KR20190072286A - 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 교체하여 사용할 수 있는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치로서, 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나가 교체 가능하게 결합되는 모듈 연결부, 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나에 의한 처리의 대상물이 배치되는 베드부, 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈을 전기적으로 연결하기 위한 연결 포트들이 구비되어 있고, 상기 연결 포트들을 통해 연결된 모듈을 인식하여 3축 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 3축 제어에 따라 3축 구동되는 X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부를 포함하는 3축 구동부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 필요에 따라 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치에 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 결합하여 사용할 수 있다.

Description

3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치{MODULE CHANGEABLE TYPE MULTIFUNCTIONAL APPARATUS EQUIPPED WITD TRIAXIS CONTROL FUNCTION}

본 발명은 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 사용자가 필요에 따라 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 결합하여 사용할 수 있도록 하는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치에 관한 것이다.

일반적으로 3D 프린터라 함은 미리 설계된 3차원 입체모형의 데이터를 3차원적인 피출력물로 구현하는 장치를 의미한다.

3D 프린터의 프린팅 방식은 실 조형물의 구현 방식에 따라 크게 FDM 방식(Fused Deposition Modelling), DLP 방식(Digital Light Processing), SLA 방식(Stereolithography Apparatus), SLS 방식(Selective Laser Sintering) 등으로 분류될 수 있다.

이 방식들 중의 하나인 FDM 방식은 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식으로 실조형물을 구현하는 방식을 의미한다. 일반적으로 FDM 방식의 3D 프린터에서는 프린터헤드가 베드상에서 X축, Y축 및 Z축 방향을 따라 이동하며 피출력 물을 3차원적으로 출력하도록 구성되며, 프린터헤드는 Z축 가이드수단을 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다.

이러한 3D 프린터는 기본적으로 X축, Y축 및 Z축의 3축 구동을 지원하도록 제작된다.

한편, 각인, 마킹 등의 용도로 사용되는 레이저 머신, CNC(Computer Numerical Control) 각인기의 경우에도 3축 구동 수단이 구비된다는 점에서, 3D 프린터, 레이저 머신, CNC 각인기는 3축 구동 수단을 공통적 필요로 한다는 공통점이 있다.

따라서, 이를 이용하여 3D 프린터, 레이저 머신, CNC 각인기의 다용도로 사용될 수 있는 장치를 제공함으로써 사용자 편의성을 향상시키는 기술이 필요하지만, 현재까지는 이러한 다용도 장치가 제공되지 못하고 있다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0070919호(공개일자: 2016년 06월 21일, 명칭: 휴대용 3Ｄ 프린터)

본 발명은 사용자가 필요에 따라 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 결합하여 사용할 수 있도록 하는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 교체하여 사용할 수 있는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치로서, 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나가 교체 가능하게 결합되는 모듈 연결부, 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나에 의한 처리의 대상물이 배치되는 베드부, 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈을 전기적으로 연결하기 위한 연결 포트들이 구비되어 있고, 상기 연결 포트들을 통해 연결된 모듈을 인식하여 3축 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 3축 제어에 따라 3축 구동되는 X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부를 포함하는 3축 구동부를 포함한다.

본 발명에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치에 있어서, 상기 모듈 연결부는 상기 X축 구동부를 통해 X축 방향으로 이동 가능하게 구비되며 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나가 교체 가능하게 결합되는 X축 캐리지 블록 및 상기 X축 캐리지 블록에 구비된 모듈 체결홀을 통해 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나와 상기 X축 캐리지 블록을 체결하는 모듈 체결 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치는 상기 Z축 구동부를 통해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구비된 Z축 블록에 결합되어 있으며 상하 방향으로 이동하는 Z축 블록에 1차적인 이동 안정성을 제공하는 상하 가이드 캡 및 상기 상하 가이드 캡에 밀착된 상태로 상기 Z축 블록에 결합되어 있으며 상기 Z축 블록에 2차적인 이동 안정성을 제공하는 보강 가이드 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치에 있어서, 상기 보강 가이드 캡은 상기 Z축 블록에 구비된 홀들을 통해 볼트-너트 결합 방식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치에 있어서, 상기 베드부는 프레임에 교체 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 사용자가 필요에 따라 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 결합하여 사용할 수 있도록 하는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치가 제공되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치를 기능적 블록으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 3D 프린터 모듈이 결합된 형상을 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 레이저 머신 모듈이 결합된 형상을 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, CNC 각인기 모듈이 결합된 형상을 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 모듈 연결부를 통한 3D 프린터 모듈의 예시적인 결합 형상을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 모듈 연결부를 통한 레이저 머신 모듈의 예시적인 결합 형상을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상하 가이드 캡과 보강 가이드 캡의 예시적인 결합 형상을 나타낸 도면이고,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 베드부의 예시적인 교체 방식을 나타낸 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치(1)를 기능적 블록으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 3D 프린터 모듈(2)이 결합된 형상을 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 레이저 머신 모듈(3)이 결합된 형상을 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, CNC 각인기 모듈(4)이 결합된 형상을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예는 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4)을 선택적으로 교체하여 사용할 수 있는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치(1)로서, 모듈 연결부(10), 베드부(20), 제어부(40) 및 3축 구동부(30)를 포함한다.

