KR102336822B1 - Unit block arrangement apparatus and method for mamufacturing 3D shape - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단위블록을 부분적으로 접합 및 적층하여 3차원 형상을 제작할 때 성형틀 내에 상기 단위블록을 정위치에 적층 배열시켜 주는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for arranging unit blocks for producing a three-dimensional shape, which stacks and arranges the unit blocks in a fixed position in a mold when manufacturing a three-dimensional shape by partially bonding and laminating unit blocks.
일반적으로 3D 프린터를 이용한 3차원 형상 제작기술은 3차원 형상을 단위 평면으로 나누고 각 평면마다 액상 원료를 UV 조사로 경화시키거나 분말 또는 필라멘트 형태의 원료를 레이저와 같은 열원으로 용융시켜 적층하는 방식을 따른다.In general, the three-dimensional shape production technology using a 3D printer divides the three-dimensional shape into unit planes and hardens the liquid raw material with UV irradiation for each plane, or melts the raw material in the form of powder or filament with a heat source such as a laser and laminates it. follow
그러나, 이와 같은 3D 프린터를 이용한 3차원 형상 제작기술은 3축 이동이 가능한 구동부가 3차원 형상의 전산모델링 데이터를 따라 이동하면서 자동으로 정밀 형상을 만들어가는 장점은 있으나, 점 단위나 면 단위의 인쇄를 반복적으로 수행하여 형상을 만드는 방식이기 때문에 3차원 모형이 자동차나 선박 등에 사용되는 대형 구조물 또는 주택 등일 경우 형상 제작에 소요되는 시간 및 에너지 소모가 과도해지는 문제점이 있었다.However, the 3D shape production technology using such a 3D printer has the advantage of automatically creating a precise shape while the driving unit capable of 3-axis movement moves along with the 3D shape computational modeling data, but printing in point units or plane units Since it is a method to create a shape by repeatedly performing
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인에 의해 국내등록특허 제10-1722979호를 통해 제안된 "3차원 형상의 제작방법"이 알려져 있다.In order to solve this problem, "a method of manufacturing a three-dimensional shape" proposed by the present applicant through Korean Patent No. 10-1722979 is known.
상기 3차원 형상의 제작방법은 성형틀의 테두리 내부에 단위블록을 한 층씩 평면으로 배열되도록 단계적으로 공급하여 적층하되, 각 적층 단계마다 공급된 단위블록 중 제작하고자 하는 3차원 형상을 구성하는 단위블록들만을 서로 부분적으로 접합시켜 단위블록 결합체를 형성한 다음, 성형틀을 제거하고 상기 단위블록 결합체에 포함되지 않은 비접합 단위블록들을 제거하는 방식으로 이루어진다.In the manufacturing method of the three-dimensional shape, the unit blocks are supplied in stages so that they are arranged in a plane layer by layer inside the frame of the forming frame and stacked, and unit blocks constituting the three-dimensional shape to be manufactured among the unit blocks supplied for each stacking step It is made in such a way that the unit blocks are partially bonded to each other to form a unit block assembly, then the mold is removed and non-bonded unit blocks not included in the unit block assembly are removed.
이와 같은 3차원 형상의 제작방법은 미리 정해진 체적을 가진 단위블록체를 부분 접합하여 3차원 형상을 성형하는 방식이기 때문에 점 단위 또는 면 단위로 원재료를 경화시키거나 용용시켜 형상을 만들어 가는 종래방식에 비하여 대형의 3차원 형상의 제작에 소요되는 시간 및 에너지를 현저히 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.Since the manufacturing method of such a three-dimensional shape is a method of forming a three-dimensional shape by partially bonding unit blocks having a predetermined volume, it is different from the conventional method of making a shape by hardening or melting raw materials in units of points or planes. Compared to that, there is an advantage in that the time and energy required for the production of a large three-dimensional shape can be significantly reduced.
그러나, 상기한 3차원 형상의 제작방법은 적층되는 단위블록들 중 어느 하나라도 정위치에 배열되어 있지 아니하게 되면 구현하고자 하는 형상을 크게 벗어나게될 뿐만 아니라 구조적 강도상에 큰 결함이 발생되기 때문에 단위블록의 공급 및 배열의 정확성은 반드시 보장되어야 하며, 이로 인하여 부득이 원료공급부가 3차원으로 이동하면서 성형틀 내에 수 많은 단위블록들을 하나씩 순차적으로 공급할 수 밖에 없어 단위블록을 공급하는데 지나치게 많은 시간이 소요되는 문제를 가진다.However, in the above-described method for manufacturing a three-dimensional shape, if any one of the stacked unit blocks is not arranged in the correct position, the desired shape is greatly deviated as well as a large defect in structural strength occurs. Accuracy of supply and arrangement must be guaranteed, and for this reason, as the raw material supply unit moves in three dimensions, it has no choice but to supply numerous unit blocks one by one in the forming mold, which takes too much time to supply the unit blocks. have
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 성형틀 내에 단위블록들을 신속하고 정확하게 정위치에 공급 및 배열할 수 있는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for arranging unit blocks for three-dimensional shape production, which can supply and arrange unit blocks in a mold to the right position quickly and accurately.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치는 작업대와 상기 작업대의 상부에 설치된 성형틀과 상기 작업대 상부에 설치되어 X,Y,Z의 3축 방향으로 이동하면서 상기 성형틀 내부로 단위블록을 한 층씩 평면으로 적층 배열하는 단위블록 공급부를 구비함과 아울러, 상기 단위블록 공급부가 상기 성형틀 상부에 위치되는 본체와, 단위블록이 통과하는 단위블록 통과공들이 일정간격을 두고 형성되며 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 성형틀의 내부로 단위블록을 공급하는 하판과, 상기 단위블록 통과공들에 일대일로 대응되는 제1단위블록 수용공들을 가지며 상기 하판의 상부에서 수평으로 왕복 이동하면서 상기 제1단위블록 수용공에 수용된 단위블록을 상기 하판의 단위블록 통과공으로 공급해 주는 중간이동판을 포함한다.In order to achieve the above object, the unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape of the present invention is installed on a work bench, a forming mold installed on the upper part of the work bench, and the upper part of the work table while moving in the three-axis directions of X, Y, and Z. A unit block supply unit for stacking and arranging unit blocks in a plane layer by layer inside the molding die, and a body in which the unit block supply unit is positioned above the molding die, and the unit block passing holes through which the unit block passes are spaced at regular intervals is formed with a lower plate installed inside the main body to supply the unit block to the inside of the mold, and has first unit block receiving holes corresponding one-to-one to the unit block passing holes, and is horizontally positioned at the upper part of the lower plate. and a middle moving plate for supplying the unit block accommodated in the first unit block receiving hole to the unit block passing hole of the lower plate while reciprocating.
또한, 상기 중간이동판의 상부에는 제1단위블록 수용공에 일대일로 대응되는 제2단위블록 수용공들이 형성된 상판이 더 구비될 수 있다.In addition, an upper plate having second unit block accommodating holes corresponding to the first unit block accommodating holes one-to-one may be further provided on the upper portion of the intermediate moving plate.
이 경우, 상기 상판은 수평으로 왕복이동하도록 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the upper plate is preferably configured to reciprocate horizontally.
