KR20190050208A

KR20190050208A - 3d 프린팅 장치가 부설된 팜봇

Info

Publication number: KR20190050208A
Application number: KR1020170145515A
Authority: KR
Inventors: 김병철
Original assignee: (주)빅스톤하우스
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-05-10
Also published as: KR101981978B1

Abstract

본 발명은 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자주식 농업용 기계기구인 팜봇(Farm-bot)에 3D 프린팅 장치가 부설되어 농업용으로 미사용시 3D 프린팅을 할 수 있도록 함으로써 활용도를 높인 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 복수개의 측판 및 이를 결합 고정하는 고정구를 통해 농작공간을 형성하는 농작용 프레임과, 상기 농작공간에서 X축, Y축, Z축으로 이동 가능하게 배치되는 갠트리와, 상기 갠트리에 구비되어 복수의 농작용툴이 착탈 가능하게 결합되는 UTM홀더를 포함하여 이루어진 농작자동화부와, 상기 UTM홀더에 착탈 가능하게 결합하는 3D출력용툴과, 3D 출력용 재료가 충진된 카트리지와, 상기 3D출력용툴과 고정 결합되고 상부에 상기 카트리지가 배치되어 제어부를 통해 전달된 제어신호를 통해 상기 카트리지에 충진된 재료를 배출하는 출력노즐과, 출력된 재료를 경화시키기 위한 경화수단을 포함하여 이루어진 3D출력부와, 상기 배출노즐에 의해 배출되는 재료가 적층되는 작업테이블 및 상기 작업테이블의 위치 및 각도를 조절하기 위한 변위수단을 포함하여 이루어진다.

Description

3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇{Farm-bot with 3D printing device}

본 발명은 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자주식 농업용 기계기구인 팜봇(Farm-bot)에 3D 프린팅 장치가 부설되어 농업용으로 미사용시 3D 프린팅을 할 수 있도록 함으로써 활용도를 높인 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇에 관한 것이다.

최근 들어 농업의 자동화 및 기계화가 가속화됨에 따라 다양한 종류의 기계장치가 보급되고 있고, 이러한 기계장치 중 파종이나 농작물에 대한 관수, 농약 분무 등의 관리 작업을 자동으로 진행해주는 농업용 로봇이 개발되고 있다.

이러한 농업용 로봇(이하, ‘팜봇’이라 함)은, 특허공개 제10-2012-0055959호를 통해 제안된 바 있는데, 상기 종래기술은 리프트수단에 연결된 캐터필러를 직각으로 회전시켜 작업 시 농작물을 손상시킬 염려가 없을 때는 캐터필러를 수평으로 유지하고, 농작물을 손상시킬 염려가 있을 때는 캐터필러를 수직하게 회전시켜 베이스프레임을 농작물 위로 유지한다.

그런데, 이와 같이 캐터필러를 수직하게 세우고 농약 살포작업을 하는 경우, 로봇은 베이스프레임이 농작물 위로 높이 배치되므로 캐터필러의 높이가 높아지고, 또 농약탱크나 농약분무수단의 위치가 상승하기 때문에 농약 살포의 관리작업이 효율이 떨어지고 운전의 안전성 및 운행성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 팜봇은 상술한 파종, 관수, 농약 분무 등의 작업만을 위하여 설계 및 구현된 것이기 때문에 상기 작업이 완료된 후 대기하는 동안에 설치된 면적을 차지하는 불필요한 장치가 되어 활용도가 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 3D 프린터는 지난 수년 사이에 오픈소스(RepRap 등)를 기반으로 급속히 발전한 기술로서, 국내에서도 데스크탑용으로 개발하여 대중화에 나서고 있으며 인터넷 쇼핑몰 등을 이용하여 점차 폭넓게 확산 되어 가고 있는 기술이다.

일반적인 3D 프린터의 프린팅 방식은 크게 FDM방식(Fused Deposition Modelling)과 DLP방식(Digital Light Processing)과, SLA방식(Stereolithography Apparatus)과 SLS방식(Selective Laser Sintering)으로 구분된다. 또한 사용 재료를 통해 구분하는 방식으로 세라믹, 플라스틱, 금속, 수지 등이 있으며 이러한 사용 재료는 기술의 발전과 함께 점차적으로 많은 종류가 사용되고 있다.

