KR101960623B1 - 초기화가 용이한 스테레오리소그래피 기계(stereolithography machine with facilitated initialization) - Google Patents

Abstract

스테레오리소그래피 기계(1)는 바닥부(2a)가 제공되는 탱크부(2), 바닥부(2a)와 마주하는 모델링 플레이트(3), 바닥부(2a)에 직교하는 이동 방향(Z)에 따른 모델링 플레이트(3)를 이동시키기에 적합한 이동 유닛(4), 이동 유닛(4)과 결합하는 제1 커플링 부재(6) 및 모델링 플레이트(3)와 결합하는 제2 커플링 부재(7)를 포함하고 이동 방향(Z)에 따라 제1 커플링 부재(6)에 대해 이동 가능한 이동 유닛(4)과 모델링 플레이트(3) 사이의 커플링 장치(5), 커플링 부재(6, 7)의 상호 이동을 고정시키기 위해 이동 방향(Z)에 직교하는 체결 조임 방향(X)에 따라 서로에 대해 커플링 부재(6, 7)를 체결하는 방식으로 작동되기에 적합한 조임 수단(8)을 포함한다.

Description

초기화가 용이한 스테레오리소그래피 기계(STEREOLITHOGRAPHY MACHINE WITH FACILITATED INITIALIZATION)

본 발명은 매우 간단히 초기화하는 스테레오리소그래피 기계에 관한 것으로써, 비 숙련공이 사용하기에 적합하다.

일반적으로 스테레오리소그래피 기계는 공지된 바 대로 감광성 수지(a light sensitive resin)를 수용하기에 적합한 탱크부를 포함하며, 바닥부에는 상기 바닥부와 마주하며 생성될 3차원 물체를 지지하는 모델링 플레이트가 있다.

모델링 플레이트는 탱크부의 바닥부와 직교하는 이동 방향에 따라서 모델링 플레이트를 이동시키기에 적합한 이동 유닛(a moving unit)과 결합 된다.

스테레오리소그래피 기계는 3차원 물체를 제작하기 위해 사용되기 전, 이동 유닛이 탱크부의 바닥부로부터의 어떤 미리 설정된 거리에서 자동적으로 그리고 정확하게 모델링 플레이트를 배치할 수 있도록 이것을 초기화 시킬 필요가 있다.

일반적으로 플라스틱 재질로 제작되는 탱크부의 치수를 미리 알 수 없고 크기와 형상에 대한 오차(tolerances)에 영향을 받기 때문에 상기 초기화가 필요하다.

그러므로 스테레오리소그래피가 처음에 사용해서 매번 탱크부가 교체될 때 초기화 절차가 수행되어야 한다.

초기화는 모델링 플레이트의 부정확한 위치 설정에 의해 발생되는 탱크부의 바닥부의 손상과 모델링 플레이트에 물체의 제1 레이어(layer)의 불완전한 접착력(the imperfect adhesion)으로 인한 가공 폐기물(the processing waste)을 방지한다.

초기화 절차에 따라서 먼저 모델링 플레이트는 탱크부의 바닥부와 접촉하여 위치되어지고, 이동 유닛으로부터 탱크부의 바닥부가 해제되도록 유지시키고 그러한 방식으로 이동 유닛이 탱크부의 바닥부의 방향에 따라 향하게 되는 것을 허용한다.

이러한 목적을 위해, 모델링 플레이트는 슬라이딩 수단(sliding means)을 통해 결합이 되는데, 이 슬라이딩 수단은 모델링 플레이트가 상기 이동 방향에 따라 이동 유닛에 대해 어느 정도의 상대적인 이동을 보장하고, 그래서 어느 정도 경사를 나타내는 것을 허용한다.

모델링 플레이트를 탱크부의 바닥부와 접촉시킨 뒤, 작업자는 모델링 플레이트를 향해 이동 유닛으로부터 돌출하는 적절하게 조정 가능한 스페이서 구성요소를 작동시키고, 그리고 그들을 모델링 플레이트 자체와 접촉시킬 때까지 연장시킨다.

계속해서 작업자는 모델링 플레이트에 대해 견인력(a traction action)을 가하기 위해 스크류를 사용하고, 그래서 상기 스페이서 구성요소에 모델링 플레이트를 고정시킨다.

이러한 방식으로 얻은 위치는 이동 유닛의 제어 시스템에 의해 저장된다.

방금 상기에 설명한 초기화 절차는 보다 복잡한 단점을 나타내므로, 비 숙련공에 의한 적용은 부적합하다.

상기 절차는 다양한 스페이서 구성요소가 다른 힘으로 모델링 플레이트에 조여진다면, 그들이 모델링 플레이트 자체의 부정확한 위치 설정을 야기한다는 사실에 의해 구성되는 추가의 단점을 나타낸다.

절차에 따라서 상기에 설명한 단점을 방지하기 위해 모델링 플레이트와 탱크부의 바닥부 사이에 종이(a paper sheet)가 삽입되어진다.

탱크부의 바닥부에 모델링 플레이트를 접촉시켜 스페이서 구성요소를 조인 후에, 작업자는 종이가 국부적인 압력이 없는 모델링 플레이트를 아래로부터 아직도 제거될 수 있는지 확인한다.

그러나 상기 작업은 훨씬 더 복잡한 초기화 절차를 만드는 단점을 나타내고 있다.

