KR102226935B1

KR102226935B1 - 3d 펜의 독립사용이 가능한 3d 출력 장치

Info

Publication number: KR102226935B1
Application number: KR1020200005402A
Authority: KR
Inventors: 이성경
Original assignee: 이성경
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2021-03-11

Abstract

본 발명은 3D 펜으로 3D 프린터의 노즐 기능을 대체하도록 하되, 특히, 3D 펜의 단독 사용이 가능토록 하여 3D 프린터와 3D 펜을 각각 개별 구비할 필요 없이도 3D 프린터와 3D 펜의 기능을 동시에 제공하며, 또한, 성별, 연령, 전문성을 불문하고, 3D 출력 장치를 이루는 각각의 부재들을 쉽게 분해/조립이 가능토록 하여 휴대의 편의성을 보장하고, 입체 성형물 제작 목적과 더불어 교육용, 취미용 등으로 사용되었을 때에도 효용성을 극대화시킬 수 있는 3D 출력 장치에 관한 것이다.

Description

3D 펜의 독립사용이 가능한 3D 출력 장치{3D printing device capable of using the 3D pen independently}

본 발명은 3D 펜의 독립사용이 가능한 3D 출력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3D 프린터와 3D 펜을 각각 개별 구비할 필요 없이도 3D 프린터와 3D 펜의 기능을 동시에 제공받을 수 있는 3D 출력 장치에 관한 것이다.

삼차원 프린터, 즉 3D 프린터는 플레이트에 연속적으로 물질을 뿌리면서, 적층을 하여 3차원 물체를 만들어내는 부가 제조기이며, 컴퓨터, 센서 등의 신호를 이용하여 입체물을 제작하는 장치로서 다른 부가 제조 기술에 비해 사용하기 편리하고, 확장성이 높아 제조업에서 널리 이용되고 있다.

이러한 3D 프린터는 과거의 경우, 대량생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 같은 용도로 활용되었으나, 최근에는 다품종 소량생산 제품을 중심으로 양산가능한 제품의 성형에도 사용될 수 있는 기술적 기반이 조성되고 있다. 또한, 산업분야를 넘어 개인의 취미활동 등에도 활용될 만큼 확대되었으며, 관련 선행기술도 다수 개시되어 있다.

3D 프린터 기술의 발전에 따라 최근에는 3D 프린터 외 3차원으로 그림을 그리거나 모형물을 형성할 수 있는 3D 펜이 개발되어 등장하고 있으며, 이러한 기술의 예가 대한민국 등록특허공보 제10-1749597호(명칭: 후방 장착형 3Ｄ 프린팅 잉크 카트리지 및 이를 구비한 3Ｄ 프린팅 펜)에 개시되어 있다.

이러한 3D 펜은 사용자가 직접 손으로 조작해야 하기 때문에 3D 프린터 대비 출력 정밀도는 낮지만 부피가 작고 사용이 간단하기 때문에, 교육, 취미용으로도 널리 사용되고 있다.

한편, 종래 보편화된 3D 프린터의 경우, 디지털 모델링에 기초한 신호의 제어 하에 동작하여 성형물을 형성하였기 때문에 사용자가 직접 손으로 자유롭게 조작해 성형물을 형성하는 3D 펜 고유의 감성적 기능을 기대할 수 없다는 사용구조상의 한계가 있었다.

이에 따라, 3D 프린터를 구비하고 있다 하더라도, 3D 펜의 기능을 제공받기 위해서는 3D 펜을 추가적으로 마련해야 하는 비효율적인 문제가 뒤따랐다.

