KR20190094847A - 탈부착 가능한 3d 프린터 배드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈부착 가능한 3D 프린터 배드에 관한 것으로, 베이스;
상기 베이스의 상면에 수직으로 결합되는 4개의 프레임;
상기 프레임의 길이방향을 따라 형성된 가이드 레일;
상기 가이드 레일을 따라 이동하도록 구성된 이송블럭;
상기 이송블럭에 일단이 연결되는 로드부;
상기 로드부의 타단에 연결되는 배드;를 포함한다. 이러한 본 발명의 3D 프린터 배드(10)는 각 로드부(200)의 상하 이동에 의해 배드(300)의 x, y, z 운동이 이루어지므로 기존의 고정된 배드보다 더 넓은 출력범위를 제공할 수 있다.

Description

탈부착 가능한 3D 프린터 배드{removable bed of 3D printer}

본 발명은 3D 프린터 배드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력물이 형성되는 배드가 3차원으로 움직이며, 프레임으로부터 탈부착 가능한 3D 프린터 배드에 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 확대의 일로에 있다.

3D 프린터의 제품 성형 방식은, 크게 대상 물체를 2차원의 평면 형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형태를 만들어가는 첨가형(적층형)과, 재료 덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형이 있다.

상기 절삭형은 큰 덩어리를 깎아내 3차원 입체물을 만들어 내므로 재료의 손실이 발생하나 첨가형은 재료를 배드 위에 층층이 쌓아올려 3차원 입체물을 만들어 내므로 재료의 손실이 없다.

이러한 장점으로 인해, 업계에서는 절삭형보다 첨가형 3D 프린터가 더 선호되며, 이러한 첨가형 3D 프린터의 일종으로는 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 방법(FDM, Fused Deposition Modeling)이 있다.

이러한 필라멘트 용융 적층 성형 방법의 3D 프린터는 또한 멘델(mendel)방식과 델타(delta)방식으로 구분할 수 있다.

멘델 방식은 노즐의 축이 x, y 축을 따라 수평으로 이동하고, 배드(작업대)는 z축을 따라 직선 이동을 하여 3차원을 구성하는 구조이다. 따라서, 이동을 위해 작업대와 노즐이 구비된 인쇄모듈에 각각 모터가 구비되며, 작업대는 수평운동에 적합한 사각형으로 이루어진다.

한편, 델타 방식의 3D 프린터는 고정된 상태의 배드가 구비되며 일반적으로 원형이고, 3개의 기둥부에 연결된 3개의 로드부에 의해 인쇄모듈의 x, y, z축으로의 이동이 이루어진다. 이러한 델타 방식 3D 프린터의 축은 전체적으로 나선형의 이동을 한다.

그러나 이러한 델타 방식의 3D 프린터는 배드가 고정된 상태이므로 수리 및 구조 변경이 용이하지 않으며, 출력 범위가 제한적이라는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1782397호(2017.09.21.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 3D 프린터의 배드를 탈부착 가능하게 하여 수리 및 구조 변경이 용이하며, 넓은 출력 범위를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탈부착 가능한 3D 프린터 배드는 베이스; 상기 베이스의 상면에 수직으로 결합되는 4개의 프레임; 상기 프레임의 길이방향을 따라 형성된 가이드 레일; 상기 가이드 레일을 따라 이동하도록 구성된 이송블럭; 상기 이송블럭에 일단이 연결되는 로드부; 상기 로드부의 타단에 연결되는 배드;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이송블럭에는 상기 로드부와 연결하기 위한 제1 연결구가 돌출형성되고, 상기 로드부의 일단에는 상기 제1 연결구에 부합하는 링형 고리부(230)가 구비되며, 상기 배드의 하부면에는 금속 재질의 제2 연결구가 4개 구비되고, 상기 로드부의 타단에는 상기 제2 연결구와 결합하기 위한 볼베어링이 구비되며, 상기 볼베어링의 내부에는 자석이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로드부의 중간 길이 부분에는 상기 로드부를 감싸며 외측에는 2개의 연결돌기가 형성된 연결부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로드부는 연결부에 의해 인접한 로드부와 연결되며, 상기 연결부의 양단은 상기 연결부재의 상기 연결돌기에 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로드부는 내부 공간을 가지며 일단이 개방된 바디; 상기 내부 공간에 수용된 스프링; 일단이 상기 스프링에 접하는 상태로 내부 공간의 개방된 단부를 통해 삽입되는 삽입부재; 상기 연결돌기와 결합하기 위해 양단에 구비된 연결단부;를 구비하는 연결부재에 의해 인접한 다른 로드부와 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 3D 프린터의 배드는 탈부착 가능하여 수리 및 구조 변경이 용이한 장점이 있다.

