KR20160059800A - 로봇 시스템 및 그를 갖는 3차원 프린터 - Google Patents

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KR20160059800A
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Abstract

본 발명은 정역 회전 가능한 제1모터와; 제1모터와 이격되고 정역 회전 가능한 제2모터와; 제1모터의 회전축과 제2모터이 회전축에 각각 설치된 풀리와; 프레임과; 프레임에 슬라이딩 가능하게 올려지는 안착부를 갖고, 길이방향으로 안착부의 반대편이 자유단인 이동 아암과; 이동 아암에 이동 아암의 슬라이딩 방향과 직교한 방향으로 슬라이딩 가능하게 올려진 캐리지와; 풀리에 감기고 상기 캐리지에 연결된 벨트와, 벨트를 안내하는 복수개의 아이들러를 포함하여, 제1모터와 제2모터의 합력에 의해 캐리지의 위치를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 자유단을 갖는 이동 아암에 의해, 간단한 구조로 캐리지를 정밀 제어할 수 있는 이점이 있다.

Description

로봇 시스템 및 그를 갖는 3차원 프린터{Robot system and 3D Printer having the same}
본 발명은 로봇 시스템 및 그를 갖는 3차원 프린터에 관한 것으로서, 특히 하나의 이동 아암을 갖는 로봇 시스템 및 그를 갖는 3차원 프린터에 관한 것이다.
로봇은 인간을 대신하여 노동을 행할 수 있는 기계로서, 기계적 움직임을 수행할 수 있는 기계적 구조물이다.
로봇은 의료기계나 공작기계나 조형물 성형기계 등과 같은 다양한 기계에 적용될 수 있다.
로봇은 모터 등의 구동원과, 구동원에 의해 동작되는 적어도 하나의 무빙부재를 포함할 수 있다.
로봇은 3차원 프린터와 같은 조형물 성형기계에 적용될 경우 3차원 조형물의 고품질을 위해 정밀하게 동작될 수 있으면서 최대한 부드럽게 동작되는 것이 바람직하다.
본 발명은 간단한 구조로 정밀한 제어가 가능한 로봇 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 3차원 조형물을 정밀하게 성형 가능한 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 정역 회전 가능한 제1모터와; 상기 제1모터와 이격되고 정역 회전 가능한 제2모터와; 상기 제1모터의 회전축과 제2모터이 회전축에 각각 설치된 풀리와; 프레임과; 상기 프레임에 슬라이딩 가능하게 올려지는 안착부를 갖고, 길이방향으로 상기 안착부의 반대편이 자유단인 이동 아암과; 상기 이동 아암에 상기 이동 아암의 슬라이딩 방향과 직교한 방향으로 슬라이딩 가능하게 올려진 캐리지와; 상기 풀리에 감기고 상기 캐리지에 연결된 벨트와; 상기 벨트를 안내하는 복수개의 아이들러를 포함한다.
상기 복수개의 아이들러는 상기 안착부에 설치되고 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제1아이들러과; 상기 안착부에 설치되고 상기 한 쌍의 제1아이들러와 이격되며 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제2아이들러과; 상기 이동 아암 중 상기 제1아이들러 반대편에 배치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 한 쌍의 제3아이들러과; 상기 캐리지에 설치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 제4아이들러를 포함할 수 있다.
상기 벨트는 단부가 상기 캐리지에 연결되고 상기 제3아이들러과, 제2아이들러과, 풀리와, 제1아이들러과, 제4아이들러에 순차적으로 감길 수 있다.
상기 한 쌍의 제2아이들러 사이의 폭은 상기 한 쌍의 제1아이들러 사이의 폭 보다 클 수 있다.
상기 한 쌍의 제2아이들러는 상기 한 쌍의 제1아이들러 보다 캐리어와 가까울 수 있다.
상기 제4아이들러는 상기 한 쌍의 제1아이들러 사이를 마주보게 배치될 수 있다.
상기 캐리지는 상기 제4아이들러가 회전 가능하게 연결된 아이들러 설치부를 포함할 수 있다.
상기 캐리지는 상기 벨트의 일단과 타단이 각각 연결되는 벨트 연결부를 포함할 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 함께 구동하거나 상기 제1모터와 제2모터 중 어느 하나가 구동하고 다른 하나가 정지일 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 서로 반대방향으로 회전되어 상기 캐리지를 진퇴시키는 캐리지 진퇴모드를 갖을 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 같은 방향으로 회전되어 상기 이동 아암을 진퇴시키는 이동 아암 진퇴모드를 갖을 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 둘 중 어느 하나가 구동이고 다른 하나가 정지되어, 상기 이동 아암과 캐리지 각각이 직선 이동되면서 캐리지가 경사 방향으로 무빙되는 캐리지 경사 무빙모드를 갖을 수 있다.
본 발명은 캐비티가 형성된 케이스와; 필라멘트를 가열하는 가열부와, 상기 가열부에서 가열된 용융 필라멘트가 배출되는 노즐을 갖는 익스트루더와; 상기 케이스 내부에 배치된 로봇 시스템을 포함할 수 있고, 상기 로봇 시스템은 정역 회전 가능한 제1모터와; 상기 제1모터와 이격되고 정역 회전 가능한 제2모터와; 상기 제1모터의 회전축과 제2모터이 회전축에 각각 설치된 풀리와, 프레임과; 상기 프레임에 슬라이딩 가능하게 올려지는 안착부를 갖고, 길이방향으로 상기 안착부의 반대편이 자유단인 이동 아암과; 상기 이동 아암에 상기 이동 아암의 슬라이딩 방향과 직교한 방향으로 슬라이딩 가능하게 올려지며, 상기 익스트루더가 장착되는 캐리지와; 상기 풀리에 감기고 상기 캐리지에 연결된 벨트와; 상기 벨트를 안내하는 복수개의 아이들러를 포함한다.
상기 복수개의 아이들러는 상기 안착부에 설치되고 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제1아이들러와; 상기 안착부에 설치되고 상기 한 쌍의 제1아이들러와 이격되며 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제2아이들러과; 상기 이동 아암 중 상기 제1아이들러 반대편에 배치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 한 쌍의 제3아이들러와; 상기 캐리지에 설치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 제4아이들러를 포함할 수 있다.
상기 벨트는 단부가 상기 캐리지에 연결되고 상기 제3아이들러과, 제2아이들러과, 풀리와, 제1아이들러와, 제4아이들러에 순차적으로 감길 수 있다.
