z)축 가이드 암(61)의 타단부에 구비되고, 상기 지(Z)축 가이드 암(61)과 지(Z)축 가이드 암(61)의 길이방향으로 슬라이딩 결합하는 슬라이딩 결합부(62)와, 상기 슬라이딩 결합부(62)와 결합하고, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상측에서 결합하여 상기 베이스 플랫폼부(50)의 흔들림을 방지하는 베이스 플랫폼 고정구(63)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)는, 상기 회전 엘이디광원부(10)는, 바(Bar) 형상의 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 중심으로 좌우 대칭되도록 좌우에 하나 이상의 엘이디칩(15)이 장착된 발광부(14)와, 상기 발광부(14)의 하측방향에 구비되고, 회전동력을 제공하는 회전동력부(11)와, 상기 회전동력부(11)의 구동축과 축결합하고, 상기 발광부(14)의 하측에 위치하고, 상기 발광부(14)의 저면에 형성된 전원공급돌기(16)와 면접촉하여 전원을 공급하는 전원공급레인(13)(Lane)이 형성된 무선전원공급부(12)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)는, 상기 회전 엘이디광원부(10)는, 일방향으로 180°회전하여 상기 베이스 플랫폼부(50)상의 작업영역에 광조사하여 적층두께만큼 광조형구조물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)는, 상기 전원공급레인(13)은 상기 전원공급돌기(16)의 회전곡률에 대응되는 회전곡률반경을 가지도록 형성된 무선전원공급부(12)를 구비한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)에 의하면, 엘이디칩(15)이 구비된 바(Bar) 형태의 엘이디 광원을 180°회전시켜서 작업영역에 광에너지를 균일하게 전달하고, 쾌속조형의 실현함으로써, 쾌속조형 및 광조형물의 정밀도를 동시에 향상시키는 효과를 가져온다.
또한, 엘시디 패턴이미지의 크기를 소프트웨어에서 인식하여 회전각을 제어하여 최소한의 패턴이미지에 대해서만 광에너지를 전달이 가능한 바, 최소한의 에너지의 사용으로 인한 에너지 효율성 및 제작비용을 절감시키는 효과를 가져온다.
그리고, 회전 엘시디 광원의 전원공급부를 전선이 없는 와이어리스 전원공급장치를 구비함으로써 제품의 수명과 신뢰성을 보장되는 장점 또한 기대된다.
도 1은 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 전체구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 구성을 나타내는 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 작동방식을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 구성중 베이스 플랫폼부(50)의 타공부(51)의 구조를 설명하기 위한 부분확대도이다.
이하 첨부된 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명에 의한 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 구성을 설명한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 전체를 모습을 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 구성을 나타내는 측단면도이다.
살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 플랫폼상에서 광경화수지통으로부터 공급되는 수지를 제어부의 컨트롤에 의하여 광원을 조사하여 수지를 경화시키는 광조형구조물 조형장치(1)에 있어서, 바(Bar) 형상을 가진 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 기준으로 좌우 대칭되도록 가시광선 대역의 빛 에너지를 발광하는 하나 이상의 엘이디(led) 칩을 탑재하고 180°회전하여 작업영역에 빛에너지를 조사하는 회전 엘이디광원부(10)와, 상기 회전 엘이디광원부(10)의 상측방향으로 소정의 이격되는 위치에 구비되고, 이미지를 조사하는 엘시디(LCD)의 위치를 고정시켜 패턴이미지의 흔들림을 방지하는 엘시디패널 위치고정부(30)와, 상기 엘시디패널 