KR101981115B1 - 유선기술이 적용된 드론형 3d프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 관한 것으로서, 작업공간을 비행하는 것으로서, 본체와, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부가 마련된 드론유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부로 압출소재를 압출하는 프린터 유닛과, 상기 프린터 유닛으로부터 압출된 압출소재가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부를 제어하는 제어유닛과, 상기 본체에 설치되는 것으로서, 지상에 마련된 원료 공급부로부터 상기 압출소재의 원료들을 공급받고, 상기 원료들을 이용하여 상기 압출소재를 제조하여 상기 프린터 유닛에 공급하는 소재 공급유닛을 구비한다.
본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터는 지상에서 압출소재의 원료들을 공급받아 압출소재를 제조하여 드론유닛에 설치된 프린터 유닛에 제공할 수 있는 소재 공급부가 마련되어 있으므로 프린터 유닛에 압출소재를 보급하기 위한 보급작업이 요구되지 않아 성형효율이 향상되는 장점이 있다.
또한, 원료 공급원으로부터 비교적 먼 거리에 위치한 프린터 유닛으로 원료를 공급할 경우, 원료의 공급이 중간에 끊어지는 경우가 다수 발생하고, 3D프린팅 특성상 프린팅 도중에 출력이 멈출 경우 프린팅 결과에 치명적인 영향을 끼치게 되는데, 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터는 다수의 공급관을 통해 원료를 공급하여 소재의 밀도가 균일하고 끊어짐 없이 연속적인 공급이 가능하다.

Description

유선기술이 적용된 드론형 3D프린터{Drone type 3D printer using a wired system}
본 발명은 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지상에서 드론유닛에 설치된 프린터 유닛에 압출소재의 원료를 공급할 수 있는 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 관한 것이다.
최근 3차원의 물체를 성형할 수 있는 3D 프린터의 사용이 증대되고 있으며, 이러한 3D 프린터의 제품성형방식은 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 방식, 성형재료를 절삭하여 성형하는 방식, 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식(FDM 또는 FFF 방식) 등이 있다.
이러한 방식 중에서 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식의 3D 프린터가 다른 방식의 3D 프린터에 비해 생산 단가가 저렴한데, 이러한 이유로 인해 필라멘트를 이용하는 3D 프린터가 가정용, 공업용으로 대중화되고 있는 추세이다.
종래의 3D프린터는 프레임 내에 설치된 압축기가 제한된 작업공간 내에서 이동하면서 용융된 필라멘트를 압출하여 제품을 성형하므로 작업공간의 크기에 따라 성형가능한 제품의 크기가 제한되고, 작업자가 접근하기 어려운 높은 장소나 재난 지역과 같은 경우, 3D프린터의 설치가 어려우므로 3D프린터를 이용한 성형작업을 수행할 수 있는 장소도 비교적 제한적이다는 단점이 있다.
이에 따라 국내 공개특허공보 제10-2016-0082215호에는 드론과 같은 이동수단을 이용하여 대상물을 성형하는 3차원 프린터가 개시되어 있다. 드론에 설치된 다수의 3차원 프린터들은 중앙제어부에 의해 제어되어 하나의 조형물을 생성한다.
그러나, 상기 3차원 프린터는 드론에 적재할 수 있는 필라멘트의 양에 제한이 있어 주기적으로 성형 작업을 중단하고, 지상에서 필라멘트를 충전하는 보급작업이 요구되므로 번거럽고, 성형작업에 비교적 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 지상에서 압출소재의 원료들을 공급받아 압출소재를 제조하여 드론유닛에 설치된 프린터 유닛에 제공할 수 있는 드론형 3D 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터는 작업공간을 비행하는 것으로서, 본체와, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부가 마련된 드론유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부로 압출소재를 압출하는 프린터 유닛과, 상기 프린터 유닛으로부터 압출된 압출소재가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부를 제어하는 제어유닛과, 상기 본체에 설치되는 것으로서, 지상에 마련된 원료 공급부로부터 상기 압출소재의 원료들을 공급받고, 상기 원료들을 이용하여 상기 압출소재를 제조하여 상기 프린터 유닛에 공급하는 소재 공급유닛을 구비한다.