여기서 상기 FDM방식은 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 형태를 만들어가는 적층식 방식으로서, 크게 가열압출방식과 비가열 압출방식으로 구분된다.

가열압출방식은 열가소성 재료를 가열하여 용융된 재료를 압출하는 방식으로 노즐부분에 재료에 열을 전달할 수 있도록 하는 노즐히팅부를 포함하거나 재료 카트리지를 가열할 수 있도록 하는 카트리지 히팅부를 포함하고 있다.

비가열 압출방식은 선 가공처리된 (반)액상의 재료에 적합하며, 일반적으로 주사기를 응용하여 개발한 실린더형 카트리지에 (반)액상의 재료를 충진하고, 피스톤을 밀어 노즐을 통해 재료를 압출함으로써 2차원 평면형태를 만들고 이를 순차적으로 적층하여 3차원으로 성형하는 것이다.

이러한 3D 프린터는 점차적으로 소형화 및 가격이 저렴한 제품이 출시되어 개인사용자도 쉽게 구매할 수 있으나, 일정 수준 이상의 결과물을 얻기 위해서는 대형 및 고사양의 3D 프린터를 사용해야 하고, 대형 및 고사양의 3D 프린터는 가격이 비싸며 설치에 넓은 면적이 필요한 문제점이 있었다.

또한, 내부 및 외부에 배치된 구성품의 유지 및 보수 작업은 전문가에 의해서만 이루어지기 때문에 유지비용이 높은 문제점이 있고, 대형 3D 프린터와 소형 3D 프린터는 각각의 용도에 맞게 설계 후 제작되었기 때문에 최초 설치 후 추가 확장이 불가능한 문제점이 있었다.

즉, 최초 설치된 상태에서 3D 프린터에서 결과물이 성형되는 출력테이블의 크기 변경이 불가능하기 때문에 보다 큰 결과물을 얻기 위해서는 더 큰 대형 3D 프린터의 설치가 필요한 문제점이 있었다.

