KR20230092836A - 지퍼체인형 z축을 가진 건축용 3d 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐의 Z축을 지퍼체인으로 형성함으로써 Z축이 상하로 움직임에 따라 Z축과 Z축에 장착된 노즐이 Y축보다 높게 이동하지 않기 때문에, Z축으로의 움직임이 제한된 공간에서도 3D 프린터를 이용하여 건축물을 프린팅할 수 있는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터에 관한 것으로서,
물품 출력공간이 내측에 마련되고, 바닥측에는 자유롭게 이동가능하도록 마련되는 캐스터가 구비된 바디부; 상기 바디부에 부가설치되고, 노즐부가 연계장착되며, 기설정된 프로그램에 의거 노즐부를 이동시키는 운전부; 및 상기 운전부에 설치된 상태로, X, Y, Z축으로 이동하면서 콘크리트를 배출시켜 입체 건축물을 형성하는 노즐부;로 구성되는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터에 있어서, 상기 운전부는, 상기 노즐부가 장착되고, 상기 노즐부를 상하방향의 Z축으로 이동시켜주는 Z축 드라이브어셈블리와, 상기 Z축 드라이브어셈블리가 장착된 상태로, 상기 Z축 드라이브어셈블리를 Y축으로 이동시켜주는 Y축 드라이브어셈블리와, 상기 바디부의 상부측에 설치되고, 상기 Y축 및 Z축 드라이브어셈블리가 연계설치된 상태로, 상기 Y축 및 Z축 드라이브어셈블리를 X축으로 이동시켜주는 X축 드라이브어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터를 제공한다.

Description

지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터{AN ARCHITECTURAL 3D-PRINTER WITH Z-AXIS OF ZIPPER-CHAIN}

본 발명은 건축용 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐의 Z축이 지퍼체인으로 형성된 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터에 관한 것이다.

일반적으로 철근콘크리트 구조물은 높은 압축강도를 가져 각종 건축물의 벽체, 슬라브 등의 구조물로 널리 시공되고 있다.

이러한 철근콘크리트 구조물은 일반적으로 기초물 상에 철근을 배열하여 설치하고 상기 설치된 철근을 둘러싸는 거푸집(형틀)을 조성하여 그 사이에 콘크리트를 타설한 후 콘크리트가 양생되면 다시 형틀을 제거하는 공정을 거쳐 시공되었다.

그런데 이러한 종래의 철근콘크리트 구조물의 시공방법에 의하면, 거푸집을 설치해야만 하고, 콘크리트가 양생된 후에는 다시 거푸집을 일일이 해체해야 하기 때문에 공정의 수가 많고 복잡하여 작업이 번거롭고 작업공수가 늘어나게 하는 요인이 됨으로써 전체 건축공기를 지연시키는 문제점이 있었으며, 또한 거푸집은 항구적인 구성요소가 아니라 철거해야 하는 요소이므로 거푸집을 조성하고 해체하는 것은 필수적으로 물자와 건축비용의 낭비를 초래한다는 문제점이 있었다.

한편, 최근에는 프린팅을 통해 3차원 형상의 제품을 성형하는 3D 프린팅 제조기술이 각광받고 있으며, 상기한 종래의 문제 해결을 위하여 3D 프린팅을 이용하여 콘크리트 구조물을 제조하려는 시도가 이루어지고 있다.

