KR101899048B1 - Level controlling apparatus for printing bed of 3D printer - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a horizontality adjusting apparatus for a three-dimensional printer output bed, the horizontality adjusting apparatus which is capable of automatically adjusting parallelism between the output bed and a molding surface. The horizontality adjusting apparatus of the present invention, as a height adjusting apparatus for a three-dimensional printer output bed which irradiates a laser toward the water tank from the lower side of a water tank having a photocurable material contained therein to print out a molded article on an output bed disposed on a top portion of the water tank, comprises: at least three or more horizontality adjusting units which are disposed to be spaced apart from each other on a top portion of the output bed and move the output bed in a vertical direction; and a driving unit which drives the horizontality adjusting units. The horizontality adjusting units each include: screw shafts which connect the horizontality adjusting units to the output bed and are rotated to move the output bed in a vertical direction; driving shafts which are disposed in parallel to the screw shafts and transmit power of the driving unit to the screw shafts; and a driving force transmission unit which transmits driving force of the driving shafts to the screw shafts only until one point of the output bed connected to the screw shafts touches the bottom of the water tank, and enables power of the driving shafts not to be transmitted to the screw shafts after all points of the output bed connected to the each screw shaft touch the bottom of the water tank.

Description

3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치{Level controlling apparatus for printing bed of 3D printer}[0001] The present invention relates to a horizontal adjustment apparatus for a three-dimensional printer,

본 발명은 3차원 프린터로부터 출력되는 인쇄물이 적층되는 출력 베드의 수평을 자동으로 조정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for automatically adjusting the horizontal position of an output bed on which a printed matter output from a three-dimensional printer is stacked.

일반적으로 3차원 입체 형상을 가진 시제품을 제작하기 위해서는 도면에 의존하여 수작업에 의해 이루어지는 목합 제작 방식과 CNC 밀링에 의한 제작 방법 등이 널리 알려져 있다.In general, in order to produce a prototype having a three-dimensional solid shape, a method of making a cooperative work by hand and a production method by CNC milling are widely known depending on the drawing.

그러나 목합 제작 방식은 수작업에 의하므로 정교한 수치제어가 어렵고 많은 시간이 소요되며, CNC 밀링에 의한 제작 방법은 정교한 수치제어가 가능하지만 공구 간섭으로 인해 가공하기 어려운 형상이 많다.However, since the method of making the woodwork is by hand, elaborate numerical control is difficult and time consuming, and CNC milling can produce precise numerical control, but there are many shapes that are difficult to process due to tool interference.

따라서 최근에는 제품의 설계자가 CAD나 CAM을 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성하고, 생성한 데이터를 이용하여 3차원 입체 형상의 시제품을 제작하는 이른바 3차원 프린팅 방법이 등장하게 되었으며, 이러한 3차원 프린터를 산업, 생활, 의학 등 다양한 분야에서 활용하고 있다.Therefore, in recent years, a product designer has created three-dimensional modeling data using CAD or CAM, and a so-called three-dimensional printing method of producing a prototype of a three-dimensional shape using the generated data has come to be known. In various fields such as industry, life, and medicine.

3차원 프린터는 재료의 연속적인 레이어를 2차원 프린터와 같이 출력하여 이를 적층함으로써 대상물을 만드는 제조장치이다. 3차원 프린터는 디지털화된 도면 정보를 바탕으로 빠르게 대상물을 제작할 수 있어서 프로토타입 샘플 제작 등에 주로 사용된다.A three-dimensional printer is a manufacturing apparatus that produces a target by outputting a continuous layer of material like a two-dimensional printer and stacking the same. 3D printers are used mainly for prototype sample production because they can produce objects quickly based on digitalized drawing information.

3차원 프린터의 제품 성형방식은 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 방식, 성형재료를 절삭하여 성형하는 방식, 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식 등이 있다. 이러한 3차원 프린터의 인쇄 결과물은 평평한 출력 베드 상에 적층되어 입체 형상을 유지하게 되고, 출력 베드 상의 인쇄 결과물, 즉 조형물은 어느 정도 경화된 후에 출력 베드로부터 분리된다.The product molding method of the three-dimensional printer includes a method of molding a photocurable material with a laser beam to form a light-shaded portion into an object, a molding method of cutting a molding material, and a method of melting and laminating a thermoplastic filament. The printing result of such a three-dimensional printer is stacked on a flat output bed to maintain a three-dimensional shape, and the printed product on the output bed, that is, the molding, is separated from the output bed after curing to some extent.

여기서, 특히 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 방식의 3D 프린터의 경우에는, 조형물의 높이 불균형으로 인한 조형물의 품질 저하를 방지하기 위해, 출력 베드와 조형면(즉, 광경화성 재료가 수용된 수조의 바닥면) 사이의 거리가 일정해야 한다. 즉, 출력 베드와 조형면 사이가 평행해야 한다.In particular, in the case of a 3D printer in which a photocurable material is scanned with a laser beam to form a photographed portion into an object, in order to prevent deterioration of the quality of the sculpture due to height unevenness of the sculpture, That is, the bottom surface of the water tank in which the photocurable material is contained) must be constant. That is, the output bed and the molding surface must be parallel.