또한, 종이의 삽입으로 인해 초기화 절차의 마무리에서 모델링 플레이트가 탱크부의 바닥부에 완벽히 놓이지 않고, 그러나 종이의 두께에 상응하는 거리에 의해 탱크부의 바닥부로부터 이격 되어진다.

상기의 두께는 사용되는 종이에 따라 상당히 달라지기 때문에, 초기화 절차에서 변수가 유도된다는 사실에 의해 나타나는 또 다른 단점이 추가되고, 그래서 얻을 수 있는 정확도를 다시 한 번 제한한다.

또한 상기 종이의 삽입은 탱크부에 수지를 가득 채운 채로 초기화 절차를 수행할 수 없다는 사실에 의해 나타나는 한계도 있다.

적어도 상기의 단점을 부분적으로나마 극복하기 위해서 스테레오리소그래피 기계에 대해 추가로 공지된 실시 예가 개발되어 왔는데, 탱크부는 모델링 플레이트의 이동 방향에서 탱크부 자체의 어떤 편위(a certain excursion)를 허용하는 탄성 구성요소(elastic elements)에 의해 지지된다.

탄성 구성요소들의 유연성(the yielding of the elastic elements)이 탱크부의 크기에서 편차(deviation)의 보상을 가능하게 만들기 때문에 상기의 편위는 초기화 절차를 수행하는 요구를 피할 수 있다.

그러나, 상기 편위는 사전에 알려지지 않았기 때문에, 3차원 물체의 제1 레이어를 구성하는 동안, 레이어 자체의 잘못된 실행(the faulty execution of the layers)을 일으키게 되어 모델링 플레이트가 탱크부의 바닥부에 대하여 부정확한 곳에 위치하게 된다.

따라서 상기에 설명한 실시 예에서 얻어지는 3차원 물체의 기하학적 구조와 엄밀하게 관련된 레이어 층들에 부가하여 일부의 "일회용(disposable)" 초기 레이어를 생성시킬 필요가 있으며, 상기의 초기 레이어는 처리 사이클의 마무리 단계에서 제거 된다.

상기의 초기 레이어를 완전히 제거하기 위해 레이어 자체와 물체 사이에 부서지기 쉬운 일부의 구성요소들을 삽입할 필요가 있으며, 상기 부서지기 쉬운 구성요소(easy-to-break elements)가 레이어를 더 차지한다.

명백하게는 상기 추가 레이어가 전체의 처리 시간 및 물체 생성에 필요한 수지의 양을 증가시키는 단점을 나타내고 있다.
특허공보 JPH058305는 스테레오리소그래피 기계에 대해 기재하고 있으며, 바닥부가 제공되고 감광성 수지(a light sensitive resin)를 수용하기에 적합한 탱크부, 바닥부와 마주하는 모델링 플레이트, 모델링 플레이트를 이동시키기에 적합한 이동 유닛, 모델링 플레이트와 이동 유닛을 결합하기에 적합하고 바닥부에 직교하는 방향에 따라서 그러한 두 부재들 사이의 상대적인 이동을 허용하는 커플링 장치를 포함하며, 그리고 마지막으로 스테레오리소그래피 기계는 커플링 부재 사이에 이동을 고정시키도록 작동되기에 적합한 조임 수단(tightening means)을 포함한다.
특허공보 EP1946909는 베이스 플레이트(the base plate)의 이동 방향에 직교하는 조임 방향을 갖는 스냅 부가장치(a snap attachment)를 이용하는 이동 유닛에 고정된 베이스 플레이트를 기재하고 있다.

본 발명은 상기에 설명한 공지된 유형의 스테레오리소그래피 기계의 전형으로 있는 상기의 모든 단점 및 한계를 극복하고자 한다.

특히 상기에 설명한 것과 비교하여 더욱 간단한 절차를 이용해 초기화시킬 수 있는 스테레오리소그래피 기계를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

좀 더 복잡한 절차를 만들 것 없이 더 정확한 방식으로 스테레오리소그래피 기계가 초기화 될 수 있도록 하는 것 또한 본 발명의 목적이다.

상기의 목적들은 주요 청구항에 따른 스테레오리소그래피 기계에 의해 달성된다.

또한, 상세한 사항 및 특징들이 각각의 종속항에 명시되어 있다.

유리하게는, 스테레오리소그래피 기계를 초기화하는 것이 더욱 쉽다는 사실 또한 비 숙련공이 사용하기에 적합하도록 해준다.

계속해서 유리하게는, 본 발명의 스테레오리소그래피 기계를 초기화하는 것이 쉽다는 사실은 공지된 유형의 스테레오리소그래피 기계와 비교해 초기화 절차를 더욱 빠르게 수행 가능하도록 해주어 스테레오리소그래피 기계가 멈춰 있는 시간을 줄여준다.

계속해서 유리하게는, 본 발명의 스테레오리소그래피 기계와 함께 달성 가능한 더 높은 초기화 정확도는 3차원 물체에 대한 추가적인 초기 레이어를 제공하도록 하는 요구를 제거하여 물체를 만들기 위해 필요로 하는 시간 및 필요한 수지의 양을 줄여준다.

아래에 기술되는 내용들과 더불어 상기 목적과 이점은 본 발명의 바람직한 실시 예의 설명에서 강조되어 질 것이며, 이는 첨부된 도면을 참조하여 비 제한적 예로써 제공된다.