대한민국 등록특허공보 제10-1749597호

본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 3D 펜으로 3D 프린터의 노즐 기능을 대체하도록 하되, 특히, 3D 펜의 단독 사용이 가능토록 하여 3D 프린터와 3D 펜을 각각 개별 구비할 필요 없이도 3D 프린터와 3D 펜의 기능을 동시에 제공할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 성별, 연령, 전문성을 불문하고, 3D 출력 장치를 이루는 각각의 부재들을 쉽게 분해/조립이 가능토록 하여 휴대의 편의성을 보장하고, 입체 성형물 제작 목적과 더불어 교육용, 취미용 등으로 사용되었을 때에도 효용성을 극대화시킬 수 있는 3D 출력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 프레임부; 상기 프레임부의 하부에 배치되며 성형물이 적층되는 스테이지; 상기 프레임부의 상부에 배치되는 장착부; 상기 장착부에 착탈 가능하게 장착되며 필라멘트를 공급받아 입체 성형물을 형성하는 3D 펜; 및 상기 스테이지를 전후 방향으로, 상기 장착부를 상하 방향 및 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 이동부;를 포함하며, 상기 이동부는, 상기 스테이지와 프레임부 사이에 배치되며 상기 스테이지를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 z축 이동부; 상기 장착부가 설치되며, 상기 장착부를 상하 방향으로 왕복 이동시키는 y축 이동부; 및 상기 y축 이동부와 프레임부 사이에 배치되며 상기 y축 이동부를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 x축 이동부;를 포함하며, 상기 3D 펜은 상기 장착부에 장착된 상태에서 상기 이동부에 의해 안내되면서 성형물을 스테이지에 형성하거나, 장착부에서 제거된 상태에서 독립적으로 성형물을 형성하며, 상기 z축 이동부, y축 이동부 및 x축 이동부 각각은, 일측 지지대와 타측 지지대가 일정간격 이격된 채로 서로 마주보고 형성되는 바디; 상기 일측 지지대와 타측 지지대에 상호 연결 설치되는 한 쌍의 레일; 상기 레일과 평행하게 설치되고 외주면에 나선형의 가이드홈이 형성되는 나선축; 상기 나선축을 회전구동시키는 구동모터; 상기 레일에 접속되어 레일을 타고 이동 가능하게 설치되는 가이드블럭; 및 상기 가이드블럭에 고정된 상태에서 상기 가이드홈으로 삽입되어 나선축이 회전되면 가이드홈을 타고 나선축의 축방향을 따라 이동되는 와이어;를 포함하며, 상기 y축 이동부의 가이드블럭에는 장착부가 장착되는 장착구가 형성되며, 상기 와이어는 일단이 상기 가이드블럭에 고정되고 타단은 자유단 형태로 이루어져 가이드홈에 삽입되되 와이어의 타단을 나선축에 반대되는 방향으로 견인시키면 가이드홈에 삽입된 와이어를 가이드홈에서 이격시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임부는, 수직으로 세워진 판재로 이루어지며 상기 y축 이동부가 설치되는 수직프레임; 수평으로 눕혀진 판재로 이루어지며, 상기 z축 이동부가 설치되는 수평프레임; 및 'L'자 형태로 절곡 형성되는 판재로 이루어지며, 상기 수직프레임과 수평프레임을 상호 연결하도록 좌, 우측에 각각 장착되는 한 쌍의 측면프레임;을 포함하며, 상기 수직프레임, 수평프레임 및 측면프레임은 서로 분해시 다단으로 적층 보관 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 수직프레임과 수평프레임의 양 측면에는 복수의 결합돌기가 측면 길이방향을 따라 돌출 형성되고, 상기 측면프레임에는 상기 결합돌기가 관통되는 결합홈이 형성되되 상기 결합돌기는 결합홈을 관통해 측면프레임의 외측으로 연장 돌출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직프레임과 수평프레임에는 이동부의 고정설치를 위한 고정수단이 삽입되는 고정구가 관통 형성되며, 상기 장착부에는 상기 3D 펜의 조작부를 노출시키는 노출창이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 3D 펜으로 3D 프린터의 노즐 기능을 대체하도록 하되, 특히, 3D 펜의 단독 사용이 가능토록 하여 3D 프린터와 3D 펜을 각각 개별 구비할 필요 없이도 3D 프린터와 3D 펜의 기능을 동시에 제공받을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3D 출력 장치의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 3D 출력 장치의 분해구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 3D 출력 장치의 z축 평면을 도시한 도면.
도 4는 도 1에 도시된 3D 출력 장치의 x축 평면을 기준으로 3D 출력 장치의 사용상태를 도시한 도면.
도 5는 독립 사용되는 3D 펜의 사용상태를 예시적으로 도시한 도면.
도 6은 분해된 3D 출력 장치가 보관되는 상태를 예시적으로 도시한 도면.
도 7은 y축 이동부의 외관을 도시한 도면.
도 8은 가이드홈에 삽입되거나 이탈되는 와이어의 동작예시를 설명하기 위한 도면.
도 9a는 나선축의 중심 부분에 가이드블럭이 위치한 상태를 도시한 도면이고 도 9b는 나선축의 끝단 부분에 가이드블럭이 위치한 상태를 도시한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 3D 출력 장치의 전체적인 외관을 도시한 도면이고 도 2는 도 1에 도시된 3D 출력 장치의 분해구성을 개략적으로 도시한 도면이고 도 3은 도 1에 도시된 3D 출력 장치의 z축 평면을 도시한 도면이고 도 4는 도 1에 도시된 3D 출력 장치의 x축 평면을 기준으로 3D 출력 장치의 사용상태를 도시한 도면이고 도 5는 독립 사용되는 3D 펜의 사용상태를 예시적으로 도시한 도면이고 도 6은 분해된 3D 출력 장치가 보관되는 상태를 예시적으로 도시한 도면이고 도 7은 y축 이동부의 외관을 도시한 도면이고 도 8은 가이드홈에 삽입되거나 이탈되는 와이어의 동작예시를 설명하기 위한 도면이고 도 9a는 나선축의 중심 부분에 가이드블럭이 위치한 상태를 도시한 도면이고 도 9b는 나선축의 끝단 부분에 가이드블럭이 위치한 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 3D 출력 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 'L'자 형태의 프레임부(10), 상기 프레임부(10)의 하부에 배치되며 성형물이 적층되는 스테이지(20), 상기 프레임부(10)의 상부에 배치되는 장착부(30), 상기 장착부(30)에 착탈 가능하게 장착되며 필라멘트를 공급받아 입체 성형물을 형성하는 3D 펜(40) 및 상기 스테이지(20)를 전후 방향으로, 상기 장착부(30)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 이동부(TR)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