한편, 상기 작업대에는 관통공이 형성되고, 상기 성형틀은 상기 관통공을 감싸도록 작업대의 상부에 고정된 가장자리부와, 상기 관통공과 연통되도록 작업대의 하부에 설치된 가이드 함체와, 상기 가이드 함체의 내부를 따라 단계적으로 하강하면서 상기 단위블록 공급부로부터 공급되는 단위블록이 적층 배열되는 바닥면으로 구성될 수 있다.On the other hand, a through hole is formed in the workbench, and the forming frame has an edge portion fixed to the upper portion of the workbench to surround the through hole, a guide housing installed on the lower portion of the workbench to communicate with the through hole, and the inside of the guide housing It may be composed of a bottom surface in which the unit blocks supplied from the unit block supply unit are stacked and arranged while descending in stages.
아울러, 상기 성형틀의 바닥면에는 정삼각배열 형태를 이루도록 일정간격으로 단위블록 안착홈들이 형성되며, 상기 단위블록 통과공과 제1단위블록 수용공은 각각 상기 단위블록 안착홈들의 x축 간격에 대하여 n1 배수 및 y축 간격에 대하여 n2 배수 큰 간격으로 형성될 수 있다.In addition, unit block seating grooves are formed at regular intervals to form an equilateral triangular arrangement on the bottom surface of the molding frame, and the unit block passing hole and the first unit block receiving hole are each with respect to the x-axis spacing of the unit block seating grooves It may be formed at an interval that is a multiple of n1 and an interval that is a multiple of n2 with respect to the interval of the y-axis.
아울러, 상기 하판의 저면에는 상기 단위블록 안착홈에 대응되는 피난홈이 형성될 수 있다.In addition, an evacuation groove corresponding to the unit block seating groove may be formed on the lower surface of the lower plate.
또한, 상기 제1단위블록 수용공들은 각각 단일의 단위블록만 수용할 수 있도록 단위블록과 동일한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the first unit block accommodating holes are formed at the same height as the unit block to accommodate only a single unit block, respectively.
한편, 상기 작업대 상부에는 X,Y의 2축 방향으로 수평이동하면서 상기 성형틀 내부에 배열된 단위블록에 접합력을 부여하는 접합유닛이 설치될 수 있다.On the other hand, a bonding unit for applying bonding force to the unit blocks arranged inside the forming frame while horizontally moving in the X and Y two-axis directions may be installed on the upper portion of the workbench.
그리고 본 발명의 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법은 인접하는 세개의 단위블록들이 정삼각 형태를 이루도록 복수의 단위블록이 성형틀에 평면 배열되는 홀수층 배열단계와, 인접하는 세개의 단위블록들이 정삼각 형태를 이루도록 복수의 단위블록이 상기 홀수층의 상부에 평면 배열되는 짝수층 배열단계를 포함한다.And the method for arranging unit blocks for producing a three-dimensional shape of the present invention comprises an odd-numbered layer arrangement step in which a plurality of unit blocks are arranged in a plane on a mold so that the adjacent three unit blocks form an equilateral triangle, and the three adjacent unit blocks are and an even-numbered layer arranging step in which a plurality of unit blocks are planarly arranged on top of the odd-numbered layers to form an equilateral triangle.
이 경우, 상기 홀수층 배열단계는 x축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n1 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 단위블록들을 공급하고, y축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n2 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 단위블록들을 공급하여 이루어질 수 있다.In this case, the odd-numbered layer arranging step supplies unit blocks multiple times at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction, and unit blocks multiple times at intervals of n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction. This can be done by supplying blocks.
또한, 상기 짝수층 배열단계는 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에서 x축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n1 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 공급하고, 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에서 y축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n2 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 공급하여 이루어질 수 있다.In addition, in the even-numbered layer arranging step, a plurality of times are supplied at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit block in the x-axis direction between the unit blocks arranged in the odd-numbered layers, and the y-axis is provided between the unit blocks arranged in the odd-numbered layers. It may be made by supplying it a plurality of times at intervals of n2 multiples of the diameter of the unit block in the direction.
한편, 상기 홀수층 배열단계 이후에, 홀수층에 배열된 단위블록 중 제작하고자 하는 3차원 형상을 구성하는 단위블록들끼리 접합시키는 단위블록 접합단계와, 상기 성형틀의 바닥면이 일정높이 하강하는 성형틀 바닥면 하강단계를 거치도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, after the odd-numbered layer arrangement step, the unit block bonding step of bonding the unit blocks constituting the three-dimensional shape to be manufactured among the unit blocks arranged in the odd-numbered layer to each other, and the bottom surface of the molding frame is lowered to a certain height. It is preferable to pass the lowering step of the bottom surface of the molding die.
또한, 상기 홀수층 배열단계는 x축 방향으로 단위블록의 직경의 n1 배수 간격 및 y축 방향으로 단위블록의 직경의 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제1단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제2단계와, 단위블록의 직경만큼 60˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제3단계와, -x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제4단계를 포함할 수 있다.In addition, the odd-numbered layer arranging step includes a first step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction and n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction, and unit blocks in the x-axis direction. A second step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movements n1-1 times by the diameter of , may include a fourth step of supplying the unit block at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit block in the -x-axis direction.
이 경우, 상기 4단계 이후에 홀수층의 모든 단위블록의 배열이 완료될 때까지, y축 방향으로 단위블록의 직경만큼 60˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제5단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제6단계와, y축 방향으로 단위블록의 직경만큼 120˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제7단계와, -x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제8단계를 반복 실시할 수 있다.In this case, after step 4, the fifth step of supplying unit blocks at intervals of n2 multiples by moving in the y-axis direction as much as the diameter of the unit blocks in the y-axis direction until the arrangement of all unit blocks in the odd-numbered layer is completed; , a sixth step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit block in the x-axis direction, and moving in the y-axis direction by 120˚ by the diameter of the unit block to multiply by n2 The seventh step of supplying the unit blocks at intervals and the eighth step of supplying the unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating the horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit block in the -x-axis direction may be repeated.
또한, 상기 짝수층 배열단계는 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 x축 방향으로 단위블록의 직경의 n1 배수 간격 및 y축 방향으로 단위블록의 직경의 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제1-1단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록들을 공급하는 제2-1단계와, 120˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동한 후 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제3-1단계와, -x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제4-1단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of arranging even-numbered layers comprises supplying unit blocks at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction and n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction between unit blocks arranged in odd-numbered layers. Step 1-1 and step 2-1 of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit block in the x-axis direction, and moving by the diameter of the unit block in the 120˚ direction After step 3-1 of supplying the unit blocks at intervals of n2 multiples between the unit blocks arranged in the odd-numbered layer, the horizontal movement is repeated n1-1 times by the diameter of the unit block in the -x-axis direction. A step 4-1 of supplying the unit blocks at intervals of n1 multiples between the arranged unit blocks may be included.
