KR20160057332A - 입체 인쇄 장치 - Google Patents

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KR20160057332A
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창 주이-펭
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엑스와이지프린팅, 인크.
킨포 일렉트로닉스, 아이엔씨.
칼-콤프 일렉트로닉스 앤드 커뮤니케이션즈 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 입체 인쇄 장치에 관한 것으로서, 원료 랙은 포지셔닝 플레이트와 복수개의 분할용 컴포넌트로 구성되었고, 도어 플레이트의 내측 구역에 고정되어 있다. 내측 구역에는 복수개의 원료 슬롯이 구비되어 있다. 원료튜브에는 날개부가 형성되어 있고, 분할용 컴포넌트에는 대응된 포지셔닝 슬롯이 형성되어 있으며, 원료튜브는 날개부를 통하여 포지셔닝 슬롯에 가로 설치됨으로써 위치가 고정된다. 원료 튜브는 인쇄 모듈의 구동에 의하여 원료 슬롯에서 인출되어 인쇄 모듈에 장착된다.

Description

입체 인쇄 장치{3D printing apparatus}
본 발명은 고속 성형 장치에 관한 것으로서, 특히 입체 인쇄 장치에 관한 것이다.
3D 인쇄 (3D printing)는 일종 고속 성형 기술로서, 첨삭가공 (Additive Manufacturing, AM) 또는 "층조형법"이라고도 부른다. 3D 인쇄는 디지털 모형 파일을 기초로, 금속 분말 또는 플라스틱 등 접합 가능한 원료를 사용하여, 모형 파일의 파라미터에 따라서 한 층씩 쌓아 올리는 방식으로 물체를 구성함으로써, 임의 형태 삼차원 실체의 모형을 제작할 수 있게 된다.
3D 인쇄는 그 성형 기술에 따라서 여러 가지 종류로 구분되며, 그 중 한가지로는 컴퓨터 그래픽 소프트웨어의 지령에 따라서 원료튜브 내부의 원료를 균일하게 압출하여 삼차원 실체 모형을 한 층씩 쌓아 올리는 방식을 사용한다. 단, 종래의 대부분 3D 인쇄 성형은 단일 원료튜브(원료)를 사용하여 물체의 디자인을 완성하고, 일부 3D 인쇄 성형은 부동한 원료 또는 부동한 색상을 부동한 원료튜브에 저장하여 사용한다. 인쇄 원료튜브 내부의 원료가 비어 있거나 디자인의 수요로 다른 원료튜브로 교체할 필요가 있을 경우, 사용자는 반드시 손을 인쇄 장치 내부로 밀어 넣어 원료튜브의 교체 작업을 수행함으로써 물체 각 부분의 구성을 완성하여야 한다.
그러나, 수동으로 원료튜브를 교체하는 방식은 3D 인쇄 성형의 과정에 많은 불편을 초래하게 된다. 또한, 사용자는 교체 과정 중의 부주의로 인하여 인쇄 기구의 충격을 받아 부상을 입거나 인쇄 기구도 그 충격으로 인하여 손상을 받을 가능성이 있다.
본 발명자는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 많은 연구와 이론적 적용 끝에, 합리적인 디자인을 통하여 상기 문제점을 효과적으로 개선한 본 발명을 안출하게 되었다.