도 1은 본 발명의 스테레오리소그래피 기계의 입체도이다.
도 2는 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 정면도이다.
도 3은 이동 유닛으로부터 분리된 모델링 플레이트를 갖춘 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 입체도이다.
도 4 및 도 5는 두 개의 다른 작동 구성도로써, 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 이동 유닛과 결합된 모델링 플레이트의 측면 단면도이다.
도 6은 추가의 작동 구성도에서, 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 측면 단면도이다.
도 7은 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 이동 유닛과 결합 된 모델링 플레이트의 정면 단면도이다.
도 8은 도 1의 스테레오리소그래피 기계에서 이동 유닛에 모델링 플레이트를 연결하기에 적합한 커플링 장치의 부분 분해도이다.
도 9는 도 1의 스테레오리소그래피 기계에서 이동 유닛에 모델링 플레이트를 연결하기에 적합한 커플링 장치 및 모델링 플레이트의 분해도이다.
도 10은 다른 작동 구성도에서, 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 정면도이다.
도 11은 추가의 작동 구성도에서, 도 1의 스테레오리소그래피 기계의 측면도이다.

본 발명의 주제인 스테레오리소그래피 기계(the stereolithography machine)는 도 1 내지 도 3까지 스테레오리소그래피 기계(1) 전체를 나타내며, 감광성 수지(a light sensitive resin)를 수용하기에 적합하고 바닥부(2a, a bottom)와 함께 제공되는 탱크부(2)를 포함한다.

스테레오리소그래피 기계(1)는 또한 상기 바닥부(2a)와 마주하며 3차원 물체가 생성되도록 지지하기에 적합한 모델링 플레이트(3, a modeling plate)를 포함한다.

또한, 이동 방향(Z)은 바닥부(2a)와 직교를 이루고, 바닥부(2a) 자체와 접촉시켜 모델링 플레이트(3)를 배치 시킬 수 있고, 그리고 바람직하게는 스태핑 모터(4a, a stepping motor)를 필수적으로 포함하지는 않는 이동 방향(Z)에 따라 모델링 플레이트(3)를 이동시키기에 적합한 이동 유닛(4)이 있다.

모델링 플레이트(3)는 다수의 상호 구성을 정의하는 방법으로 이동 방향(Z)을 따라 커플링 장치(5)를 통해 이동 유닛(4)과 결합이 되며, 이 커플링 장치(5)는 이동 유닛(4)과 일체인 제1 커플링 부재, 그리고 모델링 플레이트(3)와 일체이고 제1 커플링 부재(6)에 대해 이동할 수 있는 제2 커플링 부재(7)를 포함한다.

제1 커플링 부재(6)와 이동 유닛(4)이 서로 일체로 결합한다는 사실은 스테레오리소그래피 기계(1)의 작동 단계 동안에 제1 커플링 부재(6)가 이동 방향(Z)으로 이동 유닛(4)에 의해 이동되어 지는 것을 나타낸다.

이러한 방법으로, 제1 커플링 부재(6)는 이와 관련된 제2 커플링 부재(7) 및 모델링 플레이트(3)를 상기 이동 방향(Z)에 따라 이동시킬 수 있다.

바람직하게는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 커플링 부재(6)는 이동 방향(Z)에 따라 전개하는 지지 칼럼(a supporting column)으로부터 돌출하는 한 쌍의 플레이트와 같은 본체를 포함하는데, 플레이트와 같은 본체는 상기 이동 방향(Z)에 따라 이동되어지게 제거 가능하도록 결합되어 진다.

커플링 장치(5)는 탱크부(2)의 바닥부(2a)의 크기에서 가능한 변화를 보상하도록 이동 유닛(4)에 대해 모델링 플레이트(3)의 위치를 조정하는 상기에 설명한 초기화 절차의 실행을 가능하게 만든다.

바람직하게는, 커플링 부재(6, 7)는 이동 방향(Z)에서 이동 유닛(4)에 대해 모델링 플레이트(3)의 병진 이동(a translation of the modeling plate) 및, 이동 방향(Z)에 제1 수직축 주위로 모델링 플레이트(3)의 회전이 모두 가능하도록 하는 방법으로 구성된다.

여전히 바람직하게는, 상기 커플링 부재(6, 7)는 이동 방향(Z) 및 상기 제1축에 수직인 제2축에 따라 또한 이동 유닛(4)에 대하여 상기 모델링 플레이트(3)가 회전할 수 있도록 하는 방법으로 구성된다.

유리하게는, 모델링 플레이트(3)의 회전은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 이동 방향(Z)과 직교하는(orthogonal) 평면으로부터 탱크부의 바닥부의 편차(deviations)를 보상할 수 있도록 탱크부(2)의 바닥부(2a)에 그것의 위치를 조정하는 것을 가능하게 한다.

바람직하게는, 커플링 부재(6, 7)는 도 1 내지 도 3을 비교하여 알 수 있듯이, 3차원 물체를 편하게 제거할 수 있도록 하는 방식으로 처리 사이클의 마무리 단계에서 이동 유닛(4)으로부터 모델링 플레이트(3)를 해제시키는 것을 가능하게 한다.

스테레오리소그래피 기계(1)는 또한 두 개의 커플링 부재(6, 7)가 상호 이동을 고정 시키고, 모델링 플레이트(3) 및 이동 유닛(4)이 그들의 상호 구성에 관계 없이 서로 일체로 결합 되도록 작동되기에 적합한 조임 수단(8, tightening means)을 포함한다.

