KR102127599B1 - 3d 가공 장치 - Google Patents

Abstract

3D 가공 장치가 개시된다. 3D 가공 장치는 전도성 대상물을 가공하기 위한 장치로, 선단에 가공 팁이 결합된 샤프트와 상기 샤프트를 회전시키기 위한 모터를 갖는 가공 헤드부; 상기 가공 헤드부를 상하방향으로 이동시키는 가공 헤드 이동부; 및 상기 가공 팁과 상기 전도성 대상물의 접촉을 검출하는 접촉 검출부를 포함한다.

Description

3D 가공 장치{3D working apparatus}

본 발명은 3D 가공 장치에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 전도성 대상물을 3D 가공할 수 있는 3D 가공 장치에 관한 것이다.

종래의 전자회로를 구성하는 경우 회로 영역을 보호하기 위해 주로 마스킹 작업이 이루어졌다. 마스킹 작업에는 인쇄, 스프레이, 커버레이 등이 이용된다.

한편, 종래에는 제품에 전자회로를 구성하기 위해 주로 PCB 또는 FPCB 등이 이용되었다. PCB의 경우 회로의 마스킹 처리를 위해 인쇄 방식(예: PSR 인쇄 등)이 적용되었으며, FPCB의 경우 플렉시블 한 소재의 특성에 따라 주로 PI 또는 PET 등의 필름소재를 커버레이 하는 방식이 이용되었다.

종래의 PCB를 이용한 전자회로 구현 방법은 PCB 회로 에칭 단계, 도금 단계, 실크스크린 단계, SMT 단계를 거쳐 수행되었다. 그런데, PCB를 이용하는 경우 PCB의 구조적인 제약에 따라 3D 형상의 회로를 구현하기에 어려움이 있었다.

한국등록특허 제10-2013233호(2019.08.22 공고)

본 발명은 전도성 대상물에 직접 3D 가공을 수행할 수 있는 3D 가공 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 3D 가공 장치는 전도성 대상물을 가공하기 위한 장치로, 선단에 가공 팁이 결합된 샤프트와 상기 샤프트를 회전시키기 위한 모터를 갖는 가공 헤드부; 상기 가공 헤드부를 상하방향으로 이동시키는 가공 헤드 이동부; 및 상기 가공 팁과 상기 전도성 대상물의 접촉을 검출하는 접촉 검출부를 포함한다.

또한, 상기 가공 헤드부는, 상기 샤프트의 상부에서 상기 샤프트의 회전 축과 동일 선상에 위치하며, 상기 샤프트와 전기적으로 접촉되는 접촉부; 및 상기 접촉부와 전기적으로 연결되는 단자대를 더 포함하며, 상기 접촉 검출부는 상기 단자대와 상기 전도성 대상물을 전기적으로 연결하는 접촉 검출 회로; 및 상기 접촉 검출 회로에 제공되는 전원을 포함할 수 있다.

또한, 상기 접촉부는; 상기 샤프트의 상부에 위치하며, 저면이 개방된 공간이 내부에 형성된 하우징; 상기 하우징 내에 위치하며, 선단이 상기 샤프트의 상단과 접촉하는 전도성 재질의 접촉 블록; 및 상기 하우징 내에 위치하며, 상기 접촉 블록에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 접촉 블록은 카본 재질로 제공될 수 있다.

본 발명에 의하면, 3D 가공 장치는 전도성 대상물에 대한 가공 팁의 기준 높이를 정확하게 검출할 수 있고, 기준 높이를 기준으로 전도성 대상물에 직접 3D 가공을 정밀하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 가공 장치를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 접촉부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 가공 장치의 동작 과정을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 가공 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 3D 가공 장치(10)는 전도성 대상물을 3D 가공할 수 있다. 전도성 대상물(10)은 금속 재질의 기판(B) 또는 금속 박막(B1)이 인쇄된 기판(B)일 수 있다.

3D 가공 장치(10)는 가공 헤드부(100), 가공 헤드 이동부(200), 그리고 접촉 검출부(300)를 포함한다.

가공 헤드부(100)는 전도성 대상물(B)을 직접 가공한다. 가공 헤드부(100)는 샤프트(110), 모터(120), 접촉부(130), 단자대(140)를 포함한다.

샤프트(110)는 소정 길이로 제공되며, 모터(120)에 의해 회전가능하다. 샤프트(110)의 선단에는 가공 팁(111)이 결합된다. 가공 팁(111)은 전도성 대상물(B)에 직접 접촉되어 전도성 대상물(B)을 가공한다. 샤프트(110)와 가공 팁(111)은 전도성 재질로 제공된다.

모터(120)는 샤프트(110)를 그 축을 중심으로 회전시킨다.

접촉부(130)는 샤프트(110)의 상부에 위치하며, 샤프트(110)의 회전 축과 동일 선상에 위치한다. 접촉부(130)는 샤프트(110)와 전기적으로 접촉한다.

도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 접촉부를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 접촉부(130)는 하우징(131), 접촉 블록(132), 그리고 스프링(133)을 포함한다.

하우징(131)은 샤프트(110)의 상부에 위치하며, 저면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하우징(131)의 하단은 샤프트(110)의 상단과 소정 거리 이격하여 위치한다. 하우징(131)은 전도성 재질로 제공되며, 상단에 연결 단자(131a)가 제공된다.

접촉 블록(132)은 상단이 하우징(131)의 내부에 위치하고, 하단이 샤프트(110)의 상단과 접촉한다. 접촉 블록(132)은 전도성 재질로 제공된다. 실시 예에 의하면, 접촉 블록(132)은 카본 재질로 제공될 수 있다.

