KR20180010697A - 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터 - Google Patents

조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 구조물 출력시 조형 플레이트를 시작 위치로 정확히 이동시킬 수 있는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터에 관한 것으로, 광경화성 수지를 저장하고, 하부가 투명 재질인 수지저장부; 상기 수지저장부 하부로 광을 조사하는 광원; 수직으로 형성된 직립지지체; 상기 직립지지체를 따라 승강가능하게 외팔보 지지된 수평지지체; 상기 수평지지체를 상하 방향으로 승강시키는 구동부; 상기 수평지지체에 결합되어 상기 수지저장부 위에서 승하강하도록 배치되고, 하부에 3차원 구조물이 조형되는 조형 플레이트; 상기 수평지지체에 가해지는 힘을 측정하는 힘센서; 및 상기 3차원 구조물의 조형 영역에 대응하여 상기 광원 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 3차원 구조물의 출력 시작 시 상기 힘센서에 의해 측정된 힘에 따라 상기 조형 플레이트가 원점에 배치되도록 상기 구동부를 제어한다.

Description

조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터{THREE DIMENSIONAL PRINTER WITH AUTO LEVELING DEVICE FOR BUILDING PLATE}
본 발명은 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 3차원 구조물 출력시 조형 플레이트를 시작 위치로 정확히 이동시킬 수 있는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터에 관한 것이다.
3차원 프린팅 방식에는, 광경화성 수지에 레이저 광을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(StereoLithography Apparatus) 방식, SLA 방식에서 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering) 방식, 필라멘트를 압출하여 구조물을 적층하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식, 광경화성 수지가 저장된 저장조의 하부로 광을 조사하여 부분적으로 경화되는 원리를 이용한 DLP(Digital Light Processing) 방식 등이 있다.
이 중, DLP 방식의 3차원 프린터의 경우, 광경화성 수지가 저장된 투명 소재의 저장조의 하부로 DLP 프로젝터가 광을 조사하고, 광이 조사된 영역에 있는 광경화성 수지가 경화되어 조형 플레이트 하부에 3차원 구조물의 형태를 형성하게 된다. 즉, 3차원 구조물의 단면 형상에 대응하는 형태로 광이 조사되어 조형 플레이트가 상승함에 따라 경화된 부분이 다층으로 적층되는 방식에 의해 3차원 구조물이 프린팅 될 수 있다.
그러나, 종래의 DLP 방식의 3차원 프린터의 경우, 3차원 구조물의 출력을 시작하기 위해서는 조형 플레이트가 저장조의 바닥면에 접촉된 상태인 위치, 즉, 원점으로 이동되어야 하는데, 사용자가 수동으로 조형 플레이트를 원점으로 이동시키는 경우 조형 플레이트와 저장조의 접촉 여부를 확인하기가 어렵고, 조형 플레이트와 저장조가 제대로 접촉하지 않은 상태에서 출력이 시작되는 경우 조형되는 3차원 구조물의 형태에 불량이 발생할 수 있어 3차원 구조물의 출력 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2016-0055707호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 정밀 힘센서를 이용하여 자동으로 원점을 찾을 수 있는 오토레벨링 기능을 제공함으로써, 정확한 원점에서 출력이 시작되므로 고품질의 3차원 구조물을 프린팅할 수 있는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 개시된 기술은, 광경화성 수지를 저장하고, 하부가 투명 재질인 수지저장부; 상기 수지저장부 하부로 광을 조사하는 광원; 수직으로 형성된 직립지지체; 상기 직립지지체를 따라 승강가능하게 외팔보 지지된 수평지지체; 상기 수평지지체를 상하 방향으로 승강시키는 구동부; 상기 수평지지체에 결합되어 상기 수지저장부 위에서 승하강하도록 배치되고, 하부에 3차원 구조물이 조형되는 조형 플레이트; 상기 수평지지체에 가해지는 힘을 측정하는 힘센서; 및 상기 3차원 구조물의 조형 영역에 대응하여 상기 광원 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 3차원 구조물의 출력 시작 시 상기 힘센서에 의해 측정된 힘에 따라 상기 조형 플레이트가 원점에 배치되도록 상기 구동부를 제어한다.
여기서, 상기 수평지지체는, 상기 조형 플레이트에 결합되어 유동되는 하우징인 전면 유동부; 및 상기 직립지지체에 결합되어 고정되는 하우징인 후면 고정부를 포함하고, 상기 힘센서는, 상기 전면유동부에 가해지는 힘에 대응하는 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 상기 제어부로 출력할 수 있다.
