KR101691945B1 - 3d printer with improved tilting structure - Google Patents

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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00

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Abstract

본 발명은 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터에 관한 것으로, 바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조; 상기 수조 하부면에 위치하여 상기 수조를 안착시키는 수조 안착베드; 상기 수조 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원; 및 상기 수조 안착베드의 하부 일측면에 하방으로 힌지 고정연결된 너트형 바디와, 상기 너트형 바디에 삽입 체결되어 볼트형 스크류와, 상기 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류를 회동시켜 상기 너트형 바디를 상하로 이동시키는 모터를 포함하여 구성된 틸팅 구동부를 포함한다.
이와 같은 본 발명은, 수조 틸팅시 자연스러운 동작을 구현하고, 정확한 틸팅 및 효율적인 구동력 전달로 인하여 내구성 및 정밀성을 높이고, 틸팅 구동부의 잦은 사용에 의한 부품 마모를 줄이고 고장시 수리가 용이한 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터를 제공한다.The present invention relates to a photocurable 3D printer having an improved tilting structure, comprising: a water tank containing a photocurable resin having a bottom formed of a transparent plate; A water tank receiving bed located on the lower surface of the water tank to seat the water tank; A light source for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank; And a bolt type screw inserted into the nut type body and fixed to the lower end so as to rotate the bolt type screw so that the nut type body is inserted into the nut type body, And a tilting driving unit configured to include a motor for moving up and down.
It is an object of the present invention to provide a tilting structure capable of realizing natural operation when tilting a water tank, enhancing durability and precision due to accurate tilting and efficient transmission of driving force, reducing component wear due to frequent use of a tilting drive, To provide a photocurable 3D printer.

Description

개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터{3D PRINTER WITH IMPROVED TILTING STRUCTURE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a photocurable 3D printer having an improved tilting structure,

본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내구성 및 정밀성을 높일 수 있는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer, and more particularly, to a photocurable 3D printer having an improved tilting structure capable of enhancing durability and precision.

3차원 프린터는 상품을 내놓기 전 시제품을 만들기 위해 개발되어, 실제 상품에 어떤 문제점이 있는지 알아보기 위하여 실제상품을 만드는 대신 3차원 프린터를 이용하여 실제상품과 똑같은 시제품을 생산하여, 비용과 시간을 절약하며 실제상품의 문제점을 알아볼 수 있기 때문에 대기업과 공장에서 사용하기 시작했다.Three-dimensional printers were developed to produce prototypes before delivering products. To see if there are any problems with the actual products, 3D printers were used to produce the same prototypes as actual products, instead of actual products, saving cost and time. Since we can identify the problem of the actual product, we started to use it in large companies and factories.

이러한 3차원 프린터는 캐드시스템과 같은 소프트웨어를 통해 모델링된 3차원 형상을 복수의 얇은 단면 층으로 분할한 슬라이스 데이터로 변경한 후에 이를 사용하여 판형 시트를 조형하고, 이를 적층하여 조형물을 완성한다. 이렇게 판 형태의 시트를 조형하는 방법으로 쾌속조형 방식이 개발되어있다.In such a three-dimensional printer, a three-dimensional shape modeled through software such as a CAD system is converted into slice data divided into a plurality of thin cross-sectional layers, and then a plate-like sheet is formed by using the sliced data. The rapid prototyping method has been developed as a method of molding a sheet in the form of a plate.

이러한 쾌속조형 방식에는 석고나 나일론 등의 가루를 사용하는 파우더를 이용한 쾌속조형 방식, 광경화성 플라스틱을 녹인 액체(레진)를 사용하는 플라스틱 액체를 이용한 쾌속조형 방식, 플라스틱을 실처럼 자아낸 고체를 사용하는 플라스틱 실을 이용한 쾌속조형 방식으로 나눌 수 있다.Such rapid prototyping methods include a rapid prototyping method using powder using gypsum or nylon powder, a rapid prototyping method using a plastic liquid using a liquid (resin) dissolving a photo-curable plastic, a method of using a solid It can be divided into a rapid prototyping method using a plastic thread.

그 중에서도, 플라스틱 액체를 이용한 쾌속조형 방식은 광이 닿으면 딱딱하게 굳는 광경화성 수지가 담긴 수조에 광을 조사하여, 광이 조사된 광경화성 수지는 광의 모양에 따라 굳어 얇은 판형 시트가 생성되면 이를 적층하는 방식으로서, 크게 규제 액체면 방식과 자유 액체면 방식이 있다.Among them, the rapid prototyping system using a plastic liquid irradiates light to a water tank containing a photocurable resin that hardens when light comes into contact, and when a thin plate-like sheet is formed by hardening the light- As a lamination method, there are largely a regulating liquid surface method and a free liquid surface method.

