KR102269505B1 - 3d 프린팅 장치 - Google Patents

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KR102269505B1
KR102269505B1 KR1020190158275A KR20190158275A KR102269505B1 KR 102269505 B1 KR102269505 B1 KR 102269505B1 KR 1020190158275 A KR1020190158275 A KR 1020190158275A KR 20190158275 A KR20190158275 A KR 20190158275A KR 102269505 B1 KR102269505 B1 KR 102269505B1
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Abstract

본 발명은 하우징; 각각이 노즐부 및 히터를 포함한 복수 개의 노즐 조립체; 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 어느 하나와 분리 또는 체결 가능한 무빙 파지부; 상기 하우징에 형성되어 상기 무빙 파지부를 3축 이동 조작하는 구동부; 및 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나가 거치된 대기 프레임;을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 제1 결합부를 포함하고, 상기 무핑 파지부는 상기 제1 결합부와 자력 결합 가능한 제2 결합부를 포함하며, 상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 어느 하나는 자성체로 형성되고, 상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 나머지 하나는 전자석으로 형성된, 3D 프린팅 장치에 관한 것이다.

Description

3D 프린팅 장치{3D Printing Apparatus}
본 발명의 실시예들은 3D 프린팅 장치에 관한 것이다.
3D 프린팅 장치는 3차원 도면에 따라 기 설정된 입체 형상을 제조하는 장치이다. 이 때, 3D 프린팅 장치는 재료에 따라 FDM방식, 폴리젯 방식, SLS 방식으로 분류될 수 있는데, 특히 FDM 방식은 고체 재료를 이용하고, 폴리젯 방식은 액체 재료를 이용하며, SLS 방식은 파우더 재료를 이용한다.
이 중, FDM 방식은 고체인 플라스틱 재료를 용융시키고 이를 프린팅 베드에 토출함으로써 프린팅 작업을 수행하며, 용융된 플라스틱 재료가 조형판에 점차 적층됨으로써 입체 형상이 제조될 수 있다.
한편, 다양한 색상이나 물성을 가지는 복합 재료의 3차원 제조물을 출력하기 위해서는 상이한 색상 및 물성을 가진 복수 종류의 필라멘트가 교차되며 이용되어야 한다. 하지만, 종래의 3D 프린팅 장치는 단일의 노즐 및 히터에 복수 종류의 필라멘트가 순서대로 교체 삽입되며 프린팅 작업에 이용되었고, 3D 프린팅 작업 간 상이한 물성의 재료 간이 혼합되는 등의 문제가 존재하였다.
또한, 복수 종류의 필라멘트는 용융 온도가 상이한 바, 각 재료 특성에 맞게히터를 가열하고 3D 프린팅 작업에 이용하는 데에 오랜 시간이 소요되며 최종적으로는 3D 프린팅 출력 품질이 저하되는 문제를 야기하였다.
한국공개특허공보 제10-2019-0068071호 (2019.06.18)
본 발명의 실시예들은, 복수 개의 노즐 조립체 중 선택된 어느 하나의 노즐 조립체를 통해 3D 프린팅 작업에 이용하고 나머지 노즐 조립체 중 어느 하나를 교체 사용할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 사용자의 필요에 따라 상호 상이한 물성을 구비한 다종의 재료를 교차 사용할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 노즐 조립체의 결합 및 분리를 용이하게 제어할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 노즐 조립체의 분리 간 구동부에 작용되는 부하 및 진동을 감소시킬 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 노즐 조립체의 결합 유지 간 결합 부위의 발열을 방지할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징; 각각이 노즐부 및 히터를 포함한 복수 개의 노즐 조립체; 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 어느 하나와 분리 또는 체결 가능한 무빙 파지부; 상기 하우징에 형성되어 상기 무빙 파지부를 적어도 2개의 축 방향으로 이동 조작하는 구동부; 및 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나가 거치된 대기 프레임;을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 제1 결합부를 포함하고, 상기 무빙 파지부는 상기 제1 결합부와 자력 결합 가능한 제2 결합부를 포함하며, 상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 어느 하나는 자성체로 형성되고, 상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 나머지 하나는 전자석으로 형성된, 3D 프린터 장치를 제공할 수 있다.