상기 소재 공급유닛은 상기 본체에 설치되며, 상기 원료 공급부로부터 공급된 원료들이 수용될 수 있도록 내부에 수용공간이 형성된 혼합용기와, 상기 혼합용기에 설치되어 상기 수용공간에 수용된 상기 원료들을 혼합하여 압출소재를 제조하는 혼합부와, 상기 혼합부에 의해 제조된 상기 압출소재를 상기 혼합용기에서 상기 프린터 유닛으로 공급하는 이송부를 구비한다.
상기 혼합부는 상기 혼합용기에 설치되는 커버부재와, 단부가 상기 혼합용기의 내부공간에 인입되도록 상기 커버부재에 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축의 단부에 설치되며, 상기 회전축의 회전에 의해 상기 수용공간에 수용된 원료들을 혼합하는 혼합부재와, 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축을 회전시키는 축 구동부를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 혼합용기는 상부가 개방되게 형성되고, 상기 커버부재는 개방된 상기 혼합용기의 상부를 덮을 수 있도록 상기 혼합용기에 설치될 수 있다.
상기 커버부재는 외력이 인가시 상기 혼합용기에 대해 분리가능하도록 상기 혼합용기에 지지된 것이 바람직하다.
상기 혼합용기는 상기 커버부재가 접촉되는 제1접촉면이 상하방향으로 연장된 가상의 중심선에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성되고, 상기 커버부재는 상기 혼합용기의 제1접촉면에 접촉되는 제2접촉면이 상기 제1접촉면의 경사각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성된다.
상기 제1접촉면은 상단부에서 하단부로 갈수록 상기 내부공간의 중심에 인접되도록 경사지게 형성되고, 상기 제2접촉면은 상단부에서 하단부로 갈수록 상기 내부공간의 중심으로부터 멀어지도록 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
상기 원료 공급유닛은 상기 본체 및 혼합용기 사이에 설치되며, 상기 혼합부의 작동에 의해 발생되는 진동이 상기 본체로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 상기 본체에 대해 상기 혼합용기를 탄성적으로 지지하는 탄성지지부를 더 구비할 수도 있다.
상기 탄성지지부는 일단이 상기 혼합용기의 외주면에 고정되고, 타단은 상기 본체에 고정되며, 소정의 탄성을 갖는 다수의 지지스프링을 구비한다.
상기 원료 공급부는 상기 압출소재의 원료가 수용된 원료탱크와, 상기 원료탱크에 수용된 원료가 상기 소재 공급유닛으로 공급될 수 있도록 상기 원료탱크 및 소재 공급유닛에 연결된 다수의 원료 공급관과, 상기 원료 공급관들에 설치되어 상기 원료탱크에 수용된 상기 원료를 펌핑하여 상기 소재 공급유닛에 공급하는 펌핑부를 구비한다.
본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터는 지상에서 압출소재의 원료들을 공급받아 압출소재를 제조하여 드론유닛에 설치된 프린터 유닛에 제공할 수 있는 소재 공급부가 마련되어 있으므로 프린터 유닛에 압출소재를 보급하기 위한 보급작업이 요구되지 않아 성형효율이 향상되는 장점이 있다.