상기 조임 수단(8)은 스테레오리소그래피 기계(1)의 초기화 실행을 가능케 한다.

실제로, 조임 수단(8)이 해제된 구성으로 있을 때, 상기 상호 구성요소 중 어느 한 가지라고 가정한다면, 두 개의 커플링 부재(6, 7)는 서로에 대해 이동이 자유롭다.

상기 조건에서, 커플링 부재(6, 7)는 상기에 설명한 바와 같이, 이동 유닛(4)에 대하여 모델링 플레이트(3)의 위치 조정을 가능케 한다.

반대로도 그러한데, 조임 수단(8)이 작동 중 일 때, 이동 유닛(4)에 대한 모델링 플레이트(3)의 안정된 위치(a stable position)를 결정하도록 조임 수단(8)은 커플링 부재(6, 7) 사이의 상호 이동을 고정 시킨다.

본 발명에 따르면, 조임 수단(8)은 체결 조임 방향(X)에 따라 서로에 대해 상기 두 개의 커플링 부재(6, 7)를 조임 하도록 구성되며, 체결 조임 방향(X)은 모델링 플레이트(3)의 이동 방향(Z)과 직교한다.

상기 구성으로 인해, 조임 수단(8)에 의해 가해진 힘은 탱크부(2)의 바닥부(2a)에 실질적으로 평행하므로, 이동 방향(Z)에서 모델링 플레이트(3)의 위치 결정(the positioning)에는 영향을 미치지 않는다.

특히, 조임 수단(8)은 모델링 플레이트(3)가 바닥부(2a)와 접촉할 때를 자연적으로 상정하는 위치에 모델링 플레이트(3)를 고정 시킨다.

따라서, 상기 조임 수단(8)은 모델링 플레이트(3) 및 바닥부(2a) 사이에 접촉 압력의 불균형을 발생시키지 않는다.

그러므로 모델링 플레이트(3)의 접촉 압력이 정확한지 확인할 필요는 없다.

따라서, 스테레오리소그래피 기계(1)의 초기화 절차를 가능하게 하려는 목적은 달성되었으며, 심지어 비 숙련공조차도 스테레오리소그래피 기계를 사용하기에 적합하도록 해준다.

접촉 압력의 분포를 확인하기 위해 모델링 플레이트(3)와 바닥부(2a) 사이에 종이를 끼워 둘 필요가 없기 때문에, 종이의 두께가 정확히 알려지지 않는다는 사실로 인해 위치 결정 오류를 방지할 수 있으므로 매우 정밀한 초기화 절차를 얻으려는 추가의 목적을 달성한다.

따라서, "일회용(disposable)"의 추가 레이어(additional layers)를 공급할 필요 없이 3차원 물체의 가공을 시작할 수 있다.

그러므로 유리하게는 상기 목적을 위해 사용되는 수지의 양 뿐만 아니라, 물체를 생성하는데 필요한 시간을 줄이는 것도 가능하다.

또한 유리하게는 추가의 레이어 없이 연속적인 마무리 작업으로 레이어를 제거할 필요성을 없애주므로 스테레오리소그래피 기계(1)의 용이성을 더욱 증가시킨다.

압력 분포를 제어하기 위해 종이 사용이 불필요하다는 사실은 탱크부(2)에 수지가 있더라도 수지를 비울 필요 없이 초기화 절차를 수행 가능 하도록 한다는 추가의 이점을 가져다 준다.

또한, 일단 모델링 플레이트(3)가 바닥부(2a)와 접촉하여 위치하고, 이동 유닛(4)에 고정되어 있으면, 이러한 방식으로 얻어진 위치는 처리 사이클에 대한 참조 위치로써 이동 유닛(4)의 제어 시스템에 의해 직접적으로 사용될 수 있다.

따라서, 스테레오리소그래피 기계에 추가의 어떠한 설정을 수행할 필요 없이 처리 사이클을 시작할 수 있어 사용의 편리성 및 처리 시간 면에서 추가의 이점이 있다.

바람직하게는, 커플링 장치(5)가 바닥부(2a)를 향해 이동하는 동안, 제1 커플링 부재(6)에 대해 제2 커플링 부재(7)에 대한 정지 위치를 정의하는 방식으로 구성된다.

따라서, 커플링 장치(5)는 상기 정지 위치에서, 제2 커플링 부재(7)를 가압하기 위한 방식으로 구성된 가압 수단(9, forcing means)을 포함한다.

유리하게는 상기 가압 수단(9)은 모델링 플레이트(3)가 초기화 절차 동안 탱크부(2)의 바닥부(2a)와 접촉 상태로 유지되는 것을 보증해준다.

상기 가압 수단(9)은 어떤 마찰을 극복하여 모델링 플레이트(3)를 아래쪽으로 밀어내는 경향이 있는 모델링 플레이트(3)의 사하중(死荷重, the dead load)을 포함한다.

어떠한 경우에는, 가압 수단(9)이 바람직하게는 바닥부(2a)와 모델링 플레이트(3)의 정밀한 접촉을 유리하게 보장할 수 있는 추력 수단(19, thrusting means)을 포함한다.