먼저, 프레임부(10)는 본 발명에 따른 3D 출력 장치의 전체적인 골격을 구성하며 특히, 프레임부(10)를 이루는 각각의 부재들을 서로 분해, 조립시킬 수 있도록 구성된다.

도시하지 않았지만, 프레임부(10)에는 3D 펜(40)으로 공급되는 필라멘트를 거치시키기 위한 원료공급롤이 설치될 수 있으며, 이동부(TR)를 전기적으로 제어하기 위한 제어수단이 설치될 수 있다.

스테이지(20)는 3D 펜(40)으로부터 출력되는 필라멘트를 지지하는 부분으로, 3D 펜(40)으로부터 용융되어 출력되는 원료(필라멘트)가 성형물로서 스테이지(20)에 적층될 수 있다. 성형물의 제작이 완료되면 성형물을 스테이지(20)로부터 제거할 수 있다.

장착부(30)는 이동부로부터 3D 펜(40)을 지지하기 위한 역할을 담당하며, 장착부(30) 자체도 이동부(TR)로부터 분해 구성될 수 있다.

장착부(30)는 3D 펜(40)을 지지할 수 있는 범위 내에서 다양한 설계가 가능하다. 본 실시예에서의 장착부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 3D 펜(40)이 삽입되는 내부가 빈 원통형의 지지부재(31) 및 상기 지지부재(31)의 외면에서부터 외측으로 연장 형성되어 이동부(TR)에 착탈 가능하게 안착되는 고정부재(33)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

상기 장착부(30)에는 상기 3D 펜(40)의 조작부를 노출시키는 노출창(32)이 형성될 수 있는데, 이때 노출창(32)은 지지부재(31)를 관통해 형성될 수 있다. 3D 펜(40)이 지지부재(31)의 내부로 삽입되면 3D 펜(40)이 지지부재(31)에 끼움 결합될 수 있도록 구성됨이 바람직하며, 이를 위해 지지부재(31)의 내주면에 실리콘으로 구성된 논슬립부재를 형성하거나 지지부재(31)의 내부가 하단으로 갈수록 좁아지게 형성함으로써 3D 펜(40)과 지지부재(31) 간의 마찰저항을 증가시키는 구성을 갖출 수 있다.

3D 펜(40)이 지지부재(31)에 삽입되면, 3D 펜(40)의 구동상태를 노출창(32)을 통해 가시적으로 관찰할 수 있다. 예컨대, 3D 펜(40)에는 동작스위치(41), 상태윈도우(42) 등이 마련될 수 있는데, 노출창(32)을 통해 적어도 동작스위치(41), 상태윈도우(42) 중 어느 하나를 노출시킴으로써 외부에서 장착부(30)에 장착된 3D 펜(40)의 구동을 제어하거나 동작상태를 육안으로 확인할 수 있다.