종래에는 출력 베드와 조형면 사이를 평행하게 유지하기 위해, 출력 베드와 조형면을 수동으로 밀착시킨 후, 나사 등을 이용하여 기구적으로 출력 베드의 위치를 조정하였다. 그러나, 이러한 종래의 출력 베드의 수평 조정 방식은, 출력 베드의 높이를 수동으로 조정해야 하므로, 출력 베드와 조형면 사이의 평행도를 정밀하게 조정하기 어려웠고, 작업자의 숙련도에 큰 영향을 받을 수 밖에 없었다.Conventionally, in order to keep the output bed and the forming surface parallel, the output bed and the forming surface are manually brought into close contact with each other, and then the position of the output bed is mechanically adjusted using a screw or the like. However, in such a conventional horizontal adjustment method of the output bed, it is difficult to precisely adjust the parallelism between the output bed and the molding surface, since the height of the output bed must be adjusted manually, and it is hardly influenced by the skill of the operator .

선행기술문헌 : 등록특허 제10-1677452호(2016년 11월 18일 공고)Prior Art Document: Registration No. 10-1677452 (published on Nov. 18, 2016)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 출력 베드와 조형면 사이의 평행도를 자동으로 조정할 수 있는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer capable of automatically adjusting a parallelism between an output bed and a molding surface.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광경화성 재료가 수용된 수조의 아래에서 수조를 향하여 레이저를 조사하여 수조의 상부에 배치된 출력 베드에 조형물을 출력하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치로서, 상기 출력 베드의 상부에 서로 이격되어 배치되고, 상기 출력 베드를 수직방향으로 이동시키는 적어도 3개 이상의 수평 조정부들; 및 상기 수평 조정부들을 구동하는 구동부를 포함하고, 각각의 상기 수평 조정부는, 상기 수평 조정부와 상기 출력 베드를 연결하고, 회전에 의해 상기 출력 베드를 수직방향으로 이동시키는 스크류 샤프트; 상기 스크류 샤프트와 나란하게 배치되고, 상기 스크류 샤프트에 상기 구동부의 동력을 전달하는 구동 샤프트; 및 상기 스크류 샤프트와 연결된 출력 베드의 한 지점이 상기 수조의 바닥에 닿을 때까지만 상기 구동 샤프트의 구동력을 상기 스크류 샤프트에 전달하고, 각각의 스크류 샤프트와 연결된 출력 베드의 모든 지점들이 상기 수조의 바닥에 닿은 후에 스크류 샤프트들에 상기 구동 샤프트의 동력이 전달되지 않도록 하는 구동력 전달부를 포함한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer for outputting a sculpture to an output bed arranged on an upper part of a water tank by irradiating a laser toward a water tank below a water tank containing a photo- At least three horizontal adjustment parts spaced apart from each other on the output bed and moving the output bed in a vertical direction; And a driving unit for driving the horizontal adjusting units, wherein each of the horizontal adjusting units includes: a screw shaft connecting the horizontal adjusting unit and the output bed and moving the output bed in a vertical direction by rotation; A drive shaft disposed in parallel to the screw shaft and transmitting power of the drive unit to the screw shaft; And transmitting a drive force of the drive shaft to the screw shaft only until a point of the output bed connected to the screw shaft reaches the bottom of the water tank and all points of the output bed connected to each screw shaft are connected to the bottom of the water tank And a driving force transmitting portion for preventing the power of the driving shaft from being transmitted to the screw shafts.

바람직하게는, 상기 구동력 전달부는, 내주연이 상기 스크류 샤프트와 나사 결합되고, 외주연에 기어를 구비한 너트 기어; 상기 구동 샤프트의 외주연에 구비되고, 상기 너트 기어와 맞물리는 구동 기어; 및 상기 구동 샤프트와 상기 구동 기어 사이에 구비되고, 상기 스크류 샤프트와 연결된 출력 베드의 한 지점이 상기 수조의 바닥에 닿아서 일정 토크 이상이 될 때 상기 구동 샤프트의 회전에 대해 상기 구동 기어가 공회전하도록 하는 토크 리미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the driving force transmitting portion includes: a nut gear having an inner circumference threadedly engaged with the screw shaft and a gear at an outer circumference; A drive gear provided on an outer periphery of the drive shaft and engaged with the nut gear; And a driving gear provided between the driving shaft and the driving gear so that the driving gear is idly rotated with respect to the rotation of the driving shaft when a point of the output bed connected to the screw shaft reaches the bottom of the water tank and becomes equal to or more than a predetermined torque And a torque limiter for controlling the torque limiter.

여기서, 상기 구동력 전달부는 상기 구동 샤프트와 상기 구동 기어 사이에 구비되는 원웨이 클러치를 더 포함하고, 상기 원웨이 클러치는 상기 출력 베드가 상승하는 방향으로 상기 구동 샤프트가 회전할 때 상기 토크 리미터의 설정 토크값 이상의 구동력이 상기 스크류 샤프트에 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, the driving force transmitting portion may further include a one-way clutch provided between the driving shaft and the driving gear, and the one-way clutch may be configured such that when the driving shaft rotates in a direction in which the output bed is raised, So that a driving force equal to or higher than a torque value is transmitted to the screw shaft.