(문헌 1) 등록특허공보 제10-1597490호(2016.02.18. 등록) (문헌 2) 등록특허공보 제10-1966700호(2019.04.02. 등록) (문헌 3) 등록특허공보 제10-1918754호(2018.11.08. 등록) (문헌 3) 등록특허공보 제10-1995637호(2019.06.26. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지퍼형 체인을 Z축으로 사용함으로써, 상하로 이동하는데 제한을 받는 공간에서 건축물 또는 조형물의 제작이 가능한 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터를 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 물품 출력공간이 내측에 마련되고, 바닥측에는 자유롭게 이동가능하도록 마련되는 캐스터가 구비된 바디부; 상기 바디부에 부가설치되고, 노즐부가 연계장착되며, 기설정된 프로그램에 의거 노즐부를 이동시키는 운전부; 및 상기 운전부에 설치된 상태로, X, Y, Z축으로 이동하면서 콘크리트를 배출시켜 입체 건축물을 형성하는 노즐부;로 구성되는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터에 있어서, 상기 운전부는, 상기 노즐부가 장착되고, 상기 노즐부를 상하방향의 Z축으로 이동시켜주는 Z축 드라이브어셈블리와, 상기 Z축 드라이브어셈블리가 장착된 상태로, 상기 Z축 드라이브어셈블리를 Y축으로 이동시켜주는 Y축 드라이브어셈블리와, 상기 바디부의 상부측에 설치되고, 상기 Y축 및 Z축 드라이브어셈블리가 연계설치된 상태로, 상기 Y축 및 Z축 드라이브어셈블리를 X축으로 이동시켜주는 X축 드라이브어셈블리로 구성되는 것을 특징으로 하는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터를 제공한다.

본 발명에서 Z축 드라이브어셈블리는, 하부측으로 내려가면서 서로 맞물리고, 상부측으로 올라오면서 양측으로 갈라지는 일측 지퍼체인과 타측 지퍼체인으로 이루어지는 지퍼체인부; 상기 지퍼체인부가 상부측에서는 양측으로 갈라지고 하부측에서는 서로 맞물려 상하로 이동할 수 있도록 리드하는 지퍼체인 하우징; 상기 지퍼체인 하우징 내부에 장착되어 상기 일측 지퍼체인과 상기 타측 지퍼체인의 양측에서 상기 일측 지퍼체인과 상기 타측 지퍼체인을 맞물려 하강하게 하거나 양측으로 분할되어 이동할 수 있도록 하는 한 쌍의 스프로킷; 상기 한 쌍의 스프로킷에 회전력을 주기 위해 상기 각각의 스프로킷과 축연결되어 서로 맞물려 회전하는 일측 종동기어와 타측 종동기어 및 상기 일측 종동기어에 회전력을 전달하는 구동기어로 이루어지는 기어부; 및 상기 일측 종동기어와 동일한 회전축으로 연결되는 구동기어에 회전력을 주는 동력전달부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 지퍼체인 하우징은, 일측 지퍼체인 이동시 가이드하기 위해 관의 형태로 형성되는 일측 윙부; 타측 지퍼체인 이동시 가이드하기 위해 관의 형태로 형성되는 타측 윙부; 및 상기 일측 윙부와 상기 타측 윙부가 양측에 연결되고, 상기 일측 지퍼체인과 상기 타측 지퍼체인이 서로 맞물려 내려감과 아울러 상기 한 쌍의 스프로킷과 상기 기어부가 내측에 장착되는 메인 하우징 바디;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 지퍼체인 하우징은, 상기 Y축 드라이브어셈블리에 장착되어 Y축을 따라 이동하는 선반의 상부에 장착되고, 상기 선반은, 상기 Y축 드라이브어셈블리의 전방측 리니어유닛과 후방측 리니어유닛에에 장착되고 중앙측은 통공이 형성되어, 상기 통공을 통해 상기 지퍼체인 하우징이 고정 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 일측 윙부와 상기 타측 윙부의 하부측에는, 일측 지퍼체인과 타측 지퍼체인의 위치를 고정함과 아울러 이동을 가이드하기 위한 일측 가이드 스프로킷과 타측 가이드 스프로킷이 각각 장착되고, 상기 일측 가이드 스프로킷에는, 상기 지퍼체인부의 움직임을 제한하기 위한 솔레노이드 모터가 더 장착되어, 상기 일측 지퍼체인의 말단이 일정위치 이상으로 이동하지 못하게 하는 스톱퍼 역할을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 Z축으로 이동이 제한된 구역에서도 일정높이의 조형물 또는 건축물의 제작이 가능하다는 장점을 가진다.