0001. 특허공개 제10-2012-0055959호 0002. 특허공개 제10-2014-0036285호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 팜봇에 3D 출력부가 구비되어 농업 활동이 대기 중인 상태의 팜봇을 활용하여 3D 프린팅을 할 수 있도록 하며, 3D 프린팅시 필요한 출력테이블의 위치조절 및 크기변환이 용이하여 활용도가 높고, 3D 출력을 위한 추가의 설치 면적이 필요하지 않아 비용을 절감한 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수개의 측판 및 이를 결합 고정하는 고정구를 통해 농작공간을 형성하는 농작용 프레임과, 상기 농작공간에서 X축, Y축, Z축으로 이동 가능하게 배치되는 갠트리와, 상기 갠트리에 구비되어 복수의 농작용툴이 착탈 가능하게 결합되는 UTM홀더를 포함하여 이루어진 농작자동화부와, 상기 UTM홀더에 착탈 가능하게 결합하는 3D출력용툴과, 3D 출력용 재료가 충진된 카트리지와, 상기 3D출력용툴과 고정 결합되고 상부에 상기 카트리지가 배치되어 제어부를 통해 전달된 제어신호를 통해 상기 카트리지에 충진된 재료를 배출하는 출력노즐과, 출력된 재료를 경화시키기 위한 경화수단을 포함하여 이루어진 3D출력부와, 상기 배출노즐에 의해 배출되는 재료가 적층되는 작업테이블 및 상기 작업테이블의 위치 및 각도를 조절하기 위한 변위수단을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 변위수단은, 구동장치가 내부에 배치된 함체 형상의 이동체와, 상기 구동장치의 구동축과 연결된 스크류와, 상기 스크류와 나사산 결합되어 스크류의 회전 방향에 따라 이동하며 상기 출력테이블의 저면에 결합되는 결합플랜지 및 상기 이동체의 일면에 구비되는 변위블럭을 포함하여 이루어진 구동부와, 상기 측벽 중 어느 일측의 측벽에 배치되는 수직판과, 상기 수직판의 상단부에서 상기 농작공간을 향해 절곡 형성된 수평판 및 상기 수직판과 수평판에 연속되게 형성되어 상기 변위블럭이 이동 가능하게 결합되는 변위레일을 포함한 변위프레임으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 변위프레임에는, 상기 구동부의 위치를 고정하기 위한 위치고정홈과, 상기 구동부의 직립상태를 유지하기 위한 지지단이 더 구비되되, 상기 위치고정홈은, 상기 변위레일 중 상기 수평판에 형성된 변위레일의 선단부에서 일측으로 절곡 형성되며, 상기 지지단은, 상기 수직단의 하단부에서 상기 수평단의 절곡 방향과 반대 방향으로 절곡 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 출력테이블은, 편평한 판 형상으로 이루어지며, 테두리 중 적어도 어느 일측 테두리에는 출력테이블을 향해 접히고 반대 방향으로 펼쳐지도록 결합되는 보조테이블이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 농작을 자동화하는 팜봇에 3D 프린팅 기능이 더 부설됨으로써 농작의 미사용시 3D 프린팅을 할 수 있어 활용도를 높이고, 3D 프린팅시 결과물이 성형되는 출력테이블의 위치와 각도를 변경할 수 있으며, 특히 출력테이블의 면적을 조절할 수 있어 확장성이 높은 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 3D 출력부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 3D 출력부를 도시한 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 출력테이블 및 변위수단을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 출력테이블 및 변위수단을 도시한 분해사시도.
도 6은 본 발명에 따른 3D 출력부의 동작 상태를 도시한 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 출력테이블의 다른 실시예를 도시한 상태도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇(1)은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 농작용 프레임(10)과, 농작자동화부(20)와, 3D 출력부(30)와 출력테이블(40) 및 변위수단(50)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 농작자동화부(20)와 3D출력부(30) 및 출력테이블(40)을 구동 및 제어하는 제어부는 상기 각각의 구성과 전원케이블 및 통신케이블로 연결되고 필요한 제어 명령을 입력 및 전달하는 컴퓨터 및 이에 준하는 모바일 기기 등으로 이루어진 것으로, 이러한 구성은 통상의 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 농작용 프레임(10)은, 농업에 필요한 공간 즉, 농작공간을 형성하기 위한 것으로, 농작공간(11)을 형성하기 위한 테두리에 배치되며 상호 결합 고정되는 복수개의 측판(12) 및 상기 측판(12)을 결합 고정하는 고정구를 포함하여 이루어진다.

상기 측판(12)은 편평한 판 형태로 이루어지되 상하로 높이를 가지며 길이 방향으로 연장 형성된 것으로, 복수의 측판(12)이 상호 결합되어 외부와 차단된 농작공간(11)을 형성한 후 여기에 채워지는 흙이 일정 높이를 이루도록 한다.

상기 고정구는 상기 측판(12)을 상호 결합 고정하여 결합된 측판(12)의 내부에 외부와 차단된 농작공간(11)을 형성하는 프레임을 이루도록 하는 것으로, 못, 나사 및 결합용 와셔 또는 결합용 플랜지 등이 사용될 수 있다.(도면 중 미도시됨)

한편 도면 중 미도시하였지만, 상기 측판(12)의 결합에 의해 형성된 농작공간(11)의 바닥에는 채워지는 흙의 유실을 방지하기 위한 바닥판이 더 구비될 수 있으며, 상기 바닥판은 상기 고정구를 통해 맞닿은 측판(12)과 결합 고정되는 것이 바람직하다.

상기 농작자동화부(20)는, 상기 농작용 프레임(10)에 배치되어 파종, 관수, 농약 분무등의 작업을 진행하는 것으로, 이를 위한 갠트리(21), 주행수단(22), 농작용툴(23) 및 이를 거치하기 위한 툴거치대(24)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 갠트리(21)의 이동을 위한 구동모터 등의 구성은 통상의 것이므로 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 또한 갠트리의 위치 및 동작 상태를 확인하기 위한 각종 센서 등도 설명 및 도시는 생략하였다.

