KR20170041563A - 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3d 프린터 장치 - Google Patents

마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3d 프린터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원재료를 공급받아서 3D 조형물을 형성하도록 인쇄 모듈을 구동하는 델타 방식 3D 프린터 장치에 관한 것으로서, 내측에 상기 조형물이 형성되는 공간을 제공하는 본체부와, 상기 본체부 내측의 공간에 위치하며 상기 인쇄 모듈과 마그네틱 볼 조인트로 결합되어 상기 인쇄 모듈의 위치를 제어하는 로드부와, 상기 본체부에 결합되어 상기 로드부와 상기 마그네틱 볼 조인트로 결합되어 상기 로드부를 구동시키는 로드 구동부와, 상기 인쇄 모듈의 상면에 설치되어 상기 인쇄 모듈과 상기 로드부를 연결하는 제1 링크부 및 상기 로드 구동부와 상기 로드부를 연결하는 제2 링크부를 포함하여 이루어져, 상기 인쇄 모듈의 교체가 용이하도록 형성된 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치를 기술적 요지로 한다. 이와 같이, 인쇄 모듈과 로드부를 마그네틱 볼 조인트를 이용하여 연결함으로써, 자기력의 제거와 결합만으로 인쇄 모듈의 착탈이 가능하도록 하여 히터 노즐의 보수 관리 및 교체 작업 상의 편의를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치{A Delta Type 3D Printer using Magnetic Ball Joint}
본 발명은 델타 방식 3D 프린터 장치에 관한 것으로서, 인쇄 모듈과 로드부를 마그네틱 볼 조인트를 이용하여 연결함으로써, 인쇄 모듈을 일체로 착탈이 용이하도록 하여 노즐의 보수 관리상의 편의를 제고할 수 있는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치에 관한 것이다.
3D 프린팅은 차세대 생산 기술 중 하나로 주목받고 있으며, 개인 맞춤형 생산 시대를 열고, 다양한 사업 영역에서 차세대 정밀 가공 기술로 부상하고 있다. 과거에는 대량 생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 같은 용도로 활용되었으나, 현재는 다품종 소량 생산 제품을 중심으로 양산 가능한 제품의 성형에도 사용될 수 있는 기술적 기반이 조성되고 있어서, 앞으로 3D 프린팅 시장은 확대 일로에 있다.
3D 프린터의 제품 성형 방식은, 크게 대상 물체를 2차원의 평면 형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형태를 만들어가는 첨가형과, 재료 덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형이 있다. 그리고 첨가형의 일종으로 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급하여, 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 x,y,z 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 인쇄 모듈에 장착된 히터노즐에서 용융, 배출함으로써 2차원 평면 형태를 만들면서 이를 작업대 상에서 적층하여 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 성형 방법이 있다.
이와 같이 히터 노즐에서 배출되는 필라멘트는 용융된 상태이기 때문에, 용융된 필라멘트가 굳으면서 노즐이 막히는 현상이 종종 발생하게 된다.
이러한 경우, 노즐의 보수 관리가 필요하나, 종래의 3D 프린터는 히터 노즐이 인쇄 모듈 상에 고정 설치되기 때문에 히터 노즐을 정비하거나 교체하기 위해서는 다수 개의 체결부를 해체하여야 하며, 새로운 히터 노즐을 결합하는 경우에는 다수 개의 체결부를 재조립해야 하는 작업상의 불편함이 있었다.