또한, 본 발명은 지퍼체인을 사용하기 때문에 Z축 샤프트가 필요없기 때문에 구성이 단순하여 3D 프린터의 제조가 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 전체 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 일부 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 선반에 대한 일부 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Y축 드라이브어셈블리에 장착된 선반의 일부 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 지퍼체인의 구조도.
도 7은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 기어부와 모터의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 기어부의 구조도.
도 9는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 지퍼체인과 가이드 스프로킷의 구조도.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

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

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 일부 사시도이다.

도 1은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 전체 사시도를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건축용 3D 프린터(1)는, 물품 출력공간(110)이 내측에 마련되고, 저면에는 자유롭게 이동가능하도록 캐스터(104)가 구비된 바디부(100)와, 바디부(100)에 설치되고 운전부(200) 및 상기 운전부(200)에 설치된 상태로, X, Y, Z축으로 이동하면서 콘크리트를 배출시켜 입체 건축물을 형성하는 노즐부(300)로 구성된다. 운전부(200)는 상기 노즐부(300)가 연계장착되는 것으로서, 기설정된 프로그램에 의거 상기 노즐부(300)를 이동시키는 동작을 수행할 수 있다.

바디부(100)는 건축용 3D 프린터(1)에 의해 제조되는 건축물을 보관할 수 있도록 즉, 상기 건축물이 상기 바디부(100)의 내측에 형성되는 구조를 가져야 한다. 그에 따라 바디부(100)는 전체적으로 사각박스의 형태를 가지며 강관이나 형강 등 금속재로 이루어진다. 구체적으로 바디부(100)를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 상부바디(101) 및 하부바디(103)와 상기 상부바디(101)와 하부바디(103)를 연결하는 측면바디(102)로 이루어진다. 상부바디(101)는, X축 드라이브어셈블리(230)가 구비되는 한 쌍의 상부 X축바디(101a)와, 상기 한 쌍의 상부 X축바디(101a)의 양단에 연결되는 한 쌍의 상부 Y축바디(101b)로 구성될 수 있다. 상기 측면바디(102)는, 상기 상부바디(101)의 하부에서 연결되어 상기 상부바디(101)를 지지하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 하부바디(103)는, 상기 측면바디(102)의 하부에 연결되는 한 쌍의 하부 X축바디(103a)과, 상기 한 쌍의 하부 X축바디(103a)의 단부의 어느 일측에서 하부 X축바디(103a)를 서로 연결하는 하부 Y축바디(103b)로 이루어진다. 상기 하부바디(103)의 저면에는 상기 캐스터(104)가 장착되어 이동이 가능하도록 하며, 상기 캐스터(104)의 일측에는 건축용 3D 프린터(1)의 움직임을 고정하기 위한 위치고정부재(105)가 구비될 수 있다. 상기 위치고정부재(105)는 볼트형태로 형성되어 높낮이를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 위치고정부재(105)를 돌려서 캐스터(104)의 높이보다 더 연장하는 경우, 건축용 3D 프린터(1)의 움직임이 고정될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 운전부(200)는, 노즐부(300)를 상하방향의 Z축으로 이동시켜주는 Z축 드라이브어셈블리(210)와, Z축 드라이브어셈블리를 좌우방향인 Y축으로 이동시켜주는 Y축 드라이브어셈블리(220)와, Y축과 Z축 드라이브어셈블리를 전후방향인 X축으로 이동시켜주는 X축 드라이브어셈블리(230)로 구성된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 X축 드라이브어셈블리(230)를 설명하면, X축 드라이브어셈블리(230)는 양측 상부 X축바디(101a)에 구비된다. X축 드라이브어셈블리(230)는, 일측 상부 X축바디(101a)에는 회전구동하는 X축회전샤프트(232a)와, X축회전샤프트(232a)를 구동하기 위한 샤프트 구동모터(231)와, Y축드라이브어셈블리의 이동을 제한하는 스톱퍼(233a)와, 전선 트레이(234)가 구비된다. 타측 상부 X축바디(101a)에는 Y축 드라이브어셈블리(210)의 이동을 가이드하는 X축가이드(232b)와, Y축 드라이브어셈블리(210)의 이동을 제한하는 스톱퍼(233b)가 구비된다. 스톱퍼(233a, 233b)에는 필요에 따라 센서가 장착될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 선반에 대한 일부 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Y축 드라이브어셈블리에 장착된 선반의 일부 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 Y축 드라이브어셈블리(220)를 설명한다. Y축 드라이브어셈블리(220)는, 강관이나 형강으로 형성되는 Y축 드라이브바디(221:221a, 221b)와, Y축 드라이브바디(221)의 상부면에 장착되는 Y축가이드(222:222a, 222b)와, Y축 드라이브바디(221)의 상부면에 설치되고 Y축가이드(222:222a, 222b)의 양단에 위치하여 선반(225)의 움직임을 제한하기 위한 스톱퍼(223:223a, 223b)와, Y축 드라이브바디(221)의 양단 저면에 장착되어 X축회전샤프트(232a)에 장착되는 샤프트부시(224a)와 X축가이드(232b)에 장착되는 가이드부시(224b)와, Y축가이드(222)에 장착되어 Y축가이드(222)를 따라 Y축 방향으로 이동하는 선반(225)과, 선반(225)의 전방측에 장착되어 선반(225)이 Y축가이드(222)를 따라서 이동할 수 있도록 구동력을 주는 선반 구동모터(227)와, Y축 드라이브바디(221)의 전방측에 설치되는 전선 트레이(226)로 구성된다.