상기 갠트리(Gantry)(21)는, 상기 농작공간(11)을 사이에 두고 양쪽의 기초 위에 지지대를 내려 다리 모양으로 만든 구조물로서, 한 쌍의 지지대(211)와, 상기 지지대(211)의 상방을 잇도록 설치되는 수평대(212)와, 상기 수평대(212)에 설치되며 농작용툴(23)이 착탈 가능하게 결합하는 UTM홀더(214)가 상하로 이동 가능하게 결합된 수직대(213)를 포함하여 이루어지고, 이때 상기 수평대(212)와 수직대(213)에는 각각 주행수단(22)이 구비되고 상기 지지대(211)는 상기 측판(12)중 상호 마주보는 한 쌍의 측판(12)에 설치된 주행수단(22)에 이동 가능하게 결합된다.

상기와 같이 이루어진 갠트리(21)는 상기 농작공간(11) 내에서 상기 UTM홀더(214)가 전진, 후진, 좌우 및 상하로 이동 가능하도록 설치된 것이다.

여기서 상기 UTM홀더(214)는, Universal Tool Mount로서 농작용툴(23) 및 후술하는 3D출력용툴(31)이 착탈 가능하게 결합되는 것으로 자석을 이용하여 상기 툴이 결합 또는 분리된다.

이를 위해 UTM홀더(214)의 내부에는 자력이 강한 자석이 내장되어 있고, 제어부와의 통신을 위한 커넥터와, 씨앗을 파종할 때 파종할 씨앗을 흡입하기 위한 흡입구, 분사하는 물을 전달하기 위한 물 주입구, 비료를 주기위한 비료 주입구 등이 구비된다.

이러한 UTM홀더(214)는 종래 공개된 팜봇에 사용되고 있는 것이므로 내부 구조의 도시 및 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고, 상기 주행수단(22) 및 이와 연결된 상기 지지대(211), 수평대(212), 지지대(211)의 구조는 통상의 것이므로 상세한 도시와 설명은 생략하도록 한다.

또한, 상기 농작용툴(23) 및 이를 거치하기 위한 툴거치대(24)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 툴거치대(24)가 상기 측판(12) 중 어느 일측의 측판(12)에 구비되고, 상기 농작용툴(23)은 파종, 물분사, 비료분사, 습도확인, 잡초제거 등과 같이 각각의 용도에 맞추어 성형된 뒤 상기 툴거치대(24)에 착탈 가능하게 안치된다.

상기 3D출력부(30)는, 상기 UTM홀더(214)에 착탈 가능하게 결합되며 제어부를 통해 전달된 제어신호에 의해 충진된 재료를 노즐을 통해 배출하여 3D 결과물을 성형하는 것으로, 3D출력용툴(31)과, 카트리지(32)와, 출력노즐(33)과, 경화수단(34)을 포함하여 이루어진다.

상기 3D출력용툴(31)은, 상기 UTM홀더(214)에 착탈 가능하게 결합하는 것으로, 전체적으로 상기 농작용툴(23)과 동일한 외부 형상을 가지도록 이루어지되 3D 출력시 필요한 데이터 및 제어신호의 전송을 위한 커넥터(도면중 미도시됨)가 더 구비된다.

상기 카트리지(32)는, 3D 출력시 사용되는 (반)액상의 재료가 충진된 것으로, 충진된 재료를 배출하기 위한 가압구(321) 및 배출구동부(322)가 더 구비된다.

상기 가압구(321)와 배출구동부(322)의 동작관계는, 제어부에서 전송된 신호에 의해 배출구동부(322)가 동작하고 이와 연결된 축봉(323)이 회전하고, 상기 축봉(323)과 나사 결합된 가압구(321)가 하방으로 이동하면서 카트리지(32)에 충진된 재료를 하방으로 밀어낸다.

이후, 상기 카트리지(32)의 하단에 결합된 출력노즐(33)을 통해 재료를 배출한다.

여기서 상기 출력노즐(33)은, 상기 카트리지(32)의 하단부에 결합되며 이송된 재료를 하방으로 일정한 양만큼 배출하는 것으로, 도면 중 도시된 바와 같이 상기 카트리지(32)가 결합되는 상부 몸체와 상부 몸체의 저면에 구비되되 하방을 향할수록 좁아지는 직경을 갖는 쐐기 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 상부 몸체가 상기 3D출력용툴(31)에 고정 결합된다.

