KR20170111686A - 레버를 포함하는 3ｄ 프린터용 익스트루더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피딩기어와 아이들러 사이의 간격을 조절할 수 있는 3D 프린터용 익스트루더에 관한 것으로, 필라멘트를 이송하기 위하여 표면에 요철이 형성된 피딩 기어; 필라멘트를 사이에 두고 상기 피딩 기어의 반대편에 위치하여, 상기 필라멘트에 상기 피딩 기어 쪽으로 탄성력을 가하는 아이들러; 상기 피딩 기어와 상기 아이들러의 간격을 조절하기 위한 레버를 포함하여 구성되며, 상기 레버는, 상기 레버에 형성된 관통공에 삽입되어 레버의 회전축 역할을 하면서, 일단이 몸체에 고정되는 고정 볼트; 상기 관통공에 삽입되고, 상기 레버와 상기 고정 볼트 사이에 위치하여 상기 레버의 회전을 원활하게 수행하도록 하는 베어링; 및 상기 관통공에서 상기 고정 볼트의 헤드가 반대쪽에 삽입되어 상기 베어링이 관통공 밖으로 빠지는 것을 방지하는 고정부재를 포함한다.
본 발명은, 피딩기어와 아이들러 사이의 간격을 조절할 수 있는 레버를 구비함으로써, 필라멘트를 피딩 기어와 아이들러의 사이에 주입하거나 강제로 제거하는 과정을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

레버를 포함하는 3Ｄ 프린터용 익스트루더{EXTRUDER HAVING A LEVER}
본 발명은 3D 프린터의 익스트루더에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 필라멘트의 주입과 제거가 용이한 3D 프린터의 익스트루더에 관한 것이다.
근래에 물체에 대한 3D 데이터를 이용하여 그 물건을 그대로 성형할 수 있는 3D 프린터의 사용이 증대되고 있다. 이러한 3D 프린터는 과거에는 대량생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 같은 용도로 활용되었으나, 최근에는 다품종 소량생산 제품을 중심으로 양산가능한 제품의 성형에도 사용될 수 있는 기술적 기반이 조성되고 있어서 앞으로 3D 프린터 시장은 확대일로에 있다.
3D 프린터의 제품성형 방식은 크게 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형태를 만들어가는 이른바 첨가형과, 재료덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형이 있다. 그리고 첨가형의 일종으로 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송롤을 통해 공급하고 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 위치 조절되는 3차원이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에서 적층하여 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 성형방법이 있다.
필라멘트 용융 적층 성형방법의 3D 프린터는 필라멘트의 주입을 위한 익스트루더를 포함한다. 익스트루더는 표면에 톱니가 형성된 피딩기어를 이용해서 필라멘트를 이송하는 것이 일반적이며, 피딩기어가 필라멘트의 원활하게 수송하도록 필라멘트에 탄성력을 가하는 구조가 개발되었으나, 필라멘트를 제거하거나 최초 주입 시에 필라멘트에 가해지는 탄성력이 방해가 되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1441030
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 피딩기어와 아이들러 사이의 간격을 조절할 수 있는 레버를 구비한 익스트루더를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 3D 프린터용 익스트루더는, 필라멘트를 이송하기 위하여 표면에 요철이 형성된 피딩 기어; 필라멘트를 사이에 두고 상기 피딩 기어의 반대편에 위치하여, 상기 필라멘트에 상기 피딩 기어 쪽으로 탄성력을 가하는 아이들러; 상기 피딩 기어와 상기 아이들러의 간격을 조절하기 위한 레버를 포함하여 구성되며, 상기 레버는, 상기 레버에 형성된 관통공에 삽입되어 레버의 회전축 역할을 하면서, 일단이 몸체에 고정되는 고정 볼트; 상기 관통공에 삽입되고, 상기 레버와 상기 고정 볼트 사이에 위치하여 상기 레버의 회전을 원활하게 수행하도록 하는 베어링; 및 상기 관통공에서 상기 고정 볼트의 헤드가 반대쪽에 삽입되어 상기 베어링이 관통공 밖으로 빠지는 것을 방지하는 고정부재를 포함한다.