본 발명에 따른 입체 인쇄 장치는 자동화 방식의 원료튜브 교체를 구현함으로써, 인쇄 기구가 충격으로 인하여 손상되는 상황을 방지하여 사용 과정 중의 안전성을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치는 본체, 도어 플레이트, 원료 랙, 적어도 하나의 원료튜브, 구동 모듈 및 인쇄 모듈로 구성되어 있다. 도어 플레이트는 활동 가능한 방식으로 본체에 결합되어 있다. 원료 랙은 도어 플레이트에 고정되어 있고, 장치 내부로 향한 내측 구역에 위치하여 있다. 원료 랙은 포지셔닝 플레이트와 복수개의 분할용 컴포넌트로 구성되었고, 상기 복수개의 분할용 컴포넌트는 내측 구역을 복수개의 원료 슬롯으로 분할한다. 원료튜브에는 한 쌍의 날개부가 형성되어 있고, 각 분할용 컴포넌트에는 대응된 포지셔닝 슬롯이 형성되어 있으며, 원료튜브는 상기 쌍을 이루는 날개부를 통하여 인접한 분할용 컴포넌트의 포지셔닝 슬롯에 가로 설치됨으로써 원료 슬롯에 그 위치가 고정된다. 구동 모듈은 장치의 내부에 설치되어 있다. 인쇄 모듈은 장치 내부에 장착되어 있고 구동 모듈의 구동에 의하여 이동되며, 원료튜브는 인쇄 모듈의 구동에 의하여 원료 슬롯에서 벗어나 인쇄 모듈에 장착된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치는, 장치의 도어 플레이트 내측에 복수개의 원료튜브를 장착할 수 있는 원료 랙을 설치하고, 인쇄 모듈이 구동 모듈의 구동에 의하여 원료 랙을 이동시킴으로써, 원료튜브가 인쇄 모듈의 구동에 의하여 원료 랙에서 벗어나 인쇄 모듈에 장착된 다음, 구동 모듈이 인쇄 모듈을 구동하여 인쇄 작업을 수행한다. 이를 통해, 본 발명은 종래 사용하던 원료튜브의 수동 교체 방식을 개선함으로써, 원료튜브 교체의 자동화를 구현하고 인쇄 기구의 손상을 방지하여, 사용 과정 중의 안전성을 향상시키는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 정면 입체 투시도,
도 2 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 배면 입체 투시도,
도 3 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 도어 플레이트 오픈 후의 입체 외관 설명도,
도 4 는 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙이 도어 플레이트에 고정된 상태의 입체 외관 설명도,
도 5 는 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙이 도어 플레이트에 고정된 상태의 조합 단면도,
도 6 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 구동 모듈의 작동 설명도,
도 7 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 인쇄 모듈이 원료 랙으로의 이동 과정 설명도,
도 8 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙 취급 설명도,
도 9 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 인쇄 모듈이 인쇄 구역으로의 이동 과정 설명도,
도 10 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료튜브가 원료 슬롯에서부터의 인출 과정 설명도,
도 11 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙의 다른 실시형태의 설명도이다.
도면을 참조하여 본 발명에 관한 상세 정보와 기술 내용을 설명하면 다음과 같다. 단, 첨부된 도면은 참조 및 설명을 위하여 제공된 것이고, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1 내지 도 3 은 각기 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 정면 입체 투시도, 뒷면 투시도 및 도어 플레이트 오픈 후의 입체 외관 설명도이다. 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치(1)는 본체(10), 도어 플레이트(12), 원료 랙(20), 적어도 하나의 원료튜브(2), 구동 모듈(30) 및 인쇄 모듈(40)로 구성된다. 상기 원료 랙(20), 상기 구동 모듈(30) 및 상기 인쇄 모듈(40)은 모두 상기 본체(10) 내부에 장착되어 있다. 상기 인쇄 모듈(40)은 상기 구동 모듈(30)의 구동 하에, 상기 본체(10) 내부에서 삼차원 방향으로 이동할 수 있다.
상기 도어 플레이트(12)는 회전 작동 가능하게 상기 본체(10)에 결합되어 있다. 상기 구동 모듈(30)은 상기 본체(10) 내부에 장착되어 있다. 상기 구동 모듈(30)은 모터(31) 및 벨트(32) 등 구동 요소로 구성되어 있다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 원료 랙(20)은 상기 도어 플레이트(12)에 고정되어 있고, 상기 본체(10) 내부로 향한 내측 구역(120)에 위치하여 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 도어 플레이트(12)는 상기 본체(10)에 대해 상하 방향으로 개폐되고, 상기 도어 플레이트(12)는 경사진 각도에서 상기 본체(10)의 개폐 동작을 수행한다. 주의를 돌려야 할 것은, 상기 본체(10)에는 제1감지센서(13)가 구비되어 있다. 상기 제1감지센서(13)는 상기 도어 플레이트(12)가 상기 본체(10)를 폐쇄시킴으로써 트리거 된다. 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치는 상기 제1감지센서(13)의 트리거에 의하여 상기 도어 플레이트(12)의 개폐 상태를 확인한다.