통상적인 3D 프린터의 원료 분사는 제어 신호 하에 구동되는 노즐을 통해 이루어지지만, 본 발명에 따른 3D 출력 장치는 별도 제어 신호를 통해 3D 펜(40)을 동작시키는 구성이 아니라 장착부(30)에 장착된 3D 펜(40)을 독립적으로 구동시켜야 하는 구성이라는 점에서 장착부(30)에 장착된 3D 펜(40)의 동작스위치(41) 또는 상태윈도우(42)를 노출창(32)을 통해 육안으로 확인할 필요성이 있다. 예컨대, 노출창(32)을 배제시킬 경우 장착부(30)에 장착된 3D 펜(40)을 구동조작하기 위해서는 장착부(30)에서 일일이 3D 펜(40)을 착탈시켜야 하는 번거로움이 발생한다.

3D 펜(40)은 공지된 3D 펜(40)의 기술로부터 참조될 수 있으므로 이하 자세한 설명은 생략한다.

이동부(TR)는 제어 수단의 제어 하에 스테이지(20)와 장착부(30)에 장착된 3D 펜(40)을 3축 방향으로 이동시키는 역할을 담당한다. 필요에 따라 이동부(TR)는 제어 수단의 제어 없이 개별 동작될 수 있다.

이동부(TR)는 상기 스테이지(20)와 프레임부(10) 사이에 배치되며 상기 스테이지(20)를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 z축 이동부(50), 상기 장착부(30)가 설치되며, 상기 장착부(30)를 상하 방향으로 왕복 이동시키는 y축 이동부(60) 및 상기 y축 이동부(60)와 프레임부(10) 사이에 배치되며 상기 y축 이동부(60)를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 x축 이동부(70)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

이때, 3D 펜(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 장착부(30)에 장착된 상태에서 상기 이동부에 의해 안내되면서 성형물을 스테이지(20)에 형성하거나, 도 5에 도시된 바와 같이 장착부(30)에서 제거된 상태에서 독립적으로 성형물을 형성할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 3D 출력 장치는 도 4에 도시된 것처럼 일반적인 3D 프린터의 사용상태와 동일하게 사용되거나, 필요에 따라 장착부(30)에서 3D 펜(40)만 분리시켜 3D 펜(40)을 독립적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 3D 출력 장치의 넓은 사용범위를 보장할 수 있다.

보다 구체적으로, 프레임부(10)는, 수직으로 세워진 판재로 이루어지며 상기 y축 이동부(60)가 설치되는 수직프레임(11), 수평으로 눕혀진 판재로 이루어지며, 상기 z축 이동부(50)가 설치되는 수평프레임(14) 및 'L'자 형태로 절곡 형성되는 판재로 이루어지며, 상기 수직프레임(11)과 수평프레임(14)을 상호 연결하도록 좌, 우측에 각각 장착되는 한 쌍의 측면프레임(17)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

수직프레임(11)과 수평프레임(14)은 별도 연결수단 없이 측면프레임(17)에 의해서만 서로 연결 설치되는 것이 바람직하다.

상기 수직프레임(11)과 수평프레임(14)에는 이동부의 고정설치를 위한 체결볼트가 삽입되는 고정구(12,15)가 관통 형성될 수 있고 이동부(TR)에는 상기 고정구(12,15)와 연통되는 연통구(H)가 형성될 수 있다.

상기 고정구(12,15)와 연통구(H)를 상호 관통하도록 체결볼트가 체결되어 프레임부(10) 상에 이동부(TR)가 장착될 수 있다.

프레임부(10)를 구성하는 부재들은 모두 편평한 판재로 이루어지기 때문에 도 6에 도시된 바와 같이 수직프레임(11), 수평프레임(14) 및 측면프레임(17)은 서로 분해시 다단으로 적층 보관 가능하도록 구성될 수 있다. 아울러, 프레임부(10)에서 이동부(TR), 장착부(30), 스테이지(20) 및 3D 펜(40)이 모두 분해 구성됨으로써 휴대 및 이동이 용이하고, 특히, 보관시 점유공간을 최소화시킬 수 있다.