또한, 상기 힘센서는, 일단은 상기 전면 유동부 내에 고정되고, 타단은 상기 후면 고정부 내에 고정되어, 접촉힘에 의해 변형하는 빔형 구조체; 및 상기 빔형 구조체의 변형을 감지하여 상기 전기 신호를 생성하는 압저항층을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 전기 신호에 의해 상기 조형 플레이트의 장착 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전기 신호에 의해 상기 조형 플레이트에 부착된 3차원 구조물의 이탈 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 3차원 구조물의 출력 시작 시 상기 조형 플레이트를 최상부로 상승시키는 제1 단계, 상기 조형 플레이트를 상기 최상부보다 하부에 있고 상기 원점보다는 상부에 있는 미리 정해진 지점으로 하강시키는 제2 단계 및 상기 조형 플레이트를 상기 원점까지 하강시키는 제3 단계로 구분하여 상기 구동부를 제어하고, 상기 제2 단계의 하강 속도는 상기 제3 단계의 하강 속도를 초과할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제3 단계에 있어서, 상기 조형 플레이트가 스텝식 하강 방식에 따라 일정 높이씩 간헐적으로 하강하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터는 정밀 힘센서를 이용하여 자동으로 원점을 찾을 수 있는 오토레벨링 기능을 제공하므로, 사용자가 수동으로 조형 플레이트를 이동시켜야 하는 불편이 감소될 뿐만 아니라, 자동 조절되어 정확한 원점에 배치된 조형 플레이트 상에서 3차원 구조물의 출력이 시작되므로 프린팅되는 3차원 구조물의 품질이 향상되는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터의 수평지지체 및 힘센서를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터의 동작을 나타낸 흐름도이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
'제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 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.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터를 도시한 도면으로, 본 발명의 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터는, 수지저장부(100), 광원(200), 직립지지체(300), 수평지지체(400), 구동부(500), 조형 플레이트(600), 힘센서(700) 및 제어부(800)를 포함할 수 있다.
수지저장부(VAT)(100)는, 3차원 구조물 형성을 위한 액체 재료인 광경화성 수지, 예를 들면, 아크릴(Acryl) 수지, 캐스터블(Castable) 수지 등을 저장하고, 투명 재질인 하부를 구비한다. 여기서, 수지저장부(100)의 투명 재질인 하부는 3차원 구조물과의 이형성, 광원(200)에서 조사되는 광의 투과성 및 내구성이 뛰어난 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 수지저장부(100)는, 광경화성 수지가 광원(200)에서 조사되는 광에 의해 경화되는 공간을 제공하게 된다.
광원(200)은, 수지저장부(100)의 하부로 광경화성 수지를 경화시키는 광을 조사한다. 여기서, 광원(200)은, 제어부(800)로부터 분할 이미지, 예를 들면, 슬라이싱 소프트웨어에 의해 STL(STereoLithography) 파일 또는 OBJ 파일로부터 생성된 G 코드(code) 파일에 의한 이미지를 입력받고, 입력받은 이미지에 대응된 광을 조사하는 DLP 프로젝터일 수 있다.
직립지지체(300)는, 수직으로 형성되어 수평지지체(400)에 부착된 조형 플레이트(600)가 승하강되는 경로를 제공한다.
수평지지체(400)는, 직립지지체(300)를 따라 상승 및 하강 가능하게 직립지지체(300)에 결합되며, 일단이 직립지지체(300)에 의해 지지되어 수평 방향으로 장축이 유지되는 외팔보 지지 형태를 가지게 된다. 또한, 수평지지체(400)의 타단에는 조형 플레이트(600)가 연결된다.
구동부(500)는, 제어부(800)의 제어에 의하여 수평지지체(400)가 직립지지체(300)를 따라 상승 및 하강하도록 동력을 제공한다. 일례로, 직립지지체(300)에 나사산이 형성되고, 수평지지체(400)의 직립지지체(300)에 결합되는 일단에는 회전 운동을 선형운동으로 전환하는 구조(도시되지 않음)를 구비하여, 구동부(500) 내 모터(도시되지 않음)의 정역회전에 따라 수평지지체(400)가 상승 및 하강할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
조형 플레이트(600)는, 수평지지체(400)에 결합되어 수지저장부(100) 위에서 상승 또는 하강되도록 배치되고, 하부에 수지저장부(100) 내 광경화성 수지가 경화되어 조형되는 3차원 구조물을 지지하게 된다.