도 2를 참조하여 Y축 드라이브바디(221)를 구체적으로 설명한다. Y축 드라이브바디(221)는 Y축을 따라 연장된다. 도면에 도시된 바와 같이 Y축 드라이브바디(221)는, 전방측의 Y축가이드(222a)가 장착되는 전방 가이드 장착바디(221a)와 후방측의 Y축가이드(222b)가 장착되는 후방 가이드 장착바디(221b)와, 전방 가이드 장착바디(221a)와 후방 가이드 장착바디(221b)의 양단을 연결하며, 저면에 X축회전샤프트(232a)에 장착되어 X축회전샤프트(232a)가 회전함에 따라 X축을 따라 이동하는 샤프트부시(224a)가 구비되는 일측 연결바디(221c)와, 저면에 X축가이드(232b)에 장착되어 X축으로 따라 이동하는 가이드부시(224b)가 구비된 타측 연결바디(221d)로 이루어진다. 일측 연결바디(221c)는 상부측에서 연장되어 전선 트레이(234)와 연결된다. 또한, 전방 가이드 장착바디(221a)에는 Z축 드라이브어셈블리(210)가 장착되는 선반(225)이 Y축가이드(232:232a, 232b)를 따라 이동할 수 있도록 하기 위한 피니언(221-1a)이 측면에 부착된다. 또한, 전방 가이드 장착바디(221a)에는 전선 트레이(226)가 안착되는 트레이 지지바디(221-2a)가 피니언(221-1a)의 하부에 더 장착되고, 전선 트레이(226)는 트레이 지지바디(221-2a)에 안착 설치되며, 전선 트레이(226)에는 선반 구동모터(227)와 연결되는 전선이 놓여진다.

도 2를 참조하면, Z축 드라이브어셈블리(210)는 선반(225)에 장착된다.

선반(225)은 Y축 드라이브바디(221)에 이동 가능하게 결합되고, Z축 드라이브 어셈블리(210)가 장착된다.