또한, 3D 프린터의 배드는 x, y, z 방향으로 축의 이동이 가능하여 넓은 출력 범위를 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탈부착 가능한 3D 프린터 배드를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 하부 사시도이다.
도 3은 도 1의 분해도이다.
도 4는 로드부의 사시도이다.
도 5는 연결부의 단면도이다.
도 6은 각 로드부에 연결부재가 2개 장착되는 경우를 도시한 일부 분해도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

이하 도 1 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탈부착 가능한 3D 프린터 배드(10)를 설명한다.

본 발명에 따른 탈부착 가능한 3D 프린터 배드(10)는 델타 방식 3D 프린터에서 노즐이 구비된 인쇄모듈이 세 개의 델타 암(delta arm)에 의해 x, y, z 운동하는 방식과 유사하게 구성된 것으로, 베이스(100), 프레임(110), 로드부(200), 및 배드(300) 등의 구성으로 이루어지며, 네 개의 로드부(200)에 의해 배드(300)의 x, y, z 이동이 이루어진다.

구체적으로, 베이스(100)의 상면에는 수직으로 결합되는 4개의 프레임(110)이 구비되며, 프레임(110)에는 길이방향을 따라 형성된 가이드 레일(120)이 구비된다. 그리고 가이드 레일(120)을 따라 이동하도록 구성된 이송블럭(130)이 구비되며, 이송블럭(130)에는 후술하는 로드부(200)와 연결하기 위한 제1 연결구(132)가 돌출형성된다.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 배드(300)의 하부면에는 로드부(200)와 연결되기 위해 돌출형성된 제2 연결구(310)가 4개 구비된다. 제2 연결구(310)는 자성을 띠는 금속 재질로 이루어진다.

로드부(200)는 프레임(110)과 배드(300) 사이에 연결되는 구성으로, 일단에는 제1 연결구(132)와 연결되기 위한 링형 고리부(230)가 구비되고, 타단에는 제2 연결구(310)와 연결되기 위한 볼베어링(220)이 구비된다.

볼베어링(220)은 도 4를 참조하면, 제2 연결구(310)를 수용하기 위한 공간이 구비되고, 제2 연결구(310)를 감싸도록 3개의 볼이 구비된다. 또한, 볼베어링(220)의 내측에는 자석이 구비되어 제2 연결구(310)와 서로 인력이 작용하도록 한다.

이에 의해 제2 연결구(310)와 볼베어링(220)은 점 접촉하여 자력에 의해 볼 조인트 결합하게 된다.

로드부(200)의 중간 부분에는 인접한 로드부와의 연결을 제공하는 연결부재(210)가 구비된다.

연결부재(210)는 원기둥 형태의 로드부(200)의 외주면을 감싸는 형태로 구비되며, 외측에는 연결부(240)의 단부와 결합을 위한 연결돌기(212)가 2개 구비된다.

이에 의해 각 연결돌기(212)에는 연결부(240)가 결합되어 로드부(200)를 모두 연결한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 3D 프린터 배드(10)는 하나의 로드(200)에 2개의 연결부재(210)가 구비될 수도 있다.

연결부재(210)가 2개 구비되는 경우, 하나의 연결부재(210)는 하나의 연결부(240)와 연결하게 된다.