규제 액체면 방식은 투명 플레이트로 형성된 바닥면을 가진 수조의 하부에서 광을 조사하고, 수조에 베드를 위치시켜 수조 내에서 수지를 경화시킨다. 이어서, 경화된 수지경화물이 부착된 베드를 상향으로 이송시키면서 수지경화물을 형성시켜 적층하는 방식이다. 이러한 규제 액체면 방식은 조형물의 크기가 크거나, 형상이 단조롭지 않은 경우, 베드가 상향으로 이송됨에 따라 조형물의 처침이 발생하여 조형물을 지지할 수 있는 지지대도 함께 조형해야하는데, 조형물이 완성되면 지지대를 제거해야 하며, 지지대 제거 시 많은 주의가 필요하다는 문제점이 있었다.The regulated liquid surface method irradiates light at the bottom of a water tank having a bottom surface formed of a transparent plate, and places the bed in a water tank to cure the resin in the water tank. Then, a resin-coated cured product is laminated by transferring upwardly the cured resin-coated bed. In the case of the regulating liquid surface method, when the size of the molding is large or the shape is not monotonous, as the bed is conveyed upward, the molding is squeezed and the supporting stand capable of supporting the molding should be molded together. And there is a problem that much care is required when removing the support.

그리고, 도 1은 종래의 규제 액체면 방식의 광경화 3D 프린터의 프린팅 방법을 모식화한 도면이고, 도 2는 도 1의 3D 프린터에서 틸팅을 위한 힌지 및 틸팅 구동장치의 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a printing method of a conventional regulating liquid surface type photocurable 3D printer, and FIG. 2 is a view illustrating a structure of a hinge and a tilting driving apparatus for tilting in the 3D printer of FIG.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 규제 액체면 방식 광경화 3D 프린터는 투명 플레이트로 형성된 바닥면을 가진 수조의 하부에서 광을 조사하고, 수조에 베드를 위치시켜 수조 내에서 수지를 경화시킨 후, 경화된 수지경화물이 부착된 베드를 상향으로 이송시키면서 수지경화물을 형성시켜 적층시키는 구조이다. 그리고 나서, 조형물을 베드에서 이탈시키기 위하여, 투명 플레이트를 틸팅시켜 상기 조형물을 이탈시키게 된다.As shown in Fig. 1, a conventional regulated liquid surface type light-curing 3D printer has a structure in which light is irradiated from a lower portion of a water tank having a bottom surface formed of a transparent plate, the bed is placed in a water tank, And a laminate is formed by forming a resin cured product while transferring the bed with the cured resin cured product upward. Then, in order to release the molding from the bed, the transparent plate is tilted to release the molding.

이와 같은 프린팅 종료후 조형물을 용이하게 이탈시키기 위하여 플레이트를 틸팅하기 위해서, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 어느 한쪽의 플레이트 측면은 고정된 지지대에 힌지를 연결하여 플레이트가 회동되도록 하고, 다른 한쪽의 플레이트 측면은 틸팅을 위해, 리니어 모터의 샤프트를 수직방향으로 고정시키고, 상기 리니어 모터를 구동하여 수직 상하방으로 구동하여 상기 플레이트를 틸팅시키는 구조이다.As shown in FIG. 2 (b), in order to tilt the plate to easily release the molding after the printing, the plate is rotated by connecting a hinge to a fixed support on one side of the plate, In order to tilt the side of one plate, the shaft of the linear motor is fixed in the vertical direction, and the linear motor is driven to vertically up and down to tilt the plate.

그러나, 이와 같은 종래의 규제 액체면 방식 광경화 3D 프린터의 틸팅 구조는 스크류 형태의 샤프트 일체형 리니어 DC 모터를 사용하는데, 부품 마모시 DC 모터와 함께 교체해야하는 문제점이 있고, DC 모터 특성상 각도 및 이송거리 제어에 한계가 있다는 문제점이 있다. However, the conventional tilting structure of the regulated liquid surface type photocurable 3D printer uses a screw-type shaft-integrated linear DC motor. However, there is a problem that the DC motor needs to be replaced with a DC motor when the component is worn. There is a problem that control is limited.

또한, 모터 몸체가 고정된 상태에서 스크류 샤프트가 수직 상하방향으로 이동하며 상기 샤프트에 고정된 플레이트를 틸팅하게 되는데, 리니어 DC 모터 샤프트가 나선형의 삼각 나사산 형태로 정확한 이송 및 거리제어가 어렵고, 부품 가격이 비싸다는 문제점이 있다.In addition, when the motor body is fixed, the screw shaft moves vertically up and down to tilt the plate fixed to the shaft. It is difficult for the linear DC motor shaft to accurately convey and control the distance in the form of a spiral triangular thread, There is a problem that this is expensive.

그리고, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 플레이트 고정 힌지부가 일반적인 경첩으로 사용하는 경우가 대부분이어서, 수많은 틸팅 구종을 수행해야 한다는 점에서 일반 경첩은 구조가 단순하고 가격이 저렴하지만, 정밀하지 못하고 장시간 사용시 마모에 취약하다는 단점이 있다.As shown in FIG. 2A, the plate-fixed hinge portion is mostly used as a general hinge, and since a large number of tilting hinges must be performed, the general hinge has a simple structure and a low cost, And it is vulnerable to wear when it is not used for a long time.