보다 구체적으로, 상기 선반(225)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 Y축가이드(222a)의 상부측에 나란하게 형성되는 전방 선반바디(225-1a)와, 후방 Y축가이드(222b)의 상부측에 나란하게 형성되는 후방 선반바디(225-1b)와, 전방 선반바디(225-1a)와 후방 선반바디(225-1b)의 양단에 설치되는 일측 선반바디(225-2a)와 타측 선반바디(225-2b)와, 일측 선반바디(225-2a)의 저면에 한 쌍이 설치되어 전방 Y축가이드(222a)와 후방 Y축가이드(222b)에 설치되는 일측 선반가이드부시(225-3a)와, 타측 선반바디(225-2b)의 저면에 한 쌍이 설치되어 전방 Y축가이드(222a)와 후방 Y축가이드(222b)에 설치되는 타측 선반가이드부시(225-3b)와, 전방 선반바디(225-1a)에 설치되어 선반 구동모터(227)가 장착되는 모터 브라켓(225-4)으로 이루어진다.

선반(225)은 중앙에 형성된 통공을 포함하고, Z축 드라이브어셈블리(210)는 적어도 일부가 통공을 관통한다. 선반(225)이 전후방과 측면으로 바디가 형성되기 때문에 중앙에는 통공이 형성된다. 통공에는 Z축 드라이브어셈블리(210)가 장착되어 선반 구동모터(227)와 연결된다.

윙부(212a,212b)는 선반(225)의 상부에 지지되고, 메인 하우징 바디(212c)는 통공을 관통하여 하방으로 연장된다. 도 2를 참조하면, 윙부(212a,212b)는 수평으로 연장되고, 일 측 선반바디(225-2a) 및 타 측 선반바디(225-2b)의 상부면에 지지된다. 메인 하우징 바디(212c)는 일 측 윙부(212a)와 타 측 윙부(212b)의 연결부에서 통공을 관통하여 하방으로 연장된다. 이러한 배치를 가짐으로써, Z축 드라이브어셈블리(210)는 선반(225) 및 Y축 드라이브어셈블리(220)에 쉽고 안정적으로 장착될 수 있다.

래크(221-1a)는 Y축 드라이브바디(221)에 배치되고, 피니언(227-1)은 선반(225)에 배치되고, 피니언(227-1)은 래크(221-1a)와 연결된다.

도 4는 선반(225)을 전방측에서 본 것을 도시한 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 전방 가이드 장착바디(221a)에 장착되는 피니언(227-1)에는 Y축 드라이브바디(221)에 장착된 래크(221-1a)가 서로 맞물려 선반 구동모터(227)의 회전에 의해 피니언(227-1)을 따라서 Y축 상을 움직인다. 선반 구동모터(227)가 회전함에 따라 래크(221-1a)가 피니언(227-1)을 따라 움직이므로, 선반(225)은 Y축 상을 움직이게 되고, 그에 따라 선반(225)에 장착되는 Z축 드라이브어셈블리(210)가 Y축 상을 따라서 움직일 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 지퍼체인의 구조도이고, 도 7은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 기어부와 모터의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 기어부의 구조도이고, 도 9는 본 발명에 따른 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터의 Z축 드라이브어셈블리의 지퍼체인과 가이드 스프로킷의 구조도이다.

도 5 내지 도 9는 Z축 드라이브어셈블리(210)와 Z축 드라이브어셈블리(210)에 장착되는 노즐부(300)에 관해 도시하고 있다. 도 5는 Z축 드라이브어셈블리(210)와 노즐부(300)의 전체 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, Z축 드라이브어셈블리(210)는, 노즐부(300)가 하단에 장착되는 지퍼체인부(211)와, 지퍼체인부(211)가 상하로 움직이면서 맞물리거나 갈라지는 지퍼체인 하우징(212)과, 지퍼체인 하우징(212) 내부에 장착되어 지퍼체인부(211)를 맞물리거나 갈라지게 하는 한 쌍의 스프로킷(213)과, 스프로킷(213)에 동력을 전달하는 기어부(214)와, 기어부(214)에 동력을 전달하는 동력전달부(215)로 이루어진다.