이 경우, 상기 4-1단계 이후에 모든 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 단위블록이 안착될 때까지, 60˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동하여 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제5-1단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제6-1단계와, 120˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동한 후 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제7-1단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제8-1단계를 반복 실시할 수 있다.In this case, after step 4-1, until the unit blocks are seated between the unit blocks arranged in all odd-numbered layers, the unit blocks are moved in the 60˚ direction by the diameter of the unit blocks arranged in the odd-numbered layers. Step 5-1 of supplying unit blocks at intervals of n2 multiples, and repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit blocks in the x-axis direction, unit blocks at intervals of n1 multiples between unit blocks arranged in odd-numbered layers Step 6-1 of supplying the unit blocks, the step 7-1 of supplying unit blocks at intervals of n2 multiples between the unit blocks arranged in odd-numbered layers after moving as much as the diameter of the unit blocks in the 120° direction, and the x-axis Step 8-1 of supplying the unit blocks at intervals of n1 multiples between the unit blocks arranged in odd-numbered layers while repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit blocks in the direction may be repeated.
상기와 같이 구성된 본 발명은 중간이동판이 왕복이동하면서 하판에 형성된 다수의 단위블록 통과공들을 통해 단위블록을 성형틀 내부에 일정간격으로 공급하도록 구성되어 있기 때문에 성형틀 전구간에 걸쳐 단위블록을 하나씩 공급하여 배열하던 종래에 비하여, 단지 몇차례의 반복수행만으로 성형틀 전구간에 걸쳐 단위블록을 정위치에 신속하게 적층 및 배열시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention configured as described above is configured to supply the unit blocks to the inside of the forming die at regular intervals through a plurality of unit block passing holes formed in the lower plate while the intermediate moving plate reciprocates. There is an effect that can quickly stack and arrange the unit blocks in place over the entire length of the molding frame by performing only a few repetitions, compared to the conventional arrangement.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치의 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치를 구성하는 하판의 상면과 저면을 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치를 구성하는 단위블록 공급부가 단위블록을 성형틀에 공급하는 과정을 순서대로 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 성형틀에 단위블록 홀수층이 배열되는 과정을 순서대로 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 단위블록이 접합되는 상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 단위블록 짝수층이 배열되는 과정을 순서대로 나타내는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 제작하고자 하는 3D 제작물의 상단 높이까지 단위블록의 배열이 완료된 상태를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 3D 제작물의 제작이 완료된 상태를 나타내는 도면.1 is a plan view of a unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape according to the present invention.
Figure 2 is a front view of the unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape according to the present invention.
3 is a plan view showing the upper surface and the lower surface of the lower plate constituting the unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape according to the present invention.
4 is a cross-sectional view sequentially illustrating a process in which a unit block supply unit constituting a unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape according to the present invention supplies the unit block to a molding die.
5 is a view sequentially illustrating a process in which odd-numbered layers of unit blocks are arranged in a mold according to the method for arranging unit blocks for producing a three-dimensional shape according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a state in which the unit blocks are joined according to the method for arranging the unit blocks for producing a three-dimensional shape according to the present invention.
7 is a view sequentially illustrating a process in which even-numbered layers of unit blocks are arranged according to the method for arranging unit blocks for producing a three-dimensional shape according to the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a state in which the arrangement of the unit blocks to the top height of the 3D product to be manufactured according to the method for arranging the unit blocks for manufacturing a three-dimensional shape according to the present invention is completed.
9 is a view showing a state in which the production of a 3D product is completed according to the method for arranging unit blocks for manufacturing a 3D shape according to the present invention.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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.Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims are based on the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe his invention. It must be interpreted with a corresponding meaning and concept.
아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.In addition, the terms or words used in the specification and claims are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 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.For example, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as “comprises” or “comprising” or “having” are intended to designate the presence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In addition, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" another part, but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "under" another part, this includes not only cases where it is "directly under" another part, but also a case where another part is in between.
아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms including an ordinal number, such as "first", "second", etc. used herein may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms, and the terms are It is used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.Hereinafter, in describing an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, the same reference numerals are used for the same components, and only different parts are mainly described so as not to overlap as much as possible for clarity.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치의 정면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치는 작업대(100)와, 상기 작업대(100)의 상부에 설치된 성형틀(200)과, 상기 작업대(100) 상부에 설치되어 X,Y,Z의 3축 방향으로 이동하면서 상기 성형틀(200) 내부로 단위블록(B)을 한 층씩 평면으로 적층 배열하는 단위블록 공급부(300)를 기본적으로 구비한다.1 is a plan view of a unit block arranging apparatus for producing a three-dimensional shape according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of an apparatus for arranging a unit block for producing a three-dimensional shape according to the present invention. The unit block arrangement device for shape production includes a
본 실시예서의 단위블록(B)은 적층시 안정성이 가장 우수한 동일직경의 구 형태로 이루어진 것을 예를 들어 설명하고 도시하나 이에 한정될 필요는 없고 필요에 따라서는 사면체, 오면체, 육면체 등과 같은 다면체 형상으로 구성될 수도 있다.The unit block (B) in this embodiment is described and illustrated for example that it is made in the form of a sphere of the same diameter, which has the best stability during lamination, but is not limited thereto. may consist of
아울러, 상기 단위블록(B)은 금속, 합성수지, 초콜렛, 목재, 시멘트, 벽돌, 점토 등과 같이 다양한 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the unit block (B) may be made of various materials such as metal, synthetic resin, chocolate, wood, cement, brick, clay, and the like.