대한민국 등록특허 제10-1407060호(등록일자:2014년06월05일)Korean Registered Patent No. 10-1407060 (registered on June 05, 2014)

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 수조 틸팅시 자연스러운 동작을 구현하고, 정확한 틸팅 및 효율적인 구동력 전달로 인하여 내구성 및 정밀성을 높이며, 틸팅 구동부의 잦은 사용에 의한 부품 마모를 줄이고 고장시 수리가 용이한 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터를 제공하고자 함이다.The object of the present invention which intends to solve the above-mentioned problems is to provide a tilting device which realizes a natural operation when tilting a water tank, enhances durability and precision due to accurate tilting and efficient driving force transmission, reduces component wear due to frequent use of a tilting drive, And to provide a photocurable 3D printer having an easily improved tilting structure.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은, 광경화 3D 프린터에 있어서, 바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조; 상기 수조 하부면에 위치하여 상기 수조를 안착시키는 수조 안착베드; 상기 수조 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원; 및 상기 수조 안착베드의 하부 일측면에 하방으로 힌지 고정연결된 너트형 바디와, 상기 너트형 바디에 삽입 체결되어 볼트형 스크류와, 상기 볼트형 스크류의 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류를 회동시켜 상기 너트형 바디를 상하로 이동시키는 모터를 포함하여 구성된 틸팅 구동부를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a photocurable 3D printer, comprising: a water tank for containing a photocurable resin whose bottom is formed of a transparent plate; A water tank receiving bed located on the lower surface of the water tank to seat the water tank; A light source for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank; And a bolt-type screw inserted into the nut-type body and fixed to a lower end of the bolt-type screw to rotate the bolt-type screw, And a tilting driver configured to include a motor for moving the nut-type body up and down.

여기서, 상기 볼트형 스크류는 상기 스텝모터에 탈장착 가능한 것이 바람직하고, 상기 모터는, 스텝 모터인 것이 바람직하며, 상기 볼트형 스크류는, 사다리꼴 형상의 나사산이 형성된 것이 바람직하다.
Preferably, the bolt-type screw is removably attachable to the step motor, and the motor is preferably a step motor, and the bolt-type screw is preferably formed with a trapezoidal screw thread.

본 발명의 제2 특징은 광경화 3D 프린터에 있어서, 바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조; 상기 수조 하부면에 위치하여 상기 수조를 안착시키는 수조 안착베드; 상기 수조 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원; 상기 수조 안착베드의 일측면에 고정된 지지부와 회동 연결되는 고정 힌지부; 상기 수조 안착베드의 타측면에 힌지로 고정연결된 너트형 바디와, 상기 너트형 바디에 삽입 체결되어 볼트형 스크류와, 상기 볼트형 스크류의 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류를 회동시켜 상기 너트형 바디를 상하로 이동시키는 모터를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a photocurable 3D printer, comprising: a water tank for containing a photocurable resin whose bottom is composed of a transparent plate; A water tank receiving bed located on the lower surface of the water tank to seat the water tank; A light source for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank; A fixed hinge portion pivotally connected to a support portion fixed to one side of the water tray mounting bed; A bolt-type screw inserted into the nut-type body and fixed to a lower end of the bolt-type screw so as to rotate the bolt-type screw, the nut-type body To move up and down.

여기서, 상기 고정 힌지부는, 양쪽 측면에 이격되어 시스템에 고정된 것으로, 중심에 힌지홀이 형성된 축 힌지부; 상기 양쪽 축 힌지부 내측으로 각각 상기 수조 안착베드의 하부면에 이격되어 고정되고, 중심에 관통홀이 형성된 축 고정부; 및 상기 양쪽 축 힌지부의 힌지홀 및 상기 축 고정부의 관통홀에 삽입되어 연결되는 회동축을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the fixed hinge portion may include a shaft hinge portion spaced apart from both sides and fixed to the system, the shaft hinge portion having a center hinge hole; A shaft fixing part spaced apart from the lower surface of the water tray mounting bed inside the both shaft hinges and having through holes at the center thereof; And a pivot shaft inserted and connected to the hinge holes of the both shaft hinge portions and the through holes of the shaft fixing portion.

또한, 바람직하게는 상기 축 힌지부의 상기 힌지홀 둘레에 베어링이 설치되는 것일 수 있고, 상기 볼트형 스크류는 상기 스텝모터에 탈장착 가능한 것일 수 있다.Preferably, the bearing may be provided around the hinge hole of the shaft hinge portion, and the bolt type screw may be removably attached to the step motor.

더하여, 상기 모터는, 스텝 모터인 것이 바람직하고, 상기 볼트형 스크류는, 사다리꼴 형상의 나사산이 형성된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the motor is a step motor, and the bolt type screw is preferably formed with a trapezoidal screw thread.

이와 같은 본 발명은, 수조 틸팅시 자연스러운 동작을 구현하고, 정확한 틸팅 및 효율적인 구동력 전달로 인하여 내구성 및 정밀성을 높이고, 틸팅 구동부의 잦은 사용에 의한 부품 마모를 줄이고 고장시 수리가 용이한 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터를 제공한다.It is an object of the present invention to provide a tilting structure capable of realizing natural operation when tilting a water tank, enhancing durability and precision due to accurate tilting and efficient transmission of driving force, reducing component wear due to frequent use of a tilting drive, To provide a photocurable 3D printer.