본 발명의 익스트루더는 레버를 조작하여 피딩 기어와 아이들러 사이의 간격을 조절함으로써 필라멘트를 피딩 기어와 아이들러 사이에 주입하거나 강제로 제거하는 것이 용이하다. 동시에 레버에 포함된 베어링 등의 부품이 분리되는 것을 방지하는 고정부재를 구비함으로써, 미세한 부품의 분리에 따른 재조립 문제 및 분실의 우려를 크게 줄일 수 있다.
이때, 고정부재는 고정 볼트에 나사체결된 것이 바람직하다.
한편, 레버의 각도를 측정하여 필라멘트의 주입여부를 감지하거나, 레버의 상대적 위치를 측정하여 필라멘트의 주입여부를 감지하는 감지 기능을 구비할 수 있으며, 필라멘트가 주입되지 않을 때에 수행되는 필요 없는 조형 동작에 따른 전력 소모 및 부품 손상을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 피딩기어와 아이들러 사이의 간격을 조절할 수 있는 레버를 구비함으로써, 필라멘트를 피딩 기어와 아이들러의 사이에 주입하거나 강제로 제거하는 과정을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 익스트루더는 레버의 내부 부품이 이탈하지 않도록 고정하는 고정 부재를 더 포함함으로써, 레버를 익스트루더 몸체에서 분리하는 경우에도 레버 내부에 설치된 베어링 등의 부품을 분리되지 않기 때문에, 미세한 부품의 분리에 따른 재조립 문제 및 분실의 우려를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
나아가 본 발명의 익스트루더는 레버의 각도 또는 상대적 위치를 측정하여 필라멘트의 주입여부를 감지함으로써, 필라멘트가 주입되지 않을 때에 수행되는 필요 없는 조형 동작에 따른 전력 소모 및 부품 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 익스트루더의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 익스트루더의 레버를 설치하기 위한 부품들을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 익스트루더의 모습을 나타낸 도면이다.
본 실시예의 익스트루더(100)는 필라멘트를 이송하기 위한 피딩 기어(120)와 아이들러(130)를 포함하며, 익스트루더의 몸체(110) 내부에는 피딩 기어(120)를 움직이기 위한 구동장치 등이 설치되어 있다.
아이들러(130)는 피딩 기어(120)가 필라멘트를 정밀하게 이송할 수 있도록 피딩 기어(120)와 아이들러(130) 사이에 삽입된 필라멘트를 피딩 기어(120) 쪽으로 밀어내는 구성요소이다. 이를 위하여 아이들러(130)는 피딩 기어(120)쪽으로 탄성력을 받고 있는 상태이다.
레버(140)는 레버(140)에 형성된 관통공에 삽입된 고정 볼트(141)에 의해서 몸체(110)에 고정되어 고정 볼트(141)를 회전축으로 회전하며, 회전축을 중심으로 손잡이의 반대쪽에는 아이들러(130)가 연결되어 사용자가 레버(140)를 조작하여 아이들러(130)와 피딩 기어(120) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 도시되지 않았으나, 아이들러(130)에 탄성력을 가하기 위한 스프링이 레버의 손잡이 부분 아래에 설치되어 레버의 손잡이를 위쪽으로 밀고 있으며, 고정 볼트(141)를 회전축으로 하는 레버의 구조에 의해서 아이들러(130)가 피딩 기어(120) 쪽으로 탄성력을 받는다. 본 실시예에서 레버(140)는 피딩 기어(120)와 아이들러(130)의 위쪽을 거쳐서 위치하므로, 필라멘트가 통과할 수 있는 필라멘트 주입구(142)가 형성된다.
사용자가 레버(140)의 손잡이 부분을 누르면, 레버(140)가 고정 볼트(141)를 회전축으로 회전하면서 아이들러(130)가 피딩 기어(120)의 반대쪽으로 움직이면서 피딩 기어(120)와 아이들러(130) 사이의 간격이 멀어진다. 이렇게 레버(140)를 눌러서 피딩 기어(120)와 아이들러(130) 사이의 간격을 넓힘으로써, 최초로 필라멘트를 피딩 기어(120)와 아이들러(130)의 사이에 주입하거나 강제로 필라멘트를 제거하는 과정이 매우 용이해진다.