상기 수직프레임(11)과 수평프레임(14)의 양 측면에는 복수의 결합돌기(13,16)가 측면 길이방향을 따라 돌출 형성될 수 있고, 상기 측면프레임(17)에는 상기 결합돌기(13,16)가 관통되는 결합홈(18)이 형성될 수 있다.

수직프레임(11)과 수평프레임(14)을 상호 수직관계로 배치시키고 수직프레임(11)과 수평프레임(14)의 양 측면으로 측면프레임(17)을 배치시켜 결합홈(18)에 결합돌기(13,16)가 삽입되도록 하면 프레임부(10)를 구축할 수 있다. 이때, 상기 결합돌기(13,16)는 결합홈(18)을 관통해 측면프레임(17)의 외측으로 연장 돌출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이 결합돌기(13,16)가 결합홈(18)을 통과해 외측으로 연장 돌출되면 연장 돌출된 결합돌기(13,16)를 3D 펜(40)으로부터 제거된 필라멘트를 감아 보관한하는 용도로 사할 수 있고, 아울러, 수직프레임(11)과 측면프레임(17) 또는 수평프레임(14)과 측면프레임(17) 간의 결합력 증대를 위해 수직프레임(11)과 측면프레임(17) 또는 수평프레임(14)과 측면프레임(17)에 상호 고무줄과 같은 탄성부재(E)를 감게 될 때 인접한 결합돌기(13,16) 사이 공간에 탄성부재(E)를 위치시켜 탄성부재(E)가 쉽게 빠지지지 않도록 구성할 수 있다.

이동부(TR)를 구성하는 z축 이동부(50), y축 이동부(60) 및 x축 이동부(70) 각각은 동일한 구성으로 이루어지되 설치 위치만 차이가 있으므로, 이하, y축 이동부(60)의 구체적인 실시예에 대해서만 자세히 설명하도록 한다.

y축 이동부(60)는 도 7에 도시된 바와 같이 일측 지지대(61a)와 타측 지지대(61b)가 일정간격 이격된 채로 서로 마주보고 형성되는 바디(61), 상기 일측 지지대(61a)와 타측 지지대(61b)에 상호 연결 설치되는 한 쌍의 레일(62), 상기 레일(62)과 평행하게 설치되고 외주면에 나선형의 가이드홈(63a)이 형성되는 나선축(63), 상기 나선축(63)을 회전구동시키는 구동모터(64), 상기 레일(62)에 접속되어 레일(62)을 타고 이동 가능하게 설치되는 가이드블럭(65) 및 상기 가이드블럭(65)에 고정된 상태에서 상기 가이드홈(63a)으로 삽입되어 나선축(63)이 회전되면 가이드홈(63a)을 타고 나선축(63)의 축방향을 따라 이동되는 와이어(66)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

바디(61)는 x축 이동부(70)에 착탈 가능하게 설치될 수 있으며, z축 이동부(50)와 x축 이동부(70)의 바디(61)에는 고정구(12,15)와 연통되는 연통구(H)가 관통 형성될 수 있다. 도시하지 않았지만 상기 고정구(12,15)와 연통구(H)에 체결볼트가 삽입되고, 상기 체결볼트에 너트부재를 체결시킴으로써 이동부(TR)를 프레임부(10) 상에 결합시킬 수 있다.

레일(62)은 일측 지지대(61a)와 타측 지지대(61b)가 마주보는 방향으로 연장 형성되며 가이드블럭(65)은 일측 지지대(61a)와 타측 지지대(61b) 사이에서 레일(62)을 타고 왕복 이동될 수 있다.

가이드블럭(65)에는 장착부(30)의 고정부재(33)가 장착되는 장착구(65a)가 형성될 수 있다.

나선축(63)의 회전력을 전달받아 레일(62)의 연장방향을 따라 직선 이동하기 위해 가이드블럭(65)에는 와이어(66)가 설치될 수 있다.

나선축(63)이 회전하면 나선축(63)의 회전력이 와이어(66)를 통해 가이드블럭(65)으로 전달되어 나선축(63)의 가이드홈(63a)을 타고 가이드블럭(65)이 직선 이동될 수 있다.