조임 수단(8)과 관련하여, 바람직하게는 도 7에 보이는 바와 같이, 그들은 서로 대향하는 두 개의 조오(10, 11)를 포함하고, 커플링 부재(6, 7)와 마주하는 대응하는 접촉면(16)이 제공된다.

조임 수단(8)은 또한 조정 부재(12, adjusting means)를 포함하는데, 이는 상기 조오(10, 11)의 상호 거리를 변경하기에 적합하며, 상기 조정 부재는 도 9에서 볼 수 있는 스크류(21)를 포함하는데, 두 개의 조오(10, 11)와 각각 결합된 두 개의 단부(two ends)를 구비하고 바람직하게는 노브(32, a knob)에 의해 조작되기에 적합하다.

유리하게는, 상기 조오(10, 11)는 특히 간단한 방식으로 두 개의 커플링 부재(6, 7)를 체결 조임시키는 것을 가능하게 한다.

바람직하게는, 필수적이지는 않지만 상기 조오(10, 11)가 커플링 부재(6, 7)에 대해 대응하는 대향 측면에 배치되며, 그들의 접촉면(16)은 서로 마주하고, 커플링 부재(6, 7)를 상호 접근하는 이동을 통해 바깥으로부터 체결 조임시키는 그런 방식을 취한다.

도면에 도시되지 않은 다양한 실시 예에 따라서, 두 개의 조오(10, 11)는 서로 상호 대향하는 각각의 접촉면(16)에 배치가 가능한데, 두 개의 커플링 부재(6, 7)를 서로 떨어뜨리게 이동시키는 것에 의해 내부로부터 체결 조임시키는 그런 방식을 취한다.

상기에 설명한 두 가지의 경우에서, 바람직하게는 제2 커플링 부재(7)는 각각의 회전 축(Y1, Y2)에 따라 모델링 플레이트(3)와 회전하여 결합된 커플링 구성요소(13, 14)를 포함하고, 조오(10, 11)는 각각의 상기 커플링 구성요소(13, 14)와 마주하도록 배열된다.

특히, 상기 회전축(Y1, Y2)은 이동 방향(Z)에 수직이며, 서로 평행하고, 그리고 서로 이격되어 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 축(Y1, Y2) 주위에 커플링 구성요소(13,14)의 회전은 이전에 언급한 제1 축 주위에 이동 유닛(4)에 대해 모델링 플레이트(3)를 기울이는 것을 가능하게 하는 그런 방식을 취한다.

동시에, 상기 커플링 구성요소(13, 14)는 또한 도 11에 도시된 바와 같이, 상기에 언급한 제2축 주위에 모델링 플레이트(3)의 회전이 가능하도록 해준다.

바람직하게는 모델링 플레이트(3)에 커플링 구성요소(13, 14)의 회전 연결(revolving connection)은 상기 언급한 대응하는 회전축(Y1, Y2) 주위에 신축성 있는 각각의 연결부(15, connecting portions)를 통해 모델링 플레이트(3)와 커플링 구성요소(13, 14)를 결합하여 얻어진다.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 상기 연결부(15)는 힌지 구성요소(hinge elements)에 의해 교체될 수 있다는 것이 또한 확실하다.

바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이, 대응하는 커플링 구성요소(13, 14)와 마주하는 각각의 조오(10, 11)의 접촉면(16)은 볼록한 형상(a convex shape)이다.

상기 볼록한 형상은 조오(10, 11)가 또한 커플링 구성요소(13, 14)에 대하여 기울어진 위치에서 그들의 체결 조임 작동을 가하는 것을 허용하여, 초기화 절차를 더욱 용이하게 해준다.

상기 가능성은 예를들어 동일한 체결 조임 스크류(21)를 사용하여 체결 조임 방향(X)에 수직인 방향에서 대응하는 커플링 구성요소(13, 14)에 각각의 조오(10, 11)를 구속하는 것이 또한 가능하며, 체결 조임 스크류(21)는 도 9에 도시된 바와 같이, 두 개의 커플링 구성요소(13, 14)에 속하는 홀(holes)을 통해 통과하도록 배치된다.

상기에 설명한 구성은 모델링 플레이트(3)가 이동 유닛(4)으로부터 그것의 해제되는 동안 및 해제된 후에 안전하게 유지할 수 있도록 손잡이와 같이 조오(9, 10)를 사용하는 것을 가능하게 한다.

바람직하게는, 상기 스크류(21) 주위의 조오(10, 11)의 회전을 방지하기에 적합한 수단이 있고, 바람직하게는 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 조오의 접촉면(16)에 속하는 홈(34, recesses)을 포함하고 체결 조임 방향(X)에 따라 대응하는 참조 요소(33, reference bodies)와 슬라이딩 가능하게 결합 되는 방식이 있다.

바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이, 커플링 장치(5)는 스페이서 구성요소(17, a spacer element)를 포함하는데, 이는 커플링 구성요소(13, 14) 사이에 위치하며, 체결 조임 방향(X)에 따라서 커플링 부재의 폭을 초과하지 않고 동일한 방향에 따라서 제1 커플링 부재(6)의 폭보다 좁은 것이 바람직하며, 커플링 구성요소(13, 14)를 제1 커플링 부재(6)와 실질적 체결 조임이 되도록 허용하는 그런 방식을 취한다.

스페이서 구성요소(17)는 체결 조임 방향(X)에 수직인 방향에서 각각의 커플링 구성요소(13, 14)에 구속되며, 동시에 커플링 구성요소(13, 14)에 대하여 그들 스스로 회전할 수 있다.