또한, 상기 출력노즐(33)의 상부에는 상기 카트리지(32)가 결합된 상태에서 직립을 유지할 수 있도록 지지하는 지지판(331)이 더 구비되는데, 상기 지지판(331)은 상하방향으로 연장 형성된 반원형의 판재 형태로 이루어져 하단부가 상기 출력노즐(33)의 상면에 고정되고, 카트리지(32)의 외주면이 지지판(331)의 내주면에 맞닿아 지지되도록 함으로써 카트리지(32)의 직립을 유지한다.

상기 경화수단(34)은, 상기 출력노즐(33)을 통해 배출된 재료를 경화(硬化)시키기 위한 수단으로써, 사용하는 재료에 따라 다양한 수단이 사용될 수 있다.

즉, 레이저 빔이나 강한 UV로 광경화성 액상수지(Photo Curing resin)를 경화시키는 방법(SLA(Stereo Lithography Apparatus), DLP(Digital Light Processing)), 레이저빔으로 분말상태의 재료를 고압,고온으로 소결시키는 방법(SLS(Selective Laser Sinterring)), 와이어 형태의 재료를 사출헤드로 압출하는 방법(FDM(Fused Deposition Modeling)), 상기 출력노즐에서 액체 상태의 결합제를 재료에 분사하는 방법(CJP(Color Jetting Printing)), 재료를 분사함과 동시에 자외선으로 경화하는 방법(MJP(Multi Jetting Printing)), 얇은 판 모양의 재료를 정밀커터로 자른 후 열로 가열하여 접착하는 방법(LOM,PLT,PSL) 중 선택된 어느 하나 일 수 있다.

본 발명에서는 상기 카트리지(32)에 충진된 재료가 (반)액상의 재료인 것을 감안하여 상기 방법 중 레이저 빔 또는 강한 UV를 사용하는 것이 바람직하며, 이를 위해 상기 경화수단(34)은 레이저 빔을 조사하거나 UV를 조사하는 조명일 수 있다.

다음으로, 상기 출력테이블(40)은 상기 3D출력부(30)를 통해 배출되는 재료가 적층되는 곳으로, 편평한 판 형상으로 이루어지며 재질은 특별히 제한이 없다.

여기서, 상기 출력테이블(40)은 3D 출력시에는 상기 농작공간(11)의 상방에 배치되고, 미사용시 또는 농업 상태에서는 상기 농작공간(11)을 막지 않도록 상기 측판(12)의 외측에 배치되는 것이 바람직하다.

이를 위해 상기 출력테이블(40)은 변위수단(50)을 통해 위치 및 배치된 각도를 조절한다.

상기 변위수단(50)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동부(51)와, 변위프레임(52)을 포함하여 이루어진다.

상기 구동부(51)는 모터 또는 실린더 등과 같이 인가된 신호에 따라 동작하는 구동장치(512)가 내부에 배치된 함체 형상의 이동체(511)와, 상기 구동장치(512)의 구동축과 연결된 스크류(513)와, 상기 스크류(513)와 나사산 결합되어 스크류(513)의 회전 방향에 따라 이동하며 상기 출력테이블(40)의 저면에 결합되는 결합플랜지(514) 및 상기 이동체(511)의 일면에 구비되어 상기 변위프레임(52)에 이동 가능하게 결합되는 변위블럭(515)을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 결합플랜지(514)는, 상기 스크류(513)가 나사산 결합하는 결합공(516)과 좌우 양단부에 형성되어 출력테이블(40)의 저면과 나사를 통해 결합되는 나사공(517)이 더 구비되며, 도면 중 도시된 바와 같이 상기 나사공(517)이 형성된 좌우 양단부는 절곡 형성될 수 있고, 다른 실시예로서 상기 나사공(517)이 형성된 좌우 양단부는 편평하게 형성되고 상기 결합공(516)이 일측으로 돌출된 형태로 이루어질 수 있다.