도 4 와 도 5 는 각기 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙이 도어 플레이트에 고정된 상태의 입체 외관 설명도와 조합 단면도이다. 본 실시예에 있어서, 상기 원료 랙(20)은 포지셔닝 플레이트(21)와 복수개의 분할용 컴포넌트(22)로 구성되어 있다. 상기 복수개의 분할용 컴포넌트(22)는 상기 내측 구역(120)을 복수개의 재료 슬롯(121)으로 분할한다. 상기 복수개의 원료 슬롯(121)에는 각기 상기 원료튜브(2)에 의하여 가압될 수 있는 제2감지센서(23)를 구비하고 있다. 상기 원료 랙(20)은 상기 제2감지센서(23)의 설치를 통하여 상기 복수개의 원료 슬롯(121)에 원료튜브(2)가 설치되었는지 확인한다.
본 발명에 따른 하나의 실시예에 있어서, 상기 포지셔닝 플레이트(21)는 상기 도어 플레이트(12)에 수직되게 설치되어 있다. 그 외, 상기 복수개의 분할용 컴포넌트(22)는 균일한 간격으로 평행되게 상기 포지셔닝 플레이트(21)의 한 측면에 배열되어 상기 내측 구역(120)을 복수개의 원료 슬롯(121)으로 분할시킴으로써, 복수개의 원료튜브(2)를 설치할 수 있게 된다. 실제 실시할 때, 상기 포지셔닝 플레이트(21)의 길이 및 상기 복수개의 원료 슬롯(121)의 수량은 제한된 것이 아니고, 실제 사용의 수요에 따라서 변경이 가능하다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 원료튜브(2)는 한 쌍의 날개부(3)를 구비하고 있다. 상기 복수개의 분할용 컴포넌트(22)에는 이에 대응된 포지셔닝 슬롯(22)을 구비하고 있다. 상기 원료튜브(2)는 상기 쌍을 이루는 날개부(3)를 통하여 두 개의 인접된 분할용 컴포넌트(22)의 포지셔닝 슬롯(22)에 가로 설치되어 상기 원료 슬롯(121)에 위치가 고정된다. 또한, 상기 포지셔닝 플레이트(21)는 포지셔닝부(211)를 구비하고 있다. 상기 포지셔닝부(211)는 상기 원료튜브(2)의 외벽면을 지지한다. 상기 원료튜브(2)는 원통형, 상기 포지셔닝부(211)는 대응된 아크면으로 구성하는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 9 는 각기 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 구동 모듈의 작동 설명도, 인쇄 모듈이 원료 랙으로의 이동 과정 설명도, 원료 랙 취급 설명도, 인쇄 모듈이 인쇄 구역으로의 이동 과정 설명도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄 모듈(40)에는 상기 구동 모듈(30)이 구동하는 받침대(41)가 구비되어 있다. 상기 받침대(41)는 상기 원료튜브(2)를 지지하는 지지대(42)와 상기 원료튜브(2)를 삽입 고정하는 포지셔닝 링(43)으로 구성되어 있다. 상기 포지셔닝 링(43)은 상기 지지대(42)의 밑부분에 위치하여 있다. 상기 구동 모듈(30)은 상기 인쇄 모듈(40)을 구동하여 상기 본체(10)의 내부 공간에서 X, Y 및 Z 세 방향으로 이동한다.
도 7 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 입체 인쇄 장치(1)가 원료튜브(2)의 교체 작업을 수행하고자 할 때, 상기 구동 모듈(30)은 상기 인쇄 모듈(40)을 구동하여 상기 도어 플레이트(12) 방향으로 이동시켜 상기 원료 랙(20)의 위치까지 이동한다. 본 실시예에 있어서, 상기 원료튜브(2)에는 한 쌍의 날개부(3)가 구비되어 있고, 상기 지지대(42)에는 한 쌍의 걸림 아암(44)이 구비되어 있으며, 상기 원료튜브(2)는 상기 쌍을 이루는 걸림 아암(44)을 통하여 상기 쌍을 이루는 날개부(3)를 걸어 상기 지지대(42)로 이동한다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 상기 입체 인쇄 장치(1)가 원료튜브(2)를 교체할 때, 우선 인쇄모듈(40)이 상기 원료튜브(2)보다 약간 낮은 위치로 이동한다. 이어서, 상기 구동 모듈(30)은 상기 인쇄 모듈(40)을 구동하여 위로 이동함과 동시에 상기 걸림 아암(44)은 상기 원료튜브(2)의 날개부(3)에 걸린다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 상기 원료튜브(2)의 날개부(3)가 상기 걸림 아암(44)에 고정됨과 동시에, 원료튜브(2)의 재료 유출구는 상기 포지셔닝 링(43)에서 이탈된다. 이로 인하여, 상기 원료튜브(2)는 상기 인쇄 모듈(40)의 구동에 의하여 상기 원료 슬롯(121)에서 인출되어 상기 인쇄 모듈(20)에 장착된다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 구동 모듈(30)은 다시 상기 인쇄 모듈(40)을 구동하여 인쇄 구역(100)으로 되돌아와서 다음 절차의 인쇄 작업을 수행한다.