상기 성형틀(200)은 작업대(100)의 상부에 고정된 가장자리부(210)와, 작업대(100)의 하부에 설치된 가이드 함체(220)와, 상기 가이드 함체(220)의 내부를 따라 단계적으로 하강하면서 상기 단위블록 공급부(300)로부터 공급되는 단위블록(B)이 적층 배열되는 바닥면(230)으로 분리 구성된다.The forming
이 경우, 상기 작업대(100)에는 관통공(110)이 형성되며, 상기 가장자리부(210)는 상기 관통공(110)을 감싸도록 작업대(100)의 상부에 고정되며, 상기 바닥면(230)은 작업대(100)의 하부에 설치된 승강유닛(240)을 통해 상기 가이드 함체(220)의 내부에서 승강가능하게 설치된다. 상기 바닥면(230)은 작업대(100)에 형성된 관통공(110)의 내측에서 대기하게 되며, 단위블록(B) 적층시 단계적으로 하강하면서 가이드 함체(220)의 내부로 진입하게 된다.In this case, a through
상기 성형틀(200)의 바닥면(230)에는 단위블록 공급부(300)로부터 공급되는 단위블록(B)들이 유동되지 않고 정확한 위치에 안착될 수 있도록 단위블록 안착홈(231)들이 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the unit
상기 단위블록 안착홈(231)들은 가장 안정된 배열구조로 알려진 삼각배열 구조를 이루며 x축 방향과 y축 방향을 따라 연속적으로 형성된다.The unit
이 경우, 단위블록 안착홈(231)은 단위블록(B)들이 동일직경의 구 형태로 이루어진 것을 고려하여 단위블록(B)의 직경과 동일한 간격으로 상호간에 60˚를 이루는 정삼각배열 구조를 이루도록 형성된다.In this case, the unit
아울러, 단위블록(B)이 적층될 때, 짝수층이 홀수층을 기준으로 x축 방향과 y축 방향으로 단위블록(B)의 반지름에 해당하는 거리만큼 어긋나게 적층되는 것을 고려하여 상기 바닥면(230)에는 단위블록 안착홈(231)이 형성된 구역의 가장자리로부터 단위블록(B)의 반지름에 해당하는 거리만큼 y축 방향으로 이격된 여유부(232)를 갖는다.(도 7참조)In addition, when the unit block (B) is stacked, considering that the even-numbered layers are stacked shifted by a distance corresponding to the radius of the unit block (B) in the x-axis direction and the y-axis direction with respect to the odd-numbered layers, the bottom surface ( 230) has a
한편, 상기 작업대(100)의 상부에는 단위블록 공급부(300)를 x,y,z축 방향으로 이송시키기 위한 이송유닛(400)이 구비된다.Meanwhile, a
상기 이송유닛(400)은 단위블록 공급부(300)를 z축으로 이송시키는 수직실린더(410)와, 상기 수직실린더(410)를 y축으로 이송시키는 제1이송레일(420)과, 상기 제1이송레일(420)을 x축으로 이송시키는 제2이송레일(430)로 구성될 수 있다.The
본 실시예에서는 상기 제1이송레일(420) 및 제2이송레일(430)이 각각 볼스크류와 구동모터를 통해 이송력을 부여받도록 구성하였으나, 이에 국한될 필요 없이 다양한 방식으로 이송력을 부여받도록 구성될 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the
한편, 상기 단위블록 공급부(300)는 성형틀(200) 상부에 위치되는 본체(310)와, 상기 본체(310) 내부에 수평되게 설치된 하판(320)과 중간이동판(330)으로 구성된다.On the other hand, the unit
도 3은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치를 구성하는 하판의 상면과 저면을 나타내는 평면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 하판(320)은 단위블록(B)이 통과하는 단위블록 통과공(321)들이 일정간격을 두고 형성된다.3 is a plan view showing the upper and lower surfaces of the lower plate constituting the unit block arrangement apparatus for producing a three-dimensional shape according to the present invention. As shown, the
이 경우, 상기 단위블록 통과공(321)들은 x축 방향으로 단위블록(B) 직경의 n1 배수 및 y축 방향으로 단위블록(B) 직경의 n2 배수 큰 간격으로 형성된다.In this case, the unit
본 실시예에서는 상기 단위블록 통과공(321)의 x축 간격과 y축 간격이 단위블록(B) 직경의 2배수 큰 간격으로 동일(n1=n2)하게 형성된 것을 예를 들어 도시하고 설명하나, 상기 단위블록 통과공(321)의 x축 간격과 y축 간격이 서로 동일하지 않도록 형성되어도 무방하다.In this embodiment, the x-axis spacing and the y-axis spacing of the unit block through
즉, 상기 단위블록 통과공(321)의 x축의 간격이 단위블록(B) 직경의 3배수 큰 간격으로 형성되고 상기 단위블록 통과공(321)의 y축의 간격이 단위블록(B) 직경의 2배수 큰 간격으로 형성될 수도 있는 것이다.That is, the interval of the x-axis of the unit block through-
이와 같이, 상기 단위블록 통과공(321)의 간격을 단위블록(B) 직경 대비 정수배로 크게 설정하는 이유는 단위블록 통과공(321)들의 간격을 단위블록(B) 직경과 동일하게 형성할 경우 하판(320)의 강도가 수평상태를 유지하기 힘들 정도로 지나치게 저하되기 때문이다.As such, the reason for setting the interval of the unit block through
이를 고려할 때, 단위블록(B)의 직경이 작을수록 단위블록 통과공(321)의 간격을 크게 설정하는 것이 바람직하다.Considering this, as the diameter of the unit block (B) is smaller, it is preferable to set the interval of the unit
한편, 상기 단위블록 공급부(300)가 하강할 경우 단위블록 안착홈(231)에 이미 안착된 단위블록(B)과 하판(320)의 저면(320a)이 간섭되는 것을 막도록 상기 하판(320)의 저면(320a)에는 단위블록 안착홈(231)에 대응되는 피난홈(322)이 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, when the unit
상기 중간이동판(330)은 단위블록 통과공(321)에 일대일로 대응되는 제1단위블록 수용공(331)을 가진다.The intermediate moving
아울러, 상기 중간이동판(330)은 일정거리를 수평으로 왕복 이동하도록 설치되어 이동방향에 따라 제1단위블록 수용공(331)에 수용된 단위블록(B)을 하판(320)의 단위블록 통과공(321)으로 공급한다.In addition, the intermediate moving
이를 위하여, 상기 본체(310)의 외측에는 중간이동판(330)을 수평으로 왕복 이동시키는 이송실린더(350)가 설치된다.To this end, a
아울러, 상기 본체(310)의 일측면과 타측면에는 각각 왕복 이동하는 중간이동판(330)의 일측단과 타측단을 수용하는 홈부(312)가 형성된다.(도 5 참조)In addition,
또한, 각 제1단위블록 수용공(331)들은 단일의 단위블록(B)만 수용할 수 있도록 단위블록(B)과 동일한 높이로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, each of the first unit
이 경우, 상기 단위블록(B)은 중단이동판(330)에서 하판(320)으로 하나씩만 공급되므로 걸림 현상없는 원활한 공급이 보장된다.In this case, since only one of the unit blocks B is supplied from the
한편, 상기 중간이동판(330)의 상부에는 제1단위블록 수용공(331)들에 일대일로 대응되는 제2단위블록 수용공(341)들이 형성된 상판(340)이 더 구비될 수 있다.Meanwhile, an
이 경우, 상기 제2단위블록 수용공(341)은 단위블록 통과공(321)과 일정거리 다른 수직선상에 위치하도록 형성되며, 복수의 단위블록(B)을 한꺼번에 수용할 수 있을 정도의 길이로 형성된다.In this case, the second unit block
상기 본체(310)는 상판(340)의 제2단위블록 수용공(341)으로 단위블록(B)을 지속적으로 공급할 수 있도록 상판(340)의 상부에 다수의 단위블록(B)들을 수용할 수 있는 일정한 크기의 공간부(311)를 가진다.The
이 경우, 상기 중간이동판(330)은 일측으로 이동하여 상판(340)의 제2단위블록 수용공(341)으로부터 단위블록(B)을 공급받고 타측으로 이동하여 공급받은 단위블록(B)을 하판(320)의 단위블록 통과공(321)으로 제공하게 된다.(도 4 참조)In this case, the intermediate moving
이때, 상기 제2단위블록 수용공(341)이 복수의 단위블록(B)을 한꺼번에 수용할 수 있을 정도의 길이로 형성되어 있기 때문에 상기 제2단위블록 수용공(341)내에는 항시 복수개의 단위블록(B)들이 여분으로 수용되어 있게 되므로 상기 중간이동판(330)은 단 한번의 누락됨 없이 제2단위블록 수용공(341)으로부터 단위블록(B)을 확실하게 공급받을 수 있게 된다.At this time, since the second unit block
도시하지는 않았으나, 상기 상판(340) 역시 중간이동판(330)과 마찬가지로 수평으로 왕복이동하도록 구성될 수도 있다.Although not shown, the
이 경우, 중간이동판(330)과 마찬가지로 상기 본체(310)의 외측에는 상판(340)을 수평으로 왕복 이동시키는 이송실린더가 설치되며, 상기 본체(310)의 일측면과 타측면에는 각각 왕복 이동하는 상판(340)의 일측단과 타측단을 수용하는 홈부가 형성된다.In this case, a transfer cylinder for horizontally reciprocating the
이와 같이, 상기 상판(340)이 수평으로 왕복이동하도록 구성되면, 상판(340)의 움직임에 의해 상판(340)의 상부에 위치된 단위블록(B)들의 위치가 변화하면서 제2단위블록 수용공(341)으로의 단위블록(B) 진입이 보다 확실하게 이루어지게 된다.In this way, when the