와이어(66)는 가이드홈(63a)에 선택적으로 삽입될 수 있다. 와이어(66)가 가이드홈(63a)에 삽입되면 나선축(63)의 회전력에 의해서만 가이드블럭(65)이 이동될 수 있는 구조가 되고, 와이어(66)가 가이드홈(63a)에서 이격되면 가이드블럭(65)과 나선축(63) 사이에 물리적 접촉이 해제되면서 가이드블럭(65)이 레일(62)을 타고 자유롭게 이동될 수 있는 구조가 된다.

이를 위해, 상기 와이어(66)는 도 8에 도시된 바와 같이 일단이 상기 가이드블럭(65)에 고정되고 타단은 자유단 형태로 이루어질 수 있다.

와이어(66)의 일단은 고정축(65b)에 의해 상기 가이드블럭(65)상에 위치 고정될 수 있고, 일단에서부터 호 형태로 절곡 형성되어 타단은 자유단 형태로 구성된다.

이때, 도 8b에 도시된 바와 같이 와이어(66)의 타단을 나선축(63)에 반대되는 방향(화살표 방향)으로 견인시키면 와이어(66)의 타단이 고정축(65b)을 기준으로 회동되면서 가이드홈(63a)에 삽입된 와이어(66)를 가이드홈(63a)에서 선택적으로 이격시킬 수 있게 된다.

와이어(66)를 가이드홈(63a)에서 이격시키게 되면 전술한 바와 같이 가이드블럭(65)과 나선축(63) 사이에 물리적 접촉이 해제되면서 가이드블럭(65)이 레일(62)을 타고 자유롭게 이동될 수 있는 구조가 된다.

3D 출력 장치를 구성하는 구성들을 분해시킨 후 안전한 보관 및 이동을 위해서는 이동부의 가이드블럭(65)을 한 쪽 방향으로 정렬시키는 것이 중요하다. 만일, z축 이동부(50),y축 이동부(60) 및 x축 이동부(70)의 가이드블럭(65) 위치가 서로 제각각으로 정렬되거나, 특히, 도 9a에 도시된 바와 같이 가이드블럭(65)이 나선축(63)의 길이방향 중심 부분 쯤에 위치하게 될 경우, 3D 출력 장치를 이동시키는 과정에서 가이드블럭(65)에 가해지는 외충격이 나선축(63)의 휨변형을 일으키는 외력으로 쉽게 작용하고, 나아가 나선축(63)의 휨변형에 의해 가이드블럭(65)의 직선 이동을 보장받을 수 없게 되는 문제점이 발생될 우려가 크다.

그리하여, 3D 출력 장치의 보관 또는 이동시 가이드블럭(65)을 도 9b에 도시된 바와 같이 나선축(63)의 끝단 방향에 밀착시켜 보관하여야 나선축(63)의 휨변형을 방지할 수 있는데, 이를 위해선 3D 출력 장치의 사용 후 가이드블럭(65)의 위치가 미정렬된 상태의 이동부 구동모터(64)를 구동시켜 나선축(63)을 특정 방향으로 회전시킨 뒤 가이드블럭(65)을 나선축(63)의 끝단 방향으로 정렬시켜야 하는 번거로운 과정이 요구된다.

그러나, 본 발명은 가이드블럭(65)의 위치를 변경시키기 위해 구동모터(64)를 구동시킬 필요 없이도 와이어(66)의 타단을 나선축(63)에 반대되는 방향으로 견인시키면 가이드홈(63a)에 삽입된 와이어(66)를 가이드홈(63a)에서 이격시킬 수 있고, 이와 동시에 나선축(63)에 구속된 가이드블럭(65)의 위치가 해제되면서 가이드블럭(65)을 도 9b에 도시된 화살표 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있게 된다.

가이드블럭(65)의 위치가 이동되면 와이어(66)를 다시 가이드홈(63a)에 삽입시킴으로써 가이드블럭(65)의 위치를 고정시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 3D 출력 장치는 보관 또는 이동을 위해 이동부(TR)를 분해하였을 때 와이어(66)의 단순 조작만으로 가이드블럭(65)의 위치를 손쉽게 조절할 수 있다.