모듈 연결부(10)는 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4) 중의 하나가 교체 가능하게 결합되는 구성요소이며, 사용자는 필요에 따라 모듈 연결부(10)를 조작하여 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4) 중의 하나를 간편하게 결합시킬 수 있다.

예를 들어, 모듈 연결부(10)를 통한 3D 프린터 모듈(2)의 예시적인 결합 형상을 나타낸 도 5를 추가로 참조하면, 모듈 연결부(10)는 X축 캐리지 블록(110) 및 모듈 체결 수단(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

X축 구동부(31)를 통해 X축 방향으로 이동 가능하게 구비되며, X축 캐리지 블록(110)에는 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4) 중의 하나가 교체 가능하게 결합된다.

모듈 체결 수단(130)은 X축 캐리지 블록(110)에 구비된 모듈 체결홀(120)을 통해 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4) 중의 하나와 X축 캐리지 블록(110)을 체결하는 구성요소이다. 도 5에는, 모듈 체결 수단(130)으로서 4개의 볼트가 개시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 모듈 체결 수단(130)은 이에 한정되지는 않는다.

베드부(20)는 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4) 중의 하나에 의한 처리의 대상물이 배치되는 구성요소이다.

예를 들어, 베드부(20)는 프레임에 교체 가능하게 결합될 수 있으며, 사용자는 필요에 따라 적절한 베드를 결합시켜 사용할 수 있다.

베드부(20)의 예시적인 교체 방식을 나타낸 도 8 및 도 9를 추가로 참조하면, 사용자는 볼트에 체결된 나비 형상의 너트를 수작업으로 분리한 이후, 자신이 원하는 교체 베드(22)를 볼트와 너트를 이용하여 재결합할 수 있다.

예를 들어, 베드부(20)에는 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4) 중의 하나에 의한 처리의 대상물을 고정하기 위한 고정 수단이 대상물의 형상에 적합한 위치에 구비될 수 있다.

제어부(40)에는 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4)을 전기적으로 연결하기 위한 연결 포트들이 구비되어 있고, 제어부(40)는 연결 포트들을 통해 연결된 모듈을 자동 인식하거나 사용자 입력에 따라 3D 프린터 모듈(2), 레이저 머신 모듈(3), CNC 각인기 모듈(4)의 동작을 제어하 및 3축 구동부(30)의 3축 구동을 제어한다.

3축 구동부(30)는 제어부(40)의 3축 제어에 따라 3축 구동되며, X축 방향으로의 구동을 위한 X축 구동부(31), Y축 방향으로의 구동을 위한 Y축 구동부(32), Z축 방향으로의 구동을 위한 Z축 구동부(33)를 포함한다.

물론, X축 구동부(31), Y축 구동부(32), Z축 구동부(33) 각각은, X축, Y축, Z축으로의 구동 구조물들 및 이 구동 구조물들에 구동력을 제공하기 위한 구동 모터들을 포함하며, 이 구성요소들은 본 발명의 기술적 사상에 핵심적인 요소가 아니기 때문에, 자세한 설명은 생략한다. 다만, 도면상 개시된 X축 구동부(31), Y축 구동부(32), Z축 구동부(33)는 하나의 예시일 뿐이며, X축 구동부(31), Y축 구동부(32), Z축 구동부(33)가 도면에 개시된 형상에 한정되지는 않는다.