도 4는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치를 구성하는 단위블록 공급부가 단위블록을 성형틀에 공급하는 과정을 순서대로 나타내는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 중간이동판(330)은 제1단위블록 수용공(331)이 제2단위블록 수용공(341)과 동일 수직선상에 위치하도록 일측으로 이동하여 상기 상판(340)의 제2단위블록 수용공(341)으로부터 단위블록(B)을 제공받고, 제1단위블록 수용공(331)이 단위블록 통과공(321)과 동일 수직선상에 위치하도록 타측으로 이동하여 상판(340)으로부터 제공받은 단위블록(B)을 상기 하판(320)의 단위블록 통과공(321)으로 공급하게 된다.4 is a cross-sectional view sequentially illustrating a process in which the unit block supply unit constituting the unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape according to the present invention supplies the unit blocks to the forming mold, as shown, the intermediate moving plate 330 ) is moved to one side so that the first unit block
한편, 본 발명의 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치는 작업대(100)의 상부에 설치되어 X,Y의 2축 방향으로 수평이동하면서 상기 성형틀(200) 내부에 배열된 단위블록(B)에 접합력을 부여하는 접합유닛(500)을 더 구비할 수 있다.On the other hand, the unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape of the present invention is installed on the upper portion of the
이 경우, 상기 접합유닛(500)은 단위블록(B)의 재질에 따라 다양한 방식으로 단위블록(B)에 접합력을 부여할 수 있도록 구성된다.In this case, the
예컨대, 상기 접합유닛(500)은 전자빔이나 레이저 등의 가열원을 이용한 가열 용융 접합 방식을 사용하거나, 모르타르, 퍼티, 점토, 시멘트, 에폭시나 핫멜트와 같은 화학적 접착제 또는 아교 등과 같은 천연 접착제를 도포하는 방식으로 단위블록(B)에 접합력을 부여할 수 있다.For example, the
그리고, 상기 작업대(100)의 상부에는 접합유닛(500)을 x,y축 방향으로 이송시키기 위한 이송유닛(600)이 구비된다.In addition, a
상기 이송유닛(600)은 단위블록 공급부(300)을 이송시키는 이송유닛(400)과 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the
이와 같이 구성된 본 발명의 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치는 홀수층 배열단계와, 단위블록 접합단계와, 성형틀 바닥면 하강단계와, 짝수층 배열단계를 반복적으로 수행하면서 성형틀(200) 내부에 단위블록(B)을 적층시키게 된다.The apparatus for arranging unit blocks for producing a three-dimensional shape of the present invention configured as described above repeatedly performs the odd-numbered layer arranging step, the unit block joining step, the lowering step of the bottom surface of the forming die, and the even-numbered layer arrangement step. A unit block (B) is stacked therein.
1.홀수층 배열단계1. Odd-numbered layer arrangement step
홀수층 배열단계는 인접하는 세개의 단위블록(B)들이 정삼각 형태를 이루도록 복수의 단위블록(B)이 성형틀(200)의 바닥면(230)에 평면 배열되는 단계로서, x축 방향으로 단위블록 직경의 n1 배수 간격으로 단위블럭(B)들을 복수회에 걸쳐 성형틀(200)의 바닥면(230)에 공급하고 y축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n2 배수 간격으로 단위블럭(B)들을 복수회에 걸쳐 성형틀(200)의 바닥면(230)에 공급하여 이루어진다.The odd-numbered layer arranging step is a step in which a plurality of unit blocks (B) are arranged in a plane on the
보다 구체적으로는 성형틀(200)의 바닥면(230)에 형성된 단위블록 안착홈(231)에 x축 방향으로 단위블록(B)의 직경의 n1 배수 간격 및 y축 방향으로 단위블록(B)의 직경의 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제1단계와, x축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)을 공급하는 제2단계와, 단위블록(B)의 직경만큼 60˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록(B)을 단위블록 안착홈(231)에 공급하는 제3단계와, -x축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록(B)을 단위블록 안착홈(231)에 공급하는 제4단계로 구성될 수 있다.More specifically, in the unit
도 4는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치를 구성하는 단위블록 공급부가 단위블록을 성형틀에 공급하는 과정을 순서대로 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 성형틀에 단위블록 홀수층이 배열되는 과정을 순서대로 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이, 상기 제2단위블록 수용공(341)과, 단위블록 통과공(321)과, 제1단위블록 수용공(331)이 단위블록(B)의 직경에 대하여 모두 2배수 간격으로 동일하게 형성된 경우에 대하여 상기 제1단계 내지 제4단계는 다음과 같이 이루어진다.4 is a cross-sectional view sequentially illustrating a process in which the unit block supply unit constituting the unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape according to the present invention supplies the unit block to the molding die, and FIG. 5 is a three-dimensional shape production according to the present invention. As a view sequentially showing the process of arranging the odd-numbered layer of unit blocks on the molding die according to the unit block arrangement method for the unit block, as shown, the second unit
<제1단계><Step 1>
도 4에 도시된 바와 같이, 단위블록 공급부(300)는 성형틀(200)의 일측에서 대기하고 있다가 x축이송레일을 따라 성형틀(200)의 상부로 이동한 후, 일정높이 하강하면서 성형틀(200) 바닥면(230)에 형성된 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)을 안착시킨다.As shown in FIG. 4 , the unit
즉, 중간이동판(330)이 일측으로 이동하여 상판(340)의 제2단위블록 수용공(341)에 수용된 단위블록(B)을 제1단위블록 수용공(331)으로 낙하시켜 제공받은 후에, 타측으로 이동하여 제공받은 단위블록(B)을 하판(320)의 단위블록 통과공(321)으로 공급하면, 하판(320)의 단위블록 통과공(321)으로 공급된 단위블록(B)이 낙하하여 단위블록 안착홈(231)에 안착되는 것이다.That is, after the intermediate moving
이때, 단위블록 공급부(300)의 하판(320)이 단위블록 안착홈(231)에 근접하도록 하강하는 이유는 단위블록(B)이 단위블록 안착홈(231)에 안착될 때 발생하는 충격에 의해 튀어오르면서 단위블록 안착홈(231)에 정상적으로 안착되지 못하는 현상을 막기 위함이다.At this time, the reason that the
이와 같이 단위블록 공급부(300)가 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)을 안착시키면, 상기 하판(320)의 단위블록 통과공(321)이 x축 방향과 y축 방향으로 단위블록(B) 직경의 2배수 간격으로 형성되어 있기 때문에, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 단위블록(B)은 모든 단위블록 안착홈(231)에 안착되지 아니하고 단위블록 안착홈(231)에 2배수 간격마다 안착된다.As such, when the unit
<제2단계><Step 2>
상기와 같이 제1단계가 완료되면, 단위블록 공급부(300)가 원위치로 상승한 후 단위블록(B)의 직경 만큼 x축 방향으로 1회 수평이동한다. 그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 단위블록 공급부(300)가 일정높이로 하강하여 해당 단위블록 안착홈(231)에 새로운 단위블록(B)을 공급한다.When the first step is completed as described above, the unit
이때, 하판(320)의 저면(320a)에는 피난홈(322)이 형성되어 있기 때문에 하판(320)의 저면(320a)과 제1단계를 통해 안착된 단위블록(B)과의 간섭없이 새로운 단위블록(B)의 공급이 가능하다.At this time, since the
<제3단계><Step 3>
상기와 같이 제2단계가 완료되면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 단위블록 공급부(300)가 원위치로 상승한 후 단위블록(B)의 직경 만큼 60˚방향으로 이동한다. 그리고, 단위블록 공급부(300)가 일정높이 하강하여 해당 단위블록 안착홈(231)에 새로운 단위블록(B)을 공급한다.When the second step is completed as described above, as shown in FIG. 5c , the unit