또한, 원료 공급원으로부터 비교적 먼 거리에 위치한 프린터 유닛으로 원료를 공급할 경우, 원료의 공급이 중간에 끊어지는 경우가 다수 발생하고, 3D프린팅 특성상 프린팅 도중에 출력이 멈출 경우 프린팅 결과에 치명적인 영향을 끼치게 되는데, 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터는 다수의 공급관을 통해 원료를 공급하여 소재의 밀도가 균일하고 끊어짐 없이 연속적인 공급이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 대한 분리 사시도이고,
도 3은 도 1의 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 대한 단면도이고,
도 4는 도 1의 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터의 소재 공급유닛에 대한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 대한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터(100)는 본체(210)와, 상기 본체(210)에 설치되어 상기 본체(210)의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부(220)가 마련된 드론유닛(200)과, 상기 본체(210)에 설치되어 상기 본체(210) 외부로 압출소재를 압출하는 프린터 유닛(300)과, 상기 본체(210)에 설치되는 것으로서, 지상에 마련된 원료 공급부(700)로부터 상기 압출소재의 원료들을 공급받고, 상기 원료들을 이용하여 상기 압출소재를 제조하여 상기 프린터 유닛에 공급하는 소재 공급유닛(600)과, 상기 프린터 유닛(300)으로부터 압출된 상기 압출소재가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체(210)를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부(220)를 제어하는 제어유닛(400)을 구비한다.
본체(210)는 상기 프린터 유닛(300)이 설치되는 메인바디(211)와, 상기 메인바디(211)의 중심부에서 교차되며, 단부에 상기 추진부(220)가 설치된 다수의 지지대(212)를 구비한다.
메인바디(211)는 내부에 프린터 유닛(300)이 수용될 수 있도록 내부공간(213)이 마련되며, 하면에는 후술되는 프린터 유닛(300)의 압출기(310)가 설치될 수 있도록 설치공(214)이 형성되어 있다. 상기 설치공(214)은 내부공간(213)에 연통되게 메인바디(211)에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 메인바디(211)의 상면에는 내부공간(213)으로 프린터 유닛(300)을 용이하게 설치할 수 있도록 개방구(215)가 형성되어 있다. 상기 개방구(215)는 내부공간(213)에 연통되게 형성되며, 메인바디(211)에 설치되는 개폐덮개(216)에 의해 개폐된다. 상기 개폐덮개(216)는 도면에 도시되진 않았지만, 개방구(215)에 억지끼움될 수 있도록 개방구(215)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 삽입부재와, 삽입부재의 상부에 형성되며, 상기 삽입부재가 개방구(215)를 통과하는 내부공간(213)으로 인입되는 것을 방지하기 위해 상기 삽입부재보다 더 큰 외경을 갖는 간섭부재가 형성되어 있다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 메인바디(211)의 내부에는 후술되는 추진부(220)의 회전모터(221)들에 전원을 공급하기 위한 배터리가 설치되어 있다.
지지대(212)는 메인바디(211)의 중심을 기준으로 방사상으로 연장형성되며, 단부에는 후술되는 추진부(220)의 회전모터(221)가 설치될 수 있도록 인입구(미도시)가 형성되어 있다. 한편, 도시된 예에서는 4개의 지지대(212)가 메인바디(211)에 형성된 구조가 도시되어 있으나, 지지대(212)는 이에 한정하는 것이 아니라 메인바디(211) 또는 프린터 유닛(300)의 크기에 따라 5개 이상이 메인바디(211)에 마련될 수도 있다.
추진부(220)는 상기 지지대(212)들의 단부에 각각 설치되는 다수의 회전모터(221)와, 상기 회전모터(221)들에 의해 회전가능하게 설치된 다수의 프로펠러(222)를 구비한다. 회전모터(221)는 지지대(212)의 인입구에 설치되는데, 구동축이 상측을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 회전모터(221)는 외부로부터 공급된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 전기모터가 적용된다. 상기 프로펠러(222)는 회전모터(221)들의 구동축에 각각 결합되어 회전모터(221)들에 의해 회전하며, 본체(210)에 추진력을 제공한다.
한편, 드론유닛(200)은 지면에 착륙시 상기 본체(210)를 상기 지면으로부터 상측으로 이격되게 지지할 수 있도록 상기 메인바디(211)에 설치된 랜딩부(230)를 구비한다.