대안적으로, 상기 구동력 전달부는 상기 토크 리미터보다 더 큰 토크 제한값을 갖는 추가 토크 리미터를 구비하는 것을 특징으로 한다.Alternatively, the drive force transmitting portion is provided with an additional torque limiter having a torque limit value larger than the torque limiter.

한편, 상기 구동부는, 구동 모터; 상기 구동 샤프트들 중 하나와 상기 구동 모터 사이에 연결된 전달 기어; 및 상기 구동 샤프트들을 연결하고, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 구동 샤프트들에 전달하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 한다.The driving unit may include: a driving motor; A transfer gear connected between one of the drive shafts and the drive motor; And a belt connecting the drive shafts and transmitting drive force of the drive motor to the drive shafts.

바람직하게는, 상기 구동 모터는 상기 출력 베드가 최대 높이로부터 상기 수조의 바닥까지 하강하는 최대시간 동안 구동 후 정지하도록 제어되거나, 인코더를 이용하여 상기 구동 모터의 회전 속도 저하를 감지함으로써 정지하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the driving motor is controlled to stop after driving for a maximum time period in which the output bed descends from the maximum height to the bottom of the water tank, or is controlled to stop by detecting a decrease in rotational speed of the driving motor using an encoder .

본 발명에 따르면, 출력 베드의 상부에 수평방향으로 이격된 3개 이상의 수평 조정부에 의해, 출력 베드의 각 지점들이 수조의 바닥에 모두 접촉한 상태에서 구동을 멈춤으로써, 출력 베드와 조형면을 평행하게 유지할 수 있다.According to the present invention, by stopping the driving of the output bed with three or more horizontally spaced horizontal adjustment parts on the output bed, each point of the output bed being in contact with the bottom of the water tank, .

또한, 본 발명에 따르면, 간단한 제어 명령만으로 출력 베드의 수평을 자동으로 조정할 수 있어 센서 오류 등과 같은 구동 오류의 발생 원인을 제거할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to automatically adjust the horizontal position of the output bed by a simple control command, thereby eliminating the cause of driving errors such as sensor errors.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치를 포함하는 3차원 프린터의 구성을 개략적으로 도시한 측면 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치의 구성을 도시한 사시도로서, 구성 요소들이 드러나도록 내부를 투시하여 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치의 요부를 도시한 측면 구성도,
도 4a와 4b는 각각 출력 베드가 하강 구동될 때와 출력 베드가 상승 구동될 때의, 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치의 작동 상태를 도시한 도면,
도 5a 내지 5d는 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치의 작동에 따른 출력 베드의 수평 조정 방법을 개략적으로 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side view schematically showing a configuration of a three-dimensional printer including a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to the present invention; FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to the present invention,
3 is a side view showing a main part of a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to the present invention,
4A and 4B are diagrams showing the operating states of the horizontal adjustment device for the output bed of the three-dimensional printer according to the present invention when the output bed is driven down and the output bed is driven upward,
5a to 5d are views schematically showing a horizontal adjustment method of an output bed according to the operation of the horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the technical scope of the present invention. Will be.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치는 광경화성 재료가 수용된 수조(10)의 아래에서 수조(10)를 향하여 레이저를 조사하여 수조(10)의 상부에 배치된 출력 베드(20)에 조형물을 출력하는 3차원 프린터에 구비되고, 출력 베드(20)와 광경화성 재료의 조형면(21) 사이가 평행하게 유지되도록 출력 베드(20)의 높이를 조절한다.1 to 3, a horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to the present invention irradiates a laser toward a water tank 10 below a water tank 10 containing a photo- Dimensional printer for outputting a sculpture to an output bed 20 disposed at an upper portion of the output bed 20 so that the height of the output bed 20 is adjusted so that the output bed 20 and the molding surface 21 of the photo- .

구체적으로, 3차원 프린터는 수조(10)의 내부에 광경화성 재료의 용액(30)이 수용되고, 수조(10)의 상부에는 조형물이 조형되는 출력 베드(20)가 승하강 가능하게 설치된다. 또한, 수조(10)의 하부에는 수조(10) 내부의 광경화성 재료 측으로 레이저를 조사하는 레이저 조사부(40)가 구비된다.Specifically, a three-dimensional printer is provided with a solution 30 of a photocurable material in a water tank 10, and an output bed 20 on which a molding is formed is installed up and down. In addition, a laser irradiation unit 40 for irradiating a laser to the side of the photo-curable material in the water tank 10 is provided below the water bath 10. [

그리고, 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치(50)는 출력 베드(20)를 승하강시켜 높이를 조정하는 수평 조정부들(100) 및 수평 조정부들(100)을 구동하는 구동부(200)를 포함한다. 이 수평 조정부들(100)과 구동부(200)는 출력 베드(20)의 상부에 구비된 케이스(60)에 내장될 수 있다.The horizontal adjustment device 50 for the output bed of the three-dimensional printer according to the present invention includes horizontal adjustment parts 100 for adjusting the height by raising and lowering the output bed 20 and driving parts for driving the horizontal adjustment parts 100. [ (200). The horizontal adjusting units 100 and the driving unit 200 may be installed in the case 60 provided on the output bed 20.