이러한 레버(140)는 고정 볼트(141)를 회전축으로 회전하기 때문에, 레버(140)와 고정 볼트(141) 사이의 마찰력에 의해서 아이들러(130)를 피딩 기어(120) 쪽으로 가압하는 탄성력이 약해지는 경우에 필라멘트의 정밀한 이송이 어려워지는 문제가 발생하므로 베이링 등의 부품을 사용하여야 한다. 다만, 고정 볼트(141)를 익스트루더의 몸체(110)에서 분리할 때에 고정 볼트(141)가 레버(140)에서 빠져나오면서 안쪽에 설치된 베어링 등이 함께 빠져나오게 되며, 이러한 부품들은 크기가 매우 작기 때문에 분실의 위험이 매우 높고 재조립 또한 어려운 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예의 익스트루더의 레버는 다음과 같은 구조로 조립된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 익스트루더의 레버를 설치하기 위한 부품들을 설명하기 위한 도면이다.
고정 볼트(141)가 회전축으로서 레버(140)를 관통하여 설치되며, 고정 볼트(141)와 레버(140)의 사이에는 마찰을 감소시키기 위한 베어링(150)이 2개 설치된다. 또한 2개의 베어링들(150)의 사이에서 베어링을 지지하는 내측 지지물(152)과 고정 볼트(141)의 헤드와 베어링(150) 사이에서 베어링을 지지하는 외측 지지물(151)을 구비한다. 이러한 고정 볼트(141)와 베어링(150) 및 지지물(151, 152)들은 앞서 살펴본 것과 같이 레버(140)의 마찰을 줄이기 위한 일반적인 구성이며, 본 실시예는 고정 볼트(141)의 헤드가 위치하는 반대쪽에 고정부재(160)를 더 포함한다.
고정부재(160)는 베어링(150)을 고정하기 위하여 외표면에 지지 단차가 형성되고, 내면에 나사산이 형성되어 고정 볼트(141)의 외주면에 형성된 나사산에 체결됨으로써, 고정 볼트(141)를 익스트루더의 몸체에서 분리하는 경우에도 베어링 등의 내부 부품이 빠지지 않는다.
한편, 필라멘트가 주입되어 도 1의 피딩 기어(120)와 아이들러(130)의 사이에 위치하는 경우에 비하여, 필라멘트가 주입되지 않은 상태에서는 아이들러(130)가 피딩 기어(120)에 상대적으로 더 가깝게 위치하며, 이는 곧 레버(140)의 각도에서 차이가 있음을 의미한다.
따라서 레버(140)의 각도 또는 위치를 측정하여 필라멘트의 주입여부를 감지할 수 있다. 구체적으로 레버(140)의 각도를 측정하는 센서를 통해서 필라멘트의 주입여부를 감지할 수 있으며, 레버(140)와 익스트루더 몸체(110) 사이의 상대적 위치를 측정하는 센서를 통해서 필라멘트의 주입여부를 감지할 수 있다.
이와 같이, 필라멘트의 주입여부를 감지함으로써, 필라멘트가 공급되지 않은 상태에서 조형 동작을 수행하여 발생하는 전력 소모 및 부품 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 익스트루더
110: 몸체
120: 피딩 기어
130: 아이들러
140: 레버
141: 고정 볼트
142: 필라멘트 주입구
150: 베어링
151: 외측 지지물
152: 내측 지지물
160: 고정부재

Claims (4)

  1. 필라멘트를 이송하기 위하여 표면에 요철이 형성된 피딩 기어;
    필라멘트를 사이에 두고 상기 피딩 기어의 반대편에 위치하여, 상기 필라멘트에 상기 피딩 기어 쪽으로 탄성력을 가하는 아이들러;
    상기 피딩 기어와 상기 아이들러의 간격을 조절하기 위한 레버를 포함하여 구성되며,
    상기 레버는,
    상기 레버에 형성된 관통공에 삽입되어 레버의 회전축 역할을 하면서, 일단이 몸체에 고정되는 고정 볼트;
    상기 관통공에 삽입되고, 상기 레버와 상기 고정 볼트 사이에 위치하여 상기 레버의 회전을 원활하게 수행하도록 하는 베어링; 및
    상기 관통공에서 상기 고정 볼트의 헤드가 반대쪽에 삽입되어 상기 베어링이 관통공 밖으로 빠지는 것을 방지하는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 익스트루더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 고정 볼트에 나사 체결된 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 익스트루더.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레버의 각도를 측정하여 필라멘트의 주입여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 익스트루더.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 레버의 상대적 위치를 측정하여 필라멘트의 주입여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 익스트루더.
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