힘센서(Force Sensor)(700)는, 수평지지체에 가해지는 힘을 측정하고, 측정된 값을 제어부(800)로 출력한다. 이때, 힘센서(700)는, 약 10kg의 무게까지 지탱 가능한 고정밀 힘센서인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
제어부(800)는, 3차원 구조물의 조형 영역에 대응하여 광원(200) 및 구동부(500)를 제어한다. 즉, 제어부(800)는, 계산 기능을 가진 PC(Personal Computer) 또는 USB 메모리 등으로부터 3차원 구조물의 단면 분할 이미지를 반영한 G 코드 등 제어 코드를 입력받고, 광원(200)에서 수지저장부(100)의 하부로 조사되는 광의 형상을 제어하게 된다. 또한, 제어부(800)는, 단면 분할 이미지가 적층되어 형성되는 3차원 구조물을 층마다 응고시키기 위하여, 조형 플레이트(600)가 직립지지체(300)의 장축과 나란한 방향으로 점진적으로 상승하도록 구동부(500)를 제어하게 된다. 이때, 제어부(800)는, STL 파일 또는 OBJ 파일을 슬라이싱 처리하여 G 코드 등 제어 코드를 생성하는 기능을 내장할 수도 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 제어부(800)는, 3차원 구조물의 출력 시작 시 힘센서(700)에 의해 감지된 힘에 따라 조형 플레이트(600)를 원점(A)에 배치하도록 구동부(500)를 제어한다. 여기서, 원점(A)은, 3차원 프린터의 초기 출력 위치를 의미하며, 조형 플레이트(600)가 수지저장부(100)의 바닥에 접촉되는 위치가 된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터의 수평지지체(400) 및 힘센서(700)를 나타낸 도면으로, 이에 대하여 설명하면 하기와 같다.
수평지지체(400)는, 서로 분리된 하우징인 전면 유동부(410) 및 후면 고정부(420)를 포함할 수 있다.
전면 유동부(410)는, 조형 플레이트(600)에 결합되어 유동되는 하우징으로, 조형 플레이트(600)와의 결합을 위한 나사 구조를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이때, 전면 유동부(410)는, 조형 플레이트(600)가 수지저장부(100)의 바닥에 접촉하는 경우에 힘을 받아 유동가능하도록 후면 고정부(420)와 소정의 이격 공간을 형성하면서 분리될 수 있다.
또한, 후면 고정부(420)는, 직립지지체(300)에 결합되어 고정되는 하우징으로, 조형 플레이트(600)가 수지저장부(100)의 바닥에 접촉할 때 바닥 반대 방향으로 작용하는 힘에 의해 전면 유동부(410)가 유동하는 경우에도 고정된 상태를 유지할 수 있다.
힘센서(700)는, 전면유동부(410)에 가해지는 힘에 대응하는 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 제어부(800)로 출력한다. 여기서, 힘센서(700)는, 빔형 구조체(710) 및 압저항층(720)을 포함할 수 있다.
빔형 구조체(710)는, 일단은 전면 유동부(410) 내에 고정되고, 타단은 후면 고정부(420) 내에 고정되어, 접촉힘에 의해 변형될 수 있다. 즉, 빔형 구조체(710)는, 서로 분리된 전면 유동부(410) 및 후면 고정부(420)의 연결 구조가 되는 동시에 조형 플레이트(600)가 수지저장부(100)의 바닥에 접촉되어 전면 유동부(410)가 상승함에 따라 일단이 변형되는 형태를 구비할 수 있다. 이때, 빔형 구조체(710)는, 전면 유동부(410)와 결합되기 위한 나사 구조 및 후면 고정부(420)와 결합되기 위한 나사 구조를 각각 별도로 구비할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
압저항층(720)은, 빔형 구조체(710)의 변형을 감지하여 전기 신호를 생성하고, 제어부(800)와 연결된 소정의 전선(도시되지 않음) 등을 통하여 생성된 전기 신호를 제어부(800)로 출력할 수 있다.
빔형 구조체(710)는, 조형 플레이트(600)를 통하여 전달되는 힘에 의해 쉽게 변형되기 위하여 압저항층(720) 부근에 소정의 홀을 구비할 수 있다.