또한, 틸팅 구조에 있어서 고정 힌지부를 하나의 축으로 양쪽에 고정 힌지부에서 회동 되도록 하여 장시간 다수의 왕복회전에 의한 마모의 취약성을 개선함으로써, 내구성 및 정밀성을 높일 수 있고, 이에 따른 양질의 3D 프린팅 조형물을 제공할 수 있게 된다.In addition, in the tilting structure, the fixed hinge portion is rotated by the fixed hinge portions on both sides with one shaft, thereby improving the durability and precision by improving the vulnerability of abrasion by a plurality of reciprocating rotations for a long time, It is possible to provide a sculpture.

도 1은 종래의 규제 액체면 방식의 광경화 3D 프린터의 프린팅 방법을 모식화한 도면이고,
도 2는 도 1의 3D 프린터에서 틸팅을 위한 힌지 및 틸팅 구동장치의 구조를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터의 구조를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터에 적용되는 틸팅 구동부의 구조를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터의 고정 힌지부의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram of a printing method of a conventional regulated liquid surface type photocurable 3D printer,
FIG. 2 is a view showing a structure of a hinge and tilting driving apparatus for tilting in the 3D printer of FIG. 1,
3 is a diagram illustrating the structure of a photocurable 3D printer having an improved tilting structure according to an embodiment of the present invention,
4 is a diagram illustrating a structure of a tilting driving unit applied to a photocurable 3D printer having an improved tilting structure according to an embodiment of the present invention,
5 is a view illustrating a structure of a fixed hinge portion of a photocurable 3D printer having an improved tilting structure according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. Also, the same reference numerals denote the same components throughout the specification.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광경화 3D 프린터는, 바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조(100); 상기 수조(100) 하부면에 위치하여 상기 수조(100)를 안착시키는 수조 안착베드(150); 상기 수조(100) 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원(200); 및 상기 수조 안착베드(150)의 하부 일측면에 하방으로 힌지 고정연결된 너트형 바디(310)와, 상기 바디에 삽입 체결되어 볼트형 스크류(330)와, 상기 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류(330)를 회동시켜 상기 너트형 바디(310)를 상하로 이동시키는 모터(350)를 포함하여 구성된 틸팅 구동부(300)를 포함하여 구성된다.3 is a diagram illustrating the structure of a photocurable 3D printer having an improved tilting structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the photocurable 3D printer according to the embodiment of the present invention includes a water tank 100 for storing a photocurable resin having a bottom formed of a transparent plate; A water tank mounting bed 150 positioned on the lower surface of the water tank 100 to seat the water tank 100; A light source 200 for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank 100; A nut type body 310 hingedly connected to a lower side of a lower surface of the water settlement bed 150, a bolt type screw 330 inserted into the body, and a bolt type screw And a motor 350 for rotating the nut-type body 310 up and down by rotating the tilting drive unit 300. The tilting drive unit 300 includes:

즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광경화 3D 프린터는, 바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조(100)와, 상기 수조(100) 하부에 자외선 광을 조사하는 광원(200)이 설치되어 프린팅 정보에 따라 광원(200)에서 수조(100)에 자외선 광을 조사하면 얇은 프린팅 레이어 단위로 상기 수지가 경화되고, 경화된 레이어가 적층되면서 조형물을 완성하게 된다. 조형물이 레이어 프린팅에 의해 완성된 후, 상기 수조(100)에서 조형물을 이탈시키기 위해, 상기 수조(100)를 지지하는 수조 안착베드(150)를 어느 한쪽 방향으로 기울이도록 틸팅 구동부(300)를 구비하게 된다.3, a photocurable 3D printer according to an embodiment of the present invention includes a water tank 100 for storing a photocurable resin having a bottom formed of a transparent plate, The ultraviolet light is irradiated to the water tank 100 from the light source 200 according to the printing information in accordance with the printing information so that the resin is cured in a thin printing layer unit and the cured layers are stacked to complete the molding . The tilting drive unit 300 is provided so as to tilt the water tray mounting bed 150 supporting the water tank 100 in either direction in order to release the molding in the water tank 100 after the molding product is completed by layer printing .

이처럼 본 발명의 실시예는, 종래의 광경화 3D 프린터의 틸팅구조와 달리, 고정된 볼트형 스크류(330)의 회동으로, 수조 안착베드(150)에 고정된 너트형 바디(310)가 상기 볼트형 스크류(330)에 체결되어 수직 상하방으로 이동하여, 수조(100)를 틸팅시키는 구조를 제안함으로써, 수조(100) 틸팅시 자연스러운 동작을 구현하고, 정확한 틸팅 및 효율적인 구동력 전달로 인하여 내구성 및 정밀성을 높이고, 틸팅 구동부(300)의 잦은 사용에 의한 부품 마모를 줄이고 고장시 수리가 용이한 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터를 제공한다.
As described above, unlike the conventional tilting structure of the photo-curing 3D printer, the nut type body 310 fixed to the water tray mounting bed 150 is rotated by the fixed bolt type screw 330, The tilting operation of the water tub 100 can be realized by realizing the natural operation when the water tub 100 is tilted and the durability and the precision And provides an improved tilting structure that can be easily repaired in the event of a failure, by reducing component wear due to frequent use of the tilting driver 300.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터에 적용되는 틸팅 구동부(300)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광경화 3D 프린터에 적용되는 틸팅 구동부(300)는 종래에 일반적으로 사용되는 DC 리니어 모터(350)와 달리, 리니어 샤프트가 이동하면서 상기 수조 안착베드(150)를 틸팅시키는 것이 아니라, 수조 안착베드(150)에 하방으로 힌지고정 연결된 너트형 바디(310)가 수직 상하방으로 이동되면서 틸팅되는 구조이다.4 is a diagram illustrating the structure of a tilting driver 300 applied to a photocurable 3D printer having an improved tilting structure according to an embodiment of the present invention. 3, the tilting driving unit 300 applied to the photocurable 3D printer according to the embodiment of the present invention is different from the DC linear motor 350 generally used in the prior art, The nut 150 is not tilted but the nut type body 310 hingedly connected to the water receiving tray 150 by a hinge downward is vertically moved upward and downward and tilted.