도 6은 지퍼체인부(211)와 스프로킷(213)을 도시하고 있다. 지퍼체인부(211)는 일측 지퍼체인(211a)와 타측 지퍼체인(211b)으로 이루어진다. 지퍼체인부(211)의 하단에는 노즐부(300)의 지지판(304)가 장착된다. 앞서 밝힌바와 같이, 지퍼체인부(211)는 일측 지퍼체인(211a)와 타측 지퍼체인(211b)으로 이루어진다.

도 5에서 지퍼체인 하우징(212)을 도시하고 있다. 지퍼체인 하우징(212)은, 일측 윙부(212a)와 타측윙부(212b)와, 일측 윙부(212a)와 타측 윙부(212b)가 연결되는 메인 하우징 바디(212c)로 이루어진다. 일측 윙부(212a)는 일측 지퍼체인(211a)이 이동시 가이드 역할을 수행할 수 있도록 강관으로 이루어짐이 바람직하다. 일측 지퍼체인(211a)은 수평 관으로 이루어진 일측 윙부(212a)를 따라 이동하면서 타측 지퍼체인(211b)과 서로 맞물려 하부로 이동하거나 서로 갈라져서 일측 윙부(212a)를 따라서 이동한다. 타측 윙부(212b)도 일측 윙부(212a)와 동일하다. 타측 지퍼체인(211b)은 수평 관으로 이루어진 타측 윙부(212b)를 따라서 이동하면서 일측 지퍼체인(211a)과 서로 맞물려 하부로 이동하거나 서로 갈라져서 타측 윙부(212b)를 따라서 이동한다. 즉, 일측 윙부(212a)와 타측 윙부(212b)는 지퍼 체인부(211)의 이동시 가이드 역할을 수행한다. 또한, 도 9에 구체적으로 도시된 바와 같이, 일측 윙부(212a)의 저면에는 일측 지퍼체인(211a)이 원활히 이동할 수 있도록 일측 가이드 스프로킷(216a)이 장착된다. 일측 가이드 스프로킷(216a)은 일측 스프로킷 지지판(217a)에 장착되고, 일측 가이드 스프로킷(216a)은 솔레노이드(218)에 의해 구동될 수 있는데, 일측 지퍼체인(211a)이 지나치게 이동하는 것을 방지하기 위함이다. 일측 지퍼체인(211a)이 일정길이까지만 이동될 수 있도록 하기 위해 센서(219)가 더 장착될 수 있고, 센서(219)에서 일측 지퍼체인(211a)의 끝이 센싱되면 솔레노이드(218)를 작동하여 일측 가이드 스프로킷(216a)이 움직이지 않도록 스톱퍼 역할을 할 수 있도록 한다. 또한, 타측 윙부(212b)에는 타측 가이드 스프로킷(216b)이 장착된다. 타측 윙부(212b)의 타측 가이드 스포로킷(216b)도 스프로킷 지지판(217b)에 장착되어 타측 지퍼체인(211b)을 가이드한다. 타측 가이드 스프로킷(216b)에도 필요에 따라 솔레노이드와 센서가 더 장착될 수 있다. 일측 가이드 스프로킷(216a)은 일측 가이드 스프로킷 회전축(216-1a)에 고정되어 솔레이노이드(218)의 회전에 의해 함께 회전되고, 타측 가이드 스프로킷(216b)은 타측 가이드 스프로킷 회전축(216-1b)에 고정되어 회전된다. 타측 가이드 스프로킷(216b)의 경우도 솔레노이드(218)에 의해 구동되면 스프로킷 회전축(216-1b)이 회전함에 따라 함께 회전된다.