공개특허공보 공개번호 제10-2015-0049091호에는 입체 조형물을 형성시키기 위한 인쇄 작업대가 상면으로부터 받침 다리에 의해 부상 설치되고, 일측에 콘트롤부가 구비된 하부 블럭과, 하부 블럭의 상부로부터 세 방향으로 수직 배열되어 고정되는 한 쌍의 가이드 로드와, 가이드 로드에 상하 이동 가능하게 설치되는 이송 블럭과, 이송 블럭에 일단이 회동 가능하게 연결 설치되는 한 쌍의 아암과, 아암의 단부에 회동 가능하게 연결 설치되는 외부로부터 공급되는 필라멘트를 용융, 공급시켜 조형물을 입체적으로 조형하는 인쇄부와, 상기 하부 블럭과 대응되어 가이드 로드의 상단부를 고정하고, 저면에는 작업 온도를 감지하는 온도 감지 센서가 구비되며, 상부에는 통공부가 형성되되, 통공부의 상부에는 필라멘트가 권취된 공급롤이 브라켓트에 의해 회전 가능하게 설치되고, 브라켓트 내부에는 상기 공급롤로부터 필라멘트를 자동 공급하는 필라멘트 공급기가 구비된 상부 블럭과, 상부 블럭의 둘레부에 연결 설치되어 하부 블럭의 둘레부를 수용하며, 일측에 도어가 구비된 케이싱과, 상기 이송 블럭과 연결 설치되어 조형물을 조형하기 위한 설정 좌표에 따라 인쇄부가 이송되도록 이송 블럭을 가이드 로드로부터 상하 이동 및 상하 이동 차이로 인한 각 아암의 각도 조정 및 좌우 방향으로 틸트 조정하는 구동수단을 포함하여 구성되며, 상기 이송 블럭 및 인쇄부에 각 양단이 연결 설치되는 한 쌍의 아암의 연결 단부는 로드 엔드 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 "델타형 3D 프린터"가 개시되어 있다.
그러나 이와 같은 특허 문헌에 개시된 델타형 3D 프린터의 경우, 종래의 3D프린터와 마찬가지로 인쇄부와 각각의 로드부가 고정 결합되어 있어서, 노즐을 정비하거나 교체하기 위해서는 다수 개의 체결부를 해체하여야 하며, 새로운 히터노즐을 결합하는 경우에는 다수 개의 체결부를 재조립해야 하는 작업상의 불편함이 있다.
공개특허공보 공개번호 제10-2015-0049091호(2015.05.08. 공개)
본 발명은 이상과 같은 종래 기술에서의 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 노즐을 정비하거나 교체하기 위해서는 다수 개의 체결부를 해체한 후 재결합 하여야 했었던 종래 3D 프린터의 인쇄부와 로드부의 연결 부위에 마그네틱 볼 조인트를 이용함으로써, 인쇄 모듈의 착탈을 용이하도록 하여 보수 관리상의 편의를 제공함을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치는, 원재료를 공급받아서 3D 조형물을 형성하도록 인쇄 모듈을 구동하는 델타 방식 3D 프린터 장치로서, 내측에 상기 조형물이 형성되는 공간을 제공하는 본체부와, 상기 본체부 내측의 공간에 위치하며, 상기 인쇄 모듈과 마그네틱 볼 조인트로 결합되어 상기 인쇄 모듈의 위치를 제어하는 로드부와, 상기 본체부에 결합되며 상기 로드부와 상기 마그네틱 볼 조인트로 결합되어 상기 로드부를 구동시키는 로드 구동부와, 상기 인쇄 모듈의 상면에 설치되어 상기 인쇄 모듈과 상기 로드부를 연결하는 제1 링크부 및 상기 로드 구동부와 상기 로드부를 연결하는 제2 링크부를 포함하며, 상기 인쇄 모듈의 교체가 용이하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 본체부는 일측에 컨트롤부가 설치되고, 상면에 3D 조형물이 형성되는 작업대가 설치되는 하부 블럭과, 상기 하부 블럭의 상면에 수직으로 결합되는 프레임 및 상기 프레임의 상단부에 결합되며 일측에는 원료 공급기가 구비된 상부 블럭을 포함하는 것이 바람직하고, 또한 상기 프레임에는 레일 가이드가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 링크부는, 외면에 수직인 방향으로 형성된 축 형상의 제1 연결 수단을 갖는 제1 금속구와, 상기 제1 연결 수단에 부착되는 제1 연결 부재 및 상기 제1 연결 부재가 고정 결합되며, 상기 인쇄 모듈의 상면에 부착되는 제1 고정 부재로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 링크부는, 외면에 수직인 방향으로 형성된 축 형상의 제2 연결 수단을 갖는 제2 금속구와, 상기 제2 연결 수단에 부착되는 제2 연결 부재 및 상기 제2 연결 부재가 고정 결합되며, 상기 로드 구동부의 일측에 부착되는 제2 고정 부재로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 로드부는, 일측에는 상기 제1 금속구와 볼 조인트 방식으로 결합하여 자유롭게 회전 접동 가능하도록 일면이 상기 제1 금속구의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 소켓과, 타측에는 상기 제2 금속구와 볼 조인트 방식으로 결합하여 자유롭게 회전 접동 가능하도록 일면이 상기 제2 금속구의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제2 