도 10 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료튜브가 원료 슬롯에서부터의 인출 과정 설명도이다, 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙(20)과 대응된 상기 복수개의 분할용 컴포넌트(22)에는 복수개의 핀연결 받침대(24)와 복수개의 스프링(25)으로 구성되어 있다. 상기 복수개의 분할용 컴포넌트(22)는 받침 컴포넌트(221) 및 상기 받침 컴포넌트(221)에 의하여 지지되는 당김 아암(222)로 구성되어 있다. 상기 당김 아암(222)은 상기 핀연결 받침대(24)에 의하여 상기 받침 컴포넌트(221)에 가동 연결된다. 상기 스프링(25)은 상기 받침 컴포넌트(221)와 상기 당김 아암(222)사이에 탄성 연결되어 상기 받침 컴포넌트(221)와 상기 당김 아암(222)사이에서 탄성 지지된다. 본 실시예에 있어서, 상기 스프링(25)의 양끝은 각기 상기 받침 컴포넌트(221) 및 상기 당김 아암(222)과 핀연결되는 핀연결 받침대(24)에 연결된다.
상기 당김 아암(222)이 상기 받침 컴포넌트(221)를 중심으로 회전할 때, 상기 포지셔닝 슬롯(220)의 공간이 외부로 노출된 상태에 들어간다. 이때, 상기 인쇄모듈(40)의 걸림 아암(44)은 직접 상기 원료튜브(2)의 날개부(3)를 동일한 수평위치에서 이동시키고, 상기 원료튜브(2)를 상기 원료 슬롯(121)에서 수평 이동시킴으로써, 상기 원료튜브(2)가 상기 원료 슬롯(121)에서 인출되는 과정 중, 상기 당김 아암(222)이 상기 원료튜브(2)의 충격을 받아서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 11 은 본 발명에 따른 입체 인쇄 장치의 원료 랙의 다른 실현 방식 설명도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 입체 인쇄 장치(1a)는 본체(10a), 도어 플레이트(12a), 원료 랙(20a), 구동 모듈(30a) 및 인쇄 모듈(40a)로 구성되어 있다. 상기 도어 플레이트(12a)는 회전 동작 가능하게 상기 본체(10a)에 결합되어 있다. 상기 원료 랙(20a), 상기 구동 모듈(30a) 및 상기 원료 랙(20a)은 모두 상기 본체(10a)의 내부에 설치되어 있다.
본 실시예와 상기 실시예의 다른 점은, 상기 도어 플레이트(12a)는 상기 본체(10a)를 상대로 좌우 방향에서 개폐될 수 있다는 것이다. 마찬가지로, 상기 본체(10a)에는 제1감지센서(13a)가 구비되어 있다. 상기 제1감지센서(13a)는 상기 도어 플레이트(12a)가 상기 본체(10a)를 폐쇄시킴으로써 트리거 된다. 상기 입체 인쇄 장치(1a)는 상기 제1감지센서(13a)의 설치를 통하여 상기 도어 플레이트(12a)가 확실히 폐쇄되었는지 확인이 가능하여, 안전하고 확실하게 인쇄 작업을 수행할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 최적 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명의 특허청구범위는 이에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상을 응용하여 동일한 효과를 갖는 변화는 모두 본 발명의 특허청구범위에 속한다.