스프링(133)은 하우징(131) 내부에 위치하며, 접촉 블록(132)에 탄성력을 인가한다. 스프링(133)의 탄성력은 샤프트(110)와 접촉 블록(132)의 안정적인 접촉을 돕는다. 스프링(133)의 내부에는 전도성 와이어(134)가 제공될 수 있다. 전도성 와이어(134)는 접촉 블록(132)과 하우징(131)의 연결 단자(131a)를 전기적으로 연결한다.

단자대(140)는 가공 헤드부(100)의 상단에 위치한다. 단자대(140)는 하우징(131)의 연결 단자(131a)와 전기적으로 연결된다.

가공 헤드 이동부(200)는 가공 헤드부(100)를 지지하며, 가공 헤드부(100)를 상하방향으로, 그리고 횡방향으로 이동시킬 수 있다.

접촉 검출부(300)는 가공 팁(111)과 전도성 대상물(B)의 접촉을 검출한다. 접촉 검출부(300)는 접촉 검출 회로(310)와 전원(320)을 포함한다.

접촉 검출 회로(310)는 단자대(140)와 전도성 대상물(B)을 전기적으로 연결하며, 가공 팁(111)과 전도성 대상물(B)의 접촉 여부에 따라 가공 팁(111)과 전도성 대상물(B)에 걸리는 전압 변화를 검출한다.

이하 상술한 3D 가공 장치의 동작 과정에 대해 자세하게 설명한다.

전도성 대상물(B)의 가공에 앞서, 전도성 대상물(B)과 가공 팁(111)의 상대 위치 인식이 요구된다. 전도성 대상물(B)에 대한 가공 팁(111)의 상대 위치가 인식됨으로써, 가공 팁(B)이 정확한 위치 및 깊이에서 전도성 대상물(B)을 가공할 수 있다.

본 발명은 가공 팁(111)의 끝단과 전도성 대상물(B)의 표면이 접촉하는 지점을 기준 높이로 설정하고, 상기 기준 높이를 기준으로 전도성 대상물(B)의 가공 깊이를 산출한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 가공 장치의 동작 과정을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 가공 헤드 이동부(200)에 의해 가동 헤드부(100)가 전도성 대상물(B)의 상부에서 점진적으로 하강한다. 가공 헤드부(100)의 하강은 가공 팁(111)의 끝단과 전도성 대상물(B)이 접촉하는 순간까지 지속된다.

가공 팁(111)의 끝단과 전도성 대상물(B)이 접촉하게 되면, 전도성 대상물(B)과 가공 팁(111), 샤프트(110), 그리고 접촉부(130)가 전기적으로 연결된다. 스프링(133)의 탄성력으로 접촉 블록(132)과 샤프트(110)가 안정적으로 접촉될 수 있다. 접촉 검출 회로(310)는 닫힌 회로로 전환되고, 가공 팁(111)과 전도성 대상물(B)에서 같은 크기의 전압이 검출된다. 접촉 검출 회로(310)에서 검출된 신호는 제어부(미도시)에 전달되며, 제어부는 신호가 검출된 시점의 가공 팁(111)의 위치를 기준 높이로 설정한다.

기준 높이의 설정이 완료되면, 3D 가공 장치(10)는 기준 높이를 기준으로 전도성 대상물(B)을 가공한다. 모터(120)의 구동으로 샤프트(110)와 함께 가공 팁(111)이 고속 회전하면서 전도성 대상물(B)의 표면을 가공한다. 가공 헤드부(100)는 가공 헤드 이동부(200)에 의해 상하방향으로 그리고 수평방향으로 이동하며 전도성 대상물(B)을 가공한다. 접촉 블록(132)은 내구성 및 내마모성이 우수한 카본 재질로 제공되므로, 고속 회전하는 샤프트(110)의 저항을 최소화하며, 전기적 접촉을 안정적으로 유지할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10: 3D 가공 장치
100: 가공 헤드부
110: 샤프트
120: 모터
130: 접촉부
131: 하우징
132: 접촉 블록
133: 스프링
140: 단자대
200: 가공 헤드 이동부
300: 접촉 검출부
310: 접촉 검출 회로
320: 전원

Claims (4)

1. 전도성 대상물을 가공하기 위한 3D 가공 장치에 있어서,
   선단에 가공 팁이 결합된 샤프트와 상기 샤프트를 회전시키기 위한 모터를 갖는 가공 헤드부;
   상기 가공 헤드부를 상하방향으로 이동시키는 가공 헤드 이동부; 및
   상기 가공 팁과 상기 전도성 대상물의 접촉을 검출하는 접촉 검출부를 포함하되,
   상기 가공 헤드부는,
   상기 샤프트의 상부에서 상기 샤프트의 회전 축과 동일 선상에 위치하며, 상기 샤프트와 전기적으로 접촉되는 접촉부; 및
   상기 접촉부와 전기적으로 연결되는 단자대를 더 포함하며,
   상기 접촉 검출부는
   상기 단자대와 상기 전도성 대상물을 전기적으로 연결하는 접촉 검출 회로; 및
   상기 접촉 검출 회로에 제공되는 전원을 포함하며,
   상기 접촉부는;
   상기 샤프트의 상부에 위치하며, 저면이 개방된 공간이 내부에 형성된 하우징;
   상기 하우징 내에 위치하며, 선단이 상기 샤프트의 상단과 접촉하는 전도성 재질의 접촉 블록; 및
   상기 하우징 내에 위치하며, 상기 접촉 블록에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하되,
   상기 가공팁의 끝단과 상기 전도성 대상물의 접촉에 따라 상기 접촉 검출 회로에 검출되는 전압 변화를 통해 상기 가공팁의 기준 높이를 설정하고, 상기 기준 높이를 기준으로 상기 전도성 대상물의 가공 깊이를 산출하는 3D 가공 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 접촉 블록은 카본 재질로 제공되는 3D 가공 장치.

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