소켓 및 상기 제1 소켓과 상기 제2 소켓을 연결하는 연결 바로 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 제 1 소켓과 상기 제2 소켓은, 상기 제1 금속구 및 상기 제2 금속구와 각각 점 접촉하여 자력에 의해 상기 제1 금속구 및 상기 제2 금속구와 볼 조인트 결합할 수 있도록 내부에 제1 자석 및 제2 자석이 각각 구비되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 인쇄 모듈은, 상기 제1 자석과 상기 제1 금속구 간의 자기력을 제거함으로써 탈거되고, 동일한 구조를 갖는 타 인쇄 모듈을 상기 제1 자석과 결합시킴으로써 교체가 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 인쇄 모듈에는, 3D 조형물이 형성되는 작업대 또는 상기 작업대 상에 형성되는 3D 조형물과의 거리를 감지하여 상기 인쇄 모듈의 위치를 측정하기 위한 근접 센서가 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 인쇄 모듈에는, 전원 공급 및 상기 근접 센서와의 데이터 송·수신을 위한 케이블과 원재료 공급을 위한 튜브가 설치되며, 상기 케이블과 튜브는 일체로 모듈화되어 커넥터 형태로 착탈 가능하도록 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 로드 구동부는, 상기 제2 링크부가 설치되는 이송 블럭과, 상기 이송 블럭의 일면에 설치되는 고리형의 보조 부재와, 상기 보조 부재에 결착되어 상기 이송 블럭의 상하 이동을 견인하는 벨트와, 상기 이송 블럭의 타면에 설치되어 상기 이송 블럭이 상기 프레임의 레일 가이드에 안착되어 상하 이동할 수 있도록 해주는 안착 보조구와, 상기 벨트의 하단이 결착되며, 상기 하부 블럭의 내부에 설치되는 제1 풀리와, 상기 벨트의 상단이 결착되며, 상기 상부 블럭의 내부에 설치되는 제2 풀리 및 상기 제 1 풀리가 회전축 상에 설치되는 모터로 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 벨트에는, 상기 벨트의 장력을 일정하게 유지시켜주기 위한 장력 조절 스프링이 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명은 3D 프린터의 인쇄 모듈과 로드부의 연결 부위에 마그네틱 볼 조인트를 이용함으로써, 인쇄 모듈의 교체를 용이하도록 하여 히터 노즐의 보수 관리 및 교체를 편리하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 인쇄 모듈을 일체로 탈거한 후, 인쇄 모듈의 상면과 동일한 구조의 상면을 갖는 타 목적의 장비를 결합함으로써, 용이하게 다른 장비로 전용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치의 로드 구동부에 대한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치의 주요부에 대한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치의 로드부에 대한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치의 인쇄 모듈과 로드부의 결합이 해체된 모습을 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미하며, 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 사시도이고, 도 2는 로드 구동부에 대한 사시도이며, 도 3은 주요부에 대한 사시도이다. 그리고 도 4는 로드부에 대한 단면도이며, 도 5는 인쇄 모듈과 로드부의 결합이 해체된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치는 본체부(100), 로드부(200), 로드 구동부(300), 제1 링크부(400), 제2 링크부(450) 및 인쇄 모듈(500) 등을 포함하여 구성된다.
상기 본체부(100)는 내측에 3D 조형물이 형성되는 공간을 제공하는 것으로서, 전체적으로 삼각 기둥 형태로 형성된다.
상기 3D 조형물이 형성되는 공간은 후술할 로드부(200), 인쇄 모듈(500) 등이 수용되는 부분으로, 이러한 구성 요소를 수용하고, 상기 로드부(200)에 대한 3차원적 위치 이동에 대한 충분한 여유 공간을 제공할 수 있으며, 3D 조형물의 크기나 형태에 따라 높이나 너비가 조절되도록 하여 형성된다.
이러한 상기 본체부(100)에는, 일측에 컨트롤부(125)가 설치되고, 상면에 상기 3D 조형물이 형성되는 작업대(130)가 설치되는 하부 블럭(120)과, 상기 하부 블럭(120)의 상면에 세 방향 수직으로 결합되는 세 개의 프레임(140) 및 상기 프레임(140)의 상단부에 결합되며, 일측에는 원료 공급기(미도시)가 구비된 상부 블럭(160)이 포함된다.