상기 케이스 내부에 위치된 조형판과, 상기 조형판을 승강시키는 승강기구를 포함할 수 있고, 상기 로봇 시스템은 상기 익스트루더를 상기 조형판 상측에서 이동시킬 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터를 제어하는 제어부를 더 포함하고,상기 제어부는 상기 제1모터와 제2모터를 함께 구동하거나 상기 제1모터와 제2모터 중 어느 하나를 구동하고 다른 하나를 정지할 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 서로 반대방향으로 회전되어 상기 캐리지를 진퇴시키는 캐리지 진퇴모드를 갖을 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 같은 방향으로 회전되어 상기 이동 아암을 진퇴시키는 이동 아암 진퇴모드를 갖을 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 둘 중 어느 하나가 구동이고 다른 하나가 정지되어, 상기 이동 아암과 캐리지 각각이 직선 이동되면서 캐리지가 경사 방향으로 무빙되는 캐리지 경사 무빙모드를 갖을 수 있다.
본 발명은 제1모터와 제2모터의 합력에 의해 캐리지의 위치를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 자유단을 갖는 이동 아암에 의해, 간단한 구조로 캐리지를 정밀 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 캐리지에 설치된 익스트루더가 2차원 평면상에서 부드럽게 무빙될 수 있어 3차원 조형물을 정밀하게 성형할 수 있고, 3차원 조형물의 고급화가 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 구성이 도시된 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 반시계 방향으로 회전될 때의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 반시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 시계 방향으로 회전될 때의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터 및 제2모터가 모두 시계방향으로 회전될 때의 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터 및 제2모터가 모두 반시계방향으로 회전될 때의 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 반시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 정지일 때의 평면도,
도 8은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 정지이고,제2모터가 반시계방향으로 회전될 때의 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 정지일 때의 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 정지이고,제2모터가 시계방향으로 회전될 때의 평면도,
도 11은 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 로봇 시스템 및 승강기구가 함께 도시된 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 익스트루더가 도시된 도,
도 14는 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 제어 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 구성이 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 평면도이며, 도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 작동 예이다.
로봇 시스템(1)은 정역 회전 가능한 제1모터(2)와; 제1모터(2)와 이격되고 정역 회전 가능한 제2모터(4)와; 제1모터(2)의 회전축(3)과 제2모터(4)의 회전축(5)에 각각 설치된 풀리(6)(8)를 포함한다.
로봇 시스템(1)은 프레임(10)과; 프레임(10)에 슬라이딩 가능하게 올려지는 안착부(12)를 갖고, 길이방향으로 안착부(12)의 반대편이 자유단(14)인 이동 아암(16)을 더 포함한다.
로봇 시스템(1)은 이동 아암(16)에 이동 아암(16)의 슬라이딩 방향(X축)과 직교한 방향(Y축)으로 슬라이딩 가능하게 올려진 캐리지(20)와; 풀리(6)(8)에 감기고 캐리지(20)에 연결된 벨트(24)와; 벨트(24)를 안내하는 복수개의 아이들러(31)(32)(32)(33)(34)(35)(36)(37)를 더 포함한다.
로봇 시스템(1)은 단수개의 이동 암(16)이 단수개의 프레임(10)에 지지된 상태에서 이동 암(16)의 이동이 가능하고, 특히, 두 개의 모터(2)(4) 중 적어도 어느 하나의 모터(2)(4)의 구동시, 캐리지(20)가 2차원 평면상에서 부드럽게 무빙될 수 있다. 로봇 시스템(1)은 캐리지(20)를 수평면 상에서 X축과 Y축의 2차원 이동시킬 수 있다.
만약, 서로 이격되게 배치된 한 쌍의 프레임에 이동 암(16)의 양측이 배치될 경우, 이동 암(16)의 수평을 맞추기 위해 한 쌍의 프레임 각각이 정위치에 설치되어야 하고, 한 쌍의 프레임 상호간의 수평방향 위치가 정확하게 일치해야 한다.
그러나, 로봇 시스템(1)의 단수개 이동 암(16)이 단수개의 프레임(10)에 안착되게 지지될 경우, 단수개 프레임(10)을 수평방향 정위치에 맞추는 간단한 작업으로, 이동 암(16)의 배치가 완료될 수 있다.
로봇 시스템(1)은 캐리지(20)에 무빙시키고자 하는 기구가 설치할 수 있고, 캐리지(20)에 설치된 기구를 무빙시킬 수 있다.
여기서, 캐리지(20)에 설치되는 기구는 3차원 형상의 물품(이하, 3차원 조형물이라 칭함)을 성형하기 위한 재료를 배출하는 익스트루더(Extruder)인 것이 가능하고, 이 경우 로봇 시스템(1)은 3차원 조형물을 성형하는 3차원 프린터의 일부 구성이 될 수 있다.
한편, 캐리지(20)에 설치되는 기구는 드릴 등의 공작용 공구인 것도 가능하고, 이 경우 로봇 시스템(1)은 공작기계의 일부 구성이 될 수 있다. 또한, 캐리지(20)에 설치되는 기구는 나이프 등의 의료용 시술기구인 것도 가능하고, 이 경우 로봇 시스템은 의료기기의 일부 구성이 될 수 있다.
본 발명에 따른 로봇 시스템(1)은 캐리지(20)에 설치된 기구를 X축과 Y축의 평면상에서 무빙시키는 기계에 모두 적용 가능함은 물론이다.
제1모터(2)와 제2모터(4)는 이격되게 위치된 상태에서 벨트(24)를 작동시킬 수 있다. 제1모터(2)의 회전축(3)과 제2모터(4)의 회전축(5)은 평행하게 배치될 수 있다. 제1모터(2)와 제2모터(4)는 제1모터(2)의 회전축(3)과 제2모터(4)의 회전축(5) 둘 다 수직한 방향으로 길게 설치될 수 있다.
제1모터(2)는 회전축(3)이 제1모터(2)의 하측 방향으로 돌출되게 설치될 수 있다. 그리고, 제2모터(4)는 회전축(5)이 제2모터(4)의 하측 방향으로 돌출되게 설치될 수 있다.
제1모터(2)와 제2모터(4)는 함께 구동하거나 제1모터(2)와 제2모터(4) 중 어느 하나를 구동하고 다른 하나를 정지할 수 있다.
제1모터(2)와 제2모터(4)가 동시 구동일 때의 캐리지(20) 무빙방향은 제1모터(2)와 제2모터(4) 중 어느 하나가 단독 구동일 때의 캐리지(20) 무빙방향과 상이할 수 있다.
제1모터(2)의 회전축(3)이 제1회전방향일 때의 캐리지(20) 무빙방향은 제1모터(2)의 회전축(3)이 제2회전방향일 때의 캐리지(20) 무빙방향과 상이할 수 있다.