정리하면, 본 발명은 3D 펜으로 3D 프린터의 노즐 기능을 대체하도록 하되, 특히, 3D 펜의 단독 사용이 가능토록 하여 3D 프린터와 3D 펜을 각각 개별 구비할 필요 없이도 3D 프린터와 3D 펜의 기능을 동시에 제공할 수 있으면서도, 성별, 연령, 전문성을 불문하고, 3D 출력 장치를 이루는 각각의 부재들을 쉽게 분해/조립이 가능토록 하여 휴대의 편의성을 보장하고, 입체 성형물 제작 목적과 더불어 교육용, 취미용 등으로 사용되었을 때에도 효용성을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 프레임부 20: 스테이지
30: 장착부 40: 3D 펜
50: z축 이동부 60: y축 이동부
70: x축 이동부

Claims

프레임부;
상기 프레임부의 하부에 배치되며 성형물이 적층되는 스테이지;
상기 프레임부의 상부에 배치되는 장착부;
상기 장착부에 착탈 가능하게 장착되며 필라멘트를 공급받아 입체 성형물을 형성하는 3D 펜; 및
상기 스테이지를 전후 방향으로, 상기 장착부를 상하 방향 및 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 이동부;를 포함하며,
상기 이동부는,
상기 스테이지와 프레임부 사이에 배치되며 상기 스테이지를 전후 방향으로 왕복 이동시키는 z축 이동부;
상기 장착부가 설치되며, 상기 장착부를 상하 방향으로 왕복 이동시키는 y축 이동부; 및
상기 y축 이동부와 프레임부 사이에 배치되며 상기 y축 이동부를 좌우 방향으로 왕복 이동시키는 x축 이동부;를 포함하며,
상기 3D 펜은 상기 장착부에 장착된 상태에서 상기 이동부에 의해 안내되면서 성형물을 스테이지에 형성하거나, 장착부에서 제거된 상태에서 독립적으로 성형물을 형성하며,
상기 z축 이동부, y축 이동부 및 x축 이동부 각각은,
일측 지지대와 타측 지지대가 일정간격 이격된 채로 서로 마주보고 형성되는 바디;
상기 일측 지지대와 타측 지지대에 상호 연결 설치되는 한 쌍의 레일;
상기 레일과 평행하게 설치되고 외주면에 나선형의 가이드홈이 형성되는 나선축;
상기 나선축을 회전구동시키는 구동모터;
상기 레일에 접속되어 레일을 타고 이동 가능하게 설치되는 가이드블럭; 및
상기 가이드블럭에 고정된 상태에서 상기 가이드홈으로 삽입되어 나선축이 회전되면 가이드홈을 타고 나선축의 축방향을 따라 이동되는 와이어;를 포함하며,
상기 y축 이동부의 가이드블럭에는 장착부가 장착되는 장착구가 형성되며,
상기 와이어는 일단이 상기 가이드블럭에 고정되고 타단은 자유단 형태로 이루어져 가이드홈에 삽입되되 와이어의 타단을 나선축에 반대되는 방향으로 견인시키면 가이드홈에 삽입된 와이어를 가이드홈에서 이격시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 펜의 독립사용이 가능한 3D 출력 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 프레임부는,
수직으로 세워진 판재로 이루어지며 상기 y축 이동부가 설치되는 수직프레임;
수평으로 눕혀진 판재로 이루어지며, 상기 z축 이동부가 설치되는 수평프레임; 및
'L'자 형태로 절곡 형성되는 판재로 이루어지며, 상기 수직프레임과 수평프레임을 상호 연결하도록 좌, 우측에 각각 장착되는 한 쌍의 측면프레임;을 포함하며,
상기 수직프레임, 수평프레임 및 측면프레임은 서로 분해시 다단으로 적층 보관 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 펜의 독립사용이 가능한 3D 출력 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 수직프레임과 수평프레임의 양 측면에는 복수의 결합돌기가 측면 길이방향을 따라 돌출 형성되고, 상기 측면프레임에는 상기 결합돌기가 관통되는 결합홈이 형성되되 상기 결합돌기는 결합홈을 관통해 측면프레임의 외측으로 연장 돌출되는 것을 특징으로 하는 3D 펜의 독립사용이 가능한 3D 출력 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 수직프레임과 수평프레임에는 이동부의 고정설치를 위한 고정수단이 삽입되는 고정구가 관통 형성되며,
상기 장착부에는 상기 3D 펜의 조작부를 노출시키는 노출창이 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 펜의 독립사용이 가능한 3D 출력 장치.