<제4단계><Step 4>
상기와 같이 제3단계가 완료되면, 도 5d에 도시된 바와 같이, 단위블록 공급부(300)가 원위치로 상승한 후 단위블록(B)의 직경 만큼 -x축 방향으로 1회 수평이동한다. 그리고, 단위블록 공급부(300)가 일정높이로 하강하여 해당 단위블록 안착홈(231)에 새로운 단위블록(B)을 공급한다.When the third step is completed as described above, as shown in FIG. 5d , the unit
상기와 같이 총 4단계에 걸쳐 단위블록(B)이 단계적으로 공급되면 모든 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)이 안착되면서 홀수층 배열이 완료된다.When the unit blocks (B) are supplied in stages over a total of four steps as described above, the unit blocks (B) are seated in all the unit
홀수층 배열이 완료되면, 상기 단위블록 공급부(300)는 단위블록(B)의 공급을 중지하고 x축이송레일을 타고 최초 대기 위치로 복귀한다.When the odd-numbered layer arrangement is completed, the unit
도시되지는 않았으나, 상기 제2단위블록 수용공(341)과, 단위블록 통과공(321)과, 제1단위블록 수용공(331)이 단위블록(B)의 직경 3배수 이상의 간격으로 형성된 경우에는 상기 제4단계를 수행한 이후에 모든 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)이 안착될 때까지, y축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 60˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)을 공급하는 제5단계와, x축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 단위블록 안착홈(231)에 n1 배수 간격으로 단위블록(B)을 공급하는 제6단계와, y축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 120˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)을 공급하는 제7단계와, -x축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)을 공급하는 제8단계를 반복 실시한다.not shown, but When the second unit block
상기 제5단계에서 제8단계를 반복 실시하는 도중 모든 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)이 안착되면 상기 단위블록 공급부(300)는 단위블록(B)의 공급을 중지하고 최초 대기 위치로 복귀한다.When the unit blocks B are seated in all the unit
이와 같이, 본 발명은 다수의 단위블록(B)이 단위블록 공급부(300)를 통해 성형틀(200) 내부로 일정간격을 두고 공급되며, x축과 y축으로 일정거리 이동하면서 몇차례 반복 수행하기만 하면, 성형틀(200) 전구간에 걸쳐 단위블록(B)이 정삼각 형태로 완벽하게 정배열되므로 단위블록(B)을 성형틀(200) 전구간에 걸쳐 하나씩 공급 및 배열하던 종래에 비하여 작업시간을 크게 단축시킬 수 있다.As described above, in the present invention, a plurality of unit blocks (B) are supplied at regular intervals into the
2.단위블록 접합단계2. Unit block joining step
도 6은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 단위블록이 접합되는 상태를 나타내는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 홀수층 배열단계가 완료되면 작업대(100)의 상부에 설치된 접합유닛(500)이 X,Y의 2축 방향으로 수평 이동하면서 상기 성형틀(200) 내부에 배열된 단위블록(B)들을 접합시킨다.6 is a cross-sectional view showing a state in which the unit blocks are joined according to the method for arranging the unit blocks for producing a three-dimensional shape according to the present invention. As the
상기 접합유닛(500)은 통상의 CAD/CAM 시스템이나 3D 프린터에서 적용하고 있는 바와 같이 제작물의 3차원 형상 정보(또는 좌표 정보)를 포함하는 전산적 모델링 데이터를 이용하여 이루어지게 되는데, 상기 모델링 데이터는 3차원 형상을 모델링하기 위한 공지된 프로그램 중 어느 하나를 이용하여 얻을 수 있다.The
3.성형틀 바닥면 하강단계3. Lowering the bottom of the forming mold
홀수층 배열단계가 완료되면, 성형틀(200) 바닥면(230)이 단위블록(B)의 일정높이만큼 하강한다.When the odd-numbered layer arrangement step is completed, the
여기서 일정높이는 홀수층을 이루는 단위블록의 상단과, 이후 짝수층을 이루는 단위블록(B)의 상단 사이의 높이 차이를 의미한다.Here, the predetermined height means a height difference between the upper end of the unit block constituting the odd-numbered layer and the upper end of the unit block B constituting the even-numbered layer thereafter.
성형틀(200) 바닥면(230)이 일정높이 하강하게 되면, 상기 성형틀(200) 내부에는 새로운 단위블록(B)을 적층할 수 있는 공간이 확보된다.When the
4.짝수층 배열단계4. Even-numbered layer arrangement step
도 7은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 단위블록 짝수층이 배열되는 과정을 순서대로 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이, 성형틀(200)의 바닥면(230)이 일정높이 하강하면 배열이 완료된 홀수층의 상부에 홀수층과 동일한 형태로 짝수층을 배열하여 단위블록(B)을 적층시킨다.7 is a view sequentially showing the process of arranging even-numbered unit blocks according to the unit block arrangement method for producing a three-dimensional shape according to the present invention. As shown, the
짝수층 배열단계는 인접하는 세개의 단위블록(B)들이 정삼각 형태를 이루도록 복수의 단위블록(B)이 상기 홀수층의 상부에 평면 배열되는 단계로서, 홀수층에 배열된 단위블록(B)들 사이에 x축 방향으로 단위블록(B) 직경의 n1 배수 간격 및 y축 방향으로 단위블록(B) 직경의 n2 배수 간격으로 단위블록(B)을 공급하는 제1-1단계와(도 7a 참조), x축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록(B)들을 공급하는 제2-1단계와(도 7b 참조), 120˚방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 이동한 후 여유부(232)를 이용하여 홀수층에 배열된 단위블록(B)들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록(B)을 공급하는 제3-1단계와(도 7c 참조), -x축 방향으로 단위블록(B)의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록(B)들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제4-1단계(도 7d 참조)로 구성될 수 있다.The even-numbered layer arrangement step is a step in which a plurality of unit blocks (B) are arranged in a plane on top of the odd-numbered layer so that three adjacent unit blocks (B) form an equilateral triangle, and the unit blocks (B) arranged on the odd-numbered layer Step 1-1 of supplying the unit block (B) at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit block (B) in the x-axis direction and at intervals of n2 multiples of the diameter of the unit block (B) in the y-axis direction (FIG. 7a) see), the 2-1 step of supplying the unit blocks (B) at intervals of n1 multiples while repeating the horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit block (B) in the x-axis direction (refer to FIG. 7b), 120˚ After moving as much as the diameter of the unit block (B) in the direction, the unit block (B) is supplied at intervals of n2 multiples between the unit blocks (B) arranged in the odd-numbered layer using the spare portion 232 (3-1) Step (refer to Fig. 7c), repeating the horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit block (B) in the -x-axis direction, between the unit blocks (B) arranged in the odd-numbered layer, the unit blocks at intervals of n1 multiples It may be composed of a 4-1 step (refer to FIG. 7d) of supplying.