예를 들어, 상하 가이드 캡(400)과 보강 가이드 캡(500)의 예시적인 결합 형상을 나타낸 도 7을 추가로 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치(1)는 상하 가이드 캡(400) 및 보강 가이드 캡(500)을 추가로 더 포함하여 구성될 수 있다.

상하 가이드 캡(400)은 Z축 구동부(33)를 통해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구비된 Z축 블록(320)에 결합되어 있으며, 상하 방향으로 이동하는 Z축 블록(320)에 1차적인 이동 안정성을 제공하는 기능을 수행한다.

보강 가이드 캡(500)은 상하 가이드 캡(400)에 밀착된 상태로 Z축 블록(320)에 결합되어 있으며 Z축 블록(320)에 2차적인 이동 안정성을 제공하는 기능을 수행한다.

예를 들어, 보강 가이드 캡(500)은 Z축 블록(320)에 구비된 홀들을 통해 볼트-너트 결합 방식으로 결합될 수 있으나, 보강 가이드 캡(500)과 Z축 블록(320)의 결합 방식이 이에 한정되지는 않는다. 도 7의 도면부호 510은 볼트를 지칭하고, 도면부호 520은 너트를 지칭한다. 너트(520)는 Z축 블록(320)에 구비된 너트 삽입용 홀에 삽입되고, 볼트(510)는 보강 가이드 캡(500)에 구비된 스트라이프 형상의 홈과 Z축 블록(320)에 구비된 홀에 삽입되며, 이 상태에서 사용자가 볼트를 기구를 통해 회전시키면 보강 가이드 캡(500)이 Z축 블록(320)에 볼트-너트 결합된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 사용자가 필요에 따라 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 결합하여 사용할 수 있도록 하는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치가 제공되는 효과가 있다.

1: 모듈 교체형 다기능 장치
2: 3D 프린터 모듈
3: 레이저 머신 모듈
4: CNC 각인기 모듈
10: 모듈 연결부
20: 베드부
22: 교체 베드
30: 3축 구동부
31: X축 구동부
32: Y축 구동부
33: Z축 구동부
40: 제어부
110: X축 캐리지 블록
120: 모듈 체결홀
130: 모듈 체결 수단
320: Z축 블록
400: 상하 가이드 캡
500: 보강 가이드 캡
510: 볼트
520: 너트

Claims (5)

1. 3D 프린터 모듈, 레이저 머신 모듈, CNC 각인기 모듈을 선택적으로 교체하여 사용할 수 있는 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치로서,
   상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나가 교체 가능하게 결합되는 모듈 연결부;
   상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나에 의한 처리의 대상물이 배치되는 베드부;
   상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈을 전기적으로 연결하기 위한 연결 포트들이 구비되어 있고, 상기 연결 포트들을 통해 연결된 모듈을 인식하여 3축 제어하는 제어부; 및
   상기 제어부의 3축 제어에 따라 3축 구동되는 X축 구동부, Y축 구동부, Z축 구동부를 포함하는 3축 구동부를 포함하는, 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모듈 연결부는
   상기 X축 구동부를 통해 X축 방향으로 이동 가능하게 구비되며 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나가 교체 가능하게 결합되는 X축 캐리지 블록; 및
   상기 X축 캐리지 블록에 구비된 모듈 체결홀을 통해 상기 3D 프린터 모듈, 상기 레이저 머신 모듈, 상기 CNC 각인기 모듈 중의 하나와 상기 X축 캐리지 블록을 체결하는 모듈 체결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 Z축 구동부를 통해 Z축 방향으로 이동 가능하게 구비된 Z축 블록에 결합되어 있으며 상하 방향으로 이동하는 Z축 블록에 1차적인 이동 안정성을 제공하는 상하 가이드 캡; 및
   상기 상하 가이드 캡에 밀착된 상태로 상기 Z축 블록에 결합되어 있으며 상기 Z축 블록에 2차적인 이동 안정성을 제공하는 보강 가이드 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 보강 가이드 캡은 상기 Z축 블록에 구비된 홀들을 통해 볼트-너트 결합 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는, 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 베드부는 프레임에 교체 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는, 3축 제어 기능이 구비된 모듈 교체형 다기능 장치.
   
   

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