메인 하우징 바디(212c)는 하방으로 연장된다. 일 측 윙부(212a)는 메인 하우징 바디(212c)의 상단에서 일 측 수평 방향으로 연장된다. 타 측 윙부(212b)는 메인 하우징 바디(212c)의 상단에서 타 측 수평방향으로 연장된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 수평으로 이동하는 일측 지퍼체인(211a)와 타측 지퍼체인(211b)은 서로 맞물려 하부로 내려갈 수 있도록, 일측 윙부(212a)와 타측 윙부(212b)는 스프로킷(213)이 장착되는 메인 하우징 바디(212c)와 연결된다. 스프로킷(213)의 구동은 일측 지퍼체인(211a)과 타측 지퍼체인(211b)이 서로 맞물려 결합하도록 하기도 하고, 서로 갈라져서 윙부를 통해서 배출될 수 있도록 하기도 한다. 스프로킷(213)은 일측 스프로킷(213a)과 타측 스프로킷(213b) 한 쌍으로 이루어진다. 또한, 일측 지퍼체인(211a)과 타측 지퍼체인(211b)이 맞물린 지퍼체인부(211)의 하단에는 노즐부(300)가 장착된다.

도 5에 도시된 노즐부(300)는, 지퍼체인부(211)에 연결되는 노즐 고정판(304)과, 노즐 고정판(304)에 고정장착되는 노즐(301)과, 노즐(301)에 연결되는 호스(302)로 구성된다. 노즐(301)은 노즐 고정부재(305)에 의해 고정되고, 조인트(303)에 의해 호스(302)와 연결된다.

도 6에서는 일측 지퍼체인(211a)과 타측 지퍼체인(211b)가 일측 스프로킷(213a)과 타측 스프로킷(213b)의 구동에 의해 서로 맞물려 결합하거나 갈라지는 것을 도식적으로 도시하고 있다.

도 7과 도 8은 일측 스프로킷(213a)과 타측 스프로킷(213b)을 구동하기 위한 기어부(214)를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 스프로킷(213)을 구동하기 위해 먼저 스프로킷 모터(215)에 장착되는 구동기어(214c)와, 구동기어(214c)와 맞물려 회전력을 전달받는 일측 종동기어(214a)와 일측 종동기어(214a)와 맞물려 회전하는 타측 종동기어(214b)로 이루어진다. 일측 종동기어(214a)는 일측 스프로킷(213a)과 축연결되어 함께 회전하게 되고, 타측 종동기어(214a)는 타측 스프로킷(213b)과 축연결되어 함께 회전하면서 일측 지퍼체인(211a)과 타측 지퍼체인(211b)에 회전력을 제공한다. 구동기어(214c)는 모터 회전축(214-1c)에 장착되고, 일측 종동기어(214a)와 일측 스프로킷(213a)은 일측 회전축(214-2a)으로 축연결되어 함께 회전하고, 타측 종동기어(214b)와 타측 스프로킷(213b)은 타측 회전축(214-2b)으로 축연결되어 함께 회전한다. 일측 지퍼체인(211a)과 타측 지퍼체인(211b)은 하나의 지퍼체인으로 이루어지거나 한 쌍이 하나의 지퍼체인으로 이루어질 수도 있다. 도면에서는 한 쌍의 지퍼체인이 하나의 세트로 이루어진 것을 도시하고 있으며, 그에 따라 스프로킷(213)도 한 쌍이 하나의 세트로 이루어진 것이 도시되고 있다.