상기 랜딩부(230)는 상기 본체(210)로부터 하방으로 소정길이 연장되며, 상호 이격되게 형성된 다수의 랜딩다리(231)와, 상기 랜딩다리(231)들의 하단부에 각각 회전가능하게 설치된 다수의 지지바퀴(232)를 구비한다. 상기 랜딩다리(231)들은 메인바디(211)의 중심을 기준으로 방사상에 위치하는 것이 바람직하다.
프린터 유닛(300)은 상기 본체(210)에 설치되며, 상기 압출소재를 용융하여 상기 본체(210) 외부로 압출하는 압출기(310)와, 상기 압출기(310)로 상기 압출소재를 공급하는 원료공급부(320)를 구비한다.
압출기(310)는 지지유닛(313)에 의해 메인바디(211)의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 메인바디(211)의 내부에 설치되며, 상기 강제이송부(322)에 의해 이송된 상기 압출소재를 가열하여 용융시키는 히터(311)와, 상기 히터(311)로부터 용융된 상기 압출소재를 제공받아 분사하는 분사노즐(312)을 구비한다.
지지유닛(313)은 내부공간(213)의 바닥면에 설치되는 것으로서, 중앙에 공간이 마련된 사각 형상을 갖는 틀부재(314)와, 양단이 각각 틀부재(314)의 가장자리에 각각 고정되며, 압출기(310)의 히터(311)가 고정되는 고정판(315)을 구비한다. 상기 틀부재(314)는 설치공(214)에 대응되는 메인바디(211)의 바닥면에 설치되고, 고정판(315)은 설치공(214)에 대향되도록 상기 틀부재(314)에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 히터(311)는 내부에 압출소재가 통과하는 통과유로가 형성되어 있는데, 상기 통과유로는 상하방향으로 관통되게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 히터(311)는 도면에 도시되진 않았지만, 통과유로를 통과하는 압출소재를 가열시키기 위해 내부에 전열선이 설치되어 있다.
분사노즐(312)은 히터(311)의 하부에 설치되며, 통과유로를 통과한 용융된 압출소재를 하방으로 분사할 수 있도록 하부에 분사공이 형성되어 있다. 이때, 분사노즐(312)은 하단부가 메인바디(211)의 설치공(214)을 통해 본체(210)의 외부로 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 상술된 히터(311) 및 분사노즐(312)은 종래의 3D프린터에서 사용되는 압출기(310)의 히터(311) 및 분사노즐(312)과 동일하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
한편, 드론유닛(200)은 추진부(220)의 회전모터(221)들 및 프린터 유닛(300)의 작동을 제어하기 위해 메인바디(211) 내부에 설치된 제어회로부(240)를 더 구비한다. 상기 제어회로부(240)는 통신모듈(미도시)를 구비하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 제어유닛(400)으로부터 제어신호를 수신한다. 이때, 제어회로부(240)는 아두이노(arduino UNO)가 적용되며, 제어유닛(400)으로부터 수신된 제어신호에 따라 드론유닛(200) 및 프린터 유닛(300)을 제어한다. 즉, 드론유닛(200) 및 프린터 유닛(300)을 제어하는 수단이 제어회로부(240) 하나로 통합되어 있다. 한편, 제어회로부(240)는 아두이노(arduino UNO) 뿐 아니라 에디슨(Intel Edison)도 함께 연동하여 사용될 수도 있는데, 상기 제어회로부(240)는 이에 한정하는 것이 아니라 드론유닛(200) 및 프린터 유닛(300)을 통합하여 제어할 수 있는 제어수단이면 무엇이든 가능하다.
상기 소재 공급유닛(600)은 상기 본체(210)에 설치되며, 상기 원료 공급부(700)로부터 공급된 원료들이 수용될 수 있도록 내부에 수용공간(615)이 형성된 혼합용기(610)와, 상기 혼합용기(610)에 설치되어 상기 수용공간(615)에 수용된 상기 원료들을 혼합하여 압출소재를 제조하는 혼합부(620)와, 상기 혼합부(620)에 의해 제조된 상기 압출소재를 상기 혼합용기(610)에서 상기 프린터 유닛(300)으로 공급하는 이송부와, 상기 본체(210) 및 혼합용기(610) 사이에 설치되며, 상기 혼합부(620)의 작동에 의해 발생되는 진동이 상기 본체(210)로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 상기 본체(210)에 대해 상기 혼합용기(610)를 탄성적으로 지지하는 탄성지지부(640)를 구비한다.