상기 구속은 탱크부(2)의 바닥부(2a)를 향해 모델링 플레이트(3)를 밀기 위하여 추력 수단(19, thrusting means)과 협력하는 스페이서 구성요소(17)를 사용하는 것을 가능하게 만든다.

바람직하게는, 상기에 설명한 구속은 다수의 핀(25)을 통해 이루어지며, 도 9에서 또한 볼 수 있는 각각의 핀은 커플링 구성요소(13, 14)에 고정된 제1 단부(a first end) 및 스페이서 구성요소(17)에 제공된 대응하는 홈(recess) 제거 가능하게 삽입되는 제2 대향 단부(the second opposite end)를 구비한다.

바람직하게는 상기 제2 단부는 구의 형상(a spherical shape)을 하고 있는데, 커플링 구성요소(13, 14)에 대해 스페이서 구성요소(17)의 회전 및 체결 조임 방향(X)에 따른 병진 이동 양쪽을 허용하는 그런 방식을 취한다.

이동 유닛(4)의 제1 커플링 부재(6)는 커플링 구성요소(13, 14) 사이에 위치되는 것이 적합하며, 이동 방향(Z)에 수반되는 방향에 따라 슬라이딩 가능하게 상기 스페이서 구성요소(17)를 수용하고, 그리고 이동 방향(Z)에 따라 스페이서 구성요소를 이동시키는 것을 허용하도록 구성된 홈(18, a recess)을 포함한다.

홈(18)은 각각 상부 플레이트(26) 및 하부 플레이트(27)에 의한 이동 방향(Z)에 대하여 대향하는 측면으로 범위가 정해진다.

특히, 하부 플레이트(27)의 표면(28)은 제1 커플링 부재(6)에 대해 제2 커플링 부재(7)의 상기 정지 위치에 대응하는 이동 방향(Z)에서 스페이서 구성요소(17)의 스트로크의 끝(the end of stroke)을 정의한다.

바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이, 정지 위치에서 제2 커플링 부재(7)에 힘을 가하는 추력 수단(19)은 홈(18)에 배치되며 스페이서 구성요소(17)와 마주하는데, 상기에 설명한 정지 위치에서 스페이서 구성요소(17)를 밀어내는 그런 방식을 취한다.

또한, 바람직하게는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 추력 수단(19)은 세 개 또는 세 개 이상인 다수의 추력 구성요소(30)를 포함하는데, 이동 방향(Z)에 따라 제1 커플링 부재(6)와 슬라이딩 가능하게 결합 되며, 대응하는 스프링의 작용을 통해 홈(18)의 내부로 돌출한 그런 위치에 유지된다.

바람직하게는 상기 추력 구성요소(30)는 구의 형상을 하고 있는데, 유리하게는 스페이서 구성요소(17)가 기울어져 있을 때라도 추력 구성요소(30)가 스페이서 구성요소(17)와 접촉이 잘 되도록 보장해줄 뿐만 아니라 이동 유닛(4)과 모델링 플레이트(3)가 결합되는 동안, 홈(18)의 내부로 스페이서 구성요소(17)의 진입을 용이하게 해준다.

바람직하게는, 이동 방향(Z)에서 추력 구성요소(30)의 슬라이딩 이동은 멈춤 수단(stop means)에 의해 제한되는데, 이는 제1 커플링 부재(6)의 이탈을 방지해주며 바람직하게는 고무 링(31, elastic rings)을 포함한다.

바람직하게는, 스테레오리소그래피 기계(1)는 또한 제2 커플링 부재(7)가 제1 커플링 부재(6)에 대해 정지 위치에 배치될 때, 조임 수단(8)의 이동을 방지하기 위해 구성된 멈춤 수단(20)을 포함한다.

유리하게는, 멈춤 수단(20)이 있을 때 모델링 플레이트(3)가 탱크부(2)의 바닥부(2a)로부터 들어올려지는 동안, 모델링 플레이트(3)가 이동 유닛(4)에 체결 조임되는 것을 방지한다.

이러한 방식으로, 초기화 절차 동안 커플링 부재(6, 7)가 상대 이동이 보장되어, 모델링 플레이트(3)가 아래로 이동하는 동안 탱크부(2)의 바닥부(2a)에 어떠한 손상도 입지 않게 된다.

바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 멈춤 수단(20)은 스크류(21)의 길이 방향 축에 직각을 이루는 방향에서 스크류(21)로부터 돌출한 멈춤쇠(22, a shaped body)를 포함하고, 멈춤 부재(23, a stop body)를 포함한다.

멈춤쇠(22) 및 멈춤 부재(23)는 모델링 플레이트(3)가 도 4에 도시된 바와 같이 이동 유닛(4)에 대한 상기 정지 위치에 배치될 때 스크류(21)가 회전하는 동안 상호 간섭하고, 멈춤쇠(22) 및 멈춤 부재(23)는 모델링 플레이트(3)가 도 6에 도시된 바와 같이 이동 유닛(4)에 대해 상기에 설명한 이격이 있는 위치에 배열이 될 때 서로 해제가 되는 그런 방식으로 구성된다.