도면에 도시되지 않았지만, 컨트롤러가 더 구비된다. 컨트롤러는 각 모터의 구동을 제어한다. 또한, 컨트롤러는 모터의 제어를 통해서 X축 드라이브어셈블리,Y축 드라이브어셈블리 및 Z축 드라이브어셈블리의 움직임을 제어한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 지퍼체인(211)으로 Z축을 마련하는 경우, Z축이 상하로 움직이는 것이 아니라 수평인 좌우측으로 움직이는 것이기 때문에 Z축의 구동에 제한이 있는 경우라도 작동이 용이하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

또한, Z축 이동을 위한 가이드 등이 필요없기 때문에 구조가 단순한 장점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 건축용 3D 프린터
100 : 바디부 101 : 상부바디
102 : 측면바디 103 : 하부바디
104 : 캐스터 105 : 위치고정부재
110 : 물품 출력공간
200 : 운전부
210 : Z축 드라이브어셈블리 211 : Z축 드라이브바디
212 : 지퍼체인 하우징 213 : 스프로킷
214 : 기어부 215 : 스프로킷 모터
216 : 가이드 스프로킷 217 : 스프로킷 지지판
218 : 솔레노이드 219 : 센서
220 : Y축 드라이브어셈블리 221 : Y축 드라이브바디
222 : Y축가이드 223 : 스톱퍼
224a : 샤프트부시 224b : 가이드부시
225 : 선반 226 : 전선 트레이
227 : 선반 구동모터
230 : X축 드라이브어셈블리 231 : 샤프트 구동모터
232a :X축 샤프트 232b : X축가이드
233 : 스톱퍼 234 : 전선 트레이
300 : 노즐부 301 : 노즐
302 : 호스 303 : 조인트
304 : 지지판 305 : 노즐 고정부재

Claims (5)

1. 물품 출력공간이 내측에 마련되고, 저면에는 자유롭게 이동가능하도록 마련되는 캐스터가 구비된 바디부; 상기 바디부에 부가설치되고, 노즐부가 연계장착되며, 기설정된 프로그램에 의거 노즐부를 이동시키는 운전부; 및 상기 운전부에 설치된 상태로, X, Y, Z축으로 이동하면서 콘크리트를 배출시켜 입체 건축물을 형성하는 노즐부;로 구성되는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터에 있어서,
   상기 운전부는,
   상기 노즐부가 장착되고, 상기 노즐부를 상하방향의 Z축으로 이동시켜주는 Z축 드라이브어셈블리;
   상기 Z축 드라이브어셈블리가 장착된 상태로, 상기 Z축 드라이브어셈블리를 Y축으로 이동시켜주는 Y축 드라이브어셈블리; 및
   상기 바디부의 상부측에 설치되고, 상기 Y축 및 Z축 드라이브어셈블리가 연계설치된 상태로, 상기 Y축 및 Z축 드라이브어셈블리를 X축으로 이동시켜주는 X축 드라이브어셈블리;를 포함하고,
   상기 Y축 드라이브 어셈블리는,
   상기 Y축을 따라 연장되는 Y축 드라이브바디;
   상기 Y축 드라이브바디에 이동 가능하게 결합되고, 상기 Z축 드라이브어셈블리가 장착되는 선반;을 포함하는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 선반은,
   중앙에 형성된 통공을 포함하고,
   상기 Z축 드라이브어셈블리는,
   적어도 일부가 상기 통공을 관통하는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 Z축 드라이브어셈블리는,
   메인 하우징 바디 및 상기 메인 하우징 바디에서 수평으로 연장되는 윙부를 포함하는 지퍼체인 하우징;을 포함하고,
   상기 윙부는 상기 선반의 상부에 지지되고,
   상기 메인 하우징 바디는 상기 통공을 관통하여 하방으로 연장되는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 선반은,
   상기 Y축을 따라 배치된 전방 선반바디와 후방 선반바디;
   상기 전방 선반바디와 후방 선반바디를 연결하는 일측 선반바디;를 포함하는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 Y축 드라이브 어셈블리는,
   상기 Y축 드라이브바디에 배치된 래크;
   상기 선반에 배치되고, 상기 래크와 연결되는 피니언;을 포함하는 지퍼체인형 Z축을 가진 건축용 3D 프린터.
   

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