제2모터(4)의 회전축(5)이 제1회전방향일 때의 캐리지(20) 무빙방향은 제2모터(4)의 회전축(5)이 제2회전방향일 때의 캐리지(20) 무빙방향과 상이할 수 있다.
여기서, 제1회전방향은 시계방향과 반시계방향 중 어느 한 방향일 수 있고, 제2회전방향은 시계방향과 반시계방향 중 다른 방향일 수 있다. 도 3 내지 도 10을 참고하여 예를 들면, 제1회전방향이 시계방향일 경우, 제2회전방향은 반시계방향일 수 있고, 반대로 제1회전방향이 반시계방향일 경우, 제2회전방향이 시계방향일 수 있다. 제1모터(2)와 제2모터(4) 각각은 회전축이 시계방향으로 회전되는 것이 정회전일 수 있고, 회전축이 반시계방향으로 회전되는 것이 역회전될 수 있다.
풀리(6)(8)는 제1모터(2)의 회전축(3)에 설치된 제1풀리(6)와, 제2모터(4)의 회전축(5)에 설치된 제2풀리(8)로 구성될 수 있다. 제1풀리(6)와 제2풀리(8)는 프레임(10)의 상측 위치에 프레임(10)과 이격되게 위치될 수 있다. 제1풀리(6)와 제2풀리(8)는 프레임(10)의 길이방향과 나란한 방향으로 이격되게 위치될 수 있다. 제1풀리(6)는 프레임(10)의 일단(10a)과 타단(10b) 중 일단(10a)에 더 가깝게 위치될 수 있다. 제2풀리(8)는 프레임(10)의 일단(10a)과 타단(10b) 중 타단(10b)에 더 가깝게 위치될 수 있다.
프레임(10)은 이동 아암(6)을 지지하는 이동 아암 서포터로 기능할 수 있고, 이동 아암(6)을 슬라이딩 안내하는 이동 아암 무빙 가이드로 기능할 수 있다.
프레임(10)은 이동 아암(6)의 이동 방향으로 길게 형성될 수 있다. 프레임(10)은 수평 방향으로 길게 배치될 수 있고, 이동 아암(16)은 안착부(12)가 프레임(10)에 올려진 상태에서 프레임(10)의 길이 방향을 따라 무빙될 수 있다.
이동 아암(16)은 프레임(10)이 좌우 방향(X)으로 길게 배치될 경우, 전후 방향(Y)으로 길게 형성될 수 있고, 프레임(10)이 전후 방향(Y)으로 길게 배치될 경우, 좌우 방향(X)으로 길게 형성될 수 있다.
이동 아암(16)과 프레임(10) 중 어느 하나에는 이동 아암(16)의 슬라이딩을 안내할 수 있는 슬라이딩 가이드가 이동 아암(16)의 이동 방향으로 길게 형성될 수 있고, 이동 아암(16)과 프레임(10) 중 다른 하나에는 슬라이딩 가이드에 안내되는 가이드부가 형성될 수 있다.
이동 아암(16)은 캐리지(20)를 지지하는 캐리지 서포터로 기능할 수 있고, 캐리지(20)를 슬라이딩 안내하는 캐리지 무빙 가이드로 기능할 수 있다. 이동 아암(16)은 캐리지(20)의 이동 방향(Y)으로 길게 형성될 수 있다. 이동 아암(16)은 수평 방향으로 길게 배치될 수 있고, 캐리지(20)는 이동 아암(16)에 올려진 상태에서 이동 아암(16)의 길이 방향(Y)을 따라 무빙될 수 있다. 이동 아암(16)의 안착부(12)가 프레임(10)의 중앙 상측에 위치될 경우, 이동 아암(16)과 프레임(10)은 상측에서 볼 때, 전체적으로 'T'자 형상으로 배치될 수 있다.
벨트(24)는 단부(24a)(24b)가 캐리지(20)에 연결될 수 있고, 풀리(6)(8)의 회전시 복수개의 아이들러(31)(32)(32)(33)(34)(35)(36)(37)에 안내되면서 캐리지(20)를 당길 수 있다. 이동 아암(16)의 안착부(12)가 프레임(10)의 중앙 상측에 위치될 경우, 벨트(24)는 전체적인 형상이 'T'자 형상일 수 있다. 벨트(24)는 프레임(10)의 상측에 위치하는 부분이 프레임(10)의 길이 방향(X)으로 길게 배치될 수 있고, 이동 아암(16)의 상측에 위치하는 부분이 이동 아암(16)의 길이 방향(Y)으로 길게 배치될 수 있다.
벨트(24)는 제1모터(2)와 제2모터(4)가 동시 구동일 경우, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리지(20)와 이동 아암(16) 중 어느 하나를 무빙시킬 수 있다.
벨트(24)는 제1모터(2)와 제2모터(4) 중 어느 하나가 구동이고 다른 하나가 정지일 경우, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 캐리지(20)와 이동 아암(16)을 함께 무빙시킬 수 있다.
복수개의 아이들러(31)(32)(32)(33)(34)(35)(36)(37)는 안착부(12)에 설치되고 벨트(24)가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)를 포함할 수 있다.
복수개의 아이들러(31)(32)(32)(33)(34)(35)(36)(37)는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)와 이격되게 안착부(12)에 설치되고 벨트(24)가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제2아이들러(33)(34)를 더 포함할 수 있다.
복수개의 아이들러(31)(32)(32)(33)(34)(35)(36)(37)는 이동 아암(16) 중 제1아이들러(31)(32) 반대편에 배치되고 벨트(24)가 반대 방향으로 꺽이는 한 쌍의 제3아이들러(35)(36)를 더 포함할 수 있다.
복수개의 아이들러(31)(32)(32)(33)(34)(35)(36)(37)는 캐리지(20)에 설치되고 벨트(24)가 반대 방향으로 꺽이는 제4아이들러(37)를 더 포함할 수 있다.
벨트(24)는 단부(24a)(24b)가 캐리지(20)에 연결되고 제3아이들러(35)(36)와, 제2아이들러(33)(34)와, 풀리(6)(8)와, 제1아이들러(31)(32)와, 제4아이들러(37)에 순차적으로 감길 수 있다.
한 쌍의 제1아이들러(31)(32) 사이의 폭(L1)은 제1풀리(6)와 제2풀리(8) 사이의 폭(L2) 보다 작을 수 있다. 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)는 우측 제1아이들러(31)와 좌측 제1아이들러(32)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 제2아이들러(33)(34) 사이의 폭(L3)은 한 쌍의 제1아이들러(31)(32) 사이의 폭(L1) 보다 클 수 있다. 한 쌍의 제2아이들러(33)(34) 사이의 폭(L3)은 제1풀리(6)와 제2풀리(8) 사이의 폭(L2) 보다 작을 수 있다. 한 쌍의 제2아이들러(33)(34)는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32) 보다 캐리어(20)와 가까울 수 있다. 한 쌍의 제2아이들러(33)(34)는 우측 제2아이들러(33)와 좌측 제2아이들러(34)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 제3아이들러(35)(36)는 우측 제3아이들러(35)와 좌측 제3아이들러(36)를 포함할 수 있다.