상기 무빙 파지부는 일측으로 돌출 형성된 적어도 두 개의 가이드 핀을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 가이드 핀을 삽입 가능한 적어도 두 개의 가이드 홈을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 가이드 핀이 상기 적어도 두 개의 가이드 홈 내에 삽입됨에 따라 상기 무빙 파지부 및 상기 어느 하나의 노즐 조립체는 기 결정된 구조로 접촉 위치될 수 있다.
상기 무빙 파지부는 기 결정된 각도만큼 회전되는 결속부를 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 결속부가 삽입되는 피결속홈을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 어느 하나는 상기 결속부가 상기 피결속홈 내에 삽입된 상태로 회전됨에 따라 상기 무빙 파지부 측으로 가압 결속될 수 있다.
상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 피결속홈이 형성된 부착블록을 포함하고, 상기 피결속홈은 소정 길이로 연장 형성되고, 상기 결속부는 상기 부착블록의 일측에서 접근하여 상기 피결속홈에 관통 삽입되고, 상기 피결속홈 내에 삽입된 상태로 회전됨에 따라 상기 부착블록의 타측면을 가압 밀착할 수 있다.
상기 대기 프레임은 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각이 대응 거치되는 복수 개의 거치부 포함하고, 상기 복수 개의 거치부 각각은, 상기 하우징 내측으로 돌출 형성된 거치 지지부 및 지면에 평행하게 위치되며 상호 상하 이격된 적어도 2개의 거치 핀을 포함하고, 상기 적어도 2개의 거치 핀은 상기 거치 지지부로부터 상기 거치 지지부의 돌출 방향과 수직인 방향으로 돌출 형성되며, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 적어도 2개의 거치 홀을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 거치 핀이 상기 적어도 2개의 거치 홀 내에 대응 삽입된 상태로 상기 대기 프레임 상에 거치될 수 있다.
상기 3D 프린터 장치는, 상기 구동부 및 상기 무빙 파지부와 연결된 제어부; 및 상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체에 의해 형성된 기 설정된 형상의 제조물이 위치되는 베드부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체와 상기 베드부 간의 이격 거리를 센싱하고, 상기 노즐 조립체는 센싱된 상기 이격 거리를 기초로 높이 오차만큼을 보상하도록 상기 기 설정된 형상의 제조물을 형성할 수 있다.
상기 하우징은 지면에 수직하게 위치된 4개의 측면부재를 포함하고, 상기 3D 프린터 장치는 적어도 2개의 상기 측면부재와 소정 거리 이격 배치된 적어도 2개의 격벽부재를 포함하고, 상기 적어도 2개의 격벽부재 및 상기 적어도 2개의 측면부재 사이에는 구획공간이 형성되며, 상기 구동부의 적어도 일부는 상기 구획공간 내에 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 복수 개의 노즐 조립체 중 선택된 어느 하나의 노즐 조립체를 통해 3D 프린팅 작업에 이용하고 나머지 노즐 조립체 중 어느 하나를 교체 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자의 필요에 따라 상호 상이한 물성을 구비한 다종의 재료를 교차 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐 조립체의 결합 및 분리를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐 조립체의 분리 간 구동부에 작용되는 부하 및 진동을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐 조립체의 결합 유지 간 결합 부위의 발열을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 하우징 내부 구조를 나타낸 도면
도 3은 도 2의 A부분 확대도
도 4는 도 2의 B부분 확대도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 대기 프레임 구조를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 무빙 파지부와 노즐 조립체 간의 제1 분해 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 무빙 파지부와 노즐 조립체 간의 제2 분해 사시도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 하우징(100) 내부 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도이며, 도 4는 도 2의 B부분 확대도이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 하우징(100), 복수 개의 노즐 조립체(200), 무빙 파지부(300). 구동부(400) 및 대기 프레임(500)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 노즐부(241), 히터(242) 및 재료를 노즐부(241) 측으로 압출 구동하는 압출모터(243)를 포함할 수 있다.