혼합용기(610)는 상기 메인통(611)의 내부에 설치되며, 내부에 수용공간(615)이 마련된 서브통(612)을 구비한다.
메인통(611)은 탄성지지부(640)에 의해 메인바디 내부에 설치되며, 내부에 상기 서브통(612)이 수용될 수 있도록 메인공간(613)이 마련되어 있다. 또한, 상기 메인통(611)은 상하방향으로 연장되며, 상부가 개방된 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 메인통(611)은 상단부에, 후술되는 혼합부(620)의 커버부재(621)에 접촉되는 제1접촉면(614)이 마련된다. 상기 제1접촉면(614)은 메인통(611)의 상단 가장자리를 따라 형성되는데, 메인통(611)의 상하방향으로 연장된 가상의 중심선에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성된다. 이때, 상기 제1접촉면(614)은 상단부에서 하단부로 갈수록 상기 메인공간(613)의 중심에 인접되도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
서브통(612)은 메인통(611)의 내경보다 작은 외경을 갖고, 상하방향으로 연장된 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 서브통(612)은 상부가 개방되게 형성되어 있다. 한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 서브통(612)은 다수의 이격지지부재에 의해 메인통(611)에 고정되어 있다. 상기 이격지지부재는 양단이 각각 서브통(612)의 외주면 및 메인통(611)의 내측면에 고정되어 메인통(611)에 대해 서브통(612)을 지지한다. 이때, 서브통(612)으로부터 진동이 메인통(611)으로 전달되는 것을 방지하기 위해 이격지지부재는 소정의 탄성을 갖는 고무와 같은 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
혼합부(620)는 상기 혼합용기(610)에 설치되는 커버부재(621)와, 단부가 상기 혼합용기(610)의 메인공간(613)에 인입되도록 상기 커버부재(621)에 회전가능하게 설치된 회전축(622)과, 상기 회전축(622)의 단부에 설치되며, 상기 회전축(622)의 회전에 의해 상기 수용공간(615)에 수용된 원료들을 혼합하는 혼합부재(623)와, 상기 회전축(622)에 설치되어 상기 회전축(622)을 회전시키는 축 구동부(624)를 구비한다.
커버부재(621)는 개방된 메인통(611)을 덮을 수 있도록 메인통(611)에 대응되게 원통형으로 형성되며, 외력이 인가시 상기 혼합용기(610)에 대해 분리가능하도록 메인통(611) 상부에 지지된다. 커버부재(621)의 하단부에는 메인통(611)의 제1접촉면(614)에 접촉할 수 있도록 제2접촉면(626)이 마련된다. 상기 제2접촉면(626)은 커버부재(621)의 하단부 가장자리를 따라 형성되는데, 제1접촉면(614)의 경사 각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성된다. 이때, 상기 제2접촉면(626)은 상단부에서 하단부로 갈수록 상기 메인공간(613)의 중심으로부터 멀어지도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이 커버부재(621)의 제2접촉면(626) 및 메인통(611)의 제1접촉면(614)이 소정각도로 경사지게 형성되어 있으므로 진동이나 외력에 의해 메인통(611)으로부터 커버부재(621)가 이탈하더라도 용이하게 커버부재(621)가 메인통(611)에 대한 초기위치로 복귀할 수 있다.
회전축(622)은 상하방향으로 연장되며, 하단부가 서브통(612)의 수용공간(615)으로 인입될 수 있도록 커버부재(621)에 회전가능하게 설치된다. 상기 회전축(622)은 상단부가 커버부재(621)를 관통하게 설치되되, 커버부재(621)에 설치된 베어링(625)에 의해 회전가능하게 지지된다.