위치고정부(30)의 일측에 안착하여 고정되고, 3차원형상의 슬라이스(Slice) 이미지를 디스플레이하는 엘시디패널부(32)와, 상기 엘시디패널부(32)의 상측에 구비되고, 광경화수지를 저장 및 공급하는 광경화수지 저장공급부(40)와, 상기 광경화수지 저장공급부(40)의 상측에 구비되고, 타공구조로 형성되고, 3차원구조물이 성형되는 베이스 플랫폼부(50)와, Z축방향의 구동을 제어하며, 동력원을 제공하는 모터부(71)와, 상기 모터부(71)의 동력을 직선방향으로 변화시키는 액츄에이터(72)와, 상기 액츄에이터(72)를 고정시키는 위치고정부(73)로 구성되는 지(Z)축 적층부(70)와, 상기 지축 적층부 및 상기 베이스 플랫폼부(50)와 결합하여, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상기 액츄에이터(72)과 연결시키고, 성형작업이 종료하면 광조형구조물의 탈착을 안내하는 베이스 플랫폼 고정부(60)를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 베이스 플랫폼 고정부(60)는, 일단부가 상기 액츄에이터(72)와 직교하는 방향으로 결합하는 외팔보 구조를 가지고, 지(Z)축 방향으로의 이송을 가이드하는 지(Z)축 가이드 암(61)과, 상기 지(Z)축 가이드 암(61)의 타단부에 구비되고, 상기 지(Z)축 가이드 암(61)과 지(Z)축 가이드 암(61)의 길이방향으로 슬라이딩 결합하는 슬라이딩 결합부(62)와, 상기 슬라이딩 결합부(62)와 결합하고, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상측에서 결합하여 상기 베이스 플랫폼부(50)의 흔들림을 방지하는 베이스 플랫폼 고정구(63)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 회전 엘이디광원부(10)는, 바(Bar) 형상의 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 중심으로 좌우 대칭되도록 좌우에 하나 이상의 엘이디칩(15)이 장착된 발광부(14)와, 상기 발광부(14)의 하측방향에 구비되고, 회전동력을 제공하는 모터부(71)와, 상기 모터부(71)의 구동축과 축결합하고, 상기 발광부(14)의 하측에 위치하고, 상기 발광부(14)의 저면에 형성된 전원공급돌기(16)와 면접촉하여 전원을 공급하는 전원공급레인(13)(Lane)이 형성된 무선전원공급부(12)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 회전 엘이디광원부(10)는, 일방향으로 180°회전하여 상기 베이스 플랫폼부(50)상의 작업영역에 광조사하여 적층두께만큼 광조형구조물을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상세히, 긴 바(Bar) 형상을 가진 피씨비(PCB) 상측면에, 길이방향의 중심점을 기준으로 해서 좌우대칭되도록 하나 이상의 엘이디칩(15)이 장착되어 상기 발광부(14)를 구성한다. 상기 엘이디칩(15)은 반원의 단면형상을 구비하고 있으며, 전원공급시 빛은 방사상 방향으로 조사하게 된다.
그리고, 상기 발광부(14)의 하측에는 회전동력을 제공하는 회전동력부(11)가 구비된다. 본 발명에서는 상기 회전동력부(11)는 회전속도, 회전방향 등의 제어하기 용이한 서보모터 혹은 스테핑모터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 발광부(14)와 상기 회전동력부(11)사이에 구비되고, 상기 회전동력부(11)의 회전축과 축결합하고, 상기 발광부(14)에 전원을 공급하는 무선전원공급부(12)가 구비된다. 상기 무선전원공급부(12)는, 상기 발광부(14)의 저면에 형성된 전원공급돌기(16)와 면접촉하여 전원을 공급하는 전원공급레인(13)(Lane)이 형성된다.
상기 발광부(14)의 저면에서는 하방향으로 소정의 곡률 반경을 가진 하나 이상의 전원공급돌기(16)가 형성되고, 상기 무선전원공급부(12)의 상측면에는, 상기 전원공급돌기(16)와 대응되는 위치와 곡률을 가지고, 소정의 깊이로 함몰되어 형성되는 전원공급레인(13)(Lane)이 구비된다.
상기 발광부(14)가 제어부(미도시)의 명령에 따라 작동하면, 상기 발광부(14)는 일방향으로 180°방향만큼 회전하게 된다. 이때, 상기 전원공급돌기(16)는 상기 전원공급레인(13)의 가이드에 따라 회전하면서 전원을 공급받아서 동작하게 된다.