수평 조정부들(100)은 출력 베드(20)의 상부에 수평방향으로 서로 이격되어 배치되고, 구동부(200)에 의해 구동되어 출력 베드(20)를 수직방향으로 이동시키는 역할을 한다. 여기서, 수평 조정부들(100)은 케이스(60)의 내부에서 수평방향으로 이격된 3개 이상의 지점에 각각 설치될 수 있다. 그러나, 출력 베드(20)의 수평방향으로 서로 이격된 3개의 지점만으로 출력 베드(20)의 수평 조정이 가능하기 때문에, 수평 조정부들(100)은 3개로 구성되는 것이 바람직하다.The horizontal adjustment units 100 are horizontally spaced apart from each other on the output bed 20 and are driven by the driving unit 200 to move the output bed 20 in the vertical direction. Here, the horizontal adjustment units 100 may be installed at three or more points spaced apart in the horizontal direction within the case 60, respectively. However, since the output bed 20 can be horizontally adjusted by only three points spaced apart from each other in the horizontal direction of the output bed 20, it is preferable that the horizontal adjustment units 100 are composed of three.

구체적으로, 각각의 수평 조정부(100)는 스크류 샤프트(110), 구동 샤프트(120) 및 구동력 전달부(130)를 포함한다. 먼저, 스크류 샤프트(110)는 수평 조정부(100), 정확하게는 수평 조정부(100)가 내장된 케이스(60)와 출력 베드(20)를 연결하고, 회전하면서 수직방향으로 이동하여 출력 베드(20)를 수직방향으로 이동시킨다. 구동 샤프트(120)는 스크류 샤프트(110)와 인접하여 나란하게 배치되고, 스크류 샤프트(110)에 구동부(200)의 동력을 전달하는 역할을 한다. 그리고, 구동력 전달부(130)는 하나의 수평 조정부(100)에서 스크류 샤프트(110)의 연결된 출력 베드(20)의 한 지점이 수조(10)의 바닥에 닿을 때까지만 구동 샤프트(120)의 정방향의 구동력을 스크류 샤프트(110)에 전달하도록 구성된다. 이는 다른 수평 조정부들(100)에서도 마찬가지이다. 또한, 구동력 전달부(130)는 모든 수평 조정부들(100)의 스크류 샤프트들(110)과 연결된 출력 베드(20)의 모든 지점들이 수조(10)의 바닥에 닿은 후에는 모든 스크류 샤프트들(110)에 구동 샤프트(120)의 동력이 전달되지 않도록 구성된다.Specifically, each of the horizontal adjustment portions 100 includes a screw shaft 110, a drive shaft 120, and a drive force transmission portion 130. The screw shaft 110 connects the output bed 20 with the horizontal adjustment unit 100 and the case 60 in which the horizontal adjustment unit 100 is built and moves in the vertical direction while rotating to connect the output bed 20, In the vertical direction. The driving shaft 120 is arranged adjacent to and in parallel with the screw shaft 110 and transmits the power of the driving unit 200 to the screw shaft 110. The driving force transmitting unit 130 is disposed in the horizontal direction of the driving shaft 120 only in a horizontal adjustment unit 100 until one point of the output bed 20 connected to the screw shaft 110 reaches the bottom of the water tank 10, To the screw shaft (110). The same is true for the other horizontal adjustment parts 100 as well. The driving force transmission unit 130 is configured such that all the points of the output bed 20 connected to the screw shafts 110 of all the horizontal adjustment units 100 contact all the screw shafts 110 The power of the drive shaft 120 is not transmitted.

이와 같은 구성에 의해, 구동부(200)가 구동되어 구동 샤프트(120)가 정방향으로 회전하면, 스크류 샤프트(110)가 정방향으로 회전하면서 출력 베드(20)가 하강하게 된다. 이때, 각각의 스크류 샤프트(110)와 연결된 출력 베드(20)의 모든 지점들이 수조(10)의 바닥에 닿으면, 출력 베드(20)는 수조(10)의 바닥, 즉 조형면과 평행하게 배치된다. 출력 베드(20)가 조형면과 평행하게 배치된 후, 조형물을 적층하는 프린팅 작업을 실시하면, 수평 조정 장치는 작동하지 않고, 별도의 높이 조정 장치 또는 출력 베드 구동부에 의해 출력 베드(20)가 단계적으로 상승하게 된다. 따라서, 출력 베드(20)는 조형면과 평행한 상태를 유지할 수 있다.With this configuration, when the driving unit 200 is driven and the driving shaft 120 is rotated in the forward direction, the output bed 20 is lowered while the screw shaft 110 rotates in the normal direction. At this time, when all the points of the output bed 20 connected to the respective screw shafts 110 touch the bottom of the water tank 10, the output bed 20 is arranged in parallel with the bottom of the water tank 10, do. After the outputting bed 20 is arranged in parallel with the shaping surface, if the printing operation for laminating the molding objects is performed, the horizontal adjusting device does not operate and the output bed 20 is rotated by the separate height adjusting device or the output bed driving device It will rise step by step. Thus, the output bed 20 can maintain a state parallel to the shaping surface.