혼합부재(623)는 서브통(612)의 수용공간(615)으로 인입된 회전축(622)의 하단부에 고정되어 상기 수용공간(615)에 수용된 원료들을 혼합한다. 상기 혼합부재(623)는 소정의 곡률로 만곡되게 형성되어 있는데, 이에 한정하는 것이 아니라 회전축(622)의 회전에 의해 원료들을 혼합할 수 있는 형상이면 무엇이든 가능하다.
축 구동부(624)는 회전축(622)의 상단부에 설치되어 상기 회전축(622)을 회전시키는 회전모터가 적용된다. 이때, 축 구동부(624)는 도시된 예에서는 본체(210)의 개폐덮개에 설치될 수 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라 메인바디의 내측면에 설치될 수도 있다.
이송부(630)는 서브통(612) 내의 압출소재를 압출기(310)로 공급할 수 있도록 양단부가 각각 서브통(612) 및 압출기(310)에 연결된 이송관(631)과, 이송관(631)에 설치되어 상기 서브통(612)에 수용된 압출소재를 압출기(310)로 펌핑하는 이송펌프(미도시)를 구비한다. 상기 이송펌프는 압출소재를 펌핑하기 위한 종래에 일반적으로 사용되는 공급수단이므로 상세한 설명은 생략한다. 한편, 이송부(630)는 상술된 실시 예에 한정하는 것이 아니라 서브통(612) 내의 압출소재를 압출기(310)로 이송시킬 수 있는 구성이면 무엇이든 가능하다.
탄성지지부(640)는 일단이 상기 메인통(611)의 외주면에 고정되고, 타단은 상기 본체(210)에 고정되며, 소정의 탄성을 갖는 다수의 지지스프링(641)을 구비한다. 상기 지지스프링(641)은 메인통(611)의 외주면에 원주방향을 따라 상호 이격되게 설치되며, 코일 스프링이 적용된다.
원료 공급부(700)는 상기 압출소재의 원료가 수용된 원료탱크(701)와, 상기 원료탱크(701)에 수용된 원료가 상기 소재 공급유닛(600)으로 공급될 수 있도록 상기 원료탱크(701) 및 소재 공급유닛(600)에 연결된 다수의 원료 공급관(702)과, 상기 원료 공급관(702)들에 설치되어 상기 원료탱크(701)에 수용된 상기 원료를 펌핑하여 상기 소재 공급유닛(600)에 공급하는 펌핑부(703)를 구비한다.
상기 원료탱크(701)는 내부에 압출소재의 원료가 수용되는 공간이 마련되고, 하부에 다수의 원료 공급관(702)이 설치된다. 한편, 도시된 예에서는 원료탱크(701)가 1개 마련된 구조가 도시되어 있으나, 상기 원료탱크(701)는 압출소재의 원료 종류별로 각각 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 압출소재의 원료에는 물, 진흙, 시멘트, 분말형태의 합성수지재가 적용된다.
원료 공급관(702)은 일단이 메인통(611)을 관통하여 수용공간(615)에 연통될 수 있도록 서브통(612)에 연결된다. 상기 원료 공급관(702)은 각 원료탱크(701)에 다수개가 설치되어 있으므로 원료 공급관(702)들 중 어느 하나에 원료 이송이 원활하지 않더라도 서브통(612)에 안정적으로 원료를 공급할 수 있다.
펌핑부(703)는 원료 공급관(702)들에 각각 설치되어 원료탱크(701)에 수용된 원료를 펌핑하여 서브통(612)으로 공급하는 다수의 공급펌프(704)를 구비한다. 상기 공급펌프(704)는 액상 또는 분말형의 원료를 펌핑하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 펌프가 적용되므로 상세한 설명은 생략한다.
원료 공급관(702)들을 통해 지상에서 서브통(612)으로 공급된 원료들은 혼합부(620)에 의해 상호 혼합되어 압출소재로 형성되고, 형성된 압출소재는 이송관(631)을 통해 프린터 유닛(300)의 압출기(310)로 공급되며, 압출기(310)는 드론유닛(200)의 외부로 압출소재를 압출한다.