그리고, 본 발명의 실시예에 적용되는 틸팅 구동부(300)의 볼트형 스크류(330) 및 너트형 바디(310)는, 모터(350)에 탈장착 가능한 것으로, 오랜 사용으로 부품의 마모시 용이하게 교체할 수 있다. 즉, 종래의 DC 리니어 모터(350)와 같이 스크류 일체형으로 형성된 구조와 달리 부품 마모시 너트형 바디(310)와 볼트형 스크류(330)를 용이하게 교체할 수 있고, 가격이 매우 저렴한 장점이 있다.The bolt type screw 330 and the nut type body 310 of the tilting drive unit 300 applied to the embodiment of the present invention can be mounted and dismounted on the motor 350 and can be easily replaced can do. In other words, unlike the conventional DC linear motor 350, which is formed integrally with the screw, the nut type body 310 and the bolt type screw 330 can be easily replaced, and the cost is very low .

또한, 본 발명의 실시예에 적용되는 틸팅 구동부(300)의 모터(350)는 스텝모터(350)를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 종래의 광경화 3D 프린터에 적용되는 틸팅구조의 리니어 DC 모터(350)와 달리 정밀한 제어가 가능하고, 가격이 매우 저렴한 장점이 있다.In addition, the motor 350 of the tilting driving unit 300 used in the embodiment of the present invention preferably uses a stepping motor 350. Unlike the linear DC motor 350 having a tilting structure applied to a conventional photocurable 3D printer, it can be precisely controlled and has a very low cost.

스텝모터(350)는, 로터(rotor)의 원주에는 일정한 간격으로 강한 영구자석이 축방향으로 마치 이(teeth)처럼 배열되어 원을 이루고 있다. 영구자석은 자신의 폭의 절반에 해당하는 간극(gap)을 두고 N극과 S극이 교대로 배치되어 원을 이루고 있는 구조이다.(도시하지 않음)In the step motor 350, strong permanent magnets are arranged in the circumferential direction of the rotor at regular intervals, and are arranged in the axial direction as teeth. The permanent magnet has a structure in which an N pole and an S pole are arranged alternately with a gap corresponding to half of the width of the permanent magnet, thereby forming a circle (not shown).

보다 구체적으로, 철판을 성층하여 만든 스테이터에는 2개의 코일(W1, W2)이 감겨 있다. 이들은 2개의 자극쌍(pole pair)을 형성하는데, 각 자극쌍의 N극과 S극은 서로 마주보도록 설계되어 있다. 그리고 스테이터에 통합된 이(teeth)는 자극 휠(pole wheel)의 기능을 하도록 분포되어 있는 구조이다.(도시하지 않음)More specifically, the two coils W1 and W2 are wound on the stator made by stacking the iron plates. They form two pole pairs, with the N and S poles of each pole pair designed to face each other. And the teeth integrated in the stator are distributed to function as a pole wheel (not shown)

스텝모터(350)는 펄스가 빠르게 연속적으로 가해지면, 동기모터(350)로서 기능하여 전기자가 스테이터 자장에 동기되어 회전함으로써, 정밀한 제어가 가능하고 틸팅 구동부(300)의 틸팅 각도제어를 미세하게 제어하는 것이 가능하다. 이와 같은 틸팅 구동부(300)를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터는 프린팅 공정에 의해 완성된 조형물을 손상없이 안전하고 깨끗하게 수조(100)에서 이탈시켜 양질의 3D 프린팅 제품을 제조할 수 있게 된다.The step motor 350 functions as a synchronous motor 350 when the pulse is continuously applied in a continuous manner so that the armature rotates in synchronism with the stator magnetic field so that precise control can be performed and the tilting angle control of the tilting drive unit 300 can be finely controlled It is possible to do. The 3D printer according to the embodiment of the present invention including the tilting driving unit 300 can remove the finished sculpture from the water tub 100 safely and cleanly without damaging it, do.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 광경화 3D 프린터에 적용되는 틸팅 구동부(300)의 볼트형 스크류(330)는 어느 일측으로 스텝모터(350)에 탈장착 가능하고, 타측에는 측면 표면에 나사산이 형성된 구조로서, 나사산이 사다리꼴 형상으로 형성된 것이 바람직하다.The bolt type screw 330 of the tilting driving part 300 applied to the photocurable 3D printer according to the embodiment of the present invention is removably attachable to the step motor 350 on one side and the threaded part is formed on the side surface on the other side As the structure, it is preferable that the threads are formed in a trapezoidal shape.