상기 발광부(14)와 무선전원공급부(12)는, 상기 발광부(14)의 중심축을 관통해서 상기 무선전원공급부(12)의 중심축을 관통해서 상기 회전동력부(11)의 회전축과 결합하여 고정하는 축결합부재(17)에 의해서 결합고정된다.
다음으로, 상기 엘시디패널부(32)의 상측면에 상기 광경화수지 저장공급부(40)가 구비된다. 이때, 상기 광경화수지 저장공급부(40)는 내식성, 내열성, 이형성을 필요로 하는 본 발명에서는 이형(PDMS, 테프론)코팅이 되어있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광경화수지 저장공급부(40)의 상측에는 상기 베이스 플랫폼부(50)가 위치하고, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상측에는, 상기 베이스 플랫폼부(50) 고정부가 구비된다.
한편, 상기 베이스 플랫폼부(50) 고정부는, 앞서 설명한 바와 같이 지(Z)축 가이드 암(61), 슬라이딩 결합부(62)와, 베이스 플랫폼 고정구(63)로 구성된다.
이때, 상기 지(Z)축 가이드 암(61)은 상기 액츄에이터(72)와 결합하여 지(Z)축 방향으로, 상기 액츄에이터(72)와 연동하여 동작함으로써, 제어부(미도시)의 명령에 따라 상기 베이스 플랫폼부(50)를 지(Z)축 방향으로 이동시키게 된다.
한편, 상기 지(Z)축 적층부(70)는, Z축방향의 구동을 제어하며, 동력원을 제공하는 모터부(71)와, 상기 모터부(71)의 동력을 직선방향으로 변화시키는 액츄에이터(72)와, 상기 액츄에이터(72)를 고정시키는 위치고정부(73)로 구성된다.
상기 모터부(71)는, 일반적으로 제어가 용이한 서보모터 또는 스테핑모터로 구성된다. 상기 모터부(71)의 구동축과 축결합하는 상기 엑츄에이터는, 상기 모터부(71)에서 발생되는 회전동력을 직선방향의 운동으로 변환시키는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 액츄에이터(72)의 일측에는, 상기 엑츄에이터를 상기 엘시디패널 위치고정부(30)의 일측과 고정결합시켜 진동과 흔들림을 방치하는 위치고정부(73)가 구비된다. 상기 위치고정부(73)는 상기 엘시디패널 위치고정부(30)의 상측 일면과 결합되어 고정된다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1)의 작동방식을 설명하는 도면이다.
살펴보면, 상기 회전 엘이디광원부(10)는, 일방향으로 180°회전하여 상기 베이스 플랫폼부(50)상의 작업영역에 광조사하여 적층두께만큼 광조형구조물을 제조한다.
상기 회전 엘이디광원부(10)의 회전을 통해서, 상기 플랫폼상의 작업영역을 포함하는 영역에 대해서 180°회전으로 작업영역에 광에너지를 균일하게 조사함과 더불어, 스캐닝하여 조사하는 방식에 대비 작업시간을 단축시키게 된다. 본 발명에서는 광수지의 최소반응 광에너지를 조사하는 엘이디(LED)를 사용하여 회전을 통한 작업영역에 에너지를 제공하는 바 최소 빛에너지만을 조사할 수 있어서 효율적인 광조형물 제조장치의 구성을 제공할 수 있다.
또한, 상기 발광부(14)와 무선전원공급부(12)간의 전원공급을 위한 구성으로 인해, 상기 발광부(14)에 전원을 공급하는 별도의 전원공급선이 필요없게 된다. 이로 인해, 반복적인 회전동작과 복귀동작으로 인한 전원공급선의 꼬임현상이나 피로누적으로 인한 단선 등의 문제점을 근본적으로 해소할 수 있는 구성을 제공한다.
도 4에서는, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 타공부(51)에 대한 구조를 설명하기 위한 부분확대 단면도이다.