한편, 인접한 로드부(200)들을 연결하는 연결부(240)는 일단이 개방된 내부 공간을 가지는 바디(241), 상기 내부 공간에 수용되는 스프링(246), 상기 내부 공간의 개방된 단부를 통해 삽입되는 삽입부재(242), 및 연결부재(210)의 연결돌기(212)와 결합하기 위한 양 단에 구비된 연결단부(244)로 이루어진다.

도 5를 참조하면, 삽입부재(242)는 내측 단부가 스프링(246)에 접한 상태로 구비되며, 바디(241) 내부로의 진입 길이를 제한하기 위한 걸림턱이 구비된다.

이때, 연결단부(244)와 연결돌기(212)의 결합은 상기 제2 연결구(310)와 볼베어링(220)의 볼조인트 결합 방식과 유사하게 이루어진다.

연결단부(244)는 세 개의 돌출 형성된 볼에 의해 연결돌기(212)가 수용될 공간을 한정하고, 연결단부(244)의 상기 공간에 삽입된 연결돌기(212)는 점 접촉에 의해 볼조인트 결합된다.

이와 같이 내부에 스프링(246)이 구비된 연결부(240)는 로드부(200)들의 움직임에 의해 발생하는 뒤틀림을 방지하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 3D 프린터 배드(10)는 각 로드부(200)의 상하 이동에 의해 배드(300)의 x, y, z 운동이 이루어지므로 기존의 고정된 배드보다 더 넓은 출력범위를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 3D 프린터 배드(10)는 탈부착 가능하여 수리 및 구조 변경이 용이한 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 탈부착 가능한 3D 프린터 배드 100 : 베이스
110 : 프레임 120 : 레일
130 : 이송블럭 132 : 제1 연결구
200 : 로드부 210 : 연결부재
212 : 연결돌기 230 : 고리부
240 : 연결부 241 : 바디
242 : 삽입부재 244 : 연결단부
246 : 스프링 300 : 배드
310 : 제2 연결구

Claims (5)

1. 베이스;
   상기 베이스의 상면에 수직으로 결합되는 4개의 프레임;
   상기 프레임의 길이방향을 따라 형성된 가이드 레일;
   상기 가이드 레일을 따라 이동하도록 구성된 이송블럭;
   상기 이송블럭에 일단이 연결되는 로드부;
   상기 로드부의 타단에 연결되는 배드;를 구비하는 것을 특징으로 하는
   탈부착 가능한 3D 프린터 배드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이송블럭에는 상기 로드부와 연결하기 위한 제1 연결구가 돌출형성되고,
   상기 로드부의 일단에는 상기 제1 연결구에 부합하는 링형 고리부(230)가 구비되며,
   상기 배드의 하부면에는 금속 재질의 제2 연결구가 4개 구비되고,
   상기 로드부의 타단에는 상기 제2 연결구와 결합하기 위한 볼베어링이 구비되며, 상기 볼베어링의 내부에는 자석이 구비된 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 3D 프린터 배드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 로드부의 중간 길이 부분에는 상기 로드부를 감싸며 외측에는 2개의 연결돌기가 형성된 연결부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 3D 프린터 배드.
4. 제1항에 있어서,
   상기 로드부는 연결부에 의해 인접한 로드부와 연결되며,
   상기 연결부의 양단은 상기 연결부재의 상기 연결돌기에 체결되는 것을 특징으로 하는 탈부착 가능한 3D 프린터 배드.
5. 제1항에 있어서,
   상기 로드부는
   내부 공간을 가지며 일단이 개방된 바디;
   상기 내부 공간에 수용된 스프링;
   일단이 상기 스프링에 접하는 상태로 내부 공간의 개방된 단부를 통해 삽입되는 삽입부재;
   상기 연결돌기와 결합하기 위해 양단에 구비된 연결단부;를 구비하는 연결부재에 의해 인접한 다른 로드부와 연결되는 것을 특징으로 하는
   탈부착 가능한 3D 프린터 배드.
   

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