또한, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 상호 상이한 물성의 재료와 연결될 수 있고, 무빙 파지부(300)와 체결되어 3D프린팅 작업에 이용될 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각에 연결된 재료는 압출모터(243)에 의해 히터(242) 측으로 이동될 수 있고, 히터(242)에 의해 용융된 재료는 노즐부(241)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상술한 무빙 파지부(300)는 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나와 분리 또는 체결될 수 있고, 구동부(400)는 하우징(100)에 형성되어 무빙 파지부(300)를 적어도 2개의 축 방향으로 이동 조작할 수 있다. 또한, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 적어도 하나는 상술한 대기 프레임(500)에 거치되어 위치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 복수 개의 재료를 교차 선택하며 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 노즐 조립체(200)는 대기 프레임(500)에 거치된 상태로 위치될 수 있고, 무빙 파지부(300)는 구동부(400)에 의해 이동되어 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나와 체결될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나를 제외한 나머지는 대기 프레임(500) 상에 위치될 수 있다. 또한, 상술한 어느 하나의 노즐 조립체(200)와 체결된 무빙 파지부(300)는 구동부(400)에 의해 적어도 2개의 축 방향으로 이동될 수 있고, 무빙 파지부(300)의 이동과 어느 하나의 노즐 조립체(200) 작동으로 3D 프린팅 작업이 수행될 수 있다.
더 구체적으로, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 제1 결합부(210)(도 7에 도시됨)를 포함하고, 무핑 파지부는 제1 결합부(210)와 자력 결합 가능한 제2 결합부(도 6에 도시됨)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 결합부(210) 및 제2 결합부(310) 중 어느 하나는 자성체로 형성될 수 있고, 제1 결합부(210) 및 제2 결합부(310) 중 나머지 하나는 전자석으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 무빙 파지부(300)에 구비된 제2 결합부(310)가 전자석으로 형성될 수 있고, 노즐 조립체(200)에 구비된 제1 결합부(210)는 자성체로 형성될 수 있다.
즉, 무빙 파지부(300)의 제2 결합부(310)는 전류의 인가 여부에 따라 자력을 발생여부를 결정할 수 있고, 제2 결합부(310)에 자력이 발생된 경우 인접한 제1 결합부(210)는 제2 결합부(310)와 자력에 의해 접촉 위치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 상기 구동부(400) 및 상기 무빙 파지부(300)와 연결된 제어부(600) 및 무빙 파지부(300)와 체결된 노즐 조립체(200)에 의해 형성된 기 설정된 형상의 제조물이 위치되는 베드부(700)를 더 포함할 수 있다. 또한, 구동부(400)는 무빙 파지부(300)의 x축 방향 이동을 안내하는 제1 샤프트(410), 무빙 파지부(300)의 y축 방향 이동을 안내하는 제2 샤프트(420) 및 베드부(700)의 z축 방향 이동을 안내하는 제3 샤프트(430)를 포함할 수 있다.
나아가, 구동부(400)는 무빙 파지부(300)를 x축 및 y축 방향으로 이동시키고 베드부(700)를 z축 방향으로 이동시키기 위한 복수 개의 모터부재를 포함할 수 있다. 이 때, x축 및 y축은 지면에 평행한 평면에서 상호 직교하는 축 방향일 수 있고, z축은 지면에 수직한 높이 방향을 의미할 수 있다. 또한, 구동부(400)는 무빙 파지부(300)를 x축 및 y축 중 적어도 일측으로 구동함으로써 무빙 파지부(300)의 x축 및 y축 위치를 제어할 수 있고, 구동부(400)는 베드부(700)의 z축 방향 높이 위치를 제어할 수 있다.
한편, 무빙 파지부(300)의 이동은 이에 한정되지 않고, 구동부(400)가 무빙 파지부(300)를 x축, y축 및 z축 3개의 축 방향으로 제어할 수도 있다. 나아가, 무빙 파지부(300)에 체결된 노즐 조립체(200)는 제어부(600)에 기 설정된 높이 정보를 기초로 기 설정된 형상의 제조물을 형성할 수 있다.
한편, 제어부(600)는 무빙 파지부(300)와 체결된 어느 하나의 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간의 이격 거리를 센싱할 수 있다. 또한, 상술한 어느 하나의 노즐 조립체(200)는 센싱된 이격 거리를 기초로, 높이 오차만큼을 보상하도록 기 설정된 형상의 제조물을 형성할 수 있다.