도 4에 나타낸 바와 같이, 사다리꼴 형상의 나사산은 너트형 바디(310)에 삽입되어 상기 너트형 바디(310)가 상기 사다리꼴 형상의 나사산을 따라 이동하게 되는데, 일부 구간은 수직 이동되고, 일부 구간은 정지구간을 형성하여 틸팅 각도 제어의 정밀성을 높일 수 있게 된다.4, a trapezoidal thread is inserted into the nut-shaped body 310 so that the nut-shaped body 310 moves along the trapezoidal thread, some of which are vertically moved, It is possible to increase the accuracy of tilting angle control by forming a stop section.

이처럼 이동구간 및 정지구간을 구분하도록 구동할 수 있는 사다리꼴 형상의 나사산 구조는 일반적인 나선형 또는 삼각형 구조의 나사산과 같이 연속적인 이동구조는 이동과 정지 사이에서 발생할 수 있는 기계적 오차인 백래쉬(backlash) 등을 일으켜 제어의 정밀성을 떨어뜨리지만, 본발명의 실시예에 적용되는 사다리꼴 형상의 나사산 구조는 이동구간 및 정지구간이 구획된 구조여서 백래쉬(backlash)를 상당부분 줄일 수 있을 뿐만 아니라 스텝모터(350)의 구동과 함께 정밀한 제어가 가능하다는 장점이 있다. 그리고 이와 같은 스텝모터(350)와 사다리꼴 형상의 나사산 스크류는 수직 상하방의 이동속도 및 이동거리의 제어가 용이하여 틸팅 각도의 제어가 용이할 뿐만 아니라 정밀 제어가 가능하게 된다.The trapezoidal threaded structure, which can be driven to distinguish between the moving section and the stationary section, can be classified into a threaded structure of a general spiral or a triangular structure, and a continuous moving structure has a backlash which is a mechanical error The trapezoidal thread structure applied to the embodiment of the present invention has a structure in which the moving section and the stop section are partitioned so that the backlash can be largely reduced, And precise control is possible. The step motor 350 and the screw of the trapezoidal shape can easily control the moving speed and the moving distance of the vertical upper and lower chambers, so that the tilting angle can be easily controlled and precise control can be performed.

또한 사다리꼴 형상의 나사산은 모터(350)에 의해 과도한 상승시 스크류가 나사산을 자연 이탈하여 지정된 거리 이상으로 올라가는 물리적 수조(100) 충격 방지구조의 기능을 수행하는 것도 가능하다.
It is also possible for the trapezoidal thread to function as a physical water tank 100 impact preventing structure in which the screw is naturally released from the screw when the motor 350 is excessively lifted up to a specified distance or more.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터의 고정 힌지부(400)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 경화 3D 프린터는, 바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조(100); 상기 수조(100) 하부면에 위치하여 상기 수조(100)를 안착시키는 수조 안착베드(150); 상기 수조(100) 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원(200); 상기 수조 안착베드(150)의 일측면에 고정된 지지부와 회동 연결되는 고정 힌지부(400); 상기 수조 안착베드(150)의 타측면에 힌지로 고정연결된 너트형 바디(310)와, 상기 바디에 삽입 체결되어 볼트형 스크류(330)와, 상기 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류(330)를 회동시켜 상기 너트형 바디(310)를 상하로 이동시키는 모터(350)를 포함하여 구성된 틸팅 구동부(300)를 포함하여 구성된다.5 is a view showing the structure of a fixed hinge part 400 of a photocurable 3D printer having an improved tilting structure according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the curing 3D printer according to the embodiment of the present invention includes a water tank 100 for storing a photocurable resin having a bottom formed of a transparent plate; A water tank mounting bed 150 positioned on the lower surface of the water tank 100 to seat the water tank 100; A light source 200 for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank 100; A fixed hinge part (400) pivotally connected to a supporting part fixed to one side of the water tray mounting bed (150); A nut type body 310 fixed to the other side of the water tray mounting bed 150 by a hinge, a bolt type screw 330 inserted into the body and a bolt type screw 330 fixed to the lower side, And a tilting driver 300 configured to rotate the nut-type body 310 to move the nut-type body 310 up and down.

이하에서, 고정 힌지부(400)를 제외한 구성은 도 3 및 도 4의 실시예와 동일하기 때문에 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the configuration except for the fixed hinge portion 400 is the same as that of the embodiment shown in Figs. 3 and 4, and a description thereof will be omitted.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 적용되는 고정 힌지부(400)는, 틸팅 구동부(300)의 반대편 힌지 구조로서, 시스템의 회동 고정된 구조이다. 즉, 어느 한쪽으로는 회동고정되고, 다른 한쪽으로는 수직 상하방으로 이동되도록 하여 수조(100)를 지지하는 수조 안착베드(150)가 틸팅되도록 할 수 있게 된다. As shown in FIG. 5, the fixed hinge part 400 applied to the embodiment of the present invention is a hinge structure on the opposite side of the tilting drive part 300, and is a structure in which the system is pivotally fixed. In other words, the watertight seating bed 150 supporting the water tank 100 can be tilted by being pivotally fixed on one side and vertically moved up and down on the other side.