제어유닛(400)은 프린터 유닛(300)에 의해 압출된 용융된 압출소재가 입체적인 조형물을 형성할 수 있도록 드론유닛(200)의 승강 및 비행방향을 제어한다. 작업자가 제어유닛(400)에 성형하고자 하는 조형물에 대한 정보 즉, 조형물의 3D도면을 입력하면, 제어유닛(400)은 상기 조형물에 대한 정보에 따라 본체(210)가 승강 및 이동할 수 있도록 제어신호를 드론유닛(200)의 제어회로부(240)로 송신한다. 상기 제어신호를 수신한 제어회로부(240)는 상기 추진부(220)를 제어하여 조형물에 대한 정보에 따라 본체(210)를 비행시킨다. 이때, 제어유닛(400)은 상기 조형물을 성형할 수 있도록 상기 프린터 유닛(300)의 작동도 제어한다. 상기 제어유닛(400)은 드론유닛(200)의 비행 위치에 따라 프린터 유닛(300)의 작동에 대한 제어신호를 제어회로부(240)로 송신하고, 제어신호를 수신한 제어회로부(240)는 프린터 유닛(300)을 작동시킨다.
상기 제어유닛(400)은 작업자가 조형물에 대한 정보 즉, 조형물의 입체 이미지를 입력하고, 제어신호를 제어회로부(240)로 송신할 수 있는 통신수단이 마련된 PC와 같은 정보처리장치가 적용되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터(100)는 도면에 도시되진 않았지만, 작업자가 직접 조작하여 드론유닛(200)의 비행을 제어할 수 있는 무선의 조정기를 더 구비할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터(100)는 도 5에 도시된 다수의 드론유닛(200)과, 드론유닛(200)들에 각각 설치된 다수의 프린터 유닛(300)을 구비할 수도 있다. 이때, 제어유닛(400)은 각 드론유닛(200)들의 비행을 제어하여 하나의 조형물을 성형할 수 있다. 즉, 제어유닛(400)은 입력된 조형물의 입체 이미지를 다수의 단위부분으로 구획하고, 각 프린터 유닛(300)으로부터 압출된 압출소재가 상기 조형물의 각 단위부분을 성형할 수 있도록 상기 드론유닛(200)들을 개별적으로 제어하되, 동시에 병렬적으로 제어할 수 있다.
또한, 제어유닛(400)은 다수의 프린터 유닛(300)이 순차적으로 상기 압출소재를 압출하여 조형물을 성형할 수 있도록 상기 드론유닛(200)들을 교번하여 구동시킬 수도 있다. 그리고, 제어유닛(400)은 각 드론유닛(200)들이 동일한 루트로 비행하도록 제어하여 다수의 조형물을 동시에 성형할 수도 있다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터(100)는 지상에서 압출소재의 원료들을 공급받아 압출소재를 제조하여 드론유닛에 설치된 프린터 유닛에 제공할 수 있는 소재 공급부가 마련되어 있으므로 프린터 유닛에 압출소재를 보급하기 위한 보급작업이 요구되지 않아 성형효율이 향상되는 장점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 유선기술이 적용된 드론형 3D프린터
200: 드론유닛
210: 본체
211: 메인바디
212: 지지대
220: 추진부
221: 회전모터
222: 프로펠러
230: 랜딩부
231: 랜딩다리
232: 지지바퀴
240: 제어회로부
300: 프린터 유닛
310: 압출기
311: 히터
312: 분사노즐
313: 지지유닛
400: 제어유닛
600: 소재 공급유닛
700: 원료 공급부

Claims (10)

  1. 작업공간을 비행하는 것으로서, 본체와, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부가 마련된 드론유닛;
    상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부로 압출소재를 압출하는 프린터 유닛;
    상기 프린터 유닛으로부터 압출된 압출소재가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부를 제어하는 제어유닛; 및