여기에서, 상기 컨트롤부(125)는 각 구성의 온, 오프 작동 및 제어 상태를 확인할 수 있는 LCD 창 등이 구비되며, 상기 작업대(130)는 후술할 로드부(200)에 의해 3D 조형물이 조형될 수 있도록 인쇄 모듈(500)로부터 일정 거리에 배치되도록 한다.
또한, 상기 프레임(140)은 후술하는 이송 블럭(320)의 안착 보조구(350)가 안착되어 상하 운동을 할 수 있도록 상기 안착 보조구(350)에 대응하는 형상의 레일 가이드가 마련되며, 알루미늄 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 원료 공급기(미도시)는 장시간의 3D 프린팅 작업과 다양한 원재료의 사용에도 노즐(미도시)의 막힘없이 작업이 가능하도록 5:1 기어비를 갖는 스텝 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1 링크부(400)는, 외면에 수직인 방향으로 형성된 축 형상의 제1 연결 수단(420)을 갖는 제1 금속구(410)와 상기 제1 연결 수단(420)에 부착되는 제1 연결 부재(430) 및 상기 제1 연결 부재(430)가 고정 결합되며, 상기 인쇄 모듈(500)의 상면에 부착되는 제1 고정 부재(440)로 구성된다.
이때, 상기 제1 금속구(410)는 후술하는 제1 자석(230)과 자기력으로 결합하게 되며, 재질로는 예를 들면, 크롬 등이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 제1 연결 수단(420)은 상기 제1 금속구(410)와 상기 제1 연결 부재(430)를 연결시켜주는 역할을 하는 것으로서, 단면의 지름이 상기 제1 금속구(410) 지름의 대략 1/2 정도가 되며, 높이는 상기 제1 금속구(410) 지름의 1/5 이하가 되는 것이 바람직하다.
또한 상기 제1 연결 부재(430)는 상기 제1 금속구(410)의 지름과 비슷한 크기의 높이를 가지며, 상기 제1 연결 수단(420) 지름의 4/5 이상의 지름을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 링크부(450)는, 외면에 수직인 방향으로 형성된 축 형상의 제2 연결 수단(470)을 갖는 제2 금속구(460)와 상기 제2 연결 수단(470)에 부착되는 제2 연결 부재(480) 및 상기 제2 연결 부재(480)가 고정 결합되며, 상기 로드 구동부(300)의 일측에 부착되는 제2 고정 부재(490)로 구성된다.
이때, 상기 제2 링크부(450)의 각 부분은 상기 제1 링크부(400)의 각 부분과 구조와 크기 및 역할이 동일하다.
한편, 상기 로드부(200)는, 양단이 동일한 형상을 갖는 대칭 구조로 마련되며, 일측에는 상기 제1 금속구(410)와 볼 조인트 방식으로 결합하여 자유롭게 회전 접동 가능하도록 일면이 상기 제1 금속구(410)의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 소켓(220)과, 타측에는 상기 제2 금속구(460)와 볼 조인트 방식으로 결합하여 자유롭게 회전 접동 가능하도록 일면이 상기 제2 금속구(460)의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제2 소켓(240) 및 상기 제1 소켓(220)과 상기 제2 소켓(240)을 연결하는 연결 바(260)로 구성된다.
이때, 상기 제1 소켓(220)은 상기 제1 금속구(410) 지름의 대략 4배의 길이를 가지며, 상기 제1 금속구(410)와 상기 제1 소켓(220)이 볼 조인트 방식으로 결합하면, 상기 제1 금속구(410) 부피의 1/2이 상기 제1 소켓(220) 내부에 포함된다.
상기 로드부(200)의 타측에 위치한 상기 제2 소켓(240)과 상기 제2 금속구(460)도 동일한 결합 관계와 크기를 갖는다.
그리고, 상기 연결 바(240)는 델타 방식 3D 프린터의 장점인 경량 헤드로 인한 고속 프린팅을 구현하기 위해, 가벼운 재질 예를 들면, 알루미늄으로 제작되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 제1 소켓(220)과 상기 제2 소켓(240)은, 상기 제1 금속구(410) 및 상기 제2 금속구(460)와 각각 점 접촉하여 자력에 의해 상기 제1 금속구(410) 및 상기 제2 금속구(460)와 볼 조인트 결합할 수 있도록 내부에 제1 자석(230) 및 제2 자석(250)이 각각 구비되어 있다.