종래의 광경화 3D 프린터의 고정 힌지부(400)의 구조는 일반적인 경첩을 사용하여 가격이 저렴한 장점이 있지만, 빈번한 왕복회동에 대한 내구성이 매우 떨어지고 정밀하지 못한 단점이 있다.The conventional structure of the fixed hinge unit 400 of the photocurable 3D printer is advantageous in that the cost is low using a general hinge, but the durability against frequent reciprocating rotation is very low and is not precise.

이에 본 발명의 실시예에서는, 중심축과 양쪽에 힌지를 구비하여 회동하는 구조로써 내구성 및 정밀성을 높일 수 있는 구조를 제안한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 실시에에 적용된 고정 힌지부(400)는, 양쪽 측면에 이격되어 시스템에 고정된 것으로, 중심에 힌지홀이 형성된 축 힌지부(410); 상기 양쪽 축 힌지부(410) 내측으로 각각 상기 수조 안착베드(150)의 하부면에 이격되어 고정되고, 중심에 관통홀이 형성된 축 고정부(430); 및 상기 양쪽 축 힌지부(410)의 힌지홀 및 상기 축 고정부(430)의 관통홀에 삽입되어 연결되는 회동축(450)을 포함하여 구성된다. 즉, 종래의 중심부에 하나의 힌지축을 중심으로 회동하는 경첩 구조가 아니라, 양쪽의 축 힌지부(410)에 장착되는 회동축(450)이 회전하여 상시 수조 안착베드(150)를 회동하는 구조를 제안한다.Thus, in the embodiment of the present invention, a structure is provided in which the center axis and the hinge are provided on both sides to rotate, thereby improving durability and precision. As shown in FIG. 5, the fixed hinge unit 400 to which the present invention is applied includes a shaft hinge unit 410 which is separated from both sides and fixed to the system, and has a hinge hole at the center thereof; A shaft fixing part 430 spaced apart from the lower surface of the water tray mounting bed 150 inside the both shaft hinge parts 410 and having through holes at the center thereof; And a pivot shaft 450 inserted into the through hole of the shaft fixing part 430 and connected to the hinge hole of the both shaft hinge part 410. That is, the structure in which the pivot shaft 450 mounted on both the shaft hinges 410 rotates to rotate the water tray mounting bed 150 at all times, instead of a conventional hinge structure that rotates around a single hinge axis at the central portion I suggest.

보다 구체적으로, 고정 힌지부(400)는, 상기 수조 안착베드(150)의 하부면 양쪽에 이격되어 고정되고, 중심에 관통홀이 형성된 축 고정부(430)가 설치되고, 상기 축 고정부(430) 각각 외측으로 인접하여 시스템에 고정 설치된 축 힌지부(410)가 설치되어, 상기 양쪽 축힌지부의 힌지홀 및 상기 축 고정부(430)의 관통홀에 삽입되여 연결되는 회동축(450)이 회전하여 상기 회동축(450)에 고정된 축 고정부(430) 및 수조 안착베드(150)가 회동하게 된다.More specifically, the fixed hinge unit 400 is provided with a shaft fixing unit 430 spaced apart from both sides of the lower surface of the water tray mounting bed 150 and having a through hole at its center, And a pivot shaft 450 inserted into the through hole of the shaft fixing part 430 and connected to the hinge hole of the both shaft hinge parts And the shaft fixing part 430 fixed to the rotation shaft 450 and the water tray mounting bed 150 are rotated.

그리고, 상기 회동축(450)과 힌지홀의 연결은 베어링(415) 연결구조인 것이 바람직한데, 이는 왕복회전에 의한 마모 및 위치 정확성이 종래의 일반 경첩 구조에 비해 매우 우수하기 때문이다. The connection between the pivot shaft 450 and the hinge hole is preferably a connection structure of the bearing 415 because the abrasion due to the reciprocal rotation and the position accuracy are much better than the conventional hinge structure.

즉, 본 발명의 실시예는 틸팅 구조에 있어서 고정 힌지부(400)를 하나의 축으로 양쪽에 고정 힌지부(400)에서 회동되도록 하여 장시간 다수의 왕복회전에 의한 마모의 취약성을 개선함으로써, 내구성 및 정밀성을 높일 수 있는 구조를 제안한다.
That is, in the tilting structure according to the embodiment of the present invention, the fixed hinge part 400 is pivoted by the fixed hinge part 400 on both sides with one axis to improve the vulnerability of abrasion by a plurality of reciprocating rotations for a long time, And a structure capable of increasing precision.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

100: 수조, 150: 수조 안착베드, 200: 광원,
310: 너트형 바디, 330: 볼트형 스크류, 350: 모터, 300: 틸팅 구동부
400: 고정 힌지부, 410: 축 힌지부, 415: 베어링,
430: 축 고정부, 450: 회동축100: water tank, 150: water tank mounting bed, 200: light source,
310: nut type body, 330: bolt type screw, 350: motor, 300: tilting driving part
400: fixed hinge portion, 410: shaft hinge portion, 415: bearing,
430: shaft fixing portion, 450: turning shaft