도시되지는 않았으나, 상기 제2단위블록 수용공(341)과, 단위블록 통과공(321)과, 제1단위블록 수용공(331)이 단위블록(B)의 직경에 대하여 3배수 이상의 간격으로 형성된 경우에는 상기 제4-1단계를 수행한 이후에 모든 단위블록 안착홈(231)에 단위블록(B)이 안착될 때까지, 60˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동하여 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제5-1단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제6단계와, 120˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동한 후 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제7-1단계와, x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제8-1단계를 반복 실시한다.Although not shown, the second unit block
상기 제5-1단계에서 제8-1단계를 반복 실시하는 도중 모든 홀수층에 배열된 단위블록(B)들 사이에 단위블록(B)이 안착되면 상기 단위블록 공급부(300)는 단위블록(B)의 공급을 중지하고 최초 대기 위치로 복귀한다.When the unit block (B) is seated between the unit blocks (B) arranged on all odd-numbered layers while repeating the steps 5-1 to 8-1, the unit
이와 같이 짝수층 배열이 완료되면, 단위블록 접합단계를 수행한 다음 상술한 홀수층 배열단계와 단위블록 접합단계와 성형틀 바닥면 하강단계와 짝수층 배열단계를 반복 수행한다.When the even-numbered layer arrangement is completed in this way, the unit block bonding step is performed, and then the odd-numbered layer arrangement step, the unit block bonding step, the lowering step of the mold bottom, and the even-numbered layer arrangement step are repeatedly performed.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법에 따라 제작하고자 하는 3D 제작물의 상단 높이까지 단위블록의 배열이 완료된 상태를 나타내는 단면도로서, 도시된 바와 같이, 제작하고자 하는 3D 제작물의 상단 높이까지 단위블록(B)을 단계적으로 적층하면 단위블록(B)의 배열이 완료된다.8 is a cross-sectional view showing a state in which the arrangement of the unit blocks to the top height of the 3D product to be manufactured according to the method for arranging the unit blocks for producing a three-dimensional shape according to the present invention is completed. When the unit blocks (B) are stacked step by step to the top height, the arrangement of the unit blocks (B) is completed.
그리고, 단위블록(B)의 배열이 완료된 이후에 성형틀(200)의 바닥면(230)을 상승시키면, 접합되지 않은 단위블록(B1)들이 제거되면서 도 9에 도시된 바와 같이, 최종적으로 성형이 완료된 3D 제작물(C)을 얻을 수 있게 된다.And, when the
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.As such, although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can modify without departing from the spirit of the present invention It is possible, and such modifications will fall within the scope of the present invention.
100...작업대 110...관통공
200...성형틀 210...가장자리부
220...가이드 함체 230...바닥면
231... 단위블록 안착홈 300...단위블록 공급부
310...본체 340...상판
341...제2단위블록 수용공 320...하판
320a...저면 321...단위블록 통과공
322...피난홈 330...중간이동판
331...제1단위블록 수용공 500...접합유닛
B...단위블록100...table 110...through hole
200...Forming
220...guide
231... Unit
310...
341...Second unit
320a...
322...evacuation home 330...middle board
331... 1st unit
B...unit block
Claims (16)
상기 단위블록 공급부가 상기 성형틀의 상부에 위치되는 본체와, 단위블록이 통과하는 단위블록 통과공들이 일정간격을 두고 형성되며 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 성형틀의 내부로 단위블록을 공급하는 하판과, 상기 단위블록 통과공들에 일대일로 대응되는 제1단위블록 수용공들을 가지며 상기 하판의 상부에서 수평으로 왕복 이동하면서 상기 제1단위블록 수용공에 수용된 단위블록을 상기 하판의 단위블록 통과공으로 공급해 주는 중간이동판을 구비하며;
상기 중간이동판의 상부에는 수평으로 왕복이동하며, 제1단위블록 수용공에 일대일로 대응되는 제2단위블록 수용공들이 형성된 상판이 구비되고;
상기 작업대에는 관통공이 형성되며;
상기 성형틀은 상기 관통공을 감싸도록 작업대의 상부에 고정된 가장자리부와, 상기 관통공과 연통되도록 작업대의 하부에 설치된 가이드 함체와, 상기 가이드 함체의 내부를 따라 단계적으로 하강하면서 상기 단위블록 공급부로부터 공급되는 단위블록이 적층 배열되는 바닥면을 구비하고;
상기 성형틀의 바닥면에는 인접한 세개의 단위블럭들이 정삼각배열 형태를 이루도록 일정간격으로 단위블록 안착홈들이 형성되며;
상기 단위블록 통과공과 제1단위블록 수용공은 각각 x축 방향에 대하여 단위블럭의 직경의 n1 배수 및 y축 방향에 대하여 단위블럭의 직경의 n2 배수 큰 간격으로 형성된 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치.Supply of unit blocks installed on the work table, the forming frame installed on the work bench, and the unit block installed on the work bench and arranged in a plane layer by layer inside the forming frame while moving in the three directions of X, Y, and Z In the unit block arrangement device for three-dimensional shape production having a part,
The unit block supply unit is formed with a main body located on the upper part of the mold, and the unit block passing holes through which the unit block passes at regular intervals, and is installed inside the main body to supply the unit block to the inside of the mold. It has a lower plate and first unit block accommodating holes corresponding one-to-one to the unit block passing holes, and the unit block accommodated in the first unit block accommodating hole passes through the unit block of the lower plate while horizontally reciprocating at the upper part of the lower plate. Provided with an intermediate plate for supplying the ball;
An upper plate is provided on the upper portion of the intermediate moving plate, which horizontally reciprocates and has second unit block accommodating holes corresponding to the first unit block accommodating holes on a one-to-one basis;
a through hole is formed in the workbench;
The forming frame includes an edge portion fixed to the upper part of the work bench to surround the through hole, a guide housing installed on the lower part of the work bench to communicate with the through hole, and the unit block supply unit while descending stepwise along the inside of the guide housing. having a bottom surface on which the supplied unit blocks are stacked;
Unit block seating grooves are formed at regular intervals on the bottom surface of the molding frame so that the adjacent three unit blocks form an equilateral triangular arrangement;
The unit block passing hole and the first unit block accommodating hole are arranged at intervals as large as n1 multiples of the diameter of the unit block in the x-axis direction and n2 multiples of the diameter of the unit block in the y-axis direction, respectively. Device.