상기 구동부(51)는 출력테이블(40)이 결합된 상태에서 직립 또는 수평으로 위치 및 각도가 변경되며, 상기 구동장치(512)를 통해 출력테이블(40)이 수평으로 배치된 상태에서 스크류(513)의 길이 방향을 따라 이동 가능한 것으로 출력테이블(40)을 사용시 원하는 위치에 배치하고, 미사용시 출력테이블(40)을 상기 이동체(511)에 최대한 근접하게 배치함으로써 차지하는 면적을 줄일 수 있는 것이다.

상기 변위프레임(52)은, 상기 구동부(51)가 이동 가능하게 배치되는 것으로, 상기 측판(12) 중 주행수단(22)이 설치되지 않은 측판(12)에 배치되되 측판(12)과 나란하게 배치되는 수직판(521)과, 상기 수직판(521)의 상단부에서 농작공간(11)을 향해 절곡 형성된 수평판(522)을 포함하여 이루어지고, 상기 구동부(51)의 변위블럭(515)이 이동 가능하게 결합되는 변위레일(523)이 상기 수직판(521)과 수평판(522)에 형성된다.

이때, 상기 수직판(521)의 하단부에는 상기 농작공간(11)의 반대방향을 향해 절곡 형성되며 상기 구동부(51)의 일면이 맞닿아 지지되는 지지단(525)이 더 구비될 수 있다. 상기 지지단(525)은 구동부(51)가 직립한 상태에서 지면 또는 바닥면에 닿을 때, 편평하지 못한 지면 또는 바닥면에 의해 구동부(51)의 직립상태가 틀어지고 이로 인해 구동부(51)에 결합된 출력테이블(40)이 틀어진 상태를 장시간 유지함으로써 발생하는 문제를 방지할 수 있다.

한편, 상기 변위레일(523)에는 이동한 구동부(51)의 위치를 고정하기 위한 위치고정홈(523)이 더 구비되는데, 상기 위치고정홈(523)은 상기 변위레일(523) 중 수평판(522)에 형성된 변위레일(523)의 선단부에서 일측으로 절곡 형성된다.

즉, 상기 구동부(51)는 변위레일(523)을 따라 이동하여 수직방향에서 수평방향으로 배치된 후 변위레일(523)의 선단부에서 일측으로 절곡된 위치고정홈(523)에 삽입된다. 따라서, 상기 구동부(51)가 사용 중 발생하는 진동, 충격 또는 바람 등의 영향에 의해서 변위레일(523)을 따라 이동하는 것을 제한하여 안정적인 사용이 가능하다.

그리고, 상기 구동부(51)의 위치 이동은 상기 변위블럭(515)을 구동시키는 별도의 구동수단 및 이를 제어하는 제어부를 통해 자동으로 구현될 수도 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 동작 상태를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 갠트리(21)는 제어부의 신호에 따라 3D출력용툴(31)을 UTM홀더(214)에 결합시키고, 사용자는 상기 구동부(51)를 수동 또는 상술한 별도의 구동수단을 통해 자동으로 수평 위치로 이동시켜 출력테이블(40)을 농작공간(11)의 상방에 수평하게 배치한다.

이후, 상기 갠트리(21)는 입력된 제어신호에 따라 X축, Y축, Z축으로 이동하고 동시에 3D출력부(30)는 출력노즐(33)을 통해 카트리지(32)에 충진된 (반)액상 재료를 상기 출력테이블(40)에 적층하고, 상기 경화수단(34)은 이를 경화시키면서 3D 결과물을 성형한다.

이때, 상기 출력테이블(40)은 상기 구동부(51)의 동작에 의해 어느 일축 방향으로 이동 가능한 것으로, 이를 통해 갠트리(21)의 동작 과부하를 줄일 수 있고 동시에 미세한 이동은 상기 출력테이블(40)을 이동시켜 구현하고 상대적으로 큰 이동은 갠트리(21)를 이동시켜 구현하는 형태로 제어될 수 있다.

한편, 상기 출력테이블(40)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 판재 형상으로 이루어지기 때문에 출력테이블(40)의 면적내에서만 출력이 가능한 단점이 있었다.

이를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 출력테이블(40)에 복수의 보조테이블(41)이 구비되되, 상기 보조테이블(41)은 힌지(42) 및 잠금구(43)를 통해 상기 출력테이블(40)의 일면에 절첩 가능하게 결합된다.