제4아이들러(37)는 이동 아암(16)의 길이방향(Y)으로 한 쌍의 제1아이들러(31)(32) 사이를 마주보게 배치될 수 있다. 제4아이들러(37)는 우측 제1아이들러(31)와 좌측 제1아이들러(32) 사이를 마주보게 배치될 수 있다.
캐리지(20)는 제4아이들러(37)가 회전 가능하게 연결된 아이들러 설치부(21)가 형성될 수 있다.
캐리지(20)는 벨트(24)의 일단(24a)과 타단(24b)이 각각 연결되는 벨트 연결부(22)가 형성될 수 있다.
캐리지(20)는 아이들러 설치부(21)와 벨트 연결부(22)의 사이에 2차원 무빙시키고자 하는 기구(미도시)가 설치되는 기구 설치부(23)가 위치될 수 있다.
캐리지(20)는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)와 한 쌍의 제3아이들러(35)(36) 사이에서 이동 아암(16)의 길이 방향(Y)으로 무빙될 수 있다. 캐리지(20)의 벨트 연결부(22)는 한 쌍의 제3아이들러(35)(36)를 마주보게 위치될 수 있다. 캐리지(20)의 아이들러 설치부(21)는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)를 마주보게 위치될 수 있다.
벨트(24)의 일단(24a) 및 타단(24b)은 캐리지(20)를 한 쌍의 제3아이들러(35)(36)의 방향으로 당길 수 있고, 제4아이들러(37)는 벨트(24)에 의해 당겨질 때 캐리지(20)를 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)의 방향으로 당길 수 있다.
벨트(24)는 일단(24a)이 캐리지(20)의 벨트 연결부(22)에 연결될 수 있고, 우측 제3아이들러(35)에 의해 180° 꺽일 수 있으며, 캐리지(20)의 우측 옆을 지나 우측 제2아이들러(33)에 의해 90° 꺽일 수 있고, 제1풀리(6)에 의해 180° 꺽일 수 있으며, 우측 제1아이들러(31)에 의해 90° 꺽일 수 있고, 제4아이들러(37)에 감길 수 있다.
벨트(24)는 제4아이들러(37)에 의해 180° 꺽일 수 있으며, 좌측 제1아이들러(32)에 의해 90° 꺽일 수 있고, 제2풀리(8)에 의해 180° 꺽일 수 있으며, 좌측 제2아이들러(34)에 의해 90° 꺽일 수 있으며, 캐리지(20)의 좌측 옆을 지나 좌측 제3아이들러(36)에 의해 180° 꺽일 수 있고, 타단(24b)이 캐리지(20)의 벨트 연결부(22)에 연결될 수 있다.
벨트(24)는 일단(24a)부터 타단(24b)까지, 우측 제3아이들러(35) ->
우측 제2아이들러(33) -> 제1풀리(6) -> 우측 제1아이들러(31) -> 제4아이들러(37) -> 좌측 제1아이들러(32) -> 제2풀리(8) -> 좌측 제2아이들러(34) -> 좌측 제3아이들러(36) 순서로 접촉될 수 있다.
벨트(24)는 벨트(24)의 일단(24a)과 우측 제3아이들러(35) 사이이면서 이동 아암(16)의 상측에 위치하는 제1구간과, 우측 제3아이들러(35)와 우측 제2아이들러(33) 사이이면서 이동 아암(16)의 상측에 위치하는 제2구간을 포함할 수 있다.
벨트(24)는 우측 제2아이들러(33)와 제1풀리(6)의 사이이면서 안착부(12) 및 프레임(10)의 상측에 위치하는 제3구간과, 제1풀리(6)와 우측 제1아이들러(31) 사이이면서 안착부(12) 및 프레임(10)의 상측에 위치하는 제4구간을 포함할 수 있다.
벨트(24)는 우측 제1아이들러(31)와 제4아이들러(37) 사이이면서 이동 아암(16)의 상측에 위치하는 제5구간과, 벨트(24)는 제4아이들러(37)와 좌측 제1아이들러(32)의 사이이면서 이동 아암(16)의 상측에 위치하는 제6구간을 포함할 수 있다.
벨트(24)는 좌측 제1아이들러(32)와 제2풀리(8)의 사이이면서 안착부(12) 및 프레임(10)의 상측에 위치하는 제7구간과, 제2풀리(8)와 좌측 제2아이들러(34)의 사이이면서 안착부(12) 및 프레임(10)의 상측에 위치하는 제8구간을 포함할 수 있다.
벨트(24)는 좌측 제2아이들러(34)와 좌측 제3아이들러(36) 사이이면서 이동 아암(16) 상측에 위치하는 제9구간과, 좌측 제3아이들러(36)와 벨트(24)의 타단(24b) 사이이면서 이동 아암(16)의 상측에 위치하는 제10구간을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 10에는 설명의 편의를 위해, 좌측 방향과 우측 방향과 전방 방향과 후방 방향을 병기한다.
제1모터(2)와 제2모터(4)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(3)(5)이 서로 반대방향으로 회전되어 캐리지(20)를 진퇴시키는 캐리지 진퇴모드를 갖을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 반시계 방향으로 회전될 때의 평면도이다.
제1모터(2)가 시계 방향으로 회전되고, 제2모터(4)가 반시계 방향으로 회전될 때 경우, 캐리지(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제3아이들러(35)(36)와 가까워지는 방향(즉, 전방 방향)으로 전진될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 반시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 시계 방향으로 회전될 때의 평면도이다.
제1모터(2)가 반시계 방향으로 회전되고, 제2모터(4)가 시계 방향으로 회전될 경우, 캐리지(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)와 가까워지는 방향(즉, 후방 방향)으로 후퇴될 수 있다.
로봇 시스템(1)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1모터(2)와 제2모터(4)가 서로 반대 방향으로 회전될 경우, 이동 아암(16)의 이동 없이, 캐리지(20)만을 이동 아암(16)을 따라 전후 방향으로 진퇴시킬 수 있다.
제1모터(2)와 제2모터(4)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 회전축(3)(5)이 같은 방향으로 회전되어 이동 아암(16)을 진퇴시키는 이동 아암 진퇴모드를 갖을 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터 및 제2모터가 모두 시계방향으로 회전될 때의 평면도이다.