바람직하게는, 구동부(200)는 케이스(60)에 내장된 구동 모터(210), 구동 모터(210)의 회전축과 구동 샤프트들(120) 중 하나의 사이에 연결된 전달 기어들(220, 230) 및 구동 모터(210)의 구동력을 모든 구동 샤프트들(120)에 전달하는 동력 전달 벨트(240)를 포함한다.The driving unit 200 may include a driving motor 210 incorporated in the case 60, transmission gears 220 and 230 connected between the rotation shaft of the driving motor 210 and one of the driving shafts 120, And a power transmission belt 240 for transmitting the driving force of the driving motor 210 to all the driving shafts 120.

여기서, 전달 기어들(220, 230)은 구동 모터(210)의 수평방향 회전축으로부터 구동 샤프트(120)의 수직방향 회전축에 동력을 전달하기 위한 웜 기어일 수 있다. 또한, 동력 전달 벨트(240)는 모든 구동 샤프트(120)들을 연결하여 대체로 삼각형 형태의 띠를 형성한다. 이에 따라 각각의 수평 조정부들(100)은 하나의 구동 모터(210)를 이용하여 동시에 구동될 수 있다.Here, the transmission gears 220 and 230 may be worm gears for transmitting power from the horizontal rotation axis of the drive motor 210 to the vertical rotation axis of the drive shaft 120. Further, the power transmission belt 240 connects all the drive shafts 120 to form a generally triangular-shaped band. Accordingly, each of the horizontal adjusting units 100 can be driven simultaneously using one driving motor 210. [

구동력 전달부(130)는 스크류 샤프트(110)의 외주연에 구비된 너트 기어(131), 구동 샤프트(120) 측에 구비된 구동 기어(132) 및 구동 샤프트(120) 측에 구비된 토크 리미터(torque limiter; 133)를 포함하다.The driving force transmitting portion 130 includes a nut gear 131 provided on the outer circumference of the screw shaft 110, a driving gear 132 provided on the driving shaft 120 side, and a torque limiter 130 provided on the driving shaft 120 side. (torque limiter 133).

너트 기어(131)는 내주연이 스크류 샤프트(110)의 외주연에 나사 결합되고, 너트 기어(131)의 회전에 의해 스크류 샤프트(110)가 수직방향으로 이동 가능하다. 또한, 너트 기어(131)는 외주연에 기어를 구비하여, 후술되는 구동 기어(132)와 맞물린다.The inner periphery of the nut gear 131 is screwed to the outer periphery of the screw shaft 110 and the screw shaft 110 is movable in the vertical direction by the rotation of the nut gear 131. Further, the nut gear 131 is provided with a gear at the outer circumferential edge thereof, and engages with the driving gear 132, which will be described later.

구동 기어(132)는 구동 샤프트(120)의 외주연에 구비되고, 너트 기어(131)와 맞물린다. 따라서, 구동 모터(210)의 구동력이 전달 기어들(220, 230) 및 벨트(240)를 거쳐 구동 샤프트(120)를 회전시키면, 구동 기어(132)가 구동 샤프트(120)와 함께 회전하면서 너트 기어(131)를 회전시킨다.The drive gear 132 is provided on the outer periphery of the drive shaft 120 and is engaged with the nut gear 131. When the driving force of the driving motor 210 rotates the driving shaft 120 through the transmission gears 220 and 230 and the belt 240, the driving gear 132 rotates together with the driving shaft 120, Thereby rotating the gear 131.

토크 리미터(133)는 구동 샤프트(120)와 구동 기어(132) 사이에 구비되고, 구동 샤프트(120)가 일정 크기 이상의 부하로 회전하는 경우에 구동 샤프트(120)의 회전에 따른 구동력이 구동 기어(132)에 전달되는 것을 방지한다. 즉, 토크 리미터(133)는 구동 모터(210)의 정방향 회전시, 구동 샤프트(120)의 회전에 의해 스크류 샤프트(110)가 하강하여 스크류 샤프트(110)와 연결된 출력 베드(20)의 한 지점이 수조(10)의 바닥에 닿아 구동 모터의 구동력이 일정 토크 이상이 될 때, 구동 샤프트(120)의 회전에 대해서 구동 기어(132)가 공회전하도록 하는 역할을 한다. 따라서, 구동 모터(210)의 과부하에 따른 손상을 방지할 수 있다. The torque limiter 133 is provided between the drive shaft 120 and the drive gear 132. When the drive shaft 120 rotates at a load of a predetermined magnitude or more, (132). That is, when the drive motor 210 rotates in the forward direction, the torque limiter 133 descends and the screw shaft 110 is rotated by the rotation of the drive shaft 120 to move to one point of the output bed 20 connected to the screw shaft 110 When the driving force of the driving motor reaches a predetermined torque or more by touching the bottom of the water tub 10, the driving gear 132 idles with respect to the rotation of the driving shaft 120. Therefore, it is possible to prevent damage due to the overload of the drive motor 210. [