상기 하판의 저면에는 상기 단위블록 안착홈에 대응되는 피난홈이 형성된 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치.The method of claim 1,
An evacuation groove corresponding to the unit block seating groove is formed on the lower surface of the lower plate. A unit block arrangement device for producing a three-dimensional shape.
상기 작업대의 상부에 설치되어 X,Y의 2축 방향으로 수평이동하면서 상기 성형틀의 내부에 배열된 단위블록에 접합력을 부여하는 접합유닛을 구비한 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치.The method of claim 1,
A unit block arrangement device for three-dimensional shape production having a bonding unit installed on the upper part of the workbench to apply bonding force to the unit blocks arranged inside the mold while horizontally moving in the X and Y two-axis directions.
상기 제1단위블록 수용공들은 각각 단일의 단위블록만 수용할 수 있도록 단위블록과 동일한 높이로 형성된 3차원 형상 제작용 단위블록 배열장치.The method of claim 1,
A unit block arrangement device for manufacturing a three-dimensional shape formed in the same height as the unit block so that each of the first unit block receiving holes can accommodate only a single unit block.
상기 홀수층 배열단계는 x축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n1 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 단위블록들을 공급하고, y축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n2 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 단위블록들을 공급하여 이루어지는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.An odd-numbered layer arranging step in which a plurality of unit blocks are planely arranged on a molding frame so that three adjacent unit blocks form an equilateral triangle shape, and a plurality of unit blocks of the odd-numbered layer so that the three adjacent unit blocks form an equilateral triangle shape including an even-numbered layer arrangement step which is planarly arranged thereon;
In the odd-numbered layer arranging step, unit blocks are supplied a plurality of times at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction, and unit blocks are supplied multiple times at intervals of n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction. A method of arranging unit blocks for three-dimensional shape production.
상기 짝수층 배열단계는
홀수층에 배열된 단위블록들 사이에서 x축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n1 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 공급하고;
홀수층에 배열된 단위블록들 사이에서 y축 방향으로 상기 단위블록 직경의 n2 배수 간격으로 복수회에 걸쳐 공급하여 이루어지는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.10. The method of claim 9,
The even-numbered layer arrangement step is
supplying multiple times at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction between unit blocks arranged in odd-numbered layers;
A method of arranging unit blocks for three-dimensional shape production by supplying a plurality of times at intervals of n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction between unit blocks arranged in odd-numbered layers.
상기 홀수층 배열단계 이후에,
홀수층에 배열된 단위블록 중 제작하고자 하는 3차원 형상을 구성하는 단위블록들끼리 접합시키는 단위블록 접합단계; 및
상기 성형틀의 바닥면이 일정높이 하강하는 성형틀 바닥면 하강단계를 거치도록 하는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.10. The method of claim 9,
After the odd-numbered layer arrangement step,
a unit block bonding step of bonding unit blocks constituting a three-dimensional shape to be manufactured among unit blocks arranged in odd-numbered layers; and
A method for arranging unit blocks for three-dimensional shape production in which the bottom surface of the molding die is lowered to a predetermined height.
상기 홀수층 배열단계는
x축 방향으로 단위블록 직경의 n1 배수 간격 및 y축 방향으로 단위블록의 직경의 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제1단계;
x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제2단계;
단위블록의 직경만큼 60˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제3단계; 및
-x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제4단계를 포함하는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.10. The method of claim 9,
The odd-numbered layer arrangement step is
a first step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction and at intervals of n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction;
a second step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit blocks in the x-axis direction;
a third step of supplying the unit blocks at intervals of n2 multiples by moving in the 60˚ direction by the diameter of the unit blocks; and
- A method for arranging unit blocks for three-dimensional shape production, comprising a fourth step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit blocks in the x-axis direction.
상기 4단계 이후에 홀수층의 모든 단위블록의 배열이 완료될 때까지,
y축 방향으로 단위블록의 직경만큼 60˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제5단계;
x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제6단계;
y축 방향으로 단위블록의 직경만큼 120˚방향으로 이동하여 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제7단계; 및
-x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제8단계를 반복 실시하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.14. The method of claim 13,
Until the arrangement of all unit blocks of odd-numbered layers is completed after step 4,
a fifth step of supplying the unit blocks at intervals of n2 multiples by moving in the 60˚ direction by the diameter of the unit blocks in the y-axis direction;
a sixth step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit blocks in the x-axis direction;
a seventh step of supplying the unit blocks at intervals of n2 multiples by moving in the 120˚ direction by the diameter of the unit blocks in the y-axis direction; and
- A method for arranging unit blocks for three-dimensional shape production, characterized in that repeating the eighth step of supplying the unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating the horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit blocks in the x-axis direction.
상기 짝수층 배열단계는
홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 x축 방향으로 단위블록의 직경의 n1 배수 간격 및 y축 방향으로 단위블록의 직경의 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제1-1단계;
x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 n1 배수 간격으로 단위블록들을 공급하는 제2-1단계;
120˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동한 후 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제3-1단계; 및
-x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제4-1단계를 포함하는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.12. The method of claim 11,
The even-numbered layer arrangement step is
a step 1-1 of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples of the diameter of the unit blocks in the x-axis direction and n2 multiples of the diameter of the unit blocks in the y-axis direction between unit blocks arranged in odd-numbered layers;
a 2-1 step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples while repeating horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit block in the x-axis direction;
a 3-1 step of supplying unit blocks at intervals of n2 multiples between unit blocks arranged in odd-numbered layers after moving as much as the diameter of the unit blocks in the 120˚ direction; and
-Manufacturing a three-dimensional shape including the 4-1 step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples between unit blocks arranged in odd-numbered layers while repeating horizontal movement n1-1 times as much as the diameter of the unit block in the x-axis direction How to arrange unit blocks for use.
상기 4-1단계 이후에 모든 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 단위블록이 안착될 때까지,
60˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동하여 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제5-1단계;
x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제6-1단계;
120˚방향으로 단위블록의 직경만큼 이동한 후 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n2 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제7-1단계; 및
x축 방향으로 단위블록의 직경만큼 n1-1회 수평이동을 반복하면서 홀수층에 배열된 단위블록들 사이에 n1 배수 간격으로 단위블록을 공급하는 제8-1단계를 반복 실시하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 제작용 단위블록 배열방법.16. The method of claim 15,
Until the unit blocks are seated between the unit blocks arranged in all odd-numbered layers after step 4-1,
a step 5-1 of supplying the unit blocks at intervals of n2 multiples between the unit blocks arranged in odd-numbered layers by moving as much as the diameter of the unit blocks in the 60˚ direction;
a 6-1 step of supplying unit blocks at intervals of n1 multiples between unit blocks arranged in odd-numbered layers while repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit blocks in the x-axis direction;
a 7-1 step of supplying unit blocks at intervals of n2 multiples between unit blocks arranged in odd-numbered layers after moving as much as the diameter of the unit blocks in the 120° direction; and
A step 8-1 of repeatedly supplying unit blocks at intervals of n1 multiples between unit blocks arranged in odd-numbered layers while repeating horizontal movement n1-1 times by the diameter of the unit blocks in the x-axis direction. Unit block arrangement method for 3D shape production.
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2020
- 2020-10-06 KR KR1020200128655A patent/KR102336822B1/en active IP Right Grant
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