이때, 상기 제1 자석(230)은 상기 제1 금속구(410) 지름의 대략 두 배의 길이를 가지며, 3D 조형물 형성 작업중, 상기 제1 금속구(410)가 상기 제1 자석(230)으로부터 이탈되지 않으면서 자유롭게 회전 접동 가능한 재질로 마련되어야 하며, 예를 들면, 네오디움을 사용하여 마련되는 것이 바람직하다.
상기 제2 자석(250)도 동일한 크기를 가지며, 동일한 재질로 이루어진다.
또한, 상기 인쇄 모듈(500)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 자석(230)과 상기 제1 금속구(410) 간의 자기력을 제거함으로써 탈거되고, 동일한 구조를 갖는 타 인쇄 모듈을 제1 자석(230)과 결합시킴으로써 용이하게 교체할 수 있게 된다.
이때, 상기 인쇄 모듈(500)의 상면과 동일한 구조의 상면을 갖는 다른 용도의 장치, 예를 들면, 레이저 커터, 주사기형 인젝터, 3D 스캐너 등을 상기 로드부에 마그네틱 볼 조인트 방식으로 결합시켜 타 용도로의 전용이 용이하다.
여기에서, 상기 인쇄 모듈(500)에는, 3D 조형물이 형성되는 작업대(130) 또는 상기 작업대(130)상에 형성되는 3D 조형물과의 거리를 감지하여 상기 인쇄 모듈(500)의 위치를 측정하기 위한 근접 센서(미도시)가 설치된다.
그리고, 상기 인쇄 모듈(500)에는, 전원 공급 및 상기 근접 센서(미도시)와의 데이터 송ㆍ수신을 위한 케이블과 원재료 공급을 위한 튜브가 설치되며, 상기 케이블과 튜브는 일체로 모듈화되어 커넥터 형태로 착탈 가능하도록 마련된다.
또한, 상기 로드 구동부(300)는, 상기 제2 링크부(450)가 설치되는 이송 블럭(320)과, 상기 이송 블럭(320)의 일면에 설치되는 고리형의 보조 부재(330)와, 상기 보조 부재(330)에 결착되어 상기 이송 블럭(320)의 상하 이동을 견인하는 벨트(340)와, 상기 이송 블럭(320)의 타면에 설치되어 상기 이송 블럭(320)이 상기 프레임(140)의 레일 가이드에 안착되어 상하 이동을 할 수 있도록 해주는 안착 보조구(350)와, 상기 벨트(340)의 하단이 결착되며 상기 하부 블럭(120)의 내부에 설치되는 제1 풀리(360)와, 상기 벨트(340)의 상단이 결착되며 상기 상부 블럭(160)의 내부에 설치되는 제2 풀리(370) 및 상기 제1 풀리(360)가 회전축 상에 설치되는 모터(380)로 구성된다.
이때, 상기 제1 풀리(360)와 상기 제2 풀리(370)는 상기 벨트(340)가 장착되는 부분에 치열을 가지며, 상기 벨트(340)는 상기 치열에 치합될 수 있도록 타임벨트 형상을 갖는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 벨트(340)에는, 3D 조형물 형성 작업이 진행됨에 따라, 상기 벨트(340)의 장력이 작아지는 것을 방지하기 위해, 상기 벨트(340)의 장력을 일정하게 유지시켜주는 장력 조절 스프링(345)가 구비된다.