제어부(800)는, 압저항층(720)으로부터 전기 신호를 입력받고, 입력된 전기 신호에 따라 전면 유동부(410)에 가해지는 힘을 산출할 수 있다.
이때, 제어부(800)는, 산출된 값에 따라 조형 플레이트(600)가 수지저장부(100)의 바닥에 접촉되었는지 여부를 판단할 수 있을 뿐 아니라, 조형 플레이트(600)가 전면 유동부(410)에 장착되었는지 여부, 3차원 구조물 출력 중에 조형 플레이트(600)에 부착된 출력물이 이탈되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 빔형 구조체(710)는, 전면 유동부(410)와 결합된 부분이 중력 가속도 방향으로 변형될 수 있으며, 조형 플레이트(600)가 전면 유동부(410)에 장착되어 3차원 구조물이 조형 플레이트(600)의 하부에 부착된 제1 상태, 조형 플레이트(600)가 전면 유동부(410)에 장착되었으나 3차원 구조물이 하부에 부착되지 않은 제2 상태 및 조형 플레이트(600)가 전면 유동부(410)에 장착되지 않은 제3 상태를 가정하면, 제1 상태인 경우에 중력 가속도 방향으로 가장 많이 변형되고, 제2 상태 및 제3 상태의 순서로 변형 정도가 완화된다. 따라서, 제어부(800)는, 빔형 구조체(710)의 변형 정도에 대응하여 압저항층(720)에서 발생되는 전기 신호를 입력받아 3차원 프린터의 다양한 상태를 파악할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터의 동작을 나타낸 흐름도로서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터의 동작에 관하여 설명하면 하기와 같다.
먼저, 제어부(800)는, 사용자가 3차원 프린터를 사용하고자 하는 입력 신호가 감지되면, 현재의 힘센서(700)가 출력하고 있는 값, 즉, 압저항층(720)에서 생성되는 전기 신호에 의해 산출된 값을 저장한다(S100).
이후에, 제어부(800)는, 구동부(500) 내 모터의 회전 등에 의한 정보를 감지하여 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)가 직립지지체(300)의 제공 경로 상에서 최상부에 위치하는지 여부를 판단한다(S200).
만약, 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)가 직립지지체(300)의 제공 경로 상에서 최상부에 위치하지 않는 경우에, 제어부(800)는 구동부(500)를 제어하여 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)를 최상부로 상승시킨다(S300).
한편, 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)가 직립지지체(300)의 제공 경로 상에서 최상부에 위치하는 경우에, 제어부(800)는 구동부(500)를 제어하여 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)를 최상부보다 하부에 있고 원점보다는 상부에 있는 미리 정해진 지점인 제1 위치(B)로 하강시킨다(S400).
이때, 제어부(800)는, 압저항층(720)에서 발생되는 전기 신호를 입력받아 힘센서(700)에 가해지는 힘이 정상 범위에 있는지 판단할 수 있다(S500).
만약, 제어부(800)가 힘센서(700)에 가해지는 힘이 정상 범위가 아니라고 판단하면, 즉시 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)의 하강 동작을 정지시키고, 동작 오류 처리를 수행하게 된다(S600). 제어부(800)가 힘센서(700)에 가해지는 힘이 정상 범위가 아니라고 판단하는 일례로는 수평지지체(400)에 조형 플레이트(600)가 결합되지 않아 전면 유동부(410) 내에 고정된 빔형 구조체(710)에 중력 가속도 방향의 힘이 적게 가해지는 경우, 힘센서(700)가 파손된 경우 등이 있으며, 이외에도 제어부(800)가 비정상으로 판단할 수 있는 경우로는 힘센서(700)에 가해지는 힘의 크기와 방향에 따라 판단가능한 이상 상태를 모두 포함할 수 있다.
한편, 제어부(800)가 힘센서(700)에 가해지는 힘이 정상 범위 내에 해당한다고 판단한 경우에는, 구동부(500)를 제어하여 제1 위치(B)에 정지된 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)를 원점(A)으로 하강시킨다(S700). 이때, 제어부(800)는, 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)를 최상부에서 제1 위치(B)로 하강시킬 때는 비교적 빠른 속도로, 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)를 제1 위치(B)에서 원점(A)으로 하강시킬 때는 비교적 느린 속도로 하강시킴으로써, 동작 속도를 높이면서도 원점 배치의 정밀성을 높일 수 있다.