살펴보면, 상기 베이스 플랫폼부(50)는 상항방향으로 관통하는 타공구조를 가지고 있다. 상기 타공부(51)는 소정의 두께를 가진 상기 베이스 플랫폼부(50)를 상하방향으로 관통하는 타공구조를 가진다. 이때, 본 발명에서 상기 타공부(51)는, 상측부에서 소정의 깊이만큼 이격된 부분에서 내측방향으로 테이퍼지는 형상을 가지는 구조를 가진다.
상기와 같은 내측으로 좁아지는 테이퍼 형상의 타공부(51)를 가진 상기 베이스 플랫폼부(50)에 의할 때, 희생층(즉, 플랫폼과 Vat의 평행도 오차제거를 위해 생성)의 부착력을 높힐 수 있어서, 제작되는 광조형구조물의 표면의 불균일함을 제거하고, 치수정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
요약하면, 엘이디칩(15)으로 구성된 상기 회전 엘이디 광원부가 일방향으로 180°회전만을 통해서 상기 베이스 플랫폼부(50)상의 작업영역으로 포함한 회전반경 구역내로 광원을 조사함으로써 최소한의 패턴이미지가 포함되는 영역으로 광에너지를 전달하여, 작업시간을 효율적으로 단축시킬수 있음과 더불어 광에너지의 반사 및 전달과정에서 손실되는 에너지의 소모를 최소화하는 광조현물 제조장치의 구성을 제공한다.
이때, 상기 엘시디 패널부로 조사되는 광원은 상기 엘시디 패널부의 면적에 대해서 동일한 에너지로 조사함으로써 제조되는 광조형물의 정밀도를 향상시키게 된다.
한편, 광조형물의 제작이 완료하면, 상기 베이스 플랫폼 고정부(60)를 상기 지(Z)축 가이드 암(61)으로부터 슬라이딩 탈착하여 완성된 광조형구조물을 제거할 수 있는 구조를 채택함으로써, 광조형물의 완성 후 제품의 탈착을 용이하게 수행할 수 있다.
1: 광조형구조물 조형장치 10: 회전 엘이디광원부
11: 회전동력부 12: 무선전원공급부(12)
13: 전원공급레인 14: 발광부
15: 엘이디칩 16: 전원공급돌기
30: 엘시디패널 위치고정부 32: 엘시디패널부
40: 광경화수지 저장공급부 50: 베이스 플랫폼부
60: 베이스 플랫폼 고정부 61: 지(Z)축 가이드 암
62: 슬라이딩 결합부 63: 베이스 플랫폼 고정구
70: 지(Z)축 적층부 71: 모터부
72: 액츄에이터 73: 위치고정부
51: 타공부 17: 축결합부재

Claims (5)

  1. 플랫폼상에서 광경화수지통으로부터 공급되는 수지를 제어부의 컨트롤에 의하여 광원을 조사하여 수지를 경화시키는 광조형구조물 조형장치(1)에 있어서,
    바(Bar) 형상을 가진 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 기준으로 좌우 대칭되도록 가시광선 대역의 빛 에너지를 발광하는 하나 이상의 엘이디(led) 칩을 탑재하고 180°회전하여 작업영역에 빛에너지를 조사하는 회전 엘이디광원부(10)와;
    상기 회전 엘이디광원부(10)의 상측방향으로 소정의 이격되는 위치에 구비되고, 이미지를 조사하는 엘시디(LCD)의 위치를 고정시켜 패턴이미지의 흔들림을 방지하는 엘시디패널 위치고정부(30)와;
    상기 엘시디패널 위치고정부(30)의 일측에 안착하여 고정되고, 3차원형상의 슬라이스(Slice) 이미지를 디스플레이하는 엘시디패널부(32)와;
    상기 엘시디패널부(32)의 상측에 구비되고, 광경화수지를 저장 및 공급하는 광경화수지 저장공급부(40)와;
    상기 광경화수지 저장공급부(40)의 상측에 구비되고, 타공구조로 형성되고, 3차원구조물이 성형되는 베이스 플랫폼부(50)와;