1, 1a: 입체 인쇄 장치 2: 원료튜브
3: 날개부 10, 10a: 본체
100: 인쇄 구역 12, 12a: 도어 플레이트
120: 내측 구역 121: 원료 슬롯
13, 13a: 제1감지센서 20, 20a: 원료 랙
21: 포지셔닝 플레이트 211: 포지셔닝부
22: 분할용 컴포넌트 220: 포지셔닝 슬롯
221: 받침 컴포넌트 222: 당김 아암
23: 제2감지센서 24: 핀연결 받침대
25: 스프링 30, 30a: 구동 모듈
31: 모터 32: 벨트
40, 40a: 인쇄 모듈 41: 받침대
42: 지지대 43: 포지셔닝 링
44: 걸림 아암

Claims (11)

  1. 본체;
    활동 가능한 방식으로 본체에 결합되는 도어 플레이트;
    도어 플레이트에 고정되어 있고, 장치 내부로 향한 내측 구역에 위치하여 있으며, 포지셔닝 플레이트와 복수개의 분할용 컴포넌트로 구성되어 있고, 상기 분할용 컴포넌트는 내측 구역을 복수개의 원료 슬롯으로 분할하는 원료 랙;
    한 쌍의 날개부가 형성되어 있고, 복수개의 분할용 컴포넌트에도 대응된 포지셔닝 슬롯이 형성되어 있으며, 상기 쌍을 이루는 날개부를 통하여 인접한 분할용 컴포넌트의 포지셔닝 슬롯에 가로 설치됨으로써 원료 슬롯에 그 위치가 고정되는 적어도 하나의 원료튜브;
    장치의 내부에 설치되는 구동 모듈;
    장치 내부에 장착되어 있고 구동 모듈의 구동에 의하여 상기 원료 슬롯까지 이동되는 인쇄 모듈로서, 상기 원료튜브는 상기 인쇄 모듈의 구동에 의하여 상기 원료 슬롯에서 벗어나 상기 인쇄 모듈에 장착되는 인쇄 모듈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포지셔닝 플레이트는 상기 도어 플레이트에 수직되게 설치되어 있고, 상기 복수개의 분할용 컴포넌트는 균일한 간격으로 평형되게 상기 포지셔닝 플레이트의 한 측면에 배열된 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 모듈에는 상기 구동 모듈이 구동하는 받침대가 구비되어 있고, 상기 받침대는 상기 원료튜브의 지지에 사용되는 지지대와 상기 원료튜브의 삽입 고정에 사용되는 포지셔닝 링으로 구성되어 있으며, 상기 포지셔닝 링은 상기 지지대의 밑부분에 위치하여 있는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  4. 제 3 에 있어서, 상기 지지대에는 한 쌍의 걸림 아암이 구비되어 있으며, 상기 원료튜브는 상기 쌍을 이루는 걸림 아암을 통하여 상기 쌍을 이루는 날개부를 걸어 상기 지지대로 이동하는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 포지셔닝 플레이트는 포지셔닝부를 구비하고 있고, 상기 포지셔닝부는 상기 원료튜브의 외벽면을 지지하는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 원료튜브는 원통형이고, 상기 포지셔닝부는 대응되는 아크면으로 구성된 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 도어 플레이트는 상기 본체를 상대로 상하 방향에서 개폐되고, 상기 도어 플레이트는 경사진 각도에서 상기 본체를 상대로 개폐 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 도어 플레이트는 상기 본체를 상대로 좌우 방향에서 개폐되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 본체에는 제1감지센서가 구비되어 있고, 상기 제1감지센서는 상기 도어 플레이트가 상기 본체를 폐쇄시킴으로써 트리거 되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 원료 랙과 대응된 상기 복수개의 분할용 컴포넌트에는 복수개의 핀연결 받침대와 복수개의 스프링이 포함되어 있고, 상기 복수개의 분할용 컴포넌트는 받침 컴포넌트 및 상기 받침 컴포넌트에 의하여 지지되는 당김 아암으로 구성되어 있으며, 상기 당김 아암은 상기 핀연결 받침대에 의하여 상기 받침 컴포넌트에 가동 연결되고, 상기 스프링은 상기 받침 컴포넌트와 상기 당김 아암 사이에 탄성 연결된 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 원료 슬롯에는 각기 상기 원료튜브에 의하여 압설될 수 있는 제2감지센서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄 장치.
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