이때, 제어부(800)가 조형 플레이트(600)와 결합된 수평지지체(400)를 제1 위치(B)에서 원점(A)으로 하강시키는 경우에 수평지지체(400)가 스텝식 하강 방식으로 이동하도록 구동부(500)를 제어할 수 있으며, 예를 들면, 제어부(800)는, 수평지지체(400)를 약 20㎛씩 간헐적으로 하강시키면서 각 하강의 사이마다 힘센서(700)에서 입력되는 전기 신호가 미리 설정된 값, 즉, 조형 플레이트(600) 바닥이 원점에 이른 경우에 해당하는 값인지 확인할 수 있다(S800).
만약, 제어부(800)가 힘센서(700)에서 입력되는 전기 신호에 의하여 조형 플레이트(600) 바닥이 원점(A)에 이르지 않았다고 판단한 경우(S900), 제어부(800)는, 수평지지체(400)를 스텝식으로 하강시키면서 각 하강의 사이마다 힘센서(700)에서 입력되는 전기 신호가 미리 설정된 값인지 확인하는 동작을 다시 수행하게 된다.
한편, 제어부(800)가 힘센서(700)에서 입력되는 전기 신호에 의하여 조형 플레이트(600) 바닥이 원점(A)에 이르렀다고 판단한 경우에는, 제어부(800)는, 구동부(500)를 제어하여 수평지지체(400)의 이동을 정지시키고, 그 위치에서 3차원 구조물의 출력 동작이 시작될 수 있도록 광원(200), 구동부(500) 등을 제어한다.
이러한 개시된 기술인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 수지저장부
200 : 광원
300 : 직립지지체
400 : 수평지지체
410 : 전면 유동부
420 : 후면 고정부
500 : 구동부
600 : 조형 플레이트
700 : 힘센서
710 : 빔형 구조체
720 : 압저항층
800 : 제어부

Claims (7)

  1. 광경화성 수지를 저장하고, 하부가 투명 재질인 수지저장부;
    상기 수지저장부 하부로 광을 조사하는 광원;
    수직으로 형성된 직립지지체;
    상기 직립지지체를 따라 승강가능하게 외팔보 지지된 수평지지체;
    상기 수평지지체를 상하 방향으로 승강시키는 구동부;
    상기 수평지지체에 결합되어 상기 수지저장부 위에서 승하강하도록 배치되고, 하부에 3차원 구조물이 조형되는 조형 플레이트;
    상기 수평지지체에 가해지는 힘을 측정하는 힘센서; 및
    상기 3차원 구조물의 조형 영역에 대응하여 상기 광원 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 3차원 구조물의 출력 시작 시 상기 힘센서에 의해 측정된 힘에 따라 상기 조형 플레이트가 원점에 배치되도록 상기 구동부를 제어하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평지지체는,
    상기 조형 플레이트에 결합되어 유동되는 하우징인 전면 유동부; 및
    상기 직립지지체에 결합되어 고정되는 하우징인 후면 고정부를 포함하고,
    상기 힘센서는, 상기 전면유동부에 가해지는 힘에 대응하는 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호를 상기 제어부로 출력하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 힘센서는,
    일단은 상기 전면 유동부 내에 고정되고, 타단은 상기 후면 고정부 내에 고정되어, 접촉힘에 의해 변형하는 빔형 구조체; 및
    상기 빔형 구조체의 변형을 감지하여 상기 전기 신호를 생성하는 압저항층을 포함하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전기 신호에 의해 상기 조형 플레이트의 장착 여부를 판단하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 전기 신호에 의해 상기 조형 플레이트에 부착된 3차원 구조물의 이탈 여부를 판단하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 3차원 구조물의 출력 시작 시 상기 조형 플레이트를 최상부로 상승시키는 제1 단계, 상기 조형 플레이트를 상기 최상부보다 하부에 있고 상기 원점보다는 상부에 있는 미리 정해진 지점으로 하강시키는 제2 단계 및 상기 조형 플레이트를 상기 원점까지 하강시키는 제3 단계로 구분하여 상기 구동부를 제어하고,
    상기 제2 단계의 하강 속도는 상기 제3 단계의 하강 속도를 초과하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제3 단계에 있어서, 상기 조형 플레이트가 스텝식 하강 방식에 따라 일정 높이씩 간헐적으로 하강하도록 상기 구동부를 제어하는 조형 플레이트 원점조절 장치를 구비한 3차원 프린터.
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