    Z축방향의 구동을 제어하며, 동력원을 제공하는 모터부(71)와, 상기 모터부(71)의 동력을 직선방향으로 변화시키는 액츄에이터(72)와, 상기 액츄에이터(72)를 고정시키는 위치고정부(73)로 구성되는 지(Z)축 적층부(70)와;
    상기 지축 적층부 및 상기 베이스 플랫폼부(50)와 결합하여, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상기 액츄에이터(72)과 연결시키고, 성형작업이 종료하면 광조형구조물의 탈착을 안내하는 베이스 플랫폼 고정부(60);를 포함하여 구성되고,
    상기 베이스 플랫폼 고정부(60)는,
    일단부가 상기 액츄에이터(72)와 직교하는 방향으로 결합하는 외팔보 구조를 가지고, 지(Z)축 방향으로의 이송을 가이드하는 지(Z)축 가이드 암(61)과,
    상기 지(Z)축 가이드 암(61)의 타단부에 구비되고, 상기 지(Z)축 가이드 암(61)과 지(Z)축 가이드 암(61)의 길이방향으로 슬라이딩 결합하는 슬라이딩 결합부(62)와,
    상기 슬라이딩 결합부(62)와 결합하고, 상기 베이스 플랫폼부(50)의 상측에서 결합하여 상기 베이스 플랫폼부(50)의 흔들림을 방지하는 베이스 플랫폼 고정구(63)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 회전 엘이디광원부(10)는,
    바(Bar) 형상의 피씨디(PCD) 기판위에, 길이방향의 중심점을 중심으로 좌우 대칭되도록 좌우에 하나 이상의 엘이디칩(15)이 장착된 발광부(14)와;
    상기 발광부(14)의 하측방향에 구비되고, 회전동력을 제공하는 회전동력부(11)와;
    상기 회전동력부(11)의 구동축과 축결합하고, 상기 발광부(14)의 하측에 위치하고, 상기 발광부(14)의 저면에 형성된 전원공급돌기(16)와 면접촉하여 전원을 공급하는 전원공급레인(13)(Lane)이 형성된 무선전원공급부(12):를 포함하여 구성되며,
    상기 회전 엘이디광원부(10)는, 일방향으로 180°회전하여 상기 베이스 플랫폼부(50)상의 작업영역에 광조사하여 적층두께만큼 광조형구조물을 제조하는 것을 특징으로 하며,
    상기 전원공급레인(13)은 상기 전원공급돌기(16)의 회전곡률에 대응되는 회전곡률반경을 가지고 함몰되어 형성된 무선전원공급부(12)를 구비한 것을 특징으로 하고,
    상기 베이스 플랫폼부(50)는 상항방향으로 관통하는 타공구조를 가진 타공부(51)가 형성되고, 상기 타공부는 소정의 두께를 가진 상기 베이스 플랫폼부(50)를 상하방향으로 관통하고 상측부에서 소정의 깊이만큼 이격된 부분에서 내측방향으로 테이퍼지는 형상을 가지는 타공구조를 가지며, 내측으로 좁아지는 테이퍼 형상의 타공부(51)를 가진 상기 베이스 플랫폼부(50)에 의할 때, 희생층(즉, 플랫폼과 Vat의 평행도 오차제거를 위해 생성)의 부착력을 높힐 수 있어서, 제작되는 광조형구조물의 표면의 불균일함을 제거하고, 치수정밀도를 향상시키는 구조를 가지는 것을 특징으로 하고,
    엘이디칩(15)으로 구성된 상기 회전 엘이디 광원부가 일방향으로 180°회전만을 통해서 상기 베이스 플랫폼부(50)상의 작업영역으로 포함한 회전반경 구역내로 광원을 조사함으로써 최소한의 패턴이미지가 포함되는 영역으로 광에너지를 전달하는 구성을 가진 것을 특징으로 하는 회전 엘이디바 광원을 이용한 광조형구조물 조형장치(1).
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