따라서, 모델링 플레이트가 탱크부(2)의 바닥부(2a) 위에 정지해 있을 때, 탱크부(2)의 바닥부(2a)를 향한 이동 유닛(4)의 충분한 이동은 멈춤쇠(22)에 대한 멈춤 부재(23)의 이동을 유도하며, 멈춤쇠(22)를 해제시키는 방식을 취한다는 것을 알 수 있다.

결론적으로, 상기 위치에서, 조임 수단(8)은 이동 유닛(4)에 모델링 플레이트(3)를 고정하는 방식으로 작동될 수 있다.

바람직하게는, 스크류(21)가 도 5에 도시된 바와 같이 커플링 구성요소(13, 14)로부터 조오(10, 11)를 느슨하게 하는 것에 대응하는 방향으로 회전되어 질 때, 그러나 커플링 구성요소(13, 14)에 대해 조오(10, 11)를 체결 조임에 대응하는 회전 방향으로 스크류(21)가 회전하고 있지 않을 때, 멈춤쇠(22)는 구속된 위치로부터 멈춤 부재를 이동시킬 수 있는 그런 방식으로 멈춤 부재(23)는 이동 유닛(4)과 자유자재로 결합 된다.

유리하게는, 상기 멈춤 부재(23)의 구성은 모델링 플레이트(3)를 항상 해제를 허용하도록 이동 유닛(4)에 대한 모델링 플레이트(3)의 위치와 관계없이 조오(10, 11)가 느슨해지는 것을 허용한다.

바람직하게는 상기에 설명한 필요조건은 하모닉 강(harmonic steel)으로 제작된 유연한 포일(24, a flexible foil)을 통해 이동 유닛(4)의 하부 플레이트(27)에 멈춤 부재(23)를 연결시킴으로써 충족이 된다.

실제로, 상기에 설명한 스테레오리소그래피 기계(1)의 초기화 절차는 이동 유닛(4) 및 해제된 조임 수단(8)과 결합 된 모델링 플레이트(3)를 배치함으로써 수행되며, 이러한 방식으로 서로에 대해 상기 두 개의 구성 요소의 상대 이동을 가능하게 한다.

계속해서, 작업자는 이동 유닛(4)을 작동시키는데, 이러한 방식으로 도 6에 도시된 바와 같이 탱크부(2)의 바닥부(2a)와 접촉시켜 모델링 플레이트(3)를 배치한다.

이러한 조건에서, 제2 커플링 부재(7)는 모델링 플레이트(3)와 일체로 결합 된다는 것을 고려하면, 모델링 플레이트(3)는 정지 위치에 있고, 이동 유닛(4)의 어떤 추가 작동은 제2 커플링 부재(7)에 대해 제1 커플링 부재(6)의 이동만을 발생시킬 수 있다.

이동 방향에 따른 제1 커플링 부재(6)에 대한 제2 커플링 부재(7)의 위치가 허용된 이들 중에 중간 위치가 될 때까지 이동 유닛(4)의 작동은 계속되며, 이동 유닛(4)의 활성화 시에는 어떠한 경우에 멈춤 수단(20)이 해제된다.

계속해서, 작업자는 조임 수단(8)을 활성화 시키며, 그러한 방법으로 이동 유닛(4)에 모델링 플레이트(3)를 고정시킨다.

따라서, 스테레오리소그래피 기계(1)의 제어시스템은 처리 사이클에 대한 참조 위치로써 이동 유닛(4)의 위치를 저장할 수 있으므로, 처리 사이클을 즉각적으로 시작할 수 있다.

그러므로 상기에 설명한 스테레오리소그래피 기계가 본 발명의 모든 목적을 달성한다는 것을 앞서 설명한 것으로부터 알 수 있다.

특히, 본 발명의 스테레오리소그래피 기계의 조임 수단이 탱크부의 바닥부와 평행한 방향에서 활성화된다는 사실은 모델링 플레이트를 조정하기에 적합하고 공지된 유형의 스테레오리소그래피 기계의 초기화를 위해 요구되는 일련의 복잡한 작동을 제거시켜 주므로 절차를 훨씬 더 간단하게 한다.

또한 탱크부의 바닥부와 평행한 방향에서 조임 수단이 작동한다는 사실은, 모델링 플레이트 자체가 부정확한 위치 설정을 유도할 수도 있는 모델링 플레이트와 탱크부의 바닥부 사이의 비균등분포 접촉 압력(non-homoneneous contact pressures)의 발생을 방지해 줄 수 있으며, 위치 설정 시 추가의 변동을 유도할 수도 있는 플레이트와 탱크부의 바닥부 사이에 있는 스페이서 구성요소에 의해 위치 설정에 대한 정확도 검사를 필요로 하지 않게 한다.