Claims (10)

광경화 3D 프린터에 있어서,
바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조;
상기 수조 하부면에 위치하여 상기 수조를 안착시키는 수조 안착베드;
상기 수조 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원; 및
상기 수조 안착베드의 하부 일측면에 하방으로 힌지 고정연결된 너트형 바디와, 사다리꼴 형상의 나사산이 형성되고 상기 나사산이 상기 너트형 바디에 삽입 체결되는 볼트형 스크류와, 상기 볼트형 스크류의 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류를 회동시켜 상기 너트형 바디가 상하로 이동시키는 모터를 포함하여 구성된 틸팅 구동부를 포함하고,
상기 볼트형 스크류는 상기 모터와 탈장착 가능하고,
상기 모터의 제어에 따라 상기 너트형 바디가 상기 나사산을 따라 이동하여 이동구간 및 정지구간이 구획되는 것을 특징으로 하는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터.
In a photocurable 3D printer,
A water tank for containing a photocurable resin having a bottom formed of a transparent plate;
A water tank receiving bed located on the lower surface of the water tank to seat the water tank;
A light source for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank; And
A bolt type screw having a screw thread formed in a trapezoidal shape thread and inserted into the nut type body; and a bolt type screw fixed to a lower end of the bolt type screw, And a tilting driver configured to rotate the bolt-type screw to move the nut-type body up and down,
The bolt-type screw is removably attachable to the motor,
Wherein the nut-type body moves along the thread according to the control of the motor to divide a moving section and a stationary section.
제1항에 있어서,
상기 모터는, 스텝 모터인 것을 특징으로 하는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터.
The method according to claim 1,
Characterized in that the motor is a stepper motor.
광경화 3D 프린터에 있어서,
바닥이 투명 플레이트로 구성된 광경화성 수지를 수납하는 수조;
상기 수조 하부면에 위치하여 상기 수조를 안착시키는 수조 안착베드;
상기 수조 하부에서 자외선 광을 조사하는 광원;
상기 수조 안착베드의 일측면에 고정된 지지부와 회동 연결되는 고정 힌지부;
상기 수조 안착베드의 타측면에 힌지로 고정연결된 너트형 바디와, 사다리꼴 형상의 나사산이 형성되고 상기 나사산이 상기 너트형 바디에 삽입 체결되는 볼트형 스크류와, 상기 볼트형 스크류의 하단에 고정되어 상기 볼트형 스크류를 회동시켜 상기 너트형 바디를 상하로 이동시키는 모터를 포함하여 구성된 틸팅 구동부를 포함하고,
상기 볼트형 스크류는 상기 모터와 탈장착 가능하고,
상기 모터의 제어에 따라 상기 너트형 바디가 상기 나사산을 따라 이동하여 이동구간 및 정지구간이 구획되는 것을 특징으로 하는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터.
In a photocurable 3D printer,
A water tank for containing a photocurable resin having a bottom formed of a transparent plate;
A water tank receiving bed located on the lower surface of the water tank to seat the water tank;
A light source for irradiating ultraviolet light at the bottom of the water tank;
A fixed hinge portion pivotally connected to a support portion fixed to one side of the water tray mounting bed;
A bolt type screw having a screw thread formed in a trapezoidal shape and the screw thread is inserted into the nut type body, and a bolt type screw fixed to the lower end of the bolt type screw, And a tilting driver configured to rotate the bolt-type screw to move the nut-type body up and down,
The bolt-type screw is removably attachable to the motor,
Wherein the nut-type body moves along the thread according to the control of the motor to divide a moving section and a stationary section.
제3항에 있어서,
상기 고정 힌지부는,
양쪽 측면에 이격되어 시스템에 고정된 것으로, 중심에 힌지홀이 형성된 축 힌지부;
상기 양쪽 축 힌지부 내측으로 각각 상기 수조 안착베드의 하부면에 이격되어 고정되고, 중심에 관통홀이 형성된 축 고정부; 및
상기 양쪽 축 힌지부의 힌지홀 및 상기 축 고정부의 관통홀에 삽입되어 연결되는 회동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터.
The method of claim 3,
The fixed hinge portion includes:
A shaft hinge portion which is spaced apart from both sides and fixed to the system and has a hinge hole at the center thereof;
A shaft fixing part spaced apart from the lower surface of the water tray mounting bed inside the both shaft hinges and having through holes at the center thereof; And
And a pivot shaft inserted and connected to the hinge hole of the both shaft hinge portions and the through hole of the shaft fixing portion.
제4항에 있어서,
상기 축 힌지부의 상기 힌지홀 둘레에 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터.
5. The method of claim 4,
And a bearing is provided around the hinge hole of the shaft hinge portion.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터는, 스텝 모터인 것을 특징으로 하는 개선된 틸팅구조를 갖는 광경화 3D 프린터.6. The method according to any one of claims 3 to 5,
Characterized in that the motor is a stepper motor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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US20140191442A1 (en) * 2011-08-20 2014-07-10 Zydex Pty Ltd Apparatus and method for making an object

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