이와 같은 토크 리미터(133)의 역할은, 3개의 수평 조정부(100)를 하나의 구동 모터(210)로 구동함으로써 각각의 스크류 샤프트(110)와 연결된 출력 베드(20)의 모든 지점들이 동시에 수조의 바닥에 접촉하지 않는 경우에, 미리 수조의 바닥과 접촉하고 있는 출력 베드(20) 측의 구동 샤프트(120)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다는 점에서 유리하다.The torque limiter 133 is operated by driving the three horizontal adjustment units 100 by one drive motor 210 so that all the points of the output bed 20 connected to the respective screw shafts 110 are simultaneously driven It is advantageous in that it is possible to prevent an overload from being applied to the drive shaft 120 on the output bed 20 side which is in contact with the bottom of the water tank in advance,

추가적으로, 구동력 전달부(130)는 구동 샤프트(120)와 구동 기어(132) 사이에 구비되는 원웨이 클러치(one-way clutch; 134)를 더 포함한다. 원웨이 클러치(134)는 토크 리미터(133)와는 구동 샤프트(120)의 축방향으로 이격되어 설치되고, 구동 모터(210)가 역방향으로 구동되어 출력 베드(20)가 상승하는 방향으로 구동 샤프트(120)가 회전할 때, 토크 리미터(133)의 설정 토크값 이상의 구동력이 스크류 샤프트(110)에 전달되도록 함으로써, 출력 베드(20)를 원활하게 상승시킬 수 있게 한다.In addition, the driving force transmitting portion 130 further includes a one-way clutch 134 provided between the driving shaft 120 and the driving gear 132. The one-way clutch 134 is spaced apart from the torque limiter 133 in the axial direction of the drive shaft 120 and the drive motor 210 is driven in the reverse direction to drive the output shaft 20 in a direction The driving force of the torque limiter 133 is transmitted to the screw shaft 110 so that the output bed 20 can be raised smoothly.

대안적으로, 구동력 전달부(130)는 원웨이 클러치(134) 대신에 추가 토크 리미터(미도시)를 구비할 수 있다. 이때, 추가 토크 리미터는 전술한 토크 리미터(133)의 토크 제한값보다는 더 큰 토크 제한값을 갖도록 구성되어, 전술한 원웨이 클러치(134)의 역할을 수행할 수 있다.Alternatively, the driving force transmitting portion 130 may be provided with an additional torque limiter (not shown) instead of the one-way clutch 134. At this time, the additional torque limiter is configured to have a larger torque limit value than the torque limit value of the torque limiter 133 described above, and can perform the role of the one-way clutch 134 described above.

이하, 도 4a 내지 4b, 그리고 도 5a 내지 5d를 참조하여 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the horizontal adjustment device for the output bed of the three-dimensional printer according to the present invention will be described with reference to Figs. 4A to 4B and Figs. 5A to 5D.

먼저, 구동 모터(210)가 정방향으로 구동되면, 수평 조정부(100)의 구동 샤프트들(120)이 동시에 회전하게 되고, 이에 따라 모든 스크류 샤프트들(110a, 110b, 110c)이 정방향으로 회전하여 출력 베드(20)가 수조(10)의 바닥(11)을 향하여 하강한다(도 4a 및 5a를 참조).First, when the driving motor 210 is driven in the forward direction, the driving shafts 120 of the horizontal adjusting unit 100 are simultaneously rotated, so that all the screw shafts 110a, 110b, and 110c rotate in the forward direction, The bed 20 descends toward the bottom 11 of the water tub 10 (see Figs. 4A and 5A).

이때, 스크류 샤프트(110a)와 연결된 출력 베드(20)의 한 지점이 수조의 바닥(11)과 접촉하면, 이 지점의 구동 샤프트(110), 구동 기어(132) 및 너트 기어(131)의 회전 토크가 커지게 된다. 그러면, 토크 리미터(133)가 작동하여 구동 기어(132)가 공회전함으로써, 너트 기어(131) 및 스크류 샤프트(110a)의 회전이 정지하게 된다(도 5b 참조). 이때, 원웨이 클러치(134)는 작동하지 않는다.At this time, when one point of the output bed 20 connected to the screw shaft 110a comes into contact with the bottom 11 of the water tank, rotation of the driving shaft 110, the driving gear 132 and the nut gear 131 at this point The torque is increased. Then, the torque limiter 133 is operated and the drive gear 132 idles to stop the rotation of the nut gear 131 and the screw shaft 110a (see FIG. 5B). At this time, the one-way clutch 134 does not operate.