    상기 본체에 설치되는 것으로서, 지상에 마련된 원료 공급부로부터 상기 압출소재의 원료들을 공급받고, 상기 원료들을 이용하여 상기 압출소재를 제조하여 상기 프린터 유닛에 공급하는 소재 공급유닛;을 구비하고,
    상기 소재 공급유닛은
    상기 본체에 설치되며, 상기 원료 공급부로부터 공급된 원료들이 수용될 수 있도록 내부에 수용공간이 형성된 혼합용기;
    상기 혼합용기에 설치되어 상기 수용공간에 수용된 상기 원료들을 혼합하여 압출소재를 제조하는 혼합부;
    상기 본체 및 혼합용기 사이에 설치되며, 상기 혼합부의 작동에 의해 발생되는 진동이 상기 본체로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 상기 본체에 대해 상기 혼합용기를 탄성적으로 지지하는 탄성지지부; 및
    상기 혼합부에 의해 제조된 상기 압출소재를 상기 혼합용기에서 상기 프린터 유닛으로 공급하는 이송부;를 구비하고,
    상기 혼합용기는
    상기 탄성지지부에 의해 상기 본체에 지지되며, 내부에 메인공간이 마련된 메인통;
    상기 메인통의 메인공간에 수용되며, 내부에 상기 혼합부에 의해 원료들이 혼합될 수있도록 상기 수용공간이 마련된 서브통; 및
    상기 메인통에 대해 상기 서브통을 지지할 수 있도록 상기 메인통 및 상기 서브통 사이에 설치되며, 상기 서브통으로부터 진동이 상기 메인통으로 전달되는 것을 방지하기 위해 소정의 탄성을 갖는 이격지지부재;를 구비하는,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부는
    상기 혼합용기에 설치되는 커버부재;
    단부가 상기 혼합용기의 내부공간에 인입되도록 상기 커버부재에 회전가능하게 설치된 회전축;
    상기 회전축의 단부에 설치되며, 상기 회전축의 회전에 의해 상기 수용공간에 수용된 원료들을 혼합하는 혼합부재; 및
    상기 회전축에 설치되어 상기 회전축을 회전시키는 축 구동부;를 구비하는,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 혼합용기는 상부가 개방되게 형성되고,
    상기 커버부재는 개방된 상기 혼합용기의 상부를 덮을 수 있도록 상기 혼합용기에 설치되는,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버부재는 외력이 인가시 상기 혼합용기에 대해 분리가능하도록 상기 혼합용기에 지지된,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 혼합용기는 상기 커버부재가 접촉되는 제1접촉면이 상하방향으로 연장된 가상의 중심선에 대해 소정의 각도로 경사지게 형성되고,
    상기 커버부재는 상기 혼합용기의 제1접촉면에 접촉되는 제2접촉면이 상기 제1접촉면의 경사각도에 대응되는 각도로 경사지게 형성된,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1접촉면은 상단부에서 하단부로 갈수록 상기 내부공간의 중심에 인접되도록 경사지게 형성되고,
    상기 제2접촉면은 상단부에서 하단부로 갈수록 상기 내부공간의 중심으로부터 멀어지도록 경사지게 형성된,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탄성지지부는 일단이 상기 혼합용기의 외주면에 고정되고, 타단은 상기 본체에 고정되며, 소정의 탄성을 갖는 다수의 지지스프링;을 구비하는,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 원료 공급부는
    상기 압출소재의 원료가 수용된 원료탱크;
    상기 원료탱크에 수용된 원료가 상기 소재 공급유닛으로 공급될 수 있도록 상기 원료탱크 및 소재 공급유닛에 연결된 다수의 원료 공급관; 및
    상기 원료 공급관들에 설치되어 상기 원료탱크에 수용된 상기 원료를 펌핑하여 상기 소재 공급유닛에 공급하는 펌핑부;를 구비하는,
    유선기술이 적용된 드론형 3D프린터.
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