제1모터(2) 및 제2모터(4)가 모두 시계방향으로 회전될 경우, 캐리지(20)는 이동 아암(16)을 따라 직선 이동되지 않고, 이동 아암(16)은 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임(10)을 따라 제1모터(2)와 가까워지는 방향(즉, 우측 방향)으로 무빙될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터 및 제2모터가 모두 반시계방향으로 회전될 때의 평면도이다.
제1모터(2) 및 제2모터(4)가 모두 반시계방향으로 회전될 경우, 캐리지(20)는 이동 아암(16)을 따라 직선 이동되지 않고, 이동 아암(16)은 도 6에 도시된 바와 같이, 프레임(10)을 따라 제2모터(4)와 가까워지는 방향(즉, 좌측 방향)으로 무빙될 수 있다.
로봇 시스템(1)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1모터(2)와 제2모터(4)가 서로 동일 방향으로 회전될 경우, 캐리지(20)의 전후 방향 이동 없이, 이동 아암(16)이 프레임(10)의 길이방향(즉, 좌우 방향)으로 직선 이동될 수 있고, 캐리지(20)는 이동 아암(16)과 함께 좌우 방향으로 직선 이동될 수 있다.
제1모터(2)와 제2모터(4)는 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 둘 중 어느 하나가 구동이고 다른 하나가 정지되어, 이동 아암(16)과 캐리지(20) 각각이 직선 이동되면서 캐리지(20)가 경사 방향으로 무빙되는 캐리지 경사 무빙모드를 갖을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 반시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 정지일 때의 평면도이다.
제1모터(2)가 반시계 방향으로 회전되고, 제2모터(4)가 정지일 경우, 이동 아암(16)은 제2풀리(8)와 가까워지는 방향(즉, 좌측 방향)으로 이동되고, 이때 캐리지(20)는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)와 가까워지는 방향(즉, 후방 방향)으로 이동될 수 있다. 상기와 같은 이동 아암(16)과 캐리지(20)의 동시 이동시, 캐리지(20)는 도 7의 좌측 후방의 경사방향(C1)으로 무빙될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 정지이고,제2모터가 반시계방향으로 회전될 때의 평면도이다.
제1모터(2)가 정지이고 ,제2모터(4)가 반시계 방향 회전일 경우 이동 아암(16)은 제2풀리(8)와 가까워지는 방향(즉, 좌측 방향)으로 이동되고, 이때 캐리지(20)는 한 쌍의 제3아이들러(35)(36)와 가까워지는 방향(즉, 전방 방향)으로 이동될 수 있다. 상기와 같은 이동 아암(16)과 캐리지(20)의 동시 이동시, 캐리지(20)는 도 8의 좌측 전방의 경사방향(C2)으로 무빙될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 시계 방향으로 회전되고, 제2모터가 정지일 때의 평면도이다.
제1모터(2)가 시계 방향으로 회전되고, 제2모터(4)가 정지일 경우 이동 아암(16)은 제1풀리(6)와 가까워지는 방향(즉, 우측 방향)으로 이동되고, 이때 캐리지(20)는 한 쌍의 제3아이들러(35)(36)와 가까워지는 방향(즉, 전방 방향)으로 이동될 수 있다. 상기와 같은 이동 아암(16)과 캐리지(20)의 동시 이동시, 캐리지(20)는 우측 전방의 경사방향(C3)으로 무빙될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 로봇 시스템 일실시예의 제1모터가 정지이고,제2모터가 시계방향으로 회전될 때의 평면도이다.
제1모터(2)가 정지이고, 제2모터(4)가 시계방향으로 회전될 경우 이동 아암(16)은 제1풀리(6)와 가까워지는 방향(즉, 우측 방향)으로 이동되고, 이때 캐리지(20)는 한 쌍의 제1아이들러(31)(32)와 가까워지는 방향(즉, 후방 방향)으로 이동될 수 있다. 상기와 같은 이동 아암(16)과 캐리지(20)의 동시 이동시, 캐리지(20)는 우측 후방의 경사방향(C4)으로 무빙될 수 있다.
즉, 로봇 시스템(1)은 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1모터(2)와 제2모터(4) 중 어느 하나가 구동이고, 다른 하나가 정지되어
이동 아암(16)과 캐리지(20)가 각각 직선 이동되면서 캐리지(20)가 경사 방향(C1,C2,C3,C4)으로 무빙으로 무빙될 수 있다.
한편, 상기와 같은 로봇 시스템(1)은 3차원 프린터에 적용될 경우, 3차원 조형물을 정밀하게 성형할 수 있고, 이하 3차원 프린터에 적용된 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 사시도이고, 도 12는 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 로봇 시스템 및 승강기구가 함께 도시된 사시도이다.
로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터는 로봇 시스템(1)과; 캐비티(102)가 형성된 케이스(104)와; 필라멘트를 용융하여 압출하는 익스트루더(108;Extruder)를 포함할 수 있다.
필라멘트는 셀룰로오스계의 섬유와 합성섬유에서 얻어지는 긴 섬유로서 제조하고자 하는 3차원 성형물의 원재료일 수 있다.
로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터는 케이스(102) 내부에 위치된 조형판(110)과; 조형판(110)을 승강시키는 승강기구(118)를 포함할 수 있다.
로봇 시스템(1)은 케이스(2) 내부에 배치될 수 있다. 로봇 시스템(1)에는 익스트루더(108)가 장착될 수 있고, 로봇 시스템(1)은 익스트루더(108)를 무빙시킬 수 있다. 익스트루터(108)는 로봇 시스템(1)의 캐리지(20)에 장착될 수 있고, 로봇 시스템(1)은 캐리지(20)를 2차원 평면상에서 무빙시키는 것에 의해 익스트루더(108)를 2차원 무빙시킬 수 있다.
로봇 시스템(1)은 익스트루더(108)를 캐비티(102) 내에서 무빙시킬 수 있다. 로봇 시스템(1)은 익스트루더(108)를 조형판(10) 상측에서 이동시킬 수 있다. 로봇 시스템(1)은 제1모터(2)와 제2모터(4)를 함께 또는 단독으로 구동하는 것에 의해 익스트루더(108)를 도 3 내지 도 10에 도시된 바와 같이, X,Y 평편상에서 부드럽고 정밀하게 이동시킬 수 있고, 조형물 생성시, 조형물의 형상을 보다 정밀하고 고급스럽게 형성할 수 있게 된다.