이어서, 다른 스크류 샤프트(110b)와 연결된 출력 베드(20)의 한 지점이 수조의 바닥(11)과 접촉하여 토크 리미터(133)가 작동함으로써 스크류 샤프트(110b)의 회전이 정지하고(도 5c 참조), 계속해서 나머지 스크류 샤프트(110c)와 연결된 출력 베드(20)의 한 지점이 수조의 바닥(11)과 접촉하여 토크 리미터(133)가 작동함으로써 스크류 샤프트(110c)의 회전이 정지하게 된다(도 5d 참조). 그러면, 출력 베드(20)는 수조의 바닥(11)과 접촉하여 조형면과 평행하게 배치된 상태가 된다.One point of the output bed 20 connected to the other screw shaft 110b is then brought into contact with the bottom 11 of the water tank so that the torque limiter 133 is operated to stop the rotation of the screw shaft 110b , And then one point of the output bed 20 connected to the remaining screw shaft 110c comes into contact with the bottom 11 of the water tank so that the torque limiter 133 operates to stop the rotation of the screw shaft 110c 5d). Then, the output bed 20 comes into contact with the bottom 11 of the water tank and is arranged in parallel with the shaping surface.

이 상태에서, 구동 모터(210)는 정지하게 된다. 여기서, 구동 모터(210)는 출력 베드(20)가 최대높이로부터 수조의 바닥(11)까지 하강하는 최대 행정 거리를 감안하여 설정된 최대시간 동안 구동 후 정지하도록 제어될 수 있다. 또는, 구동 모터(210)는 구동 모터(210)에 장착된 인코더(미도시)를 이용하여 구동 모터(210)의 회전 속도를 감지하고, 구동 모터(210)의 회전 속도가 저하될 경우에 정지하도록 제어될 수 있다.In this state, the drive motor 210 is stopped. Here, the driving motor 210 can be controlled to stop after driving for a set maximum time in consideration of the maximum stroke distance at which the output bed 20 descends from the maximum height to the bottom 11 of the water tank. Alternatively, the driving motor 210 senses the rotational speed of the driving motor 210 using an encoder (not shown) mounted on the driving motor 210, and stops when the rotational speed of the driving motor 210 is lowered . ≪ / RTI >

이에 따라, 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치는 간단한 제어 명령만으로 출력 베드(20)의 높이를 자동으로 조정할 수 있다. 이러한 출력 베드의 자동 조정 방식은 센서 오류 등과 같은 구동 오류의 발생 원인을 제거할 수 있게 한다.Accordingly, the horizontal adjustment device for the output bed of the three-dimensional printer according to the present invention can automatically adjust the height of the output bed 20 by a simple control command. Such an automatic adjustment of the output bed can eliminate the cause of driving errors such as sensor errors.

이어서, 출력 베드(20)의 수평을 재조정할 필요가 있어, 출력 베드(20)를 상승시키고자 하는 경우, 구동 모터(210)는 역방향으로 회전을 시작한다(도 4b 참조). 구동 모터(210)가 역방향으로 회전하면, 구동 샤프트(120)에 구비된 원웨이 클러치(134)가 작동하고, 이에 따라 토크 리미터(133)의 제한 토크값 이상의 힘으로 구동 기어(132)가 너트 기어(131)를 회전시켜, 스크류 샤프트들(110)이 모두 회전함으로써, 출력 베드(20)가 상승하게 된다. 이후, 전술한 수평 조정 절차에 따라 출력 베드(20)의 평행도를 다시 조정함으로써, 출력 베드(20)와 조형면의 수평을 맞출 수 있다.Then, if it is necessary to readjust the horizontal position of the output bed 20, and the output bed 20 is to be raised, the driving motor 210 starts to rotate in the reverse direction (see FIG. 4B). When the drive motor 210 rotates in the reverse direction, the one-way clutch 134 provided on the drive shaft 120 is operated, and accordingly, the drive gear 132 is driven by a force not less than the limit torque value of the torque limiter 133, As the gear 131 rotates, all of the screw shafts 110 rotate, and the output bed 20 ascends. Thereafter, the output bed 20 can be leveled with the molding surface by adjusting the parallelism of the output bed 20 according to the above-described horizontal adjustment procedure.

이와 같이, 본 발명에 따른 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치는, 출력 베드(20)의 상부에 수평방향으로 이격된 3개 이상의 수평 조정부(110)에 의해, 출력 베드(20)의 각 지점들이 수조(10)의 바닥(110에 모두 접촉한 상태에서 별도의 높이 조정 장치 또는 출력 베드 구동부에 의해 상승함으로써, 출력 베드(20)와 조형면을 평행하게 유지할 수 있다.As described above, the horizontal adjustment device for the output bed of the three-dimensional printer according to the present invention is provided with three or more horizontal adjustment parts 110 horizontally spaced apart from the upper part of the output bed 20, The points can be kept parallel by the output bed 20 and the forming surface by being raised by separate height adjusting devices or output bed driving portions while all the points are in contact with the bottom 110 of the water tray 10. [

이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and the scope of protection of the present invention should be interpreted according to the claims. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be interpreted that it is included in the scope of right.