구체적으로, 무빙 파지부(300)에 체결된 어느 하나의 노즐 조립체(200)를 통한 3D 프린팅 작업 간 제어부(600)에 기 설정된 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간의 높이 정보와 실제 센싱된 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간의 이격 거리가 상이한 경우, 제어부(600)는 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간에 높이 오차가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 노즐 조립체(200)를 통한 3D 프린팅 작업 간 높이 오차에 의해 기 설정된 제조물 형상에 상이한 형상으로 제조되는 등의 제조 오차가 발생할 수 있다. 이 때, 제어부(600)는 상술한 높이 오차에 따른 제조 오차를 보상할 수 있도록 어느 하나의 노즐 조립체(200)의 압출 속도 등을 제어할 수 있고, 베드부(700)에 형성된 제조물은 최초에 기 설정된 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 하우징(100)은 지면에 수직하게 위치된 4개의 측면부재(110)를 포함할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 적어도 2개의 측면부재(110)와 소정 거리 이격 배치된 적어도 2개의 격벽부재(미도시 됨)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 적어도 2개의 격벽부재 및 적어도 2개의 측면부재(110) 사이에는 구획공간이 형성될 수 있고, 구동부(400)의 적어도 일부는 상기 구획공간 내에 위치될 수 있다. 또한, 적어도 2개의 격벽부재 사이에는 상술한 베드부(700)가 위치될 수 있고, 3D 프린팅 작업이 이루어지는 제조공간이 형성될 수 있다.
또한, 상술한 제조공간 내에는 발열부(미도시 됨)가 위치될 수 있고, 발열부는 제조공간 내부의 온도를 기 설정된 온도 이상으로 유지시킬 수 있다. 바람직하게는, 발열부는 제조공간 내부의 온도를 200 내지 300oC로 가열 유지시킬 수 있다.
이를 통해, 3D 프린팅 재료로 엔지니어링 플라스틱을 사용하는 경우에도 제조공간을 고온으로 유지시킬 수 있고, 상이한 물성의 재료 간에도 접착성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 노즐 조립체(200)를 통한 프린팅 작업 간 베드부(700) 상에 형성된 제조물이 건조됨으로써 제조물과 베드부(700)의 접촉면 말단부(테두리 부분)이 말려 올라가는 등의 문제를 방지할 수 있다.
한편, 구동부(400) 중 복수 개의 모터부재는 구획공간 내에 위치될 수 있다. 즉, 무빙 파지부(300) 및 베드부(700) 중 적어도 하나를 구동 조작하기 위한 복수 개의 모터부재는 제조공간과 분리된 구획공간 내에 위치될 수 있고, 제조공간 내부의 고온 환경으로부터 분리될 수 있다. 이를 통해, 발열부에 의한 고온 환경에 의해 복수 개의 모터부재가 파손되거나 성능 저하되는 등의 문제를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 대기 프레임(500) 구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상술한 대기 프레임(500)은 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각이 대응 거치되는 복수 개의 거치부(510) 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 거치부(510)는 어느 하나의 측벽부재에서 하우징(100) 내측으로 돌출 형성될 수 있다. 또한, 복수 개의 거치부(510) 각각은 하우징(100) 내측으로 돌출 형성된 거치 지지부(511) 및 지면에 평행하게 위치되며 상호 상하 이격된 적어도 2개의 거치 핀(512)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 적어도 2개의 거치 핀(512)은 거치 지지부(511)로부터 거치 지지부(511)의 돌출 방향과 수직인 방향으로 돌출 형성될 수 있고, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 적어도 2개의 거치 홀(230)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 적어도 하나는 각각의 노즐 조립체(200)에서 적어도 2개의 거치 핀(512)이 적어도 2개의 거치 홀(230) 내에 대응 삽입됨에 따라 대기 프레임(500) 상에 거치될 수 있다.
이 때, 적어도 2개의 거치 핀(512)의 적어도 2개의 거치 홀(230) 삽입 방향은 후술할 결속부(도 6에 도시됨)의 피결속홈(도 7에 도시됨) 삽입 방향과 상호 직교할 수 있다. 즉, 무빙 파지부(300)와 어느 하나의 거치부(510)에 대기 중인 노즐 조립체(200) 간의 분리 또는 체결 과정 간 결속부(330)와 피결속홈(222) 간의 체결 또는 분리 과정에서 발생되는 외력으로 인해 적어도 2개의 거치 홀(230)이 적어도 2개의 거치 핀(512)에서 밀려나오는 등의 문제를 방지할 수 있다.