여기서 상기 보조테이블(41)은 다수개의 분체로 이루어지되 연속으로 배치되어 상호 절첩되는 형태로도 이루어질 수 있다.

상기 보조테이블(41)을 통해 출력테이블(40)의 면적을 조절할 수 있기 때문에 확장에 필요한 비용을 절감할 수 있으며, 소형, 중형, 대형의 3D 출력물을 성형할 수 있어 활용도를 넓은 장점이 있다.

도 7의 (b)는 출력테이블(40)과 보조테이블(41)의 결합 관계를 도시한 저면도이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 본 발명에 따른 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇
10 : 농작용 프레임
11 : 농작공간 12 : 측판
20 : 농작자동화부
21 : 갠트리 22 : 주행수단
23 : 농작용툴 24 : 툴거치대
214 : UTM홀더
30 : 3D 출력부
31 : 3D 출력용툴 32 : 카트리지
33 : 출력노즐 34 : 경화수단
40 : 출력테이블
41 : 보조테이블 42 : 힌지
43 : 잠금구
50 : 변위수단
51 : 구동부 52 : 변위프레임

Claims

복수개의 측판(12) 및 이를 결합 고정하는 고정구를 통해 농작공간(11)을 형성하는 농작용 프레임(10);과,
상기 농작공간(11)에서 X축, Y축, Z축으로 이동 가능하게 배치되는 갠트리(21)와, 상기 갠트리(21)에 구비되어 복수의 농작용툴(23)이 착탈 가능하게 결합되는 UTM홀더(214)를 포함하여 이루어진 농작자동화부(20);와,
상기 UTM홀더(214)에 착탈 가능하게 결합하는 3D출력용툴(31)과, 3D 출력용 재료가 충진된 카트리지(32)와, 상기 3D출력용툴(31)과 고정 결합되고 상부에 상기 카트리지(32)가 배치되어 제어부를 통해 전달된 제어신호를 통해 상기 카트리지(32)에 충진된 재료를 배출하는 출력노즐(33)과, 출력된 재료를 경화시키기 위한 경화수단(34)을 포함하여 이루어진 3D출력부(30);와,
상기 출력노즐(33)에 의해 배출되는 재료가 적층되는 출력테이블(40); 및
상기 출력테이블(40)의 위치 및 각도를 조절하기 위한 변위수단(50)을 포함하여 이루어진 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇.
제1항에 있어서, 상기 변위수단(50)은,
구동장치(512)가 내부에 배치된 함체 형상의 이동체(511)와,
상기 구동장치(512)의 구동축과 연결된 스크류(513)와,
상기 스크류(513)와 나사산 결합되어 스크류(513)의 회전 방향에 따라 이동하며 상기 출력테이블(40)의 저면에 결합되는 결합플랜지(514) 및
상기 이동체(511)의 일면에 구비되는 변위블럭(515)을 포함하여 이루어진 구동부(51);와,
상기 측판(12) 중 어느 일측의 측판(12)에 배치되는 수직판(521)과, 상기 수직판(521)의 상단부에서 상기 농작공간(11)을 향해 절곡 형성된 수평판(522) 및 상기 수직판(521)과 수평판(522)에 연속되게 형성되어 상기 변위블럭(515)이 이동 가능하게 결합되는 변위레일(523)을 포함한 변위프레임(52)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇.
제2항에 있어서, 상기 변위프레임(52)에는,
상기 구동부(51)의 위치를 고정하기 위한 위치고정홈(523)과, 상기 구동부(51)의 직립상태를 유지하기 위한 지지단(525)이 더 구비되되,
상기 위치고정홈(523)은,
상기 변위레일(523) 중 상기 수평판(522)에 형성된 변위레일(523)의 선단부에서 일측으로 절곡 형성되며,
상기 지지단(525)은,
상기 수직판(521)의 하단부에서 상기 수평판(522)의 절곡 방향과 반대 방향으로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력테이블(40)은,
편평한 판 형상으로 이루어지며, 테두리 중 적어도 어느 일측 테두리에는 출력테이블(40)을 향해 접히고 반대 방향으로 펼쳐지도록 결합되는 보조테이블(41)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치가 부설된 팜봇.