로봇 시스템(1)은 케이스(104)에 설치될 수 있다. 로봇 시스템(1)의 프레임(10)은 케이스(104) 내부에 좌우 방향(X)으로 길게 설치될 수 있다. 프레임(10)은 적어도 하나의 프레임 홀더(124)(125)에 의해 케이스(104)에 장착될 수 있다. 프레임 홀더(124)(125)는 프레임(10)의 좌측부에 장착되어 케이스(104)에 고정되는 제1홀더(124)와, 프레임(10)의 우측부에 장착되어 케이스(104)에 고정되는 제2홀더(125)를 포함할 수 있다.
로봇 시스템(1)의 이동 아암(16)은 후방부가 안착부(12)일 수 있고, 선단이 자유단(14)일 수 있으며, 프레임(10)의 상면을 따라 좌우 방향(X)으로 슬라이딩될 수 있다. 로봇 시스템(1)은 이동 아암(16)의 선단이 자유단인 싱글 아암 구조에서 캐리지(20)를 무빙시킬 수 있다.
익스트루더(108)는 연결 브래킷(127)에 의해 캐리지(20)와 연결될 수 있다. 연결 브래킷(127)은 일부가 캐리지(20)의 상면에 올려지고 캐리지(20)와 체결되는 상판(128)과, 일부가 이동 아암(16)의 하부에 위치되고 익스트루더(108)가 올려지는 하판(129)을 포함할 수 있다. 연결 브래킷(127)은 상판(128)과 하판(129)을 잇고 일부가 무빙 아암(16)의 옆에 위치되는 연결판(130)을 더 포함할 수 있다.
로봇 시스템(1)의 제1모터(2) 및 제2모터(4)는 모터 홀더(136)에 장착될 수 있다. 모터 홀더(136)는 프레임(10)의 상측에 위치되게 설치될 수 있다. 모터 홀더(136)는 프레임(10)과 케이스(104) 중 적어도 하나에 장착될 수 있다.
케이스(104)는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터의 외관을 형성할 수 있다. 캐비티(102)는 케이스(104) 내부에 형성될 수 있다. 캐비티(102)는 로봇 시스템(1)이 수용되는 공간일 수 있고, 3차원 조형물을 성형하는 공간일 수 있다.
케이스(104)는 육면체 형상으로 형성될 수 있다. 케이스(104)는 일면에 3차원 조형물이 인출될 수 있는 개구부가 형성될 수 있다. 개구부는 케이스(104)의 전면에 개방되게 형성될 수 있다.
로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터는 개구부을 여닫는 도어(106)를 포함할 수 있다. 도어(106)는 케이스(104)에 슬라이딩 가능하게 배치되어 개구부를 여닫는 것이 가능하다. 도어(106)는 케이스(104)에 힌지축을 중심으로 회전가능하게 연결되어 개구부를 여닫는 것이 가능하다. 도어(106)는 하부에 형성된 회전축을 중심으로 회전되게 배치될 수 있다.
로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터는 도 11에 도시된 바와 같이, 3차원 조형물 제작에 사용될 필라멘트가 수용되는 필라멘트 공급기(117)를 더 포함할 수 있다. 필라멘트 공급기(117)는 케이스(104) 외부 또는 내부에 설치될 수 있다. 필라멘트 공급기(117)는 필라멘트가 감긴 드럼을 포함할 수 있다. 드럼은 케이스(104)에 회전 가능하게 배치될 수 있고, 드럼에 감긴 필라멘트는 드럼에 감긴 상태에서 익스트루더(108)로 공급될 수 있다.
익스트루더(108)는 캐비티(102) 내에 무빙 가능하게 위치될 수 있고, 필라멘트(filament)를 용융하여 압출할 수 있다.
익스트루더(108)는 조형판(110) 보다 크기가 작을 수 있다. 익스트루더(108)는 조형판(110)의 상측에서 로봇 시스템(1)에 의해 2차원 무빙될 수 있고, 로봇 시스템(1)과 승강기구(118)에 의해 3차원 무빙되면서 조형판(110) 위에 용융 필라멘트를 적층할 수 있다.
익스트루터(108)는 필라멘트를 가열하는 가열부(170)와, 가열부(170)에서 가열된 용융 필라멘트가 배출되는 노즐(180)을 갖을 수 있다. 익스트루더(108)는 로봇 시스템(1)의 캐리지(20)에 설치되어 캐비티(102) 내에서 무빙될 수 있다.
조형판(110)은 익스트루더(108)에서 압출된 용융 필라멘트가 놓여지고 3차원 성형물이 놓여질 수 있다. 조형판(110)은 캐비티(102)에 승강되게 위치될 수 있다.
조형판(110)은 베이스(111)의 상측에 안착될 수 있다. 베이스(111)는 도 11에 도시된 케이스(104)의 하판부 위에 설치된 조형판 서포터 판으로 구성될 수 있다. 조형판(110)은 베이스(111)에 수직하게 배치된 복수개의 지지봉(112)에 안착되는 것이 가능하다. 지지봉(112)은 상단이 평면으로 구성될 수 있고, 조형판(110)은 하면이 지지봉(112)의 상단에 올려질 수 있다. 조형판(110)은 복수개의 지지봉(112) 상측에 수평하게 배치될 수 있다.
승강기구(118)는 조형판(110)을 상하 방향(Z방향)으로 승강시킬 수 있다. 승강기구(118)는 조형판(110)과 베이스(111) 중 하나에 연결될 수 있다. 조형판 승강기구(118)는 베이스(111)에 연결될 수 있고, 베이스(111)를 승강시키는 것에 의해 베이스(111)에 올려진 조형판(110)을 승강시킬 수 있다.
조형판 승강기구(118)는 승강 모터(141)와, 승강 모터(141)의 하부로 연장되는 스크류(142)와, 스크류(142)에 치합되어 스크류(142)를 따라 승강되는 승강기어(143)를 포함할 수 있다.
조형판 승강기구(118)는 프레임(10)의 하부에 상하 방향으로 길게 배치된 수직 봉(144)과, 수직 봉(144)을 따라 승강되는 승강 가이드(145)를 더 포함할 수 있다.
승강모터(141)는 프레임(10)의 하측에 위치되게 설치될 수 있다. 승강기구(118)는 수직 봉(144)의 상부에 설치된 모터 마운터(146)를 더 포하할 수 있다. 모터 마운터(146)는 프레임(10)과 상하 방향으로 이격되게 수직 봉(144)에 설치될 수 있다. 승강모터(141)는 프레임(10)와 모터 마운터(146) 사이에 위치되게 모터 마운터(146)에 설치될 수 잇다.
스크류(142)는 승강모터(141)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다.
승강기어(143)는 베이스(111)에 연결될 수 있다. 승강기어(143)는 스크류(142)의 회전시 스크류(142)를 따라 승강되면서 조형판(110)을 승강시킬 수 있다.