나아가, 복수 개의 거치부(510) 각각에 배치된 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각에는 상호 상이한 물성의 재료가 연결될 수 있고, 상술한 제어부(600)에는 복수 개의 거치부(510) 각각에 위치된 노즐 조립체(200)의 연결 재료에 대한 정보가 기 입력될 수 있다. 즉, 제어부(600)에는 복수 개의 거치부(510)에 배치된 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 노즐 조립체(200)에 어떤 물성의 재료가 연결되었는지 기 입력돼 있다. 따라서, 제어부(600)는 3D 프린팅 작업 간 복수 개의 거치부(510) 각각의 위치 인식만으로 어느 하나의 재료와 연결된 노즐 조립체(200)를 무빙 파지부(300)와 체결시킬 수 있고, 선택된 어느 하나의 재료를 3D 프린팅 작업에 이용할 수 있다.
뿐만 아니라, 제어부(600)는 선택된 어느 하나의 재료 물성에 대응하여 체결된 노즐 조립체(200) 내의 히터(242) 가열 온도를 제어할 수 있다. 또한, 선택된 어느 하나의 재료 물성에 따라 상술한 발열부의 가열 온도를 제어할 수 있다. 이를 통해, 제어부(600)는 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 적어도 하나를 교체 사용함과 동시에 재료 물성에 맞는 히터(242) 가열 온도 및 발열부 가열 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간의 제1 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간의 제2 분해 사시도이다.
도 6 및 7을 참조하면, 상술한 무빙 파지부(300)는 무빙블록(340) 및 무빙블록(340)으로부터 일측으로 돌출 형성된 적어도 두 개의 가이드 핀(320)을 포함할 수 있고, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 가이드 핀(320)을 삽입 가능한 적어도 두 개의 가이드 홈(221)을 포함할 수 있다. 이 때, 무빙블록(340)은 후술할 어느 하나의 노즐 조립체(200)의 부착블록(220)과 대면하도록 형성될 수 있고, 적어도 두 개의 가이드 핀(320)이 적어도 두 개의 가이드 홈(221) 내에 삽입됨에 따라 무빙 파지부(300) 및 어느 하나의 노즐 조립체(200)는 기 결정된 구조로 접촉 위치될 수 있다. 즉, 적어도 두 개의 가이드 핀(320) 및 적어도 두 개의 가이드 홈(221)은 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간의 체결 위치를 안내할 수 있다.
또한, 무빙 파지부(300)는 기 결정된 각도만큼 회전되는 결속부(330)를 포함할 수 있고, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 결속부(330)가 삽입되는 피결속홈(222)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나는 결속부(330)가 피결속홈(222) 내에 삽입된 상태로 회전됨에 따라 무빙 파지부(300) 측으로 가압 결속될 수 있다.
즉, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 프린팅 작업에 이용될 노즐 조립체(200)는 결속부(330)가 피결속홈(222) 내에 삽입된 상태로 회전됨에 따라 무빙 파지부(300)에 안정적으로 체결될 수 있다.
구체적으로, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 피결속홈(222)이 형성된 부착블록(220)을 포함할 수 있고, 피결속홈(222)은 소정 길이로 연장 형성될 수 있다. 이 때, 결속부(330)는 무빙 파지부(300)가 이동됨에 따라 부착블록(220)의 일측에서 접근하여 피결속홈(222)에 관통 삽입될 수 있고, 피결속홈(222) 내에 삽입된 상태로 회전되어 부착블록(220)의 타측면을 가압 밀착할 수 있다.
즉, 결속부(330)는 부착블록(220)을 가압 결속할 수 있고, 상술한 제2 결합부(310)에 전류가 인가되지 않는 경우(즉, 전자석이 작동되지 않는 경우)에도 노즐 조립체(200)는 무빙 파지부(300)에 체결된 상태로 위치될 수 있다. 이를 통해, 노즐 조립체(200)의 무빙 파지부(300) 부착 및 체결을 위해 제2 결합부(310)에 전류를 지속적으로 인가하지 않아도 되며, 전류 연속 인가를 통한 발열 등의 문제를 해소할 수 있다.