Claims (13)

1. 스테레오리소그래피 기계(1)에 있어서,
   바닥부(2a)와 함께 제공되는 감광성 수지를 포함하는 탱크부(2),
   상기 바닥부(2a)와 마주하는 모델링 플레이트(3),
   상기 바닥부(2a)에 직교하는 이동 방향(Z)에 따른 상기 모델링 플레이트(3)를 이동시키기 위한 이동 유닛(4),
   상기 모델링 플레이트(3)와 상기 이동 유닛(4)과 결합하고, 상기 이동 유닛(4)과 결합하는 제1 커플링 부재(6) 및 상기 모델링 플레이트(3)와 결합하는 제2 커플링 부재(7)를 포함하며 적어도 상기 이동 방향(Z)에 따라 상기 제1 커플링 부재(6)에 대해 이동 가능하며, 다수의 상호 구성을 정의하는 방식을 취하는 커플링 장치(5),
   상기 상호 구성 중 어떤 것에서 상기 커플링 부재(6, 7) 사이의 이동을 고정하기 위해 작동되고 상기 모델링 플레이트(3) 및 상기 이동 유닛(4)이 서로 일체로 결합되도록 하는 방식을 취하는 조임 수단(8)을 포함하고,
   상기 조임 수단(8)이 상기 이동 방향(Z)에 직교하는 체결 조임 방향 (X)에 따라 서로에 대하여 상기 커플링 부재(6, 7)를 체결하기 위해 작동되는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계(1).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 커플링 부재(6) 및 제2 커플링 부재(7)는 상기 이동 방향(Z)에서 상기 이동 유닛(4)에 대해 상기 모델링 플레이트(3)의 병진 이동 및 상기 이동 방향(Z)에 제1 수직 축에 따라 상기 이동 유닛(4)에 대해 상기 모델링 플레이트의 회전을 가능하도록 하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 커플링 부재(6) 및 상기 제2 커플링 부재(7)가 상기 모델링 플레이트(3)가 상기 이동 유닛(4)로부터 해제되도록 허용하기 위해 구성되는 것을 특징으로하는 스테레오리소그래피 기계.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 커플링 장치(5)는 상기 바닥부(2a)를 향해 제2 커플링 부재(7)가 이동하는 동안, 제1 커플링 부재(6)에 대한 상기 제2 커플링 부재(7)에 대해 정지 위치를 정의하며, 상기 정지 위치에서 상기 제2 커플링 부재를 가압하기 위해 구성되는 가압 수단(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 조임 수단(8)은 상기 커플링 부재(6, 7)와 마주하는 각각의 접촉면(16)이 제공되는 두 개의 조오(10, 11) 및 상기 두 개의 조오(10, 11) 사이의 상호 거리를 변경하기 위한 조정 수단(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 커플링 부재(7)는 각각의 회전축(Y1, Y2)에 따라 상기 모델링 플레이트(3)와 회전 가능하게 결합된 두 개의 커플링 구성요소(13,14), 상기 이동 방향(Z)에 수직이고 서로 평행하고 이격되어 있는 상기 회전축(Y1, Y2) 및 상기 두 개의 커플링 구성요소(13,14)와 마주하는 상기 각각의 두 개의 조오(10, 11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 커플링 구성요소(13, 14)는 상기 각각의 회전축(Y1, Y2) 주위로 신축성이 있는 각각의 연결부(15)를 통해 상기 모델링 플레이트(3)와 결합된다는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 두 개의 조오(10, 11) 중 하나는 상기 체결 조임 방향(X)에 수직 방향에서 대응하는 커플링 구성요소(13,14)에 구속되며, 대응하는 접촉면(16)은 상기 커플링 구성요소(13,14)와 마주하고 볼록한 형상을 하고 있다는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 커플링 구성요소(13, 14) 사이에 두고, 상기 체결 조임 방향(X)과 수직인 방향에서 커플링 구성요소(13, 14)에 구속이 되며, 상기 체결 조임 방향(X)에 따른 스페이서 구성요소(17)의 폭은 상기 체결 조임 방향(X)에 따라 상기 제1 커플링 부재(6)의 폭 보다 좁고, 상기 제1 커플링 부재(6)는 상기 커플링 구성요소(13, 14) 사이에 위치되고, 상기 이동 방향에 수반되는 방향에 따라 상기 스페이서 구성요소(17)를 수용하고, 상기 이동 방향(Z)에 따라 상기 스페이서 구성요소(17)가 이동하는 것을 허용하도록 구성된 홈(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 가압 수단(9)은 상기 정지 위치에서 상기 모델링 플레이트(3)를 가압하기 위해 상기 홈(18)에 배열되고 상기 스페이서 구성요소(17)와 결합하는 추력 수단(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 제2 커플링 부재(7)가 상기 제1 커플링 부재(6)에 대해 상기 정지 위치에 배치될 때 상기 조임 수단(8)의 이동을 방지하기 위해 구성된 멈춤 수단(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 조정 수단(12)은 상기 두 개의 조오(10, 11)와 양 말단부가 각각 결합된 스크류(21), 상기 스크류(21)의 길이 방향 축에 직교인 방향에서 상기 스크류(21)로부터 돌출하는 멈춤쇠(22)를 포함하는 멈춤 수단(20) 및 상기 이동 유닛(4)에 있는 멈춤 부재(23)를 포함하며, 상기 멈춤쇠(22) 및 멈춤 부재(23)는 상기 모델링 플레이트(3)가 상기 이동 유닛(4)에 대해 정지 위치에 배치될 때 상기 스크류가 회전하는 동안 서로 간섭되도록, 그리고 상기 모델링 플레이트(3)가 상기 이동 유닛(4)에 대해 이격된 위치에 배치될 때 서로 해제되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 멈춤 부재(23)는 상기 이동 유닛(4)과 신축성 있게 결합되며, 그러한 방법으로 상기 멈춤쇠(22)는 상기 스크류(21)가 상기 커플링 구성요소(13, 14)로부터 느슨해진 상기 조오(10, 11)와 대응하는 방향에서 회전할 때 이동할 수 있다는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 기계.
    

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