수직봉(144)은 상부가 프레임(10)에 연결될 수 있다. 수직봉(144)은 하부가 베이스(111)에 연결되는 것이 가능하다. 수직봉(144)은 한 쌍이 구비될 수 있고, 한 쌍의 수직봉(144)은 스크류(142)를 사이에 두고 좌우 이격되게 위치될 수 있다.
승강 가이드(145)는 베이스(111)에 연결될 수 있다. 중공 원통 형상으로 형성될 수 있다. 승강 가이드(145)는 조형판(110)의 승강시 수직봉(144)을 따라 슬라이딩 안내될 수 있다. 승강 가이드(145)는 수직봉(144)과 같이 한 쌍 구비될 수 있고, 한 쌍의 승강 가이드(45)는 승강기어(143)를 사이에 두고 좌우 이격되게 위치될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 익스트루더가 도시된 도이다.
익스트루더(108)는 필라멘트(F)를 이송시키는 필라멘트 이송부(150)와; 필라멘트(F)가 통과하는 냉각부(160)와, 냉각부(160)를 통과한 필라멘트가 가열되는 가열부(170)와, 가열부(170)에서 가열된 용융 필라멘트가 배출되는 노즐(180)을 포함할 수 있다. 익스트루더(108)는 냉각부(160)로 공기를 송풍하는 팬(190)을 더 포함할 수 있다.
필라멘트 이송부(150)는 익스트루더(108) 외부의 필라멘트(F)를 잡아당겨 냉각부(160)를 향해 밀어낼 수 있다. 필라멘트 이송부(150)는 냉각부(160) 중 후술하는 냉각 플레이트(162) 상측에 위치될 수 있고, 냉각 플레이트(162)를 향해 하측 방향으로 필라멘트(F)를 밀어낼 수 있다.
필라멘트 이송부(150)는 한 쌍의 롤러(152)(154)를 포함할 수 있고, 필라멘트는 한 쌍의 롤러(152)(154) 사이를 통과하여 이송될 수 있다. 필라멘트 이송부(150)는 한 쌍의 롤러(152)(154) 중 어느 하나를 회전시키는 모터 등의 구동원(156)을 포함할 수 있다. 구동원(156)은 스텝 모터로 구성될 수 있다.
냉각부(160)는 냉각 플레이트(162)와, 냉각 플레이트(162)에 접촉된 방열 판(164)을 포함할 수 있다.
냉각 플레이트(162)는 알루미늄으로 제조될 수 있다. 냉각 플레이트(162)는 수평하게 배치될 수 있다. 냉각 플레이트(162)는 필라멘트가 통과하는 통공(163)이 상하 방향으로 관통 형성될 수 있다. 필라멘트는 통공(163)을 통과하면서 냉각 플레이트(162)와 접촉될 수 있다.
방열 판(164)은 냉각 플레이트(162)의 열을 흡열하는 흡열 판일 수 있다. 방열 판(164)은 히트 싱크로 구성될 수 있다. 방열판(164)은 냉각 플레이트(162)에 직교하게 설치될 수 있다. 방열판(164)은 냉각 플레이트(162)에 면접촉되는 면접촉부(165)와, 면접촉부(65)에서 돌출된 복수개의 핀(166,Fin)을 포함할 수 있다.
냉각부(160)에는 냉각부(160) 온도를 센싱하는 냉각부 온도센서(168)가 설치될 수 있다. 냉각부 온도센서(168)는 냉각 플레이트(162)에 설치될 수 있다. 냉각부 온도센서(168)는 냉각 플레이트(162)의 온도를 감지하는 서미스터(Thermistor) 또는 서모커플(Thermocouple)로 구성될 수 있다.
가열부(170)는 필라멘트가 유입되는 필라멘트 유입공이 형성된 히팅 바디(172)와, 히팅 바디(172)에 설치된 히터(174)를 포함할 수 있다.
히팅 바디(172)는 내부에 용융 필라멘트가 담겨질 수 있는 히팅 공간이 형성될 수 있고, 히터(174)의 열을 전달받아 필라멘트를 가열할 수 있다. 히팅 바디(172)는 히터(174)가 삽입될 수 있는 히터 공(175)이 형성될 수 있고, 히터(174)는 히터 공(175)에 삽입되어 히팅 바디(172)에 장착될 수 있다.
가열부(170)는 히팅 바디(172)와 냉각 플레이트(162)를 연결하는 커넥팅 튜브(176)을 더 포함할 수 있다. 커넥팅 튜브(176)에는 필라멘트를 히팅 바디(172)의 필라멘트 유입공으로 안내하는 필라멘트 통로가 형성될 수 있다. 커넥팅 튜브(176)는 상부가 냉각 플레이트(62)에 연결될 수 있고, 하부가 히팅 바디(172)에 연결될 수 있다. 히팅 바디(172)는 커넥팅 튜브(176)의 높이만큼 냉각 플레이트(162)와 이격될 수 있다.
가열부(170)에는 가열부(170)의 온도를 센싱하는 가열부 온도센서(178)가 설치될 수 있다. 가열부 온도센서(178)는 히팅 바디(172)에 설치될 수 있다. 가열부 온도센서(178)는 히팅 바디(172)의 온도를 감지하는 서미스터(Thermistor) 또는 서모커플(Thermocouple)로 구성될 수 있다.
노즐(180)은 가열부(170)의 하부에 돌출되게 설치될 수 있다. 노즐(180)은 히팅 바디(172)에 하부로 돌출되게 설치될 수 있고, 히팅 바디(172) 내의 용융 필라멘트는 노즐(180)을 통과해 노즐(180)의 하부로 배출될 수 있다. 노즐(180)은 하단에 용융 필라멘트가 유출되는 유출공(182)이 형성될 수 있다.
팬(190)은 냉각부(160)를 냉각시키는 냉각용 팬일 수 있다. 팬(190)은 팬과 모터가 일체화된 팬모터로 구성되는 것이 가능하다. 팬(190)은 냉각부(160)의 주변에서 냉각부(160)로 공기를 송풍할 수 있다. 팬(190)은 방열판(164)을 마주보게 설치될 수 있고, 팬(90)은 방열판(164)의 복수개 핀(166,Fin)으로 공기를 송풍할 수 있고, 공기는 방열판(164)의 열을 빼앗을 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터 일실시예의 제어 블록도이다.
로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터는 사용자가 조작하는 조작부(198)를 더 포함할 수 있다. 조작부(198)는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터를 운전,정지시키는 운전,정지 입력부를 포함할 수 있다. 조작부(198)는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터를 동작시키는 시작 입력부를 포함할 수 있다.