더 구체적으로, 무빙 파지부(300)는 결속부(330)를 회전시키는 회전조작부(333)를 더 포함할 수 있다. 또한, 결속부(330)는 소정 길이의 실린더 형상으로 형성된 회전몸체(331) 및 회전몸체(331)의 말단에서 직경 방향 양측으로 돌출 형성된 연장돌기(332)를 포함할 수 있다. 이 때, 회전몸체(331)는 회전조작부(333)에 연결되어 회전될 수 있고, 연장돌기(332)는 회전몸체(331)와 함께 동반 회전될 수 있다. 한편, 상술한 피결속홈(222)은 회전몸체(331)에 대응되는 형상으로 형성되어 회전몸체(331)가 관통되는 중앙홈(222a) 및 중앙홈(222a)으로부터 직경 방향 양측으로 연장 형성되고 연장돌기(332)가 관통되는 연장홈(222b)을 포함할 수 있다.
또한, 연장돌기(332)는 회전몸체(331)의 길이보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 이를 통해, 결속부(330)가 부착블록(220)의 일측에서 삽입되어 부착블록(220)의 타측면 외측으로 관통 위치된 경우, 연장돌기(332)는 부착블록(220)의 타측면 외측에 위치될 수 있다. 이 때, 회전조작부(333)의 작동으로 결속부(330)가 회전되는 경우, 연장돌기(332)는 부착블록(220)의 타측면과 밀착될 수 있다.
나아가, 부착블록(220)의 타측의 상술한 피결속홈(222)의 외주연에는 테이퍼면이 형성될 수 있고, 상술한 테이퍼면은 결속부(330)의 회전 방향을 따라 경사지도록 형성될 수 있다. 더 구체적으로, 테이퍼면은 결속부(330)의 회전시 연장돌기(332)가 최초로 접하는 위치에서 기 결정된 각도로 회전되는 위치까지 부착블록(220)의 일측면으로부터의 두께가 점차 증가하는 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 결속부(330)가 피결속홈(222) 내에 관통 삽입되어 회전되는 경우, 연장돌기(332)는 기 결정된 각도만큼 회전될 수 있고, 동시에 연장돌기(332)는 상술한 테이퍼면에 밀착된 상태로 회전되어 부착블록(220)을 무빙 파지부(300) 측으로 가압 결속시킬 수 있다.
한편, 상술한 제1 결합부(210)는 부착블록(220) 상에 위치될 수 있고, 제1 결합부(210)는 부착블록(220)의 일측면으로부터 소정 깊이 함입되어 위치될 수 있다. 또한, 상술한 제2 결합부(310)는 무빙블록(340)으로부터 가이드 핀(320)과 동일한 방향으로 돌출 위치될 수 있다. 즉, 적어도 2개의 가이드 핀(320)이 적어도 2개의 가이드 홈(221) 내에 삽입되는 경우, 상술한 결속부(330)는 피결속홈(222) 내에 대응 삽입되고 제2 결합부(310)는 제1 결합부(210)의 함입 위치로 삽입 접촉될 수 있다.
따라서, 상술한 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 상호 간은 적어도 4개 위치에서 삽입 및 결속되는 바, 상호 체결 위치로의 접촉이 용이하게 유도될 수 있다. 또한, 결속부(330) 및 피결속홈(222) 간의 체결에 더하여, 적어도 2개의 가이드 핀(320) 및 적어도 2개의 가이드 홈(221) 삽입 구조는 지속 유지되는 바, 3D 프린팅 작업 간 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간에 진동 또는 이격 등이 발생하여 프린팅 작업에 오차가 발생하는 등의 문제를 방지할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 3D 프린팅 장치
100 : 하우징
110 : 측면부재
200 : 노즐 조립체
210 : 제1 결합부
220 : 부착블록
221 : 가이드 홈
222 : 피결속홈
222a : 중앙홈
222b : 연장홈
230 : 거치 홀
241 : 노즐부
242 : 히터
243 : 압출모터
300 : 무빙 파지부
310 : 제2 결합부
320 : 가이드 핀
330 : 결속부
331 : 회전몸체
332 : 연장돌기
333 : 회전조작부
340 : 무빙블록
400 : 구동부
410 : 제1 샤프트
420 : 제2 샤프트
430 : 제3 샤프트
500 : 대기 프레임
510 : 거치부
511 : 거치 지지부
512 : 거치 핀
600 : 제어부
700 : 베드부

Claims (7)

  1. 하우징;
    각각이 노즐부 및 히터를 포함한 복수 개의 노즐 조립체;
    상기 복수 개의 노즐 조립체 중 어느 하나와 분리 또는 체결 가능한 무빙 파지부;
    상기 하우징에 형성되어 상기 무빙 파지부를 적어도 2개의 축 방향으로 이동 조작하는 구동부; 및
    상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나가 거치된 대기 프레임;을 포함하고,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 제1 결합부를 포함하고,
    상기 무빙 파지부는 상기 제1 결합부와 자력 결합 가능한 제2 결합부를 포함하며,