Claims (6)

광경화성 재료가 수용된 수조의 아래에서 수조를 향하여 레이저를 조사하여 수조의 상부에 배치된 출력 베드에 조형물을 출력하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치로서,
상기 출력 베드의 상부에 서로 이격되어 배치되고, 상기 출력 베드를 수직방향으로 이동시키는 적어도 3개 이상의 수평 조정부들; 및
상기 수평 조정부들을 구동하는 구동부를 포함하고,
각각의 상기 수평 조정부는,
상기 수평 조정부와 상기 출력 베드를 연결하고, 회전에 의해 상기 출력 베드를 수직방향으로 이동시키는 스크류 샤프트;
상기 스크류 샤프트와 나란하게 배치되고, 상기 스크류 샤프트에 상기 구동부의 동력을 전달하는 구동 샤프트; 및
상기 스크류 샤프트와 연결된 출력 베드의 한 지점이 상기 수조의 바닥에 닿을 때까지만 상기 구동 샤프트의 구동력을 상기 스크류 샤프트에 전달하고, 각각의 스크류 샤프트와 연결된 출력 베드의 모든 지점들이 상기 수조의 바닥에 닿은 후에 스크류 샤프트들에 상기 구동 샤프트의 동력이 전달되지 않도록 하는 구동력 전달부를 포함하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치.
A horizontal adjusting device for an output bed of a three-dimensional printer, which irradiates a laser toward a water tank below a water tank containing a photo-curable material and outputs a sculpture to an output bed disposed at an upper portion of the water tank,
At least three horizontal adjustment parts spaced apart from each other on the output bed and moving the output bed in a vertical direction; And
And a driving unit for driving the horizontal adjusting units,
Each of the horizontal adjustment units includes:
A screw shaft connecting the horizontal adjustment unit and the output bed and moving the output bed in a vertical direction by rotation;
A drive shaft disposed in parallel to the screw shaft and transmitting power of the drive unit to the screw shaft; And
The drive force of the drive shaft is transmitted to the screw shaft only until a point of the output bed connected to the screw shaft reaches the bottom of the water tank and all points of the output bed connected to the respective screw shaft contact the bottom of the water tank And a driving force transmitting portion for preventing the power of the driving shaft from being transmitted to the screw shafts later.
제1항에 있어서,
상기 구동력 전달부는,
내주연이 상기 스크류 샤프트와 나사 결합되고, 외주연에 기어를 구비한 너트 기어;
상기 구동 샤프트의 외주연에 구비되고, 상기 너트 기어와 맞물리는 구동 기어; 및
상기 구동 샤프트와 상기 구동 기어 사이에 구비되고, 상기 스크류 샤프트와 연결된 출력 베드의 한 지점이 상기 수조의 바닥에 닿아서 일정 토크 이상이 될 때 상기 구동 샤프트의 회전에 대해 상기 구동 기어가 공회전하도록 하는 토크 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치.
The method according to claim 1,
The driving force transmitting portion
A nut gear having an inner periphery screwed to the screw shaft and having a gear at an outer periphery thereof;
A drive gear provided on an outer periphery of the drive shaft and engaged with the nut gear; And
And a drive shaft which is provided between the drive shaft and the drive shaft and is rotated so that the drive shaft is idly rotated with respect to the rotation of the drive shaft when a point of the output bed connected to the screw shaft reaches a bottom of the water tank, And a torque limiter. The horizontal adjustment device for an output bed of a three-dimensional printer according to claim 1,
제2항에 있어서,
상기 구동력 전달부는 상기 구동 샤프트와 상기 구동 기어 사이에 구비되는 원웨이 클러치를 더 포함하고,
상기 원웨이 클러치는 상기 출력 베드가 상승하는 방향으로 상기 구동 샤프트가 회전할 때 상기 토크 리미터의 설정 토크값 이상의 구동력이 상기 스크류 샤프트에 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치.
3. The method of claim 2,
The driving force transmitting portion further includes a one-way clutch provided between the driving shaft and the driving gear,
Wherein the one-way clutch causes a driving force greater than a set torque value of the torque limiter to be transmitted to the screw shaft when the driving shaft rotates in a direction in which the output bed is lifted. Device.
제2항에 있어서,
상기 구동력 전달부는 상기 토크 리미터보다 더 큰 토크 제한값을 갖는 추가 토크 리미터를 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the driving force transmitting portion includes an additional torque limiter having a torque limit value larger than that of the torque limiter.
제1항에 있어서,
상기 구동부는, 구동 모터; 상기 구동 샤프트들 중 하나와 상기 구동 모터 사이에 연결된 전달 기어들; 및 상기 구동 샤프트들을 연결하고, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 구동 샤프트들에 전달하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치.
The method according to claim 1,
The driving unit includes: a driving motor; Transmission gears connected between one of the drive shafts and the drive motor; And a belt connecting the driving shafts and transmitting a driving force of the driving motor to the driving shafts.
제5항에 있어서,
상기 구동 모터는 상기 출력 베드가 최대 높이로부터 상기 수조의 바닥까지 하강하는 최대시간 동안 구동 후 정지하도록 제어되거나, 인코더를 이용하여 상기 구동 모터의 회전 속도 저하를 감지함으로써 정지하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 베드용 수평 조정 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the driving motor is controlled to stop after driving for a maximum time period during which the output bed descends from a maximum height to a bottom of the water tank or to stop by sensing a decrease in rotational speed of the driving motor using an encoder Horizontal adjustment device for output bed of 3D printer.
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