로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터는 로봇시스템(1)의 제1모터(2) 및 제2모터(4)를 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.
제어부(200)는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터의 운전시, 익스트루더(108)를 제어할 수 있다. 제어부(110)는 냉각부 온도센서(68)의 감지온도와, 가열부 온도센서(78)의 감지온도를 고려하여 익스트루더(108)를 제어할 수 있다. 제어부(110)는 익스트루더(108)의 제어시, 필라멘트 이송부(150)와, 히터(174)와, 팬(190)을 제어할 수 있다.
제어부(200)는 승강기구(118)를 제어할 수 있고, 로봇시스템(1)의 제1모터(2) 및 제2모터(4)와 함께 승강기구(118)를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 이 발명이 속하는 기술적 범주 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
2: 제1모터 4: 제2모터
6: 제1풀리 8: 제2풀리
10: 프레임 12: 안착부
14: 자유단 16: 이동 아암
20: 캐리지 21: 아이들러 설치부
22: 벨트 연결부 24: 벨트
24a: 벨트의 일단 24b: 벨트의 타단
31,32: 제1아이들러 33,34: 제2아이들러
35,36: 제3아이들러 37: 제4아이들러
102: 캐비티 104: 케이스
108: 익스트루더 110: 조형판
118: 승강기구

Claims (20)

  1. 정역 회전 가능한 제1모터와;
    상기 제1모터와 이격되고 정역 회전 가능한 제2모터와;
    상기 제1모터의 회전축과 제2모터이 회전축에 각각 설치된 풀리와,
    프레임과;
    상기 프레임에 슬라이딩 가능하게 올려지는 안착부를 갖고, 길이방향으로 상기 안착부의 반대편이 자유단인 이동 아암과;
    상기 이동 아암에 상기 이동 아암의 슬라이딩 방향과 직교한 방향으로 슬라이딩 가능하게 올려진 캐리지와;
    상기 풀리에 감기고 상기 캐리지에 연결된 벨트와,
    상기 벨트를 안내하는 복수개의 아이들러를 포함하는 로봇 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 아이들러는
    상기 안착부에 설치되고 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제1아이들러과;
    상기 안착부에 설치되고 상기 한 쌍의 제1아이들러와 이격되며 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제2아이들러과;
    상기 이동 아암 중 상기 제1아이들러 반대편에 배치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 한 쌍의 제3아이들러과;
    상기 캐리지에 설치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 제4아이들러를 포함하는 로봇 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 벨트는 단부가 상기 캐리지에 연결되고 상기 제3아이들러과, 제2아이들러과, 풀리와, 제1아이들러과, 제4아이들러에 순차적으로 감긴 로봇 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2아이들러 사이의 폭은 상기 한 쌍의 제1아이들러 사이의 폭 보다 큰 로봇 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2아이들러는 상기 한 쌍의 제1아이들러 보다 캐리어와 가까운 로봇 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4아이들러는 상기 한 쌍의 제1아이들러 사이를 마주보게 배치된 로봇 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 캐리지는 상기 제4아이들러가 회전 가능하게 연결된 아이들러 설치부를 포함하는 로봇 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 캐리지는 상기 벨트의 일단과 타단이 각각 연결되는 벨트 연결부를 포함하는 로봇 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 함께 구동하거나 상기 제1모터와 제2모터 중 어느 하나가 구동하고 다른 하나가 정지인 로봇 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 서로 반대방향으로 회전되어 상기 캐리지를 진퇴시키는 캐리지 진퇴모드를 갖는 로봇 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 같은 방향으로 회전되어 상기 이동 아암을 진퇴시키는 이동 아암 진퇴모드를 갖는 로봇 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 둘 중 어느 하나가 구동이고 다른 하나가 정지되어, 상기 이동 아암과 캐리지 각각이 직선 이동되면서 캐리지가 경사 방향으로 무빙되는 캐리지 경사 무빙모드를 갖는 로봇 시스템.
  13. 캐비티가 형성된 케이스와;
    필라멘트를 가열하는 가열부와, 상기 가열부에서 가열된 용융 필라멘트가 배출되는 노즐을 갖는 익스트루더와;
    상기 케이스 내부에 배치된 로봇 시스템을 포함하고,
    상기 로봇 시스템은
    정역 회전 가능한 제1모터와;
    상기 제1모터와 이격되고 정역 회전 가능한 제2모터와;
    상기 제1모터의 회전축과 제2모터이 회전축에 각각 설치된 풀리와,
    프레임과;
    상기 프레임에 슬라이딩 가능하게 올려지는 안착부를 갖고, 길이방향으로 상기 안착부의 반대편이 자유단인 이동 아암과;
    상기 이동 아암에 상기 이동 아암의 슬라이딩 방향과 직교한 방향으로 슬라이딩 가능하게 올려지며, 상기 익스트루더가 장착되는 캐리지와;
    상기 풀리에 감기고 상기 캐리지에 연결된 벨트와,
    상기 벨트를 안내하는 복수개의 아이들러를 포함하는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 아이들러는
    상기 안착부에 설치되고 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제1아이들러과;
    상기 안착부에 설치되고 상기 한 쌍의 제1아이들러와 이격되며 상기 벨트가 직교하게 꺽이는 한 쌍의 제2아이들러과;
    상기 이동 아암 중 상기 제1아이들러 반대편에 배치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 한 쌍의 제3아이들러과;
    상기 캐리지에 설치되고 상기 벨트가 반대 방향으로 꺽이는 제4아이들러를 포함하는 로봇 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 벨트는 단부가 상기 캐리지에 연결되고 상기 제3아이들러과, 제2아이들러과, 풀리와, 제1아이들러와, 제4아이들러에 순차적으로 감긴 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 내부에 위치된 조형판과,
    상기 조형판을 승강시키는 승강기구를 포함하고,
    상기 로봇 시스템은 상기 익스트루더를 상기 조형판 상측에서 이동시키는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1모터와 제2모터를 함께 구동하거나 상기 제1모터와 제2모터 중 어느 하나를 구동하고 다른 하나를 정지하는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 서로 반대방향으로 회전되어 상기 캐리지를 진퇴시키는 캐리지 진퇴모드를 갖는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 상기 제1모터와 제2모터는 회전축이 같은 방향으로 회전되어 상기 이동 아암을 진퇴시키는 이동 아암 진퇴모드를 갖는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 둘 중 어느 하나가 구동이고 다른 하나가 정지되어, 상기 이동 아암과 캐리지 각각이 직선 이동되면서 캐리지가 경사 방향으로 무빙되는 캐리지 경사 무빙모드를 갖는 로봇 시스템을 갖는 3차원 프린터.
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