    상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 어느 하나는 자성체로 형성되고,
    상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 나머지 하나는 전자석으로 형성되고,
    상기 무빙 파지부는 기 결정된 각도만큼 회전되는 결속부를 포함하고,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 결속부가 삽입되는 피결속홈을 포함하고,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 중 어느 하나는 상기 결속부가 상기 피결속홈 내에 삽입된 상태로 회전됨에 따라 상기 무빙 파지부 측으로 가압 결속되고,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 피결속홈이 형성된 부착블록을 포함하고,
    상기 피결속홈은 소정 길이로 연장 형성되고,
    상기 결속부는 상기 부착블록의 일측에서 접근하여 상기 피결속홈에 관통 삽입되고, 상기 피결속홈 내에 삽입된 상태로 회전됨에 따라 상기 부착블록의 타측면을 가압 밀착하고,
    상기 결속부는 소정 길이의 실린더 형상으로 형성된 회전몸체, 및 상기 회전몸체의 말단에서 직경 방향 양측으로 돌출 형성된 연장돌기를 포함하고,
    상기 피결속홈은 상기 회전몸체에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 회전몸체가 관통되는 중앙홈, 및 상기 중앙홈으로부터 직경 방향 양측으로 연장 형성되고 상기 연장돌기가 관통되는 연장홈을 포함하고,
    상기 부착블록의 타측면의 상기 피결속홈의 외주연에는 테이퍼면이 형성되어 있고, 상기 테이퍼면은 상기 결속부의 회전 방향을 따라 경사지도록 형성되고, 상기 테이퍼면은 상기 결속부의 회전시 상기 연장돌기가 최초로 접하는 위치에서 기 결정된 각도로 회전되는 위치까지 상기 부착블록의 일측면으로부터의 두께가 점차 증가하는 형상으로 형성되어 있는, 3D 프린팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무빙 파지부는 일측으로 돌출 형성된 적어도 두 개의 가이드 핀을 포함하고,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 가이드 핀을 삽입 가능한 적어도 두 개의 가이드 홈을 포함하며,
    상기 적어도 두 개의 가이드 핀이 상기 적어도 두 개의 가이드 홈 내에 삽입됨에 따라 상기 무빙 파지부 및 상기 어느 하나의 노즐 조립체는 기 결정된 구조로 접촉 위치되는, 3D 프린팅 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 대기 프레임은 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각이 대응 거치되는 복수 개의 거치부 포함하고,
    상기 복수 개의 거치부 각각은,
    상기 하우징 내측으로 돌출 형성된 거치 지지부 및
    지면에 평행하게 위치되며 상호 상하 이격된 적어도 2개의 거치 핀을 포함하고,
    상기 적어도 2개의 거치 핀은 상기 거치 지지부로부터 상기 거치 지지부의 돌출 방향과 수직인 방향으로 돌출 형성되며,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 적어도 2개의 거치 홀을 포함하고,
    상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 거치 핀이 상기 적어도 2개의 거치 홀 내에 대응 삽입된 상태로 상기 대기 프레임 상에 거치된, 3D 프린팅 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 3D 프린팅 장치는,
    상기 구동부 및 상기 무빙 파지부와 연결된 제어부; 및
    상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체에 의해 형성된 기 설정된 형상의 제조물이 위치되는 베드부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체와 상기 베드부 간의 이격 거리를 센싱하고,
    상기 노즐 조립체는 센싱된 상기 이격 거리를 기초로 높이 오차만큼을 보상하도록 상기 기 설정된 형상의 제조물을 형성하는, 3D 프린팅 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 지면에 수직하게 위치된 4개의 측면부재를 포함하고,
    상기 3D 프린팅 장치는 적어도 2개의 상기 측면부재와 소정 거리 이격 배치된 적어도 2개의 격벽부재를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 격벽부재 및 상기 적어도 2개의 측면부재 사이에는 구획공간이 형성되며,
    상기 구동부의 적어도 일부는 상기 구획공간 내에 위치된, 3D 프린팅 장치.
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