100 : 본체부 120 : 하부 블럭
125 : 컨트롤부 130 : 작업대
140 : 프레임 160 : 상부 블럭
200 : 로드부 220 : 제1 소켓
230 : 제1 자석 240 : 제2 소켓
250 : 제2 자석 260 : 연결 바
300 : 로드 구동부 320 : 이송 블럭
330 : 보조 부재 340 : 벨트
345 : 장력 조절 스프링 350 : 안착 보조구
360 : 제1 풀리 370 : 제2 풀리
380 : 모터 400 : 제1 링크부
410 : 제1 금속구 420 : 제1 연결 수단
430 : 제1 연결 부재 440 : 제1 고정 부재
450 : 제2 링크부 460 : 제2 금속구
470 : 제2 연결 수단 480 : 제2 연결 부재
490 : 제2 고정 부재 500 : 인쇄 모듈

Claims (11)

  1. 원재료를 공급받아서 3D 조형물을 형성하도록 인쇄 모듈을 구동하는 델타 방식 3D 프린터 장치에 있어서,
    내측에 상기 조형물이 형성되는 공간을 제공하는 본체부;
    상기 본체부 내측의 공간에 위치하며, 상기 인쇄 모듈과 마그네틱 볼 조인트로 결합되어 상기 인쇄 모듈의 위치를 제어하는 로드부;
    상기 본체부에 결합되며, 상기 로드부와 상기 마그네틱 볼 조인트로 결합되어 상기 로드부를 구동시키는 로드 구동부;
    상기 인쇄 모듈의 상면에 설치되어 상기 인쇄 모듈과 상기 로드부를 연결하는 제1 링크부; 및
    상기 로드 구동부와 상기 로드부를 연결하는 제2 링크부를 포함하여 이루어져, 상기 인쇄 모듈의 교체가 용이하도록 형성된 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 본체부는,
    일측에 컨트롤부가 설치되고, 상면에 3D 조형물이 형성되는 작업대가 설치되는 하부 블럭;
    상기 하부 블럭의 상면에 수직으로 결합되는 프레임; 및
    상기 프레임의 상단부에 결합되며 일측에는 원료 공급기가 구비된 상부 블럭;을 포함하며,
    상기 프레임은 레일 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 링크부는,
    외면에 수직인 방향으로 형성된 축 형상의 제1 연결 수단을 갖는 제1 금속구;
    상기 제1 연결 수단에 부착되는 제1 연결 부재; 및
    상기 제1 연결 부재가 고정 결합되며, 상기 인쇄 모듈의 상면에 부착되는 제1 고정 부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2 링크부는,
    외면에 수직인 방향으로 형성된 축 형상의 제2 연결 수단을 갖는 제2 금속구;
    상기 제2 연결 수단에 부착되는 제2 연결 부재; 및
    상기 제2 연결 부재가 고정 결합되며, 상기 로드 구동부의 일측에 부착되는 제2 고정 부재;로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 로드부는,
    일측에는 상기 제1 금속구와 볼 조인트 방식으로 결합하여 자유롭게 회전 접동 가능하도록 일면이 상기 제1 금속구의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 소켓; 타측에는 상기 제2 금속구와 볼 조인트 방식으로 결합하여 자유롭게 회전 접동 가능하도록 일면이 상기 제2 금속구의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제2 소켓; 및
    상기 제1 소켓과 상기 제2 소켓을 연결하는 연결 바; 로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 소켓과 상기 제2 소켓은,
    상기 제1 금속구 및 상기 제2 금속구와 각각 점 접촉하여 자력에 의해 상기 제1 금속구 및 상기 제2 금속구와 볼 조인트 결합할 수 있도록 내부에 제1 자석 및 제2 자석이 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 인쇄 모듈은,
    상기 제1 자석과 상기 제1 금속구 간의 자기력을 제거함으로써 탈거되고, 동일한 구조를 갖는 타 인쇄 모듈을 상기 제1 자석과 결합시킴으로써 용이하게 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 인쇄 모듈에는,
    3D 조형물이 형성되는 작업대 또는 상기 작업대 상에 형성되는 3D 조형물과의 거리를 감지하여 상기 인쇄 모듈의 위치를 측정하기 위한 근접 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 인쇄 모듈에는,
    전원 공급 및 상기 근접 센서와의 데이터 송·수신을 위한 케이블과 원재료 공급을 위한 튜브가 설치되며, 상기 케이블과 튜브는 일체로 모듈화되어 커넥터 형태로 착탈 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 로드 구동부는,
    상기 제2 링크부가 설치되는 이송 블럭;
    상기 이송 블럭의 일면에 설치되는 고리형의 보조 부재;
    상기 보조 부재에 결착되어 상기 이송 블럭의 상하 이동을 견인하는 벨트;
    상기 이송 블럭의 타면에 설치되어 상기 이송 블럭이 상기 프레임의 레일 가이드에 안착되어 상하 이동을 할 수 있도록 해주는 안착 보조구;
    상기 벨트의 하단이 결착되며, 상기 하부 블럭의 내부에 설치되는 제1 풀리;
    상기 벨트의 상단이 결착되며, 상기 상부 블럭의 내부에 설치되는 제2 풀리; 및
    상기 제1 풀리가 회전축 상에 설치되는 모터;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 벨트에는,
    상기 벨트의 장력을 일정하게 유지시켜주기 위한 장력 조절 스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 볼 조인트를 이용한 델타 방식 3D 프린터 장치.

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